Pengukuran Debit Aliran Terbuka

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 jaringan irigasi 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. Selain itu data debit juga dapat digunakan untuk menentukan kebutuhan air pada tanaman. 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 praktikan belajar melakukan pengukuran debit jaringan irigasi untuk mendapatkan informasi besarnya air yang mengalir pada suatu jaringan irigasi pada saat waktu tertentu.

1.2    Tujuan

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengukur debit aliran jaringan irigasi Gunung Nago, dengan metode apung, current meter dan cipoletty.

1.3    Manfaat

Manfaat dari praktikum pengukuran debit ini adalah dapat menggunakan alat ukur debit yang mana pada praktikum ini alat yang digunakan adalah pelampung dan current meter serta bangunan ukur cipoletty. Selain itu kita juga dapat mengetahui besarnya debit pada aliran jaringan irigasi tersebeut.

1.4    Tinjauan Pustaka

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.

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	= V0,6d
0,6 – 3,0	0,2d 0,8d	= 0,5 (V0,2d + V0.8d )

Tabel . Penentuan kedalaman sungai

Dengan d : Kedalaman sungai

Setelah kecepatan aliran sungai dan luasnya didapatkan, debit aliran sungai dapat dihitung dengan menggunakan persamaan matematis berikut.

Q = A V

Dengan     : Q adalah debit ( m³/dt)

  V adalah kecepatan (m/dt)

  A adalah luasan sungai (m²)

       Dalam melakukan pengukuran debit jaringan irigasi perlu diperhatikan angka kecepatan aliran rata-rata, lebar jaringan, kedalaman, kemiringan, dan geseran tepi dan dasar jaringan. Geseran tepi dan dasar jaringan akan menurunkan kecepatan aliran terbesar pada bagian tengah dan terkecil pada bagian dasar jaringan. Faktor penting lainnya yang perlu diperhatikan adalah jari-jari hidrolik r (hydraulic radius).

R = A/W_p

Dengan     : A       = luasan penampang melintang (m2)

  W_p       = keliling basahan (wetted perimeter)

            Cara pengukuran lainnya selain dengan menggunakan alat Current meter, dalam pengukuran kecepatan aliran jaringan irigasi juga dapat dilakukan dengan metode apung (floating method).Caranya dengan menempatkan benda yang tidak dapat tenggelam di permukaan aliran jaringan 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 jaringan 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

Dengan     : L = jarak antara dua titik pengamatan (m)

   t = waktu perjalanan benda apung (detik)

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

       Dengan     : Q =  debit

                          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.

1.5  Bahan dan Metoda

1.5.1        Alat dan Bahan

Alat – alat yang digunakan pada pengukuran debit irigasi Gunung Nago ini adalah :

1.      Current Meter

2.      Stopwatch

3.      Meteran

4.      Pelampung

5.      Alat tulis

1.5.2        Metoda

Metoda yang digunakan pada praktikum pengukuran debit di jaringan irigasi Gunung Nago ini adalah :

Cipoletti

1)        Ukur luas permukaan bak pengatur air hulu

2)        Ukur tinggi air

3)        Tentukan konstanta

Current meter

1)        Dipilih saluran terbuka tentukan tempat pada saluran tersebut, diukur penampang melintang alirannya.

2)        Ukur kecepatan aliran air dengan Current meter disaluran tertentu serta catat waktunya.

Pelampung

Hampir sama dengan Current meter, tapi disini diperlukan jarak tempuh.

1.6  Hasil dan Pembahasan

       1.5.1 Hasil

·         Pelampung

Q = 1.411 m³ / dt

·         Curent Meter

Q = 1.18 m ³ / dt

·         Cipoletty

Q = 0.047 m³ / dt