BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Dalam suatu pengelolaan sumber daya
air dengan perancangan bangunan air diperlukan suatu informasi yang menunjukan
jumlah air yang akan masuk ke bangunan tersebut dalam satuan waktu yang dikenal
sebagai debit aliran.Informasi mengenai besarnya debit aliran sungai membantu
dalam merancang bangunan dengan memperhatikan besarnya debit puncak ( banjir)
yang diperlukan untuk perancangan bangunan pengendalian banjir dan juga dilihat
dari data debit minimum yang diperlukan untuk pemanfaatan air terutama pada
musim kemarau.Sehingga dengan adanya data debit tersebut pengendalian air baik
dalam keadaan berlebih atau kurang sudah dapat diperhitungkan sebagai usaha
untuk mengurangi dampak banjir pada saat debit maksimum dan kekeringan atau
defisit air pada saat musim kemarau panjang.Oleh karena itu, dalam praktikum
ini belajar melakukan pengukuran debit sungai untuk mendapatkan informasi
besarnya air yang mengalir pada suatu sungai pada saat waktu tertentu.
1.2 Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah
untuk mengukur debit aliran sungai di Cikuda dengan metode apung dan current
meter.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Debit
Aliran
Debit aliran adalah laju air ( dalam
bentuk volume air ) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan
waktu.Dalam system SI besarnya debti dinyatakan dalam satuan meter kubik per
detik ( m3/dt).Sedangkan dalam laporan-laporan teknis, debit aliran
biasanya ditunjukan dalam bentuk hidrograf aliran.Hidrograf aliranadalah suatu
perilaku debit sebagai respon adanya perubahan karakteristik biogeofisik yang
berlangsung dalam suatu DAS oleh adanya kegiatan pengelolaan DAS dan / atau
adanya perubahan (fluktuasi musiman atau tahunan) iklim local.
2.2
Pengukuran Debit
Teknik pengukuran debit aliran
langsung di lapangan pada dasarnya dapat dilakukan melalui empat katagori (
Gordon et al., 1992):
1. Pengukuran
volume air sungai
2. Pengukuran
debiut dengan cara mengukur kecepatan aliran dan menentukan luas penampang
melintang sungai.
3. Pengukuran
debit dengan menggunakan bahan kimia ( pewarna) yang dialirkan dalam aliran
sungai (substance tracing method).
4. Pengukuran
debit dengan membuat bangunan pengukuran debit seperti weir ( aliran air lambat)
atau flume ( aliran cepat).
Pada katagori pengukuran debit yang
kedua, yaitu pengukuran debit dengan bantuan alat ukur current meter atau sering dikenal sebagai pengukuran debit melalui
pendekatan velocity-area method yang
paling banyak digunakan dan berlaku untuk kebanyakan aliran sungai. Current meter berupa alat yang
berbentuk propeller dihubungkan dengan kotak pencatat ( monitor yang akan
mencatat jumlah putaran selama propeller tersebut berada dalam air) kemudian
dimasukan ke dalam sungai yang akan diukur kecepatan alirannya.Bagian ekor alat
tersebut yang berbentuk seperti sirip akan berputar karena gerakan lairan air
sunagi.Kecepatan lairan air akan ditentukan dengan jumlah putaran per detik
yang kemudian dihitung akan disajikan dalam monitor kecepatan rata-rata aliran
air selama selang waktu tetentu..Pengukuran dilakukan dengan membagi kedalaman
sungai menjadi beberapa bagian dengan leber permukaan yang berbeda.Kecepatan
aliran sungai pada setiap bagian diukur sesuai dengan kedalaman.Ketentuan
pengukurannya disajikan dalam tabel berikut.
Kedalaman (m)
|
Pengamatan kecepatan
|
Kecepatan rata-rata
|
0.0 – 0.6
|
0.6d
|
= V 0.6d
|
0.6 - 3.0
|
0.2d
0.8d
|
= 0.5 (V 0.2d
+ V 0.8d )
|
3.0 - 6.0
|
0.2d
0.6d
0.8d
|
=
|
>6
|
s
0.2d
0.6d
0.8d
b
|
=
|
Tabel 1 Penentuan kedalaman sungai
Dimana d adalah kedalaman sungai
Setelah kecepatan aliran sungai dan luasnya
didapatkan, debit aliran sungai dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
matematis berikut.
Q = A V
Dimana Q adalah debit ( m3/dt)
V adalah kecepatan (m/dt)
A adalah luasan sungai (m2)
Dalam
melakukan pengukuran debit sungai perlu diperhatikan angka kecepatan aliran
rata-rata, lebar sungai, kedalaman, kemiringan, dan geseran tepid an dasar
sungai.Geseran tepi dan dasar sungai akan menurunkan kecepatan aliran terbesar
pada bagian tengah dan terkecil pada bagian dasar sungai.Faktor penting lainnya
yang perlu diperhatikan adalah jari-jari hidrolik r (hydraulic radius).
R = A/Wp
dimana : A luasan penampang melintang (m2)
Wp = keliling basahan (wetted perimeter)
Cara
pengukuran lainnya selain dengan menggunakan alat Current meter, dalam pengukuran kecepatan aliran sungai juga dapat
dilakukan dengan metode apung (floating
method).Caranya dengan menempatkan benda yang tidak dapat tenggelam di
permukaan aliran sungai untuk jarak tertentu dan mencatat waktu yang diperlukan
oleh benda apung tersebut bergerak dari satu titik pengamatan ke titik
pengamatan lain yang telah ditentukan.Benda apung yang digunakan dalam
pengukuran ini pada dasarnya adalah benda apa saja sapanjang dapat terapung
dalam aliran sungai.Pemilihan tempat pengukuran sebaiknya pada bagian sungai
yang relatiflurus dengan tidak banyak arus tidak beraturan.Jarak antara dua
titik pengamatan yang diperlukan ditentukan sekurang-sekurangnya yang
memberikan waktu perjalanan selama 20 detik.Pengukuran dilakukan beberapa klai
sehingga dapat diperoleh kecepatan rata-rata permukaan aliran sungai dengan
persamaan berikut.
Vper = L/ t
Dimana : L = jarak antara dua titik pengamatan (m)
t = waktu perjalanan benda apung (detik)
BAB III
METODOLOGI
3.1 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut :
1. Current meter
2. Stopwatch
3. Meteran
4. Tali
5. Bambu atau tongkat berskala
6. Pensil
7. Kertas
8. Benda yang dapat terapung
3.2 Prosedur
a. Prosedur pelaksanaan
praktikum ini untuk pengukuran kecevatan aliran sungai dengan menggunakan alat
current meter adalah sebagai berikut:
1. ukur dimensi sungai
meliputi lebar sungai, dan bagi lebar sungai menjadi beberapa segmen tergantung
keadaan sungai tersebut.
2. hitung kedalaman sungai
dengan menggunakan tongkat berskala
3. tempatkan alat ukur
current meter pada kedalaman tertentu sesuai kedalaman sungai (lihat tabel 1)
4. dengan menggunakan
stopwatch, hitunglah kecepatan sungai melalui angka yang ditampilkan dalam
monitor current meter. Lama waktu pencatatan adalah 1 menit.
5. Ulangi langkah hingga
tiga kali pengukuran.
6. Lakukan pengukuran pada
segmen, yaitu segmen 2 dan 3
7. Hitung kecepatan aliran
sungai rata-rata pada setiap segmen pengukuran dengan cara menjumlahkan nilai
pengamatannya.
8. Hitung debit sungai
dengan mengalikan luas penampang sungai dengan kecepatan rata-rata aliran
sungai.
b. Prosedur pengukuran
kecepatan aliran sungai dengan metode apung ( floating method) adalah sebagai berikut:
1. Ukurlah panjang sungai
dengan meteran yang akan dijadikan sebagai lintasan benda.Jarak atau panjang
sungai sekurang-kurangnya memberikan waktu perjalanan selama 20 detik.
2. Jatuhkan benda yang
dapat terapung pada titik pengamatan 1 dan waktu mulai dihitung.Hentikan
pencatat waktu ketika benda telah sampai pada titik pengamatan 2.
3. Catat waktu yang
ditempuh benda tersebut.
4. Lakukan pengamatan
beberapa kali minimalnya tiga kali percoban
5. Hitung rata-rata waktu
yang diperlukan benda selama percobaan tersebut.
6. Hitung kecepatan aliran
sungai dengan mengalikan antara jarak titik pengamatan dengan waktu tempuh
rata-rata.Kemudian kalikan kecepatan aliran tersebut dengan angka tetapan 0,75
( keadaan dasar sungai kasar).
7. Hitung debit sungai
dengan mengalikan luas sungai dan kecepatan aliran yang didapatkan dari
perhitungan pada langkah 6.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
a. Perhitungan luas penampang sungai
Luas A1 = 0,5 ( 3 x 2,8) = 4,2 m2
Luas AII = 3 x 2,8 = 8,4 m2
Luas AIII = 0,5 ( 3 x 2,8) = 4,2 m2
Luas total
sungai =16,8 m2
b. Hasil percobaan dengan metode floating
method
No
|
Benda
|
Waktu (sekon)
|
Panjang sungai (m)
|
Kecepatan
m/s
|
Kec.rata-rata m/s
|
1
|
1
|
17
|
22
|
1,29
|
1,32
|
2
|
1
|
16
|
22
|
1,37
|
|
3
|
1
|
17
|
22
|
1,29
|
|
4
|
2
|
15
|
22
|
1,47
|
1,22
|
5
|
2
|
17
|
22
|
1,29
|
|
6
|
2
|
24
|
22
|
0,92
|
|
Kecepatan rata-rata benda 1 dan 2
|
1,27
|
Perhitungan :
Q = V x A
= (0,75 x 1,27 m/s) x 16,8 m2
Q = 16,002
m3/s
c. Hasil percobaan dengan Current meter
No
|
Kecepatan( m/s )
|
Kecepatan rata-rata
(m/s)
|
||
Segmen1
|
Segmen 2
|
Segmen 3
|
||
1
|
0,4
|
0,8
|
0,5
|
|
2
|
0,4
|
0,8
|
0,5
|
|
3
|
0,2
|
0,7
|
0,5
|
|
Kec rata-rata
|
0,33
|
0,77
|
0,5
|
0,53
|
Perhitungan
:
Q = A x V
= 16,8 m2 x 0,53 m/s
Q = 8,90 m3/s
4.2 Pembahasan
Pengukuran debit sungai yang dilakukan pada saat praktikum menggunakan dua
metode, yaitu metode apung ( floating
method) dan menggunakan alat current meter.Berdasarkan data dan hasil
perhitungan kedua metode tersebut menghasilkan debit yang jauh berbeda dengan
selisih antara keduanya mencapai 7,101 m3/s.Tentunya hal tersebut
dikarena kedua debit didapatkan dari dua pengukuran yang berbeda.Dalam
prakteknya di lapangan banyak factor-faktor yang mengakibatkan ketidakakuratan
dalam perhitungan debit aliran sungai.
Pada pengukuran dengan metode apung,
karakteristik sungai yang tidak beraturan, baik dari segi kedalaman, kecepatan
arus maupun medn yang berat sehingga menyulitkan praktikan dalam menetukan
lokasi yang tepat untuk pengukuran.Hasil praktikum dengan menggunakan metode
apung ini kecepatan aliran yang didapatkan relative dengan selisih konstan,
yaitu 1m/s namun pada pengukuran terakhir berubah signifikan, kecepatannya jauh
lebih lambat dari perngukuran sebelumnya, yaitu pada pengukuran dengan benda
dua pengamatan ketiga didapatkan kecepatan aliran sungai mencapai 0,92 m/s yang
jauh lebih kecil secara berturut-turut sebesar 0,37; 0,55 dari pengamatan 2 dan
1 dengan benda yang sama.Hal tersebut dikarenakan aliaran air yang tidak
beraturan sehingga sesekali benda yang terapung di aliran permukaan sungai
terjebak oleh cekungan arus sehingga perjalanan benda dari pengamatan 1 dan 2
tidak lancer yang mengakibatkan waktu tempuhnya jauh dari pengamatan yang
lain.Penggunaan benda sebagi alat yang mengapung di aliran sungai juga perlu
diperhatikan.Hasil pengamatan antara benda 1 dan 2 yang mempunyai perbedaan
ukuran menyebabkan perbedaan kecepatan aliran yang di dapatnya.Pada pengamatan
di dapatkan benda 1 yang ukurannya lebih kecil dari benda 2 ternyata mempunyai
kecepatan rata-rata yang lebih besar dibandingkan dengan benda 2 yang berukuran
lebih besar, yaitu kecepatan rata-rata benda 1 mencapai 1,32 m/s sedangkan pada
benda 2 kecepatnnya mencapai1,22 m/s, terdapat perbedaan yang mencapai 1,1
m/s.Selain itu juga, menurut referensi jarak pengamatan setidaknya benda untuk
mencapai titik akhir pengamatan memerlukan waktu 20 detik.Namun hasil praktikum
hanya ada satu kali pengamatan yang mencapai waktu lebih dari 20 detik
selebihnya kurang dari 20 detik, itu juga benda yang mencapai waktu lebih dari
20 detik dikarenakan terjebak di pusaran air sehingga waktu tempuhnya menjadi
lebih lama.Dengan demikian, jarak pengamatan yang mencapai 22 m itu masih
kurang untuk suatu pengamatan kecepatan aliran sungai pada keadaan aliran sungai
tersebut, sehingga data yang didapatkan pun kurang akurat.
Berbeda hal nya dengan metode apung,
metode pengukuran debit air dengan current meter ini lebih sulit
penggunaannya.Pengukuran kecepatan aliran airnya tidak sesederhana metode
apung, pada metode ini kedalaman sungai menjadi suatu penentu dalam pengukuran,
selain itu juga sungai harus dibagi ke beberapa bagian untuk mendapatkan
kecepatan rata-rata aliran sungai pada dari bagian tepi dan tengah.Sehingga
sebelum pelaksanaan pengamatan perlu memperhatikan beberapa hal, yang utama
adalah kedalaman sungai, selain itu juga arus tidak boleh terhalang oleh suatu
benda atau adanya batuan yang menghalangi sebab hal tersebut akan mempengaruhi
terhadap hasil pengamatan.Hasil pengamatan menunjukan kecepatan aliran sungai
pada segmen tengah lebih besar dai pada bagian tepi kiri dan kanan.Dari hasil
pengamatan 1 sampai dengan 3 pada segmen tengah paling besar, yaitu berkisar
antara 0,7 – 0,8 sedangkan pada bagian kiri dan kanan maksimal kecepatan aliran
sungai mencapai 0,5 m/s.Hal tersebut dikarenakan pada bagian tengah relatif
lebih halus permukaan dasarnya ssehingga air tidak terhalang perjalannya,
berbeda dengan yang ada di tepi yang banyak terhalang bebatuan.Faktor-faktor
yang dapat mengurangi keakuratan data hasil pengamatan adalah terbatasnya
peralatan yang tersedia sehingga dalam penetuan titik pengamatan terhamabat
oleh arus yang besar, permukaan dasar sungai yang tidak beraturan menyebabkan
ketidak telitian dalam penghitungan kedalaman air.Namun demikian,jika
dibandingkan dengan hasil pengamatan dengan metode apung, metode current meter
lebih teliti terbukti dengan hasil pengamatan yang jauh jebih kecil.Selain itu
juga penggunaan alat yang cukup baik dapat mengghindari berbagai kesalahan
dalam pengukuran dibandingkan dengan metode apung.Debit aliran sungai yang
didapatkan dari hasil pengamatan baik berdasarkan metode apung maupun
menggunakan current meter dapat dijadikan sebagai informasi yang sangat penting
dalam perancangan bangunan air.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan di
Sungai Cikuda Jatinagor dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Debit aliran sungai berdasarkan pengukuran dengan metode apung sebesar
16,002 m3/s.
2. Debit aliran sungai berdasarkan pengukuran dengan menggunakan current meter
sebesar 8,90 m3/s.
3. Pengukuran debit aliran sungai dengan menggunakan current meter lebih
akurat dibandingkan dengan metode apung.
5.2 Saran
Pada pengukuran debit aliran sungai
dengan metode apung sebaiknya dikaji mengenai pengaruh dimensi benda yang
digunakan dan sebelum pengamatan dilakukan sebaiknya dicoba dahulu berapa waktu
tempuh benda dari jarak tertentu hingga dapat menetukan jarak yang memenuhi
syarat pengamatan, yaitu waktu perjalanan benda sekurang-kurangnya 20 detik.Untuk
pengukuran dengan current meter perlu diperhatikan tempat pengukuran yang
arusnya tidak terhalang oleh batu atau benda lainnya sehingga kecepatan yang
diukur benar-benar kecepatan aliran sungai.