Hidrolika

Hidrolika
Perencanaan Hidrolis

Aliran dalam pipa riol  berfluktuasi;
dipengaruhi pemakaian air bersih



Pemakaian puncak  debit puncak (Qpb dan Qpk)
Pemakaian minimum  debit minimum Qmin
Dimensi pipa riol, harus mampu mengalirkan air
buangan pada saat Qpb, dan tidak boleh penuh
Kedalaman air dalam pipa riol





Aliran air buangan dalam pipa  gravitasi
tidak boleh dalam keadaan tertekan, tidak
poleh dalam keadaan penuh
Pada Qmax  d:D = 2:3
Dalam pipa perlu ruang udara 
mencegah kondisi anaerob
D<600mm : max 0,6
D>600mm : max 0,8


Untuk instalasi pemompaan, diperlukan
injeksi udara karena alirannya penuh
dengan persyaratan (td = 10 menit)
Q udara = 1 L/menit per mm diameter
pipa
Kecepatan Aliran

Kecepatan swa bersih (self velocity)

Kecepatan pada waktu debit maksimum, Qpb,
antara 0,6-0,75 m/dt atau lebih

Untuk daerah beriklim panas vpb > 0,9 m/det


Penetapan vpb harus dicek sewaktu kedalaman
berenang, db (swimming depth) dimana
kecepatan alirannya vb, harus masih dapat
menghanyutkan pasir dan grit (tidak mengendap)
Dianjurkan vb > 0,30 m/detik

Kedalamanan berenang, db :
Kedalaman air kritis terkecil yang masih
dapat memberenangkan tinja (di
Indonesia = 5 cm; eropa = 2 cm)

Pada Qmin  dmin > db

Kriteria lain



Jika beban organiknya relatif kecil
Kecepatan rerata (6 jam pada Qpk) : vpk
> 0,45m/det
Jika pada jaringan riol mengandung air
limbah dengan kekerasan normal : vpk >
0,60 m/det
Kecepatan penggelolantoran berkala vg >
0,75 m/det
Kecepatan Maksimum


Mengandung pasir dan grit  v maks =
2,0 m/det
Konsentrasi pasir/kricak kecil  vmaks =
3,0 m/det
Kecepatan Penuh


Kecepatan penuh (m/det) dalam istilah
penyaluran air buangan artinya kecepatan
dalam keadaan pipa penuh, tetapi tanpa
tekanan.
Jika pipa dalam keadaan tekanan,
kecepatan disebut kecepatan bertekanan.




Dalam desain PAB tidak boleh ada terjadi
aliran penuh
Istilah kecepatan penuh hanya sebagai
media perhitungan saja
Notasi kecepatan penuh  vfull
Pada konsidi v penuh terjadi Q penuh






Dari keadaan aliran penuh ini dapat di tentukan:
Diameter pipa = D (m)
Kemiringan lajur ipa (m/m)
Kedalaman air dalam pipa (d)
Perbandingan kedalaman dan diameter pipa d/D 
perbandingan ini dipakai untuk mencari perbandingan
unsur-unsur lainnya misal Q/Qf; v/vf; n/nf; b/D
Penetapa vf dalam desain dapat memberikan ciri
kecepatan-kecepatan aktual dalam setiap d/D
Jenis Kecepatan Aliran

SWA BERSIH





Pada saat terjadi kedalaman brenang (db), kecepatan
berenang (vb) harus dapat membawa pasir yang ada
dalam aliran, vb > 0,3 m/s
Kecepatan penuh: vfsb (m/det)
Dapat diterapkan pada daerah dengan kemiringan
yang mencukupi
vfsb = 1,364 D0,5
vbsb = 0,33 m/det
Jenis Kecepatan Aliran

MODERAT





Pada saat terjadi kedalaman brenang (db),
kecepatan berenang (vb) harus kecepatan
moderat, vb > 0,25 m/s
Kecepatan penuh: vfm (m/det)
Dapat diterapkan pada daerah yang agak
landai
vfm = 1,03 D0,5
vbm = 0,25 m/det
Jenis Kecepatan Aliran

NON BERSIH





Pada saat terjadi kedalaman brenang (db),
kecepatan berenang (vb) terjadi kecepatan
non bersih, vb > 0,2 m/s
Kecepatan penuh: vfnb (m/det)
Dapat diterapkan pada daerah yang sangat
landai
vfnb = 0,82 D0,5
vbnb = 0,20 m/det
Ukuran Diameter pipa riol bentuk
Lingkaran









Pada awal perhitungan diameter ditetapkan d/D = 0,6
Q/Qfull (diagram S) = 0,56
Hitung Qfull, dimana Q = Qpb awal
Qfull/vfull (vfull tergantung jenis alirannya)  A = ¼ π
D2
Aliran SWA BERSIH:
Qf= Qpbawal /0,56; vfsb=1,364 D0,5; A=¼ π D2
D = 1,23 (Qpbawal)0,4
MODERAT
NON BERSIH
: D = 1,373 (Qpbawal)0,4
: D = 1,504 (Qpbawal)0,4



Kecepatan puncak ruas awal pipa pada musim
hujan, vpb awal adalah:
d/D = 0,6; v/vf = 0,89 (grafik)
vpb awal = 0,89 x vfsb
= 0,89 x 1,364 x D 0,5
= 0,89 x 1,364 x (1,23 (Qpbawal)0,4)0,5
= 1.35 (Qpb awal)0,5


Pada ujung sebelah hilir suatu ruas (ak=akhir) lajur pipa
dengan diameter tertentu harus diperbesar diameternya.
Pada titik tersebut d/D = 0,8  kecepatannya lebih
besar dari kecepatan pada awal saluran.

d/D = 0,8;
v/vf = 1,02  vpb ak = 1,02 vf
Q/Qf = 0,87  Qpb ak = 0,87 Qf
Qf = 0,56 Qpb aw (d/D = 0,6)

Qpb ak = 0,87(0,56 Qpb aw)





Atau setelah Qpb ak, yaitu setelah
mendapatkan tambahan debit dari daerah
pelayanan beserta infiltrasinya
Δ Q = (Qpb ak – Qpb aw)
= (0,87/0,56-1) Qpb aw

Hubungan diameter awal (D1) dan diameter
akhir (D2)
d1/D1 = 0,6  Q1/Qf1 = 0,56  Qf1=Q1/0,56
d2/D1 = 0,8  Q2/Qf1 = 0,87  Qf1=Q2/0,87

Q2 =0,87/0,56 Q1

SWA BERSIH  D2 = 1,1927 D1





Perhitungan hubungan D dengan Qpb ak :
Qf = Qpb ak/0,87
SWA BERSIH :
(Qpb ak/0,87)/(1,364 D0,5) = ¼ π D2
D = 1,03 (Qpb ak)0,4


Perhitungan vpb ak : akhir suatu ruas
salah satu lajur dengan diameter yang
sama
Vpb ak = 0,89x1,364x(1,03(Qpb ak)0,4)0,5
= 1.412 (Qpb ak)0,2
Kemiringan Pipa Riol

Ditentukan agar memperoleh kecepatan swa
bersih.

Perlu diketahui:




Fluktuasi debit
Kandungan benda padat
Kandungan sulfat
Untuk mendapatkan kecepatan swa bersih ada
dua hal yang perlu dipakai sebagai kontrol:


Kontrol sulfida  Index Pameroy, Z=7500
Kontrol endapan  gaya geser kritis σc > 0,15kg/m2
(0,33-0,38 kg/m2)


Kontrol Endapan
S = 0,0191 [σc/{(Rm/D)(Qpb)3/8}]16/13
Kontrol H2S
S = [(P/b)x3xEBOD/(Z(Qpb)1/3}]2
Dimana:
S
=
σc
=
Rm
=
Rf
=
Qpb
=
P
=
Z
=
EBOD =
T
=
BOD5
Kr
kemiringan pipa (m/m)
Gaya geser kritis (kg/m2)
jari-jari hidrolis saat debit min (m)
jari-jari hidrolis saat aliran penuh (m)
Debit max (puncak basah) (m3/det)
perimeter atau keliling basah saat debit max (m)
Pameroy index = 7500
BOD efektif atau ultimate = BOD5 (1,07)T-20
temperatur rerata air limbah dalam pipa riol selama 3 bulan musim
panas maksimum selama periode desain (oC)
= 0,04 x 106/kr
= volume air limbah/pengencer dalam riol (L/kapita/hari)


Kemiringan lajur pipa riol untuk kecepatan
swa bersih:
S = 11,81 n2 D-1/3
Dimana:
S = kemiringan pipa (m/m)
n = angka kekasaran manning
D= diameter pipa (m)
Pemilihan kemiringan pipa
Kemiringan
jalan (Sj)
Kemiringan pipa riol (Sp)
Keterangan
Sj < Sp minimum
yang diijinkan
Dipakai Sp minimum yang
diijinkan
V tidak swa bersih ; MH
awall, hb minimum lajur
sampai MH akhir hb maks
Perlu instalasi pompa dan
penggelontoran
Sp min < Sj < Sp
max yang diijinkan
1. Jika
Kemiringan medan ideal
V harus swa bersih
Sj > Sp max yang
diperpendek,
diijinkan
MH hulu diperdalam,hb< max; Jarak MH hulu-MH hilir =
Sp maks; MH hilir, hb minimum DMH
MH hulu hb min, Sj=Sp
atau
2. Jika MH hulu, hb > minimum,
Sp menjadi galian minimum
pada MH hilir, namun So >
min yang diijinkan
Peletakan Jalur Pipa Riol
Denah Peletakan Pipa (Plan Lay Out)
 Pemasangan pipa bawah jalan, tidak boleh
mengganggu lalulintas sampai terhenti
pada jalan itu, demikian pula saat O/M
 Peletakan harus lebih dekat sisi dengan
penyambung terbanyak
Alternatif lain peletakan pipa:





Jalan sangat sempit, dimana lebar jalan = lebar galian  letak pipa
pada sumbu jalan/gang
Jalan lingkungan kota, (min 2 jajar kendaraan). Lahan tanah arah
melintang jalan datar  letak pada sisi jalan dengan jumlah
sambungan terbesar
Jalan lingkungan kota, (min 2 jajar kendaraan). Lahan tanah arah
melintang jalan ada kemiringan  letak pada sisi jalan dengan persil
yang tanahnya terendah
Jalan dua jalur, di tengah ada taman pembagi, arah melintang jalan
lahan tanahnya datar 
1. ditengah-tengah lajur taman pembagi atau
2. ada dua lajut, masing-masing pada tepi jalan dekat lahan persil
perumahan/gedung, agar sambungan rumah tidak terlalu
panjang
Jalan dua jalur, di tengah ada taman pembagi, arah melintang jalan
lahan tanahnya ada kemiringan  ada dua lajut, masing-masing pada
tepi jalan dekat lahan persil perumahan/gedung
Letak pipa dalam potongan memanjang:

Sp min < Sj < Sp maks




Sj > Sp max




MH awal : hb min
Sp = Sj
MH akhir : hb min
MH hulu agak diperdalam, hb min < hb < hb maks
Smax; jarak antar MH diperpendek
MH hilir = drop manhole, dimana pipa masukan dengan hb min,
sedangkan pipa keluaran agak diperdalam dengan hb min< hb< hb
max, dst
Sj< Sp min




MH awal : hb min
Sp min  kecepatan mungkin tidak swa bersih, perlu penggelontor
(berkala/kontinyu)
MH akhir : hb max
Instalasi pompa, dimana aliran dinaikan kedalam pipa dengan hb min
dst