Petunjuk Pengukuran Debit Aliran

A. Umum
Pengukuran aliran dapat dilakukan dengan beberapa cara:
1. Dengan sekat Trapesional atau dinamai sekat Cipoleti
2. Dengan sekat V-Notch atau dinamai sekat Thomson;
3. Dengan metode pembubuhan garam
4. Dengan cara sederhana


B. Cara Pengukuran
1. Sekat Cipoleti
Alat yang diperlukan :
- Sekat Trapesional yang sisi-sisi dalam sekat itu meruncing, seperti pada gambar 2, dibuat dari pelat logam (baja, alumunium dan lain-lain) atau dari kayu lapis. Sekat ini tetap dipasang pada lokasi pengukuran atau hanya sementara saja.
- Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur

Cara Pengukuran:
- Tempatkan sekat pada lairan (sungai kecil, pelimpahn mata air dan sebagainya), yang akan diukur, pada posisi yang baik sehingga sekat betul-betul mendatar atau ”h” pada kedua sisinya adalah sama;
- Ukur ”h” dengan penggaris, tongkat ukur atau pita ukur.

Perhitungan Debit
- Debit dihitung dengan persamaan
Q = 0,0186 bh 3/2
Dimana:
Q dalam l/d
B dalam cm
H dalam cm

Keadaan untuk pengukuran:
- Aliran di hulu dan hilir sekat harus tenang;
- Aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atau samping sekat;
- Air harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat ( lihat gambar 2).
















Gambar 2 Sekat Cipoletti

- Kemiringan pintu 4:1
- (h) diukur pada titik dengan jarak minimal 4h dari ambang ke arah hulu saluran.
- Tebal ambang ukur harus antara 0,8 s/d 2 mm
- Permukaan air di bagian hilir pintu minimal 6 cm di bawah ambagn ukur bagian bawah.
- (h) Harus > 6 cm, tetapi < dari L/3
- P dihitung dari saluran sebelah hulu harus > dari 2 h max, dimana h max adalah ketinggian air yang diharapkan.
- B diukur dari tepi saluran dan harus > 2h max.


2. Sekat Thompson (V-Notch)
Alat yang diperlukan :
- Sekat V-Notch, dibuat dari pelat logam (baja, alumunium dan lain-lain) atau dari kayu lapis..
- Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur

Cara Pengukuran:
- Tempatkan sekat pada aliran (sungai kecil, pelimpahan mata air dan sebagainya), yang akan diukur, pada posisi yang baik sehingga sekat betul-betul mendatar atau ”h” pada kedua sisinya adalah sama;
- Ukur ”h” dengan penggaris, tongkat ukur atau pita ukur.



























Gambar 3 Kurva Ambang Ukur Thompson

Perhitungan Debit
- Debit dihitung dengan persamaan
Q = 0,135 H 3/2
Pada H = 8,5 cm; Q = 3,35 l/det

Persamaan Pintu Ukur V-Notch
Persamaan V-Notch sesuai Standar:
Persamaan V-Notch telah distandarkan oleh ISO (1980), ASTM (1993), dan USBR (1997) semuanya memberikan hasil menggunakan rumus Kindsvater-Shen. Contoh penggunaan persamaan tersebut adalah seperti dibawah ini.
Dimana Q dalam unit cfs dam tinggi dalam unit ft. Diberikan dibawah ini kurva untuk C dan k vs sudut. Pada standar yang ada tidak diberikan persamaan untuk penyusunan kurva tersebut, sehingga atu satunya jalan adalah menggunakan kurva tersebut.








Gambar 4 Kurva V-Notch




Keadaan untuk pengukuran:
- Aliran di hulu dan hilir sekat harus tenang;
- Aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atau samping sekat;
- Air harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat ( lihat gambar 5).












Gambar 5 Sekat Thompson (V-Notch)

- (h) diukur pada titik dengan jarak minimal 2h dibagian hulu pintu ukur.
- Tebal ambang ukur harus antara 0,8 s/d 2 mm
- Permukaan air di bagian hilir pintu minimal 6 cm di bawah ”ambang ukur bagian bawah”.
- (h) Harus > 6 cm,untuk menghindari kesalahan ukur;
- Persamaan dikembangkan untuk h antara 38 cm dan h/P < 2,4
- Persamaan dikembangkan untuk V-Notch yagn sempurna, dalam arti h/B harus = 0,2
- Lebar saluran rata-rata (B) harus >91 cm.
- Bagian bawah V-Noth harus min 45 cm di atas bagian dasar saluran bagian hulu

Apabila alat ukur tidak memenuhi ketentuan di atas, maka alat ukur disebut alat ukur ”V-Notch yang tidak sempurna”. Dimana
- h/B yang dibutuhkan = 0,4
- Dasar ambang ukur bagian bawah cukup 10 cm di atas dasar saluran sebelah hulu
- Lebar saluran cukup dengan 10 cm, dan h bisa sampai 61 cm (V-Notch sempurna mempunyai h 38 cm)
- Grafik C yang digunakan berbeda, grafik memberikan hubungan antara C sebagai fungsi dari h/P dan P/B dan hanya berlaku untuk V-Notch dengan sudut 900
- Pada Standar USBR, 1997 dapat dilihat bahwa Nilai C bergerak dari 0,576 sd 0,6 sedangkan pada V-Notch sempurna dengan sudut 900, nilai C adalah 0,578

3. Metode Pembubuhan Garam
Metode ini bisa dipergunakan pada dua lokasi yang berjarak 30 m dan aliran dibagian hulu bersifat tubulen (bergejolak)
Garam yang sudah dilarutkan di dalam seember air, ditumpahkan di bagian hulu aliran
Keadaan aliran yang bergejolak dan jarak antara dua titik pengamatan di hulu dan di hilir harus cukup menjamin terjadinya percampuran garam yang merata diseluruh penampang aliran.
Pada bagian hilir Daya Hantar Listrik atau Electrical Conductivity (EC) diukur setiap 15 detik dan hasilnya dicatat pada Formulir S14
Ketika larutan garam seluruhnya telah melewati titik pengamatan dibagian hilir, EC akan kembali ke keadaan normal, EC nilainya naik pada saat awal pengukuran
Setelah dikurangi oleh nilai EC dari air, maka nilai EC yang digunakan untuk menentukan debit aliran
a. Alat dan Zat kimia yang diperlukan
- Satu ember dengan volume 10 L
- Garam meja (NaCl) yang diketahui benyaknya
b. Metode pengukuran
- Buat larutan garam dengan melarutkan sejumlah garam (misalnya 1 kg) ke dalam seember air
- Tumpahkan ke dalam aliran di bagian hilir
- Catat hasil ukur EC dibagian hilir pada selang waktu 15 detik dari saat ditumpahkan pada kolom-kolom Formulir S14 (lihat lampiran A)
- hentikan pengukuran EC, ketika nilai EC kembali ke nilai normal
c. Perhitungan Debit
- Masukkan nilai EC yang benar pada kolom 3 Formulir S14 (lihat lampiran A) yaitu nilai pada kolom-kolom 2 dikurangi EC asli dari air
- Jumlah nilai EC pada kolom 3;
- Hitung debit dari aliran ini dengan persamaan

Q = 2.1 x s / E x t
Dimana: Q = debit (l/det)
S = berat kering NaCl (mg)
E = jumlah E pada kolom 3 formulir S 14 (uS/cm)
T = selang waktu antara dua pengukuran yang berturutan


4. Cara Sederhana
4.1 Metode Ember
Peralatan yang dibutuhkan:
- Ember atau wadah lainnya yang volumenya diketahui
- Pengukur waktu (Stop watch)

Cara pengukuran
- Gunakan metode ini bila seluruh aliran bisa ditampung dalam wadah atau ember itu, misalnya air yang keluar dari mata air melalui sebuah pipa
- Hhidupkan stop watch tepat pada saat ember atau wadah disimpan untuk menampung aliran
- Matikan Stop watch tepat pada saat ember pada satu wadah penuh

Perhitungan Debit

Q = V/T
Dimana: Q dalam l/dtk
T = waktu saat stop watch dihidupkan dan dimatikan, dalam detik
V = volume ember atau wadah

Contoh: ember dengan isi 40 l, dalam waktu 8 detik
Q = 40/8 = 5 l/dtk


4.2 Metode Benda Apung
Peralatan yang dibutuhkan
- pita ukur
- stop watch
- daun atau benda apung lainnya

Cara pengukuran
- Pilih lokasi yang baik pada beban air dengan lebar, kedalaman, kemiringan dan kecepatannya yang dianggap tetap, sepanjang 2 meter;
- Perhatikan agar tidak ada rintangan, halangan atau gangguan lainnya sampai tempat pengamatan di hilir
- Jatuhkan daun ditengah sungai, pada bagian hulu bersamaan dengan itu di hidupkan stop watch
- Hentikan stop watch manakala daun melewati titik pengamatan di hilir, jarak antara bagian hulu dan bagian hilir juga harus diukur (katakan Lm)
- Ukur kedalaman air pada beberapa titik penampang aliran, juga lebar penampang itu









Gambar 6 Sketsa Penampang Melintang Aliran

Perhitungan Debit
Jika daun menempuh jarak L dalam waktu t detik, kecepatan muka air adalah:
V=L/t
Kecepatan aliran rata-rata diseluruh penampang adalah 2/3 dari harga ini, jadi:
V = L/t
Tentukan kedalaman air rata-rata h = (a+b+c)/ 3 (m)
Luas penampang A = d x h (m2)
Debit (Q) = V x A (m3/dtk)
Atau = 1000 x V x A (l/dtk)

5. Pengukuran dengan Current Meter
Alat ukur harus digunakan untuk mengukur aliran pada kecepatan air rendah tidak pada saat banjir. Ada beberapa jenis alat ukur kecepatan arus, pemeliharan jenis peralatan disesuaikan dengan kecepatan aliran air dan kedalaman air yang akan diukur
Pengukuran kecepatan air ada beberapa cara, cara satu titik, cara dua titik dan cara tiga titik tergantung dari kedalaman air yang akan diukur. Kecepatan aliran air dihitung dengan penambilan harga rata-rata. Untuk mengukur kecepatan aliran disamping memakai alat current meter dapat pula diukur memakai pelampung.
Untuk menghitung debit sungai diperlukan luas penampang melintang sungai. Besarnya debit adalah hasil kali kecepatan harus dipasang melintang sungai.
Untuk mengukur penampang melintang sungai harus dipasang titik tetapi lakukan survei lokasi pengukuran penampang melintang sungai sebelum diadakan pengukuran.
Berikut ini disajikan interval pengukuran dalamnya air:

Tebel 6 Interval Pengukuran Dalamna Air

Lebar Sungai (m) 100 100-200 Diatas 200
Interval (m) Diatas tanah Kurang dari 5 Kurang dari 10 Kurang dari 20
Dalamnya air Kurang dari 5 Kurang dari 10 Kurang dari 20

Contoh menghitung kecepatan air dengan current meter:
1. Kecepatan aliran cara mengukur satu titik dilakukan sebagai berikut:
a. Ukur kecepatan aliran pada kedalaman 0,6 D, D adalah kedalaman total air di sungai
b. Kecepatan rata-rata adalah sama dengan kecepatan pengukuran pada a)

2. Kecepatan aliran dengan cara dua titik dilakukan sebagai berikut:
a. Ukur kecepatan aliran kedalaman 0,2 D, 0,6 D dan 0,8 D. Kecepatan rata-rata adalah sama dengan pengukuran:
((V 0,2D) + (2V 0,6D) + (V 0,8 D))/4
V 0,2 adalah kecepatan air pada kedalaman 0,2 D
Makin rapat interval garis pengukuran kecepatan, mekin baik hasilnya

Tabel 7 Interval Pengukuran Kecepatan Air

Lebar sungai (m) Kurang dari 50 50-100 100-200 200-400 400-800 Lebih dari 800
Jumlah penampang 3 4 5 6 7 8

Sedangkan tabel dibawah ini menunjukkan standar interval pengukuran dalamnya air dan interval pengukuran kecepatan air menggunakan alat ukur arus

Tabel 8 Interval Pengukuran Kedalaman Air dan Kecepatan Aliran


Lebar Permukaan Air B (m) Interval Garis Pengukuran Dalamnya Air (m) Interval Garis Kecepatan Aliran (m)
Kurang dari 10 0,1 B – 0,15 B
10 – 20 1 2
20 – 40 2 4
40 – 60 3 6
60 – 80 4 8
80 – 100 5 10
100 – 150 6 12
150 – 200 10 12
Lebih dari 20 15 30

Banyaknya garis pengukuran dalmnya air adalah 2 kali banyaknya garis kecepatan