BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN DATA 4.1 Hasil Pengamatan Fisik Percobaan dilakukan untuk mengetahui pola gerusan dan sedimentasi yang terjadi pada saluran akiba adanya abutment. Abutment yang digunakan berjumlah 4 buah dan di ditempatkan pada: 1. Bagian Lurus I pada titik 100 cm 2. Bagian Menikung I pada sudut 90 3. Bagian Lurus II pada titik 70 cm 4. Bagian Menikung II pada sudut 45 Model saluran yang digunakan berupa fixed bed model diberi lapisan pasir rata setebal 20 cm dengan kondisi pengaliran selama 6 jam dengan empat debit yang berbeda yaitu 4, 5, 6, dan 7 liter/detik. Data-data yang diperoleh dari percobaan, dengan beberapa debit yang berbeda tersebut, yaitu: Data kecepatan aliran Data kedalaman gerusan Data elevasi topografi dasar saluran Data-data tersebut akan digunakan untuk mengetahui dan menggambarkan hasil pengamatan fisik terhadap kedalaman gerusan lokal, kecepatan aliran dan elevasi topografi dasar saluran. IV-1
Gambar 4. 1 Model Saluran Terbuka di Lab. Uji Model Hidrolika 4.2 Penentuan Perhitungan Hasil Pengamatan Fisik Kecepatan Aliran Untuk mendapatkan kecepatan aliran, frekuensi baling-baling dalam satuan hertz di ubah menjadi kecepatan aliran air dalam meter/detik. Berdasarkan hasil kalibrasi yang dilakukan, diperoleh hubungan antara frekuensi baling-baling(x) dengan kecepatan aliran (U), yaitu: U= 0,006x + 0,24 Langkah-langkah untuk memperoleh kalibrasi currentmeter adalah: Pada suatu saluran dengan lebar penampang 8 cm, di alirkan air dengan debit tertentu. Catat perbedaan bacaan manometer. Pada titik yang telah ditentukan, kita ukur arus dengan menggunakan currentmeter pada kedalaman 0,2 h dan 0,8 h yang kemudian kita hitung kecepatan arus rata-rata dengan rumus kec 0,2 h + kec 0,8 h 2 IV-2
Kita hitung besarnya debit yang mengalir dengan rumus Q= 171,81 x p x (?H) 0,5 (cm 3 /s) (sumber: modul praktikum mekanika fluida-hidraulika, 2005) Plot pada grafik antara kecepatan yang diperoleh dari perhitungan debit dan dari hasil pengukuran currrentmeter. Regresi grafik dengan menggunakan regresi linear. IV-3
Tabel 4.1 Perhitungan Kalibrasi Posisi Awal Nilai H1 (cm) 197 H2 (cm) 199 So 0,0016 Parameter Satuan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 H1 mm 209 221 245 262 286 288 296 300 308 318 H2 mm 184 178 175 172 159 145 129 116 97 74?H mm 27 45 72 92 129 145 169 186 213 246?H cm 2,7 4,5 7,2 9,2 12,9 14,5 16,9 18,6 21,3 24,6 Q = 171,81* p* (?H) 0.5 cm 3 /dtk 886,8597 1144,931 1448,236 1637,069 1938,509 2055,214 2218,791 2327,713 2490,938 2676,952 Tinggi Air (h) cm 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 Kec. 0,2 h Hz 0,9 7,5 10,4 16,5 16,1 17,1 17,7 16,5 19,2 18,5 Kec. 0,8 h Hz 2,5 7 16,4 15,3 15,6 16 20,6 20,9 22,2 22,7 Kec. Rata-Rata Hz 1,7 7,25 13,4 15,9 15,85 16,55 19,15 18,7 20,7 20,6 Lebar Saluran cm 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 A (Penampang Basah) cm 2 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 Kec. cm/dtk 24,63 28,62 32,91 34,11 37,28 36,70 36,98 36,37 36,63 37,18 Kec. m/dtk 0,246 0,286 0,329 0,341 0,373 0,367 0,370 0,364 0,366 0,372 IV-4
IV-5
Gambar 4.2 Kalibrasi Currentmeter 4.3 Hasil Pengamatan Fisik Kedalaman Gerusan Lokal dan Kecepatan Aliran Data-data berikut ini adalah data yang diambil langsung dari praktikum. Praktikum dilakukan dengan empat debit rencana yang berbeda yaitu 4, 5, 6, dan 7 L/detik. Pada debit berbeda akan menghasilkan kedalaman gerusan yang berbeda pula. Kedalaman gerusan ini adalah kedalaman gerusan maksimum pada setiap segmen abutment. 4.3.1 Hasil Pengamatan Fisik Kedalaman Gerusan Lokal pada Debit Rencana 4L/dtk Berikut adalah kedalaman gerusan yang diperoleh dari hasil pengamatan setelah dilakukan pengaliran selama 6 jam dengan debit rencana 4 L/dtk. IV-6
Tabel 4.2 Kedalaman Gerusan Lokal tiap Abutment untuk Debit Rencana 4 L/dtk Jarak Melintang (cm) Dalam Gerusan (cm) Segmen Abutment 1 Segmen Abutment 2 Segmen Abutment 3 Segmen Abutment 4 No. 120 cm 110 cm 100 cm 90 cm 80 cm 80 85 90 95 100 50 cm 60 cm 70 cm 80 cm 90 cm 35 40 45 50 55 1 0-0,89-1,65 0,29-0,49-8,41-2,86 0,69-3,03 2 5-0,77 0,14 0,29-1,88-8,61-3,61 2,04-2,31 3 10-0,59-3,67-4,32-4,83 0,35-3,39-6,15-5,10-1,93-2,31-6,73-9,94-9,52-5,80-3,66 2,39 1,00-2,50-0,90-0,62 4 15-0,87-2,36-3,47-4,13 0,66-2,66-5,25-4,82-2,41-1,41-5,67-5,30-9,54-4,54-2,78 2,37-0,97-1,10-0,70-0,83 5 20-0,65-1,96-2,62-2,49-1,07-0,10-2,71-5,41-2,66-0,95-3,41-5,09-7,99-2,65 0,24-0,30-0,82-2,10-1,62-1,68 6 25-0,62-1,62-0,22-1,59-0,36 0,00-1,66-2,33-2,69-0,31-1,74-2,35-5,13-1,38-1,23-2,98-3,50-5,71-2,16-2,25 7 30-0,38-1,35-2,62-0,18-0,46 0,09-0,06-2,74-0,30 0,69-1,74-2,25-2,89-1,26-1,56-4,35-6,33-8,78-6,45-2,65 8 35 0,08-1,45-2,43-0,48-1,41-0,11-1,54-0,90-0,46 0,40-1,81-3,05-1,59-2,36-0,97-5,68-8,60-10,18-6,40-2,48 9 40 0,27-1,86-2,57-1,03-0,83-0,05-1,11-1,17-1,44-0,76-2,11-8,23-0,85-0,90-1,46-6,09-9,15-10,81-5,70-2,23 10 45 0,42 0,15 0,11-0,45-2,16-1,99-6,13-0,83 11 50 0,45-1,21 0,00-0,13-2,16-1,85-5,78-0,41 Keterangan : Abutment 1 : Bagian Lurus I pada titik 100 cm Abutment 2 : Bagian Menikung I pada sudut 90 Abutment 3 : Bagian Lurus II pada titik 70 cm Abutment 4 : Bagian Menikung II pada sudut 45 IV-7
Gambar 4.3 Kedalaman Gerusan Maksimum untuk Debit Rencana 4 L/dtk. 4.3.1.1 Kondisi Dasar Saluran untuk Debit Rencana 4 L/dtk Pada bagian saluran lurus 1, kondisi saluran telah terjadi gerusan yang cukup dalam yaitu pada segmen abutment. Perbedaan elevasi yang terjadi berkisar dari +0,66 cm sampai -4,83 cm. Pada bagian sebelum keberadaan abutment, elevasi yang terjadi tidak terlalu berubah dari elevasi awal sehingga cenderung datar. Saluran masih cenderung rata diawal memasuki tikungan 180º yaitu sampai sudut 70 o. Namun Pada segmen antara 80 o sampai 180 o terjadi penggerusan dan pengendapan. Elevasi tertinggi terjadi pada bagian paling dalam tikungan yaitu +0,69 cm, dan elevasi terendah terdapat pada bagian luar tikungan, yaitu -6,15 cm. Memasuki bagian lurus, elevasi minimum menjadi 9,94 cm yang terletak pada bagian tepi luar saluran. Sedangkan, elevasi tertinggi terletak sekitar 0,24 cm pada bagian dalam saluran. Memasuki bagian tikungan 90º, tidak terjadi perbedaan elevasi yang mencolok sampai segmen 20º. Setelah itu, perbedaan elevasi mulai kelihatan mencolok sampai segmen 90º. Elevasi tetinggi terletak pada bagian dalam tikungan. Kisaran elevasi tertinggi IV-8
berada adalah +2,39 cm dan elevasi terendah terletak pada bagian luar tikungan,yaitu mencapai elevasi -10,81 cm. Pada bagian lurus, tidak terjadi perbedaan elevasi yang terlalu mencolok. Terjadi kecenderungan perbedaan elevasi menjadi lebih sedikit dan topografi menjadi datar. (a) (a) (b) (c) (d) Gambar 4. 4 Bentuk Topografi Dasar Saluran Setelah Dialiri Debit 4 L/dtk (a) Saluran Lurus Pertama, (b) Tikungan 180º, (c) Saluran Lurus Kedua, (d) Tikungan 90º IV-9
4.3.1.2 Distribusi Kecepatan untuk Debit Rencana 4 L/dtk Berikut adalah distribusi kecepatan pada debit rencana 4 L/dtk yang diperoleh berdasarkan pengukuran dengan alat pengukur kecepatan, currenmeter. Tabel 4.2 Distribusi kecepatan untuk debit rencana 4 L/dtk Jarak Melintang (cm) Kecepatan (m/dtk) Segmen Abutment 1 Segmen Abutment 2 Segmen Abutment 3 Segmen Abutment 4 120 cm 110 cm 100 cm 90 cm 80 cm 80 85 90 95 100 50 cm 60 cm 70 cm 80 cm 90 cm 35 40 45 50 55 No. 1 0 0,30 0,28 0,27 0,27 0,24 0,26 0,25 0,27 2 5 0,28 0,30 0,30 0,32 0,28 0,28 0,25 0,28 3 10 0,30 0,28 0,26 0,33 0,29 0,31 0,29 0,32 0,33 0,32 0,29 0,27 0,31 0,29 0,26 0,31 0,27 0,29 0,27 0,30 4 15 0,30 0,30 0,31 0,33 0,33 0,31 0,30 0,30 0,32 0,31 0,30 0,27 0,30 0,29 0,28 0,29 0,27 0,32 0,28 0,30 5 20 0,31 0,31 0,31 0,29 0,32 0,31 0,33 0,33 0,32 0,30 0,29 0,27 0,29 0,29 0,30 0,28 0,26 0,33 0,29 0,30 6 25 0,30 0,30 0,29 0,35 0,32 0,31 0,33 0,33 0,30 0,30 0,31 0,27 0,27 0,29 0,30 0,26 0,25 0,28 0,30 0,30 7 30 0,30 0,31 0,27 0,36 0,30 0,30 0,33 0,34 0,31 0,30 0,29 0,28 0,27 0,29 0,28 0,28 0,27 0,29 0,29 0,27 8 35 0,32 0,30 0,30 0,34 0,33 0,30 0,33 0,34 0,32 0,32 0,27 0,27 0,26 0,29 0,29 0,27 0,25 0,32 0,31 0,30 9 40 0,26 0,32 0,29 0,33 0,33 0,28 0,30 0,33 0,29 0,31 0,25 0,27 0,25 0,25 0,26 0,26 0,25 0,30 0,29 0,29 10 45 0,26 0,33 0,24 0,29 0,24 0,27 0,25 0,31 11 50 0,26 0,27 0,24 0,24 0,24 0,25 0,25 0,29 Rata-Rata 0,29 0,30 0,29 0,33 0,31 0,29 0,32 0,33 0,31 0,30 0,27 0,27 0,28 0,28 0,28 0,27 0,26 0,30 0,29 0,29 Keterangan : Abutment 1 : Bagian Lurus I pada titik 100 cm Abutment 2 : Bagian Menikung I pada sudut 90 Abutment 3 : Bagian Lurus II pada titik 70 cm Abutment 4 : Bagian Menikung II pada sudut 45 IV-10
Pada saluran lurus kecepatan aliran cenderung merata. Memasuki tikungan, kecepatan mulai tidak merata, kecepatan maksimum berada pada bagian tengah ke dalam tikungan sampai segmen 30º. Dari segmen 45º sampai 180º, kemudian saluran lurus dari segmen 10 cm sampai 140 cm, kemudian tikungan 90º yaitu sampai sudut 40º, kecepatan maksimum bergeser ke bagian luar tikungan. Pada tikungan 90º, awalnya kecepatan maksimum berada pada bagian dalam saluran, hal tersebut diakibatkan distribusi yang belum terlalu berubah dari saluran sebelumnya. Namun, memasuki segmen 30º, kecepatan maksimum mulai beralih kebagian luar tikungan. Keadaan ini masih terus berlangsung sampai segmen 100 cm saluran lurus. 4.3.2 Hasil Pengamatan Fisik Kedalaman Gerusan Lokal pada Debit Rencana 5 L/dtk Berikut adalah kedalaman gerusan yang diperoleh dari hasil pengamatan setelah dilakukan pengaliran selama 6 jam dengan debit rencana 5 L/dtk. IV-11
Tabel 4.4 Kedalaman Gerusan Lokal tiap Abutment untuk Debit Rencana 5 L/dtk Jarak Dalam Gerusan (cm) Melintang (cm) Segmen Abutment 1 Segmen Abutment 3 Segmen Abutment 4 No. 120 cm 110 cm 100 cm 90 cm 80 cm 80 85 90 95 100 50 cm 60 cm 70 cm 80 cm 90 cm 35 40 45 50 55 1 0-2,23 0,47-6,69 0,15-8,88-3,25 1,10 2,68 2 5-2,29-0,68-4,93 0,54-8,88-4,60 1,10 2,13 3 10-2,14-4,94-5,27-1,16-2,81-3,64-6,79-6,79-4,01-0,95-8,82-11,12-10,15-6,90-5,65-0,92 0,71-5,79-1,29 0,65 4 15-2,02-3,69-5,07-1,16-1,92-2,35-5,41-5,95-3,27-1,84-8,47-9,83-9,66-7,47-6,24 1,04 0,41-4,72-2,00-0,72 5 20-1,83-1,70-5,67-2,82-3,00-0,16-2,95-3,83-1,12-1,90-6,46-6,42-7,78-5,65-4,71-0,30-0,09-4,69-2,10 1,13 6 25-1,61-0,30-3,12-3,61-0,85 0,01-2,60-2,90-2,55-2,32-5,88-4,91-4,05-2,81-2,05-1,90-2,60-5,43-2,77 0,28 7 30-1,19-0,91-0,16-2,61 0,34-0,09-0,95-1,86-0,67-1,05-3,62-3,77-2,58-1,63 0,05-4,16-5,49-8,98-4,84-2,27 8 35-0,99-3,29-0,68-5,11-0,30-0,33-2,14-2,44-0,35-1,03-0,98-0,70-1,80-1,02-0,92-5,44-10,09-11,41-6,63-4,06 9 40-0,75-3,29-2,62-4,82-0,40-0,63-2,49-3,96 0,00 0,35 0,34-1,37-2,59-0,45-0,15-7,45-10,99-12,60-7,23-2,21 10 45-0,75-0,30-1,13 2,14 0,73 1,17-9,57-1,38 11 50-0,42-1,92-0,34 0,34 1,23 0,25-10,57-0,49 Keterangan : Abutment 1 : Bagian Lurus I pada titik 100 cm Abutment 2 : Bagian Menikung I pada sudut 90 Abutment 3 : Bagian Lurus II pada titik 70 cm Abutment 4 : Bagian Menikung II pada sudut 45 IV-12
Gambar 4.5 Kedalaman Gerusan Maksimum untuk Debit Rencana 5 L/dtk. 4.3.2.1 Kondisi Dasar Saluran untuk Debit Rencana 5 L/dtk Pada bagian saluran lurus 1, kondisi saluran telah terjadi gerusan yang cukup dalam yaitu pada segmen abutment. Perbedaan elevasi berkisar dari +0,47 cm sampai -5,67 cm. Saluran masih cenderung rata di awal memasuki tikungan 180º yaitu sampai sudut 80 o. Namun Pada segmen antara 90 o sampai 180 o terjadi penggerusan dan pengendapan sehingga terjadi perbedaan elevasi yang cukup mencolok. Elevasi tertinggi terjadi pada bagian paling dalam tikungan yaitu +2,14 cm, dan elevasi terendah terdapat pada bagian luar tikungan, yaitu -6,79 cm. Memasuki bagian lurus, elevasi minimum menjadi 11,12 cm. Gerusan yang cukup besar ini terletak pada segmen abutment. Letak elevasi minimum selalu berada pada bagian tepi luar saluran. Sedangkan, elevasi tertinggi terletak sekitar 3,19 cm pada bagian dalam saluran. Memasuki bagian tikungan 90º, tidak terjadi perbedaan elevasi yang mencolok sampai segmen 10º. Setelah itu, perbedaan elevasi mulai kelihatan mencolok sampai segmen 90º. Elevasi tetinggi terletak pada bagian dalam tikungan. Kisaran elevasi tertinggi berada IV-13