Jumat, 19 Oktober 2012
PAPER
SALURAN TERBUKA DENGAN BENTUK TRAPESIUM
OLEH
NURROHMAN
05101002041
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
INDRALAYA
2012
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kondisi aliran dalam saluran terbuka yang rumit berdasarkan kenyataan bahwa kedudukan permukaan yang bebas cendrung berubah sesuai waktu dan ruang, dan juga bahwa kedalaman aliran, debit, kemiringan dasar saluran dan permukaan bebas adalah tergantung satu sama lain. Kondisi fisik saluran terbuka jauh lebih bervariasi dibandingkan dengan pipa.
Kombinasi antara perubahan setiap parameter saluran akan mempengaruhi kecepatan yang terjadi. Disisi lain perubahan kecepatan tersebut akan menentukan keadaaan dan sifat aliran. Hal ini lah yang ingin diketahui untuk menentukan pengaruh ketinggian terhadap kecepatan yang terjadi.
Prilaku alirandalam saluran yang peka erosi dipengaruhi oleh berbagai faktor fisik dan oleh keadaan lapang yang sangat kompleks dantidak menentu sehingga memerlukan perancangan yang tepat untuk saluran semacam ini.
Tujuan
Tujuan dari pembuatan paper ini adalah untuk dapat memberikan informasi serta memahami mekanika fluida dalam kaitannya dengan kehidupan kita sehari-hari selain itu untuk dapat menganalisis sifat aliran air dengan bentuk trapesium pada saluran terbuka .
.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Mekanika Fluida adalah bagian dari ilmu mekanika terapan yang mempelajari statika dan dinamika dari zat cair dan gas. Ilmu mekanika fluida dipelajari dengan pendekatan teoritis, eksperimental, maupun komputasional. Saat ini ilmu mekanika fluida ini telah berkembang menjadi beberapa cabang lagi sesuai dengan perilaku fluida yang dipelajari, diantaranya adalah hidrodinamik, aerodinamik, fluida termal (thermal fluids), dan aliran multi phase. Statika Fluida: Tinjauan pada fluida dalam kondisi setimbang (tidak ada tegangan geser). Dinamika Fluida: Tinjauan terhadap fluida bergerak.
Unsur-unsur geometrik pada saluran terbuka antara lain :
1. Kedalaman aliran (y) adalah jarak vertikal titik terendah pada suatu penampang saluran sampai ke permukaan bebas.
2. Lebar puncak (T atau b) adalah lebar penampang saluran pada permukaan bebas.
3. Luas basah (A) adalah luas penampang melintang aliran yang tegak lurus dengan arah aliran.
4. Keliling basah (P) adalah panjang garis perpotongan dari permukaan basah saluran dengan bidang penampang melintang yang tegak lurus arah aliran.
5. Jari-jari hidrolik (R) adalah Rasio luas basah dengan keliling basah
Aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran saluran terbuka (Open Channel Flow) maupun saluran tertutup (Pipe flow). Pada aliran saluran terbuka terdapat permukaan air yang bebas (Free surface) permukaan bebas ini dapat juga dipengaruhi oleh tekanan udara luar secara langsung. Sedangkan pada aliran pipa tidak terdapat permukaan yang bebas. Oleh karena itu, seluruh saluran diisi oleh air. Pada aliran pipa permukaan air secara langsung tidak dipengaruhi oleh aliran udara luar kecuali hanya oleh tekanan hidraulik yang ada dalam aliran saja.
Tipe Aliran Fluida
Tipe aliran dalam fluida dapat dibedakan menjadi beberapa macam aliran. Sebagai contoh, aliran tunak (steady) atau tak tunak (unsteady), seragam (uniform) atau tak seragam (non-uniform), termampatkan (compressible) atau tak termampatkan (incompressible), dan subkritis (sub critical) atau superkriti (supercritical). Aliran dikatakan tunak (steady flow) jika kecepatan (v) tidak berubah (constant) selama selang waktu tertentu, sehingga akan berlaku:
dan apabila kecepatan aliran selalu berubah selama selang waktu tertentu, maka dikatakan aliran tak tunak (unsteady flow), sebagai contoh, aliran banjir atau pasang surut, sehingga akan berlaku:
Aliran dikatakan seragam (uniform flow) jika kedalaman aliran pada setiap penampang saluran adalah tetap dan jika kedalamannya selalu berubah, maka dikatakan aliran tidak seragam (non-uniform flow) atau aliran berubah (varied flow). Aliran seragam dapat dibedakan lagi menjadi aliran seragam tunak (steady uniform flow) jika kedalaman dan kecepatan alirannya tetap sepanjang saluran.
Fluida dan sifat-sifatnya
Dalam kehidupan sehari-hari, kita mengenal tiga keadaan suatu materi: padat, cair, dan gas. Walaupun berbeda dalam beberapa hal, gas dan cair memiliki beberapa kesamaan yang membedakannya dengan bentuk padat, yakni kemampuannya mengalir. Sehingga kedua keadaan materi ini disebut zat alir (fluida).Fluida merupakan substansi yang akan mengalir jika terdapat gaya gaya geser yang bekerja padanya. Sehingga pada fluida yang diam tidak ada gaya geser yang bekerja pada fluida tersebut.
Tegangan geser pada fluida bergerak
Tidak ada tegangan geser pada fluida diam karena tidak pergerakan relatif antar partikel partikel fluida. Tegangan geser pada fluida timbul jika ada gerakan dalam fluida tersebut sehingga partikel partikelnya bergerak relatif satu sama lainnya. Namun jika fluida tersebut bergerak dengan kecepatan yang sama pada setiap titiknya, maka tidak ada tegangan geser yang terjadi dalam fluida tersebut, karena partikel partikelnya relatif diam satu dengan lainnya.
• Perbedaan Padat dan Fluida:
Perbedaan perilaku antara padat dan fluida berkaitan dengan respon terhadap gaya yang berkerja padanya adalah:
i. Padat (solid), regangan adalah fungsi dari tegangan yang bekerja, sepanjang batas elastisnya belum terlewati. Pada fluida, laju regangan (rate of strain) sebanding dengan tegangan yang bekerja.
ii. Regangan benda padat tidak bergantung waktu seberapa lama gaya gaya tersebut bekerja, sepanjang batas elastisnya belum terlewati, regangannya/deformasinya akan hilang jika gaya yang bekerja dilepas. Sedangkan fluida akan terus mengalir sepanjang gaya tersebut masih dikenakan dan tidak akan kembali ke bentuk semula jika gaya yang bekerja dilepaskan.
• Perbedaan Cair dengan Gas:
Walaupun cair dengan gas memiliki beberapa kesamaan berkaitan dengan kemampuannya mengalir (zat alir), namun juga memiliki beberapa karakteristik yang berbeda. Zat cair sulit untuk dikompresi, untuk tujuan tujuan tertentu, zat cair biasanya dipandang sebagai zat yang tak mampu mampat (inkompresibel). Sejumlah massa tertentu dari suatu zat cair akan menempati suatu volume tertentu pula. Gas relatif lebih mudah dikompresi dari pada zat cair. Perubahan volume akibat perubahan tekanan adalah sangat besar. Sejumlah massa suatu gas akan menempati seluruh ruangan yang melingkupinya.
Jenis jenis Fluida:
Fluida Newtonian dan non-Newtonian
Fluida Newtonian:
Fluida fluida yang mengikuti hukum Newton tentang viskositas disebut fluida Newtonian. Hukum Newton tentang viskositas adalah:
dengan :
t = tegangan geser (shear stress)
m = viskositas fluida
dv/dy = laju regangan, atau gradien kecepatan
Semua gas dan kebanyakan zat cair yang memiliki rumus molekul sederhana dan berat molekul yang kecil seperti air, benzena, etil alkohol, CCl4, heksana dan kebanyakan larutan dengan molekul molekul sederhana adalah fluida Newtonian.
Fluida yang tidak mengikuti hukum Newton tentang viskositas disebut fluida non-Newtonian. Umumnya fluida non-Newtonian adalah suatu campuran yang kompleks, seperti pasta, jelli, larutan polimer, dan lumpur.
Hidrolika adalah bagian dari hidromekanika(hydro mechanics) yang berhubungan dengan gerak air. Seperti yang perlu diketahui, air mengalir dari hulu ke hilir (kecuali ada gaya yang menyebabkan aliran ke arah sebaliknya) sampai mencapai suatu elevasi permukaan air tertentu, misalnya:
• permukaan air di danau atau
• permukaan air di laut
Tendensi/kecenderungan ini ditunjukkan oleh aliran di saluran alam yaitu sungai. Tempat perjalanan air dapat juga ditambah oleh bangunan-bangunan yang dibuat oleh manusia, seperti :
_ saluran irigasi
_ pipa
_ gorong - gorong (culvert), dan
_ saluran buatan yang lain atau kanal (canal).
Walaupun pada umumnya perencanaan saluran ditujukan untuk karakteristik saluran buatan, namun konsep hidrauliknya dapat juga diterapkan sama baiknya pada saluran alam.
Apabila saluran terbuka terhadap atmosfer, seperti sungai, kanal, gorong-gorong, maka alirannya disebut aliran saluran terbuka (open channel flow) atau aliran permukaan bebas (free surface flow). Apabila aliran mempunyai penampang penuh seperti aliran melalui suatu pipa, disebut aliran saluran tertutup atau aliran penuh (full flow). Yang dimaksud dengan penampang saluran (channel cross section) adalah penampang yang diambil tegak lurus arah aliran, sedang penampang yang diambil vertical disebut penampang vertikal (vertical section).
Dengan demikian apabila dasar saluran terletak horizontal maka penampang saluran akan sama dengan penampang vertikal. Saluran buatan biasanya direncanakan dengan penampang beraturan menurut bentuk geometri yang biasa digunakan,
Bentuk penampang trapesium bentuk yang biasa digunakan untuk
_saluran-saluran irigasi
atau
_saluran-saluran drainase
karena menyerupai bentuk saluran alam, dimana kemiringan tebingnya menyesuaikan dengan sudut lereng alam dari tanah yang digunakan untuk saluran tersebut.
_Bentuk penampang persegi empat atau segitiga merupakan penyederhanaan dari
bentuk trapesium yang biasanya digunakan untuk saluran-saluran drainase yang melalui lahan-lahan yang sempit.
_Bentuk penampang lingkaran biasanya digunakan pada perlintasan dengan jalan; saluran ini disebut gorong-gorong (culvert). Elemen geometri penampang memanjang saluran terbuka dapat dilihat pada Gb.1. berikut ini:
Gambar 1 Penampang memanjang
dan penampang melintang aliran saluran terbuka
Kedalaman Aliran ( Hydraulic Depth )
dengan notasi d adalah kedalaman dari penampang aliran, sedang kedalaman y adalah kedalaman vertikal (lihat Gb.1), dalam hal sudut kemiringan dasar saluran sama dengan q maka :
Duga ( Stage )
Duga adalah elevasi atau jarak vertikal dari permukaan air di atas suatu datum (bidang persamaan).
Lebar Permukaan (Top Width)
Lebar Permukaan adalah lebar penampang saluran pada permukaan bebas. Notasi atau simbol yang digunakan untuk lebar permukaan adalah T, dan satuannya adalah satuan panjang.
Luas Penampang (Area)
mengacu pada luas penampang melintang dari aliran di dalam saluran. Notasi atau simbol yang digunakan untuk luas penampang ini adalah A, dan satuannya adalah satuan luas.
Keliling Basah (Wetted Parimeter)
suatu penampang aliran didefinisikan sebagai bagian/porsi dari parameter penampang aliran yang bersentuhan (kontak) dengan batas benda padat yaitu dasar dan/atau dinding saluran. Dalam hal aliran di dalam saluran terbuka batas tersebut adalah dasar dan dinding/tebing saluran seperti yang tampak pada Gb. 2. di bawah ini. Notasi atau simbol yang digunakan untuk keliling basah ini adalah P, dan satuannya adalah satuan panjang.
Gambar 2. Parameter Lebar Permukaan (T),
Lebar Dasar (B), Luas Penampang dan
Keliling basah suatu aliran
Jari- Jari Hydraulik ( Hydraulic Radian)
dari suatu penampang aliran bukan merupakan karakteristik yang dapat diukur langsung, tetapi sering sekali digunakan didalam perhitungan. Definisi dari jari jari hydraulik adalah luas penampang dibagi keliling basah, dan oleh karena itu mempunyai satuan panjang; notasi atau simbul yang digunakan adalah R, dan satuannya adalah satuan panjang. Untuk kondisi aliran yang spesifik, jari-jari hydraulik sering kali dapat dihubungkan langsung dengan parameter geometrik dari saluran. Misalnya, jari-jari hydraulik dari suatu aliran penuh di dalam pipa (penampang lingkaran dengan diameter D) dapat dihitung besarnya jari-jari hydraulik sebagai berikut:
Faktor Penampang Untuk Perhitugan Aliran Kritis (Section Factor for Critical –Floc Computation)
adalah perkalian dari luas penampang aliran A dan akar dari kedalaman hydraulik A D. Simbol atau notasi yang digunakan adalah Z.
Faktor Penampang untuk Perhitungan Aliran Seragam adalah perkalian dari luas penampang aliran A dan pangkat 2/3 dari jari-jari hydraulik :
AR2/3
ALIRAN TAK MAMPU MAMPAT TANPA GESEKAN (INVISCID)
Aliran tanpa gesekan adalah aliran fluida yang pengaruh gesekannya diabaikan atau pengaruh kekentalan (viskositas) fluida tidak mempengaruhi aliran fluida. Meskipun pada kenyataannya semua fluida mempunyai viskositas namun pada kondisi tertentu pengaruh viskositas tidak mempengaruhi sifat fluida sehingga dapat diabaikan. Persamaan dasar untuk pembahasan aliran ini adalah persamaan Bernoulli.
Persamaan Bernoulli
Persamaan momentum aliran fluida ( visvous & compressible) dianalisa dengan mempergunakan persamaan Navier Stokes. Bila persamaan ini diterapkan pada aliran tanpa gesekan (nonviscous / inviscid) diperoleh persamaan Euler yaitu :
(1.1)
dimana :
: massa jenis ( kg/m3 )
g : percepatan gravitasi ( 9,8 m / dt2)
p : gradien tekanan (N/m)
DV
Dt : turunan total vektor kecepatan terhadap waktu
Dari persamaan Euler dan persamaan Hukum II Newton akan diperoleh persamaan Bernoulli dengan asumsi :
- aliran tunak (steady)
- aliran tak mampu mampat (incompressible)
- aliran tanpa gesekan ( inviscid/non viscous)
- aliran menurut garis arus ( sepanjang streamline)
(1.2)
dimana :
p : tekanan fluida ( Pa)
z : perubahan ketinggian ( m)
V : kecepatan fluida ( m/dt2)
C : konstan/tetap
Persamaan Bernoulli dapat pula diturunkan dari Persamaan Energi dan Hukum Thermodinamika I dengan kondisi khusus bahwa perubahan energi dalam fluida akan sama dengan perubahan energi panas persatuan massa fluida.
Penerapan Persamaan Bernoulli
Persamaan Bernoulli dapat diterapkan pada sembarang 2 (dua) penampang aliran fluida sepanjang garis arus ( streamline) apabila masih sesuai dengan tiga asumsi lainnya, misalkan antara penampang 1 dan 2 persamaan Bernoulli menjadi :
PENGUKURAN ALIRAN SALURAN TERBUKA
Metoda dasar pengukuran aliran saluran terbuka tergantung dari faktor kritikal aliran. Untuk aliran kritikal yaitu dengan angka Froude, Fr = 1 maka kecepatan aliran sama dengan kecepatan kritikal, sehingga laju aliran dapat dihitung dari pengukuran kedalaman fluida.
(4.6)
Pada saluran yang ada halangannya berupa bendung (weir) maka laju aliran merupakan fungsi dari kedalaman aliran pada bendungnya. Bendung atau weir adalah sebuah halangan parsial di suatu saluran terbuka yang sedemikian rupa sehingga fluida yang mengalir diatasnya mengalami percepatan dengan permukaan bebas
Bentuk bendung secara umum ada 3 jenis :
Bendung berpuncak tajam (Sharp-crested Weirs)
Bendung berpuncak lebar (Broad-crested Weirs)
Pintu Air (Sluice gate)
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
Misalnya:
Saluran tidak persegi melainkan berbentuk trapezium terbuat dari beton yang belum selesai. Lebar alas trapezium 12 ft dan sisi-sisinya miring 45o dari horizontal. Condong saluran 0,001. Laju aliran 500 ft3/s.
a. Berapa kedalaman normal saluran tersebut.
b. Bagaimanakah rezim alirannya.
c. Berapakah kedalaman kritisnya.
d. Harus berapakah condong kritisnya.
Penyelesaian :
Diketahui :
Saluran trapezium (bukan persegi),
sisinya membetuk sudut 45o.
Lebar alas atau dasar saluran 12 ft.
Condong saluran 0,001.
Laju aliran 500 ft3/s.
Bahan saluran beton belum selesai makan n = 0,017 (table 12-1, M.
Olson, hal 477, beton tidak dilapis).
Dari gambar,
A = 1/2 ( 12 + b_S)y_n
b_s=(12+2y_n )sehingga
A = 1/2 (12 + 12 + 2 y_n) y_n = 12 y_(n )+ y_n^2
Kedalaman hidroliknya
y_h= A/b_s = (12 y_n+ y_n^2)/(12+2y_n )
Laju aliran Q VA, ingat persamaan Manning
untuk satuan british?
Pembahasan II
Udara mengalir tunak dengan kecepatan rendah melalui nosel horisontal ke atmosfer. Pada penampang masuk nosel, luas penampang adalah 0.1 m2 dan pada penampang keluar nosel 0,01 m2. Aliran udara adalah tak mampu mampat, tidak terdapat pengaruh gesekan. Tentukan tekanan udara pada penampang masuk nosel untuk menghasilkan kecepatan udara keluar nosel 50 m/dt.
Penyelesaian :
Diketahui :
A1 = 0,1 m2
p2 = patm
A2 = 0.01 m2 1 2
V2 = 50 m/dt
Ditanya : tekanan udara, p1
Jawab:
Persamaan dasar :
m1 = m2 V1 A1 = V2 A2
Asumsi :
- aliran tunak
- aliran tak mampu mampat
- tidak ada pengaruh gesekan,
- z1 = z2
Kondisi di penampang 2, angka Mach-nya, M = V/c = 50 /340 = 0.147
Sehingga persamaan dasar Bernoulli akan menjadi :
Dari persamaan kontinuitas, maka
Untuk kondisi standar, massa jenis udara, = 1,23 kg/m3 maka :
SALURAN TERBUKA BERPENAMPANG TRAPESIUM
Saluran terbuka berpenampang trapesium merupakan saluran yang banyak digunakan untuk mengalirkan air dalam debit besar dari suatu lokasi ke lokasi lain yang lebih rendah. Bentuknya mendekati penampang saluran alam atau sungai, atau mengikuti sudut lereng alam tanah yang digali untuknya.
Gambar 4.2.Penampang saluran terbuka berbentuk trapesium.
Seperti yang tampak pada ganbar diatas elemen geometri saluran terbuka berbentuk trapesium adalah sebagai berikut :
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Mekanika fluida adalah suatu ilmu yang memelajari prilaku fluida baik dalam keadaan diam (static) maupun bergerak (dynamic) serta akibat interaksi dengan media batasnya (zat padat atau fluida dengan g lain ).
Pada aliran saluran terbuka terdapat permukaan air yang bebas (Free surface) permukaan bebas ini dapat juga dipengaruhi oleh tekanan udara luar secara langsung. . Sedangkan pada aliran pipa tidak terdapat permukaan yang bebas.
Saluran terbuka terhadap atmosfer, seperti sungai, kanal, gorong-gorong, maka alirannya disebut aliran saluran terbuka (open channel flow) atau aliran permukaan bebas (free surface flow).
Apabila aliran mempunyai penampang penuh seperti aliran melalui suatu pipa, disebut aliran saluran tertutup atau aliran penuh (full flow).
penampang saluran (channel cross section) adalah penampang yang diambil tegak lurus arah aliran, sedang penampang yang diambil vertical disebut penampang vertikal (vertical section).
Saluran terbuka berpenampang trapesium merupakan saluran yang banyak digunakan untuk mengalirkan air dalam debit besar dari suatu lokasi ke lokasi lain yang lebih rendah. Bentuknya mendekati penampang saluran alam atau sungai, atau mengikuti sudut lereng alam tanah yang digali untuknya.
Saran
Untuk pemakaian aliran dalam bentuk trapesium sebaiknya diperhitungkan segala sesuatunya, karena seperti yang kita ketahui saluran ini banyak digunakan untuk mengalirkan air dalam debit besar dari suatu lokasi ke lokasi lain yang lebih rendah. Ini artinya saluran dalam bentuk trapezium ini sangat cocok untuk pengairan di sungai ataupun saluran terbuka yang memiliki kapasitas air yang lebih besar.
DAFTAR PUSTAKA
Soedradjat, S. 1983. Mekanika Fluida dan Hidrolika. Bandung : Nova.
http://www.scribd.com/doc/16836096/Aliran-Pada-Saluran-Terbuka diakses pada tanggal 10 Oktober 2012 pukul 21.50
fadliirsyad.files.wordpress.com/2009/12/paper-model-saluran2.pdf diakses pada tanggal 10 Oktober 2012 Pukul 21.50
web.ipb.ac.id/~erizal/mekflud/aliran%20sal%20terbuka.pdf diakses pada tanggal 10 Oktober 2012 Pukul 12.10
Jumat, 06 Juli 2012
Sabtu, 28 April 2012
Minggu, 01 April 2012
Pemanfaatan Energi Air menjadi Listrik dengan menggunakan Turbin Air
1.1 Hydropower
Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat, karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik (pada air mengalir). Tenaga air (Hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak dilakukan dengan menggunakan kincir air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun atau aliran air di sungai. Sejak awal abad 18 kincir air banyak dimanfaatkan sebagai penggerak penggilingan gandum, penggergajian kayu dan mesin tekstil. Memasuki abad 19 turbin air mulai dikembangkan.
Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada besarnya head dan debit air. Dalam hubungan dengan reservoir air maka head adalah beda ketinggian antara muka air pada reservoir dengan muka air keluar dari kincir air/turbin air. Total energi yang tersedia dari suatu reservoir air adalah merupakan energi potensial air
E=m.g.h
dengan
m adalah massa air
h adalah head (m)
g adalah percepatan gravitasi
Selain memanfaatkan air jatuh hydropower dapat diperoleh dari aliran air datar. Dalam hal ini energi yang tersedia merupakan energi kinetik
Kincir Air (Water Wheel)
Kincir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir. Ada beberapa tipe kincir air yaitu :
1. Kincir Air Overshot
2. Kincir Air Undershot
3. Kincir Air Breastshot
4. Kincir Air Tub
Kincir Air Overshot
Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain.
Keuntungan
► Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85%.
► Tidak membutuhkan aliran yang deras.
► Konstruksi yang sederhana.
► Mudah dalam perawatan.
► Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir.
Kerugian
► Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak.
► Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi.
► Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan.
► Daya yang dihasilkan relatif kecil.
Kincir Air Undershot
Kincir air undershot bekerja bila air yang mengalir, menghantam dinding sudu yang terletak pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air tipe undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan dari head.Tipe ini cocok dipasang pada perairan dangkal pada daerah yang rata. Tipe ini disebut juga dengan ”Vitruvian”. Disini aliran air berlawanan dengan arah sudu yang memutar kincir
Keuntungan
n Konstruksi lebih sederhana
n Lebih ekonomis
n Mudah untuk dipindahkan
Kerugian
n Efisiensi kecil
n Daya yang dihasilkan relatif kecil
Kincir Air Breastshot
Kincir air Breastshot merupakan perpaduan antara tipe overshot dan undershot dilihat dari energi yang diterimanya. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi diameter kincir, arah aliran air yang menggerakkan kincir air disekitar sumbu poros dari kincir air. Kincir air jenis ini menperbaiki kinerja dari kincir air tipe under shot
Keuntungan
► Tipe ini lebih efisien dari tipe under shot
► Dibandingkan tipe overshot tinggi jatuhnya lebih pendek
► Dapat diaplikasikan pada sumber air aliran datar
Kerugian
► Sudu-sudu dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot (lebih rumit)
► Diperlukan dam pada arus aliran datar
► Efisiensi lebih kecil dari pada tipe overshot
Kincir Air Tub
Kincir air Tub merupakan kincir air yang kincirnya diletakkan secara horisontal dan sudu-sudunya miring terhadap garis vertikal, dan tipe ini dapat dibuat lebih kecil dari pada tipe overshot maupun tipe undershot. Karena arah gaya dari pancuran air menyamping maka, energi yang diterima oleh kincir yaitu energi potensial dan kinetik.
Keuntungan
· Memiliki konstruksi yang lebih ringkas
· Kecepatan putarnya lebih cepat
Kerugian
· Tidak menghasilkan daya yang besar
· Karena komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat ketelitian yang lebih teliti
Penggunaan Kincir Air
Mesin penggiling gandum
Mesin penggiling gandum dengan penggerak kincir air sudah digunakan sejak abad pertama sebelum masehi, pada jaman kerajaan Romawi dan walaupun terkesan kuno tapi mesin penggiling ini masih tetap dipakai sampai sekarang.
Mesin pemintal benang
Mesin pemintal benang yang digerakan oleh kincir air ini pertama kali diperkenalkan oleh dua insinyur Inggris, adalah Richards Arkwright dan James Hargreaves yang pada tahun 1773. dan mulai dibuat di USA pada tahun 1780-an. Pada abad ke-19 penggunaan mesin ini sudah digunakan untuk pembuatan secara massal, jadi orang tidak lagi membuat pakaiannya sendiri.
Mesin gergaji kayu
Mesin gergaji kayu dengan penggerak kincir air banyak ditemukan di New England,USA, pada tahun 1840-an
Mesin tekstil
Mesin tekstil dengan penggerak kincir air ini digunakan oleh industri tekstil pada abad ke-19. karena sumber energinya berupa air, maka pengeluaran untuk produksi dapat diminimalisir. Tetapi seiring dengan perkembangan teknologi, lambat laun mesin ini mulai ditinggalkan
Turbin air
Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik.. Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.
Turbin Impuls
Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda nozle. Air keluar nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan.
Turbin Pelton
Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih alat yang disebut nosel. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien. Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.
Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris. Sudu dibentuk sedemikian sehingga pancaran air akan mengenai tengah-tengah sudu dan pancaran air tersebut akan berbelok ke kedua arah sehinga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya-gaya samping. Untuk turbin dengan daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa nosel. Dengan demikian diameter pancaran air bisa diperkecil dan ember sudu lebih kecil. Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.
1.3.1.12 Turbin Turgo
Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda. Pancaran air dari nozle membentur sudu pada sudut 20 o.
Kecepatan putar turbin turgo lebih besar dari turbin Pelton. Akibatnya dimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generator sehingga menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkan biayaperawatan
1.3.1.12 Turbin Crossflow
Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yang merupakan penemunya. Selain itu juga disebut Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang memproduksi turbin crossflow. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1 s/d 200 m. Turbin Zcrossflow menggunakan nozle persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner. Pancaran air masuk turbin dan mengenai sudu sehingga terjadi konversi energi kinetik menjadi energi mekanis. Air mengalir keluar membentur sudu dan memberikan energinya (lebih rendah dibanding saat masuk) kemudian meninggalkan turbin. Runner turbin dibuat dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel.
1.3.2. Turbin Reaksi
Sudut pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksi sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin.
1.3.2. Turbin Francis
Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial. Sudu pengarah pad turbin Francis dapat merupakan suatu sudu pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang dapat diatur sudutnya. Untuk penggunaan pada berbagai kondisi aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur merupakan pilihan yang tepat.
Keterangan gambar ;
1. Generator Rotor
2. Generator Stator
3. Turbine Shaft
4. Runner
5. Turbine Head Cover
6. Stay Ring Discharge Ring
7. Supporting Cone
8. Guide Vane
9. Operating Ring
10. Guide Vane Servomotor
11. Lower Guide Bearing
12. Thrust Bearing
13. Upper Guide Bearing
14. Spiral Case
15. Draft Tube Cone
1.3.2. Turbin Kaplan & Propeller
Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudut.
copas dari : This is my Blog - Tubagus -: Pemanfaatan Energi Air menjadi Listrik dengan menggunakan Turbin Air
Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat, karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik (pada air mengalir). Tenaga air (Hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak dilakukan dengan menggunakan kincir air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun atau aliran air di sungai. Sejak awal abad 18 kincir air banyak dimanfaatkan sebagai penggerak penggilingan gandum, penggergajian kayu dan mesin tekstil. Memasuki abad 19 turbin air mulai dikembangkan.
Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada besarnya head dan debit air. Dalam hubungan dengan reservoir air maka head adalah beda ketinggian antara muka air pada reservoir dengan muka air keluar dari kincir air/turbin air. Total energi yang tersedia dari suatu reservoir air adalah merupakan energi potensial air
E=m.g.h
dengan
m adalah massa air
h adalah head (m)
g adalah percepatan gravitasi
Selain memanfaatkan air jatuh hydropower dapat diperoleh dari aliran air datar. Dalam hal ini energi yang tersedia merupakan energi kinetik
Kincir Air (Water Wheel)
Kincir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir. Ada beberapa tipe kincir air yaitu :
1. Kincir Air Overshot
2. Kincir Air Undershot
3. Kincir Air Breastshot
4. Kincir Air Tub
Kincir Air Overshot
Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain.
Keuntungan
► Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85%.
► Tidak membutuhkan aliran yang deras.
► Konstruksi yang sederhana.
► Mudah dalam perawatan.
► Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir.
Kerugian
► Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak.
► Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi.
► Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan.
► Daya yang dihasilkan relatif kecil.
Kincir Air Undershot
Kincir air undershot bekerja bila air yang mengalir, menghantam dinding sudu yang terletak pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air tipe undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan dari head.Tipe ini cocok dipasang pada perairan dangkal pada daerah yang rata. Tipe ini disebut juga dengan ”Vitruvian”. Disini aliran air berlawanan dengan arah sudu yang memutar kincir
Keuntungan
n Konstruksi lebih sederhana
n Lebih ekonomis
n Mudah untuk dipindahkan
Kerugian
n Efisiensi kecil
n Daya yang dihasilkan relatif kecil
Kincir Air Breastshot
Kincir air Breastshot merupakan perpaduan antara tipe overshot dan undershot dilihat dari energi yang diterimanya. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi diameter kincir, arah aliran air yang menggerakkan kincir air disekitar sumbu poros dari kincir air. Kincir air jenis ini menperbaiki kinerja dari kincir air tipe under shot
Keuntungan
► Tipe ini lebih efisien dari tipe under shot
► Dibandingkan tipe overshot tinggi jatuhnya lebih pendek
► Dapat diaplikasikan pada sumber air aliran datar
Kerugian
► Sudu-sudu dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot (lebih rumit)
► Diperlukan dam pada arus aliran datar
► Efisiensi lebih kecil dari pada tipe overshot
Kincir Air Tub
Kincir air Tub merupakan kincir air yang kincirnya diletakkan secara horisontal dan sudu-sudunya miring terhadap garis vertikal, dan tipe ini dapat dibuat lebih kecil dari pada tipe overshot maupun tipe undershot. Karena arah gaya dari pancuran air menyamping maka, energi yang diterima oleh kincir yaitu energi potensial dan kinetik.
Keuntungan
· Memiliki konstruksi yang lebih ringkas
· Kecepatan putarnya lebih cepat
Kerugian
· Tidak menghasilkan daya yang besar
· Karena komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat ketelitian yang lebih teliti
Penggunaan Kincir Air
Mesin penggiling gandum
Mesin penggiling gandum dengan penggerak kincir air sudah digunakan sejak abad pertama sebelum masehi, pada jaman kerajaan Romawi dan walaupun terkesan kuno tapi mesin penggiling ini masih tetap dipakai sampai sekarang.
Mesin pemintal benang
Mesin pemintal benang yang digerakan oleh kincir air ini pertama kali diperkenalkan oleh dua insinyur Inggris, adalah Richards Arkwright dan James Hargreaves yang pada tahun 1773. dan mulai dibuat di USA pada tahun 1780-an. Pada abad ke-19 penggunaan mesin ini sudah digunakan untuk pembuatan secara massal, jadi orang tidak lagi membuat pakaiannya sendiri.
Mesin gergaji kayu
Mesin gergaji kayu dengan penggerak kincir air banyak ditemukan di New England,USA, pada tahun 1840-an
Mesin tekstil
Mesin tekstil dengan penggerak kincir air ini digunakan oleh industri tekstil pada abad ke-19. karena sumber energinya berupa air, maka pengeluaran untuk produksi dapat diminimalisir. Tetapi seiring dengan perkembangan teknologi, lambat laun mesin ini mulai ditinggalkan
Turbin air
Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik.. Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi.
Turbin Impuls
Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda nozle. Air keluar nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan.
Turbin Pelton
Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang disemprotkan dari satu atau lebih alat yang disebut nosel. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien. Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi.
Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris. Sudu dibentuk sedemikian sehingga pancaran air akan mengenai tengah-tengah sudu dan pancaran air tersebut akan berbelok ke kedua arah sehinga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya-gaya samping. Untuk turbin dengan daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi lewat beberapa nosel. Dengan demikian diameter pancaran air bisa diperkecil dan ember sudu lebih kecil. Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.
1.3.1.12 Turbin Turgo
Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda. Pancaran air dari nozle membentur sudu pada sudut 20 o.
Kecepatan putar turbin turgo lebih besar dari turbin Pelton. Akibatnya dimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generator sehingga menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkan biayaperawatan
1.3.1.12 Turbin Crossflow
Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yang merupakan penemunya. Selain itu juga disebut Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang memproduksi turbin crossflow. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1 s/d 200 m. Turbin Zcrossflow menggunakan nozle persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner. Pancaran air masuk turbin dan mengenai sudu sehingga terjadi konversi energi kinetik menjadi energi mekanis. Air mengalir keluar membentur sudu dan memberikan energinya (lebih rendah dibanding saat masuk) kemudian meninggalkan turbin. Runner turbin dibuat dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel.
1.3.2. Turbin Reaksi
Sudut pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksi sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin.
1.3.2. Turbin Francis
Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial. Sudu pengarah pad turbin Francis dapat merupakan suatu sudu pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang dapat diatur sudutnya. Untuk penggunaan pada berbagai kondisi aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur merupakan pilihan yang tepat.
Keterangan gambar ;
1. Generator Rotor
2. Generator Stator
3. Turbine Shaft
4. Runner
5. Turbine Head Cover
6. Stay Ring Discharge Ring
7. Supporting Cone
8. Guide Vane
9. Operating Ring
10. Guide Vane Servomotor
11. Lower Guide Bearing
12. Thrust Bearing
13. Upper Guide Bearing
14. Spiral Case
15. Draft Tube Cone
1.3.2. Turbin Kaplan & Propeller
Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudut.
copas dari : This is my Blog - Tubagus -: Pemanfaatan Energi Air menjadi Listrik dengan menggunakan Turbin Air
Kamis, 29 Maret 2012
BETON
defenisi beton
adalah sebuah bahan bangunan komposit yang terbuat dari kombinasi agregat dan pengikat semen.
bentuk paling umum dari beton adalah beton semen Portland, yang terdiri dari agregat mineral (biasanya kerikil dan pasir), semen dan air.
Menurut Pedoman Beton 1989, Beton didefiniskan sebagai campuran semen Portland atau semen hidrolik lain, agregat halus, agregat kasar dan air dengan atau tanpa menggunakan bahan tambahan.
Macam dan jenis beton menurut bahan pembentukannya adalah :
- beton normal,
- beton bertulang,
- beton pratekan,
- beton ringan,
- beton tanpa tulangan dan
- beton fiber.
Beton bertulang adalah suatu bahan material yang terbuat dari beton dan baja tulangan.
Beton pratekan merupakan teknologi konstruksi beton yang mengkombinasikan beton berkekuatan tinggi dengan baja.
Perbedaan beton pratekan dengan beton bertulang adalah : beton betulang mengkombinasikan beton dan tulangan baja dengan cara membiarkan keduanya bekerja secara pasif dengan tidak memberi pembagian tahanan beban, sedangkan : beton pratekan mengkombinasikan beton kekuatan tinggi dengan baja secara aktif dengan cara menarik baja dan menahannya pada beton sehingga membuat beton dalam keadaan tertekan.
Beton ringan adalah beton yang memiliki berat jenis (density) lebih ringan daripada beton pada umumnya.
Beton ringan dapat dibuat dengan berbagai cara, antara lain dengan: menggunakan agregat ringan (fly ash, batu apung, expanded polystyrene – EPS, dll), campuran antara semen; silika; pozollan; dll (dikenal dengan nama aerated concrete) atau semen dengan cairan kimia penghasil gelembung udara (dikenal dengan nama foamed concrete atau cellular concrete).
Beton tak bertulang adalah beton yang tidak menggunakan baja, sangat kuat terhadap tekanan dan sangat lemah terhadap tarikan dan lenturan.
Beton fiber adalah beton yang mendapat penambahan serat kedalam campurannya seperti serat kayu, kelapa, tebu, baja dan zat-zat tambahan lainnya yang dapat menambah mutu beton.
adalah sebuah bahan bangunan komposit yang terbuat dari kombinasi agregat dan pengikat semen.
bentuk paling umum dari beton adalah beton semen Portland, yang terdiri dari agregat mineral (biasanya kerikil dan pasir), semen dan air.
Menurut Pedoman Beton 1989, Beton didefiniskan sebagai campuran semen Portland atau semen hidrolik lain, agregat halus, agregat kasar dan air dengan atau tanpa menggunakan bahan tambahan.
Macam dan jenis beton menurut bahan pembentukannya adalah :
- beton normal,
- beton bertulang,
- beton pratekan,
- beton ringan,
- beton tanpa tulangan dan
- beton fiber.
Beton bertulang adalah suatu bahan material yang terbuat dari beton dan baja tulangan.
Beton pratekan merupakan teknologi konstruksi beton yang mengkombinasikan beton berkekuatan tinggi dengan baja.
Perbedaan beton pratekan dengan beton bertulang adalah : beton betulang mengkombinasikan beton dan tulangan baja dengan cara membiarkan keduanya bekerja secara pasif dengan tidak memberi pembagian tahanan beban, sedangkan : beton pratekan mengkombinasikan beton kekuatan tinggi dengan baja secara aktif dengan cara menarik baja dan menahannya pada beton sehingga membuat beton dalam keadaan tertekan.
Beton ringan adalah beton yang memiliki berat jenis (density) lebih ringan daripada beton pada umumnya.
Beton ringan dapat dibuat dengan berbagai cara, antara lain dengan: menggunakan agregat ringan (fly ash, batu apung, expanded polystyrene – EPS, dll), campuran antara semen; silika; pozollan; dll (dikenal dengan nama aerated concrete) atau semen dengan cairan kimia penghasil gelembung udara (dikenal dengan nama foamed concrete atau cellular concrete).
Beton tak bertulang adalah beton yang tidak menggunakan baja, sangat kuat terhadap tekanan dan sangat lemah terhadap tarikan dan lenturan.
Beton fiber adalah beton yang mendapat penambahan serat kedalam campurannya seperti serat kayu, kelapa, tebu, baja dan zat-zat tambahan lainnya yang dapat menambah mutu beton.
Rabu, 28 Maret 2012
hidrologi
• Hidrologi (berasal dari Bahasa Yunani: Hydrologia, "ilmu air") adalah cabang ilmu Geografi yang mempelajari pergerakan, distribusi, dan kualitas air di seluruh Bumi, termasuk siklus hidrologi dan sumber daya air.
• Orang yang ahli dalam bidang hidrologi disebut hidrolog
• Kajian ilmu hidrologi meliputi :
hidrometeorologi(air yang berada di udara dan berwujud gas),
potamologi(aliran permukaan),
limnologi (air permukaan yang relatif tenang seperti danau; waduk)
Geohidrologi (air tanah), dan
Kriologi (air yang berwujud padat seperti es dan salju) dan kualitas air.
• Hidrologi juga mempelajari perilaku hujan terutama meliputi periode ulang curah hujan karena berkaitan dengan perhitungan banjir serta rencana untuk setiap bangunan teknik sipil antara lain bendung, bendungan dan jembatan.
• Penelitian dan praktek hidrologi membantu untuk menjelaskan dan menyatakan dalam angka kejadian air pada permukaan dan di bawah permukaan bumi.
• Hidrologi merupakan bidang kajian ilmu pengetahuan dan keteknikan.
• Bidang kajian hidrologi dijabarkan dari beberapa ilmu pengetahuan dasar seperti matematik, fisika, meteorologi dan geologi.
• Proses hidrologi adalah proses yang beragam menurut waktu dan berubah sesuai lokasi geografi.
Besaran (volume dan laju) tiap proses yang dihasilkan karena modifikasi pada proses hidrologi lainnya serta kondisi tata guna lahan.
• Banyak segi kehidupan sosial tergantung pada ekonomi ketersediaan air serta kualitas air yang memenuhi persyaratan.
• Ketersediaan air menentukan adanya suatu masyarakat.
• Tanpa air yang mencukupi, mungkin tidak akan dijumpai kehidupan seperti yang ada sekarang ini.
• Masyarakat modern telah merubah fungsi utama kanal untuk transportasi orang dan barang menjadi fungsi untuk irigasi, drainase dan persediaan air minum.
Akibat pergeseran ini, maka muncul perhatian yang lebih besar pada pengelolaan jumlah air
• Perencanaan adalah bagian penting dari suatu masyarakat. Untuk itu perencanaan ini harus sesuai dengan perhitungan ekonomi yang layak.
• Proyeksi laju aliran dan volume harus direncanakan.
• Kita dapat membuat rencana kebutuhan air untuk masa yang akan datang, tetapi rencana tersebut harus sesuai dengan beberapa model ekonomi yang memerlukan tingkat keuntungan yang berbeda.
• Biasanya keuntungan ini dapat dinyatakan secara kuantitatif dan secara kualitatif
• Air adalah material yang paling berlimpah di bumi ini, menutupi sekitar 71 persen dari muka bumi ini.
• Kehidupan hampir seluruhnya air, 50 sampai 97 persen dari seluruh berat tanaman dan hewan hidup dan sekitar 70 persen dari berat tubuh kita.
• Kita bisa hidup sebulan tanpa makanan, tapi hanya bisa bertahan beberapa hari saja tanpa air.
• Air, seperti halnya energi, adalah hal yang esensial bagi pertanian, industri, dan hampir semua kehidupan.
• Dengan bertambahnya kebutuhan air untuk kegiatan manusia dan juga peningkatan jumlah penduduk 212.000 orang per hari , kelangkaan air merupakan hal yang ada dihadapan kita.
• Jumlah air di permukaan bumi ini secara keseluruhan relatif tetap.
• Air akan selalu ada karena air bersirkulasi tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir mengikuti siklus hidrologi.
• Tetapi apakah air akan hadir pada tempat, waktu, dan kualitas yang dibutuhkan ?.
• Siklus Hidrologi: adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi
Di bumi terdapat kira-kira sejumlah 1,3-1,4 milyard km3 air:
• 97,5% adalah air laut,
• 1,75 % berbentuk es, dan
• 0,73% berada di daratan sebagai air sungai, air danau, air tanah dan sebagainya.
• Hanya 0,001 % berbentuk uap di udara.
• Air di bumi ini mengulangi terus menerus sirkulasi penguapan, presipitasi dan pengaliran keluar (outflow).
• Air menguap ke udara dari permukaan tanah dan laut, berubah menjadi awan sesudah melalui beberapa proses dan kemudian jatuh sebagai hujan atau salju ke permukaan laut atau daratan.
• Sebelum tiba ke permukaan bumi sebagian langsung menguap ke udara dan sebagian tiba ke permukaan bumi.
• Tidak semua bagian hujan yang jatuh ke permukaan bumi mencapai permukaan tanah. Sebagian akan tertahan oleh tumbuh¬tumbuhan di mana sebagian akan menguap dan sebagian lagi akan jatuh atau mengalir melalui dahan-dahan ke permukaan tanah.
• Sebagian air hujan yang tiba ke permukaan tanah akan masuk ke dalam tanah (inflitrasi).
• Bagian lain yang merupakan kelebihan akan mengisi lekuk-lekuk permukaan tanah, kemudian mengalir ke daerah-daerah yang rendah, masuk ke sungai-sungai dan akhirnya ke laut.
• Tidak semua butir air yang mengalir akan tiba ke laut. Dalam per¬jalanan ke laut sebagian akan menguap dan kembali ke udara.
• Sebagian air yang masuk ke dalam tanah keluar kembali segera ke sungai-sungai (disebut aliran intra = interflow).
• Tetapi sebagian besar akan tersimpan sebagai air tanah (groundwater) yang akan keluar sedikit demi sedikit dalam jangka waktu yang lama ke permukaan tanah di daerah¬daerah yang rendah (disebut groundwater runnof = limpasan air tanah).
• Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.
• Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
• Air Permukaan - Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban.
• Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut. Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.
• Tetapi sirkulasi air ini tidak merata, karena kita melihat perbedaan besar presipitasi dari tahun ke tahun, dari musim ke musim yang berikut dan juga dari wilayah ke wilayah yang lain.
• Sirkulasi air ini dipengaruhi oleh kondisi meteorologi (suhu, tekanan atmosfir, angin dan lain-lain) dan kondisi topografi; kondisi meteorologi adalah faktor-faktor yang menentukan.
• Air permukaan tanah dan air tanah yang dibutuhkan untuk kehidupan dan produksi adalah air yang terdapat dalam proses sirkulasi ini.
• Jadi jika sirkulasi ini tidak merata (hal mana memang terjadi demikian), maka akan terjadi bermacam-macam kesulitan. Jika terjadi sirkulasi yang lebih, seperti banjir, maka harus diadakan pengendalian banjir.
Berdasarkan hal-hal tersebut di atas, maka berkembanglah ilmu Hidrologi, yakni ilmu yang mempelajari sirkulasi air itu. Jadi dapat dikatakan, Hidrologi adalah ilmu untuk mempelajari:
• presipitasi (precipitation)
• evaporasi dan transpirasi (evaporation)
• aliran permukaan (surface stream flow) dan
• air tanah (ground water)
Dalam proses sirkulasi air, penjelasan mengenai hubungan antara aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu periode tertentu disebut neraca air (water balance).
• Umumnya terdapat hubungan keseimbangan sebagai berikut:
• P= D+ E+ G+ M (1)
• dimana:
• P : presipitasi
• D : debit
• E : evapotranspirasi
• G : penambahan (supply) air tanah
• M: penambahan kadar kelembaban tanah (moisture content).
Jika periode perhitungan neraca air diambil 1 tahun dan daerah yang dipelajari itu luas, maka mengingat variasi meteorologi itu berulang dalam siklus 1 tahun, kadar kebasahan tanah itu juga berulang dalam siklus 1 tahun. Harga M dalam persamaan (1) akan menjadi nol dan persamaan menjadi:
• Jika perhitungan neraca air itu diadakan pada suatu daerah tertentu yang terbatas, maka aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) dari D dan G kira-kira akan berbeda. Persamaan (1) menjadi:
• P = (D2 — D1) + E + (G2 — G1) + H.Pa + M
dimana:
D1 : Air permukaan dari bagian hulu yang mengalir ke dalam daerah yang ditinjau.
D2: Air permukaan yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.
G1: Air tanah yang mengalir dari bagian hulu ke dalam daerah yang ditinjau.
G2: Air tanah yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.
H :Perubahan/variasi muka air tanah rata-rata daerah yang ditinjau.
Pa:Laju menahan udara rata-rata (mean air holding rate) di bagian lapisanvariasi air tanah
hujan
• curahan hujan atau turunnya air dari atmosfer ke permukaan bumi dan laut dalam bentuk yang berbeda, yaitu curah hujan di daerah tropis dan curah hujan dan salju di daerah beriklim sedang (Asdak, 1995).
• Menurut Harto (1993) hujan merupakan komponen masukan yang paling penting dalam proses hidrologi, karena jumlah kedalaman hujan ini yang dialihragamkan menjadi aliran di sungai, baik melalui limpasan permukaan, aliran antara maupun aliran air tanah.
Unsur yang penting dalam presipitasi adalah jumlah hujan yang dinyatakan dalam satuan kedalaman curah hujan (mm) dan intensitas curah dinyatakan dalam jumlah hujan per satuan waktu.
Klasifikasi Intensitas hujan (mm /jam)
Rendah (gerimis) < 6.25 Sedang 6.25-12.5 Lebat 12.5-50.0 Sangat lebat >50.0
Faktor-faktor yang berperan untuk berlangsungnya hujan :
Kelembaban udara
• Energi matahari
• Arah dan kecepatan angin
• Suhu Udara
Terjadinya hujan
apabila berlangsung tiga kejadian sebagai berikut:
• (1) Kenaikan massa uap air ke tempat yang lebih atas sampai saatnya atmosfer menjadi jenuh.
• (2) Terjadi kondensasi atas partikel-partikel uap air kecil di atmosfer.
• (3) Partikel-partikel uap air tersebut bertambah besar sejalan dengan waktu untuk kemudian jatuh ke bumi dan permukaan laut (sebagai hujan) karena gaya gravitasi.
Tipe hujan di daerah tropis
• Hujan konvektif (Convectional storms), tipe hujan ini disebabkan oleh adanya beda panas yang diterima permukaan tanah dengan panas yang diterima oleh lapisan udara di atas permukaan tanah tersebut. Biasanya terjadi pada akhir musim kering dengan intensitas hujan yang tinggi sebagai hasil proses kondensasi massa air basah pada ketinggian di atas 15 km.
• Hujan frontal (Frontal/cyclonic storms), tipe hujan yang umumnya disebabkan oleh bergulungnya dua massa udara yang berbeda suhu dan kelembaban.
• Hujan orografik (Orographic storms), jenis hujan yang umum terjadi di daerah pegunungan,
Mekanisme terjadinya hujan tipe konvektif : ketika lapisan udara di atas permukaan tanah menjadi lebih panas daripada lapisan udara di atasnya, maka berlangsunglah gerakan lapisan udara panas tersebut ke tempat yang lebih atas. Udara panas yang bergerak ke atas tersebut pada saatnya akan terkondensasi. Pada proses ini terjadi pelepasan tenaga panas yang akan menyebabkan udara menjadi bertambah panas, dan dengan demikian mendorong udara panas tersebut bergerak lebih ke atas sampai ketinggian tertentu dimana uap air panas tersebut membeku dan jatuh sebagai hujan oleh adanya gaga gravitasi.
Tipe hujan konvektif biasanya dicirikan dengan intensitas yang tinggi, berlangsung relatif cepat, dan mencakup wilayah yang tidak terlalu luas.
Hujan frontal (Frontal/cyclonic storms)
Pada tipe hujan ini, massa udara lembab yang hangat dipaksa bergerak ke tempat yang lebih tinggi (suhu lebih rendah dengan kerapatan udara dingin lebih besar). Tergantung pada tipe hujan yang dihasilkannya, hujan frontal dapat dibedakan menjadi hujan frontal dingin dan hangat. Hujan frontal dingin biasanya mempunyai kemiringan permukaan frontal yang besar dan menyebabkan gerakan massa udara ke tempat yang lebih tinggi lebih cepat sehingga bentuk hujan yang dihasilkan adalah hujan lebat dalam waktu yang singkat. Sebaliknya, pada hujan frontal hangat, kemiringan permukaan frontal tidak terlalu besar sehingga gerakan massa udara ke tempat yang lebih tinggi dapat dilakukan dengan perlahan-lahan (proses pendinginan berlangsung bertahap). Tipe hujan yang dihasilkannya adalah hujan yang tidak terlalu lebat dan berlangsung dalam waktu lebih lama (hujan dengan intensitas rendah). Hujan badai dan hujan monsun (monsoon) adalah tipe hujan frontal yang lazim dijumpai.
Hujan orografik (Orographic storms)
ketika massa udara bergerak ke atas mengikuti bentang lahan pegunungan sampai saatnya terjadi proses kondensasi. Ketika massa udara melewati daerah bergunung, pada lereng di atas angin (windward side) terjadi hujan orografik. Sementara lereng di bawah angin (leeward side), udara yang turun akan mengalami pemanasan dengan sifat kering, dan daerah ini disebut daerah "bayangan" dan hujan yang terjadi disebut hujan di daerah "bayangan" (jumlah hujan lebih kecil daripada hujan yang terjadi di daerah windward side). Besarnya intensitas hujan orografik cenderung menjadi lebih besar dengan meningkatnya ketebalan lapisan udara lembab di atmosfer yang bergerak ke tempat yang lebih tinggi.Tipe hujan orografik dianggap sebagai pemasok air tanah, danau, bendungan, dan sungai karena berlangsung di daerah hulu DAS. Untuk memberi gambaran yang lebih lengkap, berikut ini adalah ilustrasi visual tipe-tipe hujan seperti tersebut di atas.
Bila dipertimbangkan bahwa data tersebut mutlak diperlukan, maka perkiraan data tersebut dapat dilakukan dengan cara :
– Normal Ratio Method
– Rechiprocal method
NORMAL RATIO METHOD
• Px = 1/n [Nx.PA/NA + Nx.PB/NB + …. + Nx.Pn/Nn]
• Px : hujan pada stasiun x yang diperkirakan
• Nx : hujan normal tahunan di stasiun x
• PA: hujan normal tahunan di stasiun A
• NA: hujan di stasiun A yang diketahui
• n : jumlah stasiun referensi
hujan normal adalah rata-rata hujan dengan jangka pengukuran 15 – 20 tahun. Jumlah stasiun acuan (reference station) yang dianjurkan umumnya paling tidak tiga buah.
Rechiprocal method
Px : hujan pada stasiun x yang diperkirakan
PA: hujan normal tahunan di stasiun A
Dxa: jarak antara stasiun X dan stasiun acuan A
Selain kekurangan tersebut, masih terdapat kesalahan yang terjadi penyimpangan data. Penyimpangan data hujan terjadi karena beberapa hal, yaitu :
Alat diganti dengan alat yang berspesifikasi lain
Perubahan lingkungan yang mendadak
Lokasi dipindahkan
Metoda Iklim
Metode Koppen : berdasarkan parameter temperatur.
Metode Smith Ferguson : berdasarkan parameter curah hujan.
Metode Oldsman : berdasarkan parameter curah hujan untuk kebutuhan pertanian.
Ada kriteria curah hujan bulanan berdasarkan kuantitas curah hujan (menurut Mohr) :
Kriteria Bulan basah (merurut Mohr) adalah jumlah curah hujan bulanan lebih besar daripada 100 mm.
Kriteria Bulan kering adalah jumlah curah hujan bulanan kurang dari 60 mm.
Kriteria Bulan transisi adalah jumlah curah hujan bulanan antara 60-100 mm.
Faktor yang mempengaruhi limpasan
Elemen meteorologi
1.Intensitas curah hujan (tergantung kapasitas infiltrasi)
2.Lamanya hujan
3.Distribusi hujan dalam daerah aliran
4.Arah pergerakan hujan
5.Curah hujan terdahulu dan kelembaban tanah
6.Kondisi meteorologi yang lain : suhu, kecepatan angin, RH, tekanan udara
Elemen daerah pengaliran
1.Kondisi penggunaan tanah
2.Daerah pengaliran
3.Kondisi topografi dalam daerah pengaliran
4.Jenis tanah
5.Faktor lain (karakteristik jaringan sungai, drainase buatan)
Hidrograf : menggambarkan variasi debit atau permukaan air menurut waktu kurva
Kurva memberikan gambaran kondisi daerah
Karakteristik daerah berubah bentuk hidrograf berubah
Curah hujan di saluran (channel precipitation)
Curah hujan yang jatuh langsung pada permukaan air sungai utama dan anak-anak sungainya tidak dipisahkan sebagai komponen hidrograf
Limpasan permukaan
air mencapai sungai
adalah air yang mencapai sungai tanpa mencapai permukaan air tanah : curah hujan dikurangi infiltrasi, air yang tertahan dan genangan
Sumber : a) air yang mengalir diatas permukaan tanah, dan b) air yang menginfiltrasi dan mencapai lapisan yang impermeabel, sebagian mengalir ke sungai (aliran bawah permukaan)
Aliran air tanah
Air yang menginfiltrasi ke dalam tanah, mencapai permukaan air tanah dan bergerak menuju sungai dalam beberapa hari sampai beberapa tahun.
Dasar hidrograf, merupakan aliran dasar
variasi komponen curah hujan
Kurva dipresi air tanah
Permukaan air tanah maksimum pd akhir limpasan akan turun terus sampai hujan berikutnya debit air tanah akan turun
Penurunan akan dapat mencapai nol jika tdk terjadi hujan
Hidrograf selama perioda ini kurva penurunan air tanah
Menguraikan komponen2 sumber air untuk hidrograf
Sumber air untuk hidrograf :
Curah hujan yang langsung di atas permukaan air
Limpasan permukaan
Aliran bawah permukaan
Aliran air tanah
Perkiraan banjir dapat dilakukan dengan cara :
rumus empiris cara terakhir jikatdk terdapat data yg cukup atau untuk memeriksa hasil
Statistik atau kemungkinan (probabilitas) telah digunakan sebelum cara hidrograf satuan, sangat teoritis dan cara peramalan berdasarkan data yg lalu
Unit hidrograf diakui seluruh dunia
Jika tidak terdapat data hidrologi yang cukup
Merupakan korelasi dengan satu atau dua variabel yang berhubungan langsung dg bebit banjir
Memberikan perkiraan secara cepat, tapi hasilnya kurang dapat dipercaya
Kesalahan dapat mencapai 20-30 % ekstrim dapat > 100%
• Orang yang ahli dalam bidang hidrologi disebut hidrolog
• Kajian ilmu hidrologi meliputi :
hidrometeorologi(air yang berada di udara dan berwujud gas),
potamologi(aliran permukaan),
limnologi (air permukaan yang relatif tenang seperti danau; waduk)
Geohidrologi (air tanah), dan
Kriologi (air yang berwujud padat seperti es dan salju) dan kualitas air.
• Hidrologi juga mempelajari perilaku hujan terutama meliputi periode ulang curah hujan karena berkaitan dengan perhitungan banjir serta rencana untuk setiap bangunan teknik sipil antara lain bendung, bendungan dan jembatan.
• Penelitian dan praktek hidrologi membantu untuk menjelaskan dan menyatakan dalam angka kejadian air pada permukaan dan di bawah permukaan bumi.
• Hidrologi merupakan bidang kajian ilmu pengetahuan dan keteknikan.
• Bidang kajian hidrologi dijabarkan dari beberapa ilmu pengetahuan dasar seperti matematik, fisika, meteorologi dan geologi.
• Proses hidrologi adalah proses yang beragam menurut waktu dan berubah sesuai lokasi geografi.
Besaran (volume dan laju) tiap proses yang dihasilkan karena modifikasi pada proses hidrologi lainnya serta kondisi tata guna lahan.
• Banyak segi kehidupan sosial tergantung pada ekonomi ketersediaan air serta kualitas air yang memenuhi persyaratan.
• Ketersediaan air menentukan adanya suatu masyarakat.
• Tanpa air yang mencukupi, mungkin tidak akan dijumpai kehidupan seperti yang ada sekarang ini.
• Masyarakat modern telah merubah fungsi utama kanal untuk transportasi orang dan barang menjadi fungsi untuk irigasi, drainase dan persediaan air minum.
Akibat pergeseran ini, maka muncul perhatian yang lebih besar pada pengelolaan jumlah air
• Perencanaan adalah bagian penting dari suatu masyarakat. Untuk itu perencanaan ini harus sesuai dengan perhitungan ekonomi yang layak.
• Proyeksi laju aliran dan volume harus direncanakan.
• Kita dapat membuat rencana kebutuhan air untuk masa yang akan datang, tetapi rencana tersebut harus sesuai dengan beberapa model ekonomi yang memerlukan tingkat keuntungan yang berbeda.
• Biasanya keuntungan ini dapat dinyatakan secara kuantitatif dan secara kualitatif
• Air adalah material yang paling berlimpah di bumi ini, menutupi sekitar 71 persen dari muka bumi ini.
• Kehidupan hampir seluruhnya air, 50 sampai 97 persen dari seluruh berat tanaman dan hewan hidup dan sekitar 70 persen dari berat tubuh kita.
• Kita bisa hidup sebulan tanpa makanan, tapi hanya bisa bertahan beberapa hari saja tanpa air.
• Air, seperti halnya energi, adalah hal yang esensial bagi pertanian, industri, dan hampir semua kehidupan.
• Dengan bertambahnya kebutuhan air untuk kegiatan manusia dan juga peningkatan jumlah penduduk 212.000 orang per hari , kelangkaan air merupakan hal yang ada dihadapan kita.
• Jumlah air di permukaan bumi ini secara keseluruhan relatif tetap.
• Air akan selalu ada karena air bersirkulasi tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir mengikuti siklus hidrologi.
• Tetapi apakah air akan hadir pada tempat, waktu, dan kualitas yang dibutuhkan ?.
• Siklus Hidrologi: adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi
Di bumi terdapat kira-kira sejumlah 1,3-1,4 milyard km3 air:
• 97,5% adalah air laut,
• 1,75 % berbentuk es, dan
• 0,73% berada di daratan sebagai air sungai, air danau, air tanah dan sebagainya.
• Hanya 0,001 % berbentuk uap di udara.
• Air di bumi ini mengulangi terus menerus sirkulasi penguapan, presipitasi dan pengaliran keluar (outflow).
• Air menguap ke udara dari permukaan tanah dan laut, berubah menjadi awan sesudah melalui beberapa proses dan kemudian jatuh sebagai hujan atau salju ke permukaan laut atau daratan.
• Sebelum tiba ke permukaan bumi sebagian langsung menguap ke udara dan sebagian tiba ke permukaan bumi.
• Tidak semua bagian hujan yang jatuh ke permukaan bumi mencapai permukaan tanah. Sebagian akan tertahan oleh tumbuh¬tumbuhan di mana sebagian akan menguap dan sebagian lagi akan jatuh atau mengalir melalui dahan-dahan ke permukaan tanah.
• Sebagian air hujan yang tiba ke permukaan tanah akan masuk ke dalam tanah (inflitrasi).
• Bagian lain yang merupakan kelebihan akan mengisi lekuk-lekuk permukaan tanah, kemudian mengalir ke daerah-daerah yang rendah, masuk ke sungai-sungai dan akhirnya ke laut.
• Tidak semua butir air yang mengalir akan tiba ke laut. Dalam per¬jalanan ke laut sebagian akan menguap dan kembali ke udara.
• Sebagian air yang masuk ke dalam tanah keluar kembali segera ke sungai-sungai (disebut aliran intra = interflow).
• Tetapi sebagian besar akan tersimpan sebagai air tanah (groundwater) yang akan keluar sedikit demi sedikit dalam jangka waktu yang lama ke permukaan tanah di daerah¬daerah yang rendah (disebut groundwater runnof = limpasan air tanah).
• Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.
• Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
• Air Permukaan - Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban.
• Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut. Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.
• Tetapi sirkulasi air ini tidak merata, karena kita melihat perbedaan besar presipitasi dari tahun ke tahun, dari musim ke musim yang berikut dan juga dari wilayah ke wilayah yang lain.
• Sirkulasi air ini dipengaruhi oleh kondisi meteorologi (suhu, tekanan atmosfir, angin dan lain-lain) dan kondisi topografi; kondisi meteorologi adalah faktor-faktor yang menentukan.
• Air permukaan tanah dan air tanah yang dibutuhkan untuk kehidupan dan produksi adalah air yang terdapat dalam proses sirkulasi ini.
• Jadi jika sirkulasi ini tidak merata (hal mana memang terjadi demikian), maka akan terjadi bermacam-macam kesulitan. Jika terjadi sirkulasi yang lebih, seperti banjir, maka harus diadakan pengendalian banjir.
Berdasarkan hal-hal tersebut di atas, maka berkembanglah ilmu Hidrologi, yakni ilmu yang mempelajari sirkulasi air itu. Jadi dapat dikatakan, Hidrologi adalah ilmu untuk mempelajari:
• presipitasi (precipitation)
• evaporasi dan transpirasi (evaporation)
• aliran permukaan (surface stream flow) dan
• air tanah (ground water)
Dalam proses sirkulasi air, penjelasan mengenai hubungan antara aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu periode tertentu disebut neraca air (water balance).
• Umumnya terdapat hubungan keseimbangan sebagai berikut:
• P= D+ E+ G+ M (1)
• dimana:
• P : presipitasi
• D : debit
• E : evapotranspirasi
• G : penambahan (supply) air tanah
• M: penambahan kadar kelembaban tanah (moisture content).
Jika periode perhitungan neraca air diambil 1 tahun dan daerah yang dipelajari itu luas, maka mengingat variasi meteorologi itu berulang dalam siklus 1 tahun, kadar kebasahan tanah itu juga berulang dalam siklus 1 tahun. Harga M dalam persamaan (1) akan menjadi nol dan persamaan menjadi:
• Jika perhitungan neraca air itu diadakan pada suatu daerah tertentu yang terbatas, maka aliran ke dalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) dari D dan G kira-kira akan berbeda. Persamaan (1) menjadi:
• P = (D2 — D1) + E + (G2 — G1) + H.Pa + M
dimana:
D1 : Air permukaan dari bagian hulu yang mengalir ke dalam daerah yang ditinjau.
D2: Air permukaan yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.
G1: Air tanah yang mengalir dari bagian hulu ke dalam daerah yang ditinjau.
G2: Air tanah yang mengalir keluar dari daerah yang ditinjau ke bagian hilir.
H :Perubahan/variasi muka air tanah rata-rata daerah yang ditinjau.
Pa:Laju menahan udara rata-rata (mean air holding rate) di bagian lapisanvariasi air tanah
hujan
• curahan hujan atau turunnya air dari atmosfer ke permukaan bumi dan laut dalam bentuk yang berbeda, yaitu curah hujan di daerah tropis dan curah hujan dan salju di daerah beriklim sedang (Asdak, 1995).
• Menurut Harto (1993) hujan merupakan komponen masukan yang paling penting dalam proses hidrologi, karena jumlah kedalaman hujan ini yang dialihragamkan menjadi aliran di sungai, baik melalui limpasan permukaan, aliran antara maupun aliran air tanah.
Unsur yang penting dalam presipitasi adalah jumlah hujan yang dinyatakan dalam satuan kedalaman curah hujan (mm) dan intensitas curah dinyatakan dalam jumlah hujan per satuan waktu.
Klasifikasi Intensitas hujan (mm /jam)
Rendah (gerimis) < 6.25 Sedang 6.25-12.5 Lebat 12.5-50.0 Sangat lebat >50.0
Faktor-faktor yang berperan untuk berlangsungnya hujan :
Kelembaban udara
• Energi matahari
• Arah dan kecepatan angin
• Suhu Udara
Terjadinya hujan
apabila berlangsung tiga kejadian sebagai berikut:
• (1) Kenaikan massa uap air ke tempat yang lebih atas sampai saatnya atmosfer menjadi jenuh.
• (2) Terjadi kondensasi atas partikel-partikel uap air kecil di atmosfer.
• (3) Partikel-partikel uap air tersebut bertambah besar sejalan dengan waktu untuk kemudian jatuh ke bumi dan permukaan laut (sebagai hujan) karena gaya gravitasi.
Tipe hujan di daerah tropis
• Hujan konvektif (Convectional storms), tipe hujan ini disebabkan oleh adanya beda panas yang diterima permukaan tanah dengan panas yang diterima oleh lapisan udara di atas permukaan tanah tersebut. Biasanya terjadi pada akhir musim kering dengan intensitas hujan yang tinggi sebagai hasil proses kondensasi massa air basah pada ketinggian di atas 15 km.
• Hujan frontal (Frontal/cyclonic storms), tipe hujan yang umumnya disebabkan oleh bergulungnya dua massa udara yang berbeda suhu dan kelembaban.
• Hujan orografik (Orographic storms), jenis hujan yang umum terjadi di daerah pegunungan,
Mekanisme terjadinya hujan tipe konvektif : ketika lapisan udara di atas permukaan tanah menjadi lebih panas daripada lapisan udara di atasnya, maka berlangsunglah gerakan lapisan udara panas tersebut ke tempat yang lebih atas. Udara panas yang bergerak ke atas tersebut pada saatnya akan terkondensasi. Pada proses ini terjadi pelepasan tenaga panas yang akan menyebabkan udara menjadi bertambah panas, dan dengan demikian mendorong udara panas tersebut bergerak lebih ke atas sampai ketinggian tertentu dimana uap air panas tersebut membeku dan jatuh sebagai hujan oleh adanya gaga gravitasi.
Tipe hujan konvektif biasanya dicirikan dengan intensitas yang tinggi, berlangsung relatif cepat, dan mencakup wilayah yang tidak terlalu luas.
Hujan frontal (Frontal/cyclonic storms)
Pada tipe hujan ini, massa udara lembab yang hangat dipaksa bergerak ke tempat yang lebih tinggi (suhu lebih rendah dengan kerapatan udara dingin lebih besar). Tergantung pada tipe hujan yang dihasilkannya, hujan frontal dapat dibedakan menjadi hujan frontal dingin dan hangat. Hujan frontal dingin biasanya mempunyai kemiringan permukaan frontal yang besar dan menyebabkan gerakan massa udara ke tempat yang lebih tinggi lebih cepat sehingga bentuk hujan yang dihasilkan adalah hujan lebat dalam waktu yang singkat. Sebaliknya, pada hujan frontal hangat, kemiringan permukaan frontal tidak terlalu besar sehingga gerakan massa udara ke tempat yang lebih tinggi dapat dilakukan dengan perlahan-lahan (proses pendinginan berlangsung bertahap). Tipe hujan yang dihasilkannya adalah hujan yang tidak terlalu lebat dan berlangsung dalam waktu lebih lama (hujan dengan intensitas rendah). Hujan badai dan hujan monsun (monsoon) adalah tipe hujan frontal yang lazim dijumpai.
Hujan orografik (Orographic storms)
ketika massa udara bergerak ke atas mengikuti bentang lahan pegunungan sampai saatnya terjadi proses kondensasi. Ketika massa udara melewati daerah bergunung, pada lereng di atas angin (windward side) terjadi hujan orografik. Sementara lereng di bawah angin (leeward side), udara yang turun akan mengalami pemanasan dengan sifat kering, dan daerah ini disebut daerah "bayangan" dan hujan yang terjadi disebut hujan di daerah "bayangan" (jumlah hujan lebih kecil daripada hujan yang terjadi di daerah windward side). Besarnya intensitas hujan orografik cenderung menjadi lebih besar dengan meningkatnya ketebalan lapisan udara lembab di atmosfer yang bergerak ke tempat yang lebih tinggi.Tipe hujan orografik dianggap sebagai pemasok air tanah, danau, bendungan, dan sungai karena berlangsung di daerah hulu DAS. Untuk memberi gambaran yang lebih lengkap, berikut ini adalah ilustrasi visual tipe-tipe hujan seperti tersebut di atas.
Bila dipertimbangkan bahwa data tersebut mutlak diperlukan, maka perkiraan data tersebut dapat dilakukan dengan cara :
– Normal Ratio Method
– Rechiprocal method
NORMAL RATIO METHOD
• Px = 1/n [Nx.PA/NA + Nx.PB/NB + …. + Nx.Pn/Nn]
• Px : hujan pada stasiun x yang diperkirakan
• Nx : hujan normal tahunan di stasiun x
• PA: hujan normal tahunan di stasiun A
• NA: hujan di stasiun A yang diketahui
• n : jumlah stasiun referensi
hujan normal adalah rata-rata hujan dengan jangka pengukuran 15 – 20 tahun. Jumlah stasiun acuan (reference station) yang dianjurkan umumnya paling tidak tiga buah.
Rechiprocal method
Px : hujan pada stasiun x yang diperkirakan
PA: hujan normal tahunan di stasiun A
Dxa: jarak antara stasiun X dan stasiun acuan A
Selain kekurangan tersebut, masih terdapat kesalahan yang terjadi penyimpangan data. Penyimpangan data hujan terjadi karena beberapa hal, yaitu :
Alat diganti dengan alat yang berspesifikasi lain
Perubahan lingkungan yang mendadak
Lokasi dipindahkan
Metoda Iklim
Metode Koppen : berdasarkan parameter temperatur.
Metode Smith Ferguson : berdasarkan parameter curah hujan.
Metode Oldsman : berdasarkan parameter curah hujan untuk kebutuhan pertanian.
Ada kriteria curah hujan bulanan berdasarkan kuantitas curah hujan (menurut Mohr) :
Kriteria Bulan basah (merurut Mohr) adalah jumlah curah hujan bulanan lebih besar daripada 100 mm.
Kriteria Bulan kering adalah jumlah curah hujan bulanan kurang dari 60 mm.
Kriteria Bulan transisi adalah jumlah curah hujan bulanan antara 60-100 mm.
Faktor yang mempengaruhi limpasan
Elemen meteorologi
1.Intensitas curah hujan (tergantung kapasitas infiltrasi)
2.Lamanya hujan
3.Distribusi hujan dalam daerah aliran
4.Arah pergerakan hujan
5.Curah hujan terdahulu dan kelembaban tanah
6.Kondisi meteorologi yang lain : suhu, kecepatan angin, RH, tekanan udara
Elemen daerah pengaliran
1.Kondisi penggunaan tanah
2.Daerah pengaliran
3.Kondisi topografi dalam daerah pengaliran
4.Jenis tanah
5.Faktor lain (karakteristik jaringan sungai, drainase buatan)
Hidrograf : menggambarkan variasi debit atau permukaan air menurut waktu kurva
Kurva memberikan gambaran kondisi daerah
Karakteristik daerah berubah bentuk hidrograf berubah
Curah hujan di saluran (channel precipitation)
Curah hujan yang jatuh langsung pada permukaan air sungai utama dan anak-anak sungainya tidak dipisahkan sebagai komponen hidrograf
Limpasan permukaan
air mencapai sungai
adalah air yang mencapai sungai tanpa mencapai permukaan air tanah : curah hujan dikurangi infiltrasi, air yang tertahan dan genangan
Sumber : a) air yang mengalir diatas permukaan tanah, dan b) air yang menginfiltrasi dan mencapai lapisan yang impermeabel, sebagian mengalir ke sungai (aliran bawah permukaan)
Aliran air tanah
Air yang menginfiltrasi ke dalam tanah, mencapai permukaan air tanah dan bergerak menuju sungai dalam beberapa hari sampai beberapa tahun.
Dasar hidrograf, merupakan aliran dasar
variasi komponen curah hujan
Kurva dipresi air tanah
Permukaan air tanah maksimum pd akhir limpasan akan turun terus sampai hujan berikutnya debit air tanah akan turun
Penurunan akan dapat mencapai nol jika tdk terjadi hujan
Hidrograf selama perioda ini kurva penurunan air tanah
Menguraikan komponen2 sumber air untuk hidrograf
Sumber air untuk hidrograf :
Curah hujan yang langsung di atas permukaan air
Limpasan permukaan
Aliran bawah permukaan
Aliran air tanah
Perkiraan banjir dapat dilakukan dengan cara :
rumus empiris cara terakhir jikatdk terdapat data yg cukup atau untuk memeriksa hasil
Statistik atau kemungkinan (probabilitas) telah digunakan sebelum cara hidrograf satuan, sangat teoritis dan cara peramalan berdasarkan data yg lalu
Unit hidrograf diakui seluruh dunia
Jika tidak terdapat data hidrologi yang cukup
Merupakan korelasi dengan satu atau dua variabel yang berhubungan langsung dg bebit banjir
Memberikan perkiraan secara cepat, tapi hasilnya kurang dapat dipercaya
Kesalahan dapat mencapai 20-30 % ekstrim dapat > 100%
Jumat, 16 September 2011
Telat Ngangkat
Di kelas III jurusan IPA SMA, masing-masing guru masuk ke kelas tersebut untuk mengajar. Jam pertama adalah pelajaran Ilmu Bumi. Pak Leo menerangkan tentang keadaan cuaca, lalu dia bertanya kepada murid-muridnya di kelas.
Pak Leo: “kenapa jemuran kering bisa basah???”
Ali: “kena hujan!”
Pak Leo: “salah.”
Bedoel: “Terlambat ngangkat!”
Pak Leo: “Betuul…..Seratus!!”
Jam pelajaran kedua, duru fisika masuk, yaitu Pak Ucok. Dia menerangkan tentang proses pembakaran dan proses terjadinya carbon monoksida dan dioksida. Setelah pelajaran selesai, dia bertanya.
Pak ucok: “Kenapa roti di oven bisa gosong?”
Ali: “Karena terjadi peristiwa pemanasan tinggi, sehingga oksigen di dalam oven memuai. Akibatnya, partikel oksigen yang panas menabrak roti sehingga roti itu mengalami trauma tumpul. Akibatnya, roti menjadi memar kehitaman.”
Pak Ucok: “Salaaaaaahhhh!”
Bedoel: “Terlambat ngangkat.”
Jam pelajaran ketiga diisi oleh guru biologi, Pak Aman. Belia menerangkan tentang proses pembuahan. Setelah selesai, beliau bertanya kepada murid-muridnya.
Pak Aman: “Kenapa wanita bisa hamil????”
Ali: “Kerena terbentuk zigot, yaitu pertemuan antara sel sperma dengan sel telur!”
Pak Aman: “Salaaaaaahhh!”
Bedoel: “Terlambat Ngangkatnya.”
Pak Leo: “kenapa jemuran kering bisa basah???”
Ali: “kena hujan!”
Pak Leo: “salah.”
Bedoel: “Terlambat ngangkat!”
Pak Leo: “Betuul…..Seratus!!”
Jam pelajaran kedua, duru fisika masuk, yaitu Pak Ucok. Dia menerangkan tentang proses pembakaran dan proses terjadinya carbon monoksida dan dioksida. Setelah pelajaran selesai, dia bertanya.
Pak ucok: “Kenapa roti di oven bisa gosong?”
Ali: “Karena terjadi peristiwa pemanasan tinggi, sehingga oksigen di dalam oven memuai. Akibatnya, partikel oksigen yang panas menabrak roti sehingga roti itu mengalami trauma tumpul. Akibatnya, roti menjadi memar kehitaman.”
Pak Ucok: “Salaaaaaahhhh!”
Bedoel: “Terlambat ngangkat.”
Jam pelajaran ketiga diisi oleh guru biologi, Pak Aman. Belia menerangkan tentang proses pembuahan. Setelah selesai, beliau bertanya kepada murid-muridnya.
Pak Aman: “Kenapa wanita bisa hamil????”
Ali: “Kerena terbentuk zigot, yaitu pertemuan antara sel sperma dengan sel telur!”
Pak Aman: “Salaaaaaahhh!”
Bedoel: “Terlambat Ngangkatnya.”
Langganan:
Postingan (Atom)