Aliran Sungai dan Hidraulika Saluran

Aliran sungai dan hidraulika saluran menjelaskan bagaimana air bergerak melalui saluran terbuka dan bagaimana debitnya berhubungan dengan kedalaman, kemiringan, dan kekasaran serta diukur dalam praktik.

Definition

Aliran sungai adalah aliran air dalam saluran terbuka, dan hidraulika saluran adalah kumpulan teori yang menghubungkan kedalaman, kecepatan, dan debit aliran tersebut dengan geometri saluran, kemiringan, dan kekasaran di bawah permukaan air bebas.

Scope

Topik ini mencakup prinsip-prinsip aliran saluran terbuka, aliran seragam dan bervariasi secara bertahap, persamaan resistansi yang menghubungkan kecepatan dengan sifat-sifat saluran, dan pengukuran aliran sungai melalui pengukuran arus dan peringkat debit-tinggi muka air. Ini membahas aliran di dalam saluran itu sendiri, sedangkan sedimen dan bentuk saluran dibahas dalam topik terpisah.

Core questions

• Bagaimana debit berhubungan dengan kedalaman, kemiringan, dan kekasaran saluran?
• Apa yang membedakan aliran seragam, bervariasi secara bertahap, dan bervariasi secara cepat?
• Bagaimana aliran sungai diukur di lapangan?
• Bagaimana peringkat debit-tinggi muka air mengubah tingkat air menjadi debit?

Key concepts

• Aliran saluran terbuka
• Aliran seragam dan bervariasi secara bertahap
• Persamaan Manning dan kekasaran
• Jari-jari hidraulik dan penampang melintang
• Pengukuran debit
• Kurva peringkat debit-tinggi muka air

Key theories

Persamaan resistansi saluran terbuka

Hukum resistansi empiris seperti persamaan Manning menghubungkan kecepatan aliran rata-rata dengan kemiringan saluran, jari-jari hidraulik, dan koefisien kekasaran, menyediakan sarana standar untuk menghitung debit di saluran terbuka.

Peringkat debit-tinggi muka air

Karena aliran berkelanjutan tidak praktis untuk diukur secara langsung, debit dihubungkan dengan tingkat air yang mudah dicatat melalui kurva peringkat yang dikalibrasi oleh pengukuran meter arus berkala, yang merupakan dasar pengukuran aliran sungai.

Clinical relevance

Hidraulika saluran mendasari desain saluran, gorong-gorong, dan pekerjaan pengaliran banjir, pengoperasian jaringan pengukuran aliran sungai yang menyediakan data untuk hampir semua hidrologi air permukaan, dan perutean gelombang banjir melalui sistem sungai.

History

Hidraulika saluran terbuka berkembang melalui rumus resistansi abad ke-18 dan ke-19 (Chezy, Manning) dan disintesis dalam teks Chow tahun 1959. Pengukuran aliran sungai yang sistematis dengan meter arus dan peringkat debit-tinggi muka air, yang dikodifikasi oleh lembaga seperti USGS, menjadikan catatan debit berkelanjutan sebagai tulang punggung hidrologi.

Key figures

• Ven Te Chow
• Robert Manning

Seminal works

• chow1959
• dingman2015
• rantz1982

Frequently asked questions

Bagaimana debit sungai diukur secara berkelanjutan?

Debit diukur secara langsung hanya secara berkala, dengan mengukur kecepatan di seluruh saluran; pengukuran ini mengkalibrasi peringkat debit-tinggi muka air sehingga tingkat air yang dicatat secara berkelanjutan dapat diubah menjadi debit di antara pengukuran langsung.

Untuk apa persamaan Manning digunakan?

Ini memperkirakan kecepatan rata-rata, dan karenanya debit, aliran saluran terbuka dari kemiringan saluran, jari-jari hidraulik, dan koefisien kekasaran, dan banyak digunakan dalam desain saluran, pemetaan banjir, dan perhitungan debit.