Aliran Ambang Lebar (BROAD CRESTER WEIR) Beserta Prosedur Percobaannya

Pengertian Aliran Ambang Lebar (broad crester weir)

Ambang lebar merupakan sebuah bagunan air yang digunakan agar muka air lebih tinggi dan untuk menentukan debit pada sebuah aliran. Sebagai perencanaan untuk pembangunan bangunan air tentu saja harus mengetahui terlebih dahulu sifat atau karakteristik sebuah aliran air yang melewatinya. Pengetahuan tersebut digunakan sebagai perencanaan bangunan air untuk distribusi sumber mata air maupun air sungai. 

Aliran pada ambang lebar dapat dipelajari karakteristik atau sifat pada aliran secara garis besar. Aliran Ambang lebar mempunyai fungsi yaitu: 

• Ambang digunakan sebagai model dalam merencanakan bangunan pelimpah pada waduk dsb.
• Bentuk ambang merupakan bentuk sederhana dan digunakan untuk meninggikan muka air. Pengaplikasianya ambang lebar dan ambang tajam agar air yang melewatinya memiliki energi potensial, sehingga air ini dapat dialirkan ke tempat yang lebih jauh dan lebih luas lagi.

Ambang dibedakan menjadi 2 yaitu Ambang Lebar dan Ambang Tajam, kedua hal ini terlihat jelas dari aliran airnya. Perbedaan aliran imi dapat dilihat dari bagaimana air terjatuh, jika air jatuh lebih lunak maka itu adalah ambang lebar, namun sebaliknya terhadap ambang tajam air yang terjatuh akan lebih keras. Perbedaan ini tidak terpengaruhi oleh tinggi maupun lebar ambang itu. Peluap disebut ambang lebar apabila B>0,4 hu dengan B adalah lebar peluap dan hu adalah tinggi luapan .

Keterangan :

• Q= debit aliran (m3/dtk)
• h= tinggi tekanan total hulu ambang YO + v / 2 . g
• P= tinggi ambang (m)
• YO= kedalaman hulu ambang (m)
• YC= tinggi muka air diatas ambang (m)
• Yt= tinggi muka air setelah hulu ambang (m)
• hU= tinggi muka air diatas hulu ambang YO – P (m)

Ambang lebar merupakan salah satu kontruksi pengukur debit. Debit aliran yang terjadi pada ambang lebar dihitung dengan menggunakan formula sebagai berikut :

Q = Cd . b . h ^ 3/2

Ketrangan :

• Q         = debit aliran (m3/dtk)
• h          = tinggi tekanan total hulu ambang (m)           
• Cd        = koefisien debit
• b          = lebar ambang (m)

Debit aliran juga dapat dihitung sebagai berikut :

Q =Cd . Cv . b . h ^ 3/2

Keterangan :   

• Q         = debit aliran (m3/dtk)
• Cv        = koefisien kecepatan
• hU        = tinggi muka air diatas hulu ambang YO – P (m)
• b          = lebar ambang (m)

Dengan adanya aliran ambang, akan terjadi efek pembendungan disebelah hulu ambang. Efek ini dapat dilihat dari naiknya permukaan air bila dibandingkan dengan sebelum dipasang ambang Dengan demikian pada penerapan di lapangan harus diantisipasi kemungkinan banjir dihulu ambang.

Secara teori naiknya permukaan air ini merupakan gejala alam dari aliran dimana untuk memperoleh aliran air yang stabil, maka air akan mengalir dengan kondisi aliran subkritik, karena aliran jenis ini tidak menimbulkan gerusan (erosi) pada permukaan saluran.

Pada saat melewati ambang biasannya aliran akan berperilaku sebagai aliran kritik, lanjutnya aliran akan mencari posisi stabil. Pada kondisi tertentu misalkan dengan adannya teljunnn amu kemiringan saluran yang cukup besar, setelah melewati ambang aliran dapat pula bedah: sebagai aliran super kritik.

Pada penerapan di lapangan apabila kondisi super kritik ini terjadi maka akan sangat membahayakan, dimana dasar tebing saluran akan tergerus. Strategi penanganan tersebut diantaranya dengan membuat peredam energi aliran, misalnya dengan memasanglantaibelonataubam-bamcukupbesardibilirambang.

Aliran ambang lebar merupakan salah satu dari jenis bangunan air yang dipelajari dalam mata kuliah di teknik sipil. Bangunan yang satu ini mempunyai berbagai fungsi yang sangat baik dalam sistem irigasi yaitu bisa menentukan debit aliran air yang melewatinya. 

Aliran pada ambang atau pilimpah (spillway) adalah salah satu dari jenis saluran terbuka yang akan menentukan profil pelimpah dalam bentuk tirai luapan (flow nappe) yang akan terjadi pada ambang tersebut. Dalam bentuk ini tirai luapan dianggap mengalami pengudaraan, yaitu keadaan saat permukaan atas dan bawah tirai mengalami luapan sehingga mengalami tekanan udara dari luar sepenuhnya, akan tetapi tirai luapan dari bawah mengalami luapan yang kurang sempurna karena udara dari bawah tirai luapan mengalami pergantian udara menjadi pancaran air. Pengurangan ini menimbulkan hal-hal sebagai berikut :

• Perbedaan tekanan meningkat diambang
• Perubahan bentuk tirai luapan 
• Peningkatan debit, disertakan fluktuasi
• Bentuk hidrolika yang tak stabil.

Hal-hal diatas menimbulkan koefisien pengaliran (C) yang berbeda-beda pada setiap ambang. Tingkat kekritikan aliran tersebut dapat ditentukan dengan mencari bilangan Proud dengan persamaan :

F = V / ✔ g. D

Keterangan :

• F          = angka froud
• D         = kedalaman air (m)

Diamana jika

F > 1 disebut aliran subkritik

F = 1 disebut aliran kritik

F < 1 disebut aliran super kritik

Alat Yang Digunakan

1. Multi Purpose Teaching Flume
2. Model ambang lebar
3. Mistar/penggaris
4. Ember
5. Stopwatch
6. Gelas ukur

PROSEDUR PEROBAAN

1.  Pasanglah ambang lebar pada saluran terbuka
2. Aliran air kedalam model saluran terbuka
3. Ukurlah debit aliran sampai 3 kali untuk 1 bukaan
4. Catat harga h, YO, YC,Q, Yt
5. Amati aliran  yang terjadi
6. Gambar profil aliran yang terjadi
7. Ulangi percobaan untuk debit yang lain
8. Menghitung harga Cd & Cv berdasarkan formula
9. Membuat grafik

Cd dan Q         Cv dan Q

Cd dan h          Cv dan hU3/2

Cd dan h3/2  

1. Titik-titik pada graiik tersebut dihubungkan dengan garis yang dibuat dari suatu persamaan regresi
2. Mencari bahasan dari  hasil grafik, dan mengambil kesimpulan antara hubungan variabel tersebut 

Menentukan tingkat kekritikan aliran dengan menghitung angka froud untuk tmp percobaan ( sebelum, di atas & sesudah ambang ) Persamaan tambahan yang bisa  dipakai :

        Menghitung kecepatan aliran ( v )

            v = Q/A

Keterangan :

• A= luas tampang basah (m)
• Q= debit (m3/dtk