Permeabilitas dan Rembesan (seepage)

Permeabilitas Permeabilitas adalah ukuran tentang kemudahan cairan (misalnya : air) dapat melewati media pori (misalnya: pada tanah) air Tanah kurang padat - Mudah dialiri air - Permeabilitas tinggi Tanah padat - Sulit dialiri air - Permeabilitas rendah

Persamaan Bernoulli h1 = v12/2g + u1/gw + z1 h2 = v22/2g + u2/gw + z2 datum Tanah

Persamaan Bernoulli 1. Energi kinetik 2. Energi regangan Energi dari sebuah partikel cairan dibentuk dari 1. Energi kinetik Partikel cairan - akibat kecepatan z 2. Energi regangan - akibat tekanan 3. Energi potensial datum - akibat elevasi (z) dari posisi datum

Persamaan Bernoulli + + Menggambarkan energi pada satuan panjang datum z Partikel cairan Tinggi kecepatan (Velocity head) + Tinggi total (Total head) = Tinggi tekanan (pressure head) + Tinggi elevasi (elevation head)

Tinggi total = tinggi tekanan + tinggi elevasi Persamaan Bernoulli Pada aliran yang menembus tanah, kecepatan (dan juga tinggi kecepatan) adalah sangat kecil. Karenanya, datum z Partikel cairam Tinggi kecepatan (velocity head ) + Tinggi total = Tinggi tekanan (pressure head) + Tinggi elevasi (elevation head) Tinggi total = tinggi tekanan + tinggi elevasi

Jika aliran dari A ke B, tinggi total adalah lebih tinggi di A dibandingkan dengan di B. air A B Energi didisipasi pada tanah dan inilah yang disebut kehilangan tinggi (the head loss).

Di setiap titip dalam regime aliran Tinggi tekanan = tekanan air pori/w Tinggi elevasi = ketinggian di atas datum terpilih

panjang AB, sepanjang garis arus Gradien Hidraulik Gradien hidaraulik (Hydraulic gradient) (i) antara A dan B adalah kehilangan tinggi total (the total head loss) per panjang satuan. air A B panjang AB, sepanjang garis arus

PERMEABILITAS TANAH Q kA h L = D Hukum Darcy (1854) Tanah Q = debit yang melewati tanah, k = koefisien permeabilitas tanah, A = luas tampang tanah, h = kehilangan tinggi total , L = panjang aliran dalam tanah

Hukum Darcy Kecepatan aliran (v) adalah proporsional terhadap gradien hidraulik (i) . Darcy (1856) v = k i Permeabilitas atau konduktivitas hidraulik (hydraulic conductivity) satuannya adalah kecepatan (cm/s)

Nilai permeabilitas, k (cm/s) 10-3 10-6 100 lempung lanau sands gravels Tanah berbutir kasar Tanah berbutir halus Untuk tanah berbutir kasar, k = f(e or D10)

Koefisien Permeabilitas (k) Beberapa Tanah k (cm/dt) Jenis tanah Keadaan drainase (pengaliran air) Baik - Jelek Hampir kedap air Kedap air 102 Kerikil bersih 1 10-1 10-2 10-3 10-4 Pasir bersih Pasir bersih campur kerikil 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 Pasir halus campur lanau Pasir campur lanau dan lempung Lempung homogen Lempung

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 Bendung beton TH = hL TH = 0 tanah Lapis tak tembus air

Pengertian Rembesan (seepage) Garis ekipotensial (equipotenstial line) adalah kontur tetap tinggi total (total head) . Bendung beton hL datum TH = hL TH = 0 TH=0.8 hL tanah Lapis tak tembus air

Jaring aliran Adalah jaring yang terbentuk dari garis aliran (stream line) dan garis ekipotensial (equipotential lines). Bendung beton tanah curvilinear square 90º Lapis tak tembus air

Banyaknya rembesan (Q) # banyaknya saluran aliran ….per satuan panjang tegak lurus bidang gambar Kehilangan tinggi dari upstream ke downstream # banyaknya equipotensial hL Bendung beton Lapis tak tembus air

Nilai Tinggi di Titik X h Tinggi total = hL - jumlah proporsi ekipotensial x h Tinggi elevasi = -z Tinggi tekanan = Tinggi total – Tinggi elevasi hL datum TH = hL Bendung beton 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 hL datum bendung beton l h = total kehilangan ketinggian tanah Lapis tak tembus air

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. umumnya 5 - 6 Bendung beton tanah Lapis tak tembus air