16

Kelompok 13Praktikum Mekanika Fluida dan Hidraulika2010

BAB IIALIRAN MELALUI AMBANG LEBAR(BROAD CRESTER WEIR)

A. PENDAHULUAN1. Latar BelakangUntuk menghitung debit saluran air dapat digunakan ambang lebar, sedangkan aplikasinya dilapangan ambang lebar banyak digunakan pada saluran irigasi yang fungsinya menentukan debit dari air yang mengalir pada saluran tersebut.2. Maksud dan Tujuana. Menghitung debit, kecepatan, koefisien debit, dan koefisien kecepatan.b. Menentukan jenis aliran dari perhitungan angka froud

B. ALAT YANG DIGUNAKANa) Multi purpose teaching flumeb) Model ambang lebar/ broad crester weirModel ini merupakan tiruan ambang lebar di saluran irigasi. Model ini terbuat dari glass reinforced plastic yang berbentuk prisma segi empat dengan punggung dibuat streamline. Konstruksi ini pada umumnya banyak digunakan di lapangan untuk mengukur debit di saluran terbuka, karena akan memberikan akurasi dan keandalan pengukuran, disamping juga kemudahan dalam pembuatan konstruksi dan perawatannya. c) Point gauged) Mistar/ pita ukure) Ember plasticf) Stop wacthg) Gelas ukur

C. DASAR TEORIPeluap disebut ambang lebar apabila B>0.4 hu, dengan B adalah lebar peluap, dan hu adalah tinggi peluap.

Keterangan: Q = debit aliran (m3/dt) H= tinggi tekanan total hulu ambang = Yo+ P= tinggi ambang (m) Yo = kedalaman hulu ambang (m) Yc = tinggi muka air di atas hulu ambang (m) Yt= tinggi muka air setelah hulu ambang (m) hu= tinggi muka air di atas hilir ambang = Yo P (m)

Q = Cd *b* (h^3/2)Ambang lebar merupakan salah satu konstruksi pengukur debit. Debit aliran yang terjadi pada ambang lebar dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut: (2.1)Keterangan: Q = debit aliran (m3/dt) h = tinggi total hulu ambang (m) Cd = koefisien debit b = lebar ambang (m)

debit aliran juga dapat dihitung dengan:. (2.2)

Keterangan:Q = debit aliran (m3/dt) = tinggi muka air hulu ambang (m)Cd = koefisien debitCv = koefisien kecepatan b = lebar ambang (m)

Dengan adanya ambang, akan terjadi efek pembendungan di sebelah hulu ambang. Efek ini dapat dilihat dari naiknya permukaan air bila dibandingkan dengan sebelum dipasang ambang. Dengan demikian, pada penerapan di lapangan harus diantisipasi kemungkinan banjir di hulu ambang.Secara teori naiknya permukaan air ini merupakan gejala alam dari aliran dimana untuk memperoleh aliran air yang stabil, maka air akan mengalir dengan kondisi aliran subkritik, karena aliran jenis ini tidak akan menimbulkan gerusan (erosi) pada permukaan saluran.Pada saat melewati ambang biasanya aliran akan berperilaku sebagai aliran kritik, selanjutnya aliran akan mencari posisi stabil. Pada kondisi tertentu misalkan dengan adanya terjunan atau kemiringan saluran yang cukup besar , setelah melewati ambang aliran dapat pula berlaku sebagai aliran super kritik.Pada penerapan di lapangan apabila kondisi super kritik ini terjadi maka akan sangat membahayakan, dimana dasar tebing saluran akan tergerus. Strategi penanganan tersebut diantaranya dengan membuat peredam energy aliran, misalnya dengan memasang lantai beton atau batu-batu cukup besar di hilir ambang.

Tingkat kekritikan aliran tersebut dapat ditentukan dengan mencari bilangan Froud dengan persamaan: (2.3)Keterangan: F = angka Froud (froud number) D = kedalaman aliran (m)Dimana jika: F1disebut aliran super kritik.

D. PROSEDUR PERCOBAAN1. Pasanglah ambang lebar pada model saluran terbuka.2. Alirkan air kedalam model saluran terbuka.3. Ukurlah debit aliran sampai 3 kali untuk 1 bukaan.4. Catat harga h, Yo, Yc, Q, Yt.5. Amati aliran yang terjadi.6. Gambar profil aliran yang terjadi. 7. Ulangi percobaan untuk debit yang lain.8. Menghitung harga Cd &Cv berdasarkan formula (3.1) dan (3.2)9. Membuat grafik : Cd dan QCv dan Qv dan Q10. Titik-titik pada grafik tersebut dihubungkan dengan garis yang dibuat dari suatu persamaan regresi.11. Mencari bahasan dari hasil grafik, mengambil kesimpulan antara hubungan variable tersebut.12. Menentukan tingkat kekritikan aliran dengan menghitung angka froud untuk setiap percobaan (sebelum, di atas & sesudah ambang).

Persamaan tambahan yang bisa dipakai:Menghitung kecepatan aliran (v):

Dengan: A= luas tampang basah (m2)Q = debit (m3/dt)

E. ANALISA PENGHITUNGAN1. Pada kondisi bukaan IB= 0.0984 mP= 0.1 mTable III.1 kondisi bukaan I menggunakan ambang lebarV (m3)t (dtk)Q (m3/dtk)Y0 (m)Yc (m)Yt (m)CdCv

0.000941.030.0009130.1290.0170.0340.1371129.666387

0.000141.010.0001390.1290.0170.0340.1371129.666387

0.000961.090.0008800.1290.0170.0340.1371129.666387

=0.001923

Sumber: hasil pengujian dan perhitungan -Menghitung debit ( Q):Rumus: Q= Q1= = 0.000913 m3/dt

= = 0.000139 m3/dt= = 0.000880 m3/dt

-Menghitung debit rata-rata ()Rumus : Qrata = Qrata=== 0.000644 m3/dt-Menghitung volume rata-rata (Rumus: = = = 0.00068m3-Menghitung tampang awal (Ao)Rumus: Ao = B.Yo Ao = 0.0984 m x 0.129 m = 0.0126936 m2-Menghitung kecepatanRumus: = = = 0.050734 m/dt

h= = = 0.131585 m= 0.047732 m3/2

= Yo P0.029 m = 0.004938 m3/2

-Menghitung CdRumus: Cd = = 0.137112-Menghitung CvRumus: Cv = = 9.666387 v0 = 0.050734 m/dt vc = = 0.384983 m/dt

vtVt = = 0.192492 m/dt-Perhitungan angka Froud:= = = 0.045099Jika F