KAJIAN KECEPATAN ALIRAN DAN SEDIMEN
MELAYANG SUNGAI CIDURIAN KABUPATEN SERANG
PROVINSI BANTEN
ICKHWAN LUTFI
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKIRPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kajian Kecepatan Aliran dan Sedimen Melayang Sungai Cidurian Kabupaten Serang Provinsi Banten adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
ABSTRAK
ICKHWAN LUTFI. Kajian Kecepatan Aliran dan Sedimen Melayang Sungai Cidurian Kabupaten Serang Provinsi Banten. Dibimbing oleh LATIEF M. RACHMAN dan YAYAT HIDAYAT.
Kondisi sungai di Indonesia akhir ini sangat memprihatinkan, hal ini dapat dilihat dari peningkatan konsentrasi sedimen di sungai-sungai. Peningkatan konsentrasi sedimen diakibatkan tingginya tingkat erosi di wilayah daerah aliran sungai. Tingginya sedimentasi mengakibatkan pemanfaatan sungai-sungai di Indonesia tidak optimal. Penelitian ini bertujuan 1) Mengestimasi besarnya konsentrasi sedimen melayang dan debit sedimen melayang di bagian hilir Sungai Cidurian, 2) Mengkaji pola konsentrasi sedimen pada profil Sungai Cidurian, dan 3) Membandingkan kecepatan aliran hasil pengukuran lapang dan hasil perhitungan dari model persamaan Vanoni. Metode yang digunakan yaitu pengambilan sampel air di tiap kedalaman sungai. Pada penelitian ini diambil tiga profil sungai di bagian hilir Sungai Cidurian yaitu Tanara 1, Tanara 2, dan Tanara 3. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kecepatan aliran sungai bagian atas lebih tinggi dibandingkan dengan bagian bawah. Nilai kecepatan aliran sungai bagian atas di Tanara 1 sebesar 0.59 m/detik pada kedalaman rata-rata 0.6 m dan bagian bawahnya 0.14 m/detik pada kedalaman rata-rata 1.77 m, Tanara 2 bagian atas sebesar 0.55 m/detik pada kedalaman rata-rata 0.6 m dan bagian bawah 0.16 m/detik pada kedalaman rata-rata 1.8 m dan Tanara 3 bagian atas sebesar 0.43 m/detik pada kedalaman rata-rata 0.71 m dan bagian bawah sebesar 0.08 m/detik pada kedalaman rata-rata 2.13 m. Kecepatan aliran berdasarkan posisi menunjukkan tiap lokasi memiliki nilai yang bervariasi, sangat ditentukan oleh posisi dan /atau belokan sungainya. Tanara 1 memiliki nilai kecepatan aliran yang tertinggi pada posisi kiri, Tanara 2 dan Tanara 3 nilai tertingginya terdapat pada posisi tengah. Dalam batas-batas tertentu, persamaan Vanoni cukup berguna untuk pendugaan nilai kecepatan aliran. Kecepatan aliran digunakan untuk menghitung debit aliran sungai. Debit aliran Sungai Cidurian yang paling tinggi berada di Tanara 1 dan yang terendah berada pada Tanara 3. Konsentrasi sedimen pada Sungai Cidurian yang diperoleh dari pengambilan sampel memiliki nilai sebagai berikut, Tanara 1 sebesar 78,24 mg/l, Tanara 2 sebesar 72,86 mg/l, dan Tanara 3 sebesar 22,92 mg/l, dimana seluruh nilai kosentrasi tersebut termasuk dalam kategori baik. Nilai konsentrasi sedimen dipengaruhi oleh nilai kecepatan aliran, semakin tinggi nilai kecepatan aliran maka semakin tinggi nilai konsentrasi sedimen. Nilai debit sedimen dipengaruhi oleh nilai debit aliran, dimana semakin tinggi debit aliran maka debit sedimen akan tinggi pula.
ABSTRACT
ICKHWAN LUTFI. Analysis of Flow Velocity and Suspension Sediment Cidurian River, Serang District Banten Province. Supervised by LATIEF M. RACHMAN and YAYAT HIDAYAT.
Recently, Indonesian river condition is very terrible. It could be seen by the increasing of sediment concentration in rivers. Due to high rates of soil erossion on watershed territory, high rates of sedimentation leads the decreasing on Indonesian river’s usage. The aims of this research are 1) Estimate concentration of suspension sediment and sediment discharge on downstream of Cidurian river’s, 2) Analyze the pattern of sediment concentration on Cidurian river’s profile, and 3) Compare the result of on site river flow velocity measurement and Vanoni equation model. Methods used in this research is water sampling on each river’s depth. Sampling sites are on Cidurian river’s downstream namely Tanara 1, Tanara 2, and Tanara 3. The result shows that river flow velocity upper side is higher than downside. Upper side velocity flow rate on Tanara 1 is 0,59 m/sec in 0,6 metres depth and 0,14 m/sec in 1,77 metres depth. Tanara 2 upper side’s velocity flow rate is 0,55 m/sec in 0,6 metres depth and 0,16 m/sec in 1,8 metres depth downside. Tanara 3 upper side’s velocity is 0,43 m/sec in 0,71 metres depth and 0,08 m/sec in 2,13 metres depth underside. Velocity flow rate based on position shows that each sites have different rate, depend on its position and/or river bend. Tanara 1 highest rate of river flow velocity is on the left of sample site, meanwhile Tanara 2 and Tanara 3 highest rate of river flow velocity are on the middle of sample site. Within certain limits, Vanoni equation model is quite useful to estimate flow velocity. Flow velocity is used to measure the quantity of river flow. The highest quantity of Cidurian river flow is on Tanara 1 and the lowest quantity is on Tanara 3. Sediment concentration on Cidurian river’s obtained from sampling areas are as follows, Tanara 1 is 78,24 mg/l, Tanara 2 is 72,86 mg/l, and Tanara is 22,92 mg/l, all of that rates are on good rate. Sediment concentration rate influenced by velocity flow rate, the higher value of velocity flow rate, the higher of its sediment concentration. While sediment discharge influenced by flow quantity rate, the higher flow quantity rate, the higher sediment quantity.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Peternakan
pada
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
KAJIAN KECEPATAN ALIRAN DAN SEDIMEN
MELAYANG SUNGAI CIDURIAN KABUPATEN SERANG
PROVINSI BANTEN
ICKHWAN LUTFI
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Judul Skripsi : Kajian Kecepatan Aliran dan Sedimen Melayang Sungai Cidurian Kabupaten Serang Provinsi Banten
Nama : Ickhwan Lutfi NIM : A14090097
Disetujui oleh
Dr. Ir. Latief M. Rachman M.Sc, MBA Pembimbing I
Dr. Ir. Yayat Hidayat M.Si Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. Baba Barus M.Sc Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2013 ini dengan judul “Kajian Kecepatan Aliran dan Sedimen Melayang Sungai Cidurian Kabupaten Serang Banten”. Skripsi ini ditulis atas bantuan dari beberapa pihak, maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1. Dr. Ir. Latief M. Rachman, MSc, MBA dan Dr. Ir. Yayat Hidayat, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah mencurahkan pikiran dan arahan hingga akhir penulisan skripsi ini.
2. Badan Wilayah Sungai Cidanau, Cidurian dan Ciujung. 3. Pemerintah Daerah Kabupaten Serang Provinsi Banten.
4. Dosen dan staf di Bagian Konservasi Tanah dan Air atas dukungan dan bantuannya.
5. Papa, Mama, Adik serta seluruh keluarga yang senantiasa memberikan doa restu dan kasih sayangnya.
6. Rani Nuraeni dan teman-teman MSL angkatan 46 atas kebersamaan dan dukungannya.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2014
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 1
Hipotesis 1
TINJAUAN PUSTAKA 2
Erosi, Sedimen dan Sedimentasi 2
Debit Aliran 2
Daerah Aliran Sungai (DAS) 3
Karakteristik Sungai 3
BAHAN DAN METODE 4
Lokasi dan Waktu Penelitian 4
Metode Penelitian 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 7
Keadaan Umum Lokasi 7
Penampang Sungai 7
Kecepatan Aliran 8
Perbandingan Kecepatan Aliran Pengukuran dengan Rumus Vanoni 11 Konsentrasi Sedimen Melayang (Cs) dan Debit Sedimen Melayang (Qs) 13
SIMPULAN DAN SARAN 15
Simpulan 15
Saran 15
DAFTAR PUSTAKA 15
LAMPIRAN 17
DAFTAR TABEL
1. Kecepatan aliran Sungai Cidurian (m/det) pada tiap lokasi 8 2. Perbandingan kecepatan aliran (m/det) pengukuran dengan estimasi
perhitungan 11
3. Debit Aliran Sungai Cidurian 12
4. Hasil perhitungan nilai Cs (Konsentrasi Sedimen melayang) , Debit aliran (m³/dtk), dan Qs (Debit Sedimen Melayang) 13
5. Konsentrasi sedimen (Cs) per kedalaman 14
6. Hubungan antara kecepatan aliran (V) dengan konsentrasi sedimen
(Cs) 14
7. Hubungan Debit Aliran (Q) dengan Debit Sedimen (Qs) 15
DAFTAR GAMBAR
1. Diagram alir penelitian 5
2. Penampang Sungai Cidurian (a) Tanara 1, (b) Tanara 2, dan (c)
Tanara 3 7
3. Sketsa lokasi pengamatan lapang 8
4. Sket lokasi Tanara 1 9
5. Sket lokasi Tanara 2 10
6. Sket lokasi Tanara 3 10
7. Perbandingan kecepatan aliran dengan pengukuran dan perhitungan 12
DAFTAR LAMPIRAN
1.
Konsentrasi sedimen Sungai Cidurian di tiap lokasi 172.
Nilai n untuk mencari nilai Kecepatan 18PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kondisi sungai di Indonesia akhir ini semakin memprihatinkan. Selain fluktuasi debitnya yang semakin tinggi antara musim hujan dan musim kemarau, konsentrasi sedimen juga semakin meningkat dari waktu ke waktu. Semakin meningkatnya erosi yang terjadi di wilayah DAS berakibat semakin tingginya tingkat sedimentasi di sungai dan wilayah perairan lainnya serta dalam jangka panjang mengakibatkan terjadinya perubahan alur dan profil atau penampang sungai. Tingginya sedimentasi di sungai-sungai mengakibatkan pemanfaatan sungai-sungai di Indonesia semakin terbatas dan tidak optimal.
Sedimentasi menyangkut proses pengangkutan dan pengendapan material tanah yang disebabkan oleh adanya bahan terangkut akibat erosi. Erosi yang tinggi di wilayah DAS Cidurian terutama di bagian hulu dan tengahnya mengakibatkan tingginya tingkat sedimentasi di Sungai Cidurian, khususnya di bagian hilir. Hal ini berakibat pendangkalan sungai dan wilayah pesisir sekitar muara Sungai Cidurian sehingga sangat mengganggu fungsi sungai sebagai media transportasi dari satu daerah ke daerah lain. Selanjutnya, produktivitas sungai yang dipergunakan sebagai sumber mata pencaharian bagi masyarakat di daerah sepanjang aliran sungai juga mengalami penurunan.
Dengan demikian sedimentasi di Sungai Cidurian perlu mendapat perhatian berbagai pihak, khususnya terkait kandungan sedimen dan pola penyebaran sedimen dalam profil sungai.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian adalah:
1. Mengestimasi besarnya konsentrasi sedimen melayang dan debit sedimen melayang di bagian hilir Sungai Cidurian.
2. Mengkaji pola konsentrasi sedimen pada profil Sungai Cidurian bagian hilir.
3. Membandingkan kecepatan aliran hasil pengukuran lapang dan hasil perhitungan dari model persamaan Vanoni.
Hipotesis
1. Semakin tinggi kecepatan dan debit aliran maka semakin tinggi konsentrasi dan debit sedimen.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Erosi, Sedimen dan Sedimentasi
Erosi dan sedimentasi merupakan proses terlepasnya butiran tanah dari induknya dari suatu tempat dan terangkutnya material tersebut oleh gerakan air atau angin kemudian diikuti dengan pengendapan material di tempat lain (Suripin, 2002). Hasil sedimen adalah besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu (Asdak, 2007).
Dari proses sedimentasi, hanya sebagian aliran sedimen di sungai yang diangkut keluar dari DAS, sedangkan yang lain mengendap di lokasi tertentu dari sungai (Suhartanto E, 2001).
Pada daerah aliran sungai, partikel dan unsur hara yang larut dalam aliran permukaan akan mengalir ke sungai dan waduk, sehingga terjadi pendangkalan pada tempat tersebut. Keadaan tersebut menurut Soemarwoto (1978) akan mengakibatkan daya tampung sungai dan waduk menjadi turun sehingga timbul bahaya banjir dan penyuburan air secara berlebihan atau etrofikasi.
Foster dan Meyer (1977) berpendapat bahwa erosi sebagai penyebab timbulnya sedimentasi yang disebabkan oleh air terutama meliputi proses pelepasan (detachment), pengangkutan (transportation), dan pengendapan (depotition) dari partikel-partikel tanah yang terjadi akibat tumbukan air hujan dan aliran air.
Sedimen adalah hasil proses erosi, baik berupa erosi permukaan, erosi parit, atau jenis erosi tanah lainnya yang mengendap di bagian bawah kaki bukit, di daerah genangan banjir, saluran air, sungai, dan waduk (Asdak, 2007).
Mekanisme pengangkutan sedimen ini dikategorikan menjadi dua, yaitu bed load dan suspended load. Proses pergerakkan sedimen jenis bed load bergerak pada dasar sungai dengan cara menggelinding, meluncur dan melompat-lompat. Sedangkan pada suspended load terdiri dari butiran-butiran halus yang terhanyut dan melayang-layang di dalam air sungai (Sosrodarsono dan Tominaga, 1984).
Pengangkutan sedimen merupakan besarnya sedimen yang diukur sesaat. Jika debitnya tidak berubah secara cepat, maka satu kali pengukuran laju pengangkutan sedimen saja sudah cukup untuk menentukan laju rata-rata dalam satu hari. Tetapi jika debitnya berubah dengan secara cepat dan laju sedimennya tinggi, maka diperlukan beberapa pengukuran untuk menentukan laju harian rata-rata secara lebih teliti (Soemarto, 1987)
Debit Aliran
Debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu. Dalam sistem satuan SI besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m3/det). Dalam
3 adanya kegiatan pengelolaan DAS) dan atau adanya perubahan (fluktuasi musiman atau tahunan) iklim lokal (Asdak, 2007).
Daerah Aliran Sungai (DAS)
Secara umum Daerah Aliran Sungai (DAS) dapat didefinisikan sebagai suatu wilayah, yang dibatasi oleh batas alam, seperti punggung bukit atau gunung, maupun batas bantuan seperti jalan atau tanggul, dimana air hujan yang turun di wilayah tersebut memberikan kontribusi aliran ke titik kontrol (outlet) (Suripin, 2002). Daerah Aliran Sungai merupakan suatu cekungan geohidrologi yang dibatasi oleh daerah tangkap air dan dialiri oleh suatu badan sungai dan merupakan penghubung antara kawasan daratan di hulu dengan kawasan pesisir, sehingga kondisi di kawasan hulu akan berdampak pada kawasan pesisir. DAS meliputi semua komponen lahan, air dan sumberdaya biotik yang merupakan suatu unit ekologi dan mempunyai keterkaitan antar komponen. DAS mempunyai banyak sub-sistem yang juga merupakan fungsi dan bagian dari suatu konteks yang lebih luas (Anna S, 2001).
Menurut Suranggajiwa (1978) dalam Anna S (2001), Daerah Aliran Sungai adalah suatu ekosistem yang merupakan kumpulan dari berbagai unsur dimana unsur-unsur utamanya adalah vegetasi, tanah, air serta manusia dan segala daya upayanya yang dilakukan di daerah tersebut.
Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah daerah yang di batasi punggung-punggung gunung dimana air hujan yang jatuh pada daerah tersebut akan ditampung oleh punggung gunung tersebut dan akan dialirkan melalui sungai-sungai kecil ke sungai-sungai utama (Asdak, 2007).
Karakteristik Sungai
Sungai adalah satuan bentuk geomorfologi tempat mengalirnya air permukaan daratan dalam menuju kearah tubuh massa air yang lebih luas dan lebih lebar , baik lautan, laut atau danau.
Fungsi sungai adalah sebagai wilayah (Ongkosongo, 2010):
1. Transportasi (transportation) atau lalu lintas pengiriman (transfer) material dalam air, khususnya yang berada di bagian tengah atau wilayah peralihan (transition) hulu- hilir dari DAS;
2. Pengendapan (deposition, sedimentation) yang dilihat dari elevasi relatifnya disebut agradasi (aggradation), yang umumnya terjadi di wilayah sungai atau DAS bagian bawah dengan secara langsung atau tidak langsung membentuk delta dan dataran pesisir (costal plain), dan permukaan tanah di bagian tengah sisitem sungai dapat memperoleh tambahan sedimen sewaktu banjir;
3. Sumber air tawar;
4. Kehidupan aneka biota, terutama biota perairan; 5. Penawar (dissolution) kadar cemaran;
4
Untuk mengetahui karakteristik suatu badan air sungai dengan lebar penampang yang cukup besar memerlukan pendekatan beberapa pengamatan dengan melakukan pengukuran secara vertikal maupun horizontal. Pengukuran horizontal adalah pengukuran secara memanjang dari sisi tepi yang satu kesisi tepi lawannya sedangkan pengukuran vertikal adalah dengan membagi kedalaman sungai (Adi, 2008).
BAHAN DAN METODE
Lokasi dan Waktu Penelitian
Waktu penelitian dilakukan pada bulan Juli sampai Agustus 2013 di Sungai Cidurian yang bertempat di wilayah Desa Tanara, Kabupaten Serang, Provinsi Banten dan laboratorium Konservasi Tanah dan Air Institut Pertani Bogor.
Metode Penelitian
Penelitian terbagi ke dalam tahapan persiapan, survei lapang dan analisis laboratorium. Diagram alir penelitian disajikan pada Gambar 1.
Persiapan
Tahapan ini meliputi pengumpulan studi pustaka penentuan titik pengambilan sampel air, penentuan banyaknya sampel air yang di amati, pengumpulan alat dan bahan untuk pengambilan sampel di lapang.
Survei Lapangan
Pada saat survey lapang dilakukan pengamatan, pengukuran, pengambilan data dan pengambilan sampel.
1. Pengukuran profil penampang basah , kecepatan aliran dan debit aliran sungai. 2. Pengukuran karakteristik sungai.
3. Pengambilan sampel sedimen melayang.
Pengambilan sampel sedimen melayang dimaksudkan untuk pengukuran konsentrasi sedimen laying yang terbawa oleh aliran sungai yang dilakukan di laboratorium. Untuk menghitung sedimen, maka diambil sampel air dengan penggunaan botol. Sampel air diambil di tiga titik yaitu tanara 1, Tanara 2 dan Tanara 3
Analisis laboratorium a. Konsentrasi sedimen
Parameter-parameter yang diukur untuk keperluan dalam analisis ini yaitu konsentrasi sedimen melayang (mg/l). Analisis konsentrasi sedimen melayang dilakukan dengan cara penentuan konsentrasi yang dihitung dengan memakai persamaan sebagai berikut (Chow, 1964) :
= G2−G1
V
Dimana, Cs = konsentrasi sedimen (mg/liter)
5 G1 = berat kertas filter (mg)
V = volume contoh sedimen (liter)
Gambar 1 Diagram alir penelitian b. Kecepatan Aliran
Kecepatan aliran pada setiap titik dan setiap kali pengukuran tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
V = an + b dimana: V = kecepatan aliran (m/dtk)
N = jumlah putaran baling-baling/ waktu
a , b = koreksi dari alat curren meter yang digunakan c. Debit air
Debit aliran dihitiung dengan persamaan berikut (Chow, 1959) : Q = V x A
6
d. Debit sedimen melayang
Dengan asumsi bahwa konsentrasi sedimen merata pada seluruh bagian penampang melintang sungai, debit sedimen melayang dapat dihitung sebagai hasil perkalian antara konsentrasi sedimen dan debit aliran yang dirumuskan sebagai berikut (Soewarno, 2000) :
Qs = Q x Cs x K
dimana : Qs = Debit muatan layang / debit sedimen (ton/ hari)
Cs = Konsentrasi muatan layang atau konsentrasi sedimen (mg/l) Q = Debit aliran (m3/dtk)
K = 0,0864
e. Perbandingan kecepatan aliran sungai
Pada percobaan ini dilakukan pengukuran yang menggunakan data lapang dan perhitungan menggunakan persamaan Vanoni. Pengukuran didapatkan langsung dari lapang, sedangkan perhitungan didapatkan dari rumus :
Uy = V + (1/k)(2g yoS) 0.5(1 + ln y/yo)
dimana: Uy = kecepatan pada tiap kedalaman y
V = kecepatan rata-rata untuk kedalaman aliran yo s = kemiringan dasar saluran
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keadaan Umum Lokasi
Secara geografis Sungai Cidurian terletak antara 106º 00’ - 106º 30’ Bujur Timur serta 5º 00’ - 6º 40’ Lintang Selatan. Luas Daerah Aliran Sungai Cidurian kurang lebih 815 km² dengan panjang sungai 81,5 km. Wilayah aliran Sungai Cidurian ini di bagian utara dibatasi oleh laut Jawa, bagian barat oleh wilayah aliran Sungai Ciujung, bagian timur oleh wilayah aliran Sungai Cisadane-Ciliwung, bagian selatan oleh wilayah aliran S. Cibaliung-Cibareno.
Penampang Sungai
Lebar Sungai Cidurian pada tiga titik atau lokasi pengamatan yaitu Tanara 1 sebesar 39,6 m, Tanara 2 sebesar 38,8 m, dan Tanara 3 sebesar 36 m. Ketiga titik tersebut berada di bagian hilir sungai yang di sekitarnya merupakan daerah pertanian dan tambak. Penampang masing-masing titik pengamatan disajikan di Gambar 2.
Gambar 2 Penampang Sungai Cidurian (a) Tanara 1, (b) Tanara 2, dan (c) Tanara 3
(a) (b)
8
Gambar 3 Sketsa lokasi pengamatan lapang
Gambar 3 merupakan sket lokasi pengambilan sampel sedimen dan pengukuran kecepatan aliran. Jarak antara satu titik ke titik lain kurang lebih 500 m. Pengambilan sampel sedimen dilakukan di tiga titik/lokasi dan di setiap belokan diantaranya Tanara 1, Tanara 2, dan Tanara 3 yang bermuara di bagian hilir Sungai Cidurian Desa Tanara. Setelah itu dianalisis di laboratorium untuk diukur dan dihitung nilai konsentrasi sedimen melayang (Cs). Untuk selanjutnya dilakukan perhitungan untuk memperoleh hasil debit sedimen melayang (Qs).
Kecepatan Aliran
Kecepatan aliran Sungai Cidurian kedalaman bagian atas dan bagian bawah, serta posisi kiri, kanan, dan bawah dapat dilihat di Tabel 1.
Tabel 1 Kecepatan aliran Sungai Cidurian (m/det) pada tiap lokasi Kecepatan (m/det)
Kiri Tengah Kanan Rata-rata
TANARA 1
Atas (0,2 h) 0,70 0,66 0,42 0.59
Bawah (0,6 h) 0,21 0,09 0,13 0.14
Rata-rata 0,45 0,37 0,27
TANARA 2
Atas (0,2 h) 0,58 0,66 0,42 0.55
Bawah (0,6 h) 0,09 0,13 0,26 0.16
Rata-rata 0,33 0,39 0,34
TANARA 3
Atas (0,2 h) 0,46 0,50 0,34 0.43
Bawah (0,6 h) 0,06 0,09 0,09 0.08
9
1) Pola Kecepatan Aliran berdasarkan Kedalaman (vertikal)
Pada Tabel 1 diatas menunjukkan kecepatan aliran setiap bagian profil sungai. Bagian atas memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan bagian bawah. Kecepatan aliran pada kedalaman atas (0,2h) berkisar 3-6 kali dibandingkan dengan bagian bawah (0,6h). Tanara 1 berkisar 4,2 kali, Tanara 2 berkisar 3,4 kali dan Tanara 3 berkisar 5,6 kali. Hal ini terjadi karena permukaan air sungai bagian atas lebih halus pemukaannya sehingga air tidak menghalangi perjalanan atau pergerakan air, berbeda dengan bagian bawah dimana permukaan dasar sungai serta sedimen dan batuan yang terdapat di atas dasar sungai merupakan penghalang gerakan air dan menimbulkan efek gesekan yang lebih besar. Hal ini sesuai dengan penelitian Priyantini dan Irjan (2009) bahwa kecepatan aliran bagian atas lebih tinggi dibandingkan dengan kecepatan aliran bawah. Pada ketiga lokasi tersebut didapatkan juga nilai kecepatan aliran yang kecil yaitu Tanara 1 sebesar 0.09 m/det, Tanara 2 sebesar 0.09 m/det, dan Tanara 3 sebesar 0.06 m/det. Hasil tersebut menunjukan kondisi Sungai Cidurian kotor. 2. Pola Kecepatan Aliran berdasarkan Posisi horisontal (Kiri, Tengah, Kanan)
Kecepatan aliran sungai sangat tidak tetap. Di musim hujan alirannya deras dan akan melemah di musim kemarau, tergantung pada bentuk, posisi dan lokasi di sungai dengan arus terderas dapat berada di tengah atau pinggir sungai.
Tanara 1
Pada lokasi Tanara 1 rata-rata kecepatan aliran tertinggi terjadi pada bagian kiri sungai yaitu sebesar 0,45 m/det, lebih tinggi dibandingkan dengan bagian tengah yaitu sebesar 0,37 m/det, dan bagian kanan sebesar 0,27 m/det. Untuk memahami keadaan ini dapat dilihat pada sket dibawah ini yang menunjukkan posisi pengambilan sampel dan pengukuran kecepatan aliran yang dikaitkan dengan posisi belokan sungai dan profil sungai yang tergambar pada gambar 3. Jika Gambar 3 diperbesar, posisi tempat pengukuran kecepatan adalah pada posisi seperti pada Gambar 4, maka dapat dimengerti, jika pengukuran kecepatan aliran pada garis l, maka rata-rata kecepatan aliran pada jalur kiri (A) memiliki nilai yang paling tinggi yaitu sebesar 0,45 m/det dibandingkan dengan bagian tengah (B) sebesar 0,32 m/det dan bagian kanan (C) sebesar 0,27 m/det. Kecepatan bagian tengah (B) memiliki nilai yang lebih kecil dari bagian kiri (A) karena terhalang oleh badan sungai yang membelok ke kiri. Bagian kanan (C) memiliki nilai terkecil karena terhalang oleh belokan dan mengalami efek gesekan dengan dinding sungai bagian kanan.
10
Tanara 2
Pada lokasi Tanara 2 rata-rata kecepatan aliran tertinggi terjadi pada bagian tengah yaitu sebesar 0,39 m/det, lebih tinggi dibandingkan dengan bagian kiri yaitu sebesar 0,33 m/det dan bagian kanan sebesar 0,34 m/det. Hal ini dapat dilihat dari Gambar 5, dimana jika pengukuran kecepatan aliran pada garis l , maka rata-rata kecepatan pada jalur tengah (B) dapat dimengerti jika lebih tinggi dibandingkan dengan bagian kiri (A) dan bagian kanan (C). Hal ini terjadi karena bagian kiri dan bagian kanan mengalami efek gesekan dengan dinding sungai sehingga kecepatan aliran akan lebih kecil.
Gambar 5 Sket lokasi Tanara 2
Tanara 3
Pada lokasi Tanara 3 rata-rata kecepatan aliran tertinggi terjadi pada bagian tengah yaitu sebesar 0,29 m/det dibandingkan dengan bagian kiri 0,26 m/det dan bagian kanan sebesar 0,21 m/det. Hal ini terjadi karena bagian kanan pada profil sungai berada pada posisi setelah belokan. Keadaan tersebut dapat dilihat dari Gambar 6, dimana jika pengukuran kecepatan aliran pada garis l, maka dapat dipahami jika aliran pada bagian tengah memiliki aliran tercepat, selanjutnya bagian kiri yang lebih sedikit terhambat karena di depannya berbenturan dengan bagian dinding kiri dan yang terendah adalah bagian kanan sungai karena berada pada bagian belakang area setelah belokan yang umumnya memiliki kecepatan rendah.
11 Perbandingan Kecepatan Aliran Pengukuran dengan Rumus Vanoni
Kecepatan aliran dapat diperoleh dengan cara pengukuran langsung dan mengestimasinya dengan penggunaan rumus, hasilnya disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 Perbandingan kecepatan aliran (m/det) pengukuran dengan estimasi
perhitungan
Ket. V ukur : nilai pengukuran lapangan
V Hitung : nilai estimasi dari Rumus Vanoni
Tabel 2 menyajikan perbandingan antara kecepatan aliran hasil pengukuran langsung di lapang dan estimasi menggunakan rumus Vanoni. Dari perbandingan nilai-nilai kecepatan hasil pengukuran dan estimasi seperti disajikan pada Tabel 2 menunjukkan bahwa nilai kecepatan hasil estimasi kurang akurat karena beberapa nilainya cukup berbeda jauh dibandingkan nilai kecepatan aliran hasil pengukuran. Namun untuk nilai-nilai kecepatan yang di atas 0.4 m/det hasil estimasi tidak berbeda jauh dengan hasil pengukuran lapangan. Dengan kata lain, pada pengujian di Sungai Cidurian ini, nilai-nilai perhitungan hasil estimasi dengan menggunakan Rumus Vanoni menghasilkan estimasi yang lumayan bagus dengan deviasi yang cukup kecil untuk aliran yang kecepatannya tinggi, khususnya yang lebih besar dari 0,4 m/det.
12
Gambar 7 Perbandingan kecepatan aliran dengan pengukuran dan perhitungan
Dari Gambar 7 terlihat R² memiliki nilai yang tinggi yaitu 0,87. Hal ini menunjukkan bahwa data-data tersebut bermanfaat untuk pendugaan nilai kecepatan aliran dengan mengestimasi rumus Vanoni, khususnya untuk kecepatan aliran lebih besar dari 0,4 m/detik.
Debit Sungai
Hasil pengukuran debit dilakukan secara bersamaan dengan pengambilan sampel air di ketiga sungai lokasi yang bermuara kelaut. Nilai debit sungai dapat dilihat pada Tabel 3 dibawah ini.
Tabel 3 Debit Aliran Sungai Cidurian Lokasi sumber aliran yang berasal dari atasnya/hulu. Tanara 3 menghasilkan debit yang paling kecil dikarenakan lokasi tersebut merupakan bagian yang paling atas dibandingkan dengan Tanara 1 dan Tanara 2. Hal ini dapat terjadi karena pengukuran kecepatan aliran dilakukan setelah dan sebelum belokan sungai.
13
Konsentrasi Sedimen Melayang (Cs) dan Debit Sedimen Melayang (Qs)
Hasil penghitungan konsentrasi sedimen (Cs) dari pengambilan sampel sedimen melayang pada ketiga lokasi yang secara rinci disajikan pada Tabel 4 yang menunjukkan bahwa konsentrasi sedimen rata-rata pada Sungai Cidurian Tanara 1 sebesar 78,24 mg/l, Tanara 2 sebesar 72,86 mg/l, dan Tanara 3 sebesar 22,92 mg/l. Pada masing-masing lokasi (profil), nilai konsentrasi tersebut meningkat seiring dengan meningkatnya kecepatan dan debit aliran sungai. Berdasarkan standar skala kualitas lingkungan Kep. Men KLH NO. 2/1988, konsentrasi sedimen Sungai Cidurian termasuk kategori baik.
Tabel 4 Hasil perhitungan nilai Cs (Konsentrasi Sedimen melayang) , Debit aliran (m³/dtk), dan Qs (Debit Sedimen Melayang)
Lokasi Konsentrasi sedimen Cs
Besarnya nilai debit sedimen (Qs) ditentukan oleh konsentrasi sedimen dan debit aliran sungai. Faktor-faktor, curah hujan dan parameternya, karakteristik tanah, vegetasi penutup tanah dan tataguna lahan sangat berpengaruh terhadap besarnya konsentrasi sedimen dan debit air sungai, oleh karena itu berpengaruh terhadap besarnya debit sedimen di sungai.
Curah hujan dapat mempengaruhi konsentrasi sedimen (Cs) dan debit sedimen (Qs) walaupun tidak secara langsung. Curah hujan merupakan faktor yang mempengaruhi air larian (run off) dan erosi tanah. Pada saat berlangsungnya hujan, tenaga kinetis hujan yang jatuh dan menggempur/memukul tanah, partikel-partikel tanah akan terlepas dan terangkut oleh aliran air menuju ke tempat lebih rendah dan/atau ke sungai dan/atau diteruskan ke laut. Tenaga kinetis hujan ditentukan salah satunya oleh diameter air hujan. Makin besar diameter air hujan maka makin besar pula kekuatan gempuran/pukulan hujan yang dapat melepaskan partikel-partikel tanah. Menurut Asdak (2002), selain intensitas dan lama waktu hujan, informasi tentang kecepatan jatuhnya hujan juga penting dalam proses erosi dan sedimentasi.
Pola Konsentrasi Sedimen berdasarkan Kedalaman
14
Tabel 5 Konsentrasi sedimen (Cs) per kedalaman
Konsentrasi sedimen (mg/ltr)
Pola Konsentrasi Sedimen berdasarkan Posisi Horisontal (kiri, tengah, kanan) Pada Tabel 5 menunjukkan nilai konsentrasi sedimen melayang pada bagian atas dan bawah tidak memiliki pola. Hal itu sejalan dengan bahwa posisi tidak menentukan kecepatan aliran, kecepatan aliran ditentukan oleh posisi belokan sungai.
Pola Konsentrasi Sedimen berdasarkan Kecepatan Aliran
Pada Tabel 6 menunjukkan hubungan antara kecepatan aliran dengan konsentrasi sedimen. Hal ini sesuai dengan hipotesis yang di uji, dimana nilai kecepatan aliran yang semakin tinggi akan menghasilkan nilai konsentrasi sedimen yang semakin tinggi pula.
Tabel 6 Hubungan antara kecepatan aliran (V) dengan konsentrasi sedimen (Cs)
Lokasi V (m/dtk) Cs (mg/L)
Tanara 1 0.37 78.24
Tanara 2 0.36 72.86
Tanara 3 0.26 22.92
Pola Debit Sedimen berdasarkan Debit Aliran
15
Tabel 7 Hubungan Debit Aliran (Q) dengan Debit Sedimen (Qs) Lokasi Q (m³/dtk) Qs (ton/hari)
Tanara 1 30.23 204.35
Tanara 2 28.80 181.30
Tanara 3 22.84 45.23
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
1. Konsentrasi dan debit sedimen Sungai Cidurian pada lokasi Tanara 1 lebih tinggi dibandingkan Tanara 2 dan Tanara 3. Berdasarkan standar skala kualitas lingkungan Kep. Men KLH NO. 2/1988 konsentrasi tersebut termasuk dalam kategori baik.
2. Konsentrasi sedimen pada permukaan bagian bawah lebih tinggi dibandingkan dengan permukaan bagian atas.
3. Kecepatan aliran air hasil estimasi rumus Vanoni mempunyai kecepatan cukup baik pada kecepatan aliran > 0.4 m/det, sebaliknya jika kecepatannya rendah.
Saran
Sebaiknya ada penelitian lebih lanjut dengan pengambilan sampel yang lebih banyak dan adanya pengulangan pengukuran data minimal sebanyak 3 kali dan banyaknya lokasi yang diteliti agar mendapatkan hasil-hasil yang lebih baik. Sebaiknya tidak mengukur debit atau kecepatan aliran di belokan sungai.
DAFTAR PUSTAKA
Adi. 2008. Analisis dan Karakterisasi Badan Air Sungai, dalam Rangka Menunjang Pemasangan Sistem Pemantauan Sungai Secara Telemetri. Jurnal Hidrosfir Indonesia. BPPT, Jakarta. Vol.3 No.3 Hal. 123-136
Anasiru T. 2005. Analisis perubahan kecepatan aliran pada muara Sungai Palu. Jurnal SMARTek,Vol. 3, No. 2, Mei 2005 : 101 – 112
Anasiru T. 2006. Angkutan Sedimen Pada Muara Sungai Palu. Palu : Universitas Tadulako.
16
Asdak C. 2007. Hidrologi dan Pengendalian Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta (ID): Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
Chow, V.T., 1959. Open Channel Hydaulics. Mc Graw-Hill, New York
Chow V.T. 1964. Hand Book of Applied Hydrology. New York (US): Mc Graw-Hill. New York.
Foster, G. R., dan Meyer, L.D. 1977. Soil erosion and sedimentation by water-an overview. Michigan: Am. Soc. Of Agric. Eng., St. Joseph.
Garde, R. J.,Ranga Raju, K. G. 1977. Mechanics of Sediment Transportation and Alluvial Stream Problems,Willey Eastern Limited, New Delhi. 273-275
Noor Yudha Priyantini dan Irjan. 2009. Pengukuran Kecepatan Arus Air Sungai Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Neutrino Vol. 2 No. 1.
Ongkosongo. 2010. Kuala, Muara Sungai, dan Delta. LIPI. Jakarta.
Pangestu H dan Helmi H. 2013. Analisis Angkutan Sedimen Total pada Sungai Dawas Kabupaten Musi banyuasin. Jurnal Teknik Sipil dan Lingkungan. Vol : 1 No : 1.
Pemerintah Republik Indonesia.1988. Kep. Men. KLH No. 2/1988 tentang Baku Mutu Kualitas Lingkungan, Jakarta.
Saud, Ismail. 2008. Jurnal Prediksi Sedimentasi Kali Mas Surabaya. Fakultas Teknik Sipil ITS : Surabaya
Seta, A.K. 1995. Konservasi Sumber Daya Tanah dan Air Cetakan Kedua. Jakarta (ID): Penerbit Kalam Mulia.
Seyhan,E. 1995. Dasar-Dasar Hidrologi. UGM Press : Yogyakarta
Soewarno. 2000. Hidrologi : Pengukuran dan Pengolahan Data Aliran Sungai (Hidrometri). Bandung: NOVA.
Soemarto, C.D., 1987. Hidrologi Teknik. Usaha Nasional, Surabaya.
Soemarwoto. 1978. Aspek Ekologi dalam Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yayasan Penerbit PUTL, Majalah Nomor : 3/XV/1978.
Sosrodarsono Suyono & Tominaga Masateru, 1984, Perbaikan dan Pengaturan Sungai, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta.
Suhartanto E. 2001. Optimalisasi pengelolaan DAS di sub daerah aliran sungai cidanau Kabupaten Serang Provinsi Banten menggunakan model hidrologi ANSWERS. Makalah Falsafah sains. Bogor (ID): Program Pasacasarjana IPB. Suripin. 2002. Pelestarian Sumber Daya Tanah dan Air. Yogyakarta (ID):
17 Lampiran 1 Konsentrasi sedimen Sungai Cidurian di tiap lokasi
18
Lampiran 2 Nilai n untuk mencari nilai Kecepatan Tanara 1
titik kedalaman(putaran) n Luas penampang basah (m²)
titik kedalaman(putaran) n Luas Penampang Basah (m²)
19
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Ickhwan Lutfi dilahirkan di Bogor tanggal 18 Januari 1991 sebagai anak pertama dari pasangan Bapak Ojan dan Ibu Inah. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA KORNITA dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) dan diterima di Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian.
