Makalah Irigasi.docx

“IRIGASI DAN BANGUNAN AIR” MACAM-MACAM ALAT UKUR DEBIT Dosen Pengampuh

: ROSMALIA HANDAYANI, S.T,.M.T

Tanggal

: SENIN, 18 MARET 2019

Disusun Oleh : Gunawan 17.403010.24 Elia Wellem 17.403010.20 Devani Fitriana Fadillah 17.403010.31

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BORNEO TARAKAN 2018

MACAM-MACAM ALAT UKUR DEBIT 1.

PARSHALL FLUME Parshall Flume merupakan alat pengukur debit aliran yang mengalir melaluisaluran terbuka. Alat ini ditemukan oleh Dr. Ralph L. Parshall pada tahun 1915 dengan menggunakan prinsip saluran venturi. Parshall Flume terdiri dari tiga bagian utama, yakni: a.bagian penyempitan (converging/ contracting section) b.bagian leher/ tenggorokan (throat section) c.bagian pelebaran (diverging/ expanding section) Alat ini bekerja dengan cara membuat aliran kritis yang dapat dilihat denganterjadinya loncatan air (hydraulic jump) pada bagian leher (throat section) dimananilai bilangan Fraude (F) = 1. Alat ini memungkinkan dua kondisi pengaliran,yakni kondisi aliran bebas ( free flow) dan kondisi aliran tenggelam ( submerged flow).

Gambar 1.1 Bagian-bagian Parshall Flume.  Persamaan Parshall Flume Pada Kondisi Bebas (Free flow)

Persamaan untuk mencari nilai debit aliran yang melalui Parshall Flume pada kondisi aliran bebas adalah sebagai berikut: Q = C.H an Dimana: Q = debit yang melewati saluran (ft3/detik) Ha = tinggi muka air pada hulu saluran (ft) C = konstanta yang diberikan dari lebar lehern n = konstanta yang diberikan dari lebar leher

 Persamaan Parshall Flume Pada Kondisi Tenggelam (Submerged flow)

Apabila terjadi kondisi aliran tenggelam (submerged flow) yang dapatdilihat dengan mengecilnya loncatan air pada bagian leher, maka perlu diadakankoreksi debit pada debit yang diukur. Besarnya debit (m3/detik) yang melewatileher (throat section) dalam kondisi kritis (F= 1) dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut:

 PENERAPAN PARSHALL FLUME DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Dalam penerapannya, Parshall Flume banyak digunakan pada bangunan bagi, bangunan sadap dan bangunan bagi sadap serta untuk mengalirkan irigasi industri pertanian  KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PENGGUNAAN PARSHALLFLUME

Alat ukur ini dipakai pada bangunan bagi, bangunan sadap serta bangunan bagi-sadap untuk pengukuran pembagian dan penyadapan air.Keuntungan dari penggunanaan alat ukur ini diantaranya: 1. Dapat mengukur pembagian dan penyadapan air pada tinggi tekan yangkecil. 2. Dapat membersihkan endapan di depan alat ukur dengan sendirinya karenakecepatan aliran di leher yang diakibatkan oleh elevasi dasar leher. 3. Tidak mudah diubah pembagian airnya oleh orang yang tidak bertanggung jawab.

Sedangkan kekurangan penggunaan alat ukur ini diantaranya: 1. Tidak dapat digunakan pada kombinasi bangunan dengan jarak dekat,karena alat ukur ini memerlukan muka air yang tenang. 2. Biaya pembangunan lebih besar dibandingkan alat ukur lainnya. 2.



CURRENT METER Current meter adalah alat pengukur kecepatan aliran air, dalam beberapa kasus dapat juga digunakan untuk menentukan arah aliran air. Dengan mendapatkan data kecepatan aliran air di titik-titik tertentu pada suatu saluran air dan luas penampangnya maka dapat dihtung debit aliran air. Alat ini terdiri dari flow detecting unit dan counter unit. Aliran yang diterima detecting unit akan terbaca pada counter unit, yang terbaca pada counter unit dapat berupa jumlah putaran dari propeller maupun langsung menunjukkan kecepatan aliran, aliran dihitung terlebih dahulu dengan memasukkan dalam rumus yang sudah dibuat oleh pembuat alat untuk tiap-tiap propeller. Pada jenis yang menunjukkan langsung, kecepatan aliran yang sebenarnya diperoleh dengan mengalikan faktor koreksi yang dilengkapi pada masing-masing alat bersangkutan. Propeller pada detecting unit dapat berupa: mangkok, bilah dan sekrup. Bentuk dan ukuran propeller ini berkaitan dengan besar kecilnya aliran yang diukur. Sebuah current meter yang ideal harus memiliki respon yang cepat dan konsisten dengan setiap perubahan yang terjadi pada kecepatan air, dan harus secara akurat serta terpercaya sesuai dengan komponen kecepatan. Juga harus tahan lama, mudah dilakukan pemeliharaan, dan mudah digunakan dengan kondisi lingkungan yang berbeda-beda (Richards 1998). JENIS-JENIS CURRENT METER

Dalam pengukuran laju aliran, kondisi lapangan yang berbeda-beda menyebabkan beberapa tipe current meter hanya dapat digunakan pada kondisi tertentu. Menurut Ahmed (2009), ada berbagai macam jenis current meter yang tersedia dan sering digunakan. Berdasarkan prinsip pengukurannya, current meter terbagi menjadi tiga kategori utama, yaitu current meter mekanik, current meter elektromagnetik, dan current meter akustik. 1.

Current meter Mekanik Current meter mekanik yaitu current meter yang mengkonversi kecepatan sudut dari propeller atau baling baling ke dalam kecepatan linear. Biasanya jenis ini mempunyai kisaran pengukuran antara 0,03 sampai 10 m/s. Current meter tipe mekanik, tidak dapat mengukur kecepatan laju aliran air yang sangat kecil. Di daerah yang sangat dangkal atau daerah dengan biota perairan yang banyak, current meter tipe mekanik tidak bisa digunakan karena habitat yang terdapat pada perairan tersebut dapat terganggu akibat perputaran mekanik pada balingbaling current meter (Rahman 2008). Semua current meter mekanik memiliki prinsip kerja dengan mengubah kecepatan linear menjadi kecepatan angular. Terdapat dua jenis current meter mekanik yaitu verticalaxis meter dan horizontal-axis meter. Sebelum digunakan kedua jenis current meter tersebut harus dikalibrasi dengan menghubungkan antara jumlah putaran baling-baling dengan laju aliran air.

2.

Vertical Axis Meter Tipe vertical-axis meter memiliki rotating cup dengan sistem bearing yang lebih sederhana dalam desain dan lebih mudah dalam pemeliharaannya, lebih sensitif, serta beroperasi pada kecepatan yang lebih rendah dibandingkan dengan tipe horizontal-axis meter. Terdapat tiga tipe vertical-axis meter yang sering digunakan, yaitu price type AA meter, WSC winter meter, dan pygmy meter. Di antara ketiganya, price type AA meter memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan yang lainnya dan selalu digunakan pada berbagai macam penelitian dan cocok untuk segala kondisi di lapangan. a.

Price Type AA Meter

Berdasarkan tipe di atas, tipe price AA meter yang palng umum digunakan adalah The Price 622AA Meter dengan jenis tiang vertikal dan sering dipergunakan sebagai pengukur standar karena hasil keluarannya. Bersifat ekstensif dengan berbagai manfaat untuk penelitian/percobaan dan juga cocok untuk berbagai kondisi lapangan. Secara umum tidak menampilkan sinyal yang cocok dengan perhitungan dengan konsep perhitungan pulsa elektrik pada daerah yang rendah kecepatan arusnya. Metode yang paling sesuai dipergunakan adalah menghitung perputaran rotor atau sistem elektrik yang mengolah sinyal audio. Current meter sini secara inherent sangat sensitif terhadap fluktuasi turbulensi lateral karena arah yang kurang stabil, sangat mungkin untuk menyebabkan galat pada saat pengukuran kecepatan sehingga berorientasi dalam pengukuran arah arus. b. WSC Winter Meter Sangat baik dipergunakan dalam musim dingin karena current meter dapat dengan mudah melalui lubang yang dibor di es, dengan melakukan modifikasi pada roda bagian belakang penangkap arus. Digunakan dengan melekatkan pada sebuah tongkat yang telah ditetapkan, dimana sebelum pengukuran harus disesuaikan suhu supaya tidak berada di bawah 0 derajat celcius dan setelah pengukuran harus dilakukan pembersihan alat untuk menghindari menggumpalnya es pada bearing current meter.

Memiliki bentuk yang sangat kecil dengan perbandingan ukuran dua per lima dari Price 622AA meter, sehingga diorientasikan untuk penggunaan pada kedalaman rendah. Namun demikian Current meter ini dianjurkan untuk mengukur kecepatan diatas 0.2 m/s karena untuk menyesuaikan dengan tingkat tekanan dalam menggerakkan rotor. 3.

Horizontal Axis Meter

Tipe horizontal-axis meter menggunakan propeller sebagai rotor, dengan susunan axis yang simetri terhadap arah aliran air, dan memiliki keseimbangan saat menghadapi pergerakan linear. Current meter tipe ini memiliki kemampuan mengukur arus tajam. Horizontal-axis meter sangat baik digunakan pada daerah yang memiliki turbulens yang tinggi dengan kemampuan mengukur arus deras baik dengan posisi horizontal maupun vertikal. Semua model menggunakan magnetis permukaan beralih untuk menghasilkan hitungan rotasi dalam bentuk pulsa, sehingga dapat menghindari terjadinya gesekan pada komponen yang berdekatan. Persamaan dari kecepatan arus air pada current meter dengan sistem pencacah putaran atau mekanik adalah : v=kn+Δ dimana, V = Kecepatan arus (m/s) K = pitch hidraulic dari propeller (m) n = revolusi propeller setiap detik Δ = Karakteristik dari current meter

4.

Current meter Elektromagnetik

Pada sistem ini air dianggap sebagai konduktor yang mengalir melalui medan magnetik. Perubahan tegangan listrik yang terjadi dikonversikan menjadi kecepatan. Current meter elektromagnetik mengukur kecepatan aliran dengan menggunakan hukum Faraday. Konduktor (air) yang bergerak pada suatu medan gaya akan menghasilkan tegangan yang nilainya sebanding dengan kecepatan aliran. Elektroda pada alat menerima sinyal tegangan yang kemudian diterjemahkan ke dalam angka yang berupa kecepatan aliran air. Tidak ada gangguan kerja mekanik pada alat ini karena tidak ada bagian alat yang bergerak seperti pada current meter mekanik. Sensor aliran elektromagnetik dapat mendeteksi aliran yang sangat kecil dan dapat digunakan pada lokasi dimana current meter mekanik tidak dapat digunakan seperti pada daerah yang memiliki tanaman air dalam jumlah yang besar, air yang terkontaminasi, perairan dangkal, dan perairan dengan keceptan yang sangat pelan. Biasanya alat ini digunakan untuk mempelajari habitat biota perairan.

5.

Current meter Akustik

Pada sistem ini digunakan prinsip Dopler. Transduser, juga biasanya berperan sekaligus sebagai receiver, memancarkan pulsa-pulsa pendek pada frekuensi tertentu, kemudian pulsa-pulsa tersebut direfleksikan atau disebarkan oleh partikel-partikel dalam air sehingga terjadi pergeseran frekuensi antara frekuensi yang dipancarkan dan yang diterima kembali oleh receiver, dimana kecepatan arus air merupakan fungsi dari nilai perbedaan frekuensi tersebut.

Acoustic Doppler Velocity (ADV) meter merupakan salah satu contoh alat current meter akustik yang dikembangkan untuk mengukur laju aliran dalam dua atau tiga dimensi. Alat ini terbagi menjadi dua bagian yaitu pemancar sinyal dan penerima sinyal, yang mengukur laju aliran pada 0,25 cc volume air yang terletak 10 cm pada sensor. Pemancar memancarkan sinyal pada sampel air kemudian sinyal akustik akan dipantulkan kembali oleh partikel tersuspensi yang ada di air yang diterima oleh penerima sinyal. Dibandingkan dengan current meter mekanik, ADV meter memiliki beberapa keunggulan seperti area kecepatan yang lebih luas, pengukuran pada area yang lebih dangkal, dan tidak memerlukan kalibrasi ulang. Alat ini dapat menambah kualitas data pada kecepatan yang sangat rendah dan memiliki daya tahan yang tinggi. Current meter tipe elektromagnetik dan tipe akustik memiliki keunggulan dalam hal pengukuran di daerah dangkal dan dapat mengukur laju aliran yang sangat rendah. Kelebihan lain dari tipe akustik adalah dapat mengukur laju aliran secara cepat dan akurat (Huang 2004).



METODE PENGUKURAN DENGAN CURRENT METER Pengukuran debit dengan menggunakan current meter dapat dilakukan dengan beberapa metode diantaranya dengan metode merawas, metode perahu, metode jembatan, dan metode kereta gantung.



Metode Merawas

Pengukuran debit dengan cara merawas adalah pengukuran dengan cara petugas pengukur langsung masuk ke dalam badan air. Petugas pengukur minimal terdiri dari 2 orang, 1 orang petugas mengoperasikan peralatan dan 1 orang petugas mencatat data pengukuran. Dalam pelaksanaannya perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut: 1. Dilakukan pada lokasi sebatas pengukur mampu merawas. 2. Posisi berdiri pengukur harus berada di hilir alat ukur arus dan tidak boleh menyebabkan berubahnya garis aliran pada jalur vertikal yang diukur. 3. Pengukur harus berdiri pada posisi yang tidak mempengaruhi kecepatan air yang melalui alat ukur arus. 4. Letakkan tongkat penduga tegak lurus pada jarak antara 2,5 – 7,5 cm di hilir kabel baja yang telah dibentangkan. 5. Hindari berdiri dalam air apabila akan mengakibatkan penyempitan penampang melintang. 6. Apabila lebar sungai memungkinkan maka mengukur debit dengan cara berdiri di papan atau alat lain di atas aliran akan lebih baik daripada berdiri dalam air. 7. Apabila posisi current meter (arah aliran) tidak tegak lurus terhadap penampang melintang sungai, maka besarnya sudut penyimpangan perlu dicatat untuk menghitung koreksi kecepatan di vertikalnya. 8. Apabila dasar saluran berubah-ubah sehingga tekanan kaki pengukur akan mempengaruhi kecepatan dan kedalaman maka alat ukur harus diletakkan di depan sebelah kaki pengukur. Merawas dilaksanakan apabila keadaan alur dan kecepatan saluran memungkinkan untuk diseberangi langsung dengan merawas. Cara pengukuran merawas ini mempunyai keuntungan dapat memilih penampang melintang yang terbaik untuk pengukuran. 

Metode Sisi Jembatan

Pengukuran debit dari sisi jembatan adalah pengukuran dilakukan dari sisi jembatan bagian hilir aliran dan sebaiknya jembatan yang digunakan tidak terdapat pilar. Peralatan yang digunakan adalah bridge crane, sounding reel, tagline, dan 1 set current meter serta pemberat yang beratnya tergantung dari kecepatan aliran. Petugas pengukur minimal terdiri dari 3 orang, 2 orang petugas mengoperasikan bridge crane dan peralatan pengukur dan 1 orang petugas mencatat data pengukuran. Pengukuran dari sisi jembatan dilakukan apabila pada lokasi pos terdapat fasilitas jembatan, dengan kondisi kedalaman air lebih dari 2 m dan kecepatan airnya cukup deras sehingga tidak memungkinkan dilakukan pengukuran dengan menggunakan perahu. 

PEMELIHARAAN CURRENT METER

Untuk memelihara kondisi current meter yang sangat wajib dilakukan adalah pembersihan alat, sehingga sangat penting adalah peran operator dalam mengatasinya. Karena memang hanya dibutuhkan waktu sedikit untuk membersihkan, tetapi sangat substansial untuk menghindari masuknya partikel-partikel seperti pasir dan juga korosi yang dapat mengganggu kinerja current meter. Dalam setiap mengakhiri suatu penelitian, sebaiknya segera dilakukan juga pengamatan alat untuk memastikan alat tersebut masih dapat dipergunakan dengan baik. Secara khusus pada beberapa current meter type “Horizontal Axis” baling-baling harus dilepas dari meteran pengukur dan juga minyak yang menempel harus dihilangkan. Berring harus dibersihkan mempergunakan anti korosi atau dapat dengan mempergunakan bensin, dan harus memiliki lapisan pelindung yang dilepas sebelum dipergunakan. Sebelum current meter dipergunakan, batangan penyangga harus dilapisi dengan minyak pelumas untuk mempermudah gerakan current meter saat diturunkan. 3.

ALAT UKUR CIPOLETTI

Alat Ukur Debit Cippolleti adalah suatu alat ukur debit berdasarkan peluapansempurna dengan ambang tipis. Alat ukur debit ini digunakan untuk mengukur debitsaluran yang tidak begitu besar, dan biasa dipakai pada saluran terti-air (saluran yanglangsung ke sawah).Alat ini sesuai dipakai di pegunungan dimana tanah mempunyaikemiringan yang cukup besar (Yuwono, 1988).Alat ukur cipoletti juga merupakan penyempurnaan alat ukur ambang tajamyang dikontraksi sepenuhnya. Alat ukur cipoletti mempunyai potongan pengontroltrapesium, mercunya horizontal dan sisi-sisinya miring kesamping. Prinsip

kerja bangunan ukur Cipoletti di saluran terbuka adalah menciptakan aliran kritis. Pada alirankritis, energi spesifik pada nilai minimum sehingga ada hubungan tunggal antara headdengan debit. Dengan kata lain Q hanya merupakan fungsi H saja. Rumus umum yang menghubungkan ketinggian muka air ( h ) dan debit (Q)untuk alat ukur ambang Cipoletti adalah sebagai berikut :

Keterangan rumus: Q = debit air (m3/det) Cd = koefisien drag b = lebar ambang (m) h = tinggi muka air (m) g = gravitasi (9,8 m/s2) Aliran air permukaan bebas terjadi kontraksi aliran di muka ambang tajamsehingga Cd = 0,63 maka persamaan alat ukur Cipoletti menjadi:

A. Pengukuran dengan Cipoletti 1. Alat yang Diperlukana. a. Sekat Trapesoidal dimana sisi-sisi dalam sekat itu meruncing, dibuat dari pelat logam, (baja, alumunium dan lain-lain dari kayu lapis. Sekat initetap dipasang pada lokasi pengukuran atau hanya sementara waktu. b. Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur. 2. Cara Pengukurana. a. Tempatkan sekat pada aliran (sungai kecil, pelimpahan mata air, dinding pelimpah dan sebagainya) yang akan diukur, pada posisi yang baiksehingga sekat betul- betul mendatar atau “h” pada kedua sisinya adalah sama; b. Ukur “h” dengan penggaris, tongkat uku atau pita ukur. c. Perhitungan DebitDebit dihitung dengan persamaan Q = 1,86 b.h3/2 3. Keadaan untuk pengukurana. a. Aliran di hulu dan di hilir sekitar harus tenang b. Aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atausamping sekat. c. Air harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat.

B. Alat ukur Cipoletti ini mempunyai ciri-ciri sebagai berikut : a. Konstuksi sederhana sehingga dapat dibuat dari bahan-bahan lokalseperti kayu, plat besi dan sebagainya. b. Dapat digunakan untuk mengukur debit air pada saluran yang berukurankecil, misalnya saluran sekunder dan tersier. c. Bila diperlukan dibuat dalam bentuk yang dipindah-pindahkan. Sangatcocok untuk areal perkebunan tebu yang sering pindah-pindah lokasi atauuntuk keperluan penelitian efisiensi irigasi dan kebutuhan air tanaman. d. Agar dapat berfungsi dengan baik, diperlukan kemiringan aliran air yangcukup dan tidak cocok dipakai diareal irigasi yang datar. e. Di muka ambang, mudah terjadi pengendapan lumpur yang dapatmempengaruhi hasil pengukuran debit dan perlu pemeliharaan yang teratur. C. Kelebihan dan Kekurangan Cipoletti 1.Kelebihan alat ukur cipoletti a. Sederhana dan mudah dibuat. b. Biaya pelaksanaannya tidak mahal. 2. Kelemahan alat ukur cipoletti

a. Terjadi sedimentasi dihulu bangunan . b. Pengukuran debit tidak bisa dilakukan jika muka air hilir naik diataselevasi ambang bangunan ukur. 3.Fungsi alat ukur cipolettiAlat ukur cipoletti yang sering dipakai sebagai bangunan sadap tersier,tetapi pemakaian alat ukur ini tidak lagi dianjurkan, kecuali dilingkunganlabortorium. 4.

ALAT UKUR ROMIJN Merupakan alat ukur ambang lebar yang bisa digerakkan untuk mengatur & mengukur debit. Banyak dipakai di Indonesia, dipasang pada bangunan bagi, bangunan sadap maupun bangunan bagi & sadap.

Kegunaannya untuk membagi air saluran induk ke saluran sekunder atau membagi air dari sal. sekunder ke sal. sekunder lainnya / menyadap air & mengalirkannya ke sal. tersier. Kedalaman air maksimum di atas ambang h = 0,35 m. Alat ukur ini dapat mengukur dengan baik bila kedalaman air di atas ambang minimum 0,05 m. Alat ukur ini terdiri dari : 1) Dua plat baja (atas & bawah) ditempatkan dalam sponning. Kedua plat ini sebagai batasan gerakan ke atas & ke bawah. 2) Plat ambang yang dapat digerakkan ke atas dan ke bawah dan dihubungkan dengan stang pengangkat. 3) Plat bawah sebagai disebutkan pada (1) diikatkan ke dasar dalam kedudukan di mana sisi atasnya merupakan batas paling rendah dari gerakan ambang. 4) Plat bawah sebagai disebutkan pada (1) dihubungkan dengan plat bawah di dalam sponning dan bertindak sebagai batas atas dari gerakan ambang. Dimensi tergantung pada perhitungan hidrolis dan untuk tebal tembok sayap minimum 0,30 m. Stabilitas pintu diperhitungkan terhadap tekanan hidrostatis dan tekanan lumpur.



Tipe – tipe alat ukur Romijn 1. Bentuk mercu datar dan lingkaran gabungan untuk peralihan penyempitan hulu 2. Bentuk mercu miring ke atas 1:25 dan lingkaran tunggal sebagai peralihan penyempitan 3. Bentuk mercu datar dan lingkaran tunggal sebagai peralihan penyempitan



Perencanaan Hidrolis Dilihat dari segi hidrolis, pintu Romijn dengan mercu horisontal dan peralihan penyempitan lingkaran tunggal .Untuk kedua bangunan tersebut, persamaan antara tinggi dan debitnya adalah :

di mana koefisien debit sama dengan C d = 0,93 + 0,10 H 1 /L Dengan H 1 = h1 + v 1 2 /2g dimana : H 1 = tinggi energi diatas meja, m v 1 = kecepatan di hulu alat ukur, m/dt



Kelebihan – kelebihan yang dimiliki alat ukur Romijn 1. 2. 3. 4. 5. 

Bangunan itu bisa mengukur dan mengatur sekaligus Dapat membilas endapan sedimen halus Kehilangan tinggi energi relatif kecil Ketelitian baik Eksplotasi mudah

Penggunaan alat ukur Romijn

Alat ukur Romijn adalah bangunan pengukur dan pengatur serba bisa yang dipakai di Indonesia sebagai bangunan sadap tersier. Untuk ini tipe standar paling kecil (lebar 0,50 m) adalah yang paling cocok. Tetapi, alat ukur Romijn dapat juga dipakai sebagai bangunan sadap sekunder. Eksploitasi bangunan itu sederhana dan kebanyakan juru pintu telah terbiasa dengannya. Bangunan ini dilengkapi dengan pintu bawah yang dapat disalah gunakan jika pengawasan kurang.