HIDROMETRI DAN APLIKASI TEKNOSABO DALAM PENGELOLAAN SUMBER DAYA AIR; Seri Hidrologi
oleh : Soewarno
Edisi Pertama
Cetakan Pertama, 2013
Hak Cipta 2013 pada penulis,
Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit.
Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta 55283
Telp. : 0274-889836; 0274-889398 Fax. : 0274-889057 E-mail : info@grahailmu.co.id
Soewarno
HIDROMETRI DAN APLIKASI TEKNOSABO DALAM PENGELOLAAN SUMBER DAYA AIR; Seri Hidrologi/Soewarno
- Edisi Pertama – Yogyakarta; Graha Ilmu, 2013 xxxvi + 632, 1 Jil. :26 cm.
ISBN: 978-602-262-124-9
KATA PENGANTAR
Penyelenggaraan pengelolaan sumber daya air (SDA) menghadapi permasalahan yang semakin komplek, sejalan dengan pertambahan jumlah penduduk, maka meningkat pula kubutuhan air untuk berbagai keperluan. Di sisi lain degradasi lingkungan terus berjalan, diantaranya ditandai dengan frekuensi banjir dan kekeringan yang semakin meningkat, ketersedian air pada musim penghujan dan kemarau dirasakan semakin tidak seimbang terbukti dengan semakin besarnya fluktuasi hidrograf debit runtut waktu, umur layan waduk diperkirakan lebih cepat karena tidak sesuai dengan umur layan desain, bencana sedimen semakin bertambah frekuensi dan besarannya.
Undang-undang Nomor 7 tahun 2004, tentang Sumber Daya Air, telah mengamanatkan, perlunya sistem informasi hidrologi. Data hidrometri yang terdiri dari data debit, angkutan sedimen dan laju sedimentasi waduk runtut waktu, hasil pengolahan dari pengukuran lapangan, adalah merupakan bagian dari data hidrologi yang merupakan salah satu data dasar dalam penyelenggaraan pengelolaan SDA. Kedekatan antara ilmu hidrologi dengan sumber daya air dapat diibaratkan dengan peribahasa, seperti sekeping mata uang logam, di mana sisi sebelah adalah hidrologi dan sisi yang sebelah lagi adalah sumber daya air, artinya kedua bidang ilmu tersebut tidak dapat dipisahkan satu sama lain.
Suatu hal yang tidak bisa dipungkiri bahwa terbentuknya informasi hidrologi untuk pengelolaan sumber daya air, tidak akan lepas dari harus tersedianya data hidrometri runtut waktu yang berakurasi dan presisi yang tinggi, namun sering kali fakta menunjukkan bahwa kulitas data hidrometri belum yang seperti kita diharapkan. Seperi telah kita sadari bersama bahwa apabila informasi hidrologi dibuat berdasarkan hasil pengukuran dan pengolahan data hidrometri salah, maka dapat mengakibatkan kebijakan pengelolaan SDA, akan dapat tidak sesuai dengan kondisi di lapangan.
Oleh karena itu pada buku ini diuraikan tentang metode pengukuran dan pengolahan data hidrometri terutama data debit untuk mendapatkan data hidrometri runtut waktu dengan akurasi dan presisi yang tinggi. Dilanjutkan dengan pengukuran dan pengolahan data laju sedimentasi waduk dan angkutan sedimen sungai, diuraikan juga tentang permasalahan pendataan hidrometri dan alternatif upaya
vi Seri Hidrologi: Hidrometri dan Aplikasi Teknosabo …
mengatasinya. Banyak disajikan contoh hasil pengukuran dan penelitian lapangan agar makna hidrometri dalam pengelolaan SDA dapat lebih mudah difahami, bagi para pemula yang peduli terhadap hidrometri, pengelolaan SDA dan aplikasi teknosabo. Diakhiri cerita tentang contoh aplikasi teknosabo dalam pengelolaan sumber daya air berbasis data hidrologi, dengan contoh kasus upaya konservasi Waduk Mrica dan upaya mengurangi daya rusak aliran lahar akibat letusan Gunung Merapi.
Kami sampaikan ucapan terima kasih kepada Bapak DR. Ir. Arie Setiadi Moerwanto, Msc; Bapak Ir. Isnugroho, CES. Bapak Ir. Chandra Hassan,.Dipl.HE., Msc; Bapak DR. Ir. Untung Budi Santosa, MSc. atas kepercayaan dan bimbingannya, sehingga kami dapat melaksanakan penelitian aplikasi teknosabo dalam konservasi sumber daya air. Selanjutnya kami sampaikan terima kasih kepada Bapak Ir.Yoesron Loebis,M.Eng; Bapak Ir.Ali Hamzah Lubis; (Alm) Bapak Ir. Bambang Kayanto (Alm), Dilp,HE; Bapak Ir. Sampudjo, K., M.Eng, yang telah banyak membimbing dalam penelitian hidrologi dan hidrometri, serta kepada Bapak Ir.Agus Sumaryono, Dipl.HE yang telah banyak membimbing dalam penelitian aplikasi teknosabo di lapangan maupun di kantor.
Kepada Bapak DR. Ir, William Putuhena, M.Eng.; DR. Ir. Agung Bagiawan M. Eng.; Drs. Petrus Syariman, M.T.; Drs. Sutikno, H.S., Dipl.H.; Ir. Suryono Haryadi, S.U.; Bapak C. Bambang Sukatya, S.T., M.Sc.; Bapak Judi, S.T., M.T.; Mas Arif Mulyana, S.Si. dan Ibu Dra. Srimulat Y.; Ibu Dra. Heni Maria; Ibu Rumanti, S.T.; Mbak Tata Yunita, S.T., M.Si., serta seluruh teman-teman di Balai Hidrologi & Tata Air dan di Balai Sabo atas dorongan, kritik, saran dan bantuannya, kami sampaikan ucapan terima kasih. Kepada Bapak Drs. Pradah Dwiatmanto, M.Si., dari Dit. Jen SDA Jakarta, yang telah menyarankan agar buku berjudul Hidrologi-Hidromtri ditulis ulang lagi dan ditambah sehingga terwujud buku ini, kami mengucapkan terima kasih.
Akhirnya, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Graha Ilmu yang telah menerbitkan buku ini, kepada anak dan isteri atas kesabarannya. Semoga buku ini dapat bermanfaat. Amiin.
Sleman, Yogyakarta, 2014 Penyusun
BAB ...
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR v
DAFTAR ISI vii
DAFTAR GAMBAR xv
DAFTAR TABEL xxxi
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Hidrologi 1
1.2 Hidrometri 2
1.3 Dasar-dasar Hidrolika 3
1.3.1 Keadaan Aliran 5
1.3.2 Geometri Alur Sungai 7
1.3.3 Penyebaran Kecepatan Aliran 8
1.3.4 Persamaan Bernoulli 8
1.3.5 Energi Spesifik 11
1.3.6 Rumus Empiris 12
1.4 Daerah Pengaliran Sungai 13
1.4.1 Pengertian 13
1.4.2 Pola Aliran 14
1.4.3 Bentuk Daerah Pengaliran Sungai 15
1.4.4 Alur Sungai 17
1.4.5 Morfometri Daerah Pengaliran Sungai 22
BAB II PENENTUAN LOKASI PENGUKURAN ALIRAN 27
2.1 Pendahuluan 27
2.2 Rancangan Jaringan Pos Duga Air 28
2.2.1 Pendekatan 28
2.2.2 Penentuan Rancangan Jaringan Pos Duga Air 28
viii Seri Hidrologi: Hidrometri dan Aplikasi Teknosabo …
2.3 Tinjauan Kondisi Lokasi 35
2.3.1 Penampang Kendali 35
2.3.2 Survey Lokasi Pos Duga Air 40
BAB III PENGUKURAN TINGGI MUKA AIR 53
3.1 Pendahuluan 53
3.2 Datum Tinggi Muka Air 54
3.3 Pengukuran Tinggi Muka Air Cara Manual 56
3.3.1 Alat Duga Air Papan 58
3.3.2 Alat Duga Air Gantung 65
3.3.3 Alat Duga Tinggi Muka Air Puncak Banjir 68
3.4 Pengukuran Tinggi Muka Air Otomatis 70
3.4.1 Pendugaan Permukaan Air 71
3.4.2 Alat Pencatat Tinggi Muka Air 77
3.5 Pemasangan Alat Duga Air Otomatik 81
3.5.1 Sumuran Alat Duga Air 81
3.5.2 Rumah Alat 83
3.5.3 Alat Duga Air Tambahan 84
3.6 Sistem Telemetering 85
3.6.1 Sistem “Position Motor” 85
3.6.2 Sistem Impuls 86
3.6.3 Sistem Telemark 86
3.6.4 Sistem Tahanan 86
3.6.5 Penggunaan Mikroprosesor 86
3.6.6 Penggunaan Satelit untuk Telemetering 87
3.7 Alat Pencatat Debit 88
3.8 Pengoperasian dan Pemeliharaan Alat Duga Air Otomatik 88
BAB IV PENGUKURAN DEBIT DENGAN ALAT UKUR ARUS 95
4.1 Pendahuluan 95
4.2 Persyaratan Pengukuran Debit 96
4.2.1 Lokasi Pengukuran Debit 96
4.2.2 Jumlah dan Waktu Pengukuran Debit 97
4.2.3 Peralatan, Tenaga Pelaksana dan Dana 98
4.3 Peralatan Pengukuran Debit 98
4.3.1 Alat Ukur Arus Jenis Standar 99
4.3.2 Alat Ukur Kedalaman Aliran 109
4.3.3 Alat Ukur Lebar Aliran 112
4.3.4 Alat Perakitan 112
4.3.5 Peralatan Tambahan 112
4.3.6 Alat Transport Lapangan 112
Daftar Isi ix
4.4.1 Prinsip 112
4.4.2 Pengukuran Luas Penampang Basah 113
4.4.3 Pengukuran Kecepatan Aliran 114
4.4.4 Prosedur Pengukuran Debit 124
4.5 Perhitungan Debit Pengukuran 143
4.5.1 Perhitungan Debit Pengukuran Dengan Metode Arithmatik 143
4.5.2 Perhitungan Debit Pengukuran Metode Grafis. 148
4.6 Koreksi Pengukuran Debit 149
4.6.1 Koreksi Tinggi Muka Air 149
4.6.2 Koreksi Pengukuran Debit 151
4.7 Beberapa Masalah Pengukuran Debit 156
4.7.1 Alur Sungai Kecil 156
4.7.2 Alur Sungai Lebar 156
4.7.3 Alur Sungai Tidak Stabil 157
4.8 Ketelitian Pengukuran Debit dengan Alat Ukur Arus 158
4.8.1 Macam Kesalahan Pengukuran Debit 158
4.8.2 Sumber Kesalahan Pengukuran Debit 159
4.8.3 Kekurang Telitian Pengukuran Debit 160
4.9 Keamanan Pengukuran Debit 163
4.9.1 Keamanan Tenaga Pelaksana Pengukuran Debit 163
4.9.2 Pelaksanaan Pengukuran Debit 163
4.9.3 Kendaraan Lapangan Pengukuran Debit 164
4.10 Pengisian Kartu Pengukuran Debit 164
4.11 Metode Perahu Bergerak 166
BAB V PENGUKURAN DEBIT SELAIN METODE ALAT UKUR ARUS 179
5.1 Pendahuluan 179
5.2 Metode Pelampung 179
5.2.1 Kerangka Teori 179
5.2.2 Peralatan Pengukuran 181
5.2.3 Pemilihan Lokasi Pengukuran 182
5.2.4 Pelaksanaan Pengukuran Debit 183
5.2.5 Perhitungan Debit 183
5.2.6 Kesalahan Pengukuran 186
5.3 Metode Larutan 189
5.3.1 Metode Kecepatan 191
5.3.2 Metode Penuangan Tetap 192
5.3.3 Metode Penuangan Seketika 193
5.3.4 Penggunaan Larutan Radio Aktif 196
5.4 Metode Volumetrik 198
5.5 Bangunan Ukur Debit 199
x Seri Hidrologi: Hidrometri dan Aplikasi Teknosabo …
5.5.2 Flume 209
5.5.3 Penggunaan Ambang dan Flume 210
5.5.4 Ketelitian Pengukuran Debit Menggunakan Ambang 211
5.6 Metode Baru 214
5.6.1 Metode Elektromagnetik 214
5.6.2 Metode Ultra Sonik 216
BAB VI PENGUKURAN DEBIT PUNCAK BANJIR METODE TIDAK LANGSUNG 219
6.1 Pendahuluan 219
6.2 Metode Luas-Kemiringan Berdasarkan Persamaan Manning 220
6.2.1 Teori Dasar 220
6.2.2 Pemilihan Lokasi Pengukuran 223
6.2.3 Profil Muka Air Banjir 224
6.2.4 Pemilihan Penampang Pengukuran 224
6.2.5 Tambahan Informasi 224
6.2.6 Perhitungan Debit Banjir 227
6.3 Metode Luas Kemiringan Berdasarkan Persamaan Darcy-Weisbach Untuk Alur
Sungai Berbatu-batu 237
6.3.1 Teori Dasar 237
6.3.2 Pemilihan Lokasi Pengukuran 241
6.3.3 Pekerjaan Pengukuran di Lapangan 242
6.3.4 Pekerjaan Perhitungan di Kantor 245
6.4 Metode Kedalaman Kritis 249
6.4.1 Teori Dasar 249
6.4.2 Pemilihan Lokasi Pengukuran 250
6.4.3 Pekerjaan Pengukuran di lapangan 250
6.4.4 Pekerjaan Perhitungan di Kantor 250
6.5 Metode Lainnya 253
6.5.1 Metode Luas-kemiringan Sederhana 253
6.5.2 Metode Hantaran Kemiringan 253
6.5.3 Aliran Banjir Melimpas Bangunan Pada Alur Sungai 255
6.5.4 Aliran Hidrologi 260
BAB VII LENGKUNG DEBIT POS DUGA AIR SUNGAI 289
7.1 Pendahuluan 289
7.2 Penampang Kendali 289
7.3 Tinggi Aliran Nol Dan Titik Nol Tinggi Muka Air 292
7.4 Pembuatan Lengkung Debit 294
7.4.1 Umum 294
7.4.2 Metode Grafis 295
7.4.3 Metode Logaritmik 299
