Thompson, Triangular Weir

Thompson, Triangular Weir, V-notch, Takik-V

Thompson adalah nama yang terkenal di PDAM, khususnya di kalangan operator yang bertanggung jawab atas kelancaran pasokan air, mulai dari sumber air baku (intake, broncaptering), transmisi (unit bak pelepas tekanan, BPT), dan instalasi pengolahan air (sedimentasi, kanal). Sebagai alat ukur, ia luas digunakan di PDAM untuk mengetahui perkiraan debit air yang akan dan sudah diolahnya, terutama kurang dari 200 l/d. Selain Thompson, ada juga Cipoletti dan Romyn (untuk debit antara 200 dan 2.000 l/d), dan untuk debit di atas 2.000 l/d digunakan Bendulan/Crump de Gruyter. Dua alat yang disebut terakhir biasanya dikenal dengan nama pintu ukur karena selain untuk mengukur debit juga untuk membuka-tutup aliran.

Alat ukur debit air pada saluran terbuka tersebut memiliki konsep yang sederhana, yaitu hubungan antara kedalaman air dan lajunya dipengaruhi oleh bentuk dan dimensi alatnya. Perhitungan debitnya menggunakan persamaan yang menggunakan tinggi air atau head. Adapun pertimbangan yang biasa digunakan dalam pemilihan alat ukur tersebut antara lain biaya pembuatan dan pemasangannya, biaya perawatan, dimensi kanal, debit, dan karakteristik airnya (kejernihan, berlumpur, sampah). Biasanya pemilihan alat ukur ini didasarkan pada besar-kecilnya debit air yang akan diukur.

Weir Segitiga

Terjemahan yang biasa digunakan untuk weir ialah ambang, yaitu sekat penghalang yang dikalibrasi, dibuat melintang (tegak lurus arah aliran) di saluran (kanal). Alat ukur primer ini sederhana, murah dan dapat dibuat dari beragam bahan, seperti aluminum, fiberglass, pelat logam, plastik, kayu. Jenis ambang atau sekat ini dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuk takiknya (notch), yaitu segiempat panjang, tapezium (Cipoletti), dan segitiga (misalnya Thompson). Dapat juga dibedakan atas bentuk puncaknya, yaitu ambang tajam (sharp crested weir), ambang bulat (ogee weir), ambang lebar (broad crested weir), dan ambang sempit (narrow crested weir). Selain itu, ambang bisa juga dibagi menjadi dua: ambang kontraksi (contracted weir) dan ambang tanpa kontraksi (suppressed weir).

Bagaimana dengan alat ukur yang disebut V-notch? Alat ini terdiri atas takik segitiga yang dipotong di dalam kanal, puncaknya terletak di bagian dasar. Sudut V-notch yang umum dipakai ialah 900, 600 dan 450. Dalam pemakaian khusus sudutnya ada juga yang 1200, 300, dan 22 ½0. Persamaan umum untuk menghitung debitnya adalah:

Q = K H(pangkat 2,5)

Q : Debit

H : Head di atas weir

K : Konstanta atau koefisien, fungsi terhadap sudut weir dan unit pengukuran. Nilai K ini berkisar antara 0,570 dan 0,611, bergantung pada H dan Q.

Selain formula dasar di atas, ada bentuk lainnya, yaitu:

Q = 1,39 H(pangkat 2,5).tg (theta/2), Q dalam m3/d. theta adalah sudut takik.

H = tinggi air di ambang, diukur di hulu, (2 – 3)H (m).

Formula lainnya, setelah melalui perhitungan integral, dan untuk takik siku-siku serta koefisien debitnya 0,6 maka dapat ditulis sbb:

Q = 1,418 H(pangkat 2,5)

Bagaimana dengan akurasinya? Agar akurasi pengukurannya terjamin, ada beberapa syarat yang harus dipatuhi: (1) weir harus halus dan tegak lurus terhadap sumbu kanal, (2) panjang weir atau sudut notch ditentukan dengan akurat, (3) Upayakan tinggi kanal dari dasar dua kali dari maksimum head air di atas dasar takik, (4) bahannya dari lempeng tipis 3-5 mm, (5) alat ukur dipasang pada jarak minimal tiga kali head maksimumnya.

Berkaitan dengan akurasinya, formula alat ukur tersebut relatif kurang akurat apabila dibandingkan dengan formula V-notch yang dibuat oleh Kindsvater- Shen. Rumus atau persamaan weir V-notch yang dibuat oleh Kindsvater- Shen diberikan di bawah ini. 

Pada Tabel 1 diberikan perkiraan debit yang melewati weir segitiga yang dihubungkan dengan ketinggian airnya (head). Tinggi air dalam centimeter dan debitnya dalam liter per detik, mulai dari sekitar 10 l/d sampai dengan 200 l/d. Perlu ditambahkan bahwa alat ukur ini yang dipasang di unit BPT di jalur pipa transmisi air baku PDAM sering kurang optimal fungsinya karena gejolak alirannya terlampau besar (sangat turbulen) dan jarak dari ambang ke saluran di hulunya tidak memenuhi syarat.

Oleh sebab itu, pengukuran tinggi head-nya menjadi kurang teliti sehingga dugaan debit pun menjadi kurang tepat. Agar mendekati debit riilnya, alat ukur sebaiknya dipasang di bagian hilir broncaptering dan memenuhi syarat-syarat seperti ditulis di atas, kemudian dibuat di BPT terakhir sebelum masuk ke reservoir distribusi. Juga dapat dipasang sebelum unit prasedimentasi kalau airnya dari sungai. Hanya saja, perlu didahului oleh bar screen dan fine screen di unit intake-nya agar takiknya tidak tertutupi oleh serpihan sampah. *

Sumber: Gede H. Cahyana, Majalah Air Minum, Desember 2008.