Aliran di saluran terbuka

26

Aliran di saluran terbukaa. Aliran tetap steady flow

tidak ada perubahan debit thd. waktu

Aliran tetap seragam (uniform steady flow)

, ,

Hidrograf dengan debit konstan antara lain terdapat pada aliran yang berasal dari pompa

Aliran tetap seragam

: dan Tidak ada perubahan kedalaman thd waktu Tidak ada perubahan kedalaman dan kecepatan thd waktuSb = Sw = Se

Aliran tetap tidak seragam

dan Tidak ada perubahan kedalaman thd waktu Ada perubahan kedalaman dan kecepatan thd waktu Sb Sw Se

Perhitungan aliran seragam

Rumus Manning :

Rumus Chezy: Hubungan antara koefisien Chezy dan Manning :

C = harga C tgt R (tgt kedalaman)Harga nMaterial saluran Manning n

Saluran tanpa pasangan

Tanah0.020-0.025

Pasir dan kerikil0.025-0.040

Dasar saluran batuan0.025-0.035

Saluran dengan pasangan0.015-0.017

Semen mortar0.011-0.015

Beton

Pasangan batu adukan basah0.022-0.026

Pasangan batu adukan kering0.018-0.022

Saluran pipa:

Pipa beton sentrifugal0.011-0.015

Pipa beton

Pipa beton bergelombang0.011-0.015

Liner plates0.013-0.017

Saluran terbuka

Saluran dengan plengsengan :

a. Aspal0.013-0.017

b. Pasangan bata0.012-0.018

c. Beton0.011-0.020

c. Riprap0.020-0.035

d. Tumbuhan0.030-0.40*

Saluran galian:

Earth, straight and uniform0.020-0.30

Tanah, lurus dan seragam0.025-0.040

Tanah cadas0.030-045

Saluran tak terpelihara0.050-0.14

Saluran alam (sungai kecil,lebar atas saat banjir < 30 m) :

Penampang agak teratur0.03-0.07

Penampang tak teratur denganpalung sungai0.04-0.10

Macam-macam penampang saluran :a) Penampang trapesium.Penampang ini banyak dipakai terutama saluran yang dibuat di tanah asli.

b) Penampang trapesium ganda. Digunakan bila perbedaan Qmax/Qmin cukup besar

c). Segiempat

Untuk lahan terbatas, dibuat dari beton prefab atau pasangan batu.

d). Setengah lingkaran

Untuk debit kecil

Untuk debit kecil dan banyak endapane. Segitiga

f. LingkaranUntuk drainase air limbah/ campuran/air hujan.

g. Bulat telur

Untuk debit dengan fluktuasi besar.

U GUTTER, U DITCH

DARI BETON PRECAST

Kecepatan maksimum yang diizinkanMaterial Saluran

Kecepatan maksimum (m/dt)

Air bersihAir Mengandung SiltAir dengan pasir, kerikil, atau pecahan Cadas

Find sand (non-colloidal)0.450.750.45

Sandy loam (non colloidal)0.500.750.60

Silt loam (non-collodial)0.600.900.60

Alluvial silt (non-collodial)0.601.000.60

Firm loam0.751.000.65

Volcanic ash0.751.000.60

Kecepatan ijin saluran (tidak menggerus, tidak mengendap)

-saluran tanah kecil:0.45 m/dt saluran tanah sedang s/d besar:0.60 0.90 m/dt pipa:0.60 0.75 m/dt

Koefisien Manning untuk material penampang saluran yang berbeda:

Kekasaran komposit :

ncomposite = Mannings roughness coefficient for multiple materialsPside = Perimeter of side materialnculvert = Mannings roughness coefficient of culvert materialPbottom = Perimeter of bottom materialnbottom = Mannings roughness coefficient of bottom material

atau

Where:ncomposite = Mannings roughness coefficient for multiple materialsP = Perimeter of materiali = subsection of crossing

BERLAKU UNTUK SEMUA BENTUK PENAMPANG.

Kedalaman dalam saluran : Kedalaman normal aliran tetap seragam Kedalaman kritis Kedalaman sebarang aliran tetap tidak seragam

Kedalaman normalRumus Manning :

dariFaktor hantaran

Untuk Rumus Chezy : Kedalaman normal tgt pada koef. kekasaran (n, C) dan kemiringan saluran (S).

Kedalaman kritisKedalaman kritis aliran terdapat pada kondisi FR = 1 atau

dengan

atau (kedalaman kritis hanyatgt pada debit Q.Untuk saluran trapesium :

Talud : kemiringan tebing / sisi saluran

Talud 1 : 2 z = 2Talud 2 : 1 z = 0.5

Untuk saluran lebar tak terhingga : b >> h boleh ambil b = 1 m (per satuan lebar saluran) R h

Kedalaman normal :

(per sat. lebar)

Kedalaman kritis

T = b = 1 m atauContoh :Suatu saluran primer direncanakan untuk debit saluran 5 m3/dt. Lebar saluran 5 m. Kemiringan rata-rata 0,0004. m = 1, S = 0,0004, n = 0,020, z = 1Hitung kedalaman normal dan kedalaman kritisnyaPerhitungan kedalaman normal :A = h(B+h) = h(5+h) = 5.h+h2 *)P = 5+2.h.2 = 5 +2,828.hR = A/P = (5.h+h2)/(5+2,828.h) **)T = B+2.z.h= 5+2.1.hQ.n/S1/2 = A.R2/3Q.n/S1/2 = 5.0,020/(0,00041/2) = 5,000

Kedalaman normal dicari dengan cara coba-coba ruas kiri ruas kananhnA *)R **)A.R2/3

0,5002,7500,4291,564

0,6003,3600,5022,122

0,7003,9900,5722,748

0,8004,6400,6393,442

0,9005,3100,7044,201

0,9975,9790,7655,000

1,0976,6880,8255,886

Kedalaman normal hn = 0,997 mPerhitungan kedalaman kritisFr = 1 V/(g.D)1/2 =1 atau V2=g.A/T Q2/g = A3/thcA = 5h+h2T = 5+2.hQ2/gA3/T

0,3001,5905,6002,5510,718-1,833

0,3501,8735,7002,5511,1521,399

0,4532,4705,9062,5512,5520,001

0,5533,0716,1062,5514,7422,191

0,6533,6916,3062,5517,9775,456

Kedalaman kritis 0,453 m

Grafik untuk saluran lingkaran.

Gambar

Catatan : d adalah kedalaman sebenarnyaD diameter pipaQ adalah debit rencana / debit yang melalui saluranQf debit aliran penuh dipakai untuk merencana diameter pipa!!!!Qf = AfVfAf = D2A d2

Contoh Soal :

Saluran penampang pipa untuk mengalirkan debit sebesar 0,50 m/dt. Kemiringan saluran 0,001, n =0,018. Hitung : Diameter pipa bila dikehendaki d/D = 0,6 Kecepatan aliran dalam pipa. Penyelesaian : d/D = 0,6 Q/Qf = 0,68 m3/dt

Qf = Vf*Af

0,735 = 0,547*Df8/3Df8/3 = 1,343 Df = 1,117 m (diameter pipa)

V = 1,12*

V = 1,12 * 0,751 = 0,84 m/dt

Saluran penampang ganda

13323n2, P2, A2n3, P3, A3n1, P1, A1

Q = Q = Q1 + Q2 + Q3Q = A1 V1 + A2 V2 + A3 V3Asumsi S1 = S2 = S3

Catatan Perencanaan saluran : Dalam praktek, kemiringan saluran ditetapkan berdasar kondisi medan Pada saluran yang sudah ada (eksisting), kemiringan yang ada menjadi acuan Pakai hasil pengukuran potongan memanjang (long section).Bila Qhidrolika > Qhidrologi aman, tetapi bisa melebihi kebutuhan.Agar mendapat desain yang ekonomis :Qhidrologi QhidrolikaQhidrologi = 0,278 C I A.

Qhidrolika = Dihitung dengan cara coba-coba kedalaman hPermudah hitungan dengan mengambil : b/h = m Bila ditetapkan besarnya V, hitung S (kemiringan) Cara ini dapat diterapkan pada lahan yang diurug, namun Dalam perencanaannya harus memperhatikan muka air di hilir/pembuangan akhir saluran ybs. Bila ditetapkan S, hitung V Dalam praktek lapangan umumnya S dari hasil pengukuran long Section dan cross section.

Contoh 1) :

Lahan rumputbPerkerasana

Lahan terdiri dari rumput, panjang 200 m, C = 0,4, nd = 0,1, kemiringan 1% dan luasan kedap air, panjang 50 m, C = 0,9, nd = 0,02, kemiringan 2%. Air mengalir melalui lahan berumput selanjutnya melalui lahan kedap sebelum masuk ke saluran. Panjang saluran 600 m. n = 0,015. R5 = 100 mm.

= 0,5.Atotal = 600 * 250 = 150.000 m2 = 0.15 km2

to rumput = = 17,1 min

to rumput = = 3,6 min

to total = 17,1 + 3,6 = 20,7 min

saluran trapesium talud 1: 1 dengan b = 2*h

Perhitungan dengan cara coba-cobaH b=2h A P R SV Q totftc tc I Q Del Q

mmm2mmm/dtm3/dtminminminjammm/jamm3/dt

0.20.400.120.970.120.00040.330.04020.730.150.80.838.70.807-0.768

0.40.800.481.930.250.00040.530.25320.719.039.70.745.70.952-0.699

0.61.201.082.900.370.00040.690.74620.714.535.20.649.51.032-0.286

0.681.371.403.300.420.00040.751.05720.713.334.00.650.71.0560.001

0.91.802.434.350.560.00040.902.19920.711.031.70.553.01.1051.094

Dimensi :B = 1,37 m, h = 0,68 m, z = 1, S = 0,0004, n = 0,015.

Perhitungan aliran tetap tidak seragamPerubahan dari seragam menjadi tidak seragam karena : Perub. penampang melintang / perub. kedalaman Perubahan kemiringan Hambatan lain : penyempitan, pembendungan, terjunan dll.

Metode analisa : Breese, Tahapan Langsung (Direct Step), Tahapan Standard (Standard Step), Cara Integrasi, Cara Integrasi Grafis

SeSoh2h1So xSe x

dimana : So = kemiringan dasar saluran

V = Se = kemiringan energi =

Saluran utama

0

1

2

3

Bila kedalaman aliran di ruas 0-1, 1-2, dan 2-3 tidak sama --> aliran tidak seragam sepanjang saluran. Ketidak seragaman dapat diteruskan ke anak-anak sungai/saluran.

Tipe-tipe profil muka air :

Perhatikan pertemuan muka air di saluran dan di pembuangan

M2hchnakhir

M2hcAhn

Catatan : Kedalaman terendah di hilir saluran M2 adalah kedalaman kritis. !!!

Profil muka air di sepanjang saluran

(0)hnahcaaM1(1)(2)M1hnbhcbbhnchcccM1(3)

0hnahcaaM11hnbhcbbha2M1hbcM23Gambar 2.11a. Profil M1 di hilir.

Catatan : Perhitungan untuk tipe M dimulai dari hilir dan bergerak ke hulu !!! M1 kedalaman berkurang ke arah hulu, maksimum sampai : Tercapai kedalaman normal hn panjang pengaruh backwater < panjang ruas saluran ybshn menjadi kondisi batas ruas di hulunya. Kumulatif jarak ( X) = panjang ruas saluranKedalaman air h di hulu ruas, menjadi kondisi batas ruas di hulunya. M2 kedalaman bertambah ke arah hulu, maksimum sampai : Tercapai kedalaman normal hn panjang pengaruh drawdown < panjang ruas saluran ybs hn menjadi kondisi batas ruas di hulunya. Kumulatif jarak ( X) = panjang ruas saluranKedalaman air h di hulu ruas, menjadi kondisi batas ruas di hulunya.BILA PERHITUNGAN ANDA MENGHASILKAN JARAK NEGATIF (-) PERIKSA LAGI, KEMUNGKINAN ADA KESALAHAN DALAM PERHITUNGAN.

Catatan : Penampang saluran : H = h + W

Keterangan : Hn tercapai pada jarak 15.2 m dari hilir Elevasi muka air di titik 3 : 1.87 m.

Keterangan : Di titik 2, kedalaman air = 1.662 m > Hn = 1,50 m, berarti terpengaruh oleh muka air di hilir.

Keterangan : Di titik 1, kedalaman air H = 1.389 m > Hn = 1.24 m.