HIDROMETRI SUNGAI

Morfologi dan perilaku sungai hanya dapat dipahami dengan baik apabila disertai

dengan pengamatan-pengamamatan dan pengukuran-pengukuran yang dicatat untuk

dipakai sebagai data empiric. Informasi sebab akibat dan data empiric sangat diperlukan

dalam kegiatan pemanfaatan sungai (untuk perancangan, pelaksanaan, ataupun operasi

dan pemeliharaan)

Jenis pengukuran sungai :

1. pengukuran geodetik

2. pengukuran elevasi muka air

3. pengukuran kedalaman

4. pengukuran kecepatan

5. pengukuran debit

6. pengukuran transport sediment

1. Pengukuran geodetik

Pengukuran geodetik sungai terdiri dari pemetaan situasi sungai, pengukuran

tampangn melintang, pengukuran tampang memanjang. Sesuai dengan keperluannya,

pengukuran tersebut dapat mempunyai spesifikasi yang berbeda-beda, antara lain

spesifikasi dalam interval waktu pengukuran, syarat pengikatan, ataupun skala

penggambaran yang disyaratkan.

2. Pengukuran elevasi muka air

a. Pengukuran elevasi muka air dengan menggunakan papan duga

• Salah satu cara paling sederhana untuk mendeteksi dan mengukur perubahan

elevasi muka air adalah dengan menempatkan papan duga/bak ukur secara vertikal

dan mantap ditepi sungai

• Apabila range elevasi muka air sangat cukup tinggi maka beberapa papan duga

perlu dipasang, sehingga dimungkinkan untuk mengamati elevasi muka air sungai

pada elevasi rendah ataupun elevasi tinggi.

• Frekuensi pembacaan tergantung pada

Tujuan perolehan data

Sumber daya manusia

Sumber daya peralatan

Akses kelokasi titik yang diamati

• Sebaiknya menggunakan referensi titik tetap (BM) terdekat atau membuat terlebih

dahulu

• Perawatan berkala tetap harusdilakukan, misalnya karena posisinya berubah,

pembacaan yang kurang jelas dan sebagainya.

• Ketelitian pembacaan papan duga mungkin rendah, namun terdapat beberapa

keuntungan:

o Murah dalam pembuatan dan instalasi

o Mudah dalam pemasangan

o Mudah dalam penggunaan (penduduk lokal dapat ditugasi tanpa pelatihan berarti)

b. Pengukuran elevasi muka air dengan menggunakan AWLR (Automatic Water

Recorder)

• Pengukuran ini dilakukan apabila disuatu tempat diperlukan pengamatan yang terus

menerus serta konstruksi permanent perlu dibangun.

• Terdiri dari instrument pencatat yang ditempatkan pada suatu bangunan terlindung,

dihubungkan dengan sumur atau pipa pengamat

• Relative lebih teliti dari papan duga karena gangguan olakan dan gelombang

dieliminasi oleh pipa/ sumur.

• Rasio antara luas penampang sumur dengan luas tampang pipa tidak boleh terlalu

besar untuk menghindari adanya perbedaan elevasi muka air sungai dengan elevasi

muka air disumur pengamat. Hal ini dapat terjadi terutama pada saat terjadi

kecepatan aliran yang cukup besar disungai.

c. Pengukuran elevasi muka air dengan model telemetri

• Memanfaatkan teknologi instrumentasi (elektronik dan komputer), yang dapat

memantau elevasi muka air sungai secara realtime.

• Sangat sesuai untuk mendukung kebutuhan dini, untuk menghindari bahaya muka

air tinggi yang mungkin terjadi.

• Dapat menggunakan listrik, tenaga surya, ataupun baterai.

3. Pengukuran Kedalaman

a. Pengukuran kedalaman dengan model tangkai

• Merupakakan model atau teknik yang paling sederhana untuk mengetahui

kedalaman aliran sungai, yaitu dengan memasukkan tangkai kedalam aliran sungai

sampai ujungnya menyentuh dasar.

• Tangkai sudah ditandai dengan skala pembacaan, bagian ujung yang menyentuh

dasar biasanya dianggap nol, sehingga yang berada dipermukaan air adalah besaran

kedalaman aliran.

• Sangat sesuai untuk sungai dengan kedalaman aliran kurang dari 1,5 m dan

kecepatan aliran kurang dari 0,8 m/dt

• Untuk kecepatan aliran yang lebih besar maka kemiringan tangkai perlu

diperhitungkan untuk koreksi pembacaan kedalaman aliran

b. Pengukuran kedalaman dengan model kabel-pemberat

• Untuk sungai yang relatif dalam, penggunanaan tangkai menjadi kurang praktis,

sebagai gantinya digunakan model kabel pemberat.

• Kabel dab pemberatnya diturunkan kealiran sungai, dari kapal atau jembatan,

sampai pemberat menyentuh dasar sungai.

• Interpretasi pembacaan dilakukan dengan pertimbangan kemiringan kabel dan

kelengkungan kabel.

Kekurang telitian dipengruhi oleh:

Kabel sulit untuk mempunyai posisi vertikal pada aliran yang mengalir.

Posisi pemberat sangat tidak pasti, mungkin terendam ditanah lunak atau

bertumpu pada batuan

Kabel dapat mengalami kembang/susut pada kondisi basah, sehingga

mempengaruhi pembacaan.

Kelengkungan kabel tergantung pada jenis kabel yang digunakan, harus dikaji

kalibrasi terlebih dahulu.

Catatan tentang model tangkai dan kabel:

Berdasarkan pengalaman , ketelitian model kabel pada umumnya lebih rendah

dibandingkan dengan model tangkai.

Kedua model ini tidak dapat digunakan untuk mengukur kedalaman secara

kontinu sesuai rute kapal, sehingga beberapa kondisi ekstrim dapat terlewatkan.

Keduanya memiliki sifat praktis pada kedalaman kurang dari 1,5 m

c. Pengukuran kedalaman dengan model echosounding

• Merupakan pengembangan dari pengukuran kedalaman laut, yaitu memanfaatkan

sifat fisik permbatan gelombang suara di air

• Dimungkinkan mengukur profil kedalaman sungai secara kontinu.

• Sangat dianjurkan untuk kebalaman lebih besar dari 1,5 m

• Peralatan harus secara periodik dikalibrasi, dalam praktek dianjurkan sekali setiap

hari selama penggunaan.

• Perlu perhatian apabila diinginkan pengukuran profil kedalaman secara kontinu,

terutama menyangkut pendeskripsian posisinya.

4. Pengukuran kecepatan

a. Pengukuran kedalaman dengan model pengapung

• model pengapung adalah model yang paling sederhana dalam pengukuran

kecepatan aliran, sekaligu yang paling kurang teliti

• yang diukur adalah interval waktu yang diperlukan oleh pengapung untuk

menempuh suatu jarak yang telah ditentukan.

• Nilai kecepatan rata-rata merupakan perkalian antara faktor koreksi (0,6-0,9)

dengan kecepatan pengapung.

• Nilai faktor koreksi sangat tidak konsisten, tergantung pada kedalaman aliran,

koreksi angin dipermukaan, dll

• Tingkat ketelitian dapat ditingkatkan dengan membuat kalibrasi pada berbagai

kedalaman aliran.

• Pengapung harus digunakan pada penggal sungai yang lurus dengan jarak sekurang-

kurangnya 20 m

• Pada sungai yang relatif lebar, pengukuran kecepatan dengan pengapung harus

dilakukan lebih dari satu lintasan.

b. Pengukuran kedalaman dengan model pengapung hidrodinamik

• Terdiri dari pemberat yang dirangkai dengan kabel baja membentuk pendulum,

sehingga disebut pendulum meter

• Karena pengaruh gaya hidrodinamik pemberat akan membentuk sudut α terhadap

sumbu vertikal

• Kecepatan pada suatu titik berbanding langsung dengan α sesuai persamaan berikut:

αρ

tan2

V2

CA

W=

Dengan :

V = kecepatan titik (m/dt)

W= berat terendam (newton)

C = koefisien drag dari pemberat

A = luas tampang pemberat (tegak lurus arah aliran)

ρ = rapat massa air (kg/m3)

α

Catatan:

• Pemberat yang digunakan berbeda antara kecepatan aliran tinggi dan kecepatan

aliran rendah.

• Untuk kecepatan aliran tinggi menggunakan pemberat yang relatif lebih berat

serta luas tampang relatif besar, dan cebaliknya.

• Seperti halnya peralatan pengukuran yang lain, kalibrasi harus dilakukan dan

diperhitungkan dalam interpretasi hasil

c. Pengukuran kedalaman dengan model currentmeter

• Merupakan peralatan ukur kecepatan aliran yang sering digunakan dalam

hidrometri sungai

• Prinsip kerja adalah mengkonversi momentum yang timbul oleh aliran kesuatu

nilai torsi, kemudian dikalibrasi menjadi kecepatan

• Konversi diperoleh dalam bentuk putaran baling-baling yang berputar pada

sumbu aliran.

• Kalibrasi dilakukan di laboratorium, yaitu membuat hubungan antara jumlah

putaran baling-baling dengan kecepatan aliran.

• Currentmeter tipe horizontal-axis propeller meter, digunakan dengan cara

menggantungkan pada kabel, sedangkan keseimbangan diperoleh dengan adanya

sirip.

• Umumnya dilengkapi 2 baling-baling,

Kecepatan antara 0.04-0.08 m/detik

Kecepatan 0.4-0.35 m/dt

• Perhatian yang diperlukan dalam penggunaan currentmeter pda kondisi turbulen

adalah:

Hadirnya aliran sekunder

Hadirnya fluktuasi kecepatan aliran

• Diasumsikan bahwa pada setiap penggunaan horizontaly axis propeller, terdapat

kecenderungan bahwa:

Hasil pembacaan kecepatan agak under estimate

Hasil pembacaan fluktuasi aliran adalah agak overestimate

• Aturan umum: setiap pengukuran dengan currentmeter agar dilakukan pada

penggal sungai yang lurus, sejauh-jauhnya dari bagian belokan

5. Pengukuran Debit

Pengukuran debit merupakan bagian terpenting dalam hidrometri sungai, karena

terdiri dari berbagai pengukuran terkait (elecasi muka air, kedalaman aliran, serta

kecepatan aliran). Persyaratan umum dari pengukuran debit, seperti halnya pengukuran

hidrometri sungai lainnya adalah: secara teknik dapat diterima, ekonomis serta teliti.

Perhitungan besarnya debit merupakan perkalian antara nilai kecepatan rata-rata

dengan nilai luas tampang rerata. Terdapat beberapa cara untuk mendapatkan kecepatan

rerata vertikal, yaitu:

Metode satu titik

Metode dua titik

Metode tiga titik

Metode lima titik

a. Metode satu titik

• Kecepatan ukur pada kedalaman 0,5-0,7 kedalaman, tergantung pada kondisi lokal,

dan titik ini diasumsikan mewakili vertikal.

• Anggapan ini diturunkan dari pertimbangan teoritis bahwa distribusi vertikal

kecepatan mengikuti formula logaritmik.

• Metoda digunakan dimana estimasi debit diperlukan segera dan pada kedalaman air

yang relatif dangkal.

b. Metode dua titik

• Kecepatan diukur pada dua titik pada kedalaman 0,2d dan 0,8d. Dan kecepatan

rerata pada vertikal tersebut adalah sebesar rerata aljabarnya.

• Metoda ini banyak digunakan dan dinilai memberikan hasil yang cukup bagus,

terutama pada aliran seragam dengan kedalaman diatas 0,7m

c. Metode tiga titik

• Kecepatan ukur pada tiga titik pada suatu vertikal, yaitu 0,15d, 0,5d, dan 0,85d dan

kecepatan reratanya didapat dari rerata ketiga data tersebut.

• Metoda ini banyak digunakan pada saluran atau sungai yang banyak ditumbuhi

vegetasi.

d. Metode lima titik

• Kecepatan diukur pada lima titik pada suatu kedalaman, yaitu: didekat permukaan,

0,2d, 0,6d, 0,8d serta didekat dasar.

• Kecepatan rerata pada vertikal dihitung dengan persamaan berikut:

10

V3V2V0,63VVV B0,80,2S ++++

=

Metoda perhitungan debit

Semua hasil pengukuran dan perhitungan kecepatan rerata selanjutnya disiapkan

untuk menghitung besarnya debit. Terdapat dua metoda perhitungan debit yang dikenal

yaitu metoda aritmatik dan metoda grafis

1. perhitungan debit metoda aritmatik

merupakan metoda yang paling sederhana dan apling sering digunakan. Terdiri dari

perhitungan kesepatan rerata dan kedalaman pada suatu vertikal.

Debit parsial antara dua vertikal yang berdekatan adalah:

)1(11

)1( 2

)(

2

)(+→

+++→

++= iiiiii

ii bddVV

q

Debit total adalah penjumlahan dari debit parsial, atau :

∑=

=n

iiqQ

1

Yang hampir mirip dengan metoda aritmatik adalah debit parsial qi dihitung

berdasarkan segmen yang diwakili oleh vertikal, atau

+= +

22q 1

iii

ii

bbVd

2. perhitungan debit metoda grafis

a. metode integrasi garis

• distribusi vertikal kecepatan digambar untuk setiap vertikal, kemudian luasan

antara kurva dan vertikal dihitung dengan planimeter

• kecepatan rerata dihitung dengan salah satu cara yang telah disebutkan, kemudian

area dihitung dengan persamaan

( ) dVdyvd

=∫0

• luasan parsial diukur atau dihitung kemudian diskalakan pada tampang melintang,

sehingga diperoleh titik-titik. Suatu garis lengkung ditarik menghubungkan titik-

titik yang telah diperoleh tersebut

• apabila skala x untuk jarak S1 skala y untuk luasan distribusi kecepatan adalah S2,

dan a luasan bagian yang terarsir, maka debit adalah:

21 SSAQ ××=

b. metode diagram kontur

• setelah diagram kontur digambar luasan parsial antara dua kontur berdekatan

dihitung dengan planimeter

• selanjutnya dibuat diagram baru hubungan antara kecepatan vs luasan

• luas area yang dibatasi oleh kurva dan sumbu x adalah total debit yang dicari

total debit adalah:

i

n

ii AVQ ×= ∑

=1

Dengan:

Vi = kecepatan yang diwakili oleh kontur kecepatan

Ai = luasan parsial untuk kontur yang bersangkutan

6. Pengukuran sedimen

Suatu informasi tentang kapasitas angkutan sedimen pada suatu sungai adalah hal

yang penting pada teknik sungai, karena informasi ini akan diperlukan untuk menganalisa

perubahan morfologi sungai maupun analisa perubahan morfologi sungai maupun

perolaku sungai. Total transport sediment biasanya akan berupa angkutan melayang

(suspended load), dan angkutan dasar (bed load)

Suspended load adalah material yang dibawa oleh air diatas lapis dasar, terdiri

dari material-material yang melayang-layang untuk waktu tertentu, dapat berupa material

pasir dan material lain yang lebih halus seperti lempung dan lanau. Sedang bed load

adalah material yang dibawa oleh air melalui lapisan dasarnya, dengan cara meloncat,

menggeser, atau menggelinding.

Beberapa alat ukur untuk sediment dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu:

1. bed material sampler

alat ini dipakai untuk mengambil tanah dasar sungai, untuk kemudian dianalisa

tentang sifat-sifatnya. Pengambilan material dasar dapat dengan dua cara, yaitu dengan

mengeruk sepanjang dasar atau dengan menggali kedasar sungai sampai kedalaman

tertentu

2. bed load sampler

pengukuran bed load sampler ini sangat sulit karena alat yang dimasukkan sering

mengganggu aliran pada lapisan dasar, sehingga bed load yang diukur kurang mendekati

keadaan yang sebenarnya. Baisanya hasilnya perlu dikombinasi dengan perhitungan bed

load secara teoritik.

3. suspended load sampler

biasanya berupa “integrating sampler”, yaitu menangkap langsung sediment

melayang pada berbagai kedalaman.