0

HIDROLIKA TERAPAN

(Bagian 2 : Aliran Dalam Saluran Terbuka)

Oleh :

Iin Karnisah

KBK TEKNIK SUMBERDAYA AIR

JURUSAN TEKNIK SIPIL

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2010

1

BAB I. PENDAHULUAN

Definisi dari Hidrolika adalah :

Cabang dari ilmu teknik mengenai cairan baik dalam keadaan diam atau bergerak.

Aplikasi Hidrolika dalam Rekayasa Teknik Sipil :

- Irigasi

- Bendungan

- Pembuatan Jembatan

- Drainase

- Pelabuhan

- Sumber Tenaga Air (PLTA)

- Navigasi, dll

Jenis Aliran dalam Hidrolika :

- Aliran Tertutup, aliran dalam pipa

- Aliran Terbuka, aliran dengan permukaan bebas

Perbedaan kedua aliran tersebut :

Gambar 1.1 Aliran Tertutup

V12/2g

P1/ = y1

Z1

P2/ = y2

Z2

datum

2

hL

V22/2g

1 x

Q

GGE

GGH

2

Gambar 1.2 Aliran Terbuka

1.1 Klasifikasi Aliran :

1.1.1 Berdasarkan Keadaan Aliran (State of Flow) :

1. Berdasarkan Bilangan Reynold, Re (Pengaruh Kekentalan) :

vRRe

Keterangan :

Re = bilangan Reynold

v = kecepatan aliran (m/det)

R = radius (jari-jari) hidrolik , P

AR

A = luas penampang basah (m2)

P = keliling basah (m)

= viskositas (kekentalan) kinematik (m2/det)

Berdasarkan Bil. Reynold (Re), aliran dibedakan atas :

1. Aliran laminer, Re ≤ 500

2. Aliran peralihan (transisi), 500 ≤ Re ≤ 12.500

V12/2g

y1

Z1 Dasar saluran

GGE

GGH

hL

V22/2g

y2

Z2

1 2 x

datum

3

3. Aliran turbulen, Re > 12.500

2. Berdasarkan Bil. Froude, F (pengaruh grafitasi) :

gD

vF

Keterangan :

F = bilangan Froude

v = kecepatan aliran (m/det)

g = percepatan gaya tarik bumi ( g = 9,81m/det2)

D = kedalaman hidrolik , T

AD

A = luas penampang basah (m2)

T = lebar puncak (m)

Berdasarkan Bil. Froude, aliran dibedakan :

1. Aliran sub kritis, gaya tarik bumi > gaya inersia, aliran lambat, tenang, F < 1

2. Aliran kritis, F =1, gDv

3. Aliran super kritis, gaya tarik bumi < gaya inersia, aliran cepat, F > 1

1.1.2 Berdasarkan Tipe Aliran :

1. Dibedakan aliran seragam & aliran tidak seragam

a. Aliran seragam (uniform flow), bila kedalaman aliran sama pada setiap

penampang saluran

Contoh : saluran drainase.

b. Aliran tidak seragam (non uniform flow), bila kedalaman aliran tidak sama pada

setiap penampang saluran.

Contoh : aliran pada pintu air

2. Tipe lainnya dibedakan berdasarkan waktu :

a. Aliran tetap (steady flow), bila kedalaman aliran tidak berubah sepanjang waktu

tertentu.

Secara matematis : 0dt

dv

Contoh : Saluran irigasi

b. Aliran tidak tetap (unsteady flow), bila kedalamannya berubah sesuai waktu.

4

Secara matematis : 0dt

dv

Contoh : - aliran muara yang dipengaruhi pasang surut

- banjir, gelombang

1.2 Jenis Saluran Terbuka :

1.2.1 Saluran Alam :

- bentuk, arah, kekasaran permukaan : tidak teratur

- tidak prismatis (A1≠ A2, So : tidak tetap)

Contoh : sungai, parit

1.2.2 Saluran Buatan :

- bentuk, arah, kekasaran permukaan : teratur

- prismatis (A1= A2, So : tetap)

Contoh : saluran irigasi, drainase, talang, dll.

1.3 Unsur-Unsur Geometris Penampang Saluran

Lihat Tabel 1.1

1. Luas penampang melintang (A), adalah :

Luas cairan yg dipotong oleh penampang melintang dan tegak lurus pada arah aliran.

2. Keliling basah (P), adalah :

Panjang dasar dan sisi – sisi sampai permukaan cairan.

3. Jari-jari hidrolis (R), adalah :

Perbandingan luas penampang melintang (A) dan keliling basah (P).

4. Lebar puncak (T), adalah :

Lebar permukaan air bagian atas.

5. Kedalaman hidrolis (D), adalah :

Perbandingan luas Penampang melintang (A) dan lebar puncak (T).

6. Faktor Penampang (Z) untuk aliran kritis , adalah :

Perkalian antara luas penampang melintang (A) dan akar dari kedalaman hidrolik

(D).

7. Faktor Penampang (Z) untuk aliran seragam , adalah :

5

Perkalian antara luas penampang melintang (A) dan pangkat dua pertiga dari jari- jari

hidrolis (R).

1.4 Distribusi Kecepatan

Dengan adanya suatu permukaan bebas dan gesekan disepanjang dinding saluran, maka

kecepatan dalam saluran tidak terbagi merata dalam penampang saluran. Kecepatan

maksimum dalam saluran biasa, umumnya terjadi di bawah permukaan bebas sedalam 0,05

sampai 0,25 kedalamannya.

gesekan

A

gesekan A

y

Gambar 1.3 Distribusi Kecepatan Dalam Saluran

Potongan A-A

( Distribusi Kecepatan )

6

Tabel 1.1 Unsur-Unsur Geometris Penampang Saluran

Penampang Luas

A

Keliling

basah

P

Jari-jari

hidrolis

R

Lebar

punca

k

T

Kedala

man

hidrolis

D

Faktor

penam

pang

Zc

Persegi panjang

by b+2y 𝑏𝑦

𝑏 + 2𝑦 b y by

1,5

Trapesium

(b+zy)

y

b+2y

1 + 𝑧2

𝑏 + 𝑧𝑦 𝑦

b + 2y 1 + 𝑧2 b+2zy

(b + zy)y

b + 2zy

𝑏 + 𝑧𝑦 𝑦 1,5

𝑏 + 2𝑧𝑦

Segi tiga

zy2

2y 1 + 𝑧2 zy

2 1 + 𝑧2 2zy 1/2y

2

2𝑧𝑦2,5

Lingkaran

1

/8(𝛳

− 𝑠𝑖𝑛𝛳)𝑑02

1/2ϴ𝑑0

1

4 1

−𝑠𝑖𝑛𝛳

𝛳 𝑑0

sin 1

2𝛳 𝑑0

atau

2

ℎ 𝑑0 − 𝑦

1

8 𝛳 − 𝑠𝑖𝑛𝛳

𝑠𝑖𝑛 1/2𝛳 𝑑0 2 𝛳 − 𝑠𝑖𝑛𝛳 1,5

32 𝑠𝑖𝑛 1/2𝛳𝑑0

2

y 1

z

y

b

1

z

y

b

ϴ y d0

ϴ

T

7

1.4 Contoh Soal :

Dik.

Dit. R ?

Jawab :

A = by = 4x3 = 12 m

P = b+2y = 4+(2x3) = 10 m

R = A/P = 12/10 = 1,2 m

1.5 Latihan Soal :

1. Lihat penampang saluran trapezium dibawah ini, hitung : R (matematis & Tabel)

2. Untuk penampang saluran lingkaran di bawah ini, hitunglah R dengan cara matematis

dan Tabel.

\

y=3m

b= 4 m

1

1

y = 3 m

b= 4 m

y

d = 0,4 m

ϴ =2000

8

BAB II. ALIRAN SERAGAM

Aliran seragam adalah aliran dimana debit (Q), kedalaman (y), luas basah (A), dan kecepatan

(v), tidak berubah sepanjang saluran tertentu (x).

Secara matematis, dinyatakan :

0,0,0,0 dx

dA

dx

dy

dx

dv

dx

dQ

Gambar 2.1 Penampang Saluran Aliran Seragam

Pada aliran seragam ( lihat gambar 2.1), diperoleh :

A1 = A2

Q1 = Q2

v1 = v2

y1 = y2

Pada aliran seragam :

Kemiringan garis energi // kemiringan garis muka air // kemiringan saluran

Sf // Sw // So

Sf = Sw = So

1 2

1 2

x

y1 Q1,V1

v

Q2,V2

A1

A2

Hf

Sf

Sw

y2

So

9

Persamaan Umum Kecepatan (v) Aliran Seragam :

yx SRv 0

2.1 Rumus Kecepatan (v) Chezy :

21

21

1

y

x

Rumus Chezy : RSCSCRv 21

21

Keterangan :

V = kecepatan aliran

So= kemiringan saluran

R = radius hidrolik

C = koefisien Chezy

Menentukan nilai C (koefisien Chezy) :

a. Kutter (1869)

)00155,0

23(1

100155,023

SR

NNSC

Keterangan :

N = Koefisien kekasaran Kutter ( Lihat Tabel 2.1)

R = radius hidrolik

S = kemiringan

Tabel 2.1 Koefisien Kekasaran Kutter (N), N=1/kst

No. Keterangan Permukaan Saluran N

1 Kayu yang diketam dengan baik, gelas atau kuningan 0,009

2 Saluran dari papan-papan kayu, beton yang diratakan 0,010

3 Pipa riol yang digelas, pipa pembuang yang digelasir, pipa beton 0,013

4 Bata dengan aduk semen, batu 0,015

10

5 Pasangan batu pecah dengan semen 0,025

6 Saluran lurus dalam tanah yang tak dilapisi 0,020

7 Saluran lurus dalam kerikil yang tak dilapisi, saluran dalam tanah

dengan beberapa tikungan

0,0225

8 Saluran dari logam bergelombang, tikungan saluran tak dilapisi 0,025

9 Saluran dengan dasar berbatu kasar atau ditumbuhi rumput-rumputan 0,030

10 Sungai kecil alamiah yang berliku-liku yang ada dalam kondisi baik 0,035

11 Sungai dengan penampang tak beraturan dan yang berliku-liku 0,04 – 0,10

b. Bazin (1897)

RR

mC

1

87

81,1

6,157

Keterangan :

81,1

m

m = koefisien Bazin ( Lihat Tabel 2.2)

Tabel 2.2 Koefisien Bazin

No. Keterangan Permukaan Saluran m

1 Semen yang sangat halus atau kayu yang diketam 0,11

2 Kayu tak diketam, beton atau bata 0,21

3 Papan, batu 0,29

4 Pasangan batu pecah 0,83

5 Saluran tanah dalam keadaan baik 1,54

6 Saluran tanah dalam keadaan rata-rata 2,36

7 Saluran tanah dalam keadaan kasar 3,17

2.2 Rumus Kecepatan (v) Darcy Weisbach :

11

gRSv 81

Keterangan :

= factor gesekan

g = grafitasi bumi =9,81 m/det2

R = radius hidrolik

S = kemiringan

2.3 Rumus Kecepatan (v) Manning-Gaukler-Strickler (MGS)

2

1

3

2

1

y

x

kstn

Maka :

2

1

3

2

2

1

3

21

SRkstSRn

v

Keterangan :

kstn

1= koefisien kekasaran Strickler (Lihat Tabel 2.3)

R = radius hidrolik

S = kemiringan saluran

Rumus MGS adalah rumus yang paling banyak dipakai untuk menghitung aliran

dalam saluran terbuka

Tabel 2.3 Nilai Koefisien Kekasaran, n

(Nilai yang dicetak tebal biasanya disarankan untuk perencanaan)

Tipe saluran dan diskripsinya Min Normal Maks

A. Gorong-gorong tertutup terisi sebagian

A.1 Logam

a. Kuningan halus 0,009 0,010 0,013

b. Baja

1. Ambang penerus dan dilas 0,010 0,012 0,014

2. Dikeling dan pilin 0,013 0,016 0,017

12

c. Besi tuang

1. Dilapis 0,010 0,013 0,014

2. Tidak dilapis 0,011 0,014 0,016

d. Besi tempa

1. Tidak dilapis 0,012 0,014 0,015

2. Dilapis seng 0,013 0,016 0,017

e. Logam beralur

1. Cabang pembuang 0,017 0,019 0,021

2. Pembuang banjir 0,021 0,024 0,030

A.2. Bukan Logam

a. Lusit 0,008 0,009 0,010

b. Kaca 0,009 0,010 0,013

c. Semen

1. Acian 0,010 0,011 0,013

2. Adukan 0,011 0,013 0,015

d. Beton

1. Gorong-gorong, lurus dan bebas kikisan 0,010 0,011 0,013

2. Gorong-gorong dengan lengkungan,

Sambungan dan sedikit kikisan

0,011

0,013

0,014

3. Dipoles 0,011 0,012 0,014

4. Saluran pembuang dengan bak kontrol,

mulut pemasukan dll, lurus

0,013

0,015

0,017

5. Tidak dipoles, seperti baja 0,012 0,013 0,014

6. Tidak dipoles, seperti kayu halus 0,012 0,014 0,016

7. Tidak dipoles, seperti kayu kasar 0,015 0,017 0,020

e. Kayu

1. Dilengkungkan 0,010 0,012 0,014

2. Dilapis, diawetkan 0,015 0,017 0,020

f. Lempung

1. Saluran pembuang, dengan ubin biasa 0,011 0,013 0,017

2. Saluran pembuang, dipoles 0,011 0,014 0,017

3. Saluran pembuang, dipoles, dengan bak

kontrol, mulut pembuangan, dll

0,013

0,015

0,017

4. Cabang saluran pembuang dengan

sambungan terbuka

0,014

0,016

0,018

g. Bata

1. Diglasir 0,011 0,013 0,015

2. Dilapis adukan semen 0,012 0,015 0,017

h. Pembuangan air kotor dengan saluran lumpur

13

dengan lengkungan dan sambungan 0,012 0,013 0,016

i. Bagian dasar dilapis, saluran pembuang dengan

dasar licin

0,016

0,019

0,020

j. Pecahan batu disemen 0,018 0,025 0,030

B. Saluran, dilapis atau dipoles

B.1 Logam

a. Baja dengan permukaan licin

1. Tidak dicat 0,011 0,012 0,014

2. Dicat 0,012 0,013 0,017

b. Baja dengan permukaan bergelombang 0,021 0,025 0,030

B.2 Bukan logam

a. Semen

1. Acian 0,010 0,011 0,013

2. Adukan 0,011 0,013 0,015

b. Kayu

1. Diserut, tidak diawetkan 0,010 0,012 0,014

2. Diserut, diawetkan dengan creosoted 0,011 0,012 0,015

3. Tidak diserut 0,011 0,013 0,015

4. Papan 0,012 0,015 0,018

5. Dilapis dengan kertas kedap air 0,010 0,014 0,017

c. Beton

1. Dipoles dengan sendok kayu 0,011 0,013 0,015

2. Dipoles sedikit 0,013 0,015 0,016

3. Dipoles 0,015 0,017 0,020

4. Tidak dipoles 0,014 0,017 0,020

5. Adukan semprot, penampang rata 0,016 0,019 0,023

6. Adukan semprot, penampang

bergelombang

0,018

0,022

0,025

7. Pada galian batu yang teratur 0,017 0,020

8. Pada galian batu yang tak teratur 0,022 0,027

d. Dasar beton dipoles sedikit dengan tebing dari :

1. Batu teratur dalam adukan 0,015 0,017 0,020

2. Batu tak teratur dalam adukan 0,017 0,020 0,024

3. Adukan batu, semen, diplester 0,016 0,020 0,024

4. Adukan batu dan semen 0,020 0,025 0,030

5. Batu kosong atau rip rap 0,020 0,030 0,035

e. Dasar kerikil dengan tebing dari :

1. Beton acuan 0,017 0,020 0,025

2. Batu tak teratur dalam adukan 0,020 0,023 0,026

14

3. Batu kosong atau rip rap 0,023 0,033 0,036

f. Bata

1. Diglasir 0,011 0,013 0,015

2. Dalam adukan semen 0,012 0,015 0,018

g. Pasangan batu

1. Batu pecah disemen 0,017 0,025 0,030

2. Batu kosong 0,023 0,032 0,035

h. Batu potong, diatur 0,013 0,015 0,017

i. Aspal

1. Halus 0,013 0,013

2. Kasar 0,023 0,032 0,035

j. Lapisan dari tanaman 0,030 0,500

C. Digali atau Dikeruk

a. Tanah lurus dan seragam

1. Bersih, baru dibuat 0,016 0,018 0,020

2. Bersih, telah melapuk 0,018 0,022 0,025

3. Kerikil, penampang seragam, bersih 0,022 0,025 0,030

4. Berumput pendek, sedikit tanaman

pengganggu

0,022

0,027

0,033

b. Tanah berkelok-kelok dan tenang

1. Tanpa tumbuhan 0,022 0,025 0,030

2. Rumput dengan beberapa tanaman

pengganggu

0,025

0,030

0,033

3. Banyak tanaman pengganggu atau tanaman air

pada saluran yang dalam

0,030 0,035 0,040

4. Dasar tanah dengan tebing dari batu pecah 0,028 0,030 0,035

5. Dasar berbatu dengan tanaman pengganggu

pada tebing

0,025 0,035 0,040

6. Dasar berkerakal dengan tebing yang bersih 0,030 0,040 0,050

c. Hasil galian atau kerukan

1. Tanpa tetumbuhan 0,025 0,028 0,033

2. Semak-semak kecil di tebing 0,035 0,050 0,060

d. Pecahan batu

1. Halus, seragam 0,025 0,035 0,040

2. Tajam, tidak beraturan 0,035 0,040 0,050

e. Saluran tidak dirawat, dengan tanaman pengganggu

dan belukar tidak dipotong

1. Banyak tanaman pengganggu setinggi air 0,050 0,080 0,120

2. Dasar bersih, belukar di tebing 0,040 0,050 0,080

15

3. Idem, setinggi muka air tertinggi 0,045 0,070 0,110

4. Banyak belukar setinggi air banjir 0,080 0,100 0,140

D. Saluran Alam

D.1 Saluran kecil (lebar atas pada taraf banjir < 100 kaki)

a. Saluran di dataran

1. Bersih lurus, terisi penuh, tanpa rekahan atau

cerk dalam

0,025

0,030

0,033

2. Seperti di atas, banyak batu baru, tanaman

pengganggu

0,030

0,035

0,040

3. Bersih, berkelok-kelok, berceruk, bertebing

0,033

0,040

0,045

4. Seperti di atas, dengan tanaman pengganggu,

batu-batu

0,035

0,045

0,050

5. Seperti di atas, tidak terisi penuh, banyak

kemiringan dan penampang kurang efektif

0,040

0,048

0,055

6. Seperti no.4, berbatu lebih banyak 0,045 0,050 0,060

7. Tenang pada bagian lurus, tanaman

pengganggu, ceruk dalam

0,050

0,070

0,080

8. Banyak tanaman pengganggui, ceruk dalam

atau jalan air penuh kayu dan ranting.

0,075

0,100

0,150

b. Saluran di pegunungan, tanpa tetumbuhan di

saluran tebing umumnya terjal, pohon dan semak-

semak sepanjang tebing.

1. Dasar: kerikil, kerakal dan sedikit batu besar

0,030

0,040

0,050

2. Dasar: kerakal dengan batu besar 0,040 0,050 0,070

D.2 Dataran banjir

a. Padang rumput tanpa belukar

1. Rumput pendek 0,025 0,030 0,035

2. Rumput pendek 0,025 0,030 0,035

b. Daerah pertanian

1. Tanpa tanaman 0,020 0,030 0,040

2. Tanaman dibariskan 0,025 0,035 0,045

3. Tanaman tidak dibariskan 0,030 0,040 0,050

c. Belukar

1. Belukar terpencar, banyak tanaman

pengganggu

0,035

0,050

0,070

2. Belukar jarang dan pohon, musim dingin

16

0,035 0,050 0,060

3. Belukar jarang dan pohon, musim semi 0,040 0,060 0,080

4. Belukar sedang sampai rapat, musim dingin

0,045

0,070

0,110

5. Belukar sedang sampai rapat, musim semi

0,070

0,100

0,160

d. Pohon-pohonan

1. Willow rapat, musim semi, lurus 0,110 0,150 0,200

2. Tanah telah dibersihkan, tunggul kayu tanpa

tunas

0,030

0,040

0,050

3. Seperti di atas, dengan tunas-tunas lebat 0,050 0,060 0,080

4. Banyak batang kayu, beberapa tumbang,

ranting-ranting, taraf banjir di bawah cabang

pohon

0,080

0,100

0,120

5. Seperti di atas, taraf banjir mencapai cabang

pohon

0,100

0,120

0,160

D.3 Saluran besar(lebar atas pada taraf banjir > 100 kaki).

Nilai n lebih kecil dari saluran kecil dengan perincian

yang sama, sebab tebing memberikan tahanan efektif

yang lebih kecil

a. Penampang beraturan tanpa batu besar atau belukar

0,025

0,060

b. Penampang tidak beraturan dan kasar 0,035 0,100

2.4 Latihan Soal

1. Penampang melintang saluran terbuka adalah trapezium dengan lebar dasar 4,0 m dan

kemiringan sisinya adalah 1 vertikal dan 2 horisontal.

Gambar & hitunglah debit, apabila kedalaman airnya adalah1,5 m dan S = 0,625 00

0

.

Gunakan : a. Rumus Chezy, C = 50

b. Rumus Bazin, m = 2,30

2. Saluran dengan penampang persegi panjang, lebarnya 2,5 m dan kemiringan

salurannya 2,5 00

0 . Hitunglah kedalaman airnya apabila debitnya adalah 10 m3/ det.

Gunakan Rumus Chezy dengan C=50.

17

2.5 Perencanaan kedalaman air normal (yn) dengan Grafis.

Lihat Grafik Kedalaman Normal (yn) : Grafik 4.2

Contoh Soal :

Akan berapakah dalamnya air yang mengalir pada laju 6,79 m3/det. Dalam sebuah

saluran segi empat yang lebarnya 6,1 m, terletak pada kemiringan 0,0001 ? Gunakan

n = 0,0149, Hitung dengan :

a. Cara Analitis

b. Cara Grafis dengan Grafik 4.2 (Grafik untuk Mencari Kedalaman Normal, yn)

Jawab :

18

Q = 6,79 m3/det

S = 0,0001

a. Cara Analitis :

ybyA 1,6

yybP 21,62

y

y

P

AR

21,6

1,6

AsRVAQ n

2/13/21/.

yy

y1,6.0001,0

21,6

1,6

0149,0

179,6

2/1

3/2

Cara Trial & Error, diperoleh : yn = 1,6 m ( kedalaman normal )

b. Cara Grafis dengan Grafik 4.2

det/79,6 3mQ

mb 1,6

0001,0s

0149.0n

Dit. yn = ?

Jawab :

2/1

3/22/13/21

S

QnARSAR

nQ

2/1

0001,0

0149,079,6

1171,10

226,1241,63/83/8 b

y = ?

6,1 m

19

081,0226,124

1171,103/8

3/2

b

AR

Dari Grafik 4.2 diperoleh :

myn

yn

yn

byn

b

yn

6,1~

586,1

1,626,0

26,0

26,0

Maka kedalaman air, y :

a. Cara Analitis , y = 1,6 m

b. Cara Grafis, y = 1,6 m

2.6 Perencanaan Saluran Tahan Erosi

Sebagian besar saluran yang diberi lapisan dan saluran yang bahan-bahannya merupakan hasil

rakitan pabrik dapat menahan erosi dengan baik sehingga dianggap tahan erosi (non erodible).

Dalam merencanakan saluran tahan erosi, cukup menghitung ukuran-ukuran saluran dengan

rumus aliran seragam, kemudian memutuskan ukuran akhir berdasarkan efisiensi hidrolika /

penampang terbaik, praktis dan akonomis.

Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam perencanaan saluran tahan erosi, adalah :

1. Jenis bahan untuk saluran, yang menentukan koef.kekasaran (n)

2. V min ijin untuk mencegah pengendapan

3. Kemiringan dasar saluran (So)

4. Kemiringan dinding saluran

5. Jagaan (freeboard)

6. Penampang hidrolis terbaik

Ad.1 Bahan tahan erosi & pelapisan

Bahan-bahan tahan erosi yang dipakai untuk membentuk lapisan suatu saluran hasil

rakitan, meliputi : beton, pas.batu, baja, besi tuang, kayu, plastik, kaca, dll. Pemilihan

bahan tergantung pada :

Jenis yang ada

Harga bahan

20

Metode pembangunan

Tujuan pembangunan saluran tsb.

Ad. 2 V min ijin

V min ijin merupakan kecepatan terendah yang tidak menimbulkan sedimentasi dan

mendorong pertumbuhan tanaman air dan ganggang yang dapat mengganggu kapsitas

saluran. Umumnya V rata > 0,75 m/det.

Ad. 3 Kemiringan Saluran (So)

Kemiringan memanjang saluran biasanya diatur oleh keadaan topografi dan tinggi energi

yang diperlukan untuk mengaliran air. Dalam berbagai hal, So tergantung pula pada

kegunaan saluran.

Ad. 4 Kemiringan Dinding Saluran

Kemiringan dinding saluran tergantung pada jenis bahan saluran.

Tabel 2.4 Kemiringan dinding saluran untuk berbagai jenis bahan

Bahan Kemiringan Dinding

Batu Hampir tegak lurus

Tanah gambut ¼ : 1

Lempung teguh/tanah berlapis beton ½ : 1 sampai 1 : 1

Tanah berlapis batu/ tanah bagi saluran lebar 1 : 1

Lempung kaku/tanah bagi parit kecil 1 ½ : 1

Tanah berpasir lepas 2 : 1

Lempung berpasir/ lempung berpori 3 : 1

Ad. 5 Jagaan (freeboard)

Jagaan (freeboard) adalah jarak vertical dari puncak saluran ke permukaan air yang

berfungsi sebagai penahan jika muka air mengalami fluktuasi, seperti : tambahan air

hujan, muka air beriak, luapan saluran samping, jalan inspeksi, dll.

21

Untuk menentukan tinggi freeboard dipakai formula USBR (United State Bureau of

Reclamation)

cyf

Dimana :

f = freeboard/jagaan (feet)

y = kedalaman air (feet)

c = koefisien tergantung dari debit

Q ≤ 20 cfs c = 1,5

Q ≥ 3000 cfs c = 2,5

20 cfs < Q < 3000 cfs 1,5 < c < 2,5 ( interpolasi )

Ad. 6 Penampang Hidrolis Terbaik

Lihat Tabel 2.5

Penampang Saluran Hidrolis Terbaik ( terefisien ) adalah :

Penampang dengan Luas Penampang (A) yang sama, mempunyai Keliling Basah (P) yang

minimum, sehingga Radius hidrolik (R) maksimum dan Debit (Q) menjadi maksimum.

1. Saluran penampang persegi panjang dengan hidrolis terbaik (terefisien), jika :

2

by

freeboard

y

h

b

1

z

22

A= by y

Ab

P= b+2y

P=y

A+2y

Agar penampang menjadi terefisien, keliling basah (P) harus minimum, sehingga :

dy

dP= 0

2

2 Ay

0)2( yy

A

dy

d

2

2 byy

- 022

y

A

22

y

by

22

y

A

y

b2

2

by

Jadi debit ( Q) maksimum ( terefisien ), jika : 2

by

2. Saluran penampang lingkaran terefisien

Saluran penampang lingkaran ,

terefisien, jika :

dy

atau

95,0

1540

y

b

y d

23

3. Saluran penampang trapesium terefisien

Saluran penampang trapesium terefisien jika :

58,03

1m

Tabel 2.5 Penampang Hidrolis Terbaik

Penampang Luas

A

Keliling

basah

P

Jari-jari

hidrolis

R

Lebar

puncak

T

Kedalaman

hidrolis

D

Faktor

penampang

Z

Trapesium,

setengah

bagian segi enam

3 𝑦2 2 3 𝑦 1/2𝑦 4/3 3 𝑦 3/4 y 3/2 y2,5

Persegi panjang,

setengah bagian

bujur

sangkar

2y2

4y 1/2𝑦 2y 𝑦 2y2,5

Segitiga, setengah

bagian

bujur sangkar

y2

2 2 𝑦 1/4 2 𝑦 2y 1/2y 2

2𝑦2,5

Setengah lingkaran

𝜋

2𝑦2 𝜋𝑦 1/2𝑦 2y

𝜋

4𝑦

𝜋

2𝑦2,5

y

b

1

m

24

2.7 Contoh Soal :

1. Perlu digali saluran dengan penampang persegi panjang, terbuat dari batu pecah di

semen, untuk mengalirkan 13,5 m3 / det.air dari jarak 63,5 m dengan kecepatan 2, 25 m /

det. Tentukan penampang saluran yang terefisien dan gradiennya.

Jawab :

26

25,2

5,13m

V

QA

Penampang terefisien, 22

bb

y y

22.2 yyybyA

mmA

yA

y 7,1732,132

6

22

2

myb 4,37,122

ybP 2

7,124,3 xP

mP 8,6

mP

AR 88,0

8,6

6

Untuk permukaan batu pecah di semen, diambil

kst = 3,3303,0

1

y

b

25

V2/13/2 SRkst

00

0

3/42

2

3/42

2

/4,588,03,33

)25,2(

Rkst

VS

Maka , b = 3,4 m

y = 1,7 m

S = 5,4 0/00

2. Saluran trapesium mengalirkan debit, Q = 400 cfs, dibuat dengan saluran tahan erosi,

memiliki kemiringan 0,0016 dan n = 0,025

Tentukan ukuran penampang.

Jawab :

Pers. Manning, 21

3249,1

SRn

V ( British Unit)

Q = A V

21

3249,1

SARn

Q

)1(7,1670016,049,1

400025,0

49,1

32

x

S

nQAR

A = (b+zy)y

212 zybP

)12(

)(

2zyb

yzybR

Substitusi ke persamaan (1)

7,167

)12( 32

2

35

zyb

yzyb

b ditetapkan, misal = 20 feet

z ditetapkan, misal = 2

7,167

)21220(

220

322

35

y

yy

5,2)10(17207680 yyy

Dengan Trial & Error, diperoleh y = 3,36 feet

26

628,15,1)20400(203000

5,15,2

xccyf

feetxf 34,236,3628,1

Sehingga kedalaman total, y total = y+f = 3,36 + 2,34 = 5,7 feet

Bila diperlukan penampang hidrolis terbaik/terefisien :

Dari table 2.5 diperoleh :

23yA dan R = 0,5 h substitusi ke Persamaan 7,16732

AR

7,167)5,0(3 322 yy

Dengan trial & error, diperoleh y = 6,6 feet

feetxf 3,36,6628,1

Sehingga kedalaman total, y total = y+f = 6,6 + 3,3 = 9,9 feet

Kemiringan dinding saluran penampang hidrolis terbaik,

untuk trapezium = 1 : 31 = 1 : 0,58

27

DAFTAR PUSTAKA

1. Chow V.T., Hidrolika Saluran Terbuka, Erlangga, Jakarta, 1989

2. Djojodihardjo, Harijono, Mekanika Fluida, Jakarta,1986

3. Dugdale,R.H., Mekanika Fluida, Erlangga, Jakarta, 1986

4. Giles,Renald V.,Teori dan Soal-Soal Mekanika Fluida dan Hidrolika, Edisi

kedua Erlangga, Jakarta, 1986

5. Maryono, Agus, Hidrolika Terapan, 1993

6. Raju, K.G. Rangga, Aliran Melalui Saluran Terbuka, Erlangga, Jakarta,

1988

7. Subramanya K.,Flow in Open Channel, 1987