Pintu Aliran Bawah
Berbagai struktur gerbang bawah air tersedia untuk pengendalian debit aliran di puncak bendungan tumpah (seperti yang ditunjukkan oleh gambar di pinggir halaman), atau di pintu masuk saluran irigasi atau sungai dari danau. Tiga jenis diilustrasikan dalam Gambar 10.24. Setiap jenis memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu dalam hal biaya konstruksi, kemudahan penggunaan, dan sejenisnya, meskipun mekanika fluida dasarnya sama dalam semua kasus.
Aliran di bawah gerbang dikatakan sebagai aliran bebas keluar ketika fluida keluar sebagai jet aliran superkritis dengan permukaan bebas terbuka ke atmosfer seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 10.24. Dalam kasus seperti itu, biasanya ditulis debit aliran ini sebagai hasil dari jarak, a, antara dasar saluran dan dasar gerbang dikalikan dengan kecepatan referensi yang nyaman, (2gy1)1/2. Artinya,
di mana q adalah debit aliran per satuan lebar. Koefisien debit, Cd, adalah fungsi dari koefisien kontraksi, Cc = y^2/a, dan rasio kedalaman y1/a. Nilai-nilai tipikal dari koefisien debit untuk aliran bebas
pembuangan bebas (atau aliran bebas) dari sebuah gerbang pintu air vertikal berada pada rentang 0,55 hingga 0,60 seperti yang ditunjukkan oleh garis atas dalam Gambar 10.25 (Ref. 3).
Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 10.26, dalam situasi tertentu kedalaman di hilir gerbang dikontrol oleh beberapa hambatan di hilir dan jet air yang keluar dari bawah gerbang diselimuti oleh massa air yang cukup turbulen.
Debit aliran untuk sebuah gerbang yang tenggelam (atau terendam) dapat diperoleh dari persamaan yang sama yang digunakan untuk aliran bebas (Persamaan 10.35), asalkan koefisien debit dimodifikasi dengan tepat. Nilai-nilai tipikal dari Cd untuk kasus aliran tenggelam ditunjukkan sebagai serangkaian kurva bawah di dalam Gambar 10.25. Pertimbangkan aliran untuk gerbang dan kondisi hulu yang diberikan (y1/a) sesuai dengan sebuah garis vertikal dalam gambar. Dengan y3/a = y1/a (yaitu, y3= y1), tidak ada kepala yang mendorong aliran sehingga Cd = 0 dan fluida diam. Untuk kedalaman hulu yang diberikan (y1/a tetap), nilai Cd meningkat dengan berkurangnya y3/a sampai mencapai nilai maksimum dari Cd. Maksimum ini sesuai dengan kondisi pembuangan bebas dan direpresentasikan oleh garis aliran bebas yang diberi label seperti itu dalam Gambar 10.25. Untuk nilai y3/a yang memberikan nilai Cd antara nol dan maksimumnya, jet dari gerbang diselimuti (terendam) oleh air di hilir dan debit aliran oleh karena itu dikurangi jika dibandingkan dengan situasi pembuangan bebas. Hasil yang serupa diperoleh untuk gerbang radial dan gerbang drum.
