Penguk Penguk ur an sun sun gai
Pengukuran sungai utamanya ditujukan untuk mengukur besarnya debit air sungai. Debit air adalah besarnya volume air yang mengalir melalui penampang sungai per satuan waktu. Pengukuran debit air tidak dilakukan di sembarang tempat dan sembarang kondisi sungai. Pengukuran debit air agar hasilnya teliti dan valid , maka harus mengikuti persyaratan persyaratan tertentu yang ditetapkan oleh masing-masing model atau formula debit. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pengukuran debit adalah: 1.
Pemilihan tempat tempat pengukuran (gaunging site) Dalam pengukuran debit air biasanya dilakukan pengukuran tinggi muka air (stage elevation) dan parameter penampang sungai lainnya. Untuk melaksankan pengukuran tersebut, penampatan stasiun pengukuran(hydrometer station)harus memperhatikan 4 hal, yaitu: a. Tempat pengukuran harud mudah dicapai pengamatan b. Kondisi tempat harus sesuai dengan alat yang digunakan . c. Kedudkan tempat harus stabil. d. Kondisi alat harus standar dan stabil. 2. Pemilihan lokasi pengukuran tinggi muka air Dalam pemilohan lokasi pengukuran tinggi muka iar, ada beberapa syarat yang harus diperhatikan yaitu lokasi pengukuran hendaknya : a. Tidak terlalu dekat dengan percabangan sungai, untuk menghondari efek backwater. b. Berada di hukudan hilir dari bangunan hidrologi, seperti bendungan/dam dan ambng (weir) c. Mudah dicapai, misalnya dekat jembatan dan sebagainya d. Berada pada bagian sungai yang lurus agar diperoleh ketelitian yang tinggi. e. Berada pada dsar sungai yang stabil 3. Syarat pengukuran kecepatan aliran Pada dasarnya debit air merupakan fungsi dari laus penampang saluran dan kecepatan aliran, maka dalam pengukuran debit berbagai hal yang berkait dengan kedua parameter tersebut harus diperhatikan. Adapaun syarat-syarat yang harus diperhatikan dalam pengukuran kecepeatan aliran adalah: a. Penampang hendaknya tegak lurus dengan badan sungai, dan kecepatan aliran pada semua titik hendaknya seragam. b. Dapat menghasilkan kurva distribusi kecepatan aliran yang teratur c. Kecepatan aliran lebih besar dari 10/15 centimeter c entimeter perdetik. d. Dasar sungai hendaknya dipilih yang stabil. e. Kedalaman air hendaknya lebih dari 30 cm f. Hendakya tidak ada aliran yang melampaui tebing g. Hendaknya tidak terdapat tumbuhan atau benda penganggu lainnya 4. Alat Untuk Mengukur Tinggi Muka Air Untuk mengukur tinggi muka air diperlukan beberapa alat antara lain: a. Alat ukur manual berupa papan duga ( staff staff gauge) gauge) b. Alat ukur berupa Automatic berupa Automatic Water Level Recorder (AWLR) Recorder (AWLR)
5. Metode Pengukuran Debit Air Debit air adalah besarnya volume air yang mengalir melalui penampang tertentu persatuan waktu. Debit air merupakan fungsi dari luas penampang dikalikan dengan kecepatan aliran. Luas penampang sauran yang berbentuk teratur dihitung menurut rumus bentuk bangunnya, sedangkan penampang yang tidak teratur dihitung dengan menggunakan prinsip ratarata kedalaman air. Sedangkan kecepatan aliran meripakan fungsi dari bentuk saluran, nilai kekasaran sauran, dan kemiringan aliran. Data debit atau aliran sungai merupakan informasi yang paling penting bagi pengelola sumberdaya air. Debit puncak (banjir) diperlukan untuk merancang bangunan seperti pengendali banjir. Sementara data debit aliran kecil diperlukan untuk perencanaan alokasi (pemanfaatan) air untuk berbagai macam keperluan, terutama pada musim kemarau panjang. Debit aliran rata-rata tahunan dapat memberikan gambaran potensi sumberdaya air yang dapat dimanfaatkan dari suatu daerah aliran sungai. Dabit aliran adalah laju aliran (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu. Dalam sistem satuan SI besarnya debit 3 dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m /dt). Dalam laporan-laporan teknis, debit aliran biasanya ditunjukkan dengan bentuk hidrograf aliran. Hidrograf aliran adalah suatu perilaku debit sebaga respons adanya perubahan karakteristik biogeofiisik yang berlangsung dalam suatu DAS (oleh adanya kegiatan pengelolaan DAS) dan/atau adanya perubahan (fluktuasi musiman atau tahunan) iklim lokal. Berikut ini akan dikemukakan cara pengukuran debit , alat yang atau bangunan yang digunakan ntuk mengukur besarnya debit berdasarkan persamaan persamaan empiris. Cara pengukuran debit aliran akan dibedakan menjadi dua, yaitu pengukuran debit untuk sungai-sungai yang berukuran kecil hingga sedang dan untuk sungai-sungai besar banyak dijumpai di pulau-pulau luar Jawa. Penguku ran Debit
Teknik pengukuran debit aliran di lapangan pada dasarnya dapat dilakukan melalui empat kategori (Gordon et al., 1992): (1) Pengukuran volume air sungai (2) Pengukuran debit dengan cara mengukur kecepatan aliran dan menentukan luas penampang melintang sungai. (3) Pengukuran debit dengan menggunakan bahan kimia (pewarna) yang dialirkan dalam aliran sungai ( substance tracing method ). (4) Pengukuran debit dengan membuat bangunan pengukur debit seperti weir (aliran air lambat) atau flume (aliran air cepat). Pengukuran debit air pada kategori pertama, biasanya dilakukan dengan keadaan aliran (sungai) lambat. Pengukuran debit dengan cara ini dianggap paling akurat, terutama untuk debit aliran lambat seperti pada aliran mata air. Cara pengukurannya dilakukan dengan menentukan waktu yang diperlukan untuk mengisi kontainer yang telah diketahui volumenya. Prosedur yang biasa dilakukan untuk pengukuran debit dengan cara pengukuran volume adalah dengan dengan membuat dam kecil (atau alat semacam weir) di salah satu di badan aliran air yang akan diukur.gunanya adalah agar aliran air dapat terkonsentrasikan pada satu outlet . Di tempat
tersebut pengukuran volume air dilakukan. Pembuatan dam kecil harus dilakukan dengan sedemikian rupa sehingga permukaan air di belakang dam tersebut cukup stabil. Besarnya debit aliran yang dihitung adalah sebagai berikut: Q = ˅/t Keterangan : 3 Q = debit (m /detik) 3 ˅ = volume air (m ) t = waktu pengukuran (detik) Pada kategori pegukran debit yang kedua, yait pengukuran debit dengan batuan alat ukur current meter atau sering dikenal sebagai pengukuran debit melalui pendekatan velocity-area method paling banyak dipraktekkan dan berlaku untuk kebanyakan aliran sungai. Pengukuran debit dengan cara menggunakan bahan-bahan kimia, pewarna atau radioaktif sering digunakan untuk jenis sungai yang aliran airnya tidak beraturan (turbulent ). Untuk maksud-maksud pengukuran hidrologi, bahan-bahan penelusur (tracers) seperti tersebut di atas seyogyanya dalam bentuk : (1) Mudah larut dalam aliran sungai. (2) Bersifat stabil. (3) Mudah dikenali pada konsentrasi rendah. (4) Tidak bersifat meracuni biota perairan dan tidak menimbulkan dampak negatif yang permanen pada badan perairan. (5) Relatif tidak terlalu mahal haragnya. Kategori pengukuran debit keempat, yaitu pembuatan bangunan pengukur debit, biasanya untuk pengukuran debit jangka panjang di stasiun-stasiun pengamatan hidrologi. Pengukuran debit yang paling sederhana dan dilakukan pada praktikum hidrologi acara II ini adalah mengukur debit dengan menggunakan metode apung (floating method ). Caranya dengan menempatkan benda yang tidak dapat tenggelam di permukaan aliran sungai untuk jarak tertentu dan mencatat waktu yang diperlukan oleh benda apung tersebut bergerak pada satu titik pengamatan ke titik pengamatan yang lain yang telah ditentukan. Benda apung yang dapat digunakan dalam pengukuran ini pada dasarnya adalah benda apa saja sepanjang dapat terapung dalam aliran sungai. Pemilihan tempat pengukuran sebaiknya pada bagian sungai yang relatif lurus denga tidak banyak arus yang tidak beraturan. Jarak antara dua titik pengamatan yang diperlukan ditentukan sekurang-kurangnya yang memberikan waktu perjalanan selama 20 detik. Besarnya kecepatan permukaan aliran sungai (V perm dalam m/dt) adalah : V perm = L/t Keterangan : L = jarak antara dua titik pengamatan (m) t = waktu perjalan benda apung (detik)
Besar debit dihitung dengan menggunakan persamaan [Q = AV ]. Karena kecepatan aliran yang diperoleh bukan kecapatan aliran rata-rata, tapi kecepatan aliran maksimum dalam sungai, maka ia harus dikalikan dengan angka tetapan 0,75 (keadaan dasar sungai kasar) atau 0,85 (dengan keadaan sungai halus) untuk memperoleh angka rata-rata kecepatan aliran. Cara terakhir ini kurang teliti, namun demikian, besarnya debit seharusnya sekitar 20-25 % dari angka prakiraan debit tersebut diatas (Hewlwtt, 1982). Pengukuran debit standar dan umumnya pada keadaan berlangsung debit banjir. Pada prinsipnya rumus debit air sungai metode apung merupakan hasil kali luas penampang sungai dengan kecepatan aliran. Cara memperoleh nilai luas penampang sugai sama seperti dalam metode slope area. Sedangkan kecepatan aliran air diperkirakan berdasarkan kecepatan pelampung yang dihanyutkan dalam air. Air karena massa pelampung tidak sama dengan massa air, maka kecepatan hanyut pelampung tidak otomatis sama dengan kecepatan aliran air; sehingga perkiraan kecepatan aliran air berdasar kecepatan hanyut pelampung dengan rumus tertentu. Dalam hal ini kecepatan aliran air diperoleh dengan cara mengalikan kecepatan hanyut pelampung dengan nili koefisien. Adapun rumus debit air sungai dengan metode apung seperti berikut ini:
Q = A.V
V = K.u u =L/T K = 1 – 0,116 (√ - 0,1)
Keterangan : 3 Q = debit air (m /detik) 2 A = luas penampang saluran (m ) V = kecepatan aliran air (m/detik) K = nilai koefisen u = kecepatan hanyut pelampung L = jarak hulu ke hilir pengamatan (m) T = waktu tempuh pelampung dai hulu ke hilir (detik) a = kedalaman tangkai dibagi kedalaman air Pengukuran debit air sungai memerlukan penentuan lokasi alat ukur yang memasai untuk mendapatkan kecepatan aliran sungai rata-rata yang tepat. Julmah lokasi alat ukur perlu dibatasi agar waktu yang diperlukan masih dalam jangkauan, terutama apabila perubahan tinggi muka air berlangsung secara cepat. Sebagai ketentuan umum, jumlah lokasi alat ukur seharusnya bertambah dengan pertambahan lebar permukaan sungai. Kecepatan aliran biasanya diukur dengan menggunakan alat ukur current meter (alat ukur kecepatan liran yang berbentuk propeler). Alat berbentuk propeler tersebut dihubungkan dengan kotak pencatat (alat monitor yang akan mencatat jumlah putaran selama propeler tersebut berada dalam air) kemudian dimasukkan ke dalam sungai yang akan diukur kecepatan alirannya. Bagian ekor alat tersebut menyerupai sirip dan akan berputar karena gerakan aliran air sungai. Tiap putaran ekor tersebut akan tercatat oleh alat monitor, dan kecepatan aliran sungai akan ditentukan oleh jumlah putaran per detik untuk kemudan dihitung dengan menggunakan persamaan matematik yang khusus disediakan
untuk alat tersebut untuk lama waktu pengukuran tertentu. Pengukuran biasanya dilakukan dengan membagi sungai menjadi beberapa bagian dengan lebar permukaan yang berbeda. Kecepatan aliran sungai pada setiap bagian diukur sesuai dengankedalaman, misalnya pada kedalaman 0,6 atau kedalaman rata-rata 0,2 sampai 0,8. Bagian kedalaman yang dipilih untuk dasar perhitungan disesuaikan dengan ketepatan perhitungan yang diinginkan. Selanjutnya, apabila kecepatan aliran sudah diketahui, besarnya debit dapat dihitung berdasarkan persamaan Bernouli (Abad 18) atau sering juga dikenal sebagai the continuity equation. Pada persamaan ini 2 Q diperoleh dari perkalian antara kecepatan alira v (mdt) dan luas penampang melintang A (m ) atau secara matematis: Q = A V Hal yang agak memerlukan perhatian adalah menentukan angka kecepatan aliran sungai rata-rata. Lebar sungai, kedalaman, kemiringan dan geseran tepi dan dasar sungai akan menurunkan kecepatan aliran terbesar pada bagian tengah dan terkecil pada bagian dasar sungai. Faktor pening yang perlu diketahui adalah jari-jari hidrolik r (hydraulic radius). r = A/W p Keterangan : 2 A = luas penamang melintang (m ) W p = keliling basahan (wettwd perimeter ) Kecepatan aliran sungai bervariasi dari yang paling kecil pada dasar sungai sampai pada kecepatan terbesar dekat atau pada permukaan air sungai. Perhitungan yang lazim dilakukan di lapangan adalah bahw untuk memperoleh kecepatan rata-rata aliran sungai, kedalaman 0,2-0,8 dibawah permukaan air sungai umum dipakai sebagai lokasi alat ukur.
