Laporan Praktikum Limnologi - PENGUKURAN DEBIT AIR

PENGUKURAN DEBIT AIR

ANDITA PALUPI

15/379697/PN/14151

MANAJEMEN SUMBERDAYA PERIKANAN

Abstrak

Praktikum ini bertujuan mengetahui cara pengukuran debit air dengan berbagai macam metode; mengetahui cara menghitung debit air; dan membandingkan metode yang lebih efektif dalam pengukuran debit. Praktikum dilakukan di selokan kolam Perikanan Universitas Gadjah Mada pada tanggal 9 September 2016. Pada selokan besar diukur debit airnya dengan menggunakan Embody’s Float Method diperoleh hasil 8.847 x 10^-3 m³/s dan pada selokan kecil diperoleh hasil 12.93 x 10^-3 m³/s. Pada saat diukur dengan Rectangular Weir Method diperoleh hasil debit selokan besar sebesar 1.904 x 10^-3 m³/s dan selokan kecil sebesar 21.16 x 10^-3. Pada saat diukur dengan 90° Triangular Notch Weir Method diperoleh hasil debit selokan besar sebesar 1.027 x 10^-3 m³/s dan selokan kecil sebesar 0.396 x 10^-3 m³/s. Dari percobaan yang telah dilakukan didapat kesimpulan bahwa metode yang efektif untuk selokan besar yaitu Embody’s Float Method dan untuk selokan kecil yaitu 90° Triangular Notch Weir Method.

Kata kunci: arus, debit, kolam, metode, selokan

Pengantar

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 yyang mengakibatkan perpindahan horizontal massa air. Arus dapat menyebabakan terjadinya kerusakan fisik pada sungai atau selokan seperti pengikisan daratan, perpindahan sedimen dan lain sebagainya (Hadiwigeno,1990).

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. 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. 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). 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. Pemilihan lokasi pengukuran debit air sebaiknya dilakukan di bagian aliran perairan yang lurus, tidak ada tumbuhan, jauh dari percabangan sungai (Asdak, 1995).

Pengukuran debit air sangat memiliki peranan yang penting dalam dunia perikanan atau pemanfaatan perairan. 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.

Metode

Praktikum ini dilaksanakan di selokan besar dan selokan kecil kolam perikanan Universitas Gadjah Mada pada hari Jum’at tanggal 9 September 2016 pada pukul 15.00 WIB sampai dengan pukul 16.00 WIB. Pengukuran debit air menggunakan Embody’s Float Method, Rectangular Weir Method, dan 90° Notch 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 pada jarak yang telah ditentukan. Waktu diukur dengan stopwatch, lalu dicatat dan dilakukan tiga kali pengulangan. Kemudian mengukur lebar selokan (W), kedalaman (D), dan ditentukan konstanta dari materi dasar saluran (0,8 = berbatu, 0,9 = berpasir). Debit air dihitung dengan menggunakan rumus;

dengan 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 bendungan khusus yang 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 Selokan Besar dan Selokan Kecil Kolam Perikanan UGM

Saluran	Embody's Float (m3/s)	Rectangular (m3/s)	Triangular (m3/s)
I (besar)	7.602 x 10-3	1.52 x 10-3	1.41 x 10-3
	11.8 x 10-3	2.134 x 10-3	1.09 x 10-3
	7.14 x 10-3	2.05 x 10-3	0.58 x 10-3
Rerata	8.847 x 10-3 ± 0.00256	1.904 x 10-3 ± 0.01129	1.027 x 10-3 ± 0.002183
II (kecil)	13.3 x 10-3	7.125 x 10-3	0.157 x 10-3
	12.9 x 10-3	22.9 x 10-3	1.02 x 10-3
	12.59 x 10-3	33.45 x 10-3	0.0251 x 10-3
Rerata	12.93 x 10-3 ± 0.000356	21.16 x 10-3 ± 0.0132	0.396 x 10-3 ± 0.00054

Pembahasan

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 debit air dilakukan dengan 3 metode yaitu Embody’s Float Method, Rectangular Weir Method, dan 90^o Triangular Notch Weir Method, hasil yang diperoleh pada Saluran I (besar) menggunakan Embody’s  Float Method adalah 8.847 x 10^-3 m³/s dan pada Saluran II (kecil) hasil yang diperoleh adalah 12.93 x 10^-3 m³/s. Hasil didapat dari tiga kali ulangan pada beberapa faktor yang mempengaruhi besar perhitungan debit air. Beberapa faktor tersebut seperti kedalaman (D). Dari ketiga ulangan pada setiap saluran terjadi perbedaan kedalaman yang dapat disebabkan karena perbedaan ketinggian dasar perairan saluran pada bagian tepi serta tengah pada saluran, sehingga pada saat diukur mengakibatkan terjadinya perbedaan hasil pengukurannya. Kemudian faktor waktu tempuh bola pingpong juga terjadi perbedaaan nilai T pada ketiga ulangan pada setiap laporan disebabkan karena perbedaan lama tempuh pelampung (bola ping pong) yang dikarenakan faktor aliran angin serta faktor-faktor penghambat laju aliran airnya seperti arah angin atau keberadaan limbah pada saluran tersebut, sehingga dilakukan tiga kali ulangan pada metode ini adalah agar data yang diperoleh lebih akurat. Konstanta yang digunakan bernilai 0,8 karena dasar salurannya adalah berbatu/berkerikil.

Metode yang digunakan selanjutnya adalah Rectangular Weir Method, dan 90^o Triangular Notch Weir Method. Hasil yang diperoleh pada Saluran I (besar) dengan Rectangular Weir Method adalah 1.904 x 10^-3 m³/s dan dengan 90^o Triangular Notch Weir Method adalah 1.027 x 10^-3 m³/s , sedangkan pada Saluran II (kecil) diperoleh hasil berturut-turut dengan Rectangular Weir Method dan 90^o Triangular Notch Weir Method adalah 21.16 x 10^-3 m³/s dan 0.396 x 10^-3 m³/s . Hasil tersebut diperoleh dari tiga kali pengulangan pada pengukuran ketinggian weir (H) yang berbeda-beda pula. Terjadinya perbedaan nilai H pada masing-masing ulangan tiap saluran disebabkan karena perbedaan ketinggian dasar perairan pada bagian tepi saluran serta bagian tengah pada saluran sehingga pada pada saat diukur mengakibatkan terjadinya perbedaan antara hasil pengukuran debit air dengan menggunakan ketiga metode tersebut.

Apabila dibandingkan dari ketiga hasil pengukuran debit air dengan menggunakan metode tersebut, Embody’s Float Method memiliki cara pengukuran paling sederhana karena pada saat praktikum ada dua saluran yang berbeda, yang pertama pada Saluran I (besar) berupa sungai/kali dan Saluran II (kecil) berupa selokan, sehingga jika menerapkan Rectangular Weir Method dan 90^o Triangular Notch Weir Method pada saluran sungai yang besar akan diperoleh hasil yang tidak efektif dikarenakan faktor efisiensi alat yang digunakan (weir), serta faktor ekonomi pembuatan weir yang besar untuk mendukung sungai yang besar tidak efisien. Oleh karena faktor efisiensi alat, Rectangular Weir Method dan 90^o Triangular Notch Weir Method lebih cocok digunakan pada saluran air yang lebih kecil, meskipun 90^o Triangular Notch Weir Method akan lebih efektif digunakan daripada Rectangular Weir Method  karena faktor kesalahan yang didapat cenderung lebih kecil. Oleh karena itu metode yang efektif untuk Saluran I (besar) adalah Embody’s Float Method, sedangkan untuk Saluran II (kecil) adalah 90^o Triangular Notch Weir Method (Uktosely, 1991).

Dari masing-masing pengukuran pada setiap saluran terdapat perbedaan besar nilai debit air pada masing-masing metode. Pada Embody’s Float Method nilai debit air Saluran I (besar) sebesar 8.847 x 10^-3 m³/s. Sedangkan pada Saluran II diperoleh hasil 12.93 x 10^-3 m³/s. Terjadinya perbedaan besar debit air disebabkan karena perbedaan pada lebar muka air, kedalaman, serta waktu tempuh pelampung pada masing-msing saluran. Semakin besar nilai lebar muka air,kedalaman semakin besar nilai debit airnya. Kemudian perbedaan lama waktu tempuh pelampung (bola pingpong) pada Saluran II yang lebih kecil daripada Saluran I, hal ini dapat disebabakan karena pengaruh aliran angin sehingga laju pelampung bisa berubah-ubah setiap waktu dan bisa mengakibatkan perbedaan kecepatan laju pelampung pada masing-masing saluran. Selanjutnya perbedaan besar nilai debit air pada Saluran I dan II yang menggunakan Rectangular Weir Method disebabkan karena lebar dan ketinggian weir pada saat dimasukkan kedalam air pada masing-masing saluran berbeda-beda, begitupun pada metode 90^o Triangular Notch Weir Method, ketinggian weir pada saat masuk di dalam air pada Saluran I lebih pendek dibandingkan Saluran II, hal ini desebabkan karena tingkat kekerasan dan ketebalan lumpur pada dasar perairan yang berbeda menyebabkan tinggi weir pada saat dimasukkan kedalam saluran menjadi berbeda. Selain itu, dari kedua saluran masing-masing saluran hasil yang diperoleh antara Rectangular Weir Method dan 90^o Triangular Notch Weir Method berbeda walaupun pengambilan data diperoleh di lokasi yang sama. Hal ini dikarenakan banyaknya air yang lolos ketika dibendung menggunakan dan 90^o Triangular Notch Weir sehingga nilai debit airnya kecil. Namun dari kedua saluran tersebut berdasarkan dari masing-masing hasil data pengukuran metode yang sama-sama paling efektif pada kedua saluran kecil tersebut adalah 90^o Triangular Notch Weir karena memiliki perhitungan yang lebih teliti daripada Rectangular Weir Method ataupun Embody’s Float Method. Selain itu dalam metode 90^o Triangular Notch Weir dalam pengambilan datanya hanya mengambil data tinggi air pada saat dimasukkan weir tanpa lebar, hal ini dapat meminimalkan kesalahan (Effendy, 2003).

Pengukuran debit air menggunakan metode ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Pada Embody’s Float Method, kelebihannya yaitu pengukuran yang paling sederhana sehingga dapat dilakuakan setiap orang serta hanya memerlukan alat yang sederhana yaitu bola pingpong, stopwatch dan meteran. Hal ini yang menjadikan pengukuran debit air dengan menggunakan metode ini dapat diterapkan pada perairan dangkal maupun dalam. Selain itu juga dapat diterapkan pada saluran yang memiliki badan air yang besar. Kemudian kekurangan dari metode ini adalah bola pingpong terpengaruh oleh angin, gangguan permukaan sehingga dapat menimbulkan kesalahan pada saat pengukuran. Metode selanjutnya adalah Rectangular Weir Method, dengan kelebihannya adalah tidak membutuhkan banyak pengukuran dan tidak terpengaruh oleh konstanta perairan. Sedangkan kekurangannya adalah sulit dalam mengukur ketinggian air saat dibendung  dan adanya air yang lolos saat dibendung, serta kurang praktis karena harus membuat weir terlebih dahulu dengan bahan yang sesuai. Metode terakhir adalah 90^o Triangular Notch Weir, kelebihannya adalah tidak memerluakan banyak pengukuran dan tidak terpengaruh oleh konstanta perairan serta data yang diperoleh lebih teliti dan aakuran karena prinsip-prinsip hidrolika dapat diterapkan, namun kekurangan metode ini sulit saat mengukur ketinggian suatu perairan (Sastrodarsono,1995).

Penjelasan mengenai kelebihan dan kekurangan dari masing-masing metode dapat dijadikan dasar dalam mempraktikan metode ini dilapangan. Penjelasan mengenai kelebihan dan kekurangan dari masing-masing metode, seperti Embody’s Float Method cocok digunakan pada perairan yang mengalir dengan pengaruh angin yang kecil, karena kecepatan arus di sungai dapat memungkinkan pengukuran dengan metode ini. Rectangular Weir Method cocok digunakan pada perairan kecil dan tidak efektif pada perairan yang luas karena harus membendung aliran sungai. 90^o Triangular Notch Weir cocok digunakan pada perairan yang kecil seperti selokan karena metode ini dilakukan dengan membendung aliran air. Meskipun bisa dilakukan pada daerah yang salurannya besar namun dibutuhkan biaya yang besar untuk membangun weir (Sastrodarsono,1995).

Hasil pengukuran dan pengamatan dengan menggunakan ketiga metode tersebut dapat dikatakan bahwa Embody’s Float Method adalah metode yang lebih efektif dalam pengukuran debit air pada perairan yang besar, sedangkan un tuk pengukuran debit air pada selokan, 90^o Triangular Notch Weir adalah metode yang paling efektif dan paling benar karena tidak berpengaruh terhadap konstanta suatu perairan serta lebar weir, dan nilai perhitungan yang lebih teliti. Faktor yang mempengaruhi debit air pada 90^o Triangular Notch Weir ini adalah tinggi celah weir, dengan demikian setiap ketinggian celah yang dilewati air akan terjadi kenaikan debit. Sedangkan faktor yang mempengaruhi debit air antara lain bentuk dan saluran perairan, kondisi perairan dan kemiringan lahan.

Selain ketiga metode yang dipraktikan diatas, metode yang dapat dilakukan dalam mengukur debit air adalah Currentmeter Method atau yang dikenal sebagai Metode Alat Ukur Arus. Currentmeter Method biasanya digunakan untuk mengukur aliran pada air yang rendah. Alat ukurnya merupakan alat pengukur kecepatan yang paling banyak digunakan karena memberikan ketelitian yang cukup tinggi. Kecepatan aliran yang diukur adalah kecepatan aliran titik dalam satu penampang aliran tertentu. Prinsip yang digunakan adalah adanya kaitan antara kecepatan aliran dengan kecepatan putar baling-baling currentmeter. Dari kecepatan yang didapatkan dari alat ukur arus, maka akan didapatkan debit pada suatu aliran tersebut. Pengukuran debit pada aliran air ini (saluran/sungai) memerlukan 2 pengukuran yaitu luas penampang aliran dan kecepatan aliran. Pengukuran luas penampang sungai dapat dilakukan dengan mudah apabila lokasi stasiun telah ditetapkan, dan dilakukan pengukuran yang cermat tentang bentuk penampang sungai di stasiun tersebut (Richards, 1998).

Praktikum pengukuran debit air ini memiliki manfaat dalam bidang perikanan terutama Manajemen Sumberdaya Perikanan dapat digunakan dalam mengatur distribusi air kolam, kebutuhan oksigen untuk perairan, kebutuhan air untuk irigasi, serta dapat digunakan untuk mengatur besar kecilnya aliran air yang masuk ke kolam.

Kesimpulan

Dalam pengukuran debit air dapat menggunakan beberapa metode untuk mengukurnya. Metode-metode yang dapat digunakan diantaranya adalah Embody’s Float Method, Rectangular Weir Method, dan 90^o Triangular Notch Weir Method. Berdasarkan hasil pengukuran dan pengamatan metode yang efektif untuk selokan besar yaitu Embody’s Float Method dengan debit air sebesar 8.847 x 10^-3  m³/s dan untuk selokan kecil yaitu 90° Triangular Notch Weir Method dengan debit air sebesar 0.396 x 10^-3 m³/s.

Daftar Pustaka

Asdak, Chay. 1995. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Universitas Gadjah Mada

Press. Yogyakarta.

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

Pertanian. Jakarta.

Effendy, H. 2003. Telaah Kualitas Air. Kanisius. Yogyakarta

Hadiwigeno. 1990. Petunjuk Praktis Pengelolaan Perairan Umum Bagi Pembangunan Perikanan.

Departemen Perikanan, Badan Penelitian dan Pembangunan Perikanan. Jakarta. hal.80

Richards, P.R. 1998.  Manual of Standard Operating Procedures for Hydrometric Surveys in British

Columbia Resources Inventory Committee. British Columbia University Press. Canada.

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

Paramitha. Jakarta.

Uktosely, H. 1991. Beberapa Aspek Fisika Laut dan Perannya dalam Masalah Pencemaran.

Publishing LIPI. Bogor.