Koefisien Pengaliran (C)

Bentuk Dan Dimensi Penampang Saluran Yang Ekonomis

              Bentuk-bentuk saluran untuk drainase tidak jauh berbeda dengan saluran air irigasi pada umumnya. Dalam perencanaan dimensi saluran drainase diusahakan menggunakan dimensi tampang yang ekonomis. Dimensi saluran yang terlalu besar berarti tidak ekonomis, sebaliknya dimensi saluran yang terlalu kecil, membuat daya tampung air berkurang.

              Dalam perencanaan dimensi saluran drainase diusahakan agar  memenuhi syarat ekonomis ( efisien ) yaitu saluran dapat mengalirkan debit secara maksimum. Penjelasan tentang tampang lintang ekonomis dapat dilakukan dengan menggunakan rumus debit aliran yang dalam hal ini menggunakan rumus Manning.

              Q = A . V = A .  . R^2/3 . S^1/2............................................................ (2.15)

dimana :

      V               =          Kecepatan aliran  (m/det)

      n           =   Angka kekasaran saluran

      R               =          Jari-jari hidrolis saluran  (m)

      S           =   Kemiringan dasar saluran 

      Q               =          Debit saluran  (m³/det)

      A               =          Luas penampang basah saluran  (m²)

Berdasarkan rumus tersebut akan dicari, untuk kemiringan saluran S dan kekasaran dinding n, suatu tampang lintang dengan luas yang sama A tetapi memberikan debit maksimal. Untuk nilai A, n, dan S konstan, debit akan maksimum apabila R maksimum, ini dicapai jika P minimum.

      -     Angka kekasaran Manning (n) ditentukan berdasarkan jenis saluran yang dipergunakan.

      -     Kemiringan elevasi muka tanah saluran (i) = kemiringan dasar saluran (S), ditentukan berdasarkan data topografi.

      -     Kemiringan dinding saluran ditentukan berdasarkan jenis bahan saluran yang digunakan.

2.11.1.    Penampang Berbentuk Trapesium

Untuk saluran trapesium (gambar 2.5) dengan lebar dasar B, kedalaman Y dan kemiringan tebing tg α = 1/m

         Gambar 2.5. Saluran Trapesium

                                               

Nilai m = 1/tg α adalah fungsi dari jenis tanah. Kemiringan ini ditentukan oleh sudut longsor material tebing. Dengan demikian hanya ada dua variabel yaitu lebar dasar B dan kedalaman Y untuk mendapatkan bentuk tampang basah yang paling efisien.

Luas tampang dan keliling basah adalah :

·         Luas Penampang (A) = Y ( B + mY )........................................................ (2.16)

·         Keliling Basah (P) = B + 2Y ...................................................... (2.17)

·         Lebar Atas Saluran ....................................................... (2.18)

·         Jari – jari Hidrolis R = .......................................................................... (2.19)

R = = ................................................................................ (2.20)

Dalam hal ini nilai  Y dan B adalah variabel. Apabila nilai B dari persamaan (2.16) disubtitusikan kedalam persamaan (2.17)  maka akan didapat:

............................................................................ (2.21)

Dengan menganggap A dan m tertentu ( konstan) maka nilai P akan minimum apabila dP/dY = 0, sehingga :

................................................................... (2.22)

       = -............................................................................. (2.23)

Subtitusi nilai A dari persamaan (2.16) kedalam persamaan (2.23) diatas dan kemudian disama dengankan dengan nol, maka :

................................................................... (2.24)

........................................................................... (2.25)

................................................................................... (2.26)

............................................................................................... (2.27)

dimana :

T adalah lebar muka air

Apabila m variabel maka Y dianggap konstan dan kemudian P  dideferensialkan terhadap m :

............................................................. (2.28)

              ...................................................................... (2.29)

........................................................................................ (2.30)

Maka :

               atau α = 60⁰......................................................................... (2.31)

Sehingga tampang basah paling ekonomis didapat apabila lebar muka air adalah dua kali panjang sisi miring (tebing) saluran. Kondisi ini didapat apabila sudut kemiringan tebing saluran terhadap horizontal adalah 60⁰.

Apabila nilai B dari persamaan (2.26) disubtitusikan kedalam persamaan jari – jari hidrolis akan didapat :

..................................................... (2.32)

..................................................................... (2.33)

Didapat :

 ................................................................................................. (2.34)