6. Tata Cara Penyusunan RI2SPAM dan Konsultasi Publik
7.2 Survei dan Pengkajian Sumber Daya Air Baku
7.2.5 Petunjuk Pengukuran Debit Aliran
Pengukuran aliran dapat dilakukan dengan beberapa cara: 1) Dengan sekat trapesiodal atau dinamai sekat Cipoletti; 2) Dengan sekat V1notch atau dinamai sekat Thomson; 3) Dengan metoda pembubuhan garam;
4) Dengan cara sederhana.
B. Sekat Cipoletti Alat yang diperlukan:
1) Sekat Trapesiodal yang sisi1sisi dalam sekat itu meruncing, seperti pada gambar 2, dibuat dari pelat logam (baja, aluminium, dan lain1 lain) atau dari kayu lapis. Sekat ini tetap dipasang pada lokasi pengukuran atau hanya sementara saja.
2) Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur. Cara pengukuran:
1) Tempatkan sekat pada aliran (sungai kecil, pelimpahan mata air, dan sebagainya), yang akan diukur, pada posisi yang baik sehingga sekat betul1betul mendatar atau ”h” pada keduda sisinya adalah sama; 2) Ukur”h” dengan penggaris, tongkat ukur atau pita ukur.
Perhitungan debit
Debit dihitung dengan persamaan: Q = 0.0186 bh3/2
Dimana: Q dalam l/d b dalam cm h dalam cm
Keadaan untuk pengukuran:
1) Aliran di hulu dan di hilir sekat harus tenang;
2) Aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atau samping sekat;
3) Air harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat (lihar Gambar 2).
Gambar 2 Sekat Cipoletti
Kemiringan pintu 4:1.
(h) harus diukur pada titik dengan jarak minimal 4h dari ambang ke arah hulu saluran.
Tebal ambang ukur harus antara 0,8 sd 2 mm.
Permukaan air di bagian hilir pintu minimal 6 cm dibawah ambang ukur bagian bawah.
(h) Harus > 6 cm, tetapi < dari L/3.
P dihitung dari saluran sebelah hulu harus > dari 2hmax, dimana hmax adalah ketinggian air yang diharapkan.
C. Sekat Thompson (V2Notch) Alat yang diperlukan:
(1) Sekat V1notch, dibuat dari pelat logam (baja, aluminium, dan lain1lain) atau dari kayu lapis;
(2) Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur. Cara Pengukuran:
1) Tempatkan sekat pada aliran yang akan diukur, pada posisi yang baik sehingga sekat betul1betul mendatar atau ”h” pada kedua sisinya adalah sama
2) Ukur h dengan penggaris, tongkat ukur dan pita ukur.
! " #$"
%& & '(')'
* * )&++ ,&('
:HANYA BERLAKU UNTUK SUDUT 900
Gambar 3 Kurva Ambang Ukur Thompson
PERSAMAAN:
Pada H = 8,5 cm; Q = 3,35 l/det
Persamaan Pintu Ukur V2notch
Persamaan V2 Notch sesuai Standar:
Persamaan V1notch telah distandarkan oleh ISO (1980), ASTM (1993), and USBR (1997) semuanya memberikan hasil menggunakan Kindsvater1Shen equation. Contoh penggunaan persamaan tersebut adalah seperti dibawah ini. Dimana Q dalam unit cfs dan tinggi dalam unit ft. Diberikan dibawah ini kurva untuk C dan k vs sudut. Pada standar yang ada tidak diberikan persamaan untuk menyusunan kurva tersebut, sehingga satu satunya jalan adalah menggunakan kurva tersebut.
Gambar 4 Kurva V2notch
C = 0.607165052 1 0.000874466963 Ø + 6.10393334x1016Ø2
k (ft.) = 0.014490264810.00033955535 Ø+3.29819003x1016Ø211.06215442x1018Ø3
Ø adalah sudut notch dalam derajat
Cara pengukuran
1. aliran di hulu dan di hilir sekat harus tenang.
2. aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atau samping sekat.
3. Aliran harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat (lihat Gambar 5).
Gambar 5 Sekat Thompson (V2notch)
h harus diukur pada minimal 2h dibagian hulu pintu ukur. Tebal ambang ukur antara 0,8 sd 2 mm.
Permukaan air dibagian hilir harus min 6 cm dibawah ”ambang ukur bagian bawah”.
h harus > 6 cm untuk menghindari kesalahan ukur.
Persamaan dikembangkan untuk h antara 38 cm dan h/P<2,4. Persamaan dikembangkan untuk V1notch yang sempurna, dalam arti h/B harus ≤0.2.
Lebar saluran rata1rata (B) harus >91 cm.
Bagian bawah V1notch harus min. 45 cm diatas bagian dasar saluran bagian hulu
Apabila alat ukur tidak memenuhi ketentuan diatas, maka alat ukur disebut alat ukur ”V1notch yang tidak sempurna”. Dimana:
h/B yang dibutuhkan ≤ 0,4.
Dasar ambang ukur bagian bawah cukup 10 cm diatas dasar saluran sebelah hulu.
Lebar saluran cukup dengan 10 cm, dan h bisa sampai 61 cm (V1 Notch sempurna mempunyai h 38 cm)
Grafik C yang digunakan berbeda, graphic memberikan hubungan antara C sebagai fungsi dari h/P dan P/B dan hanya berlaku untuk V1Notch dengan sudut 900
Pada Standar USBR, 1997 dapat dilihat bahwa Nilai C bergerak dari 0,576 sd 0,6; sedangkan pada V1Notch sempurna dengan sudut 900, nilai C adalah 0,578.
D. Metoda Pembubuhan Garam
Metoda ini bisa dipergunakan pada keadaan dimana badan air mudah didekati pada dua lokasi yang berjarak 30 m, dan aliran dibagian hulu bersifat turbulen (bergolak).
Garam yang sudah dilarutkan di dalam seember air, ditumpahkan di bagian hulu aliran.
Keadaan aliran yang bergolak dan jarak antara dua titik pengamatan di hulu dan di hilir harus cukup menjamin terjadinya percampuran garam yang merata diseluruh penampang aliran.
Pada bagian hilir Daya Hantar Listrik atau ' . % (EC) diukur setiap 15 detik, dan hasilnya dicatat pada Formulir S14
Ketika larutan garam seluruhnya telah melewati titik pengamatan dibagian hilir, EC akan kembali ke keadaan normal, EC nilainya naik pada saat awal pengukuran.
Setelah dikurangi oleh nilai EC dari air, maka nilai EC inilah yang digunakan untuk menentukan debit aliran.
a. Alat dan Zat Kimia yang diperlukan 1 Satu ember dengan volume 10 L
1 Garam meja (NaCl) yang diketahui banyaknya. b. Metoda Pengukuran
1 Buat larutan garam dengan melarutkan sejumlah garam (misalnya 1 kg) ke dalam seember air.
1 Tumpahkan ke dalam aliran di bagian hilir
1 catat hasil ukur EC di bagian hilir pada selang waktu 15 detik dari saat ditumpahkan pada kolom1kolom FORMULIR S14 (lihat lampiran A).
1 Hentikan pengukuran EC, ketika nilai EC kembali ke nilai normal c. Perhitungan debit
1 Masukan nilai EC yang benar pada kolom 3 FORMULIR S14 (lihat lampiran A), yaitu nilai pada kolom1kolom 2 dikurangi EC asli dari air;
1 Jumlah nilai EC pada kolom 3;
=
Dimana: Q = debit (l/det)
s = berat kering NaCL (mg)
E = jumlah E pada kolom 3 formulir S14 (uS/cm)
t = selang waktu antara dua pengukuran yang berturutan.
E. Cara Sederhana Pengukuran Debit a. Metoda ember
Peralatan yang dibutuhkan
Ember atau wadah lainnya yang volumenya diketahui Pengukur waktu ! ( ) -#
Cara pengukuran:
Gunakan metoda ini bila seluruh aliran bisa ditampung dalam wadah atau ember itu, misalnya air yang keluar dari mata air melalui sebuah pipa.
Hidupkan ( ) - tepat pada saat ember atau wadah disimpan untuk menampung aliran air.
Matikan ( ) - tepat pada saat ember satu wadah penuh. Perhitungan debit:
=
Dimana: Q dalam l/detik
T = waktu saat stop watch dihidupkan dan dimatikan, dalam detik
V = volume ember atau wadah
Contoh: ember dengan isi 40 l, dalam waktu 8 detik.
= =
b. Metoda Benda Apung Peralatan yang dibutuhkan:
pita ukur
( ) -
daun atau benda apung lainnya Cara pengukuran:
Pilih lokasi yang baik pada beban air dengan lebar, kedalaman, kemiringan dan kecepatannya yang dianggap tetap, sepanjang 2 meter.
Perhatikan agar tidak ada rintangan, halangan atau gangguan lainnya sampai tempat pengamatan di hilir.
Jatuhkan daun ditengah sungai, pada bagian hulu bersamaan dengan itu hidupkan ( ) -0
Hentikan ( ) - manakala daun melewati titik pengamatan di hilir, jarak antara bagian hulu dan bagian hilir juga harus diukur (katakan Lm).
Ukur kedalaman air pada beberapa titik penampang aliran, juga lebar penampang itu.
Perhitungan debit:
Jika daun menempuh jarak L dalam waktu t detik, kecepatan muka air adalah: = d cm b cm a d cm
Kecepatan aliran rata1rata di seluruh penampang adalah 2/3 dari harga ini, jadi:
=
Tentukan kedalaman air rata1rata = + +
luas penampang : A = d x h (m²) Debit (Q) : V x A (m³/d)
Atau = 1000 x V x A (l/d)
F. Pengukuran dengan
Alat ukur harus digunakan untuk mengukur aliran pada kecepatan air rendah, tidak pada saat banjir. Ada beberapa jenis alat ukur kecepatan arus, pemeliharaan jenis peralatan disesuaikan dengan kecepatan aliran air dan kedalaman air yang akan diukur.
Pengukuran kecepatan air ada beberapa cara, cara satu titik, cara dua titik dan cara tiga titik tergantung dari kedalaman air yang akan diukur. Kecepatan aliran air dihitung dengan pengambilan harga rata1rata. Untuk mengukur kecepatan aliran disamping memakai alat
& dapat pula diukur memakai pelampung.
Untuk menghitung debit sungai, diperlukan luas penampang melintang sungai. Besarnya debit adalah hasil kali kecepatan harus dipasang melintang sungai.
Untuk mengukur penampang melintang sungai harus dipasang titik tetapi lakukan survei lokasi pengukuran penampang melintang sungai sebelum diadakan pengukuran.
Berikut ini disajikan interval pengukuran dalamnya air:
Tabel 6 Interval Pengukuran Dalamnya Air
& % 344 344 +44 $ +44
Interval (m) Di atas tanah Kurang dari 5 Kurang dari 10 Kurang dari 20 Dalamnya air Kurang dari 5 Kurang dari 10 Kurang dari 20 Contoh menghitung kecepatan air dengan & 1
a) Ukur kecepatan aliran pada kedalam 0,6 D D adalah kedalaman total air di sungai
b) Kecepatan rata1rata adalah sama dengan kecepatan pengukuran pada a)
2) Kecepatan aliran dengan cara dua titik dilakukan sebagai berikut: a) Ukur kecepatan aliran pada kedalaman 0,2 D, 0,6 D dan 0,8 D.
Kecepatan rata1rata adalah sama dengan pengukuran: (V 0,2 D) + (2 V 0,6 D) + (V 0,8 D)
4
V 0,2 D adalah kecepatan air pada kedalam 0,2 D.
Makin rapat interval garis pengukuran kecepatan, makin baik hasilnya.
Tabel 7 Interval Pengukuran Kecepatan Air & %
54
54 344 344 +44 +44 644 644 744 & % 744
Jml. penampang 3 4 5 6 7 8
Sedangkan tabel di bawah ini menunjukan standar interval pengukuran dalamnya air dan interval pengukuran kecepatan air menggunakan alat ukur arus.
Tabel 8 Interval Pengukuran Kedalaman Air dan Kecepatan Aliran
& % # ' 0 # $ , ' 0 Kurang dari 10 0.1 B 0.15 B 10 20 1 2 20 40 2 4 40 60 3 6 60 80 4 8 80 100 5 10 100 150 6 12 150 200 10 12 Lebih dari 20 15 30
Banyaknya garis pengukuran dalamnya air adalah 2 kali banyaknya garis pengukuran kecepatan.
Untuk memudahkan perhitungan luas penampang melintang dengan menggunakan rumus traprezional, perhitungan kecepatan rata1rata dan perhitungan debit.