Formula Empiris Saluran Terbuka

Formula empiris saluran terbuka digunakan dalam menyelesaikan persoalan-persoalan saluran, khususnya saluran terbuka. Saluran terbuka memiliki beberapa variabel, diantaranya yaitu tampang lintang saluran, kekasaran dinding saluran atau dasar saluran, hambatan, ukuran dan bentuk saluran, kedalaman aliran dan debit, serta trase saluran. Variabel-variabel tersebut merupakan variabel yang tidak teratur, baik terhadap ruang maupun terhadap waktu. Formula empiris saluran terbuka yang dikemukakan oleh para ahli diantaranya Manning, Chazy dan Stickler. Berikut penjelasannya.

 

Formula

1. Manning 

Formula Manning dapat digunakan pada pengaliran di saluran terbuka dan dapat pula digunakan untuk saluran tertutup (pipa). Formula ini dikemukakan oleh Robert Manning pada tahun 1890. Formula manning merupakan formula yang digunakan untuk menghitung kecepatan aliran rata-rata. Berikut bentuk formulanya:

V = \frac{1}{n}\times R^\frac{2}{3}\times S^\frac{1}{2}
R =  \frac{A}{P}

Dimana, 

V = Kecepatan Aliran (m/s)
n = Koefisien Kekasaran Manning (m^1/3/s)
R = Jari-jari Hidrolis (m)
S = Kemiringan Dasar Saluran (m/m)
A = Luas Penampang (m²)
P = Keliling Basah (m)

Nilai dari koefisien kekasaran manning (n) berbeda-beda dan didasarkan dari bahan terbentuknya saluran itu sendiri. Berikut tabel nilai koefisien kekasaran Manning dari bahan pembentuk saluran yang pada umumnya sering digunakan.

Bahan Saluran	Nilai n
Logam Termoplastik, kaca, semen Beton Kayu Lempung Salurandengan dasar kerikil Lapisan dengan pasangan Batu Aspal Lapisan dengan tumbuhan	0,010 – 0,024 0,009 – 0,013 0,011 – 0,017 0,012 – 0,017 0,013 – 0,016 0,020 – 0,033 0,025 – 0,032 0,013 – 0,016 0,030 – 0,500

2. Chazy

Zat cair yang mengalir melalui saluran terbuka akan menimbulkan tegangan geser (tahanan) pada dinding saluran. Tahanan ini diimbangi oleh komponen gaya berat yang bekerja pada zat cair dalam arah aliran. Pada aliran seragam, kompoen gaya berat dalam arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser dimana harus dipengaruhi oleh kecepatan aliran. Setelah melalui penurunan formula, maka dihasilkan formula Chazy berikut:

V=C\times\sqrt{R \times S}
C = \frac{R^\frac{1}{6}}{n}

Dimana, 

V = Kecepatan Aliran (m/s)
C = Koefisien Chazy (m^1/2/s)
R = Jari-jari Hidrolis (m)
S = Kemiringan Dasar Saluran (m/m)
n = Koefisien Kekasaran Manning (m^1/3/s)

3. Stickler

Formula stikler dapat digunakan pada pengaliran di saluran terbuka, berikut bentuk formulanya:

V =K\times R^\frac{2}{3}\times S^\frac{1}{2}
K =\frac{1}{n}

Dimana,

V = Kecepatan aliran (m/s)
n = Koefisien kekasaran Manning (m^1/3/s)
R = Jari-jari hidrolis (m)
S = Kemiringan dasar saluran (m/m)
K =Koefisien kekasaran Stickler (m^1/3/s)

Jadi formula-formula empiris dari Manning, Chazy dan Stickler digunakan untuk mencari kecepatan rata-rata aliran, khususnya pada saluran terbuka. Jika ingin menghitung debit aliran dapat menggunakan formula kontinuitas yaitu :

Q = A \times V

Dimana,

Q = Debit (m³/s)
A = Luas Penampang (m²)
V = Kecepatan Aliran (m/s)

 

Aplikasi

Kita sudah mengetahui beberapa formula empiris yang dapat digunakan pada saluran terbuka. Untuk lebih jelasnya, mari kita bahas beberapa contoh soal hidrolika yang menggunakan formula Manning, Chazy dan Stickler.