INVESTIGASI PROFIL ALIRAN DAN VOLUME GERUSAN PADA TIKUNGAN 12º AKIBAT PERUBAHAN POSISI PELIMPAH BERTANGGA Aidil Saputra Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang, aidilsaputra.ts11@gmail.com Darwizal Daoed Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang, darwizaldaoed@ft.unand.ac.id Abstrak Pelimpah bertangga merupakan pelimpah yang bagian punggungnya dibangun berupa anak tangga dengan ukuran tertentu. Sehingga di harapkan mampu mengurangi tinggi energi pada bagian hilir bendung (Prayogy, Darwizal D 212) dan profil aliran yang terbentuk mengikuti anak tangga pada debit yang kecil dan pada debit yang besar terbentuk loncatan (skip). Fenomena ini memberikan gerusan pada daerah hilir yang cukup besar. Gerusan akan terjadi akibat interaksi antar butiran dengan material dasar saluran (Hoffmans and Verheij 1997). Gerusan pada belokan terjadi lebih besar pada bagian luar tikungan dans ebaliknya terjadi pengendapan di bagian dalam (Harvien dan Reski 26). Dengan memberikan superelevasi kearah dalam pada tikungan dapat memperbesar gerusan (Ramadona, Darwizal Daoed 29),tetapi super elevasi kearah luar dapat mengurangi gerusan pada luar tikungan (Ahsanul, Darwizal Daoed 21). Dari hasil tinjauan peneliti sebelumnya, masih terjadi volume gerusan yang besar, maka pada penelitian ini dilakukan dengan mengsimulasikan model pelimpah bertangga dengan memvariasikan posisi pelimpah bertangga sebanyak 3 posisi yang diletakan sebelum tikungan, dimana masing-masing posisi akan dialiri dengan 3 variasi debit.tujuan penelitian untuk mengamatiprofil aliran di punggung pelimpah dan gerusan yang terjadi di bawah pelimpah sampai akhir tikungan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa profil aliran mengikuti anak tangga untuk debit kecil, sebaliknya terjadi loncatan untuk debit yang besar. Semakin besar debit kecendrungan gerusan di hilir pelimpah juga semakin besar, dan sebaliknya. Volume gerusan paling terkecil terjadi pada pelimpah yang berada sejauh lebar pelimpah sebelum tikungan, sebaliknya volume gerusan cukup besar terjadi jika pelimpah di letakan dekat dengan tikungan dan yang jauh sekali dengan tikungan. Kata Kunci :Investigasi, Profil Aliran,Tikungan 12o, Gerusan, Pelimpah 1. PENDAHULUAN Bendung adalah bangunan pelimpah melintang sungai yang memberikan tinggi muka air minimum kepada bangunan pengambilan untuk keperluan irigasi. Bendung merupakan penghalang selama terjadi banjir dan dapat menyebabkan genangan luas di daerah hulu bendung tersebut (Standar Perencanaan Irigasi, KP-2, 213). Telah banyak bangunan bendung yang sudah dibangun, namun banyak pula bangunan bendung yang mengalami kerusakan akibat terjadinya gerusan di bagian hilirnya. Walaupun di hilir bendung sudah dilengkapi dengan bronjong atau pasangan batu, namun dalam kenyataannya bronjong atau pasangan batu tersebut hilang akibat gerusan yang terjadi di hilir bendung. Salah satu penyebab terjadinya gerusan di hilir bendung adalah akibat banyaknya penambang pasir liat di hilir bendung. Dampak dari penambangan ini mengakibatkan penurunan elevasi dasar sungai, sehingga kemiringan dasar sungai akan semakin curam. Dengan curamnya kemiringan dasar sungai, maka akan merubah pula kecepatan alirannya dengan demikian kedalaman normal sungai menjadi semakin rendah dan kecepatan aliran di hilir bendung 132
menjadi semakin besar. Pengaruh penambahan kecepatan ini akan mengakibatkan gerusandi dasar sungai yang secara perlahan akan bergerak ke hulu sampai pada kaki bendung (Priyantoro, 1987: 2). Sehubungan dengan masalah tersebut, maka pada penelitian ini dilakukan suatusi mulasi percobaan laboratorium untuk mengamati bentuk profilaliran dan volume gerusan yang terjadi pada tikungan 12o akibat perubahan posisi pelimpah bertangga. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Darwizal, Shubhi (22) dan Junaidi (26), melakukan penelitian mengenai pengaruh variasi geometri tikungan terhadap karakteristik penyebaran sedimen dan pembentukan lapisan armouring di dasar saluran. Dari hasil penelitian ditunjukkan bahwa penggerusan terjadi pada awal tikungan hingga tengah tikungan dan pengendapan terjadi pada bagian tengah tikungan hingga ujung tikungan. Harvien dan Reski (26), Darwizal Daoed,MS, melakukan studi tentang pola pembentukan profil dasar saluran serta distribusi kecepatan yang terjadi pada belokan. Penelitian tersebut dilakukan dengan pemodelan saluran terbuka seperti flume berbentuk segi empat dengan variasi belokan yaitu 6o,9o,12o,dan15o. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada bagian belokan sebelah dalam cenderung terjadi pengendapan, sebaliknya pada bagian sebelah luar belokan cenderung terjadi penggerusan. Welly Yudia Octaviani (211), Darwizal Daoed, melakukan penelitian tentang Kajian Terhadap Peredam Energi Pada Pelimpah Bertarap (uji eksperimental). Hasil penelitian menunjukkan semakin besar debit air yang melewati pelimpah, maka redaman energi yang terjadi juga akan semakin besar, dan sebaliknya. Model pelimpah yang menimbulkan redaman energy terbesara dalah pelimpah berterap dengan anak tangga datar yakni sekitar 67,494%. 2.2 Pelimpah bertangga merupakan pelimpah yang bagian punggungnya dibangun serangkaian terap anak-anak tangga dengan ukuran tertentu sehingga terbentuklah kemiringan punggung pelimpah sesuai dengan keinginan perencananya. Gambar 1. Bendungan bertangga di By Pass, Kalawi (kiri) dan model pelimpah bertangga di Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika, Teknik Sipil,UNAND (kanan) 133
2.3 Penggerusan Gerusana dalah fenomena alam yang terjadi karena erosi terhadap aliran air pada dasar dan tebing saluran alluvial atau proses menurunnya atau semakin dalamnya dasar sungai di bawah elevasi permukaan alami (datum) karena interaksi antara aliran dengan material dasar sungai (Hoffmans and Verheij 1997). Gerusan akibat bangunan terjun atau dam adalah hasil dari tumpahan air dari bagunan yang lebih tinggi (mercu) atau banguan terjun, menciptakan pola aliran sekunder yang dikenal sebagai pusaran (roller). Gerusan pada daerah belokan lebih besar terjadi peda daerah luar tikungan dan pengendapan pada daerah dalam tikungan (Harvien dan Reski 26), sedangkan dengan memberikan superelevasi pada daerah tikungan menjadikan gerusan lebih besar bila kemiringan kearah dalam tikungan (Ramadona, Darwizal Daoed 29). Sebalikanya untuk kearah luar menunjukan penguranggerusan lebih signifikan (Ahsanul, Darwizal Daoed 21). 3. Metodologi Penelitian ini dilakukan pada saluran terbuka dengan dimensi saluran.4 m x.4 m dan panjang saluran ± 12,8 m. Pelimpah bertangga yang dipakai dalam penelitian menggunakan anak tangga datar dengan rasio perbandingan tinggi dan lebar pelimpah 1 : 2. Pelimpah bertangga di letakan pada 3 variasi posisi yang berbeda dengan posisi I sebelum tikungan, posisi II sejauh lebar pelimpah sebelum tikungan dan posisi III sejauh 2 kali lebar pelimpah sebelum tikungan. Masing masing posisi dialirkan 3 variasi debit yang berbeda. Pada bagian hilir pelimpah di letakan material pasir dan di bagi menjadi beberapa stasioning dan grid-grid sebagai acuan titik pengukuran perubahan dasar saluran setelah dialiri dengan debit yang direncanakan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2,3,4. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan meteran taraf. Gambar 2. Sketsa set up alat untuk 3 variasi posisi Gambar 3. Sketsa pelimpah rasio 1:2 Gambar 4. Grid titik pengukuran 134
4. Hasil Analisa Data Dan Pembahasan 4.1 Pengaruh Variasi Debit (Q) Terhadap Profil Aliran di Atas Pelimpah Model Profil Aliran Pada Posisi I 28. 24. 2.. 12. 8. 4.. 32 48 64 8 Jarak X1 (cm) 96 112 128 144 Gambar 5. Grafik profil aliran pelimpah bertangga posisi I Tinggi Muka Air (cm) Model Profil Aliran Pada Posisi II 28. 24. 2.. 12. 8. 4.. Debit 79.22 32 48 64 8 96 Jarak X2 (cm) 112 128 144 Gambar 6. Grafik profil aliran pelimpah bertangga posisi II Tinggi Muka Air (cm) Model Profil Aliran Pada Posisi III 28. 24. 2.. 12. 8. 4.. Debit 54.335 32 48 64 8 96 112 Jarak X3 (cm) 128 144 Gambar 7. Grafik profil aliran pelimpah bertangga posisi III Dari ketiga variasi posisi pelimpah, untuk profil aliran mengikuti anak tangga untuk debit kecil dan sebaliknya terjadi skip untuk debit yang besar. Hal ini dapat dilihat bahwa pada debit 91.643 memiliki pola loncatan yang jelas dan melebihi satu anak tangga, sedangkan pada debit 45.348 memiliki pola loncatan hanya mengikuti anak tangga. 135
4.2 Pengaruh Variasi PosisiPelimpahTerhadap Pola Gerusan 4.2.1 Posisi I Gambar 8. Pola gerusan setelah pelimpah pada posisi I 4.2.2 Posisi II Gambar 9. Pola gerusan setelah pelimpah pada posisi II 4.2.3 Posisi III Gambar 1. Pola gerusan setelah pelimpah pada posisi III 136
% tergerus Pengaruh Posisi Vs Gerusan 2 12 8 4 L/mnt 1 2 L/mnt 3 Posisi Gambar 11. Grafik pengaruh posisi pelimpah terhadap gerusan di hilir pelimpah Pada grafik 11, Volume gerusan paling terkecil terjadi pada pelimpah yang berada sejauh lebar pelimpah sebelum tikungan (posisi II), sebaliknya gerusan terbesar terjadi jika pelimpah di letakan dekat dengan tikungan (posisi I) dan yang jauh sekali dengan tikungan (posisi III). 4.3 Analisis pengaruh variasi debit (Q) terhadap volume gerusan yang terjadi di hilir pelimpah % tergerus Pengaruh Debit Terhadap Gerusan 17. 15. 13. 11. 9. 7. 5. 45.348, 15.42 79.22,.21 45.348, 1.92 45.348, 5.55 79.22, 1.98 79.22, 5.31 91.643, 1.69 91.643, 6.41 Posisi I Posisi III Posisi II Posisi I Posisi II Posisi III 45.348 Debit () Gambar 12. Grafik pengaruh debit terhadap gerusan di hilir pelimpah Dari gambar 12, terlihat bahwa semakin besar debit aliran kecendrungan gerusan dasar saluran di hilir pelimpah juga semakin besar, dan sebaliknya. Pada posisi I material dasar saluran yang tergerus sebesar 15.42 % untuk debit 45.348 L/mnt dan.21% untuk debit 91.643 L/mnt dari kondisi awal, untuk posisi II sebesar 5.55% untuk debit 45.348 L/mnt, 5.31% untuk debit 54.335 L/mnt dan 6.41% untuk debit 91.643 L/mnt dari kondisi awal, untuk posisi III sebesar 1.92% untuk debit 45.348 L/mnt, 1.98% untuk debit 79.22 L/mnt dan 1.69% untuk debit 91.643 L/mnt dari kondisi awal. 5. Kesimpulan Dari pengamatan hasil penelitian dan pengolahan data dapat disimpulkan bahwa : 1. Profil aliran mengikuti anak tangga untuk debit kecil, sebaliknya terjadi skip untuk debit yang makin besar. 2. Pengikisan terjadi di sepanjang dasar saluran tetapi gerusan terbesar terjadi di bawah anak tangga dan akhir tikungan. 137
3. Pengaruh variasi debit terhadap gerusan yang terjadi di hilir pelimpah adalah semakin besar debit kecendrungan gerusan juga semakin besar, dan begitu juga sebaliknya. 4. Volume gerusan paling besar terjadi pada pelimpah yang berada di awal tikungan sebesar 15-17 % dari kondisi awaldan volume gerusan paling kecil terjadi pada pelimpah yang terletak sejauh lebar pelimpah sebelum tikungan sebesar 5-7 % dari kondisi awal, pada posisi III gerusan terjadi sebesar 1-11 % dari kondisi awal. DAFTAR KEPUSTAKAAN Daoed, Darwizal, Februarman, M. Subhi NH. 26. Pengaruh Variasi Geometrik TikunganTerhadap Karakteristik Penyebaran Sedimen dan Lapisan Armouring Di Dasar Saluran. Padang : DIKTI, DIKANAS Daoed, D, Ahsanul. 21. Pengaruh Kemiringan Melintang Kearah Luar Tikungan Saluran Saluran Terhadap Pola Penyebaran Sedimen. Padang : Skripsi Jurusan Teknik Sipil Universitas Andalas. Daoed, D, Februarman, Junaidi, Rahmadona 28/29, Pengaruh Super Elevasi Tikungan Terhadap Pola Penyebaran Sedimen. Laporan Penelitian dibiayai oleh Dikti Dep Diknas Penelitian Fundamental Gempar.212. Bendungan Sebewe Tak Kunjung Diperbaiki. Diakses : 1 Maret 215. http://gemparvaroz.blogspot.com/212/2/bendungan-sebewe-tak-kunjungdiperbaiki.html. Harvien, Rizki. 26.Studi Eksperimental Pola Pembentukan Profil Dasar Saluran Pada Belokan 6 dan 9 Derajat.Padang : Skripsi Jurusan Teknik Sipil Universitas Andalas. Kironoto, Bambang Agus.1997. Hidraulika Traspor Sedimen. Universitas GadjahMada, Yogyakarta. Oktaviani, Welly Y.211. Kajian Terhadap Peredam Energi Pada Pelimpah Berterap (Uji Experimental).Padang : Skripsi Jurusan Teknik Sipil Universitas Andalas. Prayogy A. Lubis.212. Investigasi Model Fisik Aliran dan Redaman Energi Pada Terhadap Jumlah Tangga Tetap dan Lebar Tangga. Padang : Skripsi Jurusan Teknik Sipil Universitas Andalas. 138