## Analisis Jenis Aliran pada Saluran Terbuka dengan Hambatan
Raden Herdian Bayu Ash Siddiq 1 , Nia Nuraeni Suryaman 2 , Neris Peri Ardiansyah 3
1 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Widyatama
2 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Widyatama
3 Program Studi Teknik Elektro, Universitas Widyatama Email: raden.herdian@widyatama.ac.id ; nia.suryaman@widyatama.ac.id ; neris.ardiansyah@widyatama.ac.id

## ABSTRAK
Pada  saluran  terbuka,  aliran  uniform  (tetap/seragam)  akan  mengalami  perubahan  kecepatan  dan ketinggian jika terdapat hambatan atau benturan di dalam pengalirannya. Sifat aliran dapat berubah dari uniform  menjadi  non-uniform  atau  dari  laminer  (sejajar)  menjadi  turbulen  (tidak  teratur),  atau sebaliknya. Penelitian ini bertujuan untuk melihat fenomena perubahan aliran pada saluran terbuka yang ditambahkan  hambatan  di  badan  salurannya.  Adapun  metode  penelitian  ini  dilakukan  dengan  cara pemodelan fisik dengan flume meter dan pemodelan numerik dengan bantuan software HEC RAS 1D. Dari hasil penelitian didapat bahwa  Dari hasil penelitian ini didapat hasil bahwa pada kondisi eksisting tanpa  hambatan  dengan  debit  sebesar  0.01  m3/s dan  kemiringan  saluran  0.01  dihasilkan  jenis  aliran superkritik dengan tinggi muka air rata- rata 1 cm. Pada percobaan pertama dengan diberikan hambatan dengan  bukaan  bawah  jenis  aliran  yang  terjadi  di  hulu  berdasarkan  angka  froude  pada  pemodelan numerik HecRas 1D berubah menjadi aliran subkritik dengan tinggi muka air di hulu rata – rata 3 cm dan di hilir rata – rata 1.5 cm. Untuk kecepatan rata – rata di hulu sebesar 0.1 m/s dan di hilir sebesar 0.26 m/s. Pada percobaan kedua saat diberikan hambatan berupa ambang trapesium didapat tinggi muka air di bagian hulu rata – rata 10 cm dengan kecepatan rata – rata 0.04 m/s, diatas ambang 1 cm dan di bagian hilir rata – rata 1.4 cm dengan kecepatan rata – rata 0.26 m/s, sedangkan jenis aliran berdasarkan angka froude termasuk ke dalam aliran sub kritis.
Kata Kunci : Aliran, Froude, HEC RAS, Superkritis, Subkritis.

## ABSTRACT
In open channels, uniform flow will experience changes in speed and height if there are obstacles or collisions in the flow. The nature of the flow can change from uniform to non-uniform or from laminar (parallel) to turbulent (irregular), or vice versa. This research aims to look at the phenomenon of flow changes in open channels where obstacles are added to the channel body. This research method was carried out by means of physical modeling with a flume meter and numerical modeling with the help of HEC  RAS  1D  software.  From  the  research  results  it  was  found  that  in  existing  conditions  without obstacles with a discharge of 0.01 m3/s and a channel slope of 0.01 a supercritical type of flow was produced with an average water level of 1 cm. In the first experiment, by providing an obstacle with a bottom opening, the type of flow that occurred upstream based on the Froude number in HecRas 1D numerical modeling changed to subcritical flow with an average water level upstream of 3 cm and an average of 1.5 cm downstream. The average speed upstream is 0.1 m/s and downstream is 0.26 m/s. In the second experiment, when an obstacle was given in the form of a trapezoidal threshold, the water level in the upstream section was found to be an average of 10 cm with an average speed of 0.04 m/s, above the threshold of 1 cm and in the downstream section an average of 1.4 cm with an average speed of 0.26 m/s, while the type of flow based on the Froude number is included in sub-critical flow. Key words : Flow, Froude, HEC RAS, Supercritical, Subcritical.
Submitted: 26 Nov 2023 Reviewed: 15 Maret 2024 Revised 15 April 2024 Published: 01 August 2024

## PENDAHULUAN
Pembagian  saluran  terdiri  dari  dua  jenis:  saluran terbuka dan tertutup. Saluran terbuka dan tertutup memiliki  banyak  kesamaan,  tetapi  satu  hal  yang membedakannya  adalah  keberadaan  permukaan bebas.  Aliran  sungai,  aliran  irigasi  dan  talang, aliran  pembuangan,  dan  saluran  lain  memiliki banyak  masalah  aliran  terbuka  dengan  berbagai bentuk  dan  kondisi  geometri,  termasuk  model
saluran  yang  dibuat  di  laboratorium  untuk keperluan  penelitian.  Sifat  hidrolik  saluran  dapat diubah  sesuai  keinginan  atau  dirancang  untuk memenuhi  syarat  tertentu.  Oleh  karena  itu, menerapkan  teori  hidrolika  pada  saluran  dapat menghasilkan  hasil  yang  cukup  sesuai  dengan keadaan  nyata  dan  dengan  demikian  cukup  teliti untuk  kebutuhan  perancangan  yang  sebenarnya. Hal  ini  sangat  membantu  karena  bidang  teknik
sipil berkembang pesat dalam semua bidang ilmu saat  ini,  yang  menuntut  orang  untuk  terus berinovasi untuk memenuhi kebutuhan masyarakat.  Salah  satunya  adalah  rekayasa bangunan  air,  di  mana  rancangan  bangunan  air diperlukan  untuk  mengelola  sumber  daya  air dengan  menunjukkan  pola  aliran  saluran.  Oleh karena itu, pola aliran saluran terbuka harus diteliti karena hambatan atau benturan dalam pengalirannya (Rohmanto et al., 2021).
Sebuah  aliran  dengan  permukaan  air  yang  bebas disebut  aliran  saluran  terbuka.  Saluran  terbuka, baik  alami  maupun  buatan,  terdiri  dari  dua kategori:  aliran  permanen  (tetap)  dan  aliran  tidak permanen (tidak tetap). Aliran permanen memiliki komponen  aliran  yang  tetap  atau  tidak  berubah terhadap waktu, sedangkan aliran tidak permanen memiliki  komponen  aliran  yang  dapat  berubah terhadap waktu (Permana & Kurniadi, 2021). Saluran  terbuka  dapat  ditemukan  dalam  saluran irigasi  teknis,  semi  teknis,  dan  alami.  Saluran nonprismatis  mengakibatkan  perubahan  dalam ketinggian, kecepatan, dan perilaku aliran lainnya. Beberapa  penyebab  bentuk  aliran  nonprismatis adalah sebagai berikut: sambungan dua penampang  saluran  yang  berbeda,  adanya bangunan  lain  seperti  pilar  jembatan,  karena kecepatan  aliran  dan  kekasaran  dinding  saluran yang terlalu besar.
Bilangan  Froude  adalah  angka  nondimensional hubungan  antara  gaya  inertia  dan  gaya  gravitasi pada  aliran  air.  Angka  Foude  digunakan  untuk menentukan  jenis  aliran.  Untuk  aliran  subkritik kondisi pembatas (boundary condition) ada di hilir sementara untuk superkritik kondisi pembatasnya ada  di  hulu  dan  pada  saat  Fr  =  1  jenis  alirannya adalah kritik (Kementrian PUPR, 2017).
Tujuan  dari penelitian ini adalah untuk menganalisis  pola  aliran  saluran  terbuka  dengan penambahan  hambatan  dengan  membandingkan hasil  pemodelan  fisik  menggunakan  flume  meter dan pemodelan numerik dengan bantuan software Hec RAS 1D.

## METODE PENELITIAN
Adapun metode penelitian yang dilakukan adalah pengamatan pada pemodelan fisik dan perhitungan dengan pemodelan numerik. Kemudian hasil dari kedua  pemodelan  tersebut  dibandingkan  terkait karakteristik  aliran  yang  terjadi  karena  hambatan yang dipasang pada saluran terbuka.
Tempat  dilakukannya  penelitian  ini  yaitu  di laboratorium Teknik Sipil Universitas Widyatama. Penelitian  ini  dilakukan  dalam  jangka  waktu  4 bulan.
Penelitian  ini  dimulai  dengan  pembuatan  model fisik yaitu berupa flume meter. Selanjutnya dibuat juga  jenis  hambatan  berupa  bukaan  bawah  dan
ambang  bentuk  trapesium.  Kemudian  dilakukan pengujian  aliran  pada  model  fisik  tersebut  dan dilakukan pengukuran tinggi muka air setelah dan sebelum hambatan. Hasil dari pengamatan model fisik  ini  nantinya  juga  dijadikan  parameter kalibrasi  model  numerik.  Pemodelan  numerik sendiri menggunakan bantuan software HEC RAS 1D  dimana  pada  model  ditambahkan inline structure sebagai  model  hambatan  pada  badan saluran.  Hasil  dari  pengamatan  model  fisik  dan pemodelan numerik kemudian dibandingkan. Dari hasil  pemodelan  tersebut  kemudian  ditarik kesimpulan untuk penelitian ini.
Adapun bagan alir pada penelitian ini dapat dilihat pada gambar dibawah.
Mulai Pembuatan Alat Uji Flume Meter Pemodelan Fisik Pemodelan Numerik dengan HEC RAS 1D Pemodelan dan Uji Coba Analisis Hasil Model Kesimpulan Selesai
Gambar 1. Bagan Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tahap  pertama  dari  penelitian  ini  adalah pembuatan  alt  uji  flume  meter.  Adapun flume meter yang telah dibuat dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Alat Flume Meter
Sedangkan untuk model hambatan yang dibuat dan dipakai pada uji coba dapat dilihat pada Gambar 3.
(a) (b)
Gambar 3 Model Hambatan pada Saluran, (a) Bukaan bawah, (b) Ambang.
Untuk  percobaan  pertama  yaitu  kondisi  eksisting saluran  tanpa  adanya  hambatan.  Dari  hasil pengamatan didapat tinggi muka air dengan debit 0.01 m 3 /s pada kondisi eksisting didapat rata – rata 1 cm.

## Gambar 4 TMA saat kondisi tanpa hambatan
Sedangkan hasil pemodelan numerik dengan HEC RAS 1D pada kondisi tanpa hambatan dengan nilai n manning 0.01 didapat tinggi muka aliran rata  – rata  0.008  meter  atau  0.8  cm.  Kecepatan  pada saluran rata – rata 0.41 m/s dan angka froude yang dihasilkan  rata  –  rata  1.36,  sehingga  aliran  yang dihasilkan termasuk kedalam aliran superkritis.
Gambar 5 Hasil model Hec Ras 1D kondisi saluran tanpa hambatan
Dari  hasil  tersebut  dapat  dikatakan  pemodelan numerik  dengan  Hec  Ras  1D  dapat  mewakili kondisi sebenarnya.
Selanjutnya  pada  percobaan  kedua  dilakukan pengamatan model uji fisik dengan menambahkan hambatan yang mempunyai panjang 25 cm, lebar 26 cm, tinggi 23 cm dengan lebar bukaan bawah 7 cm  dan  tinggi  5  cm.  Dari  hasil  pengamatan diperoleh TMA di belakang bangunan (hulu)  rata
– rata 2.5 cm dan di depan bangunan (hilir) rata – rata 0.8 cm.
(a) TMA Hilir              (b) TMA Hulu
Gambar 6 Kondisi TMA dengan Hambatan bukaan bawah
Sedangkan  dari  hasil  pemodelan  Hec  Ras  1D didapat  TMA  pada  saluran  dengan  hambatan bukaan bawah di bagian hulu rata – rata 3 cm dan di bagian hilir rata – rata 1.5 cm.
(a) (b) (c)
(d)
Gambar 7 Kondisi TMA dengan hambatan bukaan bawah, (a) Potongan memanjang, (b)
TMA di Hulu, (c) TMA di bangunan, (d) TMA di
Hilir.
Tabel 1 TMA di Sepanjang Saluran Akibat Hambatan Bukaan Bawah River Sta W.S. Elev Froude # Chl (m) 10 0.05 0.22 9.09090* 0.05 0.2 8.18181* 0.05 0.18 7.27272* 0.05 0.18 6.36363* 0.05 0.16 5.45454* 0.05 0.16 4.54545* 0.05 0.14 3.65 Inline Structure 3.63636* 0.02 0.91 2.72727* 0.02 0.82 1.81818* 0.02 0.65 .909090* 0.02 0.62 0 0.02 0.5
Dari hasil tersebut terdapat perbedaan TMA hasil pemodelan  fisik  dan  numerik.  Di  Hulu  terdapat perbedaan  rata  –  rata  0.5  cm,  sedangkan  di  hilir terdapat  perbedaan  rata  –  rata  0.7  cm.  Untuk kecepatan  rata  –  rata  di  hulu  sebesar  0.1  m/s dengan  angka  froude  rata  –  rata  0.17  dan  di hilir sebesar 0.26 m/s dengan angka froude rata  – rata 0.7, termasuk ke dalam jenis aliran subkritis.
Pada  percobaan  ketiga  ditambahkan  hambatan berupa  bangunan  ambang  berbentuk  trapesium dengan  panjang  25  cm,  tinggi  10  cm  dan  lebar embung  10  cm.  Dari  hasil  pengamatan  didapat TMA di Hilir setinggi 12 cm, TMA di atas ambang setinggi 0.5 cm dan di hilir setinggi 0.7 cm.
(a) TMA Hulu          (b) TMA diatas ambang
(c) TMA di Hilir
Gambar 8 Kondisi TMA dengan Hambatan bangunan ambang.
Dari  hasil  pemodelan  Hec  Ras  1D  didapat  TMA pada saluran dengan hambatan bangunan ambang di bagian hulu rata – rata 10 cm dengan kecepatan rata  –  rata  0.04  m/s,  angka  froude  0.04,  diatas ambang 1 cm dan di bagian hilir rata – rata 1.4 cm dengan  kecepatan  rata  –  rata  0.26  m/s,  angka froude 0.69, jenis aliran berdasarkan angka froude termasuk ke dalam aliran sub kritis.
(a)
(b) (c)
(d)
Gambar  9 Kondisi  TMA  dengan  bangunan ambang  (a)  Potongan  memanjang,  (b)  TMA  di Hulu, (c) TMA di bangunan, (d) TMA di Hilir.

## Tabel 2 TMA di Sepanjang Saluran Akibat Hambatan Bangunan Ambang
River Sta W.S. Elev Froude # Chl (m) 10 0.11 0.04 9.09090* 0.11 0.04 8.18181* 0.11 0.04 7.27272* 0.11 0.04 6.36363* 0.11 0.04 5.45454* 0.11 0.04 4.54545* 0.11 0.04 3.65 Inline Structure 3.63636* 0.02 0.91 2.72727* 0.02 0.82 1.81818* 0.02 0.65 .909090* 0.02 0.61 0 0.02 0.5

## KESIMPULAN
Dari hasil penelitian ini didapat hasil bahwa pada kondisi  eksisting  tanpa  hambatan  dengan  debit sebesar  0.01  m3/s  dan  kemiringan  saluran  0.01 dihasilkan  jenis  aliran  superkritik  dengan  tinggi muka air rata- rata 1 cm. Pada percobaan pertama dengan diberikan hambatan dengan bukaan bawah jenis aliran yang terjadi di hulu berdasarkan angka froude  pada  pemodelan  numerik  HecRas  1D berubah  menjadi  aliran  subkritik  dengan  tinggi muka air di hulu rata – rata 3 cm dan di hilir rata – rata  1.5  cm.  Untuk  kecepatan  rata  –  rata  di  hulu sebesar 0.1 m/s dan di hilir sebesar 0.26 m/s. Pada percobaan  kedua  saat  diberikan hambatan  berupa ambang  trapesium  didapat  tinggi  muka  air  di bagian  hulu  rata  –  rata  10  cm  dengan  kecepatan rata  –  rata  0.04  m/s,  diatas  ambang  1  cm  dan  di bagian  hilir  rata  –  rata  1.4  cm  dengan  kecepatan rata  –  rata  0.26  m/s,  sedangkan  jenis  aliran berdasarkan  angka  froude  termasuk  ke  dalam aliran sub kritis.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Tulisan ini merupakan bagian / diolah dari laporan penelitian dengan didanai oleh LP2M Universitas Widyatama tahun anggaran 2022/2023.
Ucapan  terima  kasih  saya  sampaikan  kepada LPPM  Universitas  Widyatama  yang  telah mendukung  dalam  mensukseskan  penelitian  ini. Kepada  para  Dosen  dan  Mahasiswa  yang  telah bahu  membahu  dalam  menyelesaikan  semua  hal dari awal sampai dengan akhir penelitian.

## DAFTAR PUSTAKA
Aditya, R. F., Wahono, E. P., & Tugiono, S. (2021).  Analisis  Perbandingan  Pola Aliran  Pada  Bangunan  Pelimpah  Ogee Dan  Stepped  Dengan  Model  Fisik  2D.
Jrsdd , 9 (1), 41–50. http://journal.eng.unila.ac.id/index.php/jr sdd/article/view/1737
Ali, M. Y., Husaiman, H., & Nur, M. I. (2018). Karakteristik  Aliran  Pada  Bangunan Pelimpah Tipe Ogee. Teknik Hidro , 11 (1), 72–82. https://doi.org/10.26618/th.v11i1.2441
Ali,  R.  P.,  Wardoyo,  W.,  &  Maulana,  M.  A. (2022).  Analisis  Pengaruh  Kedalaman Saluran  Pengarah  Aliran  Pada  Pelimpah (Spillway)  Dengan  Pemodelan  Numerik.
Jurnal  Aplikasi  Teknik  Sipil , 20 (3),  353. https://doi.org/10.12962/j2579- 891x.v20i3.13349
Arsana,  I.,  Gustave  S.P,  I.,  &  Wirawan,  I.
(2014).  Penataan  Pola  Aliran  Saluran
Sekunder di Daerah Aliran Sungai (DAS)
Tukad  Rangda. Jurnal  Ilmiah  Teknik Sipil, 18(2). Retrieved from https://ojs.unud.ac.id/index.php/jits/articl
e/view/30566
Astuti,  G.  Y.  D.,  &  Hariati,  F.  (2020).  Studi
Karakteristik  Aliran  pada  Flume  Saluran Terbuka  di  Laboratorium  Teknik  Sipil Uika.
Astonjadro , 5 (1), 16–26. https://doi.org/10.32832/astonjadro.v5i1.

## 831
Ginanjar,  B.,  &  Hariati,  F.  (2015).  Analisis Koefisien  Debit  Model  Alat  Ukur  Celah Segiempat  di  Laboratorium  Hidrolika Teknik  Sipil  Universitas  Ibn  Khaldun Bogor. Astonjadro , 4 (2), 18–24.
https://doi.org/10.32832/astonjadro.v4i2.

## 824
Harseno,  E.,  &  Jonas  V.  L.,  S.  (2007).  Studi Eksperimental Aliran Berubah Beraturan Pada  Saluran  Terbuka  Bentuk  Prismatis.
Majalah Ilmiah UKRIm , 2 (12), 1–26.
Ismawati,  S.  M.,  &  Lasminto,  U.  (2017).
Pemodelan  Aliran  1D  pada  Bendungan Tugu Menggunakan Software HEC-RAS.
Jurnal Hidroteknik , 2 (2), 19. https://doi.org/10.12962/jh.v2i2.4412 Kementrian  PUPR.  (2017).  Modul  hidrologi dan hidrolika sungai pelatihan pengendalian banjir 2017. Pusat
Pendidikan  dan  Pelatihan  Sumber  Daya Air dan Konstruksi . Ma’rifah, B. H. (2016). Pengaruh Pola Aliran pada  Saluran  Pelimpah  Samping  Akibat dari  Penempatan  Spllway  dengan  Tipe Mercu  Ogee  Waduk  Wonorejo. Jurnal Rekayasa Teknik Sipil , 3 (3), 186–194.
Permana, R., Tedja, R. H. & Kurniadi, Y. N.
(2020).  Analisis  Aliran  Lambat  Laun Pada  Saluran  Terbuka  dengan  Beberapa Kemiringan  dan  Bangunan  Air. FTSP Series.
Purnama, A., Nuraini, E. (2018). Karakteristik Aliran  Pada  Belokan  Saluran  Terbuka. Researchgate. DOI: 10.31227/osf.io/pm365
Rohmanto,  H.,  Sawito,  K.,  &  Siregar,  H.,
(2021).  Analisis  Pola  Aliran  Saluran Terbuka  Dengan  Hambatan  Persegi Panjang,  Bulat,  Segitiga,  dan  Wing.
Seminar Nasional Ketekniksipilan,
Infrastruktur Dan Industri Jasa Konstruksi (KIIJK) , 1 (1), 2021.
Schindfessel, L., Creëlle, S., & De Mulder, T.
(2015). Flow patterns in an open channel confluence  with  increasingly  dominant tributary  inflow. Water  (Switzerland) ,
7 (9),
4724–4751. https://doi.org/10.3390/w7094724
Shiami,  F.  A.  R.,  Lasminto,  U.,  & Wardoyo, W.  (2017).  Prediksi  Laju  Sedimentasi pada  Tampungan  Bendungan  Tugu Trenggalek.  Jurnal  Teknik  ITS,  6(2), D119-D122.
Sofyan,  F.  D.,  Dermawan,  V.,  &  Yuliani,  E. (2018). Kabupaten  Blora  Provinsi  Jawa Tengah . 82–94.
Wibawanto, L. N., Santoso, B., & Juwana, W. E.  (2018).  Karakteristik  aliran  dua  fase pada  saluran  ekspansi  tiba-tiba. Jurnal
Teknik  Mesin  Indonesia , 11 (1),  7–12. https://doi.org/10.36289/jtmi.v11i1.44
Widiyanto,  W.  (2007).  Profil  Muka  Air  di Hulu Groundsill Tipe Ambang Lebar dan Ogee. Dinamika Rekayasa , 3 (2), 71-80. Wahyudi, L. M. I. (2018). Model Eksperimental  Pengaruh  Variasi  Debit dan  Kemiringan  Dasar  terhadap  Pola Gerusan pada Hilir Bendung. Undergraduate Thesis. Universitas Mataram.
http://eprints.unram.ac.id/id/eprint/1234
Ye, S., Zhang, Z., Song, X., Wang, Y., Chen, Y.,  &  Huang,  C.  (2020).  A  flow  feature detection  method  for  modeling  pressure distribution  around  a  cylinder  in  non- uniform  flows  by  using  a  convolutional neural network. Scientific Reports , 10 (1),
1–10. https://doi.org/10.1038/s41598- 020-61450-z