PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY - digilib.uns.ac.id... · diukur debitnya dengan menggunakan...
Transcript of PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY - digilib.uns.ac.id... · diukur debitnya dengan menggunakan...
i
i
PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY
DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK
TIPE DERET SINUSOIDA
Increment of Spillway Capacity by Using Labyrinth Crest Sinusoida
HALAMAN JUDUL
SKRIPSI
Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Disusun oleh :
CHOIRUN NISAAIYAH
I 0108078
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
ii
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY
DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK
TIPE DERET SINUSOIDA
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh:
CHOIRUN NISAAIYAH
I 0108078
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan:
Dosen Pembimbing I
Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M. Eng.
NIP. 19510710 198103 1 003
Dosen Pembimbing II
Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc
NIP. 19630822 198903 1 002
iii
iii
LEMBAR PENGESAHAN
PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY
DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK TIPE DERET SINUSOIDA
Increment of Spillway Capacity by Using Labyrinth Crest Sinusoida
Disusun Oleh:
CHOIRUN NISAAIYAH
I 0108078
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret:
Pada Hari : Kamis
Tanggal : 14 Juni 2012
Susunan Tim Penguji: 1. Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M.Eng ( ..................................................... )
NIP. 19510710 198103 1 003
2. Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc ( ..................................................... )
NIP. 19630822 198903 1 002
3. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT
NIP. 19581127 198803 1 001
4. Ir. Susilowati, MSi
NIP. 19480610 198503 2 001
Mengesahkan,
Ketua Jurusan
Teknik Sipil
Ir. Bambang Santosa, MT
NIP. 19590823 198601 1 001
iii
iv
iv
MOTTO
Tetapkanlah cinta sejatimu hanya kepada Allah SWT dan jadilah
pribadi yang selalu bersyukur terhadap nikmat yang telah Dia berikan
walaupun itu hanya sebutir debu.
v
v
PERSEMBAHAN
Karya kecil ini saya persembahkan kepada:
Keluarga Tercinta
Ibu Suripah dan Alm. Bapak Drs. M. Mukhlasin
Ibu, wanita terhebat dalam hidup saya. Maaf untuk segala tutur kata dan tingkah
laku yang kurang berkenan di hatimu, Ibu. Terimakasih atas semuanya yang
engkau berikan selama ini, bu. Untuk bapak tercinta, doaku selalu menyertaimu.
Sayang ibu dan bapak selalu
Nashrul Wathon dan Achmad Nurcholis Madjid
Dua arjuna dalam keluarga. Terimakasih atas segala motivasi dan perhatiannya,
Mas. Love you bradeerrr. Keep rock n roll brader.
Sahabat Tercinta dan Sepenggal Masa lalu
Alm Friska Marissa, Resty Candra Kurniasari,
Samirta Mayangsari, dan Yosael Ariano
Terimakasih atas segala petuah dan nasihatnya yang mengajarkankan saya untuk
menjadi lebih bijak dalam menjalani hidup. Kalian sahabat terbaik yang saya
miliki. You are the best and the kindest I ever had. Thank you for everything, I
will be miss you, my soul. Sekelumit masa lalu yang mejadikan saya lebih dewasa
dan mengajarkan untuk berpikir dari sudut pandang yang lain. Terimakasih untuk
waktu, canda tawa dan kebersamaan selama ini. Untuk Alm. Friska Marissa,
vi
vi
kebaikan, canda tawa dan keceriaanmu selalu terpatri dalam hatiku. Doaku akan
selalu menyertaimu sayangg.
Last But Not Least
Haris Hidayat
Aku ingin mencintaimu dengan sederhana dengan kata yang tak sempat diucapkan
kayu kepada api yang menjadikannya abu.
Aku ingin mencintaimu dengan sederhana dengan isyarat yang tak sempat
disampaikan awan kepada hujan yang menjadikannya tiada. Terimakasih atas doa
dan dukungannya selama ini.
vi
vii
vii
A B S T R A K
Choirun Nisaaiyah, 2012. PENINGKATAN KAPASITAS SPILLWAY DENGAN PERUBAHAN BENTUK PUNCAK TIPE DERET SINUSOIDA. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Adanya perubahan iklim menyebabkan perubahan pola curah hujan yang berpengaruh pada perubahan intensitas hujan. Keadaan ini menyebabkan peningkatan aras (level) muka air waduk naik secara cepat. Hal ini harus dihindari karena dapat membahayakan konstruksi bendungan. Peningkatan kapasitas spillway (pelimpah) yang sudah ada diperlukan untuk menghindari kerusakan konstruksi bendungan. Penelitian ini mencoba menggunakan puncak tipe deret sinusoida untuk meningkatkan kapasitas spillway. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Hidrolika dengan menggunakan flume. Pelimpah mercu Ogee dipasang terlebih dahulu dan dialiri air dengan variasi ketebalan air tiap 0,25 cm di hulu mercu. Setiap ketebalan air yang mengalir, diukur debitnya dengan menggunakan hydraulic bench dengan bantuan stopwatch. Pengukuran berhenti ketika mencapai ketinggian maksimum. Kemudian, mercu diganti dengan spillway tipe deret sinusoida dan dialiri dengan variasi ketebalan air yang sama dengan percobaan sebelumnya. Dari hasil penelitian, didapat debit mercu Ogee dan puncak tipe deret sinusoida. Penggunaan puncak tipe deret sinusoida menghasilkan debit yang lebih besar dibanding dengan mercu Ogee. Puncak tipe deret sinusoida 1 mengalami peningkatan kapasitas debit sebesar 47,50% sedangkan pada bentuk puncak tipe deret sinusoida sebesar 163,03%. Hal ini membuktikan keberhasilan dari penggunaan bentuk puncak tipe deret sinusoida untuk meningkatkan kapasitas spillway yang sudah ada. Kata Kunci: kapasitas spillway, puncak tipe deret sinusoida
viii
viii
A B S T R A C T
Choirun Nisaaiyah, 2012. INCREMENT OF SPILLWAY CAPACITY BY USING LABYRINTH CREST SINUSOIDA TYPE. Thesis, Department of Civil Engineering Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta. The climate change makes alteration of rainfall that influences in rainfall intensity. This situation makes level of water increasing rapidly. It must be avoided because it can endanger the dam construction. It needs spillway capacity improvement. This research attempts to use labyrinth crest sinusoida series type to increase spillway capacity. This research was conducted in the Laboratory of Hydraulic using a flume. Ogee crest spillway is first plugged in and flowing water with small variation of water depth each 0,25 cm in the upstream crest. In each water depth, the discharge measured using hydraulic bench with stopwatch the measurement is going to stop if it on maximum water depth.. Then the Ogee crest is replaced with labyrinth crest sinusoida series type and flowed it with the same thickness as in the previous experiment. The research results obtained discharge of Ogee crest and labyrinth crest series sinusoida. The use labyrinth crest sinusoida series type produce a greater flow than Ogee crest. Labyrinth crest sinusoida series type 1 has got percentage of capacity 47,50% then for type 2 has got 163,03%. This proves the success of the use of the labyrinth crest sinusoida series type to increase the capacity of the existing spillway. Keywords: spillway capacity, labyrinth crest sinusoida series type
ix
ix
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
limpahan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
penyusunan tugas akhir ini.
Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar
sarjana pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
Surakarta. Penulis menyusun tugas akhir dengan judul Peningkatan Kapasitas
Spillway dengan Perubahan Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida ,
Mengetahui perilaku peningkatan aras permukaan air waduk yang terjadi dengan
pelimpah (spillway) Ogee dan mengetahui kapasitas peningkatan debit yang
melimpah mercu tipe deret sinusoida. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa
bantuan dari berbagai pihak penulis sulit mewujudkan laporan tugas akhir ini.
Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih:
1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
3. Dr. Ir. Mamok Soeprapto , M. Eng selaku dosen pembimbing I. Terimakasih
banyak atas waktu, bimbingan, semangat yang bapak berikan selama ini.
Mohon maaf bila ada tutur kata dan tingkah laku yang kurang berkenan.
4. Ir. Agus Hari Wahyudi, MSc selaku dosen pembimbing II. Terimakasih
banyak atas segala waktu dan bimbingan yang bapak berikan.
5. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT dan Ir. Susilowati, MSi selaku dosen penguji.
6. Setiono, ST, MSc selaku dosen Pembimbing Akademis.
7. Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT selaku Ketua Laboratorium Keairan dan
Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Terimakasih atas segala motivasi, petuah dan bimbingannya selama ini.
x
x
8. Pak Sunyoto selaku laboran Laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Terimakasih atas
segala bantuannya selama ini.
9. Keluarga tercinta yang selalu menjadi penyemangat dan panutan hidup.
10. Teman seperjuangan, Andy Tri Utomo dan Sad Mei Nuraini. Bersama kita
bisa. Terimakasih atas kebersamaan dan kekompakkannya selama ini.
11. Sahabat-sahabat tercinta,Yudith Reinawati, Shinta Giur L, Devinta Puspa,
Ernha Nindyantika, Siti Rahmi, Rena Sempana, dan Ria Kurniawati.
Terimakasih atas segala kebersamaan, suka dan dukanya selama ini. Salam
Cobra.
12. Teman- teman laboratorium, Wahyu Utomo, Adi Prasetya N, Ghea Bima dan
Syaiful Khafidz. Terimakasih atas segala bantuan dan motivasinya.
13. Teman satu atap, Kesti Rahayu, Aninda Tri Hapsari dan Keluarga Bapak
Zukri. Terimakasih atas semua nasihatnya dan kebersamaan selama ini.
14. Kontrakan Gapuk yang selalu menghibur. Semoga tidak menjadi gapuk
selamanya.
15. Kelompok KP bahagia, KP Solo-Kertosono Seksi II, terimakasih atas semua
doa dan dukungannya.
16. Semua Teman-teman Teknik Sipil Angkatan 2008. Terimakasih atas doa dan
bantuannya selama ini. Semangat terus teman-teman.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan. Oleh karena
itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan
penelitian selanjutnya. Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi
semua pihak pada umumnya dan penulis pada khususnya.
Surakarta, Mei 2012
Penulis
x
xi
xi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ..................................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................ iii
MOTTO ...................................................................................................................... iv
PERSEMBAHAN ........................................................................................................ v
A B S T R A K ........................................................................................................... vii
A B S T R A C T ......................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ................................................................................................ ix
DAFTAR ISI ............................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xvi
DAFTAR NOTASI ................................................................................................. xviii
BAB 1 PENDAHULUAN .......................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah............................................................................................ 3
1.4 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA & LANDASAN TEORI ......................................... 5
2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................................... 5
2.1.1 Umum ............................................................................................... 5
2.2 Landasan Teori .............................................................................................. 9
2.2.1 Pelimpah (Spillway) ......................................................................... 9
2.2.2 Puncak Pelimpah (Crest Spillway) ................................................. 11
2.2.3 Mercu Ogee .................................................................................... 16
2.2.4 Puncak Tipe Deret Sinusoida ......................................................... 18
2.2.5 Analisis Hidrolis ............................................................................ 22
xii
xii
2.2.6 Reservoir Routing........................................................................... 22
2.2.7 Analisis Karakteristik Korelasi Dua Parameter ............................. 25
BAB 3 METODE PENELITIAN.............................................................................. 27
3.1 Umum .......................................................................................................... 27
3.2 Lokasi Penelitian ......................................................................................... 27
3.3 Peralatan dan Bahan .................................................................................... 27
3.4 Langkah Penelitian ...................................................................................... 30
3.4.1 Persiapan Alat ................................................................................ 30
3.4.2 Pengecekan Alat (Kalibrasi Alat Ukur Debit) ............................... 30
3.4.3 Pengolahan Data Kalibrasi Alat Ukur Debit .................................. 31
3.4.4 Pengambilan Data .......................................................................... 32
3.4.5.1 Pengambilan Data Saat Awal dengan Mercu Ogee ............. 32
3.4.5.2 Pengambilan Data Saat Menggunakan Pelimpah Modifikasi .......................................................................... 33
3.4.5 Pengolahan Data............................................................................. 34
3.4.6 Pembahasan .................................................................................... 34
3.4.7 Diagram Alir .................................................................................. 35
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN..................................................................... 38
4.1 Alat Ukur Debit .............................................................................................. 38
4.1.1 Kalibrasi Alat ................................................................................. 38
4.1.2 Debit Terukur Pada Tiap Ketebalan ............................................... 41
4.1.2.1 Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Mercu Ogee ................... 42
4.1.2.2 Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida ............................................................................ 45
4.1.3 Koefisien Debit Pada Tiap Ketebalan ............................................ 51
4.1.3.1 Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Mercu Ogee ................. 51
4.1.3.2 Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Puncak Tipe Deret Sinusoida ............................................................................ 53
4.2 Hubungan Grafik Pelimpasan Air Mercu Ogee Dengan Grafik Pelimpasan Air Puncak Tipe Deret Sinusoida ........................................... 59
4.3 Perhitungan Reservoir Routing ................................................................... 63
xiii
xiii
4.3.1 Hasil Hubungan Pelimpasan Air Pada Mercu Ogee Berdasarkan
Perhitungan Routing Waduk .......................................................... 63
4.3.2 Hasil Hubungan Pelimpasan Air Pada Puncak Tipe Deret
Sinusoida Berdasarkan Perhitungan Routing Waduk .................... 71
4.3.2.1 Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 .......................................... 71
4.3.2.2 Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 .......................................... 78
4.3.2.3 Analisis Reservoir Routing ................................................ 84
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 86
5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 86
5.2 Saran ............................................................................................................ 87
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 88
LAMPIRAN A DATA PENELITIAN
LAMPIRAN B DOKUMENTASI PENELITIAN
LAMPIRAN C KELENGKAPAN ADMINISTRASI
xiv
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2-1. Persamaan Debit pada Tiap Jenis Pelimpah ............................................. 12
Tabel 4-1. Data Pengamatan Debit pada Hydraulic Bench........................................ 39
Tabel 4-2. Data Pengamatan Debit pada Pompa ........................................................ 40
Tabel 4-3. Data Pengamatan Debit Terukur Pada Mercu Ogee ................................. 43
Tabel 4-4. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur Pada Mercu Ogee dengan Persamaan Lengkung Sinusoidal Fit .......................................................................... 44
Tabel 4-5. Data Pengamatan Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 ... 46
Tabel 4-6. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 dengan Persamaan Lengkung Quadratic Fit .......................................... 47
Tabel 4-7. Data Pengamatan Debit Ukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2........ 49
Tabel 4-8. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 dengan Persamaan Lengkung Quadratic Fit .......................................... 50
Tabel 4-9. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Pada Mercu Ogee ...................... 52
Tabel 4-10. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Mercu Ogee dengan Persamaan Lengkung Quadratic FIt ............................................................. 53
Tabel 4-11. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Pada puncak Tipe Deret Sinusoida 1 ................................................................................................................. 54
Tabel 4-12. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 dengan Persamaan Lengkung Qudratic Fit .................................. 55
Tabel 4-13. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 .................................................................................................................................. 57
Tabel 4-14. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 dengan Persamaan Lengkung Quadratic Fit ................................ 58
Tabel 4-15. Perbandingan Koefisien Debit Pada Mercu Ogee Dengan Koefisien Debit Pada Spillway Tipe Deret Sinusoida ................................................................ 59
Tabel 4-16. Perbandingan Debit Pelimpasan Air Mercu Ogee Dengan Debit Pelimpasan Air Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida .................................................. 61
Tabel 4-17. Fungsi Storage dan Intflow Mercu Ogee Berdasarkan Resevoir Routing ....................................................................................................................... 64
Tabel 4-18. Perhitungan Storage dan Outflow Mercu Ogee Berdasarkan Perhitungan Routing Waduk ....................................................................................... 66
Tabel 4-19. Fungsi Storage dan Inflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 Berdasarkan Resevoir Routing ................................................................................... 71
xv
xv
Tabel 4-20. Perhitungan Storage dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 Pada Routing Waduk .................................................................................................. 73
Tabel 4-21. Fungsi Storage dan Inflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 Berdasarkan Resevoir Routing ................................................................................... 78
Tabel 4-22. Perhitungan Storage dan Outflow Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 Pada Routing Waduk ............................................................................. 80
xvi
xvi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2-1 Spillway Terkendali ............................................................................... 10
Gambar 2-2 Spillway Tak Terkendali ........................................................................ 11
Gambar 2-3 Spillway Ogee dengan Pintu Pada Bendungan Selorejo ....................... 13
Gambar 2-4 Spillway Ogee tanpa Pintu pada Bendungan Palasari ........................... 14
Gambar 2-5 Spillway Morning glory pada Bendungan Jatiluhur............................... 15
Gambar 2-6 Spillway Modifikasi Puncak Tipe Deret Sinusoida ............................... 16
Gambar 2-7 Tampak Atas dan Potongan A-A pada Mercu Ogee .............................. 17
Gambar 2-8 Prototipe Percobaan Mercu Ogee .......................................................... 17
Gambar 2-9 Tampak Atas Puncak Tipe Cocor Bebek 1 ............................................ 18
Gambar 2-10 Tampak Atas Puncak Tipe Cocor Bebek 2 .......................................... 19
Gambar 2-11 Tampak Atas Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 ..................................... 19
Gambar 2-12 Tampak Atas Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 ..................................... 19
Gambar 2-13 Tampak Atas dan Potongan A-A dari Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 dan 2 ........................................................................................................................ 20
Gambar 2-14 Nilai Lebar Mercu Spillway Tipe Deret Sinusoida .............................. 21
Gambar 2-15 Prototipe Percobaan Puncak Tipe Deret Sinusoida ............................. 22
Gambar 2-16 Perubahan Penyimpanan Selama Periode Routing ......................... 23
Gambar 2-17 Pengembangan Fungsi Storage-Outflow, Storage-Elevation dan Elevation-Outflow ...................................................................................................... 24
Gambar 3-1 Sketsa Rangkaian Open Flume .............................................................. 28
Gambar 3-2 Aliran Melalui Mercu Ogee ................................................................... 33
Gambar 3-3 Aliran Melalui Puncak Tipe Deret Sinusoida ........................................ 34
Gambar 3-4 Diagram Alir Tahapan Penelitian .......................................................... 37
Gambar 4-1. Alat Penelitian (Open Flume) ............................................................... 39
Gambar 4-2. Grafik Hubungan Antara Qhb dan Qpompa ............................................. 41
Gambar 4-3. Tampak Atas dan Potongan A-A Mercu Ogee .................................... 42
Gambar 4-4. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Mercu Ogee ................................ 42
Gambar 4-5. Grafik Hasil Debit Terukur Mercu Ogee ............................................. 44
Gambar 4-6.Tampak Atas Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 ........................... 45
Gambar 4-7. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 .. 45
Gambar 4-8. Grafik Hasil Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 ....... 47
xvii
xvii
Gambar 4-9. Tampak Atas Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 .......................... 48
Gambar 4-10. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 48
Gambar 4-11. Grafik Hasil Debit Terukur pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2..... 50
Gambar 4-12. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Mercu Ogee ....... 52
Gambar 4-13. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Puncak ............... 55
Gambar 4-14. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 ....................................................................................................... 57
Gambar 4-15. Grafik Perbandingan Koefisien Debit Pada Mercu Ogee, Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 dan 2 ..................................................................................... 59
Gambar 4-16. Grafik Perbandingan Debit Pada Mercu Ogee, Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 dan 2 ....................................................................................................... 60
Gambar 4-17. Penampang Asumsi Storage ............................................................... 63
Gambar 4-18. Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan Routing Waduk........................................................................................................... 69
Gambar 4-19. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Mercu Ogee Berdasarkan Routing Waduk........................................................................................................... 69
Gambar 4-20. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow Dan Outflow Mercu Ogee Berdasarkan Routing Waduk ............................................................................ 70
Gambar 4-21. Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan Routing Waduk........................................................................................................... 76
Gambar 4-22. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 Berdasarkan Routing Waduk .................................................................. 76
Gambar 4-23. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1 Berdasarkan Routing Waduk ............................................... 77
Gambar 4-24.Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan Routing Waduk........................................................................................................... 82
Gambar 4-25. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 Berdasarkan Routing Waduk ................................................................. 82
Gambar 4-26. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 2 Berdasarkan Routing Waduk............................................... 83
xviii
xviii
DAFTAR NOTASI
b Lebar mercu (cm) Cd Koefisien debit
Koefisien debit Co Konstanta Debit (1,3) C1 Fungsi p/hd dan H1/hd C2 Faktor Koreksi Untuk Permukan Hulu (1) dS Storage (m3/dt) g Percepatan gravitasi (cm/dt2) h Tinggi energi di hulu mercu (cm) hd Tinggi energi rencana di atas mercu (cm) hmaks Tebal air maksimum di atas mercu (cm)
Tinggi spillway (cm) ho Tebal air di atas puncak Mercu Ogee (cm) I Inflow (cm3/dt) I(t) Inflow (m3/dt) K,n Parameter untuk berbagai kemiringan hilir L Lebar efektif mercu (cm) 1 2 + 3 O Outflow (cm3/dt) P Tinggi spillway (cm) Q Debit (cm3/dt) Q(t) Debit (m3/dt) Qhb Debit Hydraulic Bench (cm3/dt) S Storage (cm3/dt) t Waktu (detik) V Volume (cm3) X,Y Koordinat permukaan hilir
Interval waktu (dt)
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan
yang diketahui sampai saat ini di bumi, tetapi tidak di planet lain. Penempatan air
sebagian besar terdapat di laut/air asin dan pada lapisan-lapisan es (di kutub dan
puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai,
muka air tawar, danau, uap air dan lautan es, air dalam obyek-obyek tersebut
bergerak mengikuti suatu siklus hidrologi. Siklus hidrologi merupakan proses
yang dilalui air melalui penguapan, hujan dan aliran air di atas permukaan tanah
(run off, meliputi mata air, muara, sungai) menuju laut. Evaporasi dari tanah, laut,
atau air permukaan terkondensasi membentuk awan yang selanjutnya menjadi
hujan yang jatuh ke permukaan bumi.
Waduk merupakan salah satu tampungan aliran air. Air yang masuk ke waduk
berbeda-beda sesuai dengan intensitas hujan. Adanya perbedaan intensitas
tersebut, menyebabkan aliran masuk waduk tidak menentu. Jika intensitas hujan
meningkat menyebabkan aras (level) muka air waduk naik secara cepat. Keadaan
ini harus dihindari karena dapat membahayakan konstruksi bendungan.
Untuk menghindari kerusakan konstruksi bendungan diperlukan kapasitas
pelimpah (spillway) yang cukup memadai. Bangunan pelimpah (spillway) adalah
bangunan pelengkap suatu bendungan yang berfungsi untuk mengalirkan air
banjir agar tidak membahayakan tubuh bendungan (Chanson, 1994). Terdapat
berbagai tipe bangunan pelimpah dan untuk menentukan tipe bangunan yang
sesuai diperlukan suatu studi yang luas dan mendalam sehingga diperoleh
altematif yang ekonomis. Bangunan pelimpah yang paling umum dipergunakan
pada bendungan urugan yaitu pelimpah terbuka dengan ambang tetap.
1
2
Umumnya pelimpah direncanakan berdasarkan debit rencana pada besaran
tertentu. Namun, dengan adanya peningkatan intensitas hujan sangat
dimungkinkan kapasitas spillway yang ada kurang memenuhi, sehingga kenaikan
aras muka air lebih cepat dari yang diperkirakan. Kenaikan aras muka air secara
cepat ini belum diantisipasi sehingga aras muka air dapat mencapai puncak tubuh
bendungan secara cepat dan pada akhirnya dapat menimbulkan kerusakan total.
Untuk mengantisipasi kenaikan yang begitu cepat diperlukan peningkatan
kapasitas spillway yang ada.
Peningkatan kapasitas spillway dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain :
menambah lebar spillway dan melakukan modifikasi spillway dengan merubah
bentuk mercu. Pada prinsipnya cara tersebut dilakukan dengan tetap
mempertahankan volume waduk serta elevasi puncak spillway. Pada tahun 2011,
Endah Putri Nurviana, Pertiwi Agusari dan Yuliana Sabila telah melakukan
penelitian dengan cara memodifikasi mercu spillway. Perubahan mercu spillway
yang semula tipe Ogee dimodifikasi menjadi labyrinth crest (Trapesium Tipe I,
Cocor Bebek, dan Gergaji) dengan tetap menjaga elevasi puncak mercu. Hasil
penelitian yang telah dilakukan terjadi peningkatan kapsitas debit pelimpah pada
masing-masing modifikasi.
Dalam penelitian ini dilakukan modifikasi puncak spillway dengan bentuk
labyrinth crest yang berbeda dari penelitian sebelumnya yaitu tipe deret sinusoida.
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 perubahan bentuk puncak tipe deret
sinusoida.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah maka dapat dirumuskan permasalahan
sebagai berikut:
1. Bagaimana parameter peningkatan aras muka air waduk yang terjadi pada
mercu Ogee?
3
2. Berapa besarnya persentase kenaikkan kapasitas debit pada perubahan bentuk
puncak tipe deret sinusoida dibanding dengan mercu Ogee?
3. Bagaimana pengaruh perubahan bentuk puncak terhadap proses routing
banjir?
1.3 Batasan Masalah
Batasan-batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Aliran pada saluran air dianggap seragam dan tetap (steady uniform flow).
2. Dasar saluran air dianggap kedap air dan pengaruh rembesan air diabaikan.
3. Tidak ada perubahan kemiringan flume.
4. Penelitian dilakukan dengan menggunakan flume yang menjadi model saluran
air dengan penampang 30 x 30 cm2 dan panjang 180 cm.
5. Spillway dibuat 2 bentuk yaitu bentuk mercu Ogee dan bentuk puncak tipe
deret sinusoida yang masing-masing ukuran lebarnya 18 cm dan 28,29 cm.
6. Hasil pengukuran volume hydraulic bench dan pengukuran waktu oleh
stopwatch dianggap benar.
7. Asumsi volume tampungan di hulu spillway (pelimpah) guna menganalisis
pengaruh penelusuran banjir adalah berbentuk trapesium dengan ukuran 600
cm x 600 cm dan kemiringan 1:1,5.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui perilaku aliran yang terjadi dengan mercu Ogee.
2. Mengetahui persentase kenaikkan kapasitas debit yang melimpah dengan
perubahan bentuk puncak tipe deret sinusoida.
3. Mengetahui pengaruh perubahan bentuk puncak terhadap proses routing
banjir.
4
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi banyak pihak
sebagai berikut:
1. Praktis
Memberi informasi untuk mengatasi kenaikan aras muka air waduk yang
dapat membahayakan tubuh bendungan.
2. Teoritis
Menerapkan teori ilmu hidroteknik.
Menambah khasanah ilmu pengetahuan khususnya dibidang bangunan air.
5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA & LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
2.1.1 Umum
Perubahan iklim global sebagai implikasi dari pemanasan global telah
mengakibatkan ketidakstabilan atmosfer di lapisan bawah terutama yang dekat
dengan permukaan bumi. Pemanasan global ini disebabkan oleh meningkatnya
gas-gas rumah kaca yang dominan ditimbulkan oleh industri-industri. Gas-gas
rumah kaca yang meningkat ini menimbulkan efek pemantulan dan penyerapan
terhadap gelombang panjang yang bersifat panas (inframerah) yang diemisikan
oleh permukaan bumi kembali ke permukaan bumi (Armi Susandi, 2008).
Perubahan iklim telah menyebabkan fluktuasi curah hujan tinggi dan mengubah
pola agihan hujan dengan kecenderungan daerah yang basah semakin basah, dan
daerah yang kering semakin kering. Di negara dengan empat musim, siklus
musim (seasonal cycle) telah terpengaruh oleh perubahan iklim yang ditandai
dengan meningkatnya intensitas hujan pada musim dingin, berkurangnya hujan di
musim panas, dan peningkatan suhu (Dunne dkk., 2008).
Jumlah air di bumi sebesar 1,386 milyar km3, yang sebagian besar adalah air laut
yaitu sebesar 96,5%. Sisanya 1,7% berupa es di kutub: 1,7% sebagai air tanah dan
hanya 0,1% merupakan air permukaan dan air di atmosfer. Jumlah air permukaan
dan air atmosfer pada suatu waktu relatif kecil. Namun, karena proses
pembentukannya terjadi secara terus-menerus, maka jumlahnya dalam satu tahun
cukup besar. Siklus hidrologi sangat dipengaruhi oleh iklim, dan secara tidak
langsung dipengaruhi oleh aktivitas manusia. Oleh karena itu, keberadaan air di
bumi dalam skala jumlah, agihan, dan waktu berbeda (Bambang Triatmodjo,
2008).
5
6
Salah satu akibat dari pemanasan global yang saat ini terjadi adalah pola cuaca
dan iklim yang tidak beraturan. Hal ini berdampak pada perubahan pola curah
hujan, kenaikan muka air laut, dan suhu udara, serta peningkatan kejadian iklim
ekstrim berupa banjir dan kekeringan.
Pola curah hujan di wilayah Indonesia dapat dibagi menjadi tiga, yaitu pola
moonson, pola ekuatorial dan pola lokal. Pola Moonson dicirikan oleh bentuk
pola hujan yang bersifat unimodal (satu puncak musim hujan yaitu sekitar
Desember). Selama enam bulan curah hujan relatif tinggi (biasanya disebut
musim hujan) dan enam bulan berikutnya rendah (bisanya disebut musim
kemarau). Secara umum musim kemarau berlangsung dari April sampai
September dan musim hujan dari Oktober sampai Maret. Pola ekuatorial dicirikan
oleh pola hujan dengan bentuk bimodal, yaitu dua puncak hujan yang biasanya
terjadi sekitar bulan Maret dan Oktober saat matahari berada dekat ekuator. Pola
lokal dicirikan oleh bentuk pola hujan unimodal (satu puncak hujan) tetapi
bentuknya berlawanan dengan pola hujan pada tipe moonson (Edvin Aldrian, R.
Dwi Susanto, 2003).
Intensitas curah hujan adalah jumlah curah hujan yang dinyatakan dalam tinggi
hujan atau volume hujan tiap satuan waktu, yang terjadi pada satu kurun waktu air
hujan terkonsentrasi (Wesli, 2008). Besarnya intensitas curah hujan berbeda-beda
tergantung dari lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Perbedaan
besarnya intensitas hujan dan waktu kejadiannya akan berpengaruh dalam
perencanaan berbagai macam bangunan air.
Intensitas curah hujan yang tinggi pada umumnya berlangsung dengan durasi
pendek dan meliputi daerah yang tidak luas. Hujan yang meliputi daerah luas,
jarang sekali dengan intensitas tinggi, tetapi dapat berlangsung dengan durasi
cukup panjang. Kombinasi dari intensitas hujan yang tinggi dengan durasi
panjang jarang terjadi, tetapi apabila terjadi berarti sejumlah besar volume air
bagaikan ditumpahkan dari langit (Suroso, 2006, dalam
www.mtnugraha.wordpress.com/2009/04/02/metode-intensitas-curah-hujan).
7
Kondisi iklim pada masa peralihan dari musim hujan mengakibatkan kondisi
Daerah Aliran Sungai (DAS) diperkirakan masih cukup tinggi. Peristiwa jebolnya
Situ Gintung ditengarai sebagai akibat baban berlebih pada spillway yang kurang
cepat menyalurkan kenaikan muka air (Fadli Syamsudin, 2009 dalam
www.bakosurtanal.go.id/bakosurtanal/faktor-cuaca-pada-bencana-situ-gintung).
Spillway tambahan seringkali dibangun guna meningkatkan kapasitas spillway
yang ada. Namun, upaya ini seringkali terkendala karena keadaan lapangan yang
tidak mendukung atau karena spillway yang diperlukan untuk maksud tersebut
terlalu tinggi. Dalam banyak kasus, modifikasi pada spillway yang ada merupakan
alternatif yang dimungkinkan. Alternatif ini dipilih karena dapat memanfaatkan
spillway yang ada dan tidak mengurangi volume tampungan yang dibutuhkan
(Hays dan Taylor, 1970; Rajnikant Khatsuria, 2008 dalam
www.hydrotopics.wordpress.com).
Peningkatan kapasitas spillway dapat dilakukan dengan cara menambah panjang
aliran atau dengan merubah bentuk mercu spillway sehingga dapat menambah
koefisien debit. Perubahan konstruksi sebuah labyrnth weir pada puncak spillway
merupakan cara efektif untuk menambah kapasitas debit dengan pengoperasian
yang sama. Tipe ini terdiri dari serangkaian dinding tipis yang mempunyai
perulangan bentuk yang sama, misalnya bentuk segitiga atau trapesium. Beberapa
tahun terakhir, penggunaan labyrinth spillway sudah mendunia. Namun, pedoman
dan petunjuk teoritis mengenai tipe ini belum sepenuhnya ditetapkan. Hal ini
disebabkan oleh beberapa faktor seperti rasio tinggi puncak, sudut kemiringan
yang dapat mempengaruhi besarnya kapasitas spillway (Khode, B.V. dan
Tembhurkar, A.R, 2010).
Labyrinth crest umumnya digunakan untuk mendapatkan kapasitas air yang lebih
besar, karena labyrinth crest memiliki lebar lintasan yang lebih besar dan
memiliki bentuk yang bersudut-sudut sehingga akan mempengaruhi pola aliran.
Oleh sebab itu, sulit untuk memperkirakan besarnya limpasan pada beragam
ketebalan air di atas crest. Satu-satunya cara untuk mendapatkan besarnya debit
8
tiap ketebalan adalah dengan percobaan fisik (Falvey, 2003). Dilihat dari segi
ekonomi, penggunaan labyrinth weir ini lebih menguntungkan dalam
meningkatkan kapasitas debit tanpa merubah elevasi semula (Darvas, L.A, 1971).
Selain itu, peningkatan kapasitas debit dengan cara menaikkan kemiringan
bendung berkisar dari 30º sampai 60º (Shesa Prakash, M.N, Ananthayya, M.B,
dan Kovoor, G.M, 2010).
Ada 3 macam penggunaan pelimpah modifikasi pada penelitian sebelumnya yaitu
pelimpah modifikasi dengan bentuk puncak deret trapesium, cocor bebek dan
gergaji. Pelimpah modifikasi jenis trapesium merupakan spillway dengan bentuk
deretan trapesium dan segitiga sama sisi yang saling bersinggungan. Pelimpah
modifikasi Cocor Bebek merupakan spillway dengan bentuk puncak setengah
lingkaran, sedangkan pelimpah modifikasi Gergaji merupakan spillway dengan
bentuk segitiga sama sisi. Masing-masing jenis modifikasi dikenai 2 tipe perilaku
aliran. Contohnya pada pelimpah modifikasi trapesium, dibedakan menjadi
modifikasi trapesium tipe 1 dan 2. Penggunaan jenis trapesium tipe 1 dan 2 hanya
dibedakan pada perilaku perubahan bentuk spillway saja. Dimana jenis trapesium
2 merupakan kebalikkan dari trapesium tipe 1.
Berdasarkan penelitian pelimpah modifikasi Trapesium Tipe 1 diperoleh hasil
peningkatan kapasitas debit sebesar 173,94% dan pelimpah modifikasi Trapesium
Tipe 2 memiliki kapasitas peningkatan debit sebesar 165,35%. Pelimpah
modifikasi Cocor Bebek Tipe 1 terjadi peningkatan debit sebesar 131,3460% dan
pelimpah modifikasi Cocor Bebek Tipe 2 terjadi peningkatan debit sebesar
96,6441%. Pelimpah modifikasi Gergaji Tipe 1 terjadi peningkatan debit sebesar
177,82% dan pada pelimpah modifikasi Gergaji Tipe 2 terjadi peningkatan debit
sebesar 170%. Ini menunjukkan adanya peningkatan kapasitas pelimpah pada
masing-masing pelimpah (spillway) modifikasi dalam melimpahkan aliran lebih
besar dibandingkan spillway tipe Ogee (Endah Nurviana Putri, Pertiwi Agusari
dan Yuliana Sabila, 2011).
9
Seperti halnya mercu Ogee, bentuk puncak tipe deret sinusoida juga dapat dipakai
untuk mengatur aras muka air. Pengaturan aras muka air dengan bentuk tersebut
didasarkan pada upaya pencegahan terjadinya fluktuasi yang besar. Hal ini dapat
dicapai karena bentuk setengah lingkaran mempunyai lebar bukaan atau lintasan
air lebih besar dibanding dengan mercu Ogee. Tinggi ambang pelimpah dibuat
sama dengan tinggi ambang pelimpah asli.
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Pelimpah (Spillway)
Pelimpah (spillway) adalah suatu struktur yang digunakan untuk mengontrol
pelepasan arus dari bendungan atau tanggul ke daerah hilir. Spillway meloloskan
banjir, sehingga air tidak melampaui tanggul atau tubuh bendungan. Pada
prinsipnya fungsi pelimpah untuk menghindari kerusakan bendungan. Berikut
merupakan bagian-bagian penting dari bangunan pelimpah:
1. Saluran pengarah dan pengatur aliran (controle structures)
Digunakan untuk mengarahkan dan mengatur aliran air agar kecepatan aliran
datang kecil tetapi debit airnya besar.
2. Saluran pengangkut air
Makin tinggi bendungan, makin besar perbedaan antara aras muka air tertinggi
di dalam waduk dengan aras muka air sungai di sebelah hilir bendungan.
Apabila kemiringan saluran pengangkut debit air dibuat kecil, maka ukurannya
akan sangat panjang dan berakibat bangunan menjadi mahal. Oleh karena itu,
kemiringannya terpaksa dibuat besar, dengan sendirinya disesuaikan dengan
keadaan topografi setempat.
3. Bangunan peredam energi (energy dissipator)
Digunakan untuk meredam energi air agar tidak merusak bagian saluran dan
bagian hilir saluran pengangkut air.
10
Berikut merupakan jenis spillway, antara lain:
1. Spillway Terkendali
Spillway terkendali memiliki struktur mekanik atau pintu air untuk mengatur
aliran air, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2-1. Desain ini
memungkinkan mengatur aras (level) muka air waduk, baik untuk
penyimpanan air maupun untuk pengendalian banjir.
Sumber: Rush, J., 2010 dalam www.mcdlifesciences.com
Gambar 2-1 Spillway Terkendali
2. Spillway Tidak Terkendali
Spillway tidak terkendali, tidak memiliki pintu, seperti yang ditunjukan pada
Gambar 2-2. Ketika air melampaui puncak spillway, air dari waduk mulai
mengalir. Semua volume penyimpanan dalam waduk di atas puncak spillway
hanya digunakan untuk penyimpanan sementara air, sehingga waduk sebagai
pengendali banjir dapat berfungsi.
11
Sumber: Fleming, Gannet, Michel H.J, 2011
Gambar 2-2 Spillway Tak Terkendali
2.2.2 Puncak Pelimpah (Crest Spillway)
Crest spillway adalah bagian teratas tubuh spillway. Letak puncak spillway
bersama tubuh spillway diusahakan tegak lurus arah aliran, agar aliran yang
menuju spillway terbagi secara merata.
Berdasarkan bentuk puncak, puncak pelimpah dibagi menjadi:
1. Pelimpah ambang tipis (tajam)
Pelimpah ambang tipis adalah suatu struktur bangunan air dengan panjang
mercu searah aliran sama dengan atau lebih kecil dari dua millimeter.
Pelimpah dikatakan pelimpah ambang tipis bila arus yang terjadi tidak
menempel pada ambang atau dengan batasan t<0,5h dengan t adalah tebal
ambang peluapan searah aliran, dan h sebagai tinggi pengaliran di atas
peluap.
2. Pelimpah ambang lebar
Pelimpah ambang lebar adalah suatu struktur bangunan air dengan garis-garis
aliran bergerak secara paralel antara satu dengan yang lain paling sedikit pada
suatu jarak yang pendek. Jadi, distribusi tekanan hidrostatis dianggap terjadi
pada satu tampang kendali. Pelimpah ambang lebar bila arus yang terjadi
12
menempel pada ambang atau t>0,66h dengan t adalah tebal ambang peluapan
searah aliran, dan h sebagai tinggi pengaliran di atas peluap.
Beragam bentuk spillway telah dikembangkan oleh para ahli, beberapa
diantaranya ditunjukan dalam Tabel 2-1.
Tabel 2-1. Persamaan Debit pada Tiap Jenis Pelimpah
Beberapa jenis spillway yang umumnya digunakan di Indonesia, antara lain:
1. Tipe spillway Ogee dengan pintu (Spillway Terkendali)
Tipe spillway Ogee dengan pintu digunakan di bendungan berikut ini:
a. Bendungan Cirata (Kabupaten Purwakarta)
Tipe Spillway Persamaan Keterangan
Puncak Spillway
tipe Ogee tanpa pintu Q = CLH3/2 Q = debit
C = koefisien debit
L = panjang efektif
H = total head pada crest
Puncak Spillway
tipe Ogee dengan pintu Q = CL(H13/2 - H2
3/2) H1 = total head dari atas
pintu
H2 = total head dari bawah pintu
C = koefisien
Pelimpah Morning Glory Q = C0(2 S)H3/2
C0 = koefisien antara H and Rs
RS = radius puncak overflow
H = total head
13
b. Bendungan Selorejo (Kabupaten Malang)
c. Bendungan Wlingi (Kabupaten Blitar)
d. Bendungan Sengguruh (Kabupaten Malang)
Gambar spillway Ogee dengan pintu pada Bendungan Selorejo
ditunjukkan pada Gambar 2-3.
Sumber: www.pustaka.pu.go.id, 2010
Gambar 2-3 Spillway Ogee dengan Pintu Pada Bendungan Selorejo
2. Tipe spillway Ogee tanpa pintu (Spillway Tak terkendali)
Tipe spillway Ogee tanpa pintu digunakan di bendungan berikut ini:
a. Waduk Darma (Kabupaten kuningan)
b. Bendungan Penjalin (Kabupaten Brebes)
c. Bendungan Cacaban (Kabupaten Tegal)
d. Bendungan Nglangon (Kabupaten Purwodadi)
e. Bendungan Kedung Ombo (Jawa Tengah)
f. Bendungan Sempor (Kabupaten Kebumen)
g. Bendungan Wadaslintang (Kabupaten Wonosobo)
h. Bendungan Song Putri (Kabupaten Wonogiri)
i. Bendungan Palasari (Bali)
Gambar Spillway Ogee tanpa pintu pada Bendungan Palasari ditunjukkan
pada Gambar 2-4.
14
Sumber: www.wisatabalibarat.wordpress.com, 2011
Gambar 2-4 Spillway Ogee tanpa Pintu pada Bendungan Palasari
Kelebihan kelebihan yang dimiliki mercu Ogee, antara lain:
a. Karena peralihannya yang bertahap, bangunan pengatur ini tidak banyak
mempunyai masalah dengan benda benda terapung.
b. Bangunan pengatur ini dapat direncana untuk melewatkan sedimen yang
terangkut oleh saluran peralihan.
c. Bangunan ini kuat sehingga tidak mudah rusak.
Kelemahan kelemahan yang dimiliki mercu tetap, antara lain:
a. Aliran pada bendung menjadi nonmoduler jika nilai banding tenggelam
H2/H1 melampaui 0,33.
b. Hanya kemiringan permukaan hilir 1:1 saja yang bisa dipakai.
c. Aliran tidak dapat diatur.
3. Tipe Spillway Morning Glory
Pelimpah jenis ini disebut morning glory karena bentuknya mirip dengan
bunga kecubung. Disamping dikenal sebagai pelimpah morning glory,
dikenal juga sebagai pelimpah bell-mouth, karena mirip dengan mulut
lonceng. Pelimpah morning glory dibangun dengan mempertimbangkan beda
tinggi antara daerah hulu dan hilir serta manfaatnya bagi daerah sekitar.
Pelimpah morning glory ini memiliki kapasitas debit yang lebih besar
15
dibandingkan dengan spillway yang lain. Pelimpah ini dapat melimpahkan air
yang lebih besar karena memiliki lebar lintasan pelimpah yang besar.
Limpasan air yang besar menghasilkan energi yang besar sehingga dapat
dimanfaatakan untuk tujuan yang lain, seperti PLTA, penyediaan air untuk
irigasi dan air baku yang cukup besar. Tipe spillway ini digunakan di
bendungan berikut ini:
a. Bendungan Cileunca (Kabupaten Bandung)
b. Bendungan Cipanunjang (Kabupaten Bandung)
c. Bendungan Jatiluhur (Kabupaten Purwakarta)
d. Bendungan Riam Kanan (Kalimantan Selatan)
Gambar Spillway Morning glory pada Bendungan Jatiluhur ditunjukkan
pada Gambar 2-5.
Sumber: Andrijanto, Rahmat Sudiana dalam
www.jatiluhurdam.wordpress.com, 2009
Gambar 2-5 Spillway Morning glory pada Bendungan Jatiluhur
Mercu bulat adalah bentuk mercu yang lazim digunakan di Indonesia. Hal ini
dikarenakan:
1. Bentuknya sederhana sehingga mudah dalam pelaksanaannya.
2. Lebih tahan terhadap benturan batu, karena mempunyai bentuk mercu yang
besar.
16
3. Bentuk mercu bendung diperkuat oleh pasangan batu candi atau beton
sehingga tahan terhadap goresan dan abrasi.
Dalam penilitian ini digunakan spillway tidak berpintu, dengan mercu modifikasi
dari mercu Ogee menjadi bentuk puncak tipe deret sinusoida yang terlihat pada
Gambar 2-6.
Gambar 2-6 Spillway Modifikasi Puncak Tipe Deret Sinusoida
2.2.3 Mercu Ogee
Waduk pada umumnya dilengkapi dengan bangunan spillway sebagai bangunan
pengaman tubuh bangunan agar tidak terjadi overtopping. Banyak spillway
menggunakan tipe mercu Ogee. Mercu Ogee adalah sebuah mercu bendung yang
memiliki bentuk tirai luapan ambang tajam. Oleh karena itu, mercu ini tidak akan
memberikan tekanan sub atmosfir pada permukaan mercu sewaktu bendung
mengalirkan air pada debit rencana. Untuk debit rendah, air akan memberikan
tekanan kebawah pada mercu. Bentuk mercu Ogee ditunjukan pada Gambar 2-7
dan prototipe mercu Ogee ditunjukan pada Gambar 2-8.
17
Gambar 2-7 Tampak Atas dan Potongan A-A pada Mercu Ogee
Gambar 2-8 Prototipe Percobaan Mercu Ogee
Untuk merencanakan permukaan mercu Ogee bagian hilir, US Army Corp of
Engineers telah mengambangkan persamaan berikut:
= (2.1)
18
dengan:
X,Y = koordinat permukaan hilir hd = tinggi energi rencana diatas mercu K,n = parameter untuk berbagai kemiringan hilir
Persamaan antara tinggi energi dan debit untuk bendung tipe Ogee (Kriteria
Perencanaan, KP-02) adalah sebagai berikut:
(2.2)
dengan:
Q = debit (cm3/dt) Cd = koefisien debit (C0 C1 C2) C0 = konstanta (1,30) C1 = fungsi p/hd dan H1/hd
C2 = faktor koreksi untuk permukaan hulu (1) g = percepatan gravitas (981cm/dt2 ) b = panjang mercu (cm) H = tinggi air di atas mercu (cm)
2.2.4 Puncak Tipe Deret Sinusoida
Puncak tipe deret sinusoida merupakan hasil modifikasi dari puncak tipe deret
cocor bebek. Penelitian puncak tipe deret cocor bebek yang dilakukan Pertiwi
Agusari memiliki bentuk deretan setengah lingkaran. Dalam percobaan
sebelumnya menggunakan 2 sisi bentuk yaitu puncak tipe cocor bebek 1 dan
cocor bebek tipe 2. Untuk sketsa bentuk puncak tipe deret cocor bebek 1 dan 2
ditunjukan pada Gambar 2-9 dan 2-10.
Gambar 2-9 Tampak Atas Puncak Tipe Cocor Bebek 1
19
Gambar 2-10 Tampak Atas Puncak Tipe Cocor Bebek 2
Pada penelitian ini juga dilakukan perlakuan yang sama seperti halnya penelitian
sebelumnya, yaitu dengan menggunakan 2 sisi yang berbeda. Untuk sketsa bentuk
puncak tipe deret sinusoida 1 dan 2 ditunjukan pada Gambar 2-11 dan 2-12.
Gambar 2-11 Tampak Atas Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
Gambar 2-12 Tampak Atas Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
Sketsa bentuk tampak atas dan potongan A-A dari puncak tipe deret sinusoida 1
dan 2 ditunjukkan pada Gambar 2-13.
20
Gambar 2-13 Tampak Atas dan Potongan A-A dari Puncak Tipe Deret Sinusoida
1 dan 2
Persamaan untuk memperkirakan debit yang mengalir melalui spillway menurut
Tullis (1995) adalah:
(2.3)
dengan:
Q = debit (cm3/dt) = koefisien debit
L = Lebar efektif mercu (cm) 1 2 + 3 = Tinggi spillway (cm)
g = percepatan gravitasi (981 cm/dt2)
Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
Potongan A-A Puncak Tipe Deret Sinusoida
21
Nilai lebar efektif mercu (L) ditunjukan pada Gambar 2-14.
Gambar 2-14 Nilai Lebar Mercu Spillway Tipe Deret Sinusoida
Puncak tipe deret sinusoida hakikatnya adalah mercu Ogee yang dimodifikasi
pada bagian puncaknya. Puncak tipe deret sinusoida memiliki bentuk yang terdiri
dari beberapa deretan setengah lingkaran yang saling bersinggungan. Dengan
demikian, lebar puncak jauh lebih panjang dari mercu Ogee. Modifikasi ini
diharapkan mampu melimpahkan debit yang lebih besar dibanding dengan mercu
Ogee pada ketebalan air yang yang sama.
Keunggulan dari modifikasi puncak tipe deret sinusoida ini antara lain:
1. Meningkatkan kapasitas debit spillway. Ini membantu mencegah kenaikan
abnormal pada aras (level) permukaan air waduk.
2. Karena memiliki kapasitas debit tinggi, maka dapat melimpahkan debit
dengan ketebalan air diatas puncak yang lebih tipis. Hal ini akan dapat
mengurangi aras (level) muka air maksimum di waduk.
3. Dengan modifikasi bentuk puncak maka tampungan waduk tidak akan
berubah.
Bila kapasitas spillway ditingkatkan kemungkinan fungsi pengendalian banjir
berkurang, akan tetapi peningkatan kapasitas spillway bisa mengurangi laju
r1
r2
r3
22
kenaikan aras (level) muka air sehingga tubuh bendungan aman. Prototipe dari
puncak tipe deret sinusoida ditunjukkan pada Gambar 2-15.
Gambar 2-15 Prototipe Percobaan Puncak Tipe Deret Sinusoida
2.2.5 Analisis Hidrolis
Perhitungan debit menggunakan persamaan sebagai berikut:
tV
Q (2.4)
dengan:
Q = debit (m3/dt atau liter/dt) V = volume (m3 atau liter) t = waktu (detik)
2.2.6 Reservoir Routing
Reservoir routing adalah proses untuk memperhitungkan aliran keluar (outflow
hydrograph) dari sebuah reservoir, berdasarkan aliran masuk (inflow hydrograph)
dan karakteristik aliran keluar melalui bangunan pelimpah.
Horison waktu dibagi menjadi interval durasi , diindeks oleh j, yaitu,
dan persamaan kontinuitas terintegrasi atas setiap
23
interval waktu, seperti ditunjukkan pada Gambar 2-16. Menurut Chow (1959)
reservoir routing dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan dan
pendekatan sebagai berikut:
(2.5)
dengan:
dS = Storage (m3/dt) I(t) = Inflow (m3/dt) Q(t) = Debit (m3/dt) = Interval waktu (dt)
Sumber: Chow, V. T. 1959
Gambar 2-16 Perubahan Penyimpanan Selama Periode Routing
Nilai arus masuk tersebut pada awal dan akhir dari interval waktu ke j-th adalah IJ
dan Ij+1, dan nilai-nilai yang keluar adalah Qj dan Q j+1. Dalam hal ini baik inflow
maupun outflow, diukur sebagai data sampel. Jika variasi masuk dan keluar
selama interval mendekati linear, perubahan dalam penyimpanan lebih dari
interval, Sj j+1, dapat ditemukan dengan menulis ulang persamaan sebagai
berikut:
j+1 - Sj = - (2.6)
24
dengan:
j+1 , Sj = Storage (m3/dt) j+1 , Ij = Inflow (m3/dt) j+1 , Qj = Debit (m3/dt)
Nilai Qj dan Sj diketahui pada interval waktu ke-j dari perhitungan selama selang
waktu sebelumnya. Oleh karena itu, Persamaan (2.6) berisi dua variabel yang
diketahui, yaitu, Q j+1 dan S j+1. Persamaan (2.6) dapat juga ditulis dalam bentuk
persamaan sebagai berikut:
(2.7)
Ilustrasi mengenai outflow ditampilkan pada Gambar 2-17.
Sumber: Chow, V. T. 1959
Gambar 2-17 Pengembangan Fungsi Storage-Outflow, Storage-Elevation dan
Elevation-Outflow
Untuk menghitung outflow, Qj+1 dari Persamaan (2.7), diperlukan fungsi storage-
outflow dan Q. Metode untuk mengembangkan fungsi ini menggunakan hubungan
elevasi, volume, outflow yang ditampilkan dalam Gambar 2-16. Hubungan antara
25
elevasi air permukaan dan waduk dapat diturunkan dengan planimetering peta
topografi atau dari survei lapangan. Hubungan elevasi debit berasal dari
persamaan hidrolik sesuai dengan jenis spillway Tabel 2-1. Nilai diambil
sebagai interval waktu hidrograf inflow. Untuk nilai tertentu elevasi air
permukaan, nilai-nilai penyimpanan S dan debit Q ditentukan, maka nilai dari
2s/ dihitung dan diplot pada sumbu horisontal grafik dengan nilai arus
perpindahan Q pada sumbu vertikal (bagian (c) dalam Gambar 2-17)
Dalam penelusuran aliran melalui selang waktu j, semua persyaratan di sisi kanan
Persamaan (2.7) diketahui, sehingga nilai dapat dihitung. Nilai dari Qj+1 dapat
ditentukan dari fungsi volume-outflow 2s/ lawan Q, baik grafis atau
dengan interpolasi linear dari nilai tabel. Untuk mengatur data yang dibutuhkan
pada interval waktu berikutnya, nilai dihitung dengan persamaan:
(2.8)
Perhitungan ini kemudian diulang untuk periode penelusuran aliran berikutnya.
2.2.7 Analisis Karakteristik Korelasi Dua Parameter
Analisis korelasi merupakan salah satu teknik statistik yang digunakan untuk
menganalisis hubungan antara dua variabel atau lebih yang bersifat kuantitatif.
Dasar dari analisis ini karena adanya perubahan sebuah variabel yang disebabkan
atau akan diikuti dengan perubahan variabel lain. Analisis korelasi pada penelitian
ini menggunakan software curve expert. Hasil keluaran dari program ini yaitu
persamaan yang digunakan, koefisien korelasi dan grafik hubungan antara dua
variabel. Terdapat berbagai macam persamaan yang diproses dalam progam ini,
antara lain Quadratic Fit, Exponential Fit, Polynomial Rit, Heat Capacity Model,
Harris Model, dan lain-lain. Semakin besar koefesien korelasi maka semakin
besar keterkaitan perubahan suatu variabel dengan variabel yang lain.
Analisis korelasi ini digunakan dalam penggunaan grafik hubunganan antara debit
terukur dengan tinggi air di hulu, koefisien debit dengan tinggi air di hulu maupun
26
grafik hubungan antara waktu dengan inflow dan outflow pada perhitungan
reservoir routing.
27
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1 Umum
Tahap-tahap yang sistematis runtut dan saling berkesinambungan disusun untuk
memperoleh hasil yang maksimal serta untuk menghindari timbulnya kesulitan
yang mungkin terjadi pada saat penelitian.
Metode yang dipakai untuk mendapatkan data dalam penelitian ini adalah dengan
percobaan langsung atau eksperimen di laboratorium. Penelitian ini dilakukan
dengan serangkaian kegiatan pendahuluan, untuk mencapai validitas hasil yang
maksimal. Kemudian, untuk mendapatkan kesimpulan akhir, data hasil penelitian
diolah dan dianalisis dengan kelengkapan studi pustaka.
3.2 Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian bertempat di Laboratorium Hidrolika, Fakultas Teknik,
Universitas Sebelas Maret.
3.3 Peralatan dan Bahan
Peralatan di Laboratorium Hidrolika antara lain:
1. Open Flume
Merupakan alat utama dalam percobaan pelimpah air. Flume ini, sebagian
besar komponennya terbuat dari acrilic dan memiliki bagian-bagian penting,
yaitu:
1) Saluran air, tempat utama dalam percobaan ini, untuk meletakkan model
pelimpah. Saluran berupa talang dengan penampang 30x30 cm2 dan
panjang 180 cm. Saluran terbuat dari akrilik sehingga memilki dinding
transparan untuk mempermudah pengamatan.
27
28
2) Hyrdraulic Bench, bak penampung yang berfungsi menampung air yang
akan dialirkan ke talang maupun yang keluar dari saluran.
3) Pompa air, terletak di hydraulic bench, berfungsi untuk memompa air agar
bisa didistribusikan sepanjang talang air. Pompa ini dilengkapi dengan
tombol on/off otomatis untuk supply listrik 220/240 V, 50 Hz.
4) Kran debit, merupakan kran yang berfungsi mengatur besar-kecilnya debit
yang keluar dari pompa. Memiliki skala bukaan debit 6-9 range.
5) Roda pengatur kemiringan, terletak di hulu saluran yang bisa diputar
secara manual untuk mengatur kemiringan dasar saluran (bed slope) yang
diinginkan. Roda pengatur bed slope ini memiliki skala untuk maximum
positive bed slope + 3,0 % dan maximum negative bed slop 1,0 %.
6) Reservoir digunakan untuk menampung air yang keluar dari open flume
(bagian hilir).
Sketsa rangkaian open flume yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan
pada Gambar 3-1.
Sumber: Pertiwi Agusari, 2011
Gambar 3-1 Sketsa Rangkaian Open Flume
2. Pelimpah
Model khusus yang dibuat dari akrilik dan kayu, terdiri dari 2 bagian, yaitu:
29
1) Bagian atas
Bagian ini bisa dilepas pasang. Pada penelitian pertama dipasang mercu
Ogee, dan penelitian kedua diganti dengan modifikasi bentuk puncak tipe
deret sinusoida.
2) Bagian bawah
Bagian utama spillway yang tidak bisa diubah-ubah.
3. Stopwatch
Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitungan debit aliran.
4. Pompa Air
Pompa air digunakan untuk memompa air yang ada pada tampungan hydraulic
bench agar dapat mengalir pada open flume. Dalam penelitian ini digunakan
sebanyak 3 buah pompa.
5. Kamera
Kamera digunakan untuk mengabadikan gambar maupun video saat penelitian
dilakukan/sebagai dokumentasi.
6. Mistar ukur
Mistar ukur digunakan untuk mengukur panjang loncatan hidrolis.
7. Kelereng
Kelereng digunakan untuk meredam aliran air yang mengalir pada open flume.
8. Peralatan Penunjang (gayung, selang dan obeng)
Gayung dan selang digunakan untuk penggantian air, sedangkan obeng
digunakan untuk mengencangkan skrup-skrup pada peralatan yang longgar.
Bahan yang dipakai selama penelitian yaitu:
1. Air bersih
Aliran air yang digunakan adalah air bersih, air yang tidak membawa sedimen.
2. Malam
Malam digunakan sebagai pelapis yang menutupi celah antara pelimpah
dengan dasar atau dinding flume dan celah antara balok kayu dengan dinding
flume, agar tidak terjadi kebocoran maupun rembesan.
30
3.4 Langkah Penelitian
3.4.1 Persiapan Alat
Alat yang membutuhkan persiapan khusus adalah flume, karena alat ini harus
dirangka dan dimodifikasi dengan alat-alat lain agar dapat digunakan secara
sempurna. Langkah- langkah untuk menyiapkan flume adalah sebagai berikut:
1. Mempersiapkan alat yang dimodifikasi dengan alat-alat lain.
2. Mempersiapkan model pelimpah dengan bentuk mercu Ogee dan bentuk tipe
deret sinus soida yang terbuat dari akrilik dan kayu.
3. Mengisi hydraulic bench dengan air bersih sampai pompa terendam air,
karena jika pompa air tidak terendam air maka akan terbakar.
4. Memasang pelimpah pada tempat yang sudah disediakan dan menutup celah
antara pelimpah dengan dinding dan dasar saluran, agar tidak bocor.
Persiapan alat tidak hanya diawal, tetapi juga pada setiap pergantian setting
percobaan.
3.4.2 Pengecekan Alat (Kalibrasi Alat Ukur Debit)
Pengecekan alat dilakukan setelah alat benar- benar siap dipakai. Pengecekan
dilakukan untuk mengetahui nilai pembacaan alat lebih akurat, sesuai dengan apa
yang sebenarnya terjadi. Dalam penelitian ini dilakukan pengecekan kalibrasi alat
pengukur debit pada hydraulic bench.
Kalibrasi alat ukur debit dilakukan untuk mengetahui apakah debit yang terbaca
pada hydraulic bench sama dengan yang dialirkan oleh pompa. Sehingga
diketahui bahwa alat ukur debit pada hydraulic bench berfungsi baik. Kalibrasi
debit dilakukan sebagai berikut:
1. Menghidupkan pompa setelah hydraulic bench terisi cukup oleh air untuk
membuat sirkulasi aliran.
2. Membuka kran pengatur debit aliran pada skala yang diinginkan.
3. Pengukuran debit dengan menggunakan alat ukur debit yang terdapat pada
hydraulic bench, pengukuran dilakukan setelah aliran pada saluran stabil.
31
Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:
1) Menutup katup dimana air dari saluran akan masuk kembali ke hydraulic
bench.
2) Pada saat yang bersamaan permukaan air pada pipa pengukur yang sudah
ada skala volumenya akan naik, menghitung dengan stopwatch waktu yang
diperlukan untuk mencapai volume yang diinginkan.
3) Debit diperoleh dengan membandingkan antara volume dengan waktu.
4. Pengukuran debit pada aliran yang dialirkan oleh pompa. Langkah-
langkahnya adalah sebagai berikut:
1) Menyiapkan ember kecil untuk menampung air.
2) Menampung air yang keluar dari saluran tetapi sebelum air masuk ke
hydraulic bench.
3) Saat air mulai masuk ke ember, menghidupkan stopwatch dan mematikan
stopwatch saat ember berisi air tersebut diangkat.
4) Menghitung volume air yang tertampung dalam ember dengan
menggunakan gelas ukur.
5) Volume yang diperoleh dibagi waktu yang terjadi / waktu yang terbaca
pada stopwatch tadi sehingga diperoleh debit aliran yang terjadi.
5. Mengulangi kegiatan ke-2 dan kegiatan ke-3 pada beberapa variasi skala kran
pengatur debit yang diinginkan.
6. Data diperoleh dalam bentuk tabel dan dibuat grafik dengan bantuan Ms.
Excel sehingga didapat suatu persamaan.
3.4.3 Pengolahan Data Kalibrasi Alat Ukur Debit
Inti dari kalibrasi alat ukur debit adalah mencari perbandingan debit dari alat ukur
debit di hydraulic bench dengan debit yang keluar dari saluran langsung atau debit
yang tertampung di ember. Persamaan yang digunakan dalam pengolahan data
kalibrasi alat ini sesuai dengan Persamaan (2.4) pada Bab 2.
Data yang dibutuhkan pada pengukuran debit dari alat ukur debit di hydraulic
bench adalah volume yang dicapai oleh air di dalam pipa ukur dan waktu yang
ditempuhnya. Sedangkan untuk debit yang keluar dari saluran atau tertampung di
32
ember, dibutuhkan data volume air yang tertampung di ember dan waktu yang
dibutuhkan. Hasilnya kita akan mendapatkan data debit hydraulic bench (Qhb)
dengan debit ukur (Qpompa) dalam beberapa variasi skala bukaan debit 7,0, 7,2,
7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,8, 8,0, 8,2, 8,4, 8,6, dan 8,8. Data-data itu diplot dalam grafik
dengan program Ms Excel, dan dicari nilai korelasinya. Jika nilai korelasi
mendekati 1, maka hubungan antara Qhb dengan Qpompa adalah linear atau sama,
artinya alat ukur debit di hydraulic bench bisa digunakan. Begitu juga sebaliknya,
jika nilai R jauh dari 1, maka hubungan keduanya tidak linear, sehingga alat ukur
debit di hydraulic bench tidak bisa digunakan.
3.4.4 Pengambilan Data
3.4.5.1 Pengambilan Data Saat Awal dengan Mercu Ogee
Data-data yang dicatat saat penelitian berlangsung adalah sebagai berikut:
1. Panjang flume
Data ini diperoleh dengan cara pengukuran menggunakan mistar ukur.
2. Lebar flume
Data ini diperoleh dengan cara pengukuran menggunakan mistar ukur.
3. Tinggi pelimpah
Data ini diperoleh dengan cara pengukuran menggunakan mistar ukur.
4. Panjang pelimpah
Data ini diperoleh dengan cara pengukuran menggunakan mistar ukur.
5. Debit flume
Data ini diperoleh dari pembacaan pada knop pengatur debit pada flume.
6. Kemiringan flume
Data ini diperoleh dari pembacaan pada kran pengatur kemiringan pada
flume.
7. Tinggi muka air di atas puncak pelimpah
Hubungan antara debit dengan tinggi muka air.
33
Sketsa aliran yang melalui mercu Ogee ditunjukkan pada Gambar 3-2.
Keterangan gambar: h0 = tebal air di hulu Mercu Ogee h = tebal air di atas puncak Mercu Ogee Q 1,2,3 = debit air ke- 1, 2, dan 3 L 0 = jarak dari mercu Ogee
Gambar 3-2 Aliran Melalui Mercu Ogee
3.4.5.2 Pengambilan Data Saat Menggunakan Pelimpah Modifikasi
Data-data yang dicatat saat penelitian berlangsung adalah sebagai berikut:
1. Panjang flume
Data ini diperoleh dengan cara pengukuran menggunakan mistar ukur.
2. Lebar flume
Data ini diperoleh dengan cara pengukuran menggunakan mistar ukur.
3. Tinggi pelimpah
Data ini diperoleh dengan cara pengukuran menggunakan mistar ukur.
4. Panjang pelimpah
Data ini diperoleh dengan cara pengukuran menggunakan mistar ukur.
5. Debit flume
Data ini diperoleh dari pembacaan pada knop pengatur debit pada flume.
6. Kemiringan flume
Data ini diperoleh dari pembacaan pada kran pengatur kemiringan pada
flume.
34
7. Tinggi muka air di atas puncak pelimpah
Hubungan antara debit dengan tinggi muka air.
Sketsa aliran yang melalui spillway tipe deret sinussoida ditunjukkan pada
Gambar 3-3.
Keterangan gambar: h0 = tebal air di hulu puncak tipe deret sinusoida h = tebal air di atas puncak tipe deret sinusoida Q 1,2,3 = debit air ke- 1, 2, dan 3 L 0 = jarak dari puncak tipe deret sinusoida
Gambar 3-3 Aliran Melalui Puncak Tipe Deret Sinusoida
3.4.5 Pengolahan Data
Pada tahap ini, data yang sudah didapat melalui percobaan dianalisis dengan cara
membandingkan percobaan saat menggunakan pelimpah lurus dan setelah
pemasangan bangunan pelimpah dengan modifikasi. Pengolahan data mengacu
pada rumus-rumus yang telah dicantumkan pada Bab 2 mengenai landasan teori.
3.4.6 Pembahasan
Pada tahap ini data yang telah diolah, dibahas dengan bantuan grafik- grafik
melalui software curve expert dan ditarik kesimpulan sementara yang
berhubungan dengan tujuan penelitian. Grafik tersebut meliputi:
1. Peningkatan aras permukaan air waduk yang terjadi.
35
2. Perbandingan perilaku aras permukaan air waduk dengan menggunakan
Mercu Ogee dengan puncak tipe deret sinusoida.
3. Perbandingan antara inflow dan outflow terhadap fungsi waktu.
3.4.7 Diagram Alir
Tahapan penelitian ditunjukkan pada Gambar 3-4.
Mulai
Memberikan aliran pada flume hingga air melimpas
Pencapaian R2
Pengamatan debit melalui hydraulic bench
Pengamatan debit melalui pompa
Menghitung debit melalui hydraulic bench dan pompa
Mencatat hasil pengamatan
(skala bukaan, volume dan
Membandingkan debit melalui hydraulic bench dan pompa pada tiap skala bukaan
Setting flume
Ya
Tidak
A
36
Keterangan: hmaks = tebal air maksimum di atas mercu (cm) R2 = angka korelasi
A
Memasang mercu Ogee
Memberikan aliran pada flume hingga air
mulai melimpah
Pengamatan
Mencatat hasil pengamatan
(ketinggian dan debit)
Tidak
Ya
Memasang puncak tipe deret sinusoida
1
Memberikan aliran pada flume
Pengamatan
Mencatat hasil pengamatan
(ketinggian dan debit)
Pencapaian hmaks
(h < hmaks)
Pencapaian hmaks
(h < hmaks)
Tidak
Ya
h dinaikkan dengan
interval 0,25 cm
h dinaikkan dengan
interval 0,25 cm
A
Memasang puncak tipe deret sinusoida
2
37
Gambar 3-4 Diagram Alir Tahapan Penelitian
A
Memberikan aliran pada flume
Pengamatan
Mencatat hasil pengamatan
(ketinggian dan debit)
Pencapaian hmaks (h < hmaks)
h dinaikkan dengan
interval 0,25 cm
Tidak
Ya
Membandingkan hasil pengamatan menggunakan mercu Ogee dengan perubahan bentuk puncak tipe deret sinusoida 1 dan 2
Selesai
Membandingkan hasil analisis dengan teori yang sudah ada
Menghitung Debit, Nilai Cd, perbandingan inflow dan outflow dengan perhitungan routing waduk untuk setiap pelimpah yang
digunakan
Kesimpulan dan saran
38
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Alat Ukur Debit
Penelitian ini menggunakan hydraulic bench sebagai alat ukur debit. Kalibrasi
yang dilakukan untuk mengetahui ketepatan hasil yaitu dengan membandingkan
debit melalui hydraulic bench (Qhb) dan debit melalui pompa (Qpompa). Kalibrasi
tidak dapat dilaksanakan menggunakan currentmeter.karena currentmeter tidak
dapat digunakan untuk mengukur kecepatan flume meskipun pada keadaan debit
maksimum. Ketebalan aliran di flume yang relatif kecil membuat baling-baling
currentmeter tidak dapat berada di bawah permukaan air secara keseluruhan.
Hydraulic bench diamati hingga mencapai volume 10000 cm3. Pada saat
pengisian dicatat waktu yang diperlukan untuk mengisi hydraulic bench dari
keadaan kosong hingga keadaan volume 10000 cm3. Maka dapat diketahui besar
debit yang ada di flume pada tiap ketebalan air, yaitu dengan cara membagi
volume 10000 cm3 dengan lama waktu pengisian (t).
4.1.1 Kalibrasi Alat
Kalibrasi alat ukur debit dilakukan untuk mengetahui apakah debit yang terbaca
pada hydraulic bench sama dengan yang dialirkan oleh pompa. Sehingga
diketahui bahwa alat ukur debit pada hydraulic bench berfungsi baik. Data yang di
ambil dari kalibrasi alat ini meliputi volume dan waktu pada variasi skala bukaan
debit 7,0, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,8, 8,0, 8,2, 8,4, 8,6, dan 8,8. Data yang telah
didapat diolah menggunakan Persamaan (2.4) pada Bab 2, kemudian dapat
diketahui angka korelasinya. Besaran debit dapat dihitung sebagai berikut:
1 Pengukuran debit dengan menggunakan alat ukur debit yang terdapat pada
hydraulic bench
Pengambilan data disesuaikan dengan skala bukaan debit. Alat penelitian
(Open Flume) ditunjukkan pada Gambar 4-1.
38
39
Sumber: Pertiwi Agusari, 2011
Gambar 4-1. Alat Penelitian (Open Flume)
Perhitungan debit terukur pada hydraulic bench (Qhb)
V = volume air = 5000 cm3 t1 = lama waktu pengamatan alat ukur = 34,88 dt
= 143,37 cm3/dt
Jadi, debit terukur (Qhb) pada skala bukaan 7,00 mm adalah 143,37 cm3/dt. Untuk
selanjutnya besaran debit pada hydraulic bench ditunjukkan pada Tabel 4-1.
Tabel 4-1. Data Pengamatan Debit pada Hydraulic Bench
No. Skala
Bukaan (mm)
Volume (cm3)
t (dt)
Qhb (cm3/dt)
1 7,00 5000 34,88 143,37 2 7,20 5000 24,61 203,17 3 7,40 5000 13,16 379,94 4 7,60 5000 8,51 587,89 5 7,80 5000 6,05 827,13 6 8,00 5000 5,62 890,47 7 8,20 5000 3,85 1300,39 8 8,40 5000 3,39 1477,10 9 8,60 5000 3,03 1652,89
10 8,80 5000 2,01 2487,56
40
2 Pengukuran debit pada aliran yang dialirkan oleh pompa.
Pengambilan data disesuaikan dengan skala bukaan debit. Pengukuran ini
mengganti tampungan air yang telah digunakan pada pengukuran sebelumnya
(hydraulic bench) dengan penampung air (ember).
Perhitungan debit terukur pada pompa (Qpompa)
V = volume air = 3300 cm3 t1 = lama waktu pengamatan alat ukur = 19,11 dt
= 172,68 cm3/dt
Jadi, debit pada pompa (Qpompa) pada skala bukaan 7,00 mm adalah 172,68
cm3/dt. Untuk selanjutnya besaran debit pada pompa ditunjukkan pada Tabel
4-2.
Tabel 4-2. Data Pengamatan Debit pada Pompa
No. Skala
Bukaan (mm)
Volume (cm3)
t (dt)
Qpompa (cm3/dt)
1 7,00 3300 19.11 172.68 2 7,20 3100 14.56 212.91 3 7,40 2900 7.63 380.08 4 7,60 3100 6.29 492.85 5 7,80 2900 4.22 687.20 6 8,00 3300 3.45 956.52 7 8,20 3200 2.46 1300.81 8 8,40 3200 2.01 1592.04 9 8,60 2900 1.69 1715.98 10 8,80 3400 1.44 2361.11
Berdasarkan data pengamatan di atas didapat lengkung hubungan antara Qhb
dan Qpompa yang ditampilkan pada Gambar 4-2. Sesuai dengan grafik yang
diperoleh dari Ms. Excel diperoleh persamaan y = 0,985x + 6,213, dengan
nilai R² = 0,986
41
Gambar 4-2. Grafik Hubungan Antara Qhb dan Qpompa
Dari Gambar 4-2 diperoleh nilai korelasi sebesar 0,986. Nilai ini mendekati 1,
maka hubungan antara Qhb dengan Qpompa adalah linear atau sama, artinya
alat ukur debit di hydraulic bench dapat digunakan.
4.1.2 Debit Terukur Pada Tiap Ketebalan
Ketebalan air di hulu mercu spillway diatur untuk setiap peningkatan ketebalan
0,25 cm. Ketebalan air di atas crest dan waktu pengisian hydraulic bench pada
tiap ketebalan air diukur. Sehingga besaran debit tiap ketebalan air dapat
diketahui. Perlakuan ini diterapkan baik pada penggunaan mercu Ogee maupun
penggunaan puncak tipe deret sinusoida.
Sesuai dengan persamaan yang telah dijelaskan pada Bab 2 untuk debit terukur,
maka besaran debit tiap ketebalan air yang melimpas puncak spillway baik yang
berbentuk Ogee maupun tipe deret sinusoida dapat dihitung seperti berikut:
42
4.1.2.1 Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Mercu Ogee
Tampak atas dan potongan A-A dari mercu Ogee ditunjukkan pada Gambar 4-3
dan Open Flume ditunjukkan pada Gambar 4-4.
Gambar 4-3. Tampak Atas dan Potongan A-A Mercu Ogee
Sumber: Pertiwi Agusari, 2011
Gambar 4-4. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Mercu Ogee
Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Mercu Ogee
H1 = tinggi di hulu crest = 1 cm
Tampak Atas Mercu Ogee
Potongan A-A Mercu Ogee
43
V = volume air = 10000 cm3 t1 = lama waktu pengamatan alat ukur = 105 dt
= 95,24 cm3/dt
Jadi, debit terukur (Qhb) pada ketebalan 1 cm adalah 95,24 cm3/dt. Untuk
selanjutnya besaran debit setiap ketebalan air yang melimpas mercu Ogee
ditampilkan pada Tabel 4-3.
Tabel 4-3. Data Pengamatan Debit Terukur Pada Mercu Ogee
No. H di hulu crest (cm)
H di atas crest (cm)
Volume (cm3)
t (dt)
Qhb (cm3/dt)
1 1,00 0,70 10000 105 95,24 2 1,25 0,85 10000 49,22 203,17 3 1,50 1,10 10000 25,32 379,90 4 1,75 1,20 10000 17,77 562,75 5 2,00 1,35 10000 12,230 813,21 6 2,25 1,50 10000 11,48 871,08 7 2,50 1,85 10000 7,69 1300,39 8 2,75 2,00 10000 6,67 1498,58 9 3,00 2,20 10000 6,05 1652,89
10 3,20 2,40 10000 3,87 2581,98
Lengkung hubungan H dan Q yang ditampilkan pada Gambar 4-5, kemudian
dicari persamaannya agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba
menggunakan software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat yaitu
persamaan Sinusoidal Fit dengan rumus y= 9305,97 + 9173,94 x cos (0,29x+2,92)
dengan nilai R2= 0,98.
44
Gambar 4-5. Grafik Hasil Debit Terukur Mercu Ogee
Perbandingan hasil debit terukur pada mercu Ogee dengan menggunakan
perhitungan dan persamaan lengkung Sinusoidal Fit dapat dilihat pada Tabel 4-4.
Tabel 4-4. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur Pada Mercu Ogee dengan
Persamaan Lengkung Sinusoidal Fit
No. Perhitungan Debit Terukur
Persamaan Lengkung
Sinusoidal Fit
Faktor Korelasi
( )
Kesalahan Relatif
(%) 1 95,24 152,44 0,62 37,52 2 203,17 220,18 0,92 7,72 3 379,90 335,03 1,13 13,39 4 562,75 496,40 1,13 13,37 5 813,21 703,45 1,16 15,60 6 871,08 955,11 0,91 8,80 7 1300,39 1250,07 1,04 4,03 8 1498,58 1586,80 0,94 5,56 9 1652,89 1963,57 0,84 15,82 10 2581,98 2292,49 1,13 12,63
Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-5 diperoleh bahwa semakin tinggi
kenaikkan muka air di hulu crest, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan dan
debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal ini menunjukan hubungan antara
y = 9305,97 + 9173,94 x cos (0,29x+2,92) R² = 0,98
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Deb
it ( c
m3 /
dt)
H hulu (cm)
Mercu Ogee
Sinusoidal Fit (Mercu Ogee)
45
kenaikkan muka air, waktu dan debit adalah berbanding lurus. Berdasarkan
perbandingan pengamatan debit pada Tabel 4-4 diperoleh faktor korelasi rata-rata
0,98 dan persentase kesalahan relatif rata-rata sebesar 13,44%. Hal ini
menunjukkan bahwa besaran debit yang dihasilkan dari software curve expert
adalah mendekati sama dengan perhitungan debit terukur.
4.1.2.2 Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida
1. Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
Tampak atas dari bentuk puncak tipe deret sinusoida 1 ditunjukkan pada
Gambar 4-6 dan Open Flume ditunjukkan pada Gambar 4-7.
Gambar 4-6.Tampak Atas Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
Sumber: Pertiwi Agusari, 2011
Gambar 4-7. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Puncak Tipe Deret
Sinusoida 1
46
Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
H1 = tinggi di hulu crest = 1 cm V = volume air = 10000 cm3 t1 = lama waktu pengamatan alat ukur = 97,09 dt
= 102,99 cm3/dt
Jadi, debit terukur (Qhb) pada ketebalan 1 cm adalah 102,99 cm3/dt. Untuk
selanjutnya besaran debit setiap ketebalan air yang melimpas puncak tipe
deret sinusoida 1 ditampilkan pada Tabel 4-5.
Tabel 4-5. Data Pengamatan Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret
Sinusoida 1
No. H di hulu crest (cm)
H di atas crest (cm)
Volume (cm3)
t (dt)
Qhb (cm3/dt)
1 1,00 0,90 10000 97,09 102,99 2 1,25 1,20 10000 33,71 296,65 3 1,50 1,40 10000 17,85 560,35 4 1,75 1,60 10000 13,09 763,77 5 2,00 1,75 10000 10,62 941,35 6 2,25 2,10 10000 8,57 1166,86 7 2,50 2,20 10000 7,38 1354,46 8 2,75 2,40 10000 5,27 1897,53 9 3,00 2,60 10000 4,24 2358,49
Lengkung hubungan H dan Q yang ditampilkan pada Gambar 4-8 dicari
persamaannya agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba menggunakan
software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat yaitu persamaan
yang menunjukan nilai R mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh
persamaan lengkung Quadratic Fit: y= 299,82x2 144,88x + 14,72 dengan
nilai R2 = 0,99.
47
Gambar 4-8. Grafik Hasil Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
Perbandingan hasil debit terukur puncak tipe deret sinusoida 1 dengan
menggunakan perhitungan dan persamaan lengkung Quadratic Fit dapat
dilihat pada Tabel 4-6.
Tabel 4-6. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur pada Puncak Tipe Deret
Sinusoida 1 dengan Persamaan Lengkung Quadratic Fit
No. Perhitungan Debit Terukur
Persamaan Lengkung
Quadratic Fit
Faktor Korelasi
Kesalahan Relatif
(%) 1 102,99 169.66 0.61 39.29 2 296,65 302.09 0.98 1.80 3 560,35 471.99 1.19 18.72 4 763,77 679.38 1.12 12.42 5 941,35 924.24 1.02 1.85 6 1166,86 1206.58 0.97 3.29 7 1354,46 1526.39 0.89 11.26 8 1897,53 1883.68 1.01 0.74 9 2358,49 2278.45 1.04 3.51
Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-8 diperoleh bahwa semakin
tinggi kenaikkan muka air di hulu crest, maka semakin cepat waktu yang
y = 299,82x2 - 144,88x + 14,72R² = 0.,99
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
2500
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Deb
it ( c
m3 /
dt)
H hulu (cm)
Sinusoida 1
Quadraぼc Fit (Sinusoida 1)
48
dibutuhkan dan debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal ini
menunjukan hubungan antara kenaikkan muka air, waktu dan debit adalah
berbanding lurus. Berdasarkan perbandingan pengamatan debit pada Tabel 4-
6 diperoleh faktor korelasi rata-rata 0,98 dan persentase kesalahan relatif rata-
rata sebesar 10,32%. Hal ini menunjukkan bahwa besaran debit yang
dihasilkan dari software curve expert adalah mendekati sama dengan
perhitungan debit terukur.
2. Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
Tampak atas dari bentuk puncak tipe deret sinusoida 2 ditunjukkan pada
Gambar 4-9 dan Open Flume ditunjukkan pada Gambar 4-10.
Gambar 4-9. Tampak Atas Bentuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
Sumber: Pertiwi Agusari, 2011
Gambar 4-10. Alat Penelitian (Open Flume) untuk Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
49
Perhitungan Debit Terukur (Qhb) Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
H1 = tinggi di hulu crest = 0,75 cm V = volume air = 10000 cm3 t1 = lama waktu pengamatan alat ukur = 267,44 dt
= 37,39 cm3/dt
Jadi, debit terukur (Qhb) pada ketebalan 0,75 cm adalah 37,39 cm3/dt. Untuk
selanjutnya besaran debit setiap ketebalan air yang melimpas puncak tipe
deret sinusoida 2 ditampilkan pada Tabel 4-7.
Tabel 4-7. Data Pengamatan Debit Ukur Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
No. H di hulu crest (cm)
H di atas crest (cm)
Volume (cm3)
t (dt)
Qhb (cm3/dt)
1 0,75 0,55 10000 267,44 37,39 2 1,00 0,85 10000 39,92 250,50 3 1,25 1,00 10000 21,13 473,26 4 1,50 1,30 10000 14,05 711,74 5 1,75 1,50 10000 10,04 996,02 6 2,00 1,60 10000 8,53 1172,33 7 2,25 1,80 10000 6,84 1461,99 8 2,50 2,00 10000 5,36 1865,67 9 2,75 2,20 10000 4,43 2257,34
10 2,95 2,40 10000 4,40 2272,73
Lengkung hubungan H dan Q yang ditampilkan pada Gambar 4-11 dicari
persamaannya agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba menggunakan
software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat yaitu persamaan
yang menunjukan nilai R mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh
persamaan lengkung Quadratic Fit y = -519,21 + 655,09x+ 110,98x2 dengan
nilai R2= 0,99
50
Gambar 4-11. Grafik Hasil Debit Terukur pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
Perbandingan hasil debit terukur pada puncak tipe deret sinusoida 2 dengan
menggunakan perhitungan dan persamaan lengkung Quadratic Fit dapat
dilihat pada Tabel 4-8.
Tabel 4-8. Perbandingan Pengamatan Debit Terukur Pada Puncak Tipe Deret
Sinusoida 2 dengan Persamaan Lengkung Quadratic Fit
No. Perhitungan
Debit Terukur
Persamaan Lengkung
Quadratic Fit
Faktor Korelasi
Kesalahan Relatif
(%) 1 37,39 34,54 1,08 8,26 2 250,50 246,87 1,01 1,47 3 473,26 473,06 1,00 0,04 4 711,74 713,14 1,00 0,20 5 996,02 967,08 1,03 2,99 6 1172,33 1234,89 0,95 5,07 7 1461,99 1516,58 0,96 3,60 8 1865,67 1812,14 1,03 2,95 9 2257,34 2121,57 1,06 6,40
10 2272,727 2379,105 0,96 4,47
Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-11 diperoleh bahwa semakin
tinggi kenaikkan muka air di hulu crest, maka semakin cepat waktu yang
y = 110,9x2 + 655,1x - 519,2R² = 0,997
0
500
1000
1500
2000
2500
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25
Deb
it ( c
m3 /
dt)
H hulu (cm)
Sinusoida 2
Quadraぼc Fit (Sinusoida 2)
51
dibutuhkan dan debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal ini
menunjukan hubungan antara kenaikkan muka air, waktu dan debit adalah
berbanding lurus. Berdasarkan perbandingan pengamatan debit pada Tabel 4-
8 diperoleh faktor korelasi rata-rata 1,01 dan persentase kesalahan relatif rata-
rata sebesar 3,54%. Hal ini menunjukkan bahwa besaran debit yang
dihasilkan dari software curve expert adalah mendekati sama dengan
perhitungan debit terukur.
4.1.3 Koefisien Debit Pada Tiap Ketebalan
Sesuai dengan Persamaan (2.2) yang telah dijelaskan pada Bab 2, maka besaran
koefisien debit tiap ketebalan air yang melimpas mercu baik yang berbentuk Ogee
maupun berbentuk sinusoida dapat dihitung seperti berikut:
4.1.3.1 Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Mercu Ogee
Adapun perhitungan koefisien debit (Cd) mercu Ogee dihitung sebagai berikut:
Q1 = debit = 95,24 cm3/dt Cd = koefisien debit (=C0 C1 C2) C0 = konstanta untuk pelimpasan sempurna (=1,30) C1 = fungsi p/hd dan H1/hd P = tinggi tubuh spillway = 15 cm hd= tinggi air di hulu = 1 cm H1= tinggi air di hulu keadaan tenang = 1 cm C2 = faktor koreksi untuk permukaan hulu (=1) g = percepatan gravitasi = 981 cm/dt2 b = lebar mercu = 18 cm H2 = tinggi air di hulu crest = 1 cm
Dengan cara yang sama maka besaran koefisien Cd untuk tiap ketebalan air di atas
mercu Ogee ditampilkan pada Tabel 4-9.
52
Tabel 4-9. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Pada Mercu Ogee
No. H di hulu crest (cm)
H di atas crest (cm)
b (cm)
g (cm/dt2)
Qhb
(cm3/dt) Cd
1 1,00 0,70 18 981 95,24 0,18 2 1,25 0,85 18 981 203,17 0,27 3 1,50 1,10 18 981 379,90 0,39 4 1,75 1,20 18 981 562,75 0,46 5 2,00 1,35 18 981 813,21 0,54 6 2,25 1,50 18 981 871,08 0,49 7 2,50 1,85 18 981 1300,39 0,62 8 2,75 2,00 18 981 1498,58 0,62 9 3,00 2,20 18 981 1652,89 0,60 10 3,20 2,40 18 981 2581,98 0,85
Lengkung hubungan H dan Cd yang ditampilkan pada Gambar 4.12 dicari
persamaannya agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba menggunakan
software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat yaitu persamaan
yang menunjukan nilai R mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh persamaan
lengkung Quadratic Fit, y = -0,13+0,37-0,03x2 dengan nilai R2 = 0,95.
Gambar 4-12. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Mercu Ogee
Perbandingan hasil koefisien debit terukur pada mercu Ogee dengan
menggunakan perhitungan dan persamaan lengkung Quadratic Fit dapat dilihat
pada Tabel 4-10.
y =-0,13+0,37x-0,03x2
R² = 0,95
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Cd
H hulu (cm)
Mercu Ogee
Quadraぼc Fit (Mercu Ogee)
53
Tabel 4-10. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Mercu Ogee
dengan Persamaan Lengkung Quadratic FIt
No. Cd
Hitung Cd
Quadratic Fit Faktor Korelasi
Kesalahan Relatif
(%)
1 0,18 0,21 0,86 14,28
2 0,27 0,28 0,96 3,78
3 0,39 0,36 1,09 9,36 4 0,46 0,42 1,08 7,98
5 0,54 0,49 1,11 10,94
6 0,49 0,55 0,89 11,38
7 0,62 0,60 1,02 2,38
8 0,62 0,66 0,94 5,97 9 0,60 0,71 0,85 15,31
10 0,85 0,74 1,14 14,16
Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-12 diperoleh bahwa semakin tinggi
kenaikkan muka air di hulu crest, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan dan
nilai koefisien debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal ini menunjukan
hubungan antara kenaikkan muka air, waktu dan nilai koefisien debit adalah
berbanding lurus. Berdasarkan perbandingan pengamatan koefisien debit pada
Tabel 4-10 diperoleh faktor korelasi rata-rata 0,99 dan persentase kesalahan relatif
rata-rata sebesar 9,55%. Hal ini menunjukkan bahwa besaran koefisien debit yang
dihasilkan dari software curve expert adalah mendekati sama dengan perhitungan
koefisien debit.
4.1.3.2 Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Puncak Tipe Deret Sinusoida
1. Perhitungan Koefisien Debit (Cd) Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
Adapun perhitungan koefisien debit (Cd) puncak tipe deret sinusoida 1
dihitung sebagai berikut:
Q1 = debit = 102,99 cm3/dt Cd = koefisien debit g = percepatan gravitasi = 981 cm/dt2 b = lebar mercu = 28,29 cm H1 = tinggi air di hulu crest = 1 cm
54
Dengan cara yang sama maka besaran koefisien Cd untuk tiap ketebalan air di
atas puncak tipe deret sinusoida 1 ditampilkan pada Tabel 4-11.
Tabel 4-11. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Pada puncak Tipe Deret
Sinusoida 1
No. H di hulu
crest (cm)
H di atas crest (cm)
b (cm)
g (cm/dt2)
Qhb
(cm3/dt) Cd
1 1,00 0,90 28,29 981 102,94 0,12 2 1,25 1,20 28,29 981 296,65 0,25 3 1,50 1,40 28,29 981 560,35 0,37 4 1,75 1,60 28,29 981 763,77 0,39 5 2,00 1,75 28,29 981 941,354 0,40 6 2,25 2,10 28,29 981 1166,86 0,41 7 2,50 2,20 28,29 981 1354,46 0,41 8 2,75 2,40 28,29 981 1897,53 0,50 9 3,00 2,60 28,29 981 2358,49 0,54
Lengkung hubungan H dan Cd yang ditampilkan pada Gambar 4-13 dicari
persamaannya agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba menggunakan
software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat yaitu persamaan
yang menunjukan nilai R mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh persamaan
lengkung Quadratic Fit: y= = -0,21 + 0,45x - 0,07x2, dengan nilai R2= 0,94.
55
Gambar 4-13. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Puncak
Tipe Deret Sinusoida 1
Perbandingan hasil koefisien debit terukur pada puncak tipe deret sinusoida 1
dengan menggunakan perhitungan dan persamaan lengkung Quadratic Fit
dapat dilihat pada Tabel 4-12.
Tabel 4-12. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Puncak
Tipe Deret Sinusoida 1 dengan Persamaan Lengkung Qudratic Fit
No. Cd Hitung
Cd Quadratic Fit
Faktor Korelasi
Kesalahan Relatif
(%)
1 0,12 0,17 0,74 26,33
2 0,25 0,24 1,06 5,64
3 0,37 0,30 1,20 19,77
4 0,39 0,36 1,10 9,60 5 0,40 0,41 0,98 2,11
6 0,41 0,44 0,93 6,96
7 0,41 0,47 0,87 13,43
8 0,50 0,49 1,01 0,83
9 0,54 0,51 1,08 7,53
y = -0,21 + 0,45x - 0,07x2
R² = 0,94
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Cd
H hulu (cm)
Sinusoida 1
Quadraぼc Fit (Sinusoida 1)
56
Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-13 diperoleh bahwa semakin
tinggi kenaikkan muka air di hulu crest, maka semakin cepat waktu yang
dibutuhkan dan nilai koefisien debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal
ini menunjukan hubungan antara kenaikkan muka air, waktu dan nilai koefisien
debit adalah berbanding lurus. Berdasarkan perbandingan pengamatan
koefisien debit pada Tabel 4-10 diperoleh faktor korelasi rata-rata 0,99 dan
persentase kesalahan relatif rata-rata sebesar 10,25%. Hal ini menunjukkan
bahwa besaran koefisien debit yang dihasilkan dari software curve expert
adalah mendekati sama dengan perhitungan koefisien debit.
2. Perhitungan Koefisien Cd Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
Adapun perhitungan koefisien Cd puncak tipe deret sinusoida 2 dihitung
sebagai berikut:
Q1 = debit = 37,39 cm3/dt Cd = koefisien debit g = percepatan gravitasi = 981 cm/dt2 b = lebar mercu = 28,29 cm H1 = tinggi air di hulu crest = 0,75 cm
Dengan cara yang sama maka besaran koefisien debit (Cd) untuk tiap ketebalan
air di atas puncak tipe deret sinusoida 2 ditampilkan pada Tabel 4-13.
57
Tabel 4-13. Data Pengamatan Koefisien Debit (Cd) Puncak Tipe Deret
Sinusoida 2
No. H di hulu crest(cm)
H di atas crest (cm)
b (cm)
g (cm/dt2)
Qhb
(cm3/dt) Cd
1 0,75 0,55 28,29 981 37,39 0,07 2 1,00 0,85 28,29 981 250,50 0,30 3 1,25 1,00 28,29 981 473,26 0,41 4 1,50 1,30 28,29 981 711,74 0,46 5 1,75 1,50 28,29 981 996,02 0,52 6 2,00 1,60 28,29 981 1172,33 0,50 7 2,25 1,80 28,29 981 1461,99 0,52 8 2,50 2,00 28,29 981 1865,67 0,57 9 2,75 2,20 28,29 981 2257,34 0,59 10 2,95 2,40 28,29 981 2272,73 0,54
Lengkung hubungan H dan Cd yang ditampilkan pada Gambar 4-14 dicari
persamaannya agar dapat diinterpolasi. Berdasarkan coba-coba menggunakan
software curve expert diperoleh persamaan yang paling tepat yaitu persamaan
yang menunjukan nilai R mendekati 1. Dari hasil tersebut diperoleh persamaan
lengkung Quadratic Fit: y = -0,35+0,77x-0,16x2, dengan nilai R2= 0,97.
Gambar 4-14. Grafik Hubungan Antara Cd Dengan H Hulu Pada Puncak Tipe
Deret Sinusoida 2
y = -0,35+0,77x-0,16x2
R² = 0,97
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25
Cd
H hulu (cm)
Sinusoida 2
Quadraぼc Fitl (Sinusoida 2)
58
Perbandingan hasil koefisien debit terukur pada puncak tipe deret sinusoida 2
dengan menggunakan perhitungan dan persamaan lengkung Quadratic Fit
dapat dilihat pada Tabel 4-14.
Tabel 4-14. Perbandingan Pengamatan Koefisien Debit Terukur Pada Puncak
Tipe Deret Sinusoida 2 dengan Persamaan Lengkung Quadratic
Fit
No. Cd Hitung
Cd Quadratic Fit
Faktor Korelasi
Kesalahan Relatif
(%)
1 0,07 0,13 0,52 48,32
2 0,30 0,26 1,17 17,14 3 0,41 0,36 1,13 12,99
4 0,46 0,44 1,05 4,99
5 0,52 0,50 1,02 2,02
6 0,50 0,55 0,91 9,47
7 0,52 0,57 0,91 9,26 8 0,57 0,58 0,98 1,75
9 0,59 0,56 1,06 6,05
10 0,54 0,53 1,01 1,04
Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-14 diperoleh bahwa semakin
tinggi kenaikkan muka air di hulu crest, maka semakin cepat waktu yang
dibutuhkan dan nilai koefisien debit yang dihasilkan juga semakin besar. Hal
ini menunjukan hubungan antara kenaikkan muka air, waktu dan nilai koefisien
debit adalah berbanding lurus. Berdasarkan perbandingan pengamatan
koefisien debit pada Tabel 4-10 diperoleh faktor korelasi rata-rata 0,98 dan
persentase kesalahan relatif rata-rata sebesar 11,30%. Hal ini menunjukkan
bahwa besaran koefisien debit yang dihasilkan dari software curve expert
adalah mendekati sama dengan perhitungan koefisien debit.
59
4.2 Hubungan Grafik Pelimpasan Air Mercu Ogee Dengan
Grafik Pelimpasan Air Puncak Tipe Deret Sinusoida
Dari hasil perhitungan debit dan koefisien debit pada mercu Ogee, puncak tipe
deret sinusoida 1 dan 2 didapat perbedaan grafik diantara ketiganya yang
menunjukkan adanya peningkatan kapasitas debit. Hasil rekapitulasi perbandingan
nilai koefisien debit ditunjukkan pada Tabel 4-15. Grafik perbandingan koefisien
debit yang dihasilkan dari ketiga mercu tersebut ditunjukkan pada Gambar 4-15.
Tabel 4-15. Perbandingan Koefisien Debit Pada Mercu Ogee Dengan Koefisien
Debit Pada Spillway Tipe Deret Sinusoida
No. H hulu (cm)
Cd Mercu Ogee
Cd Spillway Tipe Deret Sinusoida 1
Cd Spillway Tipe Deret Sinusoida 2
1. 1,00 0.18 0.12 0.30 2. 1.25 0.27 0.25 0.41 3. 1.5 0.39 0.37 0.46 4. 1.75 0.46 0.39 0.52 5. 2,00 0.54 0.40 0.50 6. 2.25 0.49 0.41 0.52 7. 2.5 0.62 0.41 0.57 8. 2.75 0.62 0.50 0.59
Gambar 4-15. Grafik Perbandingan Koefisien Debit Pada Mercu Ogee, Puncak
Tipe Deret Sinusoida 1 dan 2
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3
Cd
H hulu (cm)
Mercu Ogee
Sinusoida 1
Sinusoida 2
Quadraぼc Fit (Mercu Ogee)Quadraぼc Fit (Sinusoida 1)Quadraぼc Fit (Sinusoida 2)
60
Dari grafik yang ditunjukkan pada Gambar 4-15 dapat diketahui perbandingan
antara nilai koefisien debit mercu Ogee dengan dengan puncak tipe deret
sinusoida 1 dan 2. Berdasarkan grafik dapat dilihat bahwa puncak tipe deret
sinusoida 1 menghasilkan nilai koefisien debit yang lebih rendah dari mercu
yang lain. Berdasarkan Tabel 4-15 diperoleh nilai koefisien debit minimum
mercu Ogee sebesar 0,18 terjadi ketika ketebalan air 1,0 cm dan nilai koefisien
debit maksimum sebesar 0,62 terjadi ketika ketebalan air 2,75 cm. Nilai
koefisien debit minimum puncak tipe deret sinusoida 1 sebesar 0,12 terjadi
ketika ketebalan air 1,0 cm, dan nilai koefisien debit maksimum sebesar 0,50
terjadi ketika ketebalan air 2,75 cm. Nilai koefisien debit minimum puncak tipe
deret sinusoida 2 sebesar 0,30, terjadi pada ketebalan air 1,0 cm dan nilai
koefisien debit maksimum puncak tipe deret sinusoida 2 sebesar 0,59 terjadi
pada ketebalan air 2,75 cm.
Grafik dan tabel perbandingan debit ditunjukkan pada Gambar 4-16 dan Tabel
4-16.
Gambar 4-16. Grafik Perbandingan Debit Pada Mercu Ogee, Puncak Tipe Deret
Sinusoida 1 dan 2
0
500
1000
1500
2000
2500
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Deb
it ( c
m3 /
dt)
H hulu (cm)
Mercu Ogee
Sinusoida 1
Sinusoida 2
Sinusoidal Fit (Mercu Ogee)Quadraぼc Fit (Sinusoida 1)
61
Tab
el 4
-16.
Per
band
inga
n D
ebit
Peli
mpa
san
Air
Mer
cu O
gee
Den
gan
Deb
it P
elim
pasa
n A
ir P
ada
Punc
ak T
ipe
Der
et S
inus
oida
No.
H
di h
ulu
cres
t (c
m)
Qhb
Mer
cu O
gee
(cm
3 /dt)
Qhb
T
ipe
Der
et
Sinu
soid
a 1
(cm
3 /dt)
Peni
ngka
tan
Tip
e 1
(cm
3 /dt)
Pers
enta
se
(%)
Qhb
T
ipe
Der
et
Sinu
soid
a 2
(cm
3 /dt)
Peni
ngka
tan
Tip
e 2
(cm
3 /dt)
Pers
enta
se
(%)
1 1,
00
95,2
4 10
2,99
7,
76
8,14
25
0,50
15
5,26
16
3,03
2 1,
25
203,
17
296,
65
93,4
8 46
,01
473,
26
270,
09
132,
94
3 1,
50
379,
90
560,
35
180,
45
47,5
0 71
1,74
33
1,85
87
,35
4 1,
75
562,
75
763,
77
201,
02
35,7
2 99
6,02
43
3,27
76
,99
5 2,
00
813,
21
941,
35
128,
15
15,7
6 11
72,3
3 35
9,13
44
,16
6 2,
25
871,
08
1166
,86
295,
78
33,9
6 14
61,9
9 59
0,91
67
,84
7 2,
50
1300
,39
1354
,46
54,0
7 4,
16
1865
,67
565,
28
43,4
7
8 2,
75
1498
,58
1897
,53
398,
96
26,6
2 22
57,3
4 75
8,76
50
,63
61
62
Pada Gambar 4-16 dapat diketahui perbedaan debit pelimpas air mercu Ogee
dengan puncak tipe deret sinusoida 1 dan 2. Dari grafik dapat dilihat bahwa
puncak tipe deret sinusoida 2 menghasilkan debit lebih besar dari mercu yang
lain. Debit minimum mercu Ogee sebesar 95,24 cm3/dt terjadi ketika ketebalan air
1,0 cm dan debit maksimum sebesar 1498,58 cm3/dt terjadi ketika ketebalan air
2,75 cm. Debit minimum puncak tipe deret sinusoida 1 sebesar 102,99 cm3/dt
terjadi ketika ketebalan air 1,0 cm, debit minimum puncak tipe deret sinusoida 2
sebesar 155,26 cm3/dt, terjadi pada ketebalan air 1,0 cm. Debit maksimum
puncak tipe deret sinusoida 1 sebesar 1897,53 cm3/dt, terjadi pada ketebalan air
2,5 cm dan debit maksimum puncak tipe deret sinusoida 2 sebesar 2257,34 cm3/dt
terjadi pada ketebalan air 2,5 cm.
Debit yang melimpas puncak tipe deret sinusoida 1 mengalami peningkatan
minimum 8,14% dan maksimum 47,50 % terhadap debit yang dihasilkan oleh
mercu Ogee. Adanya peningkatan ini disebabkan karena perbedaan lebar
penampang yang dilewati air ketika melimpas, dimana puncak tipe deret sinusoida
penampang yang lebih lebar. Namun, kenaikan ini bersifat relatif, karena pada
ketebalan tertentu debit yang dihasilkan mencapai maksimum dan akan
mengalami penurunan saat ketebalan tertentu.
Model mercu lain dapat dikaji untuk mendapatkan peningkatan kapasitas debit
yang lebih besar. Keadaan ini adalah keadaan yang diharapkan, karena dengan
besarnya debit yang dihasilkan maka keadaan waduk akan aman dan tampungan
kapasitas air waduk juga tetap. Peningkatan kenaikan air waduk terjadi sekecil
mungkin dan konstruksi pelimpah pun aman.
63
4.3 Perhitungan Reservoir Routing
4.3.1 Hasil Hubungan Pelimpasan Air Pada Mercu Ogee Berdasarkan
Perhitungan Routing Waduk
Untuk dapat mengetahui pengaruh spillway terhadap limpasan yang terjadi, maka
diasumsikan storage berbentuk trapesium ukuran 600 cm x 600 cm dengan
kemiingan 1;1,5 . Ini dikarenakan storage pada bagian hulu terlalu kecil, sehingga
routing waduk tidak dapat dilakukan. Asumsi storage pada perhitungan routing
waduk ditunjukkan pada Gambar 4-17.
Gambar 4-17. Penampang Asumsi Storage
Adapun hasil hubungan limpasan air pada mercu Ogee sebagai berikut:
H2 = 0,25 cm Q2 = 5,91
S2 = Untuk asumsi = (36000 + 361802) / 0,25 = 90225,3 cm3 = Untuk interval waktu 180 detik = (2 x 90225,3 / 180) + 5,91 = 1008,41 cm3/dt
Dengan cara yang sama dapat dilihat hasil hubungan pelimpasan air pada mercu
Ogee pada Tabel 4-17.
64
Tabel 4-17. Fungsi Storage dan Intflow Mercu Ogee Berdasarkan Resevoir
Routing
Elevation Discharge Storage No. H Q S
(cm) (cm3/dt) (cm3) (cm3/dt)
1 2 3 4 5
1 0 0 0 0 2 0.25 5,91 90225,28 1008,41
3 0.5 29,47 181352,81 2044,50
4 0.75 75,44 273385,97 3113,06
5 1 95,24 366328,13 4165,55
6 1.25 203,17 460182,66 5316,31 7 1.5 379,90 554952,94 6546,04
8 1.75 562,75 650642,34 7792,11
9 2 813,21 747254,25 9116,03
10 2.25 871,08 844792,03 10257,66
11 2.5 1300,39 943259,06 1178105
12 2.75 1498,58 1042658,72 13083,67
Hidrograf pada inflow
= 180 detik. Perhitungan aliran routing pada interval pertama S1 = Q1 = 0 ini
dikarenakan reservoir belum terdapat storage sebagai fungsi simpanan.
Adapun nilai pada storage dan outflow pada akhir interval waktu pada mercu
Ogee sebagai berikut:
t2 = 3 menit = 180 detik inflow2 =
=
= 501,25 cm3/dt (Ij + Ij+1)2 = inflow1 + inflow2
= 0 + 501,25 = 501,25 cm3/dt (2Sj j+1 = (Ij + Ij+1)2 + (2Sj j = 501,25 + 0 = 501,25 cm3/dt Outflow2 = 0+ ((5,91 - 0) / (1008,41 - 0) x 501,25 - 0)) = -10,0927 cm3 3/dt
65
(2Sj j = (2Sj j+1 (2 x Outflow2) = 501,25 - (2 x 0) = 501,25 cm3/dt
Dengan cara yang sama diperoleh nilai storage dan outflow pada akhir interval
waktu yang ditunjukkan pada Tabel 4-18.
66
Tab
el 4
-18.
Per
hitu
ngan
Sto
rage
dan
Out
flow
Mer
cu O
gee
Ber
dasa
rkan
Per
hitu
ngan
Rou
ting
Wad
uk
No.
W
aktu
In
flow
Ij
+ Ij
+1
Out
flow
In
flow
kom
ulat
if
Out
flow
ko
mul
atif
(m
in)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3/dt
)
1 2
3 4
5 6
7 8
9
1 0
0 0
0 0
0.00
0.
00
0.00
2 3
501.
25
501.
25
501.
25
501.
25
0.00
50
1.25
0.
00
3 6
1007
.52
1508
.77
1964
.00
2010
.02
23.0
1 15
08.7
7 23
.01
4 9
1518
.81
2526
.33
4154
.67
4490
.33
167.
83
3027
.58
190.
84
5 12
20
35.1
6 35
53.9
7 63
78.9
2 77
08.6
3 66
4.86
50
62.7
3 85
5.70
6 15
25
56.5
7 45
91.7
3 88
75.9
5 10
970.
65
1047
.35
7619
.30
1903
.04
7 18
30
83.0
7 56
39.6
4 11
589.
56
1451
5.59
14
63.0
1 10
702.
38
3366
.06
8 21
36
14.6
8 66
97.7
5 14
476.
77
1828
7.32
19
05.2
7 14
317.
06
5271
.33
9 24
41
51.4
1 77
66.0
9 17
504.
70
2224
2.87
23
69.0
8 18
468.
47
7640
.41
10
27
4693
.29
8844
.70
2064
8.20
26
349.
40
2850
.60
2316
1.76
10
491.
01
11
30
5240
.33
9933
.62
2388
8.07
30
581.
82
3346
.88
2840
2.09
13
837.
89
12
33
5792
.55
1103
2.88
27
209.
61
3492
0.94
38
55.6
6 34
194.
63
1769
3.55
13
36
52
40.3
3 11
032.
88
2975
2.22
38
242.
49
4245
.14
3943
4.96
21
938.
69
14
39
4693
. 29
9933
.62
3085
7.08
39
685.
84
4414
.38
4412
8.25
26
353.
07
15
42
4151
. 41
8844
.70
3086
9.29
39
701.
78
4416
.25
4827
9.66
30
769.
31
16
45
3614
. 68
7766
.09
3005
2.97
38
635.
38
4291
.20
5189
4.34
35
060.
52
17
48
3083
. 07
6697
.75
2861
0.29
36
750.
72
4070
.22
5497
7.42
39
130.
73
18
51
2556
. 57
5639
.64
2669
5.96
34
249.
93
3776
.98
5753
3.99
42
907.
72
19
54
2035
. 16
4591
.73
2442
8.40
31
287.
69
3429
.64
5956
9.14
46
337.
36
66
67
Tab
el 4
-18
(Lan
juta
n)
No.
W
aktu
In
flow
Ij
+ Ij
+1
Out
flow
In
flow
kom
ulat
if
Out
flow
ko
mul
atif
(m
in)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3/dt
)
1 2
3 4
5 6
7 8
9
20
57
1518
. 81
3553
.97
2189
8.22
27
982.
37
3042
.07
6108
7.95
49
379.
44
21
60
1007
. 52
2526
.33
1917
4.75
24
424.
55
2624
.90
6209
5.47
52
004.
34
22
63
501.
25
1508
.77
1631
1.04
20
683.
52
2186
.24
6259
6.72
54
190.
58
23
66
0.00
50
1.25
13
347.
66
1681
2.29
17
32.3
2 62
596.
72
5592
2.89
24
69
0.00
10
695.
52
1334
7.66
13
26.0
7 57
248.
96
25
72
8665
.35
1069
5.52
10
15.0
9 58
264.
05
26
75
7334
.32
8665
.35
665.
52
5892
9.56
27
78
63
89.8
0 73
34.3
2 47
2.26
59
401.
82
28
81
5680
.28
6389
.80
354.
76
5975
6.58
29
84
5125
.83
5680
.28
277.
22
6003
3.80
30
87
4679
.77
5125
.83
223.
03
6025
6.84
31
90
4312
.74
4679
.77
183.
51
6044
0.35
32
93
40
05.2
9 43
12.7
4 15
3.73
60
594.
08
33
96
3743
.95
4005
.29
130.
67
6072
4.74
34
99
3519
.10
3743
.95
112.
43
6083
7.17
35
102
3323
.64
3519
.10
97.7
3 60
934.
90
36
105
3152
.23
3323
.64
85.7
0 61
020.
60
37
108
3000
.77
3152
.23
75.7
3 61
096.
34
38
111
2866
.02
3000
.77
67.3
7 61
163.
71
39
114
2745
.46
2866
.02
60.2
8 61
223.
99
40
117
2637
.01
2745
.46
54.2
2 61
278.
22
67
68
Tab
el 4
-18
(Lan
juta
n)
No.
W
aktu
In
flow
Ij
+ Ij
+1
Out
flow
In
flow
kom
ulat
if
Out
flow
ko
mul
atif
(m
in)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3/dt
)
1 2
3 4
5 6
7 8
9
41
120
2539
.01
2637
.01
49.0
0 61
327.
21
42
123
2450
.09
2539
.01
44.4
6 61
371.
68
43
126
2369
.09
2450
.09
40.5
0 61
412.
18
44
129
2295
.06
2369
.09
37.0
1 61
449.
19
45
132
2227
.20
2295
.06
33.9
3 61
483.
12
46
135
2164
.80
2227
.20
31.2
0 61
514.
32
47
138
2107
.29
2164
.80
28.7
6 61
543.
07
48
141
2054
.16
2107
.29
26.5
7 61
569.
64
49
144
2004
.95
2054
.16
24.6
0 61
594.
24
68
69
Hubungan antara outflow dan (2Sj j ditunjukkan pada Gambar 4-18
Gambar 4-18. Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan
Routing Waduk
Perbandingan inflow dan outflow Mercu Ogee berdasarkan routing waduk
ditunjukkan pada Gambar 4-19.
Gambar 4-19. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Mercu Ogee Berdasarkan
Routing Waduk
Deb
it (c
m3/
dt)
Waktu (menit)
70
Dari Gambar 4-19 dapat dilihat bahwa outflow lebih pendek dari inflow, akan
tetapi waktu yang dibutuhkan untuk melimpaskan air lebih panjang dibandingkan
pada inflow. Nilai inflow maksimal terjadi pada t = 33 menit yaitu sebesar 5792,55
cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 36 menit yaitu sebesar 5240,33 cm3/dt. Nilai
outflow maksimal terjadi pada t = 42 menit yaitu sebesar 4416,25 cm3/dt, dan
mulai menurun pada t = 45 menit yaitu sebesar 4291,20 cm3/dt. Perbandingan
nilai kumulatif inflow dan outflow Mercu Ogee berdasarkan routing waduk
ditunjukkan pada Gambar 4-20.
Gambar 4-20. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow Dan Outflow Mercu
Ogee Berdasarkan Routing Waduk
Besarnya storage dapat dilihat pada perbandingan nilai kumulatif inflow dan
outflow mercu Ogee berdasarkan routing waduk (Gambar 4-20). Outflow pada
mercu Ogee memiliki waktu yang lebih lama jika dibandingkan inflow, ini
menunjukkan masih adanya air yang melimpah saat inflow berada di puncak.
Perbedaan waktu pada inflow dan outflow dikarenakan pada saat inflow berada
dipuncak.
71
4.3.2 Hasil Hubungan Pelimpasan Air Pada Puncak Tipe Deret Sinusoida
Berdasarkan Perhitungan Routing Waduk
4.3.2.1 Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
Adapun hasil hubungan pelimpasan air pada puncak tipe deret sinusoida 1 sebagai
berikut:
H2 = 0,25 cm Q2 = 7,96 cm3/dt S2 = Untuk asumsi = (36000 + 361802) / 0,25 = 90225,28 cm3
= Untuk interval waktu 180 detik = (2 x 90225,3 / 180) + 7,96 = 1010,46 cm3/dt
Dengan cara yang sama dapat dilihat hasil hubungan limpasan air pada puncak
tipe deret sinusoida 1 pada Tabel 4-19.
Tabel 4-19. Fungsi Storage dan Inflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 1
Berdasarkan Resevoir Routing
Elevation Discharge Storage
No. H Q S
(cm) (cm3/dt) (cm3) (cm3/dt)
1 2 3 4 5
1 0 0 0 0
2 0.25 7,96 90225,28 1010,46
3 0.5 38,64 181352,81 2053,67
4 0.75 97,39 273385,97 3135,02 5 1 102,99 366328,13 4173,31
6 1.25 296,65 460182,66 5409,79
7 1.5 560,35 554952,94 6726,49
8 1.75 763,77 650642,34 7993,13
9 2 941,35 747254,25 9244,18
10 2.25 1166,86 844792,03 10553,44
11 2.5 1354,46 943259,06 11835,12
12 2.75 1897,53 1042658,72 13482,63
13 3 2358,49 1142994,38 15058,43
72
Hidrograf pada inflow
= 180 detik. Perhitungan aliran routing yang terjadi dapat dilihat pada Tabel 4-20,
pada interval pertama S1 = Q1 = 0 ini dikarenakan reservoir belum terdapat
storage sebagai fungsi simpanan.
Adapun nilai pada storage dan outflow pada akhir interval waktu pada puncak tipe
deret sinusoida 1 sebagai berikut:
t2 = 3 menit = 180 detik
inflow2 =
= = 501,25 cm3/dt (Ij + Ij+1)2 = inflow1 + inflow2
= 0 + 501,25 = 501,25 cm3/dt (2Sj j+1 = (Ij + Ij+1)2 + (2Sj j = 501,25 + 0 = 501,25 cm3/dt Outflow2 = 0+ ((7,96 - 0) / (1010,46 - 0) x 501,25 - 0)) = -15,15188 cm3 3/dt (2Sj j = (2Sj j+1 (2 x Outflow2) = 501,25 - (2 x 0) = 501,25 cm3/dt
Dengan cara yang sama diperoleh nilai storage dan outflow pada akhir interval
waktu yang ditunjukkan pada Tabel 4-20.
73
Tab
el 4
-20.
Per
hitu
ngan
Sto
rage
dan
Out
flow
Pun
cak
Tip
e D
eret
Sin
usoi
da 1
Pad
a R
outin
g W
aduk
No.
W
aktu
In
flow
Ij
+ Ij
+1
Out
flow
In
flow
kom
ulat
if
Out
flow
kom
ulat
if
(min
) (c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3/dt
)
1 2
3 4
5 6
7 8
9
1 0
0 0
0 0.
00
0.00
0.
00
2 3
501.
25
501.
25
501.
25
501.
25
0.00
50
1.25
0.
00
3 6
1007
.52
1508
.77
1929
.66
2010
.02
40.1
8 15
08.7
7 40
.18
4 9
1518
.81
2526
.33
4012
.05
4455
.98
221.
97
3027
.58
262.
15
5 12
20
35.1
6 35
53.9
7 63
30.8
3 75
66.0
2 61
7.59
50
62.7
3 87
9.74
6 15
25
56.5
7 45
91.7
3 84
20.1
5 10
922.
55
1251
.20
7619
.30
2130
.94
7 18
30
83.0
7 56
39.6
4 99
85.1
1 14
059.
80
2037
.34
1070
2.38
41
68.2
9
8 21
36
14.6
8 66
97.7
5 11
005.
91
1668
2.86
28
38.4
8 14
317.
06
7006
.76
9 24
41
51.4
1 77
66.0
9 11
631.
50
1877
2.00
35
70.2
5 18
468.
47
1057
7.01
10
27
46
93.2
9 88
44.7
0 12
018.
74
2047
6.20
42
28.7
3 23
161.
76
1480
5.74
11
30
5240
.33
9933
.62
1226
4.78
21
952.
36
4843
.79
2840
2.09
19
649.
53
12
33
5792
.55
1103
2.88
12
416.
75
2329
7.66
54
40.4
5 34
194.
63
2508
9.98
13
36
5240
.33
1103
2.88
12
429.
59
2344
9.63
55
10.0
2 39
434.
96
3060
0.01
14
39
4693
.29
9933
.62
1231
8.50
22
363.
20
5022
.35
4412
8.25
35
622.
36
15
42
4151
.41
8844
.70
1214
3.57
21
163.
21
4509
.82
4827
9.66
40
132.
17
16
45
3614
.68
7766
.09
1190
2.28
19
909.
66
4003
.69
5189
4.34
44
135.
86
17
48
3083
.07
6697
.75
1158
6.28
18
600.
03
3506
.88
5497
7.42
47
642.
74
18
51
2556
.57
5639
.64
1118
4.51
17
225.
92
3020
.70
5753
3.99
50
663.
44
19
54
2035
.16
4591
.73
1068
2.71
15
776.
24
2546
.76
5956
9.14
53
210.
21
20
57
1518
.81
3553
.97
1006
2.18
14
236.
68
2087
.25
6108
7.95
55
297.
46
73
74
Tab
el 4
-20
(Lan
juta
n)
No.
W
aktu
In
flow
Ij
+ Ij
+1
Out
flow
In
flow
kom
ulat
if
Out
flow
kom
ulat
if
(min
) (c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3/dt
) 1
2 3
4 5
6 7
8 9
21
60
1007
.52
2526
.33
9297
.85
1258
8.51
16
45.3
3 62
095.
47
5694
2.79
22
63
501.
25
1508
.77
8355
.14
1080
6.62
12
25.7
4 62
596.
72
5816
8.52
23
66
0.00
50
1.25
71
84.8
0 88
56.3
9 83
5.80
62
596.
72
5900
4.32
24
69
0.00
60
66.4
1 71
84.8
0 55
9.20
59
563.
52
25
72
5258
.73
6066
.41
403.
84
5996
7.36
26
75
4645
.82
5258
.73
306.
45
6027
3.81
27
78
4164
.14
4645
.82
240.
84
6051
4.65
28
81
3775
.56
4164
.14
194.
29
6070
8.94
29
84
3455
.64
3775
.56
159.
96
6086
8.90
30
87
31
87.9
3 34
55.6
4 13
3.85
61
002.
76
31
90
2960
.92
3187
.93
113.
51
6111
6.26
32
93
2766
.28
2960
.92
97.3
2 61
213.
58
33
96
2597
.83
2766
.28
84.2
2 61
297.
80
34
99
2450
.89
2597
.83
73.4
7 61
371.
27
35
102
2321
.83
2450
.89
64.5
3 61
435.
81
36
105
2207
.79
2321
.83
57.0
2 61
492.
83
37
108
2106
.50
2207
.79
50.6
5 61
543.
47
38
111
2016
.11
2106
.50
45.1
9 61
588.
67
39
114
1935
.12
2016
.11
40.4
9 61
629.
16
40
117
1862
.30
1935
.12
36.4
1 61
665.
57
41
120
1796
.60
1862
.30
32.8
5 61
698.
42
42
123
1737
.16
1796
.60
29.7
2 61
728.
14
74
75
Tab
el 4
-20
(Lan
juta
n)
No.
W
aktu
In
flow
Ij
+ I
j+1
Out
flow
In
flow
kom
ulat
if
Out
flow
ko
mul
atif
(m
in)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3/dt
) 1
2 3
4 5
6 7
8 9
43
126
1683
.23
1737
.16
26.9
6 61
755.
11
44
129
1634
.19
1683
.23
24.5
2 61
779.
63
75
76
Hubungan antara outflow dan (2Sj j ditunjukkan pada Gambar 4-21.
Gambar 4-21. Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan
Routing Waduk
Perbandingan inflow dan outflow puncak tipe deret sinusoida berdasarkan routing
waduk ditunjukkan pada Gambar 4-22.
Gambar 4-22. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret
Sinusoida 1 Berdasarkan Routing Waduk
77
Dari Gambar 4-22 dapat dilihat bahwa outflow lebih pendek dari inflow, akan
tetapi waktu yang dibutuhkan untuk melimpaskan air lebih panjang dibandingkan
pada inflow. Nilai inflow maksimal terjadi pada t = 33 menit yaitu sebesar 5792,55
cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 36 menit yaitu sebesar 5240,33 cm3/dt. Nilai
outflow maksimal terjadi pada t = 36 menit yaitu sebesar 5510,02 cm3/dt, dan
mulai menurun pada t = 39 menit yaitu sebesar 5022,35 cm3/dt. Perbandingan
nilai kumulatif inflow dan outflow puncak tipe deret sinusoida 1 berdasarkan
routing waduk dapat ditunjukkan Gambar 4-23.
Gambar 4-23. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow dan Outflow Puncak
Tipe Deret Sinusoida 1 Berdasarkan Routing Waduk
Besarnya storage dapat dilihat pada perbandingan nilai kumulatif inflow dan
outflow puncak tipe deret sinusoida 1 (Gambar 4-23). Outflow pada puncak tipe
deret sinusoida 1 memiliki waktu yang lebih lama jika dibandingkan inflow, ini
menunjukkan masih adanya air yang melimpah saat inflow berada di puncak.
Waktu (menit)
78
4.3.2.2 Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
Adapun hasil hubungan pelimpasan air pada Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
sebagai berikut:
H2 = 0,25 cm Q2 = 0,07728 cm3/dt S2 = Untuk asumsi = (36000 + 361802) / 0,25 = 90225,28 cm3
= Untuk interval waktu 180 detik = (2 x 90225,3 / 180) + 0,08 = 1002,58 cm3/dt
Dengan cara yang sama dapat dilihat hasil hubungan pelimpasan air pada puncak
tipe deret sinusoida 2 pada Tabel 4-21.
Tabel 4-21. Fungsi Storage dan Inflow Puncak Tipe Deret Sinusoida 2
Berdasarkan Resevoir Routing
Elevation Dischage Storage No. H Q S
(cm) (cm3/dt) (cm3) (cm3/dt)
1 2 3 4 5
1 0 0 0 0
2 0.25 0.08 90225.28 1002.58
3 0.5 14.08 181352.81 2029.11
4 0.75 37.39 273385.97 3075.01
5 1 250.50 366328.13 4320.81
6 1.25 473.26 460182.66 5586.40
7 1.5 711.74 554952.94 6877.89
8 1.75 996.02 650642.34 8225.38
9 2 1172.33 747254.25 9475.16
10 2.25 1461.99 844792.03 10848.57
11 2.5 1865.67 943259.06 12346.33
12 2.75 2257.34 1042658.72 13842.43
13 2.95 2272.73 1142994.38 14972.66
79
Hidrograf pada inflow
= 180 detik. Perhitungan aliran routing yang terjadi dapat dilihat pada Tabel 4-22,
pada interval pertama S1 = Q1 = 0 ini dikarenakan resevoir masih dalam keadaan
kosong. Adapun nilai pada storage dan outflow pada akhir interval waktu pada
bentuk puncak tipe deret sinusoida 2 sebagai berikut:
t2 = 3 menit = 180 detik
inflow2 =
= = 501,25 cm3/dt (Ij + Ij+1)2 = inflow1 + inflow2
= 0 + 501,25 = 501,25 cm3/dt (2Sj j+1 = (Ij + Ij+1)2 + (2Sj j = 501,25 + 0 = 501,25 cm3/dt Outflow2 = 0+ ((0,08 - 0) / (1002,58 - 0) x 501,25 - 0)) = -48,70 cm3 3/dt (2Sj j = (2Sj Qj+1 (2 x Outflow2) = 501,25 - (2 x 0) = 501,25 cm3/dt
Dengan cara yang sama diperoleh nilai storage dan outflow pada akhir interval
waktu yang ditunjukkan pada Tabel 4-22.
80
Tab
el 4
-22.
Per
hitu
ngan
Sto
rage
dan
Out
flow
Ben
tuk
Punc
ak T
ipe
Der
et S
inus
oida
2 P
ada
Rou
ting
Wad
uk
No.
W
aktu
In
flow
Ij
+ Ij
+1
Out
flow
In
flow
kom
ulat
if
Out
flow
ko
mul
atif
(m
in)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3/dt
) 1
2 3
4 5
6 7
8 9
1 0
0 0
0 0
0.00
0.
00
0.00
2 3
501.
25
501.
25
501.
25
501.
25
0.00
50
1.25
0.
00
3 6
1007
.52
1508
.77
1901
.20
2010
.02
54.4
1 15
08.7
7 54
.41
4 9
1518
.81
2526
.33
3817
.46
4427
.53
305.
03
3027
.58
359.
44
5 12
20
35.1
6 35
53.9
7 58
67.0
3 73
71.4
3 75
2.20
50
62.7
3 11
11.6
4
6 15
25
56.5
7 45
91.7
3 76
81.4
6 10
458.
75
1388
.64
7619
.30
2500
.29
7 18
30
83.0
7 56
39.6
4 90
57.3
1 13
321.
11
2131
.90
1070
2.38
46
32.1
9
8 21
36
14.6
8 66
97.7
5 99
95.3
3 15
755.
06
2879
.87
1431
7.06
75
12.0
5
9 24
41
51.4
1 77
66.0
9 10
608.
29
1776
1.42
35
76.5
7 18
468.
47
1108
8.62
10
27
46
93.2
9 88
44.7
0 11
012.
54
1945
2.99
42
20.2
2 23
161.
76
1530
8.84
11
30
5240
.33
9933
.62
1128
3.83
20
946.
16
4831
.16
2840
2.09
20
140.
01
12
33
5792
.55
1103
2.88
11
462.
23
2231
6.71
54
27.2
4 34
194.
63
2556
7.24
13
36
5240
.33
1103
2.88
11
480.
48
2249
5.11
55
07.3
1 39
434.
96
3107
4.56
14
39
4693
.29
9933
.62
1135
2.34
21
414.
10
5030
.88
4412
8.25
36
105.
44
15
42
4151
.41
8844
.70
1115
7.75
20
197.
04
4519
.64
4827
9.66
40
625.
08
16
45
3614
.68
7766
.09
1089
7.15
18
923.
85
4013
.35
5189
4.34
44
638.
43
17
48
3083
.07
6697
.75
1056
2.93
17
594.
90
3515
.99
5497
7.42
48
154.
42
18
51
2556
.57
5639
.64
1014
4.60
16
202.
57
3028
.99
5753
3.99
51
183.
40
19
54
2035
.16
4591
.73
9628
.66
1473
6.32
25
53.8
3 59
569.
14
5373
7.24
20
57
15
18.8
1 35
53.9
7 89
97.5
3 13
182.
62
2092
.55
6108
7.95
55
829.
78
80
81
Tab
el 4
-22
(Lan
juta
n)
No.
W
aktu
In
flow
Ij
+ Ij
+1
Out
flow
In
flow
kom
ulat
if
Out
flow
ko
mul
atif
(m
in)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3 /dt)
(c
m3 /d
t)
(cm
3/dt
) 1
2 3
4 5
6 7
8 9
21
60
1007
.52
2526
.33
8227
.87
1152
3.86
16
48.0
0 62
095.
47
5747
7.78
22
63
501.
25
1508
.77
7287
.80
9736
.63
1224
.42
6259
6.72
58
702.
20
23
66
0.00
50
1.25
61
32.5
2 77
89.0
5 82
8.26
62
596.
72
5953
0.46
24
69
0.
00
5042
.49
6132
.52
545.
01
60
075.
47
25
72
4271
.37
5042
.49
385.
56
60
461.
04
26
75
3700
.03
4271
.37
285.
67
60
746.
70
27
78
3262
.93
3700
.03
218.
55
60
965.
26
28
81
2920
.58
3262
.93
171.
17
61
136.
43
29
84
2647
.65
2920
.58
136.
46
61
272.
90
30
87
2427
.04
2647
.65
110.
30
61
383.
20
31
90
2246
.76
2427
.04
90.1
4
6147
3.34
32
93
2098
.15
2246
.76
74.3
1
6154
7.65
33
96
19
74.7
5 20
98.1
5 61
.70
61
609.
35
34
99
1871
.68
1974
.75
51.5
3
6166
0.88
35
102
1785
.19
1871
.68
43.2
5
6170
4.13
36
105
1712
.30
1785
.19
36.4
5
6174
0.57
37
108
1650
.66
1712
.30
30.8
2
6177
1.39
38
11
1
15
98.4
0 16
50.6
6 26
.13
61
797.
52
39
114
1553
.98
1598
.40
22.2
1
6181
9.73
81
82
Hubungan antara outflow dan (2Sj j ditunjukkan pada Gambar 4-24.
Gambar 4-24.Grafik Hubungan antara outflow dan (2Sj j Berdasarkan
Routing Waduk
Perbandingan inflow dan outflow bentuk puncak tipe deret sinusoida 2
berdasarkan routing waduk ditunjukkan pada Gambar 4-25.
Gambar 4-25. Grafik Perbandingan Inflow dan Outflow Puncak Tipe Deret
Sinusoida 2 Berdasarkan Routing Waduk
83
Dari Gambar 4-25 dapat dilihat bahwa puncak ouflow lebih pendek dari inflow,
akan tetapi waktu yang dibutuhkan untuk melimpaskan air lebih panjang
dibandingkan pada inflow. Nilai inflow maksimal terjadi pada t = 33 menit yaitu
sebesar 5792,55 cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 36 menit yaitu sebesar
5240,33 cm3/dt. Nilai outflow maksimal terjadi pada t = 36 menit yaitu sebesar
5507,31 cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 39 menit yaitu sebesar 5030,88
cm3/dt. Perbandingan nilai komulatif inflow dan outflow puncak tipe deret
sinusoida 2 berdasarkan routing waduk ditunjukkan pada Gambar 4-26.
Gambar 4-26. Grafik Perbandingan Nilai Kumulatif Inflow dan Outflow Puncak
Tipe Deret Sinusoida 2 Berdasarkan Routing Waduk
Besarnya storage dapat dilihat pada perbandingan nilai komulatif inflow dan
outflow puncak tipe deret sinusoida 2 (Gambar 4-26). Outflow pada puncak tipe
deret sinusoida 2 (memiliki waktu yang lebih lama jika dibandingkan inflow), ini
menunjukkan masih adanya air yang melimpah saat inflow berada di puncak.
84
4.3.2.3 Analisis Reservoir Routing
Waduk berguna untuk menampung aliran air yang masuk. Jumlah tampungan air
waduk tergantung dari inflow yang tergantung pada intensitas air hujan yang ada.
Intensitas hujan juga dapat menaikan aras muka air di waduk. Untuk mengurangi
peningkatan aras muka air waduk, spillway harus mampu melimpahkan air yang
berada di atas pucak spillway. Untuk mengetahui kinerja sebuah waduk dilakukan
analisis reservoir routing.
Dari perhitungan reservoir routing pada tiap tipe, dapat dilihat bahwa puncak
ouflow lebih pendek dari inflow, akan tetapi waktu yang dibutuhkan untuk
melimpahkan air lebih lama dibandingkan pada inflow. Nilai inflow maksimal
pada tiap tipe terjadi pada t = 33 menit yaitu sebesar 5792,55 cm3/dt, dan mulai
menurun pada t = 36 menit yaitu sebesar 5240,33 cm3/dt. Sedangkan untuk nilai
outflow memiliki nilai yang berbeda.
Berdasarkan Tabel 4-18 didapat nilai outflow maksimal untuk mercu Ogee terjadi
pada t = 42 menit yaitu sebesar 4416,25 cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 45
menit yaitu sebesar 4291,20 cm3/dt. Pada mercu Ogee memerlukan waktu 144
menit untuk melimpahkan debit sebesar 61594,24 cm3/dt.
Berdasarkan Tabel 4-20 didapat nilai outflow maksimal terjadi pada t = 36 menit
yaitu sebesar 5510,02 cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 39 menit yaitu sebesar
5022,35 cm3/dt. Pada bentuk puncak tipe deret sinusoida 1 memerlukan waktu
129 menit untuk melimpahkan debit sebesar 61779,63 cm3/dt.
Berdasarkan Tabel 4-22 didapat nilai outflow maksimal terjadi pada t = 36 menit
yaitu sebesar 5507,31 cm3/dt, dan mulai menurun pada t = 39 menit yaitu sebesar
5030,88 cm3/dt. Pada bentuk puncak tipe deret sinusoida 2 memerlukan waktu
114 menit untuk melimpahkan debit sebesar 61819,73 cm3/dt.
85
Dari hasil perhitungan reservoir routing dapat ditunjukkan bahwa dengan adanya
perubahan bentuk puncak berpengaruh pada besarnya air yang melimpas di atas
puncak dan lamanya waktu yang diperlukan utuk melimpahkan air tersebut. Dari
perbandingan nilai outflow ketiga tipe puncak, didapat bahwa puncak tipe deret
sinusoida 2 dapat melimpahkan debit yang lebih besar dengan waktu yang lebih
cepat dibanding tipe lainnya.
86
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Besarnya debit dan nilai koefisien debit yang dihasilkan mercu Ogee
berbanding lurus dengan ketebalan air di hulu crest. Semakin besar ketebalan
air di hulu crest, semakin besar pula debit dan koefisien debit yang dihasilkan
mercu Ogee. Variasi debit yang diperoleh pada ketebalan air 1,0 cm, 1,25 cm,
1,50 cm, sampai dengan ketebalan air maksimum 3,2 cm pada Mercu Ogee
berturut-turut adalah 95,24 cm3/dt, 203,17 cm3/dt, 379,90 cm3/dt, 562,75
cm3/dt, 813,21 cm3/dt, 871,08 cm3/dt, 1300,39 cm3/dt, 1498,58 cm3/dt,
1652,89 cm3/dt, dan 25881,98 cm3/dt.
2. Besarnya debit dan nilai koefisien debit yang dihasilkan puncak tipe deret
sinusoida 2 lebih besar dibanding dengan hasi yang diperoleh puncak tipe
deret sinusoida 1 dan mercu Ogee. Perbandingan besaran debit dan nilai
koefisien debit diambil pada ketebalan air yang sama yaitu 1 cm sampai 2,75
cm. Dari hasil analisis menunjukkan adanya peningkatan debit. Pada saat
ketebalan air 1,5 cm pada mercu Ogee diperoleh debit sebesar 379,90 cm3/dt,
sedangkan pada puncak tipe deret sinusoida 1 mengahasilkan debit sebesar
560,35 cm3/dt, hal ini menunjukkan adanya peningkatan debit sebesar
47,50%. Pada saat ketebalan air 1 cm pada mercu Ogee diperoleh debit
sebesar 95,24 cm3/dt, sedangkan pada puncak tipe deret sinusoida 2
mengahasilkan debit sebesar 250,20 cm3/dt sedangkan pada tipe deret
sinusoida 2 sebesar 163,03%. Hal ini menunjukkan adanya peningkatan debit
pada penggunaan spillway tipe deret sinusoida.
3. Besarnya debit yang melimpas pada mercu Ogee sebesar 61594,24 cm3/dt
dengan lama waktu 144 menit. Pada bentuk puncak tipe deret sinusoida 1,
debit yang melimpas sebesar 61779,63 cm3/dt dengan lama waktu 129 menit.
Sedangkan pada bentuk puncak tipe deret sinusoida 2, besarnya debit yang
melimpas sebesar 61819,73cm3/dt dengan lama waktu 114 menit. Dari hasil
86
87
analisis didapat bahwa puncak tipe deret sinusoida 2 dapat melimpahkan
debit yang lebih besar dengan waktu yang lebih sedikit dibanding tipe lainnya
Hal ini menunjukkan adanya pengaruh perubahan bentuk puncak terhadap
besarnya air yang melimpas di atas puncak dan lamanya waktu yang
diperlukan utuk melimpahkan air tersebut. Akibat dari perubahan bentuk
puncak, debit yang melimpas lebih besar tetapi waktu yang diperlukan cepat.
Hal ini dapat mengurangi fungsi waduk sebagai pengendali banjir. Namun, di
sisi lain dapat menghindari kerusakan pada konstruksi bangunan.
5.2 Saran
Saran untuk studi selanjutnya antara lain:
1. Menambah kapasitas pompa pada flume, yang berfungsi untuk mendapatkan
variasi ketebalan air yang lebih banyak, sehingga data yang diperoleh lebih
banyak dan dapat mengadakan kalibrasi alat menggunakan currentmeter,
sehingga dapat mengetahui kebenaran data yang diambil dari hydraulic
bench.
2. Memperpanjang saluran di bagian hulu agar mendapat aliran air yang tenang
sehingga menghindari adanya aliran turbulen yang terjadi di sekitar mercu.
3. Memperpanjang saluran di bagian hilir untuk mengurangi kecepatan aliran
yang terjadi.
4. Perlu diadakan model test untuk mengetahui pengaruh kecepatan pada daerah
hilir sehingga dapat mengantisipasi gerusan yang terjadi.