Universitas Gadjah Mada 1

Aliran Pada Saluran Terbuka

Dr. Ir. Bambang Yulistiyanto

T SipiI UGM

KIasifikas Aliran

Steady / Unsteady Flow

Uniform / Non Uniform Flow

1,2,3 Dimensional Flow

Laminer / Turbulent Flow

Incompressible / Compressible Flow

SubcriticaI, Critical, SupercriticaI Flow

===> Open Channel Flow

Universitas Gadjah Mada 2

Steady Flow

Parameter aliran konstan terhadap waktu

Unsteady Flow

Parameter aliran fungsi terhadap waktu

Universitas Gadjah Mada 3

Uniform Flow

Parameter aliran konstan terhadap tempat

Non Uniform Flow

Parameter aliran fungsi terhadap tempat.

Universitas Gadjah Mada 4

1 Dimensional Flow

Kecepatan seragam pada arah vertical maupun transversal

2 Dimensional Flow

Universitas Gadjah Mada 5

3 Dimensional Flow

Kecepatan terdistribusi: - arah vertical - arah transversal

Aliran Seragam

Universitas Gadjah Mada 6

Aliran Seragam

Aliran air melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan

geser pada dinding saluran. Tahanan ini akan diimbangi oleh

komponen gaya berat yang bekerja pada zat cait tersebut.

Gaya yang menahan aliran tiap satuan luas dasar saluran adalah

sebanding dengan kuadrat kecepatan dalam bentuk: τo= kV2

Gaya total yang menahan aliran adalah: τo PL

Besar Komponen gaya berat adalah: ω AL sin α

Aliran Seragam

Pada Aliran Seragam, keseimbangan antara komponen gaya

berat dan gaya tahanan geser adalah:

Untuk sudut kemiringan saluran α sangat kecil, maka kemiringan

saluran I = tg α = sin α, dan persamaan di atas menjadi:

Universitas Gadjah Mada 7

Aliran Seragam

Persamaan Manning :

Penampang Unsure-unsur geometris

Universitas Gadjah Mada 8

Penampang Unsure-unsur geometris

Persamaan Al Non – Uniform

Universitas Gadjah Mada 9

Persamaan Al Non – Uniform

tinggi tekanan total di atas bidang datum pada penampang hulu 1:

didiferensialkan terhadap arah x:

kemiringan energi Sf = - dH / CIX,

kemiringan dasar dasar saluran:

So = sin θ = -dz / dx

Persamaan Al Non – Uniform

Bila θ kecil, cos θ ≈ 1, d ≈ y dan dd/dx dh/dx, maka persamaan

menjadi:

Universitas Gadjah Mada 10

Persamaan Al Non – Uniform

Persamaan Umum Aliran Tdk Seragam

Dengan V = OJA dan Q konstan, dA/dy = T, maka:

Dengan Sf dihitung dengan persamaan Chezy, maka:

Persamaan Al Non – Uniform

Paling sering dipakai dan berlaku untuk semua tampang saluran

Universitas Gadjah Mada 11

Persamaan Al Non – Uniform

• dh/dx=∞→ Penyebut = 0 → garis singgung muka air tg lurus dasar

Persamaan Al Non – Uniform

dh/dx=0/0 → pembilang = 0; Penyebut = 0 →hkr = hn

Universitas Gadjah Mada 12

Persamaan Al Non – Uniform

Kecepatan Kritik :

Persamaan Al Non – Uniform

Kecepatan Kritik :

Universitas Gadjah Mada 13

Persamaan Al Non – Uniform

Pada U>Ukr: Aliran Superkritis

Pada aliran seragam dengan Un>Ukr:

Persamaan Al Non – Uniform

Pada U>Ukr: Aliran Superkritis

Pada aliran seragam dengan Un>Ukr:

Universitas Gadjah Mada 14

Resume Persamaan Al Non – Uniform

Persamaan untuk Saluran lebar

Universitas Gadjah Mada 15

Persamaan untuk Saluran lebar

Untuk Aliran Kritis :

Zona Aliran

Profil M ( Mild Slope) So < Skr,. dan hn > hkr:

Universitas Gadjah Mada 16

Zona Aliran

Profil C( Critical Slope) So < Skr,. dan hn > hkr:

Zona Aliran

Profil S ( Steep Slope) So < Skr,. dan hn > hkr:

Universitas Gadjah Mada 17

Profil Muka Air

Profil Muka Air

Universitas Gadjah Mada 18

Profil Muka Air

dh/ds>0 : kedalaman ahran bertambah searah aliran : Backwater

dh/ds<0 : kedalaman aliran berkurang searah aliran: Drawdown

Profil Muka Air

Kemungkinan 1 : dh/ds>0 : Backwater So < So kr

Universitas Gadjah Mada 19

Profil Muka Air

Kemungkinan 2 : dh/ds>0 : Backwater So < So kr

Profil Muka Air

Kemungkinan 1 : dh/ds>0 : Drawdown So < So kr

Universitas Gadjah Mada 20

Profil Muka Air

Kemungkinan 2 : dh/ds<0 : Drawdown So < So kr

Aliran Tidak Seragam

Universitas Gadjah Mada 21

Aliran Tidak Seragam

Aliran Tidak Seragam

Universitas Gadjah Mada 22

Profil Muka Air

Kemungkinan 1 : dh/ds>0 : Backwater So > So kr

Profil Muka Air

Kemungkinan 1 : dh/ds>0 : Backwater So > So kr

Universitas Gadjah Mada 23

Profil Muka Air

Kemungkinan 1 : dh/ds>0 : Drawdown So > So kr

Profil Muka Air

Kemungkinan 2 : dh/ds<0 : Drawdown So > So kr

Universitas Gadjah Mada 24

Hitungan Profil Muka Air

Metode Intregasi Grafis

Metode Tahapan Standar

Metode Intregasi Grafis

Universitas Gadjah Mada 25

Metode Intregasi Grafis

Metode Integrasi Grafis hanya digunakan untuk saluran

prismatis

Metode Intregasi Grafis

Langkah hitungan:

-Hitung hkr dan hn

-Tentukan profil aliran yang terjadi

-Tentukan nterval kedalaman ∆h dimulai dan titik kontrol:

-Aliran subkritis : titik kontrol di hilir

-Aliran superkritis : titik kontrol di hulu

-Makin kecil ∆h makin hasil yang diperoleh akan makin teliti

-Hitung F(h) untuk tiap harga h

-Hitung jarak antara h1 dan h2

Contoh Aplikasi

Universitas Gadjah Mada 26

Metode Tahapan Standar

Dapat digunakan baik untuk saluran prismatis dan non-prisrnatis