HIDROMETRII. Pengertian

II. Pengukuran t m a1). Secara manual a). Papan duga tunggal b). Papan duga bertingkat c). Papan duga miring2). Secara otomatik dg AWLR a). AWLR pelampung dg sumur pengamanan b). AWLR Paeumatik Type

III. Menentukan V (kecepatan) aliran 1). Pengukuran dg Current meter a). Pengukuran arus tipe baling-baling b). Pengukuran arus tipe mangkok 2). Pengukuran dg pelampung 3). Pengukuran dg Velocity Head Road 4). Pengukuran dg Pilot Meter 5). Pengukuran dg Trupps Ripple Meter

IV. Pengukuran Q (Debit) dan A (luas tampang) sungai

V. Liku Kalibrasi (Rating Curve)

HIDROMETRIPengertian1. Hidrometri adalah cabang ilmu (kegiatan) pengukuran air atau pengumpulan data dasar bagi analisis hidrologi.

2. Dalam pengertian sehari-hari hidrometri diartikan sebagai kegiatan pengumpulan data mengenai sungai, yang meliputi ketinggian muka air, debit dan unsur lainnya.

3. Dalam arti sempit hidrometri adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang kegiatan pengukuran dan pengelolaan data aliran sungai meliputi tinggi muka air, dan angkutan sedimen dari pos duga air.

Lingkup pekerjaan hidrologi secara umum meliputi:

- Pengukuran kecepatan aliran pelampung, Current meter- Pengukuran elevasi/tinggi muka air Papan duga, AWLR- Pengkuran penampang melintang Rod. Echosounder

Pengambilan contoh air, sedimen Suspended, Bed loadPengukuran kadar keasinan SalinometerPengukuran kadar keasaman pH meter

Di setiap stasiun hidrometri paling tidak perlu ditetapkan hubungan antara tinggi muka air dengan debit (liku kalibrasi).

Stasiun HidrometriAdalah tempat di sungai untuk melakukan kegiatan pengukuran tinggi muka air, debit, dan unsur lainnya.

Beberapa pertimbangan yang perlu diperhatikan adalah :1). Kondisi setempat, ketelitian dan stabilitas, meliputi : - Ketersediaan kontrol yang memadai - Dapat didatangi setiap saat dan setiap keadaan - Di bagian sungai yang lurus dan mempunyai aliran sejajar - Penampang sungai yang teratur dan stabil - Tidak terdapat kemungkinan aliran di bantaran - Kepekaan yang cukup (adanya perubahan kecil saja akan nampak dalam perubahan tinggi muka air) - Tidak ada gangguan tanaman - Tidak terdapat pengaruh backwater

2). Network design Dalam pengertian bahwa stasiun hidrometri pada dasarnya harus ditempatkan pada tempat-tempat perubahan sifat hidrologik secara nyata, atau di bagian sungai di mana terdapat berubahan debit yang besar, yaitu di : - Bagian sungai yang lurus > 3 kali lebar sungai (bagian terjadinya perubahan landai sungai yang drastis) - Bagian pertemuan sungai - Tempat pengambilan air - Tempat masukan air dari danau - Tempat yang akan dikembangkan

Pengukuran tinggi muka airAda dua metode dalam pengukuran tinggi muka air, yaitu :1). Secara manual dengan menggunakan papan duga biasa2). Secara otomatik dengan AWLR (Automatic Water Level Recorder)

Alat ukur tinggi muka air secara manuala). Papan duga (tegak) tunggalb). Papan duga (tegak) bertingkatc). Papan duga miring

Gambar Papan duga tunggal

Contoh Rekaman Secara Manual:

Alat ukur tinggi muka air secara otomatika). AWLR dengan pelampung alat pengukur permukaan air ini harus dilindungi terhadap gelombang dan aliran dengan sumur penenang (sumur pengamatan). pemasangan sumur pengamatan dapat dilakukan di sungai atau didaratan

Pemasangan Sumur Pengamatan dan Jenis Pelampung

CONTOH REKAMAN AWLRJam keb). AWLR Pneumatik Type (pneumatik water lever recorder)Alat jenis ini sangat mudah pemakaiannya dan sangat mudah dipindah-pindah (portable), namun secara umum ketelitiannya agak rendah. Oleh karena itu banyak digunakan dalam penelitian- penelitian tingkat awal.

Pengukuran kecepatan aliran 1). Dengan current meter (alat ukur arus) Prinsip yang digunakan adalah adanya kaitan antara kecepatan aliran dengan kecepatan baling-baling current meter (banyaknya putaran dalam waktu tertentu) V = a + b N

Terdapat dua tipe pengukur arus dengan current meter, yaitu:a). Pengukur arus tipe baling-baling (Propeller type) berputar pada sumbu horizontal, dan lebih disukai untuk aliran yang turbulenb). Pengukuran arus tipe mangkok (Cup type) berputar pada sumbu vertikal

Pengukuran kecepatan dalam satu penampang pada umumnya dilakukan untuk memperoleh kecepatan rata-rata dalam satu vertikal, untuk itu dapat ditentukan dengan pengukuran pada satu titik, dua titik, tiga titik, atau lima titik.

Pengukuran pada satu titik umumnya dilakukan pada kedalaman H < 1 m (menurut keadaan setempat), dan current meter ditempatkan pada kedalaman 0,60 H dari muka air. V = V0,60

Pengukuran dengan dua titik dilakukan dengan merata-rata kecepatan pada kedalaman 0,2 H dan 0,8 H dari muka air, yaitu : V = (V0,2 + V0,8)

Pengukuran dengan tiga titik dilakukan dengan merata-rata kecepatan pada kedalaman 0,15 H, 0,5 H dan 0,85 H atau pada kedalaman 0,2 H, 0,6 H dan 0,8 H dari muka air, yaitu :

V = 1/3 (V0,15 + V0,5 + V0,85)

untuk aliran-aliran dengan pertumbuhan tanaman maupun yang tertutup dengan es

V = 1/3 (V0,2 + V0,6 + V0,8) V = (V0,2 + V0,6 + V0,8)

Pengukuran dengan lima titik dilakukan dengan merata-rata kecepatan pada permukaan air (Vs), kedalaman 0,2 H, 0,6 H 0,8 H dari muka air dan kecepatan pada dasar air (Vb), yaitu :

V = 1/10 (Vs + V0,2 + V0,6 + V0,8 + Vb)

. Pengukuran irisan vertikal/melintang saluran Dapat dilakukan pada beberapa irisan vertikal dengan mempertimbangkan hal-hal berikut:

d1d3d2d4d5d6Bb1b2b3b4b5b6b1

Jarak antara vertikal ( b1, b2, b3, bn) tidak lebih besar dari 1/20 B, dan tidak boleh melebihi 10 % dari debit total. Di Belanda b = 5 cm untuk sungai-sungai besarJika dasar sungai sangat seragam, maka 10 vertikal sudah memadai

Kedalamam atau jeluk (d1, d2, d3, dn) dapat dibaca:a).Dengan cepat dari suatu tongkat berskala (menyebrang)b).Dengan menggantungkan suatu bobot pada suatu kawat. Untuk kecepatan aliran yang tinggi, sudut antara kawat dan vertikal () tidak boleh melebihi 300 di = [d (sec 1)](1 k), di mana jeluk miring dan k merupakan faktor koreksi dengan batasan sebagai berikut:

Sumber : Ersin Seyhan, 1990

Pelaksanaan pengukuran pada dasarnya dilakukan dengan tiga cara :a). Wadingb). Boat gauging c). Cable gauging

Pengukuran dapat dilakukan: Dari darat apabila konstruksi kabel yang dikhususkan

untuk pelayanan ini tersedia.Dari dalam carrier di mana operator mengoperasikannya

dd

dasar sungai

di

kK468101214160,00060,00160,00320,00500,00720,00980,0128182022242628300.01640.02040.02480.02960.03500.04080.0472

.

2. Pengukuran kec. dg pelampung Jenis Pelampung (Float)

0,6HPelampung dg pemberatPelampung batang

Sketza pengukuran kec. Air dg pelampung

20 mL (50 -100 m)aliranGaris pelampungGaris observasi pertamaGaris observasi pertama

Kec.pelampung diambil rata-rata dari 3 bh pelampung yg dialirkan (minimal) Vpelampung= 1/3 Li/ti

Kec.rata-rata aliran pada penampang sungai yg diukur adalah:

Kev. rata-rata = k.Vpelampung k (koefisien 0,70 atau 0,90) Dr Bazin menggunakan k = 0,86

Vpelampung= 1/3 Li/ti Vrata-rata = k. Vpelampung k < 1

Horst (1979), besarnya k : a). Pelampung permukaan : k ~ 0,85 utk keadaan normal k ~ 0,60 utk keadaan kedalaman < 0,5 m k ~ 0,90 utk kedalaman 3 4 m

b) Pelampung dg pemberat : k ~ 1

c). Pelampung batang: k ~ 0,85 1,00

3). Pengkuran kev.dg Velocity Heat Rod Alatnya terdiri dari papan dengan skala pemberat dapat diputar - Alat dimasukkan kedalam air dengan sisi tajam menghadap ke hulu, H1 dibaca - Alat diputar 900, tinggi H2 dibaca pembacaan hendaknya dilakukan dengan hati-hati karena permukaan air biasanya bergoncang

H1H2H

V = 2gHg = percepatan grafitasiH = H2 H1 = beda tinggi air (tinggi kec.) alat ini direkomendasikan utk kec. antara: 0,5 2,5 m/dt

4). Pengukuran kec. dengan Pitot MeterTerdiri dari pipa bengkok yang dimasukkan ke dalam air

alat pengukur kecepatan air pada model- model di Laboratorium

V = 0V 0H

V = 2gHg = gaya grafitasiH = beda tinggi m a akibat adanya kec. air

5). Pengukuran kec.dg Trupps Ripple Meter Bila alat dimasukkan kedalam air, di hilir batang terbentuk gelombang-gelombang kecil yang membentuk sudut, makin besar kecepatan mekin kecil sudut yang terben- tuk. Alat ini digunakan untuk kecepatan > 1 m/dt

V = C + XL V = kecepatan permukaan (m/dt atau ft/dt) C = tetapan 0,40 X = variabel yang besarnya tergantung W

W (inchi)X4689120,2800,2060,1610,1450,109

WLGambar: Trupps Ripple Meter

Perhitungan debit aliran dan luas tampang sungai: Q = V.A (m3/dt)Besarnya debit ( Q ) dapat dihitung dg 2 cara:a). Mid Section Method

d1d3d4d5d6b1b2b3b4b5b6b7d2B2/2B3/2A2Perhatikan irisan pada jeluk d2 dengan dua titik (segmen

yang diarsil seolah-olah bentuk persegi panjang) : A2= d2 x ( b2 + b3) Debit segmen yang ditinjau : Ai = di x ( bi + bi+1) qi = Vi x Ai V2 = (V0,2 + V0,8) Debit total : Q = qiB

b). Mean Section Method

Perhatikan irisan pada jeluk d1 dengan satu titik dan d2 dengan dua titik(segmen yang diarsil bentuk jajaran genjang) : A2 = b2 x (d1 + d2) Ai = bi x (di -1+ di) Debit segmen yang ditinjau:

Vi = V2 = V0,60 qi = Vi x AiVi+1 = V3 = (V0,2 + V0,8) Debit total : Q = qi_ _V = (V2+V3) Vi = (Vi+Vi+1)

d3

LATIHAN I

SOAL 1 Hasil pengukuran dari suatu pos pengamatan sungai adalah:1. Jarak dari tepi A adalah: 2,0 2,5 2,25 2,0 2,0 2,25 dan 2,75 (dalam m)

2. Debit q2 = 6,10 m3/dt, q3 =6,45 m3/dt, q5 = 6,30 m3/dt, dan q6 =6,05 m3/dt.

3. Irisan vertikal ke 4, H = 1,85 m dengan alat pengukur kecepatan arus pada:- kedalaman 0,2H = 42 putaran selama 52 dt, di mana koefisien: a = 0,10 dan b = 2,20.- kedalaman 0,8H = 30 putaran selama 48 dt, di mana koefisien: a = 0,12 dan b = 2,20

4. Irisan vertikal ke 3, H = 1,9 m dengan alat pengukur kecepatan arus pada:kedalaman 0,2H = 48 putaran selama 58 dt, di mana koefisien: a = 0,12 dan b = 2,40kedalaman 0,6H =36 putaran selama 56 dt, di mana koefisien: a = 0,14 dan b = 2,50 kedalaman 0,8H = 32 putaran selama 53 dt, di mana koefisien: a = 0,12 dan b = 2,20.

5. Untuk mengurangi perhitungan, kaidah tentang jarak antara irisan 1/20 B dan debit setiap penampang ver- tikal aliran 10 % debit total dilanggar (diabaikan). Hitunglah debit aliran (Q ) dari data pengukuran tersebut dengan analisis Mid Section Method.

2,02,52,252,02,02,52,751,5 1,9 11,851,50,8V0,2

V0,6

V0,8

V0,2

V0,8

16 mABIIIIIIIVVVIq1q2q3q4q5q6q7

SOAL 2

Hasil pengukuran dari suatu pos pengamatan sungai adalah:1. Jarak dari tepi A adalah: 2,0 2,5 2,25 2,0 2,0 2,25 dan 2,75 (dalam m)

2. Debit q2 = 6,10 m3/dt, q3 =6,45 m3/dt, q6 = 6,30 m3/dt, dan q7 =6,05 m3/dt.

3. Irisan vertikal ke 4, H = 1,85 m dengan alat pengukur kece-patan arus pada:kedalaman 0,2H = 42 putaran selama 52 dt, di mana koefisien: a = 0,10 dan b = 2,20.kedalaman 0,8H = 30 putaran selama 48 dt, di mana koefisien: a = 0,12 dan b = 2,20

4. Irisan vertikal ke 3, H = 1,9 m dengan alat pengukur kecepatan arus pada:kedalaman 0,2H = 48 putaran selama 58 dt, di mana koefisien: a = 0,12 dan b = 2,40kedalaman 0,6H =36 putaran selama 56 dt, di mana koefisien: a = 0,14 dan b = 2,20kedalaman 0,8H = 32 putaran selama 53 dt, di mana koefisien: a = 0,12 dan b = 2,50.

5. Untuk mengurangi perhitungan, kaidah tentang jarak antara irisan 1/20 B dan debit setiap penampang ver- tikal aliran 10 % debit total dilanggar (diabaikan). Hitunglah debit aliran (Q ) dari data pengukuran tersebut dengan analisis Mean Section Method.

2,02,52,252,02,02,52,751,5 1,9 11,851,50,8V0,2

V0,6

V0,8

V0,2

V0,8

16 mABIIIIIIIVVVIq1q2q3q4q5q6q7

Bila keadaan sulit di ukur dengan cara-cara tersebutdi atas dan bila :

Tidak dapat diperoleh kurva kalibrasi yang stabilPengaruh back waterLebar sungai > 500 mPertumbuhan tanaman air cepatDasar sungai selalu berubahSering terjadi arus balik

maka dapat dilaksanakan dengan cara lain untuk pengukuran debit

Cara lain dalam pengukuran debit :a). Pengukuran elektromagnetik (di kembangkan di Inggris)b). Pengukuran Ultra Sonikc). Pengukuran dengan bahan terlarut (tracer)d). Pengukuran dari perahu bergerake). Pengukuran dengan gelembung udara

Dengan pengukuran debit yang dilakukan secara langsung sebagaimana tersebut diatas, informasi tentang debit minimum dan debit sangat besar sangat jarang adanya, halmana sulit didapat karena:

1). Terjadi banjir sangat cepat tidak siap ukur 2). Saat banjir stasium hidrometri tidak mungkin dikunjungi membahayakan petugas

Untuk itu informasi banjir di upayakan dengan cara pengukuran tak langsung, yaitu upaya memperoleh besaran Q dilakukan setelah kejadian, dengan menggunakan prinsip-prinsip hidrolika.

Ada beberapa cara pengukuran tidak langsung, antara lain dengan :

1). Slope area method 2). Bangunan ukur - penyempitan - bendung - gorong-gorong dan flumes

LIKU KALIBRASI (Rating Curve)Hubungan antara debit dan tinggi muka air untuk suatu penampang tertentu disebut liku kalibrasi.

Hubungan tersebut merupakan : spesifik untuk DAS yang bersangkutan

salah satu sifat penting dari suatu stasiun hidrometri bersangkutan

analisis hidrologi lebih lanjut

perlu kaji ulang sangat penting, karena diperlukan untuk mengubah stage hydrograph (hasil rekaman AWLR) menjadi discharge hidrograph

Bila besaran debit dan tinggi muka air digambarkan di atas kertas grafik, maka yang akan nampak adalah hubungan dalam bentuk garis lengkung.

Sering menyulitkan karena munculnya unsur subyektif dan karena liku kalibrasi tidak dapat diketahui dengan pasti serta ekstrapolasi untuk ketinggian muka air besar sulit dilakukan.

Y = a + b X + c X2 Debit

TMA

Untuk itu kedua besaran tersebut dapat ditansformasikan dan digambarkan dalam hubungan logaritmik, maka yang akan nampak adalah hubungan garis lurus.

interpretasi lebih mudah ekstrapolasi dapat dilakukan (jika terpaksa) dengan mudah

Untuk ini perlu diperhatikan sifat data yang terkumpul, apakah menunjukkan adanya perubahan sifat aliran atau tidak.

Log DebitY = a + b XLog

TMA