Variasi Kedalaman Saluran
Variasi kedalaman saluran. Dengan menggunakan konsep energi spesifik dan kondisi aliran kritis (Fr = 1), kita dapat menentukan bagaimana kedalaman aliran dalam saluran terbuka berubah seiring dengan jarak di sepanjang saluran. Dalam beberapa situasi, perubahan kedalaman sangat cepat sehingga nilai dy/dx berada pada urutan 1. Efek kompleks yang melibatkan fenomena aliran dua atau tiga dimensi sering terjadi dalam aliran tersebut.
Pada bagian ini, kita hanya mempertimbangkan aliran yang berubah secara perlahan. Untuk aliran seperti itu, dy/dx ≪ 1 dan wajar untuk mengimposisikan asumsi kecepatan satu dimensi. Pada setiap bagian, total kepala adalah H = V^2/2g + y + z dan persamaan energi (Eq. 10.52) menjadi:
di mana hL adalah kerugian kepala antara bagian 112 dan 122.
kita peroleh
Atau
Untuk aliran tertentu per satuan lebar, q, dalam saluran persegi panjang dengan lebar konstan b, kita memiliki V = q/y atau dengan diferensiasi.
Sehingga istilah energi kinetik dalam Persamaan 10.12 menjadi
Dimana Fr= V/(gy)^1/2 adalah bilangan Froude lokal dari aliran tersebut. Menggantikan Persamaan 10.13 ke dalam Persamaan 10.12 dan menyederhanakan memberikan
Dapat dilihat bahwa laju perubahan kedalaman fluida, dy/dx, bergantung pada kemiringan lokal dasar saluran, S0, kemiringan garis energi, Sf, dan angka Froude, Fr. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar di margin, nilai dy/dx dapat berupa negatif, nol, atau positif, tergantung pada nilai dari ketiga parameter ini. Artinya, kedalaman aliran saluran bisa konstan atau bisa meningkat atau berkurang searah aliran, tergantung pada nilai S0, Sf, dan Fr. Perilaku aliran subkritis mungkin berlawanan dengan aliran superkritis, seperti yang terlihat dari penyebut, 1 - Fr^2, dalam Persamaan 10.14.
Meskipun dalam turunan Persamaan 10.14 kita mengasumsikan q adalah konstan (misalnya, saluran persegi panjang), Persamaan 10.14 berlaku untuk saluran dengan bentuk lintang-lintang konstan apa pun, asalkan angka Froude diinterpretasikan dengan benar. Dalam buku ini, kita akan mempertimbangkan hanya saluran silinder persegi panjang saat menggunakan persamaan ini.
