PENGUKURAN DEBIT DI SALURAN TERBUKA

PENGUKURAN DEBIT DI SALURAN TERBUKA

1  LATAR BELAKANG

            Dalam sebuah kegiatan pertaian, kebutuhan air sudah tak ter elakkan lagi. Tanaman yang diusahakan dalam kegiatan pertanian pada umumya membutuhkan air yang cukup agar dapat tumbuh dan berkembang dengan baik, hingga menghasilkan produksi yang maksimal tentunya.

Pemberian air pada tanaman haruslah sesuai dengan yang dibutuhkan tanaman tersebut, pemberian air yang berlebihan atau tidak sesuai dengan yang dibutuhkan tanaman juga akan mengganggu pertumbuhan tanaman tersebut, atau bahkan akan berakibat pada kematianpada tanaman tersbut.

Sedangkan pada tanaman yang pemberian airnya kurang juga akan berakibat terhambatnya pertumbuhan pada tanaman, oleh karena itu pemberian air pada tanamn hendaklah dilakukan sesuai dengan yang dibutuhkan tanaman.

Factor lain, susahnya air disuatu tempat atau kawasan tertentu membuat petani kesusahan dalam usaha pertaniannya, hendaknya dalam situasi  seperti ini diperlukan system manajemen irigasi yang baik pengelolaan air.

Dalam sebuah  saluran irigasi, mengetahui debit aliran dalam sebuah sluran irigasi dalah sangat penting. Ini bertujuan untuk dapat mengontrol laju penggunaan air pada petak sawah dengan sesuai dengan kebutuhan suatu lahan atau tanaman di sebuah lahan tersebut. Dengan mengetahui besarnya laju aliran per satuan waktu (debit) diharapkan  akan dapat mengontrol laju aliran sesuai dengan yang dibutuhkan.

Oleh karena itu perlunya pengukuran debit aliran pada sebuah saluran irigasi adalah merupakan suatu metoda ataupun kepentingan dalam sebuah manajemen irigasi atau dalam sebuah system keirigasian.

Debit aliran merupakan satuan untuk mendekati nilai-nilai hidrologis proses yang terjadi dilapangan. Kemampuan pengukuran debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui potensi suatu sumber daya air disuatu daerah atau wilayah DAS. Debit aliran dapat dijadikan sebuah alat untuk memonitor dan mengefaluasi neraca air suatu kawasan melalui pendekatan potensi sumber daya air permukaan yang ada.

2  TUJUAN

      Tujuan dari pengukuran debit saluran terbuka ini adalah :

1.    Menentukan hubungan head dengan debit pada bangunan ukur cipoletti

2.    Mengukur debit dengan pelampung

3.    Mengukur debit dengan current meter

3  MANFAAT

      Manfaat dari praktikum pengukuran debit saluran terbuka ini adalah :

1.    Agar  mahasiswa mengerti dalam penggunaan alat ukur current meter

2.    Agar mahasiswa mengerti tentang pengukuran debit dengan pelampung

3.    Agar mahasiswa dapat menentukan hubungan head dengan debit pada bangunan ukur cippoleti

4  TINJAUAN PUSTAKA

4.1        Debit  secaraLangsung ( debit sesaat)

            Dalam pengukuran debit air secara langsung digunakan beberapa alat pengukur yang langsung dapat menunjukkan ketersediaan air pengairan bagi penyaluran melalui jaringan-jaringan yang telah ada atau telah dibangun. Dalam hal ini berbagai alat pengukur yang telah biasa digunakan yaitu:

1.   Alat Ukur Pintu Romijn

            Ambang dari pintu Romijn dalam pelaksanaan pengukuran dapat dinaik turunkan,yaitu dengan bantuan alat pengangkat. Pengukuran debit air dengan pintu ukur romijin yaitu dengan menggunakan rumus:

Q= 1,71 b h^3/2

Keterangan:

         Q           = debit air

           b          = lebar ambang

           h           = tinggi permukaan air

2.Sekat Ukur Thompson

       Berbentuk segitiga sama kaki dengan sudut 90^o dapat dipindah-pindahkan karena bentuknya sangat sederhana (potable), lazim digunakan untuk mengukur debit air yang relatif kecil. Penggunaan dengan alat ini dengan memperhatikan rumus sebagai berikut:

                                                    Q= 0,0138

Keterangan:

           Q           = debit air

            h           = tinggi permukaan air

3.Alat Ukur  Parshall Flume

         Alat ukur tipe ini ditentukan oleh lebar dari bagian penyempitan,yang artinya debit air diukur berdasarkan mengalirnya air melalui bagian yang menyempit (tenggorokan) dengan bagian dasar yang direndahkan.

4.Bangunan Ukur Cipoletti

     Prinsip kerja bangunan ukur Cipoletti di saluran terbuka adalah menciptakan aliran kritis. Pada aliran kritis, energi spesifik pada nilai minimum sehingga ada hubungan tunggal antara head dengan debit. Dengan kata lain Q hanya merupakan fungsi H saja. Pada umumnya hubungan H dengan Q dapat dinyatakan dengan:

                                                  Q = k . H . n      

Keterangan:

            Q          =  debit air

            H          =  head

k dan n           =  konstanta

       Besarnya konstanta k dan n ditentukan dari turunan pertama persamaan energi pada penampang saluran yang bersangkutan. Pada praktikum ini besarnya konstanta k dan n ditentukan dengan membuat serangkaian hubungan H dengan Q yang apabila diplotkan pada grafik akan diperoleh garis hubungan H – Q yang paling sesuai untuk masing – masing jenis bangunan ukur.

       Dalam pelaksanaan pengukuran-pengukuran debit air,secara langsung, dengan pintu ukur romijin,sekat ukur tipe cipoletti dan sekat ukur tipe Thompson  biasanya lebih mudah  karena untuk itu dapat memperhatikan daftar debit air yang tersedia.    

4.2        Pengukuran debit air secara tidak langsung:

1.Pelampung

       Terdapat dua tipe pelampung yang digunakan yaitu: (i) pelampung permukaan, dan (ii) pelampung tangkai. Tipe pelampung tangkai lebih teliti dibandingkan tipe pelampung permukaan. Pada permukaan debit dengan pelampung dipilih bagian sungai yang lurus dan seragam, kondisi aliran seragam dengan pergolakannya seminim mungkin. Pengukuran dilakukan pada saat tidak ada angin. Pada bentang terpilih (jarak tergantung pada kecepatan aliran, waktu yang ditempuh pelampunh untuk jarak tersebut tidak boleh lebih dari 20 detik) paling sedikit lebih panjang dibanding lebar aliran. Kecepatan aliran permukaan ditentukan berdasarkan rata – rata yang diperlukan pelampung menempuh jarak tersebut. Sedang kecepatan rata – rata didekati dengan pengukuran kecepatan permukaan dengan suatu koefisien yang besarnya tergantung dari perbandingan antara lebar dan kedalaman air. Koefisien kecepatan pengaliran dari pelampung permukaan sebagai berikut:

B/H	5’	10’	15’	20’	30’	40’
Vm/Vs	0,98	0,95	0,92	0,90	0,87	0,85

Keterangan:

B             =   lebar permukaan aliran

H            =   kedalaman air

Vm         =   kecepatan rata – rata

Vs           =   kecepatan pada permukaan

            Dalam pelepasan pelampung harus diingat bahwa pada waktu pelepasannya, pelampung tidak stabil oleh karena itu perhitungan kecepatan tidak dapat dilakukan pada saat pelampung baru dilepaskan, keadaan stabil akan dicapai 5 detik sesudah pelepasannya. Pada keadaan pelampung stabil baru dapat dimulai pengukuran kecepatannya. Debit aliran diperhitungkan berdasarkan kecepatan rata – rata kali luas penampang. Pada pengukuran dengan pelampung, dibutuhkan paling sedikit 2 penampang melintang. Dari 2 pengukuran penampang melintang ini dicari penampang melintang rata – ratanya, dengan jangka garis tengah lebar permukaan air kedua penampang melintang yang diukur pada waktu bersama – sama disusun berimpitan, penampang lintang rata-rata didapat dengan menentukan titik – titik pertengahan garis – garis horizontal dan vertikal dari penampang itu, jika terdapat tiga penampang melintang, maka mula – mula dibuat penampang melintang rata – rata antara penampang melintang rata – rata yang diperoleh dari penampang lintang teratas dan terbawah. Debit aliran kecepatan rata – rata:

Q = C . Vp  Ap

Keterangan:

            Q      =     debit aliran

     C       =     koefisien yang tergantung dari macam pelampung yang digunakan

     Vp    =     kecepatan rata – rata pelampung

     Ap    =     luas aliran rata – rata

2.    Pengukuran dengan Current Meter

Alat ini terdiri dari flow detecting unit dan counter unit. Aliran yang diterima detecting unit akan terbaca pada counter unit, yang terbaca pada counter unit dapat merupakan jumlah putaran dari propeller maupun langsung menunjukkan kecepatan aliran, aliran dihitung terlebih dahulu dengan memasukkan dalam rumus yang sudah dibuat oleh pembuat alat untuk tiap – tiap propeller. Pada jenis yang menunjukkan langsung, kecepatan aliran yang sebenarnya diperoleh dengan mengalihkan factor koreksi yang dilengkapi pada masing-masing alat bersangkutan. Propeler pada detecting unit dapat berupa : mangkok, bilah dan sekrup. Bentuk dan ukuran propeler ini berkaitan dengan besar kecilnya aliran yang diukur.

Debit aliran dihitung dari rumus :

Q  =  V  x  A

 dimana :      

      V  =  Kecepatang aliran

      A  =  Luas penampang

        Dengan demikian dalam pengukuran tersebut disamping harus mengukur kecepatan aliran, diukur pula luas penampangnya. Distribusi kecepatan untuk tiap bagian pada saluran tidak sama, distribusi kecepatan tergantung pada :

Ø Bentuk saluran

Ø  Kekasaran saluran dan

Ø  Kondisi kelurusan saluran

Dalam penggunaan current meter pengetahuan mengenai distribusi kecepatan ini amat penting. Hal ini bertalian dengan penentuan kecepatan aliran yang dapat dianggap mewakili rata-rata kecepatan pada bidang tersebut. Dari hasil penelitian “United Stated Geological Survey” aliran air di saluran (stream) dan sungai mempunyai karakteristik distribusi kecepatan sebagai berikut:

a.              Kurva distribusi kecepatan pada penampang melintang berbentuk parabolic.

b.             Lokasi kecepatan maksimum berada antara 0,05 s/d 0,25 h kedalam air dihitung dari permukaan aliran.

c.              Kecepatan rata-rata berada ± 0,6 kedalaman dibawah permukaan air.

d.             Kecepatan rata-rata ± 85 % kecepatan permukaan.

e.              Untuk memperoleh ketelitian yang lebih besar dilakukan pengukuran secara mendetail kearah vertical dengan menggunakan integrasi dari pengukuran tersebut dapat dihitung kecepatan rata-ratanya. Dalam pelaksanaan kecepatan rata-rata nya.

     Pengukuran luas penampang aliran dilakukan dengan membuat profil penampang melintangnya dengan cara mengadakan pengukuran kea rah horikzonta l(lebar aliran) dan ke arah vertical (kedalamam aliran).Luas aliran merupakan jumlah luas tiap bagian (segmen) dari profil yang terbuat pada tiap bagian tersebut di ukur kecepatan alirannya.

                 Debit aliran di segmen = ( Qi ) = Ai  x  Vi

     Keterangan : Qi  : Debit aliran segmen i

                           Ai : Luas aliran pada segmen i

                           Vi : Kecepatan aliran pada segmen ini

5  BAHAN DAN METODA

5.1        ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini antara lain :

·         Meteran

·         Current meter

·         Pelampung

·         Rambu ukur

5.2        METODA

Cara kerja dari praktikum ini adalah :

                                I.            Dengan curren meter

·         Ukur kedalaman air

·         Hitung luas penampang basah

·         Ukur kecepatan aliran air dengan current meter pada jarak 1 meter dan kedalaman 0,6 dan 0.2.

·         Catat hasil pengamatan

                              II.            Dengan pelampung

·         Ukur luas penampang basah

·         Jalankan (hanyutkan) pelampung dalam jarak tertentu dan catat waktu tempuh

·         Catat hasil pengamatan

                            III.            Dengan bangunan ukur cipoleti

·         Ukur luas penampang basah

·         Catat hasil pengamatan

·         Cari debit dengan menggunakan rumus

6  HASIL DAN PEMBAHASAN

6.1        HASIL

a)      Dengan menggunakan method cipoletti

Head (m)	Kedalaman (m)	Debit (m3/s)
6.8	0.39	3.08

b)     Dengan menggunakan pelampung

No. Pelampung	Waktu	Kecepatan (m/s)	Debit (m3/s)
1	50,06 s	0.639	3.475
2	59,44 s	0.504	2.741
3	58,86 s	0.509	2.768
Rata-rata	56,12 s	0.550	2.513

Luas terapusium  = 5.439 m²

c)      Dengan menggunakan methoda current meter.

no	titik	Kedalaman	Lebar	Luas (m)	Kecepatan rata-rata (m3/det)	Debit (m3/det)
1	1	78	1	0.351	0.569	0.92
2	2	71	1	0.71	0.559	0.396
3	3	80	1	0.8	0.543	0.434
4	4	75	1	0.75	0.504	0.378
5	5	76	1	0.76	0.565	0.429
6	6	76	93	0.343	0.603	0.206
Debit total (m3/det)						2.763

1.6.2        PEMBAHASAN

Pada metode pelampung diperoleh debit air sebesar 2.513 m³/s dan pada metode Current meter diperoleh debit air sebesar 0,46 m³/s. Selisih debit air pada kedua metode yang digunakan ini adalah 2.053 m³/s. Hal ini memperihatkan bahwa apabila metode yang digunakan berbeda, maka akan menghasilkan debit air yang berbeda pula.

Perbedaan ini disebabkan karena beberapa faktor yakni : pada metode pelampung angin sangat berpengaruh besar terhadap cepat atau lambatnya pelampung bergerak, apabila semakin kuat angin yang menghembus pelampung maka semakin cepat pula pelampung bergerak dan juga kuatnya angin berhembus juga mempengaruhi arah gerak pelampung mengikuti arah angin sehingga mengakibatkan jalannya pelampung tidak lurus dan jarak yang ditempuh bertambah karna berbelok – beloknya pelampungdan sebaliknya ketika hembusan angin tidak kuat maka gerak pelampung yang dipengaruhi arus air menjadi lebih stabil.

Pada metode current meter sesungguhnya dasar perairan berpengaruh juga terhadap nilai h karena dasar perairan yang berlumpur membuat kaki atau dasar papan bercelah  akan terbenam beberapa centimeter yang mengakibatkan terjadi perubahan nilai h dan pada akhirnya nilai H pun ikut berubah. Dari hasil debit air diatas juga dapat kita ketahui bahwa perairan yang menjadi objek praktikum termasuk kedalam komunitas lotik zona tenang (pool zone).

Menurut Kasry (2010) zona tenang adalah perairan yang lebih dalam dimana kecepatan arus melemah dan material pasir dan material hanyut lainnya cendrung menempel pada dasar, sehingga terdapat dasar lunak tidak cocok untuk benthos permukaan tetapi cocok bagi organisme – organisme yang membenamkan dirinya, nekton dan beberapa plankton.

1.7  PENUTUP

1.7  .1 KESIMPULAN

Pengukuran debit aliran dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan cara langsung dan metoda tidak langsung. Pengukuran debit aliran sangat dibutuhkan untuk mengatur dan ataupun dalam hal penglolaan jaringan irigasi maupun pengonttrolan.

Dari pengamatan paktikum diatas dapat dilihat bahwa pengukuran debitaliran juga dapat dilakuka secara sederhana yaitu dengan menggunakan pelampung. Selain tiu pengukuran debit dengan menggunakan alat ukur current meter juga mempunyai kelemahan. Sehingga jika dalam sebuah pengamatan yang tidak teliti akan memberikan hasil yang berbeda juga.

1.7.2        SARAN

Agar praktikum dilakukan dengan serius dan sunguh-sunguh, sehingga ilmu yang dipelajari selama praktikum dapat diserap dengan baik. Dan juga agar praktikum dapat dilakukan dengan waktu yang maksimal.