Upload
ekypratama
View
66
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
laporan debit aliran sungai
Citation preview
Laboratorium Hidrogeologi 2015
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Hidrogeologi (hidro- berarti air, dan -geologi berarti ilmu mengenai
batuan) adalah merupakan perpaduan antara ilmu geologi dengan ilmu hidrolika
yang kajiannya dititik beratkan pada gerakan air tanah delam secara hidrolik.
Gabungan dua kata hidro dan geologi menunjukkan secara implisit pengertian
geologi dan air, atau dengan kata lain adalah merupakan suatu studi tentang
interaksi antara kerangka unsur batuan dengan air tanah. Dalam istilah hidrolika
maka istilah gerakan dalam tanah dikenal dengan hidrolika dalam media porus,
karena air tanah mengalir diantara sela-sela butiran tanah yang sekaligus sebagai
media.
Teori yang mendasari pengukuran debit ini adalah percobaan Darcy, yaitu
hukum Darcy bahwa banyaknya volume air yang mengalir dari suatu tubuh sungai
adalah hasil kali antara kecepatan aliran dengan luas penampang media yang
dialirinya atau luas penampang media yang dialirinya atau luas penampang
bangun alur yang dialirinya. Dapat ditulis Q = V . A, dimana Q = debit aliran, V =
kecepatan aliran, A = luas penampang.
Prinsip yang mengatur bagaimana cairan bergerak di bawah permukaan
disebut hukum Darcy. Hukum Darcy adalah persamaan yang mendefinisikan
kemampuan suatu fluida mengalir melalui media berpori seperti batu. Hal ini
bergantung pada kenyataan bahwa jumlah aliran antara dua titik secara langsung
berkaitan dengan perbedaan tekanan antara titik-titik, jarak antara titik-titik, dan
interkonektivitas jalur aliran dalam batuan antara titik-titik. Pengukuran
interkonektivitas disebut permeabilitas.
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 1
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Gambar I.1.1. Percobaan Darcy
Debit air sungai adalah tinggi permukaan air sungai yang terukur oleh alat
ukur pemukaan air sungai. Pengukurannya dilakukan tiap hari, atau dengan
pengertian yang lain debit atau aliran sungai adalah laju aliran air (dalam bentuk
volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuanwaktu.
Teori yang mendasari pengukuran debit ini adalah percobaan darcy,yaitu
hukum darcy menyatakan bahwa banyaknya volume air yang mengalir di suatu
tubuh sungai adalah hasil kali antara kecepatan aliran dengan luas penampang
media yang dialirinya atau luas penampang bangun alur yang dialirinya. Atau
dapat ditulis rumus Q = v.A
Dimana: Q = Debit aliran
v = Kecepatan aliran
A = Luas Penampang
Pada umumnya pengukuran debit aliran air sungai dilakukan pada waktu-
waktu tertentu. Pengukuran ini biasanya berkaitan erat dengan maksud untuk
mencari rating curve. Semakin banyak lokasi pengukuran debit maka semakin
akurat hasil analisis datanya. Jumlah pengukuran debit pada waktu periode
tertentu tergantung dari:
- Tujuan Pengukuran
- Tingkat ketelitian yang ingin dicapai
Pada dasarnya pengukuran debit dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 2
Laboratorium Hidrogeologi 2015
A. Pengukuran debit secara langsung
B. Pengkuran debit secara tidak langsung
Penerapan ilmu hidrogeologi tentang pengukuran debit aliran sungai tidak
dapat hanya di pelajari di laboratorium saja. Acara lapangan juga harus dilakukan,
yang pada praktik ini kami kerjakan di Sungai Babarsari yang bertujuan agar ilmu
yang didapat tidak hanya sebatas teori dilaboratorium saja akan tetapi juga
diterapkan dilapangan
I.2. Maksud Dan Tujuan
Mengetahui besarnya volume air yang mengalir dalam satu satuan waktu.
Mengetahui fluktuasi/perubahan debit air pada suatu sungai pada periode
waktu tertentu dengan menggunakan metode pengapungan/floating dan Current
meter.
I.3 Metoda Yang Digunakan
1. Pengukuran debit secara langsung
Volumetric method
Pengukuran debit dengan cara ini dilakukan pada sungai kecil (debitnya kecil),
memakai bejana yang volumenya sudah diketahui/tertentu (misal = V), kemudian
mengukur waktu (dengan memakai stop watch) yang diperlukan untuk memenuhi
persamaan : , dimana Q = debit aliran sungai/saluran, V = volume bejana, t =
waktu yang diperlukan untuk memenuhi bejana.
Ambang/pintu-ukur
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 3
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Bangunan ambang/pintu ukur ini dibuat menurut kontruksi sedemikian
sehingga ada hubungan langsung antara debit aliran (Q) dengan tinggi muka air
(H).Contoh alat ukur debit yang menggunakan ambang/pintu-ukur, yaitu : Pintu
air Romyn, Pintu air Cipoletti. Masih ada metode pengukuran debit sungai/saluran
secara langsung, misalnya dengan menggunakan cairan penurut/tracer
2. Pengukuran debit secara tidak langsung
Pengukuran debit sungai dengan cara ini dilakukan dengan menghitung
kecepatan air sungai (V). Dengan menggunakan alat tertentu dan berdasarkan
rumus-rumus tertentu (termasuk rumus-rumus dalam hidrolika), kecepatan aliran
sungai dapat diketahui. Dengan mengingat bahwa debit adalah perkalian antara
kecepatan aliran dengan luas penampang. Beberapa jenis alat ukur debit aliran
sungai secara tidak langsung :
Velocity head rod
Alat ukur debit jenis ini terdiri dari batang/papan kayu berskala, dilengkapi
dengan pemberat yang dapat diputar, dimana persamaan yang digunakan : V = 2 .
g . h, dimana V = kecepatan rerata aliran sungai/saluran, g = percepatan gravitasi,
h = selisih tinggi air akibat pemutaran batang/ papan ukur sebesar 900.
Trupp’s ripple meter
Alat jenis ini terdiri dari rangkaian papan ukur dan batang kayu. Kecepatan
aliran dapat ditentukan dengan persamaan : V = C + X . L, dimana V = kecepatan
rerata aliran sungai/saluran, C = konstanta, biasanya diambil 0,4, X = nilai yang
tergantung pada lebar papan ukur (w).
Pitot meter
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 4
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Alat ini dapat digunakan untuk pengukuran kecepatan pengaliran di dalam
pipa (pipe flow) di laboratorium. Terdiri dari pipa bengkong yang dimasukkan ke
dalam aliran. Dengan persamaan : V = 2 . g . h, dimana V = kecepatan, g =
percepatan gravitasi, h = selisih tinggi permukaan air di dalam tabung pitot, akibat
adanya keepatan aliran di sungai.
Pengapung (float)
Pengukuran kecepatan alira dengan cara ini hanya untuk menaksir secara
kasar, karena hanya meliputi kecepatan aliran di permukaan saja. Padahal
sesungguhnya kecepatan rerata aliran di sungai tidak hanya terdiri atas kecepatan
aliran bagian zat cair yang ada di permukaan saja, tetapi juga kecepatan di setiap
kedalaman sungai, padahal besar kecepatan itu berbeda beda, dimana V =
st .
V Nocth
Merupakan seperangkat alat yang terdiri dari papan yang salah satu sisinya
membentuk huruf V dan disertai alat ukur berskala.
Current Meter
Prinsip kerja dari alat current meter adalah mengukur besarnya kecepatan arus
berdasarkan jumlah putaran kipas dalam alat, setelah dihitung dari persamaan : V
= a + b . N, dimana V = kecepatan aliran, a = kecepatan awal yang digunkan
untuk mengatasi gesekan mekanis, b = konstanta yang diperoleh dari kalibrasi
alat, N = jumlah putaran kipas perdetik.Selain itu juga dibutuhkan luas
penampang sungai (A) untuk menghitung debit, dimana Q = V . A.
I.4. Alat Dan Bahan
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 5
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Adapun alat dan bahan yang diperlukan saat melakukan pengukuran debit sungai
adalah :
Kalkulator
Tabulasi debit sungai
Alat tulis lengkap
Bola pingpong
Alat current meter
Meteran
Stopwatch
Penggaris
Milimeter Blok
1.5. Langkah Kerja
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 6
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Praktikum Hidrogeologi kali ini kita menentukan debit suatu aliran sungai.
Pengambilan data dilakukan langsung di lapangan.Yaitu di sungai babarsari,
dimana debit aliran sungai tersebut dapat diukur dengan mempertimbangkan
kondisi. Berikut merupakan prosedur kerjanya :
Current meter dapat digunakan dengan dibawa langsung oleh pengamat
terjun ke sungai yang dangkal /menggunakan alat tambahan untuk pengamatan di
sungai yang dalam. Langkah pengukuran menggunakan alat ini serta pengolahan
datanya sebagai berikut :
Hidupkan current meter sebelum pengukuran
Masukkan current meter kedalam air sesuai titik interfal pengukuran
pada lebar sungai.
Gambar 1.5.1. Alat current meter dimasukkan ke air sesuai titik interval,
posisi baling-baling setengah dari kedalaman sungai.
Dalam memasukkan current meter harus diposisikan pada setengah
dari dalam dasar sungai.
Kondisikan current meter tegak sejajar vertical dengan pengukur, lalu
baca nilai kecepatan yang terdapat pada current meter tiap titiknya dan
catat pada tabulasi data yang telah ada.
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 7
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Gambar 1.5.2. Pembacaan nilai kecepatan dari alat current meter
Lakukan langkah tersebut hingga terakhir lebar sungai dengan interfal
yg sesuai
Membuat gambaran dasar sungai dengan cara mengukur kedalaman
dasar sungai dari muka air sungai dengan menggunakan alat ukur.
Menghitung luas penampang sungai
Hitung kecepatan rata-rata arus dari semua kecepatan yang dihasilkan
dari pengukuran sebelumnya pada setiap vertikal dengan rumus
Menghitung debit sungai (Q), dengan rumus Q = V.A
Metode pengapungan (float)
Siapkan alat dan bahan (meteran, bola, tabel, alat tulis, stopwatch)
Cari aliran sungai yang lurus dan tidak ada hambatannya
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 8
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Gambar 1.5.3. Pemilihan lintasan, yaitu aliran yang lurus tanpa terhambat apapun
Bentangkan meteran sesuai dengan lebar dan panjang sungai
Gambar 1.5.4. Contoh pengukuran lebar sungai, dihitung dari masing-masing bibir sungai
menggunakan meteran
Jatuhkan bola pingpong dari titik satu dan hitung waktu tempuh bola
ke titik kedua dengan menggunakan stopwatch.
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 9
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Gambar 1.5.5. Penghanyutan media (bola pingpong) untuk mengukur lama waktu tempuh media serta kecepatan alirannya dari titik pertama ke titik kedua.
Stop stopwatch jika bola sampai titik 2 dan catat waktu tempuhnya
Gunakan rumus untuk mencari kecepatannya.
BAB II
HASIL DAN PEMBAHASAN
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 10
Laboratorium Hidrogeologi 2015
II.1.1. Diagram Alir
II.2. Perhitungan Debit Aliran Sungai Dengan Metode Current Meter
II.2.1. Tabulasi Data
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 11
Mulai
Pembuatan Penampang Untuk Mencari Luas Penampang
Kesimpulan
Pengolahan Data Untuk Memperoleh Nilai Debit Aliran Sungai
Laporan dan Poster
Pengambilan Data di Lapangan
Selesai
Gambar II.1.1. Diagram Alir
Laboratorium Hidrogeologi 2015
ST1
Pada Titik Rata-rata0.15
1 6.5 1.3 0.1 0.6 0.62 0.2275 0.2 0.72542 1.3 0.08 0.6 0.234 0.163 1.3 0.0825 0.7 0.21125 0.1654 1.3 0.125 0.7 0.2535 0.2255 1.3 0.075 0.5 0.24375 0.15
Debit (m³/s)No Lebar Sungai (m) Lebar (m) Dalamnya Kincir (m)Kecepatan (m/s)
Luas Penampang Sungai (m²) Dalam Sungai (m)
ST2
Pada Titik Rata-rata0.06
1 6 1 0.07 0.7 0.85 0.1 0.14 0.7288752 1 0.075 0.8 0.145 0.153 1 0.105 1 0.18 0.214 1 0.08 1.1 0.185 0.165 1 0.075 1.1 0.155 0.156 1 0.0175 0.4 0.0925 0.035
Dalam Sungai (m) Debit (m³/s)No Lebar Sungai (m) Lebar (m) Dalamnya Kincir (m)Kecepatan (m/s)
Luas Penampang Sungai (m²)
ST3
Pada Titik Rata-rata0.1
1 5 1 0.055 0.6 0.86 0.105 0.11 0.61492 1 0.085 0.9 0.14 0.173 1 0.1 1.16 0.185 0.24 1 0.075 1.1 0.175 0.155 1 0.035 0.1 0.11 0.07
Dalam Sungai (m) Debit (m³/s)No Lebar Sungai (m) Lebar (m) Dalamnya Kincir (m)Kecepatan (m/s)
Luas Penampang Sungai (m²)
Tabel II.1.1.1. Tabulasi perhitungan debit aliran sungai metode current meter.
II.2.2. Pengolahan Data
Stopsite 1
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 12
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Dik :
Lebar sungai = 6,5m
Lebar segmen = 1,3m
V1=0,6;V2=0,6;V3=0,7;V4=0,7;V5=0,5
Hawal=0,15;H1=0,2;H2=0,16;H3=0,165;H4=0,225;H5=0,15
A1=(0,15+0,2 ) x1,3
2=0,455
2=0,2275m2
A2=(0,2+0,16 ) x 1,3
2=0,468
2=0,234m2
A3=(0,16+0,165 ) x1,3
2=0,4225
2=0,21125m2
A4=(0,165+0,225 ) x 1,3
2=0,507
2=0,2535m2
A5=(0,225+0,15 ) x 1,3
2=0,4875
2=0,24375m2
A total=A1+A2+A3+A4+A5=1,17m2
V rata−rata=V 1+V 2+V 3+V 4+V 5
5=0,62m / s
Q=A total .V rata−rata=1,17 x0,62=0,7254m3/s
Stopsite 2
Dik :
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 13
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Lebar sungai = 6m
Lebar segmen = 1m
V1=0,7;V2=0,8;V3=1;V4=1,1;V5=1,1;V6=0,4
Hawal=0,06;H1=0,14;H2=0,15;H3=0,21;H4=0,16;H5=0,15;H6=0,035
A1=(0,06+0,14 ) x1
2=0,2
2=0,1m2
A2=(0,14+0,15 ) x1
2=0,29
2=0,145m2
A3=(0,15+0,21 ) x 1
2=0,36
2=0,18m2
A4=(0,21+0,16 ) x 1
2=0,37
2=0,185m2
A5=(0,16+0,15 ) x1
2=0,31
2=0,155m2
A6=(0,15+0,035 ) x1
2=0,185
2=0,0925m2
Atotal=A1+A2+A3+A 4+A5+A 6=0,8575m2
V rata−rata=V 1+V 2+V 3+V 4+V 5+V 6
6=0,85m /s
Q=A total .V rata−rata=0,8575 x0,85=0,728875m3/s
Stopsite 3
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 14
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Dik :
Lebar sungai = 5m
Lebar segmen = 1m
V1=0,6;V2=0,9;V3=1,6;V4=1,1;V5=0,1
Hawal=0,1;H1=0,11;H2=0,17;H3=0,2;H4=0,15;H5=0,07
A1=(0,1+0,11 ) x 1
2=0,21
2=0,1 05m2
A2=(0,11+0,17 ) x1
2=0,28
2=0,14m2
A3=(0,17+0,2 ) x 1
2=0,37
2=0,185m2
A4=(0,2+0,15 ) x1
2=0,35
2=0,175m2
A5=(0,15+0,07 ) x1
2=0,22
2=0,11m2
Atotal=A1+A2+A3+A 4+A5=0,715m2
V rata−rata=V 1+V 2+V 3+V 4+V 5
5=0,86m /s
Q=A total .V rata−rata=0,715 x0,86=0,6149m3/s
II.2.3. Sketsa Penampang
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 15
Laboratorium Hidrogeologi 2015
II.3. Perhitungan Debit Aliran Sungai Dengan Metode Floating
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 16
Gam
bar II.2.1 Penam
pang S
ungai Metode C
urrent M
eter
Laboratorium Hidrogeologi 2015
II.3.1. Tabulasi Data
ST1
No Panjang (m) Lebar (m) Luas (m²) Waktu (s) Kecepatan (m/s) Debit (m³/s)1 15.62 7.12 111.2144 53 0.294716981 35.673949642 43.9 0.3558086563 50.1 0.311776447
Kecepatan Rata-rata 0.320767361
ST2
No Panjang (m) Lebar (m) Luas (m²) Waktu (s) Kecepatan (m/s) Debit (m³/s)1 9.2 4.9 45.08 12.2 0.754098361 48.197006922 7.5 1.2266666673 7.5 1.226666667
Kecepatan Rata-rata 1.069143898
ST3
No Panjang (m) Lebar (m) Luas (m²) Waktu (s) Kecepatan (m/s) Debit (m³/s)1 14.6 7.79 113.734 28 0.521428571 71.417832262 22.7 0.6431718063 20.3 0.719211823
Kecepatan Rata-rata 0.6279374
Tabel II.3.1. Tabulasi perhitungan debit aliran sungai metode terapung (floating)
II.3.2. Pengolahan Data
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 17
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Stopsite 1
Diketahui : P = 15,62 m , l = 7,12 m
t1 = 53 s, t2 = 43,9 s, t3 = 50,1 s
Ditanyakan : V ? Q ?
Jawab : V= Pt
; V 1=15,62
53=0,295
ms
V 2=15,6243,9
=0,3558ms
V 3=15,6250,1
=0,3117ms
V rata−rata=0,295+0,3558+0,3117
3=0,3208
ms
Q=V . A=0,3208 .111,2144
¿35,6838m3
s
Stopsite 2
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 18
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Diketahui : P = 9,2 m, l = 4,9 m
t1 = 12,2 s, t2 = 7,5 s, t3 = 7,5 s
Ditanyakan : A? V? Q?
Jawab : A=p . l=9,2.4,9=45,08m2
V= Pt
; V 1=9,2
12,2=0,7541
ms
V 2=9,27,5
=1,226ms
V 3=9,27,5
=1,226ms
V rata−rata=0,7541+1,226+1,226
3=1,0687
ms
Q=A .V=45,08 .1,0687=35,6838m3
s
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 19
Laboratorium Hidrogeologi 2015
Stopsite 3
Diketahui : P = 14,6 m, l = 7,79 m
t1 = 28 s, t2 = 22,7 s, t3 = 20,3 s
Ditanyakan : A? V? Q?
Jawab : A=p . l=14,6 .7,79=113,734m2
V= Pt
; V 1=14,628
=0,521ms
V 2=14,622,7
=0,643ms
V 3=9,2
20,3=0,719
ms
V rata−rata=0,521+0,643+0,719
3=0,6276
ms
Q=A .V=113,734 .0,6276=71,3870m3
s
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 20
Gambar II.3. Penampang Sungai Metode Floating
Laboratorium Hidrogeologi 2015
II.3.3. Sketsa Penampang
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 21
Laboratorium Hidrogeologi 2015
BAB III
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengolahan data lapangan pengukuran debit aliran
dengan metode floating dan metode current meter diketahui bahwa:
Cara kerja dari alat current meter adalah mengukur besarnya kecepatan
arus berdasarkan jumlah putaran kipas perdetik saat terkena arus sungai.
Prinsip kerja jenis curent meter ini adalah propeler berputar dikarenakan
partikel air yang melewatinya
Current meter bekerja berdasarkan rumus kecepatan pada umumnya yaitu
V=s/t ; dimana V adalah kecepatan (m/s). Pada hasil dari pengolahan data
diperoleh debit aliran adalah, untuk stopsite 1 Q = 0.7254 m3/s, stopsite 2
Q = 0.728875 m3/s, dan stopsite 3 Q = 0.6149 m3/s.
Metode floating bekerja dengan menggunakan bola yang mengapung
mengikuti arus sungai, untuk memperoleh debit menggunakan rumus Q =
V x A. Dimana V adalah kecepatan bola dan A adalah luas penampang
dari sungai.
Dari pengolahan data lapangan menggunakan metode float yang telah
diolah diperoleh debit tiap stopsite yaitu: stopsite 1 Q = 35.67394964 m3/s,
stopsite 2 Q = 48.19700692 m3/s, dan stopsite 3 Q = 71.41783226 m3/s.
Nama : Rizky Pratama FirdausNIM : 111.130.016Plug : 2 Page 22