Aliran Ambang Lebar

BAB II

ALIRAN MELALUI AMBANG LEBAR

 (BROAD CRESTED WEIR)

A.    PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang

Untuk menghitung debit saluran air dapat digunakan ambang lebar, sedangkan aplikasinya di lapangan ambang lebar banyak digunakan pada saluran irigasi yang fungsinya untuk menentukan debit dari air yang mengalir pada saluran tersebut.

2.      Maksud dan Tujuan

a.       Mendemontrasikan aliran melalui ambang lebar.

b.      Menunjukkan bahwa ambang lebar dapat digunakan untuk mengukur debit.

c.       Menghitung nilai koefisien debit dan koefisien kecepatan.

2. ALAT YANG DIGUNAKAN

a)    Multi Purpose Teaching Flume

b)   Model ambang lebar / Broad Crester Weir

Model ini merupakan tiruan ambang lebar disaluran 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 Gauge

d). Mistar / pita ukur

e). Ember plastik

f). Stop watch

g). Gelas ukur

3. DASAR TEORI

Peluap disebut ambang lebar apabila B > 0,4 h_u ,dengan B adalah lebar peluap dan h_u adalah tinggi 

Keterangan :

Q   =  debit aliran        ( m/dtk )

h    =  tinggi tekanan total hulu ambang =  Yo +

P    =  tinggi ambang   (m)

Y_o  =  kedalaman hulu ambang           ( m )

Y_c  =  tinggi muka air di atas hulu ambang     ( m )

Yt  =  tinggi muka air setelah hulu ambang    ( m )

h_u   =  tinggi muka air di atas hilir ambang =  Y –  P    ( m )

Ambang lebar merupakan salah satu konstruksi pengukur debit. Debit aliran yang terjadi pada ambang lebar dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut:

              Q       =  Cd.B.h^3/2 …………(2.1)

 Keterangan :

Q   =  debit aliran  ( m/dtk )                             C_d =  koefisien debit

h    =  tinggi total hulu ambang    ( m )               b   =  lebar ambang ( m )

Debit aliran juga dapat dihitung sebagai berikut :

              Q =  Cd ×Cv×b×h_u ………..(2.2)    

Keterangan :

Cv = koefisien kecepatan                                  b   = lebar ambang   ( m )  

 Hu = tinggi muka air hulu ambang    ( m )    

Dengan adanya ambang, akan terjadi efek pembendungan disebelah 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 dihulu 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 energi 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 :       

    F =   ………….(2.3)

Keterangan :

F =  angka froud (froud number)

D =  kedalaman aliran (m)

Dimana jika :

F < 1                disebut aliran subkritik

F = 1                disebut aliran kritik

F > 1                disebut aliran superkritik

Debit suatu aliran :

            Q =

dengan,

            Q = debit aliran (m³/s)

            V = volume rata-rata (m³)

            t  = waktu rata-rata (s)

Menghitung Vo :

            Vo =

dengan,

            Vo = kecepatan pada waktu 0 (m/s)

4. PROSEDUR PERCOBAAN

1.      Pasanglah ambang lebar pada model saluran terbuka.

2.      Alirkan air ke dalam model saluran terbuka.

3.      Ukurlah debit aliran sampai 3 kali untuk 1 bukaan.

4.      Catat harga h, y_o,y_c, Q, y_t.

5.      Amati aliran yang terjadi.

6.      Gambar profil aliran yang terjadi.

7.      Ulangi percobaan untuk debit yang lain.

Menghitung kecepatan aliran (V) :

V =

Dengan:

    A =  luas tampang basah (m²)

    Q = debit (m³/dt)