Canal Cipoletti

         

2.1  Bangunan ukur cipoletti
1.      Debit Air dan Pengukuran Debit
A.    Debit Air
Debit adalah suatu koefisien yang menyatakan banyaknya air yang mengalir dari suatu sumber persatu-satuan waktu, biasanya diukur dalam satuan liter/ detik. Pengukuran debit dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain:
a.     Pengukuran debit dengan bendung
b.    Pengukuran debit berdasarkan kerapatan lautan obat
c.     Pengukuran kecepatan aliran dan luas penampang melintang, dalam hal ini untuk mengukur kecepatan arus digunakan pelampung atau pengukur arus dengan kincir
d.    Pengukuran dengan menggunakan alat-alat tertentu seperti pengukur arus magnetis, pengukur arus gelombang supersonis.
Untuk memenuhi kebutuhan air pengairan irigasi bagi lahan-lahan pertanian, debit air di daerah bendung harus lebih cukup untuk disalurkan ke saluran-saluran (induk-sekunder-tersier) yang telah disiapkan di lahan-lahan pertanaman. Agar penyaluran air pengairan ke suatu areal lahan pertanaman dapat diatur dengan sebaik-baiknya (dalam arti tidak berlebihan atau agar dapat dimanfaatkan seefisien mungkin, dengan mengingat kepentingan  areal lahan pertanaman lainnya) maka dalam pelaksanaanya perlu dilakukan pengukuran-pengukuran debit air. Dengan distribusi yang terkendali, dengan bantuan pengukuran-pengukuran tersebut, maka masalah kebutuhan air pengairan selalu dapat diatasi tanpa menimbulkan gejolak dimasyarakat petani pemakai air pengairan.  
B.     Pengukuran Debit
Secara umum pengukuran debit dipermukaan bebas dilakukan untuk mengetahui berapa debit aktual yang ada untuk pemanfaatan atau pengendalian aliran suatu badan air. Pengukuran debit umumnya dilakukan pada waktu-waktu tertentu dan sering kali berkaitan dengan usaha untuk mendapatkan rating curve. Semakin banyak pengukuran dilakukan akan semakin teliti analisa data. Untuk menentukan jumlah pengukuran yang dilakukan tergantung kepada :
a.    Tujuan pengukuran
b.    Kepekaan aliran permukaaan bebas
c.    Ketelitian yang ingin dicapai
Terdapatduametodapengukurandebitaliranpermukaan bebas, yaitu :
a.    Pengukurantidaklangsung
1)      Pelampung
2)      PengukurandenganCurrent Meter
3)      MenggunakanPersamaanManning
b.    Pengukuranlangsung
1)      AlatUkurPintuRomjin
2)      SekatUkur Thompson
3)      AlatUkurParshallFlume
4)      AlatUkurCipoletti

2.      Bangunan Ukur
Dalam jaringan irigasi teknis, banyaknya debit air yang mengalir ke dalam saluran harus dapat diukur dengan seksama agar pembagian air dapat dilaksanakan dengan sebaik-baiknya. Untuk itu diperlukan suatu bangunan yang fungsinya untuk mengukur debit air pada saluran irigasi yang disebut banguan ukur debit. 
Bangunan ukur biasanya difungsikan pula sebagai bangunan pengontrol. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan taraf muka air yang direncanakan dan untuk mengalirkan debit aliran air tertentu. Bangunan ukur debit yang biasa digunakan pada umumnya merupakan suatu pelimpah dengan ambang lebar atau ambang tajam.
Pengaliran pada bangunan pengontrol dilakukan dengan cara melalui atas bangunan (melimpah/ overflow) atau melalui bawah pintu/ celah. Kondisi hidraulik ini dimanfaatkan dalam desain dan perancangan pintu-pintu air, yang semuanya didasarkan pada sifat aliran sempurna. Jika ternyata aliran yang terjadi bukan aliran sempurna, maka dalam aplikasinya pintu-pintu tersebut diberi tabel-tabel koreksinya.
Pada jaringan irigasi bangunan ukur ini dipasang pada setiap pangkal saluran tersier dihilir pintu sadap. Pada bangunan bagi, dimana dihilir bangunan terdapat lebih dari satu saluran sekunder atau primer, hanya satu saluran yang tidak dilengkapi dengan bangunan ukur. Selebihnya dipasang bangunan ukur pada saluran sekunder. Bagian bangunan ukur yang berfungsi untuk mengukur debit adalah pintu ukur.

3.      Alat Ukur Cipoletti
Salah satu alat ukur yang banyak digunakan pada bangunan pengukur debit adalah alat ukur cipoletti. Pintu ukur Cipoletti dibuat berdasar prinsip aliran melimpah sempurna lewat ambang tajam, yaitu peluap yang memiliki tebal t < 0,5 H  (di mana H merupakan tinggi peluapan) yang muka air hilirnya di bawah puncak peluap atau pintu air. Alat ukur debit ini digunakan untuk mengukur debit saluran yang tidak begitu besar, dan biasa dipakai pada saluran terti-air (saluran yang langsung ke sawah).
Alat ukur cipoletti dibuat dari pasangan batu atau beton sedangkan mercunya dibuat dari besi siku. Untuk mencegah kerusakan akibat air yang melimpah, di bagian hilir pintu ukur ini dibuat kolam olakan, yaitu  suatu konstruksi yang berfungsi sebagai peredam energi yang terkandung dalam aliran dengan memanfaatkan loncatan hidraulis dari suatu aliran yang berkecepatan tinggi dan sebelah hulunya juga diberi pasangan batu.
Karena bangunan ukur ini tidak bergerak, maka di bagian bawah ambang biasanya dipasang lubang yang dapat disumbat untuk mencegah terjadinya endapan lumpur dibagian hulu pintu, yang apabila diperlukan untuk menguras endapan, sumbat tersebut dibuka.
2.2  Bentuk dan Ukuran Bangunan Ukur Cipoletti
1.      Bentuk alat ukur cipoletti
Alat ukur cipoletti juga merupakan penyempurnaan alat ukur ambang tajam yang dikontraksi sepenuhnya. Alat ukur cipoletti mempunyai potongan pengontrol berbentuk trapesium, mercunya horizontal dan sisi-sisinya miring kesamping seperti yang diperlihatkan pada gambar 1.
Pintu ini dibuat dari pasangan batu atau beton sedangkan mercunya dibuat dari besi siku.Untuk mencegah kerusakan akibat air yang melimpah, di bagiab hilir pintu ukur ini dibuatkolam olakan dan sebelah hulunya juga diberi pasangan batu.
Karena bangunan ukur ini tidak bergerak, maka untuk mencegah terjadinya endapan lumpurdibagian hulu pintu, maka di bagian bawah ambang sebaiknya dipasang lubang yang dapatdisumbat, yang apabila diperlukan untuk menguras endapan, sumbat tersebut dibuka.
2.      Ukuran alat ukur cipoletti
Alat ukur cipoletti memiliki penampang berbentuk trapesium dengan ukuran seperti yang dijelaskan pada gambar di bawah ini.

Gambar 1



2.3    Syarat-Syarat Yang Harus Dipenuhi Dalam Pembuatan Pintu Ukur Cipoletti
Pintu ukur Cipoletti dibuat berdasar prinsip aliran melimpah sempurna lewat ambang tajam. Beberapa syarat khusus yang harus dipenuhi dalam pembuatan pintu Cipoletti ini :
1.      Air diudik ambang harus mengalir tenang, agartinggi muka air dapat dibaca seksama pada papanduga yang dipasang dimuka tembok sekat sebelahudik.Untuk ini ambang poelimpahharus dipasang cukup jauh dari pintusadap saluran, yaitu 12 sampai 30meter. Untuk lebih menenangkan
mengalirnya air di sebelah huluambang, maka lebar saluranhendaknya diambil lebih lebar darisemestinya. Tetapi akanmengakibatkan terjadinya lebihbanyak pengendapan dihulu bangunan.
2.      Tinggi ambang sebelah hulu diukurdari dasar saluran sebelah hulu harus
diambil minimal 3 kali tinggi mukaair diatas ambang, sedangkan jarak antara pinggir lubang dengan didnding saluran harus diambil paling sedikit sama dengandua kali tinggi air diatas ambang.. Pada debit kecil,tinggi air diatas ambang paling sedikit 5 - 6 cm dan letak muka air dihilir ambang paling sedikit 2,5 cm lebih rendah dari mercuambang.

2.4        Gambar Potongan Melintang dan Memanjang
1.      Gambar Potongan Melintang
2.      Gambar Potongan Memanjang
                    



 Gambar 2


 









2.5    Rumus Debit
Prinsip kerja bangunan ukur Cipoletti di saluran terbuka adalah menciptakan aliran kritis. Pada aliran kritis, energi spesifik pada nilai minimum sehingga ada hubungan tunggal antara head dengan debit. Dengan kata lain Q hanya merupakan fungsi H saja.
Alat ukur cipoletti memiliki bentuk peluap trapesium yang merupakan gabungan dari peluap segi empat dan dua peluap segi tiga seperti ditunjukkan pada gambar 2. Dengan demikian debit aliran melalui alat ukur cipoletti  adalah jumlah dari debit melalui peluap segi empat dan segi tiga




Rumusumum yang menghubungkanketinggianmuka air ( h ) dan debit (Q) untukalatukurambangCipolettiadalahsebagaiberikut :
Keteranganrumus:
Q         = debit air (m3/det)
Cd1       = koefisien debit bagian segi empat
Cd2       = koefisien debit bagian segi empat
b          = lebarambang (m)
H         = tinggipeluapan (m)
g          = gaya gravitasi  (m/s2)
Aliran  airpermukaan bebas  terjadikontraksialiran di mukaambangtajamsehingga  Cd = 0,63  makapersamaanalatukurCipolettimenjadi:

2.6    Penempatan yang Cocok
Alat ukur cipoletti cocok di tempatkan di tempat-tempat dengan keadaan sebagai berikut:
a.       Pada konstuksi bangunan air sederhana sehingga dapat dibuat dari bahan-bahan lokal seperti kayu, plat besi dan sebagainya.
b.      Pada tempat-tempat dengan debit air saluran yang berukuran kecil, misalnya saluran sekunder dan tersier.
c.       Bila diperlukan dibuat dalam bentuk yang dipindah-pindahkan. Sangat cocok untuk areal perkebunan tebu yang sering pindah-pindah lokasi atau untuk keperluan penelitian efisiensi irigasi dan kebutuhan air tanaman.
d.      Agar dapat berfungsi dengan baik, ditempatkan pada aliran dengan kemiringan yang cukup dan tidak cocok dipakai diareal irigasi yang datar.

2.7    Karakteristik alat ukur cipoletti
A.    Pengukuran dengan Cipoletti
1.      Alat yang Diperlukan
a.       Sekat Trapesoidal dimana sisi-sisi dalam sekat itu meruncing, dibuat dari pelat logam, (baja, alumunium dan lain-lain dari kayu lapis. Sekat ini tetap dipasang pada lokasi pengukuran atau hanya sementara waktu.
b.      Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur.

B.     Cara Pengukuran
1.      Tempatkan sekat pada aliran (sungai kecil, pelimpahan mata air, dinding pelimpah dan sebagainya) yang akan diukur, pada posisi yang baik sehingga sekat betul-betul mendatar atau “h” pada kedua sisinya adalah sama;
2.      Ukur “h” dengan penggaris, tongkat uku atau pita ukur.
3.      Perhitungan Debit
C.     Keadaan untuk pengukuran
1.      Aliran di hulu dan di hilir sekitar harus tenang
2.      Aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atau samping sekat.
3.      Air harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat.


Gambar Sekat Cipoletti
E.     Beberapa pertimbangan dalam pengukuran debit dengan cipoletti
1.      Head (beda elevasi pada ambang dengan muka air di hulu) tidak lebih kecil dari 6 cm dan tidak lebih besar dari 60 cm untuk debit aliran yang dirancang.
2.      Untuk weir berbentuk segi-empat dan trapesium, “head” tidak melebihi 1/3 dari panjang weir atau lebar ambang (H max ≤ 1/3 L).
3.      Lebar   ambang  weir  harus  dipilih   sedemikian   rupa   sehingga  head untuk debit rencana mendekati “head maksimum” dengan memperhatikan persyaratan (a) dan (b).
4.      Elevasi   ambang   (crest)   harus   dipasang   cukup   tinggi   sehingga   air melimpah melaluinya  dan  jatuh bebas  (free   flow),  dengan  ruang udara  di  bawah dan di sekitar terjunan air (“nappe”).

F.      Alat ukur Cipoletti ini mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
a.       Konstuksi sederhana sehingga dapat dibuat dari bahan-bahan lokal seperti kayu, plat besi dan sebagainya.
b.      Dapat digunakan untuk mengukur debit air pada saluran yang berukuran kecil, misalnya saluran sekunder dan tersier.
c.       Bila diperlukan dibuat dalam bentuk yang dipindah-pindahkan. Sangat cocok untuk areal perkebunan tebu yang sering pindah-pindah lokasi atau untuk keperluan penelitian efisiensi irigasi dan kebutuhan air tanaman.
d.      Agar dapat berfungsi dengan baik, diperlukan kemiringan aliran air yang cukup dan tidak cocok dipakai diareal irigasi yang datar.
e.       Di muka ambang, mudah terjadi pengendapan lumpur yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran debit dan perlu pemeliharaan yang teratur.

G.    Kelebihan dan Kekurangan Cipoletti
1.    Kelebihan alat ukur cipoletti
a.    Sederhana dan mudah dibuat.
b.    Biaya pelaksanaannya tidak mahal.
2.    Kelemahan alat ukur cipoletti
a.    Terjadi sedimentasi dihulu bangunan .
b.    Pengukuran debit tidak bisa dilakukan jika muka air hilir naik diatas elevasi    ambang bangunan ukur.
3.    Fungsi alat ukur cipoletti
Alat ukur cipoletti yang sering dipakai sebagai bangunan sadap tersier, tetapi pemakaian alat ukur ini tidak lagi dianjurkan, kecuali dilingkungan labortorium.
4.    Kegiatan pemeliharaan bangunan ukur supaya bekerja secara baik meliputi kegiatan
a.    Memelihara kolam tenang (pool) bebas dari endapan, sampah dan gulma air
b.    Mencegah   bocoran   melalui   weir
c.    Pengecekan   elevasi   titik   nol   tiang   ukur (peilschaal).
d.   Pengecekan kondisi  ambang dan perbaikan apabila diperlukan.