modul 4 hidrologi sungai · web viewmateri pokok kelima membahas hubungan tinggi muka dan air...
TRANSCRIPT
MODUL HIDROLOGI SUNGAI
PELATIHAN PERENCANAAN TEKNIK SUNGAI
2017
PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI
Modul 4 Hidrologi Sungai
MODUL 04
Modul 4 Hidrologi Sungai
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas selesainya
pengembangan Modul Hidrologi Sungai sebagai materi inti/substansi dalam
Pelatihan Perencanaan Teknik Sungai. Modul ini disusun untuk memenuhi
kebutuhan kompetensi dasar Aparatur Sipil Negara (ASN) di bidang sumber daya
air.
Modul hidrologi sungai terpadu disusun dalam 3 (tiga) bagian yang terbagi atas
Pendahuluan, Materi Pokok, dan Penutup. Penyusunan modul yang sistematis
diharapkan mampu mempermudah peserta pelatihan dalam memahami dan
menerapkan materi hidrologi sungai. Penekanan orientasi pembelajaran pada
modul ini lebih menonjolkan partisipasi aktif dari para peserta.
Akhirnya, ucapan terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada Tim
Penyusun dan Narasumber, sehingga modul ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penyempurnaan maupun perubahan modul di masa mendatang senantiasa
terbuka dan dimungkinkan mengingat akan perkembangan situasi, kebijakan dan
peraturan yang terus menerus terjadi. Semoga Modul ini dapat memberikan
manfaat bagi peningkatan kompetensi ASN di bidang SDA.
Bandung, Oktober 2017
Kepala Pusat Pendidikan dan Pelatihan
Sumber Daya Air dan Konstruksi
Ir. K. M. Arsyad, M.Sc.
NIP. 19670908 199103 1 006
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR................................................................................................ iDAFTAR ISI............................................................................................................ iiDAFTAR GAMBAR................................................................................................ivPETUNJUK PENGGUNAAN................................................................................. ivPENDAHULUAN.....................................................................................................1
A. Latar Belakang...........................................................................................1
B. Deskripsi Singkat........................................................................................1
C. Tujuan Pembelajaran.................................................................................2
D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok..........................................................2
E. Estimasi Waktu...........................................................................................3
MATERI POKOK 1 SIKLUS HIDROLOGI..............................................................41.1 Siklus Hidrologi...........................................................................................4
1.2 Pentingnya Data Aliran Sungai...................................................................5
1.3 Kegiatan Hidrologi Operasional..................................................................6
1.4 Latihan........................................................................................................7
1.5 Rangkuman................................................................................................7
MATERI POKOK 2 LOKASI STASIUN PENGAMATAN ALIRAN SUNGAI..........92.1 Syarat Umum.............................................................................................9
2.2 Pemilihan Lokasi........................................................................................9
2.3 Design Jaringan Stasiun Pengamat.........................................................10
2.4 Latihan......................................................................................................11
2.5 Rangkuman..............................................................................................11
MATERI POKOK 3 JENIS INSTRUMENT DAN FUNGSINYA.............................133.1 Alat Ukur Kecepatan.................................................................................13
3.2 Bangunan Pengamat Muka Air.................................................................15
3.3 Peralatan Pendukung...............................................................................16
3.4 Operasi dan Pemeliharaan Peralatan......................................................21
3.5 Latihan......................................................................................................22
3.6 Rangkuman..............................................................................................22
MATERI POKOK 4 PENGUKURAN DEBIT.........................................................244.1 Umum.......................................................................................................24
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
4.2 Pelaksanaan Pengukuran Debit...............................................................24
4.2.1 Metoda Mean Section........................................................................24
4.2.2 Mid Section Method...........................................................................26
4.2.3 Pengukuran Kecepatan Arus dengan Pelampung.............................26
4.3 Pengukuran Debit Secara Tidak Langsung..............................................27
4.3.1 Pengukuran Debit dengan Cara Luas Kemiringan (Slope-Area
Method)...........................................................................................................28
4.3.2 Pengukuran Debit dengan Cara Ambang (Rumus Peluapan)...........29
4.4 Latihan......................................................................................................29
4.5 Rangkuman..............................................................................................30
MATERI POKOK 5 HUBUNGAN TINGGI MUKA DAN AIR DEBIT.....................315.1 Plotting Hasil Pengukuran Debit...............................................................31
5.2 Hubungan Tinggi Muka Air H dan Aliran Q..............................................32
5.3 Latihan......................................................................................................32
5.4 Rangkuman..............................................................................................32
PENUTUP.............................................................................................................34A. Simpulan......................................................................................................34
B. Tindak Lanjut...............................................................................................34
EVALUASI FORMATIF.........................................................................................35A. Soal..............................................................................................................35
B. Umpan Balik dan Tindak Lanjut...................................................................36
DAFTAR PUSTAKAGLOSARIUMKUNCI JAWABAN
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
DAFTAR GAMBAR
Gambar I .1 - Kegiatan pengelolaan data 6
Gambar I I . 1 - Tabel angka minimum kepadatan stasiun 10
Gambar I I . 2 - Sketsa lokasi stasiun pencatat muka air 11
Gambar IV . 1 - Rumus metoda mean section 24
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
PETUNJUK PENGGUNAAN
Deskripsi Modul hidrologi sungai ini terdiri dari 5 (lima) materi pokok. Materi pokok pertama
membahas siklus hidrologi. Materi pokok kedua membahas lokasi stasiun
pengamatan aliran sungai. Materi pokok ketiga membahas jenis instrument dan
fungsinya. Materi pokok keempat membahas pengukuran debit. Materi pokok
kelima membahas hubungan tinggi muka dan air debit.
Peserta pelatihan mempelajari keseluruhan modul ini dengan cara yang
berurutan. Pemahaman setiap materi pada modul ini diperlukan untuk memahami
dan menerapkan hidrologi sungai dalam kaitannya dengan perencanaan
pemanfaatan sungai dalam skala besar. Setiap materi pokok dilengkapi dengan
latihan yang menjadi alat ukur tingkat penguasaan peserta pelatihan setelah
mempelajari materi pada materi pokok.
PersyaratanDalam mempelajari modul ini, peserta pelatihan diharapkan dapat menyimak
dengan seksama penjelasan dari pengajar, sehingga dapat memahami dan
menerapkan dengan baik materi yang merupakan materi inti/substansi dari
Pelatihan Perencanaan Teknik Sungai. Untuk menambah wawasan, peserta
diharapkan dapat membaca terlebih dahulu materi yang berkaitan dengan
hidrologi sungai dari sumber lainnya.
MetodeDalam pelaksanaan pembelajaran ini, metode yang dipergunakan adalah dengan
kegiatan pemaparan yang dilakukan oleh Pengajar/Widyaiswara/Fasilitator,
adanya kesempatan diskusi, tanya jawab dan peragaan.
Alat Bantu/MediaUntuk menunjang tercapainya tujuan pembelajaran ini, diperlukan Alat
Bantu/Media pembelajaran tertentu, yaitu: LCD/projector, Laptop, white board
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
dengan spidol dan penghapusnya, bahan tayang, serta modul dan/atau bahan
ajar.
Kompetensi DasarSetelah mengikuti seluruh rangkaian pembelajaran, peserta diharapkan mampu
memahami dan menerapkan hidrologi sungai dalam kaitannya dengan
perencanaan pemanfaatan sungai dalam skala besar.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
PENDAHULUAN
A. Latar BelakangSungai adalah sebuah sistem alur alam yang secara menerus menyesuaikan
dirinya terhadap perubahan lingkungan sekitarnya dalam bentuk aksi dan reaksi.
Penyesuaian terhadap perubahan lingkungan sekitar ini bisa berjalan pelan tak
terlihat dan berjangka panjang atau bisa juga berjalan sangat cepat mendadak.
Dampak dari perubahan yang terjadi di sungai tidak hanya terjadi local tapi bisa
jauh ke hulu dan ke hilir. Penyesuaian atas aksi terhadap sungai dapat berdampak
perubahan tampang melintang, kemiringan memanjang, sinusitas, bentuk palung,
kecepatan air, nilai kekasaran tebing dan dasar sungai dalam tampang
memanjang tergantung jenis dan intensitas dampak. Setelah terjadi dampak itu
sungai akan memulihkan dirinya ke kondisi keseimbangan yang dapat
berlangsung cepat dalam beberapa minggu atau dapat juga berlangsung lama
dalam beberapa puluh tahun.
Pelatihan Perencanaan Teknik Sungai adalah hal yang relevan dan penting untuk
dilaksanakan demi keberhasilan dan menjaga agar Perencanaan Pemanfaatan
Sungai dilakukan dengan baik dan benar, sehingga sarana dan prasarana dapat
berhasil guna dan berdaya guna.
B. Deskripsi SingkatMata pelatihan ini membekali peserta dengan pengetahuan mengenai hidrologi
sungai dan khususnya pemahaman mengenai siklus hidrologi, lokasi stasiun
pengamatan aliran sungai, instrument pendukungnya dan pengukuran debit dan
hubungan tinggi muka air dan debit dalam kaitannya dengan tahapan
perencanaan pemanfaatan sungai yang disajikan dengan menggunakan metode
ceramah, tanya jawab, diskusi serta peragaan.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
C. Tujuan Pembelajaran1. Kompetensi Dasar
Setelah mengikuti seluruh rangkaian pembelajaran, peserta diharapkan
mampu memahami dan menerapkan hidrologi sungai dalam dalam kaitannya
dengan perencanaan pemanfaatan sungai dalam skala besar.
2. Indikator KeberhasilanSetelah mengikuti pembelajaran, peserta diharapkan mampu :
a. Menjelaskan dan menerapkan tentang siklus hidrologi,
b. Menjelaskan dan menerapkan tentang lokasi stasiun pengamatan aliran
sungai,
c. Menjelaskan dan menerapkan tentang jenis instrument dan fungsinya,
d. Menjelaskan dan menerapkan tentang pengukuran debit,
e. Menjelaskan dan menerapkan tentang hubungan tinggi muka air dan debit.
D. Materi Pokok dan Sub Materi PokokDalam modul hidrologi sungai ini akan membahas materi:
1. Siklus Hidrologi
a. Siklus hidrologi,
b. Pentingnya data aliran sungai,
c. Kegiatan hidrologi operasional.
2. Lokasi Stasiun Pengamatan Aliran Air
a. Syarat umum,
b. Pemilihan lokasi,
c. Design jaringan stasiun pengamat,
3. Jenis Instrument dan Fungsinya
a. Alat ukur kecepatan,
b. Bangunan pengamat muka air,
c. Peralatan pendukung,
d. Operasi dan pemeliharaan peralatan.
4. Pengukuran Debit
a. Umum,
b. Pelaksanaan pengukuran debit,
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
c. Pengukuran debit secara tidak langsung.
5. Hubungan Tinggi Muka Air dan Debit
a. Plotting hasil pengukuran debit,
b. Hubungan tinggi muka air H dan aliran Q,
c. Menentukan persamaan HQ.
E. Estimasi WaktuAlokasi waktu yang diberikan untuk pelaksanaan kegiatan belajar mengajar untuk
mata pelatihan “Hidrologi sungai” ini adalah 8 (delapan) jam pelajaran (JP) atau
sekitar 360 menit.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
MATERI POKOK 1SIKLUS HIDROLOGI
1.1 Siklus HidrologiSiklus hidrologi adalah sirkulasi menerus air di bumi yang tidak pernah berhenti
dalam jumlah besar dari bumi ke atmosfer dan kembali lagi ke bumi melalui
proses-proses evaporasi dan transpirasi, kondensasi, presipitasi. Dalam
perjalanan di tiap proses tersebut air dapat berubah phase dari cair (air) menjadi
gas (uap air), menjadi cair lagi atau bahkan menjadi padat (es).
Siklus hidrologi telah berlangsung sejak ratusan juta tahun yang lalu sejak
terbentuknya bumi. Siklus ini ikut membentuk pola iklim dan cuaca seiring dengan
pergerakan bumi dalam orbit matahari. Jumlah air di bumi secara keseluruhan
relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya, tempat air terbesar
adalah di laut.
Siklus hidrologi dimulai oleh pemanasan air laut oleh sinar matahari, yang
menimbulkan pergerakan uap air dalam jumlah besar karena penguapan menuju
atmosfer. Setelah melalui proses kondensasi uap air berubah menjadi cair dan
turun ke bumi lagi menjadi hujan (presipitasi). Pada perjalanan menuju bumi
beberapa presipitasi dapat terevaporasi kembali ke atmosfer atau jatuh ke
tetumbuhan diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah
mencapai tanah, air hujan terpisah menjadi 2 yaitu :
1. Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui
celah-celah dan pori-pori tanah dan bebatuan menuju muka air tanah.
2. Aliran Permukaan - Air bergerak di atas permukaan tanah, yang tampak nyata
adalah di daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan
membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan menuju laut.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Indikator keberhasilan : setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan
mampu menjelaskan dan menerapkan siklus hidrologi secara benar.
Modul 4 Hidrologi Sungai
Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk,
rawa), dan sebagian air bawah permukaan yang mengalir mengisi sungai akhirnya
membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS).
Dalam seluruh siklus itu makhluk hidup di bumi bergantung dan memperoleh
jaminan bagi kelangsungan hidupnya. Siklus hidrologi tidak hanya melalui bagian-
bagian fisik benda-benda di bumi, melainkan juga menembus makhluk hidup. Air
menempati dan menjadi penyusun tubuh benda-benda hidup, air bahkan
merupakan bagian penyusun terbesar tubuh manusia.
Dari seluruh perubahan lokasi yang dilalui air dalam siklus hidrologi, hanya ada
satu lokasi siklus hidrologi mengalami gangguan dan perubahan yang paling
besar, baik berupa perubahan kuantitas maupun kualitas, yaitu ketika air melalui
permukaan bumi. Apalagi karena pengaruh aktifitas kegiatan manusia, siklus
hidrologi mengalami gangguan dan perubahan yang sangat signifikan. Selain itu
ketika air melalui permukaan bumi, mengalir di sungai dan saluran, juga
merupakan lokasi yang paling mudah diukur kuantitas dan kualitasnya. Itulah
sebabnya sejak awal perkembangan ilmu hidrologi, perhatian para ahli banyak
terpusat pada bagaimana cara mengukur dan menghitung aliran air di sungai.
1.2 Pentingnya Data Aliran SungaiData aliran sungai adalah data yang amat penting bagi rencana pengelolaan
sumber daya air. Sumber daya air tidak bisa dikelola dengan baik jika kita tidak
tahu keadaan sumber daya air itu, kuantitas dan kualitasnya serta bagaimana
perubahannya di masa yang akan datang. Benarlah ungkapan “ Anda tidak dapat
mengelola apa yang tidak pernah anda ukur datanya (dengan benar) dan data
hanya akan ada manfaatnya jika ia digunakan. Perlunya data hidrologi didorong
oleh keperluan pengembangan sumber daya air yang berkelanjutan. Keperluan
jenis data hidrologi ditentukan oleh kebutuhan spesifik dan tahap tertentu
pengembangannya. Misalnya data hujan efektif untuk keperluan analisis banjir
rencana berbeda dengan data hujan efektif untuk keperluan perencanaan irigasi,
data untuk tahap perencanaan berbeda dengan data untuk tahap operasi.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Demikianlah pengelolaan sumber daya air merupakan bidang pengelolaan yang
amat luas spektrumnya dan banyak detil-detilnya.
Gambar I.1 - Kegiatan pengelolaan data
Kegiatan pengelolaan data meliputi : pengumpulan, penyimpanan, evaluasi,
pemrosesan dan analisis. Data yang perlu dikumpulkan adalah hanya data yang
akan dianalisis,setelah melalui tahap-tahap penyimpanan,evaluasi dan
pemrosesan. Di simpan artinya dikelompokkan sesuai fungsinya, setelah itu di
evaluasi sehingga data yang sahih dan telah diverifikasi yang akan diproses untuk
analisis. Tahap pengumpulan data merupakan tahap yang penting agar yang kita
kumpulkan adalah data yang komplit dan cukup teliti, artinya tidak ada kesalahan
sehingga menyimpang dari keadaan senyatanya di lapangan. Hasil tahap analisis
berupa informasi bahkan pencerahan terhadap sesuatu hal penting untuk
bertindak. Jika pengelolaan data tidak mencapai tahap informasi yang seperti itu,
maka mudah dipahami bahwa masih banyak yang perlu dilakukan untuk
perbaikan.
1.3 Kegiatan Hidrologi OperasionalHidrologi operasional (hidrometri) dalam tahap ini (OP tingkat dasar) adalah
kegiatan operasi hidrologi tahap awal mencakup kegiatan-kegiatan :
pembangunan stasiun pengamat, pencatatan muka air, pengukuran debit, operasi
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
dan pemeliharaan stasiun pengamat serta penyimpanan dan pemrosesan data
yang telah diperoleh. Catatan aliran (debit) sungai merupakan kombinasi antara
kegiatan pencatatan tinggi muka air secara menerus dan pengukuran debit secara
periodik.
Selanjutnya karena debit sungai akan diturunkan dari hubungan antara ketinggian
muka air dan debit sungai, maka perlu dipilih lokasi stasiun pengamatan yang
hubungan keduanya relatif stabil (tetap) dan ‘unique’ yaitu diperoleh hubungan
untuk satu ketinggian muka air hanya ada satu nilai debit. Untuk menyusun
hubungan tersebut perlu dilakukan pencatatan ketinggian muka air dan
pengukuran debit di lokasi stasiun pengamat tersebut. Dengan hubungan tinggi
muka air dan debit, setiap angka ketinggian muka air dapat dengan mudah
dikonversi menjadi angka debit. Catatan ketinggian muka air dan pengukuran
debit serta hubungan keduanya merupakan dua kegiatan utama dalam hidrologi
operasional.
1.4 LatihanTerangkan secara singkat dan jelas pertanyaan di bawah ini!
1. Berapa proses dalam siklus hidrologi?
2. Bagaimana langkah-langkah dalam kegiatan pengelolaan data?
3. Bagaimana kegiatan operasional hidrologi tahap awal?
1.5 RangkumanSiklus hidrologi adalah sirkulasi menerus air di bumi yang tidak pernah berhenti
dalam jumlah besar dari bumi ke atmosfer dan kembali lagi ke bumi melalui
proses-proses evaporasi dan transpirasi, kondensasi, presipitasi. Dalam
perjalanan di tiap proses tersebut air dapat berubah phase dari cair (air) menjadi
gas (uap air), menjadi cair lagi atau bahkan menjadi padat (es). Siklus hidrologi
dimulai oleh pemanasan air laut oleh sinar matahari, yang menimbulkan
pergerakan uap air dalam jumlah besar karena penguapan menuju atmosfer.
Setelah melalui proses kondensasi uap air berubah menjadi cair dan turun ke
bumi lagi menjadi hujan (presipitasi). Pada perjalanan menuju bumi beberapa
presipitasi dapat terevaporasi kembali ke atmosfer atau jatuh ke tetumbuhan
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, air
hujan terpisah menjadi 2 yaitu Infiltrasi dan Aliran Permukaan .
Data aliran sungai adalah data yang amat penting bagi rencana pengelolaan
sumber daya air. Sumber daya air tidak bisa dikelola dengan baik jika kita tidak
tahu keadaan sumber daya air itu, kuantitas dan kualitasnya serta bagaimana
perubahannya di masa yang akan datang. Kegiatan pengelolaan data meliputi :
pengumpulan, penyimpanan, evaluasi, pemrosesan dan analisis.
Hidrologi operasional (hidrometri) dalam tahap OP tingkat dasar merupakan
kegiatan operasi hidrologi tahap awal mencakup kegiatan-kegiatan :
pembangunan stasiun pengamat, pencatatan muka air, pengukuran debit, operasi
dan pemeliharaan stasiun pengamat serta penyimpanan dan pemrosesan data
yang telah diperoleh. Catatan aliran (debit) sungai merupakan kombinasi antara
kegiatan pencatatan tinggi muka air secara menerus dan pengukuran debit secara
periodik.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
MATERI POKOK 2LOKASI STASIUN PENGAMATAN ALIRAN SUNGAI
2.1 Syarat UmumKendali (control) adalah komponen fisik tampang dan alur sungai yang relatif stabil
sehingga membuat hubungan tinggi muka air dan debit tetap tidak banyak
berubah. Ada dua jenis control yaitu kendali tampang sungai (section control) dan
kendali saluran (channel control). Misalnya peluapan di bendung atau air terjun
(section control) dan alur sungai yang uniform dan relatif lurus (channel control).
Artinya pada lokasi kendali tersebut pada tinggi muka air tertentu selalu
bersesuaian dengan satu (unique) angka debit tertentu. Lokasi stasiun pencatatan
muka air harus diupayakan terletak dekat dengan control tersebut (di sebelah
hulunya).
2.2 Pemilihan LokasiMengingat persyaratan adanya pengendali (control) tersebut di atas, dalam
menentukan lokasi stasiun pengamatan harus dipenuhi beberapa persyaratan
sebagai berikut :
1. Ruas sungai lurus dan uniform di bagian hulu dan hilir lokasi stasiun (kira-kira
sepanjang 5 – 10 kali lebar sungai ke arah hulu dan hilir).
2. Tebing dan dasar sungai relative stabil tidak banyak mengalami perubahan
karena gerusan dan sedimentasi (lebih disukai tanah lempung daripada pasir)
agar hubungan luas – debit tidak banyak berubah.
3. Tebing dan dasar sungai tidak terganggu oleh gangguan aliran (penyempitan,
vegetasi, tampang jembatan yang sempit dll).
4. Tebing cukup dalam sehingga pada saat banjir tidak terjadi luapan debit keluar
dari ruas sungai sehingga masih cukup dalam untuk menurunkan current
meter sehingga kecepatan terukurnya bebas dari pengaruh kekasaran dasar
sungai.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Indikator keberhasilan : setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan
mampu menjelaskan dan menerapkan lokasi stasiun pengamatan aliran sungai.
Modul 4 Hidrologi Sungai
5. Pada saat pengukuran dipilih tampang sungai yang mempunyai kecepatan
aliran antara 0.3 s/d 1.2 m/det
6. Memiliki ‘control section’ di hilirnya agar diperoleh hubungan antara tinggi
muka air – debit yang unique stabil dan konsisten.
7. Mempunyai kedalaman air cukup untuk membenamkan current meter dan atau
melepas pelampung jika diperlukan.
8. Jauh dari pertemuan anak sungai di bagian hilir, sehingga aman dari pengaruh
efek pembendungan.
9. Mudah diakses oleh petugas dengan membawa alat-alat kerja.
2.3 Design Jaringan Stasiun PengamatUntuk memperoleh informasi tentang suatu parameter hidrologi, diperlukan
jaringan stasiun pengamat. World Meteorological Organization (WMO) dalam
publikasinya mensyaratkan angka minimum untuk masing-masing stasiun adalah
sebagai berikut :
Gambar II.1 - Tabel angka minimum kepadatan stasiun
Selain itu, untuk stasiun pengamat muka air (AWLR), diperlukan data pada
tempat-tempat tertentu untuk pengelolaan sumber daya air. Ada beberapa tempat
yang perlu dipasang tambahan pengamatan muka air sebagai bagian dari jaringan
stasiun minimum yaitu :
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Pada setiap lokasi kota besar di sepanjang sungai. Pengamatan muka air di sini
merupakan bagian peralatan untuk prakiraan banjir, ketersediaan air dan
keperluan transportasi air.
Pada setiap sungai dan anak sungai utama di antara 2 lokasi stasiun AWLR.
Pengamatan muka air diperlukan untuk keperluan flood routing dan prakiraan
banjir
Berikut ini gambar sketsa lokasi stasiun pencatat muka air yang perlu dibangun
untuk pengelolaan sumber daya air
Gambar II.2 – Sketsa lokasi stasiun pencatat muka air
2.4 LatihanTerangkan secara singkat dan jelas pertanyaan di bawah ini!
1. Apakah kendali kontrol itu dan apa saja jenis kontrolnya?
2. Sebutkan 5 persyaratan yang harus dipenuhi untuk menentukan lokasi stasiun
pengamatan!
3. Mengapa jaringan stasiun pengamat diperlukan?
2.5 RangkumanKendali (control) adalah komponen fisik tampang dan alur sungai yang relatif stabil
sehingga membuat hubungan tinggi muka air dan debit tetap tidak banyak
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
berubah. Ada dua jenis control yaitu kendali tampang sungai (section control) dan
kendali saluran (channel control). Terdapat beberapa persyaratan yang harus
dipenuhi dalam menentukan lokasi stasiun pengamatan yaitu:
1. Ruas sungai lurus dan uniform di bagian hulu dan hilir lokasi stasiun.
2. Tebing dan dasar sungai relative stabil tidak banyak mengalami perubahan
karena gerusan dan sedimentasi (lebih disukai tanah lempung daripada pasir)
agar hubungan luas – debit tidak banyak berubah.
3. Tebing dan dasar sungai tidak terganggu oleh gangguan aliran.
4. Tebing cukup dalam sehingga pada saat banjir tidak terjadi luapan debit keluar
dari ruas sungai sehingga masih cukup dalam untuk menurunkan current
meter sehingga kecepatan terukurnya bebas dari pengaruh kekasaran dasar
sungai.
5. Pada saat pengukuran dipilih tampang sungai yang mempunyai kecepatan
aliran antara 0.3 s/d 1.2 m/det.
6. Memiliki ‘control section’ di hilirnya agar diperoleh hubungan antara tinggi
muka air – debit yang unique stabil dan konsisten.
7. Mempunyai kedalaman air cukup untuk membenamkan current meter dan atau
melepas pelampung jika diperlukan.
8. Jauh dari pertemuan anak sungai di bagian hilir, sehingga aman dari pengaruh
efek pembendungan.
9. Mudah diakses oleh petugas dengan membawa alat-alat kerja.
Untuk memperoleh informasi tentang suatu parameter hidrologi, diperlukan
jaringan stasiun pengamat. Selain itu, untuk stasiun pengamat muka air (AWLR),
diperlukan data pada tempat-tempat tertentu untuk pengelolaan sumber daya air.
Ada beberapa tempat yang perlu dipasang tambahan pengamatan muka air
sebagai bagian dari jaringan stasiun minimum yaitu pada setiap lokasi kota besar
di sepanjang sungai dan pada setiap sungai serta anak sungai utama di antara 2
lokasi stasiun AWLR.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
MATERI POKOK 3JENIS INSTRUMENT DAN FUNGSINYA
3.1 Alat Ukur KecepatanAlat ini ada dua macam, yaitu current meter dengan sumbu mendatar dan dengan
sumbu tegak. Bagian-bagian alat ini terdiri dari:
1. Baling-baling sebagai sensor terhadap kecepatan, terbuat dari streamline
styling
yang dilengkapi dengan propeler, generator, sirip pengarah dan kabel-kabel.
2. Contact box, merupakan bagian pengubah putaran menjadi signal elektrik
yang berupa suara gerakan jarum pada kotak monitor berskala, kadang juga
dalam bentuk digital,
3. Head phone yang digunakan untuk mengetahui jumlah putaran baling-baling
(dengan suara “klik”), kadang bagian ini diganti dengan monitor box yang
memiliki jendela penunjuk kecepatan aliran secara langsung.
Dengan alat ini dapat dilakukan pengukuran pada beberapa titik dalam suatu
penampang aliran. Dalam praktek digunakan untuk pengukuran kecepatan aliran
rerata pada satu vertikal dalam suatu tampang aliran tertentu. Mengingat bahwa
distribusi kecepatan aliran secara vertikal tidak merata, maka pengukuran dapat
dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut.
Pengukuran pada satu titik yang umumnya dilakukan jika kedalaman aliran kurang
dan 1 meter. Alat ditempatkan pada kedalaman 0.6 H diukur dari muka air.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Indikator keberhasilan : setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan
mampu menjelaskan dan menerapkan jenis instrument dan fungsinya.
Modul 4 Hidrologi Sungai
Pengukuran pada beberapa titik, dilakukan pada kedalaman 0.2 H dan 0.8 H
diukur dari muka air. Kecepatan rerata dihitung sebagai : V=0,5(V0,2 +V0,8)
Pengukuran dengan tiga titik dilakukan pada kedalaman 0.2 H, 0.6 H dan juga
pada 0.8 H. Hasilnya dirata-ratakan dengan rumus: V = 1/ 3(V0,2 +V0,6+V0,8)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
3.2 Bangunan Pengamat Muka Air
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
3.3 Peralatan Pendukung
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
3.4 Operasi dan Pemeliharaan PeralatanOperasi dan Pemeliharaan AWLR dimulai ketika pelaksanaan konstruksi dan
instalasi peralatan selesai dilakukan. Kegiatan Operasi dan Pemeliharan meliputi :
1. Pengumpulan kertas catatan muka air dari AWLR
2. Melakukan pengukuran debit dalam jumlah yang cukup untuk membentuk
rating curve
3. Melakukan pengukuran debit periodik untuk men-check rating curve yang
telah ada dan melakukan perubahan jika terjadi penyimpangan
4. Melakukan inspeksi periodik dan acak (mendadak) apakah pengamat AWLR
telah menjalankan tugasnya dengan baik dan benar.
5. Menyediakan bahan dan peralatan termasuk suku cadang meliputi kertas dan
tinta AWLR, alat komunikasi, alat tulis, alat penerangan dan keamanan
6. Menjaga agar bangunan dan instrument peralatan dapat berfungsi dengan
baik. Membersihkan gangguan aliran (pepohonan, sampah). Khususnya
kestabilan dasar sungai perlu diamati menerus agar tidak ada perubahan yang
tanpa review terhadap kondisi dasar sungai baru.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Permasalahan Dalam OP Stasiun Pengamatan Muka AirKondisi lapangan setiap sungai berbeda-beda maka perlu ada perhatian menerus
terhadap hal-hal yang mengganggu operasi pengamatan muka air, seperti di
bawah ini :
1. Terjadi perubahan pada tampang sungai akibat sedimentasi, gerusan atau
munculnya vegetasi yang mengubah hubungan H – Q. Perlu dilakukan
serangkaian pengukuran H-Q baru berdasar kondisi yang sekarang dan
dilakukan koreksi.
2. Terjadi perubahan berupa pembendungan di hilir, maka perlu dilakukan
pengukuran kemiringan memanjang muka air. Ini dilakukan dengan
memasang staff gauge di hilir stasiun dan dicatat angkanya pada saat
dilakukan pengukuran debit di stasiun pengamat. Kejadian dan langkah
serupa dapat terjadi dan perlu dilakukan di sungai dengan kemiringan dasar
amat landai sehingga tidak terbentuk hubungan H-Q yang ‘unique’.
3. Pada beberapa sungai yang membawa banyak sedimen, pipa penghubung
antara stasiun dan muka air sungai sering tersumbat. Perlu dilakukan
pemeriksaan rutin sehingga perubahan muka air sungai teramati sesuai
dengan naik turunnya pelampung di AWLR. Jika terjadi sumbatan perlu
dilakukan penggalian di sungai dan pengglontoran dari AWLR agar pipa
penghubung terbuka dan berfungsi kembali.
3.5 LatihanTerangkan secara singkat dan jelas pertanyaan di bawah ini!
1. Sebutkan bagian-bagian dari jenis alat ukur kecepatan current meter!
2. Sebutkan 3 kegiatan operasi dan pemeliharaan peralatan!
3. Sebutkan permasalahan dalam operasi dan pemeliharaan stasiun
pengamatan muka air!
3.6 RangkumanAlat ukur kecepatan memiliki dua macam alat, yaitu current meter dengan sumbu
mendatar dan dengan sumbu tegak. Bagian-bagian alat ini terdiri dari baling-
baling, contact box, dan head phone. Dengan alat ini dapat dilakukan pengukuran
pada beberapa titik dalam suatu penampang aliran.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
MATERI POKOK 4PENGUKURAN DEBIT
4.1 UmumPengukuran debit sungai dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung.
Pengukuran langsung dengan mengukur kecepatan aliran dan luas tampang
basah langsung di sungai, sedangkan pengukuran tidak langsung dengan
mengukur parameter alur sungai dan atau tanda bekas banjir. Besarnya aliran
(m3) tiap waktu (detik) atau disebut debit tergantung pada luas tampang aliran dan
kecepatan aliran rerata. Pendekatan nilai debit dilakukan dengan cara mengukur
tampang aliran dan mengukur kecepatan aliran tersebut. Cara ini merupakan
prosedur umum dalam pengukuran debit sungai secara langsung.
4.2 Pelaksanaan Pengukuran DebitLuas tampang aliran (basah) dibagi menjadi pias-pias (makin banyak pias makin
teliti) dan masing-masing dihitung debitnya. Selanjutnya debit aliran sungai
dihitung sebagai penjumlahan semua debit di pias tampang aliran yang terukur.
Pengukuran kecepatan aliran dilakukan dengan alat ukur kecepatan arus.
Beberapa cara pengukuran kecepatan arus aliran sungai yang banyak digunakan
adalah sebagai berikut ini.
4.2.1 Metoda Mean SectionTampang melintang dibagi menjadi pias-pias vertikal masing-masing dibatasi oleh
dua garis vertikal. Jika v1 dan v2 adalah kecepatan rata-rata, d1 dan d2 adalah
kedalaman terukur di masing-masing vertikal tersebut, dan b adalah jarak
horisontal antara 2 garis vertikal, maka debit Qp yang lewat 1 pias tersebut adalah
:
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Indikator keberhasilan : setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan
mampu menjelaskan dan menerapkan pengukuran debit.
Modul 4 Hidrologi Sungai
Gambar IV.1 – Rumus metoda mean section
Untuk pias paling tepi dekat tebing, persamaan yang sama dapat digunakan,
namun kecepatan di tepi sungai harus diambil = nol dan kedalaman pada lokasi
tersebut juga = nol.
Harus diingat bahwa kecepatan rata-rata di vertikal yang semakin dekat dengan
tepi sungai akan berbentuk parabola dan oleh karena itu debit di pias paling tepi
(kiri dan kanan) harus dikoreksi menjadi :
Qp = 2/3 V1 x ½ d1 x b
dengan b = lebar pias paling tepi. Jika debit tiap pias dijumlahkan akan
diperoleh debit total sungai Qt = total penjumlahan Qp.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
4.2.2 Mid Section MethodAgak berbeda dengan cara Mean Section, cara Mid Section menempatkan pias
bukan dibatasi oleh vertikal tempat dilakukan pengukuran debit, namun dibatasi
vertikal yang terletak ½ jarak antara vertikal tempat dilakukan pengukuran debit ke
vertikal sebelumnya dan vertikal yang terletak ½ jarak antara vertikal tempat
dilakukan pengukuran debit ke vertikal sesudahnya (periksa gambar).
Sehingga debit tiap pias Qp = v x d x ½ (b1 +b2) dan debit total adalah
penjumlahan debit seluruh pias.
4.2.3 Pengukuran Kecepatan Arus dengan PelampungPengukuran kecepatan aliran dengan menggunakan pelampung dapat dilakukan
apabila dikehendaki besaran kecepatan aliran dengan tingkat ketelitian yang relatif
rendah. Cara ini masih dapat digunakan untuk praktek dalam keadaan :
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
1. Untuk memperoleh gambaran kasar tentang kecepatan aliran,
2. Karena kondisi sungai yang sangat sulit diukur, misal dalam keadaan banjir,
sehingga dapat membahayakan petugas pengukur.
Cara pengukuran adalah dengan prinsip mencari besarnya waktu yang diperlukan
untuk bergeraknya pelampung pada sepanjang jarak tertentu. Selanjutnya
kecepatan rerata arus didekati dengan nilai panjang jarak tersebut dibagi dengan
waktu tempuhnya. Pengukuran dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut
1. Tetapkan satu titik pada salah satu sisi sungai, misal ditandai dengan patok
kayu atau pohon dan satu titik yang lain di seberang sungai yang jika
dihubungkan dua titik tersebut akan berupa garis tegak lurus arah aliran.
2. Tentukan jarak L, misal 20 meter dan garis yang dibuat pada langkah pertama
dan buat garis yang sama (tegak lurus aliran) pada titik sejauh L tersebut.
3. Hanyutkan pelampung (dapat berupa sembarang benda yang dapat terapung,
misal bola ping-pong, gabus, kayu dll.) pada tempat di hulu garis pertama,
pada saat melewati garis pertama tekan tombol stopwatch dan ikuti terus
pelampung tersebut. Pada saat pelampung melewati garis kedua stopwatch
ditekan kembali, sehingga akan didapat waktu aliran pelampung yang
diperlukan, yaitu T.
4. Kecepatan arus dapat dihitung dengan L/T (m/det)
Perlu mendapat perhatian bahwa dengan cara ini yang diperoleh adalah
kecepatan pada permukaan, sehingga untuk memperoleh kecepatan rerata pada
penampang sungai hasil hitungan perlu dikoreksi dengan koefisien antara 0,85-
0,95. Selain itu pengukuran dengan cara ini harus dilakukan beberapa kali
mengingat distribusi aliran permukaan yang terjadi tidak merata. Dianjurkan paling
tidak pengukuran dilakukan 3 kali, kemudian hasilnya dirata dirata-ratakan.
4.3 Pengukuran Debit Secara Tidak LangsungDalam hal tertentu pengukuran debit secara tidak langsung seringkali diperlukan.
Pengukuran dengan cara ini dapat dilaksanakan apabila pengukuran secara
langsung sulit dilaksanakan karena faktor kondisi atau permasalahan sebagai
berikut :
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
1. Pengukuran debit secara langsung berbahaya bagi keselamatan petugas dan
peralatan yang digunakan,
2. Sifat perubahan debit banjir relatif singkat waktunya dan saat kejadiannya sulit
diramalkan,
3. Selama suatu pengukuran dilakukan, kadang-kadang banjir tidak terjadi,
sehingga diperlukan cara lain untuk memperkirakan debit banjir tersebut,
4. Kadang-kadang pengukuran debit banjir untuk beberapa tempat sulit
dilaksanakan pada saat yang bersamaan, padahal datanya sangat diperlukan.
Pengukuran debit secara tidak langsung dapat dilaksanakan dengan dua cara,
yaitu cara luas kemiringan dan cara ambang.
4.3.1 Pengukuran Debit dengan Cara Luas Kemiringan (Slope-Area Method)
Prinsip pengukuran debit dengan cara luas kemiringan (slope area method)
adalah dengan menghitung debit aliran yang telah terjadi berdasarkan taüda
bekas banjir, geometri sungai dan parameter fisik alur sungai. Hitungan
didasarkan pada rumus pengaliran, dapat dengan rumus Manning atau rumus
Chezy. Prosedur pengukuran dapat dijelaskan sebagai berikut ini.
1. Pengukuran tanda bekas banjir, yaitu elevasi atau ketinggian muka air banjir
rnaksimum pada dua lokasi/titik di sepanjang alur sungai yang ditinjau.
2. Ukur selisih tinggi antara muka air banjir di hulu dan di hilir (_h) dan panjang
jarak kedua titik tersebut (L). Kemiringan muka air banjir dapat dihitung, yaitu
besamya selisih tinggi muka air banjir dibagi dengan jarak antara dua titik
yang diukur.
3. Ukur luas penampang melintang aliran di kedua titik (A1 dan A2) dan
penampang memanjangnya.
4. Debit aliran dapat dihitung dengan rurnus berikut (Manning):
Q = 1/ n A R 2/3 S 1/2
dengan:
Q = debit aliran (m3/det),
n = koefisien kekasaran Manning (det/ m1/3),
A = luas tampang basah (m),
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
R = radius hidraulik (m),
S = kemiringan garis energi.
Nilai koefisien Manning dapat ditetapkan berdasarkan pengamatan kondisi alur
atau dengan pengukuran debit pada saat tidak banjir. Penetapan nilai koefisien
Manning ini sebaiknya digunakan current meter agar diperoleh hasil yang teliti.
Dengan rumus di atas, dilakukan proses hitungan dengan coba-ulang seperti
dalam hitungan step method.
4.3.2 Pengukuran Debit dengan Cara Ambang (Rumus Peluapan)Pengukuran debit dengan cara ambang dapat dilaksanakan pada aliran melalui
ambang alam atau ambang buatan. Ambang buatan dapat berupa bendung,
bangunan pengendali dan pelindung sungai.
Prinsip hitungan adalah dengan menerapkan rumus hidraulika aliran melalui
ambang dengan bentuk umum sebagai berikut:
Q = c x B x Hm
dengan:
Q = debit aliran melalui ambang,
B = lebar ambang,
H = tinggi aliran di atas ambang,
c,m = konstanta yang tergantung pada bentuk ambang.
4.4 LatihanTerangkan secara singkat dan jelas pertanyaan di bawah ini!
1. Bagaimana cara melakukan pengukuran debit sungai?
2. Sebutkan cara pengukuran kecepatan arus aliran sungai yang banyak
digunakan!
3. Sebutkan dan jelaskan dua cara pengukuran debit secara tidak langsung?
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
4.5 RangkumanPengukuran debit sungai dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung.
Pengukuran langsung dengan mengukur kecepatan aliran dan luas tampang
basah langsung di sungai, sedangkan pengukuran tidak langsung dengan
mengukur parameter alur sungai dan atau tanda bekas banjir. Pelaksanaan
pengukuran debit yaitu luas tampang aliran (basah) dibagi menjadi pias-pias
(makin banyak pias makin teliti) dan masing-masing dihitung debitnya. Selanjutnya
debit aliran sungai dihitung sebagai penjumlahan semua debit di pias tampang
aliran yang terukur. Pengukuran kecepatan aliran dilakukan dengan alat ukur
kecepatan arus. Beberapa cara pengukuran kecepatan arus aliran sungai yang
banyak digunakan adalah Metoda Mean Section, Mid Section Method dan
Pengukuran Kecepatan Arus dengan Pelampung. Pengukuran debit secara tidak
langsung dapat dilaksanakan dengan dua cara, yaitu cara luas kemiringan dan
cara ambang.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
MATERI POKOK 5HUBUNGAN TINGGI MUKA DAN AIR DEBIT
5.1 Plotting Hasil Pengukuran DebitHasil pengukuran debit (Q m3/det) selalu bersesuaian dengan ketinggian muka air
tertentu (H m). Jika setiap hasil pengukuran Q dan H dari berbagai ketinggian
muka air diplot dalam sebuah grafik terbentuklah sebuah plotting hubungan H – Q,
grafik ini disebut grafik discharge rating curve atau Rating Curve.
Plotting data pengukuran H – Q tidak selalu membentuk hubungan yang smooth
sebuah garis grafik. Seringkali hasil pengukuran pada H tertentu terdapat berbagai
nilai Q sehingga menyulitkan penarikan garis Rating Curve.
Pada kondisi seperti ini penarikan Rating Curve dapat dilakukan dengan cara
regressi.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Indikator keberhasilan : setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta diharapkan
mampu menjelaskan dan menerapkan hubungan tinggi muka dan air debit.
Modul 4 Hidrologi Sungai
5.2 Hubungan Tinggi Muka Air H dan Aliran Q Hubungan antara H – Q di sungai atau saluran pada lokasi pengamatan muka air
ditentukan oleh kondisi sungai di hilir. Pengetahuan tentang kondisi kendali yang
menentukan hubungan H – Q merupakan hal yang krusial dalam penyusunan
rating curve.
Dikenal ada 3 tipe kendali tergantung kondisi sungai dan alirannya sebagai
berikut:
1. Aliran rendah biasanya ditentukan oleh kendali tampang sungai
2. Aliran tinggi biasanya ditentukan oleh kendali saluran
3. Aliran menengah dapat ditentukan oleh kendali tampang dan saluran sungai
Kendali tampang sungai (section control) adalah kondisi spesifik tampang sungai
di hilir yang mengendalikan hubungan H – Q di lokasi pengukuran. Ini dapat
berbentuk kondisi alam yaitu adanya penyempitan dan/atau pendangkalan
sehingga terjadi rapid kondisi muka air kritik (riak/riffle) maupun buatan berupa
bendung sehingga terjadi peluapan. Dalam keadaan alami riffle dapat dikenali
dengan adanya penurunan muka air setelah melalui kendali tersebut.
5.3 Latihan1. Bagaimana terbentuknya sebuah plotting hubungan H – Q?
2. Sebutkan tiga tipe kendali tergantung kondisi sungai dan alirannya!
3. Apa yang dimaksud dengan kendali tampang sungai (section control)?
5.4 RangkumanHasil pengukuran debit (Q m3/det) selalu bersesuaian dengan ketinggian muka air
tertentu (H m). Jika setiap hasil pengukuran Q dan H dari berbagai ketinggian
muka air diplot dalam sebuah grafik terbentuklah sebuah plotting hubungan H – Q,
grafik ini disebut grafik discharge rating curve atau Rating Curve. Plotting data
pengukuran H – Q tidak selalu membentuk hubungan yang smooth sebuah garis
grafik. Seringkali hasil pengukuran pada H tertentu terdapat berbagai nilai Q
sehingga menyulitkan penarikan garis Rating Curve.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Hubungan antara H – Q di sungai atau saluran pada lokasi pengamatan muka air
ditentukan oleh kondisi sungai di hilir. Pengetahuan tentang kondisi kendali yang
menentukan hubungan H – Q merupakan hal yang krusial dalam penyusunan
rating curve. Terdapat tiga tipe kendali tergantung kondisi sungai dan alirannya
yaitu aliran rendah biasanya ditentukan oleh kendali tampang sungai, aliran tinggi
biasanya ditentukan oleh kendali saluran dan aliran menengah dapat ditentukan
oleh kendali tampang dan saluran sungai.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
PENUTUP
A. SimpulanDi dalam modul ini peserta dapat mempelajari, mendalami dan memahami materi
hidrologi sungai yang sangat diperlukan dalam melakukan pengelolaan sumber
daya air dalam wilayah sungai. Peserta juga dapat memahami mengenai siklus
hidrologi, lokasi stasiun pengamatan aliran sungai, jenis intrumen dan fungsinya,
pengukuran debit dan hubungan tinggi muka dan air debit.
Siklus hidrologi telah berlangsung sejak ratusan juta tahun yang lalu sejak
terbentuknya bumi. Siklus ini ikut membentuk pola iklim dan cuaca seiring dengan
pergerakan bumi dalam orbit matahari. Jumlah air di bumi secara keseluruhan
relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya, tempat air terbesar
adalah di laut. Kendali (control) adalah komponen fisik tampang dan alur sungai
yang relatif stabil sehingga membuat hubungan tinggi muka air dan debit tetap
tidak banyak berubah. Mengingat persyaratan adanya pengendali (control)
tersebut di atas, dalam menentukan lokasi stasiun pengamatan terdapat beberapa
persyaratan yang harus dipenuhi. Selain itu terdapat beberapa instrument yang
dapat digunakan dalam mengukur aliran sungai, dan perlu dilakukan juga
pengukuran debit sungai. Kemudian terdapat hubungan antara tinggi muka dan air
debit.
B. Tindak LanjutSebagai tindak lanjut dari pelatihan ini, peserta diharapkan dapat lebih memahami
detail tentang kondisi hidrologi sungai untuk sungai pada suatu daerah serta
ketentuan pendukung terkait lainnya, sehingga memiliki pemahaman mengenai
siklus hidrologi, lokasi stasiun pengamatan aliran sungai, instrument
pendukungnya dan pengukuran debit dan hubungan tinggi muka air dan debit
secara baik dan bijaksana demi kesinambungan penyediaan pemanfaatan sungai
secara berkelanjutan.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
EVALUASI FORMATIF
Evaluasi formatif adalah evaluasi yang dilakukan di akhir pembahasan Modul
Hidrologi Sungai pada Pelatihan Perencanaan Teknik Sungai. Evaluasi ini
dimaksudkan untuk mengetahui sejauh mana pemahaman peserta pelatihan
terhadap materi yang disampaikan dalam modul.
A. Soal1. Siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke
bumi dan kembali lagi ke atmosfir melalui proses .....
a. Evaporasi dan Transpirasi
b. Evaporsi, Transpirasi Kondensasi
c. Evaporasi, Transpirasi, Kondensasi dan Presipitasi
d. Evaporasi, Trasnparansi, Kondensasi dan Presipitasi
e. benar semua
2. Berikut ini yang merupakan persyaratan dalam menentukan lokasi stasiun
pengamatan adalah .....
a. Ruas sungai lurus dan uniform di bagian hulu dan hilir lokasi stasiun (kira-
kira sepanjang 5 – 10 kali lebar sungai ke arah hulu dan hilir).
b. Tebing dan dasar sungai tidak terganggu oleh gangguan aliran
(penyempitan, vegetasi, tampang jembatan yang sempit dll).
c. Pada saat pengukuran dipilih tampang sungai yang mempunyai kecepatan
aliran antara 0.3 s/d 1.2 m/det
d. Memiliki ‘control section’ di hilirnya agar diperoleh hubungan antara tinggi
muka air – debit yang unique stabil dan konsisten.
e. benar semua
3. Berikut ini yang bukan merupakan bagian-bagian dari alat ukur kecepatan
current meter adalah …..
a. Baling-baling
b. Contact box
c. Head phone
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
d. Pelampung
e. benar semua
4. Pendekatan nilai debit dilakukan dengan cara mengukur .....
a. Tampang aliran
b. Tampang aliran dan mengukur kecepatan aliran tersebut
c. Tampang aliran dan mengukur ketinggian muka air
d. Ambang alam atau ambang buatan
e. benar semua
5. Kendali tampang sungai (section control) dapat berbentuk .....
a. Kondisi alam dan kondisi buatan
b. Kondisi buatan
c. Kondisi alam
d. Kondisi tinggi
e. Benar semua
B. Umpan Balik dan Tindak LanjutUntuk mengetahui tingkat penguasaan peserta pelatihan terhadap materi yang di
paparkan dalam materi pokok, gunakan rumus berikut :
Tingkat Penguasaan= JumlahJawabanYang BenarJumlahSoal × 100 %
Arti tingkat penguasaan :
90 - 100 % : baik sekali
80 - 89 % : baik
70 - 79 % : cukup
< 70 % : kurang
Diharapkan dengan materi yang diberikan dalam modul ini, peserta dapat
memahami kondisi hidrologi sungai untuk pemanfaatan sungai pada suatu daerah.
Proses berbagi dan diskusi dalam kelas dapat menjadi pengayaan akan materi
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
hidrologi sungai. Untuk memperdalam pemahaman terkait materi hidrologi sungai,
diperlukan pengamatan pada beberapa modul-modul mata pelatihan terkait atau
pada modul-modul yang pernah Anda dapatkan serta melihat variasi-variasi
modul-modul yang ada pada media internet. Sehingga terbentuklah pemahaman
yang utuh akan mengenai siklus hidrologi, lokasi stasiun pengamatan aliran
sungai, instrument pendukungnya dan pengukuran debit dan hubungan tinggi
muka air dan debit secara baik dan bijaksana serta bisa menerapkan tentang tata
cara pemanfaatan sungai secara baik dan bijaksana demi kesinambungan
penyediaan pemanfaatan sungai secara berkelanjutan.
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
DAFTAR PUSTAKA
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
GLOSARIUM
Aliran Sungai : Daerah sekitar sungai, yang melebar sampai
ke punggung bukit (gunung) yang
merupakan daerah sumber air, tempat
semua curahan air hujan yang jatuh di
atasnya mengalir ke dalam sungai.
Atmosfer Lapisan udara yang menyelubungi bumi
sampai ketinggian 300 km (terutama terdiri
atas campuran berbagai gas, yaitu nitrogen,
oksigen, argon, dan sejumlah kecil gas lain);
satuan tekanan yang besarnya sama
dengan tekanan udara pada permukaan laut
(1,033 kg setiap cm2).
Control : Pengawasan; pemeriksaan; pengendalian.
Evaporasi : Proses yang terjadi apabila jumlah molekul
yang keluar dari permukaan lebih besar
daripada jumlah yang kembali ke
permukaan air.
Hidrologi : Ilmu tentang air di bawah tanah,
keterdapatannya, peredaran dan
sebarannya, persifatan kimia dan fisikanya,
reaksi dengan lingkungan, termasuk
hubungannya dengan makhluk hidup.
Hidrometri : Ilmu tentang pengukuran seluk-beluk berat
jenis air.
Infiltrasi : Penyusupan; perembesan; campur tangan.
Kondensasi : Perubahan uap air atau benda gas menjadi
benda cair pada suhu udara di bawah titik
embun.
Plotting : Membuat rencana; mengonsep (membuat,
menyusun konsep).
Presipitasi : Proses pengendapan, baik dari dalam
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
larutan maupun dari udara permukaan ke
permukaan bumi.
Siklus : Putaran waktu yang di dalamnya terdapat
rangkaian kejadian yang berulang-ulang
secara tetap dan teratur; daur;.
Sungai : Aliran air yang besar (biasanya buatan
alam).
Transpirasi : Pelenyapan uap air dari permukaan daun
tumbuhan melalui proses biokimia dan
nonkimia.
Unique : Tersendiri dalam bentuk atau jenisnya; lain
daripada yang lain; tidak ada persamaan
dengan yang lain.
WMO : World Meteorological Organization.
KUNCI JAWABAN
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Berikut ini merupakan kumpulan jawaban atau kata kunci dari setiap butir
pertanyaan yang terdapat di dalam modul. Kunci jawaban ini diberikan dengan
maksud agar peserta pelatihan dapat mengukur kemampuan diri sendiri.
Adapun kunci jawaban dari latihan setiap materi pokok, sebagai berikut:
Latihan Materi Pokok 11. Proses-proses dalam siklus hidrologi adalah proses evaporasi dan
transpirasi, kondensasi, presipitasi.
2. Kegiatan pengelolaan data meliputi : pengumpulan, penyimpanan, evaluasi,
pemrosesan dan analisis.
3. Kegiatan operasional hidrologi tahap awal mencakup kegiatan-kegiatan : pembangunan stasiun pengamat, pencatatan muka air, pengukuran debit,
operasi dan pemeliharaan stasiun pengamat serta penyimpanan dan
pemrosesan data yang telah diperoleh.
Latihan Materi Pokok 21. Kendali (control) adalah komponen fisik tampang dan alur sungai yang relatif
stabil sehingga membuat hubungan tinggi muka air dan debit tetap tidak
banyak berubah. Ada dua jenis control yaitu kendali tampang sungai
(section control) dan kendali saluran (channel control).
2. Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi dalam menentukan lokasi stasiun pengamatan sebagai berikut :
2.1 Ruas sungai lurus dan uniform di bagian hulu dan hilir lokasi stasiun (kira-
kira sepanjang 5 – 10 kali lebar sungai ke arah hulu dan hilir).
2.2 Tebing dan dasar sungai relative stabil tidak banyak mengalami
perubahan karena gerusan dan sedimentasi (lebih disukai tanah lempung
daripada pasir) agar hubungan luas – debit tidak banyak berubah.
2.3 Tebing dan dasar sungai tidak terganggu oleh gangguan aliran
(penyempitan, vegetasi, tampang jembatan yang sempit dll).
2.4 Tebing cukup dalam sehingga pada saat banjir tidak terjadi luapan debit
keluar dari ruas sungai sehingga masih cukup dalam untuk menurunkan
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
current meter sehingga kecepatan terukurnya bebas dari pengaruh
kekasaran dasar sungai.
2.5 Pada saat pengukuran dipilih tampang sungai yang mempunyai
kecepatan aliran antara 0.3 s/d 1.2 m/det
2.6 Memiliki ‘control section’ di hilirnya agar diperoleh hubungan antara tinggi
muka air – debit yang unique stabil dan konsisten.
2.7 Mempunyai kedalaman air cukup untuk membenamkan current meter dan
atau melepas pelampung jika diperlukan.
2.8 Jauh dari pertemuan anak sungai di bagian hilir, sehingga aman dari
pengaruh efek pembendungan.
2.9 Mudah diakses oleh petugas dengan membawa alat-alat kerja.
3. Jaringan stasiun pengamat diperlukan untuk memperoleh informasi tentang
suatu parameter hidrologi.
Latihan Materi Pokok 31. Bagian-bagian alat ukur kecepatan current meter ini terdiri dari: baling-
baling, contact box, head phone.
2. Kegiatan Operasi dan Pemeliharan meliputi : Pengumpulan kertas catatan muka air dari AWLR
Melakukan pengukuran debit dalam jumlah yang cukup untuk membentuk
rating curve
Melakukan pengukuran debit periodik untuk men-check rating curve yang
telah ada dan melakukan perubahan jika terjadi penyimpangan
Melakukan inspeksi periodik dan acak (mendadak) apakah pengamat
AWLR telah menjalankan tugasnya dengan baik dan benar.
Menyediakan bahan dan peralatan termasuk suku cadang meliputi kertas
dan tinta AWLR, alat komunikasi, alat tulis, alat penerangan dan keamanan
Menjaga agar bangunan dan instrument peralatan dapat berfungsi dengan
baik. Membersihkan gangguan aliran (pepohonan, sampah). Khususnya
kestabilan dasar sungai perlu diamati menerus agar tidak ada perubahan
yang tanpa review terhadap kondisi dasar sungai baru.
3. Permasalahan dalam operasi dan pemeliharaan stasiun pengamatan muka air
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
Terjadi perubahan pada tampang sungai akibat sedimentasi, gerusan atau
munculnya vegetasi yang mengubah hubungan H – Q. Perlu dilakukan
serangkaian pengukuran H-Q baru berdasar kondisi yang sekarang dan
dilakukan koreksi.
Terjadi perubahan berupa pembendungan di hilir, maka perlu dilakukan
pengukuran kemiringan memanjang muka air. Ini dilakukan dengan
memasang staff gauge di hilir stasiun dan dicatat angkanya pada saat
dilakukan pengukuran debit di stasiun pengamat. Kejadian dan langkah
serupa dapat terjadi dan perlu dilakukan di sungai dengan kemiringan
dasar amat landai sehingga tidak terbentuk hubungan H-Q yang ‘unique’.
Pada beberapa sungai yang membawa banyak sedimen, pipa penghubung
antara stasiun dan muka air sungai sering tersumbat. Perlu dilakukan
pemeriksaan rutin sehingga perubahan muka air sungai teramati sesuai
dengan naik turunnya pelampung di AWLR. Jika terjadi sumbatan perlu
dilakukan penggalian di sungai dan pengglontoran dari AWLR agar pipa
penghubung terbuka dan berfungsi kembali.
Latihan Materi Pokok 41. Pengukuran debit sungai dapat dilakukan secara langsung dan tidak
langsung. Pengukuran langsung dengan mengukur kecepatan aliran dan luas
tampang basah langsung di sungai, sedangkan pengukuran tidak langsung
dengan mengukur parameter alur sungai dan atau tanda bekas banjir.
Besamya aliran (m3) tiap waktu (detik) atau disebut debit tergantung pada
luas tampang aliran dan kecepatan aliran rerata. Pendekatan nilai debit
dilakukan dengan cara mengukur tampang aliran dan mengukur kecepatan
aliran tersebut. Cara ini merupakan prosedur umum dalam pengukuran debit
sungai secara langsung.
2. Beberapa cara pengukuran kecepatan arus aliran sungai yang banyak digunakan adalah sebagai berikut:
Metoda Mean Section
Mid Section Method
Pengukuran Kecepatan Arus dengan Pelampung
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi
Modul 4 Hidrologi Sungai
3. Pengukuran debit secara tidak langsung dapat dilaksanakan dengan dua
cara, yaitu cara luas kemiringan (slope area method) dan cara ambang
(Rumus Peluapan).
Latihan Materi Pokok 51. Terbentuknya sebuah plotting hubungan H – Q
Hasil pengukuran debit (Q m3/det) selalu bersesuaian dengan ketinggian
muka air tertentu (H m). Jika setiap hasil pengukuran Q dan H dari berbagai
ketinggian muka air diplot dalam sebuah grafik terbentuklah sebuah plotting
hubungan H – Q, grafik ini disebut grafik discharge rating curve atau Rating
Curve.
2. Dikenal ada 3 tipe kendali tergantung kondisi sungai dan alirannya sebagai berikut:
• Aliran rendah biasanya ditentukan oleh kendali tampang sungai
• Aliran tinggi biasanya ditentukan oleh kendali saluran
• Aliran menengah dapat ditentukan oleh kendali tampang dan saluran
sungai
3. Kendali tampang sungai (section control) adalah kondisi spesifik tampang
sungai di hilir yang mengendalikan hubungan H – Q di lokasi pengukuran.
Adapun kunci jawaban dari soal evaluasi formatif, sebagai berikut :
1. c (evaporasi, transpirasi, kondensasi dan presipitasi)
2. e (benar semua)
3. d (pelampung)
4. b (tampang aliran dan mengukur kecepatan aliran tersebut)
5. a (kondisi alam dan kondisi buatan)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi