BAB IV METODOLOGI PENELITIAN
IV.4 Tahapan Pengerjaan Analisa Data
IV.4.1 Analisa Angkutan Sedimen dan Volume Tampungan
Sedimen dari sungai harus dielakkan pada tubuh bendung beserta bangunan-bangunan pelengkapnya, sehingga tidak mencapai saluran pembawa (primer, sekunder, maupun tersier). Penumpukan sedimen di saluran irigasi akan mempersingkat umur pelayanan jaringan irigasi karena pendangkalan dan penurunan kapasitas. Selanjutnya, penumpukan sedimen di petak sawah akan menaikkan permukaan sawah, sehingga mempersulit air untuk mencapai permukaan sawah dan mengairi sawah. Partikel sedimen yang halus bahkan bisa menyumbat pori-pori tanah dan menghambat penyerapan air oleh tanaman (Hanwar, 2007). Meskipun demikian tidak semua fraksi sedimen berpotensi merusak jaringan irigasi.
Fraksi sedimen batuan biasanya sudah teratasi dengan konstruksi pembilas bawah (under sluice) sehingga tidak masuk ke intake dalam kondisi debit normal. Tetapi fraksi pasir, lanau, dan lempung akan terbawa melewati pintu intake dan dapat mencapai saluran irigasi dan petak sawah. Fraksi lanau dan lempung (< 70µm) diperbolehkan masuk ke sawah, karena dapat meningkatkan kesuburan tanah (Puslitbang Pengairan, 1986). Fraksi pasir (> 0.063 mm), disisi lain, harus ditahan jangan sampai masuk ke sawah. Fraksi pasir ini diusahakan untuk mengendap di penangkap sedimen (sediment trap), yang berada di hilir pintu pengambilan (intake).
Oleh karena itu dalam Tugas Akhir ini muatan sedimen yang dianalisa adalah muatan melayang (suspended load) yang terangkut dari material dasar ambang
intake. Sampe sedimen diambil pada beberapa titik yaitu pada jalur saluran pengantar
dan sedimen yang terendap pada dasar kantong lumpur. Pengujian sampel dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah Fakultas Teknik USU.
Pengujian yang dilakukan di laboratorium meliputi analisa berat spesifik (Spesific Gravity) dan analisa konsentrasi sedimen Tabel perhitungan dan data analisa sampel dapat dilihat pada lampiran di halaman akhir.
Gambar 4.2 Sketsa aliran yang membawa sedimen IV.4.1.a. Debit Rencana Pengambilan
Untuk mengairi lahan seluas 18.500 ha perlu dihitung debit pengambilan dengan mengetahui terlebih dahulu jumlah kebutuhan air untuk irigasi/Net Field
water Requirement. Menurut Design Report of Modification Design Work for Rehabilitation for Ular River Flood Control and Improvement of Irrigation Project
(TOR-3) Volume VII Hydrological Study kebutuhan air untuk Daerah Irigasi Sungai Ular adalah sebesar 1,275 l/detik/ha dan memiliki efisiensi secara keseluruhan sebesar 80%.
Maka debit pengambilan adalah: Qintake = •‚ƒ „ ;
…
Qintake = , VW „ †.WZZ Z,†
Qintake = 29.484,275 l/detik = 29,484 m3/detik ≈ 29,5 m3/detik
Bed Load terbilas melalui scouring sluice Bendung
Suspended Load masuk ke intake
8 jalur (lane) Saluran Menuju kantong lumpur
IV.4.1.b. Asumsi – Asumsi dan Batasan yang Digunakan
Berdasarkan yang tertulis pada butir IV.4.1 sedimen yang dihitung masuk ke dalam intake adalah suspended load, dalam hal ini dari hasil pengujian laboratorium menunjukkan bahwa sedimen tergolong ke dalam fraksi pasir. Dalam perhitungan angkutan sedimen ada beberapa asumsi dan batasan yang digunakan antara lain yaitu:
• Besar Angkutan sedimen yang didapat dari perhitungan adalah dalam kg/detik dan debit angkutan sedimen dinyatakan dalam m3/hari
• Diasumsikan bahwa setiap harinya sedimen terakumulasi dalam jumlah yang sama setiap harinya
• Sedimen yang masuk ke intake berasal dari sedimen dasar di bawah ambang intake yang terangkut karena ada turbulensi pada pintu intake
Berikut ini adalah penjelasan parameter dalam perhitungan angkutan sedimen ini:
Gambar 4.3 Sedimen pada pintu pengambilan
EL.41.800 EL.40.600 EL.43.300 1,5m Q = 29,5m3/s Bed Load Suspended Load Intake Gate 2,7m a
Gambar 4.4 Tampak melintang pintu pengambilan
Parameter yang akan digunakan dalam formula angkutan sedimen yaitu: • Debit aliran (Q) = 29,5 m3/detik
• Kedalaman aliran (Df) = 2,7 m • Kemiringan dasar (S) = 0,03
• Ketebalan sedimen maksimum (a) = 1,2 m (sesuai tinggi ambang) • Luas penampang basah (A) = 3,1 x 1,5 = 4,65 m2
• Kedalaman Hidrolik (D) = A/T = 4,65/3,1 = 1.5 m
IV.4.1.c. Konsentrasi Sedimen
Adapun proses pengujian di laboratorium untuk mengetahui parameter konsentrasi sedimen (C) adalah sebagai berikut:
1. Sediakan bahan yang berupa 5 botol sampel sedimen yang terdiri dari 1 liter setiap sampelnya. Dan alat penyaring dengan jenis Whatman No.1. 2. Kemudian saringan ditimbang beratnya dan dicatat.
3. Lalu lakukan penyaringan sampel hingga sedimen yang berupa zat padatnya tertinggal di atas saringan. Kemudian sedimen yang tersaring tersebut dikeringkan di dalam oven selama 24 jam pada suhu 80o bersama saringannya. EL.40.600 EL.41.800 2,7m EL.43.300 S = 0,003 3,1m 3,1m 3,1m
4. Selanjutnya sedimen yang kering oven ditimbang beserta saringannya.
Hasil pengujian konsentrasi dapat dilihat pada tabel 4.1.
Gambar 4.5 Pegujian konsentrasi sedimen dengan saringan Whatman no.1
Tabel 4.1 Hasil Uji Konsentrasi Sedimen
No. Volume Air (Liter)
Berat Saringan (gr)
Berat Sampel tertampung (gr) Konsentrasi,C (mg/L) 1 1 1,21 1,42 210 2 1 1,22 1,46 240 3 1 1,23 1,52 290 4 1 1,22 1,41 190 5 1 1,24 1,44 200
Konsentrasi rata-rata dari sedimen (fraksi pasir) adalah sebesar h̅ = 226 mg/L.
IV.4.1.d. Spesific Gravity
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui besar Gs rata-rata atau berat jenis rerata dari sedimen yang diambil. Dari hasil pengujian sampel di Laboratorium
Mekanika Tanah didapat Gs rata-rata sebesar 2,655. Berdasarkan hasil Gs tersebut maka sampel dapat diklasifikasikan sebagai material pasir karena nilai Gs pasir terletak antara 2,65 sampai 2,63 (Laboratorium Mekanika Tanah F.T. USU).Hasil pengujian Spesific Gravity dapat dilihat pada tabel 4.2 berikut ini.
Tabel 4.2 Hasil Uji Spesific Gravity
No. Percobaan I II III
No.Piknometer (50mL) 1 2 3
Berat piknometer (W1) 31,33 32,31 35,24 Berat piknometer+tanah (W2) 39,89 38,60 40,92
Berat tanah (W2 – W1) 8,56 6,29 5,71
Temperatur (ToC) 27 27 27
Berat piknometer +air pada ToC (W4) 80,29 81,28 85,01 Faktor koreksi 0,9995 0,9995 0,9995 Berat piknometer+air+tanah sebelum koreksi (W3) 85,72 85,26 88,62 Berat piknometer+air+tanah setelah koreksi (W3’) 85,62 85,21 88,57 Isi tanah (gr) 3,23 2,36 2,15 Spesific Gravity 2,65 2,66 2,655 Gs 2,655 2,655 2,655
IV.4.1.e. Diameter Butiran Sedimen
Kriteria Perencanaan (KP-02) menyebutkan bahwa salah satu pemilihan desain kantong lumpur adalah berdasarkan distribusi ukuran butiran yang ditargetkan untuk mengendap berdasarkan kapasitas angkutan sedimen pada saluran. Direkomendasikan bahwa sedimen sedikitnya (60 – 70%) dari fraksi pasir sebaiknya mengendap, atau dengan kata lain partikel dengan diameter lebih besar dari 0,06 – 0,07 mm.
Berdasarkan pengujian sampel pada tanggal 5 Agustus 2011 terdapat beberapa fraksi yang terendap dalam kantong lumpur, fraksi tersebut adalah pasir
pasir kasar, pasir halus, pasir sedang, lanau dan lempung. Hasil pengujian dapat dilihat pada lampiran 1.
IV.4.1.1. Formula Estimasi Angkutan Sedimen Suspended Load
Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, untuk mengetahui besar angkutan sedimen yang masuk ke kantong lumpur digunakan beberapa metode yang telah dijelaskan pada bab 2, metode tersebut antara lain:
- Metode Lane and Kalinske (1941) - Metode Einstein (1950)
- Metode Seksi Hidrometri (1985)
Hasil volume sedimen yang telah didapat melalui perhitungan dengan beberapa metode di atas akan dibandingkan dengan metode perhitungan yang ada pada design note. Volume akan dihitung per hari sehingga dapat diketahui pada hari ke berapa sedimen akan mengisi volume maksimal kantong lumpur. Berdasarkan studi yang dilakukan pada laporan desain kantong lumpur akan penuh dalam waktu 11 hari. Dari sini akan ditarik kesimpulan bahwa apakah sedimen yang masuk ke kantong lumpur tercukupi dengan kapasitas muatan bangunan tersebut.