Pengukuran Debit

Pengukuran Debit

1. Mengukur kecepatan aliran dengan pelampung.

Cara ini dapat dengan mudah digunakan meskipun permukaan air sungai itu tinggi. Cara ini sering digunakan karena tidak dipengaruhi oleh kotoran atau kayu-kayuan yang hanyut dan mudah dilaksanakan.

Tempat yang dipilih adalah bagian sungai yang lurus dengan perubahan lebar sungai, dalamnya air dan gradien yang kecil. Tiang-tiang untuk observasi dipancangkan pada 2 buah titik dengan jarak dari 50 sampai 100 m. waktu mengalirnya pelampung diukur dengan stopwatch. Setelah kecepatan aliran dihitung, maka diadakan perhitungan debit yakni kecepatan x luas penampang melintangnya.

Prinsip :

kecepatan aliran (V) ditetapkan berdasarkan kecepatan pelampung (U)

luas penampang (A) ditetapkan berdasarkan pengukuran lebar saluran (L) dan kedalaman saluran (D)

debit sungai (Q) = A x V atau Q = A x k x U dimana k adalah konstanta

Q = A . k . U

Q = debit (m3/det)U = kecepatan pelampung (m/det)A = luas penampang basah sungai (m2)

k = koefisien pelampung

2. Pengukuran dengan alat ukur arus ( Current Meter ).

Alat ukur arus biasanya digunakan untuk mengukur aliran air rendah. Kalau dicoba mengukur dalam keadaan banjir. Alat itu akan dihanyutkan sehingga posisinya, dalamnya dan akhirnya pengukuran kecepatan akan menjadi tidak teliti. Sebaliknya jika digunakan pemberat untuk menjaga supaya alat itu tidak hanyut, maka pelaksanaannya akan menjadi sulit. Jadi penggunaan alat ukur arus pada sungai yang besar atau pada waktu banjir akan menemui banyak kesulitan. Demikian pula ditinjau dari ketelitiannya, alat ukur arus ini cocok untuk mengukur kecepatan aliran antara 0,30 sampai 3,00 m/dtk dan dengan kedalaman lebih dari 30 m.

Ada dua tipe current meter yaitu tipe baling-baling (propeller type) dan tipe canting (cup type). Oleh karena distribusi aliran di sungai tidak sama, baik arah vertikal maupun horizontal, maka pengukuran kecepatan aliran dengan alat ini, tidak cukup pada satu titik.

3. Pengukuran Debit dengan Metode Kontinyu

Current meter diturunkan ke dalam aliran air dengan kecepatan penurunan yang konstan dari permukaan dan setelah mencapai dasar sungai, diangkat lagi ke atas dengan kecepatan yang sama.

Pengukuran Kecepatan Arus Sungai

Distribusi kecepatan aliran di dalam alur tidak sama arah horisontal maupun arah vertikal. Dengan kata lain kecepatan aliran pada tepi alur tidak sama dengan tengah alur, dan kecepatan aliran dekat permukaan air tidak sama dengan kecepatan pada dasar alur.

Distribusi Kecepatan Aliran

a : Teoritis.

b : Dasar saluran kasar dan banyak tumbuhan.

c : Gangguan permukaan (sampah).

d : Aliran cepat, aliran turbulen pada dasar.

e : Aliran lambat, dasar saluran halus.

f : Dasar saluran kasar/berbatu.

1. Perhitungan Debit

Untuk perhitungan debit pengaliran dalam percobaan ini dilakukan dengan dua cara, yaitu :

a) Pengukuran langsung

Pengukuran kecepatan aliran yang langsung dilakukan di lapangan dengan menggunakan alat ukur current meter. Adapun rumus yang digunakan :

Q = v.A (m3/det) .................................... (9.1)

Dimana : v = kecepatan aliran dengan menggunakan alat ukur current meter (m/det)

A = Luas Penampang (m2)

b) Pengukuran Tidak Langsung

Rumus yang digunakan untuk pengukuran kecepatan aliran yang tidak langsung di lapangan adalah rumus Manning sebagai berikut:

Q = v.A (m3/det) ............................ (9.2)

2. Perhitungan Kecepatan Aliran Secara Langsung

Current meter adalah salah satu alat pengukur kecepatan arus yang memberikan tingkat ketelitian yang cukup tinggi. Adapun rumus umum kecepatan current meter adalah :

V = a . n + b (m/det) .................................... (9.3)

V = Kecepatan (m/det)

n= N / T

N = Jumlah Putaran Baling-baling

T= Waktu putaran baling-baling (detik)

a,b = Konstanta yang biasanya telah ditentukan dari pabriknya atau ditentukan dari kalibrasi setelah alat ukur arus digunakan sampai dengan periode waktu tertentu.

3. Perhitungan Kecepatan Aliran Secara Tidak Langsung

Untuk pengukuran kecepatan aliran secara tidak langsung, digunakan rumus

Manning yaitu:

V = 1/n . R 2/3 . S1/2

V = Kecepatan (m/det)

n = Koefisien Manning

R = Jari-Jari Hidrolis (m)

S = Kemiringan Saluran (%)

Pengukuran dengan current meter tidak dapat dilakukan di sembarang tempat. Untuk mendapatkan ketelitian yang tepat, maka lokasi pengukuran harus memenuhi syarat sebagai berikut :

a) Mempunyai pola aliran yang seragam dan mendekati jenis aliran sub kritis, kecepatan aliran tidak terlalu lambat atau terlalu cepat. Pengukuran yang baik pada lokasi yang mempunyai kecepatan aliran mulai dari 0.2 m/det sampai 2.5 m/det.

b) Tidak terkena pengaruh peninggian muka air dan aliran lahar.

c) Kedalaman aliran pada pengukuran harus cukup, kedalaman aliran yang kurang dari 20 cm biasanya sulit diperoleh hasil yang baik.

d) Aliran turbulen yang disebabkan oleh batu-batu, vegetasi, penyempitan lebar alur sungai atau karena sebab lain harus dihindarkan.

e) Penampang pengukuran debit sebaiknya dekat pos duga air, sehingga antara penampang pengukuran debit dan lokasi pos duga air tidak terjadi perubahan.

Penentuan jumlah titik pengukuran kecepatan aliran di tiap titik vertikal dilakukan dengan metode pendekatan matematis. Pendekatan matematis yang dimaksud disini adalah distribusi kecepatan aliran pada sebuah vertikal dianggap berbentuk kurva parabolis, eliptis atau bentuk lain dimana kecepatan aliran rata-rata disebuah vertikal hanya diukur dibeberapa titik kemudian dihitung hasilnya secara aritmetik.

Pengukuran dilaksanakan dengan :

a. Metode Satu Titik

1. Metode Kedalaman (0.6 H)

Pengukuran kecepatan aliran dilakukan pada titik 0.6 kedalaman dari permukaan air. Hasil pengukuran pada titik 0.6 kedalaman aliran ini merupakan kecepatan rata-rata pada vertikal yang bersangkutan.

Kecepatan aliran dihitung dengan rumus :

Syarat metode kedalaman 0,6 H

Apabila kedalaman air antara 0,25 sampai 0,76 meter.

Apabila aliran sungai membawa banyak sampah sehingga sulit untuk mengukur pada titik 0,2 kedalaman aliran.

Apabila ada suatu yang menyebabkan alat ukur arus tidak dapat diletakkan pada titik 0,8 kedalaman aliran.

Apabila tinggi permukaan air sungai cepat berubah dan pengukuran harus dilaksanakan secara cepat.

V = V 0.6 ..................................................... (9.4)

dimana :V = kecepatan aliran rata-rata (m/det)

V 0.6= kecepatan pada 0.6 kedalaman (m/det)

2. Metode 0.5 kedalaman (0.5 H)

Pengukuran kecepatan aliran dilakukan pada titik 0.5 kedalaman dari permukaan air. Kecepatan rata-ratanya adalah :

V = c1 . V 0.50 .... (9.5)

dimana : c1 =Konstanta ditentukan dengan kalibrasi (biasanya 0.96) pm 13

V = kecepatan aliran rata-rata (m/det)

V 0.5 = kecepatan pada 0.5 kedalaman (m/det)

b. Metode Dua titik

Pada metode ini pengukuran kecepatan aliran dilakukan pada titik 0.2 dan 0.8 kedalaman aliran dari permukaan air. Kecepatan aliran rata-ratanya diperoleh dengan merata-ratakan kecepatan aliran yang diukur pada dua titik tersebut, yang dapat dinyatakan dengan persamaan :

V = 0.5 . (V 0.2 + V 0.8) .. (9.5)

Dimana :V 0.2 = kecepatan pada 0.2 kedalaman (m/det)

V 0.8 = kecepatan pada 0.8 kedalaman (m/det)

Sketsa jumlah titik pengukuran kecepatan aliran pada suatu vertical

dapat dilihat pada gambar berikut

Alat ukur Current Meter

Metode 0.6 H Metode 0.5 Metode 2 titik (0.2 H dan 0.8 H)0.6 H

0.6 H

0.2 H

0.5 H

0.2 H

0.8 H