Available: http://jurnal.unissula.ac.id/index.php/psa

## EKSPERIMEN LABORATORIUM ALIRAN TERTUTUP DAN INISIASI UJI BENDUNG BERPORI UNTUK KAWASAN PERTANIAN
S. Imam Wahyudi 1* ,
Henny Pratiwi Adi 2 , A. Khamid 3
Program Studi Teknik Sipil Universitas Islam Sultan Agung, Jl. Raya Kaligawe Km. 4 Semarang 1,2,3 Penulis korespondensi email: wahyudi@unissula.ac.id 1

## ABSTRACT
The problem of water utilization for agricultural areas, the handling of problems in tidal flood areas requires analysis using numerical models and validation using physical model tests. This study aims to add a closed flow test component and an initial flow test with a porous weir sample. The method used in this research includes  inventorying  the  existing  laboratory  conditions,  making  existing  plans,  planning  flow  circulation, placing  the  necessary  measuring  instruments,  allocating  water  building  model  tests,  and  planning  detailed hydraulics  testing  laboratories.  This  research  begins  with  the  porous  weir  test.  This  research  results  in laboratory  planning  for  physical  testing  model,  experimentation  research,  flow  improvement.  Then  this research also produced preliminary analysis of laboratory experiments for porous weirs with three types of gabion shapes. The results of this study can be implemented in agricultural areas that have relatively small rivers or streams.
Keywords: closed flow, weir, porous, agricultural area

## ABSTRAK
Permasalahan pemanfaatan air untuk  kawasan pertanian, penanganan permasalahan kawasan banjir rob memerlukan analisis dengan menggunakan model numerik dan validasi dengan uji model Fisik. Penelitian ini bertujuan untuk menambahkan komponen uji aliran tertutup dan uji awal aliran dengan sampelk bendung berpori.  Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  meliputi  inventori  kondisi  eksisting  laboratorium, pembuatan denah  eksisting, perencanaan  sirkulasi aliran,  penempatan alat ukur  yang diperlukan,  alokasi  uji model  bangunan  air,  detail  perencanaan  laboratorium  uji  hidrolika.  Untuk  penelitian  ini  diawali  dengan  uji bendung  berpori.  Penelitian  ini  menghasilkan  perencanaan  laboratorium  untuk  uji  hidrolika,  penelitian eksperimen  dan  perbaikan  alur  aliran  laboratorium.  Kemudian  penelitian  ini  juga  menghasilkan  analisis  uji awal eksperimen laboratorium untuk bendung berpori dengan tiga tipe bentuk bronjong. Hasil penelitian ini dapat diimplementasikan di kawasan pertanian yang memiliki sungai atau aliran yang relatif kecil.
Kata kunci: aliran tertutup, bendung, berpori, kawasan pertanian

## 1. PENDAHULUAN
Dalam  pengelolaan  sumber  daya  air,  kita  harus  mempunyai  sarana  dan  prasarana penunjang yang memadai, salah satunya adalah irigasi untuk memajukan kawasan pertanian. Dengan  adanya  irigasi  yang  baik  pengolahan  lahan  pertanian  dapat  dilakukan  secara maksimal.  Jika  hanya  mengandalkan  pengairan  dari  curah  hujan,  frekuensi  panen  hanya sekali dalam setahun. Dengan bantuan infrastruktur irigasi, diantaranya bendung, kawasan pertanian tersebut bisa dua kali atau tiga kali panen setahun. (Tsuchiya, Hara, & Thaitakoo, 2015).  Untuk  membangun  irigasi  yang  baik  perlu  dipilih  lokasi  yang  ideal,  aliran  sungai yang cukup besar serta pengaturan dan pembagian air yang baik. Salah satu pengaturan air tersebut adalah dengan bendung berpori.
Untuk memenuhi hal ini maka perlu dibangun bedung pada aliran  sungai, dimana fungsi dari bendung ini adalah untuk  menaikkan  tinggi  muka air dan menstabilkan debit air sehingga aliran sungai ini masih bisa dimanfaatkan  untuk  mengairi  kawasan  pertanian sepanjang    tahun,    walaupun      pada  musim  kemarau.  (Niken  RTH,  Imam  Wahyudi,  & Poedjiastoeti, 2019)
Bendung atau pelimpah adalah suatu bangunan yang dibuat dari pasangan batu kali, bronjong atau beton, yang terletak melintang pada sebuah sungai dan dapat digunakan pula untuk kepentingan lain selain irigasi, seperti untuk keperluan air minum, pembangkit listrik atau untuk pengendali banjir dan rob. (Boogaard, F., Heikoop, R., Boer, E., & Palsma, 2017) dan  (Wahyudi,  Adi,  &  Lekkerkerk,  2019).  Menurut  jenisnya  bendung  dibagi  dua,  yaitu bendung tetap dan bendung sementara, bendung tetap adalah bangunan yang sebagian besar konstruksi  terdiri  dari  pintu  yang  dapat  digerakkan  untuk  mengatur  ketinggian  muka  air sungai  sedangkan  bendung  tidak  tetap  adalah  bangunan  yang  dipergunakan  untuk meninggikan  muka  air  di  sungai,  sampai  pada  ketinggian  yang  diperlukan  agar  air  dapat dialirkan  ke  saluran  irigasi  dan  petak  tersier.  Tujuan  dari  tahapan  penelitian  ini  yaitu merencanakan dan mewujudkan sirkuit aliran tertutup dan  mewujudkan implementasi awal uji sampel bendung Porous .

## 2. METODE PENELITIAN
Berikut  tahapan  penelitian  yang  dilakukan  yaitu  studi  pustaka  permodelan  fisik laboratorium,  kemudian  mengindentifikasi  beberapa  permasalahan  untuk  realisasi laboratorium Uji Hidrolika. Setelah data terkumpul dibuat gambar kondisi eksisting denah laboratorium  Hidrolika  FT  Unissula.  Kemudian  setelah  merealisasikan  modifikasi  aliran
tertutup dengan kelengkapan instrumentasi (Hiwasaki, Luna, Syamsidik, & Shaw, 2014).  Di laboratorium,  dilakukan  inisiasi  uji  aliran  dengan  uji  awal  bendung  berpori.  Ada  3  tipe bendung berpori yang diuji. Untuk tahap awal tiap tipe diuji dengan beberapa beda tinggi air dan debit yang bervariasi sesuai kondisi di kawasan pertanian.

## 3. HASIL  DAN  PEMBAHASAN
Hasil dalam penelitian ini dibagi menjadi dua yaitu proses penyusunan aliran tertutup dan  instrumentasi  laboratorium,  kemudian  inisiasi  uji  eksperimen  untuk  bendung  berpori. Uji bendung berpori ini direncanakan untuk aplikasi di kawasan pertanian sebagai teknologi tepat guna.

## 3.1 Penyusunan Aliran Tertutup dan instrumentasi eksperimen labororium
Komponen  aliran  tertutup  untuk  eksperimen  penelitian  laboratorium  di  antaranya terdiri dari pompa, tampungan air, pintu pengatur aliran, Uji model / prototipe ,  pengukur debit,  pengukur  kecepatan  aliran  ( current  meter ),  pengukur  elevasi  air  manual,  pengukur tinggi air otomatis ( Divers ), kolam sebagai reservoir . (Riffin & Ahmad, 2015). Komponen- komponen yang membentuk aliran tertutup dibuat skema dalam Gambar 1.
Gambar 1. Langkah Kerja Pengujian Model Fisik Laboratorium
Siklus  aliran  eksperimen  Labo  Hidrolika  FT  Unissula,  secara  urut  disampaikan dalam paragraph ini. Yang pertama intake air ke pompa diambil dari kolam tampungan air. Kedua pompa mengambil air dan mengirim ke tandon air laboratorium, tendon ini dilengkapi bendung  pengatur  dan  penyaring  kotoran  (M.A.O.A   Khalifa,  I.  Wahyudi,  &  P.  Thomas, 2000). Ketiga melalui saluran air dibawa menuju pintu kontrol berupa boxculvert ,  pintu air tersebut  membagi  aliran  ke  kiri  dan  lurus.  Keempat  aliran  air  lurus  ke Vnotch atau pintu Thomson  sebagai  pengukur  debit  secara  manual.  Kelima    alat Current  meter mengukur kecepatan aliran air dan divers mengukur fluktuasi elevasi air. (De Paola & Marini, 2011) Keenam  aliran  tersebut  digunakan  uji  prototipe  bendung porous dengan  beberapa  bentuk dan  jenis  materialnya.  Aliran  yang  melalui  bendung porous kemudian  kembali  ke  kolam tambungam.  Variasi  uji meliputi bentuk  dan jenis  material  model,  kemudian  variasi  debit aliran dan beda tinggi yang diterapkan.
Untuk memudahkan pemahaman dari siklus aliran tertutup, disampaikan  secara urut beberapa foto dari komponen aliran tersebut.  Pada gambar 2 ditampilkan foro dari pompa yang menyedot air dari tampungan air alami yang letaknya di belakang Fakultas Teknik. Air yang dipompa tersebut dimasukkan dalam tandon laboratorium.
Gambar 2. Komponen pompa dan tandon air di laboratorium
Pada Gambar 3 menampilkan foto pintu pembagi dan pengatur aliran air. Arah lurus saluran digunakan untuk uji model bendung porous yang akan disampaikan dalam paragraf berikutnya.
Gambar 3. Pintu air dan saluran pengatur aliran ke model Bendung
Aliran yang lurus menuju ke model uji hidrolika diukur debit dan fluktuasi elevasi air. Gambar 4 menampilkan pemasangan alat ukur kedua parameter tersebut.
Gambar 4. Pengukuran Debit dan elevasi air

## 3.2    Inisiasi eksperimen Bendung Berpori untuk kawasan pertanian
Pada  umumnya  konstruksi  bendung  memiliki  sifat  kedap  air.  Untuk  beberapa keperluan, bendung juga dibuat yang bersifat berpori (Ky & Chhun, 2018). Diantara fungsi bendung berpori adalah pengambilan bebas aliran yang beda tinggi tidak besar diperlukan, menyaring  air  dari upstream ,  modifikasi pemanfaatan  saat  musin penghujan  dan  kemarau (Boogaard and Lucke, 2019). Bendung tersebut akan digunakan sebagai teknologi tepat guna dalam  mengatasi  banjir  rob  pada  daerah  lokasi  banjir  yang  air  nya  akan  dimanfaatkan menjadi  air  baku  (Andrea  G.   Capodag/io,  Paolo   Ghilardi,  &  Joanna  Boguniewicz- Zab/ocka, 2016). Penelitian ini bertujuan untuk mengamati elevasi air tiga model bendung bronjong.  Pada  pengujian  prototipe  di  laboratorium  Hidrolika  Universitas  Islam  Sultan Agung Semarang.
Metode  pengujian  laboratorium  dapat  menggunakan  model  fisik  dengan  skala diperkecil atau skala sama ( undistorted scale ). Model fisik hidraulik sering disebut sebagai model  skala  adalah  peniruan  bangunan  prototipe  ke  dalam  suatu  model miniature skala tertentu dengan memperhatikan prinsip kesebangunan dan hubungan antar skala parameter yang harus dipenuhi (Costa, Burlando, & Priadi, 2016). Apabila hubungan antar skala dan kesebangunan  telah  dipenuhi,  maka  hasil  eksperimen  dengan  kalkulasi  implementasi lapangan dapat dianalisis (Sharp, 1981).
Skala  model  yang  digunakan  dalam  pengujian  ini  didasarkan  pada  beberapa pertimbangan antara lain tujuan dari pengujian, ketelitian, fasilitas laboratorium dan biaya. (Mah,  Putuhena,  &  Rosli,  2011).  Berdasar  pengamatan  lapangan  di  kawasan  pertanian, model  laboratorium  ini  memiliki  lebih  kurang  skala  ½  (setengah)  dari  riel  di  lapangan. Pengujian model fisik bendung porus dilakukan di laboratorium hidrolika Fakultas Teknik Universitas  Islam  Sultan  Agung  Semarang.  Desain  model  bendung  porus  dibagi  dalam  3 bentuk/tipe. Tipe 1 menggunakan bendung bronjong dengan model kedua sisi berlapis 3, 2 dan  1  (miring).  Tipe  2  menggunakan  bendung  bronjong    dengan  model  bagian  hulu mempunyai sisi tegak, sedangkan bagian hilir sisi miring (berlapis 2,5, 2 dan 1,5). Tipe 3 menggunakan  bendung  bronjong  dengan  model  tegak  satu  lapis.Untuk  awal  uji  model bendung  berpori,  dipresentasikan  hanya  model  yang  pertama  yaitu  model  bronjong  sisi miring. Berikut gambar konstruksi bendung berpori tersebut.
Gambar 5. Desain Potongan Model Bendung Porus Tipe 1
Material  yang  dipakai  untuk  model  bendung  porous  adalah  material  agregat  kasar beton  dengan  diameter  antara  4-5  cm.  kemudian  dibentuk  dengan  bronjong  galvanis diameter  lubang  1-2  cm.    Bendung  tersebut  memilikibentuk  trapesium  dengan  dimensi sampel  yaitu  Panjang  =  1,50  m,  Lebar  =  2,30  m,  Tinggi  =  0,65  m.  berdasarkan  kondisi saluran yang dimilik labo dimensi saluran juga trapezium dengan dimensi  b = 2,30 m, h = 1,0 m. Berikut ilustrasi dari konstruksi saluran dan uji sampel bendung berpori.

## Gambar 6. Gambar Tampak Rencana eksperimen uji hidrolik
Dalam  penelitian  ini  yang  diamati  dan  diukur  adalah  debit  dan  kecepatan  aliran, tinggi  air  di  hulu  dan  hilir  bendung  dari  beberepa  tipe  model  bendung  berpori.  Hasil  Uji model Desain didapat bendung beronjong tipe 1 elevasi MA hulu bendung = +65 cm, center bendung  =  +44.5  cm,  hilir  bendung  =  +41  cm.  Hasil  Uji  model  Desain  didapat  bendung bronjong tipe 2 elevasi MA hulu bendung = +48.76 cm, elevasi center bendung = +45,5 cm, hilir bendung = +43 cm. Hasil Uji model Desain didapat bendung bronjong tipe 3 elevasi MA  hulu  bendung  =  59  cm,  elevasi  center  bendung  =  49.5  cm,  hilir  bendung  =  40  cm. pengukuran elevasi otomatis ini ditampilkan dalam grafik sebagai berikut.
Gambar 7. Contoh Grafik hasil pengamatan elevasi air di hulu bendung
Untuk memperjelas lebih rinci hasil penelitian dipresentasikan elevasi, kecepatan dan temperature dalam fungsi waktu dalam Tabel 1.

## Tabel 1. Contoh hasil pengamatan eksperimen laboratorium
Hasil  awal  tersebut  di  atas  akan  dilanjutkan  dengan  beberapa  simulasi  bentuk bendung, beda tinggi air, kecepatan aliran, sehingga di dapat rumusan metode mendapatkan desain    bendung  berpori  yang  efisien.  Bendung  berpori  ini  akan  diplikasikan  di  kawasan pertanian  dimana  pada  saat  musim  penghujan  dan  kemarau  berbeda  kebutuhan  airnya. Sehingga diperlukan penutup yang fleksibel bendung berpori ini.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menambahkan  komponen  uji  aliran  tertutup  dan  uji coba  aliran  dengan  sampel  berupa  bendung  berpori.  Hasil  penelitian  ini  meliputi  data invetori  kondisi  eksisting  laboratorium, pembuatan denah eksisting, perencanaan sirkulasi aliran,  alat  ukur  yang  diperlukan,  alokasi  uji  model    bangunan,  detail  perencanaan laboratorium uji hidrolika. Penelitian ini diawali dengan uji aliran bendung berpori. Luaran Penelitian  ini  berupa  perencanaan  laboratorium  untuk  uji  dan  penelitian,  perbaikan  alur aliran dan uji awal eksperimen laboratorium untuk bendung berpori.

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Beberapa  mahasiswa  yang  membantu,  Bantuan  pendanaan  Penelitian  internal melalui  LPPM  UNISSULA,  yang  juga  terintegrasi  dengan  Hibah  Penelitian  dari  DRPM Kemenristek-BRIN RI.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Andrea  G.    Capodag/io,  Paolo    Ghilardi,  &  Joanna  Boguniewicz-Zab/ocka.  (2016).  New paradigms    in  urban  water  management    for  conservation  and  sustainability. Water Practice and Technology , 11 (1), 176–186. https://doi.org/10.2166/wpt.2016.022
Boogaard,  F.,  Heikoop,  R.,  Boer,  E.,  &  Palsma,  M.  (2017).  Effective  International Knowledge Exchange to Rehabilitate Rivers in Urban Delta’s with RDM approach. In MATEC Web of Conferences (p. 13).
Boogaard, Floris and Lucke, T. (2019). Long-Term Infiltration Performance Evaluation of Dutch  Permeable  Pavements  Using  the  Full-Scale  Infiltration  Method. Journal  of Water , 11 , 1–13. https://doi.org/10.3390/w11020320
Costa,  D.,  Burlando,  P.,  &  Priadi,  C.  (2016).  The  importance  of  integrated  solutions  to flooding  and  water  quality  problems  in  the  tropical  megacity  of  Jakarta. Sustainable Cities and Society , 20 . https://doi.org/10.1016/j.scs.2015.09.009
De  Paola,  F.,  &  Marini,  G.  (2011).  Experimental  Research  on  Floodplain  Storage Inundation:  Preliminary  Results. Energy  and  Environment  Research , 1 (1),  53–60. https://doi.org/10.5539/eer.v1n1p53
Hiwasaki,  L.,  Luna,  E.,  Syamsidik,  &  Shaw,  R.  (2014).  Process  for  integrating  local  and indigenous  knowledge  with  science  for  hydro-meteorological  disaster  risk  reduction and climate change adaptation in coastal and small island communities. International Journal of Disaster Risk Reduction , 10 . https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2014.07.007 Ky, S., Martinez, J., & Chhun, S. (2018). Mechanical Stability of River Banks Submitted to Fluctuations  of  the  Water  Level.  In Advances  in  Multi-Physics  and  Multi-Scale Couplings in Geo-Environmental Mechanics .
https://doi.org/https://doi.org/10.1016/B978-1-78548-278-6.50010-4
M.A.O.A    Khalifa,  I.  Wahyudi,  &  P.  Thomas.  (2000).  A  New  Device  for  Measuring Permeability  Under  High  Gradients  and  Sinusodal  Gradients. Geotechnical  Testing Journal , 23 (4), 404–412. https://doi.org/10.1520/GTJ11061J
Mah, D. Y. S., Putuhena, F. J., & bt Rosli, N. A. (2011). Modelling of river flushing and
water quality in a tributary constrained by barrages. Irrigation and Drainage Systems . https://doi.org/10.1007/s10795-011-9122-1
Niken  RTH,  R.,  Imam  Wahyudi,  S.,  &  Poedjiastoeti,  H.  (2019).    Ecodrainage  Model  to Handle the Inundations in the City Center of Demak. Journal of Advanced Civil and Environmental Engineering , 2 (2), 85–96. https://doi.org/10.30659/jacee.2.2.85-96 Riffin, J., & Ahmad, H. (2015). Experimental Study on Local Scour Before and After the
Channel Bend. In
InCIEC2015 (pp. 43–50). Selangor: Springer. https://doi.org/110.1007/978-981-0
Tsuchiya,  K.,  Hara,  Y.,  &  Thaitakoo,  D.  (2015).  Linking  food  and  land  systems  for sustainable  peri-urban  agriculture  in  Bangkok  Metropolitan  Region. Landscape  and Urban Planning , 143 . https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2015.07.008
Wahyudi,  S.  I.,  Adi,  H.  P.,  &  Lekkerkerk,  J.  (2019).  Handling  Solution  Tidal  Flood  in Kaligawe  Area  by  Polder  System  Drainage. International  Journal  of  Innovative Technology and Exploring Engineering , 9 (2), 1104–1109. https://doi.org/10.35940/ijitee.l3450.129219