hk

1. *

2. 2
ALIRAN SERAGAM
Pada aliran saluran terbuka, komponen berat dari air ke arah hilir
menyebabkan percepatan aliran dimana tegangan geser pada
dasar saluran dan dinding mengakibatkan tahanan terhadap
aliran.
Aliran bisa mengalami percepatan atau perlambatan tergantung
dari besar relatif dari gaya-gaya percepatan dan perlambatan.
Misalnya, jika gaya penahan melebihi beratnya, maka percepatan
berkurang dan untuk memenuhi persamaan kontinuitas,
kedalaman meningkat.

3. *Tetapi jika saluran panjang dan prismatik, maka laliran
mengalami percepatan atau perlambatan pada jarak
tertentu sampai gaya percepatan atau perlambatan
seimbang.
*Mulai dari titik tersebut dan seterusnya, kecepatan
aliran dan kedalaman akan konstan. Aliran semacam
itu, dimana kedalaman tidak berubah terhadap jarak
disebut uniform flow, dan kedalamannya disebut
kedalaman normal.

4. 4
Tahanan aliran
Air memiliki kecepatan yang lebih tinggi di permukaan daripada di dasarnya. Ini
karena air di permukaan berbatasan dengan udara dan memiliki tahanan kecil,
karena lebih ringan daripada air. Sedangkan pada dasar, air bersentuhan dengan
tanah yang memiliki tahanan lebih besar, karena labih berat daripada air dan
tidak bergerak. Bagian yang lebih jauh dari dasar memiliki tahanan yang lebih
kecil daripada di bawahnya.
Gambar Profil kecepatan aliran

5. 5
Gambar profil kecepatan aliran pada berbagai jenis penampang

6. 6
Karena variasi tahanan disepanjang keliling basah dan karena bentuk dari
penampang saluran, aliran sekunder biasanya terbentuk pada aliran
permukaan bebas, walaupun salurannya lurus. Disamping itu, tahanan geser
terhadap aliran pada batas saluran tidak seragam. Tetapi, untuk
menyederhanakan analisis, diasumsikan bahwa aliran adalah satu dimensi,
yaitu tidak ada arus sekunder pada aliran dan tahanan geser terhadap aliran
pada batas adalah seragam.
Persamaan Chezy
Untuk memberlakukan persamaan Chezy, asumsi-asumsi yang dipakai adalah:
1. Aliran steady
2. Kemiringan kecil
3. Saluran prismatis

7. 7
Gaya-gaya yang bekerja pada volume air adalah:
-F1 = Gaya tekanan pada hulu
-F2 dan F3 = gaya tekanan pada hilir
-Wx = komponen berat air pada arah hilir
-Ff = gaya geser pada dasar dan dinding saluran
F1 = .A.ž

8. 8
Dimana:
=specific weight
Wx = .A.x.sin
F2 = .A. ž
F3 = .A.dy/dx. x
Jika gaya geser rata-rata pada dasar dan dinding saluran o, gaya geser:
Ff = o.P. x
Dimana P = keliling basah
o = .R.Sf
Dimana R = A/P = radius hidrolis; Sf = kemiringan garis energi.
Jika aliran steady dan seragam:
o = .R.So

9. 9
Berdasarkan analisis dimensional, kita bisa menuliskan:
o = k  V2
Dimana k adalah konstanta tanpa dimensi yang tergantung dari Bilangan Reynold,
kekasaran dasar dan sisi saluran dan sebagainya. Persamaan diatas bisa ditulis:
Dimana C = konstanta Chezy. Persamaan ini valid untuk aliran tidak seragam dan
steady. Untuk aliran seragam:
f
f
RS
C
V
:
menjadi
ditulis
bisa
ini
Persamaan
RS
g
V


k
o
RS
C
V

10. 10
Persamaan Manning
Rumus Manning:
Dimana n = koefisien Manning. Nilai n tergantung dari kekasaran permukaan,
jumlah vegetasi, dan ketidak-teraturan saluran.
1/2
f
2/3
S
R
n
1
V
Material n Material n
Steel 0.012 Clay 0.013
Cast iron 0.013 Brickwork 0.013
Corrugated metal 0.025 Genite 0.019
Lucite 0.009 Masonry 0.025
Glass 0.010 Rock cuts 0.035
Cement 0.011 Clean and straight channel 0.030
Concrete 0.013 Bottom:gravel,cobbles,boulders 0.040
Wood 0.012 Bottom:Cobbles with large boulders 0.050

11. 11
Rumus Strickler
Perhitungan kedalaman normal
Untuk menganalisa aliran saluran terbika, penting untuk mengetahui kedalaman
normal, Yn.
Rumus Manning untuk aliran seragam dalam hal debit dapat ditulis sebagai:
Dimana Co=1,49 dalam satuan British dan Co=1 dalam SI.
Dalam persamaan ini, A dan R adalah fungsi dari kedalaman, y dan penampang
saluran, sedangkan n adalah fungsi permukaan aliran dan faktor-faktor lain.
n
1
k
.S
.R
k
V
s
1/2
f
2/3
s


2
/
1
3
/
2
.
.
. o
o
S
R
A
n
C
A
V
Q 


12. 12
Q = K.So
1/2
Dimana K = faktor hantaran (conveyance factor) untuk penampang aliran, dimana:
K adalah fungsi dari kedalaman normal, sifat penampang saluran, dan n Manning.
Contoh soal:
Hitung kedalaman normal pada suatu saluran trapesium dengan lebar dasar saluran
10 m dan kemiringan talud 2H:1V dan mengalirkan debit 30 m3/detik. Kemiringan
dasar saluran 0.001 dan n = 0.013.
Diketahui:
Q = 30 m3/detik; n = 0.013; Bo= 10 m; m=2
So=0.001; Co=1.0
2/3
o
A.R
n
C
K 

13. 13

14. 14
Tentukan yn
Solusi:
1. cara grafis
m
1.1
y
diperoleh
sehingga
0.11
B
y
dengan
4.5
gambar
dari
dibaca
0.026,
B
AR
dan
2
s
nilai
untuk
0.026
12.33
B
AR
demikian,
dengan
12.33
AR
12.33
(0.001)
x
1
30
x
0.013
S
C
nQ
n
o
n
8/3
o
2/3
8/3
o
2/3
2/3
1/2
1/2
o
o









15. 15
2. Cara coba-coba
Kita sebelumnya telah mendapatkan AR2/3=12,33 dari perhitungan cara grafis.
Menggunakan data saluran, R dan A bisa dihitung dengan cara berikut:
A = ½ yn(10 + 10 +2 s yn)
= yn(10 + 2yn)
P = B + 2(s2+1yn)
= 10 + 4.47 yn
Sekarang, dengan mensubstitusikan persamaan untuk A dan R kedalam AR2/3 dan
menyederhanakan persamaan tersebut, diperoleh:
[yn(10 + 2yn)]5/3 – 12.33(10 + 4.47yn)2/3 = 0
Dengan cara coba-coba diperoleh yn=1,09 m.
n
n
n
4.47y
10
)
2y
(10
y
R




16. 16
Desain Ekonomis dari penampang saluran
Suatu masalah aliran seragam dalam desain suatu saluran buatan
adalah penentuan penampang ekonomis. Sebuah saluran yang
mempunyai koeffisien Manning n dan kemiringan So untuk
membawa debit Q dan tujuan perencana adalah untuk
meminimumkan luas area A. Jika A minimum, kecepatan harus
maksimum. Rumus Chezy dan Manning menunjukkan bahwa
radius hidrolis R=A/P harus maksimum. Masalahnya adalah
meminimalkan P untuk nilai A yang konstan. Penampang yang
ideal adalah setengah lingkaran.

17. Dapat ditunjukkan bahwa bentuk trapesium yang
terbaik adalah yang paling mendekati setengah
lingkaran dengan pusatnya pada permukaan.
Sedangkan untuk penampang persegi lebar
permukaan sebaiknya 2 kali kedalaman.
Dalam mendisain saluran yang ekonomis, ada beberapa
faktor pengaruh:

18. 18
1. Kemungkinan penggerusan dasar.
2. Area A adalah tempat mengalir air; volume galian total termasuk kelebihan
dan nilai A minimum tidak berarti galian munimum.
3. Jika saluran di lining, biaya lining mungkin sebanding dengan biaya
penggalian.
Desain saluran terbagi atas 2 kategori: erodible dan non-erodible.
Erodible channel : kecepatan dibuat serendah mungkin sehingga dasar dan
dinding saluran tidak tererosi. Kecepatan aliran minimum pada aliran yang
mengandung sedimen harus sedemikian rupa sehingga material yang
diangkut tidak mengendap.
*Saluran tidak tergerus
Free board harus disediakan untuk menjaga gelombang dan gangguan permukaan.
Fb=k.y

19. 19
Dimana: Fb= Freeboard
y = kedalaman
k = koefisien , untuk Q = 0.5 m3/detik k = 0,8
untuk Q>85 m3/detik k= 1.4
Nilai freeboard yang disarankan:
Tahap-tahap untuk menghitung saluran
Debit (m3/detik) <1.5 1.5-85 >85
Freeboard (m) 0.50 0.75 0.90