HIDROMETRIHIDROMETRI

Teknik HidrologiTeknik HidrologiTeknik Sipil, Fakultas TeknikTeknik Sipil, Fakultas Teknik

Universitas Atma Jaya YogyakartaUniversitas Atma Jaya Yogyakarta

Pokok BahasanPokok Bahasan

1. Prinsip Hidrometri1. Prinsip Hidrometri2. Pengukuran Muka Air2. Pengukuran Muka Air3. Pengukuran Debit3. Pengukuran Debit44. Liku Kalibrasi. Liku Kalibrasi

1.1.Prinsip HidrometriPrinsip Hidrometri

ilmu yang mempelajari carailmu yang mempelajari cara--cara pengukuran aircara pengukuran air.. ((air permukaan dan air permukaan dan air bawah permukaan termasuk air di danau, rawa dan di formasi air bawah permukaan termasuk air di danau, rawa dan di formasi geologi dibawah permukaangeologi dibawah permukaan))ilmu untuk mengumpulkan data dasar bagi analisis hidrologi. ilmu untuk mengumpulkan data dasar bagi analisis hidrologi.

Hidrometri

Cakupan Hidrometrikegiatan pengukuran air permukaan dan air bawah permukaan termasuk air di danau, rawa dan deformasi geologi di bawah permukaan.

Dalam analisis hidrologi, atau khusus hidrograf aliran, ada dua data dasar yang diperlukan yaitu tinggi muka air dan debit.

PENDAHULUANPENDAHULUAN

Menurut Menurut (Chow 1988) (Chow 1988) pengukuran besaranpengukuran besaran--besaran hidrologi besaran hidrologi dapat dilakukan dengan dua pendekatan, yaitu : pengukuran terusdapat dilakukan dengan dua pendekatan, yaitu : pengukuran terus--menerus pada tempat tertentu, seperti hanya pengukuran hujan menerus pada tempat tertentu, seperti hanya pengukuran hujan distasiun tertentu, yang akan menghasilkan data runtundistasiun tertentu, yang akan menghasilkan data runtun--waktu waktu (time (time series) series) dan sejalan dengan perkembangan teknologi, dimungkinkan dan sejalan dengan perkembangan teknologi, dimungkinkan pengukuran sample terdistribusi pada waktu spesifik, yang akan pengukuran sample terdistribusi pada waktu spesifik, yang akan menghasilkan data runtunmenghasilkan data runtun--ruang ruang (space series)(space series)..

STASIUN HIDROMETRISTASIUN HIDROMETRIDalam penempatan atau pemilihan stasiun hidrometri, terdapat duaDalam penempatan atau pemilihan stasiun hidrometri, terdapat dua

pertimbangan yang perlu diperhatikan, yaitu : pertimbangan yang perlu diperhatikan, yaitu : jaringan hidrologi di seluruh jaringan hidrologi di seluruh Daerah Aliran Sungai, dan kondisi lokasi yang harus memenuhi syaDaerah Aliran Sungai, dan kondisi lokasi yang harus memenuhi syarat tertenturat tertentu..

Dalam penempatan dan pemilihan lokasi untuk stasiun hidrometri, Dalam penempatan dan pemilihan lokasi untuk stasiun hidrometri, harus harus memperhatikan dan mempertimbangkan beberapa hal dibawah ini : memperhatikan dan mempertimbangkan beberapa hal dibawah ini : Kebutuhan Kebutuhan Data, Keterikatan satu stasiun dengan stasiun lain danData, Keterikatan satu stasiun dengan stasiun lain dan status keberadaan status keberadaan stasiun hidrometri. stasiun hidrometri.

Beberapa syarat yang perlu diperhatikan dalam memilih lokasi Beberapa syarat yang perlu diperhatikan dalam memilih lokasi penempatan stasiun hidrometri (Boyer, 1964, Horst, 1978), antarapenempatan stasiun hidrometri (Boyer, 1964, Horst, 1978), antara lain :lain :

pengukuran dengan ultrasonik.pengukuran dengan ultrasonik.pengukuran dengan elektromagnetik.pengukuran dengan elektromagnetik.pengukuran dengan optik.pengukuran dengan optik.pegukuran dengan memakai pegukuran dengan memakai frictionless contactsfrictionless contacts dan dan electronic electronic countercounter dalam dalam current meter.current meter.pengukuran dengan menggunakan perahu.pengukuran dengan menggunakan perahu.pengukuran dengan memanfaatkan telemetri.pengukuran dengan memanfaatkan telemetri.pengukuran dengan menggunakan pengukuran dengan menggunakan transducerstransducers, , digital recordersdigital recorders, , dan dan remote sensingremote sensing..

Beberapa metode pengukuran dalam hidrometri

1. 1. Kebutuhan data, baik untuk kepentingan sekarang maupun untuk Kebutuhan data, baik untuk kepentingan sekarang maupun untuk rencana pengembangan yang akan datang.rencana pengembangan yang akan datang.

2. 2. Keterikatan satu stasiun dengan stasiun lain, dalam satu jaringaKeterikatan satu stasiun dengan stasiun lain, dalam satu jaringan n hidrometri yang terpadu. Dalam hal pengelolaan air, maka hidrometri yang terpadu. Dalam hal pengelolaan air, maka diperlukan suatu ketepatan yang sangat tinggi dalam diperlukan suatu ketepatan yang sangat tinggi dalam menentukan posisi stasiun hidrometri.menentukan posisi stasiun hidrometri.

3. 3. Status keberadaan stasiun hidrometri, apakah merupakan stasiun Status keberadaan stasiun hidrometri, apakah merupakan stasiun dasar, atau stasiun sekunder atau stasiun khusus. Masingdasar, atau stasiun sekunder atau stasiun khusus. Masing--masing masing mempunyai maksud pemasangan yang berbedamempunyai maksud pemasangan yang berbeda--beda.beda.

Pertimbangan dalam Pemilihan Lokasi Stasiun Hidrometri(Sri Harto, 2000)

Penempatan stasiun hidrometri di Indonesia saat ini belum didasarkan atas pertimbangan hitungan-hitungan jaringan,

akan tetapi didasarkan atas pertimbangan setempat dan sesaat.

SSyarat yang perlu diperhatikan yarat yang perlu diperhatikan dalam memilih lokasi stasiun hidrometridalam memilih lokasi stasiun hidrometri(Boyer, 1964 dan Horst, 1978 dalam Sri Harto, 2000)(Boyer, 1964 dan Horst, 1978 dalam Sri Harto, 2000)

1.1. MMudah dicapai setiap saat dan dalam segala macam kondisi, musim udah dicapai setiap saat dan dalam segala macam kondisi, musim hujan maupun musim kemarau.hujan maupun musim kemarau.

2.2. Di bagian sungai yang lurus dan aliran yang sejajar dengan jangkDi bagian sungai yang lurus dan aliran yang sejajar dengan jangkau au tinggi permukaan yang dapat dijangkau oleh alat yang tersedia.tinggi permukaan yang dapat dijangkau oleh alat yang tersedia.

3.3. Di bagian sungai dengan penampang stabil, apabila pada sungaiDi bagian sungai dengan penampang stabil, apabila pada sungai--sungai kecil atau saluran tidak dijumpai penampang yang stabil, sungai kecil atau saluran tidak dijumpai penampang yang stabil, maka maka penampang sungai / sungai dapat diperkuat dengan pasangan batu /penampang sungai / sungai dapat diperkuat dengan pasangan batu /beton.beton.

4.4. Di bagian sungai yang peka.Di bagian sungai yang peka.5.5. Di bantaran sungai apabila tidak terjadi aliran pada saat banjirDi bantaran sungai apabila tidak terjadi aliran pada saat banjir besar.besar.6.6. Tidak diganggu oleh pertumbuhan tanaman air.Tidak diganggu oleh pertumbuhan tanaman air.7.7. Tidak terganggu oleh pembendungan di sebelah hilir (Tidak terganggu oleh pembendungan di sebelah hilir (backwaterbackwater).).

Contoh Contoh PenempatanPenempatan

Stasiun Stasiun HidrometriHidrometri

2. 2. Pengukuran Muka AirPengukuran Muka Air

ElevasiElevasi muka air merupakan salah satu unsur aliran yangmuka air merupakan salah satu unsur aliran yang sangat sangat penting, karena hampir semua variabilitas unsur aliran lainnya penting, karena hampir semua variabilitas unsur aliran lainnya dikaitkan dengan variabilitas tinggi muka air. dikaitkan dengan variabilitas tinggi muka air.

Elevasi tersebut dapat diukur terhadap datum (elevasi referensi)Elevasi tersebut dapat diukur terhadap datum (elevasi referensi)yang bisa berupa elevasi muka air laut rerata atau datum lokal yang bisa berupa elevasi muka air laut rerata atau datum lokal ((bench markbench mark). ).

Pengamatan muka air dilakukan di lokasi di mana akan dibuat Pengamatan muka air dilakukan di lokasi di mana akan dibuat bangunan air seperti bendungan, bangunan pengambilan air atau bangunan air seperti bendungan, bangunan pengambilan air atau tempat penting lainnya.tempat penting lainnya.

Alat pencatat elevasi muka air dapat berupa papan duga dengan Alat pencatat elevasi muka air dapat berupa papan duga dengan meteran (meteran (staff gaugestaff gauge) atau alat pengukur elevasi muka air otomatis ) atau alat pengukur elevasi muka air otomatis (AWLR).(AWLR).

Metode Pengukuran Elevasi Muka AirMetode Pengukuran Elevasi Muka Air

1. Papan Duga1. Papan Duga2. Jenis Pelampung2. Jenis Pelampung3. Pencatat Muka Air Otomatis (AWLR)3. Pencatat Muka Air Otomatis (AWLR)4. Jenis Tekanan air4. Jenis Tekanan air

Jenis Papan DugaJenis Papan Duga(Sri Harto, 2000)(Sri Harto, 2000)

Papan Duga Tunggal

Papan Duga Miring

Papan Duga Bertingkat

Alat Ukur Elevasi Muka Air tipe Papan DugaAlat Ukur Elevasi Muka Air tipe Papan Duga

Papan duga merupakan alat paling sederhana untuk Papan duga merupakan alat paling sederhana untuk mengukur elevasi muka air. mengukur elevasi muka air.

Bahan dari Bahan dari kayu atau plat baja yang diberi ukuran skala kayu atau plat baja yang diberi ukuran skala dalam sentimeter, yang dapat dipasang di tepi sungai atau dalam sentimeter, yang dapat dipasang di tepi sungai atau pada suatu bangunan seperti jembatan, bendungan, dan pada suatu bangunan seperti jembatan, bendungan, dan sebagainya. sebagainya.

Untuk pemasangan alat ukur permukaan air sungai, maka Untuk pemasangan alat ukur permukaan air sungai, maka harus dipilih tempat yang memungkinkan pengamatan harus dipilih tempat yang memungkinkan pengamatan seluruh keadaan permukaan air, dari batas terendah sampai seluruh keadaan permukaan air, dari batas terendah sampai batas tertinggi.batas tertinggi.

Pemasangan Pemasangan Papan DugaPapan Duga

Pemasangan di atas landasan (pondasi yang kokoh, Pemasangan di atas landasan (pondasi yang kokoh, sehingga ketinggiannya terhadap ketinggian sehingga ketinggiannya terhadap ketinggian referensi tidak berubah.referensi tidak berubah.Tidak terdapat banyak sampah dan sejenisnya, yang Tidak terdapat banyak sampah dan sejenisnya, yang dapat mengganggu pembacaan.dapat mengganggu pembacaan.Dapat dibaca sedekat mungkin oleh petugas.Dapat dibaca sedekat mungkin oleh petugas.Sebaiknya ketinggian di masingSebaiknya ketinggian di masing--masing papan masing papan duga telah diikat dengan ketinggian referensi.duga telah diikat dengan ketinggian referensi.

2.2.2.2.Alat Ukur Elevasi Muka Air Jenis PelampungAlat Ukur Elevasi Muka Air Jenis Pelampung

Jenis Richard : jenis ini mempunyai alat yang mencatat perubahanJenis Richard : jenis ini mempunyai alat yang mencatat perubahanpermukaan muka air pada kertas pencatat yang dilingkarkan pada permukaan muka air pada kertas pencatat yang dilingkarkan pada drum / silinder dengan sumbu vertikal yang diputar oleh jam. drum / silinder dengan sumbu vertikal yang diputar oleh jam. Pencatatan dilakukan oleh pena pencatat yang merubah Pencatatan dilakukan oleh pena pencatat yang merubah permukaan air itu menjadi putaran sudut.permukaan air itu menjadi putaran sudut.Jenis Fuess : jenis ini mempunyai peralatan yang mencatat Jenis Fuess : jenis ini mempunyai peralatan yang mencatat perubahan permukaan air pada kertas pencatat yang dilingkarkan perubahan permukaan air pada kertas pencatat yang dilingkarkan pada drum / silinder yang berputar. Drum dengan kertas pencatat pada drum / silinder yang berputar. Drum dengan kertas pencatat ini digerakkan oleh roda sebanding dengan permukaan air. Jenis ini digerakkan oleh roda sebanding dengan permukaan air. Jenis ini mempunyai arah pencatatan yang langsung mudah dibaca.ini mempunyai arah pencatatan yang langsung mudah dibaca.Jenis Roll : jenis ini mempunyai peralatan yang menggerakkan Jenis Roll : jenis ini mempunyai peralatan yang menggerakkan putaran sudut roda pemutar yang mengikuti perubahan permukaan putaran sudut roda pemutar yang mengikuti perubahan permukaan air menjadi pergerakan roda ulat (air menjadi pergerakan roda ulat (worm gearworm gear) sehingga pena ) sehingga pena pencatat itu bergerak horisontal yang mencatat perubahan pencatat itu bergerak horisontal yang mencatat perubahan permukaan air itu pada kertas pencatat yang dilingkarkan pada permukaan air itu pada kertas pencatat yang dilingkarkan pada drum dengan sumbu horisontal.drum dengan sumbu horisontal.

Alat Ukur Tipe Alat Ukur Tipe PelampungPelampung

2.3.2.3.Automatic Water Level RecorderAutomatic Water Level Recorder

EElevasi muka air sungai dapat tercatat secara kontinyu sepanjang levasi muka air sungai dapat tercatat secara kontinyu sepanjang waktu. waktu. Alat ukur yang banyak digunakan di Indonesia adalah dengan Alat ukur yang banyak digunakan di Indonesia adalah dengan menggunakan pelampung yang dilindungi dengan sumur menggunakan pelampung yang dilindungi dengan sumur pengamatan agar gelombang dan aliran tidak mengganggu pada saat pengamatan agar gelombang dan aliran tidak mengganggu pada saat pencatatan. pencatatan. Pelampung tersebut mengikuti gerak naik turunnya muka air dan Pelampung tersebut mengikuti gerak naik turunnya muka air dan gerak tersebut ditransfer ke roda gigi yang mereduksi fluktuasi gerak tersebut ditransfer ke roda gigi yang mereduksi fluktuasi muka air (fluktuasi muka air biasanya lebih besar dari tinggi kemuka air (fluktuasi muka air biasanya lebih besar dari tinggi kertas rtas pencatat). Roda gigi tersebut dihubungkan dengan pena pencatat pencatat). Roda gigi tersebut dihubungkan dengan pena pencatat yang mencatat pada kertas grafik yang digulung pada silinder yanyang mencatat pada kertas grafik yang digulung pada silinder yang g berputar. berputar. Hasil pencatatan berupa grafik fluktuasi muka air sungai sebagaiHasil pencatatan berupa grafik fluktuasi muka air sungai sebagaifungsi waktu.fungsi waktu.

Automatic Water Level Recorder (AWLR)Automatic Water Level Recorder (AWLR)

Apabila data tinggi muka air di perlukan disuatu sungai, maka diApabila data tinggi muka air di perlukan disuatu sungai, maka diperlukan perlukan satu alat yang dapat merekam setiap gerakan muka air secara otomsatu alat yang dapat merekam setiap gerakan muka air secara otomatik yang atik yang disebut disebut Automatic Water Level Recorder (AWLR)Automatic Water Level Recorder (AWLR)..

Dalam pemakaian terdapat beberapa jenis AWLR baik yang Dalam pemakaian terdapat beberapa jenis AWLR baik yang menggunakan pelampung maupun pneumatik.menggunakan pelampung maupun pneumatik.

Untuk mendapatkan data yang akurat, Lambie (1978) memberikan Untuk mendapatkan data yang akurat, Lambie (1978) memberikan beberapa petunjuk dalam operasional alat jenis AWLR, sebagai berbeberapa petunjuk dalam operasional alat jenis AWLR, sebagai berikut :ikut :

oo sumur penenang harus selalu dalam keadaan terpelihara.sumur penenang harus selalu dalam keadaan terpelihara.oo pipa penghubung dan sumur harus bebas dari lumpurpipa penghubung dan sumur harus bebas dari lumpuroo papan duga acuan harus selalu tepat sesuai dengan tinggi papan duga acuan harus selalu tepat sesuai dengan tinggi acuanacuan

G round surface

V alpesIntakes

W ater surface

R ecorder

Stilling w ell

F lcod stage

Flusing tank

Alat Pencatat Muka Air Otomatis(Sosrodarsono, 1987)

Hasil Rekaman Alat Ukur Otomatis(Sri Harto, 2000)

Prinsip kerja: Prinsip kerja: hubungan yang linier hubungan yang linier antara tinggi muka airantara tinggi muka air ddan an tekanan air (jika gaya gelombang ditiadakan)tekanan air (jika gaya gelombang ditiadakan)..AAlat pengukur tekanan diletakkan di dasar sungai. lat pengukur tekanan diletakkan di dasar sungai. Alat pengukur ini tidak menghalangi aliran sungai dan dapat Alat pengukur ini tidak menghalangi aliran sungai dan dapat meneruskan tekanan air melalui pipa tekan. Alat ini dapat meneruskan tekanan air melalui pipa tekan. Alat ini dapat ditempatkan pada bagian yang terdalam dari sungai dan alat ini ditempatkan pada bagian yang terdalam dari sungai dan alat ini dapat digunakan pada sungaidapat digunakan pada sungai--sungai kecil di pegunungan yang sungai kecil di pegunungan yang pada musim kemarau airnya menjadi kecil.pada musim kemarau airnya menjadi kecil.

2.4.2.4.Alat Ukur Elevasi Tipe TekananAlat Ukur Elevasi Tipe Tekanan

Alat Ukur Jenis Tekanan(Sosrodarsono, 1987)

3.3.Pengukuran DebitPengukuran Debit

Debit aliran dapat diperoleh dengan mengalikan luas tampang Debit aliran dapat diperoleh dengan mengalikan luas tampang aliran dan kecepatan aliran. Kedua parameter tersebut dapat aliran dan kecepatan aliran. Kedua parameter tersebut dapat diukur pada suatu tampang melintang sungai. diukur pada suatu tampang melintang sungai.

dengan : Q = debit (m3/s)A = luas penampang (m2)V = kecepatan air rata-rata (m/s)

Q = A . V

Mengingat bahwa sungai mempunyai bentuk tampang Mengingat bahwa sungai mempunyai bentuk tampang lintang yang tidak teratur dan kecepatan aliran juga lintang yang tidak teratur dan kecepatan aliran juga tidak seragam pada seluruh tampang, maka tidak seragam pada seluruh tampang, maka pengukuran debit sungai dilakukan dengan membagi pengukuran debit sungai dilakukan dengan membagi tampang sungai menjadi sejumlah pias. Di setiap pias tampang sungai menjadi sejumlah pias. Di setiap pias diukur luas tampang dan kecepatan reratanya. diukur luas tampang dan kecepatan reratanya. Dalam praktek terdapat dua cara pengukuran debit Dalam praktek terdapat dua cara pengukuran debit yaitu pengukuran langsung dan pengukuran tidak yaitu pengukuran langsung dan pengukuran tidak langsung.langsung.

MetodeMetode Pengukuran DebitPengukuran Debit1. Pengukuran Langsung1. Pengukuran Langsung

1.1. Pengukuran dengan Pengukuran dengan Current MeterCurrent Meter2.2. Pengukuran Dengan PelampungPengukuran Dengan Pelampung3.3. Pengukuran Dengan Pengukuran Dengan Velocity Head RodVelocity Head Rod4.4. Pengukuran Dengan ThruppPengukuran Dengan Thrupp’’s wake (ripple) meters wake (ripple) meter5.5. Pengukuran ElektromagnetikPengukuran Elektromagnetik6.6. Pengukuran Ultrasonik Pengukuran Ultrasonik 7.7. Pengukuran Dengan Bahan TerlarutPengukuran Dengan Bahan Terlarut

2 Pengukuran Tidak Langsung2 Pengukuran Tidak Langsung1. Slope Area Method1. Slope Area Method22.. Bangunan UkurBangunan Ukur

1. 1. Metode Metode Pengukuran LangsungPengukuran Langsung

Metode Pengukuran Langsung digunakan jika kedua Metode Pengukuran Langsung digunakan jika kedua parameter pengukuran (kecepatan dan luas tampang) dapat parameter pengukuran (kecepatan dan luas tampang) dapat diukur.diukur.

Pengukuran kecepatan dengan bantuan Pengukuran kecepatan dengan bantuan Current MeterCurrent Meter, , PelampungPelampung, , Velocity Head RodVelocity Head Rod atau dengan memanfaatkan atau dengan memanfaatkan sistimsistim ElektromagnetikElektromagnetik dan dan Ultrasonik Ultrasonik maupun dmaupun dengan engan Bahan TerlarutBahan Terlarut..

2.2.Current meterCurrent meter

Current meter merupakan alat untuk mengukur kecepatan arus

Current meter hanya dapat digunakan untuk mengukur kecepatan pada suatu penampang sungai.

Untuk memperoleh kecepatan pada seluruh penampang sungai, maka pengukuran dilakukan dengan membagi penampang saluran dalam beberapa bagian.

PENGUKURAN DEBIT SUNGAIPENGUKURAN DEBIT SUNGAI

Alat ini pada dasarnya hanya mampu mengukur kecepatan air tepat Alat ini pada dasarnya hanya mampu mengukur kecepatan air tepat dititik dititik tengah tengah Propeller Propeller atau titik tengah atau titik tengah cup cup (mangkok). sehingga kecepatan arus air (mangkok). sehingga kecepatan arus air diperoleh sebagai fungsi jumlah putaran diperoleh sebagai fungsi jumlah putaran propeller propeller atau atau cup cup dengan persamaan dengan persamaan berikut :berikut :

A. PENGUKURAN SECARA LANGSUNGA. PENGUKURAN SECARA LANGSUNG1. Pengukuran Dengan 1. Pengukuran Dengan ““Current MeterCurrent Meter””

dimana :dimana :

VV == kecepatan arus sungai dalam m/det.kecepatan arus sungai dalam m/det.nn == jumlah putaran dalam waktu tertentu.jumlah putaran dalam waktu tertentu.A,BA,B = = tetapan, ditentukan dari kalibrasi.tetapan, ditentukan dari kalibrasi.

BnAV +=

Kecepatan RataKecepatan Rata--ratarata

Mengacu pada profil teoritik distribusi kecepatan vertikal, Mengacu pada profil teoritik distribusi kecepatan vertikal, maka kecepatan ratamaka kecepatan rata--rata vertikal dapat dianggap sama dengan rata vertikal dapat dianggap sama dengan kecepatan yang terukur pada kedalaman 0.6 H. kecepatan yang terukur pada kedalaman 0.6 H. Apabila dikehendaki pengukuran yang lebih dari satu titik, Apabila dikehendaki pengukuran yang lebih dari satu titik, maka dapat dilakukan pengukuran pada dua titik dengan maka dapat dilakukan pengukuran pada dua titik dengan kedalaman masingkedalaman masing--masing 0.2 H dan 0.8 H dan kecepatan masing 0.2 H dan 0.8 H dan kecepatan ratarata--rata dihitung dengan persamaan :rata dihitung dengan persamaan :

28.02.0 HH VVV +

=

Apabila dikehendaki pengukuran di lebih banyak vertikal, Apabila dikehendaki pengukuran di lebih banyak vertikal, dapat dipergunakan persamaan untuk pengukuran tiga titik.dapat dipergunakan persamaan untuk pengukuran tiga titik.

38.06.02.0 HHH VVVV ++

=

Untuk pengukuran 4 dan 5 titik dapat digunakan persamaan Untuk pengukuran 4 dan 5 titik dapat digunakan persamaan sebagai berikut:sebagai berikut:

42 8.06.02.0 HHH VVVV ++

=

10323 8.06.02.0 dHHHp VVVVV

V++++

=

Kecepatan RataKecepatan Rata--ratarata

Ada dua tipe alat ukur Ada dua tipe alat ukur current meter yaitu tipe current meter yaitu tipe mangkok (mangkok (Price cup current Price cup current metermeter) dan tipe baling) dan tipe baling--baling (baling (Propeller current Propeller current metermeter). ). Pada tipe pertama, Pada tipe pertama, mangkokmangkok--mangkok berputar mangkok berputar terhadap sumbu vertikal, terhadap sumbu vertikal, sedang tipe kedua balingsedang tipe kedua baling--baling berputar terhadap baling berputar terhadap sumbu horizontal. Jumlah sumbu horizontal. Jumlah putaran per satuan waktu putaran per satuan waktu dapat dikonversi menjadi dapat dikonversi menjadi kecepatan arus.kecepatan arus.

Perhitungan DebitPerhitungan Debit

Debit penampang sungai dihitung dengan persamaan:Debit penampang sungai dihitung dengan persamaan:

iqQ ∑=dengan : Q = debit penampang sungai (m3/s)qi = debit tiap segmen (m3/s)

2211 ++ +

⋅+

⋅= nnnni

VVddbq

Untuk mean area method:Untuk mean area method:

Untuk mid area method:Untuk mid area method:

)5.05.0( 1++⋅⋅= nnnni bbdVq

nnni bdVq ⋅⋅=

Pelaksanaan PengukuranPelaksanaan Pengukuran1. 1. Dengan cara menyeberang (Dengan cara menyeberang (wadingwading))

–– Cara ini dilakukan oleh pengukur dengan cara menyeberang Cara ini dilakukan oleh pengukur dengan cara menyeberang sungai dan mengukur di vertikal yang telah ditetapkan sungai dan mengukur di vertikal yang telah ditetapkan sebelumnya. Biasanya pengukur berdiri menghadap arus, di hilir sebelumnya. Biasanya pengukur berdiri menghadap arus, di hilir current metercurrent meter dengan sudut 45dengan sudut 45ºº sepanjang lengan.sepanjang lengan.

–– Pengukuran dengan cara ini hanya dapat dilakukan pada Pengukuran dengan cara ini hanya dapat dilakukan pada kedalaman dan kecepatan yang sedemikian sehingga tidak kedalaman dan kecepatan yang sedemikian sehingga tidak membahayakan pengukur. membahayakan pengukur.

–– Apabila kedalaman air masih sekitar satu meter, maka pengukur Apabila kedalaman air masih sekitar satu meter, maka pengukur masih diperbolehkan melakukan pengukuran dengan cara ini. masih diperbolehkan melakukan pengukuran dengan cara ini. Meskipun demikian, hal ini bukan merupakan patokan karena Meskipun demikian, hal ini bukan merupakan patokan karena meskipun kedalamnya kurang dari satu meter, tetapi kecepatan meskipun kedalamnya kurang dari satu meter, tetapi kecepatan airnya besar, maka hal ini akan membahayakan pengukur atau airnya besar, maka hal ini akan membahayakan pengukur atau pengukur tidak dapat melakukan pengukuran dengan ketelitian pengukur tidak dapat melakukan pengukuran dengan ketelitian tinggi. tinggi.

2.2. Dengan kabel (Dengan kabel (cable gaugingcable gauging))–– Pengukuran dengan kabel pada dasarnya dilakukan dengan Pengukuran dengan kabel pada dasarnya dilakukan dengan

cara yang sama. Perbedaanya terletak pada penggantung cara yang sama. Perbedaanya terletak pada penggantung untuk current meternya. Untuk pengukuran ini untuk current meternya. Untuk pengukuran ini current current metermeter dipasang pada kabel yang digulung pada satu dipasang pada kabel yang digulung pada satu penggulung yang dapat diketahui. Pengukuran dengan cara penggulung yang dapat diketahui. Pengukuran dengan cara ini dapat dilakukan dari atas jembatan atau dengan ini dapat dilakukan dari atas jembatan atau dengan menggunakan perahu.menggunakan perahu.

Pelaksanaan PengukuranPelaksanaan Pengukuran

Apabila dikehendaki pengukuran 5 titik, maka persamaan menjadi :Apabila dikehendaki pengukuran 5 titik, maka persamaan menjadi :

10323 8,06.02.0 dHHHp VVVVV

V++++

=

2. Pengukuran Menggunakan Type Pelampung2. Pengukuran Menggunakan Type Pelampung

Pada dasarnya semua benda yang dapat mengapung seperti kayu, bolPada dasarnya semua benda yang dapat mengapung seperti kayu, bola a plastik dan lainplastik dan lain--lain dapat digunakan sebagai alat ukur kecepatan. Dalam lain dapat digunakan sebagai alat ukur kecepatan. Dalam prakteknya terdapat beberapa jenis pelampung yang disarankan, yaprakteknya terdapat beberapa jenis pelampung yang disarankan, yaitu : itu :

1.1. pelampung jenis permukaan;pelampung jenis permukaan;2.2. pelampung dengan pemberat; dan pelampung dengan pemberat; dan 3.3. pelampung jenis batang. pelampung jenis batang.

Prinsip kerja menggunakan pelampung dapat diuraikan sebagai beriPrinsip kerja menggunakan pelampung dapat diuraikan sebagai berikut kut ::

awal langkah adalah menentukan dua titik atau garis tegak lurus awal langkah adalah menentukan dua titik atau garis tegak lurus dengan arah aliran sungai, dimana kedua titik memiliki jarak (L)dengan arah aliran sungai, dimana kedua titik memiliki jarak (L)tertentu;tertentu;tandai kedua titik tersebut dengan bagian hulu sebagai titik 1 dtandai kedua titik tersebut dengan bagian hulu sebagai titik 1 dan bagia an bagia hilir sebagai titik 2;hilir sebagai titik 2;pelampung ditempatkan pada garis 1 dan dibiarkan hanyut sampai pelampung ditempatkan pada garis 1 dan dibiarkan hanyut sampai pada garis 2. pada garis 2.

dalam proses mengalirnya pelampung dari titik 1 hingga titik 2 ddalam proses mengalirnya pelampung dari titik 1 hingga titik 2 dihitung ihitung waktu (t) yang diperoleh menggunakan stop watch;waktu (t) yang diperoleh menggunakan stop watch;tandai kedua titik tersebut dengan bagian hulu sebagai titik 1 dtandai kedua titik tersebut dengan bagian hulu sebagai titik 1 dan bagia an bagia hilir sebagai titik 2;hilir sebagai titik 2;dari hasil praktek ini diperoleh kecepatan aliran menggunakan dari hasil praktek ini diperoleh kecepatan aliran menggunakan persamaan berikut : persamaan berikut :

tLV =

Besaran kecepatan yang diperoleh adalah kecepatan permukaan air Besaran kecepatan yang diperoleh adalah kecepatan permukaan air dan untuk memperoleh kecepatan penampang, besaran tersebut perludan untuk memperoleh kecepatan penampang, besaran tersebut perludikalikan dengan koefisien aliran dikalikan dengan koefisien aliran αα < 1. Nilai < 1. Nilai αα tergantung dari jenis tergantung dari jenis pelampung yang digunakan. Horst (1979) mengusulkan besar koefisipelampung yang digunakan. Horst (1979) mengusulkan besar koefisien en sebagai berikut sebagai berikut : :

Pelampung permukaan :Pelampung permukaan :αα ~ 0,85 untuk keadaan normal~ 0,85 untuk keadaan normalαα ~ 0,60 untuk kedalaman < 0,5 meter~ 0,60 untuk kedalaman < 0,5 meterαα ~ 0,90 untuk kedalaman 3 ~ 0,90 untuk kedalaman 3 –– 4 meter4 meter

2. 2. Pengukuran Dengan PelampungPengukuran Dengan Pelampung

Prinsip kerja: MPrinsip kerja: Mengukur selang waktu yang diperlukan oleh engukur selang waktu yang diperlukan oleh pelampung untuk menempuh suatu jarak tertentu. pelampung untuk menempuh suatu jarak tertentu. Biasanya cara ini dilakukan pada waktu banjir di mana Biasanya cara ini dilakukan pada waktu banjir di mana pemakaian pemakaian current metercurrent meter sulit dilakukan, atau pada survei sulit dilakukan, atau pada survei pendahuluan. pendahuluan. Pada dasarnya semua benda yang mengapung, seperti kayu, Pada dasarnya semua benda yang mengapung, seperti kayu, bola plastik dan lainbola plastik dan lain--lain, dapat digunakan sebagai alat untuk lain, dapat digunakan sebagai alat untuk mengukur kecepatan. Meskipun demikian dalam praktek mengukur kecepatan. Meskipun demikian dalam praktek terdapat beberapa jenis pelampung yang disarankan seperti terdapat beberapa jenis pelampung yang disarankan seperti sketsa berikut: sketsa berikut:

Pelampung dengan pemberat Pelampung dengan pemberat αα ~ 1,00~ 1,00Pelampung jenis batang, Pelampung jenis batang, αα ~ 0,85 ~ 0,85 –– 1,001,00

CA B

A: Pelampung permukaan B: pelampung dengan pemberat C: Pelampung batangGambar beberapa jenis pelampung (Sri Harto, 2000)

3. Pengukuran Menggunakan Velocity Head Rod3. Pengukuran Menggunakan Velocity Head Rod

Alat ukur ini terdiri dari papan berskala, mirip dengan papan duAlat ukur ini terdiri dari papan berskala, mirip dengan papan duga yang ga yang salah satu sisinya dipertajam. Alat ukur ini dimasukkan kedalam salah satu sisinya dipertajam. Alat ukur ini dimasukkan kedalam saluran saluran dengan sisi tajam menghadap ke hulu dan tinggi air dibaca (Hdengan sisi tajam menghadap ke hulu dan tinggi air dibaca (H11), selanjutnya ), selanjutnya alat tersebut diputar 90alat tersebut diputar 90oo tegak lurus arah aliran dan tinggi air dibaca (Htegak lurus arah aliran dan tinggi air dibaca (H22). ). Tinggi kecepatan diperoleh dari selisih dua pengukuran tinggi peTinggi kecepatan diperoleh dari selisih dua pengukuran tinggi permukaan air ( rmukaan air ( HH22 -- HH11 ). Alat ini hanya direkomendasikan untuk kecepatan antara 0,5 ). Alat ini hanya direkomendasikan untuk kecepatan antara 0,5 –– 2,5 2,5 m/dtk.m/dtk.

Pengukuran dengan cara ini memanfaatkan prinsip yang digunakan Pengukuran dengan cara ini memanfaatkan prinsip yang digunakan dalam pitot meter, yaitu :dalam pitot meter, yaitu :

gVH2

2

=

dengan :dengan :HH :: tinggi kecepatan dalam metertinggi kecepatan dalam metervv :: kecepatan dalam m/det.kecepatan dalam m/det.gg :: gravitasigravitasi

H1H2

90o

Pengukuran Dengan Pengukuran Dengan Velocity Head RodVelocity Head Rod

Prinsip pengukuran didasarkan pada persamaan pitot meter, Prinsip pengukuran didasarkan pada persamaan pitot meter, yaitu :yaitu :

gVH2

2

=

Pengukuran Dengan ThruppPengukuran Dengan Thrupp’’s wake s wake (ripple) meter(ripple) meter

Alat ukur ini dapat dimanfaatkan untuk pengukuran dengan Alat ukur ini dapat dimanfaatkan untuk pengukuran dengan ketelitian yang cukup, untuk kecepatan di atas 1 m/det.ketelitian yang cukup, untuk kecepatan di atas 1 m/det.Karena dalam pengukuran sudut di sungai sulit dilakukan, Karena dalam pengukuran sudut di sungai sulit dilakukan, maka digunakan dua batang yang dipasang dengan jarak maka digunakan dua batang yang dipasang dengan jarak tertentu dan pengukuran sudut diganti dengan pengukuran tertentu dan pengukuran sudut diganti dengan pengukuran jarak antara sumbu penghubung dua batang tersebut dengan jarak antara sumbu penghubung dua batang tersebut dengan titik potong antara dua gelombang yang terbentuktitik potong antara dua gelombang yang terbentuk..

4. Pengukuran Menggunakan Thrupp4. Pengukuran Menggunakan Thrupp’’s Wake Meters Wake Meter

Sistem kerja alat ini adalah dua batang tegak lurus dengan aliraSistem kerja alat ini adalah dua batang tegak lurus dengan aliran air n air ditancapkan dengan jarak tertentu (W). Maka pengukuran sudut digditancapkan dengan jarak tertentu (W). Maka pengukuran sudut diganti anti dengan pengukuran jarak antara sumbu penghubung dua batang tersedengan pengukuran jarak antara sumbu penghubung dua batang tersebut but dengan titikdengan titik--potong antara dua gelombang yang terbentuk. potong antara dua gelombang yang terbentuk.

W

L

LXCH .+=

dengan : dengan :

VV :: kecepatan permukaan dalam ft/det.kecepatan permukaan dalam ft/det.CC :: tetapan sebesar 0,40tetapan sebesar 0,40XX :: variabel yang besarnya tergantung dari nilai Wvariabel yang besarnya tergantung dari nilai W

W ( Inchi )

468912

X

0,2800,2060,1610,1450,109

Prinsip dasar dari pengukuran ini adalah pengukuran tegangan yanPrinsip dasar dari pengukuran ini adalah pengukuran tegangan yang g ditimbulkan oleh aliran air melewati medan magnet (Herschy, 1982ditimbulkan oleh aliran air melewati medan magnet (Herschy, 1982dalam Sri Harto, 2000). Tegangan ini sebanding dengan kecepatan dalam Sri Harto, 2000). Tegangan ini sebanding dengan kecepatan air rataair rata--rata. rata.

Pengukuran ElektromagnetikPengukuran Elektromagnetik

Pengukuran dengan UltrasonikPengukuran dengan Ultrasonik

Pada dasarnya pengukuran dengan ultrasonik memperoleh besaran Pada dasarnya pengukuran dengan ultrasonik memperoleh besaran kecepatan dari perbedaan waktu yang diperlukan oleh pulsa kecepatan dari perbedaan waktu yang diperlukan oleh pulsa ultrasonik yang diarahkan secara diagonal, baik kearah ultrasonik yang diarahkan secara diagonal, baik kearah tranducerstranducers di di sebelah hulu maupun sebelah hulu maupun tranducerstranducers ke arah hilir.ke arah hilir.

Pengukuran Dengan Bahan TerlarutPengukuran Dengan Bahan Terlarut

Prinsip pengukuran ini adalah dengan menginjeksikan bahan Prinsip pengukuran ini adalah dengan menginjeksikan bahan terlarut (terlarut (tracertracer) di titik injeksi dan mengambil sampelnya di ) di titik injeksi dan mengambil sampelnya di sebelah hilir dalam jarak tertentu.sebelah hilir dalam jarak tertentu.

PPengukuran ini hanya dapat dilakukan dalam satu penggal engukuran ini hanya dapat dilakukan dalam satu penggal sungai yang mungkin sampai beberapa kilometersungai yang mungkin sampai beberapa kilometer saja.saja.

3.23.2Pengukuran Tidak langsungPengukuran Tidak langsung

Pengukuran secara tidak langsung memiliki Pengukuran secara tidak langsung memiliki pengertian sebagai upaya memperoleh besaran debit yang pengertian sebagai upaya memperoleh besaran debit yang dilakukan setelah kejadian banjir yang sangat cepat dilakukan setelah kejadian banjir yang sangat cepat dengan memanfaatkan prinsipdengan memanfaatkan prinsip--prinsip hidraulika. Boyer prinsip hidraulika. Boyer (1964), Barnes dan Davidian (1978), Ponce (1989) dan (1964), Barnes dan Davidian (1978), Ponce (1989) dan Mosley dan Mc Kerchar (1993) menunjukkan beberapa Mosley dan Mc Kerchar (1993) menunjukkan beberapa cara pengukuran secara tidak langsung.cara pengukuran secara tidak langsung.

Pengukuran tidak langsung terbagi atas dua cara yaitu:Pengukuran tidak langsung terbagi atas dua cara yaitu:1.1. Dengan Slope Area MethodDengan Slope Area Method2.2. Dengan Bangunan UkurDengan Bangunan Ukur

3.2.1.3.2.1.Slope Area MethodSlope Area Method

Cara ini baik digunakan untuk bagian sungai yang lurus dan Cara ini baik digunakan untuk bagian sungai yang lurus dan seragam untuk menghitung debit puncak. seragam untuk menghitung debit puncak. Tinggi muka air maksimum yang diperlukan untuk hitungan Tinggi muka air maksimum yang diperlukan untuk hitungan ini dapat diperoleh dari data banjir pada suatu tebing sungai ini dapat diperoleh dari data banjir pada suatu tebing sungai setelah terjadi banjir. setelah terjadi banjir. Kecepatan aliran dapat diperoleh dengan menggunakan Kecepatan aliran dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan Manningpersamaan Manning::

2/13/21⋅⋅= SR

nCv

v = kecepatan (m/s)C = tetapan = 1 untuk unit metrik

R = radius hidraulikS = kemiringan dasar saluran

n = kekasaran manning

1. Pengukuran Dengan 1. Pengukuran Dengan ““SlopeSlope--Area MethodArea Method””

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 melintangsungai diperoleh dari rat-rata tiga penampang sungai dan kecepatan

Menurut Barnes (1978) dan Ponce (1989) menunjukkan bahwa dalam persamaan Manning mengandung beberapa faktor yagn spesifik terhadap sifat saluran yang disebut ‘conveyance’ . Dengan demikian persamaan debit menjadi

SKQ =

Dari beberapa pertimbangan Barnes (1978) menyarankan sebagai bahan pertimbangan dalam 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.

Bangunan UkurBangunan Ukur

Debit dapat diperoleh dengan memanfaatkan bangunanDebit dapat diperoleh dengan memanfaatkan bangunan--bangunan ukur seperti bendung, gorongbangunan ukur seperti bendung, gorong--gorong, gorong, contracted contracted openingopening (penyempitan) dan (penyempitan) dan flumeflume..Pengukuran ini dilakukan bila caraPengukuran ini dilakukan bila cara--cara yang lain tidak cara yang lain tidak menguntungkan. menguntungkan. Bangunan ukur dapat dibuat sedemikian rupa, sehingga ada Bangunan ukur dapat dibuat sedemikian rupa, sehingga ada hubungan antara debit dan tinggi muka air.hubungan antara debit dan tinggi muka air.

Boyer (1964 ), Barnes (1978), Horst (1979) dan penulis lain menunjukkan berbagai cara konvensional untuk memperkirakan debit sungai dengan beberapa macam bangunan ukur, yaitu :a. Penyempitan b. Bendung

a. Penyempitan a. Penyempitan

Pada kondisi seperti ini Boyer dan Barnes menyarankan agar menggunakan persamaan berikut :

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+Δ= hf

gVhgACQ A

c 22.

2

α

dengan : C = koefisien debit.Ac = luas penampang minimum pada penyempitan.Δh = beda tinggi muka air di hulu dan dipenyempitan.α = pertimbangan kecepatan rata-rata dihulu.VA = kecepatan rata-rata di hulu.hf = kehilangan energi akibat gesekan

22. ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

kk

hw K

QLKKQLhf

dengan :Lw = panjang beda tinggi muka air di hulu dan di penyempitan.Kh = conveyance di bagian hulu.Kk = conveyance di kontraksi.L = panjang kontraksi.VA = kecepatan rata-rata di hulu.hf = kehilangan energi akibat gesekan

Barnes memberikan persamaan untuk kehilangan energi (hf) yang terjadi :

a. Bendunga. BendungWhite memberikan persamaan umum untuk pelimpah ambang lebar White memberikan persamaan umum untuk pelimpah ambang lebar

berbentuk persegi sebagai berikut :berbentuk persegi sebagai berikut :

( ) 2/32/3 ..3/2 ghLCFQ d=dengan dengan koefisien Fkoefisien F bernilai bernilai 11 dan dan koefisien Cd koefisien Cd dengan nilai : 0,848dengan nilai : 0,848

Persamaan umum untuk pelimpah ambang lebar berbentuk persegi sebPersamaan umum untuk pelimpah ambang lebar berbentuk persegi sebagai agai berikut :berikut :

5,1232 HLgCQ =

Bos (1978) memberikan nilai Bos (1978) memberikan nilai koefisien C yang koefisien C yang merupakan fungsi b/B dan H/p merupakan fungsi b/B dan H/p dalam bentuk tabel berikut dalam bentuk tabel berikut

b/B

1,00,99,80,70,60,50,40,30,20,1

0

C

0,602 + 0,075 H/p0,599 + 0,064 H/p0,597 + 0,045 H/p0,595 + 0,030 H/p0,593 + 0,018 H/p0,592 + 0,011 H/p0,591 + 0,006 H/p0,590 + 0,002 H/p0,589 + 0,018 H/p0,588 + 0,021 H/p0,587 + 0,023 H/p

Tabel Nilai Koefisien C sebagai fungsi b/B dan H/pTabel Nilai Koefisien C sebagai fungsi b/B dan H/p

5,2

2tan2

158

eHgCQ θ=

Kindsvate dan Carter (Bos, 1978) memberikan persamaan penampang Kindsvate dan Carter (Bos, 1978) memberikan persamaan penampang bentuk bentuk segitiga :segitiga :

b

h

H

4. 4. Liku KalibrasiLiku Kalibrasi

Liku kalibrasi adalah hubungan grafis antara tinggi muka air Liku kalibrasi adalah hubungan grafis antara tinggi muka air dandan debitdebitLiku kalibrasi dapat diperoleh dengan sejumlah pengukuran Liku kalibrasi dapat diperoleh dengan sejumlah pengukuran yang terencana, dan mengkorelasikan dua variabel yaitu tyang terencana, dan mengkorelasikan dua variabel yaitu tiinggi nggi muka air dan debit di smuka air dan debit di suuatu stasiun hidrometri.atu stasiun hidrometri.Hubungan grafis antara variabel tinggi muka air dan debit Hubungan grafis antara variabel tinggi muka air dan debit dapat dilakukan dengan cara sederhana, yaitu menghubungkan dapat dilakukan dengan cara sederhana, yaitu menghubungkan titiktitik--titik pengukuran dengan garis lengkung di atas kertas titik pengukuran dengan garis lengkung di atas kertas grafik. grafik.

Persamaan yang selama ini banyak dipakai untuk Persamaan yang selama ini banyak dipakai untuk menggambarkan liku kalibrasi adalah :menggambarkan liku kalibrasi adalah :

Q = A (H+Q = A (H+∆∆H)H)BB

Q debit (m3/s)

A,B tetapan

H tinggi muka

∆H angka koreksi, antara nol papan duga dan angka papan duga dengan Q = 0

Contoh kalibrasi untuk DAS Progo Di BantarContoh kalibrasi untuk DAS Progo Di Bantar

SekianSekian&&

Terima KasihTerima Kasih