JURUSAN TEKNIK SIPIL

Bab IX - 17

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN

UNIVERSITAS MERCU BUANA

Mata Kuliah : Rekayasa Hidrologi

Modul No. 9 : Pengukuran Debit SungaiTujuan Instruksional Umum (TIU)

Mahasiswa mengetahui definisi dan pengertian pengukuran debit aliran air sungai, parameter yang mempengaruhi dan metode pengukuran debit sungai yang digunakan, di dalam bab ini diuraikan metode dan pengukuran dengan contoh prinsip-prinsip utama, rencana lokasi pengukuran debit dan pemanfaatan hasil perhitungan.Tujuan Instruksional Khusus (TIK)

Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian dan tujuan pengukuran debit sungai di suatu lokasi sungai dan bangunan air yang ditinjau, dapat melaksanakan pengukuran dan perhitungan pengukuran debit sungai dari berbagai cara, dapat memilih cara-cara perhitungan yang sesuai dengan tujuannya dan dapat memanfaatkan hasil perhitungan untuk kepentingan perhitungan tahapan selanjutnya.

9. Pengukuran Debit Air Sungai

Umum

Dari hujan yang jatuh, sebagian langsung menguap kembali, sebagian meresap ke dalam tanah dan dari sebagian yang mengalir melalui permukaan bumi, dari bagian yang tinggi ke bagian yang permukaan tanah yang lebih rendah, ada sebagian kecil tertahan dalam rawa sebagai air retensi dan selebihnya yang merupakan bagian yang besar, mengalir melalui palung sungai menuju ke laut.

Pengetahuan banyaknya air yang mengalir (debit) dalam sungai ini adalah sangat penting, baik yang mengalir terus menerus maupun yang mengalir berkala (banjir-banjir tinggi).

Pengetahuan mengenai debit ini dipakai melalui pengukuran dalam palung sungai dan dengan cara perhitungan berdasarkan atas besarnya curah hujan yang jauh.

Di dalam bab ini terutama diuraikan perhitungan debit air sungai berdasarkan pengukuran pada palung sungai.

Perhitungan Debit atas Dasar Pengukuran

Mengingat bentuk palung dan alur sungai yang berubah-ubah, maka dalam pemilihan lokasi pengukuran debit harus dipertimbangkan pengaruh pola aliran dalam palung sungai. Untuk itu perlu diperhatikan kriteria pemilihan lokasi pengukuran debit sungai diantaranya adalah :

Bentuk penampang sungai stabil

Pola aliran air sungai dipilih yang stabil/aliran laminar

Bentuk alur sungai lurus

Mudah untuk penempatan alat ukur

Mudah dijangkau oleh petugas/pencatat alat ukur debit

Besarnya debit dihitung menurut rumus : Q = F x V

Q = debit (m3/det)

F = luas penampang basah (m2)

V = kecepatan rata-rata (m/det)

Untuk mendapatkan debit aliran (Q), perlu diketahui luas penampang basah (F), yang bisa diusahakan dengan pengukuran, sedang kecepatan aliran rata-rata (V) bisa didapat dari perumusan atau pengukuran.

Perolehan Luas Penampang Basah

Untuk keperluan perhitungan debit Q dibutuhkan pengukuran penampang basah, pelaksanaan perolehan luas penampang basah dapat dilakukan dengan melaksanakan pengukuran dibagi dalam dua bagian ialah pengukuran tampangnya dan pengukuran tinggi permukaan air.

a. Pengukuran tampang bisa dikerjakan dengan memakai alat ukur teodolit, sebaiknya pada keadaan air yang rendah agar bak-bak dengan mudah dan baik, bisa ditempatkan. Pengukuran luas penampang dapat dilakukan dengan membagi pias-pias pada bentang lebar sungai untuk mendapatkan ketelitian yang lebih akurat (Gambar No. 9.1)

b. Letak tinggi permukaan air bisa dijalankan dengan :

1. Menempatkan tongkat duga dengan sungai, umumnya ini terdiri atas tiang yang dipancangkan dalam dasar dan untuk pendugaan maka papan ukur ditempatkan pada tiang (Gambar No. 9.2).

2. Kalau ada bangunan papan ukur bisa ditempatkan pada tembok bangunan (Gambar No. 9.3).

3. Tongkat ukur bisa digantikan dengan menurap tebing sungai, turap diplester halus dan diberi garis-garis merah hitam yang menunjukkan tinggi permukaan air.

c. Gambar 9.4 adalah ikhtisar pencatat tinggi permukaan otomatis, yang terdiri atas pipa dibawah diberi lubang-lubang; dalam pipa ditempatkan pelampung yang naik turunnya air sungai. Gerakan pelampung ini kemudian diteruskan ke alat pencatat otomatis.

Dengan pengukuran tampang dan pengukuran tinggi permukaan air dapat ditentukan luas basah tampang.

Perolehan Kecepatan

Perolehan kecepatan rata-rata bisa ditentukan dengan memakai perumusan atau dengan mengadakan langsung kecepatan dalam sungai.

Dengan Memakai Perumusan

a. Chezy

= kecepatan rata-rata

R = jari-jari hidrolis

I = miring dasar sungai

C = koefisien, kalau dipakai Basin maka :

C =

( = koefisien kekerasan dinding

b. Strickler :

= k R I

untuk koefisien k, besarannya dipengaruhi oleh bahan dan tingkat kekasaran dinding dari penampang sungai/saluran dan sudah mempunyai nilai tertentu berdasarkan hasil impiris.

c. Hermanek

= k

k = f (h)

untuk :

h < 1,50 m k = 30,7

150 < h < 6 m k = 34 ( h

h > 6 m k = (50,2 + h)

d. Groger

Rumus Groger berlaku untuk Bminimum = 10 m

h =

Iminimum = 0,005

0,2 < h < 2 m = 23,781 h0,776 I0,458

h > 2 m = 22,11 h0,58 I0,43Pengukuran Kecepatan

Untuk mendapatkan data-data mengenai kecepatan diadakan pengukuran dengan memakai alat pengukur kecepatan (current meter), misalnya dengan current meter peddle whell, woltman, A.O.T.T., PRICE.

Semua alat pengukur ini terdiri atas benda yang kalau diletakkan dalam air akan berputar karena pengaruh kecepatan. Benda ini bisa berupa roda (peddle wheel-Gambar No. 9.5) baling-baling (woltmann dan AAOTT-Gambar No. 9.6) dan kerucut-kerucut kecil yang berputar mendatar (price-Gambar 9.7).

Alat pengukur ini mempunyai perumusan umum :

V = C + C1C = besarnya yang tergantung pada jenis alatnya, untuk AOTT lain daripada untuk Price

n = banyaknya putaran dalam waktu t detik

t = waktu pengamatan

C1 = korelasi, tiap-tiap alat mempunyai harganya sendiri-sendiri.

Perlengkapan elektronis memberi tanda bila telah terjadi satu putaran atau 5, bahkan ada yang baru sepuluh putaran memberi tanda.

Gambar No. 9.8 Garis Kontur Kecepatan Aliran

Diketahui ialah, bahwa kecepatan airnya dalam-dalam satu tampang adalah titik sama, sedang untuk menentukan Q = F x V, dibutuhkan adanya data mengenai kecepatan rata-rata.

Sehubungan dengan ini, maka sebaiknya untuk perhitungan Q, penampang dibagi lajuran; tiap-tiap lajur ditentukan kecepatan rata-rata dan dihitung debitnya tiap lajur.

Debit sungai adalah sama dengan jumlahnya debit lajur. Untuk tiap lajur diadakan dua kali pengukuran kecepatan atau lebih pada tempat-tempat, yang tidak sama.

Sebagai pedoman bisa diambil, dengan mengambil d sebagai kedalaman, diukur ialah pada garis tegak tiap lajur 0,2 d dan 0,8 d dari permukaan air, karena menurut percobaan kecepatan rata-rata letak antara 0,2 d dan 0,8 d, kadang-kadang diambil pula dari permukaan air.

(Gambar No. 9.9)

Contoh Perhitungan Debit

Untuk memudahkan perhitungan sebaiknya lebar jalur diambil sama dan satu debit jalur tidak melebihi 10% debit sungai. Gambar No. 9.11. menunjukkan ikhtisar secara melaksanakan pengukuran dan daftar no. 9.1. Menunjukan perhitungan debit sesuai dengan uraian diatas.

Gambar No. 9.10. Pembagian panjang jalur pengukuran

Daftar No. 9.1

Chezy (Bazin)

No patokJarak antar patok (m)F (m2)( (m)Muka air

I

II

III

IV

V

50

50

50

5052

59

53

54

5323

25

22

23

22+ 54,32

+ 54,26

+ 54,23

+ 5418

+ 54,14

200271115

Q = 54,2 x 1,87 = 101,5 m3 / dTabel No. 9.2

Groger :

No PatokJarak antara patok (m)F (m2)B (m)h =

IFrata-ratahrata-rata

I

II

III

IV

V50

50

50

5052

59

53

54

5419,5

19

19,3

19,2

192,69

3,10

2,75

2,81

2,840,0012

0,0006

0,0010

0,000855,6

56

53,5

542,88

2,93

2,78

2,83

h > 2 m

V = 22,11 h0,38 I0,43Q = F x V

= 121,43 m3 / dDengan Memakai Pengukuran V (kecepatan)

Tabel No. 9.3. Perhitungan Debit dengan Pengukuran

Jarak dari titik pankalLebar (m)Dalam air (m)Titik PenempatanPutaranWaktu (detik)Titik PenempatanRata-rata bagian tegakLuas (m2)Debit m3 / d

7

10

13

16

18

21

24

260

3

3

3

2

3

3

31,80

3,55

5

5,60

5,20

3,90

2,000,60

0,20

0,80

0,20

0,80

0,20

0,80

0,20

0,80

0,20

0,80

0,6010

19

34

24

20

25

46

56

11

20

36

1020

20

40

20

20

20

40

40

20

20

40

201,00

1,90

1,70

2,40

2,00

2,50

2,30

2,40

2,20

2,00

1,80

1,00

1,00

1,80

2,20

2,40

2,30

1,90

1,-2,70

10,65

15,00

11,20

15,60

11,70

3,00

2

2,70

19,17

33,00

26,88

35,88

22,23

3,00

Q =141,86

Sebagai contoh :

Grafik/Gambar No. 9.13 Menunjukkan jalannya permukaan Bengawan Solo di Babat (Lamongan) dari tahun 1974.

Pengukuran kecepatan bisa pula dijalankan dengan pengapungan.

Daftar No. 9.5. Menunjukkan jalannya debit rata-rata harian B. Solo di Palangwot, Pacitan dari tahun 1965.

Grafik/Gambar No. 9.14. memperlihatkan jalannya debit K. Brantas di Jabon Mojokerto tahun 1974.

Angka dalam daftar tersebut dalam Daftar No. 9.5. asal dari pengukuran kecepatan, tetapi hanya sampai batas tertentu saja ialah hanya sampai Q = 733,50 m3/d, sedang tahun itu maksimum Q = 922 m3/d.

Diatas Q = 733,50 m3/d angka-angka debit didapat dengan extrapolasi. Memang dalam penentuan debit umumnya diambil batas tertentu, diatas batas ini debit didapat dengan extrapolasi (tidak dengan mengukur kecepatan), satu sama lain karena pada waktu banjir air adalah dalam dan kecepatan adalah besar, hingga sukarlah mengusahakan pemakaian current meter.

Sebagai contoh :

Tabel No. 9.4.

Nama sungaiBatas Q diukur pakai

current meterQmaksimum

B. SOLO di Bojonegoro (1965)

K. BRANTAS di Poh Gajih (1965)

K. KONTO di Kedungrejo (1965)

B. SOLO di Kedunggareng Solo (1966)1042

240

9,85

51,125m3/d

m3/d

m3/d

m3/d2197

810

32,5

4300m3/d

m3/d

m3/d

m3/d

BENGAWAN SOLO PELANGWOT

Karesidenan Bojonegoro

Kawedanan : Laren

Kabupaten : Pacitan

Desa : Pelangwot

Tempat : + 18 km disebelah hilir dari Barat

H : + 10 m

T : 1/1-60 1/1-66

F : 4484.8 km2

R : Duga papan Pemb. 6 x sehari

DAFTAR No. 9.5ALIRAN RATA-RATA TIAP HARI

DAR1 TAHUN 1965 DI BENGAWAN SOLO

BulanI2345678

tanggal

1398.5760.0704.8449.9107163.6119.454

2558.5579.5579.5549.5111179.811348

3721.7509.8509.6745.6131206.810340

4728.2471.2471.2809.2128.4163.610942

5676.2486.4486.4754.0139.0181.6116.610.9

6664.5833.1609.9733.4145.0173.692.223.5

7593.0830.1626.8687.9129.2151.064.038.0

8543.5796.6604.7738.4141114.897.636.0

9492.8719.1551.0764.8129.2116.697.644.0

10464.0636.6542.8772.6129.810795.838

II522.5624.2527.0767.2131122123.852

12564.5632.0475.0639.8139114.892.250

13581.0564.5578.0566.010713570.840

14531.5542.0769.0484.8101.21455621

15524.0663.2829.6466.4103.9126.55021

16624.2676.2863.9467.2123.813552.026

17643.7669.7673.8467.2114.813164.026

18643.7689.8860.1421.492.2125.670.821

19664.5697.0816.4352.4122.91095621

20612.5720.4849.6312.0120.21095016

21569.0767.2855.1286.8123.899.4513.5

22567.5698.3833.1259.0114.894.08518.4

23663.5613.8800.2250.010774.06444.0

24643.7542.7716.5181.614794.06052.0

25581.0614.1611.8177.1179.8107.06462.0

26558.5736.0567.5170.8167.2123.870.830.0

27647.6752.8549.5160.0131116.669.236.0

28733.4767.2491.6147.010912267.636.0

29681.4-393.4118.4114.812266.023.5

30637.2-322.7113.0137127.766.00.80

31672.3-308.4141-560.40

Rata-rata603.4702.0717.5505.4126.2130.780.231.8

Terbesar733.4833.1873.88092179.8200.8119.462.n

Terkecil398.5542.0308.4113.0101274.050.00.4

9101112

5.8

0

0

8.4

0.4

18.4

8.4

13.4

21.0

28.0

10.9

23.5

0.40

0.20

0

0

0

0

0.30

3.30

18.4

34.0

30

32

26

10.9

0.80

0

0

0

-0

0

0

10.9

16

0.60

0.40

5.84

0.40

3.32

0

0

0

0

0

0

0

0

3.32

18.4

8.4

0.2

0.2

0

0

0

0

0

0

0

00

0

0

0.4

0.4

0.2

0

0

0

0.8

0

0

0.6

10.9

3.3

10.9

3.3

10.9

44

52

0

3.3

0

13.4

44

60

48

78.4

80.6

72

-170.8

257.2

330.8

299.4

208

88.6

85.0

80.6

86.8

274

365.8

382.8

395.1

334.5

476.8

584.0

569.0

296.9

566.0

462.4

384.8

262.2

512.4

757.4

785.2

739.6

690.5

622.9

2.0

276.5

481.6

9.8

34.0

03.9

18.4

017.9

80.6

0397.7

785.2

80.6

M.a.t tgl

17/3/65

M.a. 4.60 m

Q : 876 m3/detik

6/2/65

4.23

835 m3/detik

4/4/65

4.05 m

814 m3/detik

M.a.t.t.

4/3/65

M.a.5.00 m

Q : 922 m3/detik

M.a.t.r. bulan Oktober

0 (tidak ada aliran)

Tanda 0 berarti, ada air dalam sungai, hingga tidak ada aliran, m.a disungai lebih rendah dari pada m.a laut.

Lengkung banyaknya aliran (afvoerkromme) ditetapkan dengan pengukuran aliran hingga 733.50 m3/detik., lebih dari itu dengan extrapolasi.

Beberapa Tanggapan

Penentuan besarnya debit dengan cara tersebut diatas, mengalami kesukaran buat sungai yang ada dalam pegunungan dimana aliran air adalah sangat liar. Dalam keadaan demikian bisa antara lain cara kimia. Di tempat tertentu misalnya dititik A dituangkan dalam sungai air garam dengan konsentrasi tertentu secara kontinu, pada titik B yang letaknya di bawahnya ditentukan kadar garamnya dengan jalan manitrir.

Kalau pada beberapa tempat dititik B dengan jalan manitrir kadar garamnya telah menunjukan harga sama, maka di tempat itu telah merata garamnya, hingga bisa dirumuskan :

Qk0 + qk1 = (Q + q) k2

k1 k2

- Q = q

k1 k0Q = debit sungai

q = banyaknya air garam yang dituangkan

k1 = banyaknya garam dalam larutan

k2 = konsentrasi larutan setelah tercampur

k0 = konsentrasi larutan air sungai (asli)

Untuk sungai dimana ada bangunan misalnya penumpah (bendung bibit bisa ditentukan dengan perantaraan bangunan yang ada ini).

Meskipun debit sungai bisa dihitung dengan perumusan Chezy, Strikler, Hermanek, Groger, akan tetapi profil sungai adalah kurang teratur keadaannya, hingga hal ini membawa akibat debit yang dihitung dianggap kurang dapat memuaskan dan masih perlu diadakan penentuan debit dengan jalan memakai pengukuran kecepatan, lebih-lebih kalau dikehendaki data-data yang lebih teliti untuk keperluan perencanaan proyek.

Istilah-istilah

Papan Duga Air (Peil Scale)

Automatic Water Level Rading/Pencatat tinggi muka air sungai otomatis (AWLR).

Koefisien kekasaran dinding.

Pengukuran hasil extrapolasi

Current meter

Garis kontur kecepatan aliran air

Soal Latihan

1. Jelaskan kriteria pemilihan penempatan lokasi pemasangan alat ukur tinggi muka air sungai dan sebutkan jenis alat ukur yang digunakan.

2. Jelaskan metode pengukuran luas penampang rata-rata suatu sungai yang saudara ketahui dan berikan contoh dan sketch.

3. Jelaskan metode pengukuran kecepatan rata-rata aliran pada suatu penampang sungai dan berikan sketch pola pembagian kecepatannya.

4. Bila diketahui luas penampang sungai hasil pengukuran di lapangan adalah 35 m2 dan kecepatan rata-rata aliran sungai pada penampang yang sama adalah sebesar 1,2 m/det. Hitung besar debit aliran sungai yang terjadi.

Apabila koefisien kekasaran dinding penampang basah dipertimbangkan sesuai dengan hasil pengamatan Strickler sebesar 40, berapa besar debit aliran sungai yang terjadi.

Referensi

1. Hidrologi Untuk Pengairan, Ir. Suyono Sasrodarsono, Kensaku Takeda, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1976.

2. Hydrologi for Engineers, Ray K. Linsley Ir. Max. A. Kohler, Joseph L.H. Apaulhus. Mc. Grawhill, 1986.

3. Mengenal dasar-dasar hidrologi, Ir. Joice Martha, Ir. Wanny Adidarma Dipl. H. Nova, Bandung.

4. Hidrologi & Pemakaiannya, jilid I, Prof. Ir. Soemadyo, diktat kuliah ITS. 1976.

5. Hidrologi Teknik Ir. CD. Soemarto, Dipl. HE.

Gambar No. 9.11

Titik pengukuran

Gambar No. 9.9

Jembatan

= titik pangkal

= titik pengukuran

REKAYASA HIDROLOGI

MODUL 9

Pengukuran Debit Sungai

_1188952598.unknown

_1189058061.unknown

_1189058136.unknown

_1189391791.unknown

_1189391848.unknown

_1189058398.unknown

_1189058823.unknown

_1189058097.unknown

_1189057987.unknown

_1189058028.unknown

_1189048962.unknown

_1188952342.unknown

_1188952555.unknown

_1188952585.unknown

_1188952403.unknown

_1188951959.unknown

_1188952329.unknown

_1188952006.unknown

_1188952302.unknown

_1188951924.unknown