HIDROLIKA TERAPAN - enungkasyanto

HIDROLIKA TERAPAN
(Bagian 2 : Aliran Dalam Saluran Terbuka)
Oleh :
Iin Karnisah
KBK TEKNIK SUMBERDAYA AIR
JURUSAN TEKNIK SIPIL
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2010
0

Definisi dari Hidrolika adalah :
BAB I. PENDAHULUAN
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 :
V1 2 /2g
P1/ = y1
Z1
GGE
GGH
1 x
Gambar 1.1 Aliran Tertutup
Q
2
hL
V2 2 /2g
P2/ = y2
Z2
datum
1

V1 2 /2g
y1
Z1
1.1 Klasifikasi Aliran :
Gambar 1.2 Aliran Terbuka
1.1.1 Berdasarkan Keadaan Aliran (State of Flow) :
1. Berdasarkan Bilangan Reynold, Re (Pengaruh Kekentalan) :
Keterangan :
Re = bilangan Reynold
Re
v = kecepatan aliran (m/det)
R = radius (jari-jari) hidrolik ,
vR
A = luas penampang basah (m 2 )
P = keliling basah (m)
R
A
P
= viskositas (kekentalan) kinematik (m 2 /det)
Berdasarkan Bil. Reynold (Re), aliran dibedakan atas :
1. Aliran laminer, Re ≤ 500
GGE
GGH
Dasar saluran
1 x
2
2. Aliran peralihan (transisi), 500 ≤ Re ≤ 12.500
y2
Z2
hL
V2 2 /2g
datum
2

3. Aliran turbulen, Re > 12.500
2. Berdasarkan Bil. Froude, F (pengaruh grafitasi) :
Keterangan :
F
F = bilangan Froude
v
gD
v = kecepatan aliran (m/det)
g = percepatan gaya tarik bumi ( g = 9,81m/det 2 )
D = kedalaman hidrolik ,
D
A = luas penampang basah (m 2 )
T = lebar puncak (m)
A
T
Berdasarkan Bil. Froude, aliran dibedakan :
1. Aliran sub kritis, gaya tarik bumi > gaya inersia, aliran lambat, tenang, F < 1
2. Aliran kritis, F =1, v gD
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 :
Contoh : Saluran irigasi
dv
0
dt
b. Aliran tidak tetap (unsteady flow), bila kedalamannya berubah sesuai waktu.
3

Secara matematis :
dv
0
dt
Contoh : - aliran muara yang dipengaruhi pasang surut
1.2 Jenis Saluran Terbuka :
1.2.1 Saluran Alam :
- banjir, gelombang
- 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 :
4

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.
A
A
gesekan
gesekan
Potongan A-A
( Distribusi Kecepatan )
Gambar 1.3 Distribusi Kecepatan Dalam Saluran
y
5

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
\
b= 4 m
1
dan Tabel.
1
ϴ =200 0
y = 3 m
b= 4 m
y
d = 0,4 m
y=3m
7

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 :
dQ dv dy dA
0, 0,
0,
0
dx dx dx dx
Gambar 2.1 Penampang Saluran Aliran Seragam
Pada aliran seragam ( lihat gambar 2.1), diperoleh :
A1 = A2
Q1 = Q2
v1 = v2
y1 = y2
A1
Pada aliran seragam :
Kemiringan garis energi // kemiringan garis muka air // kemiringan saluran
Sf // Sw // So
Sf = Sw = So
y1
1 2
Q1,V1
v
x
Q2,V2
1 2
Hf
Sf
Sw
y2
So
A2
8

Persamaan Umum Kecepatan (v) Aliran Seragam :
x y
v R S0
2.1 Rumus Kecepatan (v) Chezy :
1
x
y
1
2
1
2
Rumus Chezy : v CR S C RS
Keterangan :
V = kecepatan aliran
So= kemiringan saluran
R = radius hidrolik
C = koefisien Chezy
1
2
1
2
Menentukan nilai C (koefisien Chezy) :
a. Kutter (1869)
0,
00155 1
23
C
S N
N 0,
00155
1
( 23
)
R S
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
9

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)
157 , 6 87
C
m
1,
81 1
R R
Keterangan :
m
1,
81
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 :
10

Keterangan :
= factor gesekan
1
v 8gRS
g = grafitasi bumi =9,81 m/det 2
R = radius hidrolik
S = kemiringan
2.3 Rumus Kecepatan (v) Manning-Gaukler-Strickler (MGS)
1
kst
n
2
x
3
1
y
2
Maka :
Keterangan :
n
1
2
3
1
2
1
v R S kst R
n
kst = koefisien kekasaran Strickler (Lihat Tabel 2.3)
R = radius hidrolik
S = kemiringan saluran
2
3
S
1
2
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
11

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
A.2. Bukan Logam
1. Cabang pembuang 0,017 0,019 0,021
2. Pembuang banjir 0,021 0,024 0,030
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
4. Cabang saluran pembuang dengan
g. Bata
sambungan terbuka
0,013
0,014
0,015
0,016
0,017
0,018
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
12

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
b. Kayu
c. Beton
1. Acian 0,010 0,011 0,013
2. Adukan 0,011 0,013 0,015
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
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
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 :
0,025
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
13

f. Bata
3. Batu kosong atau rip rap 0,023 0,033 0,036
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
b. Tanah berkelok-kelok dan tenang
0,022
0,027
0,033
1. Tanpa tumbuhan 0,022 0,025 0,030
2. Rumput dengan beberapa tanaman
pengganggu
3. Banyak tanaman pengganggu atau tanaman air
pada saluran yang dalam
0,025
0,030
0,033
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
14

D. Saluran Alam
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.1 Saluran kecil (lebar atas pada taraf banjir < 100 kaki)
a. Saluran di dataran
1. Bersih lurus, terisi penuh, tanpa rekahan atau
cerk dalam
2. Seperti di atas, banyak batu baru, tanaman
pengganggu
3. Bersih, berkelok-kelok, berceruk, bertebing
4. Seperti di atas, dengan tanaman pengganggu,
batu-batu
5. Seperti di atas, tidak terisi penuh, banyak
kemiringan dan penampang kurang efektif
0,025
0,030
0,033
0,035
0,040
0,030
0,035
0,040
0,045
0,048
0,033
0,040
0,045
0,050
0,055
6. Seperti no.4, berbatu lebih banyak 0,045 0,050 0,060
7. Tenang pada bagian lurus, tanaman
pengganggu, ceruk dalam
8. Banyak tanaman pengganggui, ceruk dalam
atau jalan air penuh kayu dan ranting.
b. Saluran di pegunungan, tanpa tetumbuhan di
saluran tebing umumnya terjal, pohon dan semak-
semak sepanjang tebing.
D.2 Dataran banjir
1. Dasar: kerikil, kerakal dan sedikit batu besar
0,050
0,075
0,030
0,070
0,100
0,040
0,080
0,150
0,050
2. Dasar: kerakal dengan batu besar 0,040 0,050 0,070
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
2. Belukar jarang dan pohon, musim dingin
0,035
0,050
0,070
15

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
5. Belukar sedang sampai rapat, musim semi
d. Pohon-pohonan
0,045
0,070
0,070
0,100
0,110
0,160
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
5. Seperti di atas, taraf banjir mencapai cabang
pohon
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
0,080
0,100
0,025
0,100
0,120
0,120
0,160
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 0
00
.
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 0 . Hitunglah kedalaman airnya apabila debitnya adalah 10 m
00
3 / det.
Gunakan Rumus Chezy dengan C=50.
16

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 m 3 /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 :
17

a. Cara Analitis :
A by 6,
1 y
P b 2y 6,
1 2y
R
A
P
6,
1
y
6, 1 2y
1
Q A . V / n
6,
79
1
0,
0149
R
2 / 3
6,
1
Q = 6,79 m 3 /det
S = 0,0001
s
1/
2
y
6, 1 2y
A
2 / 3
1/
2 0, 0001
. 6,
1 y
Cara Trial & Error, diperoleh : yn = 1,6 m ( kedalaman normal )
b. Cara Grafis dengan Grafik 4.2
Q
6,
79
b 6,
1 m
3
m
s 0,
0001
n 0.
0149
/ det
Dit. yn = ?
Jawab :
1
n
2 / 3 1/
2
2 / 3
Q AR S AR
b
8 / 3
6,1 m
8 / 3 6, 1
124 , 226
Qn
S
1/
2
y = ?
6, 79 0,
0149
2 / 1
0,
0001
10,
1171
18

AR
b
2 / 3
8/
3
10,
1171
124,
226
0,
081
Dari Grafik 4.2 diperoleh :
yn
b
yn
yn 1,
586
yn
0,
26
0,
26
yn 0,
26
~ 1,
6
m
b
6,
1
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
19

Ad. 2 V min ijin
Metode pembangunan
Tujuan pembangunan saluran tsb.
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.
20

Untuk menentukan tinggi freeboard dipakai formula USBR (United State Bureau of
Reclamation)
Dimana :
1
f = freeboard/jagaan (feet)
y = kedalaman air (feet)
f
c = koefisien tergantung dari debit
cy
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 :
b
y
2
z
b
freeboard
y
h
21

A= by
P= b+2y
b
A
P= +2y
y
A
y
Agar penampang menjadi terefisien, keliling basah (P) harus minimum, sehingga :
dP
= 0
dy
d
dy
A
( 2y)
0
y
A
- 2
0
2
y
2
A
y
2
2
y
A
2
2 by
y
2
2
2
by
2
y
Jadi debit ( Q) maksimum ( terefisien ), jika :
2. Saluran penampang lingkaran terefisien
b
y
y
d
b
y
b
y
2
b
y
2
Saluran penampang lingkaran ,
terefisien, jika :
atau
154 0
y 0,
95
d
22

2.7 Contoh Soal :
1. Perlu digali saluran dengan penampang persegi panjang, terbuat dari batu pecah di
semen, untuk mengalirkan 13,5 m 3 / det.air dari jarak 63,5 m dengan kecepatan 2, 25 m /
det. Tentukan penampang saluran yang terefisien dan gradiennya.
Jawab :
Q 13,
5
A 6 m
V 2,
25
b
Penampang terefisien, y b 2 y
2
A by 2y . y 2y
2
2 A A 6
y y 3 1,
732 m 1,
7 m
2 2 2
P b 2y
b 2y 2 1,
7 3,
4 m
2 1,
7
P 3, 4 x
P 6,
8 m
A 6
R 0,
88 m
P 6,
8
Untuk permukaan batu pecah di semen, diambil
1
kst = 33,
3
0,
03
b
y
2
24

V
kst R
2 / 3
2
V
S 2
kst R
4 / 3
S
1/
2
Maka , b = 3,4 m
y = 1,7 m
( 2,
25)
2
2 33, 3
0, 88
S = 5,4 0 /00
4 / 3
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,
AR
2
3
A = (b+zy)y
1,
49
1,
49 2 1
3 2
V R S ( British Unit)
n
Q = A V
1,
49
Q AR
n
nQ
P b 2y 1
z
2
S
2
3
S
1,
49
1
2
0,
025x400
0,
0016
( b zy)
y
R Substitusi ke persamaan (1)
2
( b 2y
1
z )
b zyy
( b 2y
1
z
5
3
2
)
2
3
167 , 7
b ditetapkan, misal = 20 feet
z ditetapkan, misal = 2
( 20
20 2y
y
2y
1
2
5
3
2
)
2 3
167,
7
5 , 2
y ( 10 )
7680 1720 y y
Dengan Trial & Error, diperoleh y = 3,36 feet
167,
7(
1)
25

2,
5 1,
5
f cy c x(
400 20)
1,
5 1,
628
3000
20
f 1, 628x3,
36 2,
34 feet
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 :
2
2
3
A 3y dan R = 0,5 h substitusi ke Persamaan AR 167,
7
3y
2
( 0,
5y)
2 3
167 , 7
Dengan trial & error, diperoleh y = 6,6 feet
f 1, 628x6,
6 3,
3feet
Sehingga kedalaman total, y total = y+f = 6,6 + 3,3 = 9,9 feet
Kemiringan dinding saluran penampang hidrolis terbaik,
untuk trapezium = 1 : 1 3 = 1 : 0,58
26

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
27