ALAT PENGUKUR CURAH HUJAN

1. Gambaran Umum

Alat pengukur hujan secara umum dinamakan penakar hujan. Pada penempatan yang baik,

jumlah air hujan yang masuk ke dalam sebuah penakar hujan merupakan nilai yang mewakili

untuk daerah di sekitarnya. Kerapatan penempatan penakar di suatu daerah tidak sama, secara

teori tergantung pada tipe hujan dan topografi daerah itu sendiri. Beberapa hal yang perlu

diperhatikan dalam penempatan alat penakar hujan adalah:

a. Penakar harus ditempatkan di suatu tempat yang terbuka, lintasan angin masih

horizontal.

b. Penakar hujan tidak boleh terlalu dekat dengan penghalang. Sehubungan dengan hal ini,

WHO telah menetapkan jarak suatu pengahalang dari penakar paling dekat ialah empat kali

tinggi penghalang.

c. Kerapatan suatu penakar, hal ini penting karena suatu alat penakar hujan masih dapat dipakai

untuk luasan tertentu tergantung tipe wilayahnya. Misalnya untuk wilayah datar, maka

kisaran luas minimum yang diwakili oleh sebuah penakar hujan berkisar 600-900 km2,

sedangkan untuk daerah pegunungan satu penakar hanya dapat mewakili luasan sekitar 100

km2.

d. Tinggi mulut penakar dari permukaan tanah, semakin dekat dengan permukaan tanah, maka

kecepatan angin akan semakin berkurang. Jika mulut penakar semakin tinggi, maka tiupan

angin akan bertambah besar sehingga jumlah air yang tertampung akan semakin sedikit. Oleh

karena itu, perlu adanya tetapan tinggi tertentu untuk meminimalisir pengaruh gangguan-

gangguan luar, seperti angin dan percikan dari permukaan tanah. Prinsip pengukuran hujan

ialah mengukur tinggi air hujan yang jatuh pada permukaan horizontal seluas mulut

penakarnya. Sebagai pengindera, mulut penakar harus terpasang horizontal. Mulut penakar

harus berbentuk lingkaran yang kuat dan tajam terbuat dari logam tak berkarat seperti

kuningan agar diperoleh keseragaman arah tangkapan. Penakar tidak boleh bocor, untuk

menghindari penguapan, maka pemasukan air dari mulut ke dalam ruang penampung

menggunakan pipa sempit. Seluruh permukaan luar alat dicat warna putih warna metalik dan

sambungan dinding luar dibuat landai dengan sudut 135º dengan tujuan untuk mengurangi

pengaruh pemanasan dari radiasi matahari.

1

2. Macam Alat Pengukur Hujan

Berdasarkan mekanismenya, penakar hujan dibagi dua golongan, yaitu penakar hujan tipe

manual dan penakar hujan tipe otomatis (perekam).

a. Penakar hujan tipe manual

Alat penakar hujan manual pada dasarnya hanya berupa kontainer atau ember yang telah

diketahui diameternya. Pengukuran hujan dengan menggunakan alat ukur manual dilakukan

dengan cara air hujan yang tertampung dalam tempat penampung air hujan tersebut diukur

volumenya setiap interval waktu tertentu atau setiap satu kejadian hujan. Dengan cara

pengukuran hujan tersebut hanya diperoleh data curah hujan selama periode tertentu. Adapun

macam alat penakar hujan manual, yaitu:

1) Penakar hujan ombrometer biasa

Penakar hujan ini tidak dapat mencatat sendiri (non recording), bentuknya sederhana terbuat

dari seng plat tingginya sekitar 60 cm dicat aluminium, ada juga yang terbuat dari pipa paralon

tingginnya 100 cm. Penakar hujan biasa terdiri dari:

a) Sebuah corong yang dapat dilepas dari bagian badan alat, mulut corong (bagian atasnya)

terbuat dari kuningan yang berbentuk cincin ( lingkaran ) dengan luas 100 cm2.

b) Bak tempat menampung air hujan.

c) Kran untuk mengeluarkan air dari dalam bak ke gelas ukur.

d) Kaki yang berbentuk silinder, tempat memasang penakar hujan pada pondasi kayu dengan

cara disekrup.

e) Gelas ukur penakar hujan untuk luas corong 100 cm2 , dengan skala ukur 0 s.d. 25 mm.

Gambar 1. Penakar Hujan Ombrometer Biasa

2

Prinsip kerja Ombrometer biasa:

Menggunakan prinsip pembagian antara volume air hujan yang ditampung dibagi luas

penampang atau mulut  penakar. Ombrometer biasa diletakkan pada ketinggian 120-150 cm.

Kemudian luas mulut penakar dihitung, volume air hujan yang tertampung juga dihitung.

Akhirnya didapatkan data curah hujan dengan cara sebagai berikut:

curah hujan = volume

luasmulut penakar

Cara pengamatan:

a) Pengamatan untuk curah hujan harus dilakukan tiap hari pada jam 07.00 waktu setempat,

atau jam-jam tertentu.

b) Buka kunci gembok dan letakkan gelas penakar hujan dibawah kran, kemudian kran dibuka

agar airnya tertampung dalam gelas penakar.

c) Jika curah hujan diperkirakan melebihi 25 mm sebelum mencapai skala 25 mm kran ditutup

dahulu, lakukan pembacaan dan catat. Kemudian lanjutkan pengukuran sampai air dalam bak

penakar habis, seluruh yang dicatat dijumlahkan.

d) Untuk menghindarkan kesalahan parallax, pembacaan curah hujan pada gelas penakar

dilakukan tepat pada dasar meniskusnya.

e) Bila dasar meniskus tidak tepat pada garis skala, diambil garis skala yang terdekat dengan

dasar meniskus tadi.

f) Bila dasar meniskus tepat pada pertengahan antara dua garis skala, diambil atau dibaca ke

angka yang ganjil, misalnya17,5 mm menjadi 17 mm, 24,5 mm menjadi 25 mm.

2) Penakar hujan ombrometer Observatorium

Penakar hujan tipe observatorium adalah penakar hujan manual yang menggunakan gelas

ukur untuk mengukur air hujan. Penakar hujan ini adalah merupakan penakar hujan yang paling

banyak digunakan di Indonesia dan merupakan standar di negara kita. Penakar hujan

observatorium mempunyai kelebihan, yaitu mudah dipasang, mudah dioperasikan (karena

langsung terukur pada gelas ukur), dan pemeliharaannya juga relatif mudah (karena tak ada

bagian-bagian tambahan pada alat). Kekurangannya adalah data yang didapat hanyalah data

jumlah curah hujan selama periode 24 jam, resiko kerusakan gelas ukur, dan resiko kesalahan

3

pembacaan dapat terjadi saat membaca permukaan dari tinggi air di gelas ukur sehingga hasilnya

dapat berbeda.

Bagian dari penakar hujan Observatorium:

Gambar 2. Penakar Hujan Ombrometer Observatorium

Keterangan gambar:

1. Corong penakar (luas 100 cm2)

2. Tempat penampungan air hujan

3. Kran air

4. Kaki kayu yang disanggahkan ke dalam penakar

5. Pondasi atau kaki kayu

6. Pondasi beton

Cara Kerja Alat:

Saat terjadi hujan, air hujan yang tercurah masuk dalam corong penakar. Air yang masuk

dalam penakar dialirkan dan terkumpul di dalam tabung penampung. Pada jam-jam pengamatan,

air hujan yang tertampung diukur dengan menggunakan gelas ukur. Apabila jumlah curah hujan

yang tertampung jumlahnya melebihi kapasitas gelas ukur, maka pengukuran dilakukan beberapa

kali hingga air hujan yang tertampung dapat terukur semua.

4

b. Penakar hujan tipe otomatis

Alat ukur hujan otomatis adalah alat penakar hujan yang mekanisme pencatatan besarnya

hujan bersifat otomatis (perekam). Dengan alat ini data hujan yang diperoleh selain besarnya

curah hujan selang periode waktu tertentu, juga dapat dicatat lama waktu hujan. Dengan

demikian besarnya intensitas curah hujan dapat ditentukan. Pada dasarnya alat hujan otomatis ini

sama dengan alat ukur hujan manual yang terdiri dari tiga komponen, yaitu corong, bejana

pengumpul, dan alat ukur. Perbedaannya adalah alat ukur otomatis ini komponen bejana

pengumpul, dan alat ukurnya dibuat secara khusus. Adapun macam alat penakar hujan otomatis,

yaitu:

1) Penakar hujan tipe Hellman

Pada umumnya penakar hujan tipe Hellman yang dipakai di BMG, yaitu Rain Fues yang

diimpor dari Jerman, tetapi penakar hujan tipe Hellman ini ada juga yang dibuat di dalam negeri.

Pada bagian depan alat ini terdapat sebuah pintu dalam keadaan tertutup. Apabila pintu dalam

keadaan terbuka, maka bagian-baian alat ini akan terlihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Penakar Hujan Tipe Hellman

Penakar hujan tipe Hellman beserta bagian-bagiannya:

a) Bibir atau mulut corong

b) Lebar corong

c) Tempat kunci atau gembok

d) Tangki pelampung

5

e) Silinder jam tempat meletakkan pias

f) Tangki pena

g) Tabung tempat pelampung

h) Pelampung

i) Pintu penakar hujan

j) Alat penyimpan data

k) Alat pengatur tinggi rendah selang gelas

l) Selang gelas

m) Tempat kunci atau gembok

n) Panci pengumpul air hujan bervolume

Cara Kerja Alat:

Jika hujan turun, air hujan masuk melalui corong, kemudian terkumpul dalam tabung tempat

pelampung. Air hujan ini menyebabkan pelampung serta tangkainya terangkat atau naik ke atas.

Pada tangkai pelampung terdapat tongkat pena yang gerakkannya selalu mengikuti tangkai

pelampung Gerakkan pena dicatat pada pias yang ditakkan atau digulung pada silinder jam yang

dapat berputar dengan bantuan tenaga per.

Jika air dalam tabung hampir penuh (dapat dilihat pada lengkungan selang gelas), pena akan

mencapai tempat teratas pada pias. Setelah air mencapai atau melewati puncak lengkungan

selang gelas, maka berdasarkan sistem siphon otomatis (sistem selang air), air dalam tabung akan

keluar sampai ketinggian ujung selang dalam tabung. Bersamaan dengan keluarnya air, tangki

pelampung dan pena turun dan pencatatannya pada pias merupakan garis lurus vertikal. Jika

hujan masih terus menerus turun, maka pelampung akan naik kembali seperti di atas. Dengan

demikian jumlah curah hujan dapat dihitung atau ditentukan dengan menghitung garis-garis

vertikal.

2) Penakar hujan tipe Bendix

Penakar hujan otomatis yang lainnya, yaitu tipe bendix. Prinsip kerjanya dilakukan dengan

menimbang air hujan yang ditampung. Melalui cara mekanis timbangan ini ditransfer ke jarum

petunjuk berpena di atas kertas pias.

6

Gambar 4. Penakar Hujan Tipe Bendix

3) Penakar hujan tipe Tilling Siphon

Prinsip kerja alat tipe siphon ini, yaitu air hujan ditampung dalam tabung penampung. Bila

penampung penuh, tabung menjadi miring dan siphon mulai bekerja megeluarkan air dari dalam

tabung. Setiap pergerakan air dalam tabung penampung tercatat pada pias sama seperti alat

penakar hujan otomatis lainnya.

Gambar 5. Penakar Hujan Tipe Tilling Siphon

4) Penakar hujan tipe Tipping Bucket

Tipping bucket rain gauge merupakan alat penakar hujan yang menggunakan prinsip

menimbang berat air hujan yang tertampung menggunakan bucket atau ember kemudian

disalurkan dengan sebuah skala ukur (pias) yang telah ditetapkan berdasarkan pengujian dan

kalibrasi. Berdasarkan catatan sejarah, pada tahun 1662 untuk pertama kalinya Christoper Wren

7

menciptakan sebuah perekam curah hujan tipe tipping bucket rain gauge di Inggris dengan alat

perekam menggunakan kertas yang dilubangi berdasarkan jumlah curah hujan yang terekam.

Pada perkembangannya, alat ini kemudian dihubungkan dengan pena dan kertas pias yang

berada pada silinder yang berputar untuk merekam data curah hujan yang terjadi.

Jenis penakar hujan tipping bucket ini memiliki bentuk silinder yang terbuat dari tembaga

silinder besar yang tertanam dalam tanah serta instrumen yang ada di atasnya berupa silinder

dengan luas permukaan corong 400 cm2, tinggi 100 cm, dan berat bersih 30 kg. Jika dilihat dari

atas, di tengah -tengah dasar corong terdapat saringan kawat untuk mencegah benda-benda

masuk ke ember (bucket) sesuai dengan Gambar 6.

Gambar 6. Tipping Bucket (Tampak Atas)

Pada bagian muka terdapat sebuah pintu untuk mengeluarkan alat pencatat, silinder jam, dan

ember penampung air hujan (bucket) sesuai Gambar 7.

Gambar 7. Tipping Bucket (Tampak Muka)

8

Jika pintu penakar hujan dalam keadaan terbuka pada bagian dalam instrumen ini (kurang lebih

40 cm dari dasar) terdapat alat pencatat yang terdiri dari alat-alat mekanis yang terletak di dalam

kotak berdinding kaca seperti Gambar 8.

Gambar 8. Bagian-bagian Tipping Bucket

Keterangan gambar:

a) Corong besar

b) Penyaring

c) Corong kecil

d) Ember / bucket

e) Penahan ember

f) Roda bergigi

g) Roda bentuk jantung

h) Pengatur kedudukan pena

i) Corong penampung air

j) Tangkai pena

k) Silinder jam

l) Ember besar penampung air hujan

9

Cara Kerja Alat:

Pengukuran yang dilakukan tipping bucket cocok untuk akumulasi hujan yang berjumlah di

atas 200 mm/jam atau lebih. Prinsip kerja dari alat ini cukup sederhana. Wadah yang terbuat dari

tembaga ringan atau ember terbagi dalam dua bagian yang berupa corong besar dan corong kecil

yang diseimbangkan dalam keadaan tidak stabil secara horizontal. Ketika hujan turun dalam

jumlah cukup banyak (lebih dari 200 mm) menyebabkan penopang tidak stabil karena bertambah

erat sehingga air akan tumpah kedalam. Pada waktu ember terguling, penahan ember ikut

bergerak naik turun. Penahan ember mempunyai dua buah tangkai yang berhubungan dengan

roda bergigi. Gerakan naik turun penahan ember menyebabkan kedua tangkainya bergerak pula

dan dengan bentuknya yang khusus dapat memutar roda bergigi berlawanan dengan arah

perputaran jarum jam.

Perputaran roda gigi diteruskan ke roda berbentuk jantung. Roda yang berbentuk jantung

mempunyai sebuah per yang menghubungkan kedua pengatur kedudukan pena yang letak

ujungnya selalu bersinggungan dengan tepi roda. Perputaran roda berbentuk jantung akan

menyebabkan kedudukan pena bergerak sepanjang tepi roda. Perubahan kedudukan ini

diteruskan ke pena yang bergerak pada pias sehingga dapat menghasilkan pencatatan.

Dengan demikian, jumlah curah hujan yang jatuh dapat dinyatakan dengan jumlah gulingan

ember atau jumlah yang tercatat pada pias. Penakar curah hujan tipping bucket secara umum

digunakan dalam stasiun otomatis karena sifat data yang diperoleh bersifat digital, artinya data

yang diperoleh merupakan hasil pencatatan pias. Gerakan dari roda gigi akibat pengaruh dari

gerakan ember dapat diamati dan dikalkulasikan dalam periode tertentu untuk menghasilkan data

curah hujan yang lebih akurat. Hal itu dapat dilakukan dengan pencatat grafik.

5) Penakar hujan tipe Floating Bucket

Prinsip mekanisme kerja alat penakar hujan otomatis tipe floating bucket adalah dengan

memanfaatkan gerakan naik pelampung dalam bejana akibat tertampungnya curah hujan.

Pelampung ini berhubungan dengan sistem pena perekam di atas kertas berskala yang

menghasilkan grafik rekaman data hujan. Alat ini dilengkapi dengan sistem pengurasan otomatis,

yaitu pada saat air hujan yang tertampung telah mencapai kapasitas receivernya akan dikeluarkan

dari bejana dan pena akan kembali pada posisi dasar kertas rekaman data hujan.

10

Gambar 9. Penakar Hujan Tipe Floating Bucket

6) Penakar hujan tipe Weighing Bucket

Jenis alat hujan weighing bucket terdiri atas corong penangkap air hujan yang ditempatkan di

atas ember penampung air yang terletak di atas timbangan yang dilengkapi dengan alat pencatat

otomatis.

Gambar 10. Penakar Hujan Tipe Weighing Bucket

Cara Kerja Alat:

Alat pencatat otomatis pada timbangan dihubungkan ke permukaan kertas grafik yang

tergulung pada sebuah kaleng silinder. Dengan demikian, setiap terjadi hujan, air hujan

tertampung oleh corong akan dialirkan ke dalam ember yang terletak di atas timbangan. Setiap

ada penambahan air hujan ke dalam ember, timbangan akan bergerak turun. Gerakan timbangan

11

ini menggerakkan alat pencatat yang berhubungan dengan kertas grafik sedemikian rupa

sehingga perubahan volume air hujan yang masuk ke dalam ember dapat tercatat pada kertas

grafik. Setiap periode waktu tertentu gulungan kerta grafik dilepaskan untuk dilakukan analisis

dan apabila sudah waktunya, kertas grafik dan tinta perlu diganti dengan yang baru.

Gambar 11. Weighing Bucket

7) Optical Rain Gauge

Rain gauge tipe ini memiliki sebaris saluran. Di setiap saluran terdapat diode laser dan

photoresistor detector. Saat air telah terkumpul untuk membuat single drop, lalu menetes dari

bawah jatuh ke batang laser. Sensor disetting di angel yang tepat sehingga laser bisa langsung

mendeteksi seperti lampu flash. Flash dari photodetector ini bisa dibaca dan dikirim ke rekorder.

Gambar 12. Optical Rain Gauge

12

Bucket Pan

Pemberat

Pena

Silinder dibungkuskertas berskala