BAB I PENDAHULUAN
I.I Latar Belakang
Dalam pertemuan ketiga praktikum Hidrogeologi kita membahas tentang pengukuran debit aliran sungai, yang dimana kita ketahui ada dua metode. Dalam laboratorium kita telah mengetahui teori-teori dari pengukuran debit aliran sungan dan juga kita telah mengetahui bagaimana cara mengolah data-data seperti keceatan, waktu, jumlah putaran, lebar sungai, dan kedalaman dengan menghitung menggunakan rumus kemudian mendapatkian data kecepatan dan debitnya. Kali ini kita berkesempatan untuk melakukan acara lapangan bab ini pada sungai Babarsari, jadi kita mengetahui bagaimana cara pengambilan datanya.
I.II Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan dari acara lapangan pengukuran debit aliran tidak langsung adalah untuk mengetahui bagaimana cara menggunakan alat dan mengukur debit aliran Sungai Babrsari.
I.III Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam pengukuran: 1. Satu set alat Current meter
2. Meteran 3. Penggaris 100 cm 4. Stopwatch 5. Bola pingpong 6. Clipboard 7. Tabel pengerjaan 8. Millimeter block A3
Gambar 1. Alat current meter model 6500
I.IV Dasar Teori
Teori yang mendasari pengukuran debit ini adalah percobaan Darcy, yaitu Hukum Darcy, bahwa banyaknya volume air yang mengalir dari suatu tubuh sungai adalah hasil kali antara kecepatan aliran dengan luas penampang media yang dialirinya atau luas penampang bangun alur yang dialirinya.
Dapat ditulis dengan rumus : Q = v. A Dimana : Q v A = = = debit aliran kecepatan aliran luas penampang
Pada umumnya pengukuran debit aliran air sungai dilakukan pada waktu-waktu tertentu. Pengukuran ini biasanya berkaitan erat dengan maksud untuk mencari rating curve. Semakin banyak lokasi pengukuran debit maka semakin akurat hasil analisis datanya. Jumlah pengukuran debit pada waktu periode tertentu, tergantung dari :
- Tujuan pengukuran
Pada dasarnya pengukuran debit dapat dilakukan dengan dua cara : 1. Pengukuran debit secara langsung
2. Pengukuran debit secara tidak langsung Pengukuran Debit Secara Langsung
Pengukuran debit sungai/saluran secara langsung, dapat dilakukan melalui dua metode, yakni 1. Volumetric method
Pengukuran debit dengan cara ini dilakukan pada sungai kecil (debitnya kecil), memakai bejana yang volumenya sudah diketahui/tertentu (misal = V), kemudian mengukur waktu (dengan memakai stop watch) yang diperlukan untuk memenuhi persamaan :
Q = V/t, Dimana :
Q = debit aliran sungai/saluran V = volume bejana,
t = waktu yang diperlukan untuk memenuhi bejana. 2. Ambang / pintu-ukur
Bangunan pintu-ukur ini dibuat menurut konstruksi sedemikian, sehingga ada hubungan langsung antara debit aliran (Q) dengan tinggi muka air (H).
Contoh alat ukur debit yang menggunakan ambang/pintu-ukur : - Pintu air Romyn
- Pintu air Cipoletti
Masih ada beberapa metode pengukuran debit sungai/saluran secara langsung, misal dengan menggunakan cairan perunut/ tracer.
Pengukuran debit sungai dengan cara ini dilakukan dengan menghitung kecepatan air sungai (V). Dengan menggunakan alat tertentu dan berdasarkan rumus-rumus tertentu (termasuk rumus-rumus dalam hidrolika), kecepatan aliran sungai dapat diketahui. Dengan mengingat bahwa debit adalah perkalian antara kecepatan aliran dengan luas penampang.
Beberapa jenis alat ukur debit aliran sungai /saluran secara tidak langsung : 1. Velocity head rod
Alat ukur debit jenis ini terdiri dari batang/papan kayu berskala, dilengkapi dengan pemberat yang dapat diputar.
Dimana persamaan yang digunakan : V = 2.g.h Dimana : V g h = = =
kecepatan rerata aliran sungai/saluran percepatan gravitasi
selisih tinggi air akibat pemutaran batang/ papan ukur sebesar 900
2. Trupp’s ripple meter
Alat jenis ini terdiri dari rangkaian papan ukur dan batang kayu. Kecepatan aliran dapat ditentukan dengan persamaan : v = C + X . L
3. Pitot meter Dimana : v C X L = = = =
kecepatan rerata aliran sungai/saluran konstanta, biasanya diambil 0,4
nilai yang tergantung pada lebar papan ukur (w) Luas
Alat ini biasa dipergunakan untuk pengukuran kecepatan pengaliran di dalam pipa (pipe flow) di laboratorium.Terdiri dari pipa bengkong yang dimasukkan ke dalam aliran.
Dengan persamaan : v = 2.g.h Dimana : V g h = = =
kecepatan rerata aliran sungai/saluran percepatan gravitasi
selisih tinggi permukaan air dalam tabung pitot akibat adanya kecepatan aliran di sungai
4. Pengapung (Float)
Pengukuran kecepatan aliran dengan cara ini hanya untuk menaksir secara kasar, karena hanya meliputi kecepatan aliran di permukaan saja. Padahal sesungguhnya kecepatan rerata aliran di sungai tidak hanya terdiri atas kecepatan aliran bagian zat cair yang ada dipermukaan saja, tetapi juga kecepatan di setiap kedalaman sungai, padahal besar kecepatan itu berbeda-beda. Dimana
t s V =
5. V Nocth
Merupakan seperangkat alat terdiri dari papan yang salah satu sisinya membentuk huruf V dan disertai alat ukur berskala.
6. Current meter
Prinsip kerja dari alat current meter adalah mengukur besarnya kecepatan arus berdasarkan jumlah putaran kipas dalam alat.
Setelah dihitung dari persamaan : v = a + b . N
Dimana :
a b N = = =
kecepatan awal yang diperlukan untuk mengatasi gesekan mekanis
konstanta yang diperoleh dari kalibrasi alat jumlah putaran kipas perdetik
Selain itu dibutuhkan parameter luas penampang sungai (A) untuk menghitung debit, dimana : Q = v . A
Dalam praktikum pengukuran debit sungai ini kita akan memperagakan salah satu metode pengukuran debit sungai secara tidak langsung yaitu current meter.
• Keunggulan current meter
Alat ini dilengkapi dengan counter, yang menunjukkan jumlah putaran baling-baling. Alat ini banyak dipergunakan karena mudah dioperasikan untuk pengukuran kecepatan aliran sungai untuk berbagai kedalaman. Selain itu untuk berbagai kondisi lapangan, dapat dioperasikan langsung dengan memegang stangnya atau untuk kondisi yang tidak memungkinkan alat dapat diturunkan dengan kabel/batang, pada dasarnya cara kerjanya sama hanya untuk cara kalibrasinya berbeda (kalibrasi stang dan kalibrasi bandul).
• Contoh perhitungan kecepatan arus dengan stang (tanpa digantung) :
Diketahui kalibrasi untuk kincir nomor 1-8-61193 dengan diameter 125 mm : Jika N < 0,95 maka V = ( 0,2518 . N ) + 0,0121 m/dt
Jika N > 0,95 maka V = (0,2588 . N ) + 0,0050 m/dt
Misalnya : hasil pengukuran current meter jumlah putaran kincir 13, dalam waktu 10 detik. Maka hitung harga
waktu ran jumlahputa N = = 1,3 10 13 =
harga N = 1,3 artinya > 0,95 sehingga rumus yang digunakan: V = (0,2588 . 1,3) + 0,0050
= 0,341 m/dt Prosedur kerja :
1. Mengukur kecepatan aliran air 1) Merangkai current meter.
2) Mengukur diameter kincir untuk kalibrasi.
3) Melakukan pengukuran kecepatan aliran air menggunakan current meter pada jarak dan kedalaman yang telah ditentukan, dengan cara membaca jumlah putaran baling-baling pada counter.
4) Mengukur waktu putaran, disarankan 10 detik. 5) Menghitung harga N untuk mendapatkan nilai V . 2. Mengukur penampang sungai
1) Mengukur lebar penampang sungai dengan menggunakan alat ukur.
2) Membuat gambaran dasar sungai dengan cara mengukur kedalaman dasar sungai dari muka air sungai dengan menggunakan alat ukur.
3) Menghitung luas penampang sungai (A).
3. Menghitung debit sungai (Q), dengan rumus Q = V.A
ISI
II.I Pembahasan
Pada acara lapangan kali ini kita melakukan tiga kali pengukuran debit aliran yaitu dengan menggunakan metode current meter, yang pertama lebar sungainya kemudian dalamnya sungai per bagian-bagian lalu kecepatan dari debit, karena kita menggunakan alat current meter jadi kita langsung mengetahui kecepatannya. Cara menggunakannya adalah dengan menenggalamkan kincir current meter selama 10 detik.
Setelah selesai melakukan 3 kali pengukuran dengan metode current meter, lalu kita melakukan metode pengapungan (floating). Dengan menggunakan bola pingpong dan meteran, pertama bentangkan metaran sepanjang yang dibutuhkan kemudian lep[askan bola pingpong tersebut. Hitung lamanya bola pingpong berjalan dari meter pertama hingga meter terakhir.
II.II Perhitungan
a. Metode Current meter
Penampang 1 Panjang Lebar
(m)
Kedalaman Jumlah Putaran
Waktu N Kecepatan Luas (m2) Debit (Q) V V rata2 11,2 2,8 0,0203 - 10 - 0,2 0,175 0,0284 2 0,36603 2,8 0,0342 - - 0,3 0,0763 2,8 0,0203 - - 0,1 0,0761 6 2,8 0 - - 0,1 0,0282 8
Perhitungan • Vrata-rata = V ÷ 5 = 1,016 ÷ 2 = 0,203Ʃ • Luas o L1 = (a × b) ÷ 2 = (2,8 × 0,0203) ÷ 2 = 0,02842 m o L2 = ((b1 + b2) × a) ÷ 2 = ((0,0203 + 0,0342) × 2,8) ÷ 2 = 0,0763 m o L3 = ((b2 + b3) × a) ÷ 2 = ((0,0342 + 0,0203) × 2,8) ÷ 2 = 0,07616 m o L4 = ((a × b3)) ÷ 2 = (2,8 × 0,0203) ÷ 2 = 0,02828 m • Q = L ÷ 4 = 2,0916 m ÷ 4 = 0,36603 mƩ 2 Penampang 2 Panjang Lebar (m) Kedalaman (m) Jumlah Putaran
Waktu N Kecepatan Luas (m2) Debit (Q) V V rata2 10,4 2,08 0,116 - 10 - 0,6 0,44 0,012 0,655 2,08 0,149 - - 0,4 0,027 2,08 0,269 - - 0,4 0,043 2,08 0,186 - - 0,4 0,046 9 2,08 0 - - 0,4 0,019 Perhitungan • Vrata-rata = V ÷ 5 = ÷ 5 = 0,44Ʃ • Luas o L1 = (a × b) ÷ 2 = (2,08 × 0,116) ÷ 2 = 0,012 m o L2 = ((b1 + b2) × a) ÷ 2 = ((0,116 + 0,149) × 2,08) ÷ 2 = 0,027 m o L3 = ((b2 + b3) × a) ÷ 2 = ((0,149 + 0,269) × 2,08) ÷ 2 = 0,0,043 m
o L4 = ((b3 + b4) × a) ÷ 2 = ((0,269 + 0,186) × 2,08) ÷ 2 = 0,0,0469 m o L5 = ((a × b4)) ÷ 2 = (2,08 × 0,0203) ÷ 2 = 0,019 m • Q = L ÷ 4 = 1,489 m ÷ 5 = 0,655 mƩ 2 Penampang 3 Panjang Lebar (m) Kedalaman Jumlah Putaran
Waktu N Kecepatan Luas (m2) Debit (Q) V V rata2 9,45 2,45 0,083 - 10 - 0,4 2,2 0,0106 0,49825 2,45 0,109 - - 0,3 0,0235 2,45 0,252 - - 0,9 0,044 2,45 0 - - 0,6 0,0308 Perhitungan • Vrata-rata = V ÷ 4 = 1,0914 ÷ 2 = 0,203Ʃ • Luas o L1 = (a × b) ÷ 2 = (2,45 × 0,083) ÷ 2 = 0,0106 m o L2 = ((b1 + b2) × a) ÷ 2 = ((0,0,083 + 0,109) × 2,45) ÷ 2 = 0,0235 m o L3 = ((b2 + b3) × a) ÷ 2 = ((0,109 + 0,252) × 2,8) ÷ 2 = 0,044 m o L4 = ((a × b3)) ÷ 2 = (2,45 × 0,252) ÷ 2 = 0,0308 m Q = L ÷ 4 = 1,091475 m ÷ 4 = 0,49825 mƩ 2
b. Metode Pengapungan (float) Mencari nilai v, S = 20, t = 31 V = s ÷ t = 20 ÷ 31 = … meter
KESIMPULAN
Dalam pertemuan ketiga praktikum Hidrogeologi kita membahas tentang pengukuran debit aliran sungai, yang dimana kita ketahui ada dua metode. Laporan ini dibuat untuk menjelaskan cara melakukan acara lapangan bab ini pada sungai Babarsari, jadi kita mengetahui bagaimana cara pengambilan datanya. Pengukuran kecepatan aliran dengan cara ini hanya untuk menaksir secara kasar, karena hanya meliputi kecepatan aliran di permukaan saja. Padahal sesungguhnya kecepatan rerata aliran di sungai tidak hanya terdiri atas kecepatan aliran bagian zat cair yang ada dipermukaan saja, tetapi juga kecepatan di setiap kedalaman sungai, padahal besar kecepatan itu berbeda-beda. Dimana
t s V =
Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam pengukuran: 1. Satu set alat Current meter
2. Meteran 3. Penggaris 100 cm 4. Stopwatch 5. Bola pingpong 6. Clipboard 7. Tabel pengerjaan 8. Millimeter block A3
