Hidrolika

Pengertian Saluran Terbuka

Dalam hidrolika, kita mengenal 2 jenis saluran. Salah satunya adalah saluran terbuka, yaitu saluran dimana air mengalir dengan muka air bebas, sehingga tekanan di permukaan zat cair di sepanjang saluran tersebut adalah tekanan atmosfir.

Pengukuran debit pada saluran terbuka dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain :

a.             Pengukuran Langsung.

Pengukuran ini dilakukan dengan pembacaan pada bangunan ukur atau pada alat papan skala (peil schaal), kemudian dibaca debitnya pada table atau dihitung dengan rumus.

b.             Pengukuran Tidak Langsung.

Pengukuran ini dilakukan dengan mengukur kecepatan aliran menggunakan pelampung (floater) atau pesawat pengukur aliran (current meter). Kemudian mengalikannya dengan luas penampang saluran.

2.1.1             Macam Saluran Terbuka.

Saluran Terbuka terdiri dari 2 macam, yaitu Saluran alami dan Saluran buatan.

a.             Saluran Alami.

Saluran alami meliputi semua alur air yang terdapat secara alamiah di bumi, mulai dari anak selokan kecil di pegunungan, selokan kecil, kali, sungai kecil dan sungai besar sampai ke muara sungai. Aliran air bawah tanah dengan permukaan bebas juga dianggap sebagai saluran terbuka alamiah.

b.             Saluran Buatan.

Saluran buatan dibentuk oleh manusia seperti saluran pelayaran pembangkit listrik, saluran irigasi, parit pembangunan, pelimpah tekanan, saluran banjir, saluran pengangkutan kayu, selokan dan sebagainya, termasuk model saluran yang dibuat di laboratorium untuk kepentingan penelitian.

Adapun sifat-sifat hidrolik dari masing-masing saluran :

Ø   Pada saluran alam biasanya sangat tidak menentu.

Ø   Pada saluran buatan semacam ini dapat diatur menurut keinginan atau dirancang untuk memenuhi persyaratan tertentu.

2.1.2             Macam Bangunan Ukur.

Bangunan Ukur pada bangunan air terdiri dari beberapa macam, yaitu :

a.             Bangunan Ukur Cipholetti.

Bangunan ukur cipholetti merupakan penyempurnaan alat ukur ambang tajam segi empat, akibat penambahan tinggi muka air hulu (h1), maka pengaruh kontraksi tepi akan bertambah dan ini mengakibatkan debit yang lewat menjadi berkurang. Untuk mengatasinya dibuat suatu pembesaran tampang dengan kemiringan 1 : 4 (1 horizontal dan 4 vertikal).

Ø   Kelebihan Bangunan Ukur Cipholetti :

·                Bangunan sederhana dan mudah dibuat

·                Biaya pembuatan tidak mahal.

·                Pembacaan debit mudah (diberi papan daya dengan skala liter).

·                Biaya pemeliharaan relatif murah.

Ø   Kekurangan Bangunan Ukur Cipholetti :

·                Kehilangan tinggi energi besar, sehingga tidak mungkin dipakai pada daerah datar.

·                Terjadi pengendapan atau sedimentasi di hulu ambang.

·                Pengaturan tidak dapat dilakukan jika air muka hilir tidak melebihi ambang bangunan ukur.

Debit dapat dibaca pada tabel atau dengan rumus :

Q  =  1,81 x b x h 3/2

 

Dimana :

Q              = Debit.        

b   = Lebar ambang.      

h   = Tinggi muka air.

Gambar 2.1.3 (a) : Bangunan Ukur Cipholetti

b.             Bangunan Ukur Romijn.

Pintu ukur romijn adalah alat ukur ambang lebar yang dapat digerakkan naik turun untuk mengatur dan mengukur debit pada saluran.

Ø   Kelebihan Bangunan Ukur Romijn :

·                Bangunan tersebut dapat mengatur dan mengukur sekaligus.

·                Dapat membilas endapan, karena pintu bagian bawah dapat diangkat.

·                Kehilangan tinggi energi relatif kecil.

·                Ketelitian baik.

·                Pengoperasian mudah.

Ø   Kekurangan Bangunan Ukur Romijn :

·                Pembuatan rumit dan mahal.

·                Diperlukan muka air yang tinggi di saluran.

·                Dapat disalahgunakan dengan membuka pintu bawah (aliran tak terukur).

·                Biaya pemeliharaan relatif mahal.

Debit dapat dihitung dengan membaca tabel atau dengan rumus :

Q  = 1,71 x b x h2/3

 

Dimana :

Q  = Debit.        

b   = Lebar ambang.

h   = Tinggi muka air.

a.             Bangunan Ukur Ambang Lebar.

Ø   Bangunan Ukur Ambang Lebar dengan mulut dibulatkan.

Konstruksi dari  bangunan ukur ambang lebar dengan mulut dibulatkan dimaksudkan agar tidak terjadi pemisahan aliran. Syarat dimensi bangunan seperti terlihat pada gambar berikut ini.

 

Persyaratan yang harus dipenuhi agar diperoleh pengukuran yang teliti adalah :

·                Lebar ambang minimum dipilih harga dari 0,3 m, H₁ maksimum atau L/5.

·                Nilai perbandingan H₁/p maksimum adalah 3 dengan p/0,15 m.

Ø   Bangunan Ukur Ambang Lebar bentuk segiempat.

Konstruksinya berupa sebuah ambang mercu horizontal dengan muka hulu dan hilir berupa bidang vertikal dan membentuk sudut 90⁰ dengan bidang datar serta benar-benar tajam (lihat gambar di bawah). Agar di atas ambang terjadi garis aliran yang sejajar, maka alat ukur ini memerlukan beberapa persyaratan, yaitu :

·                 Nilai perbandingan H₁/L terletak antara 0,08 - 0,33.

·                 Nilai perbandingan h₁ / (h₁ + p) maksimum 0,60 dengan p minimum 0,15 m.

·                 H1 maksimum adalah nilai terbesar dari 0,06 m atau 0,081 m.

·                 Lebar ambang minimum dipilih yang terbesar dari 0,30 m atau L/5 m.

Q = 1,76 x b x h3/2

 

Dimana :

Q  = Debit (m³/s).

h   = Tinggi air di saluran.

b    = Lebar dasar saluran (m).

a.             Bangunan Ukur Pashall Flume.

Bangunan ukur Parshall Flume adalah bangunan ukur yang telah diuji secara laboratories untuk mengukur aliran pada saluran terbuka. Bangunan ini terdiri dari sebuah peralihan penyempitan dengan lantai datar, leher dengan lantai miring kebawah dan peralihan pelebaran dengan lantai miring keatas. Karena bentuk konstruksinya yang tidak konvensional ini, tinggi muka air hulu (h2) diukur pada saluran pengantar tetapi pada bagian peralihan penyempitan, yaitu pada jarak x dari ujung hulu leher.

Ø   Kelebihan Bangunan Ukur Parshall Flume :

·                Tidak dapat diganggu atau diubah-ubah petani karena tidak menggunakan pintu.

·                Bebas dari masalah benda-benda yang hanyut, seperti : kayu, sampah, dll.

·                Kehilangan energi kecil.

·                Bangunan kokoh karena terbuat dari beton.

Ø   Kekurangan Bangunan Ukur Parshall Flume :

·                Tidak dapat digunakan pada bangunan bagi/ sadap ataupun bangunan pengatur.

·                Karena terbuat dari beton, maka biaya yang dikeluarkan untuk membuat bangunan ini cukup banyak.

·                Pengoperasian rumit.

Berikut ini adalah rumus untuk mencari debit aliran pada bangunan ukur Parshall Flume :

Q  =  0.372 * w (3,281 * Ha )1,57 * w * 0.026

 

                             

Dimana :

Q               = Debit (m³/ dt).

W  = Lebar leher (m).

Ha = Tinggi air (m).