UNIVERSITAS BINA NUSANTARA
Jurusan Teknik Sipil Skripsi Sarjana Semester Ganjil 2003 / 2004 PENENTUAN DEBIT AIR SUNGAI MENGGUNAKAN PERUNUT ZAT WARNA
Stevanus Adrianto ( 0400524936 )
Abstrak Air merupakan salah satu kebutuhan hidup yang sangat berpengaruh bagi kelangsungan hidup manusia, sehingga pemanfaatannya perlu dilakukan dengan membangun sarana yang dapat menunjang pemanfaatan sumber daya air tersebut. Sungai adalah salah satu sumber daya air yang dapat dimanfaatkan untuk membangun sarana ini. Untuk membangun sarana pemanfaatan sumber daya air ini, perlu diperoleh data – data mengenai karakteristik aliran sungai, dimana salah satunya adalah debit air. Penentuan debit air sungai ini dilakukan dengan menggunakan metode larutan atau perunut zat warna. Metode ini dipilih karena proses pengukuran kecepatan alirannya tidak dapat dilakukan secara langsung dengan ketelitian yang dapat dipertanggung jawabkan.
Sebagai
metode
pembanding
dilakukan
pengukuran
debit
dengan
v
menggunakan perunut zat pewarna ini, dilakukan penelitian dengan metode lain sebagai perbandingan, yaitu metode volumetrik dan kecepatan. Hasil penelitian pertama diperoleh dari pekerjaan di laboratorium yang dilakukan di BATAN dengan menggunakan bangunan ukur debit. Metode pembandingnya adalah metode volumetrik. Setelah dilakukan percobaan, ternyata didapatkan hasil bahwa hasil pengukuran debit dengan perunut zat warna mendekati hasil dari pengukuran secara volumetrik. Sedangkan pada pengukuran debit air sungai di Pesanggrahan, menggunakan metode perunut zat warna dengan metode pembandingnya adalah metode kecepatan . Dari penelitian ini, setelah didapat bahwa hasil pekerjaan di laboratorium dengan perunut zat warna dan volumetrik memiliki hasil yang mendekati, maka metode ini dapat dipakai untuk mengukur debit sungai Pesanggrahan. Namun, pengukuran ini juga dibandingkan dengan metode lain agar hasilnya lebih akurat.
Kata kunci : Debit, rhodamine ( perunut zat pewarna )
vi
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan baik dan tepat waktu. Laporan skripsi disusun sebagai salah satu syarat untuk mengambil gelar kesarjanaan pada program studi Teknik sipil jenjang Strata 1 di Universitas Bina Nusantara. Laporan dengan judul “ PENENTUAN DEBIT AIR MENGGUNAKAN PERUNUT ZAT PEWARNA “ , disusun berdasarkan tinjauan kepustakaan dan juga berdasarkan penelitian di BATAN maupun di sungai Pesanggrahan. Menyadari bahwa penulisan ini masih jauh dari sempurna, karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis yang masih dalam tahap belajar, maka penulis mengharapkan adanya saran maupun kritik yang bersifat membangun, demi memperluas pengetahuan dan pemahaman akan analisa penentuan debit air ini. Selama penyusunan laopran ini, penulis tidak lepas dari bantuan banyak pihak. Oleh karenanya dalam kesempatan ini saya ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1.
Ibu Dr.Ir.Th.Widia. S.,MM , selaku rektor Universitas Bina Nusantara, Jakarta
2.
Bapak Ir. Moch. Subekti, MM, selaku Dekan dan Ketua Jurusan Fakultas Teknik Universitas Bina Nusantara
3.
Ibu Amelia Makmur ST, MT, selaku Sekretaris Jurusan Fakultas Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara
vii
4.
Bapak Ir. Paston S., MCE, PhD, selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan bantuan dalam penelitian dan penulisan ini.
5.
Ibu Ir. Godeliva Yuliastuti, yang telah memberikan masukan terhadap penulisan skripsi ini.
6.
Bapak Wibagio, Bapak Rasi, Bapak Agus, Bapak Romli, Bapak Alief dan Bapak Satrio dari BATAN, yang telah membantu dalam melakukan pengukuran debit di sungai Pesanggrahan.
7.
Bapak Ohan dari BATAN yang telah membantu dalam menyiapkan peralatan penelitian.
8.
Keluarga yang telah memberikan dorongan moril maupun materil sehingga dapat membantu tersusunnya laporan ini.
9.
Lestu Ayu Ningsih, yang telah memberikan dorongan moril dan membantu dalam penulisan ini.
10.
Gunawan dan Andi Paulino, yang telah membantu dalam penelitian.
11.
Rekan – rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil yang telah memberikan motivasi.
Akhir kata, penulis mohon maaf jika selama penyusunan laporan ini sampai selesainya tersapat kekurangan dan kesalahan yang telah penulis lakukan dan juga kata – kata yang kurang berkenan di laporan ini. Penilis berharap semoga skripsi ini, sebagian kecil dapat berguna untuk membantu rekan – rekan lainnya dalam dalam pengetahuan tentang pengukuran debit air.
viii
Jakarta, 23 Februari 2004
Penulis Stevanus Adrianto ( 0400524936 )
ix
DAFTAR ISI
Cover Luar ................................................................................................................ i Judul Dalam .............................................................................................................. ii Persetujuan Hardcover ............................................................................................. iii Lembar persetujuan dewan penguji ......................................................................... iv Abstrak ..................................................................................................................... v Kata Pengantar ........................................................................................................ vii Daftar Isi ................................................................................................................... x Daftar Gambar ........................................................................................................ xiv Daftar Tabel ............................................................................................................ xvi
BAB 1 Pendahuluan 1.1
Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2
Identifikasi Masalah ....................................................................... 2
1.3
Tujuan Penelitian .............................................................................. 2
1.4
Ruang Lingkup Penelitian ................................................................ 3
1.5
Metodologi Penelitian ....................................................................... 3
BAB 2 Tinjauan Kepustakaan 2.1
Gambaran Umum ............................................................................. 5
2.2
Hidrolika .......................................................................................... 5 2.2.1
Umum .................................................................................. 5
x
2.2.2 2.3
Jenis – jenis Aliran ............................................................... 7
Hidrometri ....................................................................................... 11 2.3.1
Gambaran Umum ................................................................ 11
2.3.2
Metode Pengukuran Debit ................................................... 13 2.3.2.1 Metode Secara langsung .......................................... 13 2.3.2.1.1 Metode alat ukur arus ............................... 13 2.3.2.1.2 Metode kecepatan ..................................... 14 2.3.2.1.3 Metode bangunan ukur debit .................... 16 2.3.2.1.4 Metode volumetrik ................................... 21 2.3.2.1.5 Metode pelampung ................................... 23 2.3.2.1.6 Metode larutan .......................................... 25 2.3.2.2 Metode Tidak Langsung .......................................... 26 2.3.2.2.1 Hitungan dengan rumus Manning ............ 26 2.3.2.2.2 Hitungan dengan rumus Chezy ................. 27 2.3.2.2.3 Hitungan dengan rumus Darcy ................. 27
2.3.3
Geometri Alur Sungai .......................................................... 28
BAB 3 Pengukuran Debit Air Menggunakan Zat Pewarna 3.1
Gambaran Umum ............................................................................ 30
3.2
Metode Perunut Zat Pewarna .......................................................... 30 3.2.1
Perunut Zat Pewarna yang Digunakan ................................ 31
3.2.2
Persyaratan Larutan atau Zat Pewarna yang Digunakan ..... 31
3.2.3
Rumus Perhitungan untuk Pengukuran Debit dengan
xi
Perunut Zat Pewarna ............................................................ 32 3.2.4 3.3
3.4
Jarak Pencampuran Zat Pewarna yang Baik ........................ 34
Pengukuran Debit di Laboratorium ................................................. 36 3.3.1
Alat – alat yang Digunakan ................................................. 36
3.3.2
Langkah – langkah Pengukuran Debit di Laboratorium .... 37
Pengukuran Debit pada Sungai Pesanggrahan ................................ 40 3.4.1
Langkah Awal Pengukuran Debit Sungai Pesanggrahan .... 40 3.4.1.1 Memilih lokasi penelitian ........................................ 40 3.4.1.2 Memperkirakan debit sungai secara kasar ............... 40
3.4.2
Alat – alat dan bahan yang Digunakan ................................ 41
3.4.3
Langkah – langkah Pengukuran Debit pada Sungai Pesanggrahan ...................................................................... 42
BAB 4 Pengolahan Data 4.1
Gambaran Umum ............................................................................ 44
4.2
Analisa Pengukuran Debit dengan Metode Volumetrik di Laboratorium ................................................................................... 44
4.3
Analisa Pengukuran Debit dengan Perunut Zat Pewarna di Laboratorium ................................................................................... 46
4.4
Analisa Pengukuran Debit Sungai Pesanggrahan dengan zat Pewarna ...................................................................................... 50
4.5
Analisa Pengukuran Debit dengan Metode Kecepatan ................... 51
xii
BAB 5 Kesimpulan dan Saran 5.1
Kesimpulan ...................................................................................... 54
5.2
Saran ................................................................................................ 55
Daftar Pustaka .......................................................................................................... 56 Riwayat Hidup ......................................................................................................... 57 Lampiran .................................................................................................................. 58
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Sketsa penampang pengukuran kecepatan ....................................... 6
Gambar 2.2
Sketsa aliran seragam dan tidak seragam ......................................... 7
Gambar 2.3
Sketsa penampang pengukuran debit metode kecepatan ................. 15
Gambar 2.4
Sketsa kurva pengukuran debit metode kecepatan menggunakan Zat pewarna ..................................................................................... 16
Gambar 2.5
Ilustrasi penampang ambang lebar .................................................. 18
Gambar 2.6
Jenis ambang tajam bagian pengendali berbentuk ( a ) segitiga ..................................................................................... 18 ( b ) segiempat ................................................................................. 19
Gambar 2.7
Jenis ambang dengan mercu bulat ................................................... 19
Gambar 2.8
Sketsa flume ..................................................................................... 21
Gambar 2.9
Sketsa pengukuran debit metode volumetrik ................................... 22
Gambar 2.10 Sketsa penampang alur sungai ......................................................... 29 Gambar 3.1
Sketsa pengukuran debit metode perunut zat pewarna .................... 31
Gambar 3.2
Sketsa pengukuran debit .................................................................. 32
Gambar 3.3
Kurva perbandingan konsentrasi dengan waktu .............................. 33
Gambar 3.4
Simulasi pengukuran debit secara volumetrik ................................. 38
Gambar 3.5
Penginjeksian rhodamine pada simulasi .......................................... 39
Gambar 3.6
Pengambilan sampling ..................................................................... 39
Gambar 3.7
Sketsa karakteristik sungai pesanggrahan ....................................... 42
Gambar 4.1
Grafik perbandingan debit ( Q ) ...................................................... 49
xiv
Gambar 4.2
Sketsa penampang sungai pesanggrahan ......................................... 51
Gambar 4.3
Sketsa perhitungan luas penampang sungai .................................... 52
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Nilai M untuk venturi flume ............................................................ 20
Tabel 4.1
Hasil debit dari pengukuran secara volumetrik ............................... 46
Tabel 4.2
Latar belakang konsentrasi air ......................................................... 46
Tabel 4.3
Konsentrasi contoh air percobaan .................................................... 47
Tabel 4.4
Debit air dihasilkan dari pengukuran dengan zat pewarna di lab .... 49
Tabel 4.5
Perbandingan debit metode volumetrik dan perunut zat pewarna ... 49
Tabel 4.6
Latar belakang konsentrasi air sungai Pesanggrahan ...................... 50
Tabel 4.7
Konsentrasi contoh air sungai Pesanggrahan .................................. 50
Tabel 4.8
Luas penampang sungai ................................................................... 52
Tabel 4.9
Kecepatan rata – rata aliran sungai .................................................. 53
xvi
