KARAKTERISTIKA ALIRAN PRIMER DAN SEKUNDER PADA BELOKAN SALURAN: (Studi komparatif data eksperimental, lapangan dan persamaan empiris

ARRIZKA YANUAR A, Prof. Dr. Ir. Bambang Yulistiyanto

2015 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Persoalan migrasi, erosi dan sedimentasi di saluran menjadi fenomena hidrodinamika yang menarik untuk diteliti. Pada saluran alam seperti sungai yang mempunyai banyak belokan, sulit untuk menggambarkan karakteristik aliran secara matematik karena perubahan debit dan konfigurasi dasar saluran yang terjadi. Penelitian eksperimental dilakukan untuk melihat karakteristik aliran secara detil dengan dimensi skalanya yang lebih kecil. Penelitian ini membandingkan profil kecepatan yang terukur di flume dan Selokan Mataram dengan profil kecepatan persamaan empiris untuk mengetahui perbedaan profil kecepatan yang terjadi. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan Sumiyadi (2014) didapatkan data eksperimental yang mempunyai dua kondisi yaitu dasar bergerak (erodible bed) dan dasar tetap (fixed bed) dengan nilai ks = 1 mm dan ks = 1.18 mm dengan bentuk flume persegi yang membelok 1800 dengan lebar 0.5 m tinggi 0.4 m radius kelengkungan di tengah (Rc) 1.25 m dengan alat ukur ADV buatan SONTEK. Pengukuran di lapangan dilakukan oleh Muharis dkk (2014) di Selokan Mataram dengan lebar sungai 4.18 m sudut kelengkungan 570 dan radius kelengkungan di tengah (Rc) 50 m dengan alat ukur Current Meter buatan UGM yang sudah dikalibrasi. Profil kecepatan longitudinal (us) pada flume dengan belokan tajam mempunyai dua karakteristik yaitu tren profil kecepatan yang cenderung lebih datar (flatter) saat mendekati permukaan dan kecepatan maksimum yang berada di dekat dasar (0.35h). Perbedaan profil kecepatan longitudinal data eksperimental (us) dengan persamaan empiris terkecil di sisi tengah (centerline) untuk kondisi erodible bed dan fixed bed ditunjukkan oleh persamaan modifikasi Mozaffari dkk dengan Standar Error (SE) masing-masing sebesar 0.08 dan 0.09. Perbedaan profil kecepatan longitudinal data lapangan dengan persamaan empiris terkecil di sisi tengah (centerline) ditunjukkan oleh persamaan Johannesson dan Parker dengan Standar Error (SE) sebesar 0.10. Profil kecepatan transversal pada flume (vs) dengan belokan tajam mempunyai dua karakteristik yaitu pada sisi tengah (centerline) kecepatan transversal mencapai nilai maksimum saat mendekati dasar (0.05h< z < 0.01h) dan pada saat sangat dekat dengan dasar (< 0.01h) kecepatan mencapai minimum (mendekati 0). Perbedaan profil kecepatan transversal data eksperimental (vs) dengan persamaan empiris terkecil di sisi tengah (centerline) untuk kondisi erodible bed dan fixed bed ditunjukkan oleh persamaan modifikasi Seo & Jung dengan Absolut Error (AE) masing-masing sebesar 0.02 dan 0.03. Persamaan modifikasi Seo & Jung mempunyai tren profil yang relatif baik dengan tren kecepatan semakin ke permukaan kecepatan semakin berkurang. Vortisitas aliran untuk kondisi erodible bed menghasilkan nilai maksimum di sisi tengah (centerline) di R = 130 cm pada sudut 60o sebesar -17.85 kondisi ini sesuai dengan gerusan maksimum yang terjadi dari hasil pengukuran menggunakan point gauge sedangkan vortisitas minimum terjadi di sisi dalam (inner bank) di R = 110 cm pada sudut 180o sebesar -0.01 kondisi ini juga sesuai dengan hasil pengukuran. kata kunci: profil kecepatan longitudinal, profil kecepatan transversal, vortisitas

The issues of migration, erosion, and sedimentation in open channel became attractive hydrodynamic phenomenon to be investigated. Natural channel such as rivers with plural bends are difficult to mathematically illustrate flow characteristics because of the occurrence of discharge fluctuation and bed form. Experimental investigation was conducted to determine flow characteristics precisely by smaller scale. This investigation compared velocity profile as the result of laboratory study and field study to velocity profile obtained from empirical equations in order to determine velocity profile difference. Based on the investigation done by Sumiyadi et al (2014), the experimental data had two conditions, erodible bed and fixed bed with ks = 1 mm and ks = 1.18 mm respectively, degree of curvature 180o, width 0.5 m, height 0.4 m, radius of curvature in centerline 1.25 m measured by ADV made in SONTEK. Field study was conducted by Muharis et al (2014) at Mataram Irrigation Channel with width 4.18 m, degree of curvature 57o, radius of curvature in centerline 50 m measured by calibrated Current Meter made in UGM. Longitudinal velocity profiles (us) in sharp open channel bend have two characteristics, there are velocity profiles are flatter than logarithmic profile of the velocity in the near water surface and the maximum velocity occurs near the bed (0.35h). The smallest difference between longitudinal velocity profile (us) of laboratory study and empirical equations in centerline for erodible bed and fixed bed shown by Mozaffari modified equation with Standar Error (SE) are 0.08 and 0.09 respectively. The smallest difference between longitudinal velocity profile of field study and empirical equations in centerline shown by Johannesson and Parker equation with Standar Error (SE) is 0.01. Transversal velocity profiles (vs) in sharp open channel bend have two characteristics, in centerline it reaches maximum magnitude near the bed (0.05h< z < 0.01h) and when closer to the bed (< 0.01h) velocity profiles is minimum. The smallest difference between transversal velocity profile (vs) of flume study and empirical equations in centerline for erodible bed and fixed bed shown by Seo & Jung modified equation with Absolute Error (AE) are 0.02 and 0.03 respectively. Transversal velocity profile obtained from Seo & Jung modified equation is good enough, the trend of velocity profile is decreasing when the location is closer to water surface. Flow vorticity for erodible bed generated maximum magnitude in centerline where R= 130 cm and angle of 60o, the magnitude is -17.85. This condition corresponds to maximum scouring which is measured by point gauge whereas minimum vorticity occurred in inner bank where R= 110 cm and angle of 180o, the magnitude is -0.01 which agree to the measuring result. Keyword: longitudinal velocity profile, transversal velocity profile, vorticity

Kata Kunci : profil kecepatan longitudinal, profil kecepatan transversal, vortisitas; longitudinal velocity profile, transversal velocity profile, vorticity