DISTRIBUSI KECEPATAN PADA SALURAN MENIKUNG 180° DENGAN MATERIAL DASAR BERGERAK

BAYU NUGROHO, Prof. Dr. Ir. Bambang Yulistiyanto

2012 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Pada aliran menikung seperti sungai, terjadi fenomena perubahan morfologi yang disebabkan oleh aliran, dimana pada bagian dalam tikungan mengalami deposisi sedangkan di sisi luar mengalami erosi. Hal tersebut disebabkan adanya aliran helokoidal, yaitu aliran berbentuk spiral yang terbentuk dari aliran utama dan aliran sekunder. Aliran sekunder adalah aliran yang bekerja pada bidang transversal, yang terbentuk dari kecepatan radial dan kecepatan vertikal. Aliran sekunder di dekat dasar memiliki arah ke pusat tikungan sedangkan aliran dekat permukaan air menjauhi pusat tikungan. Banyak eksperimen sebelumnya mengenai distribusi kecepatan pada saluran menikung, tetapi untuk kondisi saluran menikung, dasar erodible dengan kontur dasar terbentuk secara alami oleh aliran belum pernah diteliti. Eksperimen menggunakan flume dengan lebar 0,5 m, tinggi 0,4 m, radius tengah tikungan 1,25 m dan sudut tikungan sebesar 180o. Butiran dasar menggunakan pasir sungai dengan gradasi seragam, yang mana lolos saringan diameter 1,2 mm dan tertahan pada saringan diameter 0,8 mm. Dasar saluran terbentuk secara alami selama pengaliran dengan debit konstan 23,307 l/s hingga mencapai kondisi ekuilibrium yaitu kondisi dimana butiran dasar sudah tidak bergerak. Pengukuran kecepatan dilakukan setelah kondisi ekuilibrium tercapai menggunakan Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) yang mempunyai kelebihan dapat mengukur kecepatan pada arah 3 sumbu pada satu titik secara simultan. Dari hasil pengukuran kontur dasar saluran setelah mencapai kondisi ekuilibrium didapatkan pada sepanjang tikungan erosi terjadi pada sisi tengah hingga luar saluran menikung dengan erosi maksimum terjadi pada sudut 60° sedangkan deposisi terjadi pada sisi dalam dengan deposisi maksimum pada akhir tikungan. Kecepatan tangensial dan radial pada saluran menikung bervariasi terhadap sudut dan jari-jari tikungan. Kecepatan tangensial maksimum pada awal tikungan berada pada sisi dalam tikungan kemudian secara bertahap (terhadap sudut tikungan) kecepatan pada sisi tersebut menurun hingga akhir tikungan dimana kecepatan tangensial maksimum terjadi pada sisi luar. Aliran sekunder mengalami pertumbuhan hingga mencapai kondisi maksimum pada sudut 60º dimana kecepatan radial bernilai 11,47 cm/s kemudian turun hingga sudut 120º dan kembali meningkat kembali setelah itu hingga akhir saluran menikung. Hasil perhitungan untuk data yang sama yaitu Rm/B = 2,5 dan B/H = 3,125 menggunakan persamaan Rozovskii dan Bowmeester memberikan hasil kecepatan radial maksimum overestimate hingga dua kali lipat.

In cornering flow like a river, there is the phenomenon of morphological changes due to flow, which on the inside of the bend is deposition and the outer side is erosion. This is due to the helocoidal flow, the spiral-shaped flow is formed from the main flow and the secondary flow. Secondary flow is a flow on the transverse plane, which is formed from radial velocity and vertical velocity. Secondary flow near the base have a direction to the center of the bend, while the flow near the surface of the water away from the center of the bend. Previous experiments on the velocity distribution of speed on cornering line, but for cornering channel conditions, the basic contours erodible base is formed naturally by the flow has not been investigated. Experiments using the flume with a width of 0,5 m, 0,4 m high, 1,25 m centerline radius and 180° of bend angle. Granular base using river sand with a uniform gradation, which pass sieve diameter of 1,2 mm and retained on 0,8 mm diameter sieve. The bed formed naturally with constant discharge 23,307 l/s until equilibrium condition, a condition in which the granular particel at base is not moving. Velocity measurement made after equilibrium is reached with Acoustic Doppler Velocimeter (ADV), which has the advantage to measure the velocity in the three axes directions at one point simultaneously. Results of measurements of the bed contours of the channel after reaching equilibrium is erosion occurs in the middle to the outside cornering lines with maximum erosion occurs at an angle of 60°, while the deposition occurs on the inside with a maximum deposition at the end of the bend. Tangential and radial velocity curve in the channel varies with the angle and bend radius. The maximum tangential velocity at the beginning of the bend is on the inside of the bend and gradually (the angle bend) the velocity decrease until the end of the curve where the maximum tangential velocity occurs on the outside. Secondary flow grow, it reaches maximum at 60º which valued radial velocity 11,47 cm/s and then decrease to 120º and increase again after that until the end of bend. The results of calculations using the Rozovskii and Bowmeester equations are overestimate than measured maximum radial velocity to double with same data Rm/B = 2,5 and B/H = 3,125.

Kata Kunci : distribusi kecepatan saluran terbuka, saluran menikung, erodible bed