TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Debit Air
2.5.1 Pengukuran Debit Air Secara Langsung
Dalam pengukuran debit secara langsung digunakan beberapa alat pengukur yang langsung dapat menunjukkan ketersediaan air dan telah ada atau di telah bangun pada saluran irigasi.
Ada berbagai alat pengukuran debit yang biasa digunakan, antara lain:
a. Alat Ukur Pintu Romijn:
Ambang dari pintu romijn dalam pelaksanaan pengukuran dapat dinaik-turunkan, yaitu dengan bantuan alat pengangkat. Pengukuran debit aliran dengan pintu romijn menggunakan rumus sebagai berikut:
………(2.33)
Dimna:
Q = debit air (liter/detik)
ba = lebar ambang (m)
h = tinggi permukaan air (cm)
Sumber: KP-04 (hal: 36)
b. Sekat Ukur Cipoletti (Meetschot tipe Cipoletti)
Alat ini berbentuk trapezium, perbandingan sisi 1:4 lazim digunakan untuk mengukur debit air yang relative besar. Pengukuran dengan alat ini menggunakan rumus sebagai berikut:
………(2. 4)
Dimana:
Q = debit air (liter/detik)
ba = lebar ambang (cm)
h = tinggi permukaan air (cm)
Gambar 2.8 Gambar Skat Ukur Cipoletti
c. Sekat Ukur Thompson
Berbentuk segitiga sama kaki dengan sudut 90º, dapat dipindah-pindahkan karena bentuknya sangat sederhana (portable). Lazim digunakan debit yang relatif kecil. Penggunaan dengan alat ini memperhatikan rumus sebagai berikut:
……….. (2.35)
Dimana:
Q = debit air (liter/detik)
h = tinggi permukaan air (cm)
Gambar 2.9 Gambar Skat Ukur Thompson d. Alat Ukur Parshall Flume
Alat ukur tipe ini ditentukan oleh lebar dan bagian penyempitan, yang artinya debit air diukur oleh berdasarkan mengalirnya air melalui bagian yang menyempit dengan bagian dasar yang direndahkan. Karena ukuran lebar dan bagian yang menyempit berbeda-beda, maka penggunaan rumus bagi pelaksanaan pengukuran ini hendaknya disesuaikan dengan ukuran lebar bagian yang menyempit tadi. Dalam hal ini:
Jika lebar penyempitan (W) = 7,62 cm, rumus yang digunakan:
0, , ……….. (2.36)
Jika lebar penyempitan (W) = 15,24 cm, rumus yang digunakan:
0,26 , ……….. (2.37)
Jika lebar penyempitan (W) = 22,86 cm, rumus yang digunakan:
0, 66 , ……….. (2.38)
Dimana:
Q = debit air (liter/detik)
W dan Ha = cm
Gambar 2.10 Gambar Alat Ukur Parshall Flume 2.5.2 Pengukuran Debit Air Secara Tidak Langsung
Dalam pengukuran debit air secara tidak langsung yang sangat perlu diperhatikan adalah kecepatan aliran (V) dan luas penampang saluran (A). Sehingga rumus yang digunakan untuk mengukur debit aliran adalah:
Q = V x ……….. (2.39)
Dimana:
Q = debit aliran (m3/detik) V = kecepatan aliran (m/detik) A = luas penampang saluran (m2)
Kecepatan aliran dapat diukur dengan menggunakan pelampung (metode apung), dengan alat ukur arus (current meter), atau dengan menggunakan rumus.
1. Pengukuran kecepatan aliran dengan menggunakan pelampung (metode apung)
Cara ini sangat mudah dilakukan walaupun dengan keadaan air yang tinggi dan tidak dipengaruhi oleh kotoran atau kayu-kayuan yang terhanyutkan, sehingga cara ini paling sering digunakan.
Tempat yang sebaiknya dipilih dalam pengukuran adalah bagian sungai atau saluran yang lurus dengan dimensi seragam, sehingga lebar permukaan air dapat dibagi dalam beberapa bagian dengan jarak lebar 0,25 m sampai 3 m tergantung kepada lebar permukaan.
Ada dua jenis pelampung yang sering digunakan, yaitu:
Pelampung permukaan
Untuk mengukur kecepatan aliran permukaan bisanya digunakan sepotong kayu atau bambu dengan panjang 15 sampai 30 cm, tebal atau diameter 5 cm. Supaya mudah dilihat, kayu itu dicat atau kadang-kadang pada malam hari dipasang bola lampu listrik kecil. Untuk mengukur kecepatan aliran juga bisa menggunakan botol.
Untuk mendapat harga yang teliti adalah sulit diketahui karena disebabkan oleh pengaruh angin atau perbandingan yang berubah-ubah dari kecepatan aliran permukaan terhadap kecepatan aliran rata-rata yang sesuai dengan keadaan sungai. Kecepatan rata-rata aliran pada penampang sungai yang diukur adalah kecepatan pelampung permukaan dikali dengan koeffisien 0,70 atau 0,90, tergantung dari keadaan sungai dan arah angin. Dr. Bazin menggunakan koeffisien 0,86 (Kartasapoetra, 1994).
Pelampung tungkai
Pelampung tangkai dibuat dari sepotong/setangkai kayu atau bambu yang diberi pemberat pada ujung bawahnya. Pemberat itu dibuat dari kerikil yang dibungkus dengan jaring atau kain di ujung bawah tungkai.
Gambar 2.11 Jenis-jenis Pelampung
Beberapa saat sesudah pelepasan, pelampung itu tidak stabil. Jadi pelampung harus dilepaskan kira-kira 20-50 m di sebelah hulu garis observasi pertama, sehingga pada waktu observasi, pelampung itu telah mengalir dalam keadaan yang stabil. Hal ini akan dipermudah jika di sebelah hulu titik pelepasan terdapat jembatan. Mengingat posisi pelepasan itu sulit ditentukan, maka sebelumnya harus disiapkan tanda yang menunjuk posisi tersebut dengan jelas.
Gambar 2.12 Sketsa alur sungai untuk pengukuran kecepatan metode pelampung
Bila kecepatan aliran diukur dengan pelampung, maka diperoleh persamaan debit sebagai berikut:
k ………. (2.40)
Dimana:
Q = debit (m3/det)
A = luas penampang basah (m2) k = koefisien pelampung u = kecepatan pelampung
nilai k untuk pelampung tungkai dipakai adalah:
k -0. 6 (√ - - )………..……..………. (2.41) Dimana:
k = koefisien pelampung
= kedalaman tungkai (h) per kedalaman air (d) = h/d
Gambar 2.13 Sketsa Pelampung Tungkai
2. Pengukuran kecepatan aliran dengan menggunakan alat ukur arus (current
meter)
Alat ukur arus biasanya digunakan untuk mengukur aliran pada air rendah, jadi kurang bermanfaat jika digunakan pada aliran sungai ketika debit banjir. Karena hasilnya akan kuran teliti.
Prinsip kerja jenis current meter ini adalah mangkok atau baling-baling
berputar dikarenakan partikel air yang melewatinya. Jumlah putaran mangkok atau baling-baling per waktu pengukuran dapat memberikan kecepatan arus yang sedang diukur apabila dikalikan dengan rumus kalibrasi mangkok atau baling-baling tersebut.
Alat ukur arus baik berbentuk mangkok maupun yang berbentuk baling-baling digerakkan dengan tenaga baterei, dalam kerjanya setiap putaran sumbu k k b “k k” yang bertugas. Kecepatan aliran diperhitungkan dengan dengan jumlah bunyi tadi atau jumlah angka putaran setiap waktu pada tachometer. Terdapat pula current
meter secara listrik dapat langsung merubah putaran menjadi kecepatan. Biasanya
waktu yang dibutuhkan untuk satu pengukuran yaitu 40 sampai 70 detik. Pemeriksaan bagian yang berputar dilakukan dengan menggerakkan bagian tersebut dengan kecepatan yang stabil dalam yang statis. Dengan pemeriksaan ini koeffisien-koeffisiennya dapat ditentukan dan dengan demikian kecepatan dapat diperoleh dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
V = an + b ………... (2.42)
Dimana:
V = kecepatan aliran (m/detik)
n = jumlah putaran dalam waktu tertentu
a dan b = koeffisien/ketetapan yang diperoleh dari pemeriksaan
3. Pengukuran kecepata aliran menggunakan rumus-rumus
Dalam pengukuran kecepatan aliran dapat diperhitungkan dengan menggunakan beberapa rumus sebagai berikut:
Rumus Chezy
C√ S ………... (2.43)
Dimana:
V = kecepatan aliran air (m/detik)
C = koeffisien kekasaran dinding dan dasar saluran Rh = jari-jari hidrolis (m)
Ss = kemiringan muka air pada saluran (%)
Rumus Strickler
K 2 S 2 ……… (2.44)
Dimana:
V = kecepatan aliran air (m/detik)
K = koeffisien kekasaran dinding dan dasar saluran Rh = jari-jari hidrolis (m)
Rumus Manning
2 S 2 ……… (2.45) Dimana:
V = kecepatan aliran air (m/detik)
n = koeffisien kekasaran dinding dan dasar saluran Rh = jari-jari hidrolis (m)
Ss = kemiringan muka air pada saluran (%) 2.6Perencanaan Kantong Lumpur
Kantong lumpur merupakan bangunan utama yang berfungsi untuk mengurangi kecepatan aliran dan memberi kesempatan kepada sedimen untuk mengendap, terutama fraksi pasir dan yang lebih besar agar tidak masuk ke jaringan pengairan. Untuk menampung endapan sedimen, dasar bagian saluran tersebut diperdalam atau diperlebar. Bangunan kantong lumpur pada umumnya dibangun di hilir bangunan pengambil (intake) sebelum masuk ke saluran induk.
Partikel-partikel yang lebih halus di sungai diangkut dalam bentuk sedimen layang dan tersebar merata di seluruh kedalaman aliran. Semakin besar dan berat partikel yang terangkut, semakin partikel-partikel itu terkonsentrasi ke dasar sungai; bahan-bahan yang terbesar diangkut sebagai sedimen dasar.
Jaringan saluran direncana untuk membuat kapasitas angkutan sedimen konstan atau makin bertambah di arah hilir. Dengan kata lain, sedimen yang memasuki jaringan saluran akan diangkut lewat jaringan tersebut ke sawah-sawah. Dalam kaitan dengan perencanaan kantong lumpur, ini berarti bahwa kapasitas angkutan sedimen pada bagian awal dari saluran primer penting artinya untuk ukuran partikel yang akan diendapkan. Biasanya ukutan partikel ini diambil 0,06-0,07 mm guna memperkecil kemiringan saluran primer.
