HIDROMETRI DAN APLIKASI TEKNOSABO DALAM PENGELOLAAN SUMBER DAYA AIR; Seri Hidrologi oleh : Soewarno Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2013 Hak Cipta 2013 pada penulis, Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit.
Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta 55283 Telp. : 0274-889836; 0274-889398 Fax. : 0274-889057 E-mail :
[email protected]
Soewarno HIDROMETRI DAN APLIKASI TEKNOSABO DALAM PENGELOLAAN SUMBER DAYA AIR; Seri Hidrologi/Soewarno - Edisi Pertama – Yogyakarta; Graha Ilmu, 2013 xxxvi + 632, 1 Jil. :26 cm. ISBN:
978-602-262-124-9
1. HIDROLOGI
2. TEKNOSABO 3. SUMBER DAYA AIR
I. Judul
KATA PENGANTAR
Penyelenggaraan pengelolaan sumber daya air (SDA) menghadapi permasalahan yang semakin komplek, sejalan dengan pertambahan jumlah penduduk, maka meningkat pula kubutuhan air untuk berbagai keperluan. Di sisi lain degradasi lingkungan terus berjalan, diantaranya ditandai dengan frekuensi banjir dan kekeringan yang semakin meningkat, ketersedian air pada musim penghujan dan kemarau dirasakan semakin tidak seimbang terbukti dengan semakin besarnya fluktuasi hidrograf debit runtut waktu, umur layan waduk diperkirakan lebih cepat karena tidak sesuai dengan umur layan desain, bencana sedimen semakin bertambah frekuensi dan besarannya. Undang-undang Nomor 7 tahun 2004, tentang Sumber Daya Air, telah mengamanatkan, perlunya sistem informasi hidrologi. Data hidrometri yang terdiri dari data debit, angkutan sedimen dan laju sedimentasi waduk runtut waktu, hasil pengolahan dari pengukuran lapangan, adalah merupakan bagian dari data hidrologi yang merupakan salah satu data dasar dalam penyelenggaraan pengelolaan SDA. Kedekatan antara ilmu hidrologi dengan sumber daya air dapat diibaratkan dengan peribahasa, seperti sekeping mata uang logam, di mana sisi sebelah adalah hidrologi dan sisi yang sebelah lagi adalah sumber daya air, artinya kedua bidang ilmu tersebut tidak dapat dipisahkan satu sama lain. Suatu hal yang tidak bisa dipungkiri bahwa terbentuknya informasi hidrologi untuk pengelolaan sumber daya air, tidak akan lepas dari harus tersedianya data hidrometri runtut waktu yang berakurasi dan presisi yang tinggi, namun sering kali fakta menunjukkan bahwa kulitas data hidrometri belum yang seperti kita diharapkan. Seperi telah kita sadari bersama bahwa apabila informasi hidrologi dibuat berdasarkan hasil pengukuran dan pengolahan data hidrometri salah, maka dapat mengakibatkan kebijakan pengelolaan SDA, akan dapat tidak sesuai dengan kondisi di lapangan. Oleh karena itu pada buku ini diuraikan tentang metode pengukuran dan pengolahan data hidrometri terutama data debit untuk mendapatkan data hidrometri runtut waktu dengan akurasi dan presisi yang tinggi. Dilanjutkan dengan pengukuran dan pengolahan data laju sedimentasi waduk dan angkutan sedimen sungai, diuraikan juga tentang permasalahan pendataan hidrometri dan alternatif upaya
vi
Seri Hidrologi: Hidrometri dan Aplikasi Teknosabo …
mengatasinya. Banyak disajikan contoh hasil pengukuran dan penelitian lapangan agar makna hidrometri dalam pengelolaan SDA dapat lebih mudah difahami, bagi para pemula yang peduli terhadap hidrometri, pengelolaan SDA dan aplikasi teknosabo. Diakhiri cerita tentang contoh aplikasi teknosabo dalam pengelolaan sumber daya air berbasis data hidrologi, dengan contoh kasus upaya konservasi Waduk Mrica dan upaya mengurangi daya rusak aliran lahar akibat letusan Gunung Merapi. Kami sampaikan ucapan terima kasih kepada Bapak DR. Ir. Arie Setiadi Moerwanto, Msc; Bapak Ir. Isnugroho, CES. Bapak Ir. Chandra Hassan,.Dipl.HE., Msc; Bapak DR. Ir. Untung Budi Santosa, MSc. atas kepercayaan dan bimbingannya, sehingga kami dapat melaksanakan penelitian aplikasi teknosabo dalam konservasi sumber daya air. Selanjutnya kami sampaikan terima kasih kepada Bapak Ir.Yoesron Loebis,M.Eng; Bapak Ir.Ali Hamzah Lubis; (Alm) Bapak Ir. Bambang Kayanto (Alm), Dilp,HE; Bapak Ir. Sampudjo, K., M.Eng, yang telah banyak membimbing dalam penelitian hidrologi dan hidrometri, serta kepada Bapak Ir.Agus Sumaryono, Dipl.HE yang telah banyak membimbing dalam penelitian aplikasi teknosabo di lapangan maupun di kantor. Kepada Bapak DR. Ir, William Putuhena, M.Eng.; DR. Ir. Agung Bagiawan M. Eng.; Drs. Petrus Syariman, M.T.; Drs. Sutikno, H.S., Dipl.H.; Ir. Suryono Haryadi, S.U.; Bapak C. Bambang Sukatya, S.T., M.Sc.; Bapak Judi, S.T., M.T.; Mas Arif Mulyana, S.Si. dan Ibu Dra. Srimulat Y.; Ibu Dra. Heni Maria; Ibu Rumanti, S.T.; Mbak Tata Yunita, S.T., M.Si., serta seluruh teman-teman di Balai Hidrologi & Tata Air dan di Balai Sabo atas dorongan, kritik, saran dan bantuannya, kami sampaikan ucapan terima kasih. Kepada Bapak Drs. Pradah Dwiatmanto, M.Si., dari Dit. Jen SDA Jakarta, yang telah menyarankan agar buku berjudul Hidrologi-Hidromtri ditulis ulang lagi dan ditambah sehingga terwujud buku ini, kami mengucapkan terima kasih. Akhirnya, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Graha Ilmu yang telah menerbitkan buku ini, kepada anak dan isteri atas kesabarannya. Semoga buku ini dapat bermanfaat. Amiin. Sleman, Yogyakarta, 2014 Penyusun
Soewarno
BAB ..... DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
v
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR GAMBAR
xv
DAFTAR TABEL BAB I
PENDAHULUAN 1.1 1.2 1.3
1
Hidrologi Hidrometri Dasar-dasar Hidrolika 1.3.1 Keadaan Aliran 1.3.2 Geometri Alur Sungai 1.3.3 Penyebaran Kecepatan Aliran 1.3.4 Persamaan Bernoulli 1.3.5 Energi Spesifik 1.3.6 Rumus Empiris Daerah Pengaliran Sungai 1.4.1 Pengertian 1.4.2 Pola Aliran 1.4.3 Bentuk Daerah Pengaliran Sungai 1.4.4 Alur Sungai 1.4.5 Morfometri Daerah Pengaliran Sungai
1 2 3 5 7 8 8 11 12 13 13 14 15 17 22
PENENTUAN LOKASI PENGUKURAN ALIRAN 2.1 Pendahuluan 2.2 Rancangan Jaringan Pos Duga Air 2.2.1 Pendekatan 2.2.2 Penentuan Rancangan Jaringan Pos Duga Air 2.2.3 Kerapatan Pos Duga Air
27 27 28 28 28 31
1.4
BAB II
xxxi
viii
Seri Hidrologi: Hidrometri dan Aplikasi Teknosabo …
2.3
BAB III
35 35 40
PENGUKURAN TINGGI MUKA AIR
53
3.1 3.2 3.3
53 54 56 58 65 68 70 71 77 81 81 83 84 85 85 86 86 86 86 87 88 88
3.4
3.5
3.6
3.7 3.8 BAB IV
Tinjauan Kondisi Lokasi 2.3.1 Penampang Kendali 2.3.2 Survey Lokasi Pos Duga Air Pendahuluan Datum Tinggi Muka Air Pengukuran Tinggi Muka Air Cara Manual 3.3.1 Alat Duga Air Papan 3.3.2 Alat Duga Air Gantung 3.3.3 Alat Duga Tinggi Muka Air Puncak Banjir Pengukuran Tinggi Muka Air Otomatis 3.4.1 Pendugaan Permukaan Air 3.4.2 Alat Pencatat Tinggi Muka Air Pemasangan Alat Duga Air Otomatik 3.5.1 Sumuran Alat Duga Air 3.5.2 Rumah Alat 3.5.3 Alat Duga Air Tambahan Sistem Telemetering 3.6.1 Sistem “Position Motor” 3.6.2 Sistem Impuls 3.6.3 Sistem Telemark 3.6.4 Sistem Tahanan 3.6.5 Penggunaan Mikroprosesor 3.6.6 Penggunaan Satelit untuk Telemetering Alat Pencatat Debit Pengoperasian dan Pemeliharaan Alat Duga Air Otomatik
PENGUKURAN DEBIT DENGAN ALAT UKUR ARUS 4.1 4.2
4.3
4.4
Pendahuluan Persyaratan Pengukuran Debit 4.2.1 Lokasi Pengukuran Debit 4.2.2 Jumlah dan Waktu Pengukuran Debit 4.2.3 Peralatan, Tenaga Pelaksana dan Dana Peralatan Pengukuran Debit 4.3.1 Alat Ukur Arus Jenis Standar 4.3.2 Alat Ukur Kedalaman Aliran 4.3.3 Alat Ukur Lebar Aliran 4.3.4 Alat Perakitan 4.3.5 Peralatan Tambahan 4.3.6 Alat Transport Lapangan Pelaksanaan Pengukuran Debit
95 95 96 96 97 98 98 99 109 112 112 112 112 112
Daftar Isi
BAB V
ix
4.4.1 Prinsip 4.4.2 Pengukuran Luas Penampang Basah 4.4.3 Pengukuran Kecepatan Aliran 4.4.4 Prosedur Pengukuran Debit 4.5 Perhitungan Debit Pengukuran 4.5.1 Perhitungan Debit Pengukuran Dengan Metode Arithmatik 4.5.2 Perhitungan Debit Pengukuran Metode Grafis. 4.6 Koreksi Pengukuran Debit 4.6.1 Koreksi Tinggi Muka Air 4.6.2 Koreksi Pengukuran Debit 4.7 Beberapa Masalah Pengukuran Debit 4.7.1 Alur Sungai Kecil 4.7.2 Alur Sungai Lebar 4.7.3 Alur Sungai Tidak Stabil 4.8 Ketelitian Pengukuran Debit dengan Alat Ukur Arus 4.8.1 Macam Kesalahan Pengukuran Debit 4.8.2 Sumber Kesalahan Pengukuran Debit 4.8.3 Kekurang Telitian Pengukuran Debit 4.9 Keamanan Pengukuran Debit 4.9.1 Keamanan Tenaga Pelaksana Pengukuran Debit 4.9.2 Pelaksanaan Pengukuran Debit 4.9.3 Kendaraan Lapangan Pengukuran Debit 4.10 Pengisian Kartu Pengukuran Debit 4.11 Metode Perahu Bergerak
112 113 114 124 143 143 148 149 149 151 156 156 156 157 158 158 159 160 163 163 163 164 164 166
PENGUKURAN DEBIT SELAIN METODE ALAT UKUR ARUS
179
5.1 5.2
179 179 179 181 182 183 183 186 189 191 192 193 196 198 199 200
5.3
5.4 5.5
Pendahuluan Metode Pelampung 5.2.1 Kerangka Teori 5.2.2 Peralatan Pengukuran 5.2.3 Pemilihan Lokasi Pengukuran 5.2.4 Pelaksanaan Pengukuran Debit 5.2.5 Perhitungan Debit 5.2.6 Kesalahan Pengukuran Metode Larutan 5.3.1 Metode Kecepatan 5.3.2 Metode Penuangan Tetap 5.3.3 Metode Penuangan Seketika 5.3.4 Penggunaan Larutan Radio Aktif Metode Volumetrik Bangunan Ukur Debit 5.5.1 Ambang
x
Seri Hidrologi: Hidrometri dan Aplikasi Teknosabo …
5.6
BAB VI
209 210 211 214 214 216
PENGUKURAN DEBIT PUNCAK BANJIR METODE TIDAK LANGSUNG
219
6.1 6.2
219 220 220 223 224 224 224 227
6.3
6.4
6.5
BAB VII
5.5.2 Flume 5.5.3 Penggunaan Ambang dan Flume 5.5.4 Ketelitian Pengukuran Debit Menggunakan Ambang Metode Baru 5.6.1 Metode Elektromagnetik 5.6.2 Metode Ultra Sonik Pendahuluan Metode Luas-Kemiringan Berdasarkan Persamaan Manning 6.2.1 Teori Dasar 6.2.2 Pemilihan Lokasi Pengukuran 6.2.3 Profil Muka Air Banjir 6.2.4 Pemilihan Penampang Pengukuran 6.2.5 Tambahan Informasi 6.2.6 Perhitungan Debit Banjir Metode Luas Kemiringan Berdasarkan Persamaan Darcy-Weisbach Untuk Alur Sungai Berbatu-batu 6.3.1 Teori Dasar 6.3.2 Pemilihan Lokasi Pengukuran 6.3.3 Pekerjaan Pengukuran di Lapangan 6.3.4 Pekerjaan Perhitungan di Kantor Metode Kedalaman Kritis 6.4.1 Teori Dasar 6.4.2 Pemilihan Lokasi Pengukuran 6.4.3 Pekerjaan Pengukuran di lapangan 6.4.4 Pekerjaan Perhitungan di Kantor Metode Lainnya 6.5.1 Metode Luas-kemiringan Sederhana 6.5.2 Metode Hantaran Kemiringan 6.5.3 Aliran Banjir Melimpas Bangunan Pada Alur Sungai 6.5.4 Aliran Hidrologi
237 237 241 242 245 249 249 250 250 250 253 253 253 255 260
LENGKUNG DEBIT POS DUGA AIR SUNGAI
289
7.1 7.2 7.3 7.4
289 289 292 294 294 295 299 313
Pendahuluan Penampang Kendali Tinggi Aliran Nol Dan Titik Nol Tinggi Muka Air Pembuatan Lengkung Debit 7.4.1 Umum 7.4.2 Metode Grafis 7.4.3 Metode Logaritmik 7.4.4 Prosedur Penentuan Persamaan Lengkung Debit
