Aliran Berubah Lambat Laun [PDF]

Citation preview

HIDROLIKA ALIRAN BERUBAH LAMBAT LAUN



Aliran Berubah Lambat Laun (Gradually Varied Flow) Aliran berubah lambat laun pada saluran terbuka berbeda dengan aliran seragam maupun aliran berubah tiba-tiba (loncat air), dimana kedalaman air pada saluran berubah secara gradual terhadap jarak. Dalam aliran seragam kedalaman air adalah konstan yang dikenal dengan nama kedalaman normal. Garis kemiringan energi sejajar dengan garis muka air dan garis dasar saluran. Distribusi kecepatan tetap sepanjang saluran, sehingga perhitungan kedalaman air cukup dilakukan sekali sepanjang saluran



 Pada



aliran berubah lambat laun perubahan kecepatan terjadi secara gradual terhadap jarak, sehingga pengaruh percepatan pada aliran antara dua potongan yang berdekatan dapat diabaikan. Perhitungan profil muka air dapat dilakukan berdasarkan prinsip energi.  Total energi pada sembarang potongan pada saluran terbuka dapat dinyatakan sebagai berikut:







dimana Sf = kemiringan garis energi, dan So = kemiringan dasar saluran.







Jika digunakan Rumus Chezy untuk aliran persegi dengan B = T, maka rumus di atas dapat berubah menjadi :







Persamaan di atas merupakan persamaan umum untuk aliran berubah lambat laun, dimana dh/dx menggambarkan kemiringan muka air. Untuk dh/dx = 0, kedalaman air tetap konstan sepanjang saluran, dan aliran yang terjadi adalah aliran seragam. Untuk dh/dx < 0, kedalaman air berkurang ke arah aliran, sebaliknya untuk dh/dx > 0, kedalaman air meningkat kearah aliran. Penyelesaian persamaan di atas untuk kedua kondisi ini akan kita peroleh bermacam-macam profil muka air yang mungkin terjadi pada saluran terbuka.



Klasifikasi Aliran Berubah Lambat Laun  Dalam



menganalisis aliran berubah lambat laun, kedalaman kritis, hcr pegang peranan sangat penting. Pada saat kedalaman air mendekati kedalaman kritis (h = hcr), penyebut pada pers diatas mendekati nol dan nilai dh/dx menjadi tak terhingga. Kemiringan muka air menjadi sangat terjal. Kondisi ini dapat terlihat pada loncatan air atau pada kejadian dimana air dari saluran landai memasuki saluran terjal atau danau.



Bergantung pada kemiringan dasar saluran, kondisi permukaan, geometri penampang melintang, dan debit, saluran terbuka dapat diklasifikasikan kedalam lima macam. Pengelompokan ini berdasarkan kondisi aliran di saluran yang diindikasikan oleh posisi relatif kedalaman normal, hN, dan kedalaman kritis, hc, yang dihitung untuk tiap-tiap saluran. Kriterianya adalah sbb.: Saluran datar (Horizontal channel ) : So = 0 dan hN  Saluran landai (Mild channel)



: So < Sc dan hN > hc



Saluran kritis (Critical channel)



: So = Sc dan hN = hc



Saluran terjal (Steep channel)



: So > Sc dan hN < hc.



Saluran menanjak (Adverse channel)



: So < 0



Profil garis muka air (flow profile) dapat dibedakan menjadi 2 macam bentuk:  Air balik (backwater), jika kedalaman air, h, bertambah searah aliran (dh/dx > 0).  Air menurun (drawdown), jika kedalaman air, h, berkurang searah aliran (dh/dx < 0). Apabila garis yang merupakan tempat kedudukan kedalaman air normal disebut sebagai “NORMAL DEPTH LINE” (NDL) dan garis yang merupakan tempat kedudukan kedalaman air kritis disebut sebagai “CRITICAL DEPTH LINE’ (CDL), maka untuk suatu saluran dengan debit (Q) tertentu, NDL dan CDL akan membagi kedalaman air dalam saluran menjadi 3 daerah (zone) yaitu:  Daerah 1 : ruang di atas NDL dan CDL.  Daerah 2 : ruang antara NDL dan CDL, dan  Daerah 3 : ruang dibawah NDL dan CDL.



profil muka air yang terjadi dapat dianalisis sebagai berikut:



Profil Muka Air Untuk Berbagai Kemiringan Dasar Saluran



Perhitungan Profil Muka Air Ada beberapa cara yang dapat dipakai untuk menghitung profil muka air pada aliran permanen tidak beraturan, diantaranya adalah metoda Integrasi Grafis, Metoda Bresse, Metoda Deret, Metoda Flamant, Metoda Tahapan Langsung, dan Metoda Tahapan Standard. Pada aliran tidak beraturan persoalannya adalah menghitung perubahan kedalaman air sepanjang jarak. Dalam bahasan berikut akan diuraikan cara penyelesaian persamaan tersebut dengan metoda yang banyak dipakai, yaitu metoda tahapan langsung, dan metoda tahapan standard.



Metode Tahapan Langsung Metoda tahapan langsung adalah cara yang mudah dan simpel untuk menghitung profil muka air pada aliran tidak permanen. Metoda ini dikembangkan dari persamaan energi:



Metode Tahapan Standard



Contoh Soal Suatu saluran berbentuk trapesium dengan kemiringan dinding 1: 1, lebar dasar 3,0 m dan kemiringan dasar saluran 0,0015. Pemasangan bangunan pintu pengontrol menyebabkan kenaikan kedalaman air di hulu pintu menjadi 4,0 m pada debit 19,0 m3/dtk. Jika angka kekasaran Manning n = 0,007. Hitung dan gambarkan profil muka air yang terjadi. Diketahui :  Lebar dasar saluran, B = 3,0 m  Kemiringan dinding saluran, m = 1  Kemiringan dasar saluran, S o = 0,0015  Kedalaman air di ujung hilir, h = 4,0 m  Debit, Q = 19,0 m 3/detik  Kekasaran manning, n = 0,007 Ditanyakan :  Hitung dan gambarkan profil muka air