5-hidrometridd

7/30/2019 5-hidrometridd

http://slidepdf.com/reader/full/5-hidrometridd 1/68

V. HIDROMETRI

5.1 Pendahuluan

alam bab-bab terdahulu telah dijelaskan dengan luas proses hidrologi yang

terjadi di alam, proses transformasi masukan hujan menjadi keluaran aliran di

sungai beserta proses-proses lain sebagai bagian dari siklus hidrologi. Dari uraian-

uraian tersebut dapat ditegaskan sekali lagi, bahwa proses hidrologi merupakan

proses alami yang sangat kompleks dan bersifat acak (random), atau bersifat

probabilistik, dan memiliki variabilitas ruang dan waktu yang sangat besar. Olehsebab itu semua unsur hidrologi dalam siklus hidrologi, dan proses hidrologi secara

keseluruhannya, mengandung ketidakpastian (uncertainties) yang sangat besar pula.

Untuk dapat memahami sifat-sifat umum maupun sifat-sifat khas masing-masing

unsur proses hidrologi, memerlukan besaran-besasran kuantitatif yang memberikan

ukuran besaran masing-masing. Untuk itu diperlukan upaya pengukuran yang

diharapkan dapat dijadikan sebagai sarana untuk memahami, menterjemahkan,

menginterpretasi dan memperkirakan perilaku proses tersebut. Data yang diperlukan

harus memenuhi syarat ketelitian tinggi, yang hanya dapat dicapai apabila dilakukan

pengukuran dengan cara-cara yang benar dengan menggunakan alat-alat yang teliti

(accurate).

D

Hidrometri secara umum diartikan sebagai 'ilmu yang mempelajari cara-cara

pengukuran air ' . Berdasar pengertian tersebut berarti hidrometri mencakup kegiatan

pengukuran air permukaan dan air bawah permukaan termasuk air di danau, rawa dan

di formasi geologi di bawah permukaan. Sejalan dengan perkembangan teknologi di

dekade terakhir ini, ilmu hidrometri juga mengalami ‘revolusi’ yang cukup pesat.

Starososzky (1982) mengindentifikasi berbagai perkembangan di bidang-bidang :

1. pengukuran ultrasonik (ultrasonic flow metering ),

2. pengukuran elektromagnetik (electromagnetic flow metering ),



3. pengukuran optik (optical velocity meassurement ),

4. pemakaian ' frictionless contacts' dan 'electronic counter ' dalam 'current

meters' ,

5. pengukuran dengan perahu bergerak (moving boat technique),

6. pemanfaat telemetri,

7. pemakaian transducers, digital recorders dan remote sensing .

Diketahui dari bab terdahulu pula bahwa proses hidrologi bersifat menerus baik

dalam waktu dan ruang (continuous in time and space). Dengan demikian

pengukuran besaran-besaran hidrologi dapat dilakukan dengan dua pendekatan, yaitu

(Chow 1988)

1. pengukuran terus menerus pada tempat tertentu, seperti halnya pengukuran

hujan di setasiun tertentu, yang akan menghasilkan data runtun-waktu (time

series),

2. sejalan dengan perkembangan teknologi, dimungkinkan pengukuran sampel

terdistribusi (distributed samples) pada waktu spesifik, yang akan mengha-

silkan data runtun-ruang ( space series).

Dalam bab ini akan diuraikan cara-cara pengukuran berbagai unsur hidrologi, dari

cara-cara konvensional sampai dengan beberapa cara yang relatif baru.

5.2 Setasiun Hidrometri

Setasiun hidrometri merupakan tempat di sungai yang dijadikan tempat pengukuran

debit sungai, maupun unsur-unsur aliran lainnya. Dalam satu sistem DAS, setasiun

hidrometri ini dijadikan titik kontrol (control point ), yang membatasi sistem DAS.

Pada dasarnya setasiun hidrometri ini dapat ditempatkan di sebarang tempat



sepanjang sungai, dengan mempertimbangkan kebutuhan data aliran baik sekarang

maupun di masa yang akan datang sesuai dengan rencana pengembangan daerah.

Dalam penempatan atau pemilihan setasiun hidrometri, terdapat dua pertimbangan

yang perlu diperhatikan, yaitu :

1. jaringan hidrologi di seluruh DAS, dan

2. kondisi lokasi yang harus memenuhi syarat tertentu.

Penempatan dan pemilihan lokasi untuk setasiun hidrometri, harus memperhatikan

beberapa hal berikut.

a. Kebutuhan data , baik untuk kepentingan sekarang maupun untuk rencana

pengembangan di masa depan. Hal ini sangat diperlukan, karena banyak

dijumpai dalam praktek perancangan sumber daya air, pada saat data

diperlukan untuk kepentingan itu ternyata tidak tersedia. Hal yang

demikian mengakibatkkan perancangan dilakukan berdasar data bangkitan

( generated data) misalnya diperoleh dengan penelusuran (routing ) atau

dengan analisis regional.

b. Keterikatan satu setasiun dengan setasiun lain, dalam satu jaringan hidro-

metri (hydrometric networks) yang terpadu. Badan meteorologi dunia

WMO (World Meteorological Organisation) memberikan ancar-ancar

untuk kerapatan jaringan hidrometri (network density) seperti yang

dicantumkan dalam tabel 5.1. Dalam hal-hal khusus, misalnya kaitannya

dengan pengelolaan air yang memerlukan ketepatan yang sangat tinggi,

dan kaitannya dengan pemakaian sungai sebagai sarana lalu-lintas air,

maka jaringan setasiun hidrometri harus dirancang dan dihitung dengan

cara-cara yang dapat menjamin kebutuhan tersebut (Made, 19..).

Tabel 5.1 Kerapatan minimum jaringan hidrometri (WMO, 19..)



Tipe wilayah

Luas per setasiundalam km2

Keadaan normal Keadaan sulit

1. Datar, suhu sedang,

Maditeranean atau

daerah tropik.

2. Daerah pegunungan

Pulau bergpegunungan

dengan hujan tidak ter-

atur.

3. Daerah arid dan kutub

1.000 - 2.500

300 - 1.000

140 - 300

5.000 - 20.000

3.000 - 10.000

1.000 - 5.000

c. Selain hal tersebut, perlu pula diperhatikan, status keberadaan setasiun

hidrometri tersebut, apakah merupakan setasiun dasar (base station), atau

setasiun sekunder ( secondary station) atau setasiun khusus ( special /

project station). Masing-masing mempunyai maksud pemasangan yang

berbeda-beda. Setasiun dasar (primer) dimaksudkan untuk dipasang

selamanya, dan tidak akan dipindah-pindahkkan, dan digunakan sebagai

setasiun acuan. Setasiun sekunder dimaksudkan untuk melengkapi data

jaringan. Setasiun ini biasanya hanya dipasang di satu setasiun terpilih

selama beberapa tahun, kemudian setelah hubungan antara data setasiun

tersebut dengan data setasiun dasar diketahui, lokasi setasiun sekunder

dapat dipindahhkan. Setasiun khusus, biasanya hanya dapasang dan

dioperasikan untuk kepentingan tertentu dalam jangka pendek, misalnya

selama pelaksanaan suatu proyek.



Nampaknya sampai saat ini, penempatan setasiun hidrometri di Indonesia belum

didasarkan atas pertimbangan hitungan-hitungan jaringan, akan tetapi masih

didasarkan atas pertimbangan setempat dan sesaat (kepentingan khusus).

Beberapa syarat yang perlu diperhatikan dalam memilih lokasi setasiun hidrometri

sebagai berikut (Boyer, 1964, Horst, 1978).

1. Setasiun hidrometri harus dapat dicapai (accessible) dengan mudah setiap

saat, dan dalam segala macam kondisi, musim hujan maupun musim

kemarau.

2. Di bagian sungai yang lurus, dan aliran yang sejajar dengan jangkau tinggi

permukaan yang dapat dijangkau oleh alat yang tersedia. (Atau sebaliknya,

alat yang akan disediakan harus dapat menjangkau kemungkinan jangkau

maksimum tinggi muka air). Dianjurkan agar bagian yang lurus paling

tidak tiga kali lebar sungai.

3. Di bagian sungai dengan penampang stabil, dengan pengertian bahwa hu-

bungan antara tinggi muka air dan debit tidak berubah, atau perubahan

yang mungkin terjadi kecil. Untuk sungai-sungai kecil atau saluran, apabila

tidak dijumpai penampang yang stabil dan sangat diperlukan, penampang

sungai/saluran dapat diperkuat dengan pasangan batu / beton.

4. Di bagian sungai yang peka ( sensitive).

5. Tidak terjadi aliran di bantaran sungai pada saat debit besar.

6. Tidak diganggu oleh pertumbuhan tanaman air, agar tidak mengganggu ker-

ja current meter , dan tidak mengubah liku kalibrasi (rating curve).

7. Tidak terganggu oleh pembendungan di sebelah hilir (backwater ).

Memperhatikan syarat-syarat tersebut, dalam praktek tidak mudah mencari lokasi

yang tepat untuk sebuah setasiun hidrometri. Umumnya terpaksa dilakukan

kompromi untuk memperoleh lokasi yang paling banyak memenuhi syarat yang

diperlukan.



Dipahami sepenuhnya bahwa ketelitian keseluruhan data yang didapat dari satu

setasiun hidrometri, sangat ditentukan oleh sifat fisik dan sifat hidraulik sungai di

setasiun tersebut. Oleh sebab itu keadaan yang paling ideal adalah setasiun hidrometri

yang memiliki sifat-sifat yang sedemikian sehingga sifat hubungan antara tinggi

muka air dan debit merupakan fungsi yang unik. Seperti telah disebutkan

sebelumnya, dapat saja terjadi bahwa di sepanjang sungai tidak terdapat satu pun

tempat yang sesuai dengan syarat-syarat ideal tersebut. Akan tetapi karena sangat

diiperlukan, maka sering setasiun hidrometri di tempatkan di mana saja, karena

sangat diperlukan keberadaanya untuk kepentingan khusus, misalnya di tempat

keluarnya air danau/rawa (outlet ), di lokasi pembangunan bendung/bendungan.

Kepekaan satu setasiun hidrometri sangat diperlukan dalam mempertinggi ketelian

data yang dikumpulkan. Kepekaan ini ditunjukkan oleh perubahan tinggi muka air

yang relatif besar untuk setiap kenaikan debit yang kecil. Sebaliknya, bila terjadi

perubahan debit besar hanya ditujukkan oleh perubahan kecil tinggi muka air, maka

setasiun tersebut dikatakan tidak peka. Pada setasiun yang dikatakan peka, apabila

terjadi kesalahan pembacaan sebesar 10 mm, hanya akan berarti perbedaan besaran

debit sebesar 1 %. Akan tetapi pada setasiun yang tidak peka, kesalahan pembacaan

yang sama sudah dapat memberikan perbedaan besaran debit sebesar 10 % atau lebih.

Dalam hal ini Lambie (1978) mengusulkan bahwa ketelitian pengukuraan debit

ditetapkan berdasar kenaikan tinggi muka air dalam milimeter untuk kenaikan debit

sebesar 1 % terhadap tinggi muka air dari data jangka panjang.

Hal yang perlu mendapatkan perhatian adalah kaitan penyediaan setasiun hidrometri

dengan rencana pengembangan daerah. Selama ini tidak perlu dipungkiri, bahwa

banyak pembangunan sarana sumberdaya air yang dibangun, seperti pembangunan

bendungan, bendung, tanggul, saluran banjir, tidak didasarkan pada data hidrologi



yang langsung diperoleh dari setasiun hidrometri di tempat yang sama. Hal ini

terutama sekali disebabkan oleh dua hal :

1. rencana pengembangan suatu daerah tertentu, belum tentu dapat diketahui

beberapa tahun sebelumnya, sehingga pada saat data diperlukan untuk

perancangan, data tidak tersedia,

2. apabila rencana pengembangan telah diketahui sebelumnya, tidak segera di-

ikuti dengan pemasangan setasiun hidrometri, sehingga pada saatnya, data

belum juga tersedia.

Hal seperti ini yang memaksa perancang menggunakan data yang dibangkitkan

( generated ) atau diturunkan (derived ), dari setasiun lain yang terdekat, atau dengan

analisis regional (regional analysis). Dapat dipahami bahwa hal seperti ini tidak

selalu menguntungkan, karena sangat terkait dengan ketelitian prosedur dan cara yang

digunakan.

5.2 Alat Ukur Tinggi Muka Air

Tinggi muka air merupakan salah satu unsur aliran yang sangat penting, karenahampir semua variabilitas unsur aliran lainnya dikaitkan dengan variabilitas tinggi

muka air. Meskipun akhirnya hampir di semua negara menggunakan cara-cara yang

sangat mirip satu dengan lainnya, namun sebenarnya setiap kondisi sungai yang

berbeda, setiap kemampuan negara yang berbeda memerlukan perlakuan dan

peralatan yang berbeda.

Papan duga ( staff gauge) pada umumnya sama, yaitu terdiri dari papan kayu, atau plat

logam yang berskala ( graduated ), biasanya setiap 1 cm, (atau sepersepuluh inci)

dengan warna (biasanya) putih dengan dasar biru, atau hitam dengan dasar kuning

(Gambar 5.1)



Gambar 5.1 Papan duga ( staff gauge).

Papan duga dipasang pada dasar yang kokoh, dengan skala nol di bawah muka air

terendah dan skala teratas di atas muka air tertinggi. Pemasangan ini hendaknya

memperhatikan beberapa hal, di antaranya :

1. pemasangan di atas landasan (pondasi) yang kokoh, sehingga ketinggiannya

terhadap ketinggian referensi tidak berubah.

2. tidak terdapat banyak sampah dan sejenisnya, yang dapat mengganggu pem-

bacaan

3. dapat dibaca sedekat mungkin oleh petugas (observer ),

4. sebaiknya ketinggian di masing--masing papan duga telah diikat dengan ke-

tinggian referensi (bench mark ).

Papan duga ini dapat dipasang tunggal, bertingkat maupun miring, tergantung dari

keadaan penampang sungainya. Apabila penampang sungainya sederhana (gambar

5.2a), maka dapat digunakan papan duga tunggal. Akan tetapi bila penampang

sungainya relatif lebar, dan perbedaan tinggi muka air cukup besar, papan duga

tunggal dapat menimbulkan kesulitan, karena pada muka air tinggi, pengamat



terpaksa tidak dapat mendekat, sehingga pembacaan dilakukan dari kejauhan yang

akan mengurangi keteltian. Selain itu pemasangannya juga memerlukan konstruksi

khusus. Kesulitan ini dapat diatasi dengan menggunakan papan duga bertingkat ( step

gauge / sectional gauge, g ambar 5.2b). Dalam keadaan tertentu, kesulitan yang

mungkin timbul dari jenis papan duga tunggal maupun papan duga bertingkat, dapat

diatasi dengan papan duga miring ( sloping gauge / ramp gauge / inclined gauge).

Dengan jenis papan duga ini, pengamat dapat sangat dekat dengan papan duga

sehingga ketelitian diharapkan dapat lebih tinggi (Gambar 5.2c).

Dalam praktek, untuk kepentingan tertentu, misalnya untuk mengukur fluktuasi air

tanah, atau untuk mengukur tinggi muka air sungai bila lokasi sangat sulit, dapat

digunakan pelampung ( suspended gauge). Ketinggian diukur dari suatu titik tetap

dengan menggunakan pita, rantai atau pun kabel, yang biasanya titik kontaknya

dibuat dengan alat elektronik sederhana, yang memberikan sinyal bahwa ujung rantai

telah menyentuh air.



Gambar 5.2 Tiga jenis papan duga.

a. papan duga tunggalb. papan duga bertingkat

c. papan duga miring.

Papan duga jenis ini biasanya dibaca sekali atau dua kali setiap hari, dan datanya

direkam secara manual oleh petugas. Data yang diperoleh hanya dapat memberikan

informasi tinggi muka air sesaat, atau paling banyak berupa data rata-rata muka air



pada hari itu. Namun fluktuasi air yang sebenarnya di luar saat pengukuran tidak

diketahui. Hal ini yang dipandang dapat merugikan, karena kenaikan muka air

mendadak dapat saja terjadi dalam waktu singkat ( flash flood ). Dengan demikian

papan duga jenis ini hanya baik bila digunakan di perairan yang fluktuasi airnya tidak

besar, misalnya danau / rawa. Untuk menghindari hal ini, apabila data tinggi muka air

di perlukan di suatu sungai, maka diperlukan satu alat yang dapat merekam setiap

gerakan muka air secara otomatik ( AWLR, Automatic Water Level Recorder ).

Dalam pemakaian terdapat beberapa jenis AWLR baik yang menggunakan

pelampung ( float ) maupun pneumatik. Khusus AWLR dengan pelampung, padadasarnya meneruskan gerakan naik turun pelampung kepada satu mekanisme yang

menggerakkan jarum di atas sebuah silinder yang berputar sesuai dengan putaran jam.

Makin peka tanggapan (response) AWLR terhadap perubahan debit, makin baik.

Akan tetapi agar pelampung tidak terganggu oleh gelombang-gelombang permukaan,

maka pelampung harus ditempatkan dalam satu sumur penenang ( stilling well )

Sumur penenang dapat ditempatkan di sungai (Gambar 5.3a), atau ditempatkan di

darat dan dihubungkan dengan sungai dengan paling tidak dua pipa penghubung

(Gambar 5.3b)

Ukuran pipa penghubung harus cukup agar cukup peka, akan tetapi tidak boleh terlalu

besar sehingga memungkinkan masuknya oskilasi permukaan air sungai. WMO

(1965) menyarankan sebagai patokan kasar, luas penampang pipa penghubung lebih

kecil dari 1/200 luas penampang sumur penenang.



Gambar 5.3 Penempatan AWLR.

Contoh rekaman AWLR yang merupakan hidrograf muka air ( stage hydrograph)

ditunjukkan dalam gambar 5.4. Rekaman ini merupakan data yang sangat penting

untuk mempelajari karakteristik aliran dalam satu DAS. Dalam gambar tersebut

nampak perbedaan data yang diperoleh, apabiila pengukuran tinggi muka air hanya

dilakukan secara manual. Pengukuran yang terakhir ini hanya baik apabila dilakukan

selama musim kemarau, sehingga fluktuasi air yang menyolok tidak terjadi.

Mengingat sangat pentingnya rekaman data ini, maka keberhasilan pemasangan

setasiun ini diukur dengan hasil rekaman yang diperlukan, yang harus mempunyai

kualitas tinggi, diantaranya kontinuitas, ketelitian dan tingkat kepercayaannya. Oleh

sebab itu, untuk menjamin kualitas tersebut, maka alat-alat yang dipasang harus



Gambar 5.4 Contoh rekaman AWLR

selalu dalam kondisi prima, dengan pemeliharaan yang baik. Setiap rekaman yang

diperoleh harus dicermati, untuk mengidentifikasi kemungkinan kesalahan sebagai

akibat tidak baiknya unjuk-kerja alat yang dipasang. Beberapa petunjuk operasional

yang dikemuukakan oleh Lambie (1978) adalah sebagai berikut ini.

1. Sumur penenang harus selalu dalam keadaan terpelihara.

2. Pipa penghubung dan sumur harus bebas dari lumpur.

3. Papan duga acuan (reference gauge) harus selalu tepat sesuai dengan tinggi

acuan.

Kesalahan-kesalahan rekaman dapat terjadi karena sebab-sebab mekanikal, atau

karena sebab-sebab operasional. Keduanya harus segera dapat diditeksi untuk

kemudian diperbaiki.

Untuk kepentingan tertentu, atau untuk keadaan khusus dimana pengamat sulit

diperoleh, atau bila hanya tinggi muka air maksimum saja yang diperlukan, maka

dapat digunakan papan duga khusus (crest gauge), yang hanya akan merekam tinggi

muka air maksimum yang terjadi selama waktu tertentu. Dengan cara ini bentuk

hidrograf tidak dapat diketahui. Sebagai contoh misalnya Griffin’s gauge (Horst,



1978). Papan duga ini terdiri dari sebuah papan duga (seperti yang lain) dengan

ukuran yang lebih kecil, dicat dengan bahan yang luntur, atau dipasang dengan

sebuah sumbat (cork ) (yang hanya dapat bergerak keatas) dalam sebuah pipa dengan

lubang di bagian bawah. Tinggi muka air maksimum yang tercapai selama waktu

tertentu dapat dibaca dengan mudah. Cara lain yang lebih sederhana adalah dengan

membuat papan duga, yang pada setiap pembagian skalanya dibuat lubang yang

dihubungkan dengan botol. Maka tinggi muka air maksimum yang terjadi dapat

dilihat dari botol yang terhubung dengan lubang tertinggi yang terisi air.

5.3 Pengukuran Debit

Pengukuran debit di saluran / sungai memerlukan dua pengukuran, yaitu luas

penampang aliran dan kecepatan aliran. Pengukuran luas penampang sungai dapat

dilakukan dengan mudah apabila lokasi setasiun telah ditetapkan, dan dilakukan

pengukuran yang cermat tentang bentuk penampang sungai di setasiun tersebut.

Pengukuran kecepatan dapat dilakukan dengan berbagai alat dari yang sangat

sederhana seperti pelampung ( float ) sampai alat yang rumit seperti LDA ( Laser

Doppler Anemometer ). Lambie ( 1978) paling tidak menyebutkan 15 jenis meter

pengukur kecepatan. Pemilihan jenis meter yang sesuai dengan sifat penampang

sungai hendaknya dilakukan dengan hati-hati, dan dapat dicermati dari penjelasan

dari produsen masing-masing alat dan pengalaman para pemakai sebelumnya.

Dalam praktek terdapat dua cara pengukuran debit, yaitu pengukuran langsung

(direct measurement ) dan pengukuran tidak langsung (indirect measurement ). Cara

pertama misalnya dilakukan dengan 'current meter ' , sedangkan cara kedua dengandasar ' slope area, velocity area' , dan beberapa konstruksi-khusus.

5.3.1 Pengukuran Langsung



5.3.1.1 Pengukuran Dengan Current Meter

Debit aliran dapat diperoleh dengan persamaan :

Q = AV (5.1)

dengan : Q = debit, dalam 3m / det

A = luas penampang, dalam 2m ,

V = kecepatan air rata-rata, dalam m/det.

Dalam praktek tidak dijumpai alat yang dapat digunakan untuk melakukan

pengukuran langsung kecepatan rata-rata penampang sungai. 'Current meter ' hanya

dapat digunakan untuk mengukur kecepatan pada satu titik dalam penampang sungai.

Oleh sebab itu, maka harus dicari cara untuk memperoleh besaran debit.

'Current meter ' , baik yang bersumbu mendatar ( propeller type) maupun yang

bersumbu tegak (cup type) merupakan alat ukur yang paling banyak digunakan dalam

praktek pengukuran (Gambar 5.5). Alat ini pada dasarnya hanya mampu mengukur

kecepatan air tepat di titik tengah ' propeller ', atau di titik tengah mangkok (cup).

Kecepatan air diperoleh sebagai fungsi jumlah putaran ' propeller ' atau 'cup', dengan

persamaan :

V = A + nB (5.2)

dengan : V = kecepatan air, dalam m/det,

n = jumlah putaran dalam waktu tertentu,

A,B = tetapan, ditentukan dari kalibrasi.



Gambar 5.5 Current meter. a. Sumbu datar ( Propeller type)

b. Sumbu tegak (Cup type).

Umumnya pada saat pembelian meter, tabel kalibrasi telah disertakan, sehingga

pengukuran dilakukan dengan menggunakan tabel tersebut. Dari pengalaman

pengukuran di lapangan disarankan agar :

1. lama waktu pengukuran sekitar 3 - 5 menit, atau

2. jumlah putaran minimum sekitar 30 - 50 putaran.

Tabel kalibrasi harus diperbaharui setiap jangka waktu tertentu, agar unjuk-kerja

meter dapat diipertahankan setinggi mungkin.



Setelah lokasi setasiun hidrometri ditetapkan sesuai dengan syarat-syarat yang

disebutkan di bagian lain bab ini, maka penyiapan penampang melintang untuk

pengukuran perlu dilakukan dengan baik. Hal ini perlu dilakukan agar dapat

diperoleh hasil pengukuran yang baik, dan juga agar pengukuran kecepatan air dapat

dilakukan dengan lebih mudah dan teliti. Pada dasarnya pengukuran akan dilakukan

bertahap, pada setiap bagian sungai yang dibatasi oleh ‘vertikal-vertikal’ tertentu

(Gambar 5.6).

Tidak terdapat pedoman yang dapat digunakan sebagai acuan tentang berapa banyak

‘vertikal’ yang harus digunakan dalam pengukuran, semata-mata hanya didasarkan

pada keadaan setempat. Biasanya langkah ini perlu didahului dengan ‘penjajagan’

untuk mengetahui sacara kasar bentuk dasar sungai. Apabila dasar sungai relatif

beraturan (regular bed ) maka pengukuran kecepatan dapat dilakukan dalam jumlah

vertikal yang lebih kecil. Sebaliknya bila dasar sungai tidak beraturan (irregular bed ),

jumlah vertikal untuk pengukuran kecepatan harus lebih banyak agar hasil

pengukuran dapat teliti. Untuk dasar sungai beraturan, umumnya dilakukan minimum

10 vertikal untuk diukur dan untuk dasar tidak beraturan, sangat tergantung dari



Gambar 5.6 Bagan pengukuran debit.

a. bagan dengan mean area method

b. bagan dengan mid area method.

bentuk dasar sungai. Lambie (1978) mengusulkan jumlah pengukuran maksimum 15

buah untuk dasar sungai beraturan, dan maksimum 20 buah untuk dasar sungai tidak

beraturan. Apabila pengukuran akan dilakukan secara rutin, maka perlu ditetapkan

titik-titik tetap pengukuran, dan ditetapkan profil penampang baku untuk setasiun

tersebut.

Seperti telah disebutkan sebelumnya, 'current meter ' hanya dapat mengukur

kecepatan satu titk saja dalam penampang sungai, sedangkan yang diperlukan adalah

kecepatan rata-rata penampang. Dengan memanfaatkan bagan dalam gambar 5.6,

maka masih diperlukan pengukuran kecepatan rata-rata vertikal. Mengacu pada

profil teoritik distribusi kecepatan vertikal, maka kecepatan rata-rata vertikal dapat



dianggap sama dengan kecepatan yang terukur pada kedalaman 0,6 H, diukur dari

permukaan air, dengan H adalah kedalaman air pada vertikal tersebut. Apabila

dikehendaki pengukuran yang lebih dari satu titik, dapat dilakukan pengukuran pada

dua titik, dengan kedalaman masing-masing 0,2H dan 0,8H dan kecepatan rata-rata

dihitung dengan persamaan (5.3).

V=0 2 0 8

2

, ,H HV V+

(5.3)

Apabila dihendaki pengukuran di lebih banyak vertikal, dapat digunakan persamaan

(5.4 ) untuk pengukuran tiga titik.

VH H HV V V

=

+ +0 2 0 6 0 8

3

, , ,(5.4)

Untuk pengukuran 4 dan 5 titik dapat digunakan persamaan (5.5) dan (5.6).

VH H HV V V

=

+ +0 2 0 6 0 82

4

, , ,(5.5)

Vp H H H dV V V V V

=

+ + + +3 2 3

10

0 2 0 6 0 8, , ,(5.6)

dengan : pV = kecepatan air di permukaan,

dV = kecepatan air di dasar sungai.



Dengan demikian, maka pengukuran dilakukan dengan menempatkan 'current meter '

pada kedalaman tersebut, setelah terlebih dahulu kedalamannya diukur. Selanjutnya

maka debit penampang sungai (Q) dapat dihitung dengan :

Q = iq∑ (5.7)

dengan : Q = debit penampang sungai, dalam m3/det

qi = debit tiap segmen, dalam m3/det.

Debit setiap segmen dalam 'mean area method ' :

in n n nq

d d V V bx x=

+ ++ +1 1

2 2(5.8)

Debit setiap segmen untuk 'mid area method ' :

( )i n n n nq V d b bx x= ++

0 5 0 5 1, ,

(5.9)

Apabila jarak antar vertikal sama, maka persamaan (5.9) disederhanakan menjadi

persamaan (5.10).

i n n nq V d bx x=

(5.10)



Pelaksanaan pengukuran dengan menggunakan 'current meter ' ini, dapat dilakukan

dengan dua cara, yaitu :

1. dengan cara menyeberang (wading ),

2. dengan kabel (cable gauging ).

Pengukuran dengan cara 'wading ' hanya diijinkan bila kedalaman dan kecepatan air

sedemikian sehingga tidak membahayakan pengukur. Biasanya apabila kedalaman

masih sekitar satu meter, pengukur masih diperbolehkan melakukan pengukuran

dengan cara ini. Meskipun demikian, hal ini bukan merupakan patokan yang pasti,

karena meskipun kedalamannya kurang dari satu meter, tetapi bila kecepatan air

besar, maka hal ini akan membahayakan pengukur, atau pengukur tidak akan dapat

melakukan tugas pengukuran dengan ketelitian tinggi. Cara ini dilakukan oleh

pengukur dengan menyeberang sungai, dan mengukur di vertikal yang telah

ditetapkan sebelumnya. 'Current meter ' lajimnya dipasang pada tongkat (rod

suspension) sesuai dengan kedalaman yang hendak diukur. Posisi pengukur terhadap

'current meter ' sangat penting, yang pada dasarnya tidak boleh menimbulkan

gangguan pada kerja 'current meter '. Biasanya pengukur berdiri menghadap arus,

berdiri di hilir 'current meter ' dengan sudut 450 sepanjang lengan.

Pengukuran dengan kabel (cable gauging ) pada dasarnya dilakukan dengan cara

sama. Perbedaannya terletak pada penggantung ( suspension) untuk 'current meter '

nya. Untuk pengukuran ini, 'current meter ' dipasang pada kabel yang digulung dalam

satu penggulung yang dilengkapi dengan angka penunjuk (counter ), sehingga panjang

kabel yang terulur dapat diketahui. Kedalaman penampang pada satu vertikal dapat

diketahui dari langkah- langkah pengukuran berikut :

1. 'current meter ' diturunkan sampai menyentuh permukaan air, dan angka

penunjuk dibaca (P1),

2. 'current meter ' diturunkan lagi sampai menyentuh dasar sungai, selanjutnya

penunjuk dibaca lagi (P2),

3. kedalaman sungai di vertikal yang bersangkutan adalah (P2 - P1).



Selanjutnya kabel diangkat sampai 'current meter ' berada di titik kedalaman yang

sesuai.

Pengukuran dengan cara tersebut dapat dilakukan dari atas jembatan (asal

penampangnya masih memenuhi syarat), atau dari perahu (boat gauging ). Dalam

praktek perlu diperhatikan adanya pengaruh kecepatan air terhadap posisi 'current

meter ' di dalam air. Apabila kecepatan air cukup tinggi, maka pada saat 'current

meter ' diturunkan, akan terbawa arus dan kabel menjadi tidak vertikal. Oleh sebab itu

apabila kedalaman air diperoleh dari pengurangan P1 dari P2, yang akan diperoleh

adalah ‘kedalaman palsu’ ( false depth), seperti yang nampak pada gambar 5.7. Untuk

memperoleh kedalaman yang benar perlu dilakukan koreksi, baik 'airline correction',

maupun 'wetline correction', yang diberikan di tabel dalam lampiran. Meskipun

demikian, cara ini kurang menguntungkan secara teknis, karena biasanya memerlukan

waktu yang lebih panjang. Untuk menghindari kesulitan ini, maka ' current meter '

dapat dibebani dengan pemberat, yang dapat dipilih antara 5 - 100 kg, sehingga kabel

tetap dalam posisi vertikal.

Gambar 5.7 Posisi 'current meter ' pada 'cable gauging '.



Dalam hal-hal yang sangat khusus, misalnya :

1. untuk kepentingan penelitian awal

2. pengukuran dengan cara baku tidak dapat dilakukan,

3. dalam keadaan darurat,

maka pengukuran debit dapat dilakukan dengan cara-cara sederhana, yang tidak

memerlukan peralatan dengan ketelitian tinggi. Sudah barang tentu cara-cara ini tidak

dapat diharapkan memberikan hasil pengukuran yang teliti, namun dipandang sangat

memadai, karena dalam keadaan yang demikian, kesalahan yang terjadi masih dapat

diterima. Cara-cara sederhana tersebut diantaranya dengan pelampung ( float ), dengan

'velocity head rod ' , dan 'Thrupp’s wake (ripple) meter '. Cara-cara sederhana lain dapat

dilihat dalam berbagai buku teks tentang hidrometri.

5.3.1.2 Pengukuran Dengan Pelampung ( float )

Pada dasarnya semua benda yang dapat mengapung , seperti kayu, bola plastik dll,

dapat digunakan sebagai alat untuk mengukur kecepatan. Meskipun demikian dalam

praktek terdapat beberapa jenis pelampung yang disarankan, seperti sketsa dalamgambar (5.8) (Smoot, 1978).

Pelampung permukaan (A) merupakan pelampung yang paling banyak digunakan,

meskipun dalam pemakaian perlu diperhatikan kecepatan angin pada saat

pengukuran. Kecepatan angin yang terlalu besar dapat mempengaruhi hasil

pengukuran. Pelampung dengan pemberat (B) mempunyai unjuk-kerja yang lebih

baik. Pemberat, sembarang benda yang cukup berat dan dapat melayang,

digantungkan pada pelampung sedemikian rupa sehingga mencapai kedalaman kira-

kira 0,6H, di kedalaman dengan kecepatan rata-rata. Pelampung batang (C),

mempunyai unjuk-kerja yang hampir sama dengan (B). Pelampung ini terdiri dari



batang yang diberi pemberat sedemikian agar dapat mengapung tegak, dan masih ada

beberapa sentimeter yang nampak di permukaan.

∇

A B C ←

Gambar 5.8 Beberapa jenis pelampung

A. Pelampung permukaan

(Surface float )

B. Pelampung dengan pemberat(Canister float )

C. Pelampung batang ( Rod float )

Prinsip pengukurannya ditunjukkan dalam gambar (5.9). Terlebih dahulu ditetapkan

dua ‘garis’ tegak lurus terhadap arah aliran dengan jarak tertentu (L). Garis ini

diperoleh dengan memanfaatkan sembarang benda yang ada di sekitar lokasi, dapat

berupa pohon, tiang tilpon, atau patok. Pelampung ditempatkan beberapa meter di

hulu garis pertama (garis di sebelah hulu) dan dibiarkan hanyut. Pada saat pelampung

mencapai garis I, maka ' stop watch' ditekan. Apabila pelampung akhirnya mencapai

garis II, maka ' stop watch' dimatikan. Dengan demikian, dapat diperoleh waktu (t)

yang diperlukan pelampung untuk mengalir sejauh L. Maka kecepatan air dapat

dihitung dengan :



L

I II

Gambar 5.9 Sketsa pengukuran kecepatan dengan pelampung.

VL

t=

(5.11)

Besaran kecepatan yang diperoleh adalah kecepatan permukaan air, dan untuk

memperoleh kecepatan penampang, besaran tersebut perlu dikalikan dengan koefisien

aliran α < 1. Nilai α tergantung dari jenis pelampung yang digunakan. Horst (1979)

mengusulkan koefisien sbb:

1. Pelampung permukaan :

α ∞ 0,85 untuk keadaan normal,

α ∞ 0,60 untuk kedalaman < 0,5 m

α ∞ 0,90 untuk kedalaman 3-4 m.

2. Pelampung dengan pemberat, α ∞ 1

3. Pelampung batang, α ∞ 0,85 - 1,00

Dari ilmu hidraulika diketahui adanya distribusi kecepatan di permukaan air, yang

mencapai maksimum di tengah-tengah aliran. Untuk itu, agar dalam pengukuran



dengan cara ini diperoleh satu besaran kecepatan yang mewakili seluruh penampang,

sebaiknya pengukuran dilakukan paling tidak tiga kali, yaitu di sepertiga kiri, di

tengah dan di sepertiga kanan.

5.3.1.3 Pengukuran Dengan Velocity Head Rod

Pengukuran dengan cara ini memanfaatkan prinsip yang digunakan dalam Pitot

meter, yaitu :

H =

2

2

vg

(5.12)

dengan : H = tinggi kecepatan, dalam m

v = kecepatan, dalam m / det

g = gravitasi.

Alat ukur ini terdiri dari papan berskala, mirip dengan papan duga, yang salah satu

sisinya dipertajam (Gambar 5.10). Alat dimasukkan ke dalam air, dengan sisi tajam

menghadap ke hulu, dan tinggi air dibaca (H1). Selanjutnya alat tersebut diputar 900,

(tegak lurus arah aliran) dan tinggi air dibaca (H 2). Tinggi kecepatan diperoleh dari

selisih dua pengukuran tersebut (H2 - H1). Alat ini hanya direkomendasikan untuk

kecepatan antara 0,5 - 2,5 m / det.

∇ ∇



Gambar 5.10 'Velocity Head Rod '

5.3.1.4 Pengukuran Dengan Thrupp’s wake (ripple) meter

Alat ukur sederhana ini dapat dibuat di bengkel, dan dapat dimanfaatkan untuk

pengukuran dengan ketelitian yang cukup, untuk kecepatan di atas 1 m / det. Apabila

sebuah batang dimasukkan ke dalam air, maka di hilir batang tersebut akan terbentuk

gelombang-gelombang kecil membentuk sudut tertentu. Makin besar kecepatan air,

maka sudut tersebut semakin kecil. Karena dalam pengukuran di sungai pengukuran

sudut sulit dilakukan, maka digunakan dua batang yang dipasang dengan jarak

tertentu, dan pengukuran sudut diganti dengan pengukuran jarak antara sumbu penghubung dua batang tersebut dengan titik-potong antara dua gelombang yang

terbentuk (gambar 5.11).

Persamaan yang digunakan untuk menghitung kecepatan permukaan adalah :

V = C + XL (5.13)

dengan V = kecepatan permukaan, dalam ft / det.

C = tetapan 0,40

X = variabel yang besarnya tergantung dari nilai W



W (inchi) X

4 0,280

6 0,2068 0,161

9 0,145

12 0,109

Untuk mendapatkan besaran dalam satuan metrik, sebaiknya tabel tersebut dibuat

dengan kalibrasi di laboratorium.

Gambar 5.11 'Thrupp’s wake (ripple) meter '

5.3.1.5 Cara-cara Lain Dalam Pengukuran Debit

Cara-cara pengukuran yang telah disampaikan disebelumnya, adalah cara-cara yang

dilakukan pada keadaan tertentu. Pada keadaan-keadaan tertentu cara-cara tersebut



kadang-kadang sulit dilaksanakan. Green (1978) menginventarisasi beberapa keadaan

dimana cara-cara tersebut sulit dilaksanakan :

1. apabila tidak dapat diperoleh kurva-kalibrasi (rating curve) yang stabil,

2. pengaruh backwater ,

3. lebar sungai lebih dari 500m,

4. pertumbuhan tanaman air cepat,

5. dasar sungai selalu berubah,

6. sering terjadi arus balik (reverse flow).

Cara-cara baru yang dikembangkan tidak akan disebutkan secara rinci dalam bab ini,

kecuali beberapa penjelasan singkat dari beberapa cara tersebut (Green, 1978, Cole,

1982, Mosley, 1992 )

5.3.1.5.1 Pengukuran Electromagnetik ( Electromegnetic Gauge)

Cara ini dikembangkan di Inggris, diantaranya didorong oleh kesulitan yang dijumpai

dalam pengukuran dengan cara-cara konvensional, akibat sangat cepatnya pertumbuhan tanaman air. Prinsip dasar cara ini adalah pengukuran tegangan yang

ditimbulkan oleh aliran air melewati medan magnit (Herschy, 1982). Tegangan ini

sebanding dengan kecepatan air rata-rata. Beberapa bagian penting alat ini

diantaranya :

1. 'coil ' untuk membangkitkkan medan magnit di seluruh lebar sungai,

2. aliran air akan membangkitkan perbedaan potential antara dua sisi sungai,

proporsional dengan kecepatan air rata-rata, yang akan ditangkap oleh dua

buah elektroda yang dipasang di kedua sisi sungai,

3. dasar sungai akan mengganggu signal antara dua sisi sungai, oleh sebab itu

perlu dilapis dengan isolator.



Pengukuran dengan cara ini masih terhitung mahal dan memerlukan pemasangan

yang sangat cermat, dan saat ini sudah dimungkinkan untuk digunakan di sungai

sampai dengan lebar 25 m.

5.3.1.5.2 Pengukuran Ultrasonik (Ultrasonic Gauging )

Alat ukur yang juga termasuk kategori mahal ini, pada dasarnya memperoleh besaran

kecepatan dari perbedaan waktu yang diperlukan oleh pulsa ultrasonik (ultrasonic

pulse) yang diarahkan secara diagonal, baik ke arah transducer di sebelah hulu

maupun ke arah transducer di sebelah hilir. Alat ini dipandang tidak baik untuk

sungai-sungai dengan penampang lebar, atau dangkal atau saluran yang banyak

ditumbuhi tanaman air, maupun sungai yang mempunyai kandungan sedimen tinggi.

Beberapa cara operasional telah diikembangkan dengan alat ini, yang mempunyai

ketelitian yang relatif sama, yaitu (Green, 1978) .

1. 'The time different method ', dimana dua buah 'tranducers' secara bersama--

sama melepaskan signal baik kearah hulu maupun ke arah hilir.2. ' Phase- comparison time- sharing method ' , yang prinsip pengukurannya

hampir sama dengan cara pertama, kecuali bahwa jalur ( path) keduanya

ditambahkan satu sama lain ( superimposed ).

3. ' Frequency-difference method ', yang pengukurannya dilakukan dengan cara

mengulang-ulang pembangkitan pulsa dari 'transducer ' pertama ke ' trans-

ducer' kedua dengan frekuensi tertentu.

5.3.1.5.3 Pengukuran Dengan Bahan Terlarut ( Dilution Method )

Pengukuran debit ini dilakukan dengan menginjeksikan bahan terlarut ( tracer ) di titik

injeksi (injection point ) dan mengambil sampelnya di sebelah hilir ( sampling point )

dalam jarak tertentu. Cara pengukuran ini juga masih termasuk cara pengukuran yang



mahal, meskipun dalam keadaan tertentu, dan apabila syarat-syarat dipenuhi, dapat

memberikan hasil yang sangat baik, dan bahkan sering digunakan untuk kalibrasi.

Cara ini juga sangat efektif untuk keadaan yang sangat sulit, misalnya di sungai yang

dipenuhi batu-batuan, atau pada saat banjir besar, atau pada saat aliran sangat kecil.

Kalau cara-cara pengukuran lain dapat dilakukan langsung di penampang melintang

sungai, cara ini hanya dapat dilakukan dalam satu penggal sungai (river reach) yang

mungkin sampai beberapa kilometer, dan harus memenuhi beberapa kriteria,

diantaranya :

1. Panjang penggal sungai harus sedemikian sehingga telah terjadi pencam

puran sempurna (complete mixing ). Berbagai persamaan dapat digunakan

untuk menetapkan panjang penggal sungai ini.

2. Koefisien dispersi (dispersion coefficient ) tidak berubah antara titik injeksi

(injection point ) dan titik pengukuran ( sampling point ). Akibatnya, sebaik-

nya penggal sungai di antara dua titik tersebut hendaknya bentuk dan sifat

alami yang sama .

3. Dalam penggal yang dipilih sebaiknya tidak ada aliran masuk (tributaries).

4. Interaksi antara bahan terlarut dengan sedimen hendaknya dihindari. Hal ini

merupakan kasus yang paling sulit.

5. Memerlukan penelitian awal untuk mengetahui stuktur geologi permukaan,

sifat infiltrasi atau kebocoran yang terjadi.

Paling tidak dikenal dua macam cara pengukuran, yaitu :

1. injeksi menerus (constant rate injection), dan

2. cara integrasi (integration method ).

5.3.1.5.4 Pengukuran Dari Perahu Bergerak ( Moving Boat Gauging )



Pengukuran ini berbeda dengan pengukuran dari perahu yang tetap ( static boat

gauging ) yang pada umumnya sama dengan 'cable gauging ' biasa. ' Moving Boat

Gauging ' sangat cocok untuk pengukuran sungai yang lebar, di muara dimana

kedalaman sungai hampir seragam. Untuk itu diperlukan sebuah

'echosounder ' .Pengukuran didasarkan pada pengukuran besaran dan arah kecepatan

yang terjadi karena aliran sungai dan gerakan perahu melintas sungai tegak-lurus arah

aliran. Memperhatikan hal itu, hitungan besaran kecepatan aliran dapat dilakukan

dengan tiga cara (Haldar, 1982) :

1. hitungan kecepatan aliran berdasar besaran kecepatan resultante, berarti

memerlukan pengukuran sudut antara arah perahu dan arah resultante, yang

dapat diperoleh dari sebuah 'angle indicator ' ,

2. hitungan didasarkan pada besaran kecepatan perahu dan kecepatan resultante,

yang berarti tidak memerlukan besaran sudut yang terbaca dari 'angle

indicator ' ,

3. hitungan didasarkan pada kecepatan perahu dan besaran sudut vane,

sehingga tidak memerlukan 'current meter '.

5.3.1.5.5 Pengukuran Dengan Gelembung Udara ( Rising Air Float )

Pengukuran dengan cara ini pada dasarnya menghitung debit tiap satuan lebar

sungai, berdasar kecepatan air yang diukur dengan melepaskan pelampung (buoyant )

di dasar sungai. Debit per satuan lebar dapat dihitung dengan rumus yang

disederhanakan:

Qi

i

n

iq b==

∑1

∆ (5.14)

q = Vr L (5.15)



dengan : q = debit persatuan lebar,

Vr = kecepatan tetap pelampung ke permukaan air,

L = jarak dari titik pelepasan di dasar sungai, sampai titik di permukaan

(displacement )

Pemakaian gelembung udara pada dasarnya sama. Keuntungan pemakaian gelembung

udara adalah kemudahan pemakaian, hanya memerlukan kompresor, jumlah tidak

terbatas, tidak menimbulkan polusi. Cara ini sangat cocok untuk sungai dengan

kecepatan rendah. Beberapa keuntungan dan kerugian pemakaian cara ini diantaranya

(Sargent, 1982) :

1. Dapat diperoleh besaran debit sesaat, yaitu saat pengambilan foto. Hal ini

tidak dapat diperoleh dengan cara pengukuran dengan 'velocity-area

method '.

2. Sangat menghemat waktu pelaksanaan, terutama sekali kalau pengukuran

dilakukan secara periodik dalam jangka panjang, untuk menetapkan liku-

kalibrasi (rating curve).

3. Pengukuran kecepatan di bawah kemampuan current meter dapat

dilakukan.

4. Tidak memerlukan pengukuran profil penampang sungai.

5. Dapat digunakan pada penampang yang tidak memiliki liku-kalibrasi yang

tetap.

6. Dapat digunakan dengan baik meskipun tumbuhan air cukup banyak,

karena gelembung udara dapat naik tanpa gangguan berarti.

7. Pengukuran malam hari dapat dilakukan dengan mudah, dengan menggunakan

kamera dengan lampu kilat biasa.

8. Gangguan kecepatan angin yang tinggi di permukaan air dapat mengganggu

ketelitian pengukuran.

9. Cara ini tidak dapat memberikan data kecepatan air.



10. Sampai dengan lebar sungai 50 m, pengukuran dapat dilakukan dengan satu

kamera. Akan tetapi biila lebar sungai lebih dari 50 m, memerlukan pemo

tretan lebih dari satu kali, yang berartii debit sesaat sudah tidak dapat diper

oleh lagi.

5.3.2 Pengukuran Tidak Langsung

Dalam praktek, data aliran sungai yang dikumpulkan dari beberapa institusi terkait,

bila diperhatikan, sekitar 75 % pengukuran berada di tengah-tengah jangkau (range)

debit yang terjadi. Hal ini merugikan, karena informasi tentang debit minimum dan

lebih-lebih debit besar sangat jarang. Hal ini bukan semata-mata karena

kekurangmampuan petugas, namun sering disebabkan karena kesulitan yang dijumpai

dalam pengukuran banjir, padahal di sisi lain, kebutuhan informasi tentang banjir ini

lebih banyak ditemukan dalam pengembangan sumberdaya air. Kesulitan yang

dijumpai misalnya :

1. terjadi banjir yang sangat cepat ( flash fllood ) , sehingga petugas tidak siap

untuk melakukan pengukuran,2. pada saat terjadi banjir, karena kondisi setempat yang kurang baik, setasiun

hidrometri tidak memungkinkan untuk didatangi,

3. pelaksanaan pengukuran membahayakan petugas.

Berdasar hal tersebut, maka informasi mengenai banjir terpaksa diupayakan dengan

memanfaatkan beberapa cara, untuk memperoleh besaran banjir yang sebenarnya.

Jadi pengertian 'tidak langsung ' disini diartikan sebagai upaya memperoleh besaran

debit yang dilakukan setelah kejadian yang bersangkutan dengan memanfaatkan

prinsip-prinsip hidraulika.



Sebenarnya, hasil pengukuran kecepatan yang dilakukan secara langsung dengan

cara-cara yang telah disebutkan sebelumnya masih dapat dilakukan untuk mengatasi

hal ini, yaitu dengan :

1. memperpanjang grafik hubungan antara ketinggian muka air dengan kece-

patan rata-rata ( stage -velocity) sampai di atas batas pengukuran,

2. memperpanjang grafik hubungan antara tinggi muka air dan luas

penampang sungai ( stage-area) sampai di atas batas pengukuran.

Cara tersebut sering disebut sebagai cara 'area-velocity'.

Boyer (1964), Barnes dan Davidian (1978), Ponce (1989), dan Mosley dan

McKerchar (1993) menunjukkan beberapa cara pengukuran tidak langsung

diantaranya : 1. 'Slope-Area Method ',

2. dengan bangunan ukur (discharge measurement structures)

5.3.2.1 Slope-Area Method

Cara ini baik digunakan untuk bagian sungai yang lurus dan seragam untuk

menghitung debit puncak. Tinggi muka air maksimum yang diperlukan untuk

hitungan ini dapat diperoleh dengan data dari 'crest gauge', atau data bekas banjir

yang dapat diperoleh di tebing sungai setelah terjadi banjir. Luas penampang

melintang sungai diperoleh dari rata-rata tiga penampang sungai, dan kecepatan

didapatkan dengan rumus Manning :

v = C R Sn

2 3 1 2/ / (5.16)

dengan : v = kecepatan dalam m/det

C = tetapan = 1 untuk unit metrik,



R = radius hidraulik,

S = landai muka air (sering didekati ∞ landai dasar sungai)

n = kekasaran Manning.

Persamaan tersebut hanya berlaku untuk aliran seragam (uniform flow), dimana

berlaku andaian bahwa landai muka air (water surface profile) sama dengan landai

dasar saluran ( stream bed ). Keadaan seperti ini jarang ditemui di lapangan. Apabila

aliran tidak seragam maka diperlukan penyesuaian terhadap rumus Manning. Barnes

(1978) dan Ponce (1989) menunjukkan, bila bagian rumus debit Manning A

nR 2 3/

sebenarnya mengandung beberapa faktor yang spesifik menyatakan sifat saluran dan

disebut sebagai 'conveyance' (K), yang untuk penggal sungai yang ditinjau belaku

rata-rata geometriknya ( geometric mean) yaitu :

K = 1 2K K

(5.17 )

dengan 1 2K K dan masing-masing 'conveyance' untuk masing-masing

penampang. Dengan demikian maka rumus debit menjadi :

Q = K S (5.18)

Dari beberapa pertimbangan Barnes(1978) juga menyarankan hal-hal berikut sebagai

pertimbangan pemilihan penggal sungai untuk pengukuran.

1. Panjang penggal-sungai hendaknya paling sedikit 75 x kedalaman air rata-

rata.



2. Beda ketinggian paling sedikit sama dengan tinggi kecepatan.

3. Beda ketinggian paling sedikit 15 cm.

5.3.2.2 Bangunan Ukur ( Measuring Structures)

Boyer (1964), Barnes, 1978), Horst, 1979), dan beberapa penulis lain menunjukkan

berbagai cara konvensional untuk memperkirakan debit sungai dengan beberapa

macam bangunan ukur. Yang dimaksud dengan bangunan ukur diantaranya :

1. contracted opening ,

2. bendung / peluap (weirs),

3. gorong-gorong (culvert ) dan flumes.

5.3.2.2.1 Penyempitan (Contracted Opening )

Perubahan mendadak pada penampang sungai dalam satu penggal sungai tertentu

dapat digunakan sebagai alat pengukur debit. Penyempitan ini dapat diakibatkan oleh

adanya bangunan pondasi jembatan jalan atau jembatan kereta rel. Boyer (1964) dan

Barnes (1978) menunjukkan rumus yang dapat digunakan untuk menghitung debit :

Q = CAc 22

2

g hgA

f V

h(∆ + −α ) (5.19)

dengan : C = koefisien debit,

Ac = luas penampang minimum pada penyempitan,

∆h = beda tinggi muka air di hulu (approach section) dan di penyempitan,

α = 'weighting factor ', mempertimbangkan kecepatan rata-rata di hulu,

VA = kecepatan rata-rata di hulu,

hf = kehilangan tinggi tenaga akibat gesekan ( friction head loss) antara



bagian hulu dan di kontraksi.

Barnes (1978) memberikan penyelesaian untuk hf dengan :

hf = Lw (Q2/K hK k ) + L(Q / K k )2 (5.20)

dengan : Lw = panjang 'approach reach', sampai dengan lebar penyempitan,

K h = 'conveyance' di hulu,

K k = 'conveyance' di kontraksi,

L = panjang kontraksi.

Dengan demikian maka persamaan (5.19) harus diselesaikan dengan cara coba-coba

(trial and error ).

Boyer (1964) memberikan ancar-ancar, lokasi ‘bagian hulu’ hendaknya ditetapkan

sejauh lebar kontraksi. Koefisien C mempunyai nilai maksimum = 1, dan

merupakan salah satu koefisien yang sangat penting, dan merupakan pengaruh

gabungan dari (Barnes, 1978) :

1. koefisien kontraksi,

2. geometri kontraksi, dan

3. ' Froude number '

.

Derajad kontraksi (m) dan perbandingan antara panjang dan lebar kontraksi (L/b)

merupakan faktor yang paling dominan. Barnes (1978) memberikan penyelesaian

sbb:

m = (1 -q

h

K

K )

(5.21)



dengan : K q = 'conveyance' untuk debit ‘q’,

‘q’ adalah bagian debit di hulu yang dapat lewat, seandainya tidak

ada kontraksi

K h = 'conveyance' di hulu.

L = panjang kontraksi,

b = lebar kontraksi.

5.3.2.2.2 Bendung (weir )

Dalam praktek dikenal dua macam bendung (weir ) / pelimpah, yaitu bendung dengan

ambang lebar (broad crested weir ) dan bendung dengan ambang tipis ( sharp crested

weir ). White (1978) menunjukkan persamaan umum yang dapat digunakan untuk

pelimpah ambang lebar berpenampang persegi sbb :

Q = (2/3)3/2 FCdL ( ) g H3/2 (5.22)

Koefisien F, dengan syarat-syarat tertentu dapat ditetapkan sama dengan satu, dan

untuk kepentingan praktis, koefisien Cd dapat diambil nilai 0,848.

Persamaan sederhana yang digunakan untuk alat ukur (pelimpah) adalah :

Q CL nH= (5.23)

dengan : Q = debit,

C = koefisien, yang tergantung dari jenis ambang dan saluran hulu,

(approach channel )

L = panjang ambang,



H = tinggi air di ambang

n = koefisien, tergantung dari jenis ambang.

Alat ukur / pelimpah dengan ambang tipis yang banyak digunakan dalam pengukuran

debit saluran-saluran kecil misalnya dengan bentuk persegi-panjang, segitiga atau

trapesium, atau parabolik. Pelimpah dapat dikategorikan sebagai berambang tipis,

apabila perbandingan antara kedalaman air di hulu dan panjang (tebal) pelimpah lebih

besar dari 15.

Gambar 5.12 Pelimpah dengan ambang tipis.

Pelimpah dengan ambang tipis (thin plate weir ), merupakan alat ukur yang murah

dan dapat dibuat dengan mudah dengan bahan-bahan yang terdapat di bengkel.

Meskipun memerlukan beberapa syarat untuk mencapai ketelitian pengukuran

tertentu, namun hal itu dapat dilakukan dengan mudah. Dalam praktek terdapat

beberapa jenis yang banyak digunakan di lapangan, khususnya untuk pengukuran di

saluran-saluran / sungai yang tidak lebar.

B

∇ ∇

b

h



'uncontracted weir ' ' fully contracted weir '

∇

trapesium

∇ ∇ ∇

Segitiga Gabungan

Gambar 5.13 Beberapa jenis pelimpah dengan ambang tipis.

Memperhatikan persamaan umum (5.23) persamaan yang dapat digunakan untuk

menghitung debit jenis pelimpah penampang persegi :

Q C g LH=2

32 1 5,

(5.24)

Koefisien C merupakan fungsi b/B dan H/h seperti dalam tabel berikut (Bos, 1978).

Tabel 5.2 Nilai koefisien C sebagai fungsi

b/B dan H/p

b/B C



1,0 0,602 + 0,075 H/p

0,9 0,599 + 0,064 H/p

0,8 0,597 + 0,045 H/p0,7 0,595 + 0,030 H/p

0,6 0,593 + 0,018 H/p

0,5 0,592 + 0,011 H/p

0,4 0,591 + 0,006 H/p

0,3 0,590 + 0,002 H/p

0,2 0,589 + 0,0018 H/p

0,1 0,588 + 0,0021 H/p

0 0,587 + 0,0023 H/p

sedangkan untuk penampang segitiga, Kindsvater dan Carter (Bos, 1978) menunjuk

rumus umum yang digunakan adalah:

Q C g eH=8

152

2

2 5tan

,θ(5.25)

dengan eH = H + hK . (5.26)

Tetapan hK merupakan fungsi besaran sudut θ dengan perkiraan seperti dalam

tabel (5.2).

Tabel 5.3 Perkiraan nilai hK sebagai fungsi θ

θhK

20 2,7530 2,25

40 1,75

50 1,50

60 1,25

70 1,00



80 0,85

90 0,80

100 0,75(Adaptasi dari ILRI, Bos, 1978)

Debit untuk pelimpah ambang tipis lain yaitu dengan penampang trapesium dapat

dihitung dengan :

Q C g bL H= +

2

32

4

5 2

1 5tan ,θ(5.27)

dengan : bL = lebar dasar trapesium.

Beberapa hal memerlukan perhatian untuk jenis pelimpah ini yaitu :

1. tidak dapat bekerja dengan baik dalam ' submerged flow',

2. bagian yang tajam sangat mudah menahan kotoran,

3. sangat peka terhadap keadaan aliran datang (approach condition),

4. di bagian hulu biasanya banyak sedimen (Horst, 1978).

Bos (1978) memberikan takrif tentang pelimpah ambang lebar (broad crested weir )

sebagai pelimpah dengan 0 50 0 08, ,≥ ≥H

P, dengan P panjang ambang.

Gambar 5.14 Pelimpah dengan ambang lebar.



Untuk pelimpah dengan penampang persegi, persamaan debitnya (Bos, 1978):

Q g Ld vC C H=2

3

2

3

1 5,

(5.28) dengan : H = Ht -α 2

2

vg

(5.29)

dC = koefisien akibat distribusi kecepatan di atas ambang, sebagai fungsi

Ht

L,

vC =

1 5,Ht

H

koefisien karena pemakaian H (bukan Ht), sebagai

fungsi H.

Jenis pelimpah ini misalnya digunakan dalam pintu ukur sorong Romijn yang banyak

digunakan dalam sistem irigasi (gambar 5. 15).



Gambar 5.15 Pintu ukur sorong Romijn.

Beberapa perkembangan lain dijumpai dalam pemakaian prinsip ini, misalnya

ambang lebar tanpa pembulatan di sebelah hulu, penampang segitiga dan pelimpah

Faiyum . Demikian pula jenis-jenis alat ukur lain seperti ' short crested weir ', ' flume'

termasuk diantaranya 'long throated flumes', ' Parshal flumes', ' H flumes' (Bos, 1978).

Pelimpah lain yang banyak digunakan sebagai bangunan pelimpah ( spillway) dapat

dalam bentuk seperti dalam gambar 5.16.

Gambar 5.16 Pelimpah dengan ambang lebar.

(ogee crest weir )



Berdasar persamaan (5.23) dengan n = 3/2, maka jenis bendung ini mempunyai nilai

C seperti dalam tabel berikut.

Tabel 5.4 Nilai C sebagai fungsi nilai

P

H0

P/ Ho C

0,1 3,55

0,2 3,40

0,5 3,801,0 3,88

1,5 3,92

2,0 3,93

2,5 3,94

3,0 3,95

(Diadopsi dari USDI, 1987)

Dalam pembangunan bendungan, mercu bangunan pelimpah ini dapat dalam berbagai

bentuk, dengan dinding hulu tegak atau miring dan dengan berbagai ukuran jari-jari

kelengkungan pada mercu seperti yang dikembangkan oleh USCE.

5.4 Cara Lain Hitungan Debit

Hitungan debit yang akan dijelaskan di bagian ini merupakan kelanjutan dari butir

5.3.1.1 (pengukuran dengan current meter ), adapun hitungan debit dengan

pengukuran secara tidak langsung dijelaskan pada butir yang bersangkutan. Seperti

telah dijelaskan dalam 5.3.1.1, bahwa current meter hanya dapat digunakan untuk

mengukur kecepatan pada satu titik saja dalam penampang saluran. Oleh sebab itu,

untuk mendapatkan besaran debit untuk seluruh penampang, diperlukan beberapa

langkah-langkah hitungan. Dua cara yang dilakukan yaitu dengan 'mean are method '

dan 'mid are method ' telah dijelaskan dibagian terdahulu.



5.4.1 Cara Grafis

Cara ini dapat digunakan sebagai alternatif lain, apabila cara-cara yang disebutkan

terdahulu tidak dikehendaki. Pada dasarnya cara ini dapat dilakukan dengan

menggambarkan profil kecepatan di masing-masing vertikal (depth-velocity curve),

dan luas yang diperoleh dengan planimeter menunjukkan ‘debit vertikal’ sebesar

n n nq v d= . Untuk memperoleh debit aliran di penampang bersangkutan dapat

dilakukan dengan dua cara yaitu dengan cara Harlacher dan cara Treviranus (Horst,

1979).

Cara ' Harlacher ' diperoleh dengan menggambarkan di garis permukaan air, dan

ditarik grafik melewati titik-titik tersebut. Luas di dalamnya menunjukkan besaran

debit di penampang bersangkutan.

Gambar 5. 17 Hitungan grafis dengan cara Harlacher (Horst, 1979)

Hitungan grafis dengan cara 'Treviranus' dilakukan dengan menggambarkan

kecepatan rata-rata vertikal ( v = q/d) bersama-sama dengan profil kedalaman



penampang (diperoleh dengan echo-sounder ). Perkalian antara keduanya merupakan

besaran debit di penampang bersangkutan.

Gambar 5.18 Hitungan grafis dengan cara Treviranus (Horst, 1979)

5.4.2 Cara Loop

Cara pengukuran debit dengan 'current meter ' yang telah disebutkan di bagian

terdahulu, agar besaran kecepatan yang diperoleh dapat digunakan untuk menghitung

debit, diperlukan syarat bahwa muka air selama pengukuran tidak berubah (atau

berubah sangat kecil). Apabila perbedaan muka air pada saat pengukuran dimulai

dan pada saat pengukuran berakhir ternyata cukup besar, maka cara-cara yang

disebutkan terdahulu tidak dapat digunakan, karena pada ketinggian muka air yang

sama, kecepatan air pada saat air naik dan pada saat air turun berbeda. Keadaan

terakhir ini dapat terjadi di bagian sungai di dekat muara, atau di bagian sungai yang

masih dipengaruhi oleh gerakan pasang surut.

Untuk menyelesaikan masalah tersebut, dapat dilakukan dengan dua pendekatan.

1. Mempercepat pengukuran, sehingga perbedaan tinggi muka air masih dapat

diterima. Hal ini diantaranya dilakukan dengan mengurangi jumlah



vertikal dalam penampang, meskipun akan dapat mengurangi ketelitian

pengukuran.

2. Memperpanjang waktu pengukuran, sehingga diperoleh pengukuran terus

menerus selama waktu yang dapat mencakup dua atau tiga kali siklus

pasang surut. Cara ini biasanya dilakukan antara 2x24 jam, sampai 4x24

jam. Pelaksanaan pengukuran biasanya dilakukan dengan cara biasa, tetapi

setelah satu seri pengukuran selesai, berhenti beberapa saat yang dite-

tapkan, kemudian dilakukan pengukuran lagi ke arah yang berbeda dari

pengukuran sebelumnya. Hal ini semata-mata hanya masalah teknis di

lapangan. Demikian seterusnya sehingga seluruh jangkau siklus pasang

surut yang dihendaki dapat dicakup.

Cara yang disebutkan terakhir yang banyak dilakukan dan memberikan hasil yang

lebih baik dan dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut.

1. Penetapan jumlah vertikal dan cara-cara pengukuran dengan 'current meter '

dilakukan dengan cara yang sama dengan cara-cara terdahulu.

2. Sebaiknya dibuat grafik antara ketinggian muka air dan luas masing-masing

pias.

3. Pada pengukuran di setiap vertikal, tinggi dan ‘status’ muka air (saat bergerak

naik atau bergerak turun) harus di catat. Dengan demikian, maka di setiap

vertikal, akan diperoleh grafik hubungan antara tinggi muka air, kecepatan,

dan ‘status’ muka air. Apabila dalam pengukuran ditetapkan jumlah vertikal

sebanyak n buah, maka diperlukan grafik sebanyak n buah pula.

4. Debit tiap pias pada masing-masing ‘status’ muka air dapat diperoleh dengan

menggunakan grafik tersebut dan grafik hubungan antara kedalaman dan luas

pias masing-masing.

5.5 Liku Kalibrasi



Liku-kalibrasi (rating curve) adalah hubungan grafis antara tinggi muka air dan debit.

Liku ini sangat diperlukan dalam banyak analisis, sehingga perlu disiapkan dengan

cermat. Liku-kalibrasi ini dapat diperoleh dengan sejumlah pengukuran yang

terencana, dan mengkorelasikan dua variabel yaitu tinggi muka air dan debit di satu

setasiun hidrometri. Hubungan ini bersifat khas, dan merefleksikan pengaruh

menyeluruh (integral influence) dari sistem DAS, khususnya sifat pangsa ( segment,

reach) sungai di sebelah hulu setasiun hidrometri. Diharapkan hubungan ini

merupakan hubungan yang tetap. Akan tetapi hendaknya diingat, bahwa sifat aliran

sungai yang terjadi (runoff ) sangat dipengaruhi oleh terutama faktor-faktor

'anthropogenic', seperti telah dijelaskan dalam bab terdahulu, dan perubahan-

perubahan yang terjadi di tempat atau di sekitar setasiun hidrometri, seperti terjadinya

pengendapan, perubahan penampang, terjadi erosi atau terjadi pertumbuhan

tumbuhan air yang intensif. Oleh sebab itu, terdapat kecenderuangan bahwa

hubungan antara kedua variabel tersebut akan selalu berubah, sesuai dengan tingkat

pengaruh faktor 'anthropogenic' , dan faktor fisik lain tersebut. Dengan demikian

liku-kalibrasi perlu dikaji ulang setiap selang waktu tertentu.

Hubungan grafis antara variabel tinggi muka air dan debit dapat dilakukan dengan

cara sederhana, yaitu menghubungkan titik-titik pengukuran dengan garis lengkung di

atas kertas grafik. Namun hendaknya disadari bahwa meskipun cara ini paling mudah,

tetapi mengundang unsur subyektifitas yang cukup tinggi. Oleh sebab itu, liku

kalibrasi hendaknya diperoleh dengan cara-cara statistik, matematik, ataupun dengan

secara langsung menggunakan program komputer yang banyak tersedia. Dari

pengalaman yang diperoleh selama ini, umumnya untuk memudahkan pemakaian

liku-kalibrasi selanjutnya, dikehendaki liku-kalibrasi yang berupa garis lurus, yaitu

dengan menggambarkan kedua variabel tersebut di atas kertas logaritmik. Persamaan

yang selama ini cukup baik yaitu dalam bentuk :



Q = A(H+∆H)B (5.30 )

dengan Q = debit, dalam m3/det,

A,B = tetapan

H = tinggi muka air,

∆H = angka koreksi, antara nol papan duga dan angka papan duga dengan

Q = 0.

Dalam penentuan persamaan tersebut, jumlah dan jangkau (range) data sangat

penting. Diharapkan agar data yang dikumpulkan di lapangan tidak hanya cukup

banyak, akan tetapi juga mencakup jangkau yang maksimal. Dalam praktek

pengumpulan data sekunder dari instansi terkait, sangat banyak dijumpai sebagian

besar data terkonsentrasi pada debit-debit rendah, sedangkan data pada debit tinggi

biasanya sangat terbatas. Hal ini sangat tidak menguntungkan, karena untuk

kepentingan-kepentingan tertentu, debit tinggi sangat diperlukan, selain hal tersebut

sangat menentukan hubungan fungsional kedua variabel yang dimaksud. Hal ini dapat

dimengerti karena pengukuran debit sungai paling mudah dan paling nyaman kalau

dilakukan pada saat debit rendah dan cuaca terang. Sebaliknya, pada keadaan debit

besar/banjir, biasanya selain pengukuran menjadi lebih sulit, tetapi juga sering banjir

terjadi di malam hari dan terjadi secara mendadak.

Contoh liku-kalibrasi untuk DAS Progo di Bantar yang digambarkan pada kertas

skala normal, dan data yang sama yang digambarkan dengan skala logaritmik (data

ditransformasi ke nilai logaritmik) dapat dilihat pada gambar (5.19 A, dan B).



y = 0.3839Ln(x) - 0.1824

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 50 100 150 200 250 300Debit

T i n g g i m u k a a i r ( H )

y = 0.3595x - 0.5293

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.4 0.9 1.4 1.9 2.4 2.9

Log debit

L o g t i n g g i m u k a a i r

Gambar 5.19 Liku-kalibrasi DAS Progo di Bantar, 1982.

A. digambar di kertas skala normal.

B. digambar dengan skala logaritmik.

Memperhatikan gambar (5.19 ) tersebut, nampak bahwa hubungan antara tinggi muka

air dan debit di setasiun tersebut lumayan baik, ditunjukkan oleh titik-titik

penggambaran data yang hampir seluruhnya terletak pada satu garis (atau

penyimpangan terhadap garis yang dipilih sangat kecil). Namun hal seperti ini tidak

banyak terjadi. Justru yang banyak dijumpai di lapangan adalah titik-titik pengukuran

yang lebih menyebar (atau dapat sangat menyebar) yang dapat disebabkan oleh



berbagai hal. Apabila dijumpai hal-hal seperti itu, maka hendaknya data tersebut

dicermati betul, misalnya dengan langkah-langkah berikut.

1. Mencermati kembali formulir pengukuran, untuk melihat kemungkinan

ketidakbenaran data pengukuran, atau kesalahan-kesalahan lain yang mungkin

terjadi dalam penyiapan/penghitungan.

2. Apabila dalam langkah pertama tidak dijumpai kesalahan, atau terjadi kesa-

lahan dan sudah dibetulkan tetapi tetap saja titik--titiknya menyebar, maka

hendaknya diperhatikan pola penyebaran titik-titik tersebut dan dikaitkan

dengan tanggal pengukuran. Apabila tidak dijumpai pola penyebaran tertentu,

maka disimpulkan bahwa memang karakter sungai yang diukur adalah seperti

data tersebut, dan dapat dicari persamaan garis yang mewakili titik-titik

tersebut (Gambar 5.20). Akan tetapi bila dijumpai pola penyebaran tertentu,

yaitu terjadinya pengelompokan titik-titik sebelum dan sesudah

tanggal/bulan/tahun tertentu, maka data tersebut harus diperlakukan berbeda,

yaitu menetapkan persamaan yang berbeda untuk kelompok titik yang

berbeda. Dengan demikian akan dijumpai lebih dari satu liku-kalibrasi yang

masing-masing berlaku sesuai dengan masanya sendiri-sendiri. (Gambar 5.21)

Selain data yang diperoleh dari pengukuran di lapangan dapat disajikan dalam bentuk

liku-kalibrasi seperti dalam gambar-gambar tersebut, untuk kepentingan yang lain

dapat pula dilengkapi dengan hubungan antara tinggi dan luas penampang ( stage-

area) dan antara tinggi dan kecepatan rata-rata penampang, seperti nampak pada

gambar (5.22).



Gambar 5.20 Liku kalibrasi DAS Cimanuk di Jatibarang

Penyebaran data tidak berpola.

(Sri Harto, 1985)

Gambar 5.21 Liku-kalibrasi DAS Bodri di Juwero

Penyebaran data berpola.

(Sri Harto, 1985)Bahkan apabila data memungkinkan, dapat pula digambarkan hubungan antara tinggi

muka air (luas) dan radius hidraulik serta antara radius hidraulik dan kecepatan rata-

rata.



y = 0.0108x + 0.5061

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 50 100 150 200

Luas Penampang (A)

T i n g g i M u k a A i r ( H )

y = -0.7598x2 + 2.7821x - 0.3369

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2Kecepatan rata-rata

T i n g g i m u k a a i r

Gambar 5.22 A. Hubungan antara tinggi muka air dan luas

( state area diagram) DAS Progo di Bantar, 1982.B Hubungan antara tinggi muka air dan kecepatan

( state velocity diagram) DAS Progo di Bantar.

Liku kalibrasi yang diperoleh dengan cara-cara yang dijelaskan sebelumnya, sangat

diperlukan untuk kepentingan interpolasi dalam batas terendah dan tertinggi

pengukuran. Apabila diinginkan besaran debit lebih kecil atau lebih besar dari

jangkau pengukuran , maka liku-kalibrasi tersebut pada dasarnya tidak dapat

digunakan secara langsung, akan tetepi memerlukan beberapa pertimbangan, karena



ekstrapolasi dengan menggunakan persamaan yang ada, dapat mengundang kesalahan

yang cukup besar. Esktrapolasi untuk ketinggian muka air di atas ketinggian

maksimum pengukuran dapat mempertimbangkan hal-hal berikut (Lambie, 1978;

Mosley dan McKerchar, 1993).

1. Apabila diyakini bahwa penampang melintang di setasiun hidrometri tersebut

stabil, maka persamaan matematik yang diperoleh dari data lapangan dapat

digunakan. Atau dapat memanfaatkan perpanjangan grafik tinggi-luas dan

tinggi kecepatan (gambar 5.22).

2. Pada setasiun hidrometri dengan penampang yang lebar, misalnya lebar

penampang lebih dari 20 kali kedalaman rata-rata, maka dapat diandaikan

radius hidraulik (R) sama dengan kedalaman rata-rata (D). Selanjutnya rumus

Manning dapat dimanfaatkan, dengan menyesuaikan dari :

Q = Av =A R S

n

2 3 1 2/ /menjadi (5. 31)

Q =A

n

D S2 3 1 2/ /(5. 32)

dan dengan mengandaikan nilai1 2/Sn

tetap, maka dapat dipersiapkan

grafik

antara Q dan

A D2 3/

Memperhatikan hal-hal yang telah disampaikan terdahulu, beberapa hal perlu

diperhatikan.

1. Memperhatikan kaitan masalah spesifik yang dihadapi pada setiap perencanaan

dan perancangan, maka dapat dipahami betul bahwa informasi yang diperoleh



dari pengukuran debit merupakan informasi sangat penting dalam analisis-

analisis berikutnya.

2. Dengan demikian maka kualitas pengukuran yang tinggi perlu dipenuhi.

Kualitas ini dapat diukur dari beberapa ukuran, diantaranya kemudahan untuk

diperoleh (accesability), kelengkapan, ketelitian, kejelasan, fleksibilitas, bebas

dari kerancuan data, dan kemudahan untuk diverifikasi (Mosley dan

McKerchar, 1993).

5.6 Contoh Analisis

Data pengukuran yang dilakukan di DAS Oyo di Kedungmiri selama tahun 1980,

1981, dan 1982 terdapat dalam tabel berikut, diperlukan liku-kalibrasinya.



Tabel 5.5 Pengukuran debit DAS Oyo di Kedungmiritahun 1980 s/ d 1982

No Tgl Petugas L A V MA Q Metode JumlahVertikal

∆MA Waktu

Mulai Selesai

1 03/03/80 Sardjono 42,00 16,05 0,14 0,57 2,16 02.06.08 13 - 10.50 11.302 24/07/80 Sardjono 44,00 15,68 0,12 0,57 1,94 06 21 - 10.00 10.30

3 25/06/80 Wardoyo 48,00 15,29 0,11 0,50 1,72 06 22 - 11.10 11.35

4 13/10/80 Sardjono 50,00 17,50 0,15 0,58 2,49 06 16 - 11.30 12.10

5 21/10/80 Sugiyatno 45,50 16,81 0,10 0,60 1,76 06 22 - 10.15 10.45

6 10/09/80 Sudarmadji 47,00 17,16 0,10 0,55 1,72 06 22 - 10.15 10.50

7 17/09/80 Sardjono 46,00 15,25 0,11 0,59 1,62 06 21 - 10.20 10.50

8 26/09/80 Sugiyatno 48,00 14,33 0,10 0,60 1,57 06 24 - 09.50 10.25

9 28/02/81 Sardjono 37,00 35,56 0,44 1,02 15,62 02.08 18 - 10.05 11.00

10 17/02/81 " 50,00 38,95 0,45 1,06 19,03 02.06.08 20 - 09.30 11.20

11 30/04/81 " 31,50 30,90 0,42 0,76 13,12 02.06.08 20 - 11.00 12.00

12 26/05/81 " 42,00 14,52 0,39 0,56 05,74 02.06.08 20 - 10.00 10.55

13 23/07/81 " 28,00 10,05 0,54 0,58 05,41 06 24 - 12.05 12.55

14 11/07/81 " 34,00 11,37 0,52 0,63 05,94 02.06.08 21 - 10.15 11.30

15 29/08/81 " 27,50 06,25 0,40 0,55 02,50 06 26 - 11.00 11.35

16 18/11/81 " 46,50 48,44 0,64 1,35 31,26 02.08 22 - 10.30 12.05

17 13/12/81 " 44,00 34,44 0,78 0,80 26,79 02.06.08 21 - 10.00 11.00

18 04/09/82 Sugiyono 22,00 03,99 0,17 0,48 0,655 06 19 - 10.00 10.20

19 05/08/82 Sardjono 39,00 08,18 0,31 0,48 02,58 06 19 - 11.15 11.40

20 08/03/82 " 37,50 26,25 0,31 0,71 08,12 02.06.08 20 -0.01 10.00 10.55



No Tgl Petugas L A V MA Q Metode JumlahVertikal

∆MA Waktu

Mulai Selesai

21 08/02/82 " 57,00 125,9 1,40 2,27 175,0 02.08 23 -0,03 09.30 11.20

22 17/12/82 Suwardi 44,00 31,82 0,62 0,82 19,87 02.06.08 21 - 10.10 11.00

23 20/11/82 Wardoyo 17,00 04,67 0,17 0,58 00,82 06 16 - 11.00 11.40

24 21/07/82 Sardjono 48,00 19,88 0,40 0,58 07,91 02.06.08 22 - 10.05 10.50

25 22/10/82 Wardoyo 19,80 04,42 0,19 0,48 00,83 06 19 - 09.50 10.11

26 29/10/82 Sugiyono 18,20 04,05 0,18 0,47 00,73 06 17 - 09.25 09.50

(Sumber data DPMA)

Catatan :

L = lebar permukaan sungai, dalam m,

A = luas penampang basah, dalam 2m ,

V = kecepatan rata-rata vertikal, dalam m / det

MA = tinggi muka air,

Q = debit, dalam 3m /det .

Mencermati tabel tersebut perlu diperhatikan ketidak cermatan dalam penyusunan.

1. Pengukuran di lapangan dilakukan dengan tabel pengukuran terpisah, dan analisis debit dilakukan dengan cara yang

berbeda dengan cara 'mid area method ' maupun dengan 'mean are method ' . Hitungan ini dilakukan dengan merata-

ratakan kecepatan rata-rata semua vertikal.

2. Pengisian ke dalam tabel hitungan akhir ini tidak urut tanggal, sehingga bila diperlukan pelacakan akan mengganggu.

3. Pengukuran dilakukan dalam jangkau yang kurang lebar.



Memperhatikan materi dalam tabel tersebut, apabila liku-kalibrasi digambarkan

dalam skala biasa, diperoleh gambar (5.23). Apabila digambarkan dengan skala

logaritmik, maka liku kalibrasi terdapat dalam gambar (5. 24).

y = 0.0104x + 0.5785

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 50 100 150 200Debit

T

i n g g i M u k a A i r

Gambar 5. 23 Liku kalibrasi DAS Oyo di Kedungmiri

data tahun 1980 s/d 1982, di atas kertas normal.

y = 0.2327x - 0.3252

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

Log Debit

L o g T i n g g i M u k a A i r

Gambar 5.24 Liku kalibrasi DAS Oyo di Kedungmiri

data tahun 1980 s/d 1982 data logaritmik.



Memperhatikan gambar (5.23) perlu diperhatikan hal berikut.

1. Jumlah pengukuran cukup, akan tetapi jangkau ketinggian sangat kurang,

sehingga lebih dari 90 % titik berada di sisi bawah.

2. Hasil pengukuran bila digambarkan dalam skala normal, menjadi sulit

diinterpretasi, karena baik garis lurus maupun garis lengkung yang digunkan

hasilnya sama dan tidak baik.

3. Dengan mentransformasikan data ke nilai logaritmik, interpretasi lebih mudah,

meskipun ketelitiannya juga diduga tidak tinggi.

4. Hasil pengukuran yang seperti ini sangat sulit dijelaskan sebab-sebabnya,

karena cukup banyak kemungkinannya, seperti penyimpangan prosedur

hitungan atau memang sifat DAS yang seperti itu.

Apabila diperlukan untuk keperluan lain dikemudian hari, dapat ditetapkan hubungan

antara tinggi muka air dengan luas penampang basah dan tinggi muka air dengan

kecepatan rata-rata penampang. Secara ideal seharusnya dikonstruksi hubungan

antara tinggi muka air dan kecepatan rata-rata masing-masing vertikal, meskipun

akan melibatkan pembuatan gambar yang banyak, sesuai dengan jumlah vertikal.Dengan bantuan program komputer hal ini akan menjad jauh lebih mudah.



y = 62.42x - 22.389

0

20

40

60

80

100

120

140

0.4 0.9 1.4 1.9 2.4Luas penampang basah

T i n g g i m u k a a i r

Gambar 5. 25 Tinggi muka air vs luas penampang

DAS Oyo di Kedungmiri, data 1980 s/d 1982.

y = 0.6513x - 0.1107

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0.4 0.9 1.4 1.9 2.4Kecepatan rata-rata

T i n g g i m u

k a a i r

Gambar 5. 26 Tinggi muka air vs kecepatan rata-rata

DAS Oyo di Kedungmiri, data 1980 s/d 1982.



Daftar Pustaka

Barnes, H. H., and Davidian, J., 1978, (Herschy, R. W., ed), Indirect Methods, Hydrometry, pp. 149 - 204, John Wiley and Sons, New York.

Bauwens, W., Bellon, J., and Beken, A. van der, 1982, (Cole. A. J., ed), Tracer Measurement in Lowland Rivers, Advances in Hydrometry, IAHS Publ. No.

134, pp 129 - 140.

Bos, M. G., 1978 (ed), Discharge Measurement Structures, ILRI, Wageningen,

Nederland.

Charlton, F. G., 1978, (Herschy, R. W., ed), Current Meter, Hydrometry, pp. 53 - 82,

John Wiley and Sons, New York.

Chen Rihua, 1982, (Cole, J., A., ed), The Multilayer Width-integrated VelocityMeasurement Method, Advances in Hydrometry, IAHS Publ. No. 134, pp 75 -

86.

Herschy, R. W., and Newman, J. D., 1982, (Cole A. J., ed), The Measurement of

Open Channel Flow by the electromagnetic Gauge, Advances in Hydrometry,

IAHS Publ. No. 134, pp 215 - 228.

Horst, L., 1978, Hidrometri, IHE Delaft, Netherlands.

John, P. H., Johnson, F. A., and Sutcliffe, P., 1982, (Cole, A. J., ed), Two LessConventional Methods of Flow Gauging, Advances in Hydrometry, IAHS

Publ. No. 134, pp 141 - 152.

Kinosita, T., 1982, (Cole, A. J., ed), Improvement of Ultrasonic Flowmeter in Rivers

in Japan, Advances in Hydrometry, IAHS Publ. No. 134, pp 187 - 202.

Lambie, J. C., 1978, (Herschy, R. W., ed), Measurement of Flow-velocity-araea

Methods, Hydrometry, pp. 1 - 52, John Wiley and Sons, New York.

Verne, R. S., and Billing, R. H., 1982, (Cole, J. A., ed), Moving Boat DischargeMeasurements Using Acoustic Doppler Techniques, Advances in Hydrometry,

IAHS Publ. No. 134, pp 87 - 92.

Wang Hongli, 1982, (Cole, J. A., ed), The Design and Study of the Instrumentation

Required for the Measurement of Discharge by the Moving Boat Method,

Advances in Hydrometry, IAHS Publ. No. 134, pp 101 - 108.



White, K. E., 1978, (Herschy, R. W., ed), Dillution Methods, Hydrometry, pp. 111 -

148, John Wiley and Sons, New York.

White, W. R., 1978 (Herschy, R. W. ed), Flow Measuring Structures, Hydrometry,

pp. 82 - 110, John Wiley and Sons, New York.

Woods, T. N., and Wachjan, E., 1982, (Cole, A. J., ed), Instalation and Operation of a

Bubble Gauge Network in the mahakam River Basin, East kalimantan,Indonesia, Advances in Hydrometry, IAHS Publ. No. 134, pp 165 - 172.

Wurzel, P., and Ward, P. R. B., 1982, (Cole. J. A., ed), Flood Flow Gauging With

Tritium in Southern Africa, Advances in Hydrometry, IAHS Publ. No. 134,

pp 119 - 128.

5-hidrometridd

Documents

Transcript of 5-hidrometridd