ACARA II

PENGUKURAN DEBIT SUNGAI ATAU SALURAN

ABSTRAKSI

Praktikum ini bertujuan untuk mengadakan pengukuran debit sungai atau saluran berdasarkan penampang dan kecepatan aliran. Praktikum ini dilaksanakan pada tanggal 19 April 2011 di Laboratorium Agrohidrologi, Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Bahan dan alat yang digunakan adalah pelampung (dengan bandul dan tanpa bandul), stopwatch, meteran, alat jaring, dan peilschaal. Metode yang digunakan pada praktikum ini adalah metode Apung (float method). Faktor-faktor yang mempengaruhi pengukuran debit sungai atau saluran antara lain lebar sungai, kedalaman, kemiringan, kondisi permukaan aliran air, kecepatan dan arah angin, serta geseran tepi dan dasar sungai. Pengukuran debit dengan bandul lebih mencerminkan kondisi sebenarnya karena kecepatan aliran di selokan atau sungai dipengaruhi oleh lebar sungai, kedalaman, kemiringan, kondisi permukaan aliran air, kecepatan dan arah angin, serta geseran tepi dan dasar sungai. Geseran tepi dan dasar sungai akan menurunkan kecepatan aliran terbesar di bagian tengah dan terkecil di bagian dasar saluran. Kesimpulannya adalah Rerata debit air tanpa bandul sebesar 1,534 m3/s, sedangkan untuk rerata debit air dengan bandul adalah 1,097 m3/s, Semakin dalam saluran, maka debit aliran akan semakin besar. Debit aliran sungai dipengaruhi oleh kecepatan aliran rata-rata, luas penampang saluran, serta koefisien konstanta pelampung.

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Data debit atau aliran sungai merupakan informasi yang paling penting bagi

pengelola sumber daya air. Debit puncak (banjir) diperlukan untuk merancang bangunan

pengendali banjir. Sementara data debit kecil diperlukan untuk perencanaan alokasi

(pemanfaatan) air untuk berbagai macam keperluan terutama dalam bidang pertanian

pada musim kemarau panjang. Debit aliran rata-rata tahunan dapat memberikan

gambaran potensi sumber daya air yang dapat dimanfaatkan dari suatu aliran sungai.

Pengukuran aliran sungai untuk menghitung dan menggambarkan hidrograph

aliran masih menggunakan cara yang konvensional yaitu dengan mengukur kecepatan

pada ketinggian tertentu untuk mewakili suatu luasan penampang. Pengukuran debit

sungai dilakukan dengan terlebih dahulu mengukur tinggi muka air sungai dengan alat

ukur otomatis Automatic Water Level Record (AWLR) atau dengan alat ukur manual

Ordinary Water Level Record (OWLR). Pemasangan alat ukur ini dilakukan pada

tempat dimana penampang sungai stabil, alur sungai relatif lurus, serta bentuk

penampang sungai yang teratur.

Kecepatan aliran merupakan komponen aliran yang sangat penting. Hal ini

disebabkan oleh pengukuran debit secara langsung di suatu penampang sungai tidak

dapat dilakukan (paling tidak dengan cara konvensional). Kecepatan aliran ini diukur

dalam dimensi satuan panjang setiap satuan waktu, umumnya dinyatakan dalam m/detik.

Tergantung dari tingkat ketelitian yang dikehendaki, maka pengukuran kecepatan aliran

sungai dapat dilakukan dengan berbagai cara. Cara pengukuran tersebut salah satunya

adalah dengan pelampung (float). Pelampung digunakan sebagai alat pengukur

kecapatan aliran, apabila yang diperlukan adalah besaran kecapatan aliran dengan

tingkat ketelitian yang relatif kecil.

B. Tujuan

Mengadakan pengukuran debit sungai atau saluran berdasarkan penampang dan

kecepatan aliran.

C. Tinjauan Pustaka

Debit (discharge) sungai adalah jumlah air yang mengalir pada jarak tertentu

pada satuan waktu tertentu, biasanya diukur dengan meter kubik per detik. Debit sungai

biasanya diperoleh dari perkalian antara luas penampang melintang saluran dengan

kecepatan alirannya. Debit sungai selalu berubah-ubah. Hal ini disebabkan oleh curah

hujan dan pencairan salju yang tidak selalu tetap. Jika debit sungai berubah, maka

faktor-faktor yang berpengaruhpun akan mengalami perubahan. Bila debit bertambah,

maka lebar dan kedalaman dari saluran akan bertambah besar atau air mengalir lebih

cepat. Dari penelitian yang pernah dilakukan menunjukkan bahwa dengan bertambahnya

jumlah air yang mengalir, maka lebar, kedalaman dan kecepatan akan meningkat pula.

Jadi untuk mengimbangi peningkatan debitnya, sungai akan mengalami proses pelebaran

dan pendalaman saluran sungai (Mori, 1993).

Kegiatan pengukuran debit ini secara umum tercakup dalam kegiatan hidrometri

yang dalam arti sempit dapat dimaksudkan sebagai kegiatan untuk mengumpulkan data

tentang aliran sungai. Informasi yang terukur mencakup perubahan (variation) waktu

dan ruang. Oleh sebab itu, data sugnai yang panjang dan menerus di beberapa tempat di

sepanjang sungai sangat diperlukan dalam analisis. Disebabkan oleh banyak hal, yang

bersifat teknis atau nonteknis, pengukuran sungai distasiun pengukuran tidak dapat

dilakukan secara tidak terbatas. Oleh sebab itu, harus dipilih tempat-tempat yang

dianggap penting untuk diamati. Hal ini sangat merugikan bila dipandang dari

kebutuhan data di masa yang akan dating, apabila suatu tempat / daerah akan

dikembangkan, sedangkan di tempat itu sama sekali tidak tersedia data (Harto, 1993).

Selain durasi, intensitas dan volume curah hujan, faktor-faktor hujan yang

berpengaruh terhadap terjadinya banjir adalah arah hujan. Hujan dari hulu ke hilir

Daerah Aliran Sungai memberikan kemungkinan lebih besar untuk terjadinya banjir

karena mempercepat terjadinya debit puncak di lokasi banjir di daerah hilir (Asdak,

1995).

Pengolahan data empiris dalam kurun waktu 23 tahun (1975–1998) menunjukkan

adanya kenaikan debit sungai tahunan relatif terhadap besarnya curah hujan. Hal

tersebut menunjukkan bahwa distribusi aliran harian telah bergeser ke atas, tetapi tanpa

penghambat yang spesifik pada penyangga terhadap kejadian puncak hujan. Model

simulasi telah digunakan untuk mempengaruhi perubahan aliran sungai sebagai akibat

adanya alih guna lahan dan selanjutnya dipakai sebagai dasar untuk mempelajari

beberapa skenario alih guna lahan yang mungkin terjadi dimasa yang akan datang

(Farida dan Noordwijk, 2004).

Informasi debit aliran sungai akan memberikan hasil lebih bermanfaat bila

disajikan dalam bentuk hidrograf. Namun demikian tidak semua Daerah Aliran Sungai

(DAS) mempunyai data pengukuran debit, hanya sungai-sungai yang DAS-nya telah

dikembangkan mempunyai data pengukuran debit yang cukup. Dengan demikian

berkembang penurunan hidrograf satuan sintetis yang didasarkan atas karakteristik fisik

dari suatu DAS. Dari debit aliran inilah secara kuantitas dan kualitas dapat dijadikan

sebagai petunjuk mampu tidaknya DAS berfungsi dan berperan sebagai pengatur proses

tersebut, khususnya dari segi hidrologis menyatakan bahwa sebagai suatu sistem

hidrologi, masukan ke dalam sistem (DAS) dapat dievaluasi proses yang telah dan

sedang berlangsung dengan melihat keluaran dari sistem (Asdak, 1995).

Data keseimbangan air di suatu SWS (Satuan Wilayah Sungai) merupakan modal

dasar dalam menyusun strategi pengelolaan air, terutama SWS di mana kompetisi

pemakaian air sudah sangat tinggi sehingga keseimbangan air sudah kritis akibat

berkembangnya daerah tersebut. Pengelolaan sumber daya air yang eifisien dan efektif

sudah dirasa sangat perlu dilakukan mengingat kebutuhan air semakin meningkat dari

hari ke hari, sementara ketersediaan air untuk memenuhi kebutuhan tersebut smakin

berkurang. Untuk analisis ketersediaan dan kebutuhan air, telah dikumpulkan data yang

meliputi data hidrologi. Data hidrologi terdiri atas data iklim, hujan, dan debit sungai

yang digunakan untuk mengevaluasi potensi sumber daya air permukaan (Triatmodjo,

2000).

Penelitian Hidrologi memiliki kegunaan lebih lanjut bagi teknik lingkungan,

kebijakan lingkungan, serta perencanaan. Hidrologi juga mempelajari perilaku hujan

terutama meliputi periode ulang curah hujan karena berkaitan dengan perhitungan banjir

serta rencana untuk setiap bangunan teknik sipil antara lain bendung, bendungan dan

jembatan. hal utama yang terkait dengan perencanaan bendungan adalah penghitungan

debit air (Anonim, 2005).

Cara yang digunakan untuk mengatasi kerusakan daerah aliran sungai

dibutuhkan beberapa tahap yang berhubungan dengan konservasi, yaitu (Anonim,

2007) :

a.   Konservasi pada kawasan hutan lindung, kawasan lindung sekitar aliran sungai

terutama di bagian hilir dan sepanjang saluran Banjir

b.   Konservasi tanah dan air pada kawasan budi daya untuk lahan pertanian dan tegalan

c.    Konservasi biodiversitas (flora dan fauna) yang ada di DAS  

II. METODOLOGI

Praktikum acara 2 berjudul Pengukuran Debit Air Sungai atau Saluran diadakan

pada tanggal 19 April 2011 di Laboratorium Agrohidrologi Jurusan Tanah Fakultas

Pertanian Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Adapun alat dan bahan yang

digunakan dalam pratikum ini antara lain pelampung, stopwatch, meteran, dan

pelischaall. Pelampung berfungsi sebagai alat untuk melihat kecepatan air, stopwatch

berguna dalam mengukur waktu kecepatan aliran air, meteran berguna untuk mengukur

panjangnya saluran air, dan pelischaall berguna untuk mengukur kedalaman sungai.

Dalam pengukuran Luas Penampang melintang saluran/sungai, langkah pertama

yang dilakukan adalah mengukur jeluk air saluran pada beberapa titik pengamatan.

Untuk saluran yang dasarnya tidak seragam, jarak antara titik pengamatan tidak boleh

lebih dari 1/20 lebar total saluran/sungai. Sementara untuk saluran yang dasarnya

seragam, titik pengamatan yang digunakan hanya 10. Setelah diukur, Gambar melintang

dari sungai atau saluran dibuat.

Cara perhitungan luas penampang melintang saluran/sungai antara lain :

1.Mid section An = dn x B An=luasan masing-masing titik pengamatan Dn= panjang B =lebar

2. Mean Section An = ( ( dn + d( n+1) )/2 ) x b (n +1)

An =luas Dn = panjang titik dn D(n+1)= panjang titik d(n+1) B(n+1)= jarak antara titik Dn dengan D(n+1)

Setelah pengukuran luas penampang melintang selesai, langkah selanjutnya

adalah mengukur kecepatan aliran dengan cara pelampung apung. Langkah awal dalam

pengukuran ini adalah memilih lokasi pengukuran dengan syarat kecepatan relatif lurus

cukup panjang dan penampang saluran/sungai seragam. Dalam pengukuran kecepatan

aliran, dua titik pengamatan ditentukan dengan jarak sekitar 20-50 m (L meter ). Setelah

itu, pelampung dilepas di bagian hulu (titik awal) kemudian cicatat waktunya ketika

pelampung sudah mencapai titik akhir (T detik ). Rumus yang digunakan dalam

pengukuraan kecepatan aliran antara lain :

1.U = L/T U= kecepatan pelampung (meter/detik) L = Jarak titik pengamatan (meter) T = Waktu ( detik)

2.V = K x U V= kecepatan akhir (meter /detik) K =koefisien yang besarnya tergantung pada jenis pelampung U= kecepatan pelampung (meter /detik)

III. HASIL PENGAMATAN

A. Gambar Penampang Saluran

d1 a1 d2 a2 d3 a3 d4 a4 d5

0.9 m 0.95 m 1 m 1 m 0.95 m

A=a1+a2+a3+a4

Dengan rumus luas trapesium luas penampang melintag saluran didapatkan

3.875 m2.

B. Tabel Hasil Pengamatan Debit Pelampung

Ulangan

Q Bandul (x)

Q Tanpa Bandul (y) x-y (x-y)2

1 1,15 1,68 -0,53 0,282 1,02 1,39 -0,37 0,133 1,12 1,55 -0,43 0,19

Jumlah 3,29 4,63 -1,34 0,61Rerata 1,10 1,54 -0,45 0,20

Standar Deviasi (Sd2) =

Sd2=[∑ ( x-y )¿2- [∑ (x-y )2

n ] ¿n-1

Sd2=1,78−[ 0,61❑

3 ]3−1

Sd2=¿0,79

Sd=√Sd2

Sd=√0,79

Sd2=Sd2

n

Sd2=0,793

Sd2=0,263 T hitung =

Thit=|x− y|√ Sd2

Thit=|1,1−1,54|

√0,263

Thit=0,867

Ttabel=4,3028

T tabel (0,05 ; 14) = 4,3028

T hit <T tabel

IV. PEMBAHASAN

Pengukuran debit aliran air sangat diperlukan untuk mengetahui potensi

sumberdaya air di suatu wilayah DAS. Debit aliran dapat dijadikan sebuah alat untuk

memonitor dan mengevaluasi neraca air suatu kawasan melalui pendekatan potensi

sumber daya air permukaan yang ada.

Metode apung ini menggunakan alat bantu suatu benda ringan (pelampung)

untuk mengetahui kecepatan air yang diukur dalam satu aliran terbuka, dilakukan pada

sumber air yang membentuk aliran yang seragam (uniform). Pengukuran dilakukan

dengan cara menghanyutkan pelampung dari suatu titik tertentu kemudian dibiarkan

mengalir mengikuti kecepatan aliran sampai batas titik tertentu sehingga diketahui

waktu tempuh yang diperlukan pelampung tersebut pada bentang jarak yang ditentukan

(55 m).

Aliran arus bawah permukaan juga dipengaruhi oleh tumpukan sedimen-sedimen

lumpur, sampah maupun ranting-ranting tanaman pada dasar sungai. Semakin banyak

sedimen, maka aliran air bawah permukaan akan semakin berkurang kecepatan

alirannya. Pada kecepatan aliran air yang sama di kedua titik maka semakin dalam dasar

sungai debit aliran yang terjadi juga semakin besar. Pengaruh penempatan titik juga

berpengaruh terhadap kecepatan aliran air, dari data yang didapat bahwa semakin

ketengah kecepatan aliran pelampung tanpa bandul maupun dengan bandul menjadi

semakin cepat. Hal ini mungkin disebabkan karena pada titik bagian tengah air yang

mengalir hanya bergesekan dengan dasar sungai, tetapi tidak bergesekan dengan dinding

pembatas sungai sehingga alirannya lebih cepat dari titik yang berada di pinggir sungai

yang aliran airnya selain bergesekan dengan dasar sungai juga bergesekan dengan

dinding pembatas sungai sehingga alirannya lebih lambat.

Bentuk dasar sungai yang tidak rata akan menyebabkan air yang bergerak

bergelombang. Dalam dunia pertanian terutama untuk kepentingan pengairan, semakin

besar debit dalam suatu aliran saluran irigasi, pengairan akan semakin efektif, karena

lahan akan terairi dengan baik walaupun letaknya jauh dari saluran irigasi. Pengukuran

tinggi muka air dimaksudkan untuk mengetahui volume air. Pengukuran tinggi muka air

juga dimaksudkan untuk memperhitungkan banyaknya air yang akan diisikan ke dalam

waduk, untuk mengetahui perubahan kedalaman air dari waktu ke waktu yang kemudian

data tersebut direncanakan dalam pembangunan fisik didaerah dataran yang rawan banjir

serta keperluan transportasi air. Alat yang biasanya digunakan adalah papan tegak yang

berskala. Pengukuran debit dengan menggunakan pelampung berbandul mempunyai

accuracy yang lebih tinggi di bandingkan dengan pelampung tanpa bandul karena

mempehitungkan aliran bawah permukaan dan keadaan dasar sungai seperti sedimen

lumpur dan sampah.

Perbandingan debit masing-masing pelampung yaitu, pada pelampung tanpa

bandul sebesar 1,534 m3/s dan debit pada pelampung dengan bandul sebesar 1.097m3/s.

Dari data diatas tampak bahwa debit pada pelampung tanpa bandul lebih cepat

dibandingkan dengan pelampung berbandul.

V. PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Rerata debit air tanpa bandul sebesar 1,534 m3/s, sedangkan untuk rerata debit air

dengan bandul adalah 1,097 m3/s.

2. Semakin dalam saluran, maka debit aliran akan semakin besar.

3. Debit aliran sungai dipengaruhi oleh kecepatan aliran rata-rata, luas penampang

saluran, serta koefisien konstanta pelampung.

B. Saran

Pengukuran debit sungai atau saluran mempunyai manfaat untuk mengetahui

potensi sumber daya air supaya dapat digunakan untuk memprediksi kebutuhan air,

sehingga praktikum ini lebih ditingkatkan. Pada praktikum acara 2 ini tidak

dilaksanakan di lapangan, karena terhambat kendala cuaca.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2005. Hidrologi. <www.wikipedia.org>, diakses tanggal 22 April 2011.

Anonim. 2007. Pengelolaan Daerah Aliran Sungai.<www.lipi.go.id>, diakses tanggal 22 April

2011

Asdak, C. 1995. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Farida dan M.N. Noordwijk. 2004. Analisis Debit Sungai Akibat Alih Guna Lahan dan Aplikasi Model Genriver pada Daerah Aliran Sungai Way Besar, Sumberjaya. Agrivita. Vol. 26. No. 1: 35 – 39.

Gordon, N. D., T. A. McMahon, dan B. L. Finlayson. 1992. Stream Hidrology: An Introduction for Ecologists. John Wiley & Sons, New York.

Mori, K. 1993. Manual On Hydrology (Alih bahasa: L. Taulu, Hidrologi, S. Sosrodarsono dan Takeda eds). Paramita. Jakarta

Triatmodjo, B. 2000. Studi keseimbangan air di SWS Pemali- Comal. Forum Teknik 24(21) : 262-277

LAMPIRAN

Data Pengamatan Waktu Tempuh Bandul (T)koefisien dasar sungai kasar

(0.75)Ulangan Dengan Bandul (k=0.6) Tanpa Bandul (k=0.85)

d2 d3 d4 d2 d3 d41 84 96 70 74 92 76

2 106 85 90 99 101 933 88 85 85 94 84 85

Rerata (T) 92,6788,6

781,6

7 89,0092,3

384,6

7

Kec. Pelampung (m/s) (U)=L/T 0,594

0,620

0,673 0,618

0,596

0,650

Kec. Akhir (m/s) (V)=K.U

0,3560,37

20,40

4 0,5250,50

60,55

2(Vr) Rerata 0,377 0,528

Debit (Q)=A.Vr.k dasar 1,097 1,534

Debit pelampung dengan bandul

Ulangan d2 d3 d4Rerata (y)

kec. Pel (m/s)

kec akhir (m/s)

Debit

1 84 96 70 83,33 0,66 0,40 1,152 106 85 90 93,67 0,59 0,35 1,023 88 85 85 86,00 0,64 0,38 1,12

Debit pelampung tanpa bandul

Ulangan d2 d3 d4Rerata (y) kec. Pel

(m/s)kec

akhir (m/s)

Debit

1 74 92 76 80,67 0,68 0,58 1,682 99 101 93 97,67 0,56 0,48 1,393 94 84 85 87,67 0,63 0,53 1,55