ANALISIS PERUBAHAN KAPASITAS SPILLWAY TERHADAP BENTUK PUNCAK MERCU TIPE MODIFIKASI TUGAS AKHIR. Diajukan Untuk Melengkapi Syarat

Transkripsi

1 ANALISIS PERUBAHAN KAPASITAS SPILLWAY TERHADAP BENTUK PUNCAK MERCU TIPE MODIFIKASI TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh : JIHADAN AKBAR PASARIBU Pembimbing : Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Syahrizal MT. Ivan Indrawan ST, MT. NIP NIP BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 1

2 ABSTRAK Siklus hidrologi merupakan proses yang dilalui air dari atmosfer ke muka bumi dan kembali lagi ke atmosfer. siklus hidrologi dipengaruhi oleh iklim, dan secara tidak langsung dipengaruhi oleh aktivitas manusia. besarnya intensitas hujan di Indonesia berbeda-beda di tiap daerah.perbedaan besarnya intensitas hujan dan waktu kejadiannya akan berpengaruh dalam perencanaan berbagai macam bangunan air. Jika intensitas hujan meningkat menyebabkan level muka air naik secara cepat, keadaan ini harus dihindari karena dapat membahayakan konstruksi bendungan. untuk menghindari kerusakan konstruksi bendungan diperlukan kapasitas pelimpah (spillway) yang cukup memadai. Penelitian ini dilakukan untuk menghitung karakter perilaku aliran yang terjadi dengan pelimpah normal dan merencanakan model modifikasi spillway untuk peningkatan debit yang melimpah. Dalam penelitian ini kapasitas tersebut dicoba dengan Labryrinth crest bentuk modifikasi. Secara teoritis, crest ini dapat memiliki kapasitas debit yang besar karena memiliki lebar lintasan air yang besar. Percobaan ini dilakukan di laboratorium dengan menggunakan flume dengan spillway jenis mercu modifikasi. Dan metode penelitian ini menggunakan metode Reservoir Routing dan menghitung Inflow Komulatif dan Outflow Komulatif. Hasil penelitian ini, Nilai Debit Mercu ogee berbanding lurus dengan ketebalan air di hulu crest. Dan Mercu Modifikasi 1 memiliki kapasitas peningkatan debit sebesar 4,87% hingga 8,01%. Mercu Modifikasi 2 memiliki kapasitas peningkatan debit 8,01% hingga 18,32%. Hal ini membuktikan keberhasilan dari penggunaan mercu modifikasi untuk meningkatkan kapasitas spillway. Kata Kunci : Siklus Hidrologi, Spillway, Reservoir Routing, Inflow dan Outflow 2

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya panjatkan kepada Allah S.W.T atas berkat, rahmat, dan karunia- Nya, akhirnya penyusunan Tugas Akhir ini dapat saya selesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan Program Sarjana (S1) di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Sipil, (USU). Penulis menyadari bahwa selesainya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan, motivasi, dan bantuan semua pihak. Untuk itu melalui tulisan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus dan tidak terhingga kepada : 1. Kedua orang tua tercinta, yang selalu memberikan yang terbaik serta tiada henti mengiringi dengan doa dan motivasi yang tidak ternilai. 2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T. dan Bapak Ivan Indrawan ST, MT sebagai dosen pembimbing, yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk memberikan dukungan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Teruna Jaya, M. Sc. selaku Koordinator Subjurusan Teknik Sumber Daya Air. 5. Bapak Ir. Syahrizal, M.T. selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, 6. Bapak Ir. Alferido Malik dan Kakanda Riza Inanda Siregar,ST, MT selaku dosen pembanding/penguji atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 3

4 7. Bapak/ Ibu staff pengajar Departemen Teknik Sipil, yang selama ini ikhlas dan sabar mencurahkan ilmunya kepada seluruh anak didiknya termasuk penulis. 8. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Kepada keluarga ku tersayang Siti Aisyah Nasution, Nur Aminah Lubis, Fadly Elsyah Pasaribu, Rabiatul Adawiyah Pasaribu, Aulia Annisa Pasaribu, Reza Azroi Lubis, M.Indra Arief Lubis, Andhika Dewi Nasution, Iva rohima Pasaribu, terima kasih atas semua dukungan, doa, motivasi, semangat, bimbingan, dan rasa sayangnya untuk penulis. 10. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil,, sahabat seperjuangan : Yusriawan, Komeng, Apara Kompol, Opung Alfaro, Iyun Aeh, Maulana, Dhaka, Rizqan, Nardis, Irfan, Uda Umri, Syahru Amri, Fahmi, Nuge, Afiz, AJB, Lamhot, Bram, Naura, Uppak, Cika, Itok Iffah dan seluruh rekan-rekan 2010 seperjuangan di kampus tercinta, atas bantuan, dukungan, dan doa kalian. 11. Kepada yang menjadi inspirasi dan cerita akhir hidup di dunia kampus, for RM. Semoga Allah S.W.T membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan, penulis ucapkan terima kasih sebesar-besarnya. 4

5 Penulis juga menyadari manusia tidak luput dari khilaf dan salah, demikian juga penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini sehingga Tugas Akhir ini masih memiliki kesalahan dan kekurangan walaupun penulis telah berusaha semaksimal mungkin. Oleh karena itu dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulis akan menerima saran dan kritikan yang positif demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Harapan penulis, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua khususnya yang bergerak dalam bidang Teknik Sipil. Medan, 2016 Hormat Saya Jihadan Akbar Pasaribu 5

6 DAFTAR ISI ABSTRAK i KATA PENGANTAR. ii DAFTAR ISI v DAFTAR GAMBAR.. vii DAFTAR TABEL.... ix DAFTAR NOTASI. x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan. 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Waduk Reservoir Routing Pelimpah (Spillway) Mercu Spillway (Crest) Labyrinth Aliran Flume

7 2.8. Spillway Mercu Ogee Spillway Tipe Modifikasi BAB III METODOLOGI PENULISAN Umum Lokasi Penelitian Peralatan Dan Bahan Langkah Penelitian Pengamatan Dalam Percobaan Pengolahan Data Rancangan Metode Penelitian Diagram Alir Tahapan Penelitian.. 31 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN Alat Ukur Debit Debit Terukur Pada Tiap Ketebalan Air Debit Tiap Ketebalan Air Pelimpahan Air Mercu Ogee Dengan Pelimpahan Air Mercu Modifikasi Tipe 1 Dan Tipe Analisis Reservoir Routing BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran. 76 DAFTAR PUSTAKA

8 LAMPIRAN 78 DOKUMENTASI 79 8

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 : Persamaan Integrasi Interval Waktu Gambar 2.2 : Pengembangan Fungsi Storage Outflow..12 Gambar 2.3 : Piano Keys Labyrinth.. 16 Gambar 2.4 : Ortogonal Labyrinth 16 Gambar 2.5 : Grafik Koefisien Cd. 20 Gambar 2.6 : Tampak Atas Mercu Modifikasi Gambar 2.7 : Mercu Spillway Tipe Modifikasi Gambar 2.8 : Nilai Panjang Mercu Modifikasi Gambar 3.1 : Flume Gambar 3.2 : Mercu Normal Gambar 3.3 : Mercu Modifikasi Gambar 3.4 : Tampak Atas Mercu Modifikasi.. 26 Gambar 3.5 : Tampak Samping Mercu Modifikasi Gambar 3.6 : Perangkat Pitot Tube. 27 Gambar 3.7 : Hook and Point Gauge Gambar 3.8 : Aliran Melalui Spillway Mercu Ogee.. 29 Gambar 3.9 : Aliran Melalui Spillway Mercu Modifikasi Gambar 3.10 : Bagan Alir Tahapan Penelitian 31 Gambar 4.1 : Hasil Debit Pada Pitot Tube Gambar 4.2 : Tampak Atas Spillway Ogee Gambar 4.3 : Debit Hasil Pengamatan Mercu Ogee.. 33 Gambar 4.4 : Hubungan Ketebalan Air Dengan Debit Mercu Ogee. 35 9

10 Gambar 4.5 : Tampak Atas Mercu Modifikasi Gambar 4.6 : Potongan A-A Modifikasi Tipe Gambar 4.7 : Debit Hasil Pengamatan Mercu Modifikasi Gambar 4.8 : Hub Ketebalan Air Dengan Debit Mercu Modifikasi Gambar 4.9 : Tampak Atas Mercu Modifikasi Gambar 4.10 : Potongan Mercu Modifikasi Tipe Gambar 4.11 : Debit Hasil Pengamatan Mercu Modifikasi Gambar 4.12 : Hub Ketebalan Air Dengan Debit Mercu Modifikasi Gambar 4.13 : Hub Cd Dengan H Hulu Mercu Ogee.. 43 Gambar 4.14 : Hub Cd Dengan H Hulu Mercu Modifikasi Gambar 4.15 : Hub Cd Dengan H Hulu Mercu Modifikasi Gambar 4.16 : Perbandingan Cd Mercu Ogee, Modifikasi 1 dan Gambar 4.17 : Perbandingan Qhb Mercu Ogee, Modifikasi 1 dan Gambar 4.18 : Nilai H terhadap (2s/ t) + O Mercu Ogee Gambar 4.19 : Nilai t Terhadap Debit Mercu Ogee Gambar 4.20 : t terhadap Inflow,Outflow Komulatif Mercu Ogee. 59 Gambar 4.21 : Nilai H terhadap (2s/ t) + O Mercu Modifikasi Gambar 4.22 : Nilai t Terhadap Debit Mercu Modifikasi Gambar 4.23 : t terhadap Inflow,Outflow Komulatif Mercu Mod Gambar 4.24 : Nilai H terhadap (2s/ t) + O Mercu Modifikasi Gambar 4.25 : Nilai t Terhadap Debit Mercu Modifikasi Gambar 4.26 : t terhadap Inflow,Outflow Komulatif Mercu Mod

11 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Debit Ukur Mercu Ogee...34 Perbandingan Qhb dengan Qhb Persamaan Mercu Ogee...35 Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Debit Ukur Mercu Modifikasi Tabel 4.4 Perbandingan Qhb dengan Qhb Persamaan Mercu Mod Tabel 4.5 Hasil Pengamatan Debit Ukur Mercu Modifikasi Tabel 4.6 Perbandingan Qhb dengan Qhb Persamaan Mercu Mod Tabel 4.7 Tabel 4.8 Cd Mercu Ogee...42 Perbandingan Cd dengan Cd Persamaan Pada Mercu Ogee...43 Tabel 4.9 Cd Mercu Modifikasi Tabel 4.10 Perbandingan Cd dengan Cd Persamaan Pada Mercu Mod Tabel 4.11 Cd Mercu Modifikasi Tabel 4.12 Perbandingan Cd dengan Cd Persamaan Pada Mercu Mod Tabel 4.13 Tabel 4.14 Tabel 4.15 Tabel 4.16 Tabel 4.17 Tabel 4.18 Tabel 4.19 Tabel 4.20 Tabel 4.21 Cd Mercu Ogee, Mercu Mod 1 dan Mercu Mod 2 48 Qhb Mercu Ogee dengan Qhb Mercu Modifikasi...49 Perhitungan Outflow Hydrograph Mercu ogee...52 Outflow Mercu Ogee...56 Hasil Inflow dan Outflow Komulatif Mercu Ogee.. 58 Perhitungan Outflow Hydrograph Mercu Modifikasi Outflow Mercu Modifikasi Hasil Inflow dan Outflow Komulatif Mercu Mod Perhitungan Outflow Hydrograph Mercu Modifikasi

12 Tabel 4.22 Outflow Mercu Modifikasi Tabel 4.23 Hasil Inflow dan Outflow Komulatif Mercu Mod

13 DAFTAR NOTASI ds I O t Q V = Storage (m 3 /dt) = Inflow (m 3 /dt) = Outflow (m 3 /dt) = Interval Waktu (dt) = Debit (m 3 /dt) = Kecepatan Rerata (m 2 /dt) A = Luas Penampang (m 2 ) h Cd L H P h d h 1 h 2 C 0 = Debit Pada Pitot = Koefisien Debit = Lebar Mercu = Ketinggian Air diatas Bendung/Spillway = Tinggi Tubuh Spillway = Tinggi Air di Hulu = Tinggi Air di Hulu Crest = Tinggi Air diatas Hulu = Konstanta Untuk Pelimpasan Sempurna C 1 C 2 = Fungsi p/h d dan H 1 /h d = Faktor Koreksi Untuk Permukaan Hulu g = Gravitasi (cm/dt 2 ) 13