Bab IV Pengukuran Debit saluran alam kel 7 refisi fix

BAB IV

PENGUKURAN DEBIT PADA SALURAN ALAM A. Maksud Dan Tujuan Percobaan

Mengumpulkan data hidrometri sungai (kecepatan aliran, debit aliran, ketinggian muka air, dan lainnya).

1. Tujuan Percobaan dengan Pelampung

Menentukan besarnya kecepatan rata-rata (permukaan) aliran pada suatu penampang saluran alam/sungai.

2. Tujuan Percobaan dengan Current Meter

a) Menentukan besarnya kecepatan rata (vertikal) aliran pada pias penampang saluran alam/sungai.

b) Menghitung debit aliran dari percobaan current meter pada suatu penampang saluran alam/sungai.

Kanan Tengah Kiri

B. Alat-Alat Yang Digunakan

1. Satu buah pelampung(d = 25 cm)

2. Satu Unit Current-meterdan Control Display Unit 3. Stop watch

4. Tiang pengukur kedalaman 5. Alat ukur panjang (Meteran). C. Prosedur Percobaan

1. Pengukuran Kecepatan dengan Pelampung L = 50 meter

Start Finish 20,1

meter

Diameter Pelampung : 25cm

Gambar 4.1 Daerah pengukuran dengan Pelampung

Pengukuran kecepatan aliran permukaan mengikuti prosedur sebagai berikut:

a. Mempersiapkan daerah pengukuran pada saluran alam/sungai dengan patok-patok.

b. Memancang tiang-tiang pengamatan di dua titik berjarak 50 m. c. Pelampung dilepaskan di garis awal yang terletak sekitar 5 m

sebelum garis akhir pengukuran (finish).

d. Mengukur waktu tempuh pelampung di antara dua buah garis pengamatandengan stopwatch.

e. Pekerjaan di atas dilakukan di daerah kiri, kemudian tengahdan kanan, kemudian diulangi sebanyak 3 kali, untuk mendapatkan harga kecepatan rata-rata.

2. Pengukuran kecepatan dengan Current meter

Pengukuran kecepatan aliran dengan Current meter mengikuti prosedur sebagai berikut:

a. Menyiapkan satu unit Current meter

b. Mengukurpenampang melintang saluran yang akan digunakan sebagai saluran percobaan.

c. Semua peralatan setelah siap, kemudian membagi-bagi penampang aliran menjadi 3 (tiga) pias atau bagian dengan lebar permukaan yang sama.

d. Mengukur tinggi air penampang basah saluran, lebar permukaan basah dan lebar permukaan air setiap pias.

e. Memasukkan stik dan propeller Current meter kedalam saluran dan ditempatkan pada masing-masing kedalaman 0,2H: 0,6H: dan 0,8H, (H = tinggi muka air dari dasar saluran). Dipilih sesuai kedalaman aliran.

f. Menempatkan Propeler tegak lurus menghadap arus aliran, setelah tepat pada posisi yang dimaksud kemudian menekan tombol pada counter bersamaan dengan itu juga menjalankan stopwatch sampai pada interval waktu tertentu (50 detik) counter dan menghentikan stop watch, kemudian mencatat jumlah putaran (N) pada counter.

g. Mengulangi percobaan diatas diulang sebanyak 3 kali untuk beberapa tinggi muka air (H) sesuai dengan perubahan aliran yang ditentukan.

h. Menghitung kecepatan tiap pengukuran, menghitung kecepatan rata-rata.

D. Data Hasil Percobaan

1. Pengukuran Kecepatan dengan Pelampung

Lokasi :Irigasi Sungai Paring, Martapura Lebar sungai : 19,60 m

No. Pengukuran

Panjang L (m)

Waktu T (dt)

V = L/T (m/dt)

Vrata2

(m/dt) Ket.

1

Kiri 50 89 0.562

0.564

Kiri 50 _{86 0.581}

Kiri 50 _{91 0.549}

2

Tengah 50 98 0.510

0.539

Tengah 50 93 0.538

Tengah 50 88 0.568

3

Kanan 50 98 0.510

0.515

Kanan 50 _{86 0.581}

Kanan 50 110 0.455

Pengukuran Kecepatan dengan Current Meter

Lokasi :Irigasi Sungai Paring, Martapura Lebar sungai : 19,60 m

Pias ke Kedalaman

Titik Pengukuran

Putaran (P)

Waktu

(T) n V Vrata-rata

(-) (m) (m) (-) (dt) (-) (m/dt) (m/dt)

1

1.3

0.26 20 15 0.3332 0.1024

0.0907

(Kiri) 0.78 13 15 0.2122 0.0747

1.04 18 15 0.3013 0.0951

2

1.3

0.26 20 15 0.3332 0.1024

0.1024

(Tengah) 0.78 21 15 0.3491 0.1061

1.04 19 15 0.3172 0.0988

3

1.3

0.26 21 15 0,3491 0,1061

0.1024

(Kanan) 0.78 20 15 0,3332 0,1024

1.04 19 15 0,3172 0,0988

E. Perhitungan

F.1. Dasar Teori

- Pengukuran kecepatan aliran dilakukan dengan cara antara lain : a. Menggunakan alat pengukur aliran (current meter) mengukur

kecepatan rata-rata pada segmen-segmen penampang dengan membagi-bagi penampang saluran secara vertikal.

b. Menggunakan pelampung yang dihanyutkan ke dalam aliran dengan mencatat laju pelampung pada jarak tertentu.

(Suroso,A.,Mekanika Fluida dan Hidrolika)

- Pengukuran debit; cara sederhana untuk mengukur debit adalah dengan cara tidak langsung yaitu dengan pengukuran kecepatan aliran.

1. Pengukuran dengan Pelampung

Adalah metode tertua dan paling simpel yang dilakukan untuk menghitung kecepatan aliran di saluran terbuka. Dilakukan dengan cara mengamati waktu yang di perlukan pelampung untuk melewati jarak yang telah di tentukan. (Shariff, A.,Hydraulics and Fluid Mechanics, hal 223).

Pengukuran dengan pelampung:

- Penggal Sungai AB ditentukan jarak (L)

- Pelampung di lepas di A dengan mengukur waktu perjalanan Pelampung sampai di B dengan stop watch (T), maka diperoleh kecepatan (V) adalah (L)/(T).

- Lebar sungai sebaiknya dibagi 3(tiga) bagian yaitu kanan-tengah-kiri

- Pengukuran sebaiknya dilaksanakan setiap ½ jam (menurut petunjuk instruktur)

- Kecepatan rerata vertikal perlu dikalikan dengan faktor K:

 K = 0,85

 K = 0,60 untuk kedalaman kurang dari 0,5 m

 K = 0,90 – 0,95 untuk kedalaman lebih dari 4 m 2. Pengukuran dengan Current meter

 V = a.n + b dengan:

V = kecepatan aliran (m/det) n = jumlah putaran

a, b = tetapan (nilai ini ditetapkan dalam kalibrasi)

 Current meter yang dipakai dengan sumbu Mendatar

 Pengukuran vertikal pada dua titik 0,2H dan 0,8H (H=kedalaman);

V=(V0,2+ V0,8)/2

B Hn+1 Hn

Vn

Vn+1

B Hn

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

 Pengukuran vertikal pada empat dan lima titik: V=(V0,2+ 2V0,6+V0,8)/4

V=( Vp+ 3V0,2+ 2V0,6+3V0,8+Vd)/10

dengan:

V 0,2 = Vpada kedalaman 0,2 dari permukaan air (m/det)

V 0,6 = V pada kedalaman 0,6 dari permukaan air (m/det)

V 0,8 = V pada kedalaman 0,8 dari permukaan air (m/det)

V p = V pada permukaan air (m/det)

V d = V pada dasar sungai (m/det)

Cara Menghitung debit aliran suatu penampang: a. Mean Area Method

b. Mid Area Method

dengan:

B = lebar penampang basah pada pias

Vn = kecepatan rata-rata aliran pada penampang pias Hn = tinggi penampang basah pada pias

Q=

∑

[

Vn+Vn+1 2

][

H_n+H_n+1

2

]

[B]

Bilangan Froude : Fr =

v

√ gy (Pengaruh gravitasi lebih berperan)

(Shadiq, F., HIDROLIKA Praktis&Mudah, hal 47)

F.2. Contoh Perhitungan

a. Untuk pengukuran kecepatan arus dengan pelampung :

Diambil contoh perhitungan pengukuran pertama dengan data sebagai berikut :

Panjang aliran (L) = 50 m Waktu (T) : Kiri = 89 detik

Tengah = 86 detik Kanan = 91 detik Rumus yang digunakan : V = L/T Dimana: V = Kecepatan (m/det)

L = Panjang aliran (m) T = Waktu (detik) Perhitungan pias ke-1 : Vkiri= L/T

= 50 / 89 = 0,56 m/det Vtengah= L/T

= 50 / 86 = 0,58 m/det Vkanan= L/T

= 50 / 91 = 0,54 m/det

Untuk menghitung kecepatan rata-rata: Vrata-rata = (0,56 + 0,58+ 0,54) / 3

= 0,56 m/det

Untuk perhitungan kecepatan dan perhitungan kecepatan rata-rata pada pengukuran kedua dan ketigasama dengan diatas.

Di dapat nilai kecepatan rata-rata untuk 3 kali pengukuran : Vrata-rata pias 1 = 0,56 m/det

Vrata-rata pias 2 = 0,54 m/det

Vrata-rata pias 3 = 0,51 m/det

Dan kecepatan rata-rata pada 3 kali pengukuran adalah : Vrata-rata = ( 0,56 + 0,54 + 0,51 ) / 3

= 0,537 m/det

b. Untuk pengukuran kecepatan arus dengan current meter :

Diambil contoh perhitungan pengukuran pertama dengan data sebagai berikut :

P = 82 putaran T = 50 detik Rumus dasar :

N=P

T

Jika N <1,09 V = (0,1279 × N) + 0,0202 1,09 < N <2,61 V = (0,1384 × N) + 0,0152 N > 2,61 V = (0,1305 × N) + 0,0204 Maka :

a. Mencari nilai N

N=P

T

=82

50

=1, 64 putaran det

b. Mencari Kecepatan (V)

Karena nilai 1,09< N <2,61 , maka: V = (0,1384 × N) + 0,0152

= (0,1384 × 1,64) + 0,0152 = 0,242 m/det

c. Menghitung Debit Aliran dengan Mid Area Method,

Q

=

∑

H

_n

.

V

_n

.

[

B

]

Lebar masing-masing pias adalah : B1 = 6,27 m

B2 = 6,27m

B3 = 6,27 m

Untuk pias 1, Hn = 1,1 m

Vn = 0,3305 m/det

B = 6,27 m

Q

=

1,1

×

0,3305

×

6,27

_{= 2,279 m}3_/det

Untuk pias 2 dan pias 3, perhitungan sama dengan di atas. Didapat Q rata-rata masing-masing pias adalah:

Q1 = 2,279 m3/det

Q2 = 2,307m3/det

Q3 = 2,151m3/det

Sehingga Q rata-rata penampang adalah : Qrata-rata = (Q1 + Q2 + Q3)/3

= (2,279 + 2,307 + 2,151) / 3 = 2,246m3_/det

d. Menghitung Bilangan Froude (Fr)

Karena kedalaman berbeda tiap pias, maka perhitungan Bilangan Froude dihitung masing-masing pias.

Untuk pias 1 : Fr =

0,3305

√

9,81×1,56 = 0,084Perhitungan pias 2 dan pias 3 sama dengan di atas.

Didapat Bilangan Froude untuk masing-masing pias adalah : Pias 1, Fr = 0,084

Pias 2, Fr = 0,090

Pias 3, Fr = 0,084

Mencari nilai rerata Bilangan Froude : Fr rata-rata = (0,084 + 0,090 + 0,084)/3

F.3. Tabel Hasil Perhitungan

3.1 Tabel perhitungan kecepatan aliran permukaan dengan pelampung

No. Pengukuran

Panjang L (m)

Waktu T (dt)

V = L/T (m/dt)

Vrata2

(m/dt) Ket.

1

Kiri 45 85 0,5294

0,5325

Kiri 45 80 0,5625

Kiri 45 _{89 0,5056}

2

Tengah 45 85 0,5294

0,5378

Tengah 45 84 0,5357

Tengah 45 82 0,5487

3

Kanan 45 77 0,5844

0,5896

Kanan 45 _{75 0,6000}

Kanan 45 77 0,5844

3.2 Tabel perhitungan kecepatan aliran permukaan dengan Currentmeter.

Pias ke Kedalaman PengukuranTitik Putaran(P) Waktu(T) N=P/T

(-) (m) (m) (-) (dt) (-)

1

1.1

0.22 78 60 1.3

(Kiri) 0.66 82 60 1.36

0.88 78 60 1.3

2

1.05

0.21 77 60 1.28

(Tengah) 0.63 89 60 148

0.84 87 60 145

3

1.05

0.21 67 60 1.11

(Kanan) 0.63 86 60 1.43

0.84 82 60 1.36

Bilangan Froude rata-rata = 0,086

V Vrata-rata Vpenampang Qrata-rata

Qrata-rata penampang

(m/dt) (m/dt) (m/dt) (m3_{/dt) (m}3_/dt)

0.3252

0.3305

0.3359

2.279 0.3411

0.3252 0.3212

0.3504 2.307

0.369 2.246

0.361 0.2818

0.3267 2.151

0.3571 0.3411

F.4. Grafik dan Analisa Grafik

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

0.91

0

0.22 0.66 0.88

Kecepatan dengan Titik pengukuran (kiri)

Kecepatan (m/s)

Ti

tik

p

en

gu

ku

ra

n

(m

)

Dibawah ini adalah grafik hasil percobaan dengan Current Meter :

Grafik 4.1 Hubungan antara titik pengukuran dan kecepatan (kiri)

Analisa Grafik Hubungan antara Kecepatan dengan Kedalaman (titik pengukuran (kiri)

Berdasar grafik diatas bisa kita lihat bahwa hubungan antara kedalaman titik pengukuran dan kecepatan adalah naik dan turun, hal ini dikarenakan beberapa faktor yaitu kedalaman sungai yang berubah - ubah

setiap titik, bisa juga disebabkan oleh faktor kesalahan pengukuran dan perhitungan, dan tak dapat dipungkiri faktor fungsi alat yang menurun saat di lapangan sehingga menyebabkan field mistakes, yang mengakibatkan kesalahan data.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0

0.21

0.63 0.84

Kecepatan dengan Titik Pengukuran (tengah)

Kecepatan (m/s)

Ti

tik

P

en

gu

ku

ra

n

(m

Grafik 4.2 Hubungan antara titik pengukuran dan kecepatan (tengah).

Analisa Grafik Hubungan antara Kecepatan dengan Kedalaman (tengah) Berdasar grafik diatas bisa kita lihat bahwa hubungan antara kedalaman titik pengukuran dan kecepatan adalah naik dan turun, hal ini dikarenakan beberapa faktor yaitu kedalaman sungai yang berubah - ubah setiap titik, bisa juga disebabkan oleh faktor kesalahan pengukuran dan perhitungan, dan tak dapat dipungkiri faktor fungsi alat yang menurun saat di lapangan sehingga menyebabkan field mistakes, yang mengakibatkan kesalahan data.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 0.21 0.63 0.84

Kecepatan dengan Titik Pengukuran (kanan)

Kecepatan (m/s) Ti tik P en gu ku ra n (m )

Grafik 4.3 Hubungan antara titik pengukuran dan kecepatan (kanan)

Analisa Grafik Hubungan antara Kecepatan dengan Kedalaman (kanan) Berdasar grafik diatas bisa kita lihat bahwa hubungan antara kedalaman titik pengukuran dan kecepatan adalah naik dan turun, hal ini dikarenakan beberapa faktor yaitu kedalaman sungai yang berubah - ubah

setiap titik, bisa juga disebabkan oleh faktor kesalahan pengukuran dan perhitungan, dan tak dapat dipungkiri faktor fungsi alat yang menurun saat di lapangan sehingga menyebabkan field mistakes, yang mengakibatkan kesalahan data.

F. Kesimpulan

1. Kecepatan rata- rata yang didapat dari percobaan dengan pelampung adalah 0,4943 m/det

2. Kecepatan rata- rata yang didapat dari percobaan dengan Current meter adalah, pias kiri sebesar 0,3305 m/det, pias tengah sebesar 0,3504 m/det dan pias kanan sebesar 0,3267m/det. Dan kecepatan rata-rata penampang adalah 0,3359m/det.

3. Debit aliran yang dihasilkan dari percobaan dengan Current meterdengan Mid Area Methodadalah pias kiri sebesar 2,279, m3_/det,

pias tengah sebesar 2,151 m3_{/det dan pias kanan sebesar 2,307 m}3_/det.

Dan debit penampang aliran rata-rata adalah 2,246m3_/det

3.2 Tabel perhitungan kecepatan aliran permukaan dengan Currentmeter.

Pias ke Kedalaman PengukuranTitik Putaran(P) Waktu(T) N=P/T

(-) (m) (m) (-) (dt) (-)

1

1.1

0.22 78 60 1.3

(Kiri) 0.66 82 60 1.36

0.88 78 60 1.3

2

1.05

0.21 77 60 1.28

(Tengah) 0.63 89 60 148

0.84 87 60 145

3

1.05

0.21 67 60 1.11

(Kanan) 0.63 86 60 1.43

0.84 82 60 1.36

Bilangan Froude rata-rata = 0,086

V Vrata-rata Vpenampang Qrata-rata

Qrata-rata penampang

(m/dt) (m/dt) (m/dt) (m3_{/dt) (m}3_/dt)

0.3252

0.3305

0.3359

2.279 0.3411

0.3252 0.3212

0.3504 2.307

0.369 2.246

0.361 0.2818

0.3267 2.151

0.3571 0.3411

PRAKTIKUM HIDROLIKA KELOMPOK VIII

F.4. Grafik dan Analisa Grafik

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.91

0

0.22 0.66 0.88

Kecepatan dengan Titik pengukuran (kiri)

Kecepatan (m/s)

Ti

tik

p

en

gu

ku

ra

n

(m

)

Dibawah ini adalah grafik hasil percobaan dengan Current Meter :

Grafik 4.1 Hubungan antara titik pengukuran dan kecepatan (kiri)

Analisa Grafik Hubungan antara Kecepatan dengan Kedalaman (titik pengukuran (kiri)

Berdasar grafik diatas bisa kita lihat bahwa hubungan antara kedalaman titik pengukuran dan kecepatan adalah naik dan turun, hal ini dikarenakan beberapa faktor yaitu kedalaman sungai yang berubah - ubah FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARMASIN

setiap titik, bisa juga disebabkan oleh faktor kesalahan pengukuran dan perhitungan, dan tak dapat dipungkiri faktor fungsi alat yang menurun saat di lapangan sehingga menyebabkan field mistakes, yang mengakibatkan kesalahan data.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0

0.21

0.63 0.84

Kecepatan dengan Titik Pengukuran (tengah)

Kecepatan (m/s)

Ti

tik

P

en

gu

ku

ra

n

(m

PRAKTIKUM HIDROLIKA KELOMPOK VIII

Grafik 4.2 Hubungan antara titik pengukuran dan kecepatan (tengah).

Analisa Grafik Hubungan antara Kecepatan dengan Kedalaman (tengah) Berdasar grafik diatas bisa kita lihat bahwa hubungan antara kedalaman titik pengukuran dan kecepatan adalah naik dan turun, hal ini dikarenakan beberapa faktor yaitu kedalaman sungai yang berubah - ubah setiap titik, bisa juga disebabkan oleh faktor kesalahan pengukuran dan perhitungan, dan tak dapat dipungkiri faktor fungsi alat yang menurun saat di lapangan sehingga menyebabkan field mistakes, yang mengakibatkan kesalahan data.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 0.21 0.63 0.84

Kecepatan dengan Titik Pengukuran (kanan)

Kecepatan (m/s) Ti tik P en gu ku ra n (m )

Grafik 4.3 Hubungan antara titik pengukuran dan kecepatan (kanan)

Analisa Grafik Hubungan antara Kecepatan dengan Kedalaman (kanan) Berdasar grafik diatas bisa kita lihat bahwa hubungan antara kedalaman titik pengukuran dan kecepatan adalah naik dan turun, hal ini dikarenakan beberapa faktor yaitu kedalaman sungai yang berubah - ubah

FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARMASIN

setiap titik, bisa juga disebabkan oleh faktor kesalahan pengukuran dan perhitungan, dan tak dapat dipungkiri faktor fungsi alat yang menurun saat di lapangan sehingga menyebabkan field mistakes, yang mengakibatkan kesalahan data.

PRAKTIKUM HIDROLIKA KELOMPOK VIII

F. Kesimpulan

1. Kecepatan rata- rata yang didapat dari percobaan dengan pelampung adalah 0,4943 m/det

2. Kecepatan rata- rata yang didapat dari percobaan dengan Current meter adalah, pias kiri sebesar 0,3305 m/det, pias tengah sebesar 0,3504 m/det dan pias kanan sebesar 0,3267m/det. Dan kecepatan rata-rata penampang adalah 0,3359m/det.

3. Debit aliran yang dihasilkan dari percobaan dengan Current meterdengan Mid Area Methodadalah pias kiri sebesar 2,279, m3_/det,

pias tengah sebesar 2,151 m3_{/det dan pias kanan sebesar 2,307 m}3_/det.

Dan debit penampang aliran rata-rata adalah 2,246m3_/det

FAKULTAS TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARMASIN