Dalam rangka survey dan pemetaan goa. Disamping kita mendapatkan data seperti data panjang,lebar sudut azimuth goa maupun dari klinometer yang berguna untuk pemetaan goa dan data data biologis( fauna goa) maupun bentukan goa . Jika di dalam goa tersebut ada juga aliran air ( sungai bawah tanah) maka kita juga perlu mengambil data debit aliran air tsb . Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui potensi –potensi akan pemanfaatan airnya sebagai sumber air baku, pada umumnya penduduk daerah- daerah tanah kapur ( karst) ,karena tanahnya bersifat porous,sehingga sulit di dapati adanya run off( aliran air permukaan) tetapi dominan adanya aliran sungai bawah tanah.
Bagian dari hidrologi yang membahas tentang pengukuran air dan pengumpulan data untuk analisis hidrologi disebut hidrometri
Pada umumnya penguran debit tidak dapat dilakukan secara kontinyu sehingga sering didapat kesulitan dalam menentukan besarnya debit dalam keadaan tertentu misalnya pada saat banjir.
Bila dimungkinkan dalam pengukuran debit aliran diusahakan dilakukan pada daerah :
1. Aliranya stabil tidak ada turbulensi ( little flow turbulence)
2. Alirannya lurus (straight channel)
3. Alirannya mengecil ke arah lebar( channel constriction not expansion)
4. Saluran tunggal ( single channel)
5. Tidak ada aliran air yang tertahan karena pasang bendung(no backwater influence)
Pada dasarnya dalam penguran debit dibutuhkan data
1. Luas penampang aliran (A)
2. Kecepatan aliran air rata-rata (V)
Apabila kedua data tersebut sudah didapat maka untuk menghitung debit sangatlah mudah
Dengan rumus: Q= A x V
Kecepatan aliran air (sungai bawah tanah) merupakan komponen yang sangat penting . hal ini disebabkan oleh pengukuran debit secara langsung di suatu penampang sungai tidak dapat dilakukan( paling tidak dengan cara konvensional). Kecepatan aliran ini diukur dalam satuan panjang setiap satuan waktu, umumnya dinyatakan dalam m/detik. Tergantung dari tingkat ketelitian yang dikehendaki,maka pengukuran kecepatan aliran sungai bawah tanah dapat dilakukan dengan berbagai cara . Dibawah ini beberapa cara yang biasa dilakukan dalam ekspedisi caving diantaranya :
1. Pengukuran dengan pelampung( float)
2. Pengukuran dengan velocity head rod
3. Pengukuran dengan pipa pitot
4. Pengukuran dengan trupp’s ripple meter
1. Pelampung ( Float)
Pelampung digunakan sebagai alat ukur kecepatan aliran air , apabila diperlukan adalah besaran kecepatan aliran dengan tingkat ketelitian yang relative kecil .Walaupun demikian ,cara ini masih dapat digunakan dalam praktek dalam keadaan :
- Aliran sungai bawah tanah sangat sulit diukur, misalnya dalam keadaan debit yang sangat besar, banjir, sehingga membahayakan para caver
- Untuk memperoleh gambaran kasar tentang kecepatan aliran
Pengukurannya dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1. Sebuah titik ditetapkan di salah satu sisi aliran air dan satu titik diseberang , sehingga kalu ditarik garis(semu) antara titik tersebut, maka akan tegak lurus arah aliran sungai bawah tanah
2. Ditetapkan jarak (L) tertentu missal 10 meter, 20 meter (tergantung kebutuhan dan keadaan) dari garis yang ditarik pada no.1 .Makin tinggi kecepatan aliran sebaiknya makin besar jarak tersebut
3. Dari titik yang ditetapkan garis kedua yang juga tegak lurus dengan arah aliran seperti no.1
4. Dapat dengan memanfaatkan sembarang benda yang dapat terapung ( apabila pelampung khusus tidak tersedia)
5. Pelampung tersebut dilempar beberapa meter disebelah hulu garis pertama dan gerakannya diikuti.Apabila pelampung tersebut melewati garis yg pertama maka tombol stopwatch ditekan dan pelampung tersebut diikuti terus . Bila pelampung tsb melewati garis kedua maka stopwatch ditekan kembali, maka waktu yang diperoleh sebesar (T)
6. Dalam penukuran dgn cara ini tidak boleh dilakukan satu kali saja karena distribusi kecepatan aliran permukaan tidak merata.Paling tidak dilakukan 3 kali yaitu sepertiga bagian kiri, di bagian tengah, dan spertiga bagian kanan. Lalu di rata-rata
7. Perlu diketahui kecepatan yang di peroleh adalah kecepatan permukaan sungai bukan kecepatan rata-rata penampang aliran air sehingga harus dikalikan faktor koreksi C. Besarnya faktor koreksi C berkisar 0.85-0.95 tergantung keadaan
8. Maka kecepatan aliran dapat dihitung ( jangan lupa dikalikan faktor koreksi)
V= c . L / T (m/det) ,
2. Velocity Head Rod
Alat sedehana ini seperti dalam gambar digunakan untuk mengukur kecepatan aliran ( kita bisa menggunakan penggaris yang agak lebar dan kuat). Kecepatan yang diperoleh adalah kecepatan permukaan . Cara ini dilakukan apabila :
- Untuk kecepatan aliran yang lebih besar dari 1 m/detik
- Pengukuran secara cepat
- Tidak dikehendaki ketelitian yang tinggi
Cara yang dilakukan cukup sederhana :
1. Alat ditempatkan sejajar dengan arah arus aliran.Apabila telah tenang ,ketinggian muka air pada skala yang tersedia di baca (H1)
2. Kemudian alat tsb diputar 90 derajat , sehingga tegak lurus aliran air.
3. Lalu dgn hati-hati tinggi muka air yang ditunjukkan oleh skala (H2)
4. Beda tinggi antara kedua kecepatan tsb ialah tinggi kecepatan aliran air .
a. H2-H1 = H0
b. H0 = V2/2g besar percepatan gravitasi g= 9.81 m/s2
c. V = (2gH0)^1/2
5. Pembacaan dilakukan secara hati-hati karena permukaan aliran bisanya bergoncang sehingga perlu dibaca ketinggian rata-rata setelah diamati beberapa saat
6. Memperhatikan alat sederhana tsb maka dalam prakteknya hanya dapat digunakan dengan baik apabila kecepatan alirannya di atas 1 m/detik
3. Pipa pitot
Pipa pitot merupakan pipa yang di masukkan ke dalam air dengan lobang menghadap kearah aliran ,pada dasarnya hampir analog dengan prinsip dari velocity head rod. seperti pada gambar . Apabila air tidak mengalir. Maka tinggi muka iar di luar dan didalam pipa juga sama . Sedangkan dalam aliran dengan kecepatan tertentu maka muka air dalam pipa akan lebih tinggi sebesar kecepatan aliran. Perbedaan tinggi tersebut sebesar (H0)
V=(2gH0)^1/2
4. Trupp’s Ripple meter
Demikian juga alat sederhana ini yang mempunyai ketelitian lebih tinggi daripa alat-alat yang lain.Prinsip yang digunakan oleh alat ini sangat sederhana . Apabila sebuah batang atau bilah di masukkan ke dalam air yang mengalir maka di sebelah bawah (hilir) akan Nampak riak (gelombang kecil) yang membentuk sudut tertentu dengan titik sudut batang tersebut. Sudut tersebut digunakan sebagai ukuran kecepatan permukaan air . Makin tinggi kecepatan aliran air maka maka sudut tersebut makin kecil. Sebaliknya bila kecepatan aliran kecil maka sudut yang terbentuk menjadi lebih besar.
Pengukurannya dilakukan dengan cara sbb:
1. alat ukur yang sudah anda buat seperti dalam gambar, batang yang di gunakan jangan terlalu besar maupun terlalu kecil.
2. Alat tersebut di masukkan kedalam air dan dua buah riak yang terbentuk dimasing masing batang tersebut diamati. Apabila titik potong keduanya berada di luar skala memenjang yang ada maka jarak antara dua batang tersebut dapat di perpendek.
3. Jarak antara titik pengukuran sampai dengan titik potong kedua riak tersebut diukur .Jarak ini merupakan indicator kecepatan air(permukaan)yang dapat disajikan dalam persamaan sbb:
a. V = C + XL
Dengan V = kecepatan permukaan , dalam m/detik
C = tetapan = 0.40
X = variable yang tergantung dari nilai W| W (inchi) | X |
| 4 6 8 9 12 | 0.28 0.206 0.161 0.145 0.10 |
Mencari Luas Penampang Aliran Air
Setelah kita dapat data akan kecepatan aliran maka kita harus mencari data luas penampang aliran air dengan cara dari sisi tepi kita ukur jarak horizontal dan kedalaman air sampai ke sisi tepi selanjutnya . dari data tersebut dapat kita gambar di millimeter blok( dengan perbandingan skala) ujung dasar dari sungai bawah tanah tersebut kita hubungkan garis lalu kita bisa menghitung luas dari penampang aliran air tersebut.
Setelah itu masukkan dalam persamaan
Q = A x V
maka telah kita dapat data Debit dari suatu aliran sungai bawah tanah…!!!!
Sebetulnya masih ada banyak cara untuk pengukuran debit misalnya dengan current meter, Hidro-Acoustic methods, Dilution methods dan lain sebagainya tetapi penulis hanya mencoba menerangkan beberapa cara konvensional tetapi praktis sehingga dapat dilakukan dalam kegiatan penelusuran goa ( caving). Dalam pengukuran tersebut tidak lepas dari kondisi alam dan kondisi dari pengukur sendiri sehingga terjadi ketidaktelitian dalam pembacaan, sehingga perlunya dilakukan secara berulang –ulang dan kreatifitas dari para caver.
Penulis sendiri telah melakukan pengujian di Lab. Pengaliran dengan rumus tersebut di atas dan juga sudah lulus dalam mata kuliah rekayasa hidrologi, mekanika fluida maupun hidrolika di jurusan T.Sipil Undip.Tak ada gading yang tak retak, apabila ada kesalahan mohon adanya saran & kritiknya.Dan terima kasih untuk para Anggota MAPATEKSI khususnya divisi Caving.
Akhirnya semoga beberapa informasi tersebut di atas berguna untuk para Caver sekalian
Caving, its cool, its hot, cause its science
Tidak ada komentar:
Posting Komentar