BAB I BAB I
PENGUKURAN DEBIT DISALURAN TERBUKA PENGUKURAN DEBIT DISALURAN TERBUKA
Latar belakang. Latar belakang.
Debit merupakan banyaknya jumlah air yang mengalir pada suatu ruang atau saluran Debit merupakan banyaknya jumlah air yang mengalir pada suatu ruang atau saluran dalam satuan waktu. Debit memiliki satuan m3/detik yang merupakan hasil yang di dalam satuan waktu. Debit memiliki satuan m3/detik yang merupakan hasil yang di peroleh dari besarnya luas penampang
peroleh dari besarnya luas penampang saluran dikali dengan kecepatan aliran.saluran dikali dengan kecepatan aliran. DAS atau daerah aliran sungai merupakan salah satu saluran terbuka yang memiliki DAS atau daerah aliran sungai merupakan salah satu saluran terbuka yang memiliki fungsi untuk menyediakan kebutuhan air tanaman pada lahan-lahan pertanian denga fungsi untuk menyediakan kebutuhan air tanaman pada lahan-lahan pertanian denga n kualitas yang baik dan dengan kuantitas yang besar sehingga mencukupi kebutuha n kualitas yang baik dan dengan kuantitas yang besar sehingga mencukupi kebutuha n irigasi tanaman yang terdapat pada lahan yang ada pada
n irigasi tanaman yang terdapat pada lahan yang ada pada area yang terairi olehnarea yang terairi olehn ya. Dengan keadaan yang seperti ini DAS akan mampu mengalirkan air sampai
ya. Dengan keadaan yang seperti ini DAS akan mampu mengalirkan air sampai ke bagke bag ian hilir sehingga semua yang berada diwilayah aliran sungai akan mendapatkan ai ian hilir sehingga semua yang berada diwilayah aliran sungai akan mendapatkan ai r untuk kebutuhan pertanian,keramba dan lain sebagainya .
r untuk kebutuhan pertanian,keramba dan lain sebagainya . Untuk menganalisa kebutuhan air lahan pertanian
Untuk menganalisa kebutuhan air lahan pertanian tentunya dibutuhkan perhitungantentunya dibutuhkan perhitungan perhitungan tertentu yang berkaitan dengan pengukuran debit ini. Hal ini bertuju perhitungan tertentu yang berkaitan dengan pengukuran debit ini. Hal ini bertuju an untuk mengetahui apakah jumlah air yang tersedia mencukupi kebutuhan tanaman an untuk mengetahui apakah jumlah air yang tersedia mencukupi kebutuhan tanaman pada lahan pertanian atau sebaliknya.Sehingga kita bisa
pada lahan pertanian atau sebaliknya.Sehingga kita bisa melakukan tindakan-tindamelakukan tindakan-tinda kan tertentu apabila kebutuhan air yang tersedia kurang dari jumlah kebutuhan ai kan tertentu apabila kebutuhan air yang tersedia kurang dari jumlah kebutuhan ai r tanaman yang sedang diusahakan pada suatu lahan yang dilalui oleh saluran irig r tanaman yang sedang diusahakan pada suatu lahan yang dilalui oleh saluran irig asi.
asi.
Irigasi sangat erat hubungannya dengan pertanian. Dibidang
Irigasi sangat erat hubungannya dengan pertanian. Dibidang pertanian irigasi berpertanian irigasi ber fungsi untuk menyuplai pasokan air ke lahan pertanian agar kebutuhan air tanaman fungsi untuk menyuplai pasokan air ke lahan pertanian agar kebutuhan air tanaman dapat
dapat terpenuhi sesuaterpenuhi sesuai dengan i dengan standar kebutuhstandar kebutuhannya. Dalam annya. Dalam bidang bidang teknik pertanteknik pertan ian sendiri irigasi merupakan hal yang dibutukan untuk menganalisa kelayakan sua ian sendiri irigasi merupakan hal yang dibutukan untuk menganalisa kelayakan sua tu irigasi sehingga tujuan ke lahan pertanian dapat terpenuhi secara sempurna.Se tu irigasi sehingga tujuan ke lahan pertanian dapat terpenuhi secara sempurna.Se lain itu irigasi dibidang teknik pertanian juga dapat digunakan sebagai media an lain itu irigasi dibidang teknik pertanian juga dapat digunakan sebagai media an alisa untuk membuat atau membangun jaringan irigsi yang baru.
alisa untuk membuat atau membangun jaringan irigsi yang baru.
Untuk memenuhi kebutuhan air bagi tanaman perlu dilakukan pengukuran debit air g Untuk memenuhi kebutuhan air bagi tanaman perlu dilakukan pengukuran debit air g una untuk mengetahui berapa banyak air yang dibutuhkan oleh tanaman. Debit air m una untuk mengetahui berapa banyak air yang dibutuhkan oleh tanaman. Debit air m erupakan ukuran banyaknya volume air yang dapat lewat dalam suatu tempat atau ya erupakan ukuran banyaknya volume air yang dapat lewat dalam suatu tempat atau ya ng dapat di tampung dalam sutau tempat tiap satu
ng dapat di tampung dalam sutau tempat tiap satu satuan waktu.Dalam suatu jaringsatuan waktu.Dalam suatu jaring an irigasi, kita perlu mengetahui seberapa besar debit air yang mengalir di sung an irigasi, kita perlu mengetahui seberapa besar debit air yang mengalir di sung ai tersebut dan seberapa cepat aliran airnya itu. Dengan adanya debit kita bisa ai tersebut dan seberapa cepat aliran airnya itu. Dengan adanya debit kita bisa mengetahui dan mendistribusi kan air secara efesien dan tidak ada air yang tidak mengetahui dan mendistribusi kan air secara efesien dan tidak ada air yang tidak terpakai.
terpakai. Tujuan Tujuan
Adapun tujuan dari diadakannya praktikum pengukuran debit
Adapun tujuan dari diadakannya praktikum pengukuran debit disaluran terbuka adaldisaluran terbuka adal ah sebagai berikut :
ah sebagai berikut :
Menentukan hubungan head dengan debit pada bangunan ukur cipoletti Menentukan hubungan head dengan debit pada bangunan ukur cipoletti Mengukur debit dengan pelampung
Mengukur debit dengan pelampung Mengukur debit dengan current meter Mengukur debit dengan current meter Manfaat
Manfaat
Adapun manfaat dari praktikum pengukuran debit disaluran terbuka ini yaitu prakt Adapun manfaat dari praktikum pengukuran debit disaluran terbuka ini yaitu prakt ikan dapat mengetahui dan menjelaskan bagaimana cara menghitung debit suatu alir ikan dapat mengetahui dan menjelaskan bagaimana cara menghitung debit suatu alir an sungai atau irigasi,
an sungai atau irigasi, dan mengaplikasikannya pada kehidupan sehari-hari nantindan mengaplikasikannya pada kehidupan sehari-hari nantin ya.
ya.
Tinjauan Pustaka Tinjauan Pustaka
Menurut Asdak (2002), debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume a Menurut Asdak (2002), debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume a ir) yang melewati suatu penampang melintang sungai persatuan waktu. Dalam system ir) yang melewati suatu penampang melintang sungai persatuan waktu. Dalam system SI besarnya debit dinyatakan dalam sattuan meter kubik. Debit aliran juga dapat SI besarnya debit dinyatakan dalam sattuan meter kubik. Debit aliran juga dapat dinyatakan dalam persamaan Q = A x
dinyatakan dalam persamaan Q = A x v, dimana A adalah luas penampang (m2) dan Vv, dimana A adalah luas penampang (m2) dan V adalah kecepatan aliran(m/detik). Menurut Langrage (1736-1813), suatu
adalah kecepatan aliran(m/detik). Menurut Langrage (1736-1813), suatu cara menycara meny atakan gerak fluida adalah dengan mengikuti gerak tiap partikel didalam fluida. atakan gerak fluida adalah dengan mengikuti gerak tiap partikel didalam fluida. Hal ini sulit, karena kita harus menyatakan koordinat X, Y, Z
Hal ini sulit, karena kita harus menyatakan koordinat X, Y, Z dari partikel fluidari partikel flui da dalam menyatakan ini sebagai fungsi waktu. Cara yang digunakan adalah dengan da dalam menyatakan ini sebagai fungsi waktu. Cara yang digunakan adalah dengan penerapan kinematika partikel gerak atau aliran
penerapan kinematika partikel gerak atau aliran fluida.fluida.
Ada dua jenis aliran pada Fluida yang dapat mempengaruhi laju aliran atau
Ada dua jenis aliran pada Fluida yang dapat mempengaruhi laju aliran atau debitdebit air pada sungai, yaitu :
air pada sungai, yaitu : A
Didalam aliran turbulen partikel partikel fluida bergerak secara ter atur, kohesi lebih efektif daripada perpindahan momentum dalam menyebabkan tegan gan geser, perpindahan terjadi pada skala molekular saja dan tegangan geser pada umumnya lebih besar daripada dalam aliran laminar serupa. Pada umumnya aliran t urbulen terjadi hal hal yang menyangkut pada fluida yang sangat viskos, aliran y ang sangat sempit atau tabung kapiler dan arus air yang sangat lambat.
Aliran laminar
Dalam aliran laminar diperlukan eksperimentasi untuk kasus aliran a liran yang sederhana, berlaku hukum newton tentang viskositas, partikel partikel fluida bergerak dalam lintasan lintasan yang tidak teratur, viskositas dalam al iran laminar dianggap tidak penting dan perbandingan t/(du/dy) bergantung pada a liran.(victor, 1985). Debit aliran merupakan satuan untuk mendekati nilai-nilai hidrologis proses yang terjadi di lapangan. Kemampuan pengukuran debit aliran sa ngat diperlukan untuk mengetahui potensi sumberdaya air di suatu wilayah DAS. De bit aliran dapat dijadikan sebuah alat untuk memonitor dan mengevaluasi neraca a ir suatu kawasan melalui pendekatan potensi sumber daya air permukaan yang ada ( Harsoyo,1977).
Untuk Metoda pengukuran debit dilakukan dengan dua metoda,yaitu pengukuran debit secara langsung dan pengukuran debit secara tidak langsung. Dimana pengukuran i ni dilakukan dengan alat dan cara yang telah ditetapkan sebelumnya.
Pengukuran Debit secara Langsung ( debit sesaat) :
Dalam pengukuran debit air secara langsung digunakan beberapa alat p engukur yang langsung dapat menunjukkan ketersediaan air pengairan bagi penyalur an melalui jaringan-jaringan yang telah ada atau telah dibangun. Dalam hal ini b erbagai alat pengukur yang telah biasa digunakan yaitu:
Alat Ukur Pintu Romin
Ambang dari pintu Romin dalam pelaksanaan pengukuran dapat dinaik turunkan,yaitu dengan bantuan alat pengangkat. Pengukuran debit air dengan pintu ukur romijin yaitu dengan menggunakan rumus:
Q= 1,71 b h3/2 Keterangan:
Q = debit air
b = lebar ambang
h = tinggi permukaan air Sekat Ukur Thompson
Berbentuk segitiga sama kaki dengan sudut 90o dapat dipindah-pindahkan k arena bentuknya sangat sederhana (potable), lazim digunakan untuk mengukur debit air yang relatif kecil. Penggunaan dengan alat ini dengan memperhatikan rumus s ebagai berikut:
Q= 0,0138 Keterangan:
Q = debit air
h = tinggi permukaan air 3.Alat Ukur Parshall Flume
Alat ukur tipe ini ditentukan oleh lebar dari bagian penyempitan ,yang artinya debit air diukur berdasarkan mengalirnya air melalui bagian yang m enyempit (tenggorokan) dengan bagian dasar yang direndahkan.
4. Bangunan Ukur Cipoletti
Prinsip kerja bangunan ukur Cipoletti di saluran terbuka adalah mencipta kan aliran kritis. Pada aliran kritis, energi spesifik pada nilai minimum sehing ga ada hubungan tunggal antara head dengan debit. Dengan kata lain Q hanya merup akan fungsi H saja. Pada umumnya hubungan H dengan Q dapat dinyatakan dengan:
Q = k . H3./2 . b Keterangan:
Q = debit air
H = head
k dan n = konstanta ,(0/0186)
Besarnya konstanta k dan n ditentukan dari turunan pertama persamaan ene rgi pada penampang saluran yang bersangkutan. Pada praktikum ini besarnya konsta nta k dan n ditentukan dengan membuat serangkaian hubungan H dengan Q yang apabi
la diplotkan pada grafik akan diperoleh garis hubungan H Q yang paling sesuai un tuk masing masing jenis bangunan ukur.
Dalam pelaksanaan pengukuran-pengukuran debit air,secara langsung, deng an pintu ukur romijin,sekat ukur tipe cipoletti dan sekat ukur tipe Thompson bi asanya lebih mudah karena untuk itu dapat memperhatikan daftar debit air yang t ersedia.
Pengukuran debit air secara tidak langsung: 1.Pelampung
Terdapat dua tipe pelampung yang digunakan yaitu: (i) pelampung permukaa n, dan (ii) pelampung tangkai. Tipe pelampung tangkai lebih teliti dibandingkan tipe pelampung permukaan. Pada permukaan debit dengan pelampung dipilih bagian s ungai yang lurus dan seragam, kondisi aliran seragam dengan pergolakannya semini m mungkin. Pengukuran dilakukan pada saat tidak ada angin. Pada bentang terpilih (jarak tergantung pada kecepatan aliran, waktu yang ditempuh pelampunh untuk ja rak tersebut tidak boleh lebih dari 20 detik) paling sedikit lebih panjang diban ding lebar aliran. Kecepatan aliran permukaan ditentukan berdasarkan rata rata y ang diperlukan pelampung menempuh jarak tersebut. Sedang kecepatan rata rata did ekati dengan pengukuran kecepatan permukaan dengan suatu koefisien yang besarnya tergantung dari perbandingan antara lebar dan kedalaman air. Koefisien kecepata n pengaliran dari pelampung permukaan sebagai berikut:
B/H 5 10 15 20 30 40
Vm/Vs 0,98 0,95 0,92 0,90 0,87 0,85 Keterangan:
B = lebar permukaan aliran H = kedalaman air
Vm = kecepatan rata rata Vs = kecepatan pada permukaan
Dalam pelepasan pelampung harus diingat bahwa pada waktu pelepasanny a, pelampung tidak stabil oleh karena itu perhitungan kecepatan tidak dapat dila kukan pada saat pelampung baru dilepaskan, keadaan stabil akan dicapai 5 detik s esudah pelepasannya. Pada keadaan pelampung stabil baru dapat dimulai pengukuran kecepatannya. Debit aliran diperhitungkan berdasarkan kecepatan rata rata kali luas penampang. Pada pengukuran dengan pelampung, dibutuhkan paling sedikit 2 pe nampang melintang. Dari 2 pengukuran penampang melintang ini dicari penampang me lintang rata ratanya, dengan jangka garis tengah lebar permukaan air kedua penam pang melintang yang diukur pada waktu bersama sama disusun berimpitan, penampang lintang rata-rata didapat dengan menentukan titik titik pertengahan garis garis horizontal dan vertikal dari penampang itu, jika terdapat tiga penampang melint ang, maka mula mula dibuat penampang melintang rata rata antara penampang melint ang rata rata yang diperoleh dari penampang lintang teratas dan terbawah. Debit aliran kecepatan rata rata:
Q = C . Vp Ap Keterangan:
Q = debit aliran
C = koefisien yang tergantung dari macam pelampung yang digunakan Vp = kecepatan rata rata pelampung
Ap = luas aliran rata rata 2. Pengukuran dengan Current Meter
Alat ini terdiri dari flow detecting unit dan counter unit. Aliran yang diterima detecting unit akan terbaca pada counter unit, yang terbaca pada counter unit d apat merupakan jumlah putaran dari propeller maupun langsung menunjukkan kecepat an aliran, aliran dihitung terlebih dahulu dengan memasukkan dalam rumus yang su dah dibuat oleh pembuat alat untuk tiap tiap propeller. Pada jenis yang menunjuk kan langsung, kecepatan aliran yang sebenarnya diperoleh dengan mengalihkan fact or koreksi yang dilengkapi pada masing-masing alat bersangkutan. Propeler pada d etecting unit dapat berupa : mangkok, bilah dan sekrup. Bentuk dan ukuran propel er ini berkaitan dengan besar kecilnya aliran yang diukur.
Debit aliran dihitung dari rumus : Q = V x A
V = Kecepatang aliran A = Luas penampang
Dengan demikian dalam pengukuran tersebut disamping harus menguk ur kecepatan aliran, diukur pula luas penampangnya. Distribusi kecepatan untuk t iap bagian pada saluran tidak sama, distribusi kecepatan tergantung pada :
? Bentuk saluran
? Kekasaran saluran dan ? Kondisi kelurusan saluran
Dalam penggunaan current meter pengetahuan mengenai distribusi kecepatan ini ama t penting. Hal ini bertalian dengan penentuan kecepatan aliran yang dapat diangg ap mewakili rata-rata kecepatan pada bidang tersebut. Dari hasil penelitian Unite d Stated Geological Survey aliran air di saluran (stream) dan sungai mempunyai ka rakteristik distribusi kecepatan sebagai berikut:
a. Kurva distribusi kecepatan pada penampang melintang berbentuk parabolic. b. Lokasi kecepatan maksimum berada antara 0,05 s/d 0,25 h kedalam air dihitung dari permukaan aliran.
c. Kecepatan rata-rata berada ± 0,6 kedalaman dibawah permukaan air. d. Kecepatan rata-rata ± 85 % kecepatan permukaan.
e. Untuk memperoleh ketelitian yang lebih besar dilakukan pengukuran secara mend etail kearah vertical dengan menggunakan integrasi dari pengukuran tersebut dapa t dihitung kecepatan rata-ratanya. Dalam pelaksanaan kecepatan rata-rata nya.
Pengukuran luas penampang aliran dilakukan dengan membuat profil penampa ng melintangnya dengan cara mengadakan pengukuran kearah horizontal (lebar alira n) dan ke arah vertical (kedalamam aliran).Luas aliran merupakan jumlah luas tia p bagian (segmen) dari profil yang terbuat pada tiap bagian tersebut di ukur kec epatan alirannya.
Debit aliran di segmen = ( Qi ) = Ai x Vi Keterangan : Qi : Debit aliran segmen i
Ai : Luas aliran pada segmen i
Vi : Kecepatan aliran pada segmen ini Metoda
Alat dan bahan Bangunan cipoletti Pelampung
Current meter dan perlengkapan lainnya Saluran irigasi atau sungai
Alat tulis Cara Kerja Cipoletti
Ukur luas permukaan atas saluran
Ukur kedalaman air dari permukaan kedasar saluran cipoletti Pelampung
Ukur lebar pemukaan saluran dan dasar saluran
Lemparkan pelampung dan stopwatch dihidupkan secara bersamaan dan ulangi lagi sampai tiga kali dan jaraknya yaitu 30m
Current meter
Siapkan current meter
Lakukan pengukuran tiap satu meter lebar saluran
Tinggi saluran pada current meter juga dipakai untuk pelampung
1.6 hasil dan Pembahasan. 1.6.1 Hasil
Tabel 1. Perhitungan debit dengan Current Meter No Meter Ke Average Debit
0,2 0,8
2 2 1,27 1,057 3,548675
3 3 1,35 1,124 1,810968
4 4 1,275 1,11 3,465288
5 5 1,084 1,135 4,06443
Debit Rata-rata 2,8525918 Tabel 2. Perhitungan debit dengan Pelampung.
Nilai Koefisien C A (m2) V (m/s) Debit (m3) 0,86 3,172 0,67365 1,837663308
Tabel 3. Perhitungan debit dengan Cipoletti
Nilai Koefisien C b (m) h (m) Debit (m3/s) 0,0186 7,18 (0,3)3/2 0,021944
1.6.2Pembahasan.
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan didapatkan hasil bahwasanya debit ali ran pada pelampung sebesar 1,837663308 m^3/s, debit aliran pada Cipolleti sebesa r 0,021944 m^3/s, dan debit rata-rata aliran pada current meter sebesar 2,852591 8 m^3/s. Hal menunjukan bahwa adnya perbedaan debit pada setiap metoda atau cara yang digunakan untuk mengukur debit pada suatu sungai.
Pada bangun ukur Cipoletti kita hanya mengukur tinggi air permukaan, lebar air p ermukaan dan lebar bawah permukaan air, maka akan diperoleh seberapa besar debit nya, pada bangun cipoletti pengukuran debit dipengaruhi oleh bentuk bangunan dar i cipoletti, kerusakan pada bangunan. Pada saluran irigasi terdapat sedimen yang menyebabkan terhambatnya laju dan debit irigasi.
Pada metoda pelampumg terlihat bahwa kecepatan aliran debit air lebih besar dari metoda Cipolleti. Hal ini karena pelampung yang digunakan dapat menghitung alir an debit pada permukaaan atas saja yang mana pada permukaan atas pelampung laju dengan cepat dalam waktu dan jarak yang telah ditentukan. Artinya luas penampang pelampung yang kecil mempengaruhi kecepatan aliran air.
Pada metoda Current Meter terlihat bahwa kecepatan aliran debit air jauh lebih c epat dibandingkan dengan metoda pelampung dan Cipollleti. Hal ini dikarenakan ke telitian alat pada Current meter dan pengukuran yang pengambilan data dengan beb erapa kali ulangan pada setiap jarak permeternya dan pengukuran kecepatan aliran air pada permukaan bawah,tengah, serta total luas penampangnya mempengaruhi kec epatan aliran air.
Penutup Kesimpulan.
Adapun beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum ini adalah bahwa de bit yang mengalir pada suatu irigasi dipengaruhi oleh kecepatan aliran, waktu, d an luas penampang. Dalam hal ini alat ukur dan bangunan yang digunakan masih ter awat dengan baik.Alat ukur yang lebih efisien adalah alat ukur Current meter, di karenakan pengambilan data lebih akurat dibanding pelampung dan bangunan cipolet ti.Dan pada saluran irigasi harus diberikan perawatan agar dapat digunakan untuk kedepannya.
Bila dibandingkan dari ketiga metode ini maka dapat dilihat bahwa metoda current meter lah yang paling teliti karena mengukur laju kecepatan air pada tiga titik yaitu atas, tengah, dan bawah dengan jarak tiap satu meter kesampingnya, berbed a dengan pelampung yang hanya mengukur pada permukaan atas saja yang bisa saja d ipengaruhi oleh tekanan atmosfer dan arah laju angin. Sementara dengan cipoletti hasil yang didapatkan sangat kecil, hal ini bisa saja tejadi karena bentuk bang unan cipoletti ataupun memang metode ini yang kurang tepat untuk perhitungan deb it.
Saran
Adapun saran untuk praktikum ini adalah agar para praktikan lebih serius dalam m elakukan praktikum dan lebih teliti dalam melakukan perhitungan dan ketika penga mbilan data kedalaman air pada bangunan ukur cipoletti, sebaiknya dilakukan tida k pada musim hujan karena jika pada musim hujan dan laju aliran air deras maka a kan membahayakan praktikan dalam pengambilan datanya.
m penggunaan alat tersebut, karena jika alat basah maka alat akan rusak dan peng ambilan data pun gagal. Selain itu dalam membaca data pun harus teliti dan hati-hati.
