J. Hidrol. Hydromech., 60, 2012, 2, 87–100
doi: 10.2478/v10098-012-0008-1
KARAKTERISTIK ALIRAN BENDUNG JAMBUL LEBAR PERSEGI
PANJANG DENGAN PERMUKAAN HULU MIRING
EHSAN GOODARZI1), JAVAD FARHOUDI2), NASER SHOKRI3)
) Sekolah Teknik Sipil dan Lingkungan , Institut
+1-(404)944-6539, Mailto: ehsan.g@hotmail.com
1
&Reklamasi,
Teknologi
Georgia, AS;
Fakultas Tanah &; Air Eng., Universitas Teheran, Iran.
2)
Departemen Irigasi
3)
Kementerian Energy, Otoritas Air Regional Fars , Shiraz, Iran.
Karakteristik hidrolik aliran di atas bendung jambul lebar persegi panjang dengan berbagai lereng hulu
dipelajari secara eksperimental. Serangkaian percobaan laboratorium dilakukan untuk menyelidiki efek
perubahan lereng hulu dari 90º menjadi 75º, 60º , 45º, 30º, 22,5º, 15º, dan 10º pada pola permukaan aliran,
nilai koefisien muatan dis, profil kecepatan pendekatan dan zona pemisahan aliran. Selain itu, hubungan
matematis baru untuk profil permukaan air dan faktor koreksi baru untuk memperkirakankoefisien debit di
atas bendung dengan berbagai lereng hulu diperkenalkan. Hasil penelitian menunjukkan penurunan lereng
hulu dari 90º menjadi 10º yang menyebabkan peningkatan nilai koefisien debit dan disipasi zona pemisahan.
KATA KUNCI: Bendung Jambul Luas, Kemiringan Wajah Hulu, Pola Permukaan Aliran, Koefisien
Pelepasan, Faktor Koreksi, Zona Pemisahan, Profil Kecepatan.
Ehsan Goodarzi, Javad Farhoudi, Naser Shokri: KARAKTERISTIK ALIRAN DROP PERSEGI PANJANG
DENGAN TEPI PENETRASI LEBAR DENGAN PERMUKAAN PEMANDU MIRING.
J. Hidrol. Hidromech., 60, 2012, 2; 20 lit., 15 d.m., 2 tab.
Tesis ini mencakup hasil studi eksperimental aliran air melalui luapan persegi panjang dengan tepi
luapan lebar dengan kemiringan permukaan luapan instruktif yang berbeda. Kami melakukan
serangkaian percobaan laboratorium dengan tujuan mempelajari pengaruh kemiringan yang berbeda
dari permukaan luapan manual dari 90 °, 75 °, 60 °, 45 °, 30 °, 22,5 °, 15 °, hingga 10 ° pada bentuk
level, nilai Koefisien aliran, kecepatan Profi dan untuk aliran di daerah pemisahan. Selain itu, hubungan
matematis baru untuk menghitung bentuk level ditemukan, serta faktor koreksi baru untuk menentukan
koefisien aliran melalui lereng, dengan kemiringan yang berbeda - permukaan air. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa penurunan kemiringan permukaan luapan instruksional dari 90 ° menjadi 10 °
menyebabkan peningkatan koefisien aliran dan disipasi area pemisahan.
KATA KUNCI: tepi luapan lebar, kemiringan permukaan, bentuk permukaan, koefisien efluen,
faktor koreksi, area pemisahan, profil kecepatan aliran.
1. Pendahuluan
Pengukuran aliran adalah kuantifikasi parameter
pergerakan fluida . Sejak hari-hari awal hidrolika,
berbagai alat pengukur aliran seperti struktur
hidrolik telah dikembangkan dan digunakan di
saluran air. Struktur hidrolik telah dipasang pada
saluran terbuka atau sungai dengan ketinggian air
bebas untuk memperkirakan debit berdasarkan
ketinggian air hulu yang diukur (Boiten, 1993).
Misalnya, bendung sebagai jenis struktur hidrolik
terdiri dari beberapa obstruksi untuk meningkatkan
ketinggian air dan biasa digunakan untuk mengukur
debit.
Pengukuran aliran dalam struktur hidrolik terutama
dapat diklasifikasikan menjadi dua metode utama, (1)
87
metode kepala hidrolik, dan (2) metode area
kecepatan. Pada metode pertama, debit aliran
ditentukan dengan mengukur perbedaan kepala
hidrolik melalui jangkauan aliran, sedangkan pada
metode kedua
debit aliran diperoleh dengan
mengukur kecepatan lokal bersama dengan daerah
yang terkena dampaknya. Metode ini sebagian
besar disimpulkan dengan beberapa persamaan
empiris antaran debit dan flow head, dan kadangkadang mereka mungkin berbeda dari pengukuran
lapangan. Salah satu struktur hidrolik yang paling
banyak digunakan untuk mengukur laju aliran di
saluran terbuka dan sungai adalah bendung jambul
lebar persegi panjang. Ini adalah struktur teknik
umum dengan lambang horizontal di atasnya garis
pita praktis lurus dan paralel. Sederhana ini
88
Mengalir Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
hulu muka
Struktur sering digunakan dalam sistem irigasi,
skema pembangkit listrik tenaga air, dan jalan raya.
Beberapa bendung jambul lebar yang paling umum
adalah bendung jambul lebar persegi panjang dengan
kemiringan muka hulu 90º, bendung jambul lebar
bermata bulat persegi panjang, dan bendung jambul
lebar atau crump segitiga . Di antara bendung ini,
yang paling sederhana adalah bendung bermata
persegi (tepi mengacu pada pintu masuk dari saluran
pendekatan) dengan penampang persegi panjang.
Keuntungan utama bendung jambul lebar persegi
panjang dengan kemiringan muka hulu 90º termasuk
koefisien debit konstan dalam kondisi aliran optimal,
sensitivitas kurang terhadap perendaman hilir,
desain dan konstruksi sederhana, dan konstruksi
rendah dan
ry dan menyajikan ekspresi baru untuk karakteristik
aliran bebas bendung jambul lebar dengan
kemiringan permukaan hulu 90º. Singer (1964)
melaporkan bahwa koefisien pelepasannt bendung
jambul luas (Cd) tergantung pada tinggi bendung (P)
serta panjang puncak (L). Juga dinyatakan bahwa
pelepasan coefficient adalah fungsi dari H 1 P dan H 1 (H 1 + P),
sedangkan kedalaman kritis di atas puncak akan
terjadi jika kedua kondisi berikut terpenuhi:
biaya utilitas .
Dalam situasi tertentu, tanda struktural bendung
dapat menghadirkan fleksibilitas untuk
memodifikasi
0.18 H 1
Kemiringan permukaan hulu untuk memberikan
karakteristik hidraulik yang lebih baik dan mengukur
efisiensi pelepasan pada presisi yang lebih tinggi.
Oleh karena itu, model bendung jambul lebar yang
berbeda dengan penampang senyawa persegi
panjang dianalisis secara eksperimental dalam
penelitian ini.
Kemiringan hulu bendung
keinginan telah diubah dari 90º menjadi 75º, 60º,
45º, 30º, 22,5º, 15º, dan 10º untuk menyelidiki:
1. Efek mengubah kemiringan hulu bendung jambul
lebar
persegi
panjang
pada
koefisien
pembuangan,
2. Mengubah profil kecepatan di atas puncak
bendung miring yang berbeda di sepanjang arah
aliran, dan
3. Pengaruh zona pemisahan pada karakteristik
aliran.
total energi kepala hulu bendung H1 dan bendung.
panjang puncak L sebagai berikut: jambul panjang
persegi panjang
bendung, bendung jambul lebar persegi panjang,
bendung jambul pendek persegi panjang, dan
bendung jambul tajam persegi panjang. Hall (1962)
menerapkan lapisan batas theo-

 
L
dan

H
P
1
2. Tinjauan literatur
Karakteristik aliran bendung jambul lebar dengan
penampang yang berbeda telah menarik bagi banyak
peneliti. Woodburn (1932) menunjukkan bahwa
aliran melewati tahap kritis di beberapa bagian di
puncak bendung jambul luas dan lokasi bagian ini
bervariasi sesuai dengan dimensi kepala hidrostatik
dan bendung. Selain itu, ia mempresentasikan
hubungan kedalaman-debit berdasarkan kapal ion
relat antara kapasitas luapan, koefisien debit, lebar
bendung, dan kepala air hulu. Govinda Rao dan
Muralidhar (1963) mengklasifikasikan bendung
persegi panjang dalam empat kategori berdasarkan
89
di mana
H 1J. Farhoudi,
adalah kepala
energi total di hulu
Dan.
Goodarzi,
N.
bendung, h1 – kepala luapan di hulu bendung, dan P
Shokri
dan L adalah tinggi dan panjang bendung , dengan
hormat.
Berdasarkan kondisi di atas, daerah aliran parallel akan terjadi di suatu tempat di tengah jalan di
atas puncak. Permukaan air miring ke bawah di
awal dan dekat ujung puncak. Dari sudut pandang
hidrolik, bendung dapat digambarkan sebagai
jambul lebar di atas kisaran ini saja dan bagian
kontrol terletak di ujung bagian ketika aliran
paralel terjadi.
Harrison (1967) mempresentasikan koefisien
debit baru untuk bendung jambul lebar yang
ramping berdasarkan teori aliran kritis. Rao dan
Shukla (1971) melakukan
penyelidikan
eksperimental yang mengukur pengaruh panjang
puncak terbatas pada karakteristik muatan bendung
jambul lebar dengan kemiringan muka hulu 90º.
Ramamurthy et al. (1988) mempelajari efek
pembulatan tepi hulu bendung jambul lebar pada
karakteristik
aliran
melalui
penyelidikan
eksperimental.
Hager dan Schwalt (1994)
menunjukkan bahwa bendung jambul lebar dengan
kemiringan muka hulu 90º
lebih akurat
dibandingkan dengan muka hulu bermata bulat.
Baylar dan Emiroglu (2002) mempelajari
laju
entrainment udara dari bendung jambul tajam
segitiga 30 ° dan membandingkan hasilnya dengan
bendung jambul tajam lainnya dengan geometri
penampang yang berbeda.
Ghodsian (2003)
menyelidiki hidrolika bendung sisi persegi panjang
jambul tajam di bawah aliran superkritis. Farhoudi
dan Shahalami (2005) mengusulkan pola aliran
prinsip hidrolik dari bendung jambul persegi
panjang lebar dan pendek. Borghei et al. (2006)
stud- ied miring persegi panjang jambul tajam
bendung untuk
90
Mengalir Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
hulu muka
kondisi terendam dan aliran bebas dan hubungan
pelepasan panggung dikembangkan berdasarkan
teori ISS. Farhoudi dan Shokri (2007) pengalamanpenghitungan menentukan karakteristik
Berdasarkan
kontinuitas
dan
persamaan
Bernoulli, hubungan debit untuk aliran di atas
bendung jambul lebar dapat ditulis sebagai:


aliran
bendung persegi panjang jambul lebar dengan
miring
wajah hilir. Mereka mempertimbangkan pengaruh
kemiringan hilir terhadap efisiensi debit bendung
dan sensitivitasnya terhadap rasio perendaman hilir.
Ramamurthy et al. (2009) menerapkan model k − s
untuk menentukan berbagai karakteristik aliran
seperti distribusi ve-locity , profil permukaan air dan
distribusi pres-su re melalui bendung jambul tajam
di saluran terbuka persegi panjang. Sargison dan
Percy (2009) menyelidiki aliran air di atas bendung
trapesium jambul lebar atau tanggul dengan berbagai
lereng hulu dan hilir. Dalam studi mereka, efek 2H:
1V , 1H: 1V dan lereng vertikal dalam berbagai
kombinasi pada bendung hulu dan hilir wajah
dibandingkan. Haun et al. (2011) menerapkan dua
kode dinamika fluida komputasi (CFD), Flow 3D
dan SSIIM2, untuk menghitung air
mengalir di atas bendung jambul lebar trapesium.
Banyak penelitian, termasuk yang dirujuk di
atas,
telah mempertimbangkan
efek dari luas yang
berbeda
Desain bendung jambul pada karakteristik aliran,
sementara hanya sedikit penelitian dalam literatur
yang menyelidiki berbagai
lereng hulu yang
bervariasi dalam bendung jambul lebar persegi
panjang (yaitu dari 90º hingga 10º). Oleh karena
itu, penelitian ini termasuk mempertimbangkan efek
perubahan lereng hulu bendung jambul luas persegi
panjang pada pola permukaan air, nilai koefisien
debit, mendekati profil kecepatan, dan zona
pemisahan aliran.
1/2

 3/2
Cd ê 3 ç g ú B. H 1 ,
(1)
3



di mana, H 1 = h 1 + h v, h v adalah kepala kecepatan
aliran yang mendekat sama dengan v 2 2 g , h 1 –
kepala luapan di hulu bendung [m], v – yang
pendekatan kecepatan rata-rata [m s-1] di mana h1 terhalang- ditambang, dan B - lebar bendung yang
membentang lebar saluran penuh.
Secara umum, tidak mungkin untuk secara
langsung mengukur kepala energi total H 1 dalam
instalasi lapangan, sedangkan di tempat-tempat di
mana kecepatan pendekatan sangat rendah
komponen kepala kecepatan (h v) dapat di-neglected, sehingga H 1 dalam Eq. (1) dapat diganti
dengan h 1 (Bettez et al., 2001). Oleh karena itu,
praktik
umum menghubungkan
debit dengan
permukaan air hulu di atas puncak dapat ditulis
sebagai

1/2 
3/2


Q
(2)
Q
B.
g  Cd ê 3
3 h1
1. Garis aliran paralel dan distribusi presure hidro
ostatik di atas puncak berlaku,
2. Ketebalan lapisan batas diabaikan dibandingkan
dengan kedalaman aliran di atas puncak,
3. Distribusi kecepatan mengikuti pola seragam di
lapisan luar (Bos, 1985).
3. Penilaian teoritis
Hubungan teoritis untuk menilai karakteristik
aliran bendung
jambul lebar persegi panjang
didasarkan pada hubungan antara debit dan
ketinggian air hulu. Hubungan ini dapat diatur dari
pendekatan teoritis yang sebagian besar dilakukan
oleh studi model hy draulic. Namun, sejumlah
asumsi harus dibuat untuk kesederhanaan dan
beberapa penyesuaian diperlukan untuk cairan nyata
dengan memperkenalkan koefisien . Asumsi yang
digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
89
 


Dan. Goodarzi, J. Farhoudi,N.
Shokri
di mana Q adalah debit aliran [m 3 s-1], g percepatan gravitasi [m s-2], dan Cd adalah
koefisien pelepasan. Laporan oleh berbagai
peneliti menunjukkan bahwa hasilnya ditentukan
oleh Eq. (2) berasal dari pengukuran lapangan
dapat dikaitkan dengan asumsi yang dibuat dalam
mencapai Eq. (1). Rupanya penyimpangan ini
mempengaruhi nilai Cd dalam Eqs. (1) dan ( 2)
yang menekankan penentuan yang benar dari
koefisien pelepasan bendung (Bhaskar dan Nigam,
1990).
4. Tata letak eksperimental
Pengukuran eksperimental dilakukan dalam
flume penelitian dengan penampang lebar 0,25 m,
kedalaman 0,50 m dan panjang 12 m (Gambar 1).
Tingkat air ekor rendah dipertahankan, dan itu tidak
mempengaruhi aliran yang datang untuk semua
kasus.
Bendung disusun dari dua bagian utama:
wajah hulu atau bagian baji, dan bagian persegi
panjang atau segmen inti, di mana wajah hulu
saling diubah untuk menghasilkan kombinasi yang
berbeda dari lereng hulu dan bagian persegi
panjang. Panjang bagian tengah adalah 0,60m (atau
L = 0,60m) sedangkan tinggi dan lebar adalah
0,25m (atau P = B =
= 0,25 juta). Bagian persegi panjang disiapkan
dan diamankan sebagai inti pusat struktur di
seberang
90
Mengalir Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
hulu muka
Seluruh lebar flume dengan jarak 1,2 m dari tangki
masuk air hulu. Selanjutnya, delapan irisan dengan
kemiringan dan ukuran yang berbeda
disiapkan dan ditambahkan ke inti struktur pusat di
setiap tata letak eksperimen individu. Lem tahan air
diterapkan dengan hati-hati untuk mengencangkan
air
Persamaan Bernoulli, stagnasi atau tekanan total
dapat dihitungsebagai:
v2 
pt
ps


.
(3)


wajah hulu. Aliran itu mengarah ke flume melalui
tangki hulu yang diumpankan dari reservoir utama
dan dikendalikan oleh alat yang dapat disesuaikan.
Pada langkah
berikutnya, aliran dengan debit
0,015, 0,020, 0,025, 0,030 dan 0,0 35 [m3 s-1]
dilewati
Memecahkan itu untuk
kecepatan, kita mendapatkan:
hilir di atas bendung. Perlu dicatat bahwa laju aliran
disesuaikan menggunakan bendung persegi panjang
jambul tajam yang telah dikalibrasi sebelumnya
yang dipasang di pintu masuk tangki hulu dan laju
aliran volumetrik diukur di hilir bendung
menggunakan bendung takik 90 ° V dengan akurasi
± 0,01 [l s-1]. Selain itu, flume dilengkapi dengan
gerbang berengsel untuk mengatur kedalaman air
hilir. Profil permukaan air ditentukan secara vertikal
dan horizontal hingga ±0,1 mm menggunakan
pengukur titik pada peralatan lintasan pada titik
statis berbeda dengan jarak 0. Terpisah 05 dan 0,10
m (Gbr. 2). Sebuah tabung pitot digunakan untuk
mengukur profil kecepatan sepanjang arah aliran dan
di atas puncak bendung. Tabung pitot dasar terdiri
dari tabung yang menunjuk langsung ke aliran fluida
dan
mengukur kecepatan
fluida dengan
mengubahenergi kinetik aliran menjadi energi
potensial.
Konversi terjadi pada titik stagnasi,
yang terletak di
pintu masuk tabung pitot.
Berdasarkan
di mana v adalah kecepatan fluida, pt – stagnasi atau
total
Tekanan, PS – Tekanan statis, dan ρ adalah densitas
fluida. Hubungan antara penurunan tekanan Δp
atau
pt − ps karena Δh, dapat ditulis sebagai:

v
p
(4)
2( hal t
ps )

g

h,
(5)
di mana Δh adalah pembacaan manometer.
Dalam penelitian ini, total 40 percobaan
laboratorium termasuk delapan model bendung
jambul lebar yang berbeda dengan penampang
senyawa persegi panjang dan lima debit yang
berbeda, dilakukan di laboratorium horizontal flume
12,0 m panjang, lebar 0,25 m, dan kedalaman 0,50
m untuk menyelidiki efek dari Mengubah lereng
hulu bendung jambul lebar persegi panjang pada
nilai koefisien debit, profil air dan profil kecepatan
pendekatan. Hasil yang dicapai disajikan dalam
bagian berikut.
91
Dan. Goodarzi, J. Farhoudi, N.
Shokri
Ara. 1. Saluran eksperimental.
92
Mengalir Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
hulu muka
Ara. 2. Lokasi pengukuran permukaan
air
dan
profil
kecepatan.
5. Analisis hasil eksperimen
5.1 Profil alur
Profil permukaan air diukur untuk konfigurasi
yang dijelaskan sebelumnya dan beberapa profil
permukaan air tipikal ditunjukkan pada Gambar 3, 4,
dan 5 untuk kemiringan masing-masing 90º, 45º,
dan 10º.
Berdasarkan angka-angka yang disajikan,
bendung dengan kemiringan muka hulu 90º
menunjukkan profil aliran yang sangat curam di
pintu masuk puncak bendung (Gbr. 3). Terbukti dari
Gambar 3, kedalaman aliran menurun dan melewati
kedalaman kritis di sekitar puncak bendung . Selain
itu, mengurangi lereng muka hulu kembaliternoda
dalam penurunan kelengkungan aliran mendekat dan
profil air menutup ke streamline horizontal di atas
puncak bendung (Gambar. 4 dan 5).
Ara. 3. Profil aliran di atas bendung jambul lebar standar (90 °).
93
Dan. Goodarzi, J. Farhoudi, N.
Shokri
Ara. 4. Profil aliran di atas bendung dengan kemiringan muka hulu 45 °.
Ara. 5. Profil aliran di atas bendung dengan kemiringan muka
hulu 10 °.


Definisi matematis terungkap untuk profil aliran di
atas bendung individu sebagai berikut:
di mana X = x h 1, Y = h h 1, x adalah jarak
dari tepi masuk bendung (atau tepi bendung
bagian tengah), h – kepala luapan, h1- over-
X
Y
a b
Amis 
94

c


d

,
(6)
kepala aliran
hulu bendung,
dan a, b, c dan
d – koefisien
konstan untuk
setiap
bendung,
seperti yang
ditunjukkan
pada Tab. 1.
Mengalir Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
hulu muka
95
Dan. Goodarzi, J. Farhoudi, N.
Shokri
T a b l e 1. Koefisien konstan yang mengatur persamaan air profil permukaan.
Kemiringan muka
ke-90
ke-75
ke-60
ke-45
Tanggal 30
22.5
Tanggal 15
ke-10
hulu
R2
0.99
0.99
0.98
0.97
0.97
0.97
0.97
0.97
a
0.735
0.734
0.771
0.772
0.784
0.784
0.783
0.795
Profil alur dibuat sketsa berdasarkan pengalamanHasil mental diperoleh dari semua bendung pada
h
berbagai mengalir Harga dan si bendung
Dilengkapi kurva dengan dan ke ataskemiringan permukaan sungai 22,5º disajikan pada
h1
Gambar. 6. Itu
perlu dicatat bahwa penerapan Eq. (6) terbatas pada
pekerjaan eksperimental karena diturunkan
dari serangkaian percobaan
laboratorium.
𝑏
𝑏
𝑏
0.273
0.273
0.257
0.244
0.223
0.222
0.259
0.229
0.644
0.643
0.635
0.635
0.594
0.595
0.789
0.666
1.08
1.08
1.53
1.54
1.51
1.5
2.32
2.11

x
a




c
b Htanh
 1
d

(7)




dan turunannya kemudian dihitung sebagai:
x


b
 
. 1
û
D d Amis
Hei
X 

dh
Untuk mendapatkan efek perubahan lereng muka
hulu pada profil permukaan air, Eq. (6) dinyatakan
dalam parameter aslinya sebagai:
ú


h1
2



c
5.2 Variasi profil permukaan air

(8)

d



Eq. (8) kemudian dibuat sketsa untuk semua
bendung menggunakan semua data yang diukur dan
hasilnya menunjukkan bahwa mengurangi lereng
muka hulu menghasilkan kemiringan profil aliran
yang menurun (Gambar 7).
96
Mengalir Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
hulu muka
Ara. 6. Profil aliran yang dipasang di atas bendung dengan kemiringan permukaan hulu 22,5 °.
97
Dan. Goodarzi, J. Farhoudi, N.
Shokri
Ara. 7. Kemiringan
profil

permukaan air.
5.3 Pengaruh bendung kemiringan
muka hulu pada koefisien debit
Cr

1.0
4.63 Tubuh3/2 (
g(2.33
4
)
)
(10)
Koefisien debit aliran
bebas dihitung untuk
semua bendung dan hasilnya dibuat sketsa pada
Gambar.
8. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien
debit
meningkat seiring dengan menurunnya
kemiringan permukaan hulu . Dengan kata lain,
koefisien debit terbesar terjadi
pada bendung
dengan kemiringan muka hulu 10° sedangkan pada
bendung jambul lebar standar (kemiringan hulu 90°
) koefisien pelepasan adalah
di mana P adalah tinggi bendung, L – panjang
bendung, h1 – kedalaman hulu bendung jambul lebar
standar ,
£ = h1 L, dan C r – rasio koefisien pelepasan bendung
dengan α kemiringan muka hulu (C d α) terhadap
koefisien muatan bendung jambul lebar standar
(Cd90):
yang terkecil. Koefisien debit yang diukur pada
berbagai laju aliran disajikan dalam Tab. 2.
Fritz dan Hager (1998) menyajikan koreksi
Cr

koefisien Ce dalam rumus aliran di atas bendung
jambul tajam untuk mendapatkan aliran di atas
bendung persegi panjang jambul lebar dengan
permukaan hulu miring sebagai berikut:
Koefisien pelepasan bendung jambul lebar
persegi panjang dengan kemiringan permukaan hulu
α dapat dihitung dengan menghitung C r dari Eq.
(10) dan diterapkan pada Eq. (11). Perbandingan
antara comkoefisien pelepasan puted berdasarkan Eqs. (10) dan
C 1
2Tanpa(
(9)
(11) dan pengukuran eksperimental ditunjukkan
pada Gambar ara. 9 dan 10, masing-masing.
Ara. 11 menunjukkan coef- debit yang dihitung
dimana dalam penelitian mereka,
= ( h - P) L, P tinggi bendung, L - panjang puncak, h - kedalaman
aliran di atas puncak, dan α - kemiringan wajah
hulu.
98
Dalam penelitian ini , faktor koreksi baru Cr dikirim
sebelumnya
untuk
memperkirakan koefisien
pelepasan di atas bendung jambul lebar persegi
panjang dengan kemiringan permukaan hulu yang
dan
)
g (1
4
)
C
d 
Cd
.
(11)
90
berbeda dengan mengubah beberapa Mengalir
parameter
ficient
penelitian
inilebar
dan
data dengan
eksperimen
Karakteristik
arabdalam
Persegi panjang
jambul
bendung
miring
dalam persamaan Hager, sebagai berikut: hulu muka
lainnya oleh Bazin (1896), Govinda Rao dan
Muralidhar (1963), Bos (1985), Hager dan
Schwalt (1994), ISO 3846 atau British International
Standard (2008), dan Sargison
dan Percy
(2009). Seperti yang dapat dilihat pada gambar ini,
ada kemiripan yang baik antara nilai koefisien
pelepasan dalam penelitian ini dan pengamatan
eksperimental lainnya dan data eksperimen kami
sesuai dengan eksperimen lainnya Pengamatan.
99
Dan. Goodarzi, J. Farhoudi, N.
Shokri
Ara. 8. Variasi koefisien debit vs
T a b l e 2. Koefisien
lereng
debit yang diukur
muka hulu.
di lereng dan debit yang berbeda.
Kemiringan muka
hulu
90 °
75 °
ke-60
ke-45
Tanggal
22.5th
30
Q [m3 s-1]
Tanggal
ke-10
15
Koefisien pelepasan (C d )
0.015
0.8859
0.9283
1.0078
1.0235
1.0300
1.0380
1.0711
1.0872
0.020
0.8971
0.9241
0.9989
1.0172
1.0212
1.0498
1.0605
1.1037
0.025
0.9089
0.9414
1.0073
1.0180
1.0368
1.0542
1.0900
1.1365
0.030
0.9195
0.9456
0.9821
1.0212
1.0259
1.0583
1.0708
1.1160
0.035
0.9364
0.9582
0.9951
1.0370
1.0436
1.0743
1.0976
1.1220
5.4 Zona pemisahan
Ketika aliran mencapai bendung persegi panjang
dengan tepi hulu persegi, aliran terpisah dari tepi
hulu dan tidak menempel kembali ke bendung
sebelum aliran meninggalkan bendung (Azimi dan
Raja-ratnam, 2009). Pengamatan eksperimental
menunjukkan bahwa
pembulatan hulu dan
kemiringan hulu yang bervariasi mengubah
geometri aliran masuk bendung dan memiliki
dampak besar pada pola aliran dan zona pemisahan
di atas puncak (Bazin,1896; Sargison dan Percy,
2009). Zona pemisahan dan pusaran cenderung
mempersulit aliran pattern di atas bendung dan
mengubah distribusi kecepatan di sungai (Chow,
1959). Hasil penelitian ini mengungkapkan bahwa
variasi kemiringan muka hulu bendung jambul lebar
10
0
persegi panjang berpengaruh besar terhadap aliran
sepa-
ransum dari puncak hulu dan mengalir di atas
zona
Mengalir
Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
puncak sep-arat.
hulu muka
Berdasarkan hasil, bendung dengan kemiringan
muka hulu 90º mengalami pemisahan aliran di tepi
hulu, dan mengembangkan zona pemisahan
mempengaruhi profil kecepatan dan distribusi
pressure di atas puncak.
Menurut literatur,
ada hubungan terbalik antara discharge coefficient (Cd) dan overflow head hulu
bendung (h1) sepanjang arah aliran (Eq. (2)). Jadi
mengembangkan
zona
pemisahan
dengan
meningkatkan kepala aliran akan memberikan efek
negatif pada koefisien pelepasan bendung dan itu
akan berbanding terbalik dengan pengaruh Cd.
Diamati bahwa ketika kemiringan permukaan hulu
menurun, efek tepi masuk bendung atau pemisahan
aliran berkurang dan mengakibatkan disipasi
bertahap dari zona pemisahan.
10
1
Dan. Goodarzi, J. Farhoudi, N.
Shokri
Ara. 9. Sesuaikan faktor koreksi yang dihitung dengan data eksperimen.
Ara. 10. Perbandingan koefisien pelepasan eksperimental dan dihitung dari Eq. (11).
10
2
Mengalir Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
hulu muka
Ara. 11. Perbandingan koefisien debit yang dihitung dalam penelitian ini dan
Ara.
12.
data
eksperimen lainnya.
Zona pemisahan di atas puncak bendung miring hulu .
Untuk menunjukkan pengaruh kemiringan muka
hulu pada karakteristik pemisahan aliran, panjang
pemisahan aliran diplot terhadap kedalaman aliran
dan ditunjukkan pada Gambar. 12. Pada gambar ini,
panjang pemisahan terbesar terjadi pada bendung
dengan hulu 90º
10
3
kemiringan
dan N.secara bertahap berkurang
Dan.
Goodarzi, wajah
J. Farhoudi,
dengan penurunan kemiringan wajah hulu. Hasil
Shokri
penelitian
menunjukkan
bahwa
koordinat
maksimum zona pemisah aliran jatuh pada x h 1 =
0,240 dan h h 1 = 0,053.
10
4
Mengalir Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
hulu muka
5.5 Profil kecepatan
Profil kecepatan aliran diukur di atas puncak
menggunakan tabung pitot pada peralatan traverse
pada titik statis yang berbeda berjarak antara 0,05
dan 0,10 m terpisah (Gambar 2). Berbagai profil
kecepatan tanpa dimensi
diplot dan hasilnya
disajikan pada Gambar 13 hingga 15. Berdasarkan
gambar. 13, nilai kecepatan sepanjang arah aliran
meningkat dan aliran melewati bentuk sub-kritis
terhadap kondisi super-kritis . Selain itu, kecepatan
aliran cenderung nol pada
tepi pintu masuk bendung standar dan lebih tinggi
dari nol di tepi pintu masuk bendung dengan
permukaan miring hulu, mencerminkan aliran yang
mudah melewati puncak bendung. Selanjutnya,
zona pemisahan yang terjadi di tepi bendung dan
dengan kecepatan aliran menjadi negatif berkurang
dengan berkurangnya lereng muka hulu. Tidak ada
kecepatan negatif yang diamati untuk bendung
dengan kemiringan muka hulu kurang dari 45 °
(Gambar. 14 dan 15).
Ara. 13. Profil kecepatan bendung dengan kemiringan muka hulu 90 °.
10
5
Ara.
14. ProfilJ.kecepatan
dengan kemiringan muka hulu 45 °.
Dan. Goodarzi,
Farhoudi, bendung
N.
Shokri
10
6
Mengalir Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
hulu muka
Ara. 15. Profil kecepatan bendung dengan kemiringan muka hulu 10 °.
6. Sumber kesalahan
Kesalahan paling signifikan yang terjadi dalam
pengukuran pelepasan tidak langsung menggunakan
struktur hidrolik yang berbeda seperti bendung
jambul lebar dapat ditulis sebagai berikut:
1. Cara di mana kepala h 1 diukur dan metode
pendaftaran ketinggian air dan tingkat puncak,
2. Kesalahan dalam kalibrasi mempengaruhi
keandalan koefisien pelepasan karakteristik C d,
3. Kelemahan tabung pitot dalam mengukur
kepala statis dalam aliran lengkung,
4. Kesalahan dalam dimensi struktur, dan
5. Karena flume laboratorium yang digunakan
adalah channel sempit (rasio lebar terhadap
kedalaman kurang dari 5), dinding samping dapat
menghasilkan turbulensi anisotropik yang
menciptakan arus sekunder pada penampang dan
berpengaruh pada kecepatan maksimum dan
profil kecepatan (Nezu dan Nakagawa, 1993).
7. Kesimpulan
Dalam penelitian ini, serangkaian percobaan
laboratorium
dilakukan untuk menyelidiki
pengaruh perubahan kemiringan hulu bendung
jambul lebar persegi panjang terhadap koefisien
pelepasan, profil kecepatan, dan zona pemisahan
aliran. Dengan menganalisis hasil pengalaman,
kesimpulan berikut dapat ditarik:
1. Koefisien pelepasan yang terkait dengan kepala
energi luapan bervariasi dengan kemiringan hulu
relatif. Berkurangnya kemiringan muka di hulu
membuat profil permukaan air jatuh ke
kelengkungan halus dan menjadi lebih rata. Juga,
koefisien debit cenderung meningkat dengan
penurunan kemiringan bendung hulu. Kam,
bendung dengan kemiringan muka hulu 90 0 dan
10 0 masing-masing memiliki koefisien debit terkecil
dan terbesar . Nilai koefisien pelepasan bendung
pada kemiringan 10° sekitar 22% lebih tinggi
daripada bendung dengan kemiringan muka hulu
90º . Selain itu, faktor koreksi new
Cr disajikan untuk memperkirakan debit coefficient bendung jambul lebar persegi panjang
dengan kemiringan permukaan hulu yang
berbeda.
2. Profil aliran bendung individu yang jatuh dalam
persamaan hiperbolik dengan koefisien dan nilai
konstan yang berbeda untuk setiap bendung serta
definisi matematika yang sesuai telah dikirim
sebelumnya.
3. Pemisahan aliran terjadi di tepi bendung jambul
lebar persegi panjang dan meluas ke titik tertentu
di atas puncak. Mengenai ion pemisah, kecepatan
aliran menjadi negatif melalui zona
ini.
Penurunan kemiringan muka hulu mengurangi
zona pemisahan sehingga kecepatan negatif tidak
akan terjadi di pintu masuk bendung . Oleh
karena itu, tidak ada kecepatan negatif pada
bendung dengan kemiringan hulu kurang dari 45
10
7
°
Dan.. Goodarzi, J. Farhoudi, N.
Shokri
10
8
Mengalir Karakteristik arab Persegi panjang jambul lebar bendung dengan miring
hulu muka
pengujian model dan kalibrasi bendung saluran
menyimpulkan
Berdasarkan hasil, kita dapat
bahwa desain bendung hulu memiliki pengaruh
yang cukup besar terhadap pola aliran dan koefisien
debit bendung jambul lebar persegi panjang,
dan
kinerja
struktur
ini
dioptimalkan
dengan
memvariasikan lereng hulu.
Ucapan terima kasih. Saya ingin mengucapkan
terima kasih secara mendalam dari Eng. Mina Ziaei,
dan Eng. Majid Mir-zaei yang berkontribusi selama
penelitian.
pembuangan Kota Ottawa . Bisa. J. Civ. Inggris, 28, 627–
639.
Daftar simbol
B
– luasnya bendung [m],
Cd
– koefisien pelepasan ,
Cr
– koefisien koreksi,
– debit koefisien arab Weir dengan hulu muka
Cd

Ce
L
g
h
lereng α,
– koefisien koreksi,
– panjang puncak [m],
– percepatan gravitasi [m s −2],
– kepala meluap di atas puncak [m],
h 1– kepala luapan di hulu bendung [m ],
H1– kepala energi total di hulu
bendung [m], h v–
kepala kecepatan aliran yang mendekat ,
hc
P
pt
ps
Q
v
vc
x
a, b, c, d
X
Y
– kedalaman kritis di atas puncak [m],
– tinggi bendung [m],
– stagnasi atau tekanan total [Pa],
– tekanan statis [Pa],
– debit aliran [m 3 s-1],
– kecepatan aliran [m s-1],
– kecepatan kritis [m s-1],
– jarak horizontal [m],
– koefisien konstan,
– parameter tanpa dimensi ,
– parameter tanpa dimensi ,
– parameter tanpa dimensi,
= t 1 L,
– parameter tanpa dimensi,
= (h - P) L,
– kemiringan wajah hulu bendung jambul lebar
tanh
persegi panjang,
– garis singgung hiperbolik ,
– Densitas fluida [kg m-3],
Δh
– pembacaan
manometer. REFERENSI
AZIMI S. H., RAJARATNAM N., 2009: Karakter Dischargeistics dari Weirs dengan Panjang Puncak Hingga. J.
Hidrau. Engng., Vol. 135, 12, 1081 –1085.
BAYLAR A., EMIROGLU E. M., 2002: Pengaruh bentuk
bendung jambul tajam pada entrainment udara . Kanad. J.
Civ. Engng., 29, 3, 375–383.
BAZIN H., 1896: Eksperimen Nouvelles sur l'Étiulement par
Déversoir. Percobaan terbaru tentang aliran air di atas
bendung. (Dalam bahasa Inggris.) Mé moires et Documents,
Annales des Ponts et Chaussées , Seri 7, 12, 2, 645–731.
BETTEZ J., TOWNSEND R. D., COMEAU A., 2001: Skala
10
9
BHASKAR R., NIGAM A., 1990: Fisika kualitatif
Dan. Goodarzi, J. Farhoudi, N.
menggunakan analisis dimensi. Kecerdasan Buatan , 45, 73–
Shokri
111.
BOITEN W., 1993: Struktur pengukur aliran. Delf Hydrau lics, Universitas Pertanian Wageningen, Nieuwe
Kanaal, Wageningen, Belanda.
BORGHEI S., KABIRI-SAMANI AR, NEKOEE N., 2006:
Persamaan bendung miring menggunakan kemiripan diri
yang tidak lengkap . Kanad. J. Civ. Inggris, 33, 10, 1241–
1250.
BOS M. G., 1985: Bendung jambul lebar dan flume
tenggorokan panjang.
Belanda.
,
Martinus Nijhoff,
Dordrecht,
STANDAR INTERNASIONAL INGGRIS, ISO 3846,
2008:
Hidrometri Pengukuran aliran saluran terbuka menggunakan
bendung jambul lebar persegi panjang.
CHOW V. T., 1959: Hidrolika Saluran Terbuka. McGraw -Hill,
Inc.
FARHOUDI J., SHAHALAMI H., 2005: Efek kemiringan pada
efisiensi muatan dis- pada bendung jambul lebar persegi
panjang dengan
permukaan
hulu miring. Int. J. Civ.
Engng., V 3, N1.
FARHOUDI J., SHOKRI N., 2007: Aliran dari bendung persegi
panjang jambul lebar dengan wajah hilir miring. Kongres
IAHR ke-32, Venesia, Italia.
FRITZ H. M., HAGER H. W., 1998: Hidrolika Bendung
Tanggul. J. Hidrau. Engng. , ASCE., 124, 9, 963–971.
GHODSIAN M., 2003: Aliran superkritis di atas bendung sisi
persegi panjang. Kanad. J. Civ. Inggris, 30, 3, 596–
600.
GOVINDA RAO. N. S., MURALIDHAR D., 1963:
Pelepasan
Karakteristik bendung dengan lebar puncak terbatas. La
Houille Blanche, 5, 537–545.
HALL G. W., 1962: Penentuan karakteristik debit bendung
jambul lebar menggunakan teori lapisan batas. Proc.-Inst.
Civ. Inggris, 22, 172–190.
HAGER, H. W., dan SCHWALT, M., 1994: Bendung jambul
lebar. J. Irrig. dan Drainase Engng., 120, 1.
HARRISON A. J. M., 1967: Bendung jambul lebar yang
ramping. Proc.-Inst. Civ. Inggris, 38, 657–678.
HAUN S., OLSEN N.R.B., FEURICH R., 2011: Numerik
pemodelan aliran di atas bendung jambul lebar trapesium.
Aplikasi En-gineering Mekanika Fluida Komputasi, Vol. 5,
Tidak. 3, hlm. 397–405.
NEZU I., dan NAKAGAWA H., 1993: Turbulensi dalam
aliran
saluran terbuka. IAHR-Monograf. Rotterdam: A.
Sebuah. Penerbit Balkema.
RAMAMURTHY A. S., UDOYARA S. T., RAO M. V. J.,
1988: Karakteristik bendung jambul lebar bermata persegi
dan berhidung bulat. J. Irrig. Tiriskan. Inggris, 114-1, 61–
73.
RAMAMURTHY J., TADAYON A. S. R., CHEN Z., 2009:
Simulasi numerik aliran bendung jambul tajam. J. Kanada
dari Engng Sipil., 36, 9, 1530–1534.
RAO S. S., SHUKLA, M. K., 1971: Karakteristik aliran di
atas bendung dengan lebar puncak terbatas. J. Hidrau. Div.,
Am. Soc. Civ. Inggris, 97-11, 1807–1816.
SARGISON S. E., DAN PERCY A., 2009: Hidrolika
11
0
Bendung
Jambul Lebar
dengan Kemiringan Sisi yang
Bervariasi. J. dari Irriga- tion dan Drainase Engng ., ASCE.
Vol. 135, Tidak. 1, 115–
–118.
SINGER J., 1964: Bendung jambul lebar bermata persegi
sebagai alat pengukur aliran . Air dan Air Engng., 28,
820, 229–235.
WOODBURN J. G., 1932: Tes pada bendung jambul lebar .
Trans. ASCE, 1797, 96, 387–408.
Diterima 24 Mei 2011
Diterima 13 Maret 2012