Mekanika Fluida
Hidrolika Bangunan SDA (ke 2)Pengukur Debit Aliran Bangunan
pengukur debit adalah bangunan yang dipasang melintang saluran
dengan lebar bagian pengukur ambang (Lambang ) lebar saluran
(Lsaluran). Bila aliran melalui pengukur debit dengan ketinggian
tertentu (misal y) maka dapat diketahui debit aliran di saluran,
dengan memasukkan nilai y pada rumus debit.
Jenis Pengukur DebitSharp Crested Weir (s.c.w adalah pelimpah
berambang tajam) yaitu suatu alat berupa bangunan yang diperlukan
menjadi bagian yang dapat mengukur aliran dengan teliti. Jenis
s.c.w yang umum rectangular weir (rumus debit agak panjang),
triangular weir, Q = 1,39 h5/2 trapezoidal weir, Q = 1,86 L h3/2
compound weir, solid weir. Selain itu ada solid weir adalah bentuk
round crested or ogee weir, Q = c L h3/2Pengukur Debit:Broad
Crested Weir (atau b.c.w adalah pelimpah berambang lebar), Q = 1,71
L h3/2. Pengukur debit yang termasuk dalam b.c.w adalah Drempel,
Parshall flume. Semua mempunyai rumus debit sama: Q = 1,71 L
h3/2.Special types weir (lihat Gb. Types of extended weir, halaman
224 pada foto copy)Side weir: bekerja sebagai suatu over spill atau
diversion device dalam saluran atau sungai.
Rumus Umum Debit (Q)Rumus umum debit aliran melalui pelimpah
atau alat ukur, yaitu: Q = C . L . HnQ adalah debit aliran di
saluran, L disebut Lambang adalah lebar ambang pengukur, sedemikian
dibuat Lambang Lsaluran; H adalah tinggi energi aliran yaitu: H = y
+ V2/(2 g) karena V2/2g kecil sekali mendekati 0(nol), maka: Q = C
. L . yn Q adalah debit aliran, L adalah lebar ambang alat ukur, C
adalah koefisien alat ukur tergantung bentuk alat ukur dan y adalah
kedalaman air di atas alat ukur. n adalah eksponen.
Posisi Alat Ukur pada SaluranSebelum air melintas pada posisi di
atas ambang alat ukur dipasang peilschaal. Peilschaal adalah sebuah
penggaris pengukur tinggi air di atas (hulu) alat ukur. Posisi
peilschaal terletak 1 2 m di hulu alat ukur, tepatnya sebelum air
mengalami penurunan akibat adanya bangunan ambang atau pada aliran
subkritis di hulu alat ukur (Kay, 1998).
Ambang dan PelimpahPengukur debit aliran umumnya berupa
peninggian yang disebut ambang, dan ambang tersebut ada yang
berbentuk ambang tajam maupun ambang lebar. Ambang tersebut sering
juga disebut pelimpah, dan ada 2(dua) macam pelimpah: Pelimpah
Tajam dan Pelimpah LebarContoh bangunan pelimpah tajam adalah
Thompson, Rehbock, dan Cipolletti.Contoh bangunan pelimpah lebar:
Drempel, Pintu Romijn, Vlughter, dan Parshall lume.Clinging and
Free FlowClinging flow adalah aliran dengan air yang menempel
ambang, sedangkan free flow adalah aliran bebas, memancar tepat di
ujung hilir puncak ambang sehingga tidak terjadi aliran menempel
ambang (lihat gb. Flow over rectangular weir halaman 215 pada foto
copy)Formula koefisien debit yang tersedia pada sharp crested weir
hanya dapat diaplikasikan pada aliran bebas.Masing-masing kejadian
tersebut merupakan salah satu syarat aliran melalui pelimpah, yaitu
clinging pada b.c.w. dan free flow pada s.c.w.
Aliran SempurnaSuatu aliran melalui pelimpah disebut aliran
sempurna bila besar debit aliran Q tidak dipengaruhi atau tidak
tergantung pada tinggi muka air di hilir (bawah).Selama aliran
mengalir dari hulu ke hilir tidak menyebabkan debit aliran di
ambang bertambah, tapi koefisien debit dipengaruhi tinggi air di
hilir sehingga ada peubah debit.
Kondisi aliran Melalui PelimpahKondisi aliran yang melalui
pelimpah, adalah debit aliran akan bertambah sampai aliran di atas
ambang menjadi aliran kritis. Debit menjadi maksimum ketika tinggi
air di atas ambang mencapai kritis, pada kondisi kritis terjadi
lompatan air.Nilai p (peninggian dari dasar hulu)Alat ukur dengan
pelimpah ambang lebar atau Drempel mempunyai peninggian buatan p
0,20 m. Nilai p merupakan tinggi atau peninggian dari dasar saluran
bagian hulu ke puncak ambang pelimpah. Apabila tinggi puncak
pelimpah menjadi < 0,20 m karena adanya pengendapan sedimen,
maka pengukuran dengan rumus debit aliran (misal Q = 1,71 B H3/2)
menjadi tidak tepat dan sedimen harus dibersihkan. Pembersihan
sedimen ini harus dilakukan secara periodik supaya mencapai syarat
sebagai alat pengukur. Peninggian (p) 0,20 m.
Keperluan Perawatan Ambangdan Pemeliharaan Tinggi AmbangMasalah
manajemen sistem irigasi adalah pada akurasi distribusi air irigasi
dan struktur alat pengukur debit, terutama perawatan dan
rehabilitasi. Kelalaian terhadap perawatan dan rehabilitasi dapat
menimbulkan ketidakakuratan pengukuran debit, sehingga perlu
dilakukan studi mendalam mengenai pemeliharaan ambang, supaya crest
structure alat ukur tidak aus, Fatchan, (2005)Soal 1: Perawatan dan
pemeliharaan struktur berbagai alat pengukur debit yang harus
dilakukan supaya pengukuran debit tetap akurat. Bila mungkin
tindakan perombakan yang harus dilakukan untuk keakuratan
pengukuran.
B.C.W dan Long Crested Weir (Penelitianan Laboratorium)
Lebar (B) pada b.c.w atau brod crested weir dan Long Crested
Weir atau pelimpah ambang panjang dipertimbangkan sebagai alat
ukur.Hasil: Broad Crested Weir dapat digunakan sebagai alat ukur
debit sedangkan Long Crested Weir tidak dapatPenelitian: Willi H.
Hager & Markus Schwalt (1994)Soal 2: Uraikan secara detail apa
perbedaan dari BCW dan Long Crested Weir semuanya.Pengaruh
Kemiringan Hulu terhadap Koefisien CdHasil penelitian: Berapapun
kemiringan hulu weir, tidak berpengaruh terhadap koefisien debit Cd
(M. Bisri 1989)Kemiringan hulu weir 1 : 2, 1 : 3, 1 : 4 atau 1 : 5
dst.Soal 3: Gunakan percobaan-percobaan dengan mengamati teori dan
perhitungan, sehingga jelas dan nyata jawab saudara, apa kaitan
kemiringan hulu maupun hilir dengan debit maupun pengukuran
debit.
Penelitian LaboratoriumPengaruh dimensi alat ukur Cipolletti
terhadap efektifitas pengukuranBesar nilai koefisien adalah
2,32Fatchan Nurrochmad 2005Soal 4: Jelaskan ttg: pengaruh dimensi
alat dan efektifitas pengukuran aliran untuk alat ukur
CipoletiAnalisis Hukum Konservasi EnergiPenelitian Bengtson
megenai: Lebar saluran dan tinggi muka air di atas crestPernyataan:
Ketinggian minimal Broad Crested Weir 2.01 ft (Harlan Bengtson,
1992)Soal 5: Bagaimana pendapat Sdr?
