ANALISIS PARAMETER SUNGAI BERMEANDER UNTUK MENDAPATKAN PERGERAKAN ALUR AKIBAT FLUKTUASI DEBIT

(1)

Manajemen dan Rekayasa Sumber Daya Air A-89

ANALISIS PARAMETER SUNGAI BERMEANDER UNTUK

MENDAPATKAN PERGERAKAN ALUR AKIBAT FLUKTUASI DEBIT

KUNTJORO1), MOHAMMAD BISRI2), ANIEK MASREVANIAH3), AGUS SUHARYANTO4)

1)_{Mahasiswa Program Doktor Teknik Sipil Universitas Brawijaya, Dosen}

Teknik Sipil ITS, 2)_dan 3)_{Dosen Teknik Pengairan Universitas}

Brawijaya, 4)

Abstrak—Perrgerakan alur sungai merupakan proses yang sangat kompleks, melibatkan parameter material pembentuk sungai, pola alur dan geometri sungai, kondisi hidraulik, fluktuasi debit dan kandungan sedimen. Model empiris perubahan geometri sungai bermeander akibat perubahan fluktuasi debit dibuat untuk menganalisis proses yang kompleks tersebut, didasarkan pada data pengukuran sungai Brantas pada cross section nomer KB59 sampai dengan KB64 dalam kurun waktu 1992 sampai 2011. Penelitian ini adalah untuk mendapatkan model empiris perubahan geometri meander sungai, yang dilaksanakan dengan satu rangkaian tinjauan kondisi perubahan bentuk panampang melintang sungai bermeander dengan perubahan debit, kemudian merumuskan perubahan geometri tersebut. Dengan pemahaman perilaku fluktuasi debit dan data seri perubahan geometri sungai akan bisa dikembangkan ke arah model empiris pergerakan alur sungai bermeander akibat fluktuasi debit.

Dosen Teknik Sipil Universitas Brawijaya. Jl. Teknik Asitektur Blok H – 6, Surabaya

Tel : 031 5997390 Email :kuntjoro@its.ce.ac.id

Kata kunci—fluktuasi debit, perubahan alur sungai, meander

I. PENDAHULUAN

Perubahan musim dan perubahan penggunaan lahan di DAS merubah pola fluktuasi debit sungai. Akibat dari besarnya fluktuasi debit ini akan terjadi perubahan kuat geser tanah dasar dan tebing sungai, perubahan fluktuasi debit akan menyebabkan cepatnya pergeseran alur sungai.

Pergeseran alur sungai adalah suatu proses di dalam sungai yang berkaitan dengan erosi pada satu tebing dan dasar sungai di satu sisi disertai dengan pendangka lan di sisi lain. Hal itu dikenal dengan istilah ketidakstabilan dimenasi sungai, yang menjadi ancaman bagi keamanan bangunan–bangunan persungaian. Seperti yang terjadi di Sungai Brantas yaitu

miringnya jembatan Kertosono yang menghubungkan Kabupaten Jombang dengan Kabupaten Nganjuk, bending karet Jatim lerek di Mojokerto dan runtuhnya jembatan Kota Mojokerto.

(2)

pemilihan parameter untuk suatu kondisi tertentu.

Perkembangan lebih lanjut adalah model kwantitatif yang berhubungan dengan angkutan sedimen dan model gerusan tebing (Darby dkk. 2002) untuk memecahkan masalah pergerakan meander, studi – studi ini merupakan informasi yang luas tentang proses pergeseran meander, namun hanya merupakan solusi umum untuk pergeseran meander tanpa mempertimbangkan perubahan debit di sungai dan tidak mendapatkan dimensi sungai yang disebabkan oleh pergeseran itu.

Penelitian ini adalah untuk meneliti perilaku perubahan geometri sungai bermeander akibat perubahan fluktuasi debit, yang mencerminkan gerusan, pengangkutan dan pengendapan sedimen pada meander sungai.

II. DATA

Debit

Data debit harian terkumpul dari tahun 1992 sampai dengan 2011 dari pengukuran AWLR Sungai Brantas di Mojokerto pada posisi geografi 07.28.00LS, 112.26.00BT di down stream ruber dam Menturus. Data ini secara rinci disajikan dalam Lampiran C, dan secara grafis ditunjukkan dalam hidrograf yang dinyatakan Gambar 1.

0 365 730 1095 1460 1825 2190 2555 2920 3285 3650 4015 4380 4745 5110 5475 5840 6205 6570 6935 7300

De

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Gambar1: Hidrograf Sungai Brantas Di Down Stream Menturus, Mojokerto Tahun 1992 – 2011

Geometri Meander Sungai

Penelitian ini dilakukan di meander sungai Brantas di Mojokerto dengan geometri sungai

yang diukur berdasarkan peta BAKOSURTANAL seperti yang terlihat pada Gambar 2. Lengkung meander pada masing – masing belokan sungai ditandai dengan notasi R1 sampai dengan R6.

Parameter – parameter meander hasil pengukuran secara rinci ditulis dalamTabel1.

Tabel 1: Dimensi Jembatan di KotaMalabar

Tanda Nama Cross Section

Lengkung di Sungai Brantas

Gambar 2: Pengukuran Geometri Meander Sungai Pada Lokasi Kajian (Segmen KB59 sampai dengan KB64)

Geometri Sungai (Cross Sectional)

Data geometri sungai digunakan hasil pengukuran yang dilakukan oleh PERUM JASA TIRTA I, yaitu data pengukuran yang dilakukan pada tahun 1992, 1997, 2001, 2006 dan 2008 sedangkan data pengukuran terakhir tahun 2011 didapat dari hasil pengukuran langsung. Data ini berupa gambar cross section dengan interval 1 Km, pada segmen sungai dengan nomer cross section KB59 sampai dengan KB65.

(3)

Gambar 3: Cross Section No. KB62 Pengukuran Tahun 1992

Tanah

Contoh tanah asli (undisturbed sample) dari sampling yang mewakili yaitu pada cross section KB50,1. Uji matarial tanah pembentuk tebing sungai dengan uji volumetri, gravimetri dan analisa ayakan serta hidrometri didapat parameter tanah sebagai berikut :

• Diameter 50% pada grafik distribusi ukuran butir (D50) berdiameter 0,0006 mm, D90

• Berat volume basah = 1,617 gram/cm

berdiameter 0,01 mm, secara umum tanah berupa butiran lanau (silt) halus.

• Kadar air = 43,99%

3

• Specific gravity (Gs) = 2,589

Sedimen

Dari pengambilan sedimen dengan sediment sampler yang disampling di down stream di Ruber Dam Menturus pada tanggal 22 Pebruari 2011. Uji sample sedimen tersebut didapat harga rata – rata kandungan sedimen adalah 0,00046 ppm.

III. METODE

Parameter Meander

Prinsip dasar model empiris perubahan geometri sungai bermeander akibat perubahan fluktuasi debit adalah pengaruh perubahan debit pada geometri sungai pada lengkung yang ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7: Difinisi Geometri Meander Menurut Hey

λ

r

φ

θ

a

(4)

Hubungan Antar Parameter

Untuk mendapatkan hubungan antar parameter dalam perubahan geometri sungai dalam penelitian disertasi ini dipakai cara stepwise (stepwise procedure).

Analisis hubungan antar parameter untuk mendapatkan besaran endapan. Endapan (E) dalam fungsi ini terkait dengan proses pengendapan dinyatakan dalam Persamaan (1)

(1)

Analisis hubungan antar parameter untuk mendapatkan besaran gerusan (G) dalam fungsi ini terkait dengan proses gerusan dintyatakan dalam Persamaan (2)

(2)

Persamaan 1. dan Persamaan 2. Kemudian disebut dengan Persamaan KUN–QARSHOV.

Untuk meningkatkan koherensitas antara hasil teramati dengan tersimulasid ari model yang telah dibentuk dilakukan verifikasi, validasi dan kalibrasi model. Kalibrasi model dilakukan dengan menentukan nilai koefesien endapan CE dan koefesien gerusan CG pada

Persamaan KUN – QARSHOV yang disesuaikan dengan parameter meander di manalokasi cross section tersebut berada.

Diskritisasi Pergerakan Alur Sungai Diskritisasi pergerakan alur sungai dalam penelitian ini adalah modifikasi dari metode diskritisasi J. G. Duandan P.Y. Julien (2005) yang dikembangkan dari Pizzuto (1990). Diskritisasi penelitian ini dapat dijelaskan berdasarkan pada Gambar 8.

(xn,yn)

Gambar 8: Diskritisasi Pergerakan Alur Sungai Dari Data Pengukuran

Prosedur Simulasi

Simulasi dilakukan setiap titik pada setiap cross section seperti yang diuraikan sesuai langkah – langkah sebagai berikut :

I. Transformasi data debit (Q) menjadi data tinggi muka air (h)

II. Input data angka kekasaran Manning

(n)dan kemiringan dasar sungai (I),

serentak menghitung kecepatan aliran air

(V), luas penampang basah (A) dan keliling basah (O) dari dataQdan h.

III.Input data konsentrasi sedimen (S),

diameter butiran tanah (D50), jari – jari

lengkung meander (rc

IV.Lakukan langkah I sampai dengan III untuk data debit seri yang tersedia.

), sudut relatif menader (θ ), sudut lengkung meander

(φ ), amplitudo meander (a)dan panjang gelombang meander (λ) kedalam PersamaanKUN–QARSHOV untuk mendapatkan pergeseran tebing meander sungai dalam satu lintasan debit (Q),

∆huntuk pergeseran horizontal dan

∆vuntuk pergerseran vertikal.

V. Gambarkan plan dan cross section sesuai dengan out put∆hi dan∆vi

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Debit

(5)

• Debit maksimum terkecil terjadi pada tahun 1995 yaitu 584 m3

• Debit maksimum terbesar terjadi pada tahun 2007 sebesar 1707 m

/detik.

3

• Debit minimum terkecil terjadi pada tahun 2008 yaitu mencapai 6 m

/detik.

3

• Debit minimum terbesar terjadi pada tahun 2010 mencapai 60 m

/detik.

3

• Tahun 1992 – 1995 dengan kondisi kisaran debit turun sampai mencapai 548 m3/detik, pada debit maksimum 584 m

/detik.

3

/detik dan debit minimum 36 m3

Parameter Meander

Karateristik parameter meander pada segmen ini bias dibedakan menjadi tiga bagian yaitu bagian permulaan meander, bagian tengah dan bagian akhir dengan penjelasan sebagai berikut:

/detik.

• Bagian permulaan meander yaitu mulai dari keseluruhan R1, keseluruhan R2 sampai dengan R3 pada sudut relatif θ = 0o – 20o

• Bagian tengah meander yaitu mulai dari R3 pada sudut relatif θ = 20

.

o

, keseluruhan R4 sampai denganR5 pada sudut relatif θ = 0o – 8o

• Bagian akhir menader yaitu mulai dari R5 pada sudut relatif θ = 8

.

o

– 87o sampai dengan R6 pada sudut relatif θ = 0o - 6o

Cross Sectional Hasil Simulasi

Hasil simulasi pada cross section No. KB63 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9. Untuk cross section No. KB62 seperti yang terlihat pada Gambar 10.

.

Gambar 9:Perubahan Bentuk Cross Section No. KB63 tahun 1992 – 2011.

Gambar 10: Perubahan Bentuk Cross Section No. KB62.tahun 1992 – 2011.

Pergerakan Alur Sungai Hasil Simulasi Pergerakanan alur sungai pada stasiun pengukuran KB59 sampai dengan KB64 dinyatakan dalam Gambar 7.

Gambar 8: Denah Perubahan Geometri Meander Pada Posisi Radius Meander

V. KESIMPULAN

Debit

(6)

Perubahan geometri sungai

Perubahan geometri sungai ditilik dari kondisi pergerakan denah meander:

 Pada zona awal meander yang mencakup R1 dan R2 dominan terjadi gerusan, pada zona tengah yang mencakup R3 dan R4 dominan transportasi sedimen gerusan dan pengendapan sangat kecil, pada zona akhir meander yang mencakup R5 dan R6 dominan terjadi pengendapan dan gosong.

 Pada θ = 0 dan θ = φ terjadi titik keseimbangan antara gerusan dan pengendapan.

 Pada zona R1 dan R2 meander cenderung bergeser ke arah tebing kiri.

 Meander bergeser ke arah tebing kiri pada pertengahan zona R2 sampai akhir zona R3 dan bergeser ke arah tebing kanan pada akhir zona R3 sampai awal zona R4.

 Alur sungai stabil antara pertengahan R3 sampai dengan pertengahan R5.

 Meander terlihat relatif lurus setelah terjadi pengendapan pada pertengahan zona R5 dan bersambung ke zona R6.

Pergeseran meander ditilikdari kondisi perubahan bentuk cross section sungai:

 Pada cross section No. KB63 terlihat gerusan dasar sungai sisi kanan lebih besar dari sisi kiri, meander diperkirakan akan bergeser ke arah tebing kiri.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Keady, D. M., and Priest, M. S. (1977).

“The Downstream Migration Rate of River Meandering Patterns.” Proceedings, Mississippi Water Resources Conference, Meeting 12th Mississippi Water Resources Conference, Jackson, MS, 29-34.

[2] Brice, J.C. (1977). “Lateral Migration of

the Middle Sacramento River, California.” U.S. Geological Survey, Water-Resources Investigations, 77-43.

[3] Hooke, J. M. (1980). “Magnitude and

Distribution of Rates of River Bank Erosion.” Earth Surface Processes, 5(2), 143-157.

[4] Nanson, G. C., and Hickin, E. J. (1986).

“A Statistical Analysis of Bank Erosion and Channel Migration in Western Canada.” Geological Society of America Bulletin, 97(4), 497-504.

[5] Indratmo, S, (1992), “Geometri Optimal

Saluran Alluvial” : Konggres IV & PIT HATHI, Senggigi NTB.

[6] Yuwono Nur 1994, “Perencanaan Model

Hidraulik”, Laboratorium Hidraulik dan Hidrologi, PAU Ilmu Teknik Universitas Gadjahmada Yogyakarta.

[7] Darby, S. E., Alabyan, A. M., and Van de

Wiel, M. J. (2002). “Numerical Simulation of Bank Erosion and Channel Migration in

Meandering Rivers.” Water ResourcesResearch, 38(9), 21-221.

[8] Ben H. Thacker, Scott W. Doebling,

Francois M. Hemez, Mark C. Anderson, Jason E. Pepin, Edward A. Rodriguez. LA-14167-MS, Issued: (October 2004), “Concepts of Model Verification and Validation”, Edited by Charmian Schaller, Approved for public release; IM-1. Los Alamos National Laboratory, is operated by the University of California for the United States Department of Energy under contract W-7405-ENG-36.

[9] Abad, J., and Garcia, M. H. (2006). “RVR

Meander: A Toolbox for Re-meandering of Channelized Streams.” Computers & Geosciences, 32, 92-101.

[10] Park Namgyu, (2007). A Prediktion Of

(7)

(8)