HI DRO DROME MET TRI
Teknik Hidrologi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Pokok Bahasan
1. Prinsip Hidrometri
2. Pengukuran Muka Air
3. Pengukuran Debit
4. Liku Kalibrasi
1. Prinsip Hidrometri Hidrometri
ilmu yang mempelajari caracara-cara pengukuran air . (air permukaan dan air bawah permukaan termasuk air di danau, rawa dan di formasi geologi dibawah permukaan) permukaan)
ilmu untuk mengumpulkan data dasar bagi analisis hidrologi.
Cakupan Hidrometri kegiatan pengukuran air permukaan dan air bawah permukaan termasuk air di danau, rawa dan deformasi geologi di bawah permukaan. Dalam analisis analisis hidrologi, hidrologi, atau khusus hidrograf hidrograf aliran, ada dua data data dasar dasar yang diperlukan diperlukan yaitu yaitu tinggi muka muka air dan debit. debit.
PENDAHULUAN Menurut (Chow 1988) pengukuran besaranbesaran-besaran hidrologi dapat dilakukan dengan dua pendekatan, yaitu : pengukuran terus menerus pada tempat tertentu, seperti hanya pengukuran hujan distasiun tertentu, yang akan menghasilkan data runtunruntun -waktu (time series) dan sejalan dengan perkembangan teknologi, dimungkinkan pengukuran sample terdistribusi pada waktu spesifik, yang akan menghasilkan data runtunruntun-ruang (space series) .
1. Prinsip Hidrometri Hidrometri
ilmu yang mempelajari caracara-cara pengukuran air . (air permukaan dan air bawah permukaan termasuk air di danau, rawa dan di formasi geologi dibawah permukaan) permukaan)
ilmu untuk mengumpulkan data dasar bagi analisis hidrologi.
Cakupan Hidrometri kegiatan pengukuran air permukaan dan air bawah permukaan termasuk air di danau, rawa dan deformasi geologi di bawah permukaan. Dalam analisis analisis hidrologi, hidrologi, atau khusus hidrograf hidrograf aliran, ada dua data data dasar dasar yang diperlukan diperlukan yaitu yaitu tinggi muka muka air dan debit. debit.
PENDAHULUAN Menurut (Chow 1988) pengukuran besaranbesaran-besaran hidrologi dapat dilakukan dengan dua pendekatan, yaitu : pengukuran terus menerus pada tempat tertentu, seperti hanya pengukuran hujan distasiun tertentu, yang akan menghasilkan data runtunruntun -waktu (time series) dan sejalan dengan perkembangan teknologi, dimungkinkan pengukuran sample terdistribusi pada waktu spesifik, yang akan menghasilkan data runtunruntun-ruang (space series) .
STASIUN HIDROMETRI Dalam penempatan atau pemilihan stasiun hidrometri, terdapat dua pertimbangan yang perlu diperhatikan, yaitu : jaringan hidrologi di seluruh Daerah Aliran Sungai, dan kondisi lokasi yang harus memenuhi sya rat rat tertentu . Dalam penempatan dan pemilihan lokasi untuk stasiun hidrometri, harus memperhatikan dan mempertimbangkan beberapa hal dibawah ini : Kebutuhan Data, Keterikatan satu stasiun dengan stasiun lain dan status keberadaan stasiun hidrometri. Beberapa syarat yang perlu diperhatikan dalam memilih lokasi penempatan stasiun hidrometri (Boyer, 1964, Horst, 1978), antara lain :
Beberapa metode pengukuran dalam hidrometri
pengukuran dengan ultrasonik. ultrasonik. pengukuran dengan elektromagnetik. elektromagnetik. pengukuran dengan optik. optik. pegukuran dengan memakai frictionless contacts contacts dan electronic counter dalam current meter. pengukuran dengan menggunakan me nggunakan men ggunakan perahu. pengukuran dengan memanfaatkan memanfaatkan telemetri. pengukuran dengan menggunakan menggunakan transducers, digital recorders, dan remote sensing.
Pertimbangan dalam Pemilihan Lokasi Stasiun Hidrometri (Sri Harto, 2000)
1. Kebutuhan data, baik untuk kepentingan sekarang maupun untuk rencana pengembangan yang akan datang. 2. Keterikatan satu stasiun dengan stasiun lain, dalam satu jaringa n hidrometri yang terpadu. Dalam hal pengelolaan air, maka diperlukan suatu ketepatan yang sangat tinggi dalam menentukan posisi stasiun hidrometri. 3. Status keberadaan stasiun hidrometri, apakah merupakan stasiun dasar, atau stasiun sekunder atau stasiun khusus. Masing -masing mempunyai maksud pemasangan yang berbeda - beda. Penempatan stasiun hidrometri di Indonesia saat ini belum didasarkan atas pertimbangan hitungan-hitungan jaringan, akan tetapi didasarkan atas pertimbangan setempat dan sesaat.
Syarat yang perlu diperhatikan dalam memilih lokasi stasiun hidrometri (Boyer, 1964 dan Horst, 1978 dalam Sri Harto, 2000) 1. 2. 3.
4. 5. 6. 7.
Mudah dicapai setiap saat dan dalam segala macam kondisi, musim hujan maupun musim kemarau. Di bagian sungai yang lurus dan aliran yang sejajar dengan jangk au au tinggi permukaan yang dapat dijangkau oleh alat yang tersedia. Di bagian sungai dengan penampang stabil, apabila pada sungaisungaisungai kecil atau saluran tidak dijumpai penampang yang stabil, maka penampang sungai / sungai dapat diperkuat dengan pasangan batu / beton. Di bagian sungai yang peka. Di bantaran sungai apabila tidak terjadi aliran pada saat banjir besar. besar. Tidak diganggu oleh pertumbuhan tanaman air. Tidak terganggu oleh pembendungan di sebelah hilir (backwater ). ).
Contoh Penempatan Stasiun Hidrometri
2. Pengukuran Muka Air
Elevasi muka air merupakan salah satu unsur aliran yang sangat penting, karena hampir semua variabilitas unsur aliran lainnya dikaitkan dengan variabilitas tinggi muka air.
Elevasi tersebut dapat diukur terhadap datum (elevasi referensi) yang bisa berupa elevasi muka air laut rerata atau datum lokal (bench mark ). ).
Pengamatan muka air dilakukan di lokasi di mana akan dibuat bangunan air seperti bendungan, bangunan pengambilan air atau tempat penting lainnya.
Alat pencatat elevasi muka air dapat berupa papan duga dengan meteran (staff gauge) atau alat pengukur elevasi muka air otomatis (AWLR).
Metode Pengukuran Elevasi Muka Air
1. Papan Duga
2. Jenis Pelampung
3. Pencatat Muka Air Otomatis (AWLR)
4. Jenis Tekanan air
Jenis Papan Duga (Sri Harto, 2000)
Papan Duga Tunggal
Papan Duga Miring
Papan Duga Bertingkat
Alat Ukur Elevasi Muka Air tipe Papan Duga
Papan duga merupakan alat paling sederhana untuk mengukur elevasi muka air.
Bahan dari kayu atau plat baja yang diberi ukuran skala dalam sentimeter, yang dapat dipasang di tepi sungai atau pada suatu bangunan seperti jembatan, bendungan, dan sebagainya.
Untuk pemasangan alat ukur permukaan air sungai, maka harus dipilih tempat yang memungkinkan pengamatan seluruh keadaan permukaan air, dari batas terendah sampai batas tertinggi.
Pemasangan Papan Duga
Pemasangan di atas landasan (pondasi yang kokoh, sehingga ketinggiannya terhadap ketinggian referensi tidak berubah.
Tidak terdapat banyak sampah dan sejenisnya, yang dapat mengganggu pembacaan.
Dapat dibaca sedekat mungkin oleh petugas.
Sebaiknya ketinggian di masing -masing papan duga telah diikat dengan ketinggian referensi.
2.2. Alat Ukur Elevasi Muka Air Jenis Pelampung
Jenis Richard : jenis ini mempunyai alat yang mencatat perubahan permukaan muka air pada kertas pencatat yang dilingkarkan pada drum / silinder dengan sumbu vertikal yang diputar oleh jam. Pencatatan dilakukan oleh pena pencatat yang merubah permukaan air itu menjadi putaran sudut. Jenis Fuess : jenis ini mempunyai peralatan yang mencatat perubahan permukaan air pada kertas pencatat yang dilingkarkan dilingkarkan pada drum / silinder yang berputar. Drum dengan kertas pencatat ini digerakkan oleh roda sebanding dengan permukaan air. Jenis ini mempunyai arah pencatatan yang langsung mudah dibaca. Jenis Roll : jenis ini mempunyai peralatan yang menggerakkan putaran sudut roda pemutar yang mengikuti perubahan permukaan air menjadi pergerakan roda ulat ( worm gear ) sehingga pena pencatat itu bergerak horisontal yang mencatat perubahan perubahan permukaan air itu pada kertas pencatat yang dilingkarkan pada drum dengan sumbu horisontal.
Alat Ukur Tipe Pelampung
2.3. Automatic Water Level Recorder
Elevasi muka air sungai dapat tercatat secara kontinyu sepanjang waktu. Alat ukur yang banyak digunakan di Indonesia adalah dengan menggunakan pelampung yang dilindungi dengan sumur pengamatan agar gelombang dan aliran tidak mengganggu pada saat pencatatan. Pelampung tersebut mengikuti gerak naik turunnya muka air dan gerak tersebut ditransfer ke roda gigi yang mereduksi fluktuasi muka air (fluktuasi muka air biasanya lebih besar dari tinggi ke rtas pencatat). Roda gigi tersebut dihubungkan dengan pena pencatat yang mencatat pada kertas grafik yang digulung pada silinder yan g berputar. Hasil pencatatan berupa grafik fluktuasi muka air sungai sebagai fungsi waktu.
Automatic Water Level Recorder (AWLR) Apabila data tinggi muka air di perlukan disuatu sungai, maka diperlukan diperlukan satu alat yang dapat merekam setiap gerakan muka air secara otomatik otomatik yang disebut Automatic disebut Automatic Water Level Recorder (AWLR) . Dalam pemakaian terdapat beberapa jenis AWLR baik yang menggunakan pelampung maupun pneumatik. Untuk mendapatkan data yang akurat, Lambie (1978) memberikan beberapa petunjuk dalam operasional alat jenis AWLR, sebagai berikut berikut :
o o o
sumur penenang harus selalu dalam keadaan terpelihara. pipa penghubung dan sumur harus bebas dari lumpur papan duga acuan harus selalu tepat sesuai dengan tinggi
acuan
Stilling well
Recorder
Flcod stage
Ground surface Flusing tank
Water surface Valpes Intakes
Hasil Rekaman Alat Ukur Otomatis (Sri Harto, 2000)
Alat Pencatat Muka Air Otomatis (Sosrodarsono, 1987)
2.4. Alat Ukur Elevasi Tipe Tekanan Prinsip kerja: hubungan yang linier antara tinggi muka air dan tekanan air (jika gaya gelombang ditiadakan). ditiadakan). Alat pengukur tekanan diletakkan di dasar sungai. Alat pengukur ini tidak menghalangi aliran sungai dan dapat meneruskan tekanan air melalui pipa tekan. Alat ini dapat ditempatkan pada bagian yang terdalam dari sungai dan alat ini dapat digunakan pada sungaisungai-sungai kecil di pegunungan yang pada musim kemarau airnya menjadi kecil.
Alat Ukur Jenis Tekanan (Sosrodarsono, 1987)
3. Pengukuran Debit
Debit aliran dapat diperoleh dengan mengalikan luas tampang aliran dan kecepatan aliran. Kedua parameter tersebut tersebut dapat dapat diukur pada suatu tampang melintang sungai. sungai.
Q = A . V dengan : = debit (m3/s) Q = luas penampang (m 2) A V = kecepatan air rata-rata (m/s)
Mengingat bahwa sungai mempunyai bentuk tampang lintang yang tidak teratur dan kecepatan aliran juga tidak seragam pada seluruh tampang, maka pengukuran debit sungai dilakukan dengan membagi tampang sungai menjadi sejumlah pias. Di setiap pias diukur luas tampang dan kecepatan reratanya. Dalam praktek terdapat dua cara pengukuran debit yaitu pengukuran langsung dan pengukuran tidak langsung.
Metode Pengukuran Debit
1. Pengukuran Langsung 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Pengukuran dengan Current Meter Pengukuran Dengan Pelampung Pengukuran Dengan Velocity Head Rod Pengukuran Dengan Thrupp ’s wake (ripple) meter Pengukuran Elektromagnetik Pengukuran Ultrasonik Pengukuran Dengan Bahan Terlarut
2 Pengukuran Tidak Langsung 1. Slope Area Method 2. Bangunan Ukur
1. Metode Pengukuran Langsung
Metode Pengukuran Langsung digunakan jika kedua parameter pengukuran (kecepatan dan luas tampang) dapat diukur.
Pengukuran kecepatan dengan bantuan Current Meter , Pelampung, Velocity Head Rod atau dengan memanfaatkan sistim Elektromagnetik dan Ultrasonik maupun dengan Bahan Terlarut. Terlarut.
2. Current meter Current meter merupakan alat untuk mengukur kecepatan arus Current meter hanya dapat digunakan untuk mengukur kecepatan pada suatu penampang sungai.
Untuk memperoleh kecepatan pada seluruh penampang sungai, maka pengukuran dilakukan dengan membagi penampang saluran dalam beberapa bagian.
PENGUKURAN DEBIT SUNGAI A. PENGUKURAN SECARA LANGSUNG 1. Pengukuran Dengan “ Current Current Meter ” ” Alat ini pada dasarnya hanya mampu mengukur kecepatan air tepat dititik tengah Propeller atau titik tengah cup (mangkok). sehingga kecepatan arus air diperoleh sebagai fungsi jumlah putaran propeller atau cup dengan persamaan berikut :
V = A + n B dimana : V n A,B
= kecepatan arus sungai dalam m/det. = jumlah putaran dalam waktu tertentu. = tetapan, ditentukan dari kalibrasi.
Kecepatan Rata -rata
Mengacu pada profil teoritik distribusi kecepatan vertikal, maka kecepatan ratarata-rata vertikal dapat dianggap sama dengan kecepatan yang terukur pada kedalaman 0.6 H.
Apabila dikehendaki pengukuran yang lebih dari satu titik, maka dapat dilakukan pengukuran pada dua titik dengan kedalaman masingmasing-masing 0.2 H dan 0.8 H dan kecepatan rata-rata dihitung dengan persamaan :
V =
V 0.2 H + V 0.8 H
2
Kecepatan Rata -rata
Apabila dikehendaki pengukuran di lebih banyak vertikal, dapat dipergunakan persamaan untuk pengukuran tiga titik.
V =
V 0.2 H + V 0.6 H + V 0.8 H
3
Untuk pengukuran 4 dan 5 titik dapat digunakan persamaan sebagai berikut: + 2V 0.6 H + V 0.8 H V V = 0.2 H 4 V =
V p + 3V 0.2 H + 2V 0.6 H +3V 0.8 H + V d
10
Ada dua tipe alat ukur current meter yaitu tipe mangkok (Price cup current meter ) dan tipe balingbaling baling (Propeller current meter ). ). Pada tipe pertama, mangkok -mangkok berputar terhadap sumbu vertikal, sedang tipe kedua baling baling berputar terhadap sumbu horizontal. Jumlah putaran per satuan waktu dapat dikonversi menjadi kecepatan arus.
Perhitungan Debit
Debit penampang sungai dihitung dengan persamaan:
Q = ∑ qi dengan : Q = debit penampang sungai (m3/s) qi = debit tiap segmen (m3/s)
Untuk mean area method: qi = b ⋅
d n + d n+1 V n +V n+1
2
⋅
2
Untuk mid area method: qi = V n ⋅ d n ⋅ (0.5bn + 0.5bn+1 )
q i = V n ⋅ d n ⋅ bn
Pelaksanaan Pengukuran 1. Dengan cara menyeberang ( wading) – Cara ini dilakukan oleh pengukur dengan cara menyeberang menyeberang sungai dan mengukur di vertikal yang telah ditetapkan sebelumnya. Biasanya pengukur berdiri menghadap arus, di hilir current meter dengan sudut 45º 45º sepanjang lengan. – Pengukuran dengan cara ini hanya dapat dilakukan pada kedalaman dan kecepatan yang sedemikian sehingga tidak membahayakan pengukur. – Apabila kedalaman air masih sekitar satu meter, maka pengukur masih diperbolehkan melakukan pengukuran dengan cara ini. Meskipun demikian, hal ini bukan merupakan patokan karena meskipun kedalamnya kurang dari satu meter, tetapi kecepatan airnya besar, maka hal ini ini akan membahayakan pengukur atau pengukur tidak dapat melakukan pengukuran dengan ketelitian tinggi.
Pelaksanaan Pengukuran
2. Dengan kabel ( cable gauging) – Pengukuran dengan kabel pada dasarnya dilakukan dengan cara yang sama. Perbedaanya terletak pada penggantung untuk current meternya. Untuk pengukuran ini current meter dipasang pada kabel yang digulung pada satu penggulung yang dapat diketahui. Pengukuran dengan ca cara ra ini dapat dilakukan dari atas jembatan atau dengan menggunakan perahu.
Apabila dikehendaki pengukuran 5 titik, maka persamaan menjadi :
V =
V p + 3V 0.2 H + 2V 0.6 H + 3V 0,8 H + V d
10
2. Pengukuran Menggunakan Type Pelampung Pelampung Pada dasarnya semua benda yang dapat mengapung seperti kayu, bola bola plastik dan lainlain-lain dapat digunakan sebagai alat ukur kecepatan. Dalam prakteknya terdapat beberapa jenis pelampung yang disarankan, yaitu yaitu :
1. 2. 3.
pelampung jenis permukaan; pelampung dengan pemberat; dan pelampung jenis batang. Prinsip kerja menggunakan pelampung dapat diuraikan sebagai berikut berikut
: awal langkah adalah menentukan dua titik atau garis tegak lurus dengan arah aliran sungai, dimana kedua titik memiliki jarak (L) tertentu; tandai kedua titik tersebut dengan bagian hulu sebagai titik 1 dan dan bagia hilir sebagai titik 2; pelampung ditempatkan pada garis 1 dan dibiarkan hanyut sampai pada garis 2.
dalam proses mengalirnya pelampung dari titik 1 hingga titik 2 dihitung dihitung waktu (t) yang diperoleh menggunakan stop watch; tandai kedua titik tersebut dengan bagian hulu sebagai titik 1 dan dan bagia hilir sebagai titik 2; dari hasil praktek ini diperoleh kecepatan aliran menggunakan persamaan berikut :
V =
L t
Besaran kecepatan yang diperoleh adalah kecepatan permukaan air dan untuk memperoleh kecepatan penampang, besaran tersebut perlu dikalikan dengan koefisien aliran α < 1. Nilai α tergantung dari jenis pelampung yang digunakan. Horst (1979) mengusulkan besar koefisien koefisien sebagai berikut : Pelampung permukaan : α ~ 0,85 untuk keadaan normal α ~ 0,60 untuk kedalaman < 0,5 meter α ~ 0,90 untuk kedalaman 3 – 3 – 4 meter
2. Pengukuran Dengan Pelampung Prinsip kerja: Mengukur selang waktu yang diperlukan oleh pelampung untuk menempuh suatu jarak tertentu. Biasanya cara ini dilakukan pada waktu banjir di mana pemakaian current meter sulit dilakukan, atau pada survei pendahuluan. Pada dasarnya semua benda yang mengapung, seperti kayu, bola plastik dan lainlain-lain, dapat digunakan sebagai alat untuk mengukur kecepatan. Meskipun demikian dalam praktek terdapat beberapa jenis pelampung yang disarankan seperti sketsa berikut:
Pelampung dengan pemberat α ~ 1,00 Pelampung jenis batang, α ~ 0,85 – 0,85 – 1,00
A
B
C
A: Pelampung permukaan B: pelampung dengan pemberat C: Pelampung batang Gambar beberapa jenis pelampung (Sri Harto, 2000)
3. Pengukuran Menggunakan Velocity Head Rod Alat ukur ini terdiri dari papan berskala, mirip dengan papan duga duga yang salah satu sisinya dipertajam. Alat ukur ini dimasukkan kedalam saluran dengan sisi tajam menghadap ke hulu dan tinggi air dibaca (H1), selanjutnya alat tersebut diputar 90o tegak lurus arah aliran dan tinggi air dibaca (H2). Tinggi kecepatan diperoleh dari selisih dua pengukuran tinggi pe permukaan rmukaan air ( H2 - H1 ). Alat ini hanya direkomendasikan untuk kecepatan antara 0,5 – 0,5 – 2,5 m/dtk. Pengukuran dengan cara ini memanfaatkan prinsip yang digunakan dalam pitot meter, yaitu : H =
dengan : H v g
V 2
2g
: : :
tinggi kecepatan dalam meter kecepatan dalam m/det. gravitasi
H2
H1
90 o
Pengukuran Dengan Velocity Head Rod
Prinsip pengukuran didasarkan pada persamaan persamaan pitot pitot meter, meter, yaitu : 2
H =
V
2g
Pengukuran Dengan Thrupp’s wake (ripple) meter
Alat ukur ini dapat dimanfaatkan untuk pengukuran dengan ketelitian yang cukup, untuk kecepatan di atas 1 m/det.
Karena dalam pengukuran sudut di sungai sulit dilakukan, maka digunakan dua batang yang dipasang dengan jarak tertentu dan pengukuran sudut diganti dengan pengukuran jarak antara sumbu penghubung dua batang tersebut dengan titik potong antara dua gelombang yang terbentuk terbentuk .
4. Pengukuran Menggunakan Thrupp’ Thrupp’ s Wake Meter Sistem kerja alat ini adalah dua batang tegak lurus dengan aliran aliran air ditancapkan dengan jarak tertentu (W). Maka pengukuran sudut diganti diganti dengan pengukuran jarak antara sumbu penghubung dua batang tersebut tersebut dengan titik -potong antara dua gelombang yang terbentuk.
W
H = C + X . L L
dengan : V C X
: kecepatan permukaan dalam ft/det. : tetapan sebesar 0,40 : variabel yang besarnya tergantung dari nilai W W ( I nchi )
X
4 6 8 9 12
0,280 0,206 0,161 0,145 0,109
Pengukuran Elektromagnetik
Prinsip dasar dari pengukuran ini adalah pengukuran tegangan yan g ditimbulkan oleh aliran air melewati medan magnet (Herschy, 1982 dalam Sri Harto, 2000). Tegangan ini sebanding dengan kecepatan air ratarata-rata.
Pengukuran dengan Ultrasonik
Pada dasarnya pengukuran dengan ultrasonik memperoleh besaran kecepatan dari perbedaan waktu yang diperlukan oleh pulsa ultrasonik yang diarahkan secara diagonal, baik kearah tranducers di sebelah hulu maupun tranducers ke arah hilir.
Pengukuran Dengan Bahan Terlarut
Prinsip pengukuran ini adalah dengan menginjeksikan bahan terlarut (tracer ) di titik injeksi dan mengambil sampelnya di sebelah hilir dalam jarak tertentu.
Pengukuran ini hanya dapat dilakukan dalam satu penggal sungai yang mungkin sampai beberapa kilometer saja. kilometer saja.
3.2 Pengukuran Tidak langsung
Pengukuran secara tidak langsung memiliki pengertian sebagai upaya memperoleh besaran debit yang dilakukan setelah kejadian banjir yang sangat cepat dengan memanfaatkan prinsip-prinsip hidraulika. Boyer (1964), Barnes dan Davidian (1978), Ponce (1989) dan Mosley dan Mc Kerchar (1993) menunjukkan beberapa cara pengukuran secara tidak langsung.
Pengukuran tidak langsung terbagi atas dua cara yaitu: 1. Dengan Slope Area Method 2. Dengan Bangunan Ukur
3.2.1. Slope Area Method
Cara ini baik digunakan untuk bagian sungai yang lurus dan seragam untuk menghitung debit puncak.
Tinggi muka air maksimum yang diperlukan untuk hitungan h itungan ini dapat diperoleh dari data banjir pada suatu suatu tebing sungai setelah terjadi banjir.
Kecepatan aliran dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan Manning:
1 2 / 3 1/ 2 v = C R ⋅ S ⋅ n
v = kecepatan (m/s) C = tetapan = 1 untuk unit metrik R = radius hidraulik S = kemiringan dasar saluran n = kekasaran manning
1. Pengukuran Dengan “ Slope Area Method ” Slope - - ”
Tinggi muka air maksimum yang diperlukan untuk hitungan ini dapat diperoleh dengan data dari ‘crest gauge’ atau data bekas banjir yang dapat diperoleh di tebing sungai setelah terjadi banjir. Luas penampang melintangsungai diperoleh dari rat-rata tiga penampang sungai dan kecepatan
Menurut Barnes (1978) dan Ponce (1989) menunjukkan bahwa dalam persamaan Manning mengandung beberapa faktor yagn spesifik terhadap sifat saluran yang disebut ‘conveyance’ . Dengan demikian persamaan debit menjadi
Q = K S Dari beberapa pertimbangan Barnes (1978) menyarankan sebagai bahan pertimbangan dalam pemilihan penggal sungai untuk pengukuran.
1. panjang penggal sungai hendaknya paling sedikit 75 x kedalaman air rata2. 3.
rata. beda ketinggian paling sedikit sama dengan tinggi kecepatan. beda ketinggian paling sedikit 15 cm.
Bangunan Ukur
Debit dapat diperoleh dengan memanfaatkan bangunanbangunan bangunan ukur seperti bendung, goronggorong-gorong, contracted opening (penyempitan) dan flume.
Pengukuran ini dilakukan bila caracara-cara yang lain tidak menguntungkan.
Bangunan ukur dapat dibuat sedemikian rupa, sehingga ada hubungan antara debit dan tinggi muka air.
Boyer (1964 ), Barnes (1978), Horst (1979) dan penulis lain menunjukkan berbagai cara konvensional untuk memperkirakan debit sungai dengan beberapa macam bangunan ukur, yaitu : a. Penyempitan b. Bendung
a. Penyempitan
Pada kondisi seperti ini Boyer dan Barnes menyarankan agar menggunakan persamaan berikut : 2 ⎛ ⎞ V A Q = C . Ac 2 g ⎜ Δh + α hf ⎟ − ⎜ ⎟ 2g ⎝ ⎠
dengan : C = koefisien debit. A c = luas penampang minimum pada penyempitan. Δh = beda tinggi muka air di hulu dan dipenyempitan. α = pertimbangan kecepatan rata-rata dihulu. V A = kecepatan rata-rata di hulu. hf = kehilangan energi akibat gesekan
Barnes memberikan persamaan untuk kehilangan energi (hf) yang terjadi :
⎛ Q 2 ⎞ Q ⎞ . K k ⎟ + L ⎛ hf = Lw ⎜ ⎜ ⎟ ⎝ K k ⎠ ⎝ K h ⎠
2
dengan : Lw = panjang beda tinggi muka air di hulu dan di penyempitan. K h = conveyance di bagian hulu. K k = conveyance di kontraksi. L = panjang kontraksi. V A = kecepatan rata-rata di hulu. hf = kehilangan energi akibat gesekan
a. Bendung White memberikan persamaan umum untuk pelimpah ambang lebar berbentuk persegi sebagai berikut :
Q = (2 / 3)
3/ 2
F . C d . L gh3/ 2
dengan koefisien F bernilai F bernilai 1 dan 1 dan koefisien Cd dengan nilai : 0,848 Persamaan umum untuk pelimpah ambang lebar berbentuk persegi sebagai sebagai berikut :
Q=
2 3
C 2 g L H 1,5
Bos (1978) memberikan nilai koefisien C yang merupakan fungsi b/B dan H/p dalam bentuk tabel berikut
Tabel Nilai Koefisien C sebagai fungsi b/B dan H/p C
b/ B
1,0 0,9 9,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
0,602 0,599 0,597 0,595 0,593 0,592 0,591 0,590 0,589 0,588 0,587
+ + + + + + + + + + +
0,075 0,064 0,045 0,030 0,018 0,011 0,006 0,002 0,018 0,021 0,023
H/p H/p H/p H/p H/p H/p H/p H/p H/p H/p H/p
Kindsvate dan Carter (Bos, 1978) memberikan persamaan penampang bentuk segitiga :
Q=
8 15
C
2 g tan
θ
2
H e2 , 5
H h
b
4. Liku Kalibrasi
Liku kalibrasi adalah hubungan grafis antara tinggi muka air air dan debit
Liku kalibrasi dapat diperoleh dengan sejumlah pengukuran yang terencana, dan mengkorelasikan dua variabel yaitu titinggi muka air dan debit di suatu stasiun hidrometri.
Hubungan grafis antara variabel tinggi muka air dan debit dapat dilakukan dengan cara sederhana, yaitu menghubungkan titik -titik pengukuran dengan garis lengkung di atas kertas grafik.
Persamaan yang selama ini banyak dipakai untuk menggambarkan liku kalibrasi adalah : Q = A (H+∆H)B Q
debit (m3/s) A,B
H ∆H
tetapan
tinggi muka
angka koreksi, antara nol papan duga dan angka papan duga dengan Q = 0
Contoh kalibrasi untuk DAS Progo Di Bantar
