BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat penelitian Penelitian dilakukan di labolatorium hirolika pengairan jurusan teknik sipil fakultas teknik Universitas Diponegoro Semarang. Penelitian yang dilakukan meliputi : 1. Penelitian secara fisik di labolatorium pengairan fakultas teknik Universitas Diponegoro semarang dengan pengamatan dan pencatatan fenomena yang ada di model. 2. Penelitian secara analitik, dilaksanakan dengan tujuan menemukan beberapa variable yang berpengaruh. Penelitian fisik di labolatorium menyangkut tahapan studi literature, persiapan alat, persiapan bahan,pembuatan model dan pengumpulan data dari penyajian model, sedangkan penelitian analitik berupa analisis data dan membuat kesimpulan hasil penelitian secara ringkas. 3.2 bahan penelitian Bahan yang digunakan untuk proses penelitian adalah : III- 1
1. Pasir Material pasir yang digunakan dalam penelitian sebelumnya sudah disaring dan lolos ayakan no.10 dan tertahan di ayakan no.200 (diameter 0,2 mm). hal ini dimaksudkan agar material yang dipakai tidak mengandung banyak lumpur dan mendekati kondisi riil pada sungai sehingga kondisi aliran mudah diamati. 2. Air Air yang digunakan adalah adalah airbersih yang tersedia di labolatorium 3. Model pilar lenticullar Model pilar yang digunakan dibuat dari kayu jati secara miniatur dibuat sesuai kebutuhan yang dimaksudkan yaitu bentuk pilar lenticullar. 3.3 Alat penelitian Peralatan untuk pembuatan model fisik dan pengujian secara spesifik dapat disampaikan nama dan fungsi dari masing masing alat yang digunakan, diantaranya adalah : 1. Recirculating sedimen flume Alat ini mempunyai dimensi panjang 6 m, tinggi 0,40 m, lebar 0,20 m dilengkapi dengan pompa kapasitas 6 liter/dt. Dioperasikan melalui indicator operasional yang terdiri dari kontrol debit aliran dan kran pembuka, kemiringan dasar saluran dan pintu dibagian hilir. Pintu berfungsi untuk mengontrol kedalaman aliran yang diinginkan. Pada bagian dan hulu dan hilir dipasang groundsill untuk mencegah gerusan yang terjadi di hulu dan hilir. III- 2
System aliran model hidrolika dibuat dengan system sirkuit tertutup agar pengamatan pola aliran dapat dilakukan secara kontinyu tanpa adanya kehilangan banyak air. Sesuai dengan skema yang diberikan bahwa air dari kolam tampungan dipompa masuk kedalam tandon air yang berfungsi sebagai control tekanan air (constant head) yang dilengkapi dengan kran pengatur debit,dan dipasang pipa pembuangan untuk antisipasi kelebihan air. Selanjutnya air akan mengalir melewati saluran terbuka dan melewati model pilar sehingga terjadi proses penggerusan,kemudian air akan mengalir masuk kedalam bak penampungan. Air masuk kedalam bak pengatur dan pintu pengatur muka air hilir,yang kemudian masuk kembali kedalamk saluran terbuka. Prosedur pengaliran diatas akan terus berulang selama percobaan berlangsung. Gambar 3.1. Alat recirculating sediment flume III- 3
Pada bagian hulu dan hilir dipasang riid bed dan groundsill (material kasar) untuk mencegah terjadinya gerusan akibat terjunan awal air yang mengakibatkan perpindahan sediment. Untuk bagian tengah sepanjang 400 cm di hampar material pasir dengan ketinggian hamparan 10 cm. pintu air dipasang pada bagian hilir yang berfungsi untuk mengatur ketinggian muka air, terlihat gambar dibawah ini : Gambar 3.2. Tampak skema aliran pada flume ( tanpa skala ) 2. Point gauge Alat ini digunakan untuk mengatur kedalaman aliran dan kedalaman gerusan yang terjadi, dengan ujung runcing point gauge yang diturunkan sampai kedalaman yang sudah terbentuk oleh aliran terhadap pillar lenticullar.,gerusan diukur terhadap waktu selama penelitian berlangsung, sedangkan kontur gerusan disekitar pilar diukur setelah running selesai dilakukan III- 4
Gambar 3.3. Alat ukur kedalaman point gauge 3. Pintu air Pintu air dipasang pada bagian hilir yang berfungsi untuk mengatur ketinggian muka air seperti terliah pada photo dibawah ini : Gambar 3.4. Pintu air pada hilir III- 5
4. Stop watch/ jam Alat ini digunakan untuk menentukan waktu pengambilan data kedalaman gerusan selama running berlangsung sesuai dengan interval waktu yang ditentukan sampai mendapatkan kesetimbangan gerusan. Alat ini juga digunakan bersama sama alat tamping air untuk mengukur debit aliran pada flume. 5. Model pilar Model pilar yang digunakan pada penelitian ini terbuat dari kayu jati yang dibentuk sesuai model lenticullar. Penelitian menggunakan pilar model lenticullar dengan ketinggian 300 mm, lebar 30 mm, dan panjang 60 mm ( 1 : 2 ), model pilar diletakan ditengah flume pada jarak 350 cm dari hilir dan 10 cm terhadap dinding dengan aliran air dianggap seragam. Gambar. 3.5 Model pilar lenticullar III- 6
Gambar 3.6. Skema penempatan pilar 6. Kamera Kamera digunakan untuk pengambilan data dokumentasi selama percobaan berlangsung. 7. Alat bantu pendukung Alat bantu pendukung yang digunakan diantaranya adalah alat tulis, meteran,penggaris dan busur berskala untuk membantu dalam proses pengukuran ketinggian material dasar dan kedalaman aliran disepanjang flume. Serta acuan guna membaca data kedalaman gerusan pada sekitar pilar.skala ditulis di pilar untuk membaca proses gerusan keika running, busur digunakan untuk membantu peletakan sudut pilar terhadap arah aliran sesuai dengan yang ditentukan. III- 7
3.4 Alur pelaksanaan penelitian. 1. Persiapan peralatan a. Persiapan material dasar Material dasar yang dipakai untuk penelitian adalah pasir yang lolos ayakan No. 10 dan tertahan di ayakan No. 200, sehingga material dasar pasir yang relative seragam. b. Uji gradasi material dasar Pengujian material dilakukan di labolatorium uji bahan untuk menentukan D 50. Dari pengujian didapat nilai D 50 adalah 0,77 mm, grafik gradasi sedimen tercantum pada gambar 2.3 c. Pengecekan alat recirculating sedimen flume Sebelum digumakan alat uji di cek terlebih dahulu apakah berfungsi dengan baik atau perlu perbaikan agar supaya data yang didapat valid dan tidak ada kerusakan selama proses percobaan berlanbgsung. d. Kalibrasi alat Kalibrasi diperlukan agar data yang diperoleh akurat. Langkah awal adalah pengecekan debit aliran yang mengalir secara manual. Yaitu dengan menampung air yang keluar dari saluran dengan sebuab wadah sampai penuh, kemudian catat waktu dan hitung volume air tertampung dalam wadah. Sehingga diperoleh debit aliran yang dinginnkan. Hal ini diperlukan untuk nantinya menentukan debit kritis aliran agar supaya III- 8
debit yang kita gunakan nantinya harus lebih kecil dari debit kritisnya sehingga terjadi aliran clear water scouring. e. Penghamparan material sedimen Setelah dilakukan uji gradasi selanjutnya pasir dihampar dan diratakan di sepanjang flume dengan tebal atau ketinggian 10cm, dengan pertimbangan bahwa gerusan yang terjadi nantinya tidah melebihi tebal pasir yang dihampar. 2. Percobaan pendahuluan Percobaan pendahuluan dilakukan dengan maksud untuk mengetahui kapasitas debit maksimum yang mampu diberikan oleh pompa. Dengan mengetahui debit maksimum mak kita bisa menentukan berapa debit yang akan kita gunakan nantinya. 3. Pelaksanaan penelitian Pada pelaksanaan penelitian direncanakan menggunakan model pilar lenticullar dengan 4 variasi sudut terhadap arah aliran. Langkah langkah pelaksanaan penelitian : a. Model pilar diletakkan di tengah flume dengan jarak 3.5 m dari hulu, kemudian dihampar dengan material pasir dalam keadaan rata III- 9
b. Pengaturan sudut pilar terhadap arah aliran disesuaikan dengan variasi yang ada yaitu, 0 0, 5 0, 10 0, 15 o dan 20 o ( penentuan sudut searah jarum jam). c. Air dialirkan pelan pelan dari debit kecil sampai debit yang ditentukan sehingga mencapai konstan d. Pengamatan kedalaman gerusan, dilakukan melalui pengamatan setiap percobaan dengan mencatat kedalaman gerusan dari awal running setiap selang waktu tertentu, yaitu 1 10 menit dicatat setiap selang waktu 1 menit, 10 40 menit dicatat setiap selang waktu 5 menit, 40 70 menit dicatat setiap selang waktu 10 menit, 70 250 menit dicatat setiap selang waktu 15 menit. Pengamatan kedalaman gerusan dicatat terus menerus sampai mendapatkan gerusan kesetimbangan.( tidak terjadi gerusan lagi ) e. Pengambilan data kontur, data kontur gerusan di sekitar pilar diukur setelah running selesai, dengan cara memperkecil debit aliran secara perlahan agar gerusan di sekitar pilar tidak terganggu oleh adanya perubahan debit. Hal ini dilakukan agar diperoleh data kontur yang mewakili gerusan tersebut. Data kontur diukur dengan menggunakan alat point gauge. Daerah gerusan yang diukur elevasinya dibagi atas beberapa bagian yaitu arah sejajar aliran dan arah melintang aliran. f. Setelah dilakukan pengukuran tiga dimensi, pasir diratakan kembali untuk selanjutnya dilakukan running dengan variasi sudut yang lain. III- 10
Untuk mempermudah dalam pelaksanaan penelitian dibuat alur penelitian. Secara lengkap bagan alur penelitian perilaku gerusan local pada pilar lenticular akibat pengaruh lebar pilar dapat dilihat pada Gambar berikut III- 11
Data Skunder Diagram alur penelitian Uji laboratorium Pengumpulan data dan studi pustaka 1.tabel analisis gradasi butiran 2. grafik gradasi sedimen d50 3. data perkembangan gerusan terhadap waktu (data sekunder ) MULAI Tentukan hc=y c =? Qc =..? 1.persiapan studi pustaka 2.Uji aliran /kalibrasi 3. Alat dan Bahan Penelitian Running model clear water scour 0,5 < (V/V c < 1 (syarat----- V < V c ( kecepatan kritis) ---- < c (tegangan kritis) Klasifikasi aliran : Re > 1000 aliran turbulen Re < 500 aliiran laminar Running pada model pilar lenticullar : 1. Bentuk lenticullar dengan sudut 0 0 2. Bentuk lenticullar dengan sudut 5 0 3. Bentuk lenticullar dengan sudut 10 0 4. Bentuk lenticullar dengan sudut 15 0 5. Bentuk lenticullar dengan sudut 20 0 Pengamatan dan pengukuran kedalaman gerusan Fr < 1 Fr = 1 Fr > 1 sub kritis kritis super kritis Analisis Data Penyusunan laporan Selesai III- 12
4. Analisis hasil percobaan Pada penelitian ini dibuat agar menjadi aliran sub kritis dengan nilai Fr < 1. Kedalaman aliran (y 0 ) diukur pada titik tertentu yang belum terganggu akibat adanya pilar. Pencatatan kedalaman aliran dilakukan beberapa kali pada saat yang bersamaan untuk mendapatkan data rata-rata kedalaman aliran yang optimal. Kedalaman gerusan (y s ) diukur pada daerah gerusan yang paling maksimal yaitu disekitar ujung pilar. Kecepatan aliran rata-rata (U) adalah perbandingan data debit yang telah dikalibrasi dengan luas penampang basah U = diambil pada saat material dasar mulai bergerak... kecepatan aliran kritis (U c ) Kemiringan dasar saluran yang akurat sulit diperoleh karena perbedaan tinggi dasar saluran atau kedalaman aliran yang relatif kecil dan panjang flume yang terbatas. Untuk mendapatkan kemiringan dasar saluran, S0, dihitung dengan menggunakan rumus, Sf = ( )² karena aliran dianggap seragam maka S0 = Sf = Sw. III- 13