Transcript Permeabilitas - Dinas Bina Marga dan Pengairan Kab. Pacitan

Permeabilitas dan Rembesan
(seepage)
1
Permeabilitas
Permeabilitas adalah ukuran tentang kemudahan cairan
(misalnya : air) dapat melewati media pori
(misalnya: pada tanah)
air
Tanah kurang padat
Tanah padat
- Mudah dialiri air
- Sulit dialiri air
- Permeabilitas
tinggi
2
- Permeabilitas rendah
Persamaan Bernoulli
h1 = v12/2g + u1/gw + z1
h
h2 = v22/2g + u2/gw + z2
Tanah
L
3
datum
Persamaan Bernoulli
Energi dari sebuah partikel cairan dibentuk dari
1. Energi kinetik
- akibat kecepatan
2. Energi regangan
Partikel cairan
z
- akibat tekanan
3. Energi potensial
- akibat elevasi (z) dari posisi datum
4
datum
Persamaan Bernoulli
Menggambarkan energi pada satuan panjang
Tinggi kecepatan
Partikel cairan
(Velocity head)
Tinggi total
(Total head) =
+
Tinggi tekanan
z
(pressure head)
+
Tinggi elevasi
(elevation head)
5
datum
Persamaan Bernoulli
Pada aliran yang menembus tanah,
kecepatan (dan juga tinggi kecepatan)
adalah sangat kecil. Karenanya,
0
Tinggi kecepatan
(velocity head )
Tinggi total =
+
Partikel cairam
z
Tinggi tekanan
(pressure head)
+
Tinggi elevasi
(elevation head)
datum
Tinggi total = tinggi tekanan + tinggi elevasi
6
Jika aliran dari A ke B, tinggi total adalah lebih tinggi di A
dibandingkan dengan di B.
Energi didisipasi pada
tanah dan inilah yang
disebut kehilangan
tinggi (the head loss).
7
air
A
B
Di setiap titip dalam regime aliran
Tinggi tekanan = tekanan air pori/gw
Tinggi elevasi = ketinggian di atas datum terpilih
8
Gradien Hidraulik
Gradien hidaraulik (Hydraulic gradient) (i)
antara A dan B adalah kehilangan tinggi total (the
total head loss) per panjang satuan.
air
A
TH A  TH B
i
l AB
9
B
panjang AB, sepanjang
garis arus
PERMEABILITAS TANAH
h
Tanah
L
Hukum Darcy (1854)
Q = debit yang melewati tanah,
k = koefisien permeabilitas tanah,
A = luas tampang tanah,
h = kehilangan tinggi total ,
L = panjang aliran dalam tanah
10
Q  kA
h
L
Hukum Darcy
Kecepatan aliran (v) adalah proporsional
terhadap gradien hidraulik (i) .
Darcy (1856)
v=ki
Permeabilitas
• atau konduktivitas hidraulik (hydraulic conductivity)
• satuannya adalah kecepatan (cm/s)
11
Nilai permeabilitas, k (cm/s)
10-6
lempung
10-3
lanau
Tanah
berbutir
halus
Untuk tanah berbutir kasar,
k = f(e or D10)
12
100
sands
Tanah
berbutir
kasar
gravels
Koefisien Permeabilitas (k)
Beberapa Tanah
13
k (cm/dt)
Jenis tanah
Keadaan drainase (pengaliran air)
Baik
102
Kerikil bersih
102
Kerikil bersih
Baik
1
Pasir bersih
Baik
10-1
Pasir bersih
Baik
10-2
Pasir bersih campur kerikil
Baik
10-3
Pasir bersih campur kerikil
Baik
10-4
Pasir bersih campur kerikil
-
10-5
Pasir halus campur lanau
Jelek
10-6
Pasir campur lanau dan lempung
Jelek
10-7
Lempung homogen
Hampir kedap air
10-8
Lempung
Kedap air
10-9
Lempung
Kedap air
Pengertian Rembesan (seepage)
Garis aliran (stream line) adalah jejak perjalanan satu molekul air.
Dari hulu (upstream) ke hilir (downstream), tinggi tekan berkurang
sepanjang garis aliran
hL
datum
TH = hL
Bendung beton
TH = 0
tanah
Lapis tak tembus air
Pengertian Rembesan (seepage)
Garis ekipotensial (equipotenstial line) adalah kontur
tetap tinggi total (total head) .
hL
TH = hL
datum
Bendung beton
TH=0.8 hL
Lapis tak tembus air
TH = 0
tanah
Jaring aliran
Adalah jaring yang terbentuk dari garis aliran (stream line) dan
garis ekipotensial (equipotential lines).
Bendung beton
curvilinear
square
90º
Lapis tak tembus air
tanah
Banyaknya rembesan (Q)
Q  khL
Nf
Nd
# banyaknya saluran aliran
….per satuan panjang tegak lurus bidang gambar
# banyaknya equipotensial
Kehilangan tinggi dari
upstream ke downstream
hL
Bendung beton
Lapis tak tembus air
Nilai Tinggi di Titik X
Tinggi total = hL - jumlah proporsi ekipotensial x h
Tinggi elevasi = -z
Tinggi tekanan = Tinggi total – Tinggi elevasi
hL

Nd
hL
TH = hL
Bendung beton
datum
TH = 0
z
h
X
Lapis tak tembus air
Piping pada tanah berbutir kasar
Pada aliran bawah di dekat bendung,
gradien hidraulis saat lepas
dari lapisan tanah adalah
iexit
h

l
hL
datum
bendung beton
l
tanah
Lapis tak tembus air
h = total kehilangan
ketinggian
Piping pada tanah berbutir kasar
Jika iexit lebih besar dari gradien hidraulis kritis (ic), maka butiran tanah
cenderung lepas di bagian exit aliran dekat bendung
Fenomena ini cenderung berkembang ke arah hulu (upstream), membentuk
wilayah gerak air bebas hambatan yang semakin cepat (“pipe”).
hL
datum
Bendung beton
Tak ada tanah
semuanya air
tanah
Lapis tak tembus air
Piping pada tanah berbutir kasar
Piping merupakan persoalan yang sangat serius. Piping memicu
downstream flooding yang dapat menyebabkan korban jiwa
Karenanya, perlu faktor keamanan yang memadai untuk menghadapi
piping.
Fpiping 
Bendung beton
iexit
umumnya 5 - 6
tanah
Lapis tak tembus air
ic