Laporan 14.docx

LAB KOMPUTER

Waktu Tanggal Hari

:13.00-16.00 WIB : 19 Desember 2017 : Selasa

GVFPROFIL: EVALUATION OF BACKWATER CURVE

Nama

: Restuning Henka Putri

NIM

: F44160022

Kelompok (hari) : 3 (selasa)

Nama Asisten : 1. 2.

Michelle Natali (F44150050) Steven (F44150052)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2017

PENDAHULUAN Air merupakan sumber daya alam yang sangat dibutuhkan dan tidak bisa dipisahkan dari kehidupan. Kebutuhan air semakin hari kian meningkat, termasuk kebutuhan air pada lahan pertaian. Musim yang tidak menentu menjadi salah satu penyebab berkurangnya ketersediaan air dan juga melimpahnya ketersediaan air. Salah satu sumber air yang sangat diandakan oleh warga terutama di daerah pedesaan yaitu sungai (Kensau et al 2003). Sungai adalah alur air alami atau buatan berupa jaringan pengairan beserta air didalamnya, mulai dari hulu sampai ke hilir. Sungai memeiliki banyak manfaat untuk manusia namun, jika tidak ada penanganan dan pemelihararaan secara berkelanjutan sungai juga dapat mendatangkan bencana yaitu banjir. Manfaat yang diberikan dari sungai antara lain sebagai sumber irigasi, sumber pembangkit listrik tenaga air dan sumber kehidupan sehari-hari manusia (Kurniawan, Muttaqien dan Hadiani 2016). Beberapa hal pokok yang menyebabkan terjadinya banjir di DAS adalah penyempitan penampang sungai akibat sedimentasi, curah yang cukup tinggi, penyempitan penampang sungai oleh sedimentasi, serta pengaruh Backwater (aliran balik) yang terjadi pada saat pasang laut tinggi. Backwater menyebabkan terbendungnya aliran dari hulu. Sehingga elevasi muka air pada penampang sungai meningkat (Anandhita dan Hambali 2015). Pengukuran dan perhitungan Backwater sangat berguna dalam bidang teknik sipil dan lingkungan. Yaitu untuk menganlisis terjadnya suatu banjir serta dapat digunakan untuk mendesain bendungan. Oleh karena itu pada praktikum kali ini akan menentukan variasi nilai kedalaman dengan jarak aliran dari hilir bendung dengan berbagai selang kedalaman melalui metode Visual Basic. TUJUAN Praktikum ini bertujuan untuk menentukan variasi nilai kedalaman dengan jarak aliran dari hilir bendung dengan berbagai selang kedalaman melalui metode Visual Basic. ALAT DAN BAHAN Alat yang digunakan dalam praktikum ini antara lain adalah : 1. Personal Computer ( PC ) Bahan yang digunakan dalam praktikum ini antara lain adalah : 1. Software Visual Basic 2. Data primer METODE Praktikum mengenai “Gvprofil: evaluation of backwater curve” dilaksanakan pada hari selasa tanggal 19 Desember 2017 pukul 13.00-16.00. Praktikum dilaksanakan di laboratorium komputer Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor. Metode yang digunakan dalam praktikum ini, yaitu metode perhitungan dengan menggunakan Visual Basic. Metode visual basic dilakukan dengan menggunkan software Microsoft Excel.

Metode dan langkah – langkah praktikum selanjutnya akan di sajikan dalam diagram alir. Mulai

Menyalakan Laptop dan aplikasi Visual basic

Mengetik kode kodingan seperti pada halaman 85 dalam buku panduan atau dapat dilihat di lampiran

Buat tabel pada aplikasi microsoft excel sesuai panduan

Masukkan data nilai Y1=1.52, Y0=1.03, B=6.1, Q=11.35, N=0.025, S=0.0016, G= 2, Z1= -0.05, Z2=-0.02, dan Z3=-0.01 dan hitunglah nilai Y, A, P, R, V, E, F, D dan X dalam bentuk tabel tiap nilai Znya.

(Z) didapatkan dengan persamaan (1): Y= Y1 – (Z x I) ….. (1) Keterangan : Y = kedalaman setiap elevasi (m) Y1 = kedalaman pada hulu Z = elevasi I = interval Nilai

Nilai Y (kedalaman setiap elevasi) dapat dihitung luas penampang pada setiap saluran dengan persamaan (2). A = B x Y + G x Y2….. (2) Keterangan : A = Luas Penampang (m2) B = Lebar saluran (m) Y = Kedalaman (m) G = Gaya Gravitasi (m/s2)

A

Gambar 1 Diagram alir metode visual basic

A

Nilai parameter terbasahkan menggunakan persamaan (3).

(P)

yang

didapatkan

dengan

P = B + 2Y x √1 + 𝐺²….. (3) Keterangan : P = Parameter Terbasahkan B = Lebar saluran (m) Y = Kedalaman (m) G = Gaya Gravitasi (m/s2) = Gaya Gravitasi (m/s2)

G

Nilai jari-jari hidrolik dihitung dengan menggunakan persamaan (4). R = A/P ….. (4) Keterangan : R = Jari jari hidraulik (m) A = luas penampang (m2) P = Parameter Terbasahkan

G

= Gaya Gravitasi (m/s2)

Nilai kecepatan aliran (V) dihitung dengan persamaan (5). V = Q/A ……. (5) Keterangan : V = kecepatan aliran (m/s) Q = debit aliran (m3/s) A = Luas penampang (m2)

Nilai energi spesifik (E) didapatkan menggunakan persamaan (6). E=Y+

𝑣² 2 𝑥 9.81

….. (6)

Keterangan : E = energi spesifik V = kecepatan aliran (m/s) Y= kedalaman aliran (m)

B

Gambar 2 Diagram alir metode visual basic (lanjutan)

B

Terakhir perhitungan nilai Friction factor (F) yang didapatkan dengan menggunakan persamaan (8). F = ((V x N) / (R2/3))2 ………. (8) Keterangan : F = Friction factor V = kecepatan aliran (m/s) N = Koefisien manning R = jari jari hidrolik (m)

Selesai

Gambar 3 Diagram alir metode visual basic (lanjutan) PEMBAHASAN Energi spesifik adalah tinggi tenaga pada sembarang tampang diukur dari dasar saluran, atau tenaga tiap satuan berat air pada sembarang tampang diukur dari dasar saluran. Energi spesifik pada suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi tiap satuan berat diukur dari dasar saluran. Energi spesifik aliran pada setiap penampang tertentu dihitung sebagai total energi pada penampang itu dengan menggunakan dasar saluran sebagai referensi (Harseno dan Jonas 2007). Hubungan antara energi spesifik (E) dan keladalam aliran untuk suatu aliran dapat dilihat melalui grafik. Grafik yang tergambar tergantung pada debit pada saluran tersebut sehingga menggambarkan lengkungan grafik yang berbeda. Misalkan lebar saluaran akan dikurangi dari lebar saluran A ke saluran B dan ketinggian dasar tetap , kehilangan energi pada penampang A dan B dapat diabaikan. Maka dapat menggunakan suatu hubungan debit kedalaman untuk suatu energi spesifik konstan (Luknanto 2003). Breakwater merupakan peristiwa meluapnya air yang terjadi akibat pengaruh pasang surut dimuara sungai. Pada saat permukaan air induk sungai melebihi ketinggian permukaan permukaan air saluran darinase primer, alirannya berbalik dari induk sungai masuk kembali menuju saluran darinase primer. Back water tersebut menyebabkan terbendungnya aliran dari hulu,sehingga elevas i muka air pada penampang sungai meningkat. Semakin tingginya pasang surut yang terjadi, maka backwater sangat berpengaruhterhadap kenaikan elevasi di muka air hulu maupun hilir yang menyebabkan kenaikanelevasi muka air pada periode waktu tertentu, hingga melebihi elevasi tanggul yang adasaat ini (Anandhita dan Hambali 2015). Backwater dapat ditentukan oleh beberapa persyaratan yaitu, energi spesifik (E) adalah minimum untuk debit yang ditentukan, debit adalah maksimum untuk energi spesifik yang ditentukan, gaya spesifik adalah minimum, untuk debit yang ditentukan, debit adalah maksimum untuk gaya spesifik yang telah ditentukan, dan bilangan Froude adalah satu (Wibisono 2016)

Tabel 1 Data primer kodingan Y1 1.52

Y0 1.03

B 6.1

Q 11.35

N 0.025

S 0.0016

G 2

-0.05

Z -0.02

-0.01

Data primer yang di masukkan untuk diolah yaitu Y1, Y0, B, Q, G, S, Z1,Z2 dan Z3. Nilai Y1 (kedalaman pada hulu) yaitu sebesar 1.52, nilai Y0 (kedalaman 1% lebih besar dari pada kedalaman normal) sebesar 1.03, nilai B (lebar saluran) sebesar 6.1, nilai Q (debit aliran) sebesar 11.35, nilai N (koefisien manning) sebesar 0.025, nilai S (variabel untuk slope pada saluran) sebesar 0.0016, nilai G (hasil perhitungan cotangent dari kemiringan saluran terhadap sisi vertical) sebsar 2. Kemudian nilai Z (elevasi) yaitu Z1, Z2 dan Z3 memiliki nilai yang berbedabeda, pada Z1 sebesar -0.05, Z2 dengan nilai -0.02 dan nilai Z3 sebesar -0.01. Tabel 2 Data yang diperoleh hasil kodingan pertama dengan nilai Z 0.05

NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Y 1.52 1.47 1.42 1.37 1.32 1.27 1.22 1.17 1.12 1.07

A 13.8928 13.2888 12.6948 12.1108 11.5368 10.9728 10.4188 9.8748 9.3408 8.8168

P 12.89765 12.67404 12.45043 12.22683 12.00322 11.77961 11.55601 11.3324 11.10879 10.88519

R 1.077158 1.048505 1.019627 0.990511 0.961142 0.931508 0.901592 0.871378 0.840847 0.809982

Z=-0.05 V 0.81697 0.854103 0.894067 0.93718 0.983808 1.034376 1.089377 1.14939 1.215099 1.287315

E 1.554018 1.507181 1.460742 1.414766 1.369331 1.324533 1.280486 1.237334 1.195253 1.154464

F 0.000378 0.000428 0.000487 0.000556 0.000638 0.000735 0.000852 0.000992 0.001163 0.001372

D 0 39.126 40.64418 42.62525 45.29231 49.03529 54.60192 63.62923 80.52257 122.5842

X 0 39.126 79.77018 122.3954 167.6877 216.723 271.3249 334.9542 415.4767 538.061

Berdasarkan hasil pengkodingan pertama dengan nilai Z sebesar -0.05, menggunakan nilai Y yang berbeda. Berdasarkan hasil kodingan setiap perubahan nilai Y dengan selisih 0.05 akan menghasilkan nilai A dengan selisih 1. Seperti pada Y pertama memiliki nilai A sebesar 13.8928 dan nilai Y ke sepuluh memiliki nilai A sebesar 8.8168. Seperti pada table 2 dapat dilihat, ketika nilai Y adalah 1.52 diketahui nilai A adalah 13.8928, nilai P adalah 12.89765, nilai R adalah 1.077158 dan nilai E adalah 1.554018, namun saat nilai Y mengalami penurunan hingga sebesar 1.07, dapat diketahui nilai A sebesar 8.8168, nilai P sebesar 10.88519, nilai R sebesar 0.809982 dan nilai E 1.154464 dari setiap nilai A, P, R dan E mengalami penurunan juga.. Terlihat saat nilai Y adalah 1.52 nilai V, F, D dan X berturut –turut adalah 0.81697, 0.000378, 0 dan 0. Namun, ketika nilai Y 1.07 nilai V, F, D dan X berturut-turut 1.287315, 0.001372, 122.5842, dan 538.061. Tabel 3 Hasil yang diperoleh dari pengkodingan kedua dengan nilai Z=-0.02

NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Y 1.52 1.5 1.48 1.46 1.44 1.42 1.4 1.38 1.36 1.34

A 13.8928 13.65 13.4088 13.1692 12.9312 12.6948 12.46 12.2268 11.9952 11.7652

P 12.89765 12.8082 12.71876 12.62932 12.53988 12.45043 12.36099 12.27155 12.1821 12.09266

R 1.077158 1.065723 1.054254 1.042748 1.031206 1.019627 1.00801 0.996354 0.984657 0.972921

Z=-0.02 V 0.81697 0.831502 0.846459 0.861859 0.877722 0.894067 0.910915 0.928289 0.946212 0.964709

E 1.554018 1.535239 1.516518 1.497859 1.479266 1.460742 1.442292 1.42392 1.405633 1.387434

F 0.000378 0.000397 0.000417 0.000439 0.000462 0.000487 0.000513 0.000541 0.000571 0.000603

D 0 15.48628 15.69425 15.92342 16.17688 16.45833 16.77224 17.12406 17.52051 17.96999

X 0 15.48628 31.18053 47.10395 63.28083 79.73916 96.51139 113.6354 131.156 149.1259

Bedasarkan hasil pengkodingan kedua dengan nilai Z sebesar -0.02, menggunakan nilai Y dari 1.52 sampai dengan 1.34 Seperti pada tabel 3 dapat dilihat, ketika nilai Y adalah 1.52 diketahui nilai A adalah 13.8928, nilai P adalah 12.89765, nilai R adalah 1.077158 dan nilai E adalah 1.554018, namun saat nilai Y mengalami penurunan hingga sebesar 1.34, dapat diketahui nilai A sebesar 11.7652, nilai P sebesar 12.09266, nilai R sebesar 0.972921 dan nilai E 1.387434 dari setiap nilai A, P, R dan E mengalami penurunan juga. Namun, nilai V, F D dan X menunjukkan hasil yang sebaliknya. Semakin besar ketika nilai Y semakin kecil. Hal ini diakibatkan saat sungai mengalami penurunan nilai kedalaman (pendangkalan) maka kecepatan aliran sungai semakin cepat akibat sungai mengalami debit maksimum dan menyebabkan nilai F serta X semakin besar juga. Terlihat saat nilai Y adalah 1.52 nilai V, F, D dan X berturut –turut adalah 0.81697, 0.000378, 0 dan 0. Namun, ketika nilai Y 1.34 nilai V, F, D dan X berturut-turut 0.964709, 0.000603, 17.96999, dan 149.1259. Nilai yang dihitung sebanyak 25 data, Y 25 sebesar 1.04, A sebesar 8.5072, nilai P sebesar 10.571, nilai R sebesar 0.79129, nilai V sebesar 1.33416, nilai E sebesar 1.13072, nilai F sebesar 0.00152, nilai D sebesar 120.824, dan nilai X sebesar 699.691. Tabel 4 Hasil yang diperoleh dari pengkodingan ketiga dengan nilai Z=0.01 NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Y 1.52 1.51 1.5 1.49 1.48 1.47 1.46 1.45 1.44 1.43

A 13.8928 13.7712 13.65 13.5292 13.4088 13.2888 13.1692 13.05 12.9312 12.8128

P 12.89765 12.85293 12.8082 12.76348 12.71876 12.67404 12.62932 12.5846 12.53988 12.49515

R 1.077158 1.071445 1.065723 1.059993 1.054254 1.048505 1.042748 1.036982 1.031206 1.025422

Z=-0.01 V 0.81697 0.824184 0.831502 0.838926 0.846459 0.854103 0.861859 0.869732 0.877722 0.885833

E 1.554018 1.544622 1.535239 1.525871 1.516518 1.507181 1.497859 1.488554 1.479266 1.469995

F 0.000378 0.000387 0.000397 0.000407 0.000417 0.000428 0.000439 0.00045 0.000462 0.000474

D 0 7.718001 7.767538 7.819473 7.873966 7.931193 7.991346 8.054634 8.121288 8.191559

X 0 7.718001 15.48554 23.30501 31.17898 39.11017 47.10152 55.15615 63.27744 71.469

Bedasarkan hasil pengkodingan keempat dengan nilai Z sebesar -0.01, menggunakan nilai Y yang yang semakin mengecil yaitu dari 1.52 sampai dengan 1.43 dengan selisih 0.01 diperoleh data sebagai berikut. Pada saat nilai Y sebesar 1.52 diketahui nilai A adalah 13.8928, nilai P adalah 12.89765, nilai R adalah

1.077158 dan nilai E adalah 1.554018, namun saat nilai Y mengalami penurunan hingga sebesar 1.43, dapat diketahui nilai A sebesar 12.8128, nilai P sebesar 12.49515, nilai R sebesar 1.025422 dan nilai E 1.469995 dari setiap nilai A, P, R dan E mengalami penurunan juga. Namun, ternyata nilai V, F D dan X menunjukkan hasil yang sebaliknya yaitu nilainya semakin besar ketika nilai Y semakin kecil. Hal ini diakibatkan saat sungai mengalami penurunan nilai kedalaman (pendangkalan) maka kecepatan aliran sungai semakin cepat akibat sungai mengalami debit maksimum dan menyebabkan nilai F serta X semakin besar juga. Terlihat saat nilai Y adalah 1.52 nilai V, F, D dan X berturut –turut adalah 0.81697, 0.000378, 0 dan 0. Namun, ketika nilai Y 1.34 nilai V, F, D dan X berturut-turut 0.885833, 0.000474, 8.191559, dan 71.469. Data yang dimasukkan sebanyak lima puluh data, nilai Y 50 yaitu sebesar 1.03, nilai A sebesar 8.4048, nilai P sebesar 8.4048, nilai R sebsar 10.7063, nilai V sebesar 0.78503, nilai E sebesar 1.35042, nilai F aebesar 1.12295, nilai D sebesar 146.55 dan nilai X sebessar 851.04 Semakin kecil nilai Y akan menyebabkan nilai A, P, R dan E semakin kecil juga. Hal ini diakibatkan karena jika nilai Y atau kedalaman setiap elevasi mengecil artinya A atau luas penampang pada saluran juga mengecil akibat kedalaman penampang yang dangkal, P atau parameter terbasahkan juga mengecil karena kedalaman dangkal sehingga sedikit bagian dari parameter terbasahkan yang terkena air, R atau jari-jari hidrolik nilainya ikut mengecil karena kedalaman yang dangkal menyebabkan nilai R mendekati 0, dan E atu energi spesifik juga mengecil. Namun, ternyata nilai V, F D dan X menunjukkan hasil yang sebaliknya yaitu nilainya semakin besar ketika nilai Y semakin kecil. Hal ini diakibatkan saat sungai mengalami penurunan nilai kedalaman (pendangkalan) maka kecepatan aliran sungai semakin cepat akibat sungai mengalami debit maksimum dan menyebabkan nilai F serta X semakin besar juga. Aplikasi dalam bidang teknik sipil dan lingkungan yaitu dapat digunakan mengetahui pola aliran. Setelah mengetaui tentang pola aliran, selanjutnya dapat digunakan untuk melakukan perbaikan dan pengaturan sungai serta dapat digunakan untuk mengatasi terjadinya banjir disuatu wilayah akibat backwater (Kurniawan, Muttaqien dan Hadiani 2016).Dengan dilakukannya analisis mengenai pengaruh backwater pada suatu DAS maka dapat digunakan untukm mendesain kekuatan suatu tanggul untuk menanggulangi banjir (Anandhita dan Hambali 2015). KESIMPULAN Berdasarkan Praktikum maka dapat disimpulkan bahwa Backwater dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu, energi spesifik (E), debit, gaya spesifik,, dan bilangan Froude. Berdasarkan hasil pengkodingan dengan data primer yang dimasukkan dapat diketahui bahwa semakin kecil nilai Y maka akan menghasilkan nilai A, P, R, dan E yang semakin kecil. Seperti ketika nilai Y adalah 1.52 diketahui nilai A adalah 13.8928, nilai P adalah 12.89765, nilai R adalah 1.077158 dan nilai E adalah 1.554018, namun saat nilai Y mengalami penurunan hingga sebesar 1.07, dapat diketahui nilai A sebesar 8.8168, nilai P sebesar 10.88519, nilai R sebesar 0.809982 dan nilai E 1.154464 dari setiap nilai A, P, R dan E mengalami penurunan juga. Namun, ternyata nilai V, F, D dan X

semakin meningkat saat nilai Y semakin turun. Seperti pada tabel 2 saat nilai Y adalah 1.52 nilai V, F, D dan X berturut –turut adalah 0.81697, 0.000378, 0 dan 0. Namun, ketika nilai Y 1.07 nilai V, F, D dan X berturut-turut 1.287315, 0.001372, 122.5842, dan 538.061.

Saran Praktikum sudah berjalan dengan baik. Namun dalam menjalankan aplikasi praktikan banyak yang menemui kesulitan dalam meng koding dan memasukkan data. Semoga prktikum selanjutnya dapat berjalan lebih baik. Setelah mengikuti praktikum ini praktikan mendapatkan pengetahuan mengenai Backwater serta aplikasinya dapalm bidang teknik sipil dan lingkungan. Daftar Pustaka Anindhita T dan Hambali R. 2015. Analisis pengaruh Backwater (aliran balik) terhadap banjir sungai Rangkui Kota Pangkalpinang. Jurnal Teknik Sipil. 3(2): 11-15. Harseno E dan Jonas S. (2007). Studi Eksperimental Aliran Berubah Beraturan Pada Saluran Terbuka Bentuk Prismatis. Majalah Ilmiah UKRIM Edisi 2/th XII/2007.2(12):1-26 Kensau et al .2003. Hidrologi untuk Pengairan. Jakarta ( ID): Pradna Paramita Kurniawan T. 2016. Analisis arus balik air pada saluran drainase primer Gayam Kabupaten Kulon Progo dengan metode integrasi numerik. Jurnal Matriks Teknik Sipil. 3(2) : 75 – 82. Luknanto D. 2003. Hidrolika Saluran Terbuka. Jakarta: Erlangga. Nugraha D dan Susanti I. 2006. Backwater berdasarkan metode tahapan satndar. 1(1) : 43-51.

pada sungai

dengkeng

Wibisono C. 2016. Analisis arus balik air pada saluran drainase primer Ngestiharjo dan Karangwuni Kabupaten Kulon Progo dengan metode tahapan langsung. 3(2) : 66 – 74.

LAMPIRAN Lampiran 1 Gambar pengolahan data dan data hasil pengolahan dengan metode Visual Basic

Gambar 1 Pengkodingan dengan metode Visual Basic

Gambar 2 Pengkodingan dengan metode Visual Basic

Gambar 3 Pengkodingan dengan metode Visual Basic

Gambar 3 Pengkodingan dengan metode Visual Basic

Gambar 4 Hasil pengkodingan dengan metode Visual Basic

Gambar 5 Hasil pengkodingan dengan metode Visual Basic

Lampiran 2 contoh perhitungan

1. A=B*Y+B*Y^2 =6.1*1.47+6.1*1.47^2 =13.29 m2 2. P=B+2Y*(1+G^2)^1/2 =6.1+2*1.47*(1+22)1/2 =12.67 m 3. R=A/P =13.28/12.67 =1.04 m 4. V=Q/A =11.35/13.29 =0.85 m/s2 5. E=(Y+V^2)/(2*g) =(1.47+0.852)/(2*9.81) =1.51 m 6. F=V*N/R^2/3 =0.82*0.025/1.052/3 =0.00042 7. D=E(x-1)-E(x)/S-(F(x-1)+F(x)/2 =1.55-1.51/0.0016-0.00037+0.00042 =39.12 m 8. X(y)=X(y-1)+D = 0 + 39.12 = 39.12 m

Gambar 6 Contoh perhitungan