## KAJIAN PENGARUH TINGGI BUKAAN PINTU AIR TEGAK ( SCLUICEGATE ) TERHADAP BILANGAN FROUDE
Jani Albas 1 , Sulwan Permana 2
Jurnal Konstruksi Sekolah Tinggi Teknologi Garut Jl. Mayor Syamsu No. 1 Jayaraga Garut 44151 Indonesia Email : jurnal@sttgarut.ac.id
1 janialbas@yahoo.com
2 sulwanpermana@sttgarut.ac.id
Abstrak   – Dalam mengoptimalisasikan peranan bangunan pintu air  sebagai  pengatur debit dan pengatur  tinggi  muka  air  dihulu  bangunan  pintu  air,  sering  dihadapkan  pada  masalah  gerusan local (Local Scouring) di sebelah hilir bangunan pintu air. Berbagai penanganan masalah tersebut telah dilakukan, diantaranya dengan pembuatan landasan kolam olak atau dikombinasikan dengan pemasangan  ambang  peredam  energi  (End  Sill).  Bilangan  Froude  adalah  sebuah  parameter  non- dimensional  yang  menunjukkan  efek  relative  dari  efek  inersia  terhadap  efek  gravitasi.  Aliran subkritis  kadang-kadang  disebut  aliran  tenang,  sedang  aliran  cepat  juga  digunakan  untuk menyatakan aliran super kritis. Faktor-faktor yang mempengaruhi bertambahnya ketinggian aliran pada  energi  spesifik  adalah    ketinggian  muka  air  dan  harga  kecepatan  masing-masing  keadaan debit.Dari  percobaan  perhitungan  yang  dilakukan  didapat  hasil  sebagai  berikut:  Percobaan pertama, A = (Yg 0,25 Fr 2,72), B = (Yg 0,50 Fr 0,96), C = (Yg 1,00 Fr 0,35). Percobaan kedua, A = (Yg 0,25 Fr 2,72), B = (Yg 0,50 Fr 0,96), C = (Yg 0,75 Fr 0,52.  Percobaan ketiga, A = (Yg 0,25 Fr 2,72), B = (Yg 0,50 Fr 0,96), C = (Yg 0,75 Fr 0,52. Hasil Perhitungan bahwa bilangan Froude ada hubungannya dengan tinggi  bukaan pintu air, semakin  tinggi  bukaan pintu air  maka semakin kecil bilangan Froude yang dihasilkan.
Kata kunci : Pintu Air, Tinggi Bukaan, Bilangan Froude.

## I. PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Daerah aliran sungai (DAS) adalah daratan yang secara topografi  yang  dibatasi oleh irigasi yang  berfungsi  menampung  dan  menyimpan  air  kemudian  disalurkan  ke  sungai  utama.  Daerah Aliran Sungai (DAS) dibagi tiga daerah yaitu hulu, tengah, dan hilir.

## 1.2 Rumusan Masalah
Rumusan  masalah  dari  penelitian  ini  adalah  bagaimana  pengaruh  tinggi  bukaan  pintu terhadap bilangan froude yang terjadi di pintu air yang akan dijadikan sebagai lokasi penelitian.

## 1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengukur  debit  yang  dilakukan  dengan  cara  pengukuran  tinggi  muka  air,  pengukuran  ke- cepatan aliran dan pengukuran penampang melintang sungai disekitar pintu.
2. Mengetahui besarnya bilangan Froude terhadap debit air saluran.

## 1.4 Tujuan
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  besaran  debit  dengan  hasil  dari
pengukuran  tinggi  muka  air,  kecepatan  aliran,  danpengukuran  penampang  melintang  sungai  di sekitar bukaan pintu.

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Sejarah irigasi di Indonesia.
Secara umum menjelaskan perkembangan mulai dari adanya usaha pembuatan irigasi sangat sederhana, perkembangan irigasi  di  Mesir, Babilonia,  India dan sebagainya. Kemudian bagaimana perkembangan irigasi di Indonesia sampai saat sekarang.

## 2.2 Pengertian Irigasi
Irigasi  merupakan  suatu  ilmu  yang  memanfaatkan  air  untuk  tanaman  mulai  dari  tumbuh sampai masapanen.Air tersebut diambil dari sumbernya, dibawa melalui saluran, dibagikan kepada tanaman  yang  memerlukan  secara  teratur,  dan  setelah  air  tersebut  terpakai,  kemudian  dibuang melalui saluran pembuang menuju sungai kembali.

## 2.3 Aspek irigasi  ( Engineering dan Agricultural )
Aspek Engineering menyangkut: Aspek Agrikultural menyangkut:
a  Penyimpanan, penyimpangan, dan pengangkutan.
a  Kedalaman pemberian air b  Membawa air ke ladang pertanian.
b  Kedalaman pemberian air
c  Pemakaian air untuk persawahan.
c  Distribusi air secara seragam dan berkala
d  Pengeringan air yang berlebihan.
d  Kepastian dan aliran yang berbeda
e  Pembangkit tenaga air.
e  Reklamasi tanah tandus dan tanah alkaline

## 2.4 Perencanaan Irigasi
Secara umum langkah – langkah membuat perencanaan irigasi meliputi:
a. Peta topografi daerah yang akan direncanakan jaringan irigasinya dan data klimatologi yang diperlukan, meliputi : data curah hujan, suhu udara, penyinaran matahari, kelem- baban relatif, dan kecepatan angin.
b. Membuat rencana berupa petak-petak tersier, sekunder, saluran pembawa, dan saluran pembuang (drainase).
c. Menghitung angka kebutuhan air berdasar data-data yang ada.
d. Merencanakan  dimensi  dari  jaringan  irigasi  baik  saluran  sekunder,  tersier  maupun primer.
e. Merencanakan dimensi saluran drainase, termasuk perhitungan muka air.
f. Menggambarkan penampang memanjang untuk jaringan irigasi yang direncanakan.
g. Membuat gambar rencana.

## 2.5 Elevasi Muka air
Secara  khusus  tujuan  analisis  hidrologi  dalam  pekerjaan  pengendalian  banjir  adalah  untuk memperkirakan debit banjir dan elevasi muka air banjir pada sungai, sehingga dapat direncanakan tinngi jagaan (freeboard) yang dapat melindungi daerah sekitar sungai dari bahaya terendam banjir.

## 2.6 Tujuan Irigasi
Disamping  untuk  memenuhi  kebutuhan  air  pada  tanaman,  irigasi  dapat  digunakan  untuk berbagai macam pekerjaan dengan tujuan sebagai berikut :
a. Memupuk atau merabuk tanah.
b. Membilas air kotor.
c. Kultamase
d. Memberantas hama.
2.7 Jenis Irigasi
Jenis Irigasi Terdiri dari:
a. Irigasi Permukaan
b. Irigasi Lokal
c. Irigasi dengan Penyemprotan.
d. Irigasi Tradisional dengan Ember.
e. Irigasi Pompa Air.

## 2.8 Daerah Aliran Sungai
DAS adalah sebidang lahan  yang menampung  air hujan dan mengalirkannya menuju  parit, sungai,dan akhirmya bermuara ke danau atau laut. istilah yang juga umum digunakan. DAS adalah daerah  tangkapan  air  karena  air  mengalir  dari  tempat  yang  tinggi  ke  tempat  yang  lebih  rendah sepanjang  lereng,maka  garis  batas  sebuah  DAS  adalah  punggung  bukit  sekeliling  sebuah  sungai. DAS dapat di bagi ke dalam 3 komponen yaitu bagian hulu, tengah, dan hilir.

## 1.1 Irigasi dan Bagian Air
Irigasi  dapat  diartikan  sebagai  suatu  usaha  yang  dilakukan  untuk  mendatangkan  air sebelumnya guna keperluan pertanian, mengalirkan dan membagikan air secara teratur dan setelah digunakan dapat dibuang kembali.
Sistem irigasi teknis mengalirkan air dengan beberapa cara, antara lain dengan membendung air kemudian menyadapnya dengan saluran utama ataupun mengambil air secara bebas ( free intake ) dengan mengandalkan gravitasi, beda tinggi antara air sungai yang akan dialirkan dan saluran utama yang akan dialiri.

## 1.1.1. Bangunan Utama (Headworks)
Bangunan utama adalah kompleks bangunan yang direncanakan melintang pada sungai atau aliran  sungai  untuk  membelokkan  air  kedalam  jaringan  saluran  agar  dapat  dipakai  untuk  berbagai keperluan

## 1.1.2. Pengambilan (Intake)
Bangunan  pengambil  ( Intake )  fungsi  untuk  memblokir  air  dari  sungai  ke  saluran  dalam jumlah yang telah ditentukan. Bangunan ini dilengkapi dengan pintu ( gate ) dan bagian terdepanya terbuka untuk menjaga bila terjadi muka air tinggi selama banjir.

## 1.1.3. Kantong Lumpur
Bangunan  kantong  lumpur  merupakan  bangunan  pelengkap  atau  bagian  dari  bangunan utama yang berfungsi  untuk mengelakan angkutan sedimen dasar dan layang terutama fraksi pasir dan yang lebih besar agar tidak masuk ke jaringan pengairan.

## 1.2 Erosi dan Angkutan Sedimen
Erosi adalah pemindahan dan trasportasimaterial permukaan bumi yang kebanyakan berupa tanah  dan  debris  batuan  (regolith)  bahan-bahan  yang  tererosi  secara  alami.(HR.  Mulyono).  Proses dari erosi yaitu tanah dapat tererosi yakni terlepas dari lokasinya, oleh aksi angin, air, gaya gravitasi (gempa bumi), dan aktifitas manusia.

## 1.2. Teori Hidrolika dan Aliran Air
Aliran air dalam suatu aliran dapat erupa aliran saluran terbuka ( Open channel flow ) maupun aliran  pipa  ( pipe  flow ).  Keduanya  jenis  aliran  tersebut  sama  dalam  banyak  hal,  namun  berbeda dalam satu hal yang penting. Aliran saluran terbuka harus memiliki permukaan bebas ( free surface ) sehingga dipengaruhi oleh tekanan udara bebas ( atmospheric pressure ), sedangkan aliran pipa tidak demikian,  karena  air  harus  mengisi  seluruh  saluran.  Aliran  pipa,  yang  terkurung  dalam  saluran tertutup, tidak terpengaruh langsung oleh tekanan udara, kecuali oleh tekanan hidrolik.

## 1.2.1. Keadaan Aliran
Aliran  dalam  saluran  terbuka  harus  memiliki  permukaan  bebas  (free  surface)  yang  akan dipengaruhi  oleh  tekanan  udara. Aliran  saluran  terbuka  dapat  digolongkan  menjadi  berbagai  jenis yaitu aliran tetap (steady flow), aliran tidak seragam (non unifrom flow) dan aliran berubah lambat laun (gradually varied flow).

## 1.2.2. Tipe Aliran
Tipe aliran pada saluran terbuka (Chow, 1959) digolongkan menjadi:
1. Aliran Tetap
a) Aliran seragam (unifrom flow)
b) Aliran berubah (varied flow)
c) Aliran berubah lambat laun ( rapidly varied )
d) Aliran berubah tiba-tiba ( gradually varied )
2. Aliran Tidak Tetap
a) Aliran seragam tidak tetap (jarang)
b) Aliran tak tetap (aliran berubah tak tetap)
c) Aliran tak tetap berubah lambat laun.
d) Aliran tak tetap berubah tiba-tiba

## 1.3. Bilangan Froude
Aliran melalui saluran tebuka dibedakan menjadi tipe aliran sub-kritis (mengalir) dan super kritis  (meluncur).    Aliran  sub-kritis  bergantung  pada  kondisi  daerah  hilir  yang  nantinya mempengaruhi  keadaan  hulu.  Keadaan  aliran  super  kritis  ini  memungkinkan  kondisi  hulu  akan mempengaruhi  aliran  di  sebelah  hilir.  Penentuan  tipe  aliran  sub-kritis  maupun  super  kritis didasarkan pada nilai Froude (Triadmodjo, 2010). Adapun persamaannya sebagai berikut:
Fr 2 = 𝑉2 𝑔.𝑌𝑔

## 1.4. Loncatan Hidrolik
Aliran air yang melewati das akan mengalami loncatan hidrolik akibat terjadinya pelepasan energi karena berubahnya kondisi aliran dari super kritik menjadi aliran sub kritik. Adapun persamaanya sebagai berikut:
Y 1 = ½ . Y g . ( √1 + 8Fr 2 − 1 )

## 1.5. Debit Air
Debit  air  adalah  banyaknya  volume  zat  cair  yang  mengalir  pada  tiap  satu  satuan  waktu, biasanya dinyatakan dalam satuan liter/detik atau dalam satuan meter kubik (m 3 ) per detik. Rumus menghitung debit air yaitu :
Debit = 𝑉 𝑡 = 𝑚 3 𝑠 ⁄

## 1.6. Energi Spesifik
Energi  spesifik  dalam  suatu  penampang  saluran  dinyatakan  sebagai  energi  air  setiap  pon pada  setiap  penampang  saluran,  diperhitungkan  terhadap  dasar  saluran.  loncatan  dapat  dihitung dengan persamaan :
E = y + V2 2g

## III. METODE PENELITIAN

## 3.1  Diagram Alir
Berikut ini disajikan diagram alir penelitian yang akan dilakukan sebagai proses analisa, yaitu sebagai berikut:
Gambar 1. Bagan Alur Penyusunan Tugas Akhir
1 Penjelasan Diagram Alir
1.1   Satudi Literatur
Studi  literatur  dilakukan  untuk  memperoleh  masukan  (infut)  dari  buku  –  buku,hasil pengamatan, maupun kajian dari literatur, yang sangat bermanfaat bagi penulis untuk memperoleh dan memperkaya pengetahuan dalam menganalisa dan menuangkan laporan hasil peneliti berkaitan dengan Hidrolika Saluran Terbuka dan Standar Perencanaan Irigasi 1.1.1.1. Metode dan Cara Pengumpulan Data
Data  yang  diambil  merupakan  data  primer  dan  sekunder.  Data  kemudian  ditabulasi  sesuai dengan kebutuhan analisis yang akan dilakukan, dilanjutkan dengan analisis secara deskriptif guna menjelaskan masalah yang diteliti.
1) Penetapan data
Hasil dari pengukuran lapangan didapat, lebar saluran (B) = 1,5 m dan tinggi pintu bukaan (H) = 3,5 m, tinggi daun pintu  bukaan 2 m.
Berikut hasil dari Tinggi pintu bukaan air dan tinggi muka air diudik
Data  Yo (m)  Yg (m)
1 A 1.30 0.25 B 1.30 0.50 C 1.30 1.00 2  A 1.00 0.25
B 1.00 0.50 C 1.00 0.75 3 A 0.65 0.25 B 0.65 0.50 C 0,65 0,75

## 2) Metode Survei dan Wawancara
Metode  survei  adalah  penyelidikan  yang  diadakan  untuk  memperoleh  fakta  -  fakta. Penyelidikan  dilakukan  pada  pintu  air  tegak  ( sluicegate) Cimaragas,  Garut.  Berhubungan  dengan Tugas  akhir  ini  yang  berjudul  “Kajian  Pengaruh  Bukaan  Pintu  Air  Tegak  ( Sluicegate )  terhadap Bilangan Froude” , antara lain: Data Lapangan (Debit air. Ukuran Pintu bukaan, dan ukuran saluran air).
3) Dokumentasi Penelitian lapangan
Gambar 2. Pintu Air Tegak Cimaragas  (dokumen pribadi)
Gambar 3.  Debit air depan hulu ketika pintu air di tutup (dokumen pribadi)
Gambar 4.  Saluran Irigasi yang Mengaliri pintu air Cimaragas (dokumen pribadi)

## 4) Lokasi dan Batasan Wilayah
Lokasi pintu air yang dianalisis dibatasi oleh:
Gambar 5.  Pintu Air dan Batas Wilayah Irigasi Cimaragas (sumber google map)
Keterangan:
 Sebelah barat              : Ds. Muara Sanding
 Sebelah Timur            : Ds. Margawati
 Sebelah  Selatan         : Kec. Cilawu
 Sebelah Utara : Ds. Sirah Situ

## IV.  PEMBAHASAN

## 4.1 Teori Dasar
E = g 2 u y 2
 …………………………………………………………...(4.1)
Pada kondisi aliran tidak seragam ( non uniform flow ) nilai E dapat bertambah atau berkurang. Dalam hal ini kecepatan rerata u = Q/A, dimana Q = debit aliran (m 3 /dt) dan A = luas penampang basah (m 2 ).
E = 2 2 gA 2 Q y  ……………………………………………………..…(4.2)
Untuk saluran dengan penampang segi  empat dengan lebar dasar b, maka A  = b.y dan debit parsatuan lebar q = Q/b, sehingga persamaan (A.2) menjadi :
E = 2 2 2 2 2 2 2 gy q y y gb Q y
   ……………………………………(4.3)
Pada  kondisi  kedalaman  kritis  yc  ( critical  depth )  nilai  E  adalah  minimum  (dE/dY  =  0), sehingga persamaan (A.3) menjadi :
, 0 qy g 1 0 dY dE 3 2    
atau dapat dinyatakan g 2 = g.y..…………………………………………………..(4.4) Dari persamaan (A.3) dan (A.4), diperoleh :
E min = c 2 c 3 c y 2 3 ) gy 2 ( ) gy ( yc   …………………………...................(4.5)
Pada kondisi kedalaman kritis (y c ) dan kecepatan kritis (u c ), maka : q = u c . y c . 1  = u c . y c ………………………………..…….(4.6)
Dari persamaan (A.4) dan (A.6), diperoleh :
y 3 = g y U g q 2 c c 2  ……………………………...……..…..(4.7)
Atau dapat dinyatakan dengan :
1 ) . ( 2 1  yc g U c ………………..……………………….......... (4.8)
Persamaan  (A.8)  merupakan  pernyataan  dari  bilangan  Froude  (F),  yang  mana  nilai  F=1 merupakan kondisi E min atau kedalaman aliran adalah ”kritis” .
Kriteria untuk menentukan kondisi aliran adalah sebagai berikut :
F = 1                      aliran kritis
F > 1                      aliran super kritis F < 1                      aliran sub kritis
Hasil  dari  pengukuran  lapangan  didapat  debit  (Q)    =(19168+20419)/31  =  1277  l/s  =  1,277 m 3 /s  (dari  data  lapangan),  lebar  saluran  (B)  =  1,2  m  dan  tinggi  pintu  bukaan  (H)  =  3,5  m,  tinggi daun pintu bukaan 2 m.
Asumsi percobaan
Yo (m) Yg (m) 1 A 1.30 0.25 B 1.30 0.50 C 1.30 1.00 2 A 1.00 0.25 B 1.00 0.50 C 1.00 0.75 3 A 0.65 0.25 B 0.65 0.50 C 0,65 0,75 Data Hasil Perhitingan : Asumsi Percobaan Yo (m) Yg (m) q (m 3 /s) V 2 (m/s) F r Y 1 (m) ∆𝐸 Keterangan 1 A 1,30 0,25 1,064 4,26 2,72 0,96 0,525 Super kritis
Y 0 V 0 H 0 atau E 0 Y g H 1 atau E 1 Y 1 Q Permukaan air
B 1,30 0,50 1,064 2,120 0,96 0,86 0,024 Sub kritis C 1,30 1,00 1,064 1,064 0,35 0,49 0,13 Sub kritis 2 A 1,00 0,25 1,064 4,26 2,72 0,96 0,525 Super kritis B 1,00 0,50 1,064 2,120 0,96 0,86 0,024 Sub kritis C 1,00 0,75 1,064 1,42 0,52 0,56 0,024 Sub kritis 3 A 0,65 0,25 1,064 4,26 2,72 0,96 0,525 Super kritis B 0,65 0,50 1,064 2,120 0,96 0,86 0,024 Sub kritis C 0,65 0,75 1,064 1,42 0,52 0,56 0,024 Sub kritis
Diagram hasil perhitungan : - 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 0.25 0.50 1.00 - 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 0.25 0.50 0.75 Fr ( F roude ) Tinggi Bukaan Pintu (m) Fr ( F roude )
Tinggi Bukaan Pintu (m)

## V. KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1 Kesimpulan
Bilangan Froude adalah sebuah parameter non-dimensional yang menunjukkan efek relative dari  efek  inersia  terhadap  efek  gravitasi.  Aliran  dikatakan  kritis  apabila  bilangan  Froude  sama dengan  satu,  aliran  disebut  subkritis  apabila  F  <  1  dan  superkritis  apabila  F  >  1.Aliran  subkritis kadang-kadang disebut aliran tenang, sedang aliran cepat juga digunakan untuk  menyatakan aliran super kritis. Faktor-faktor yang mempengaruhi bertambahnya ketinggian aliran pada energi spesifik adalah :
1. Ketinggian muka air.
2. Harga kecepatan masing-masing keadaan debit.

## 5.2 Saran
Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan diperoleh saran sebagai berikut: penting adanya pemeliharaan  pintu  air  secara  berkala,  supaya  pintu  air  tidak  cepat  rusak  sehingga  data  yang dihasilkan akurat.
Bagi  peneliti  lain  yang  ingin  melakukan  penelitian  mengenai  “Kajian  Pengaruh  Tinggi Bukaan  Air  Tegak (Sluicgegate) Terhadap  Bilangan Froude” dapat  juga  dikembangkan  dengan menggunakan  metode  lain  selain  metode  tersebut  yang  sering  digunakan  dalam  mengkaji mengenai pengaruh tinggi bukaan air tegak.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Chow. V.T 120997.128. 1959 Hidrolika Saluran Terbuka. Jakarta: Erlangga
2. Asdak. C 2010 Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Jakarta: Erlangga
3. Soewarno  1991 Hidrologi:  Pengukuran  Dan  Pengolahan  Data  Aliran  Sungai  (Hidrometri) . Bandung: Nova
- 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 0.25 0.50 0.75 Fr ( F roude ) Tinggi Bukaan Pintu (m)