BAB I PENDAHULUAN. I.1. Latar Belakang

(1)

Laboratorium Hidrogeologi 2015

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Hidrogeologi (hidro- berarti air, dan -geologi berarti ilmu mengenai batuan) adalah merupakan perpaduan antara ilmu geologi dengan ilmu hidrolika yang kajiannya dititik beratkan pada gerakan air tanah delam secara hidrolik. Gabungan dua kata hidro dan geologi menunjukkan secara implisit pengertian geologi dan air, atau dengan kata lain adalah merupakan suatu studi tentang interaksi antara kerangka unsur batuan dengan air tanah. Dalam istilah hidrolika maka istilah gerakan dalam tanah dikenal dengan hidrolika dalam media porus, karena air tanah mengalir diantara sela-sela butiran tanah yang sekaligus sebagai media.

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 media yang dialirinya atau luas penampang bangun alur yang dialirinya. Dapat ditulis Q = V . A, dimana Q = debit aliran, V = kecepatan aliran, A = luas penampang.

Prinsip yang mengatur bagaimana cairan bergerak di bawah permukaan disebut hukum Darcy. Hukum Darcy adalah persamaan yang mendefinisikan kemampuan suatu fluida mengalir melalui media berpori seperti batu. Hal ini bergantung pada kenyataan bahwa jumlah aliran antara dua titik secara langsung berkaitan dengan perbedaan tekanan antara titik-titik, jarak antara titik-titik, dan interkonektivitas jalur aliran dalam batuan antara titik-titik. Pengukuran interkonektivitas disebut permeabilitas.

Nama : Rizky Pratama Firdaus NIM : 111.130.016

(2)

Gambar I.1.1. Percobaan Darcy

Debit air sungai

adalah

tinggi permukaan air sungai yang terukur oleh alat ukur pemukaan air sungai. Pengukurannya dilakukan tiap hari, atau dengan pengertian yang lain debit atau aliran sungai adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuanwaktu.

Teori yang mendasari pengukuran debit ini adalah percobaan darcy,yaitu hukum darcy menyatakan bahwa banyaknya volume air yang mengalir di suatu tubuh sungai adalah hasil kali antara kecepatan aliran dengan luas penampang media yang dialirinya atau luas penampang bangun alur yang dialirinya. Atau dapat ditulis rumus Q = v.A

Dimana: Q = Debit aliran v = Kecepatan aliran A = 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

- Tingkat ketelitian yang ingin dicapai

Pada dasarnya pengukuran debit dapat dilakukan dengan dua cara yaitu: A. Pengukuran debit secara langsung

(3)

B. Pengkuran debit secara tidak langsung

Penerapan ilmu hidrogeologi tentang pengukuran debit aliran sungai tidak dapat hanya di pelajari di laboratorium saja. Acara lapangan juga harus dilakukan, yang pada praktik ini kami kerjakan di Sungai Babarsari yang bertujuan agar ilmu yang didapat tidak hanya sebatas teori dilaboratorium saja akan tetapi juga diterapkan dilapangan

I.2. Maksud Dan Tujuan

Mengetahui besarnya volume air yang mengalir dalam satu satuan waktu. Mengetahui fluktuasi/perubahan debit air pada suatu sungai pada periode waktu tertentu dengan menggunakan metode pengapungan/floating dan Current meter.

I.3 Metoda Yang Digunakan

1. Pengukuran debit secara langsung  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 : , dimana Q = debit aliran sungai/saluran, V = volume bejana, t = waktu yang diperlukan untuk memenuhi bejana.

 Ambang/pintu-ukur

(4)

Bangunan ambang/pintu ukur ini dibuat menurut kontruksi sedemikian sehingga ada hubungan langsung antara debit aliran (Q) dengan tinggi muka air (H).Contoh alat ukur debit yang menggunakan ambang/pintu-ukur, yaitu : Pintu air Romyn, Pintu air Cipoletti. Masih ada metode pengukuran debit sungai/saluran secara langsung, misalnya dengan menggunakan cairan penurut/tracer

2. Pengukuran debit secara tidak langsung

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 secara tidak langsung :

 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 = kecepatan rerata aliran sungai/saluran, g = percepatan gravitasi, h = selisih tinggi air akibat pemutaran batang/ papan ukur sebesar 900.

 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, dimana V = kecepatan rerata aliran sungai/saluran, C = konstanta, biasanya diambil 0,4, X = nilai yang tergantung pada lebar papan ukur (w).

 Pitot meter

(5)

Alat ini dapat digunakan 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 = kecepatan, g = percepatan gravitasi, h = selisih tinggi permukaan air di dalam tabung pitot, akibat adanya keepatan aliran di sungai.

 Pengapung (float)

Pengukuran kecepatan alira 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 di permukaan saja, tetapi juga kecepatan di setiap

kedalaman sungai, padahal besar kecepatan itu berbeda beda, dimana V = t

s

.  V Nocth

Merupakan seperangkat alat yang terdiri dari papan yang salah satu sisinya membentuk huruf V dan disertai alat ukur berskala.

 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 V = kecepatan aliran, a = kecepatan awal yang digunkan untuk mengatasi gesekan mekanis, b = konstanta yang diperoleh dari kalibrasi alat, N = jumlah putaran kipas perdetik.Selain itu juga dibutuhkan luas penampang sungai (A) untuk menghitung debit, dimana Q = V . A.

(6)

I.4. Alat Dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang diperlukan saat melakukan pengukuran debit sungai adalah :

 Kalkulator

 Tabulasi debit sungai

 Alat

tulis lengkap

 Bola pingpong

 Alat current meter

 Meteran

 Stopwatch

 Penggaris

(7)

 Milimeter Blok

1.5. Langkah Kerja

Praktikum Hidrogeologi kali ini kita menentukan debit suatu aliran sungai. Pengambilan data dilakukan langsung di lapangan.Yaitu di sungai babarsari, dimana debit aliran sungai tersebut dapat diukur dengan mempertimbangkan kondisi. Berikut merupakan prosedur kerjanya :

Current meter dapat digunakan dengan dibawa langsung oleh pengamat terjun ke sungai yang dangkal /menggunakan alat tambahan untuk pengamatan di sungai yang dalam. Langkah pengukuran menggunakan alat ini serta pengolahan datanya sebagai berikut :

 Hidupkan current meter sebelum pengukuran

 Masukkan current meter kedalam air sesuai titik interfal pengukuran pada lebar sungai.

Gambar 1.5.1.Alat current meter dimasukkan ke air sesuai titik interval, posisi baling-baling setengah dari kedalaman sungai.

 Dalam memasukkan current meter harus diposisikan pada setengah dari dalam dasar sungai.

 Kondisikan current meter tegak sejajar vertical dengan pengukur, lalu baca nilai kecepatan yang terdapat pada current meter tiap titiknya dan catat pada tabulasi data yang telah ada.

(8)

Gambar 1.5.2. Pembacaan nilai kecepatan dari alat current meter

 Lakukan langkah tersebut hingga terakhir lebar sungai dengan interfal yg sesuai

 Membuat gambaran dasar sungai dengan cara mengukur kedalaman dasar sungai dari muka air sungai dengan menggunakan alat ukur.  Menghitung luas penampang sungai

 Hitung kecepatan rata-rata arus dari semua kecepatan yang dihasilkan dari pengukuran sebelumnya pada setiap vertikal dengan rumus

 Menghitung debit sungai (Q), dengan rumus Q = V.A

Metode pengapungan (float)

 Siapkan alat dan bahan (meteran, bola, tabel, alat tulis, stopwatch)  Cari aliran sungai yang lurus dan tidak ada hambatannya

Gambar 1.5.3. Pemilihan lintasan, yaitu aliran yang lurus tanpa terhambat apapun

(9)

Gambar 1.5.4. Contoh pengukuran lebar sungai, dihitung dari masing-masing bibir sungai menggunakan meteran

 Jatuhkan bola pingpong dari titik satu dan hitung waktu tempuh bola ke titik kedua dengan menggunakan stopwatch.

Gambar 1.5.5. Penghanyutan media (bola pingpong) untuk mengukur lama waktu tempuh media serta kecepatan alirannya dari titik pertama ke titik kedua.

 Stop stopwatch jika bola sampai titik 2 dan catat waktu tempuhnya  Gunakan rumus untuk mencari kecepatannya.

(10)

BAB II

HASIL DAN PEMBAHASAN

II.1.1. Diagram Alir

Mulai

Pengambilan Data di Lapangan

Pembuatan Penampang Untuk Mencari Luas Penampang

Pengolahan Data Untuk Memperoleh Nilai Debit Aliran Sungai

Kesimpulan

Laporan dan Poster

(11)

II.2. Perhitungan Debit Aliran Sungai Dengan Metode Current Meter II.2.1. Tabulasi Data

 ST1

 ST2

 ST3

Tabel II.1.1.1. Tabulasi perhitungan debit aliran sungai metode current meter. Selesai

(12)

II.2.2. Pengolahan Data  Stopsite 1 Dik :  Lebar sungai = 6,5m  Lebar segmen = 1,3m  V1=0,6;V2=0,6;V3=0,7;V4=0,7;V5=0,5  Hawal=0,15;H1=0,2;H2=0,16;H3=0,165;H4=0,225;H5=0,15 A 1=(0,15+0,2) x 1,3 2 = 0,455 2 =0,2275 m 2 A 2=(0,2+0,16)x 1,3 2 = 0,468 2 =0,234 m 2 A 3=(0,16+0,165 ) x 1,3 2 = 0,4225 2 =0,21125m 2 A 4=(0,165+0,225)x 1,3 2 = 0,507 2 =0,2535 m 2

(13)

A 5=(0,225+0,15)x 1,3 2 = 0,4875 2 =0,24375 m 2 A total= A 1+ A 2+ A 3+ A 4+ A 5=1,17 m2 V_rata−rata=V 1+V 2+V 3+V 4+V 5 5 =0,62 m/s Q= Atotal. Vrata−rata=1,17 x 0,62=0,7254 m 3 /s  Stopsite 2 Dik :  Lebar sungai = 6m  Lebar segmen = 1m  V1=0,7;V2=0,8;V3=1;V4=1,1;V5=1,1;V6=0,4  Hawal=0,06;H1=0,14;H2=0,15;H3=0,21;H4=0,16;H5=0,15;H6=0,035 A 1=(0,06+0,14)x 1 2 = 0,2 2 =0,1 m 2 A 2=(0,14+0,15 ) x 1 2 = 0,29 2 =0,145 m 2 A 3=(0,15+0,21)x 1 2 = 0,36 2 =0,18 m 2

(14)

A 4=(0,21+0,16)x 1 2 = 0,37 2 =0,185 m 2 A 5=(0,16+0,15 ) x 1 2 = 0,31 2 =0,155 m 2 A 6=(0,15+0,035)x 1 2 = 0,185 2 =0,0925 m 2 Atotal=A 1+ A 2+ A 3+ A 4 + A 5+ A 6=0,8575 m2 V_rata−rata=V 1+V 2+V 3+V 4+V 5+V 6 6 =0,85 m/s Q= Atotal. Vrata−rata=0,8575 x 0,85=0,728875m3/s  Stopsite 3 Dik :  Lebar sungai = 5m  Lebar segmen = 1m  V1=0,6;V2=0,9;V3=1,6;V4=1,1;V5=0,1  Hawal=0,1;H1=0,11;H2=0,17;H3=0,2;H4=0,15;H5=0,07 A 1=(0,1+0,11)x 1 2 = 0,21 2 =0,1 05 m 2

(15)

A 2=(0,11+0,17)x 1 2 = 0,28 2 =0,14 m 2 A 3=(0,17+0,2 ) x 1 2 = 0,37 2 =0,185m 2 A 4=(0,2+0,15)x 1 2 = 0,35 2 =0,175 m 2 A 5=(0,15+0,07 ) x 1 2 = 0,22 2 =0,11m 2 Atotal=A 1+ A 2+ A 3+ A 4 + A 5=0,715 m2 V_rata−rata=V 1+V 2+V 3+V 4+V 5 5 =0,86 m/s Q= Atotal. Vrata−rata=0,715 x 0,86=0,6149 m3/s

(16)

II.3. Perhitungan Debit Aliran Sungai Dengan Metode Floating II.3.1. Tabulasi Data

 ST1 Gambar II.2.1 Penampang Sungai Metode Current Meter

(17)

 ST2

 ST3

Tabel II.3.1. Tabulasi perhitungan debit aliran sungai metode terapung (floating)

II.3.2. Pengolahan Data  Stopsite 1

(18)

t1 = 53 s, t2 = 43,9 s, t3 = 50,1 s Ditanyakan : V ? Q ? Jawab : V =P_{t ;} V1= 15,62 53 =0,295 m s V₂=15,62 43,9 =0,3558 m s V3= 15,62 50,1 =0,3117 m s Vrata−rata= 0,295+0,3558+0,3117 3 =0,3208 m s Q=V . A=0,3208 . 111,2144 ¿35,6838m3 s  Stopsite 2

(19)

Diketahui : P = 9,2 m, l = 4,9 m t1 = 12,2 s, t2 = 7,5 s, t3 = 7,5 s Ditanyakan : A? V? Q? Jawab : A= p . l=9,2 . 4,9=45,08 m2 V =P t ; V1= 9,2 12,2=0,7541 m s V₂=9,2 7,5=1,226 m s V₃=9,2 7,5=1,226 m s V_rata−rata=0,7541+1,226+1,226 3 =1,0687 m s Q= A . V =45,08 .1,0687=35,6838m 3 s

(20)

 Stopsite 3 Diketahui : P = 14,6 m, l = 7,79 m t1 = 28 s, t2 = 22,7 s, t3 = 20,3 s Ditanyakan : A? V? Q? Jawab : A= p . l=14,6 . 7,79=113,734 m2 V =P t ; V1= 14,6 28 =0,521 m s V₂=14,6 22,7=0,643 m s V₃= 9,2 20,3=0,719 m s V_rata−rata=0,521+0,643+0,719 3 =0,6276 m s Q= A . V =113,734 . 0,6276=71,3870m 3 s

(21)

(22)

BAB III KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengolahan data lapangan pengukuran debit aliran dengan metode floating dan metode current meter diketahui bahwa:

 Cara kerja dari alat current meter adalah mengukur besarnya kecepatan arus berdasarkan jumlah putaran kipas perdetik saat terkena arus sungai. Prinsip kerja jenis curent meter ini adalah propeler berputar dikarenakan partikel air yang melewatinya

 Current meter bekerja berdasarkan rumus kecepatan pada umumnya yaitu V=s/t ; dimana V adalah kecepatan (m/s). Pada hasil dari pengolahan data diperoleh debit aliran adalah, untuk stopsite 1 Q = 0.7254 m3_{/s, stopsite 2} Q = 0.728875 m3_{/s, dan stopsite 3 Q = 0.6149 m}3_/s.

 Metode floating bekerja dengan menggunakan bola yang mengapung mengikuti arus sungai, untuk memperoleh debit menggunakan rumus Q = V x A. Dimana V adalah kecepatan bola dan A adalah luas penampang dari sungai.

 Dari pengolahan data lapangan menggunakan metode float yang telah diolah diperoleh debit tiap stopsite yaitu: stopsite 1 Q = 35.67394964 m3_/s, stopsite 2 Q = 48.19700692 m3_{/s, dan stopsite 3 Q = 71.41783226 m}3_/s.

Gambar II.3. Penampang Sungai Metode Floating

(23)