Transcript pengukuran dan perhitungan debit sungaisaluran sungai

3. Pengukuran dan Perhitungan
Debit Sungai/Saluran Air
Pengukuran debit secara tidak langsung
digunakan tiga cara:
1) Velocity area methods
2) Slope area methods
3) Dilution methods
1
1) Velocity area methods
• Pada prinsipnya untuk mengetahui debit suatu
sungai/saluran dilakukan pengukuran
kecepatan aliran dan penampang
sungai/saluran. Rumus umum untuk
menghitung debit adalah:
•
Q=AxV
• Q : debit (m3/det)
• A : luas penampang basah (m2)
• V : kecepatan aliran rata-rata (m/det)
2
• Pengukuran kecepatan aliran dapat dilakukan
dengan dua cara:
• a. Pengukuran dengan pelampung
• b. Pengukuran dengan Current meter
• a. Pengukuran kecepatan aliran dengan
pelampung
• Bila kecepatan aliran diukur dengan
pelampung, maka diperoleh persamaan debit
sebagai berikut:
3
•
•
•
•
•
•
•
•
Q=Axkxu
Q : debit (m3/det)
A : luas penampang basah (m2)
k : koefisien pelampung
u : kecepatan pelampung
Nilai k tergantung dari jenis pelampung yang
dipakai. Nilai tersebut dapat dihitung dengan
4
• persamaan (menurut YB Francis) adalah
sebagai berikut:
k  1  0,116

1  λ  0,1

• k : koefisien pelampung
• λ : kedalaman tangkai (h) per kedalaman air
(d)
• λ : h/d
• Pada angka-angka λ yang tertentu, koefisien k
dapat dihitung:
5
• λ
• k
0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 0,99
0,954 0,961 0,968 0,975 0,981 1,000
• Pada kementerian konstruksi di Japang, jenis
pelampung, dalamnya air dan kedalaman
tangkai ditentukan sebagai berikut:
Pelampng
No. 1
No. 2
No. 3
No. 4
No.5
d (m)
< 0,70
0,70-1,30
1,30-2,60
2,60-5,40
> 5,20
h (m)
0,0
0,50
1,0
2,0
4,0
k
0,85
0,88
0,91
0,94
0,96
6
•
Gambar Pelampung Tongkat
•
•
•
MA
d
h
7
• b. Pengukuran Dengan Current Meter
• Kecepatan aliran biasanya diukur dengan
menggunakan alat ukur current meter (alat
ukur kecepatan aliran yang berbentuk
propeler). Alat berbentuk propeler tersebut
dihubungkan dengan kotak pencatat (alat
monitor yang akan mencatat jumlah putaran
• selama propeler tersebut berada di dalam air)
kemudian dimasukkan ke dalam sungai yang
akan diukur kecepatan alirannya. Bagian ekor
alat tersebut menyerupai sirip dan akan
berputar karena gesekan aliran air sungai.
8
•
Pengukuran biasanya dilakukan dengan
membagi kedalaman sungai menjadi beberapa
bagian dengan lebar permukaan yang
berbeda. Kecepatan aliran sungai pada setiap
bagian diukur sesuai dengan kedalaman,
misalnya pada kedalaman 0,6 atau kedalaman
rata-rata antara 0,2 dan 0,8.
• Kecepatan aliran dihitung berdasarkan
jumlah putaran baling-baling (cup) per waktu
putarannya (n). Persamaan kecepatan aliran
adalah sebagai berikut:
9
•
V=an+b
• V
: kecepatan aliran (m/det)
• a & b : konstanta alat
• n
: jumlah putaran per waktu
• Pemilihan jumlah vertikal yang akan diukur
pada prinsipnya didasarkan atas:
• a. bentuk dan ukuran penampang sungai
• b. sifat aliran
• c. waktu yang disediakan
10
•
Vs
•
0,2d
V0,2
•
d
d
•
•
0,6d
V0,6
•
0,8d
V0,8
•
Vb
• Gambar: Distribusi Kecepatan Aliran
11
• Pemilihan jumlah vertikal yang akan diukur
pada prinsipnya didasarkan atas:
a) bentuk dan ukuran penampang sungai,
b) sifat aliran,
c) waktu yang tersedia.
Pada sungai yang konfigurasi dasarnya tidak
teratur sebaiknya lebih rapat dari pada yang
teratur. Dari hasil pengukuran kecepatan
aliran pada masing-masing vertikal, dihitung
debit aliran pada masing-masing seksi. Debit
total (debit sungai) merupakan total debit
seksi.
12
• Pengukuran debit dapat dilakukan dengan
cara Midsection (Gambar-1) dan Mean-section
(Gambar-2).
•
n-1
n
n+1
•
bn
bn+1
•
dn-1
•
dn
dn+1
•
•
Gambar-1 Cara Mid-section
13
•
•
a n = dn x b
an  dn  b
 b n  b n 1 
an  dn  

2


qn  an  vn
•
•
Q = q1 + q2 + q3 +……. + qn
• Lebar satu sub-seksi ditentukan oleh setengah
jarak di sebelah kiri dan setengah di sebelah
kanan dari pengukuran vertikal.
14
• Gambar-2. Cara Mean-section
•
•
•
•
n-1
n
n+1
bn
dn-1
bn+1
dn
dn+1
15
 d n  d n 1 
an  
  b n 1
2


 v n  v n 1 
qn  an  

2


Q n  q 1  q 2  q 3  .......  q n
• Lebar satu sub-seksi ditentukan oleh dua
pengukuran vertikal yang bersebelahan (dn dan
dn+1)
16
• 2. Slope Area Method
• Prakiraan besarnya debit dengan pendekatan
slope-area method akan memberikan hasil
yang memadai apabila pemilihan badan air
yang akan diprakirakan kecepatan airnya
memiliki aliran yang kurang lebih seragam.
Artinya, lebar dan kedalaman aliran,
kecepatan aliran, kedalaman dasar sungai, dan
kemiringan dasar permukaan sungai/saluran
air relatif seragam atau tidak berubah secara
mencolok (Asdak, 2002)
17
• Cara ini mendasarkan pada rumus Manning:
V 
1
R
2/3
S
1/2
n
Q  AV
Q A
1
R
2/3
S
1/2
n
• Q : debit sungai (m3/detik)
• A : luas penampang basah (m2)
18
• R : merupakan perbandingan antara luas
penampang melintang basah (A) dengan
keliling (perimeter basah (p)
R 
A
p
• n : koefisien
• S : gradien permukaan air
• V : kecepatan aliran rata-rata (m/det)
19
• 3. Metode Larutan (Delution Methods)
•
Pengukuran debit dengan menggunakan
bahan-bahan kimia, pewarna atau radioaktif
sering digunakan untuk jenis sungai yang
aliran airnya tidak beraturan (turbulent).
Menurut Church, (1974) dalam Gordon et al.,
(1992) dalam Asdak, (2002), untuk maksudmaksud pengukuran hidrologi, bahan-bahan
tersebut di atas seyogyanya dalam bentuk:
a) mudah larut dalam air sungai,
b) bersifat stabil,
20
• c) mudah dikenali dalam konsentrasi rendah,
• d) tidak meracuni biota perairan dan tidak
menimbulkan dampak negatif yang
permanen pada badan perairan,
• e) relatif tidak mahal.
•
Metode larutan dilakukan pada sungai
yang dangkal, berbatu, dan sungai yang
memiliki derajat turbulensi tinggi, sehingga
tidak mungkin menggunakan current meter.
21
• Metode larutan didasarkan pada perhitungan
perbedaan konsentrasi ion yang terkandung
dalam air dan menggunakan alat Electric
Conductivity Meter (EC-Meter). Dalam pengukuran digunakan garam dapur (NaCl), yang
mudah didapat dan tidak berpengaruh
terhadap tanaman maupun ikan.
• Ada dua cara perhitungan debit:
 Metode Injeksi tetap.
c 1  c 2 
Qq
c 2  c 0 
22
•
•
•
•
•
Q : debit sungai (m3/detik)
Q : debit injeksi larutan
c0 : konsentrasi air sungai awal (tanpa larutan)
c1 : konsentrasi larutan
c2 : konsentrasi sungai setelah bercampur
larutan
• Metode Injeksi Sesaat
 V  c1 

Q 
 

 T  c 2 
23
•
•
•
•
•
Q : debit sungai (m3/detik)
V : volume larutan
T : waktu
c1 : konsentrasi larutan
c2 : konsentrasi air sungai setelah bercampur
larutan
24
•
Konsentrasi
•
•
b=a+c
b
•
•
•
a
c2
c0
c
waktu
T
25