ALAT UKUR DEBIT CIPOLETTI DAN THOMPSON PADA PADA SALURAN TERBUKA Dibuat untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Hidrolika
SMTS07-A
Nama
: Hendi Kurniawan
NPM
: 14313014
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULT FAKULTAS AS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS GUNADARMA 2014
ALAT UKUR DEBIT CIPOLETTI DAN THOMPSON PADA SALURAN TERBUKA Hend K!"n#$#n 14%1%014 - SMTS 07 A Jurusan Teknik Sipil, FTSP, Universitas Gunadarma, Depok Email: hendikrnwn@gmail!om
ABSTRAK Pengukuran de"it "erguna untuk mengetahui potensi sum"er da#a air suatu wila#a D$S dan di%adikan untuk memonitor dan mengevaluasi nera!a air melalui pendekatan sum"er da#a air permukaan #ang ada Pengukuran de"it di"agi men%adi "e"erapa "agian metode salah satun#a metode sekat ukur $lat ukur de"it dengan metode sekat ukur pada saluran ter"uka memiliki konsep sederhana, #aitu hu"ungan kedalaman muka air dengan la%u #ang dipengaruhi oleh "entuk dan dimensi alatn#a Perhitungan de"it menggunakan persamaan tinggi air atau head Parameter #ang dapat digunakan dalam pemilihan alat ukur terse"ut antara lain kemudahan dan "ia#a pem"uatan serta pemasangann#a, %umlah de"it #ang dapat diukur se!ara optimal, dan dimensi salurann#a $da "e"erapa %enis alat ukur de"it #ang menggunakan metode sekat ukur diantaran#a, #aitu sekat Thompson &untuk de"it kurang dari '(( lt)d*, sekat +om%in dan ipoletti &untuk de"it antara '(( dan '((( l)d*
K#&# '!n( : de"it, sekat ukur ipoletti, sekat ukur Thompson, saluran ter"uka
1
1) ALAT UKUR DEBIT SALURAN TERBUKA 1)1
De*&
Debit adalah suatu koefisien ang menatakan banakna air ang mengalir dari suatu sumber !ersatu"satuan waktu#dilambang kan dengan $ dalam satuan meter kubik% detik& Pengukuran debit dilakukan dengan berbagai 'ara antara lain: a& Pengukuran debit dengan bangunan air b& Pengukuran debit berdasarkan aliran dan luas !enam!ang melintang '& Pengukuran dengan alat"alat tertentu se!erti !engukur arus magnetis# !engukuran gelombang su!ersonis Kemam!uan !engukuran debit aliran sangat di!erlukan untuk mengetahui !otensi sumber daa air suatu wilaa DA(& Debit aliran )uga di)adikan untuk memonitor dan menge*aluasi nera'a air melalui !endekatan sumber daa air !ermukaan ang ada&
1)2
S#+!"#n Te"*!'#
Aliran saluran terbuka adalah aliran air dalam saluran ang memiliki !ermukaan bebas ang terbuka terhada! tekanan atmosfir# ini adalah 'iri khusus ang membedakanna dengan saluran !i!a& Aliran !ada saluran terbuka disebabkan oleh kemiringan saluran dan !ermukaan 'airanna serta kekasaran saluranna& (aluran terbuka meli!uti semua )enis saluran terbuka ang bersifat alami dan buatan&
1)%
B#n,!n#n U'!"
+angunan ukur adalah bangunan ang da!at digunakan untuk mengukur aliran ang melewatina& Pada )aringan irigasi bangunan ukur ini di!asang !ada setia! !angkal saluran tersier dihilir !intu sada!& Pada bangunan bagi# dimana hilir bangunan terda!at lebih dari satu saluran sekunder atau !rimer# hana satu saluran ang tidak dilengka!i dengan bangunan ukur& (elebihna di!asang bangunan ukur !ada saluran sekunder& +agian bangunan ukur ang berfungsi untuk mengukur debit adalah !intu ukur dan sekat ukur&
,
1)4
Pen,!'!"#n De*&
(e'ara umum !engukuran debit di!ermukaan bebas dilakukan untuk mengetahui bera!a debit aktual ang ada untuk !emanfaatan atau !engendalian aliran suatu badan air& Pengukuran debit umumna dilakukan !ada waktu"waktu tertentu dan sering kali berkaitan dengan usaha untuk menda!atkan rating !urve& (emakin banak !engukuran dilakukan akan semakin teliti analisa data& -ntuk menentukan )umlah !engukuran ang dilakukan tergantung ke!ada: a& .u)uan !engukuran b& Ke!ekaan aliran !ermukaaan bebas '& Ketelitian ang ingin di'a!ai .erda!at bebera!a metoda !engukuran debit aliran !ermukaan bebas berdasarkan varia"el mau!un 'ara !enin)auan na ang ditin)auna# aitu : a& +erdasarkan varia"el ang ditin)au 1/ Metode luas ke'e!atan ,/ Metode sekat ukur a/
(ekat ukur !ippoleti
b/
(ekat ukur Thompson
!*
Alat ukur Parshall -lume
d/
(ekat ukur Drempel
b& +erdasarkan 'ara !enin)auanna 1/ Metode !engukuran tidak langsung a/
Pelam!ung
b/
Pengukuran urrent meter
'/
Menggunakan Persamaan .anning
,/ Metode !engukuran langsung a/
Alat ukur Pintu omin
b/
Alat ukur !ippoleti
'/
(ekat ukur Thompson
d*
Alat ukur Parshall -lume
3
2) ALAT UKUR CIPOLETTI 2)1
G#*#"#n U!
Alat -kur Debit i!!olleti adalah suatu alat ukur debit berdasarkan !elua!an sem!urna dengan ambang ti!is& Alat ukur ini meru!akan dinding tegak dengan !enam!ang !engaliran 2!enam!ang basah/ ang berbentuk tra!esium 2sisina 4 : 1/& Alat ukur debit ini digunakan untuk mengukur debit saluran ang tidak begitu besar dengan debit antara ,00 hingga ,000 1%d# dan biasa di!akai !ada saluran ang langsung ke sawah& Alat ini sesuai di!akai di !egunungan dimana tanah mem!unai kemiringan ang 'uku! besar& Prinsi! ker)a bangunan ukur i!oletti di saluran terbuka adalah men'i!takan aliran kritis& Pada aliran kritis# energi s!esifik !ada nilai minimum sehingga ada hubungan tunggal antara head dengan debit& Dengan kata lain $ hana meru!akan fungsi H sa)a&
2)2
R!!.#n U!
umus umum ang menghubungkan ketinggian muka air 2h/ dan debit 2$/ untuk alat ukur ambang i!oletti adalah sebagai berikut: /
, =
3
&, d &"&h
3% ,
,& g
Keterangan umus $
debit aliran 2m3%s/
d
koefisien debit 0#53
b
lebar ambang 2m/
h
tinggi muka air 2m/
g
gra*itasi 26#7 m%s,/ Dikarenakan ter)adi kontraksi aliran air !ermukaan bebas di muka ambang
ta)am maka !ersamaan alat ukur 'i!oletti men)adi:
/
=
/
2)%
0# 4,&"&h , g h =
1#75&"&h
3% ,
Pen,!'!"#n A+#& C/+e&& 4
2)%)1
A+#& #n, D/e"+!'#n
a& (ekat tra!esional ang sisi"sisi sekat itu merun'ing dibuat dari !elat logam2ba)a#alumunium#dll/ atau dari kau la!is bisa )uga dibuat dari beton atau !asangan batu& b& Penggasis# tongkat ukur# atau !ita ukur& '& Hitung debit dengan !ersamaan
/
2)%)2
=
1#75&"&h
3% ,
Ke#d##n !n&!' Pen,!'!"#n
a& Aliran di hulu dan hilir sekat harus tenang b& Aliran hana melalui sekat# tidak ada kebo'oran !ada bagian atas atau sam!ing sekat '& Air harus mengalir bebas dari sekat# tidak menem!el !ada sekat
4 1
8ambar ,&1 gambar model sekat ukur i!oletti
2)%)%
C#"# Pen,!'!"#n
a& .em!atkan sekat !ada aliran air bisa beru!a sungai ke'il# !elim!ah mata air dan sebagaina ang akan diukur# !ada !osisi ang baik sehingga sekat betul"betul mendatar atau ketinggian muka air !ada kedua sisi adalah sama b& -kur ketinggian muka air dengan alat ukur !enggaris# tongkat ukur# atau !ita ukur&
2)%)4
Pe"&*#n,#n d#+# Pen,!'!"#n De*& den,#n A+#& U'!" C/+e&&
9
a& Head 2beda ele*asi !ada ambang dengan muka air di hulu/ tidak lebih ke'il dari 5 'm dan tidak lebih besar dari 50 'm untuk debit aliran ang diran'ang& b& -ntuk weir berbentuk segi"em!at dan tra!esium# head; tidak melebihi 1%3 dari !an)ang weir atau lebar ambang 2H ma< = 1%3 >/& '& >ebar
ambang weir harus di!ilih
sedemikian
ru!a
sehingga
head untuk debit ren'ana mendekati head maksimum; dengan mem!erhatikan !ersaratan 2a/ dan 2b/& d& Ka!astas aliran dengan *ariasi lebar alat ukur dan kedalam muka air da!at dilihat !ada tabel ,&1 e& ?le*asi ambang 2'rest/ harus di!asang 'uku! tinggi sehingga air melim!ah melaluina dan )atuh bebas 2free
flow/# dengan
ruang udara di bawah dan di sekitar ter)unan air 2na!!e;/& f& Kemiringan !intu 4 : 1 g& 2h/ harus diukur !ada titik dengan )arak minimal 4H dari ambang ke arah hulu saluran& h& .ebal ambang ukur harus antara 0#7 s%d , mm i&
Permukaan air di bagian hilir !intu minimal 5 'm dibawah ambang ukur bagian bawah&
)&
2h/ harus @ 5 'm# teta!i >%3
k& P dihitung dari saluran sebelah hulu harus @ dari ,hma<# dimana hma< adalah ketinggian air ang dihara!kan& l&
b diukur dari te!i saluran dan harus @ ,hma<&
5
.abel ,&1 Debit 2>t%detik/ untuk sekat ukur i!oletti
2)4
C"-(" A+#& C/+e&&
iri"'iri khusus dari alat ukur i!oletti# antara lain: a& Konstuksi sederhana sehingga da!at dibuat dari bahan"bahan lokal se!erti kau# !lat besi dan sebagaina& b& +erbentuk tra!eBium dengan !erbandingan !an)ang sisi 4:1& '& Da!at digunakan untuk mengukur debit air !ada saluran ang berukuran ke'il# misalna saluran sekunder dan tersier# dengan debit aliran sekitar 100 hingga ,000 l%d&
C
d& +ila di!erlukan dibuat dalam bentuk ang di!indah"!indahkan& (angat 'o'ok untuk areal !erkebunan tebu ang sering !indah"!indah lokasi atau untuk ke!erluan !enelitian efisiensi irigasi dan kebutuhan air tanaman& e& Agar da!at berfungsi dengan baik# di!erlukan kemiringan aliran air ang 'uku! dan tidak 'o'ok di!akai diareal irigasi ang datar& f& Di muka ambang# mudah ter)adi !engenda!an lum!ur ang da!at mem!engaruhi hasil !engukuran debit dan !erlu !emeliharaan ang teratur&
2)
Ke+e*3#n d#n Ke'!"#n,#n A+#& U'!" C/+e&&
a& Kelebihan Kelebihan dari alat i!oletti#aitu 1/ (ederhana dan mudah dibuat ,/ +iaa !elaksanaan tidak mahal b& Kekurangan 1/ .er)adi sedimentasi dihulu bangunan& ,/ Pengukuran debit tidak bisa dilakukan )ika muka air hilir naik diatas ele*asi ambang bangunan ukur&
%) ALAT UKUR THOMPSON %)1
G#*#"#n U!
Alat ukur ini berbentuk segitiga sama kaki terbalik# dengan sudut !un'ak di bawah& (udut !un'ak da!at meru!akan sudut siku atau sudut lain# misalna 50 atau 30& Alat ukur .hom!son sering digunakan untuk mengukur debit"debit ang ke'il aitu sekitar ,00 lt%detik& Ambang !ada alat ukur thom!son meru!akan suatu !elim!ah sem!urna ang melewati ambang ti!is (ekat .hom!son 2E"not'h/ adalah nama ang terkenal di PDAM# khususna di kalangan o!erator ang bertanggung )awab atas kelan'aran !asokan air# mulai dari sumber air baku 2intake# bron'a!tering/# transmisi 2unit bak !ele!as tekanan# +P./# serta instalasi !engolahan air 2sedimentasi# kanal/& (ebagai alat ukur# sekat
7
.hom!son sangat dibutuhkan untuk mengetahui !erkiraan debit air ang akan dan sudah diolah&
%)2
R!!.#n U!
+erdasarkan !ada bentuk !un'ak !elua! biasa beru!a ambang ti!is mau!un lebar& !elua! biasa disebut ambang ti!is bila tebal !elua! t 0#9 H dan disebut ambang lebar& A!abila 0#9 H t 0#55 H keadaan aliran adalah tidak stabil dimana da!at ter)adi kondisi aliran air melalui !elua! ambang ti!is atau ambang lebar& 8ambar dibawah ini menun)ukkan !elua! segitiga# dimana air mengalir di atas !elua! tersebut# tinggi !elua!an adalah H dan sudut !elua! segitiga adalah F Dari gambar tersebut lebar muka air adalah:
.otal head line h H0
H
H
F P
b
8ambar3&1 (ekat .hom!son 2 E"not'h/
+ , H .g
α
%,
Dengan menggunakan !ersamaan deferensial dan integrasi dida!at suatu rumus !ersamaan untuk men'ari nilai debit !ada alat ukur !elua! segitiga# ada!un !ersamaan tersebut adalah :
6
/ A!abila sudut
α
7 =
19
,d & tan
θ ,
&h
9%,
,& g
60# d 0#5 dan !er'e!atan grafitasi 6#71 mG%d
maka #debitna $ 1#41C H9%, Persamaan E"not'h telah distandarkan oleh (I 21670/# A(.M 21663/# and -(+ 2166C/ semuana memberikan hasil menggunakan 0indsvater1Shen
e2uation& ontoh !enggunaan !ersamaan tersebut adalah se!erti dibawah ini& Dimana $ dalam unit 'fs dan tinggi dalam unit ft& Diberikan dibawah ini kur*a untuk dan k *s sudut& Pada standar ang ada tidak diberikan !ersamaan untuk menusunan kur*a tersebut# sehingga satu satuna )alan adalah menggunakan kur*a tersebut& 8ambar 3&, Kur*a E"not'h
%)%
Pen,!'!"#n A+#& T3/.n
%)%)1 A+#& #n, D/e"+!'#n
Alat ang di!erlukan untuk !erhitungan debit# antara lain: a& (ekat E"not'h# dibuat dari !elat logam 2ba)a# aluminium# dan lain" lain/ #dari kau la!is# atau dari !asangan batu b& Penggaris# tongkat ukur atau !ita ukur
%)%)2 Ke#d##n !n&!' Pen,!'!"#n
a& Aliran di hulu dan di hilir sekat harus tenang&
10
b& Aliran hana melalui sekat# tidak ada kebo'oran !ada bagian atas atau sam!ing sekat& '& Aliran harus mengalir bebas dari sekat# tidak menem!el !ada sekat 2lihat 8ambar 3&3 / d& .ebal ambang ukur antara 0#7 sd , mm& e& Permukaan air dibagian hilir harus min 5 'm dibawah ;ambang ukur bagian bawah;& f& h harus @ 5 'm untuk menghindari kesalahan ukur& g& Persamaan dikembangkan untuk h antara 37 'm dan h%P,#4& h& Persamaan dikembangkan untuk E"not'h ang sem!urna# dalam arti h%+ harus =0&,& i&
>ebar saluran rata"rata 2+/ harus @61 'm&
)&
+agian bawah E"not'h harus min& 49 'm diatas bagian dasar saluran bagian hulu
A!abila alat ukur tidak memenuhi ketentuan diatas# maka alat ukur disebut alat ukur ;E"not'h ang tidak sem!urna;& Dimana: a& h%+ ang dibutuhkan = 0#4& b& Dasar ambang ukur bagian bawah 'uku! 10 'm diatas dasar saluran sebelah hulu& '& >ebar saluran 'uku! dengan 10 'm# dan h bisa sam!ai 51 'm 2Enot'h sem!urna mem!unai h 37 'm/ d& 8rafik ang digunakan berbeda# gra!hi' memberikan hubungan antara sebagai fungsi dari h%P dan P%+ dan hana berlaku untuk E" Not'h dengan sudut 600 e& Pada (tandar -(+# 166C da!at dilihat bahwa Nilai bergerak dari 0#9C5 sd 0#5J sedangkan !ada E"Not'h sem!urna dengan sudut 600# nilai adalah 0#9C7&
11
8ambar 3&3 -kuran head Alat -kur .hom!son
%)%)2 C#"# Pen,!'!"#n
a& .em!atkan sekat !ada aliran ang akan diukur# !ada !osisi ang baik sehingga sekat betul"betul mendatar atau ketinggian muka air !ada kedua sisina adalah sama& b& -kur ketinggian muka air dengan !enggaris# tongkat ukur dan !ita ukur )
%)%)% Pe"&*#n,#n d#+# Pen,!'!"#n De*& A+#& U'!" T3/.n
a& eir harus halus dan tegak lurus terhada! sumbu kanal b& Pan)ang weir atau sudut not'h ditentukan dengan akurat '& Mengu!aakan tinggi kanal dari dasar dua kali dari maksimum head air di atas dasar takik d& +ahanna dari lem!eng ti!is 3"9 mm# e& Alat ukur di!asang !ada )arak minimal tiga kali head maksimumna&
.abel 3&1 Perbandingan Nilai Head 2'm/ dengan Debit 2>t%detik/ untuk sekat ukur .hom!son
1,
Pada tabel 3&1 diberikan !erkiraan nilai debit dengan head & .inggi air dalam 'entimeter dan debitna dalam liter !er detik# mulai dari sekitar 10 lt%detik sam!ai dengan ,00 lt%detik& Perlu ditambahkan bahwa alat ukur ini ang di!asang di unit +P. di )alur !i!a transmisi air baku PDAM sering kurang o!timal fungsina karena ge)olak aliranna terlam!au besar 2sangat turbulen/ dan )arak dari ambang ke saluran di huluna tidak memenuhi sarat# Ileh sebab itu# !engukuran tinggi head"na men)adi kurang teliti sehingga dugaan debit !un men)adi kurang te!at& -ntuk mengatasi kekurangan itu di!asang alat "ron!aptering dibagian hilir sehingga da!at mendekati nilai debit rillna kemudian dibuat di +P. terakhir sebelum masuk ke reser*oir distribusi& Luga da!at di!asang sebelum unit !rasedimentasi kalau airna dari sungai& Hana sa)a# !erlu didahului oleh "ar s!reen dan -ine s!reen di unit intake"na agar takikna tidak tertutu!i oleh ser!ihan sam!ah& Nilai H sebanding dengan nilai d dan $&
%)4
C"-C" A+#& T3/.n
iri"'iri khusus dari alat ukur .hom!son# antara lain:
13
a& Konstuksi sederhana sehingga da!at dibuat dari bahan"bahan lokal se!erti kau# !lat besi dan sebagaina& b& +erbentuk segitiga dengan berbagai ma'am sudut sesuai dengan kebutuhan dan tu)uan !enggunaanna& '& Da!at digunakan untuk mengukur debit air !ada saluran ang berukuran ke'il# misalna saluran sekunder dan tersier& d& +ila di!erlukan dibuat dalam bentuk ang di!indah"!indahkan& (angat 'o'ok untuk areal !erkebunan tebu ang sering !indah"!indah lokasi atau untuk ke!erluan !enelitian efisiensi irigasi dan kebutuhan air tanaman& e& Agar da!at berfungsi dengan baik# di!erlukan kemiringan aliran air ang 'uku! dan tidak 'o'ok di!akai diareal irigasi ang datar& f& Di muka ambang# tidak mudah ter)adi !engenda!an lum!ur ang da!at mem!engaruhi hasil !engukuran debit dan !erlu !emeliharaan ang teratur&
%)
a&
Ke+e*3#n d#n Ke'!"#n,#n A+#& U'!" T3/.n
Kelebihan Kelebihan dari alat i!oletti#aitu 1/ (ederhana dan mudah dibuat ,/ +iaa !elaksanaan tidak mahal
14
b&
Kekurangan 1/ Hana da!at digunakan !ada debit aliran ang ke'il 2 100 l%d/& ,/ Penggunanna sering kurang o!timal karena ge)olak aliran ang melalui sekat terlam!au besar 2sangat turbulen/ dan )arak dari ambang ke saluran di huluna tidak memenuhi sarat 3/ Pengukuran debit tidak bisa dilakukan )ika muka air hilir naik diatas ele*asi ambang bangunan ukur&
4) KESIMPULAN
Pengukuran debit berguna untuk mengetahui !otensi sumber daa air suatu wilaa DA( dan di)adikan untuk memonitor dan menge*aluasi nera'a air melalui !endekatan sumber daa air !ermukaan ang ada& Pengukuran debit dibagi men)adi bebera!a bagian metode salah satuna metode sekat ukur& Ada bebera!a )enis alat ukur debit ang menggunakan metode sekat ukur diantarana# aitu sekat .hom!son 2untuk debit kurang dari ,00 lt%d/ dan i!oletti 2untuk debit antara ,00 dan ,&000 l%d/& kedua alat tersebut memiliki keunggulan dan kelemahan masing masing& Diantara itu semua terda!at !ersamaan dari kedua alat ukur tersebut aitu# menggunakan !rinsi! lon'atan hidrolik# biaa !emasangan dan !embuatan tidak mahal& (ekat -kur .hom!son sangat di!akai di PDAM ang digunakan untuk mengetahui !erkiraan debit air ang akan diolah& (edangkan alat ukur 'i!oletti sendiri saat ini tida dian)urkan lagi karena )arak antara !intu air dengan bangunan ukur )auh sehingga eks!loitasi !intu )adi rumit dan menghasilkan nilai debit ang kurang akurat&
)
SARAN
Dalam !engukuran menggunakan sekat ukur i!oletti mau!un sekat ukur .hom!son !erlu di !erhatikan hal"hal ang men)adi !ertimbangan masing"masing alat ukur debit agar menda!atkan nilai debit ang akurat&
19
DAFTAR PUSTAKA
Anonim# >on'atan Air Pada (aluran Miring terbuka Dengan Eariasi Pan)ang Kolam Ilakan;# .a%alah 3lmiah U0+3., ?disi ,%th %,007& Halaman 10# htt!:%%e")urnal&ukrimuni*ersit&a'&id 2diakses !ada tanggal 6 Desember ,014/ Anonim#;Teknik 3rigasi dan Drainase : topik 4E-isiensi irigasi dan pengukuran de"it ;#htt!:%%web&i!b&a'&id%te!fteta%elearning%!df%.o!ikO,04O,0Kuliah O,0'on!res&!df 2diakses !ada tanggal 10 Desember ,014/ asdarsah# (.# M. 5angunan $ir ;# htt!:%% komting&mwa!blog&'om% files% bangunan"air"1"bab"4&!df 2diakses !ada tanggal 6 Desember ,014/& (ri ?ko ahuni# (alamun rigasi (esi 5;# htt!:%%www&s'ribd&'om% do'% ,03,576C6% rigasi"(esi"5"Alat"-kur"Debit
2Diakses !ada tanggal
7
Desember ,014/
15
