Sering ditemui konsep yang mengatakan bahwa pada saluran datar (kemiringan

memanjangnya = 0), kecepatan alirannya (U) juga = 0, padahal banyak saluran di daerah

pantai yang kemiringan memanjangnya = 0. Kenapa pemahaman yang salah itu terjadi,

karena mereka terpana pada persamaan Chezy atau Manning, yang menyatakan bahwa

kecepatan merupakan fungsi kemiringan memanjang So, sehingga kalau So = 0, maka

kecepatan aliran juga = 0. Pemahaman ini menunjukkan kekurang pahaman konsep

konservasi massa dan konservasi energi.

Jika kita berbicara steady flow, persamaan konservasi energi (persamaan Bernoulli) :

z + h + U²/2g = konstan. Pada saluran datar maka z dititik 1 = z di titik 2 , sehingga yang

berbeda adalah h dan U nya.

Persamaan Energi Spesifik :

Es = h + Q ²

B ² h ²2 g

dengan Es = energi spesifik, h = kedalaman aliran, Q = debit, B = lebar dasar saluran, g =

percepatan gravitasi. Apabila persamaan itu dibuat grafiknya (hubungan Es dan h) maka akan

didapat kurva sebagai berikut ini.

Pada kurva ini, untuk setiap Energi spesifik tertentu akan didapat satu pasang h

(kedalaman aliran) yaitu kedalaman aliran sub kritik dan kedalaman aliran superkritik. Selain

itu, nilai Es minimum akan tercapai saat h = h kritik.

Dengan mempertimbangkan persamaan energi spesifik tsb di atas, semakin besar

debit (Q), pada h yang sama akan didapat Es yang semakin besar. Pada gambar tersebut, ada

3 kurva, semakin besar Q kurvanya akan semakin bergeser ke kanan. Dengan kurva inilah

kami biasa menjelaskan fenomena penyempitan saluran, penaikan dasar saluran, pengaruhnya

pada kedalaman aliran di saluran. Konsep ini kemudian juga dipakai sebagai dasar

perencanaan bukaan pintu air under flow (sliding gate) guna mengatur ketinggian muka air di

hulu pintu air. Variasi energi spesifik berdasarkan perubahan kedalaman

Untuk suatu debit tetap :

Energi spesifik minimum pada kedalaman Yc. Kedalaman ini dikenal sebagai kedalaman

kritis. Untuk nilai lain dari energi spesifik terdapat dua macam kedalaman :

aliran subkritis y > yc

aliran superkritis y < yc

Untuk suatu energi tetap Debit aliran akan maksimum pada kedalaman kritis Yc.

Keadaan aliran atau perilaku aliran saluran terbuka pada dasarnya ditentukan oleh pengaruh

kekentalan dan gravitasi sehubungan dengan gaya-gaya inersia perilaku aliran. Tegangan

permukaan air dalam keadaan tertentu dapat pula mempengaruhi perilaku aliran, tetapi

pengaruh ini tidak terlalu besar dalam masalah saluran terbuka pada umumnya yang ditemui

dalam dunia perekayasaan.

Pengaruh kekentalan (Viscosity) Aliran dapat bersifat laminar, turbulen atau peralihan,

tergantung pada pengaruh kekentalan sehubungan dengan kelembamanya.

Aliran adalah laminar bila gaya kekentalan relative sangat besar dibandingkan dengan inersia

sehingga kekentalan berpengaruh besar terhadap perilaku aliran. Dalam aliran laminar, butir-

butir air seolah-olah bergerak menurut lintasan tertentu yang teratur atau lurus, dan selapis

cairan yang sangat tipis seperti menggelincir diatas lapisan sebelahnya.

Aliran adalah turbulen bila gaya kekentalan relative lemah dibandingkan dengan gaya

kelembamannya. Pada aliran turbulen, butir-butir air bergerak menurut lintasan menunjukkan

gerak maju dalam aliran secara keesluruhan.

Diantara keadaan laminar dan turbulen terdapat suatu campuran, atau keadaan peralihan.

Pengaruh kekentalan relative terhadap kelembamamannya dapat dinyatakan dengan bilangan

Reynolds, didefinisikan sebagai :

Dimana V adalah kecepatan aliran dalam kaki perdetik (kpd); L adalah karakteristik dalam

kaki, di sini dianggap sama dengan dengan jari-jari hidrolik R saluran; dan v kekentalan

kinematik dalam kaki²/detik adalah sama dengan kekentalan kinematik (kinematic viscosity)

air dalam kaki²/detik adalah sama dengan kekentalan dinamis µ (mu) dalam slug kaki-detik

dibagi kerapatan massa p (rho) dalam dan p = 1,937; sebabslug/kaki³. Untuk air pada 60ºC

(20ºC), µ = 2,09 x 10ˉ danitu v = 1,08 x 10ˉ ρ = 1,937; sebab itu v =1,08 x 10ˉ

Aliran saluran terbuka adalah laminar bila bilangan Reynolds R kecil, dan turbulen bila R

besar. Banyak percobaan menunjukan  bahwa aliran dalam pipa berubah dari laminar ke

turbulen bila interval R terletak diantara nilai kritis 2000 dan suatu nalai yang tinggi dapat

mencapai 50.000, Dalam percobaan ini garis tengah pipa diambil sama dengan panjang

karakteristik yang dinyatakan dalam bilangan Reynolds. Bila jari-jari hidrolik diambil sama

dengan panjang karakteristik, interval tersebut berkisar dari 500 sampai 12.500,* Karena

garis tengah pipa adalah 4x lipat jari-jari hidroliknya.

Keadaan laminar, turbulen dan peralihan dari aliran saluran terbuka dapat dinyatakan dengan

suatu diagram yang menunjukkan hubungan antara bilangan Reynolds dan factor gesekan

dari rumus Darcy-Weisbach. Diagram tersebut umumnya dikenal sebagai diagram Stanton

[1], telah dikembangkan untuk aliran dalam pipa.

Analisis aliran pada saluran terbuka memiliki banyak variabel yang berubah-ubah dan tidak

teratur terhadap ruang dan waktu. Variabel-variabel tersebut antara lain penampang saluran,

kekasaran permukaan saluran, kemiringan saluran, debit aliran, kecepatan aliran, pertemuan

saluran (junction) dan angin. Terdapat tiga persamaan konservasi untuk menyelesaikan

analisis pada suatu aliran, yaitu persamaan konservasi massa, persamaan konservasi energi

dan persamaan konservasi momentum.

Aliran air yang mengalir bisa disimpulkan merupakan aliran laminer. Hal ini dapat dilihat

dari jalannya daun kering yang terapung di atas aliran air. Daun tersebut mengindikasikan

bahwa bagian-bagian elememter dari air bergerak teratur dan menempati tempat yang relatif

sama pada penampang-penampang berikutnya dan partikel-partikel fluida bergerak di

sepanjang lintasan-lintasan lurus, sejajar dalam lapisan-lapisan. Keadaan ini dapat terjadi

karena kekentalan fluida dalam aliran laminer sangat dominan sehingga mencegah setiap

kecenderungan menuju kondisi turbulen.

Data mengenai debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui ketersediaan air, salah satu

contohnya di tempat pengelolaan sumber daya air. Debit aliran dapat dijadikan sebuah alat

untuk memonitor dan mengevaluasi neraca air suatu kawasan melalui pendekatan potensi

sumberdaya air permukaan yang ada. Besarnya ketersediaan air sebagai dasar alokasi air

dapat diperoleh dengan peramalan debit aliran sungai, agar hasil peramalan debit aliran

sungai memenuhi persyaratan diperlukan tata cara pengukuran debit air.

Peranan debit dalam bidang pertanian sangat penting, antara lain peranannya dalam bidang

irigasi. Data debit suatu daerah akan memperjelas jumlah ketersediaan air, dari jumlah

tersebut kita dapat menganalisis atau meramalkan apa yang harus dikembangkan pada daerah

tersebut.

Debit Q pada suatu penampang saluran untuk sembarang aliran dinyatakan dengan    Q = V A

Dimana V mecepatan rata-rata dan A adalah luas penampang melintang tegak lurus terhadap

arah aliran, karena kecepatan rata-rata dinyatakan sebagai debit dibagi luasa ppenampang

melintang.

Dalam sebagian besar persoalan aliran tunak, berdasarkan suatu pertimbangan, maka debit

dianggap tetap di sepanjang bagian saluran yang lurus; dengan kata lain aliran bersifat

kontinu. Oleh sebab itu, berdasarkan persamaan diatas.

                                  Q = V1 A1 = V2A2

Dimana indeks menunjukan penampang saluran yang berlainan. Ini merupakan persamaan

kontinuitas untuk aliran tunak kontinu (Continuos steady flow). Namun persamaan 2 tidak

dapat dipakai bila debit aliran tunak, tak seragam (nonuniform) di sepanjang saluran, yakni

bila air mengalir keluar atau masuk disepanjang arah aliran. Jenis aliran ini dikenal sebagai

aliran berubah beraturan ( spatially varied flow) atau, aliran diskontinu (discontinuos flow)

terdapat di selokan jalan, pelimpahan luapan samping, air pembilas melalui saringan, cabang

saluran disekitar tangki pengolahan air buangan, saluran pembuangan utama dan saluran

pembawa dalam siatem irigasi.