BAB IV BAB IV
PENGUKURAN DEBIT PADA SALURAN ALAM PENGUKURAN DEBIT PADA SALURAN ALAM
A.
A. PendahuluanPendahuluan
Pada saluran alam, karakteristik penampang aliran dapat berubah-ubah Pada saluran alam, karakteristik penampang aliran dapat berubah-ubah sesuai dengan karakteristik jenis tanah dan kecepatan aliran pun bisa sesuai dengan karakteristik jenis tanah dan kecepatan aliran pun bisa berubah-ubah menyesuaikan dengan keadaan lingkungannya. Hal ini menyebabkan debit ubah menyesuaikan dengan keadaan lingkungannya. Hal ini menyebabkan debit awal dengan debit akhir sama, namun dalam proses pengaliran untuk menuju ke awal dengan debit akhir sama, namun dalam proses pengaliran untuk menuju ke suatu tempat, debitnya berbeda dalam satu penampang.
suatu tempat, debitnya berbeda dalam satu penampang.
Pada percobaan ini akan mengukur debit aliran dalam saluran terbuka, untuk Pada percobaan ini akan mengukur debit aliran dalam saluran terbuka, untuk membandingkan debit permukaan yang dihasilkan disetiap pias apakah sama tiap membandingkan debit permukaan yang dihasilkan disetiap pias apakah sama tiap pias
pias atau atau tidak, tidak, penyebab penyebab debit debit itu itu sama sama atau atau tidak tidak disetiap disetiap piasnya piasnya dandan menganalisis data hidrometri saluran alam.
menganalisis data hidrometri saluran alam.
B.
B. Maksud Dan Tujuan PercobaanMaksud Dan Tujuan Percobaan
Mengumpulkan data hidrometri sungai (kecepatan aliran, debit aliran, ketinggian Mengumpulkan data hidrometri sungai (kecepatan aliran, debit aliran, ketinggian muka air, dan lainnya).
muka air, dan lainnya).
1.
1. Tujuan Percobaan dengan PelampungTujuan Percobaan dengan Pelampung
Menentukan besarnya kecepatan rata-rata (permukaan) aliran pada suatu Menentukan besarnya kecepatan rata-rata (permukaan) aliran pada suatu penampang saluran alam/sungai.
penampang saluran alam/sungai.
2.
2. Tujuan Percobaan dengan Current MeterTujuan Percobaan dengan Current Meter
-- Menentukan besarnya kecepatan rata (vertikal) aliran pada pias penampangMenentukan besarnya kecepatan rata (vertikal) aliran pada pias penampang saluran alam/sungai.
saluran alam/sungai.
-- Menghitung debit aliran pada suatu penampang saluran alam/sungai.Menghitung debit aliran pada suatu penampang saluran alam/sungai.
C.
C. Alat-Alat Yang DigunakanAlat-Alat Yang Digunakan 1.
1. Satu buah pelampung (d = 24,5 cm)Satu buah pelampung (d = 24,5 cm) 2.
2. Satu UnitSatu Unit Current-meter Current-meter 3.
4. Stop watch
5. Alat ukur panjang (Meteran) 6. Tali belati
Sketsa gambar alat yang lain bisa dilihat pada lampiran.
D. Prosedur Percobaan
1. Pengukuran Kecepatan dengan Pelampung L = 38 meter
A B
10 m
Start Finish 19,40 meter
Diameter Pelampung : 24,5 cm
Gambar 4.1 Daerah pengukuran dengan Pelampung
Pengukuran kecepatan aliran permukaan mengikuti prosedur sebagai berikut: a. Pelampung dilepaskan di garis awal yang terletak sekitar 38 m sebelum
garis akhir pengukuran (finish).
b. Mengukur waktu tempuh pelampung di antara dua buah garis pengamatan dengan stopwatch.
c. Pekerjaan di atas dilakukan di pias satu, kemudian pias dua dan pias tiga, kemudian diulangi sebanyak 3 kali, untuk mendapatkan harga kecepatan rata-rata.
2. Pengukuran kecepatan dengan Current meter
Pengukuran kecepatan aliran dengan Current meter mengikuti prosedur sebagai berikut:
a. Menyiapkan satu unit Current meter Kanan
Tengah Kiri
b. Mengukur penampang melintang saluran yang akan digunakan sebagai saluran percobaan.
c. Semua peralatan setelah siap, kemudian membagi-bagi penampang aliran menjadi 3 (tiga) pias atau bagian dengan lebar permukaan yang sama.
d. Mengukur tinggi air penampang basah saluran, lebar permukaan basah dan lebar permukaan air setiap pias.
e. Memasukkan stik dan propeller Current meter kedalam saluran dan ditempatkan pada masing-masing kedalaman 0,2H: 0,6H: dan 0,8H, ( H = tinggi mu ka air dari dasar saluran). Dipilih sesuai kedalaman aliran.
f. Menempatkan Propeler tegak lurus menghadap arus aliran, setelah tepat pada posisi yang dimaksud kemudian menekan tombol pada counter bersamaan dengan itu juga menjalankan stopwatch sampai pada interval
waktu tertentu (10 detik) counter dan menghentikan stop watch, kemudian mencatat jumlah putaran ( N ) pada counter.
g. Mengulangi percobaan diatas diulang sebanyak 3 kali untuk beberapa tinggi muka air (H) sesuai dengan perubahan aliran yang ditentukan.
E. Data Hasil Percobaan
1. Pengukuran Kecepatan dengan Pelampung
Lokasi : Bendungan Karang Intan Lebar sungai : 19,40 m
No. Pengukuran Panjang L (m) Waktu T (dt) V = L/T (m/dt) Vrata2 (m/dt) Ket. 1 Kiri 38 63,86 0,595 0,603 Kiri 38 61,75 0,615 Kiri 38 63,52 0,598 2 Tengah 38 64,82 0,586 0,584 Tengah 38 63,09 0,602 Tengah 38 67,52 0,563 3 Kanan 38 66,86 0,568 0,553 Kanan 38 75,43 0,504 Kanan 38 64,74 0,587 V rata-rata 0,580
2. Pengukuran Kecepatan dengan Current Meter
Lokasi : Bendungan Karang Intan Lebar sungai : 19,40 m
Vrata-rata = ½ (V 0,6H +½ (V 0,2H +V 0,8H ))
Jarak Pias ke Kedalam an Titik Penguku ran Waktu (T ) V V rata-rata (m) (-) (m) (m) (dt) (m/dt) (m/dt) 324,15 1 1,3 0,26 10 0,123 0,115 0,52 10 0,123 1,04 10 0,090 972,45 2 1,3 0,26 10 0,115 0,105 0,52 10 0,102 1,04 10 0,102 1620,6 3 1,3 0,26 10 0,098 0,105 0,52 10 0,110 1,04 10 0,102
F. Perhitungan
a. Untuk pengukuran kecepatan arus dengan pelampung :
Diambil contoh perhitungan pengukuran pertama dengan data sebagai berikut :
Panjang aliran (L) = 38 m
Waktu (T) : T1 = 63,86 detik
T2 = 61,75 detik
T3 = 63,52 detik
Rumus yang digunakan : V = L/T
Dimana: V = Kecepatan (m/det) L = Panjang aliran (m) T = Waktu (detik)
Perhitungan pias ke-1 : V11=
=
,= 0,595 m/det
Perhitungan pias ke-2 : V12=
=
,= 0,615 m/det
Perhitungan pias ke-3 : V13=
=
,= 0,598 m/det
Nilai V (kecepatan aliran) diatas, kemudian dirata-ratakan sehingga didapat rata-rata pada pias 1:
V1R = + + = , + ,+ ,
= 0,603 m/det
Untuk perhitungan kecepatan dan perhitungan kecepatan rata-rata pada
Di dapat nilai kecepatan rata-rata untuk 3 kali pengukuran : V1R pias 1 = 0,603 m/det
V2R pias 2 = 0,584 m/det V3R pias 3 = 0,553 m/det
Dan kecepatan rata-rata pada 3 kali pengukuran adalah : VR total = ( 0,603 + 0,584 + 0,533 ) / 3
= 0,580 m/det
b. Untuk pengukuran kecepatan arus dengan current meter :
Diambil contoh perhitungan pengukuran pertama, didapat nilai kecepatan rata-rata sebagai berikut :
1) Menghitung kecepatan rata-rata
Diketahui : V pias kiri 0,2 H = 0,123 m/det V pias kiri 0,6 H = 0,123 m/det V pias kiri 0,8 H = 0,090 m/det
Vrata-rata = (V0,6H + (V0,2H+ V0,8H)) =(0,123+ (0,123+0,090))
= 0,115 m/det
Untuk mencari kecepatan rata-rata dapat diambil dari data pias yang kita inginkan.
Di dapat nilai kecepatan rata-rata untuk 3 kali pengukuran : Vrata-rata pias 1 = 0,115 m/det
Vrata-rata pias 2 = 0,105 m/det Vrata-rata pias 3 = 0,105 m/det
Menghitung kecepatan rata-rata seluruh pias: Vrata-rata = + +
2) Menghitung Debit Aliran
B V H Q
n.
n.
Lebar masing-masing pias adalah : B1 = B2= B3= 6,4 m Untuk pias 1, Hn = 1,3 m Vn = 0,115 m/det B = 6,4 m Penyelesaian:
B V H Q
n.
n.
= 1,3.0,115.6,4 = 0,957
/
Untuk pias 2 dan pias 3, perhitungan sama dengan di atas. Didapat Q rata-rata masing-masing pias adalah:
Q1= 0,957 m3/det Q2= 0,874 m3/det Q3= 0,874 m3/det
Menghitung debit total: a = 19,40 m
b = 16,20 m t = 1,3 m
Qtot = A . V =
(a+b).. −
Qtot =
(,+,).,. 0,108 = 2,499
/
3) Menghitung Bilangan Froude (Fr)
Perhitungan Bilangan Froude dihitung masing-masing pias. Untuk pias 1 :
Fr = √ ×
=
,
√ ,× , = 0,032
Didapat Bilangan Froude untuk masing-masing pias adalah : Pias 1, Fr = 0,032
Pias 2, Fr = 0,029
Pias 3, Fr = 0,029
Mencari nilai rerata Bilangan Froude : Fr rata-rata =
+ +
=
, + ,+ ,
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Pias ke (-) Kedalaman (m) Titik Pengukuran (m) Waktu (T ) (dt) V (m/dt) V rata-rata (m/dt) V penampang (m/dt) Qrata-rata (m3/dt) Qrata-rata penampang (m3/dt) Bil. Froude 1 1,3 0,26 10 0,123 0,115 0,108 0,957 2,499 0,032 0,52 0,123 1,04 0,090 2 1,3 0,26 10 0,115 0,105 0,874 0,029 0,52 0,102 1,04 0,102 3 1,3 0,26 10 0,098 0,105 0,874 0,029 0,52 0,110 1,04 0,102
Grafik
Gambar 2 Grafik Hubungan Kecepatan dengan Kedalaman
Gambar 3 Grafik distribusi kecepatan vertikal
0,2H 0,6H 0,8H 1,25m 0 123m3/dt 0 123m3/dt 0,090m3/dt 0,115m3/dt 0,102m3/dt 0,102m3/dt 0,102m3/dt 0,110m3/dt 0,098m3/dt 0 0.26 0.52 0.78 1.04 1.3 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 K e d a l a m a n ( m ) Kecepatan (m/dt)
Hubungan Kecepatan VS Kedalaman
Pias 1
Pias 2
Pias 3
Rata-Rata Pias
G. Kesimpulan
1. Kecepatan rata- rata yang didapat dari percobaan dengan pelampung adalah 0,580 m/det
2. Kecepatan rata- rata yang didapat dari percobaan dengan Current meter
adalah, pias kiri sebesar 0,115 m/det, pias tengah sebesar 0,105 m/det dan pias kanan sebesar 0,105 m/det. Dan kecepatan rata-rata penampang adalah 0,108 m/det.
3. Debit aliran yang dihasilkan dari percobaan dengan Current meter
adalah pias kiri sebesar 0,957 m3/det, pias tengah sebesar 0,874 m3/det dan pias kanan sebesar 0,874 m3/det.
4. Bilangan Froude rata-rata adalah sebesar 0,030 (Fr < 1) jenis aliran adalah aliran subkritis
5. Berdasarkan grafik distribusi kecepatan dapat disimpulkan bahwa hasil distribusi kecepatan yang didapat pada saat praktikum belum sesuai dengan prinsip distribusi kecepatan. Hal ini dapat disebabkan karena kurangnya ketelitian praktikan dan juga karena alat yang digunakan tidak dapat berfungsi dengan baik pada saat di lapangan.
