Kajian hidraulik Flap Gate pada aliran bebas dan aliran tenggelam

ZUFRIMAR, Prof.Dr.Ir. Budi Wignyosukarto, Dip.HE.,DEA

2007 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Pengoperasian pintu yang dilakukan oleh tenaga manusia tidak sesuai digunakan pada daerah yang dipengaruhi oleh aliran pasang surut. Pintu harus dibuka pada saat muka air di sebelah hulu tinggi dan ditutup saat muka air di sebelah hilir naik. Kinerja pintu dipengaruhi oleh perilaku aliran, sehingga pemahaman yang baik mengenai hidraulika aliran yang terjadi di sekitar pintu (flap gate) baik aliran bebas maupun aliran tenggelam perlu dimiliki. Penelitian menggunakan model flap gate berbentuk segi empat yang ditempatkan pada flume di laboratorium dengan tinjauan terhadap kondisi aliran bebas dan aliran tenggelam. Pada kondisi aliran bebas dilakukan pengujian dengan 10 variasi kisaran debit dengan masing-masing 3 atau 4 perubahan kedalaman hilir, sedangkan pada kondisi aliran tenggelam dilakukan pengujian dengan 8 variasi kisaran debit dengan masing-masing 10 perubahan kedalaman hilir. Parameter yang diukur adalah kedalaman air pada titik-titik di sebelah hulu dan hilir flap gate serta jaraknya terhadap as pintu (engsel). Pengukuran kedalaman menggunakan point gauge dan pengaturan kedalaman hilir menggunakan tail gate. Analisis pada penelitian ini didekati dengan persamaan konsevasi energi, konservasi momentum dan keseimbangan momen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi aliran bebas bukaan pintu dipengaruhi oleh perubahan debit air di sebelah hulu, namun tidak dipengaruhi oleh perubahan muka air di sebelah hilir. Pada kondisi aliran tenggelam, gaya angkat yang semakin besar mengakibatkan bukaan pintu yang semakin besar. Perubahan aliran bebas menjadi aliran tenggelam dipengaruhi oleh debit yang mengalir dan sudut bukaan yang terjadi pada pintu. Penambahan kedalaman muka air hilir mengakibatkan semakin besar angka Froude tepat di hulu loncat air dan memperkecil jarak loncat air.

Manual gate operation is not suitable to be applied in tidal area. The gate has to be opened when the upstream water level is high and closed when the downstream water level rises. The gate performance depends on the flow behavior, thus a good understanding of flow hydraulic around the flap gate, either free or submerged, is a necessity. The research was conducted by applying flap gate model in a laboratory flume towards aspect of free and submerged flow regime. Ten discharge variations, with each 3 or 4 downstream depth changes were applied in free flow, while 8 discharge variations, with each 10 downstream depth changes were applied in free flow. Parameters measured were flow depth at the upstream and downstream points of the model and the corresponding distance towards the model centerline. Depth measurement was conducted by means of point gauge and downstream depth change was controlled by tail gate. Analyses were performed by advancing energy conservation, momentum conservation and moment balance. The result showed that in free flow regime, gate openings were affected by upstream discharge changes, not by downstream water level changes. In submerged flow regime, gate openings were affected by the lift force. Transition of free flow regime to submerged flow regime was affected by the flow discharge and the angle of gate opening. The increasing downstream depth affected in bigger Froude number right at the upper section of hydraulic jump, thus decreasing the distance of the jump.

Kata Kunci : Sumberdaya Air,Hidraulik Flap Gate,Aliran Bebas dan Aliran Tenggelam,Hydraulic of flap gate, free flow, submerged flow, lift force