TINJAUAN PUSTAKA
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.3 Analisa Angkutan Sedimen Pada Saluran Irigasi Perkotaan
4.3.4 Perhitungan Transportasi Sedimen Dengan Formula Meyer Petter Muller (MPM) Petter Muller (MPM)
Adapun data-data yang diketahui dan asumsi adalah sebagai berikut:
Data Keterangan
Ukuran diameter sedimen (d50) = 0,61 mm Laboratorium
Ukuran diameter sedimen (d90) = 2,1 mm Laboratorium
Kemiringan dasar saluran (Ss) = 0,000591 Perhitungan
Temperature air sungai (t) = 20 ºC Asumsi
Lebar dasar saluran (B) = 6,6 m Lapangan
Kecepatan jatuh (ω) = 0,053 m/s Laboratorium
Debit aliran (QW) = 1,448 m3/s Perhitungan
Berat jenis sedimen (γs) = 2645 kg/m3 Laboratorium
Berat jenis air (γ) = 999,14 kg/m3 Asumsi
Konsentrasi sedimen layang = 256,0 mg/L Laboratorium
Percepatan gravitasi (g) = 9.81 m/s2 Ketentuan
Langkah-langkah perhitungannya adalah:
1. Hitung Debit sedimen layang
Qs = 0,0864 * C * Qw = 0,0864 * 256 * 1,448 = 32,027 ton/hari 2. Hitung Kr
3. Hitung massa jenis air ρ = γ / g
4. Hitung jari-jari hidraulik
R = A / P = (6,6 * 0,43) / (6,6+2*0,43) = 0,380 m
5. Hitung kemiringan energi (Sr)
6. Hitung debit sedimen per satuan lebar
( ) Dimana, , qb = 0,002 (kg/s)/m 7. Hitung Qb Qb = qb * B = 0,002 * 6,6 = 0,016 kg/s = 1,357 ton/hari 8. Hitung debit sedimen total
Qs total = Qs + Qb
= 32,027 + 1,357 = 33,385 ton/hari
Maka muatan sedimen dengan menggunakan Formula Meyer Petter Muller (MPM) adalah 33,385 ton/hari.
Dari hasil perhitungan diatas, metode yang memiliki jumlah angkutan sedimen yang hampir sama adalah Formula Yang’s dan Formula Engelund and Hansen, dan Formula Meyer Petter Muller. Estimasi yang dipilih adalah Formula Meyer Petter Muller karena mengacu kepada estimasi yang lebih tinggi atau dengan kata lain estimasi angkutan sedimen yang terjadi pada saluran intake
adalah 33,385 ton/hari yang memiliki volume sedimen sebesar
Qs/γs = 33,385/2,645 = 12,622 m3/hari.
Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Hasil Perhitumgan Angkutan Sedimen
Dari hasil angkutan sedimen pada Das Bah Bolon adalah sebesar 300.606,98 ton/tahun yang masuk kedalam saluran irigasi Perkotaan adalah
(
33,385hariton 3 5tahunhari
300 0 ,98tahunton ⁄ ) 100 4,054 0 100 200 300 400 500 600 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Qs Hari Yang's Method Engelund and Hansen Method Shen and Hung Method Meyer Petter Muller (MPM) Method
4.4Perencanaan Kantong Lumpur
Perencanaan dimensi kantong Lumpur didasarkan atas kebutuhan untuk mengalirkan debit rencana dan penampungan sedimen dalam jangka waktu dan kapasitas tertentu, yaitu saluran pebawa diatas dan kantong lumpur dibagian bawahnya.
Ukuran partikel rencana
Diandaikan bahwa partikel yang ukurannya kurang dari 70 x 10-6 m (0,07 mm) terangkat sebagai sedimen layang melalui jaringan irigasi atau dengan kata lain ≥ 0,07 mm terendap didalam kantong lumpur.
Volume Kantong Lumpur
Volume kantong lumpur (V) bergantung pada jarak waktu (interval pembilasan)
V = Volume sedimen x T
V = 12,622 m3/hari x 14 hari = 176,707 m3
Maka ambil volume kantong lumpur adalah 200 m3
Estimasi Dimensi Kantong Lumpur Diketahui:
Q (Debit) = 1,448 m3/dtk
Pada suhu 20ºC dengan diameter butiran yang minimum yang akan diendapkan (Ø) 0,07 mm 70 μm, maka dari Gambar 2.15, didapat kecepatan endap (ω) 0,004 m/dtk
Perhitungan:
LB n 1,4480,004 3 2 m2
Karena L/B > 8, maka dapat dihitung: L B 8 L B 8 , L 8 8B . B = 362 m2 B2 = 362/8 = 45,25 m2 B < 6,727 m L ≥ 8 ,727 m L ≥ 53,81 m
Jadi, Estimasi a al panjang kantong lumpur (L) adalah ≥ 53,81 m dan lebar saluran kantong lumpur (B) adalah < 6,727 m
Penentuan Dimensi Kantong Lumpur dengan Peninjauan Kecepatan Jatuh Sedimen:
a) Penentuan In (Kemiringan dasar kantong lumpur pada eksploitasi normal atau kantong lumpur hampir penuh)
Vn = 1/n x Rn2/3 x In1/2 Qn = Vn x An
Asumsi:
Vn = 0,40 m/dtk (untuk mencegah tumbuhnya vegetasi) dan agar partikel-partikel yang lebih besar tidak langsung mengendap dihilir pengambilan.
n = 0,025 (Koefisien kekasaran manning untuk dinding terbuat dari pasangan batu kali)
Perhitungan:
An = Qn/Vn = 1,448/0,40 = 3,62 m2
Hn = An/B = 3,62/6,6 = 0,548 m
Keliling basah:
P = B + 2h = 6,6 + 2 x 0,548 = 7,696 m
Maka jari-jari hidrolis:
R = An/P = 3,62/7,696 = 0,47 m V = 1/n x R2/3 x In1/2 n1/2 1/n 2/3 n1/2 0,4 40 0,472/3 In1/2 = 0,0165 In = 2,74 x 10-4
Jadi dimensi saluran induk kantong lumpur: Qn = 1,448 m3/s Vn = 0,4 m/s B = 6,6 m Hn = 0,548 m n = 0,025 In = 2,74 x 10-4
b) Penentuan Is (Kemiringan dasar kantong lumpur pada saat pembilasan, kantong lumpur kosong)
Sedimen kantong lumpur berupa pasir kasar. untuk asumsi awal dalam menentukan Is:
Kecepatan pembilasan diambil Vs = 1,20 m/s
Perhitungan: s s s 1,7381,20 1,448 m2 Lebar dasar (b) = 3,2 m As = b . hs 1,448 = 3,2 . hs hs = 1,448/3,2 = 0,4525 m
mencari jari-jari hidrolis:
P = B + 2 x h = 3.2 + 2 x 0,4525 = 4,105 m
R = A/P = 1,448/4,105 = 0,353 m
Kemiringan saluran pada saat pembilasan: V = 1/n x R2/3 x Is1/2 s1/2 1/n 2/3 s1/2 1,2 40 0,3532/3 Is1/2 = 0,0601 Is = 3,61 x 10-3
Agar pembilasan dapat dilakukan dengan baik kecepatan aliran harus tetap dalam keadaan subkritis atau Fr < 1,0
Fr
√g hs
1,2
Gambar 4.8 Potongan Melintang Kantong Lumpur dalam Keadaan Konsong (Qs)
τ ρ g hs Is = 1000 x 9,81 x 0,4525 x 7,4 x 10-3 = 32,849 N/m2
Dari Gambar 2 18 dengan tegangan geser (τ) sebesar 32,849 N/m2, maka didapat besar partikel yang akan bergerak adalah partikel kecil sama dengan 39 mm, dengan kata lain partikel 39 mm akan terbilas dalam kantong lumpur.
Penentuan Panjang Kantong Lumpur
Volume kantong lumpur yang diperlukan adalah 200 m3. V = 0,50 x b x L + 0,50 x (Is-In) x L2 x b
200 = 0,50 x 6,6 x L + 0,50 x (3,61 x 10-3 - 2,74 x 10-4) x L2 x 6,6 200 = 3,3 L + 0,011 L2
L = 51,692 m
Karena Estimasi a al panjang kantong lumpur ≥ 53,8 1, maka ambil panjang kantong lumpur 54 m.
Gambar 4.9 Potongan Memanjang Kantong Lumpur Sistem Kerja Kantong Lumpur Rencana Daerah Irigasi Perkotaan
Partikel sedimen ≥ 0,07 mm yang masuk saluran irigasi perkotaan akan terendap pada kantong lumpur, sedangkan partikel < 0,07 mm akan terlewatkan yang menjadi sedimen melayang. Pada saat kantong lumpur penuh atau sudah 14 hari maka pintu air pada saluran primer ditutup, kemudian pintu pembilas dibuka. Partikel yang berada pada kantong lumpur akan terbilas kembali ke sungai. Partikel yang akan terbilas dalam kantong lumpur adalah partikel berukuran 39 mm. Setelah kantong lumpur kosong maka pintu pembilas ditutup dan pintu pada saluran primer dibuka kembali. Dan begitu seterusnya, setiap 14 hari sekali saluran kantong lumpur harus dibilas kembali.
121
122
123
124
125
126
5.1Kesimpulan
Dari hasil analisa dan pembahasan maka dapat diambil kesimpulkan sebagai berikut:
1. Besarnya erosi yang terjadi pada DAS Bah Bolon mencapai 31,331
ton/ha/tahun atau sebesar 3.574.604,08 ton/tahun. Sedang besar
sedimentasi yang dihasilkan dari perhitungan prediksi volume erosi yang
terjadi adalah sebesar 300.606,98 ton/tahun.
2. Estimasi sedimen dilakukan untuk mengetahui jumlah dan volume
angkutan sedimen yang masuk ke intake. Estimasi yang dipilih adalah
Formula Meyer Petter Muller karena mengacu kepada estimasi yang lebih tinggi. Maka jumlah angkutan sedimen adalah 33,385 ton/hari dan volume sedimen 12,62 m3/hari.
3. Angkutan sedimen yang masuk ke saluran irigasi Perkotaan 4,054 % dari
hasil sedimen yang dihasilkan oleh DAS Bah Bolon.
4. Dari estimasi sedimen maka didapat volume kantong lumpur Daerah Irigasi Perkotaan adalah 200 m3, dengan dimensi kantong lumpur yaitu panjang kantong lumpur 54 m dan lebar kantong lumpur 6,6 m, dan kedalaman kantong lumpur pada saat kosong adalah 0,4525 m.
5.2Saran
1. Supaya Dinas terkait selalu melakukan pengawasan dalam penggunaan lahan dan konservasi tanah, agar daerah aliran sungai tidak banyak mengalami erosi.
2. Dalam penelitian ini hanya menggunakan 4 metode perhitungan untuk angkutan sedimen pada saluran, untuk penelitian lebih lanjut disarankan menambah metode lain, sehingga dengan penambahan metode dapat dilihat perbandingan hasil perhitungan.
3. Perlu diadakan survey perbedaan elevasi untuk mengetahui berfungsinya
pembilasan kantong lumpur pada saat debit normal dan debit banjir pada Sungai Sipare-pare.
4. Perlu diteliti apakah sedimen hasil dari kantong lumpur bisa dipakai untuk campuran bahan konstruksi. Apabila bisa, maka perlu di rencanakan wadah atau kolam sedimen, sehingga sedimennya bisa lebih bermanfaat.
Asdak Chay, 2007, Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Dirjend. Pengairan Dept. Pekerjaan Umum, 1986, Standar Perencanaan Irigasi Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama (KP-02), CV. Galang Persada, Bandung
Dirjend. Pengairan Dept. Pekerjaan Umum, 1986, Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi, CV. Galang Persada, Bandung
Fadlun Mochammad, 2009, Analisis Pengendalian Sedimen di Sungai Deli
Dengan Model HEC-RAS, Tesis, Sekolah Pascasarjana, Universitas Sumatera Utara.
Jayusri, 2012, Analisa Potensi Erosi Pada DAS Belawan Menggunakan Sistem Informasi Geografis, Tugas Akhir, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Hanwar Suhendrik dan Herdianto Revalin, 2007, Desain Bangunan Sedimen Dengan Teknologi Buffle (Sekat), Jurnal Teknik Sipil dan Perencanaan, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri, Unand Padang.
Kartasapoetra, Sutedjo Mul. Mulyani, 1994, Teknologi Pengairan Pertanian (Irigasi), Bumi Aksara, Jakarta.
Loebis J, Soewarno, dan Supardi, 1993, Hidrologi Sungai, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta
Rauf Abdul, Lubis Kemala S., jamilah, 2011, Dasar-dasar Pengelolaan Daerah Aliran Sungai, USU Press, Medan.
Ritonga Dhani Aprisal, 2011, Analisa Hidraulis Bangunan Kantong Lumpur (Settling Basin) Pada Daerah Irigasi Sungai Ular, Tugas Akhir, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Ronggodigdo Subhan, 2011, Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap
Pendangkalan di Muara Sungai Belawan, Tugas Akhir, Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.
Sucipto, 2008, Kajian Sedimentasi di Sungai Kaligarang Dalam Upaya Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Kaligarang-Semarang, Tesis, Program
Magister Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana, Universitas
Diponegoro.
Lokasi bendung perkotaan
Hulu bendung perkotaan dan penyaring sampah besar pada saluran masuk jaringan irigasi perkotaan
Penyaring sampah kecil dan pintu intake pada saluran masuk jaringan irigasi perkotaan
Pengukuran Lebar Saluran Primer Irigasi Perkotaan
Pelampung yang digunakan untuk perhitung kecepatan saluran dan debit masuk jaringan irigasi perkotaan
Daerah percobaan perhitungan kecepatan saluran dan debit masuk jaringan irigasi perkotaan
Pengambilan sampel sedimen melayang saluran irigasi perkotaan
Sampel sedimen dasar saluran irigasi perkotaan
Praktikum Grain Size Sampel Sedimen Saluran Irigasi Perkotaan
Praktikum konsentrasi sedimen melayang
