Gerakan Partikel Air

Partikel air di laut dalam bergerak dalam bentuk hampir lingkaran. Di puncak gelombang, partikel bergerak dalam arah yang sama dengan penjalaran gelombang, dan di lembah bergerak dalam arah yang berlawanan. Di permukaan, diameter orbital berkaitan dengan tinggi bertambahnya kedalaman hingga kedalaman air sama dengan ½ panjang gelombang dan diameter orbital diabaikan dan tidak ada perpindahan partikel air

Add caption

 

Gerakan partikel air alami di dalam gelombang merupakan aplikasi praktis yang penting. Misalnya, air bawah laut hanya mempunyai kedalaman 150 m untuk menghindari efek dari badai laut dan pengetahuan dari penurunan secara eksponensial gelombang terhadap kedalaman merupakan implikasi untuk desain pemboran minyak terapung. 

Read More

Analisa Debit Banjir Rencana

Ada beberapa metode untuk memperkirakan debit banjir (laju aliran puncak). Metode yang dipakai pada suatu lokasi lebih banyak ditentukan oleh ketersediaan data. Secara umum, metode yang umum dipakai adalah (Suripin,2004) :

A.  Metode Rasional
Metode  untuk  memperkirakan  laju  aliran  permukaan  puncak  yang  umum  dipakai adalah   metode   Rasional   USSCS   (1973).   Metode   ini   sangat   sederhana   dan   mudah penggunaanya,  namun pemakaiannya  terbatas  untuk DAS-DAS  dengan ukuran kecil, yaitu kurang dari 300 ha (Goldman et al.,1986).

Metode rasional dikembangkan berdasarkan asumsi bahwa hujan yang terjadi mempunyai intensitas seragam dan merata di seluruh DAS selama paling sedikit sama dengan waktu konsentrasi (tc) DAS.

Gambar . Hubungan curah hujan dengan aliran permukaan untuk durasi hujan yang berbeda.

Gambar  diatas  menunjukkan  bahwa  hujan  dengan  intensitas  seragam  dan  merata seluruh DAS berdurasi sama dengan waktu konsentrasi (tc). Jika hujan yang terjadi lamanya kurang dari tc maka debit puncak yang terjadi lebih kecil dari Qp, karena seluruh DAS tidak dapat memberikan  konstribusi  aliran secara bersama pada titik kontrol (outlet). Sebaliknya jika hujan yang terjadi lebih lama dari tc, maka debit puncak aliran permukaan  akan tetap sama dengan Qp.

Read More

Daerah Aliran Sungai

Daerah  Aliran  Sungai  (DAS)  (catchment,   basin,  watershed)  merupakan  daerah dimana  semua  airnya  mengalir  ke  dalam  suatu  sungai  yang  dimaksudkan.  Daerah  ini umumnya   dibatasi   oleh   batas   topografi,   yang   berarti   ditetapkan   berdasar   aliran   air permukaan. Batas ini tidak ditetapkan berdasar air bawah tanah karena permukaan air tanah selalu berubah sesuai dengan musim dan tingkat kegiatan pemakaian.

Nama sebuah DAS ditandai dengan nama sungai yang bersangkutan dan dibatasi oleh titik  kontrol,  yang  umumnya  merupakan  stasiun  hidrometri.  Memperhatikan  hal  tersebut berarti sebuah DAS dapat merupakan  bagian dari DAS lain (Sri Harto Br., 1993). Dalam sebuah  DAS  kemudian  dibagi  dalam  area yang lebih kecil  menjadi  sub DAS.  Penentuan batas-batas sub DAS berdasarkan kontur, jalan dan rel KA yang ada di lapangan untuk menentukan arah aliran air.
Dari peta topografi,  ditetapkan  titik-titik  tertinggi  disekeliling  sungai  utama  (main stream)  yang  dimaksudkan,  dan  masing-masing  titik  tersebut  dihubungkan  satu  dengan lainnya sehingga membentuk garis utuh yang bertemu ujung pangkalnya. Garis tersebut merupakan batas DAS dititik kontrol tertentu (Sri Harto Br., 1993).
Karakteristik DAS yang berpengaruh besar pada aliran permukaan meliputi (Suripin, 2004):

1)  Luas dan bentuk DAS
Laju   dan   volume   aliran   permukaan   makin   bertambah   besar   dengan bertambahnya  luas DAS. Tetapi apabila aliran permukaan tidak dinyatakan sebagai jumlah total dari DAS, melainkan sebagai laju dan volume per satuan luas, besarnya akan berkurang dengan bertambahnya luasnya DAS. Ini berkaitan dengan waktu yang diperlukan air untuk mengalir dari titik terjauh sampai ke titik kontrol (waktu konsentrasi) dan juga penyebaran atau intensitas hujan.
Bentuk DAS mempunyai pengaruh pada pola aliran dalam sungai. Pengaruh bentuk DAS terhadap aliran permukaan dapat ditunjukkan dengan memperhatikan hidrograf-hidrograf yang terjadi pada dua buah DAS yang bentuknya berbeda namun mempunyai luas yang sama dan menerima hujan dengan intensitas yang sama.

 

Gambar2.1  Pengaruh bentuk DAS pada aliran permukaan


Bentuk DAS yang memanjang dan sempit cenderung menghasilkan laju aliran permukaan yang lebih kecil dibandingkan dengan DAS yang berbentuk melebar atau melingkar. Hal ini terjadi karena waktu konsentrasi DAS yang memanjang lebih lama

dibandingkan dengan DAS yang melebar, sehingga terjadinya konsentrasi air dititik kontrol  lebih  lambat  yang  berpengaruh  pada  laju  dan  volume  aliran  permukaan. Faktor  bentuk  juga  dapat  berpengaruh  pada  aliran  permukaan  apabila  hujan  yang terjadi tidak serentak diseluruh DAS, tetapi bergerak dari ujung yang satu ke ujung lainnya. Pada DAS memanjang laju aliran akan lebih kecil karena aliran permukaan akibat hujan di hulu belum memberikan  kontribusi  pada titik kontrol ketika aliran permukaan  dari  hujan  di  hilir  telah  habis,  atau  mengecil.  Sebaliknya  pada  DAS melebar, datangnya aliran permukaan dari semua titik di DAS tidak terpaut banyak, artinya air dari hulu sudah tiba sebelum aliran di titik kontrol mengecil/habis.

2)  Topografi
Tampakan rupa muka bumi atau topografi seperti kemiringan lahan, keadaan dan kerapatan  parit  dan/atau  saluran,  dan bentuk-bentuk  cekungan  lainnya  mempunyai pengaruh  pada laju dan volume aliran permukaan.  DAS dengan kemiringan  curam disertai parit/saluran yang rapat akan menghasilkan laju dan volume aliran permukaan yang lebih tinggi dibandingkan dengan DAS yang landai dengan parit yang jarang dan adanya cekungan-cekungan.  Pengaruh kerapatan parit, yaitu panjang parit per satuan luas DAS, pada aliran permukaan adalah memperpendek waktu konsentrasi, sehingga

memperbesar laju aliran permukaan.

  Gambar 2.2. Pengaruh kerapatan parit/saluran pada hidrograf aliran permukaan

3)  Tata guna lahan

Pengaruh tata guna lahan pada aliran permukaan dinyatakan dalam koefisien aliran permukaan  (C),  yaitu  bilangan  yang  menunjukkan  perbandingan  antara  besarnya aliran permukaan dan besarnya curah hujan. Angka koefisien aliran permukan ini merupakan salah satu indikator untuk menentukan kondisi fisik suatu DAS. Nilai C berkisar  antara  0  sampai  1.  Nilai  C  =  0  menunjukkan  bahwa  semua  air  hujan terintersepsi   dan   terinfiltrasi   ke   dalam   tanah,   sebaliknya   untuk   nilai   C   =   1 menunjukkkan bahwa semua air hujan mengalir sebagai aliran permukaan.

 

Read More

Analisis Hidrologi

Data hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai fenomena hidrologi (hydrologic phenomenon),  seperti besarnya : curah hujan, temperatur, penguapan, lamanya penyinaran matahari, kecepatan angin, debit sungai, tinggi muka air sungai, kecepatan aliran, konsentrasi sedimen sungai akan selalu berubah terhadap waktu (Soewarno, 1995).

Data   hidrologi   dianalisis   untuk   membuat   keputusan   dan   menarik   kesimpulan mengenai fenomena hidrologi berdasarkan sebagian data hidrologi yang dikumpulkan. (Soewarno, 1995).

Adapun langkah-langkah dalam analisis hidrologi adalah sebagai berikut :
1)  Perencanaan Daerah Aliran Sungai (DAS) beserta luasnya.

2)  Analisis mengenai distribusi curah hujan dengan periode ulang T tahun.

3)  Analisis mengenai frekuensi curah hujan.

4)  Pengukuran dispersi.

5)  Pemilihan jenis sebaran.

6)  Uji kecocokan sebaran.

7)  Perhitungan  debit banjir rencana berdasarkan  besarnya curah hujan rencana di atas pada periode ulang T tahun untuk menentukan bangunan pengendali banjir.

Read More

Erosi dan Sedimentasi

   Erosi dan sedimentasi merupakan serangkaian proses yang berkaitan dengan proses  pelapukan,  pelepasan,  pengangkutan  dan  pengendapan  material  tanah/kerak bumi. Erosi dapat disebabkan oleh angin, air atau aliran gletser (es). Dalam hal ini yang akan dibahas adalah erosi oleh air.
Erosi yang disebabkan oleh air dapat berupa :

a)   Erosi Lempeng (Sheet Erosion) 

 

    Erosi lempeng yaitu erosi dimana butir-butir tanah diangkut lewat permukaan atas  tanah  oleh  selapis  tipis  limpasan  permukaan,  yang  dihasilkan  oleh intensitas hujan yang mengalir diatas permukaan tanah.

b)  Pembentukan Polongan (Gully)

Gully erosion yaitu erosi lempeng terpusat pada polongan tersebut. Kecepatan airnya jauh lebih besar dibandingkan  dengan kecepatan limpasan pada erosi lempeng.  Polongan  akan  cenderung  akan  lebih  dalam,  yang  akan menyebabkan   terjadinya   longsoran-longsoran.    Longsoran   tersebut   akan menuju kearah hulu. Ini dinamakan erosi kearah belakang (backward erosion).

c)   Longsoran Massa Tanah
Longsoran ini terjadi setelah adanya curah hujan yang panjang, yang lapisan tanahnya menjadi jenuh oleh air tanah.

d)  Erosi Tebing Sungai
Tebing  mengalami  penggerusan  air  yang  dapat  menyebabkan  longsornya tebing-tebing pada belokan-belokan sungai (CD. Soemarto,1995).
Faktor-faktor yang mempengaruhi erosi antara lain :
•          Iklim
•          Tanah
•          Topografi
•          Tanaman / Vegetasi
•          Macam penggunaan lahan

•          Kegiatan manusia
•          Karakteristik hidrolika sungai
•          Karakteristik penampung sedimen, check dam, dan waduk
•          Kegiatan gunung berapi
Proses erosi oleh air dimulai pada saat tenaga kinetik air hujan mengenai air

tanah. Tenaga pukulan air hujan ini yang menyebabkan terlepasnya partikel-partikel tanah dari gumpalan  tanah yang lebih besar. Semakin  tinggi intensitas  hujan akan semakin tinggi pula tenaga yang dihasilkan dan semakin banyak partikel tanah yang terlepas dari gumpalan tanah. Tanah yang terlepas ini akan terlempar bersama dengan percikan air. (Morgan, 1980)

Menurut Darmawidjaja (1981), benturan tetesan air hujan dengan permukaan tanah  akan  menghancurkan  ikatan  struktur  tanah  dan  terlepas  menjadi  partikel- partikel tanah yang kemudian memercik bersama dengan percikan air hujan. Peristiwa ini menyebabkan tanah akan terkikis dan proses ini dikenal dengan erosi percikan air hujan atau Rain Splash Erotion, serta merupakan tahap terpenting dari proses erosi, karena merupakan awal terjadinya erosi.

Menurut  Utomo  (1983),  erosi dialam  akan selalu  ada dan tetap terjadi  dan bentuk permukaan bumi akan selalu berubah dari waktu ke waktu. Proses pengikisan permukaan bumi secara alamiah disebut erosi geologi atau erosi alam, sedang erosi yang disebabkan oleh aktifitas manusia disebut erosi yang dipercepat.

Menurut Gupta (1979), pada kondisi erosi yang dipercepat besarnya laju pengikisan tanah jauh lebih besar dari pada laju pembentukan tanah, sehingga akan mengurangi tingkat kesuburan tanah.
Aliran     permukaan     merupakan     penyebab     utama     terjadinya     proses pengangkutan   partikel-partikel   tanah.   Kemampuan   limpasan   permukaan   dalam mengangkut  partikel  tanah tergantung  dari besarnya  energi potensial  yang dimiliki oleh aliran permukaan  tersebut, semakin besar energi potensial yang dimiliki maka semakin besar pula kemampuan limpasan tersebut dalam mengangkut partikel tanah. Hudson (1976), memandang erosi dari dua segi yakni :
1.   Faktor penyebab erosi, yang dinyatakan dalam erosivitas hujan, dan
2.   Faktor   ketahanan   tanah   terhadap   erosivitas   hujan,   yang   dinyatakan   sebagai
erodibilitas tanah.

            Erosi merupakan fungsi dari erosivitas dan erodibilitas. Pada dasarnya proses erosi adalah akibat interaksi kerja antara faktor-faktor iklim, topografi, vegetasi dan manusia  terhadap  tanah.  Secara  umum,  faktor-faktor   tersebut  dapat  dinyatakan dengan  persamaan  yang  dikenal  dengan  Persamaan     Umum  Kehilangan  Tanah (PUKT), yaitu kehilangan  tanah (A) dipengaruhi  oleh indeks Erosifitas (R), Faktor Erodibilitas (K), Faktor Panjang Kemiringan (L), Fakor Kemiringan (S), Faktor Pengelolaan Tanaman (C), Faktor Pengendali Erosi (P) (CD. Soemarto,1995)
Wischmeier   dan   Smith   (1962)   mengemukakan   rumus   pendugaan   erosi (Universal Soil Loss Equation) yang berlaku untuk tanah–tanah di Amerika Serikat. Walaupun demikian rumus ini banyak pula digunakan dinegara lain, di antaranya di Indonesia.

Read More

Aliran Fluida

Aliran fluida dapat diaktegorikan:

1. Aliran laminar
Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan – lapisan, atau lamina – lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton yaitu :

 

2.Aliran Turbulen

Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian – kerugian aliran.

3. Aliran transisi

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.

Konsep Dasar Bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu aliran itu dinamakan laminar, transisi atau turbulen.

Dimana :   V =  kecepatan  (rata-rata) fluida yang mengalir (m/s)
                D = adalah diameter dalam pipa (m)
                ρ = adalah masa jenis fluida (kg/m3)
                µ =  adalah viskositas dinamik fluida (kg/m.s) atau (N. det/ m2)

Dilihat  dari  kecepatan  aliran,  menurut  (Mr.  Reynolds)     diasumsikan/dikategorikan laminar bila aliran tersebut mempunyai bilangan Re kurang dari 2300, Untuk aliran transisi berada pada pada bilangan Re 2300 dan 4000  biasa juga disebut sebagai bilangan Reynolds kritis, sedangkan aliran turbulen mempunyai bilangan Re lebih dari 4000.

Viskositas
Viskositas fluida merupakan ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau perubahan bentuk. Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya. Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur hal ini disebabkan gaya – gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunya viskositas dari zat cair tersebut.

Rapat jenis (density )
Density atau rapat jenis (ρ) suatu zat adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut dan dinyatakan dalam massa persatuan volume; sifat ini ditentukan dengan cara menghitung
nisbah ( ratio ) massa zat yang terkandung dalam suatu bagian tertentu terhadap volume

bagian tersebut. Hubunganya dapat dinyatakan sebagai berikut

dimana : m =  adalah masa fluida ( kg)

             ∀ =  adalah volume fluida (m3)

Debit Aliran

Debit aliran dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran pada masing masing pipa
experimen diaman rumus debit aliran

Dimana : Q  = adalah debit aliran ( m3/s )
              V = adalah kecepatan aliran ( m/s ) A adalah luas penampang ( m2 )
              ∀=  adalah volume fluida ( m3 )

Koefisien Gesek

Koefisien gesek dipengaruhi oleh kecepatan, karena distribusi kecepatan pada aliran laminar dan aliran turbulen berbeda, maka koefisien gesek erbeda pula untuk masing – masing jenis aliran .
Pada aliran Laminar dalam pipa tertutup (closed conduits) mempunyai distribusi vektor kecepatan seperti pada gambar (1). Pada aliran laminar vektor kecepatan yang berlaku adalah kecepatan dalam arah z saja, sehingga analisa gaya Z adalah

pA + τdAp − ( p + dp) A = 0

dengan memasukan nilai

A = πr 2 , maka didapat
τ (2πrdz) − πr 2 dp

 = 0

Jika aliran dianggap sebagai fluida Newtonian maka persamaan (5) dapat disubsitusikan dalam persamaan hukum viskos Newton

Sumber>>Berbagai sumber

Read More