Aliran berubah lambat laun anya er a a a pasang surut di muara saluran atau air atau pasang surut air laut berpengaruh sampai ke hulu dan atau ke hilir.
ran eru a am a aun yang terjadi akibat perubahan elevasi permu aan a r u ung u u a au u ung hilirnya ini sangat tergantung pada e a aman r s an e a aman norma yang telah dibahas dalam modul 2 dan o u . e arena u er a aan aliran kritis dan aliran seragam akan uncu o u n.
e n e a an on e a ran eru a lambat laun akibat perubahan dasar a uran an a anya angunan a r uu maupun di hilir. (2) Memberi contoh fenomena aliran berubah lambat laun agar mahasiswa dapat memperkirakan profil per erm mukaan air.
(1) Penggunaan konsep am a aun.
aliran
berubah
(2) Penjelasan fenomena aliran berubah lambat laun dan contoh en unaann a.
☻
u uan
em e a ara aran n
mum
Setelah membaca modul ini mahasiswa mema am enomena a ran eru a am a laun ☻
Tujuan Pembelajaran Khusus
Setelah mempelajari modul ini mahasiswa dapat memilih persamaan yang akan digunakan untuk per ungan a ran eru a am a aun.
Tegangan geser yang bekerja pada dasar sa uran pa a ap penampang apa e n u an dengan menerapkan perumusan tekanan untuk a ran seragam : τ b = ρ g
V
2
(4.1)
Ini berarti : Kehilangan energi pada suatu penampang di a am a iran eru a am at aun a a a sama dengan kehilangan energi pada suatu penampang i a am a iran seragam yang mempunyai kecepatan rata-rata dan jari-jari hidrolik sama engan an a am a ran eru a am at laun.
ersamaan - persamaan 2
Manning : i f =
n V
Chezy : i f =
2
.
43
V
2
2
.
Juga berlaku untuk aliran berubah lambat laun.
(1)
Kedalaman aliran vertikal dan tegak d=y
2
Faktor koreksi tekanan cos θ =1
(3) Tidak terjadi pemasukan udara
b Saluran ber enam an
rismatis.
saluran adalah pasti sehingga α tetap. (d) Faktor hantaran K dan faktor penampang z merupakan fungsi exponensial dari kedalaman aliran h.
kedalaman aliran dan tetap disepanjang .
1
α V
2
i f
2g y d cosθ
dH
i w
θ d
θ i b
x
θ
90° Datum
Gambar 4.1. Penampang memanjang aliran berubah lambat laun
Dengan mengambil asumsi tersebut diatas dan ernou e aga engan engguna an u u berikut dapat diasumsiakan beberapa bentuk er a aan ro a ran α V 2
H = zb + d cos θ +
2g
(4.4)
Penurunan Pers 4.1 terhadap x didapat : dH dx
dH x d.z b dx
=
d . zb dx
+
dd dx
cos θ + α
2 d ⎛ V ⎞
⎜⎜ ⎟⎟ dx 2
adalah kemiringan garis energi if
Dengan demikian maka :
− i f = −ib +
dd
d ⎛ V 2 ⎞ dd ⎜⎜ ⎟⎟ cos θ + α
Tanda negatif dari persamaan tersebut
dx
=
i −i cos θ + α
2 d ⎛ V ⎞
⎜⎜
⎟⎟
ersamaan . merupa an persamaan aliran berubah lambat laun.
(4.5)
nam s
Pen elasan tia diatas a.
b.
c.
dd dx
dx
dd dx
=0
<0
>0
suku dari emiringan permukaan.
ersamaan tersebut asar = emiringan i b = i f = i w
daripada kemiringan dasar i b < i w iw < ib
→
permukaan aliran menan ak
Apabila : θ = f(x) Maka penurunan tersebut terhadap x menjadi dx
=
zb dx
+ cos θ
dx
− d sin θ
dx
+ α
⎜⎜ ⎟⎟ dx ⎝ 2 g ⎠
atau = dx
b
cos θ + d sin
untuk : θ kecil cos θ
− d
dd
f
+ α
d ⎛ V
⎜ dd ⎜ 2
=1 d=y
2
⎞ ⎟⎟
(4.6)
maka persamaan 4.3 menjadi : dy dx
ib − i f
= 1+
α
d V
⎜⎜ ⎟⎟ dy 2 g
(4.7)
14 24 3
Perubahan tinggi kecepatan
Apabila : =
Q A
=
dA dy
=
maka α
d ⎛ V 2 ⎞
⎜⎜
⎟⎟ =
α Q 2 α A−2
=−
α Q 2 dA 3
⎛ V 2 ⎞ 2 g ⎠
⎝
dy
A
=−
α Q 2 T g A
3
T
3
A
atau
= Z
3
T d ⎜⎜ α
V 2
⎟⎟ 2 ⎝ 2 g ⎠ = − α Q y
g
= Z 2
Untuk aliran kritis ⎛ V 2 ⎞ ⎟ d ⎜ α g
⎛ g ⎞
α
=−
dy
Z
α 2 g Z
Q = Z c
g
→ Q 2 = Z c
2
i
=
i f =
Q
K =
1
=−
ib =
Q
Z
A R
2
i f =
V 2 C 2 R
⎫ ⎪
2
K n
4.8
c 2
2
2
n
g
2
Apabila digunakan persamaan Chezy : n V
2
2 3
2 2 ⎪ i f Q 2 K n K n = = ⎬ 2 2 i K Q K b ⎪
⎪ ⎭
(4.9)
Dengan memasukkan Pers (4.8) ke dalam Pers (4.7) i apat : ⎛ i f ⎞ ⎜⎜1 − ⎟⎟ i dy = i ⎝ b ⎠ dx Z 1 − c2
4.10
Z
I
dy
⎛ K n ⎟ K ⎝ ⎠
1− ⎜
= ib
2
1− ⎜
⎟ ⎝ Z ⎠ c
(4.11)
2 2
c
aliran seragam : ib =
Q
= g
α
2 2
→ Q 2 = ib K n
2
n
Z
2
=
ib K n g
α 2
Z = 2
iCR K g
α
⎛ Z c ⎞ Z
2
=
ib K n
2
iCR K
.
Dengan memasukkan Pers (4.12) ke dalam Pers . i apat :
y dx
⎛ K ⎞ 1− ⎜ n ⎟ = ib
2
⎛ K n ⎞ ⎟
2
1 − R⎜
Den an ketentuan bahwa : Q = debit yang diketahui pada kedalaman y n
Qc = debit kritis pada kedalaman y
.
Sehingga dapat dinyatakan : Z c = 2
Q2 g
α 2
=
Q ⎞ ⎛ Z c ⎞ ⎛ ⎜ ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟⎟ Q ⎝ Z 2
2
(4.14)
g
α
2
K = 2
K n = 2
n
i f
Q2
2
⎛ K n ⎞ ⎛ Q ⎞ = ⎝ K ⎝ Qn ⎠
2
.
Dengan mamasukkan persamaan (4.14) dan (4.15) e a a er . apa III
dy
1 − ⎜⎜
Q
⎟⎟ ⎝ Qn ⎠
= io
(4.16)
2
1 − ⎜⎜
⎟
⎟ ⎝ Qc ⎠
Apabila digunakan persamaan Chezy : Qn =C2A2Ri0 . IV
o
−
⎛
Q 2
2
⎞
2
⎝ C A R ⎠ = dx ⎛ α Q 2 ⎞ ⎟ 1− ⎜
dy
g
(4.17)
Kembali ke Pers (4.10)
dy dx
=
1
=
ib − i f
⎛ Z c 2 ⎞ 1− ⎜ 2 ⎟ ⎜ ⎟
f
n 2
i f =
12
23
n Q 2
A R
2
43
− =
i ib
⎛ Z c 2 ⎞ 1− ⎜ 2 ⎟ ⎜ ⎟
(4.18)
Untuk saluran berpenampang persegi empat lebar ta ter ingga : = y an a iran seragam : ib =
n 10
2
B yn
3
; i f =
n 2
B y
10
3
⎛ n 2Q 2 ⎞ ⎜ ⎟ f
ib
=
y
10
10
y
= ⎜⎜ n ⎟⎟ ⎛ n 2Q 2 ⎞ ⎝ y ⎠ ⎜ ⎟ 10 ⎜ 2 ⎟ n
Z c = Ac Dc = B yc yc = B yc
Z = B y1,5
1, 5
Dengan persamaan-persamaan tersebut didapat : Z
y
3
(4.19)
⎜ c ⎟ = ⎜⎜ c ⎟⎟ ⎝ Z ⎠ ⎝ y ⎠
engan memasu an (4.11) didapat : 10
−
V
dy dx
= ib
⎛ ⎞
⎝ y ⎠ 3 ⎛ yc ⎞ ⎝ y ⎠
ers
.
e
a am
ers
3
(4.20)
Apabila yang digunakan adalah persamaan Chezy : i f =
i f =
V
2
2
C R
Q
Q
=
2
2
2
C A R
dx
C 2 B 2 yn
VI
dy dx
C 2 B 2 yn
= ib
2
C B y
3
3
3
⎛ y ⎞ 1 − ⎜⎜ n ⎟⎟
3
⎛ y ⎞ 1 − ⎜⎜ c ⎟⎟ ⎝ y ⎠
2
= ib
2
2
2
⎛ y ⎞ = 2 2 3 = ⎜⎜ n ⎟⎟ ib C B y ⎝ y ⎠
i f
=
Q
y 3 − yn
3
−
3
3
c
3
(4.21)
Persamaan VI tersebut dinamakan persamaan “ e a ger ” yang er ng guna an un u memprediksi profil permukaan aliran berubah a a aun a a on e r ngan a ar sebagai berikut: ib < emiringan negati ib = 0 dasar horizontal ib > ic Steep slope ib > 0
ib = ic Critical slope emiringan ritis ib < ic Mild slope (kemiringan landai)
er asar an persamaan a ran eru a am a aun tersebut diatas dapat diperkirakan karakteristik pro a ran menuru em r ngan asarnya : I. Kemiringan negatif ib =
Q
2 2
< 0 → K n = imaginer
n
y dx
ib < 0
⎛ K ⎞ 1− ⎜ n ⎟ = ib
⎛ Z c ⎞
1− ⎜
⎟
2
2
.
ran u
dx .
r s
y > yc
< 0 (negatif) ke hilir menurun
ran uper r s dx
> 0 (positif)
y < yc ke hilir naik
Ilustrasi dari kemun kinan tersebut adalah seperti pada Gb. 4.2 : , 1. Menunjukkan aliran diatas yc dan yn 2.
Menunjukkan aliran diantara yc dan yn
3.
Menunjukkan aliran dibawah yc dan yn
dh dx dy dx
<0
A2
A2 dh x
>0
Bendung
<0
A3
(b) Contoh praktek aliran melalui bendung
dy dx
A3
>0
(c) Contoh praktek aliran melalui pintu bukaan bawah
Gambar 4.2. Sket definisi dan contoh aliran berubah lambat laun ada dasar saluran ne atif (saluran menanjak di arah aliran)
Dalam kondisi ini hanya ada dua kemungkinan ro il aliran aitu ro il A dala hal aliran subkritis (y > yc) dan A3 dalam hal aliran c . Sebagai contoh profil A2 aliran melalui bendung (Gb. 4.2b), dan profil A3 aliran melalui pintu air bukaan bawah Gb. 4.2c .
II. Kemiringan nol ( Horizontal )
ib = 0 ⎛ K ⎞ 1− ⎜ n ⎟ dx
= ib
⎛ Z c ⎞ ⎟ ⎝ Z ⎠
1− ⎜
2
ib − ⎜
⎟ K ⎠ ⎝ = 2 dx ⎛ Z c ⎞ − ⎝ Z ⎠
dy
2
2
2
=
i −
K n ib
K 2 ⎛ Z c ⎞
1− ⎜
⎟ ⎝ Z ⎠
ib = 0
dy dx
− = −
⎛ ⎝ K ⎠
2
Z c
2
⎝ Z ⎠
i b = 0 Kn = ~
(4.22)
. Notasi H adalah singkatan dari horisontal, notasi 1,2,3 adalah seperti dijelaskan diatas : 1. Aliran Subkritis > > Dari Pers (4.2.2) diketahui bahwa dy
menurun ke arah hilir 2 . 2. Aliran Superkritis yn > yc > y dy = positif dalam hal ini permukaan di arah hilir (H3) dx dx
dh dx
<0
H2
dh
H2
<0
H3
Terjunan
(b) on o
a Teori
ra e
Pintu air
H3
(c)
Gambar 4.3. Sket definisi dan contoh aliran berubah
a am a n uga anya a a ua emung nan profil aliran yaitu : profil H2 dalam hal aliran subkritis (y > yc) dan H3 dalam hal aliran < Sebagai contoh profil H2 adalah suatu er u aan er unan . . , an ro 3 adalah aliran melalui pintu air bukaan bawah (Gb.4.3c).
.
em r ngan pos
b
ib < ic b= c i >i
mild slope
1). ib < ic
kemiringan landai yc < yn
Dengan menggunakan Persamaan Belanger dy dx
= ib
y 3 − yn y − yc
3
3
(4.23)
Dapat digambarkan profil permukaan aliran sebagai berikut :
Contoh M1
Air balik “back water ”
bendung
Teori dy x
dh dx dy dx
>0 1
<0
Terjunan “drawdown ”
M2
M2
i1
M3
>0
i2 > i1 ib < ic dasar saluran
(a)
M3 (d) aliran melalui pintu bukaan bawah
Gambar 4.4. Sket definisi dan contoh aliran berubah lambat laun pada dasar dengan kemiringan landai
Kondisi permukaan apabila : a. y > yn > yc d /dx > 0 (positif) permukaan air naik di arah aliran M .
n
c
y
x
permukaan air turun di arah
a ran
2
c.
y < yc < yn
pos permukaan air naik di arah aliran (M3)
d.
y = yn d y/dx = 0 yn merupakan asymptot,
y
x>
air bertemu yn di tak . e.
y = yc d y/dx = ~ permukaan air memotong ⊥ garis kedalaman energi yc
Notasi M adalah sin katan dari Mild Slo e Dalam hal ini ada 3 (tiga) kemungkinan profil 1
subkritis (y > yc). Sebagai contoh adalah air balik yang disebabkan oleh bendung di hilir (Gb. 4.4b); rofil M dalam hal aliran subkritis > > Sebagai contoh adalah penurunan permukaan . . . M3 dalam hal aliran super kritis (y < yc) sebagai contoh adalah aliran melalui pintu bukaan bawah Gb. 4.4d .
2). ib = ic
kemiringan kritis dy dx
dy dx yc= yn
y dx
>0 >0
= ib
yc = yn
3 y − yn
y 3 − yc
3
C1
C1 i = iC
C3 i = iC
i<0 (b) Contoh Praktek
a
C3 (c) Contoh Praktek
Gambar 4.5. Profil aliran berubah lambat laun ada dasar dengan kemiringan kritis
a. y > yn = yc d y/dx > 0 permukaan air naik di arah aliran .
c
n
y
x
c. y = yc = yn aliran kritis
di arah aliran
permukaan air yaitu :
Profil C dalam hal aliran subkritis > sebagai contoh adalah kenaikan permukaan air karena adan a erubahan dasar saluran (Gb. 4.5b). Profil C3 dalam hal aliran super kritis y < yc , se aga con o a a a a ran me a u pintu bukaan bawah (Gb. 4.5c).
3). i > ic
kemiringan besar (steep kemiringan curam dy dx
a.
.
c.
= ib
y 3 − yn
3
y − yc
3
3
y > yc > yn d y/dx > 0 permukaan aliran naik n
c
y
x
menurun
y < yn < yc d /dx> 0 permukaan aliran naik
S
dy dx
>0
S1 (b)
dh dx dy dx
<0
M2
S2
>0
S2 S3
(c)
(a) S3
(d)
Gambar 4.6. Profil aliran berubah lambat laun ada dasar curam
Dalam hal ini terdapat 3 (tiga) kemungkinan profil permukaan air yaitu : > Profil S dalam hal aliran subkritis sebagai contoh adalah air balik aliran melalui bendun Gb. 4.6b . Profil S2 dalam hal aliran superkritis c , perubahan dasar saluran dari landai ke curam . . . Profil S3 dalam hal aliran super kritis c
akibat perubahan dasar saluran dari curam . . .
Penampang kontrol merupakan kondisi batas dari aliran berubah lambat laun. Profil aliran dibawah kedalaman kritis adalah , kedalaman kritis adalah subkritis. Pada , c sedangkan pada y = yc permukaan aliran . n
yn Semu
yn S
A2
H2
A3 H3
Super kritis
Super kritis i <0
ib = 0 C1 M C3 M2
Super kritis
Super kritis ib = ic
M3 S1 ib < ic
S2 S3
Super kritis Super kritis
ib > ic
. . dasar
Dari gambar- ambar tersebut dapat dilihat dari arah mana aliran dikendalikan / dikontrol.
☻ Tujuan
Pembelajaran Umum
Setelah mempelajari modul ini mahasiswa memahami erubahan rofil ermukaan air akibat perubahan permukaan air di ujung hilir. ☻ Tujuan
Pembelajaran Khusus
e e a mempe a ar mo u n an menco a menjawab soal-soal latihan mahasiswa mampu meng ung e a aman r s an e a aman normal dan menentukan bentuk profil permu aan a r.
Aliran
Subkritis
pada
umumnya
tersebut, perhatikan penampang kontrol dimana arah hulu menuju ke batas aliran di tak . Dibawah ini diuraikan dengan gambar profil permukaan aliran yang dikendalikan dari hilir.
A2
y
C
yc C i< 0 (a)
Keterangan :
A
: arah aliran : arah kontrol profil aliran
y c
udara C
i= 0 (b)
C 1
yn c
c
C (c) C
M2
ib < ic
C
C M2
ib < ic
C e
C
S1 yn yc
ib > ic (f)
C
C
S y
b
c
(g)
C
. . yang dikendalikan dari hilir
Gambar
4.8.
menunjukkan
contoh
profil
permukaan air di hilir akibat pembendungan atau . rinci penjelasan setiap contoh pada Gb. 4.8 sesuai urutan gambar) : a.
Gambar (a) tersebut menunjukkan contoh suatu aliran dalam saluran dengan kemiringan negatif (menanjak di arah aliran). Di ujung hilirnya dipasang suatu bendung sehingga permukaan air naik dan menyebabkan air balik (backwater ).
Profil air balik ini bentuknya dikendalikan , yaitu penampang pengendali atau . diberi notasi A2 (Adverse Slope dan c . n ada (yn imaginer) karena ib negatif. . suatu aliran dalam saluran dengan dasar terjunan. Dalam hal ini profil aliran yang .
Walaupun demikian profil aliran tetap en a an o e e a a an a r penampang kontrol C – C. Profil permukaan ar er no a or zon a an 2 letaknya diatas yc dan yn). Dalam hal ini arga yn = ∞ arena b = . c.
Gambar (c) tersebut menunjukkan contoh suatu aliran dalam saluran den an kemiringan dasar positif landai yang di hilirn a terda at ter unan ke danau atau ke laut. Oleh karena kemiringan dasar lebih kecil dari ada kemirin an kritis maka yc < yn.
Apabila permukaan air dihilir lebih tinggi ar pa a yn a a a an er a a r a (backwater ). Bentuk profil air balik ini en a an o e e a a an a r penampang kontrol C – C. Profil ini diberi no a an e a nya a a 1 yn atau y > yn). d.
Gambar d tersebut menun ukkan contoh suatu aliran dalam suatu saluran dengan kemirin an dasar ositif landai an di hilirnya terdapat terjunan ke danau atau ke laut.
Oleh karena kemiringan dasar lebih kecil ar pa a e r ngan r a a y c < yn . Apabila permukaan air dihilir lebih rendah ar a a yn e a a e ngg daripada yc maka akan terjadi terjunan yang an a . en u ro n ergan ung pada elevasi permukaan air di penampang on ro – . ro n er no a 2 (Mild Slope dan letaknya diantara yn dan yc n c . e.
Gambar (e) tersebut menunjukkan contoh suatu aliran dalam saluran den an kemiringan dasar positif landai
an di hilirn a terda at ter unan ke danau atau ke laut. Oleh karena kemirin an dasar lebih kecil dari ada kemiringan kritis maka yc < yn . Apabila ermukaan air dihilir berada dibawah maka profil aliran lebih curam daripada rofil aliran di contoh d . Profil ini bentuknya dikendalikan oleh kedalaman kritis di enam an kontrol C – C. Profil ini akan tetap bertahan dalam bentuk ini walau un ermukaan aliran di hilir terus menurun. Profil ini juga diberi notasi M .
Hal ini dapat digunakan untuk memberi con o a wa apa a a ran r dipompa (untuk penurunan permukaan air di anau ro a uran a an e a 2 bertahan seperti pada gambar karena er u aan a r ena ang on ro – tepat pada kedalaman yc yang berarti e a ran a uran enca a a u . Apabila kapasitas pompa di tambah akan . f.
Gambar f menun ukkan contoh aliran dalam saluran dengan kemiringan curam an di hilirn a di asan bendun
atau pelimpah sehingga tinggi air naik . kenaikan permukaan air ini akan terjadi curam maka yc > yn . Karena air di saluran tersebut membentuk juga suatu loncatan aliran subkritis). Profil loncatan air akibat i i i i i i i hi i i penampang kontrol C – C. Turun naiknya i i menentukan bentuk profil. Profil ini diberi i i yc dan yn atau y > yc > yn).
g.
Gambar (g) menunjukkan contoh aliran curam dimana pada ujung hilirnya terdapat . air ini akan terjadi air balik. Oleh karena c n. Karena air di saluran berbentuk membentuk juga suatu loncatan air aliran subkritis).
Profil loncatan air akibat air balik ini en a an ar r ya u pena pang kontrol C – C. Turun naiknya permukaan air a a en ung yang a an enen u an bentuk profil. Profil ini diberi notasi S1 an e a nya a a yc an yn atau y > yc > yn) Catatan : Da am conto an g per u iper ati an bahwa dalam kemiringan curam (i0 > ic) profil a iran i aera imana y > yc > yn a irannya adalah subkritis sehingga pengendalian dari penampang i ir.
Pada laminar super kritis aliran penampang
kontrol
yang sudah , kedalaman kritis untuk memperjelas . . berikut ini.
Pintu air
Reservoir
y
yc
A3
ib < 0 (a)
Pintu air
H3 Reservoir
yc
y
b=
(b)
y2
Pintu air
Reservoir
M3 yc
y
y2 c
(c) Pintu air
Reservoir
S3
(d)
yn
c
ib > ic
n u ar
eservo r
S2 yc
(e)
yn
ib > ic
Gambar 4.9. Profil aliran yang dikendalikan dari hulu
Dari gambar 4.9 dapat dijelaskan profil aliran yang dikendalikan dari hulu dengan uraian sebagai berikut : a.
Gambar (a) menunjukkan aliran air dari dengan kemiringan negatif (Adverse slope ). merupakan aliran superkritis (y1 < yc). oleh yn = imaginer maka kedalaman air di hilir
bendung sehingga permukaan air naik sampai . c Loncatan air ini diawali oleh profil aliran yang en a an ar u u ya u ar penampang kontraksi di bawah pintu. Pro i ini iberi notasi A3 A karena kemiringan “adverse ” dan notasi 3 karena y < yc < yn).
.
am ar menun u an a ran a r ar suatu danau ke saluran dengan kemiringan or zon a . a a saa memasu sa uran aliran merupakan aliran superkritis (y1
c.
Gambar c menun ukkan aliran air dari suatu danau ke dalam saluran dengan kemirin an ositif landai i < i . Pada saat memasuki saluran aliran akan c , karena aliran ini dibawah pintu merupakan loncatan
air yang diawali oleh profil M3
berada
dalam aliran superkritis yaitu
. penampang kontrol di hulu di penampang . c
n
d.
Gambar d menun ukkan aliran air dari danau (reservoir) ke suatu saluran dengan kemirin an ositif curam i > i . Pada saat memasuki saluran, aliran akan merupakan aliran su erkritis. Apabila bukaan pintu berada dibawah loncatan air yang membentuk profil S3 (S berada didalam daerah aliran superkritis n c . dari hulu yaitu dari tinggi bukaan pintu.
e.
Gambar e menun ukkan aliran air dari danau (reservoir) ke suatu saluran dengan kemirin an ositif curam se erti ada contoh (a) hanya saja bukaan pintu lebih rendah sehin a berada dibawah kedalaman kritis yc. Dalam hal ini profil aliran beru a ter unan den an bentuk S (S karena steep slope dan angka 2 karena berada didalam daerah antara dan . Oleh karena kedalaman aliran y < y c maka dikendalikan dari hulu yaitu tinggi .
Untuk suatu keperluan atau suatu kondisi to o rafi saluran da at men alami erubahan kemiringan dasanya. Perubahan kemiringan dasar tersebut akan ber en aruh ada erubahan profil permukaan aliran. Sebagai contoh antara lain seba ai terlihat ada Gb. 4.10 berikut ini.
M2 c
n
y yn
ib < ic (a)
y
yc
ib > ic
M2 C1 C2
ib > ic
(b)
ib > ic
C2
C yc
yn 3
ib > ic
C c
yn
ib < ic
M1 yn
yc
Alternatif 3
M2 Alternatif 2 b
Alternatif 1
c
(d)
S1
ib > ic Keterangan :
(e)
: arah aliran : arah kontrol profil aliran
Gambar 4.10. Perubahan profil aliran akibat perubahan
Seperti telah dijelaskan di muka bahwa besarn a kedalaman kritis tidak ter antun pada kemiringan dasar saluran. Oleh karena itu kedalaman kritis sama dise an an aliran. Kedalaman normal yn tergantung pada kemiringan dasar saluran. Gambar 4.10 menun ukkan perubahan profil aliran dengan penjelasan seba ai berikut :
a.
Gambar (a) menunjukkan perubahan c
curam (ib > ic). 2
saluran hulu, yang dikendalikan dari – 2 saluran hilir yang dikendalikan oleh – .
b.
Gambar (b) menunjukkan perubahan e r ngan ar cura e an a b c (ib < ic) dan ujung hilir terjadi terjunan, a am a ini pro i a iran i en a i an oleh kedalaman kritis di penampang C2 – C2 se ingga a iran ari u u mem entu pro i M2 sampai ke penampang C1 – C1. ermu aan air i penampang 1 – 1 ini yang mengontrol aliran dari saluran hulu. e arena a ir iran i sa ur uran u u erupa aliran superkritis maka perubahan ke aliran su - ritis a an menye a an terja inya loncatan air dan profil permukaan air akan er entu S1.
c.
Gambar (c) menunjukkan perubahan i i i i > i landai (ib < ic). Seperti pada contoh (b) h i i i i kritis akan membentuk suatu loncatan air; i h disini terjadinya loncatan pada saluran hilir. Dala hal ini ro il alirann a adalah M3 yang dikendalikan dari hulu yaitu oleh kedalaman ada enam an control C–C.
d.
Gambar (d) menunjukkan beberapa alternatif dari rofil aliran den an kemiringan landai akibat fluktuasi ermukaan air di hilir.
. air dari aliran superkritis yang memasuki permukaan air lebih tinggi daripada yc.
ro i a iran a an eru a apa i a terjadi perubahan lebar saluran sebagai conto a aa suatu sa uran yang mengalami pelebaran seperti pada Gb. . . a uran engan permu aan e ar.
a. Kemiringan landai
q2< q1
`q1
M2 n1
yc1
M1 yn2
y
q3< q1
C
y yc2
yc3= yc1 yn3 =
ib < ic b. Kemiringan curam
C
(b) C
yn
yc
S2 yn yc C
ib > ic (c)
S3
yn
. . Perubahan profil aliran dalam saluran yang mengalami peru a an e ar
a.
Gambar (a) menunjukkan denah saluran yang mengalami pelebaran pada suatu jarak tertentu. Karena adanya pelebaran maka debit per-satuan lebar q mengalami perubahan pada pelebaran, akibatnya kedalaman kritis yc juga berubah menjadi lebih kecil.
b.
Gambar b menun ukkan sket rofil permukaan air akibat pelebaran tersebut. Den an osisi dan ada masin masing ruas saluran (hulu, tengah dan hilir) da at di ambar rofil M di saluran ten ah (pada pelebaran) dan M2 di saluran hulu. Profil ini dikendalikan oleh kedalaman normal yn dipenampang C – C yang men ebabkan air balik ke saluran ten ah dan penurunan di saluran hulu.
c.
Gambar c menun ukkan sket rofil permukaan aliran akibat pelebaran seperti ada b teta i den an kemirin an curam (ib > ic). dengan cara yang sama dengan cara an ditera kan ada b da at di ambar profil S2 dan S3 yang dikontrol dari hulu aitu dari enam an C – C. Di saluran tengah terbentuk profil S2 dan di saluran hilir terbentuk rofil S .
en u e ompo un u menger a an an mendiskusikan soal latihan berikut ini mas ng-mas ng grup sa u soa . 1.
Sket kemungkinan profil aliran untuk suatu aliran dalam saluran terbuka ber enam an persegi empat lebar B = 6 m an mem un ai kekasaran dindin den an koefisien Manning n = 0,20, dan mempunyai kemirin an dasar se erti ada ambar 4.12
ib1 = 0,0009 ib2 = 0,0016
ib3 = 0,016
am ar . . otongan sa uran soa ati an
2.
Sket kemungkinan profil aliran untuk suatu a ran a am sa uran er u a erpenampang trapesium dengan lebar dasar B = 6 m, kemirin an tebin 1 : z = 1 1 dan koefisien kekasaran dinding (Manning) = , , dasar seperti pada Gb. 4.13.
ib = 0,016 ib = 0 (horisontal) ib = 0,0016
Gambar 4.13. Poton an meman an saluran (soal latihan 2)
3.
S et emung inan pro i a iran untu suatu aliran dalam saluran terbuka berpenampang persegi empat ebar B = 6 m yang mempunyai kekasaran dinding dengan oe isien Manning n = 0,018 an mempunyai enam an meman an se erti ada Gb. 4.14.
Pintu air 1 Pintu air 2
ib = 0,0016
Gambar 4.14. Potongan memanjang saluran soa a an
.
e emung nan pro a ran un u sua u aliran dalam saluran persegi empat ebar B = 6 m yang mem un ai kekasaran dindin den an koefisien Manning n = 0,015 seperti pada Gb. 4.15.
Pintu air 1 Pintu air 2
ib = 0,016
Gambar 4.15. Potongan memanjang saluran (soal latihan 4)
5.
Sket kemungkinan profil aliran untuk suatu lebar B = 6 m, em r ngan te ng : z = : an kekasaran dinding dengan koefisien Manning n = 0,020 , serta mempunyai kemirin an dasar se erti ada Gb. 4.16.
ib1 = 0,01 ib2 = 0,0004 ib3 = 0,016
Gambar 4.16. Poton an meman an saluran (soal latihan 5)
Aliran berubah lambat laun mempunyai profil
aliran an bentukn a menurut kemirin an dasar saluran yaitu : kemiringan negatif ( adverse slo e), kemirin an nol (horisontal), kemirin an kritis (critical slope ), kemiringan landai ( mild slo e), dan kemirin an curam (stee slo e).
menurut jenis kemiringan dasar (A,H,C,M,S) dan . c yn atau y > yn > yc ; 2. apabila yn > y > yc atau . c n c n atau y < yn > yc.
