HIDROLOGI ‘H I D R O M E T R I’

PENDAHULUAN Hidrometri secara umum diartikan sebagai ilmu yang mempelajari cara-cara pengukuran air. Berdasarkan pengertian tersebut berarti hidrometri mencakup kegiatan pengukuran air permukaan dan air bawah permukaan termasuk air di danau, rawa dan di formasi geologi dibawah permukaan. Menurut (Chow 1988) pengukuran besaran-besaran hidrologi dapat dilakukan dengan dua pendekatan, yaitu : pengukuran terus-menerus pada tempat tertentu, seperti hanya pengukuran hujan distasiun tertentu, yang akan menghasilkan data runtun-waktu (time series) dan sejalan dengan perkembangan teknologi, dimungkinkan pengukuran sample terdistribusi pada waktu spesifik, yang akan menghasilkan data runtun-ruang (space series).

STASIUN HIDROMETRI Dalam penempatan atau pemilihan stasiun hidrometri, terdapat dua pertimbangan yang perlu diperhatikan, yaitu : jaringan hidrologi di seluruh Daerah Aliran Sungai, dan kondisi lokasi yang harus memenuhi syarat tertentu. Dalam penempatan dan pemilihan lokasi untuk stasiun hidrometri, harus memperhatikan dan mempertimbangkan beberapa hal dibawah ini : Kebutuhan Data, Keterikatan satu stasiun dengan stasiun lain dan status keberadaan stasiun hidrometri. Beberapa syarat yang perlu diperhatikan dalam memilih lokasi penempatan stasiun hidrometri (Boyer, 1964, Horst, 1978), antara lain : stasiun hidrometri harus dapat dicapai (accessible) dengan mudah setiap saat dan dalam segala macam kondisi, musim hujan maupun musim kemarau; dibagian sungai yang lurus, dan aliran yang sejajar dengan jangkau tinggi permukaan yang dapat dijangkau oleh alat yang tersedia. (atau sebaliknya, alat yang akan disediakan harus dapat menjangkau kemungkinan jangkau maksimum tinggi muka air). dianjurkan agar bagian yang lurus paling tidak tiga kali lebar sungai.

3. di bagian sungai dengan penampang stabil, dengan pengertian bahwa hubungan antara tinggi muka air dan debit tidak berubah, atau perubahan yang mungkin terjadi kecil. untuk sungai kecil atau saluran, apabila tidak dijumpai penampang yang stabil dan sangat diperlukan, penampang sungai/ saluran dapat diperkuat dengan pasangan batu / beton. 4. dibagian sungai yang peka (sensitive) 5. tidak terjadi aliran dibantaran sungai pada saat debit besar. 6. tidak diganggu oleh pertumbuhan tanaman air, agar tidak mengganggu kerja current meter, dan tidak mengubah liku kalibrasi (rating curve). 7. tidak terganggu oleh pembendungan disebelah hilir (backwater).

Alat Ukur Tinggi Muka Air Papan Duga Papan duga dipasang pada dasar yang kokoh, dengan skala nol dibawah muka air terendah dan skala teratas di atas muka air tertinggi. Pemasangan ini hendaknya memperhatikan beberapa hal, diantaranya : pemasangan diatas landasan pondasi yang kokoh, sehingga ketinggiannya terhadap ketinggian referensi tidak berubah. tidak terdapat banyak sampah dan sejenisnya, yang dapat mengganggu pembacaan. dapat dibaca sedekat mungkin oleh petugas (observer). sebaiknya ketinggian dimasing-masing papan duga telah diikat dengan ketinggian referensi (bench mark).

Automatic Water Level Recorder (AWLR) Apabila data tinggi muka air di perlukan disuatu sungai, maka diperlukan satu alat yang dapat merekam setiap gerakan muka air secara otomatik yang disebut Automatic Water Level Recorder (AWLR). Dalam pemakaian terdapat beberapa jenis AWLR baik yang menggunakan pelampung maupun pneumatik. Untuk mendapatkan data yang akurat, Lambie (1978) memberikan beberapa petunjuk dalam operasional alat jenis AWLR, sebagai berikut : sumur penenang harus selalu dalam keadaan terpelihara. pipa penghubung dan sumur harus bebas dari lumpur papan duga acuan harus selalu tepat sesuai dengan tinggi acuan

PENGUKURAN DEBIT SUNGAI A. PENGUKURAN SECARA LANGSUNG 1. Pengukuran Dengan “Current Meter” Alat ini pada dasarnya hanya mampu mengukur kecepatan air tepat dititik tengah Propeller atau titik tengah cup (mangkok). sehingga kecepatan arus air diperoleh sebagai fungsi jumlah putaran propeller atau cup dengan persamaan berikut : dimana : V = kecepatan arus sungai dalam m/det. n = jumlah putaran dalam waktu tertentu. A,B = tetapan, ditentukan dari kalibrasi.

Apabila dikehendaki pengukuran 5 titik, maka persamaan menjadi :

2. Pengukuran Menggunakan Type Pelampung Pada dasarnya semua benda yang dapat mengapung seperti kayu, bola plastik dan lain-lain dapat digunakan sebagai alat ukur kecepatan. Dalam prakteknya terdapat beberapa jenis pelampung yang disarankan, yaitu : pelampung jenis permukaan; pelampung dengan pemberat; dan pelampung jenis batang. Prinsip kerja menggunakan pelampung dapat diuraikan sebagai berikut : awal langkah adalah menentukan dua titik atau garis tegak lurus dengan arah aliran sungai, dimana kedua titik memiliki jarak (L) tertentu; tandai kedua titik tersebut dengan bagian hulu sebagai titik 1 dan bagia hilir sebagai titik 2; pelampung ditempatkan pada garis 1 dan dibiarkan hanyut sampai pada garis 2.

dalam proses mengalirnya pelampung dari titik 1 hingga titik 2 dihitung waktu (t) yang diperoleh menggunakan stop watch; tandai kedua titik tersebut dengan bagian hulu sebagai titik 1 dan bagia hilir sebagai titik 2; dari hasil praktek ini diperoleh kecepatan aliran menggunakan persamaan berikut : Besaran kecepatan yang diperoleh adalah kecepatan permukaan air dan untuk memperoleh kecepatan penampang, besaran tersebut perlu dikalikan dengan koefisien aliran  < 1. Nilai  tergantung dari jenis pelampung yang digunakan. Horst (1979) mengusulkan besar koefisien sebagai berikut : Pelampung permukaan :  ~ 0,85 untuk keadaan normal  ~ 0,60 untuk kedalaman < 0,5 meter  ~ 0,90 untuk kedalaman 3 – 4 meter

Pelampung dengan pemberat  ~ 1,00 Pelampung jenis batang,  ~ 0,85 – 1,00 C A B

3. Pengukuran Menggunakan Velocity Head Rod Alat ukur ini terdiri dari papan berskala, mirip dengan papan duga yang salah satu sisinya dipertajam. Alat ukur ini dimasukkan kedalam saluran dengan sisi tajam menghadap ke hulu dan tinggi air dibaca (H1), selanjutnya alat tersebut diputar 90o tegak lurus arah aliran dan tinggi air dibaca (H2). Tinggi kecepatan diperoleh dari selisih dua pengukuran tinggi permukaan air ( H2 - H1 ). Alat ini hanya direkomendasikan untuk kecepatan antara 0,5 – 2,5 m/dtk. Pengukuran dengan cara ini memanfaatkan prinsip yang digunakan dalam pitot meter, yaitu : dengan : H : tinggi kecepatan dalam meter v : kecepatan dalam m/det. g : gravitasi

H1 H2 90o

4. Pengukuran Menggunakan Thrupp’s Wake Meter Sistem kerja alat ini adalah dua batang tegak lurus dengan aliran air ditancapkan dengan jarak tertentu (W). Maka pengukuran sudut diganti dengan pengukuran jarak antara sumbu penghubung dua batang tersebut dengan titik-potong antara dua gelombang yang terbentuk. W L

V : kecepatan permukaan dalam ft/det. C : tetapan sebesar 0,40 dengan : V : kecepatan permukaan dalam ft/det. C : tetapan sebesar 0,40 X : variabel yang besarnya tergantung dari nilai W W ( Inchi ) 4 6 8 9 12 X 0,280 0,206 0,161 0,145 0,109

A. PENGUKURAN SECARA TIDAK LANGSUNG Pengukuran secara tidak langsung memiliki pengertian sebagai upaya memperoleh besaran debit yang dilakukan setelah kejadian banjir yang sangat cepat dengan memanfaatkan prinsip-prinsip hidraulika. Boyer (1964), Barnes dan Davidian (1978), Ponce (1989) dan Mosley dan Mc Kerchar (1993) menunjukkan beberapa cara pengukuran secara tidak langsung. 1. Pengukuran Dengan “Slope-Area Method” Cara ini digunakan untuk bagian sungai yang lurus dan seragam untuk menghitung debit puncak. Tinggi muka air maksimum yang diperlukan untuk hitungan ini dapat diperoleh dengan data dari ‘crest gauge’ atau data bekas banjir yang dapat diperoleh di tebing sungai setelah terjadi banjir. Luas penampang melintangsungai diperoleh dari rat-rata tiga penampang sungai dan kecepatan didapatkan dengan persamaan Manning berikut :

dimana : V = kecepatan arus sungai dalam m/det. C = tetapan = 1 untuk unit metrik. R = radius hidraulik. S = landai muka air (sering didekati ~ landai dasar sungai). n = kekasaran Manning. Menurut Barnes (1978) dan Ponce (1989) menunjukkan bahwa dalam persamaan Manning mengandung beberapa faktor yagn spesifik terhadap sifat saluran yang disebut ‘conveyance’ . Dengan demikian persamaan debit menjadi

Dari beberapa pertimbangan Barnes (1978) menyarankan sebagai bahan pertimbangan dalam pemilihan penggal sungai untuk pengukuran. panjang penggal sungai hendaknya paling sedikit 75 x kedalaman air rata-rata. beda ketinggian paling sedikit sama dengan tinggi kecepatan. beda ketinggian paling sedikit 15 cm.

1. Menggunakan Bangukan Ukur Boyer (1964 ), Barnes (1978), Horst (1979) dan penulis lain menunjukkan berbagai cara konvensional untuk memperkirakan debit sungai dengan beberapa macam bangunan ukur, yaitu : a. Penyempitan Pada kondisi seperti ini Boyer dan Barnes menyarankan agar menggunakan persamaan berikut : dengan : C = koefisien debit. Ac = luas penampang minimum pada penyempitan. h = beda tinggi muka air di hulu dan dipenyempitan.  = pertimbangan kecepatan rata-rata dihulu. VA = kecepatan rata-rata di hulu. hf = kehilangan energi akibat gesekan

Barnes memberikan persamaan untuk kehilangan energi (hf) yang terjadi : dengan : Lw = panjang beda tinggi muka air di hulu dan di penyempitan. Kh = conveyance di bagian hulu. Kk = conveyance di kontraksi. L = panjang kontraksi. VA = kecepatan rata-rata di hulu. hf = kehilangan energi akibat gesekan

a. Bendung White memberikan persamaan umum untuk pelimpah ambang lebar berbentuk persegi sebagai berikut : dengan koefisien F bernilai 1 dan koefisien Cd dengan nilai : 0,848 Persamaan umum untuk pelimpah ambang lebar berbentuk persegi sebagai berikut : Bos (1978) memberikan nilai koefisien C yang merupakan fungsi b/B dan H/p dalam bentuk tabel berikut

Tabel Nilai Koefisien C sebagai fungsi b/B dan H/p 1,0 0,9 9,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 C 0,602 + 0,075 H/p 0,599 + 0,064 H/p 0,597 + 0,045 H/p 0,595 + 0,030 H/p 0,593 + 0,018 H/p 0,592 + 0,011 H/p 0,591 + 0,006 H/p 0,590 + 0,002 H/p 0,589 + 0,018 H/p 0,588 + 0,021 H/p 0,587 + 0,023 H/p Kindsvate dan Carter (Bos, 1978) memberikan persamaan penampang bentuk segitiga :

H b h

Terima Kasih