Oseana, Volume XVIII, Nomor 1 : 35 - 44 ISSN 0216-1877
PEMBUATAN ALAT PENGUKUR ARUS SECARA SEDERHANA
oleh S u d a r t o 1)
ABSTRACT
Current observation in the sea can be done in simple way. One of the technique is using current drouge which is easily build and low cost There are three kind's of current drouge i.e. cross sensor, paracute and bar sensor. Technique to build current drouge and the operational methode are described. Using current drouge to measure current is simple. The result is comparable to any standard current meter in the mar-ket.
PENDAHULUAN
Arus di laut merupakan suatu fenome-na difenome-namika air laut yang terjadi setiap hari dan merupakan pencerminan gerakan massa air laut dari suatu tempat ke tempat lain. Fenomena ini berperan sangat penting dalam proses abrasi/akresi pantai, karakteristik eko-sistem laut, serta pola penyebaran zat pen-cemar. Oleh karena itu dalam mempelajari proses abarasi pantai, karakteristik ekosistem laut serta pola penyebaran zat pencemar di laut, pengukuran arah dan kecepatan arus sangat perlu dilakukan. Berbagai cara untuk mengetahui pola arus laut dapat di-lakukan, mulai dari pemakaian alat-alat sederhana sampai alat-alat yang canggih.
Dalam tulisan ini penulis mencoba mengemukakan tiga buah alat sederhana yang dapat digunakan untuk mengetahui kecepatan dan arah arus laut. Alat tersebut mudah dibuat dan murah namun mempu-nyai nilai ketelitian dan ketepatan yang tinggi.
JENIS-JENIS ARUS LAUT
Arus laut merupakan sistem yang kompleks yang terbentuk akibat bermacam sebab, sehingga data arus menunjukkan kondisi arus sebenarnya yang mencakup semua komponen arus. Oleh sebab itu dalam analisa arus laut, data yang diperoleh diurai-kan menjadi sejumlah komponen arus sesuai dengan penyebabnya. Penguraian arus laut tersebut sangat membantu dalam menye-derhanakan sistem sirkulasi arus. Beberapa jenis arus yang umum dikenal adalah arus pasang surut, arus akibat gelombang (arus sejajar pantai), arus akibat tiupan angin, dan arus yang disebabkan perbedaan densi-tas air laut.
1. Arus pasang surut.
Arus pasang surut adalah arus yang terjadi karena perubahan tinggi permukaan air laut akibat pasang surut. Karakteristik arus pasang surut adalah mempunyai periode yang tetap, mengikuti pola pasang surut.
Oleh karena itu kita kenal arus pasang surut diurnal, semi-diurnal dan campuran. Kece-patan maksimum arus umumnya tercapai pada waktu menjelang pasang dan menje-lang surut, sedangkan arah arus pasang surut ini sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkung-an atau topografi setempat. Di daerah plingkung-an- pan-tai, arus pasang surut terbesar umumnya sejajar dengan garis pantai.
2. Arus gelombang / arus sejajar pantai.
Arus gelombang/arus sejajar pantai adalah arus yang terjadi akibat gelombang yang menghempas ke - daerah pesisir dan membuat sudut miring dengan garis pantai. Arah arus ini sejajar kontur kedalaman dan mempunyai kecepatan tinggi pada periode yang singkat, umumnya hanya beberapa menit dan berlangsung secara periodik se-suai dengan kondisi gelombang. Arus ini penting dalam transpor sedimen karena ke-cepatannya dan terjadinya pengadukan sedi-men dasar oleh gelombang. Pertemuan dua arus gelombang sejajar pantai yang berlawa-nan pada suatu lokasi menimbulkan arus yang dikenal dengan nama 'rip-current'.
3. Arus yang diakibatkan oleh angin.
Arus yang diakibatkan oleh angin merupakan arus dominan yang terjadi di lapiran permukaan perairan laut lepas. Pengaruh tiupan angin musim misalnya di perairan dari Laut Cina Selatan hingga Laut Ambon, menyebabkan terjadinya pem-balikan pola sirkulasi air laut mengikuti pola tiupan angin. Selama musim angin barat, aliran air bergerak menuju timur, dan berubah ke arah barat pada saat musim . timur. Jenis arus ini mempunyai arah dan kecepatan yang berbeda sesuai dengan per-tambahan kedalaman air, dan umumnya menjadi sangat lemah pada kedalaman lebih
dari 100 meter. Arah arusnya membentuk spiral yang dikenal dengan nama 'Spiral Ekman'. Di perairan lintang utara arah pu-taran searah dengan pupu-taran jarum jam, sedangkan di perairan lintang selatan arah putarannya berlawanan dengan putaran ja-rum jam. Arus akibat angin ini juga ter-jadi di perairan pantai akibat tiupan angin setempat. Dalam kaitannya dengan tumpah-an minyak di laut, pola tumpahtumpah-an tersebut umumnya lebih mendekati pola arus akibat tiupan angin.
4. Arus akibat perbedaan densitas air.
Arus akibat perbedaan densitas air adalah arus yang terjadi karena adanya per-bedaan ketinggian permukaan laut secara mendatar akibat dari beda densitas air. Je-nis arus ini umumnya terjadi di daerah muara. Perairan yang didominasi oleh arus jenis ini mempunyai pola sirkulasi dua arah dengan arah arus di lapisan permukaan yang berdensitas lebih rendah berlawanan dengan arah arus di lapisan dekat dasar perairan. Kondisi arus demikian inilah yang menyebabkan terjadinya intrusi air laut ke sungai.
JENIS-JENIS ALAT PENGUKUR ARUS
Untuk mendapatkan data arus laut yang menggambarkan kondisi sirkulasi air laut yang sebenarnya merupakan hal yang sangat sulit. Kenyataan ini disebabkan oleh tingginya variabilitas sirkulasi air laut yang meliputi spektrum waktu dari sepersekian detik hingga tahunan. Oleh karena itu, walaupun menggunakan alat-alat ukur cang-gih sulit untuk mendapatkan hasil pengukur-an ypengukur-ang tepat sama dari beberapa alat. Alat ukur yang dapat memberikan akurasi pengu-kuran misalnya 5%, sudah merupakan suatu
alat ukur arus yang berpresisi tinggi. Dalam suatu penelitian, kualitas data pengukuran sebenarnya ditentukan oleh berapa besar ketelitian yang dituntut oleh metode pene-litian yang dilakukan. Untuk studi yang ber-hubungan dengan biota laut, misalnya, data arus dengan ketelitian hingga 20% mungkin masih dianggap memadai. Sebalik-nya, untuk penelitian pengendalian penye-baran zat pencemar diharapkan ketelitian yang lebih tinggi.
Dewasa ini dikenal beberapa teknik untuk mengukur arus laut, baik secara lang-sung maupun tidak langlang-sung. Alat ukur arus yang dikenal dengan nama "current meter" menggunakan teknik pengukuran secara ti-dak langsung, misalnya melalui jumlah pu-taran baling-baling dalam satuan waktu, dengan memanfaatkan karakteristik suara maupun medan elektromagnetik dari air laut. Current meter dapat dibedakan menu-rut cara penanganan data yang diukur. Ada yang merekam datanya untuk periode tertentu baik di kertas, film, pita magnetik, maupun direkam secara elektronik dengan menggunakan "memory chip". Jenis current meter ini disebut "Self-recording current meter". Dikenal pula current meter yang langsung menunjukkan data pengukuran pa-da ' tiisplay", alat ini disebut "Direct-reading current meter". Teknik pengukur arus secara langsung adalah dengan mengukur berapa jauh bergeraknya air persatuan waktu. Teknik ini umumnya menggunakan pe-lampung atau drouge, dan pengukurannya dilakukan secara manual. Prinsip kerja dari teknik-teknik pengukuran tersebut adalah sebagai berikut:
1. Secara mekanik dengan baling-baling :
Sistem kerja dari jenis current meter ini berdasarkan pada putaran propeller
(baling-baling) yang digerakkan oleh aliran air. Selanjutnya putaran baling-baling dihu-bungkan langsung keroda-roda gigi/jarum pe-nunjuk angka untuk mencari kecepatannya. Arah arus ditentukan dengan menggunakan kompas penunjuk arah yang terangkai secara mekanik dengan bantuan bola gotri kecil yang akan jatuh ke ruang arah arus melalui kompas penunjuk arah setiap pada putaran baling-baling tertentu. Sebagai con-toh adalah alat ukur arus jenis "Ekman Merz Current Meter". Sedangkan yang tidak berhubungan langsung ke baling-baling yaitu dengan menggunakan sistem coupling magnetik. Biasanya yang menggunakan sistem ini adalah alat ukur arus jenis recording yang hasil rekamannya dapat berupa kertas grafik. Sebagai contoh adalah "ONO Current Meter". Dapat juga berupa rekaman pita magnetik, seperti "Current Meter Aandera". Ada juga yang menggunakan sistem coupling magnetik yang terangkai langsung kedisplay, sebagai contoh adalah "Direct Reading Current Meter CM2". Untuk pengukuran arus kuat maupun arus lemah dapat dibedakan dari jenis kalibrasi baling-balingnya.
2. Akustik.
Pengukur arus jenis ini mirip dengan sistem kerja echosounder tetapi yang diman-faatkan adalah perubahan frekwensi suara yang dipantulkan balik ke alat akibat gerak-an partikel air. Alat ukur ini dikenal denggerak-an nama "Acoustic Douppler Current Meter Profiler" (ADCP) yang dapat dipasang baik di kapal maupun didaiam air dengan teknik tambatan. Yang diukur dari alat ini adalah kecepatan dan komponen arus arah timur barat, utara selatan dan atas bawah sehing-ga dari hasil komponen tersebut dapat di-tentukan arahnya. Dengan hanya satu alat ukur ADCP ini dapat diperoleh- informasi
tentang arus hingga 128 kedalaman sekaligus hanya dalam beberapa menit. Dewasa -ini maksimum tebal kolom air yang dapat dimonitor mencapai 750 m. Baik alat ukur arus otomatis atau manual mempunyai harga yang mahal, dari beberapa juta hingga diatas 200 juta rupiah (alat ADCP). Jelas harga alat tersebut merupakan kendala utama bagi kebanyakan kegiatan pengukuran arus.
3. Pengukuran langsung.
Banyak kegiatan penelitian tidak me-merlukan data arus yang sangat detail seperti yang dihasilkan oleh alat-alat ukur canggih. Gambaran umumpola sirkulasi suatu tempat dalam penelitian inventarisasi biologi misalnya dapat diperoleh dengan metoda yang -mudah dan murah seperti ' current drouge". Penelitian menggunakan current drouge te-lah sering dilakukan misalnya di Teluk Ambon (HUTAHAEAN and ANDERSON, 1987).
Pada kesempatan berikut ini akan disa-jikan cara membuat "current drouge" untuk mengukur kecepatan dan arah arus secara langsung dan sederhana dengan biaya murah serta mudah dibuat, akan tetapi secara ilmi-ah hasilnya dapat dipertanggung jawabkan, yang merupakan modifikasi dari jenis cur— rent drouge dari Hydrographic Department (1983),Jepang.
PEMBUATAN CURRENT DROUGE
Alat yang akan dibuat dan diperguna-kan kali ini adalah "Current Drouge". Ada beberapa jenis "current drouge" yang dapat dibuat sendiri yaitu : Current Drouge jenis sensor silang, Current Drouge jenis Parasut (ARIEF 1981) dan Current Drouge jenis la-yar. Prinsip ketiga alat tersebut adalah sama, perbedaannya hanya terletak pada sistem sensornya.
1. Current Drouge Jenis Sensor Silang. A. Bahan yang diperlukan
Current Drouge jenis sensor silang dapat diuraikan menjadi 7 bagian yaitu :
1. Pelampung, sebagai pengatur dan penga-
pung tiang penyangga agar bisa berdiri tegak.
2. Tiang Aluminium, untuk merangkai dan
menentukan kedalaman sensor silang.
3. Tali nilon, dipilih yang kecil,ringan
namun kuat, dan yang lemas karena apa- bila tali diulur tidak mengalami kesukaran Tali ini berguna untuk mengatur jarak pe- lepas current drouge.
4. Papan dari mika atau triplek, untuk mem
buat sensor silang (Gambar 1). Potong papan mika 2 lembar dengan ukuran 30- cm x 30 cm dan 2 lembar lagi dengan u- kuran 30 cm x 60 cm.
5. Alumunium siku, potong 2 batang dengan
ukuran 40 cm, alumunium ini untuk me rangkai sensoj silang.
6. Pemberat, sebagai pengatur beban agarpe-
lampung tepat pada posisi di bawah per- mukaanair (Gambar 1).
7. Bendera kecil, berfungsi sebagai tan da
current drouge dan dibuat tidak terlalu besar yang penting dapat terlihat'dengan jelas. Ini perlu diperhatikan sebab a^abila bendera dibuat terlalu besar maka besar kemungkinan akan dipengaruhi hembusan angin.
B. Cara merangkai
Ikat rangkaian sensor silang dari mi-ka atau triplek pada ujung tiang paling bawah, usahakan ujung sensor silang bawah sama dengan ujung bawah tiang perangkai. Tambah pemberat yang berfungsi sebagai pengatur kedudukan tinggi rendahnya pe-lampung. Pelampung diusahakan tidak ke-
luar dari permukaan air laut agar tidak ter-pengaruh oleh angin.
Ikat pelampung pada tiang aluminium dan atur jarak dari kedudukan antara pelam-pung dan sensor silang. Apabila hendak mengukur arus pada kedalaman 2 m dari permukaan air laut maka jarak antara ke-dudukan pelampung dan sensor silang (am-bil titik tengahnya untuk mengukur jarak) adalah 2 m.
Setelah selesai terangkai, ikat dengan tali nilon yang panjangnya minimal 20 m dan sudah diberi tanda setiap ukuran 5 m. Tali tersebut diikatkan pada tiang alumi-nium tepat diatas pelampung. Cara ini pen-ting diperhatikan gar supaya tali terbentang horizontal dipermukaan air dengan maksud tidak terjadi perbedaan tali terulur dengan jarak sesungguhnya, artinya bila tali ter-ulur 10 m maka jarak sebenarnya 10 m juga.
C. Cara kerja
1. Ambil current drouge yang ujung tali nilonnya telah diikatkan pada perahu. 2. Ceburkan ke laut dan ulur tali sampai
panjang bentangan 5 m.
3. Pegang tanda tali 5 m pertama dan siap- kan stop watch atau jam tangan.
4. Lepaskan tanda tali pertama (5 m) ber- samaan dengan menekan stop watch start dan selanjutnya pegang tanda tali ke dua(lOm).
5. Ulur tali nilon tersebut agar mudah ter- urai.
6. Hentikan stop watch setelah tanda tali pertama dan kedua terbentang lurus. 7. Catat berapa detik waktu yang diperlu- kan untuk membentang tali dari tanda tali pertama sampai tanda tali ke dua (dalam jarak tempuh 5 m).
8. Untuk mengetahui arah arus digunakan kompas. Bidikkan arah kompas sejajar
dengan bentangan tali nilon current drouge maka akan diketahui kearah mana arus mengalir. Usahakan tempat pelepas-an current drouge dibelakpelepas-ang perahu yang telah ditambat dengan jangkar.
D. Cara perhitungan
Rumus yang dipergunakan adalah : V = L : T x m / d e t
V = Kecepatan arus
L = Jarak tempuh "current drouge", dalam satuan meter
T = Waktu yang ditempuh oleh current drouge dalam satuan detik.
Hasil pengukuran yang diperoleh dari current drouge ini merupakan kecepatan arus rata-rata selama selang waktu pengukur-an didaerah ketinggipengukur-an sensor silpengukur-ang terpa-sang sepanjang lintasannya.
E. Contoh perhitungan :
Misalnya Jarak lintasan current drouge adalah 5 m, dan waktu tempuh adalah 10 detik, maka :
Kecepatan arus = 5 : 10 x m/det = 0,5 m/detik.
Current drouge merupakan alat yang sangat sederhana dan praktis serta dapat menggantikan current meter standar. Se-lain untuk mengukur kecepatan arus, alat "current drouge" ini juga dapat untuk me-ngetahui lintasan arus (arus Lagrange). Da-lam hal ini, sejumlah "current drouge" di hanyutkan dan diikuti selama waktu tertentu, misalnya 24 jam. Posisi "current drouge" tiap-tiap selang waktu tertentu ditentukan dengan menggunakan theodolit maupun GPS (Global Positioning System). Penggunaan theodolit memerlukan minimal dua titik stasiun tetap yang selalu mencatat
sudut pandang kepada "current drouge" tersebut secara bersamaan. Teknik ini meng-hasilkan lintasan aliran air yang sangat bermanfaat dalam menentukan pola penye-baran zat pencemar di air.
Perlu diperhatikan bahwa kalibrasi alat ini dengan alat ukur arus standar merupakan suatu hal yang sangat pent ing. Kesamaan ha-sil antara alat ukur standar dengan "current drouge" yang baik bisa mencapai diatas 90 %, terutama untuk kondisi arus yang cukup kuat misalnya diatas kecepatan 30 cm/detik. Disamping itu, untuk meningkat-kan akurasi data, pengukuran waktu dan ja-rak gerak "current drouge" harus dimulai saat "current drouge" tersebut cukup jauh dari perahu, misalnya 5 meter.
Pengaruh hempasan gelombang teru-tama di daerah pantai akan mengurangi ketelitian dari alat ini. Walaupun demikian hal tersebut tidak perlu dicemaskan karena sebagian besar alat ukur buatan pabrikpun mengalami masalah yang sama. Untuk me-ngatasi hal tersebut perlu dilakukan penga-matan dengan lintasan yang lebih panjang, sehingga pengaruh gelombang menjadi minimum akibat proses perata-rataan.
2. Current Drouge Jenis Sensor Parasut. A. Bahan yang diperlukan
Bahan yang diperlukan "current drouge" jenis sensor parasit ini sama rangkai-annya dengan rangkaian "current drouge" jenis sensor silang, baik ukuran maupun bahannya. Perbedaan dengan yang pertama hanya pada sensornya, di sini dipakai parasit sebagai sensor (Gambar 2.).
B. Cara merangkai
Tahapan merangkai jenis sensor ini sama dengan tahapan merangkai jenis sen-sor silang. Disajikan pada Gambar 3.
C. Cara kerja
Cara kerja "current drouge" jenis sensor parasit ini pada prinsipnya sama dengan cara kerja "current drouge" jenis sensor silang.
D. Cara perhitungan
Cara perhitungan alat ini sama halnya deng&n "current drouge" jenis sensor silang.
3. Current Drouge Jenis Sensor Layar A. Bahan yang diperlukan :
Bahan yang diperlukan untuk "current drouge" jenis Layar ini adalah sama dengan "current drouge sensor silang dan parasit. Perbedaannya terletak pada jenis sensornya, yaitu menggunakan layar yang dapat dibuat dari kain biasa, kain parasit maupun lem-baran plastik. Ukuran dari layar ini disaji-kan pada Gambar 3.
B. Cara merangkai
Tak ubahnya sama cara merangkai-nya dengan jenis yang dua diatas.
C. Cara kerja
Cara kerja jenis alat ini sama dengan cara kerja kedua jenis alat di atas.
D. Cara perhitungan
Cara perhitungannya pun sama dengan cara perhitungan kedua alat di atas.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak DR.Dharma Arief yang telah membantu hingga selesai-nya tulisan ini, serta Bp. Drs. HORAS P. HUTAGALUNG yang telah mengoreksi tulisan ini.
pemberat kecil Gambar 2. Current Drouge Jenis Sensor Parasit
DAFTAR PUSTAKA
HYDROGRAPHIC DEPARTEMENT., 1983. Physical oceanographic survey. Japan In- ARIEF, D., 1981. Pemakaian pelampung ternational Corporation Agency, JAPAN parachute dalam mempelajari sirkulasi PEARCE, A., 1981. Simple physical oceano- air laut. Pewarta Oseana VII, No. 1 : graphic techniques for use in coastal 1-8. waters. Devision of Fisheries and Oceano- HUTAHAEAN, W. and J. J. ANDERSON., graphy. No : 133.
1987. Current and mixing on the sill of Ambon Bay, measured with drouges. Mar. Res. Indonesia 26 : 1 - 7.
