Kali ini setelah lama tidak ada postingan saya tidak ada postingan, waktunya lagi saya berikan sedikit pengetahuan saya mengenai desain saluran terbuka tanpa lapisan.
UMUM
Saluran terbuka direncanakan untuk
membawa sebuah debit desain dengan aman dan ekonomis. Debit desain adalah debit
puncak yang diharapkan terjadi dari peristiwa banjir berdasarkan periode ulang.
Secara normal, debit desain ditentukan dari studi hidrologi pada daerah
tangkapan air dari saluran. Akan tetapi, untuk saluran distribusi, misalnya
saluran irigasi, debit desain ditentukan berdasarkan total kebutuhan air yang
akan dikirim melalui saluran tersebut. Saluran terbuka pada umumnya didesain
dalam kondisi aliran seragam atau kondisi aliran normal.
Desain sebuah saluran
terbuka meliputi pemilihan saluran yang lurus, ukuran dan bentuk dari saluran,
kemiringan dasar saluran, dan tipe lapisan (lining) material yang digunakan.
Pertimbangan Umum Desain
Pemilihan saluran yang lurus adalah
langkah pertama dalam mendesain saluran terbuka. Pada umumnya, daerah
topografi, lebar samping yang ada, bangunan berdekatan yang tersedia dan
direncanakan, dan fasilitas transportasi mengontrol atau menjadi penentu
saluran yang lurus. Juga, topografi menentukan elevasi dan kemiringan dasar
saluran.
Pada umumnya, penampang melintang
saluran terbuka buatan manusia berbentuk trapesium. Perhatian utama dalam
memilih bentuk dan ukuran dari penampang melintang saluran adalah kapasitas
hidraulik untuk mengakomodasi debit desain. Akan tetapi, ada beberapa faktor
lain yang perlu dipertimbangkan.
Kedalaman dari saluran dibatasi karena elevasi
permukaan air tanah. Juga, lebar saluran yang besar dan kemiringan yang landai
akan menimbulkan biaya yang tinggi karena membutuhan sebuah jembatan. Lebar
saluran yang kecil, pembangunannya sulit dilakukan. Demikian juga, kemiringan
sisi samping saluran yang curam dapat menyebabkan stabilitas kemiringan bermasalah,
misalnya laju erosi pada saluran tanah (tanpa lapisan). Kemiringan sisi samping
maksimum yang direkomendasikan
Tabel 1 Kemiringan maksimum sisi samping saluran yang direkomendasikan
|
Material
|
m
|
|
|
|
|
Batu
|
0 – 0,25
|
|
Beton
|
0,50
|
|
Lempung
keras
|
1,0
|
|
Lempung lunak
|
1,5
|
|
Tanah berpasir lepas
|
2,0
|
|
Pasir, lempung berpasir
|
3,0
|
Sumber : Chow (1959), Chaundry (1993), dan Bankston and Baker (1995) dalam Askan (2006)
Pada kebanyakan desain
saluran terbuka, didesain untuk aliran subkritis. Hal ini penting diketahui
untuk menjaga bilangan Froude lebih rendah dari nilai kritis atau 1,0 di
bawah kondisi debit desain. Harus diingat bahwa debit desain adalah hanya nilai
estimasi tunggal, kenyataannya debit yang terjadi di dalam saluran akan
bervariasi yang nilainya kemungkinan di atas atau di bawah debit desain. Oleh
karena itu, bilangan Froude dari hasil desain mendekati 1,0. Ada
kemungkinan aliran aktual akan berfluktuasi di antara subkritis dan
superkritis. Fluktuasi ini akan membuat kondisi aliran yang tidak stabil, dan
hal ini harus dihindari.
Saluran sering diberi
lapisan untuk mencegah penggerusan pada sisi samping dan dasar saluran karena
tegangan geser akibat adanya aliran. Tipe dari lapisan saluran dapat
dikategorikan menjadi dua kelompok, yaitu :
1.
Lapisan
kaku (rigid)
2.
Lapisan
fleksibel
Yang termasuk dalam
material lapisan kaku adalah beton dengan cor di tempat, aspal, tembok, semen
tanah, dan grouted riprap atau tumpukan batu yang disusun rapi dan
diberi spesi. Lapisan kaku dapat menahan tegangan geser yang tinggi dan
menyediakan kapasitas yang lebih besar untuk ukuran penampang melintang dan
kemiringan dasar saluran yang sama dengan material lapisan fleksibel. Apabila
daerah pada sisi samping saluran yang tersedia terbatas dalam hal luasan,
material lapisan kaku dapat digunakan sebagai alternatif. Selain itu, material
lapisan kaku dapat mengurangi kehilangan air akibat rembesan. Akan tetapi,
lapisan jenis ini
Material dengan lapisan
fleksibel, selanjutnya dapat dikelompokkan lagi menjadi dua bagian, yaitu
lapisan permanen dan lapisan sementara. Yang termasuk dalam lapisan fleksibel
permanen adalah riprap, riprap yang ditutupi dengan kawat,
lapisan vegetasi, dan kerikil. Adapun lapisan fleksibel sementara digunakan
untuk perlindungan sementara menahan erosi sampai vegetasi ada di daerah
tersebut. Material lapisan fleksibel memiliki beberapa keuntungan jika
dibandingkan dengan material lapisan kaku. Material lapisan fleksibel jarang
mengalami kegagalan struktur, karena mereka bisa menyesuaikan perubahan bentuk
yang terjadi dalam saluran. Jenis ini mengisinkan terjadinya infiltrasi dan
menyediakan kesempatan hidup untuk tumbuhan dan binatang lokal di dalam
saluran. Hal utama yang tidak menguntungkan dari jenis lapisan fleksibel adalah
daya tahan yang terbatas dari gaya erosi. Kemudian, untuk menampung debit
desain, penampang melintang saluran dengan lapisan fleksibel, akan lebih besar
ukurannya jika dibandingkan dengan lapisan kaku. Oleh karena itu, secara keseluruhan
lapisan fleksibel, walaupun material lapisan fleksibel lebih murah daripada
material lapisan kaku dalam hal biaya konstruksi.
Freeboard adalah
jarak vertikal antara puncak atau top dari saluran dan permukaan air.
Jarak ini dibuat dengan maksud menyediakan ruang dari terjadianya fluktuasi
permukaan air yang disebabkan oleh angin, gelombang, pasang surut, terjadinya
debit yang berlebihan, dan kasus – kasus yang lain. Secara universal, tidak ada
aturan dalam menentukan nilai dari freeboard. Di dalam praktek, untuk
estimasi digunakan metode yang dikeluarkan oleh US Bureau of Reclamation
(Chow, 1959) untuk saluran tanpa lapisan, freeboard dihitung dengan
rumus
F
= Ch
|
1
|
|
dimana : F
|
= freeboard,
|
h
|
= kedalamaan
aliran,
|
C
= koefisien (jika F dan y
menggunakan satuan internasional, nilai C bervariasi dari 0,5 m untuk debit 0,6
m3/s
sampai 0,76 m untuk
debit yang lebih besar
dari 85 m3/s).
Untuk saluran yang dilapisi material, US Bureau
of Reclamation telah merekomendasikan grafik yang sebelumnya telah
dipresentasekan oleh Chow (1959)
Gambar 1 Estimasi tinggi sisi tepi dan tinggi lapisan di atas permukaan air
Desain Saluran tanpa Lapisan (Saluran Tanah)
Sisi samping dan dasar
saluran, keduanya mudah tererosi. Kriteria utama dalam mendesain saluran tanah
adalah saluran tidak akan tererosi pada kondisi di bawah kondisi debit desain.
Ada dua pendekatan untuk mendesain saluran yang mudah tererosi, yaitu metode kecepatan
maksimum yang diijinkan (the maximum permissible velocity method)
dan metode gaya tarik (the tractive force method). Yang akan
dibahas dalam buku ini adalah hanya metode kecepatan maksimum yang diijinkan (the
maximum permissible velocity method).
Metode ini didasarkan
pada asumsi bahwa sebuah saluran tidak akan tererosi apabila kecepatan rata –
rata penampang di dalam saluran tidak melampaui kecepatan maksimum yang
diijinkan. Oleh karena itu, sebuah penampang melintang
Tabel 2 Perkiraan kecepatan maksimum yang diijinkan
|
Material asli
saluran
|
Vmaks (m/s)
|
|
Pasir halus
|
0,6
|
|
|
|
|
Pasir kasar
|
1,2
|
|
|
|
|
Kerikil halus
(d50<20 mm="" o:p="">
|
1,8
Lumpur berpasir
0,6
Lempung lumpur
1,0
Lempung
1,8
Rumput Bermuda pada pasir
berlumpur
1,8
Rumput Bermuda pada lempung
lumpur
2,4
Rumput biru Kentucky pada pasir
berlumpur
1,5
Rumput biru Kentucky pada
lempung lumpur
2,1
Batuan endapan
3,0
Batu pasir halus
2,4
Serpihan lunak
1,0
Batuan beku
6,0
Nilai – nilai yang
terdapat pada Tabel 2 valid untuk saluran lurus yang memiliki kedalaman
aliran sampai 1 m. Berdasarkan Lane (1955), nilai – nilai pada Tabel 2
direduksi atau dikurangi 13 % untuk saluran agak berkelok dan dikurangi 22 %
untuk saluran yang berkelok secara ekstrim.
Berikutny akan di bahas mengenai Prosedur atau tahapan dalam menghitung atau menentukan ukuran penampang melintang saluran terbuka tanpa lapisan.
Demikianlah kurang lebihnya materi ini saya bagikan . Semoga bermanfaat. Terimakasih.
Demikianlah kurang lebihnya materi ini saya bagikan . Semoga bermanfaat. Terimakasih.
No comments:
Post a Comment