
2/16


2

Alat ukur ambang lebar adalah bangunan yang berfungsi untuk mengukur debit yang

dipakai di saluran dimana kehilangan tinggi energi merupakan hal pokok yang menjadi bahan

pertimbangan. Bangunan ini biasanya ditempatkan di awal saluran primer, pada titik cabang

saluran besar dan tepat di hilir pintu sorong pada titik masuk petak tersier. ( sumber : KP

Irigasi 04

Kelebihan-kelebihan yang dimiliki oleh ambang lebar :

Bentuk hidrolis luwes dan sederhana

Konstruksi kuat, sederhana dan tidak mahal

Benda-benda hanyut bisa dilewatkan dengan mudah

Eksploitasi mudah

Kekurangan-kekurangan yang dimiliki oleh ambang lebar :

Bangunan ini hanya dapat dipakai sebagai bangunan pengukur saja Agar pengukuran teliti, aliran tidak boleh tenggelam

Pada saat debit besar (banjir) dan muka air hilir menenggelamkan ambang, maka ambang

tersebut tidak lagi berfungsi sebagai alat ukur debit. Batas tinggi aliran diatas mercu yang

tidak lagi memiliki kondisi energi minimum ditentukan oleh perbandingan tinggi muka air

hilir dan hulu, diukur dari bidang datum yang melalui mercu tersebut. Perbandingan ini

dikenal sebagai batas modular bendung.

Bila suatu ambang bermercu lebar bekerja sebagai suatu pengendali, maka debit yang lewattersebut dapat diperkirakan berdasar keadaan pengaliran kritis dengan garis aliran sejajar

sebagai berikut :

Hw = E min =3 2⁄ Yc = 3 2⁄

..................................... (1.1)

Dengan anggapan bahwa kehilangan energi akibat turbulensi dan viskositas fluida diabaikan

maka persamaan Bernoulli dapat berlaku, sehingga :

Z1 + +

= Z2 + +

P + Hw + + O = P + hw +

+

V2 = √ 2(ℎ) Qth = A2 . V2

= b. hw.

√ 2(ℎ) ……………………………………… (1.2)


3/16


3

Dalam praktek asumsi garis aliran sejajar dan distribusi tekanan hidrostatik tidak

berlaku, kedalaman air diatas ambang tidak sama dengan kedalaman kritis walaupun terjadi

kondisi energi minimum. Selain itu terjadi pula kehilangan energi akibat turbulensi dan

viskositas fluidanya. Dengan memasukkan faktor-faktor tersebut kedalam koefisien Cw, maka

persamaan (1.2) menjadi :

Q = Cw.b.hw. √ 2(ℎ) ………………………………………………… (1.3) Koefisien Cw merupakan fungsi dari Hw, bentuk ambang hulu dan kekerasan mercu

ambang.

Untuk 0.2 <

< 0.6 maka nilai Cw berkisar antara 0.93 – 1.0

Dalam kondisi Emin maka

= 0

Cw.b 2 ((− ) ⁄ = 0

(ℎ) ⁄ . (1) + hw.1 2⁄ (Hw – hw ) ⁄ . (-1) = 0

(Hw – hw ) ⁄ = ⁄(−) ⁄

(Hw – hw ) ⁄ = 1 2⁄ hwHw = 3 2⁄ hwhw =2 3⁄ Hw ...…………………………………………………………………………… (1.4) 1.4 Prosedur percobaan

1. Mengukur dimensi sekat ambang lebar.

2. Pada model saluran terbuka pasanglah sekat ambang lebar dan tempelkan plastisin

pada bagian samping sekat.

3. Memutar katup pompa dengan jumlah putaran yang ditetapkan asisesten. Kemudian

pompa air dihidupkan sehingga air mengalir kedalam saluran.

4.

Menunggu sampai keadaan air menjadi stabil, kemudian mengukur tinggi muka air

sebelum ambang (YO), tinggi muka air di atas ambang (hw) pada bagian hulu saluran

dengan menggunakan point gauge. Kemudian ukur tinggi muka air sebelum ambang

pada setiap jarak 5 cm sampai pada keadaan stabill.

5. Mengukur jarak dari depan ambang hingga sebelum loncatan (L1) dan jarak antara

sebelum loncatan dan setelah loncatan (L2).


4/16


4

6. Sedangkan pada bagian hilir ukur tinggi muka air sebelum loncatan (Y1) dan sesudah

loncatan (Y2), kemudian pada setiap jarak 5 cm sebelum loncatan ukur tinggi muka

air sampai keadaan tingginya stabil dengan menggunakan level gauge

7. Menghitung volume air yang keluar dari saluran dengan menggunakan gelas ukur

sebanyak 3 kali dengan waktu yang ditetapkan asisten

8. Mengubah debit air dengan memutar katup pompa, kemudian lakukan kembali point

nomor 4 sampai point 7

9. Buat sketsa aliran fluida untuk tiap keadaan.

1.5 Tabel pegamatan

Terlampir

1.6 Foto alat

Terlampir


5/16


5

PERCOBAAN AMBANG LEBAR

FOTO ALAT


6/16


6

2. AMBANG TAJAM

2.1 Maksud dan Tujuan

1. Menentukan koefisien Debit (Cw)

2. Mengamati profil muka air peluapan diatas ambang tajam

2.2 Alat Yang Digunakan

1. Satu set model saluran terbuka

2. Model ambang mercu tajam

3. Point gauge

4. Level gauge

5. Gelas ukur

6. Stopwatch7. Penampung volume air (ember)

8. Mistar

2.3 Teori dasar

Sekat ambang tajam relatif sederhana dan mudah dibuat dari pada ambang lebar. Jenis

ini biasa digunakan sebagai alat ukur debit pada saluran irigasi di laboratorium.

Aliran diatas mercu memisahkan diri dari ambang dan terjung sebagai pancaran air

dua dimensi akibat pengaruh grafitasi karena bentuk aliran sangat melengkung, maka

tekanan dalam fluida diatas mercu akan lebih kecil dari pada tekanan hidrostatik. Jadi

untuk nilai tekanan yang sama, debit air yang mengalir diatas ambang tajam akan lebih

besar dari pada ambang lebar. Derajat kelengkungan aliran diatas ambang tajam

tergantung dari nilai Hw/p, untuk mudahnya aliran diatas ambang tajam ini bisa

dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

Q = . . ./……………………………………………………….(2.1)

Dengan nilai Cw berkisar antara 0.6 s/d 1.73 untuk nilai Hw/p antara 0-4,9

Bagian bawah kelopak pancaran fluida berupa rongga yang berisi udara. Volume dan

tekanan rongga udara ini cenderung berkurang. Hal ini merubah karakteristik aliran dari

sekat dan dapat pula menimbulkan getaran/vibrasi pada kelopak pancaran fluida.

Pengaruh ini dapat dihindari dengan menghubungkan rongga tersebut dengan udara

luar, yang bisa dilakukan dengan memasang pipa ventilasi pada sekat tersebut.


7/16


7

L1 L2

Gambar 2.1 Aliran diatas Ambang Tajam

2.4 Prosedur Percobaan1. Pada model saluran terbuka, pasanglah sekat ambang tajam.

2. Ukur Yo, Hw, hw, Y1 dan Y2 untuk berbagai macam debit. Naikkan debit

perlahan-lahan sampai aliran memisahkan diri dari mercu sekat.

3. Hitung debit yang keluar dari saluran.

4. Buat sketsa dari profil air.

5. Hitung Cw untuk semua pengukuran Dan gambarkan grafik Cw vs Hw/p dan Cw

vs Hw/p

2.5 Tabel pengamatanTerlampir

2.6 Foto Alat

Terlampir


8/16


8

PERCOBAAN AMBANG TAJAM

FOTO ALAT


9/16


9

3. PINTU SORONG


1. Mendemonstrasikan aliran melalui pintu sorong

2. Menunjukkan bahwa pintu sorong dapat digunakan sebagai alat ukur dan pengatur

debit

3.2 Alat yang Digunakan

1. Multi purpose teaching flume

2. Pintu sorong / Sluice gate

Merupakan tiruan pintu air yang banyak dijumpai di saluran-saluran irigasi.

Model pintu air ini dibuat dari baja tahan karat (Stainless steel). Lebar pintu ini

disesuaikan dengan lebar model saluran yang ada. Pintu sorong ini berfungsi untuk

mengukur maupun untuk mengatur debit aliran. Besarnya debit yang dialirkanmerupakan fungsi dari kedalaman air di hulu maupun di hilir pintu serta tinggi

bukaan pintu tersebut.

3. Point gauge

4. Level gauge

5. Mistar

6. Gelas ukur

7. Stopwatch

3.3 Teori Dasar

Pintu sorong merupakan salah satu konstruksi pengukur dari pengatur debit. Pada pintu sorong ini prinsip konversi energi dan momentum dapat diterapkan. Persamaaan

Bernoulli hanya dapat diterapkan apabila kekurangan energi dapat diabaikan atau sudah

diketahui.

1/2 H1

atau E1

Yo Ho

Yg V1 Y1 Y2

L1 L2

Gambar 3.2 Aliran dibawah Pintu soron


10/16


10

Keterangan :

Q = debit aliran

Yg = tinggi bukaan

H˳ = tinggi tekanan total di hulu = ˳ + ˳/2 Y˳ = kedalam air di hulu

= tinggi tekanan total di hilir =

+ ˳

/2

= kedalaman air di hilirDebit aliran yang terjadi pada pintu sorong pada kondisi aliran air bebas dihitung

menggunakan formula sebagai berikut :

= . . √ 2 . . ...................................................................................................(3.1)dimana :

Q = debit aliran

Cd = koefisien debit

B = lebar pintuG = percepatan gravitasi

Yg = tinggi bukaan pintu

Y˳ = tinggi air di hulu pintu sorong

3.4 Prosedur Percobaan

1. Atur kedudukan saluran hingga dasar saluran menjadi datar/horizontal

2. Pasang pintu sorong pada saluran, dan jagalah agar kondisi ini tetap vertikal

3. Alirkan air ke dalam saluran terbuka dan ukur debitnya

4. Atur harga antara 10 mm dan 60 mm, misal diambil harga = 20 mm, kemudian ukurlah dan Y2’

5. Ubahlah debit dengan memutar kran dan amati pengaliran yang terjadi

6. Hitung tinggi Y0, Y1, Y2, L1, dan L2.

7. Ulangi percobaan untuk debit yang lain.

8. Berdasarkan formula (3.1), tentukan besarnya koefisien debit pada pintu sorong untuk kondisi

aliran bebas.

9. Hitung harga H0 dan H0, kemudian bandingkan hasilnya.

3.5 Tabel PengamatanTerlampir

3.6 Foto AlatTerlampir


11/16


11

PERCOBAAN PINTU SORONG

FOTO ALAT


12/16


12

4. GAYA YANG BEKERJA PADA

PINTU SORONG

4.1. Maksud dan TujuanMenunjukkan gaya yang bekerja pada pintu sorong

4.2. Alat yang digunakan

1. Satu set model terbuka

2. Model pintu sorong

3. Point gauge

4. Level gauge

5. Mistar

6. Gelas Ukur

7. Stopwatch

4.3. Teori Dasar

Pada gambar di bawah ini dapat dilihat mengenai gaya yang bekerja pada

pintu.

Gambar 4.1 Gaya-gaya yang Bekerja Pada Pintu Sorong

Pada gambar tersebut ditunjukkan bahwa gaya resultan yang terjadi pada

pintu sorong adalah sebagai berikut:

Fg = pgy [0

]-

b [1

]……………………………(4.1)

Gaya pada pintu yang melawan gaya hidrostatis adalah :

FH = pg (ya − y)2 …………………………………………………(4.2)

dimana :

Fg = resultan gaya dorong pada pintu sorong (non hidrostatis)

Q

Thrust 1/2 Thrust ½ pgy1

Y0

Yg Y1

Fg

Non hydrostatic pressure

Distribution on gate

Hydrostatic pressure

distribution

Hydrostatic pressure

distribution

Water within control volume

Section 2 Section 1 Shear force


13/16


13

FH = resultan gaya dorong akibat gaya hidrostatis

Q = debit aliran

P = rapat massa fluida

g = percepatan gravitasi bumi

b = lebar pintu sorongYg = tinggi bukaan pintu

YO = kedalaman air di hulu pintu

Y1 = kedalaman air di hilir pintu


1. Ukur lebar pintu sorong.

2. Pasang pintu sorong pada saluran, kurang lebih pada tengah-tengah saluran.

3. Supaya hasil pengukuran lebih akurat, maka rongga antara pintu dengan dinding

saluran sebaiknya diberi plastisin.4. Pasang point gauge atau hook gauge pada hulu pintu dan hilir pintu.

5. Sebagai datum pengukuran adalah dasar saluran.

6. Bukalah pintu sorong setinggi 2 cm dari dasar.

7. Dengan perlahan-lahan aliran air hingga YO mencapai 20 cm (ukurlah dengan

point gauge di hulu pintu).

8. Dengan YO pada ketinggian ini, ukurlah debit aliran yang terjadi.

9. Ukur ketinggian Y1 di hilir pintu.

10. Naikkan bukaan pintu setinggi 1 cm dari posisi semula.

11. Atur ketinggian air di hulu agar tetap setinggi 20 cm dengan mengubah debit

aliran.

12. Catatlah debit aliran yang terjadi dan tinggi Y.

13. Hitung besarnya gaya pada pintu sorong akibat gaya hidrostatis maupun gaya

akibat aliran.

14. Gambarkan grafik hubungan antara Fg / FH dengan Yg / YO.

4.5 Tabel Pengamatan

Terlampir


14/16


14

5. ENERGI SPESIF IK


Menunjukkan hubungan antara energy spesifik dan tinggi tenaga pada

aliran di hulu pintu sorong.

5.2 Alat yang Digunakan

1. Multi purpose teaching flume

2. Model pintu sorong

3. Point Gauge

4. Level Gauge

5. Mistar

6. Gelas Ukur

7. Stopwatch

5.3 Teori Dasar

Pada kondisi debit aliran yang konstan, tinggi tenaga pada aliran akan

mencapai harga minimum pada kondisi kedalaman kritis. Parameter ini

merupakan dasar dari pemahaman yang menyeluruh mengenai perilaku aliran

bebas, karena respons dari aliran terhadap tinggi tenaga sangat bergantung

pada apakah kedalaman yang terjadi lebih atau kuarang dari kedalaman kritis.

Pada saluran terbuka, energy spesifik didefinisikan sebagai jumlah dari

energi potensial (kedalaman aliran) dan energy kinetik (tinggi kinetik).

E = y + v atau E = y + .....................................................(5.1)Kurva energi spesifik merupakan kurva hubungan antara kedalaman aliran

dengan energy/tinggi tenaga.

Gambar 5.1 Kurva Energi Spesifik

Gambar di atas menunjukkan dari dua kedalaman aliran yang mungkin

menghasilkan energi yang sama, yang dikenal sebagai alternate depth. Pada

titik C, kurva energy spesifik adalah minimum dengan hanya ada 1 kedalaman

yang menghasilkannya yang kita namakan dengan kedalaman kritis (YC).

Energi Spesifik E (Cm Hg)YC

Kedalaman Aliran H (Cm)

C


15/16


15

Aliran pada kedalaman lebih besar dari kedalaman kritis dinamakan

dengan aliran sub kritis. Sementara itu, apabila kurang dari kedalaman kritis

dinamakan dengan aliran super kritis.

Pada saluran segiempat dengan lebar 1 satuan panjang, dimana garis

aliran adalah paralel, dapat ditunjukkan bahwa :

YC = 3 dan Ec = Emin = Yc …………………………...(5.2) dimana :

EC = energy spesifik minimum

YC = kedalaman kritis

Pada saat kemiringan saluran cukup untuk membuat aliran seragam dan

kedalaman kritis, kemiringan ini dinamakan dengan kemiringan kritis. Perlu

diperhatikan bahwa permukaan air dapat menimbulkan gelombang pada saat

aliran mendekati kondisi kritis, karena perubahan kecil saja dari energi spesifik

akan mengakibatkan perubahan aliran yang cukup besar, dapat diperkirakan

dari kurva energy spesifik.


1. Pasang pintu sorong pada saluran.

2. Pasang pointgauge pada saluran (di hulu dan di hilir).

3 Buka pintu sorong setinggi 1 cm dari dasar.

4. Alirkan air hingga YO mencapai 20 cm.

5. Ukur aliran yang terjadi dan ukur Y1.

6. Naikkan pintu setinggi 1 cm dari keadaan semula, lalu ukur YO dan Y1.

7. Naikkan debit sehingga YO mencapai 20 cm dari pasar.

8. Ukur debit aliran

9. Ulangi langkah diatas untuk tinggi bukaan yang lebih besar.

10. Miringkan saluran sehingga aliran air berubah mencapai aliran kritis

sepanjang saluran.

11, Hitung harga energi spesifik yang terjadi, dan hitung pula energi kritisnya.

12. Buat kurva hubunganantara EO dan YO juga E1 dan Y1, untuk menggambar

kurva energy spesifik, plotkan pula harga energy kritisnya.

13. Pada gambar tadi, gambarlah garis melalui titik kritis tadi untukmenunjukkan kondisi kritis (atau sub kritis bila berada di atas garis, dan

super kritis bila berada di bawah garis).

5.5 Tabel Pengamatan

Terlampir


16/16


16

open channel.pdf

Documents