aliran tetap pada sungai

7/22/2019 Aliran Tetap Pada Sungai

1/25

TUGAS REKAYASA SUNGAI

OLEH :

KELOMPOK II

CLAUDIA M. PALIT 090 211 069

FILIA E.S PAAT 090 211 085

SUDARMAN 090 211 084

OCTOVIAN C. P RAJAGUKGUK 090 211 070

\

UNIVERSITAS SAM RATULANGI

FAKULTAS TEKNIK

MANADO

2011


2/25

ALIRAN TETAP PADA SUNGAI

Aliran tetap sungai mengacu pada kondisi yang tidak berubah dengan waktu. Dapat

mengalir dengan tenang dan seragam bila kondisi tidak berubah dengan ruang darikondisi-kondisi aliran. Sungai mengalir dengan tenang (gambar 4.1) mencakup

deskripsi geometri di sebuah stasiun hidrolik, diikuti oleh deskripsi secara terus

menerus seragam dengan aliran terhadap resistensi aliran. Aliran tetap yang seragam

(gambar 4.2) mencakup analisis persamaan momentum diikuti oleh variasi dari aliran

secara bertahap. Endapan pada sungai (gambar 4.3) mencakup deskripsi sederhana

untuk pengangkutan endapan di aliran yang tetap diikuti dengan perhitungan agradasi

dan degradasi dalam jangkauan-jangkauan sungai.

1. Aliran tetap sungai

Jaringan drainase telah dipelajari oleh Ahli Geomorfologi dan ahli topologi.

Dalam hal umum, ahli topologi mencari peringkat matematika dan golongan di antara

bagian penampung air tanpa referensi khusus untuk kesatuan fisik. Hasil beberapa

tahun studi eksperimental dari fasilitas erosi curah hujan di Colorado State University

oleh Schumm et al. (1987) berusaha untuk menghubungkan morfologi cekungan dan

sedimen hasil. Meskipun cukup sedimen-hasil variabilitas diasumsikan akibat dari

fluktuasi iklim dan perubahan pemanfaatan lahan, percobaan menunjukkan bahwa hasilsedimen sangat bervariasi dalam kondisi curah hujan stabil. Tanggapan kompleks

evolusi jaringan saluran tampaknya akan ditandai oleh penurunan eksponensial dalam

hasil sedimen sebagai jaringan saluran berkembang. Sungai mengikuti poin rendah di

sepanjang DAS profil topografi. Dengan pengecualian di daerah kering, titik terendah

tampungan air terletak di peta sungait . Tampungan air biasanya menunjukkan daerah

hidrografi dan drainase jaringan dengan danau, waduk, dan stasiun mungkin juga

mengukur, kabupaten, negara, atau negara. Jaringan drainase DAS menyiratkan

peningkatan di daerah dengan drainase dan debit pada pertemuan sungai. kecuali


3/25

Karena sungai mendapat perubahan seperti hiburan air , jaringan drainase saluran

alam tidak berubah secara signifikan dengan waktu. Panjang sungai biasanya diuku

dalam arah hilir dari paling atas elevasi sungai. Tepi kiri dan kanan biasanya diarahkanke hilir. Profil memanjang cukup berguna untuk mendeteksi batuan dasar , titik yang

tepat dan mencapai tanah-tanah endapan. Perkiraan kemiringan mencapai tanah

endapan dapat diperkirakan dari perubahan bertahap dalam elevasi jarak yang jauh.

Kemiringan lembah sesuai dengan elevasi dataran banjir turun lebih banyak ke lembah.

Kemiringan saluran sesuai dengan permukaan air- elevasi yang turun lebih panjang

pada saluran. Kanal dan lembah lereng didefinisikan sebagai positif meskipun elevasi

menurun ke arah hilir. Sinuosas sungai kemudian didefinisikan sebagai rasio dari

panjang saluran ke lembah/panjang antara dua titik yang terletak di sungai. Contoh dari

jangkauan sungai dan profil memanjang ditunjukkan pada Gambar. 4.1 untuk aluvial

sungai, dan Gambar. 4.2 dan 4.3 untuk sungai-sungai semialluvial. Profil memanjang

dari suatu jangkauan aluvial sungai adalah bertahap. Batuan dasar kontrol di sungai

semialluvial mencapai diskontinuitas yang mejadi faktor dalam profil memanjang,

ukurandasar , dan kondisi aliran. Pada skala rekayasa waktu, dapat dianggap bahwa

karakteristik saluran dapat berubah secara signifikan selama kejadian banjir yang

ekstrim atau setelah aktif periode tektonik dan vulkanik. Jangkauan sungai dapat

diperiksa satu per satu untuk menentukan karakteristik fisik mereka, seperti panjang,

belok, lebar, kedalaman, penampang geometri, kekasaran permukaan, dan hidrolik-

faktor resistensi.


4/25

Gambar 4.2

Gambar 4.3

1.1 Di stasiun geometri hidrolika

Pada sutatu stasiun sepanjang sungai, profil penampang dapat ditarik dalam arah

tegak lurus dengan arah aliran utama. Penampang melintang yang tidak diukur tegak

lurus dengan arah aliran akan muncul lebih luas dari kenyataan. Profil penampang

menunjukkan distribusi kedalaman aliran sungai serta elevasi dari tanggul banjir . Skala

elevasi biasanya terkait dengan elevasi referensi geodetik di atas permukaan laut


5/25

(ASL)] atau Geodesi Nasional Jarak Vertikal (NGVD), yang keduanya mutlak berlevasi.

Dalam beberapa kasus, elevasi diberikan sehubungan dengan air rendah (LWRP),

yang merupakan elevasi permukaan air di sungai yang terlwati 97% dari waktu.

Perhatikan bahwa LWRP tidak horisontal, tapi lereng dengan sungai. Contoh dari profil

penampang diberikan dalam Gambar. 4.4. Dalam hal ini kasus tertentu, batuan dasar

mempertahankan air dalam saluran ketika debit berkurang ke arah nol. Ini memberikan

informasi dasar tentang habitat perairan dan dataran limpasan banjir yang diharapkan

untuk simulasi limpasan selama banjir. Dari profil cross-sectional, parameter geometri

berikut dapat ditentukan sebagai fungsi dari tahap: (1) lebar atas saluran W, (2)

parameter basah P, (3) luas penampang A, (4) rata-rata kedalaman aliran h = A / W,

dan (5) hidrolika jari-jari Rh = A / P. Parameter ini menggambarkan geometri

penampang.

Gambar 4.4


6/25

Gambar 4.5

Konsep di-a-stasiun geometri hidrolik berasal dari pengukuran kecepatan

sepanjang penampang. Sebuah contoh dari profil kecepatan sepanjang suatu

penampang vertikal pada sebuah tahap tertentu memberikan pengukuran yang cukup

untuk penentuan kecepatan aliran rata-rata kedalaman (Gambar 4.5)

Kecepatan rata-rata biasanya diperoleh dari kecepatan yang diukur pada profil.

Pengukuran debit Total diperoleh dari kedalaman (hi) merata antara dan kedalaman

rata-rata (vi) kecepatan pengukuran sepanjang penampang. Total luas penampang A

adalah jumlah dari (ai) daerah tambahan, A =iai = Wihi. Dimana W adalah jarak

vertikal dari penampang. Debit total Q = iaivi dimana vi adalah kecepatan aliran rata-

rata kedalaman normal ke wilayah tambahan. Kecepatan rata-rata penampang adalah

V = Q / A. Pada penampang, geometri hidrolik berikut ini didapat: lebar W atas = 280 ft,

dibasahi perimeter P = 280,5 ft, luas penampang A = 684 ft2, aliran berarti kedalaman h

= 2.44 ft, dan jari-jari hidrolik Rh = A / P = 2,43 ft debit adalah Q = 210 ft3 / s, dan

kecepatan rata-rata penampang V = 0,31 ft / s = 9,4 cm / s. Perhatikan bahwa itu


7/25

adalah untuk menemukan bahwa parameter dibasahi dekat dengan lebar atas, P W,

dan bahwa jari-jari hidrolik dekat dengan kedalaman aliran rata-rata, Rh h Sebuah

kurva aliran, atau tahap hubungan debit, menampilkan perubahan debit. Dalam saluran

dengan kontrol batuan dasar, tahap-debit hubungannya adalah unik dan terdefinisikan

dengan baik, seperti ditunjukkan pada Gambar. 4.6 (a). Dalam alluvial besar sungai,

hubungan tahap-debit bisa bergeser seiring waktu karena dari kombinasi proses

termasuk

(1) aggradasi atau degradasi,

(2) perubahan konfigurasi

(3) banjir dinamis

Contoh dari Sungai Mississippi ditampilkan dalam Gambar. 4.6 (b). Sebagai contoh,

Gambar. 4.7 (a) menunjukkan ukuran spesifik yang merupakan catatan dari SungaiAtchafalaya antara Simmesport dan Morgan City dari 1950-1997. Ini jelas menunjukkan

bahwa sungai telah secara bertahap menurun antara Simmesport dan Chicot Pass dan

aggrading hilir Pass Chicot. Dalam beberapa sungai aluvial, suhu air dapat

mempengaruhi ukuran spesifik Sebagai contoh dari Sungai Mississippi, pada Gambar.

4.7 (b),suhu air pada hasilnya tetap 106 ft3 / s dapat berubah sebanyak 5 ft tingginya

sesuai dengan suhu air hangat. Pada debit tertentu, kedalaman aliran rata-rata

diperoleh dari kurva aliran dan lebar jari-jari, sesuai hidrolika, dan luas penampangdiperoleh dari penampang profil.


8/25

Gambar 4.6

Contoh dari sungai Matamek diilustrasikan pada Gambar. 4.8. Analisis penampang dari

10 mencapai 1,4 km menampilkan variabilitas lokal di hidrolik-geometri hubungan

sungai yang hampir lurus. Lebar parameter, atau sungai dibasahi, bervariasi dengan

faktor 2 dalam jangkaua, tingkat kenaikan dengan debit cukup konstan. Ketika hidrolik-

parameter geometri diplot vs debit pada skala log, gradien dari profil memberikan b

eksponen dari hubungan P = aQb. Sebagai contoh, perimeter dibasahi pada Gambar.

4.8 (a) dapat didekati dengan P 126 Q0.1, dengan Q feet kubik per detik dan P feet.

Bahkan, bagi banyak aplikasi praktis, penggunaan penampang persegi panjang adalah

cukup baik pendekatannya. Selain mengalir memenuhi penampang, lebar saluran tiba-

tiba meningkat, yang mengubah perhitungan kedalaman aliran rata-rata dan jari-jari

hidrolik. Gambar 4.8 (b) menunjukkan rata-rata penampang aliran mendalam vs debit

padasilang beberapa bagian dari jangkauan yang sama. Kecuali di lowflows, kemiringan

garis pada diagram ini menunjukkan bahwa rata-rata meningkat sekitar flowdepth

sebagai h = 0,35 Q0.36 dengan Q feet kubik per jam kedua dan feet.


9/25


10/25

Gambar 4.8

Kecepatan rata-rata penampang dapat diplot terhadap debit pada grafik log-log, sepertiditunjukkan pada Gambar. 4.8 (c) untuk jangkauan yang sama. Di stasiun, yang

kecepatannya bervariasi sebagian besar dengan debit, dalam hal ini, V 0,022 Q0.54.

Definisi fluks volumetrik mensyaratkan bahwa produk dari lebar, kedalaman, dan

kecepatan sama dengan debit. Oleh karena itu hubungan harus memenuhi Q = W h V

126 Q0.1 0,36 0,022 Q0.36 Q0.54, dengan demikian produk dari koefisien adalah

126 0,36 0,022 = 1 dan jumlah eksponen adalah 0,1 + 0,36 + 0,54 = 1.

Perubahan geometri menunjukkan bahwa perubahan mempengaruhi debit terutamakecepatan aliran pada tingkat lebih rendah. Kecuali debit melebihi kondisi penampang,

lebar permukaan sungai cukup konstan kecuali pada pembuangan yang rendah. Dalam

beberapa kasus, watersurface yang kemiringan sungai juga dapat berubah dengan

debit. Contoh yang ditampilkan pada Gambar. 4.8 (d) menggambarkan sedikit

peningkatan di lereng dengan debit.

4.2 Aliran Tetap Sungai Seragam

Aliran tetap yang seragam berarti tidak ada perubahan dalam kondisi hidrolik baik ruang

atau waktu. Dapat dengan mudah mendapatkan bahwa Q / x = 0, atau Q = AV =

konstan dan A / t = 0, atau A adalah konstan dalam ruang dan waktu. Persamaan

gerak (2,27) mengurangi ke S f = S0 = tan sin karena aliran [( V / t) = 0] dan

aliran seragam [( h / x) = 0 dan ( V / x) = 0]. Hubungan geser-stres


11/25

untuk aliran seragam untuk mengurangi reduksi.

0 = Rh S0.

Untuk aliran tetap seragam, tegangan geser berhubungan dengan resistensi yang

dapat langsung

ditulis sebagai fungsi dari kemiringan. Dengan mengacu pada Gambar. 4,9, dengan

identik tekanan distribusi di hulu dan bagian hilir lintas, komponen berat dalam arah x

hilir seimbang dengan hanya Fw sin = 0 WDX, yang, untuk lebar-persegi panjang

saluran dengan

w = Whdx, dan sin = S0 di sudut kecil, hanya dikurangi menjadi0 = h S0

karena f = S S0.

Gambar 4.9

Percepatan geser u.menggambarkan suatu kinematik yang sebagai gantinya untuk

geser dinamik.

0 =u^2 atau

Percepatan geser bukan suatu kuantitas yang terukur tetapi bertindak sebagai suatu

parameter pengukuran. Percepatan geser adalah juga sering kali digunakan di dalam

pengangkutan endapan. Hambatan untuk mengalir dievaluasi dari kondisi-kondisi alir


12/25

seragam, Sf =S0. Karena tidak ada geser di bawah kondisi-kondisi yang hidrostatis,

tegangan sebesar 0 diasumsikan untuk berbeda menurut percepatan cairan dan,

setelah pertimbangan-pertimbangan dimensional,factor gesek dimensi f sudah

digambarkan setelah pekerjaan dari Darcy dan Weisbach

Hambatan untuk mengalir digambarkan seperti dari gesekan DarcyWeisbach faktor

f.Karena segi empat yang lebar/luasi, Rh =h, kita juga dengan mudah mendapati F =f

Fr2/8. Kita boleh juga mempertimbangkan; menganggap itu 8/ f =V/u. Kkecepatan arus

kemudian diperoleh

Sudah diamati dari tahun ke tahun bahwa C koefisien Chezy atau Darcy. Faktor f

bervariasi Hambatan total dari C koefisien Chezy, faktor gesek DarcyWeisbach f, atau

Manning koefisien n.Identitas yang berikut dari antara faktor-faktor sudah

dibentuk/mapan: C(8g/ f) (R1/6h /n) (in S.I. units) (1.49/n) R1/6h ( h /n) (di SI.

satuan-satuan) (149/n) R1/6 h (di dalam satuan-satuan Inggris).


13/25

Kedalaman yang normal seperti itu meningkat dengan bemberhentian faktor

gesek yang berkurang dengan peningkatkan kemiringan. Faktor elevasi gesek Darcy

Weisbach untuk aliran pipa menghasilkan tiga cara alir yang dengan jelas

menunjukkannya di gambar 4.10. Aliran itu berlapis di permukaan-permukaan yang

lembut ketika Bilangan Reynold Re 2000 dan kekasaran batas permukaan menggunakan satu pengaruh untuk

mengalir. Ketika aliran hidrolik itu mperlancar, faktor gesek DarcyWeisbach f secara

berangsur-angsur berkurang dengan jumlah Reynolds. Ketika aliran itu buruk,

hambatan untuk mengalir bergantung pada hanya besaran diameter pipa kepada

kekasaran permukaan. Untuk aliran turbulen di dalam pipa-pipa keras faktor gesek

DarcyWeisbach f dan C koefisien konstan pada setiap nilai dari Bilangan Reynold.Evaluasi faktor gesek DarcyWeisbach di dalam sungai-sungai adalah kompleks. Faktor

gesek f bervariasi dengan viskositas cairan, kedalaman alir, ukuran dan vegetasi. Nilai

yang pasti dapat diperoleh secara eksperimen untuk kondisi-kondisi medan atau

kondisi-kondisi laboratorium. Mengalirnya sungai yang bersifat bergolak, kita sangat

perlu untuk membedakan antara hidrolika buruk vs hydraulically yang memperlancar

bundaran yang dapat melakukan hal ini dengan membandingkan ukuran butir bahan

dasar d50 dengan ketebalan lapisan-bawah berlapis.

Dimana u = 0/adalahadalah percepatan geser dan kekentalan kinematik cairan.

Untuk hambatan yang mengalir di dalam sungai-sungai dengan bahan dasar lebih

kasar dibanding pasir dapat digunakan


14/25

Dimana ks 3 d90 atau ks 6.8 d50 yang dapat menjadi ukuran mula-mula.

Tiga formula hambatan aliran yang setara yang biasanya digunakan di dalam praktek

perancang bangun air: (1) C koefisien Chezy, (2) koefisien Manning n, dan (3) factor

gesek DarcyWeisbach f.Keduanya Chezy dan Manning. Koefisien-koefisien bersifat

dimensional, yang dinyatakan dengan

Table 4.1

Untuk tujuan-tujuan praktis, itu telah jelas dari table 4.1 bahwa persamaan yang logarita

ditempatkan atas suatu cakupan luas dari h/d50. Sebagai suatu perkiraan mula-mula

digunakan:


15/25

Persamaan juga ditemukan untuk bisa diterapkan. Sebagai contoh, hubungan di mana

n =0064 d1/6 50 ,dengan d50 meter, harus di dalam keadaan yang layak yang disetujui

dengan pengukuran medan ketika h/ds >100 dan h/ds


16/25

Dari hasil dapat diidentikan:

Vegetasi meningkatkan hambatan untuk mengalir, dan hanya hambatan empirik yang

kasar yang dapat menjadi koefisien. Tabel 4.2 menyediakan nilai-nilai khas dari

koefisien-koefisien hambatan untuk berbagai kondisi-kondisi. Mencakup harga untuk

koefisien Manning n diringkas di Tables 4.2 dan 43. Di dalam kasus dari kanal-kanalhydraulically, dengan nilai-nilai dari 001< n


17/25

4.2 Aliran Tetap Seragam di Sungai

Aliran tetap seragam di sungai menyiratkan bahwa debit total

tidak berubah dengan waktu tetapi dapat bervariasi dalam arah hilir.

Secara matematis, aliran dapat dituliskan bahwa ( h / t) = 0,

( V / t) = 0, ( W / t) = 0, dan( Q / t) = 0.

Dalam saluran 1D tanpa curah hujan, infiltrasi, dan aliran lateral yang

debitnya juga tetap konstan dalam arah hilir.

Persamaan Momentum untuk Aliran Tetap

Persamaan momentum menentukan kekuatan hidrodinamika

yang diberikan oleh aliran permukaan.

Persamaan gerak adalah kepadatan massa dikalikan dengan air.

Integrasi atas total volume menunjukkan bahwa perubahan rate-of-

momentum sama dengan dorongan per satuan waktu.


18/25

Sebagai contoh, x komponen di dalam Cartesian mengkoordinir

karena aliran tetap adalah

Integral volume dari momentum sisa dan terminologi tegangan

dapat diubah menjadi integral permukaan atas pertolonganpencaran teori Eq. 52. Hasil itu adalah hubungan impulse

momentum yang umum.


19/25

Hal ini diamati bahwa momentum adalah kuantitas vektor, perubahan

momentum yang sebagai akibat konveksi diwujudkan dalam integral

permukaan, dan semua tekanan yang dinyatakan dalam bentuk integral

permukaan.

Pertimbangkan sebuah aplikasi rinci dari persamaan momentum untuk

membuka saluran

mengalir.

Hubungan momentum [ Eqs. (414)] di dalam alur hilir x arah

diterapkan pada kanal ini, sekarang yang diperlakukan kepada

curahan hujan pada satu penjuru/sudut r ,percepatan Vr (di)atas satu daerah Ar ,geser angin w ,geser bank(tanggul s =

yx ,dan geser tempat tidur b = 0 = zx :


20/25

Pertimbangkan; menganggap satu cairan homogen yang tak

termampatkan, m =ct, dan menggambarkan momentum faktor

koreksi m, diberi salib percepatan yang dirata-ratakan bersekat-

sekat Vx :

Dengan nilai prorata dari tekanan p, percepatan V, dan daerah A

pada tampang-lintang yang arah hulu 1 dan ke arah muara

tampang-lintang 2, pengintegrasian persamaan momentum untuk

volume kendali ini dari panjangnya Xc, lebar W, dan altitudo h

menghasilkan


21/25

Aliran tetap berubah tiba-tiba adalah aliran saluran terbuka dikatakan

berubah tiba-tiba apabila kedalaman aliran berubahtiba-tiba .

Aliran tetap berubah lambat laun adalah aliran saluran terbuka yang

kedalaman aliran berubah secara lambat laun.


22/25

4.3 Transportasi Sedimen Pada Sungai

Diameter partikel disefinisikan senagai hubungan antara berat jenis

sedimen (g), kekentalan kinematik cairan () dengan percepatan grafitasi.

Rumus kecepatan pengendapan partikel sedimen () dalam air didefinisikan

sebagai

Perbandingan antara gaya geser dan berat partikel dasar ()

Dimana o merupakan tegangan geser

U= kecepatan geser

s = berat jenis partikel

m = berat jenis air

Ds = ukuran partikel

G = grafitasi


23/25

Pelepasan butiran sedimen dapat didefinisikan oleh rumus yang diberikan

oleh Meyer-Peter dan Muler.

Atau ada rumus alternatif berdasarkan parameter geser dan kecepatan

pengendapan yang dapat di lihat pada gambar di bawah ini.


24/25

Dan juga pendekatan sederhana untuk pasir dimana

Pengangkutan sedimen dapat dibagi menjadi 3 bagian berdasarkan cara

pengangkutan :

1) Bed load

Terjadi pengangkutan pada sedimen yang lebih besar sehingga air yang adapada aliran berfungsi.

u/w 0.4

2) Mixed load0.4 < u/w < 2.5

3) Suspended loadPengangkutan partikel-partikel kecil seperti lempung sehingga mampu

diangkut oleh air dan angin.

Karena disebabkan oleh pengangkutan sedimen yang terus menerus ,

sebagian dari endapan yang ada pada dasar saluran adalah hasil pengangkutan

sedimen yang di bawah ke arah hilir.

Hubungan kontinuitas sedimen untuk fluks adalah

Dimana qtx , qty , qtz adalah massa fluks untuk total sedimen yang dilepaskan

dalam arah x, y, dan z.


25/25

aliran tetap pada sungai

Documents