Saluran Aliran Terbuka 52171y

SALURAN ALIRAN TERBUKA 5.1 Aliran dengan permukaan bebas Saluran

aliran

terbuka

adalah

karakteristik

yang

timbul

akibat

adanya

permukaan bebas (permukaan air). Dibandingkan dengan aliran dalam pipa, hal yang menjadi pembatas adalah tekanan atmosfer dan gaya geser yang diabaikan. Profil longitudinal dari aliran bebas menegaskan gradien hidrolik dan menetapkan area cross-sectional dari aliran, dapat dilihat pada gambar 5.1. dibutuhkan juga pengenalan variabel ekstra – tahap (lihat gbr 5.1) – untuk mendefinisikan posisi dari permukaan bebas di titik manapun di dalam saluran. Sebagai akibatnya, masalah di saluran aliran terbuka lebih rumit daripada aliran

pipa,

dan

penyelesaiannya

juga

lebih

bervariasi,

sehingga

mempelajari

masalah keduanya terlihat sangat menarik dan menantang. Pada chapter ini akan diperkenalkan dan didiskusikan mengenai konsep dasar dan pengaplikasian variasi teknik umum. 5.2 klasifikasi aliran Dasar dari tipe aliran telah didiskusikan di chapter 2. Walaupun begitu, hal ini pantas

dikembangkan

lagi

untuk

dideskripsikan

sebagai

aplikasi

dari

saluran

terbuka. Mengingat aliran dapat tetap atau tidak tetap dan seragam atau tidak seragam,

mayoritas

klasifikasi

yang

diaplikasikan

pada

saluran

terbuka

adalah

sebagai berikut :

Steady uniform flow (aliran tetap yang seragam), dimana kedalamannya adalah konstan/tetap,

baik

waktu

maupun

jarak.

Hal

ini

merupakan

tipe

dasar

aliran

dalam saluran aliran terbuka dimana gaya gravitasi seimbang dengan gaya tahan. Hal ini dipertimbangkan di bagian 5.6.

Steady

non-uniform

kedalamannya secara

(a)

flow

(aliran

berdasarkan beangsur-angsur

jarak,

tetap

yang

tidak

tetapi

tidak

dengan

bervariasi

atau

(b)

seragam), waktu.

variasi

dimana

variasi

Alirannya

dapat

kecepatan.

Tipe

(a)

membutuhkan aplikasi gabungan dari energy dan pergeseran persamaan ketahanan, and dipertimbangkan di bagian 5.10. Tipe (b) membutuhkan aplikasi dari energi dan prinsip momentum, dan mempertimbangkan section 5.7 dan 5.8.

Unsteady flow (Aliran yang tidak tetap), dimana kedalamannya bervariasi baik dengan waktu maupun jarak (aliran yang tidak tetap sangat langka). Ini merupakan tipe aliran yang paling rumit, menuntut solusi dari energi, momentum dan pergeseran persamaan yang melalui waktu. Hal ini dipertimbangkan di bagian 5.11. Variasi dari tipe aliran dapat dilihat di gambar 5.2 5.3 Saluran alam dan buatan dan sifat mereka Saluran artificial/buatan merupakan saluran yang semua bagiannya adalah buatan

manusia,

termasuk

irigasi

dan

kanal

navigasi,

katup

saluran,

selokan,

gorong-gorong dan selokan drainase. Secara normal dari penampang bentuk dan dasar kelerengan biasa, dan dengan demikian disebut saluran prismatik. Material kontruksi

mereka

digunakan material

sangat

termasuk biasanya

akibatnya,

bervariasi,

beton,

baja

didefinisikan

aplikasi

dari

tetapi

dan

tanah.

dengan

teori

mengunakan

aliran

material

karakteristik

yang

kekasaran

baik

dalam

teknik

hidrolik

dalam

saluran

umum

permukaan

toleransi.

Sebagai

buatan

biasanya

menghasilkan hasil yang akurat. Sebagai beraturan

perbandingan

dan

materialnya

,

saluran

sangat

alami

biasanya

bermacam-macam.

berbentuk

Kekasaran

sangat

tidak

permukaan

dari

saluran alam berubah seiring dengan waktu, jarak, dan elevasi permukaan air. Oleh

karena

mencapai manusia

itu,

hasil yang

pengontrolan

hal yang

ini

lebih

memuaskan.

menimbulkan sungai

sulit

dan

untuk Banyak

perubahan ukuran

ke

mengaplikasikan

teori

aplikasi

yang

melibatkan

saluran

alami

pengurangan

banjir).

hidrolik

(misalnya Aplikasi

dan

buatan structure

seperti

ini

membutuhkan pemahaman tidak hanya teori hidrolik, tetapi juga dari disiplin ilmu terkait seperti sediment transport, hidrologi, dan morfologi sungai (merujuk pada chapter 9, 10 dan 15). Variasi menentukan dinyatakan

sifat

geometrik

kegunaan secara

hidrolik.

aljabar

dari

saluran

Dalam

dalam

hal

alam

kasus

dan

saluran

kedalaman

(y),

buatan buatan, seperti

diperlukan semua yang

ini

untuk dapat

diperlihatkan

tabel 5.1. hal ini juga tidak mungkin digunakan untuk saluran alam, jadi gambar atau tabel yang berhubungan ke tahap (h) harus digunakan.

Sifat geometrik yang umum digunakan diperlihatkan pada gambar 5.3 dan didefinisikan sebagai berikut :

Depth/kedalaman

(y)

–

jarak

vertikal

dari

titik

terendah

bagian

saluran

dari

arbitrary

datum

(data

permukaan bebas.

Stage/tahap

(h)

–

jarak

vertikal

permukaan

bebas

dari

perubahan).

Area (A) – penampang area dari aliran normal ke arah aliran. Wetted perimeter (P) – ukuran normal dari panjang yang membasahi permukaan untuk arah aliran.

Surface widht (B) – lebar dari bagian saluran di permukaan bebas. Hydraulic radius (R) – rasio dari area ke wetted perimeter (A/P) Hydraulic mean depth (Dm) – rasio dari area ke lebar permukaan (A/B) 5.4 distribusi kecepatan, energi dan koefisien momentum Batas

kecepatan

pada

variasi

saluran

terbuka

secara

terus

menerus

melintasi penampang bentuk karena pergeseran yang mendekati batas. Walaupun kecepatan dari distribusi tidak asimetris (seperti aliran pipa) karena kehadiran dari permukaan

bebas.

Yang

diharapkan

untuk

menemukankecepatan

maksimum

di

permukaan bebas, dimana tegangan geser diabaikan, tetapi kecepatan maksimum biasanya terjadi dibawah permukaan bebas. Tipikal dari distribusi kecepatan dapat dilihat pada gambar 5.4 untuk variasi bentuk saluran. Tekanan dari titik kecepatan maksimum dibawah permukaan bebas dapat dijelaskan menuju dari

dari

pusat

keberadaan saluran.

keberadaan

arus

arus

Detail

sekunder

eksperiment

sekunder

dan

dimana dari

teori

sirkulasi

distribusi baru-baru

berasal

dari

batas

kecepatan

diperlihatkan

ini

mempelajari

yang

bagaimana putaran tiga dimensi dapat menjelaskan mekanisme bagi keberadaan mereka (merujuk pada bagian 15.7 untuk detail lebih lanjut). Energy

dan

koefisien

momentum

(α

dan

β)

didefinisikan

di

chapter

2

hanya dapat dievaluasi jika distribusi kecepatan sudah diukur. Berbanding terbalik dengan aliran pipa, dimana teori dari distribusi kecepatan untuk aliran laminar

dan turbulent telah diturunkan, dimana dibolehkan untuk integrasi langsung untuk membuat persamaan. Untuk aliran turbulent pada saluran biasa, α jarang melebihi 1.15 dan β jarang

melebihi

sebagai

1.05.

kesatuan.

sebagai

Walaupun,

akibatnya, di

saluran

koefisien yang

tidak

ini

biasanya

beraturan

diasumsikan

dimana

aliran

mungkin terbagi ke region yang berbeda, α mungkin melebihi 2 dan oleh karena itu harus dimasukkan ke dalam perhitungan aliran. Merujuk pada gambar 5.5, dimana saluran alam terlihat dengan mengaliri dua tepi sungai, alirannya mungkin terbagi

menjadi

3

region.

Dengan

membuat

asumsi

bahwa

untuk

α=1

setiap

region, nilai dari α untuk seluruh saluran dapat ditemukan dengan rumus berikut ini : 5.5 aliran laminar dan turbulent Pada bagian 5.2, tingkat aliran tidak didiskusikan. Hal ini dapat menjadi laminar atau turbulent, sebagaimana dalam aliran pipa. Kriteria untuk mengenali yang mana aliran turbulent atau aliran laminar adalah dengan Reynolds number (Re), dimana diperkenalkan pada chapter 3 dan 4 : Untuk aliran pipa

Re= ρDV / µ

Untuk aliran laminar pipa

Re ˂ 2000

Untuk aliran turbulent pipa

Re ˃ 4000

(3.2)

Hasil ini dapat diaplikasikan pada aliran saluran terbuka jika bentuk yang sesuai dari Reynolds number dapat ditemukan. Hal ini memenuhi karakteristik dari dimensi panjang, diameter (pipa), dapat digantikan dengan karakteristik yang sama dengan

panjang

saluran.

Salah

satu

yang

diadopsi

adalah

radius

hidolik

(R)

seperti yang didefinisikan dalam bagian 5.3. Oleh

karena

itu,

Reynolds

number

untuk

saluran

dapat

ditulis

berikut : Re(channel) = ρRV/µ Untuk aliran pipa penuh, R = D/4, jadi Re(channel) = Re(pipa) /4

(5.2)

sebagai

Dan untuk saluran aliran laminar Re(channel) ˂ 500 Dan untuk saluran aliran turbulent Re(channel) ˃ 1000 Di dalam praktek, batas atas dari Re tidak begitu baik didefinisikan untuk saluran sebagaimana pada pipa, dan biasanya diambil menjadi 2000. Pada

chapter

4,

dan

hubungan

diperkenalkan, digambarkan

oleh

formula

diagram

Darcy-Weisbach

mengenai

Moody.

aliran

Mirip

untuk

laminar,

dengan

pergeseran

transisi

diagram

saluran

dan

pipa

turbulent

yang

sudah

dikembangkan. Dimulai dari formula Darcy-Weisbach ♄f = λ L V2/ 2gD Dan membuat pengganti untuk R = D/4

(4.8)

dan ♄f/ L = S0 (dimana S0 = dasar

kelerengan), kemudian untuk aliran seragam pada saluran terbuka

Hubungan λ-Re untuk pipa diberikan oleh hukum transisi Colebrook-White, dan digantikan R= D/4 yang sama dengan formula untuk saluran adalah

Juga dikombinasikan (5.4a) dengan (5.3) dan menghasilkan Diagram kecepatan

λ-Re

untuk

saluran

saluran

mungkin

mungkin

ditemukan

diturunkan

secara

menggunakan

langsung

dari

(5.4b).

(5.4a)

dan

walaupun,

aplikasi untuk equation ini pada saluran khusus sangat rumit dibandingkan pada kasus pipa, merujuk pada keterlibatan variable ekstra (yakni untuk saluran, R berubah

seiring

dengan

kedalaman

dan

bentuk

saluran).

Sebagai

tambahan,

validitas dari pencapaian ini dipertanyakan sebab keberadaan permukaan bebas

dipertimbangkan

sebagi

efek

dari

distribusi

kecepatan,

sebagaimana

yang

didiskusikan sebelumnya. Oleh karena itu, daya tahan terhadap geseran adalah tidak berbentuk seragam terdistribusi disekitar batas, dibandingkan dengan aliran pipa bertekanan, dimana daya tahan pergeseran tidak secara seragam terdistribusi disekitar dinding pipa. Dalam prakteknya, aliran didalam saluran terbuka biasanya didalam zona kasar

turbulent,

sederhana

dan

untuk

akibatnya

menghubungkan

hal

ini

mungkin

kehilangan

menggunakan

pergeseran

pada

formula

yang

kecepatan

dan

bentuk saluran, seperti yang didiskusikan di bagian berikutnya. 5.6 Aliran seragam

Pengembangan formula pergeseran Menurut

sejarah,

pengembangan

persamaan

ketahanan

aliran

seragam

terdahulu secara rinci menginvestigasi ketahanan aliran pipa. Pengembangan ini secara garis besar dan dibandingkan dengan teori aliran pipa. Untuk aliran seragam yang terjadi, gaya gravitasi harus seimbang dengan ketahanan

pergeseran

dimana

terdapat

batas

gaya

geser.

Gambar

5.6

menunjukkan bagian kecil longitudinal dimana aliran seragam ada. Gaya gravitasi menyelesaikan arah aliran = ρgAL sinθ dan gaya geser diselesaikan di arah aliran = τ0PL, dimana τ0 adalah rata-rata batas gaya geser. Oleh karena itu, Mempertimbangkan saluran dengan kelerengan kecil, kemudian

Oleh karena itu, Atau

Persamaan Chezy Untuk

menginterpretasikan

(5.5),

estimasi

kekasaran tingkat aliran turbulent, maka Menggantikan kedalam (5.5) untuk τ0 ,

magnitude

τ0

terpenuhi.

Asumsi

Dimana dapat ditulis sebagai, Hal ini diketahui sebagai persamaan chezy. Dinamakan demikian setelah insinyur prancis yang mengembangkan formula setelah mendisain canal untuk menyuplai air di Paris pada tahun 1978. Koefisen C pada Chezy adalah tidak, faktanya, tetap tetapi bergantung pada nomor Reynolds dan batas kekasaran, sebagaimana yang apresiasi dari diskusi sebelumnya dari diagram λ-Re. Perbandingan langsung antara

C

dan

dapat

λ

ditemukan

dengan

mengganti

(5.6)

ke

(5.3)

untuk

menghasilkan Pada

tahun

insinyur

1869,

Swiss

uraian

Ganguillet

formula dan

untuk

Kutter.

C

Hal

Chezy’s ini

dipublikasikan

berdasarkan

pada

oleh data

dua aktual

pelepasan sungai Mississippi dan jangkauan luas dari saluran alam dan buatan di Eropa. Formula ( dalam unit metrik) adalah Dimana n dikenal sebagai koefisien Kutter’s dan bergantung semata-mata pada batas kekasaran.

Persamaan Manning Pada formula

tahun

lain

1889,

(pada

insinyur

pertemuan

Irlandia institusi

Robert

Manning

insinyur

sipil

mempresentasikan

di

Irlandia)

untuk

mengevaluasi koefisien Chezy, dimana hurufnya disederhanakan sebagai Formula diverifikasi

ini

lebih

dikembangkan lanjut

oleh

dari

170

tujuh

formula

observasi.

Peneliti

yang lain

berbeda, di

dan

telah

lapangan

telah

menurunkan formula yang mirip dengan Manning, termasuk Hagen pada tahun 1876, Gauckler pada 1868, dan Strickler pada 1923. Sebagai akibatnya, terdapat beberapa

kebingungaan

kepada

siapa

persamaan

tersebut

dihubungkan,

tetapi

secara umum persamaan tersebut dinamakan persamaan Manning. Pengganti (5.8) ke (5.6) menghasilkan Dan persamaan formula yang dikeluarkan adalah Dimana n diketahui tetap sebagai Manning’s n (secara numerik sama dengan n Kutter’s) Manning’s akurasinya.

formula

Formula

ini

merupakan secara

atribut

layak

kembar

memberikan

dari hasil

kesederhanaan yang

akurat

dan untuk

berbagai saluran alam maupun buatan, diberikan kepada aliran yang berada di zona

kekasaran

turbulent

dan

dugaab

akurasi

n Manning’s telah dibuat.

dari

Formula ini telah dipakai oleh semua insinyur di seluruh dunia.

Evaluasi n Manning’s Nilai

dari

koefisien

kekasaran

yang

diberikan

saluran.

Dapat

dan

mengukur

tingkat

penampang

n didasarkan pada pergeseran ketahanan

dievaluasi

secara

dan

langsung

kelerengan.

dengan

Walaupun

melepaskan

begitu,

untuk

keperluan mendesain, informasi ini jarang sekali tersedia, dan ini diperlukan untuk didasarkan pada dokumentasi nilai yang dicapai oleh salauran yang mirip. Untuk melapisi saluran buatan, n harus diestimasikan dengan akurasi yang masuk akal. Untuk saluan alam, sebagian besar estimasi menjadi agak kurang akurat.

Sebagai

tambahan,

nilai

dari

n

dapat

dirubah

dengan

taraf

(terutama

sekali dengan aliran air yang mengaliri tepian sungai) dan waktu (untuk merubah material dasar untuk menghasilakn transpor sediment) atau musim (keberadaan vegetasi). Pada kasus yang demikian, konservatif desain merupakan nilai yang paling sesuai untuk digunakan. Tabel 5.2 berisi tipe nilai n untuk bermacammacam material dan kondisi saluran. Untuk lebih rinci panduan yang digunakan adalah Chow (1959).

Penghitungan aliran yang tidak seragam Formula manning mungkin digunakan untuk aliran tetap yang seragam. Ada dua tipe masalah yang umumnya dapat diselesaikan. Yang pertama untuk menentukan pelepasan yang diberikan oleh kedalaman, dan yang kedua untuk menentukan kedalaman

yang

diberikan

oleh

pelepasan.

Kedalaman

yang

dimaksud

adalah

kedalaman normal, dimana sama dengan aliran tetap yang tidak seragam. Aliran yang

tidak

saluran

seragam

alam

hanya

seharusnya

terjadi tidak

pada

termasuk.

persamaan secara berangsur-angsur

saluran Untuk

yang itu,

berpenampang untuk

tetap,

menyelasaikan

diaplikasikan pada bermacam-macam aliran

di saluran alam, hal ini masih bisa diselesaikan dengan persamaan Manning’s. Walaupun

pertimbangan

untuk

mengaplikasikan

persamaan

Manning’s

sangat

berguna pada bagian saluran yang tidak beraturan. Ilustrasi berikut merupakan contoh dari aplikasi prinsip yang relevan.

Contoh 5.1 pelepasan dari kedalaman untuk saluran trapezoid Kedalaman Dasar

aliran

saluran

Manning’s

normal

lebarnya

adalah

0.015

pada 5

lapisan

m

dan

dan

beton

saluran

mempunyai

kemiringan

dasar,

trapezoid

kemiringan S0

adalah

adalah

2

m.

1:2

dan

n

sisi 0.001.

Bagaimana

menentukn pelepasan (Q), rata-rata kecepatan (V) dan Reynolds number (Re) adalah sebegai berikut : Penyelesaian ; Menggunakan tabel 5.1 Oleh karena itu, mengaplikasikan (5.9) untuk y=2 m Untuk

menemukan

rata-rata

kecepatan,

mengaplikasikan

persamaan

sederhana

yang berkelanjutan : Reynolds number diberikan oleh Dimana R= A/P, dalam kasus ini, Dan Catatan : Re sangat tinggi dan berhubungan dengan zona turbulent. Walaupun begitu

persamaan

memeriksa

Manning’s

dapat

diaplikasikan.

Pembaca

yang

tertarik

dapat

validitas pernyataan yang diaplikasikan oleh persamaan Colebrook-

White (5.4b). pertama hitung nilai a ks yang sama dengan n=0.015 untuk y=2 m (ks =

2.225

mm).

Dengan

membandingkan

penggunaan

nilai

ks dan

n untuk

menghitung pelepasan yang menggunakan persamaan Manning’s dan ColebrookWhite untuk berbagai kedalaman. Untuk penyajian dalam mengoprasikan saluran di zona turbulent, hasilnya sangat mirip. Contoh 5.2 kedalaman dari pelepasan untuk saluran trapezoid Untuk pelepasan didalam saluran diberikan contoh 5.1 dimana 30 m3/s untuk menemukan kedalaman aliran normal. Penyelesaian : Dari contoh 5.1

Atau Pada pandangan pertama persamaan ini terlihat sebagai persamaan yang sulit, dan juga hasilnya akan berbeda untuk bentuk saluran yang berbeda. Metode yang paling sederhana yang dapat digunakan untuk menyelasaikan prosedur uji coba. Variasi nilai y yang telah dicoba, dan hasil dari Q dapat dibandingkan dalam

pencapaian.

Uji

coba

yang

berulang-ulang

dapat

dihentikan

apabila

pernyataan yang masuk akal sudah ditemukan. Dalam kasus ini y ˂ 2 pada Q ˂ 45 , jadi nilai pertama dari 1.7 telah dicoba. Saluran pengangkutan Saluran pengangkutan (K) adalah ukuran dari pelepasan kapasitas angkut dari saluran, dirumuskan oleh persamaan Untuk kedalaman air (atau taraf) dapat dinilai dengan menemukan persamaan (5.10) dengan persamaan Manning’s (5.9) yang diberikan Prinsip

untuk

menentukan

saluran

majemuk.

Hal

ini

pelapasan juga

dan

tepat

energi

untuk

dan

dijadikan

koefisien

momentum

parameter

ur

di

prosedur

penghitungan untuk mengevaluasi variasi (tetap dan tidak tetap) masalah aliran di saluran majemuk. Persamaan

dari

koefisien

energy

α

di

dalam

saluran

ditunjukkan dalam pengertian umum sebagai Dimana N merupakan nomor rincian Hal ini dapat ditulis ulang sebagai Dimana Sebagai S0 adalah tetap dan ditulis lagi (5.10) kemudian Oleh karena itu Kemudian (5.12) dapat ditulis kembali sebagai Kesamaan dapat ditunjukkan oleh Juga (5.13) dapat ditulis kembali sebagai

majemuk

(5.1)

dapat

Α dan β dapat dievaluasi diberbagai tingkatan tanpa menentukan dengan tegas

Qi.

Sebagai

tambahan

(5.16)

dapat

digunakan

untuk

menentukan

pergeseran kelerangan Sf, dan definisi kuantitas di bagian 5.10 dan digunakan untuk menentukan variasi profil aliran secara berangsur-angsur. Saluran majemuk Contoh pada

5.3

menggamarkan

saluran

majemuk.

penghitungan

Hal

ini

dapat

dari

pelepasan

dicatat

dan

walaupun

koefisien

bagaian

energi

trapezoid

digunakan, hal yang sama juga dapat digunakan pada bagian alam kecuali pada area dan wetted perimeter harus dievaluasi dari tabel taraf berbanding dengan area dan perimeter daripada dengan kedalaman dan samping kelerengan. Contoh 5.3 Saluran majemuk Dalam arus yang besar, tingkat air pada saluran dapat dilihat pada contoh 5.1 kecuali pada tingkat tepi sungai yang penuh sekitar 2.5 m. Arus tepi sungai lebarnya 10 m dan berumput dengan kelerengan sisi 1:3. Estimasi n Manning untuk arus tepi sungai adalah 0.035. estimasi untuk arus maksimum level 4 m dan nilai dari koefisien α Penyelesaian Pada kasus ini diperlukan pemisahan bagian kedalam subseksi (1), (2), dan (3) diperlihatkan setiap

pada

bagian

dan

gambar

5.7.

pelepasan

formula

dapat

Manning

dijumlah.

dapat

Divisi

dari

diaplikasikan seksi

ke

kepada subseksi

terdapat sedikit perubahan. Jika gaya geser melintasi bagian secara sewenangwenang hal ini merupakan perbandingan kecil dengan dasar gaya geser. Untuk bagian (1), Dan Oleh karena itu Section (2) dan (3) mempunyai persamaan dimensi, oleh karena itu Dan Oleh karena itu

Atau Atau Oleh karena itu Koefisien kecepatan dapat ditemukan secara langsung dari (5.1) atau sama dengan dari (5.14). Dari (5.1) Oleh karena itu Dari (5.14) Catatan: contoh ini menggambarkan suatu kasus dimana koefisien kecepatan tidak seharusnya diabaikan. Contoh 5.3 memperlihatkan bahwa estimasi pertama dari hubungan antara taraf dan pelepasan dapat diperoleh untuk saluran majemuk. Pada saan ditulis, aliran didalam

saluran

(menggunakan

majemuk

fasilitas

intensif

arus

subjek

saluran

dan

SERC

kolaborasi

pada

program

Hydraulic

penelitian

Research

Ltd,

Wallingford). Salah satu hal yang ditemukan oleh penelitian ini adalah secara garis

besar

dengan

mengunakan

metode

pada

contoh

5.3

dapat

menemukan

error sampai ± 20 % (atau lebih lagi) dalam pelepasan yang diprediksi pada taraf

ini.

Laporan

Ramsbottom arus

(1989)

didalam

sementara dimana

saluran

yang

pertama

menggunakan

majemuk,

estimasi

kali

metode dari

menitik

terbaru akurasi

beratkan

dalam dan

pada

mengestimasi

variasi

dari

n

Manning’s pada tiap tahap telah dijelaskan. Tambahan pada Knight (1989) berisi tentang

penjelasan

yang

luar

biasa

mengenai

masalah

(dan

beberapa

penyelesaian) dari saluran arus hidrolik. Pembaca yang tertarik harus merujuk pada chapter 15 untuk beberapa kerumitan arus dalam saluran majemuk telah dijelaskan lebih jauh. 5.7 variasi aliran cepat : menggunakan prinsip energi

Aplikasi dan metode penyelesaian Variasi

pada

aliran

cepat

terjadi

dimana

tiba-tiba

terjadi

perubahan

geometri

dalam saluran atau dalam rezim aliran. Contoh khas dari tipe yang pertama

aliran bendungan yang lebih tajam dan mengaliri kawasan secara cepat pada berbagai

variasi

crested).

Tipe

penampang

yang

kedua

(misalnya biasanya

bendungan

saluran

venturi

dan

diasosiasikan

dengan

fenomena

broad-

lompatan

hidrolik dimana aliran dengan kecepatan yang tinggi dan kedalam yang secara cepat

berubah

yang

besar.

menjadi Rezim

aliran

aliran

dengan

dapat

kecepatan

dirumuskan

yang

dengan

rendah froude

dan

kedalaman

number,

dimana

konsep dapat dijelaskan pada bagian ini nanti Di dalam kawasan variasi kecepatan aliran, profil permukaan air tiba-tiba berubah dan oleh karena itu menunjukkan lengkungan. Distribusi tekanan dibawah keadaan dipertimbangkan dari distribusi hidrostastik. Asumsi dari arus paralel dan distribusi tekanan hidrostastik dimana digunakan secara seragam dan berangsurangsur pada berbagai aliran tidak dapat digunakan. Penyelesaian dari masalah variasi aliran cepat telah ditemukan dengan menggunakan konsep dari pasangan aliran ideal fluid dengan menggunakan teknik elemen yang terbatas. Walaupun begitu

penyelesaian ini

sangat

rumit dan

tidak

termasuk efek

lapisan

pada

cairan nyata. Banyak memperkirakan

masalah

variasi

penggunaan

kecepatan

energi

dan

aliran

konsep

dapat

diselesaikan

momentum,

dan

untuk

dengan teknik

penggunaan seringkali kurang akurat. Bagian ini menjelaskan dan mendeskripsikan penggunaan konsep ini.

Persamaan energi pada saluran terbuka Persamaan Bernoulli’s, turunan pada chapter 2, dapat diaplikasikan pada arus lainnya. Jika arusnya paralel, kemudian pendistribusian tekanan adalah hidrostatik. Merujuk pada gambar 5.8, dimana memperlihatkan aliran seragam pada saluran yang curam, mempertimbangkan titik A pada arus. Kekuatan tekanan pada titik A seimbang dengan berat normal komponen dasar, yakni