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.