A. Jenis Saluran Terbuka

Saluran terbuka adalah saluran yang mengalirkan air dengan

suatu permukaan bebas. Meurut asalanya, saluran dapat

digolongkan menjadi :

1. Saluran alam (natural)

a.Geometri saluran tidak teratur

b.Material saluran bervariasi – kekasaran berubah-ubah

c.Lebih sulit memperoleh hasil yang akurat dibandingkan

dengan analisis aliran saluran buatan.

d.Perlu pembatasan masalah, bila tidak analisis menjadi

lebih kompleks (misal erosi dan sedimen)

e.Meliputi semua alur air yang terdapat secara alamiah

dibumi, mulai anak selokan kecil dipegunungan, selokan

kecil, kali, sungai kecil dan sungai besar sampai ke

muara sungai.

2. Saluran buatan (artificial)

a.Dibuat oleh manusia

b.Contoh: Saluran irigasi, kanal, saluran pelimpah, kali,

selokan, gorong-gorong dll

c.Umumnya memiliki geometri saluran yang tetap (tidak

menyempit/melebar)

d.Dibangun menggunakan beton, semen, besi

e.Memiliki kekasaran yang dapat ditentukan

f.Analisis saluran yang telah ditentukan memberikan hasil

yang relatif akurat

Klasifikasi saluran terbuka berdasarkan konsistensi bentuk

penampang dan kemiringin dasar, yaitu :

a. Saluran prismatik (prismatic channel)

Yaitu saluran yang bentuk penampang melintang dan kemiringan

dasarnya tetap. Contoh saluran drainase dan saluran irigasi.

b. Saluran non-prismatik (non-prismatic channel)

Yaitu saluran yang bentuk penampang melintang dan kemiringan

dasarnya berubah-ubah. Contohnya sungai

Klasifikasi saluran terbuka berdasarkan geometri penampang

melintang:

a. Saluran berpenampang segi empat

b. Saluran berpenampang trapezium

c. Saluran berpenampang segi tiga

d. Saluran berpenampang lingkaran

e. Saluran berpenampang parabola

f. Saluran berpenampang segi empat dengan ujung

dibulatkan (diberi filet berjari-jari tertentu)

g. Saluran berpenampang segi tiga dengan ujung dibulatkan

(diberi filet berjari-jari tertentu).

Di lapangan, saluran terbuka buatan (artificial channel)

dapat berupa:

i. Canal (saluran) : biasanya panjang dan merupakan

saluran selokan landai yang dibuat ditanah, dapat

dilapisi pasangan batu maupun tidak, atau beton,

semen, kayu maupun aspal

ii. Talang (flume) : merupakan selokan dari kayu, logam,

beton atau pasangan batu, biasanya disangga atau

terletak diatas permukaan tanah, untuk mengalirkan air

berdasarkan perbedaan tinggi tekan

iii. Got miring (chute) : selokan yang kemiringan dasar

relatif curam

iv. Terjunan (drop) : selokan dengan kemiringan yang tajam

namun perubahan tinggi air terjadi dalam jarak pendek

v. Gorong-gorong (culvert) : merupakan selokan tertutup

yang pendek, dipakai untuk mengalirkan air melalui

tanggul jalan kereta api maupun jalan raya.

vi. Terowongan air terbuka (open-flow-tunnel) : selokan

tertutup yang cukup panjang, dipakai untuk mengalirkan

air menembus bukit atau setiap gundukan tanah

B. Geometri Saluran

Unsur-unsur geometrik adalah sifat-sifat suatu penampang

saluran yang dapat diuraikan seluruhnya berdasarkan geometri

penampang dan kedalam aliran.

1. Kedalaman aliran y (depth of flow) : jarak vertical titik

terendah dasar saluran hingga permukaan air

2. Kedalaman penampang aliran d (depth of flow section) :

kedalam penampang aliran, tegak lurus arah aliran,

atau tinggi penampang saluran yang diliputi air

3. Taraf (stage) : elevasi atau jarak vertical dari

permukaan bebas diatas suatu bidang persamaan

4. Lebar puncak T (top width) : lebar penampang saluran

pada permukaan bebas

5. Luas basah A (water area) : luas penampang melintang

aliran yang tegak lurus arah aliran

6. Lebar dasar B (bed width) : luas penampang melintang

bagian bawah (dasar)

7. Kemiringan dinding m (slide slope) : angka penyebut pada

perbandingan antara sisi horizontal terhadap vertical

8. Keliling basah P (wetted perimeter) adalah panjang garis

perpotongan dari permukaan basah saluran dengan bidang

penampang melintang yang tegak lurus arah aliran

9. Jari-jari hidraulik R (hydraulic radius) adalah rasio luas

basah dengan keliling basah, atau

10. Kedalaman hidraulik D (hydraulic depth) adalah

rasio luas basah dengan lebar puncak, atau

11.Faktor penampang (section factor) untuk perhitungan aliran

kritis Z adalah hasil perkalian luas basah dan akar

kedalam hidraulik, atau

12.Faktor penampang untuk perhitungan aliran seragam

adalah hasil perkalian luas basah dan akar pangkat dua

pertiga dari jari-jari hidrolik

Unsur-unsur geometri penampang saluran

C. Distribusi Kecepatan pada Penampang Saluran

Dengan adanya suatu permukaan bebas dan gesekan di sepanjang

dinding saluran, maka kecepatan dalam saluran tidak terbagi

merata dalam penampang saluran. Kecepatan maksimum dalam

saluran biasa biasanya terjadi dibawah permukaan bebas

sedalam 0,05 sampai 0,25 kali kedalamanya, makin dekat ke

tepi berarti makin dalam dan mencapai maksimum. Gambar

dibawah ini menggambarkan pola umum distribusi kecepatan

pada berbagai penampang vertical dan horizontal untuk

saluran berpenampang persegi panjang dan kurvan kecepatan

yang sama pada penampang melintangnya.

Distribusi kecepatan pada penampang saluran juga tergantung

pada factor bentuk penampang yang tak lazim, kekasaran

saluran dan adanya tekukan-tekukan. Pada arus yang lebar,

deras dan dangkal atau saluran yang sangat licin kecepatan

maksimum sering terjadi di permukaan bebas, kekasaran

saluran dapat menyebabkan pertambahan kelengkungan kurva

distribusi kecepatan vertical. Pada tikungan, kecepatan

meningkat bagian cembung, menimbulkan gaya sentrifugal pada

aliran.

Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Distribusi Kecepatan antara

lain:

Bentuk saluran

Kekasaran dinding saluran

Debit aliran

D. Penentuan Koefisien Distribusi Kecepatan

Penentuan koefisien distribusi kecepatan dapat dilakukan

dengan menganggap

sebagai bagian luas dari luas air keseluruhan A, dan

adalah beratisi air, lalu berat air melalui per satuan

waktu dengan kecepatan v adalah wv . Energi kinetic air

yang melalui per satuan waktu adalah /2g Nilai

ini sama dengan gabungan berat wv dan tinggi kecepatan

v2/2g. Jumlah energi kinetic untuk luas air keseluruhan sama

dengan /2g

Berikut adalah rumus untuk koofesien,

1. Untuk menentukan energi kinetic total

2. Untuk luas keseluruhan

3. Koefisien energi dan momentum dapat dihitungan dengan

persamaan :

E. Distribusi tekanan pada penampang saluran

Hukum hidrostatik distribusi tekanan (hydrostatic law for

pressure distribution) adalah distribusi tekanan pada

penampang melintang saluran sama dengan distribusi tekanan

hidrostatik. Titik pemakaian hukum hidrostatik bagi

distribusi tekanan pada penampang melintang saluran hanya

berlaku bila berkas-berkas aliran itu tidak mengandung

unsure percepatan dalam bidang penampang melintang. Jenis

aliran ini dikenal dengan aliran sejajar, yakni aliran tidak

melengkung sedikitpun maupun memencar. Akibatnya tidak

terjadi unsure percepatan yang tegak lurus arah aliran yang

dapat mengganggu pembagian tekanan hidrosrtatik dipenampang

melintang pada aliran sejajar.Hukum hidrostatik juga berlaku

untuk aliran lambat laun, karena perubahan kedalaman air

sangat perlahan sehingga aliran tidak melengkung atau

memencar secara berarti. Artinya pelengkungan dan pemencaran

itu sangat kecil sehingga akibat dari unsure percepatan pada

bidang penampang melintang dapat diabaikan.

Aliran kurvilinear adalah bila kelengkungan aliran cukup

jelas, maksudnya kelengkungan ini menimbulkan unsure

percepatan yang cukup nyata atau gaya sentrifugal tegak

lurus arah aliran. Sebab itu distribusi kecepatan pada

penampang tidak lagi secara hidrostatik. Bila timbul aliran

kurvilinear pada bidang vertikal. Pada aliran melengkung

cekung gaya sentrifugal mengarah ke bawah, memperkuat gaya

tarik bumi, sehingga tekanan yang timbul lebih besar

dibandingkan dengan tekanan hidrostatik aliran sejajar. Pada

aliran melengkung cembung, gaya sentrifugal mengarah keatas

melawan gaya tarik bumi, sehingga tekanan yang timbul lebih

kecil daripada tekanan hidrostatik aliran sejajar. Bila

pemencaran aliran cukup besar, maka timbul unsure percepatan

tegak lurus aliran, distribusi tekanan hidrostatik akan

terpengaruh.

Tekanan sesungguhnya atau tinggi pizometric

Keterangan: h merupakan tinggi pizometric

Hs merupakan tinggi hidrostatik

C merupakan aliran kurvilinear

Bila penampang memanjang saluran tersebut melengkung,

tekanan sentrifugal

daapat dihitung

Keterangan : w merupakan berat isi air

g merupakan gaya berat

v merupakan kecepatan aliran

r merupakan jari-jari kelengkungan

Untuk koreksi tinggi tekan rumusnya adalah :

Keterangan: c merupakan koreksi tinggi tekan

d merupakan kedalaman aliran

v merupakan kecepatan rata-rata aliran

r merupakan jari-jari kelengkungan dasar

Untuk aliran melengkung cekung c adalah positive, untuk

aliran melengkung cembung c adalah negative. Sedangkan untuk

aliran sejajar c samadengan nol.

F. Pengaruh Kemiringan Terhadap Distribusi Tekanan

Berdasarkan keadaan saluran lurus yang miring dengan sudut

kemiringan , berat persatuan lebar dari bagian air yang

diarsir sepanjang dL adalah sama dengan wy cos dL.

Tekanan akibat berat ini adalah wy cos2 dL. Sebab itu

tekanan satuan sama dengan wy cos2 dan tinggi1 adalah

h= y cos2

Persamaan diatas menunjukan bahwa tinggi tekan pada setiap

kedalaman vertikal adalah sama dengan kedalaman tersebut

dikalikan dengan suatu factor koreksi cos2 . Bila sudut

cukup kecil, factor ini mendekati nilai 1

h= d cos

Dengan d = y cos , merupakan kedalaman yang diukur tegak

lurus dari muka air.

Bila saluran dengan kemiringan besar, memiliki penampang

memanjang vertikal yang cukup melengkung, tinggi tekan harus

dikoreksi, akibat kelengkungan alirannya. Tinggi tekan dapat

dinyatakan sebagai

dengan adalah kooefisien tekanan. Jika saluran dengan

kemiringan kecil, maksudnya kemiringan dapat diabaikan.

Pada saluran dengan kemiringan besar, kecepatan aliran

biasanya besar, lebih besar dari kecepatan kritis. Jika

kecepatan ini mencapai suatu besaran tertentu, udara akan

menyusup dalam aliran air sehingga volumenya bertambah,

demikian pula kedalamannya.

RINGKASAN MATERI

MEKANIKA FLUIDA II

OLEH:

KELOMPOK 12

BELANI NAWARIATE K.

(1310941020)

GUSTINA LUSIANI (1310941048)

DOSEN PEMBIMBING :

VERA SURTIA BACHTIAR, PhD

JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2015

DAFTAR PUSTAKA

Te Chow, Ven. 1997. Hidrolika Saluran Terbuka. Jakarta:

Erlangga

Suroso,Agus. Mekanika Fluida Dan Hidrolika. UMB