SALURAN ALIRAN TERBUKA

SALURANALIRANTERBUKA

5.1Alirandenganpermukaanbebas Saluran

aliran

terbuka

adalah

karakteristik

yang

timbul

akibat

adanya

permukaan permukaan bebas bebas (permukaan (permukaan air). Dibandingka Dibandingkan n dengan dengan aliran aliran dalam pipa, hal yangmenjadipembatasadalahtekananatmosferdangayageseryangdiabaikan. Profil Profillongit longitudina udinal ldari dari aliranbebas menegaska menegaskan ngradi gradienhidrolik enhidrolik danmenetapkan danmenetapkan area cross-se cross-section ctional al dari aliran, aliran, dapat dilihat dilihat pada gambar gambar 5.1. dibutuhka dibutuhkan n juga pengenalan pengenalan variabelekstra variabelekstra –   –  tahap(liha tahap(lihat t gbr 5.1) 5.1) –   –  untuk untuk mendefini mendefinisika sikan n posisi posisi daripermukaanbebasdititik daripermukaanbebasdititikmanapundi manapundidalamsaluran. dalamsaluran. Seba Sebaga gaiak iakib ibat atny nya, a, masal asalah ah di salu salura ranali nalira rante nterb rbuk ukaleb alebih ih rumi rumitda tdari ripa pada da alira aliran n pipa pipa, , dan dan peny penyele elesa saia iann nnya ya

juga juga lebi lebih h berv bervar aria iasi si, , sehi sehing ngga ga

memp mempel elaj ajar ari i

masalahkeduanyaterlihatsangatmenarikdanmenantang.Padachapteriniakan diperkenalkandandidiskusikanmengenaikonsepdasardanpengaplikasianvariasi teknikumum. 5.2klasifikasialiran Dasar Dasar daritipe aliran aliran telah didiskusi didiskusikandi kandi chapter chapter2. 2.Walau Walaupun punbegit begitu, u, halini hal ini pant pantas as

dike dikem mbang bangk kan

lagi lagi

untu untuk k dide didesk skri rips psik ikan an

seba sebaga gai i apli aplika kasi si

dari dari

salu salura ran n

terbuk terbuka. a. Mengin Mengingat gat aliran aliran dapat dapat tetap tetap atau atau tidak tidak tetap tetap dan serag seragam am atau atau tidak tidak sera seraga gam, m,

mayo mayorit ritas as

klas klasif ifik ikas asi i yang yang

diap diapli lika kasi sika kan n pada pada

salu salura ran n terb terbuk uka a adal adalah ah

sebagaiberikut: Stead Steady y unifor uniform m flow  flow  (aliran (aliran tetap tetap yang yang seraga seragam), m), diman dimana a kedala kedalama manny nnya a adala adalah h kons konsta tan/ n/te teta tap, p,

baik baik wakt waktu u maup maupun un

jara jarak. k.

Hal Hal ini

meru merupa paka kan n tipe tipe

dasa dasar r alir aliran an

dalamsaluranaliranterbukadimanagayagravitasiseimbangdengangayatahan. Halinidipertimbangkandibagian5.6. Stea Steady dy

nonnon-un unif ifor orm m flow flow

keda kedala lama mann nnya ya

(ali (alira ran n

berd berdas asar arka kan n jara jarak, k,

secar ecara a (a) (a) beang eangs sur-an r-ang gsur

tetap etap

yang ang

teta tetapi pi

tida tidak k deng dengan an

ber bervaria arias si atau atau

tida idak serag eragam am), ), wakt waktu. u.

(b) (b) varia riasi

dim dimana ana

varia riasi

Alir Aliran anny nya a dapa dapat t

kecep cepatan atan..

Tipe Tipe

(a) (a)

membutuhkanaplikasigabungand membutuhkanaplikasigabungandarienergydanpergeseran arienergydanpergeseranpersamaanket persamaanketahanan, ahanan, and dipertimba dipertimbangkan ngkan di bagian 5.10. Tipe(b) Tipe (b) membutuh membutuhkanaplikasi kanaplikasidari dariener energi gi danprinsipmomentum,danmempertimbangkansection5.7dan5.8.

Unsteady Unsteady flow  (Alira (Aliran n yang yang tidak tidak tetap), tetap), dimana dimana kedal kedalama amann nnya ya bervar bervarias iasi i baik baik deng dengan an wakt waktu u maup maupun un jara jarak k (ali (alira ran n yang yang tida tidak k teta tetap p sang sangat at langk langka) a). . Ini Ini merupakan merupakan tipe aliranyang aliranyangpaling paling rumit,menuntu rumit,menuntutsolusidarienergi,moment tsolusidarienergi,momentum um danpergeseranpersamaanyangmelaluiwaktu.Halinidipertimbangkandibagian 5.11. Vari Varias asi ida dari rit tip ipe eal alir iran and dap apat atd dil ilih ihat atd di iga gamb mbar ar5 5.2 .2 5.3Saluranalamdanbuatan 5.3Saluranalamdanbuatandansifat dansifatmereka mereka Salu Salura ran n arti artifi fici cial al/b /bua uata tan n meru merupa pak kan salu salura ran n yang yang semu semua a bag bagiann iannya ya adal adalah ah buat buatan an

manu manusi sia, a,

term termas asuk uk

irig irigas asi i dan dan kana kanal l navi naviga gasi si, , katu katup p salu salura ran, n,

selo seloka kan, n,

gorong-goron gorong-gorongdan gdan selokandrainas selokandrainase.Secaranormaldaripenampa e.Secaranormaldaripenampangbentukdan ngbentukdan dasar kelerenga kelerengan n biasa, biasa,dandengan dandengan demikian demikian disebutsaluranprismat disebutsaluranprismatik.Materia ik.Material l kont kontru ruks ksi i mere mereka ka diguna digunakan kan mate materi rial al

sang sangat at

termas termasuk uk bias biasan anya ya

akib akibat atny nya, a,

berv bervar aria iasi si, , teta tetapi pi

beton, beton,

baja baja dan

tanah. tanah.

dide didefi fini nisi sika kan n deng dengan an

apli aplika kasi si

dari dari

teor teori i alir aliran an

meng mengun unak akan an

baik baik

hidr hidrol olik ik

mate materi rial al

yang yang

karak karakter terist istik ik kekasa kekasaran ran dala dalam m tekn teknik ik

umum umum

permu permukaa kaan n

tole tolera rans nsi. i.

dala dalam m salu salura ran n buat buatan an

Seba Sebaga gai i bias biasan anya ya

menghasilkanhasilyangakurat. Sebagai

perbandingan

,

saluran

alam lami

biasanya

berbentuk

sangat

tidak

beratu beraturan ran dan materi materialn alnya ya sangat sangat bermac bermacamam-ma macam cam. . Kekas Kekasara aran n permuk permukaan aan dari dari salura saluran n alam alam beruba berubah h seiring seiring dengan dengan waktu waktu, , jarak, jarak, dan elevas elevasi i permu permukaa kaan n air. air. Oleh Oleh

kare karena na

itu, itu,

menc encapa apai has hasil manu manusi sia a yang yang pengontrolan

hal hal ini ini lebi lebih h suli sulit t untu untuk k meng mengap apli lika kasi sika kan n teor teori i hidr hidrol olik ik yang ang memua emuas skan. an. Banya anyak k apli aplik kasi asi yang

meni menimb mbul ulka kan n peru peruba baha han n ke sungai

dan

ukuran

melib elibat atka kan n

dan dan

buat buatan an

salu salura ran n alam alami i (mis (misal alny nya a stru struct ctur ure e

pengurangan

banjir). r).

Aplikasi

seperti ini ini

membutuhkanpemahamantidakhanyateorihidrolik,tetapijugadaridisiplinilmu terkait terkait seperti seperti sediment sediment transport, transport, hidrologi, hidrologi, dan morfologi morfologi sungai sungai (merujuk (merujuk pada chapter9,10dan15). Variasi mene menent ntuk ukan an

sifa ifat

geometrik

dari

saluran

alam

dan

buatan

diperluk lukan

untuk

kegu keguna naan an hidro hidroli lik. k. Dala Dalam m kasu kasus s salur saluran an buat buatan an, , semu semua a ini ini dapa dapat t

diny dinyat atak akan an seca secara ra

aljab aljabar ar

dala dalam m hal hal keda kedala lama man n (y ), sepert seperti i yang yang diperl diperliha ihatk tkan an

tabel5.1.halinijugatidakmungkindigunakanuntuksaluranalam,jadigambar atautabelyangberhubunganketahap(h)harusdigunakan.

Sifa Sifatge tgeom omet etri rikya kyang ng umum umum digu diguna nak kan dipe diperl rlih ihat atka kanpa npada da gam gambar5. bar5.3da 3dan n didefinisikansebagaiberikut: Depth /ked / kedal alam aman an

(y )  –  jara jarak k vert vertiikal kal

dari ari titi itik

teren erend dah

bagia agian n

salu aluran ran

dari dari

permukaanbebas. Stage /tah / tahap ap

(h)  –  jara jarak k vert vertik ikal al

perm permuk ukaa aan n beba bebas s dari dari

arbi arbitr trar ary y datu datum m

(dat (data a

perubahan). Area (A (A) – penampangareadarialirannorm penampangareadarialirannormalkearaha alkearahaliran. liran. Wettedperimeter  (P ) –  ) – ukurannormaldaripanjangyangmembasahipermukaan ukurannormaldaripanjangyangmembasahipermukaan untukarahaliran. Surfacewidht (B  (B ) ) – lebardaribagiansalurandiperm lebardaribagiansalurandipermukaanbebas. ukaanbebas. Hydraulicradius(R)   – rasiodariareakewetted rasiodariareakewettedperimeter( perimeter(A/P  A/P ) ) Hydraulicmeandepth(D    )–  rasiodariareakelebarpermukaan(A/B  A/B ) ) m  5.4distribusikecepatan, 5.4distribusikecepatan,energidankoef energidankoefisienmome isienmomentum ntum Batas

kecepatan

pada

variasi

saluran

terbuka

secara

terus

menerus

melintasi melintasi penampang penampang bentuk bentukkaren karena aperge pergeseranyangmendeka seranyangmendekatibatas.Walaupun tibatas.Walaupun kecepatandaridistribusitidakasimetris(sepertialiranpipa)karenakehadirandari perm permuk ukaa aan n beba bebas. s.

Yang Yang

diha dihara rapk pkan an

untu untuk k mene menemu muka kank nkec ecep epat atan an

maks maksim imum um

di

permukaan permukaan bebas, bebas,dima dimana nategan tegangangeserdiabaika gangeserdiabaikan,tetapikecepat n,tetapikecepatanmaksim anmaksimum um biasanyaterjadidibawahpermukaanbebas.Tipikaldaridistribusikecepatandapat dilihatpadagambar5.4untukv dilihatpadagambar 5.4untukvariasibentuk ariasibentuksaluran. saluran. Teka Tekana nan n dari dari titik itik kecep ecepat atan an maks aksimum imum diba dibaw wah perm permuk ukaa aan n beba bebas s dapa dapat t dije dijela lask skan an

dari dari

kebe kebera rada daan an

arus arus

seku sekund nder er

dima dimana na

sirk sirkul ulas asi i bera berasa sal l dari dari

bata batas s

menuju menuju pusat pusat salur saluran. an. Detail Detail ekspe eksperim rimen ent t dari dari distri distribus busi i kecepa kecepata tan n diperl diperliha ihatk tkan an dari

keberad radaan

arus

sekunder

dan

teori

baru-baru

ini

yang

mempelajari

bagaimana bagaimana putaran putaran tiga dimensi dimensi dapat dapat menjelask menjelaskan an mekanism mekanisme e bagi keberadaa keberadaan n mereka(merujukpadabagian15. mereka(merujukpadabagian15.7untuk 7untukdetaillebihlanjut). detaillebihlanjut). Energy

dan

koefisien

momentum

(α

dan

β) dide didefi fini nisi sika kan n di

chap chapte ter r 2

hanyadapatdievaluasijikadistribusikecepatansudahdiukur.Berbandingterbalik dengan dengan aliran aliran pipa, pipa, dimana dimana teori teori dari dari distri distribus busi i kecep kecepata atan n untuk untuk aliran aliran lamina laminar r

danturbulent telah diturunka diturunkan,dimanadibolehka n,dimanadibolehkan nuntuk untuk integrasilangsun integrasilangsung guntuk untuk membuatpersamaan. Untuk aliran turbulen lent pada saluran biasa, α jarang jarang melebi melebihi1.15 hi1.15 dan β  jarang melebihi 1.05. sebagai akibatnya, koefisien ini biasanya diasumsikan seba sebaga gai i kes kesatua atuan. n.

Wala Walaup upun un, , di

salu salura ran n yang yang

tida tidak k bera beratu tura ran n dima dimana na

alir aliran an

mungkinterbagikeregionyangberbeda,αmungkinmelebihi2danolehkarena itu harus harus dimasu dimasukk kkan an ke dalam dalam perhit perhitun ungan gan aliran. aliran. Meruju Merujuk k pada pada gambar gambar 5.5, 5.5, dimanasaluranalamterlihatdenganmengaliriduatepisungai,alirannyamungkin terb terbag agi i menj menjad adi i 3 regi region on. . Deng Dengan an

memb membua uat t asum asumsi si

bahw bahwa a α=1

untu untuk k seti setiap ap

region,nilaidariαuntukseluruhsalurandapatditemukandenganrumusberikut ini: 5.5aliranlaminardanturbulent Pada Pada bagi bagia an 5.2, 5.2, tingk ingkat at alira liran n tida idakdidi kdidis skusik usikan an.. Hal ini ini dapat apat menjad njadii laminar laminar atau turbulent turbulent, , sebagaiman sebagaimana a dalam dalam aliran pipa. Kriteria Kriteria untuk mengenali mengenali yangmanaaliranturbulentataualiranlaminaradalahdenganReynoldsnumber (Re),dimanadiperkenalkanpada (Re),dimanadiperkenalkanpadachapter3 chapter3dan4: dan4: Untuk aliran pipa 

Re=

Untuk aliran laminar pipa

Re ˂2000

Untuk aliran turbulent pipa

Re ˃ 4000

ρDV /

(3.2)

µ

Hasi Hasilin linida idapa patdi tdiap apli lika kasi sika kanpa npada da alir aliran ansal salur uran an terb terbuk ukaji ajika kaben bentu tukya kyang ng sesuaidariReynoldsnumberdapatditem sesuaidariReynold snumberdapatditemukan.Halinimemen ukan.Halinimemenuhikarakteristikd uhikarakteristikdari ari dimensipanjang,diameter(pipa),dapatdigantikandengankarakteristikyangsama deng dengan an

panj panjan ang g salu salura ran. n.

Sala Salah h satu satu

yang yang

diad diadop opsi si

adal adalah ah

radi radius us

hido hidolik lik

(R) (R)

sepertiyangdidefinisikandalam sepertiyangdidefinisikandalambagian5.3. bagian5.3. Oleh

karena

itu itu,

Reynolds

number

untuk

saluran ran

dapat

ditu itulis

berikut: Re (channel)=ρRV  /µ(5.2) Untukaliranpipapenuh,R Untukaliranpipapenuh,R=D/4,jad =D/4,jadi i Re(channel)=Re(pipa) /4

sebagai

Danuntuksaluranaliranlaminar Re(channel)˂500 Danuntuksaluranaliranturbulent Re(channel)˃ 1000 Didalampraktek,batasatasdariRetidakbegitubaikdidefinisikanuntuk saluransebagaimanapadapipa, saluransebagaimanapadapipa,danbiasany danbiasanyadiambilmenjadi adiambilmenjadi2000. 2000. Pada

chapter

dipe diperk rken enal alka kan, n,

4,

formula

dan dan hubu hubung ngan an

Darcy-Weisbach

meng mengen enai ai

alir aliran an

untuk

lami lamina nar, r,

pergeseran

tran transi sisi si

pipa

dan dan turb turbul ulen ent t

digamb digambark arkan an oleh oleh diagra diagram m Moody Moody. . Mirip Mirip dengan dengan diagra diagram m salura saluran n yang yang sudah sudah dikembangkan.Dimulaidarif dikembangkan.DimulaidariformulaDarcy ormulaDarcy-Weisbach -Weisbach ♄f =λ L V2/ 2gD

(4.8)

DanmembuatpenggantiuntukR=D/4dan♄f /L=S0(dimanaS0 =dasar kelerengan),kemudianuntuk kelerengan),kemudianuntukaliranseragam aliranseragampadasaluranterb padasaluranterbuka uka

Hubungan λ-Re untuk untuk pipa pipa diberi diberikan kan oleh oleh hukum hukum trans transisi isi Colebr Colebroo ook-W k-Whit hite, e, dan digantikanR=D/4ya digantikanR=D/4yangsamadenga ngsamadenganformulaunt nformulauntuksalurana uksaluranadalah dalah

Jugadikombinasikan(5.4a)dengan Jugadikombinasikan(5.4a)dengan(5.3)danmengh (5.3)danmenghasilkan asilkan Diagram λ-Re unt untuk kecepa kecepatan tan

salur aluran an

mung ungkin

salura saluran n mungki mungkin n ditemu ditemukan kan

dit diturun urunk kan meng enggunak unakan an

secara secara

langs langsung ung

(5.4a 5.4a) ) dan dan

dari dari (5.4b) (5.4b). . walaup walaupun, un,

aplikasiuntuk aplikasiuntukequation equationini ini padasalurankhusus padasalurankhusussangatrumitdibandi sangatrumitdibandingka ngkanpada npada kasus kasus pipa, pipa, meruju merujuk k pada pada keterli keterlibat batan an variab variable le ekstra ekstra (yakni (yakni untuk untuk salura saluran, n, R beru beruba bah h seiri seiring ng

deng dengan an

keda kedala lama man n dan dan bent bentuk uk

salur saluran an). ).

Seba Sebaga gai i tamb tambah ahan an, ,

validitas validitas dari pencapaian pencapaian ini dipertanya dipertanyakan kan sebab keberadaan keberadaan permukaan permukaan bebas

dipe dipert rtim imba ban ngkan gkan

seb sebagi agi efek efek

dari dari

dist istribu ribus si kecep ecepat atan an,,

seba sebag gaim aimana ana yang ang

didiskusi didiskusikan kan sebelumn sebelumnya. ya. Oleh karena karena itu, daya tahan terhadap terhadap geseran geseran adalah adalah tidak berbentuk berbentuk seragam seragam terdistrib terdistribusi usi disekitar disekitar batas, batas, dibanding dibandingkan kan dengan dengan aliran pipabertekanan,dimanadayat pipabertekanan,dimanadayatahanpergeseran ahanpergeserantidaksecar tidaksecaraseragamterd aseragamterdistribusi istribusi disekitardindingpipa. Dala Dalam m prak prakte tekn knya ya, , alir aliran an dida didala lam m salu salura ran n terb terbuk uka a bias biasan anya ya dida didala lam m zon zona kasa kasar r turb turbul ulen ent, t,

dan dan akib akibat atny nya a hal hal ini ini mung mungki kin n meng menggu guna naka kan n form formul ula a yan yang

sede sederh rhan ana a untu untuk k meng menghu hubu bung ngka kan n kehil kehilan anga gan n perg perges eser eran an

pada pada

kece kecepa pata tan n dan dan

bentuksaluran,sepertiyan bentuksaluran,sepertiyangdidiskusik gdidiskusikandibagianberi andibagianberikutnya. kutnya. 5.6 Aliran seragam Pengembanganformulapergeseran Menurut

sejarah,

pengembangan

persamaan

ketahanan

aliran

seragam

terdahulu terdahulu secara secara rinci rinci menginves menginvestiga tigasi si ketahanan ketahanan aliran aliran pipa. Pengemban Pengembangan gan ini secaragarisbesardandiband secaragarisbesardandibandingkandengant ingkandenganteorialiranpipa. eorialiranpipa. Untu Untukal kalir iran anse sera raga gam myangt yangter erja jadi di,ga ,gaya yagra gravi vita tasi sihar harus ussei seimb mban angde gdeng ngan an ketahanan

pergeseran

dimana

terdapat

batas

gaya

geser.

Gambar

5.6

menunjukkanbagiankecillongit menunjukkanbagiankecillongitudinaldimana udinaldimanaaliranseragamad aliranseragamada. a. Gaya gravitasi menyelesaikan arah aliran = ρgAL gAL sinθ dan dan gaya gaya gese geser r diselesaikandiarahaliran=τ0PL, dimana τ0 adalah rata-rata batas gaya geser. Oleh karena itu, Mempertimbangkan Mempertimbangkan saluran dengan kelerengan kecil, kemudian

Oleh karena itu, Atau

PersamaanChezy Untu Untuk k mengi engint nter erpr pret etas asik ikan an

(5.5 (5.5), ),

esti estima masi si

kekasarantingkatalirant kekasarantingkataliranturbulent,maka urbulent,maka Menggantikankedalam(5.5)untukτ0,

magni agnitu tude de

τ0

terp terpen enuh uhi. i.

Asum Asumsi si

Dimanadapatditulissebagai, Halinidiketahuisebagaipersamaanchezy.Dinamakandemikiansetelahinsinyur prancis prancis yang mengembang mengembangkan kan formula formula setelah setelah mendisain mendisain canal canal untuk menyuplai menyuplai airdiParispadatahun1978.KoefisenCpadaChezyadalahtidak,faktanya, tetaptetapibergantungpadanomorReynoldsdanbataskekasaran,sebagaimana yangapresiasidaridiskusisebe yangapresiasidaridiskusisebelumnyadaridiagram lumnyadaridiagramλ -Re.Perbandinganlangsung -Re.Perbandinganlangsung ant antara ara C

dan dan λ  dapat apat

dite ditem muka ukan den dengan gan mengg engga anti nti (5. (5.6)

ke (5. (5.3)

untu ntuk

menghasilkan Pada Pada

tahu tahun n 1869 1869, , urai uraian an

insi insiny nyur ur

Swis Swiss s Gang Gangui uill llet et

form formul ula a untu untuk k C Chez Chezy’ y’s s dipu dipubl blik ikas asik ikan an dan dan Kutt Kutter er. . Hal Hal ini ini berd berdas asar arka kan n pada pada

oleh oleh

dua dua

dat data aktu aktual al

pelepasansungaiMississippidanjangkauanluasdarisaluranalamdanbuatan diEropa.Formula(dalamunit diEropa.Formula(dalamunitmetrik)ad metrik)adalah alah Dimana Dimana n dikenal dikenal sebagai sebagai koefisien koefisien Kutter’s Kutter’s dan bergantung bergantung semata semata-mat -mata a pada bataskekasaran. PersamaanManning Pada Pada formula

tahu tahun n 1889 1889,,

lain

(pada

insi insiny nyur ur

pertemuan

Irla Irland ndia ia institusi

Robe Robert rt

Manni anning ng

insinyur

sipil

memp mempre rese sent ntas asik ikan an

di

Irlandia)

untuk

mengevaluasikoefisienChez mengevaluasikoefisienChezy,dimanahu y,dimanahurufnyadisederh rufnyadisederhanakansebaga anakansebagai i Form Formula ula

ini ini dike dikemb mban angk gkan an

dive diveri rifi fik kasi asi lebi lebih h lanj lanjut ut

oleh oleh

dari dari tujuh tujuh

170 170 obse observ rvas asi. i.

form formul ula a yang yang Pene Peneli liti ti

lain lain

berb berbed eda, a, di

dan dan tela telah h

lapa lapang ngan an

tela telah h

menuru menurunk nkan an formu formula la yang yang mirip mirip dengan dengan Mannin Manning, g, terma termasuk suk Hagen Hagen pada pada tahun tahun 1876,Gaucklerpada1868,danStricklerpada1923.Sebagaiakibatnya,terdapat bebera beberapa pa kebing kebingung ungaan aan

kepada kepada

siapa siapa persam persamaan aan

terse tersebut but

dihubu dihubungk ngkan, an,

tetapi tetapi

secaraumumpersamaan secaraumumpersamaantersebutdinam tersebutdinamakanpersam akanpersamaanManning. aanManning. Peng Pengga gant nti i(5 (5..8)k 8)ke e(5 (5..6)m 6)men engh ghas asil ilk kan Danpersamaanformulayang Danpersamaanformulayangdikeluarkanadalah dikeluarkanadalah Dimanan  Dimanan  diketahuitetapsebagaiManning’s diketahuitetapsebagaiManning’sn n(secaranumeriksamadengan (secaranumeriksamadengann  n  Kutter’s) Mann Mannin ing’ g’s s form formul ula a meru merupa paka kan n atri atribu but t kemba embar r dari dari akur akura asin sinya.

Form ormula

ini ini secara ara lay layak

membe emberi rik kan

hasil asil

kese kesede derh rhan anaa aan n dan dan yang ang aku akurat rat

unt untuk

berbagaisaluranalammaupunbuatan,diberikankepadaaliranyangberadadi zona zona keka kekasar saran an turbul turbulent ent dan dugaab dugaab akuras akurasi i dari dari n  Manni Manning’ ng’s s telah telah dibuat dibuat. . Formulainitelahdipakaiolehsem Formulainitelahd ipakaiolehsemuainsinyurdi uainsinyurdiseluruhdunia. seluruhdunia. Evaluasin Manning’s  Nilai

dari

koefisien

kekasaran n didas didasark arkan an pada pada perges pergesera eran n ketaha ketahanan nan

yang yang diberi diberikan kan salur saluran. an. Dapat Dapat dieva dievalua luasi si dan dan meng mengu ukur kur ting tingk kat

secara secara langs langsung ung dengan dengan melepas melepaskan kan

pena penamp mpan ang g dan dan kele kelere reng ngan an..

Wala Walaup upun un

begi begitu tu, , untu untuk k

keperluanmendesain,informasi keperluanmendesain,informasiinijarangsekalit inijarangsekalitersedia,daninidiper ersedia,daninidiperlukanuntuk lukanuntuk didasarkanpadadokumentas didasarkanpadadokumentasinilaiyangdi inilaiyangdicapaiolehsalau capaiolehsalauranyangmirip. ranyangmirip. Untu Untukm kmel elap apis isis isal alur uran anbu buat atan an,n ,nha haru rusd sdie iest stim imas asik ikan ande deng ngan anak akur uras asiy iyan ang g masuk masuk akal. akal. Untuk Untuk saluan saluan alam, sebagian sebagianbesar besar estimas estimasi i menjadi menjadi agak kurang kurang akur akurat at. . Seba Sebaga gai i tamb tambah ahan an, , nila nilai i dari dari

n dapa dapat t diru diruba bah h deng dengan an tara taraf f (ter (terut utam ama a

sekalidenganaliranairyangmengaliritepiansungai)danwak sekalidenganaliranairyangm engaliritepiansungai)danwaktu(untukmerubah tu(untukmerubah materi material al dasar dasar untuk untuk mengha menghasi silak lakn n trans transpor por sedim sediment ent) ) atau atau musim musim (kebe (keberad radaan aan vegeta vegetasi) si). . Pada Pada kasus kasus yang yang demiki demikian, an, konser konservat vatif if desain desain merup merupaka akan n nilai nilai yang yang paling paling sesuai sesuai untuk untuk diguna digunakan kan. . Tabel Tabel 5.2 5.2 berisi berisi tipe tipe nilai nilai n untuk untuk bermac bermacamammacammaterialdankondisisaluran.Untuklebihrincipanduanyangdigunakan adalahChow(1959). Penghitunganaliranyangtidakseragam Formulamanningmungkindigunakanuntukalirantetapyangseragam.Adadua tipemasalahyangumumnyadapatdisele tipemasalahyangum umnyadapatdiselesaikan.Yangpertam saikan.Yangpertamauntukmenent auntukmenentukan ukan pelepa pelepasan san yang yang diberi diberikan kan oleh oleh kedala kedalama man, n, dan yang yang kedua kedua untuk untuk menent menentuka ukan n keda kedala lama man n yang yang

diber diberik ikan an

oleh oleh

pelep pelepas asan an. . Keda Kedala lama man n yang yang

dima dimaks ksud ud

adal adalah ah

kedalamannormal,dimanasamadenganalirantetapyangtidakseragam.Aliran yang yang

tida tidak k sera seraga gam m

salur aluran an

alam lam

hany hanya a terj terjad adi i pada pada

seha seharrusny usnya a

salu salura ran n yang yang

tida idak term ermasuk. uk. Untuk ntuk

persamaan persamaan secara secara berangsurberangsur-angs angsur ur

itu, itu,

berp berpen enam ampa pang ng unt untuk

teta tetap, p,

meny enyela elasai saikan kan

diaplikas diaplikasikan ikanpada pada bermacam bermacam-mac -macam am aliran

di saluran saluran alam, halini hal ini masih masih bisa diselesa diselesaikan ikan dengan dengan persamaan persamaan Manning’ Manning’s. s. Wala Walaup upun un

pert pertim imba bang ngan an

untu untuk k

meng mengap apli lika kasi sika kan n pers persam amaa aan n

Mann Mannin ing’ g’s s sang sangat at

bergun berguna a pada pada bagian bagian saluran saluran yang yang tidak tidak beratu beraturan ran. . Ilust Ilustras rasi i beriku berikut t merupa merupakan kan contohdariaplikasiprinsipya contohdariaplikasiprinsipyangrelevan. ngrelevan.

Contoh5.1pelepasandarikedalam Contoh5.1pelepasandarikedalamanuntuk anuntuksalurantrapez salurantrapezoid oid Keda Kedala lama man n alir aliran an Dasar

saluran

norm normal al

leb lebarnya

Mann Mannin ing’ g’s s adal adalah ah

pada pada 5

m

lapi lapisa san n beto beton n salu salura ran n trap trapez ezoi oid d adal adalah ah dan

memp empunyai kemiringan

0.01 0.015 5 dan dan kemi kemiri ring ngan an

dasa dasar, r,

S0

adal adalah ah

sisi

1:2

0.00 0.001. 1.

2 m. dan

n

Baga Bagaim iman ana a

menent menentukn ukn pelepa pelepasan san (Q), (Q), rata-r rata-rata ata kecepa kecepatan tan (V) dan Reyno Reynolds lds number number (Re) (Re) adalahsebegaiberikut: Penyelesaian; Menggunakantabel5.1 Olehkarenaitu,mengaplikas Olehkarenaitu,mengaplikasikan(5.9)unt ikan(5.9)untuky=2m uky=2m Untuk Untuk menemu menemukan kan

rata-ra rata-rata ta kecep kecepat atan, an,

mengap mengaplik likas asika ikan n persam persamaan aan

sederh sederhana ana

yangberkelanjutan: Reynoldsnumberdiberikanoleh DimanaR=A/P,dalamkasusini, Dan Catatan Catatan : Re sangat sangat tinggi tinggi danberhub dan berhubungan ungan dengan dengan zonaturbulent. zonaturbulent.Walau Walaupun pun begitu begitu persa persamaa maan n Manni Manning’ ng’s s dapat dapat diapli diaplikas kasika ikan. n. Pembac Pembaca a yang yang tertar tertarik ik dapat dapat memerik memeriksa sa

valid validita itas s perny pernyata ataan an yang yang diapli diaplikas kasika ikan n oleh oleh persa persamaa maan n Colebr Colebrookook-

White(5.4b).pertamahitungnilaiaksyangsamadengann=0.015untuky=2m (ks = 2.22 2.225 5 mm). mm).

Deng Dengan an

memb memban andi ding ngka kan n peng penggu guna naan an

nila nilai i ks dan n  untu untuk k

menghitung menghitung pelepasan pelepasan yang menggunaka menggunakan n persamaan persamaanManning’s Manning’s dan Colebr Colebrook ook-White untuk berbagai berbagai kedalaman kedalaman. . Untuk Untuk penyajian penyajiandalam dalam mengopras mengoprasikan ikan saluran saluran dizonaturbulent,hasilnya dizonaturbulent,hasilnyasangatmirip. sangatmirip. Contoh5.2kedalamandaripe Contoh5.2kedalamandaripelepasanuntuk lepasanuntuksalurantrapez salurantrapezoid oid Untuk Untuk pelepa pelepasan san didala didalam m salura saluran n diberi diberikan kan contoh contoh 5.1 dimana dimana 30 m3/s untuk untuk menemukankedalamanalirannormal. Penyelesaian: Daricontoh5.1

Atau Pada pandangan pandangan pertama pertama persamaan persamaan ini terlihat terlihat sebagai sebagai persamaan persamaan yang sulit, sulit, dan juga juga hasiln hasilnya ya akan akan berbed berbeda a untuk untuk bentuk bentuk salura saluran n yang yang berbed berbeda. a. Metode Metode yangpalin yang paling g sederhan sederhana a yang dapat digunakan digunakanuntu untuk k menyelas menyelasaikan aikan prosedur prosedur uji coba. coba. Varia Variasi si nilai nilai y yang yang telah telah dicoba dicoba, , dan hasil hasil dari dari Q dapat dapat diband dibanding ingka kan n dala dalam m

pen pencap capaian aian..

Uji

coba oba yang ang ber berulan ulangg-u ulang lang

dapa dapatt

dihe dihent ntik ikan an

apab apabil ila a

pernyataanyangmasukakalsudahditemukan.Dalamkasusiniy ˂ 2padaQ˂ 45,jadinilaipertamadari1.7 45,jadinilaipertamadari1.7telahdicoba. telahdicoba. Saluranpengangkutan Salura Saluran n pengan pengangku gkuta tan n (K) adalah adalah ukuran ukuran dari dari pelepa pelepasan san kapasi kapasitas tas angkut angkut dari dari saluran,dirumuskanolehpersamaan Untuk Untuk kedala kedalaman man air (atau (atau taraf) taraf) dapat dapat dinila dinilai i denga dengan n menemu menemukan kan persam persamaan aan (5.10)denganpersamaanManning’ (5.10)denganpersamaanManning’s(5.9)yang s(5.9)yangdiberikan diberikan Prin Prinsi sip p untu untuk k mene menent ntuk ukan an salu salura ran n majem ajemuk uk. . Hal

pela pelapa pasa san n dan dan ener energi gi

ini ini juga juga

dan dan koef koefis isie ien n mome moment ntum um

tepa tepat t untu untuk k dija dijadi dika kan n para parame metter

ur

di

pros prosed edur ur

penghitunganuntukmengevaluasiv penghitunganuntukmengevaluasivariasi(tetapdant ariasi(tetapdantidaktetap)mas idaktetap)masalahalirandi alahalirandi saluranmajemuk. Pers Persam amaa aan n dari dari

koef koefis isie ien n ener energy gy

α

di

dala dalam m

salur aluran an

ditunjukkandalampengertianum ditunjukkandalampengertianumumsebagai umsebagai DimanaNmerupakanno DimanaNmerupakannomorrincian morrincian Hali alin nida idapa patt dit ditulis lis ulan ulang gs seba ebagai gai Dimana SebagaiS0adalahtetapdanditulislagi( adalahtetapdanditulislagi(5.10)kemudi 5.10)kemudian an Olehkarenaitu Kemudian(5.12)dapatditulis Kemudian(5.12)dapatdituliskembaliseb kembalisebagai agai Kesamaandapatditunjukkanoleh Juga(5.13)dapatditulisk Juga(5.13)dapatdituliskembalisebagai embalisebagai

majem jemuk

(5. (5.1)

dapat pat

Αdan βdapatdievaluasidiberbagaitingkatantanpamenentukandengan

tegas

Qi.

Sebagai

tambahan

(5.16)

dapat

digunakan

untuk

menentukan

pergeseran pergeserankeler keleranga angan n Sf , dan defini definisi si kuant kuantita itas s di bagian bagian 5.10 5.10 dan diguna digunakan kan untukmenentukanvariasi untukmenentukanvariasiprofilaliransec profilaliransecaraberangsur-angsur. araberangsur-angsur. Saluranmajemuk Cont Contoh oh pada pada

5.3 5.3 meng mengga gama mark rkan an salur alura an majem jemuk. uk.

peng penghi hitu tung ngan an

Hal

ini ini dapa dapatt

dari dari

pele pelepa pasa san n dan dan koef koefis isie ien n ener energi gi

dica dicattat

walaup laupu un

bag bagaian aian

trap rapezoid zoid

digunakan,halyangsamajugadapatdigunakanpadabagianalamkecualipada area dan wetted wetted perimeter perimeterharus harusdiev dievaluas aluasi i daritabel dari tabel taraf berbanding berbandingdenga dengan n areadanperimeterdaripadadengan areadanperimeterdaripadadengankedalamandan kedalamandansampingk sampingkelerengan. elerengan. Contoh5.3Saluranmajemuk Dalamarusyangbesar,tingka Dalamarusyangbesar,tingkatair tair pada salurandapatdiliha salurandapatdilihatpadacontoh5.1 tpadacontoh5.1 kecual kecuali i pada pada tingk tingkat at tepi tepi sungai sungai yang yang penuh penuh sekit sekitar ar 2.5 m. Arus Arus tepi tepi sungai sungai lebarnya lebarnya 10 m danberum dan berumput put dengan dengan kelerenga kelerengan n sisi1:3. Estimasi Estimasin  n  Manning Manning untuk arus tepi sungaiadalah0.035. sungaiadalah0.035.estimas estimasiuntukarusmaksim iuntukarusmaksimumlevel4 umlevel4m m dannilaidarikoefisienα Penyelesaian Padakasusinidiperlukanpemisahanbagiankedalamsubseksi(1),(2),dan(3) dipe diperl rlih ihat atka kan n pada pada seti setiap ap

bagi bagian an

gamb gambar ar

5.7. 5.7.

form formul ula a Mann Mannin ing g dapa dapat t diap diapli lika kasi sika kan n kepa kepada da

dan dan pele pelepa pasa san n dapa dapat t diju dijum mlah. lah.

Div Divisi isi dari dari

sek seksi

ke

subse ubseks ksi i

terdapat terdapat sedikit sedikit perubahan. perubahan. Jikagaya Jika gaya geser geser melintasi melintasibagia bagian n secara secara sewenangsewenangwenanghalinimerupakanperband wenanghalinimerupakanperbandingankecildeng ingankecildengandasargaya andasargayageser. geser. Untuk bagian (1), Dan Olehkarenaitu Sect Sectio ion n(2 (2) )da dan n(3 (3) )me memp mpun unya yai ipe pers rsam amaa aan ndi dime mens nsi, i,o oleh lehk kar aren ena ait itu u Dan Olehkarenaitu

Atau Atau Olehkarenaitu Koefis Koefisien ienke kecep cepat atan andap dapat atdi ditem temuka ukans nseca ecara ralan langsu gsung ngdar dari(5 i(5.1) .1)at atau ausam sama a dengandari(5.14). Dari(5.1) Olehkarenaitu Dari(5.14) Catatan:contohinimenggam Catatan:contohinimenggambarkansuat barkansuatukasusdim ukasusdimanakoefisien anakoefisienkecepatant kecepatantidak idak seharusnyadiabaikan. Contoh Contoh 5.3mem 5.3 memperlih perlihatkan atkan bahwa bahwa estimas estimasi i pertama pertama darihubu dari hubungan ngananta antara ra taraf danpelepasandapatdiperolehuntuksaluranmajemuk.Padasaanditulis,aliran dida didala lam m salu salura ran n maje majemu muk k inte intens nsif if (men (mengg ggun una akan

fasilit ilitas as

arus arus

subj subjek ek

salura luran n

dan dan kola kolabo bora ras si prog progra ram m pene peneli liti tian an

SER SERC pada pada

Hydraul raulic ic

Resear earch Ltd, Ltd,

Wallin Wallingf gford ord). ). Salah Salah satu satu hal yang yang ditem ditemuka ukan n oleh oleh peneli penelitia tian n ini adalah adalah secar secara a gari garis s besa besar r deng dengan an meng mengun unak akan an

meto metode de pada pada cont contoh oh

5.3 5.3 dapa dapat t mene menemu muka kan n

error error sampa sampai i ± 20 % (atau (atau lebih lebih lagi) lagi) dalam dalam pelepa pelepasan san yang yang dipred diprediks iksi i pada pada taraf

ini.

Laporan

Ramsbo Ramsbott ttom om arus

(1989) (1989)

didalam

sementara dimana dimana

saluran

yang

pertama

kali

mengg mengguna unakan kan metode metode

majemuk,

estimasi dari

menitik

beratkan

terbar terbaru u dalam dalam akurasi

dan

pada

menges mengestim timas asi i

variasi dari n

Manning’spadatiaptahaptelahdijelaskan.TambahanpadaK night(1989)berisi tentang

penjelasan

yang

luar

biasa

mengenai

masalah

(dan

beberapa

penyel penyelesa esaian) ian) dari dari salura saluran n arus arus hidrol hidrolik. ik. Pembac Pembaca a yang yang tertar tertarik ik harus harus meruju merujuk k pada chapter chapter 15 untuk untuk beberapa beberapa kerumita kerumitan n arus dalam saluran saluran majemuk majemuk telah telah dijelaskanlebihjauh. 5.7 variasi aliran cepat : menggunakan prinsip energi

Aplikasidanmetodepenyelesaian  Vari Varias asi i pada pada

alir aliran an

cepa cepat t terj terjad adi i diman dimana a tibatiba-ti tiba ba

terja terjadi di

peru peruba baha han n geom geomet etri ri

dala dalam m salu salura ran n atau atau dalam dalam rezi rezim m alir aliran an. . Cont Contoh oh khas khas dari dari tipe tipe yang yang pert pertam ama a

aliran aliran bendun bendungan gan yang yang lebih lebih tajam tajam dan mengal mengaliri iri kawas kawasan an secar secara a cepat cepat pada pada berb berbag agai ai

varia variasi si

pena penamp mpan ang g (mis (misal alny nya a bend bendun unga gan n salu salura ran n vent ventur uri i dan dan broa broadd-

creste crested). d). Tipe Tipe yang yang kedua kedua biasan biasanya ya diasos diasosias iasika ikan n dengan dengan fenom fenomena ena

lompat lompatan an

hidrolik hidrolik dimana dimana aliran dengan dengan kecepata kecepatan n yangtingg yang tinggi i dan kedalam kedalam yang secara secara cepat cepat beruba berubah h menjad menjadi i aliran aliran dengan dengan kecepa kecepatan tan yang yang renda rendah h dan kedal kedalama aman n yang yang

besa besar. r.

Rezim ezim

alir aliran an

dapa dapat t diru dirum muska uskan n deng dengan an

frou froud de numb number er, , dima dimana na

konsepdapatdijelaskanpada konsepdapatdijelaskanpadabagianininant bagianininanti i Di dalam kawasan kawasan variasi variasi kecepata kecepatan n aliran, aliran, profil permukaan permukaan air tiba-tiba tiba-tiba berubahdanolehkarenaitumenunjukkanlengkungan. berubahdanolehkarenaitumenunju kkanlengkungan.Distribusitek Distribusitekanandibawah anandibawah keadaandipertimbangkandaridistribusihidrostastik.Asumsidariarusparaleldan distribus distribusi i tekanan tekananhidros hidrostast tastik ik dimana dimana digunakan digunakan secara secara seragamdan seragamdan berangsurberangsurangsur angsur pada pada berbag berbagai ai aliran aliran tidak tidak dapat dapat diguna digunakan kan. . Penyel Penyelesa esaian ian dari dari masal masalah ah variasialirancepattelahditemukandenganmenggunakankonsepdaripasangan aliran aliran ideal ideal fluid fluid dengan dengan menggu menggunak nakan an teknik teknik elemen elemen yang yang terbat terbatas. as. Walaup Walaupun un begi begitu tu peny penyel eles esai aian an ini ini

sang sangat at rumit rumit dan dan tida tidak k term termas asuk uk efek efek lapi lapisa san n pada pada

cairannyata. Banyak

masalah

variasi

memp memper erki kira raka kan n peng penggu guna naan an

kecepatan

ener energi gi

aliran

dan dan kons konsep ep

dapat

diselesaikan

dengan

mome moment ntum um, , dan dan untu untuk k tekn teknik ik

penggunaanseringkalikurangakurat.Bagianinimenjelaskandanmendesk penggunaanseringkalikurangakur at.Bagianinimenjelaskandanmendeskripsikan ripsikan penggunaankonsepini. Persamaanenergipadasaluranterbuka Persam Persamaan aan Berno Bernoull ulli’s i’s, , turuna turunan n pada pada chapte chapter r 2, dapat dapat diaplik diaplikasi asikan kan pada pada arus arus lainnya.Jikaarusnyapa lainnya.Jikaarusnyaparalel,kemudianp ralel,kemudianpendistribusiant endistribusiantekananadalahhi ekananadalahhidrostatik. drostatik. Merujukpadagambar5.8,dimanamemperlihatkanaliranseragampadasaluran yangcuram,mempertimbang yangcuram,mempertimbangkantitikA kantitikApadaarus.Ke padaarus.Kekuatantek kuatantekananpadatitik ananpadatitikA A seimbangdenganberatnormal seimbangdenganberatnormalkomponendas komponendasar,yakni ar,yakni