pengukuran debit air

PENGUKURAN DEBIT AIR

VIKA TARI RAMADHANTY

16/394254/PN/14493

BUDIDAYA PERIKANAN

Abstrak

Tujuan dari praktikum pengukuran debit air  adalah untuk mengetahui cara pengukuran debit air dengan berbagai macam metode, mengetahui cara menghitung debit air, dan membandingkan metode yang lebih efektif dalam pengukuran debit.  Praktikum pengukuran debit air ini dilaksanakan di selokan  kolam perikanan Universitas Gadjah Mada pada hari kamis tanggal 14 September 2017 pukul 13.30 sampai selesai. Parameter yang diamati adalah ketinggian air dalam selokan,  lebar weir, panjang selokan, konstanta perairan. Pengukuran debit air menggunakan metode Embody’s Float, Rectangular  Weir Method dan 90^o Triangular Nontch Weir Method. Standar deviasi dengan embody’s float methode stasiun 1 sebesar 0,001014693 m³/s stasiun 2 sebesar 0,010453741 m³/s, dengan metode 90 triangular nontch weir stasiun 1 sebesar 0,000338846 m³/s, stasiun 2 sebesar 0,001561731 m³/s. Dan dengan methode rectangular weir didapatkan hasil pada stasiun 1 sebesar 0,0000864947 m³/s dan stasiun 2 sebesar 0,004573743 m³/s. Berdasarkan nilai SD terendah maka metode 90^o Triangular Nontch Weir  sesuai untuk saluran I dan 2.

Kata kunci : air, debit, embody’s float metode, rectangular notch weir, triagular weir

PENGANTAR

Indonesia merupakan salah satu negara penghasil ikan budidaya ikan terbanyak di dunia.  Dalam kegiatan budidaya perikanan maka diperlukan suatu sistem perairan yang baik, salah satunya yaitu dalam pengirigasian kolam, danau, tambak dan lain-lain. Pengelolaan sumber daya air dengan perancangan bangunan air diperlukan suatu informasi yang menunjukan jumlah air yang akan masuk ke bangunan tersebut dalam satuan waktu yang dikenal sebagai debit aliran. Informasi besarnya debit aliran air ini membantu mengenai  dalam perancangan bangunan dengan memperhatikan besarnya debit puncak ( banjir) yang diperlukan untuk perancangan bangunan pengendalian banjir dan juga dilihat dari data debit minimum yang diperlukan untuk pemanfaatan air terutama pada musim kemarau untuk kolam, tambak atau sejenisnya informasi debit ini sangat membantu dalam hal lamanya pengisian air agar mencukupi untuk suatu perairan. Sehingga dengan adanya data debit tersebut pengendalian air baik dalam keadaan berlebih atau kurang sudah dapat diperhitungkan sebagai usaha untuk mengurangi dampak banjir pada saat debit maksimum dan kekeringan atau defisit air pada saat musim kemarau panjang. Melalui pengukuran debit air maka dapat diketahui kemampuan perairan untuk menyuplai air untuk kebutuhan mahkluk hidup seperti manusia, maupun hewan dan tumbuhan. Didalam dunia perikanan memiliki peran yang setrategis dimana air adalah komponen utama dalam budidaya perikanan.

Menurut Hadiwigeno(1990) air adalah media tempat semua organisme air yang merupakan elemen dasar penyusun dari tumbuhan dan binatang. Air juga merupakan medium tempat terjadinya reaksi kimia baik didalam maupun diluar organism hidup. Penentuan debiat air sungai diperlukan unuk mengetahui besarnya air yang mengalir dari sungai ke laut. Dalam penentuan debit air sungai perlu diketahui luas penampangnya yaitu dengan mengukur kedalaman dan lebar masing-masing titik pengukuran. Arus dan debit merupakan suatu gerakan air yang mengakibatkan perpindahan horizontal massa air. Arus dapat menyebabakan terjadinya kerusakan fisik pada sungai atau selokan seperti pengikisan daratan, perpindahan sedimen dan lain sebagainya.

Menurut Asdak (1995) debit air adalah laju aliran air yang melewati suatu penampang melintang sungai/aliran air per satuan waktu. Di dalam satuan SI, besar debit dinyatakan dalam satuan m³/detik. Pengukuran debit air dapat dilakukan dengan mengukur volume aliran sungai, menentukan luas penampang sungai, menggunakan bahan kimia (pewarna) yang dialirkan dalam aliran sungai, atau dengan membuat bangunan pengukur debit seperti weir (aliran air lambat) atau flume (aliran air cepat) pergerakan air sangat ditentukan oleh intensitas hujan dan lamanya hujan, topografi bentuk dan kemiringan lereng, karakteristik geologi terutama jenis dan struktur tanah, keadaan vegetasi, serta faktor manusia (Soebarkah, 1978). 

Arus sungai memiliki kecepatan yang berbeda-beda, baik dari hulu ke hilir maupun dari waktu ke waktu. Debit air dan arus sungai saling mempengaruhi pada suatu ekosistem sungai (Odum, 1993). Pemilihan lokasi pengukuran debit air sebaiknya dilakukan di bagian aliran perairan yang lurus, tidak ada tumbuhan, jauh dari percabangan sungai (Sitohang et al., 2006).

 Debit aliran merupakan satuan untuk mendekati  nilai-nilai hidrologis proses yang terjadi di lapangan. Kemampuan pengukuran debit aliran sangat diperlukan  untuk mengetahui potensi sumberdaya air di suatu wilayah DAS. Debit aliran dapat dijadikan sebuah alat monitor dan mengewaluasi neraca air suatu kawasan melalui pendekatan potensi permukaan  yang ada. Tujuan dari diadakan praktikum pengukuran debit air ini adalah untuk mengetahui cara pengukuran debit air dengan berbagai macam metode, mengetahui cara menghitung debit air, dan membandingkan metode yang lebih efektif dalam pengukuran debit.

METODE

Praktikum pengukuran debit air ini dilaksanakan di selokan kolam perikanan Universitas Gadjah Mada pada hari kamis tanggal 14 September 2017 pukul 13.30 sampai selesai. Alat yang digunakan pada praktikum ini yaitu bola pingpong, timer/stopwatch, penggaris, papan/triplek rectangular weir dan 90⁰ Triangular weir, alat tulis, kalkulator, dan meteran. Parameter yang diamati adalah ketinggian air dalam selokan,  lebar weir, panjang selokan, konstanta perairan.

Pengukuran debit air menggunakan metode metode Embody’s Float, Rectangular  Weir Method dan 90^o Triangular Nontch Weir Method. Pada Embody’s Float Method, alat yang digunakan adalah bola pingpong, meteran, penggaris, dan stopwatch. Bola pingpong dihanyutkan dari titik awal hingga titik akhir jaraknya 50 m. Kemudian catat waktu yang ditempuh bola pingpong tadi dengan timer/ stopwatch, kemudian lakukan 3 kali ulangan. Kemudian mengukur lebar selokan (W), kedalaman (D) dengan penggaris, dan ditentukan konstanta dari materi dasar saluran (0,8 = berbatu, 0,9 = berpasir). Debit air dihitung dengan menggunakan rumus;

dimana R merupakan debit air (m³/s); W merupakan rata-rata lebar muka air (m); D merupakan rata-rata kedalaman (m); A merupakan konstanta; L merupakan jarak yang ditempuh bola pingpong (m); dan T merupakan waktu yang dibutuhkan bolah pingpong menempuh jarak yang ditentukan.

Metode kedua yang digunakan adalah Rectangular Weir Method. Cara kerja dengan metode ini adalah dengan membendung air dengan rectangular weir, alat ini memiliki celah persegi panjang sehingga air akan melewati celah tersebut. Selanjutnya, ditentukan posisi bendungan/weir yang akan digunakan. Kemudian, air diukur tingginya dimulai dari awal celah persegi panjang (H). Langkah akhir adalah mengukur lebar celah persegi panjang (L). Setelah semua data telah dikumpulkan, lalu debit air dapat dihitung dengan rumus Q = 3,33 x H^3/2 (L - 0,2H), dengan Q merupakan debit air (m³/s); H merupakan tinggi weir (m); dan L merupakan lebar weir. Setelah menggunakan kedua metode sebelumnya, debit air kembali dihitung dengan menggunanakan 90º Triangular Notch Weir Method. Bentuk bendungan yang digunakan pada metode ini mirip dengan menggunakan Rectangular Weir Method, akan tetapi celahnya berbentuk segitiga dengan sudut 90º. Mengukur debit air dengan metode ini hanya perlu membendung aliran air dengan bendungan khusus 90º Triangular Notch Weir dan menghitung ketinggian air (H) selanjutnya dihitung dengan rumus Q = 2,54 x  H^5/2, dengan Q merupakan debit air (m³/s) dan H merupakan tinggi weir (m)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

Tabel 1. Hasil pengamatan pengukuran debit air di selokan kolam perikanan Ugm

	stasiun	Embody's	trianggular	rectangular
i	1	0,006298	0,0003	0,00413
	2	0,005	0,00094	0,00427
	3	0,007	0,000813	0,004112
Rerata		0.006099333 ± 0.001014693	0.000648333 ± 0.000338846	0.004170667 ± 0.0000864947
ii	1	0,000174	0,004	0,000183
	2	0,021	0,000952	0,0036
	3	0,00899	0,001885	0,00924
Rerata		0.010054667 ± 0.010453741	0.002279 ± 0.001561731	0.004341 ± 0.004573743
standar deviasi		Embody's	trianggular	rectangular
	i	0,001014693	0,000338846	8,64947E-05
	ii	0,010453741	0,001561731	0,004573743

PEMBAHASAN

Menurut Sasrodarsono (1985) debit air merupakan ukuran banyaknya volume air yang dapat lewat dalam suatu tempat atau yang dapat ditampung dalam suatu tempat tiap satuan waktu. Menurut  Asdak (1995), debit aliran adalah laju aliran air yang melewati suatu penampang melintang sungai persatuam waktu. Dalam satuan meter per detik atau liter per detik. Debit air juga dapat diartikan sebagai volume air yang mengalir kesuatu titik tiap satuan luasnya. Praktikum pengukuran debit air dilakukan untuk mengetahui cara mengukur debit air dengan beberapa metode dan mengetahui cara perhitungan debit air. Debit air dipengaruhi oleh bentuk saluran air, kondisi dasar perairan, ukuran saluran air, dan kemiringan bidang lahan. Semakin besar ukuran batu dasar dan semakin banyak curah hujan, semakin cepat pengukuran air, semakin kuat, dan kecepatan arus cepat, sehingga dapat mempengaruhi debit air (Cholik, 1991).

Praktikum pengukuran debit air ini dilakukan dengan menggunakan tiga metode pengukuran yaitu Embody’s float, Rectangular weir dan 90° Triangular nocth weir. Pengukuran debit air dengan metode Embody’s float, Rectangular weir dan 90° Triangular nocth weir tersebut memiliki kekurangan dan kelebihan masing-masing. Embody’s float method merupakan metode pengukuran yang paling sederhana sehingga setiap orang dapat melakukannya, sebab hanya membutuhkan alat-alat yang sederhana seperti meteran, bola ping-pong, dan stopwatch. Hal tersebutlah yang menyebabkan metode Embody’s float mudah diaplikasikan baik pada perairan dangkal maupun dalam. Pada percobaan pengukuran debit air dengan metode Embody’s float tampak kurang akurat sebab pelampung (bola ping-pong) tidak bergerak lurus melainkan berkelak-kelok, sehingga mempengaruhi hasil debit. Bola tidak berjalan lurus sebab saluran air yang digunakan lebar. Embody’s float method akan lebih efektif  digunakan pada saluran air yang kecil. Kekurangan metode Embody’s float adalah metode tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor luar seperti angin dan gangguan permukaan (Subiantoro, 2007). Kelebihan metode Rectangular weir adalah tidak membutuhkan banyak pengukuran dan tidak terpengaruh oleh konstanta periran, sementara kekurangannya adalah untuk mengaplikasikannya sulit sebab harus membuat weir terlebih dahulu, selain itu saat dibendung juga ada beberapa air yang lolos, serta sulitnya dalam mengatur ketinggian air saat membendung. Kelebihan metode 90° Triangular notch weir adalah tidak memerlukan banyak pengukuran, sehingga meminimalisir kesalahan, tidak terpengaruh konstanta perairan, data yang diperoleh lebih teliti dan akurat karena prinsip-prinsip hidrolika dapat diterapkan. Metode 90° Triangular notch weir cocok digunakan pada perairan yang kecil dan kurang efektif apabila diterapkan pada perairan yang lebar maupun pada perairan yang memiliki nilai kedalaman yang rendah. Meskipun bisa dilakukan pada perairan yang lebar dan besar, namun akan dibutuhkan biaya yang besar untuk membangun weir(Sastrodarsono,1995).

Dari hasil percobaan dengan metode embody’s float didapatkan hasil Debit air  pada saluran I stasiun pertama sebesar 0,006298 m³/s , stasiun dua 0,005 m³/s , stasiun tiga 0,007 m³/s dengan rerata 0,006099333±0,001014693. Pada saluran 2 stasiun 1 didapatkan debit air sebesar 0,000174 m³/s, stasiun 2 sebesar 0,021 m³/s, stasiun 3 sebesar 0,00899 m³/s dengan rerata 0,010054667 ± 0,010453741. Pada saat menggunakan 90 90° Triangular nocth weir didapatkan hasil debit saluran 1  stasiun 1 sebesar 0,0003 m³/s , stasiun 2 sebesar 0,00094 m³/s, stasiun 3 sebesar 0,000813 dengan rerata 0,000648333±0,000338846. Pada saluran 2 stasiun 1 didapatkan debit air sebesar 0,004 m³/s, stasiun 2 sebesar 0,000952 m³/s, stasiun 3 sebesar 0,001885 m³/s dengan rerata 0,002279±0,001561731. Sedangkan saat menggunakan rectangular weir didapatkan debit air pada saluran 1 stasiun 1 sebesar 0,00413 m³/s, stasiun 2 sebesar 0,00427 m³/s , stasiun 3 sebesar 0,004112 m³/s  dengan rerata sebesar 0,004170667±0,0000864947. Pada saluran 2 stasiun 1 didapatkan hasil debit aire sebesar 0,000183 m³/s, stasiun 2 sebesar 0,0036, stasiun 3 sebesar 0,00924 m³/s dengan rerata 0,004341±0,004573743 m³/s. Untuk standar deviasi dengan Embody’s Float stasiun 1 sebesar 0,001014693 m³/s stasiun 2 sebesar 0,010453741 m³/s, dan 90^o Triangular Nontch Weir Method.  stasiun 1 sebesar 0,000338846 m³/s, stasiun 2 sebesar 0,001561731 m³/s. Sedangkan dengan dengan Rectangular  Weir Method didapatkan hasil pada stasiun 1 sebesar 0,0000864947 m³/s dan stasiun 2 sebesar 0,004573743 m³/s.

Dari hasil tersebut metode yang sesuai untuk menghitung debit air pada saluran I dan 2 ialah metode 90^o Triangular Nontch Weir. Sebab nilai SD saluran 1 dan 2 yang terendah adalah dengan metode 90^o Triangular Nontch Weir. Saluran 1 dan 2 memiliki bentuk lurus dan sedikit percabangan, bagian tepi dan dasar yang rata, ukuran lebar selokan yang kecil, sehingga mudah untuk dibendung. Rumus perhitungan pada metode ini juga menghasilkan keakuratan yang tinggi. Manfaat pengetahuan mengenai debit perairan ialah seperti untuk mengetahui volume air yang masuk, keluar di kolam, untuk sirkulasi air, serta menambah ketersediaan oksigen, menentukan lokasi yang sesuai untuk pembangunan waduk, menentukan jenis ikan yang akan dibudidaya dan membantu memperkirakan lama waktu pengisian kolam

Dalam menganalisis debit, metode lain yang  dapat digunakan adalah metode HSS Gama I, HSS Limantara, dan Analisis Frekuensi Debit. Perhitungan juga dilakukan dengan beberapa empiris yaitu Metode Rasional, Metode Melchior, Metode  Weduwen, dan Metode Haspers (Mananoma et.al, 2014). Metode lain yang dapat digunakan yaitu Metode Mock dikembangkan oleh Dr.F.J.Mock. Metode Mock untuk memperkirakan besarnya debit suatu daerah aliran sungai berdasarkan konsep waterbalance. Air hujan yang jatuh (presipitasi) akan mengalami evapotranspirasi sesuai dengan vegetasi yang menutupi daerah tangkapan hujan. Evapotranspirasi pada Metode Mock adalah evapotranspirasi yang dipengaruhi oleh jenis vegetasi, permukaan tanah dan jumlah hari hujan. Model NRECA dikembangkan oleh “NORMAN CRAN FORD” untuk data debit harian, bulanan yang merupakan model limpasan yang relatif sederhana, dimana jumlah parameter model hanya 3 atau 4 parameter. Cara perhitungan dengan metode NRECA ini, juga sesuai untuk daerah cekungan yang setelah hujan berhenti, masih ada aliran di sungai selama beberapa hari (Jasin, 2012). Pengukuran debit air memiliki banyak manfaat dalam bidang perikanan khususnya budidaya perikanan. Debit air  dapat digunakan dalam pendistribusian dalam kolam atau tambak. Debit air dapat digunakan untuk mengetahui seberapa besar kebutuhan air untuk irigasi. Debit air dapat digunakan untuk budidaya ikan, karena dapat digunakan untuk mengatur besar kecilnya air yang masuk ke kolam.

KESIMPULAN

Dalam mengukur debit air ada tiga methode yaitu metode Embody’s Float, Rectangular  Weir Method dan 90^o Triangular Nontch Weir Method. Rumus untuk menghitung embody’s float methode yaitu R= dimana R merupakan debit air (m³/s); W merupakan rata-rata lebar muka air (m); D merupakan rata-rata kedalaman (m); A merupakan konstanta; L merupakan jarak yang ditempuh bola pingpong (m); dan T merupakan waktu yang dibutuhkan bolah pingpong menempuh jarak yang ditentukan. Rumus 90 triangular notch weir dan rectangular weir  yaitu Q = 2,54 x  H^5/2, dengan Q merupakan debit air (m³/s) dan H merupakan tinggi weir (m). Rumus Rectangular  Weir Method rumus Q = 3,33 x H^3/2 (L - 0,2H), dengan Q merupakan debit air (m³/s); H merupakan tinggi weir (m); dan L merupakan lebar weir. standar deviasi dengan Embody’s Float, stasiun 1 sebesar 0,001014693 m³/s stasiun 2 sebesar 0,010453741 m³/s, dengan methode 90 triangular nontch weir stasiun 1 sebesar 0,000338846 m³/s, stasiun 2 sebesar 0,001561731 m³/s. Sedangkan dengan methode rectangular weir didapatkan hasil pada stasiun 1 sebesar 0,0000864947 m³/s dan stasiun 2 sebesar 0,004573743 m³/s.  Berdasarkan nilai SD terendah metode yang paling sesuai untuk saluran 1 dab 2 kolam perikanan UGM yaitu metode 90^o Triangular Nontch Weir.

DAFTAR PUSTAKA

Cholik. 1991. Jurnal Penelitian Perikanan. Pusat Penelitian Perikanan. Dirjen Perikanan. Departemen Pertanian. Jakarta.

Hadiwigeno, 1990. Petunjuk Praktis Pengelolaan Perairan Umum bagi Pembangunan Perikanan. Departemen Perikanan, Badan Penelitian dan Pembangunan Pertanian, Jakarta

Jastin, M.I. A. Binilang, J.D Mamoto. 2012. Analisis Debit Sungai Munte Dengan Metode Mock Dan Metode Nreca Untuk Kebutuhan Pembangkit Listrik Tenaga Air. Jurnal sipil statik. 1(1). 34-38

Manonama, Tiny. Eveline Wuisan, dan Hanny Tangkudung. 2014. Analisis debit banjir sungai ranoyapo menggunakan metode hss gama-I dan Hss limantara. Jurnal sipil statik. 2(1). 1-12

Odum, E. P. 1993. Dasar-Dasar Ekologi. UGM press. Yogyakarta

Sastrodarsono, Takasaki. 1995. Pengukuran Topografi dan Teknik Pemetaan. PT Pradnoyo Paramitha. Jakarta.

Sitohang, C. 2006. Limnology. Riau University Press. Riau.

Soebarkah, I. 1978. Hidrologi untuk Perencenaan Bangunan Air. Idea Dharma. Bandung.

Sosrodarsono. 1985. Hidrologi untuk Pengairan. Pradnya Paramita. Jakarta.