Modul Praktikum Fisika Materi 8
PENGUKURAN DEBIT ALIRAN PADA SALURAN TERBUKA A. PENGANTAR Menurut Asdak (1995), teknik pengukuran debit aliran sungai langsung di lapangan pada dasarnya dapat dilakukan melalui empat kategori, yaitu (Asdak, 1995): 1. Pengukuran volume aliran sungai 2. Pengukuran debit dengan cara mengukur kecepatan aliran dan menentukan luas penampang melintang sungai 3. Pengukuran debit dengan menggunakan bahan kimia (pewarna) yang dialirkan dalamaliran sungai. 4. Pengukuran debit dengan membuat bangunan pengukur debit seperti weir (aliran air lambat) atau flume (aliran air cepat) Salah satu metode sederhana yang paling sering digunakan untuk mengukur debit aliran pada saluran terbuka seperti sungai adalah Embody’s float methods dengan rumus sebagai berikut (Rizal): 𝑅=
𝑊𝐷𝐴𝐿 𝑡
dengan R
: debit air (m3/detik)
W : rata-rata lebar (m) D
: rata-rata kedalaman (m)
A
: Konstanta perairan (0,8 untuk dasar berbatu/berkerikil dan 0,9 untuk dasar berlumpur)
L
: Jarak yang ditempuh floating material (m)
t
: waktu tempuh (detik)
B. TUJUAN 1. Mahasiswa dapat mengukur luas penampang aliran terbuka 2. Mahasiswa dapat mengukur kecepatan aliran 3. Mahasiswa dapat menghitung debit aliran 4. Mahasiswa dapat melakukan konversi antar satuan
33
Modul Praktikum Fisika Materi 8
C. ALAT DAN BAHAN 1. Alat Penanda 2. Stop watch 3. Meteran 4. Floating material (misalnya gabus) 5. Alat tulis 6. Alat hitung D. LANGKAH PERCOBAAN 1. Cari sebuah saluran air terbuka dengan bentuk penampang yang relatif rata misalnya saluran irigasi atau riol kota. 2. Ukur lebar saluran dan kedalaman saluran yang terisi air. 3. Hitung luas penampang basah 4. Tentukan jarak pengukuran, kemudian tandai saluran di bagian bagian hulu (x 1) dan hilir (x2) menggunakan penanda (misalnya kapur) 5. Siapkan stop watch kemudian lemparkan floating material beberapa meter sebelum tanda x1. 6. Saat floating material tepat berada di titik x1 tekan start pada stop watch,, kemudian pada saat tepat berada di x2 tekan stop. 7. Catat waktu tempuh floating material dari x1 ke x2. 8. Hitung kecepatan aliran dan debit aliran E. HASIL Catat data hasil pengukuran sebagai berikut: -
Saluran yang diukur
= ……..
-
Lebar rata-rata (w)
= …….. meter
-
Kedalaman rata-rata (d)
= …….. meter
-
Luas penampang basah (A) = (w d) = …….. m2
-
Jarak tempuh floating material (x)
= …….. meter
-
Waktu tempuh floating material (t)
= …….. detik
-
Kecepatan aliran (v) = x/t
= …….. m/detik
-
Konstanta perairan (K)
= ……..
-
Debit aliran (Q) = (A K)
= …….. m3/detik 34
Modul Praktikum Fisika Materi 8
F. PERHITUNGAN KONVERSI SATUAN 1. Misalkan lebar saluran = 0,5 m dan kedalaman muka air = 0,2 m. Maka luas penampang saluran, A = 0,5 m 0,2 m = 0,1 m2. 2. Misalkan panjang titik ukur = 10 m dan jarak tempuh floating material = 100 detik. Maka kecepatan aliran, = 10 m/100 detik = 0,1 m/detik 3. Debit aliran, Q = 0,1 m2 0,1 m/detik = 0,01 m3/detik 4. Konversi satuan kecepatan dari meter/detik ke km/jam (1 km = 1000 m, 1 jam = 3600 detik) adalah : v = 0,1
m 1 km 3600 dt km × × = 0,36 dt 1000 m 1 jam jam
5. Konversi satuan debit dari m3/detik ke liter/menit (1 m3 = 1000 liter, 1 menit = 60 detik) adalah : Q = 0,01
m 1 km 3600 dt km × × = 0,36 dt 1000 m 1jam jam
35
Modul Praktikum Fisika Materi 8
KONVERSI SATUAN DEBIT ALIRAN TERTUTUP A. TUJUAN 1. Mahasiswa dapat mengukur luas penampang aliran tertutup 2. Mahasiswa dapat mengukur debit aliran 3. Mahasiswa dapat melakukan konversi antar satuan B. ALAT DAN BAHAN 1. Gelas ukur 1000 ml 2. Stop watch 3. Alat tulis 4. Alat hitung C. LANGKAH PERCOBAAN 1. Cari sebuah aliran fluida tertutup misalnya saluran air PDAM. 2. Siapkan stopwatch kemudian hidupkan keran secara penuh. 3. Isikan air ke dalam gelas ukur bersamaan dengan itu tekan tombol start pada stopwatch. 4. Tekan tombol stop sebelum air mengisi batas atas skala ukur. 5. Baca hasil pengukuran waktu pengisian (t) dan volume air pada gelas ukur (V) 6. Hitung debit aliran tertutup dengan rumus (Q) = V/t D. HASIL Catat data hasil pengukuran sebagai berikut: -
Jenis saluran yang diukur
= ……..
-
Waktu pengisian (t)
= …….. detik
-
Volume tertampung (V)
= …….. m3
-
Debit aliran (Q) = (t V)
= …….. m3/detik
36
Modul Praktikum Fisika Materi 8
E. PERHITUNGAN KONVERSI SATUAN 1. Misalkan waktu pengisian = 80 detik dan volume air = 800 ml. 2. Konversikan satuan volume ke satuan internasional (1 m 3 = 106 ml) sebagai berikut : 800 ml ×
1m3 6
10 ml
= 8×10-4 m3
3. Debit aliran (Q) = 8 10-4 m3/80 detik = 1 10-5 m3/detik. 4. Konversi satuan debit dari m3/detik ke liter/menit (1 m3 = 1000 liter, 1 menit = 60 detik) adalah : Q = 1×10−5
𝑚3 1000 liter 60 dt liter × × = 0,6 3 dt 1𝑚 1 menit menit
F. EVALUASI 1. Sebuah aliran sungai dengan dasar berlumpur memiliki lebar 18 meter dan kedalaman 16 meter. Jika kecepatan aliran sungai sebesar 0,8 meter perdetik, berapa debit aliran sungai tersebut? 2. Debit aliran air pada saluran tertutup diketahui sebesar 48 liter permenit. Berapa debit tersebut jika dikonversi ke dalam satuan m3/detik? G. REFERENSI Asdak Chay Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai [Book]. - Yogyakarta : Gadjah Mada University Press, 1995. Rizal Kahar Metode Pengukuran Debit [Online] // academia.edu. - 1 15, 2015. http://www.academia.edu/3685862/Metode_pengukuran_debit.
37
