Titik terjauh t
o
menuju saluran drainase pengamatan
Titik Titik terjauh t
d
menuju saluran drainase Gambar 2.3 Lintasan aliran waktu inlet time t
o
dan conduit time t
d
2.4 Analisis Hidrolika
Analisis hidrolika bertujuan untuk menentukan acuan yang digunakan dalam menentukan dimensi hidrolis dari saluran drainase maupun bangunan
pelengkap lainnya dimana aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran saluran terbuka maupun saluran tertutup.
2.4.1 Saluran Terbuka
Pada saluran terbuka terdapat permukaan air yang bebas free surface dimana permukaan bebas ini dipengaruhi oleh tekanan udara secara langsung.
Kekentalan dan gravitasi mempengaruhi sifat aliran pada saluran terbuka. Saluran terbuka umumnya digunakan pada lahan yang masih memungkinkan luas, lalu
lintas pejalan kakinya relatif jarang, dan beban di kiri dan kanan saluran relatif ringan. Saluran terbuka terdiri dari saluran alam seperti sungai-sungai kecil di
daerah hulu pegunungan hingga sungai besar di muara dan saluran buatan seperti saluran drainase tepi jalan, saluran irigasi dan lain-lain. Saluran buatan
terbuka dapat berbentuk segitiga, trapesium, segi empat, bulat, setengah lingkaran dan lain-lain Gambar 2.5
Universitas Sumatera Utara
Bentuk Persegi Bentuk Trapesium Bentuk Segitiga
Bentuk Tersusun Bentuk Setengah Lingkaran Gambar 2.4. Bentuk-Bentuk Profil Saluran Terbuka
Beberapa rumusan yang digunakan dalam menentukan dimensi saluran: Kecepatan dalam saluran Chezy
V = C RI
………………………………………......……………… 2.23
dimana:
V
= kecepatan rata-rata mdetik
C
= koefesien Chezy R
= jari-jari hidrolis m I
= kemiringan atau gradien dari dasar saluran Koefesien C dapat diperoleh dengan menggunakan salah satu dari pernyataan
berikut:
Kutter:
0, 0015 1 23 +
s n
C = 23 + 0, 00155
n 1+
s R
………………….2.24
Manning:
1 6
1 C =
R R
…………………………………….2.25
Bazin:
87 C =
m 1+
R
………………………………..….2.26
dimana:
V
= kecepatan mdetik
C
= koefesien Chezy m
12
detik R
= jari-jari hidraulis m
Universitas Sumatera Utara
S
= kemiringan dasar saluran mm
n
= koefesien kekasaran Manning detikm
13
m
= koefesien kekasaran, harganya tergantung jenis bahan saluran
Debit aliran bila menggunakan rumus Manning
2 1
3 2
1 Q = A×V = ×R ×I ×A
n
m
3
detik …………………………..…. 2.27
Kondisi debit aliran berfluktuasi sehingga perlu memperhatikan kecepatan aliran. Diupayakan agar pada saat debit pembuangan kecil masih dapat
mengangkut sedimen, dan pada keadaan debit besar terhindar dari bahaya erosi.
Penampang saluran Penampang saluran yang paling ekonomis adalah saluran yang dapat
melewatkan debit maksimum untuk luas penampang basah, kekasaran dan kemiringan dasar tertent. Berdasarkan persamaan kontinuitas, tampak jelas
bahwa untuk luas penampang melintang tetap, debit maksimum dicapai jika kecepatan aliran maksimum. Dari rumus Manning maupun Chezy dapat
dilihat bahwa untuk kemiringan dasar dan kekasaran tetap, kecepatan maksimum dicapai jika jari-jari hidraulik R maksimum.
Selanjutnya untuk penampang tetap, jari-jari hidraulik maksimum keliling basah, P minimum. Kondisi seperti itu yang telah kita pahami tersebut
memberi jalan untuk menentukan dimensi penampang melintang saluran yang ekonomis untuk berbagai macam bentuk seperti tampang persegi dan
tampang trapesium.
Universitas Sumatera Utara
1. Penampang persegi paling ekonomis
Pada penampang melintang saluran berbentuk persegi dengan lebar dasar B dan kedalaman air h, luas penampang basah A = B x h dan keliling
basah P. Maka bentuk penampang persegi paling ekonomis adalah jika kedalaman setengah dari lebar dasar saluran atau jari-jari hidrauliknya
setengah dari kedalaman air.
Gambar 2.5 Penampang saluran persegi
Untuk bentuk penampang persegi yang ekonomis: A = B×h
………………………………………………...………… 2.28
P = B+ 2h …………………………………………………..…….… 2.29
B = 2h atau
B h =
2
………………………………………….....…… 2.30
Jari-jari hidraulik R:
A B× h
R = =
P B + 2h
………………………………………………....…..2.31 B
h
Universitas Sumatera Utara
2. Penampang saluran trapesium paling ekonomis
Luas penampang melintang A dan keliling basah P, saluran dengan penampang melintang bentuk trapesium dengan lebar dasar b, kedalaman
h dan kemiringan dinding 1:m gambar 2.6 dapat dirumuskan sebagai berikut:
Gambar 2.6 Penampang saluran trapesium
A = B + mh h
…………………………………………..…………2.32
2
P = B + 2h m +1
…………………………………………………. 2.33
2
B = P - 2h m +1
………………………………….……………….. 2.34
Penampang trapesium paling ekonomis adalah jika kemiringan dindingnya
m =1 3
atau
o
θ = 60
. Dapat dirumuskan sebagai berikut:
2 B =
h 3 3
……………………………………………………...….. 2.35
2
A = h 3
……………………………………………..……………. 2.36 Kemiringan dinding saluran m berdasarkan kriteria
Luas penampang
A b +
= mh h
m
2
Keliling basah
2
P b + 2h 1+ m
= m
Jari-jari hidrolis
A R =
P
m
B h
1 m
mh mh
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan aliran
2 1
3 2
1 V =
×R ×I n
mdetik
2.4.2 Saluran Tertutup
Pada sistem saluran tertutup pipa flow seluruh pipa diisi dengan air sehingga tidak terdapat permukaan yang bebas, oleh karena itu permukaan tidak
secara langsung dipengaruhi oleh tekanan udara luar. Saluran tertutup umumnya digunakan pada daerah yang lahannya terbatas pasar, pertokoan, daerah yang
lalu lintas pejalan kakinya padat, dan lahan yang dipakai untuk lapangan parkir.
2.4.3 Dimensi Saluran
Dimensi saluran harus mampu mengalirkan debit rencana atau dengan kata lain debit yang dialirkan oleh saluran Q
S
sama atau lebih besar dari debit rencana Q
T
. Hubungan ini ditunjukkan sebagai berikut:
S T
Q Q
……………………………………………………….……………. 2.37
Debit suatu penampang saluran Q
S
dapat diperoleh dengan menggunakan rumus seperti dibawah ini:
S S
Q = A ×V
……………………………………………………………….. 2.38 dimana:
S
A
= luas penampang saluran m
2
V
= kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran mdetik Kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran dapat dihitung dengan
menggunakan rumus Manning sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
2 1
3 2
1 V = ×R ×S
n
……………………………………………………......……2.39
S
A R =
P
…………………………………………………………….………. 2.40
dimana:
V
= kecepatan rata-rata aliran di dalam saluran mdetik n
= koefesien kekasaran Manning R
= jari-jari hidrolis m
S
= kemiringan dasar saluran
S
A
= luas penampang saluran m
2
P = keliling basah saluran m
Nilai koefisien kekasaran Manning n, untuk gorong-gorong dan saluran pasangan dapat dilihat pada Tabel 2.7.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.7 Koefisien kekasaran Manning
Sumber: chow, 1959,
Tipe saluran dan diskripsinya Minimum Normal
Maksimum
Saluran, dilapis atau dipoles 1. Logam
a. Baja dengan permukaan licin Tidak dicat
Dicat b. Baja dengan permukaan bergelombang
2. Bukan logam a. Semen
Acian Adukan
b. Kayu Diserut, tidak diawetkan
Diserut , diawetkan dengan creosoted
Tidak diserut Papan
Dilapis dengan kertas kedap air
c. Beton Dipoles dengan sendok kayu
Dipoles sedikit Dipoles
Tidak dipoles Adukan semprot, penampang rata
Adukan semprot, penampang bergelombang
Pada galian batu yang teratur Pada galian batu yang tak teratur
d. Dasar beton dipoles sedikit dengan tebing dari
Batu teratur dalam a dukan Batu tak teratur dalam adukan
Adukan batu, semen, diplester Adukan batu dan semen
e. Batu kosong atau rip-rap f. Dasar kerikil dengan tebing dari
Beton acuan Batu tak teratur dalam adukan
Batu kosong atau rip-rap g. Bata
Diglasir Dalam adukan semen
h. Pasangan batu Batu pecah disemen
Batu kosong i. Batu potong, diatur
j. Aspal Halus
Kasar k. Lapisan dari tanaman
0,011 0,012
0,021
0,010 0,011
0,010 0,011
0,011 0,012
0,013
0,011 0,013
0,015 0,014
0,016 0,018
0,017 0,022
0,015 0,017
0,016 0,020
0,020
0,017 0,020
0,023 0,011
0,012 0,017
0,023 0,013
0,013 0,016
0,030 0,012
0,013 0,025
0,011 0,013
0,012 0,012
0,013 0,015
0,014
0,013 0,015
0,017 0,017
0,019 0,022
0,020 0,027
0,017 0,020
0,020 0,025
0,030
0,020 0,023
0,033 0,013
0,015 0,025
0,032 0,015
0,013 0,016
0,014 0,017
0,030
0,013 0,015
0,014 0,015
0,015 0,018
0,017
0,015 0,016
0,020 0,020
0,023 0,025
0,020 0,024
0,024 0,030
0,035
0,025 0,026
0,036 0,015
0,018 0,030
0,035 0,017
0,500
Universitas Sumatera Utara
Nilai kemiringan dinding saluran diperoleh berdasarkan bahan saluran yang digunakan. Nilai kemiringan dinding saluran dapat dilihat pada Tabel 2.9.
Tabel 2.8 Nilai kemiringan dinding saluran sesuai bahan Bahan saluran
Kemiringan dinding m Batuancadas
Tanah lumpur 0,25
Lempung kerastanah 0,5
– 1 Tanah dengan pasangan batuan
1 Lempung
1,5 Tanah berpasir lepas
2 Lumpur berpasir
3 Sumber :
ISBN: 979-8382-49-8
2.5. Kolam Retensi
