BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Dalam jaringan irigasi teknis, banyaknya debit air yang mengalir ke dalam saluran terbuka harus dapat diukur dengan seksama agar pembagian air dapat dilaksanakan dengan sebaik-baiknya. Untuk itu diperlukan suatu alat ukur yang fungsinya untuk mengukur debit air pada saluran terbuka salah satunya dengan menggunakan bangunan ukur
Dalam setiap saluran irigasi terdapat bangunan ukur. Tujuan terdapatnya bangunan ukur dalam saluran irigasi adalah untuk mengukur aliran pada saluran irigasi. Untuk mendapatkan pengukuran dengan ketelitian yang maksimal maka dalam bangunan ukur yang digunakan harus sesuai dengan fungsi saluran.
Cara yang praktis pada pengukuran debit untuk aliran terbuka, dapat dilakukan dengan menggunakan bendung kecil (weir). Dalam praktek umumnya digunakan pintu segitiga dan pintu segi empat, dimana pintu tersebut dipasang pada sebuah bak hidrolik yang dilengkapi dengan pipa pemasukan. Makin besar debit yang dialirkan, maka makin bear pula pengaliran yang melalui pintu. Demikian pula sebaliknya sehingga kita dapat menghitung besarnya peluapan air yang lewat bak penampungan.
Alat ukur berfungsi pula sebagai alat pengontrol. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan taraf muka air yang direncanakan yang selanjutnya digunakan untuk mengalirkan debit tertentu.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Adapun rumusan masalah percobaan pintu ukur yaitu:
1. Bagaimana hasil debit, ketinggian dan koefisien debit aliran yang diamati?
2. Bagaimana hubungan antara debit ketinggian aliran dan koefisien debit?
1.3 TUJUAN
Adapun tujuan percobaan pintu ukur yaitu:
1. Untuk menghitung debit, ketinggian dan koefisien debit aliran yang diamati.
2. Untuk membandingkan hubungan antara debit ketinggian aliran dan koefisien debit
1.4 MANFAAT
Adapun manfaat percobaan pintu ukur yaitu:
1. Dapat menghitung debit, ketinggian dan koefisien debit aliran yang diamati.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PENGERTIAN DEBIT
Debit aliran adalah banyaknya fluida yang mengalir per satuan waktu (Soekardi, 2015). Pengukuran debit dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain:
1. Pengukuran debit dengan bendung
2. Pengukuran debit berdasarkan kerapatan lautan obat
3. Pengukuran kecepatan aliran dan luas penampang melintang, dalam hal ini untuk mengukur kecepatan arus digunakan pelampung atau pengukur arus dengan kincir
4. Pengukuran dengan menggunakan alat-alat tertentu seperti pengukur arus magnetis, pengukur arus gelombang supersonis.
2.2 PENGERTIAN BANGUNAN UKUR
Dalam jaringan irigasi teknis, banyaknya debit air yang mengalir ke dalam saluran harus dapat diukur dengan seksama agar pembagian air dapat dilaksanakan dengan sebaik-baiknya. Untuk itu diperlukan suatu bangunan yang fungsinya untuk mengukur debit air pada saluran irigasi yang disebut banguan ukur debit.
Bangunan ukur biasanya difungsikan pula sebagai bangunan pengontrol. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan taraf muka air yang direncanakan dan untuk mengalirkan debit aliran air tertentu. Bangunan ukur debit yang biasa digunakan pada umumnya merupakan suatu pelimpah dengan ambang lebar atau ambang tajam.
Pengaliran pada bangunan pengontrol dilakukan dengan cara melalui atas bangunan (melimpah/ overflow) atau melalui bawah pintu/ celah. Kondisi hidraulik ini dimanfaatkan dalam desain dan perancangan pintu-pintu air, yang semuanya didasarkan pada sifat aliran sempurna. Jika ternyata aliran yang terjadi bukan aliran sempurna, maka dalam aplikasinya pintu-pintu tersebut diberi tabel-tabel koreksinya.
Pada jaringan irigasi bangunan ukur ini dipasang pada setiap pangkal saluran tersier dihilir pintu sadap. Pada bangunan bagi, dimana dihilir bangunan terdapat lebih dari satu saluran sekunder atau primer, hanya satu saluran yang tidak dilengkapi dengan bangunan ukur. Selebihnya dipasang bangunan ukur pada saluran sekunder. Bagian bangunan ukur yang berfungsi untuk mengukur debit adalah pintu ukur.
2.3 AMBANG
2.3.1 AMBANG LEBAR
Alat ukur ambang lebar adalah bangunan aliran atas (over flow), untuk ini tinggi energi hulu lebih kecil dari panjang mercu. Karena pola aliran di atas alat ukur ambang lebar dapat ditangani dengan teori hidrolika yang sudah ada sekarang, maka bangunan ini bias mempunyai bentuk yang berbeda-beda, sementara debitnya tetap serupa.
Kelebihan-kelebihan yang dimiliki alat ukur ambang lebar : • Bentuk hidrolis luwes dan sederhana
• Konstruksi kuat, sederhana dan tidak mahal
• Benda-benda hanyut bisa dilewatkan dengan mudah
Kelemahan-kelemahan yang dimiliki alat ukur ambang lebar adalah : • Bangunan ini hanya dapat dipakai sebagai bangunan pengukur
saja
• Agar pengukuran teliti, aliran tidak boleh tenggelam
Peluap disebut ambang lebar apabila B > 0,4 h, dengan B adalah lebar peluap, dan h adalah tinggi peluap.
Gambar 2.1 Ambang Lebar
Ambang tajam dibuat dari besi pelat atau besi siku. Dibelakang tembok sekat dasar saluran diberikan lantai pasangan batu yang bersanbungan dengan tembok-tembok turap talud. Lantai dibuat lebih rendah dari dasar salurandi sebelah bawah, agar terbentuk suatu kolam golak bagi air yg terjun.
Gambar 2.2 Ambang tajam pada saluran segiempat
Sumber: Triatmodjo, B. 1996 ; 202
Besarnya koefisien limpahan (C) pada pelimpah biasanya dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain (Suyono,1989,hal 181) : 1. Kedalaman air didalam saluran pengarah aliran.
2. Kemiringan lereng udik pelimpah. 3. Tinggi air diatas mercu pelimpah.
4. Perbedaan antara tinggi air rencana pada saluran pengatur aliran yang bersangkutan.
1. AMBANG TAJAM SEGIEMPAT
Untuk mendapatkan persamaan pengaliran, maka kita perlu memperhatikan luasnya :
dA = B.dh. Pada gambar dibawah ini diketahui kecepatan teoritis air yang mengalir melalui pelimpah =
√
2gh maka debit yang mengalir melalui element ini adalah:Gambar 2.3 Ambang tajam/Pelimpah Segiempat
Dimana :
B = Lebar dasar pelimpah Cd = Koefisien Pengaliran H = tinggi air dasar pelimpah
Dari rumus dapat asumsi:
1. Apabila tinggi muka air tetap dan debit makin besar, maka Cd-nya makin besar.
2. Apabila debit tetap, muka air H makin besar, maka Cd-nya makin kecil.
2. AMBANG TAJAM SEGITIGA
Gambar 2.4 Ambang tajam/Pelimpah Segitiga b = H . tg θ/2
b’ = (H-h) . tg θ/2
Luas Elemen : dA = (2b).dh
dA = 2 (H – h) . tg θ/2 . dh
Keterangan:
Q = debit air (m3/det)
Cd = koefisien debit
b = lebar ambang (m) H = tinggi peluapan (m) g = gaya gravitasi (m/s2)
θ = Sudut (º)
Dalam teori, biasanya Cd = 0.6, tetapi dalam prakteknya Cd sebenarnya tergantung pada tinggi pelimpah, bentuk pelimpah dan lain sebagainya. Asumsi asumsi yang dapat diambil dari pelimpah segitiga adalah :
1. Apabila tinggi muka air tetap dan debit makin besar, maka Cd-nya makin besar.
2. Apabila debit tetap, muka air H makin besar, maka Cd-nya makin kecil.
2.4 MACAM-MACAM PINTU UKUR 1. PINTU UKUR ROMIJN
Pintu romijn adalah alat ukur ambang lebar yang bias dipergunakan untuk mengatur dan mengukur debit didalam jaringan saluran integrasi. Sejak pengenalannya pada tahun 1932, pintu remijn telah dibuat dengan tiga bentuk mercu yaitu ;
1. Bentuk mercu datar dan lingkaran gabungan untuk peralihan penyempitan hulu
2. Bentuk mercu miring keatas 1 : 2,5 dan lingkaran tunggal sebagai peralihan penyempitan
Gambar 2.5 bangunan ukur pintu romijn 2. PINTU UKUR PARSHALL FLUME
Parshall Flume merupakan alat pengukur debit aliran yang mengalir melalui saluran terbuka. Alat ini ditemukan oleh Dr. Ralph L. Parshall pada tahun 1915 dengan menggunakan prinsip saluran venturi. Parshall Flume terdiri dari tiga bagian utama, yakni:
1. bagian penyempitan (converging/ contracting section) 2. bagian leher/ tenggorokan (throat section)
3. bagian pelebaran (diverging/ expanding section)
Gambar 2.7 Penampang Memanjang dan Melintang Parshall Flume
3. PINTU UKUR THOMPSON
Alat ukur Thompson berbentuk segitiga sama kaki terbalik, dengan sudut puncak dibawah. Sudut puncak dapat digunkan dengan besar sudut siku atau sudut lainnya, misalnya sudut 60 atau 30º. Alat ukur Thomson biasa digunkan untuk mengukur debit-debit aliran yang kecil. Ambang pada alat ukur Thomson merupakan suatu pelimpah air sempurna yang melewati ambang tipis.
Ciri-Ciri Alat Ukur Thompson
1. Konstuksi sederhana sehingga dapat dibuat dari bahan-bahan lokal seperti kayu, plat besi dan sebagainya.
2. Dapat digunakan untuk mengukur debit air pada saluran yang berukuran kecil, misalnya saluran sekunder dan tersier.
3. Bila diperlukan dibuat dalam bentuk yang dipindah-pindahkan. Sangat cocok untuk areal perkebunan tebu yang sering pindah-pindah lokasi atau untuk keperluan penelitian efisiensi irigasi dan kebutuhan air tanaman.
4. Agar dapat berfungsi dengan baik, diperlukan kemiringan aliran air yang cukup dan tidak cocok dipakai di areal irigasi yang datar. 5. Di muka ambang, mudah terjadi pengendapan lumpur yang dapat
Gambar 2.8 tampak depan bangunan ukur Thompson
Gambar 2.9 tampak atas bangunan ukur Thompson 4. PINTU UKUR CIPOLETTI
Pintu ukur Cipoletti dibuat berdasar prinsip aliran melimpah sempurna lewat ambang tajam, yaitu peluap yang memiliki tebal t < 0,5H (di mana H merupakan tinggi peluapan) yang muka air hilirnya di bawah puncak peluap atau pintu air. Alat ukur debit ini digunakan untuk mengukur debit saluran yang tidak begitu besar, dan biasa dipakai pada saluran terti-air (saluran yang langsung ke sawah).
Alat ukur cipoletti juga merupakan penyempurnaan alat ukur ambang tajam yang dikontraksi sepenuhnya. Alat ukur cipoletti mempunyai potongan pengontrol berbentuk trapesium, mercunya horizontal dan sisi-sisinya miring kesamping
BAB III
METODOLOGI
3.1 ALAT DAN BAHAN 3.1.1 ALAT
Adapun alat yang digunakan, yaitu : 1. Seperangkat alat Basic Hydraulic Bench 2. Pintu segi empat dan pintu segi tiga 3. Alat ukur tinggi muka air (point gauge) 4. Stop watch
5. Lap kanebo
3.1.2 BAHAN
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah air
Gambar 3.1 Alat Percobaan Pintu Ukur Keterangan :
1. Point Gauge 2. Pintu ukur
3. Bak penampungan air 4. Pengatur debit
3.2 PROSEDUR PERCOBAAN
Adapun prosedur percobaan pintu ukur adalah sebagai berikut:
1. Memasang pintu yang hendak diamati pada posisi yang telah ditetapkan
2. Mengalirkan air dari bak penampungan dengan menjalankan pompa air ke bak pengaliran, sehingga melimpah ke pintu.
3. Diamkan beberapa menit hingga pengaliran menjadi konstan, dan setelah muka air konstan, baru diadakan pengukuran tinggi muka air menggunakan point gauge.
4. Mencatat volume air yang melimpah melalui pintu, untuk satuan waktu tertentu. Pengukuran dilakukan beberapa kali untuk tiap satuan waktu.
5. Untuk masing-masing pintu dilakukan perubahan debit sebanyak tiga kali.
