Bab i Ambang Lebar

April 15, 2018 | Author: Anonymous | Category: Documents
Report this link


Description

BAB I HIDROLIKA SALURAN TERBUKA 1.1 AMBANG LEBAR 1.1.1 Pendahuluan Aliran dalam saluran terbuka sering dikenal dalam saluran alam, namun saluran terbuka yang bersifat alam ini bukan saluran yang prismatik, artinya penampang melintangnya berbeda-beda di tiap peninjauan, sehingga sulit untuk menganalisanya. Karena hal itu, maka pada praktikum ini yang akan diamati adalah aliran dalam saluran terbuka yang dianggap prismatik, agar dapat membantu di dalam mengamati dan menganalisanya. Di dalam saluran tersebut diletakkan suatu pelimpah sehingga akan mengubah profil aliran seperti dibawah ini : Dengan kemiringan yang sangat kecil (≈ 0) terjadi aliran melalui saluran, yang kemudian bergerak menumbuk pelimpah (ambang), sehingga profil dari aliran tersebut akan berubah sesuai dengan karakteristik dari aliran melalui pelimpah. Kondisi dari pada profil aliran yang terjadi dapat dalam 3 tingkatan yaitu: loncatan hidrolik, peralihan dan tenggelam. Pada percobaan ini akan diamati serta digambarkan profil aliran pada ketiga kondisi diatas. Untuk memperoleh ketiga kondisi diatas pada ujung saluran ditambahkan sekat. KELOMPOK II 1 Untuk fase loncatan hidrolik akan terjadi apabila penambahan sekat pada ujung saluran tidak mengakibatkan naiknya muka air di udik. Keadaan aliran yang terjadi adalah aliran yang sempurna (tanpa perubahan muka air) sedangkan kondisi tenggelam di peroleh jika pada penambahan sekat di ujung saluran mempengaruhi tinggi muka air di udik. Untuk kondisi peralihan berada diantara kedua tingkatan diatas (hingga sedikit sekali pengaruh terhadap muka air di udik). Untuk menggambarkan profil dari pada aliran yang terjadi di ambil titiktitik pada setiap keadaan tinggi aliran, yang mana titik tersebut akan membentuk garis-garis yang menunjukan profil pada aliran tersebut. Selain itu akan diperoleh juga hubungan antara debit dengan tinggi muka air dari atas ambang, serta hubungan debit dengan ambang (He) dengan koefisien pengaliran (C), Sehingga dapat diperoleh gambaran karakteristik gambaran aliran yang dipengaruhi oleh ambang tersebut. 1.1.2 Tujuan Praktikum Tujuan praktikum ini adalah mempelajari karakteristik suatu ambang (pelimpah), meliputi antara lain : 1. Pengaruh muka air hilir (He2) terhadap muka air di udik (He1). 2. Pengaruh tinggi muka air di atas pelimpah (He1) terhadap debit. 3. Pengaruh tinggi muka air di atas pelimpah terhadap koefisien pengaliran. Kemudian dibuat grafiknya untuk menghitung tinggi muka air di atas pelimpah yang diijinkan H (design) = Hd 4. Pengaruh koefisien pengaliran terhadap debit air yang lewat 5. Hubungan antara C/Cd dengan He1/Hd. 6. Profil aliran. 1.1.3 Alat yang Digunakan 1. Pompa air yang dilengkapi dengan bak penampung 2. saluran terbuka 3. alat ukur jarak / meteran 4. pipa air/slang 5. alat ukur debit / venturimeter KELOMPOK II 2 6. amabang lebar / bendung 7. sekat pengatur (muka air di hilir bendung) 8. alat ukur tinggi muka air 1.1.4 Teori 1. Hukum kontinuitas : Q = A . V = konstan 2. Aliran melalui ambang : Q = C . B . He (2/3) 1.1.5 Prosedur Percobaan 2. Menyiapkan alat yang diperlukan, kemudian pompa air dihidupkan. 3. Mengatur mesin/alat, sehingga didapatkan suatu debit (Q1) dan diperoleh profil aliran yang mengalami loncatan. 4. Mengatur dan mencatat ketinggian muka air, serta menentukan koordinat titik-titik untuk menggambarkan profil aliran pada keadaan loncatan suatu. 5. Menambahakan sekat di ujung saluran sehingga diperoleh profil aliran pada loncatan dua, juga diadakan pencatatan terhadap koordinat titik-titik untuk penggambaran profil. 6. Tambahkan lagi sekat, sehingga didapat aliran pada keadaan peralihan. 7. Sekat ditambahkan lagi pada ujung saluran, sehingga aliran dalam tenggelam satu. 8. Ditambahkan lagi sekat di ujung saluran, sehingga di dapat profil aliran tenggelam dua. 9. Langkah percobaan 1 s/d 7 untuk debit yang berbeda. Unutk percobaan yang mengambil nilai dengan satu dan keduanya tetap, ditentukan koordinat titik-titik (delapan titik) , yang bertujuan untuk penggambaran profil aliran pada setiap kondisi aliran. 10. Untuk debit ketiga sampai debit kelima dilakukan langkah percobaan nomor 2 s/d 7, tetapi hanya 2 titik, yaitu satu titik di udik dan satu titik terendah di hilir untuk masing-masing kondisi aliran. 1.1.6 Teori dan Rumus Rumus : KELOMPOK II 3 C = Q / ( B . He (2/3)) Rumus : Q = 623.076 x π √ H x γ γw γHg a. Persamaan Energi : P1/ γw + V12/2g = p2/ γw + V22/2g KELOMPOK II 4 b. Prinsip Pembacaan Manometer p1 + γw (X+H) = P2 + γw . X + γ Hg . H V1 = 4Q/ π D12 dan V2 = 4Q/ π D22 1.1.7 Analisa dan Perhitungan 1.1.7.1 Langkah Perhitungan 1. 2. Menghitung debit (Q) Q = V/t Menghitung He He = y –t He1 = y1 – t He2 = y2 – t Dimana : t = tinggi ambang (-) = loncatan 3. 4. Menghitung koefisien pengaliran (C) C = Q / ( B . He (2/3)) Menghitung Hd Hd = 1 di dapat dari grafik hubungan He1 vs C, diambil nilai Hd = 1 Maka didapat nilai C = Cd 5. Tabel Perhitungan KELOMPOK II 5 Data Percobaan Data Ambang Lebar P ercob. 1 2 3 ∆H 33 76 99 Y 1 20,4 21 21,2 Y 2,1 3,2 4,2 Loncatan 1 (cm) X 13,5 22 27,5 Lncatan2(cm) Y2 1,8 3 4 Y2' 1 1,2 1,5 Percob. 1 2 3 ∆H 33 76 99 Y1 20,4 21 21,2 Y 2,3 4,3 4,5 X 17,2 28 32,2 Y2 2,1 4 4,2 Y2' 0,7 0,8 1 Percob. 1 2 3 ∆H 33 76 99 Y 1 20,4 21 21,2 Y 3,5 5,5 5,3 Peralihan(cm) X Y2 24,9 3,2 24,5 5,3 23,8 5 Y2' 0,5 0,5 0,8 P ercob. 1 2 3 ∆H 33 76 99 Y1 20,4 21 21,2 Y 11,3 11,9 12,2 Tenggelam1 (cm) X Y2 9,6 11 10 11,7 9 12 Y2' 20 20,5 20,8 P ercob. 1 2 3 ∆H 33 76 99 Y 1 20,4 21 21,2 Y 18,6 19,8 20,8 Teng g elam2 (cm ) X Y2 4,8 18,3 4,3 19,5 7,3 20,6 Y2' 20 20,5 21,5 KELOMPOK II 6 Data Profil Aliran PERCOBAAN 1 NO Loncatan1 1 209 2 2 3 15 4 22 PERCOBAAN 2 NO Loncatan1 1 215 2 2 3 15 4 18 Loncatan 2 209 2 33 13 Peralihan 209 30 42 2 Tenggelam 1 Tenggelam 2 209 209 120 190 120 190 28 8 Loncatan 2 215 2 50 13 Peralihan 215 59 60 8 Tenggelam 1 215 12,9 13,2 5 Tenggelam 2 215 200 200,2 9 PERCOBAAN 3 NO 1 2 3 4 Loncatan1 219 217 218 30 Loncatan 2 219 128 137 31 Peralihan 219 34 63 12 Tenggelam 1 219 2 53 17 Tenggelam 2 219 2 13 17 Tabel Perhitungan Tabel 1.1 Harga Debit (Q) Q = V/t percobaan 1 Aliran Loncatan 1 bak 1 2 3 V (liter) t (detik) 7.24 15 8.5 15 8.33 15 Q rata-rata Q (m3/dt) 0.000482667 0.000566667 0.000555333 0.000534889 Aliran Loncatan 2 bak 1 2 3 V (liter) t (detik) 8.3 15 8.47 15 8.63 15 Q rata-rata V (liter) t (detik) 6.4 15 8.32 15 8.47 15 Q rata-rata Q (m 3/dt) 0.000553333 0.000564667 0.000575333 0.000564444 Q (m 3/dt) 0.0004267 0.0005547 0.0005647 0.0005153 Aliran peralihan bak 1 2 3 KELOMPOK II 7 Aliran tenggelam 1 bak 1 2 3 V (liter) t (detik) 8.17 15 8.25 15 8.38 15 Q rata-rata Q (m3/dt) 0.000544667 0.00055 0.000558667 0.000551111 Aliran teng g elam 2 bak 1 2 3 V (liter) t (detik) 7.15 15 7.24 15 8.21 15 Q rata-rata Q (m 3/dt) 0.000476667 0.000482667 0.000547333 0.000502222 percobaan 2 Aliran Loncatan 1 bak 1 2 3 V (liter) 12.95 14.11 14.15 t (detik) 15 15 15 Q rata-rata Q (m3/dt) 0.000863333 0.000940667 0.000943333 0.000915778 Aliran Loncatan 2 bak 1 2 3 bak 1 2 3 V (liter) t (detik) 13.47 15 13.9 15 13.7 15 Q rata-rata V (liter) t (detik) 14 15 13.84 15 13.95 15 Q rata-rata Q (m 3/dt) 0.000898 0.000926667 0.000913333 0.000912667 Q (m 3/dt) 0.0009333 0.0009227 0.00093 0.0009287 Alira n peralihan Aliran tenggelam 1 bak 1 2 3 V (liter) t (detik) 12.365 15 11.2 15 12.49 15 Q rata-rata Q (m3/dt) 0.000824333 0.000746667 0.000832667 0.000801222 Aliran teng g elam 2 bak 1 2 3 V (liter) t (detik) 12 15 14.26 15 14.43 15 Q rata-rata Q (m 3/dt) 0.0008 0.000950667 0.000962 0.000904222 KELOMPOK II 8 percobaan 3 Aliran Loncatan 1 bak 1 2 3 V (liter) 15.9 16.19 16.65 t (detik) 15 15 15 Q rata-rata Q (m3/dt) 0.00106 0.001079333 0.00111 0.001083111 Aliran Loncatan 2 bak 1 2 3 bak 1 2 3 V (liter) t (detik) 15.9 15 14.08 15 15.99 15 Q rata-rata V (liter) t (detik) 16.14 15 16.286 15 15.676 15 Q rata-rata Q (m 3/dt) 0.00106 0.000938667 0.001066 0.001021556 Q (m 3/dt) 0.001076 0.0010857 0.0010451 0.0010689 Aliran peralihan Aliran tenggelam 1 bak 1 2 3 V (liter) 17.68 16.23 15.9 t (detik) 15 15 15 Q rata-rata Q (m3/dt) 0.001178667 0.001082 0.00106 0.001106889 Q (m 3/dt) 0.001075333 0.000983333 0.001095333 0.001051333 Aliran teng g elam 2 bak 1 2 3 V (liter) t (detik) 16.13 15 14.75 15 16.43 15 Q rata-rata KELOMPOK II 9 KELOMPOK II 10 KELOMPOK II 11 Tabel 2 Harga Koefisien Pengaliran (C) loncatan 1 percobaan 1 2 3 loncatan 2 percobaan 1 2 3 peralihan percobaan 1 2 3 tenggelam 1 percobaan 1 2 3 tenggelam 1 percobaan 1 2 3 Q (m3/dt) 0.000534 889 0.000915 778 0.001083 111 He1 0.024 0.03 0.032 C 1.79827756 8 2.20301894 4 2.36514655 4 Q (m3/dt) 0.0005644 4 0.0009126 7 0.0010215 6 He1 0.024 0.03 0.032 C 1.8976423 03 2.1955347 74 2.2307301 42 Q (m3/dt) 0.000515 333 0.000928 667 0.001068 933 He1 0.024 0.03 0.032 C 1.732532 2.234025 2.334187 Q (m3/dt) 0.000551 111 0.000801 222 0.001106 889 He1 0.024 0.03 0.032 C 1.85281610 7 1.92744110 7 2.41706914 Q (m3/dt) 0.000502 0.000904 0.001051 He1 0.024 0.03 0.032 C 1.688453 2.175221 2.295755 KELOMPOK II 12 Contoh Perhitungan Koefisien Pengaliran: Pada Loncatan 1 Keterangan : Nilai B = lebar Saluran = 0,08 m. Untuk perhitungan selanjutnya bisa dilihat pada tabel 1.5 Harga koefisien pengaliran. Nilai Q yang digunakan adalah Q Volumetrik Tabel 3. Harga He percobaan 1 loncatan 1 0.021 0.024 0.018 loncatan 2 0.023 0.024 0.021 peralihan 0.035 0.024 0.032 tenggelam 1 0.113 0.024 0.11 tenggela m2 0.186 0.024 0.183 He = He1 = He2 = percobaan2 He = He1 = He2 = percobaan 3 loncatan 1 0.032 0.03 0.03 loncatan 2 0.043 0.03 0.04 peralihan 0.055 0.03 0.053 tenggelam 1 0.119 0.03 0.117 tenggela m2 0.198 0.03 0.195 He = He1 = He2 = loncatan 1 0.042 0.032 0.04 loncatan 2 0.045 0.032 0.042 peralihan 0.053 0.032 0.05 tenggelam 1 0.122 0.032 0.12 tenggela m2 0.208 0.032 0.206 Keterangan: He1 = muka air di hulu He2 = muka air di hilir KELOMPOK II 13 Tabel 4 Hubungan Antara H/Hd dengan C/Cd Loncatan 1 Percoba He/H an d C/Cd 0.02 0.9783 1 1 88 0.03 1.1985 2 2 96 0.04 1.2868 3 2 04 Loncatan 2 Percoba He/H an d C/Cd 0.02 0.9781 1 3 66 0.04 1.1317 2 3 19 0.04 1.1498 3 5 61 Peralihan Percoba He/H an d C/Cd 0.03 0.9635 1 5 89 0.05 1.2425 2 5 05 0.05 1.2982 3 3 13 Tenggelam Percoba He/H an d 0.11 1 3 0.11 2 9 0.12 3 2 1 C/Cd 1.0391 57 1.0810 1 1.3556 19 Tenggelam 2 Percoba He/H an d C/Cd 0.18 0.9659 1 6 34 2 0.19 1.2444 KELOMPOK II 14 3 8 0.20 8 05 1.3133 61 Keterangan : Nilai C dapat dilihat pada tabel 1.5 Nilai Cd di dapat dari persamaan pada grafik hubungan He1 Vs C dengan memasukkan nilai He/Hd Nilai He/Hd sama dengan Nilai H yang dapat dilihat pada tabel 1.4 KELOMPOK II 15 1.1.7.2 Penggambaran Grafik 1. Buat grafik He1 Vs He2 2. Buat grafik He1 Vs C He = tinggi air di atas ambang 3. Buat grafik C Vs Q 4. Buat grafik H/Hd Vs C/Cd 5. Buat grafik He1 Vs Q GRAFIK He1 Vs He2 KELOMPOK II 16 KELOMPOK II 17 KELOMPOK II 18 GRAFIK He1 Vs C KELOMPOK II 19 KELOMPOK II 20 GRAFIK C Vs Q KELOMPOK II 21 KELOMPOK II 22 KELOMPOK II 23 GRAFIK H/Hd Vs C/Cd KELOMPOK II 24 KELOMPOK II 25 KELOMPOK II 26 GRAFIK He1 Vs Q KELOMPOK II 27 KELOMPOK II 28 KELOMPOK II 29 1.2 1.2.6 Kesimpulan Grafik Hubungan He1 dan He2  Loncatan 1 Pada grafik hubungan He1 dan He2 (loncatan 1) semakin besar He1 (tinggi air di hulu) maka semakin besar He2 (tinggi air di hilir), dapat disimpulkan bahwasanya He1 dan He2 berbanding lurus.  Loncatan 2 Pada grafik hubungan He1 dan He2 (loncatan 1) semakin besar He1 (tinggi air di hulu) maka semakin besar He2 (tinggi air di hilir), dapat disimpulkan bahwasanya He1 dan He2 berbanding lurus.  Peralihan Pada grafik hubungan He1 dan He2 (peralihan) terlihat bahwa semakin tinggi air di hulu semakin tinggi He2 hal ini karena semakin tinggi Y1 semakin tinggi pula H1 = Y1 – t, (t = tinggi ambang). Hal ini juga dipengaruhi oleh debit, semakin besar Q yang masuk semakin besar pula Y1 yang akan mempengaruhi h1. Dari 3 percobaan dapat dibuktikan semakin besar Q semakin besar Y1.  Tenggelam 1 Pada grafik hubungan He1 dan He2 (tenggelam 1) terlihat bahwa semakin tinggi air di hulu akan semakin tinggi He2 hal ini karena semakin tinggi Y1 semakin tinggi pula H1 = Y1 – t, (t = tinggi ambang). Hal ini juga dipengaruhi oleh debit, semakin besar Q yang masuk semakin besar pula Y1 yang akan mempengaruhi h1. Dari 3 percobaan dapat dibuktikan semakin besar Q semakin besar Y1.  Tenggelam 2 Pada grafik hubungan He1 dan He2 (tenggelam 2) terlihat bahwa semakin tinggi He 1, semakin tinggi He2 hal ini karena semakin tinggi Y1 semakin tinggi pula H1 = Y1 – t, (t = tinggi ambang). Hal ini juga dipengaruhi oleh debit, semakin besar Q yang masuk semakin besar pula Y1 yang akan mempengaruhi h1. Dari 3 percobaan dapat dibuktikan semakin besar Q semakin besar Y1. KELOMPOK II 30 GRAFIK HUBUNGAN HE1 Vs Q  Loncatan 1 Nilai He1 dan Q berbanding lurus. Karena nilai He 1 = He padahal He = Y 1 – t dimana nilai Y1 dipengaruhi Q. Semakin besar nilai Q maka semakin besar nilai Y 1. Sehingga, semakin besar nilai Q maka nilai He1 semakin besar juga. Namun pada data ke tiga terjadi penyimpangan pada Q.  Loncatan 2 Nilai He1 dan Q berbanding terbalik. Karena semakin besar nilai Q, nilai He1 semakin kecil.  Peralihan Nilai He1 dan Q berbanding lurus. Karena nilai He 1 = He padahal He = Y 1 – t dimana nilai Y1 dipengaruhi Q. Semakin besar nilai Q maka semakinn nilai Y1. Sehingga, semakin besar nilai Q maka semakin besar pula nilai He1.  Tenggelam 1 Nilai He1 dan Q berbanding lurus karena semakin besar Q maka semakin besar pula nilai He1. Namun terjadi penyimpangan pada data 3 yaitu Q semakin kecil sedangkan He1 mengalami kenaikan.  Tenggelam 2 Nilai He1 dan Q berbanding lurus karena semakin besar Q maka semakin besar pula nilai He1. GRAFIK HUBUNGAN HE1 Vs C  Peralihan Tinggi air di hulu (He1) mempengaruhi koefisien pengaliran (C) karena pada grafik menggambarkan semakin besar tinggi muka air hulu maka semakin besar pula koefisien pengalirannya.  Loncatan 1 KELOMPOK II 31 Tinggi air di hulu (He1) mempengaruhi koefisien pengaliran (C) karena pada grafik menggambarkan semakin besar tinggi muka air hulu maka semakin besar pula koefisien pengalirannya.  Loncatan 2 Tinggi air di hulu (He1) mempengaruhi koefisien pengaliran (C) karena pada grafik menggambarkan semakin besar tinggi muka air hulu maka semakin besar pula koefisien pengalirannya.  Tenggelam 1 Dari hasil pengamatan, kami menyimpulkan bahwa semakin besar nilai He1 maka semakin besar nilai C.  Tenggelam 2 Dari hasil pengamatan awal, kami menyimpulkan bahwa semakin besar nilai He1 maka semakin besar nilai C. GRAFIK HUBUNGAN He/Hd dan C/Cd  Loncatan 1 Nilai H/Hd berbanding lurus dengan C/Cd. Semakin besar nilai H/Hd maka semakin besar pula nilai C/Cd. Pada data ke 3 terjadi penyimpangan yang menyebabkan H/Hd semakin besar namun C/Cd semakin kecil.  Loncatan 2 Nilai H/Hd berbanding lurus dengan C/Cd. Semakin besar nilai H/Hd maka semakin besar pula nilai C/Cd. Pada data ke 3 terjadi penyimpangan yang menyebabkan H/Hd semakin besar namun C/Cd semakin kecil.  Peralihan Nilai H/Hd berbanding lurus dengan C/Cd. Semakin besar nilai H/Hd maka semakin besar pula nilai C/Cd. KELOMPOK II 32  Tenggelam 1  Tenggelam 2 Dari hasil pengamatan awal, kami menyimpulkan bahwa semakin besar nilai He1 maka semakin kecil nilai C. Namun, hal ini tidak terbukti karena pada grafik peralihan justru terbentuk kurva melengkung yang menunjukkan nilai C yang fluktuatif dari percobaan 1 hingga percobaan 3. Hal ini diakibatkan peningkatan jumlah debit (Q) yang tidak konstan dari ketiga percobaan tersebut. KELOMPOK II 33


Comments

Copyright © 2025 UPDOCS Inc.