LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK IRIGASI Penguku
Nilai :
LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK IRIGASI
(Pengukuran Debit I (Wiers Structure)
Oleh :
Nama
:Ragil Dwi Lestari
NPM
:240110130047
Shift/kelompok
:TTA 2013/3
Hari, Tgl Praktikum :Selasa, 1 November 2016
Asisten Dosen
:1. Rizkiyanti Dwi H. M.
2.Wulan Aghnia
LABORATORIUM SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJAJARAN
2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengukuran debit sangat penting untuk dilakukan. Dengan melakukan
pengukuran debit, kita akan dapat mengontrol jumlah dan kecepatan air yang
masuk dan keluar dari lahan pertanian yang diusahakan. Debit ini sangat penting
dilakukan karena sangat berpengaruh terhadap usaha pertanian yang kita
usahakan, karena air yang sangat dibutuhkan oleh tanaman perlu dikontrol lajunya
agar tidak mempengaruhi pertumbuhan tanaman pertanian.
Apabila kita tidak melakukan pengukuran debit, maka laju air yang masuk
atau keluar dapat tidak terkendali, yang nantinya akan memberikan dampak yang
buruk bagi tanaman karena permasalahan airnya. Apabila debit yang masuk terlalu
besar, makan dapa menyebabkan genangan atau bahkan banjir, sedangkan apabila
debit yang keluar lebih besar, maka akan menyebabkan lahan pertanian yang
diusahakan menjadi kering.
Di dalam pengaplikasian saluran irigasi, mengetahui debit aliran merupakan
hal yang sangat penting karena bertujuan untuk mengontrol laju penggunaan air
yang nantinya akan di distribusikan pada setiap petakan sawah agar kebutuhan
yang air yang dibutuhkan tanaman sesuai. Dengan pengukuran debit, masalahmasalah yang disebut di atas dapat kita atasi dengan cara mengontrol debitnya.
Oleh sebab itu, pada praktikum kali ini akan dibahas mengenai Pengukuran Debit
(Weirs Structure) dengan menggunakan tiga jenis sekat ukur.
1.2 Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dari praktikum kali ini adalah sebagai berikut:
1. Mahasiswa dapat mengukur debit aliran pada saluran terbuka dengan
berbagai alat ukur, metoda perhitungan yang berbeda.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Debit
Debit adalah suatu koefisien yang menyatakan banyaknya air yang mengalir
dari suatu sumber persatu-satuan waktu,dilambang kan dengan Q dalam satuan
meter kubik/ detik. Pengukuran debit dilakukan dengan berbagai cara antara lain:
a. Pengukuran debit dengan bangunan air
b. Pengukuran debit berdasarkan aliran dan luas penampang melintang
c. Pengukuran dengan alat-alat tertentu seperti pengukur arus magnetis,
pengukuran gelombang supersonis
Kemampuan pengukuran debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui
potensi sumber daya air suatu wilayah DAS. Debit aliran juga dijadikan untuk
memonitor dan mengevaluasi neraca air melalui pendekatan sumber daya air
permukaan yang ada (Kurniawan, 2014).
2.2
Saluran Terbuka
Aliran saluran terbuka adalah aliran air dalam saluran yang memiliki
permukaan bebas yang terbuka terhadap tekanan atmosfir, ini adalah ciri khusus
yang membedakannya dengan saluran pipa. Aliran pada saluran terbuka
disebabkan oleh kemiringan saluran dan permukaan cairannya serta kekasaran
salurannya. Saluran terbuka meliputi semua jenis saluran terbuka yang bersifat
alami dan buatan (Kurniawan, 2014).
2.3
Bangunan Ukur
Bangunan ukur adalah bangunan yang dapat digunakan untuk mengukur
aliran yang melewatinya. Pada jaringan irigasi bangunan ukur ini dipasang pada
setiap pangkal saluran tersier dihilir pintu sadap. Pada bangunan bagi, dimana
hilir bangunan terdapat lebih dari satu saluran sekunder atau primer, hanya satu
saluran yang tidak dilengkapi dengan bangunan ukur. Selebihnya dipasang
bangunan ukur pada saluran sekunder. Bagian bangunan ukur yang berfungsi
untuk mengukur debit adalah pintu ukur dan sekat ukur (Fasdarsyah dalam
Kurniawan, 2014).
2.4
Pengukuran Debit
Secara umum pengukuran debit dipermukaan bebas dilakukan untuk
mengetahui berapa debit aktual yang ada untuk pemanfaatan atau pengendalian
aliran suatu badan air. Pengukuran debit umumnya dilakukan pada waktu-waktu
tertentu dan sering kali berkaitan dengan usaha untuk mendapatkan rating curve.
Semakin banyak pengukuran dilakukan akan semakin teliti analisa data. Untuk
menentukan jumlah pengukuran yang dilakukan tergantung kepada tujuan
pengukuran, kepekaan aliran permukaaan bebas dan ketelitian yang ingin dicapai
(Kurniawan, 2014).
2.5
Alat Ukur Cipoletti
2.5.1 Gambaran Umum
Alat Ukur Debit Cippolleti adalah suatu alat ukur debit berdasarkan
peluapan sempurna dengan ambang tipis. Alat ukur ini merupakan dinding tegak
dengan penampang pengaliran (penampang basah) yang berbentuk trapesium
(sisinya 4 : 1). Alat ukur debit ini digunakan untuk mengukur debit saluran yang
tidak begitu besar dengan debit antara 200 hingga 2000 1/d, dan biasa dipakai
pada saluran yang langsung ke sawah. Alat ini sesuai dipakai di pegunungan
dimana tanah mempunyai kemiringan yang cukup besar.
Prinsip kerja bangunan ukur Cipoletti di saluran terbuka adalah menciptakan
aliran kritis. Pada aliran kritis, energi spesifik pada nilai minimum sehingga ada
hubungan tunggal antara head dengan debit. Dengan kata lain Q hanya merupakan
fungsi H saja (Kurniawan, 2014).
2.5.2 Rumusan Umum
Rumus umum yang menghubungkan ketinggian muka air (h) dan debit (Q)
untuk alat ukur ambang Cipoletti adalah sebagai berikut:
2
Q= . C d . b . h3/ 2 √ 2. g
3
Keterangan Rumus
Q
= debit aliran (m3/s)
Cd
= koefisien debit ≈ 0,63
b
= lebar ambang (m)
h
= tinggi muka air (m)
g
= gravitasi (9,8 m/s2)
Dikarenakan terjadi kontraksi aliran air permukaan bebas di muka ambang
tajam maka persamaan alat ukur cipoletti menjadi:
Q=0, 42 .b . h √2 g h
Q=1, 86 . b .h
3/2
2.5.3 Keadaan untuk Pengukuran
a. Aliran di hulu dan hilir sekat harus tenang
b. Aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atau
samping sekat
c. Air harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat
4
1
Gambar 1. Gambar Model Sekat Ukur Cipoletti
(Sumber: https://www.scribd.com)
2.5.4 Kelebihan dan Kekurangan Alat Ukur Cipoletti
a. Kelebihan
Kelebihan dari alat Cipoletti,yaitu
1) Sederhana dan mudah dibuat
2) Biaya pelaksanaan tidak mahal
b. Kekurangan
1) Terjadi sedimentasi dihulu bangunan.
2) Pengukuran debit tidak bisa dilakukan jika muka air hilir naik
diatas elevasi ambang bangunan ukur.
2.6
Alat Ukur Thompson
2.6.1 Gambaran Umum
Alat ukur ini berbentuk segitiga sama kaki terbalik, dengan sudut puncak di
bawah. Sudut puncak dapat merupakan sudut siku atau sudut lain, misalnya 60°
atau 30°. Alat ukur Thompson sering digunakan untuk mengukur debit-debit yang
kecil yaitu sekitar 200 lt/detik. Ambang pada alat ukur thompson merupakan suatu
pelimpah sempurna yang melewati ambang tipis
Sekat Thompson (V-notch) adalah nama yang terkenal di PDAM, khususnya
di kalangan operator yang bertanggung jawab atas kelancaran pasokan air, mulai
dari sumber air baku (intake, broncaptering), transmisi (unit bak pelepas tekanan,
BPT), serta instalasi pengolahan air (sedimentasi, kanal). Sebagai alat ukur, sekat
Thompson sangat dibutuhkan untuk mengetahui perkiraan debit air yang akan dan
sudah diolah (Kurniawan, 2014).
2.6.2 Rumusan Umum
Berdasarkan pada bentuk puncak peluap biasa berupa ambang tipis maupun
lebar. peluap biasa disebut ambang tipis bila tebal peluap t < 0,5 H dan disebut
ambang lebar. Apabila 0,5 H < t < 0,66 H keadaan aliran adalah tidak stabil
dimana dapat terjadi kondisi aliran air melalui peluap ambang tipis atau ambang
lebar.
Gambar dibawah ini menunjukkan peluap segitiga, dimana air mengalir di
atas peluap tersebut, tinggi peluapan adalah H dan sudut peluap segitiga adalah α
Dari gambar tersebut lebar muka air adalah:
Total head line
h
H0
H
H
α
P
b
Gambar 2. Sekat Ukur Thompson ( V-notch)
(Sumber: https://www.scribd.com)
B = 2 H Tg /2
Dengan menggunakan persamaan deferensial dan integrasi didapat suatu
rumus persamaan untuk mencari nilai debit pada alat ukur peluap segitiga, adapun
persamaan tersebut adalah :
Q=
8
θ
Cd . tan . h5/2 √ 2 . g
15
2
Apabila sudut = 90°, Cd = 0,6 dan percepatan grafitasi = 9,81 m²/d
maka ,debitnya
Q = 1,417 H5/2
2.6.3 Kelebihan dan Kekurangan Alat Ukur Thompson
a. Kelebihan
Kelebihan dari alat ukur Thompson yaitu:
1) Sederhana dan mudah dibuat
2) Biaya pelaksanaan tidak mahal
b. Kekurangan
1) Hanya dapat digunakan pada debit aliran yang kecil (< 100 l/d).
2) Penggunannya sering kurang optimal karena gejolak aliran yang
melalui sekat terlampau besar (sangat turbulen) dan jarak dari
ambang ke saluran di hulunya tidak memenuhi syarat.
3) Pengukuran debit tidak bisa dilakukan jika muka air hilir naik diatas
elevasi ambang bangunan ukur.
2.7
Alat Ukur Horizontal (Rectangular)
Merupakan bentuk bending atau sekat ukur yang pada permukaan
puncaknya diperpanjang secara horizontal, dapat dihitung dengan persamaan:
Q = C ( b – 0.1H) H 32
Dimana:
Koefisien aliran, C = 1.84
BAB III
METODE PRAKTIKUM
3.1 Alat
1. Saluran air terbuka terbuat dari kaca dan fleksi glass.
2. Berbagai alat terdiri dari Peralatan Utama berupa: Pompa, Bak
Penampungan (sirkulasi). Peralatan Penunjang berupa: stopwatch, gelas
ukur, mistar plastik, ember, lap meja dan pengepel lantai.
3. Alat ukur terdiri dari tiga macam bentuk: Sekat ukur horizontal, sekat ukur
Thompson (V-notch) dan sekat ukur berdasar (Cipoletti).
4. Plastisin.
3.2 Bahan
1. Air.
4.3 Prosedur Praktikum
1. Pasangkan sekat ukur pada Saluran air (kaca dan fleksi glass).
2. Nyalakan pompa air, hitung Q pompa secara volumetrik.
3. Ukur tinggi sekat ukur (Hs), tinggi permukaan air (h 1), muka air pada
lubang sekat ukur (h2) dan lebar rongga air (d) untuk setiap pengukuran.
4. Sekat ukur terdiri dari tiga bentuk, sebagai berikut:
No
.
1.
Jenis Sekat Ukur
Deskripsi
Horisontal ( H )
2.
Thompson ( T )
3.
Cipoletti ( C )
H1
H2
H3
T1
T2
C1
C2
Tinggi (cm)
Alat
Lubang
12
9
6
12
8
9.5
6
12
7.5
9.5
5.5
5. Pengukuran untuk setiap sekat ukur dilakukan sebanyak 3 kali.
6. Teknis pengukuran untuk setiap sekat ukur, sebagai berikut:
a) Pasang sekat ukur pada tempat yang telah disediakan.
b) Periksa ruang pompa, sebelum pompa dinyalakan.
c) Setelah ruang pompa siap, baru nyalakan pompa. Catat Q pompa.
d) Biarkan air mengalir melalui selang sampai mengisi Ruang Peredam
(stilling basin).
e) Limpasan air dari stilling basin akan mengalir sepanjang saluran,
hingga akan melalui sekat ukur yang sudah terpasang. Biarkan aliran
air mengalir sampai bentuk aliran konstan.
f) Setelah kondisi konstan tercapai, baru mulai pengamatan dan
pengukuran (sesuai dengan prosedur praktikum no.3).
g) Setelah data sudah diperoleh dan dicatat, matikan pompa hingga
aliran air pada stilling basin berhenti.
h) Mulai pengamatan dan pengukuran untuk data kedua, dengan
menyalakan pompa kembali.
i) Laksanakan pengamatan dan pengukuran selanjutnya sampai data
yang diperlukan lengkap.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
4.1.1 Hasil Pengukuran
Tabel 1. Data Pengukuran Debit dengan Sekat Ukur
Q = (l/det)
1.
0,2197
2.
0,2197
3.
0,2197
4.
0,2197
5.
0,2197
6.
0,2197
7.
0,2197
Des
s
k
0,205
3
0,195
3
0.187
HORIZONTAL
a
Outlet
Jeni
3
0,187
0,180
2
0,191
0,222
7
THOMPSON
.
Pomp
CIPOLETTI
No
H1.1
H1.2
H1.3
H2.1
H2.2
H2.3
H3.1
H3.2
H3.3
T1.1
T1.2
T1.3
T2.1
T2.2
T2.3
C1.1
C1.2
C1.3
C2.1
C2.2
C2.3
T
Sekat Ukur
T
a
alat
lubang
(cm
(cm
(cm)
12
12
12
9
9
9
6
6
6
12
12
12
9,5
9,5
9,5
12
12
12
9,5
9,5
9,5
(cm)
8
8
8
6
6
6
7,5
7,5
7,5
5,5
5,5
5,5
)
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
)
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
4.1.2 Hasil Perhitungan
1. Metode Horizontal (Rectangular)
Rumus : C (b -0,1 H)
3
H2
Dimana :
Koefisien aliran, C = 1,84
-
CH1
= C (b -0,1 H)
b
3
H2
3
= 1,84 (0,82dm - 0,1 x 1,25) 1,25 2
Q
(l/det)
1,787
1,112
0,499
2,829x
10−4
2,829x
−4
10
0,058
0,073
= 1,787
-
CH2
l
det
= C (b -0,1 H)
3
H2
3
= 1,84 (0,82dm - 0,1 x 0,88) 0,88 2
l
= 1,112
det
-
CH3
= C (b -0,1 H)
3
H2
3
= 1,84 (0,82dm - 0,1 x 0,6) 0,6 2
l
= 0,499
det
2. Metode V-Notch (Thompson)
Rumus : 0,014
-
CT1
= 0,014
5
H2
H
5
2
5
= 0,014 x (1−0,79) 2
−4 l
= 2,829 x 10
det
-
CT2
= 0,014
5
H2
5
= 0,014 x (0,8−0,59)2
−4 l
= 2,829 x 10
det
3. Metode Cipoletti
-
3
2
Rumus : 1,86.b.
H
CC1
H2
= 1,86.b.
3
3
= 1,86 x 0,75 x (0,87−0,75) 2
l
= 0,058
det
-
CC1
= 1,86.b.
3
H2
3
= 1,86 x 0,75 x (0,69−0,55) 2
l
= 0,073
det
4.2
Pembahasan
Praktikum kali ini dibahas mengenai pengukuran debit (wiers structure).
Secara umum pengukuran debit dipermukaan bebas dilakukan untuk mengetahui
berapa debit aktual yang ada untuk pemanfaatan atau pengendalian aliran suatu
badan air. Pengukuran debit umumnya dilakukan pada waktu-waktu tertentu dan
sering kali berkaitan dengan usaha untuk mendapatkan rating curve. Pada
praktikum ini digunakan tiga jenis sekat ukur. Sekat ukur yang digunakan adalah
sekat ukur Horizontal (Rectangular), sekat ukur V-Notch (Thompson) dan sekat
ukur Cipoletti dan kemudian diukur debit alirannya.
Pengukuran debit yang pertama adalah menggunakan sekat ukur Horizontal.
Sekat ukur Horizontal merupakan bentuk bending atau sekat ukur yang pada
permukaan puncaknya diperpanjang secara horizontal. Sebelum digunakan sekat
ukur, mula-mula dilakukan terlebih dahulu perhitungan debit pompa secara
volumetrik untuk setiap jenis sekat ukur yang digunakan. Pengukuran debit
dilakukan sebanyak 3 kali perobaan dan kemudian di rata-ratakan untuk
memperoleh hasil yang lebih akurat karena semakin banyak pengukuran
dilakukan akan semakin teliti analisa data. Pada sekat ukur Horizontal terdapat 3
buah sekat ukur dengan tinggi alat yang berbeda yaitu 12 cm (H 1), 9 cm (H 2)
dan 6 cm (H 3). Pada sekat ukur H 1 didapatkan debit rata-rata sebesar 1,787 l/det.
Pada sekat ukur H 2 didapatkan debit rata-rata sebesar 1,112 l/det. Sedangkan
pada sekat ukur H 3 didapatkan debit rata-rata sebesar 0,499 l/det. Dari hasil yang
diperoleh tersebut dapat diketahui bahwa tinggi sekat ukur dapat mempengaruhi
hasil debit yang dihasilkan. Dari hasil yang diperoleh tersebut juga dapat
diketahui bahwa semakin tinggi sekat ukur Horizontal maka debit yang dihasilkan
akan semakin besar pula.
Pengukuran debit yang kedua adalah menggunakan sekat ukur V-Notch
(Thompson). Alat ukur ini berbentuk segitiga sama kaki terbalik, dengan sudut
puncak di bawah. Sudut puncak dapat merupakan sudut siku atau sudut lain,
misalnya 60° atau 30°. Pada sekat ukur Thompson terdapat dua buah sekat ukur
dengan tinggi alat dan lubang yang berbeda yaitu 12 cm (T 1) dengan tinggi
lubang 8 cm dan 9,5 cm (T 2) dengan tinggi lubang 6 cm. Pada sekat ukur T 1
didapatkan debit rata-rata sebesar 2,829x 10−4
didapatkan debit sebesar 2,829x 10−4
l/det dan pada sekat ukur T 2
l/det.
Pengukuran debit yang ketiga adalah menggunakan sekat ukur Cipoletti.
Alat Ukur Debit Cippolleti adalah suatu alat ukur debit berdasarkan peluapan
sempurna dengan ambang tipis. Alat ukur ini merupakan dinding tegak dengan
penampang pengaliran (penampang basah) yang berbentuk trapesium (sisinya 4 :
1). Pada sekat ukur Cipoletti terdapat dua buah sekat ukur dengan tinggi alat dan
lubang yang berbeda yaitu 12 cm (C 1) dengan tinggi lubang 7,5 cm dan 9,5 cm
(C 2) dengan tinggi lubang 5,5 cm. Pada sekat ukur C 1 didapatkan debit rata-rata
sebesar 0,058 l/det dan pada sekat ukur T 2 didapatkan debit sebesar 0,073 l/det.
Dari data yang diperoleh diketahui bahwa sekat ukur Cipoletti dengan tinggi alat
dan lubang yang rendah akan menghasilkan debit yang lebih besar.
Dari ketiga sekat ukur yang digunakan debit yang terbesar dihasilkan
dengan menggunakan sekat ukur Horizontal dengan tinggi alat 12 cm (H 1). Debit
terkecil dihasilkan dengan menggunakan sekat ukur Thompson. Hal tersebut
sesuai dengan literatur yang didapat, bahwa Alat ukur Thompson sering
digunakan untuk mengukur debit-debit yang kecil yaitu sekitar 200 lt/detik.
Sedangkan menurut literatur yang didapat sekat ukur Cipoletti digunakan untuk
mengukur debit saluran yang tidak begitu besar dengan debit antara 200 hingga
2000 1/d, dan biasa dipakai pada saluran yang langsung ke sawah. Alat ini sesuai
dipakai di pegunungan dimana tanah mempunyai kemiringan yang cukup besar.
Pada praktikum yang telah dilakukan terdapat beberapa kendala, diantaranya
adalah praktikan masih bingung dalam menentukan parameter apa saja yang
diukur yang nantinya digunakan dalam perhitungan debit sehingga cukup
memakan waktu.
BAB V
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Dari praktikum yang telah dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan
sebagai berikut:
1. Pengukuran debit
dengan metode sekat ukur Horizontal
digunakan sekat ukur yang pada permukaan puncaknya diperpanjang
secara horizontal.
2. Dari hasil yang diperoleh dapat diketahui bahwa semakin tinggi sekat ukur
Horizontal maka debit yang dihasilkan akan semakin besar pula.
3. Pengukuran debit dengan metode Thomson menggunakan
sekat ukur berbentuk segitiga sama kaki pada bagian
tengah dengan sudut 90o dan biasanya metode ini lazim
digunakan untuk mengukur debit aliran air yang relatif kecil.
4. Metode Cipoletti menggunakan sekat ukur berbentuk trapesium pada
bagian tengahnya dan sesuai dipakai di pegunungan dimana tanah
mempunyai kemiringan yang cukup besar.
5. Dari data yang diperoleh diketahui bahwa sekat ukur Cipoletti dengan
tinggi alat dan lubang yang rendah akan menghasilkan debit yang lebih
besar.
6. Dari ketiga sekat ukur yang digunakan debit yang terbesar dihasilkan
dengan menggunakan sekat ukur Horizontal dengan tinggi alat 12 cm (H
1).
7. Debit terkecil dihasilkan dengan menggunakan sekat ukur Thompson.
DAFTAR PUSTAKA
Fasdarsyah. (n.d.). Bangunan Air. Retrieved November 07, 2016, from http://
komting.mywapblog.com/ files/ bangunan-air-1-bab-4.pdf
Kurniawan, H. (2014, Agustus 08). Alat Ukur Debit Cipoletti dan Thompson.
Retrieved November 07, 2016, from https://www.scribd.com
LAMPIRAN
Gambar 1. Gelas Ukur
Gambar 3. Sekat Ukur Cipoletti
Gambar 4. Pemasangan Sekat
Ukur
Gambar 2. Sekat Ukur
Thompson
Gambar 4. Sekat Ukur
Horisontal
Gambar 6. Saluran Air Terbuka
LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK IRIGASI
(Pengukuran Debit I (Wiers Structure)
Oleh :
Nama
:Ragil Dwi Lestari
NPM
:240110130047
Shift/kelompok
:TTA 2013/3
Hari, Tgl Praktikum :Selasa, 1 November 2016
Asisten Dosen
:1. Rizkiyanti Dwi H. M.
2.Wulan Aghnia
LABORATORIUM SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJAJARAN
2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengukuran debit sangat penting untuk dilakukan. Dengan melakukan
pengukuran debit, kita akan dapat mengontrol jumlah dan kecepatan air yang
masuk dan keluar dari lahan pertanian yang diusahakan. Debit ini sangat penting
dilakukan karena sangat berpengaruh terhadap usaha pertanian yang kita
usahakan, karena air yang sangat dibutuhkan oleh tanaman perlu dikontrol lajunya
agar tidak mempengaruhi pertumbuhan tanaman pertanian.
Apabila kita tidak melakukan pengukuran debit, maka laju air yang masuk
atau keluar dapat tidak terkendali, yang nantinya akan memberikan dampak yang
buruk bagi tanaman karena permasalahan airnya. Apabila debit yang masuk terlalu
besar, makan dapa menyebabkan genangan atau bahkan banjir, sedangkan apabila
debit yang keluar lebih besar, maka akan menyebabkan lahan pertanian yang
diusahakan menjadi kering.
Di dalam pengaplikasian saluran irigasi, mengetahui debit aliran merupakan
hal yang sangat penting karena bertujuan untuk mengontrol laju penggunaan air
yang nantinya akan di distribusikan pada setiap petakan sawah agar kebutuhan
yang air yang dibutuhkan tanaman sesuai. Dengan pengukuran debit, masalahmasalah yang disebut di atas dapat kita atasi dengan cara mengontrol debitnya.
Oleh sebab itu, pada praktikum kali ini akan dibahas mengenai Pengukuran Debit
(Weirs Structure) dengan menggunakan tiga jenis sekat ukur.
1.2 Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dari praktikum kali ini adalah sebagai berikut:
1. Mahasiswa dapat mengukur debit aliran pada saluran terbuka dengan
berbagai alat ukur, metoda perhitungan yang berbeda.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Debit
Debit adalah suatu koefisien yang menyatakan banyaknya air yang mengalir
dari suatu sumber persatu-satuan waktu,dilambang kan dengan Q dalam satuan
meter kubik/ detik. Pengukuran debit dilakukan dengan berbagai cara antara lain:
a. Pengukuran debit dengan bangunan air
b. Pengukuran debit berdasarkan aliran dan luas penampang melintang
c. Pengukuran dengan alat-alat tertentu seperti pengukur arus magnetis,
pengukuran gelombang supersonis
Kemampuan pengukuran debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui
potensi sumber daya air suatu wilayah DAS. Debit aliran juga dijadikan untuk
memonitor dan mengevaluasi neraca air melalui pendekatan sumber daya air
permukaan yang ada (Kurniawan, 2014).
2.2
Saluran Terbuka
Aliran saluran terbuka adalah aliran air dalam saluran yang memiliki
permukaan bebas yang terbuka terhadap tekanan atmosfir, ini adalah ciri khusus
yang membedakannya dengan saluran pipa. Aliran pada saluran terbuka
disebabkan oleh kemiringan saluran dan permukaan cairannya serta kekasaran
salurannya. Saluran terbuka meliputi semua jenis saluran terbuka yang bersifat
alami dan buatan (Kurniawan, 2014).
2.3
Bangunan Ukur
Bangunan ukur adalah bangunan yang dapat digunakan untuk mengukur
aliran yang melewatinya. Pada jaringan irigasi bangunan ukur ini dipasang pada
setiap pangkal saluran tersier dihilir pintu sadap. Pada bangunan bagi, dimana
hilir bangunan terdapat lebih dari satu saluran sekunder atau primer, hanya satu
saluran yang tidak dilengkapi dengan bangunan ukur. Selebihnya dipasang
bangunan ukur pada saluran sekunder. Bagian bangunan ukur yang berfungsi
untuk mengukur debit adalah pintu ukur dan sekat ukur (Fasdarsyah dalam
Kurniawan, 2014).
2.4
Pengukuran Debit
Secara umum pengukuran debit dipermukaan bebas dilakukan untuk
mengetahui berapa debit aktual yang ada untuk pemanfaatan atau pengendalian
aliran suatu badan air. Pengukuran debit umumnya dilakukan pada waktu-waktu
tertentu dan sering kali berkaitan dengan usaha untuk mendapatkan rating curve.
Semakin banyak pengukuran dilakukan akan semakin teliti analisa data. Untuk
menentukan jumlah pengukuran yang dilakukan tergantung kepada tujuan
pengukuran, kepekaan aliran permukaaan bebas dan ketelitian yang ingin dicapai
(Kurniawan, 2014).
2.5
Alat Ukur Cipoletti
2.5.1 Gambaran Umum
Alat Ukur Debit Cippolleti adalah suatu alat ukur debit berdasarkan
peluapan sempurna dengan ambang tipis. Alat ukur ini merupakan dinding tegak
dengan penampang pengaliran (penampang basah) yang berbentuk trapesium
(sisinya 4 : 1). Alat ukur debit ini digunakan untuk mengukur debit saluran yang
tidak begitu besar dengan debit antara 200 hingga 2000 1/d, dan biasa dipakai
pada saluran yang langsung ke sawah. Alat ini sesuai dipakai di pegunungan
dimana tanah mempunyai kemiringan yang cukup besar.
Prinsip kerja bangunan ukur Cipoletti di saluran terbuka adalah menciptakan
aliran kritis. Pada aliran kritis, energi spesifik pada nilai minimum sehingga ada
hubungan tunggal antara head dengan debit. Dengan kata lain Q hanya merupakan
fungsi H saja (Kurniawan, 2014).
2.5.2 Rumusan Umum
Rumus umum yang menghubungkan ketinggian muka air (h) dan debit (Q)
untuk alat ukur ambang Cipoletti adalah sebagai berikut:
2
Q= . C d . b . h3/ 2 √ 2. g
3
Keterangan Rumus
Q
= debit aliran (m3/s)
Cd
= koefisien debit ≈ 0,63
b
= lebar ambang (m)
h
= tinggi muka air (m)
g
= gravitasi (9,8 m/s2)
Dikarenakan terjadi kontraksi aliran air permukaan bebas di muka ambang
tajam maka persamaan alat ukur cipoletti menjadi:
Q=0, 42 .b . h √2 g h
Q=1, 86 . b .h
3/2
2.5.3 Keadaan untuk Pengukuran
a. Aliran di hulu dan hilir sekat harus tenang
b. Aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atau
samping sekat
c. Air harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat
4
1
Gambar 1. Gambar Model Sekat Ukur Cipoletti
(Sumber: https://www.scribd.com)
2.5.4 Kelebihan dan Kekurangan Alat Ukur Cipoletti
a. Kelebihan
Kelebihan dari alat Cipoletti,yaitu
1) Sederhana dan mudah dibuat
2) Biaya pelaksanaan tidak mahal
b. Kekurangan
1) Terjadi sedimentasi dihulu bangunan.
2) Pengukuran debit tidak bisa dilakukan jika muka air hilir naik
diatas elevasi ambang bangunan ukur.
2.6
Alat Ukur Thompson
2.6.1 Gambaran Umum
Alat ukur ini berbentuk segitiga sama kaki terbalik, dengan sudut puncak di
bawah. Sudut puncak dapat merupakan sudut siku atau sudut lain, misalnya 60°
atau 30°. Alat ukur Thompson sering digunakan untuk mengukur debit-debit yang
kecil yaitu sekitar 200 lt/detik. Ambang pada alat ukur thompson merupakan suatu
pelimpah sempurna yang melewati ambang tipis
Sekat Thompson (V-notch) adalah nama yang terkenal di PDAM, khususnya
di kalangan operator yang bertanggung jawab atas kelancaran pasokan air, mulai
dari sumber air baku (intake, broncaptering), transmisi (unit bak pelepas tekanan,
BPT), serta instalasi pengolahan air (sedimentasi, kanal). Sebagai alat ukur, sekat
Thompson sangat dibutuhkan untuk mengetahui perkiraan debit air yang akan dan
sudah diolah (Kurniawan, 2014).
2.6.2 Rumusan Umum
Berdasarkan pada bentuk puncak peluap biasa berupa ambang tipis maupun
lebar. peluap biasa disebut ambang tipis bila tebal peluap t < 0,5 H dan disebut
ambang lebar. Apabila 0,5 H < t < 0,66 H keadaan aliran adalah tidak stabil
dimana dapat terjadi kondisi aliran air melalui peluap ambang tipis atau ambang
lebar.
Gambar dibawah ini menunjukkan peluap segitiga, dimana air mengalir di
atas peluap tersebut, tinggi peluapan adalah H dan sudut peluap segitiga adalah α
Dari gambar tersebut lebar muka air adalah:
Total head line
h
H0
H
H
α
P
b
Gambar 2. Sekat Ukur Thompson ( V-notch)
(Sumber: https://www.scribd.com)
B = 2 H Tg /2
Dengan menggunakan persamaan deferensial dan integrasi didapat suatu
rumus persamaan untuk mencari nilai debit pada alat ukur peluap segitiga, adapun
persamaan tersebut adalah :
Q=
8
θ
Cd . tan . h5/2 √ 2 . g
15
2
Apabila sudut = 90°, Cd = 0,6 dan percepatan grafitasi = 9,81 m²/d
maka ,debitnya
Q = 1,417 H5/2
2.6.3 Kelebihan dan Kekurangan Alat Ukur Thompson
a. Kelebihan
Kelebihan dari alat ukur Thompson yaitu:
1) Sederhana dan mudah dibuat
2) Biaya pelaksanaan tidak mahal
b. Kekurangan
1) Hanya dapat digunakan pada debit aliran yang kecil (< 100 l/d).
2) Penggunannya sering kurang optimal karena gejolak aliran yang
melalui sekat terlampau besar (sangat turbulen) dan jarak dari
ambang ke saluran di hulunya tidak memenuhi syarat.
3) Pengukuran debit tidak bisa dilakukan jika muka air hilir naik diatas
elevasi ambang bangunan ukur.
2.7
Alat Ukur Horizontal (Rectangular)
Merupakan bentuk bending atau sekat ukur yang pada permukaan
puncaknya diperpanjang secara horizontal, dapat dihitung dengan persamaan:
Q = C ( b – 0.1H) H 32
Dimana:
Koefisien aliran, C = 1.84
BAB III
METODE PRAKTIKUM
3.1 Alat
1. Saluran air terbuka terbuat dari kaca dan fleksi glass.
2. Berbagai alat terdiri dari Peralatan Utama berupa: Pompa, Bak
Penampungan (sirkulasi). Peralatan Penunjang berupa: stopwatch, gelas
ukur, mistar plastik, ember, lap meja dan pengepel lantai.
3. Alat ukur terdiri dari tiga macam bentuk: Sekat ukur horizontal, sekat ukur
Thompson (V-notch) dan sekat ukur berdasar (Cipoletti).
4. Plastisin.
3.2 Bahan
1. Air.
4.3 Prosedur Praktikum
1. Pasangkan sekat ukur pada Saluran air (kaca dan fleksi glass).
2. Nyalakan pompa air, hitung Q pompa secara volumetrik.
3. Ukur tinggi sekat ukur (Hs), tinggi permukaan air (h 1), muka air pada
lubang sekat ukur (h2) dan lebar rongga air (d) untuk setiap pengukuran.
4. Sekat ukur terdiri dari tiga bentuk, sebagai berikut:
No
.
1.
Jenis Sekat Ukur
Deskripsi
Horisontal ( H )
2.
Thompson ( T )
3.
Cipoletti ( C )
H1
H2
H3
T1
T2
C1
C2
Tinggi (cm)
Alat
Lubang
12
9
6
12
8
9.5
6
12
7.5
9.5
5.5
5. Pengukuran untuk setiap sekat ukur dilakukan sebanyak 3 kali.
6. Teknis pengukuran untuk setiap sekat ukur, sebagai berikut:
a) Pasang sekat ukur pada tempat yang telah disediakan.
b) Periksa ruang pompa, sebelum pompa dinyalakan.
c) Setelah ruang pompa siap, baru nyalakan pompa. Catat Q pompa.
d) Biarkan air mengalir melalui selang sampai mengisi Ruang Peredam
(stilling basin).
e) Limpasan air dari stilling basin akan mengalir sepanjang saluran,
hingga akan melalui sekat ukur yang sudah terpasang. Biarkan aliran
air mengalir sampai bentuk aliran konstan.
f) Setelah kondisi konstan tercapai, baru mulai pengamatan dan
pengukuran (sesuai dengan prosedur praktikum no.3).
g) Setelah data sudah diperoleh dan dicatat, matikan pompa hingga
aliran air pada stilling basin berhenti.
h) Mulai pengamatan dan pengukuran untuk data kedua, dengan
menyalakan pompa kembali.
i) Laksanakan pengamatan dan pengukuran selanjutnya sampai data
yang diperlukan lengkap.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
4.1.1 Hasil Pengukuran
Tabel 1. Data Pengukuran Debit dengan Sekat Ukur
Q = (l/det)
1.
0,2197
2.
0,2197
3.
0,2197
4.
0,2197
5.
0,2197
6.
0,2197
7.
0,2197
Des
s
k
0,205
3
0,195
3
0.187
HORIZONTAL
a
Outlet
Jeni
3
0,187
0,180
2
0,191
0,222
7
THOMPSON
.
Pomp
CIPOLETTI
No
H1.1
H1.2
H1.3
H2.1
H2.2
H2.3
H3.1
H3.2
H3.3
T1.1
T1.2
T1.3
T2.1
T2.2
T2.3
C1.1
C1.2
C1.3
C2.1
C2.2
C2.3
T
Sekat Ukur
T
a
alat
lubang
(cm
(cm
(cm)
12
12
12
9
9
9
6
6
6
12
12
12
9,5
9,5
9,5
12
12
12
9,5
9,5
9,5
(cm)
8
8
8
6
6
6
7,5
7,5
7,5
5,5
5,5
5,5
)
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
)
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
4.1.2 Hasil Perhitungan
1. Metode Horizontal (Rectangular)
Rumus : C (b -0,1 H)
3
H2
Dimana :
Koefisien aliran, C = 1,84
-
CH1
= C (b -0,1 H)
b
3
H2
3
= 1,84 (0,82dm - 0,1 x 1,25) 1,25 2
Q
(l/det)
1,787
1,112
0,499
2,829x
10−4
2,829x
−4
10
0,058
0,073
= 1,787
-
CH2
l
det
= C (b -0,1 H)
3
H2
3
= 1,84 (0,82dm - 0,1 x 0,88) 0,88 2
l
= 1,112
det
-
CH3
= C (b -0,1 H)
3
H2
3
= 1,84 (0,82dm - 0,1 x 0,6) 0,6 2
l
= 0,499
det
2. Metode V-Notch (Thompson)
Rumus : 0,014
-
CT1
= 0,014
5
H2
H
5
2
5
= 0,014 x (1−0,79) 2
−4 l
= 2,829 x 10
det
-
CT2
= 0,014
5
H2
5
= 0,014 x (0,8−0,59)2
−4 l
= 2,829 x 10
det
3. Metode Cipoletti
-
3
2
Rumus : 1,86.b.
H
CC1
H2
= 1,86.b.
3
3
= 1,86 x 0,75 x (0,87−0,75) 2
l
= 0,058
det
-
CC1
= 1,86.b.
3
H2
3
= 1,86 x 0,75 x (0,69−0,55) 2
l
= 0,073
det
4.2
Pembahasan
Praktikum kali ini dibahas mengenai pengukuran debit (wiers structure).
Secara umum pengukuran debit dipermukaan bebas dilakukan untuk mengetahui
berapa debit aktual yang ada untuk pemanfaatan atau pengendalian aliran suatu
badan air. Pengukuran debit umumnya dilakukan pada waktu-waktu tertentu dan
sering kali berkaitan dengan usaha untuk mendapatkan rating curve. Pada
praktikum ini digunakan tiga jenis sekat ukur. Sekat ukur yang digunakan adalah
sekat ukur Horizontal (Rectangular), sekat ukur V-Notch (Thompson) dan sekat
ukur Cipoletti dan kemudian diukur debit alirannya.
Pengukuran debit yang pertama adalah menggunakan sekat ukur Horizontal.
Sekat ukur Horizontal merupakan bentuk bending atau sekat ukur yang pada
permukaan puncaknya diperpanjang secara horizontal. Sebelum digunakan sekat
ukur, mula-mula dilakukan terlebih dahulu perhitungan debit pompa secara
volumetrik untuk setiap jenis sekat ukur yang digunakan. Pengukuran debit
dilakukan sebanyak 3 kali perobaan dan kemudian di rata-ratakan untuk
memperoleh hasil yang lebih akurat karena semakin banyak pengukuran
dilakukan akan semakin teliti analisa data. Pada sekat ukur Horizontal terdapat 3
buah sekat ukur dengan tinggi alat yang berbeda yaitu 12 cm (H 1), 9 cm (H 2)
dan 6 cm (H 3). Pada sekat ukur H 1 didapatkan debit rata-rata sebesar 1,787 l/det.
Pada sekat ukur H 2 didapatkan debit rata-rata sebesar 1,112 l/det. Sedangkan
pada sekat ukur H 3 didapatkan debit rata-rata sebesar 0,499 l/det. Dari hasil yang
diperoleh tersebut dapat diketahui bahwa tinggi sekat ukur dapat mempengaruhi
hasil debit yang dihasilkan. Dari hasil yang diperoleh tersebut juga dapat
diketahui bahwa semakin tinggi sekat ukur Horizontal maka debit yang dihasilkan
akan semakin besar pula.
Pengukuran debit yang kedua adalah menggunakan sekat ukur V-Notch
(Thompson). Alat ukur ini berbentuk segitiga sama kaki terbalik, dengan sudut
puncak di bawah. Sudut puncak dapat merupakan sudut siku atau sudut lain,
misalnya 60° atau 30°. Pada sekat ukur Thompson terdapat dua buah sekat ukur
dengan tinggi alat dan lubang yang berbeda yaitu 12 cm (T 1) dengan tinggi
lubang 8 cm dan 9,5 cm (T 2) dengan tinggi lubang 6 cm. Pada sekat ukur T 1
didapatkan debit rata-rata sebesar 2,829x 10−4
didapatkan debit sebesar 2,829x 10−4
l/det dan pada sekat ukur T 2
l/det.
Pengukuran debit yang ketiga adalah menggunakan sekat ukur Cipoletti.
Alat Ukur Debit Cippolleti adalah suatu alat ukur debit berdasarkan peluapan
sempurna dengan ambang tipis. Alat ukur ini merupakan dinding tegak dengan
penampang pengaliran (penampang basah) yang berbentuk trapesium (sisinya 4 :
1). Pada sekat ukur Cipoletti terdapat dua buah sekat ukur dengan tinggi alat dan
lubang yang berbeda yaitu 12 cm (C 1) dengan tinggi lubang 7,5 cm dan 9,5 cm
(C 2) dengan tinggi lubang 5,5 cm. Pada sekat ukur C 1 didapatkan debit rata-rata
sebesar 0,058 l/det dan pada sekat ukur T 2 didapatkan debit sebesar 0,073 l/det.
Dari data yang diperoleh diketahui bahwa sekat ukur Cipoletti dengan tinggi alat
dan lubang yang rendah akan menghasilkan debit yang lebih besar.
Dari ketiga sekat ukur yang digunakan debit yang terbesar dihasilkan
dengan menggunakan sekat ukur Horizontal dengan tinggi alat 12 cm (H 1). Debit
terkecil dihasilkan dengan menggunakan sekat ukur Thompson. Hal tersebut
sesuai dengan literatur yang didapat, bahwa Alat ukur Thompson sering
digunakan untuk mengukur debit-debit yang kecil yaitu sekitar 200 lt/detik.
Sedangkan menurut literatur yang didapat sekat ukur Cipoletti digunakan untuk
mengukur debit saluran yang tidak begitu besar dengan debit antara 200 hingga
2000 1/d, dan biasa dipakai pada saluran yang langsung ke sawah. Alat ini sesuai
dipakai di pegunungan dimana tanah mempunyai kemiringan yang cukup besar.
Pada praktikum yang telah dilakukan terdapat beberapa kendala, diantaranya
adalah praktikan masih bingung dalam menentukan parameter apa saja yang
diukur yang nantinya digunakan dalam perhitungan debit sehingga cukup
memakan waktu.
BAB V
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Dari praktikum yang telah dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan
sebagai berikut:
1. Pengukuran debit
dengan metode sekat ukur Horizontal
digunakan sekat ukur yang pada permukaan puncaknya diperpanjang
secara horizontal.
2. Dari hasil yang diperoleh dapat diketahui bahwa semakin tinggi sekat ukur
Horizontal maka debit yang dihasilkan akan semakin besar pula.
3. Pengukuran debit dengan metode Thomson menggunakan
sekat ukur berbentuk segitiga sama kaki pada bagian
tengah dengan sudut 90o dan biasanya metode ini lazim
digunakan untuk mengukur debit aliran air yang relatif kecil.
4. Metode Cipoletti menggunakan sekat ukur berbentuk trapesium pada
bagian tengahnya dan sesuai dipakai di pegunungan dimana tanah
mempunyai kemiringan yang cukup besar.
5. Dari data yang diperoleh diketahui bahwa sekat ukur Cipoletti dengan
tinggi alat dan lubang yang rendah akan menghasilkan debit yang lebih
besar.
6. Dari ketiga sekat ukur yang digunakan debit yang terbesar dihasilkan
dengan menggunakan sekat ukur Horizontal dengan tinggi alat 12 cm (H
1).
7. Debit terkecil dihasilkan dengan menggunakan sekat ukur Thompson.
DAFTAR PUSTAKA
Fasdarsyah. (n.d.). Bangunan Air. Retrieved November 07, 2016, from http://
komting.mywapblog.com/ files/ bangunan-air-1-bab-4.pdf
Kurniawan, H. (2014, Agustus 08). Alat Ukur Debit Cipoletti dan Thompson.
Retrieved November 07, 2016, from https://www.scribd.com
LAMPIRAN
Gambar 1. Gelas Ukur
Gambar 3. Sekat Ukur Cipoletti
Gambar 4. Pemasangan Sekat
Ukur
Gambar 2. Sekat Ukur
Thompson
Gambar 4. Sekat Ukur
Horisontal
Gambar 6. Saluran Air Terbuka