PEMODELAN & PERENCANAAN DRAINASE ASPEK HIDROLOGI

Transkripsi

1 PEMODELAN & PERENCANAAN DRAINASE ASPEK HIDROLOGI

2 1.1 Aspek Hidrolika Aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran pada saluran terbuka (open channel flow) maupun pada saluran tertutup (pipe channel flow). Pada saluran tertutup dapat dengan saluran penuh dengan air (bertekanan) dan saluran tidak penuh dengan air (tidak bertekanan) 1. Aliran air pada saluran terbuka 1.1 Aliran lunak (steady flow) Aliran lunak adalah aliran yang mempunyai kedalaman tetap untuk waktu tertentu. Aliran lunak di klasifikasikan menjadi : a. Aliran seragam, tinggi muka air sama pada setiap penampang b. Aliran berubah, kedalaman air berubah di sepanjang saluran 1.2 Aliran tidak lunak (unsteady flow) Aliran ini mempunyai kedalaman aliran yang berubah tidak sesuai dengan waktu. Contoh : banjir.

3 2. Aliran Air pada Saluran Pipa Aliran air dalam pipa dapat merupakan aliran yang bertekanan, air penuh mengisi pipa, dapat pula aliran yang tidak bertekanan, air tidak mengisi penuh pipa. Seperti halnya gorong gorong dapat direncanakan muka air memenuhi sisi atas saluran, merupakan saluran yang bertekanan. Tidak terdapat muka air bebas, pipa penuh terisi air. 3. Sifat sifat Aliran Pada saluran terbuka, aliran yang terjadi pada saluran adalah : a. Aliran Laminer Kekentalan (viscocity) relatif sangat besar dibandingkan dengan inersia, sehingga kekentalan berpengaruh besar terhadap perilaku aliran. Butir butir air bergerak menurut lintasan tertentu yang teratur atau lurus. Aliran ini ditandai dengan tidak terjadinya olakan pada muka air. b. Aliran Turbulen Kekentalan (viscocity) relatif lemah dibandingkan dengan inersia. Butir butir air bergerak menurut lintasan yang tidak teratur, tidak lancar & tidak tetap. Aliran ini ditandai dengan terjadinya olakan pada muka air.

4 4. Rumus rumus Aliran Air Penampang saluran terbuka, pada drainase muka tanah, umumnya berbentuk tampang segitiga, empat persegi panjang, trapseium, dan setengah lingkaran. Penampang saluran bawah permukaan tanah umumnya berbentuk lingkaran, terbuat dari tanah liat, buis beton atau pipa PVC.

5 a. Luas Desain Saluran Tinggi muka air pada saluran (H) dan lebar saluran (B), merupakan parameter untuk menentukan luas basah saluran (Fs). Luas basah/desain saluran (Fs) di analisis berdasarkan debit hujan (Q) yang menjadi debit saluran dan kecepatan aliran air pada saluran (v) Q = Fs. V V adalah kecepatan aliran air pada saluran drainase, yang didapatkan dari tabel i/v atau dianalisis dengan formula Manning atau formula Chezy.

6 b. Kecepatan Aliran Air 1. Kecepatan aliran air pada saluran, ditentukan berdasarkan : 1. Tabel kemiringan saluran versus kecepatan aliran. Kemiringan Saluran I (%) Kecepatan rata rata V (m/dt) < 1 0,4 1 - < 2 0,6 2 - < 4 0,9 4 - < 6 1,2 6 - < 10 1, < 15 2,4

7 2. Berdasarkan Formula Manning dan Chezy Formula Manning V = 1/n Rs 2/3 I 1/2 Ket : v = kecepatan aliran air saluran (m/dt) n = koefisien kekerasan dinding, tergantung jenis bahan saluran, untuk beton/plesteran 0,01. Rs = radius hidrolik = Fs/Ps I = kemiringan saluran Formula Chezy : V = C Rs. I Koefisien Chezy : C = (100 Rs)/(0,35 + Rs) 100. Rs. I1/2 V = 0, 35 + Rs 1/2

8 Kecepatan Aliran yang diijinkan pada bahan dinding dan dasar saluran Jenis Bahan Kecepatan Aliran Ijin (m/dt) Pasir Halus 0,45 Lempung kepasiran 0,5 Lanau alluvial 0,6 Kerikil halus 0,75 Lempung keras / kokoh 0,75 Lempung padat 1,1 Kerikil kasar 1,2 Batu batu besar 1,5 Beton bertulang 1,5

9 Tabel Kemiringan Dinding Saluran berdasarkan Bahan Saluran Jenis Bahan Tanah 0 5 Kerikil 5 7,5 Pasangan 7,5 Kecepatan Aliran Ijin (m/dt)

10 5. Analisis Dimensi Saluran Debit aliran saluran yang sama dengan debit akibat hujan, harus dialirkan pada saluran bentuk empat persegi panjang, bentuk segitiga, bentuk trapesium dan bentuk setengah lingkaran untuk drainase muka tanah (surface drainage). a. Saluran empat persegi panjang Debit aliran (Q ) = 1,000 m 3 / detik Kemiringan Saluran (I) = 1,50 % Dasar saluran (B) = 0,75 tinggi saluran (H) Tentukan dimensi tampang saluran bentuk empat persegi panjang tersebut Luas tampang saluran (Fs) = B.H = 0,75 HH = 0,75 H 2 Keliling basah Ps = B + 2H = 0,75H + 2H = 2,75 H Radius hidrolik = Fs/Ps = (0,75 H 2 )/(2,75 H) = 0,273 H Formula Manning (v)= 1/ n.rs 2/3. I 1/2 = (1/0,01)(0,273H) 2/3 (0,015) 1/2 = ,273 2/3.0,015 1/2. H 2/3 = 5,156 H 2/3

11 Debit aliran Q = 1 m 3 /dt Q = Fs. V 1 = 0,75 H 2.5,156 H 2/3 H 8/3 = 0,2586 H = 0,2586 3/8 = 0,6 meter B = 0,75. 0,60 = 0,45 meter

12 b. Saluran Trapesium B + mh H Rs = B + 2H 1 + m Untuk B = H dan m =l Luas basah saluran Fs Luas tampang saluran Fs Keliling basah saluran Ps = B + 2H 1 + m = Ps Radius Hidraulik saluran = Rs Rs = Fs/Ps Fs = (B+mH) B=(H+l.H) H=2H 2 Keliling basah saluran Ps = B + 2H 1 + m Radius hidrolik saluran Rs = (B+mH)H = H + 2H 1 + l = 3,88284 H = Fs/Ps = 2H 2 /3,8284H = 0,5224 H Selanjutnya kecepatan saluran dapat dihitung, apakah berdasarkan tabel (i/v), atau berdasarkan formula Manning atau Chezy

13 Berdasarkan debit aliran (Q) dan kecepatan saluran (v), dimensi saluran dapat ditentukan. Debit aliran (Q) = Luas tampang saluran (Fs) x kecepatan aliran (v) Q = Fs. V sehingga Fs = Q/v mh dimensi saluran B dan H didapatkan.

14 c. Saluran Tampang Setengah Lingkaran O merupakan pusat lingkaran OB = OB jari jari lingkaran Sudut (alpha) adalah sudut AOB dan sudut AOB BB adalah muka air pada saluran Saluran bentuk setengah lingkaran, sedangkan setengah lingkaran di atasnya merupakan kelengkapan penggambaran saja Luas basah/desain saluran Fs = (2 /360) (1/4 D 2 ) ½ AB. OA Luas basah saluran merupakan tembereng bola BOB dikurangi luas segitiga BOB Keliling basah/desain saluran Ps = 2 /360 D

15

16

17 3. Luas basah yang sebenarnya (Fs) dihitung dengan luas total lingkaran (F) dikurangi (Fk), jadi Fs = ¼ D 2 Fk. 4. Keliling basah yang sebenarnya (Ps) dihitung dari keliling basah total lingkaran ( D) dikurangi Pk, jadi Ps = D Pk. 5. Radius hidraulik Rs = Fs/Ps.

18 d. aluran Tampang Segitiga Pada analisis dimensi saluran bentuk segitiga umumnya dengan bentuk sama kaki. Sisi dinding miring dari saluran, merupakan hasil akar setengah lebar saluran kuadrat ditambah tinggi saluran kuadrat. Untuk analisis dimensi, tentukan perbandingan antara tinggi dengan lebar saluran, misalnya B = H, B = 0,75 H dan lain lainnya.

19 d. aluran Tampang Segitiga Analisis penentuan kecepatan aliran, selain dapat menggunakan tabel hubungan kemiringan saluran/area (i) versus kecepatan alliran (v), juga dapat dilakukan dengan formula Manning atau formula Chezy. Luas tampang saluran (Fs) dapat ditentukan dengan debit aliran (Q) dibagi dengan keecepatan aliran (v)

20 Soal!! 1. Sebuah saluran drainase berpenampang trapesium lebar dasarnya 6,50 m dan kemiringan lerengnya 1:1, kedalaman saluran 1,25 m pada kemiringan 0,0009, untuk harga n = 0,025, berapakah kemampuan saluran tersebut untuk mengalirkan air? 2. Saluran drainase berpenampang bulat (pipa) dipasang dengan kemiringan 0,0002 dan mengalirkan air sebesar 2,36 m3/dt bila pipa tersebut mengalir 0,98 penuh, n = 0,015. berapakah ukuran pipa yang dibutuhkan?

21 Thank You...