Aliran Kritis Perhitungan dan Aplikasinya

1. Aliran Kritis Perhitungan dan Aplikasinya Kuliah Hidrolika Prodi Teknik Sipil Unsoed

2. Saluran lebar konstan dengan dasar saluran naik Dari gambar terlihat bahwa terdapat batas/limit dalam hal menaikkan dasar saluran, yaitu sampai terjadi kondisi kritis. Menaikkan dasar saluran lebih jauh berarti pengurangan energi spesifik. Melewati batas ini adalah tidak mungkin, krn E adalah minimum dalam kondisi ini. Sehingga, jika kita naikkan dasar saluran melewati batas ini, debit satuan akan berkurang jika muka air hulu konstan atau muka air hulu akan naik untuk menambah energi spesifik (E) pada debit yang sama.

3. Saluran horizontal dengan lebar berubah Kedalaman berkurang ketika lebar saluran berkurang jika aliran di hulu adalah subkritis dan meningkat jika aliran di hulu adalah superkritis. Hal ini berlangsung hingga kondisi kritis tercapai, Pengurangan lebar saluran lebih lanjut akan mengurangi debit satuan atau menaikkan muka air hilir.

4. Contoh Perhitungan Sebuah jembatan direncanakan pada sebuah saluran lebar 50 m, debit 200 m3/dtk dan kedalaman aliran 4 m. Untuk mengurangi panjang jembatan, pada debit ini, berapakah lebar minimum saluran sehingga muka air hulu tidak terpengaruh. Diketahui: Supaya debit satuan adalah maksimum pada harga E tersebut, kondisi aliran harus kritis Lebar saluran yang diperlukan Kecepatan dan energi spesifik Sehingga lebar saluran dapat dipersempit dari 50 m menjadi 14,4 m tanpa mempengaruhi level muka air hulu.

5. Lokasi aliran kritis pada saluran lebar konstan dengan kenaikan dasar saluran Dalam kuliah terdahulu telah diturunkan hubungan antara variasi elevasi dasar saluran terhadap kedalaman aliran pada saluran segiempat dengan lebar konstan. Pada kondisi kritis, sebelah kanan persamaan menjadi nol pada kondisi kritis yaitu pada atau pada kondisi Sehingga aliran adalah kritis pada lokasi dimana yaitu pada titik tertinggi dari kenaikan dasar saluran.

6. Lokasi aliran kritis pada saluran horizontal dengan lebar berubah Tinggi energi total Differensiasi persamaan di atas terhadap x (jarak horizontal) dengan anggapan tidak ada kehilangan energi Persamaan di atas menjadi sbb. Sehingga persamaan menjadi Pada kondisi kritis, sehingga Dengan kata lain, aliran kritis terjadi pada titik di mana lebar saluran adalah minimum. Persamaan bilangan Froude adalah

7. Perhitungan aliran kritis Kedalaman kritis untuk suatu debit tertentu bisa dihitung dari kondisi Dengan mempertimbangkan profile vertikal kecepatan aliran dan kemiringan saluran maka persamaan di atas menjadi sbb. Persamaan tersebut bisa diselesaikan dengan menggunakan: karena • Kurva desain • Cara coba-coba • Metoda numerik maka Faktor penampang didefinisikan sebagai Sehingga persamaan menjadi

8. Perhitungan aliran kritis dengan kurva desain

9. Perhitungan aliran kritis dengan metoda numerik Newton Raphson Persamaan ditulis dlm bentuk sbb. Untuk penampang trapesium dengan kemiringan sisi 1 vertikal dan s horizontal persamaan menjadi Karena Prosedur iterasi dimulai dengan memilih harga perkiraan awal. Harga perkiraan awal bisa didapatkan dengan menganggap saluran adalah segiempat sbb. Persamaan diturunkan thd y persamaan menjadi dan Dimana B0 adalah lebar dasar penampang saluran. Persamaan di atas disederhanakan lebih lanjut menjadi Rumus Newton Raphson adl sbb.

10. Contoh perhitungan Hitung kedalaman kritis pada sebuah saluran trapesium untuk debit aliran 30 m3/dtk. Lebar dasar saluran adalah 10 m, kemiringan dinding saluran adalah 2H:1V, kemiringan dasar saluran diabaikan, =1. Diketahui: Menggunakan kurva desain Dari grafik, utk harga2 dan didapatkan

11. Contoh perhitungan (lanjutan) Menggunakan cara coba2 Persamaan tsb diselesaikan dg cara coba2 didapatkan: