BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sebagai salah satu sumber daya, potensi yang terkandung dalam air dapat memberikan
manfaat ataupun kerugian bagi kehidupan dan penghidupan manusia serta lingkungannya.
Perubahan fungsi lingkungan yang disebabkan oleh laju pertumbuhan jumlah penduduk,
serta meningkatnya aktivitas masyarakat dalam memenuhi kebutuhan hidup, telah
berdampak negatif terhadap kelestarian sumber daya air, serta meningkatnya perubahan
morfologi sungai akibat daya rusak air yang disebabkan antara lain berupa banjir, erosi
dan sedimentasi. Analisis angkutan sedimen bertujuan untuk mengetahui besaran
sedimen serta pengaruhnya terhadap morfologi sungai dan cara pengendalian yang tepat
untuk mengurangi efek daya rusak air sehingga tercipta kehidupan masyarakat yang aman
dan nyaman.
1.2 Tujuan
Tujuan dari tugas ini adalah sebagai berikut :
1. Menganalisa angkutan sedimentasi dan mengapa analisanya sangat diperlukan dalam
pengembangan sumberdaya air.
2. Menghitung dan menganalisa besarnya debit sedimen dengan menggunakan Rumus
Van Rijn dan MPM (Meyer Peter dan Muller).
1.3 Dasar Teori
1. Sedimentasi
Tanah atau bagian-bagian tanah yang terangkut oleh air dari suatu tempat yang
mengalami erosi pada suatu daerah aliran sungai (DAS) dan masuk kedalam suatu badan
air secara umum disebut sedimen. Sedimen yang dihasilkan oleh proses erosi dan terbawa
oleh aliran air akan diendapkan pada suatu tempat yang kecepatan alirannya melambat
atau terhenti. Peristiwa pengendapan ini dikenal dengan peristiwa atau proses sedimentasi.
(Arsyad, 2010). Proses sedimentasi berjalan sangat komplek, dimulai dari jatuhnya hujan
yang menghasilkan energi kinetik yang merupakan permulaan dari proses erosi. Begitu
di atas tanah sedangkan bagian lainnya masuk ke sungai terbawa aliran menjadi angkutan
sedimen.
2. Muatan Sedimen Dasar (bed load)
Partikel-partikel kasar yang bergerak sepanjang dasar sungai secara keseluruhan
disebut dengan muatan sedimen dasar (bed load). Adanya muatan sedimen dasar
ditunjukan oleh gerakan partikel-partikel dasar sungai. Gerakan itu dapat bergeser,
menggelinding, atau meloncat-loncat, akan tetapi tidak pernah lepas dari dasar sungai.
Gerakan ini kadang-kadang dapat sampai jarak tertentu dengan ditandai bercampurnya
butiran partikel tersebut bergerak ke arah hilir. (Soewarno, 1991) .
3. Perkiraan Muatan Sedimen Dasar dengan Rumus Empiris
Berbagai persamaan untuk memperkirakan muatan sedimen dasar telah banyak
dikembangkan, walaupun demikian penerapannya untuk penyelidikan di lapangan masih
perlu pengkajian lebih lanjut. Tetapi ada beberapa persamaan yang umumnya digunakan
untuk memperkirakan muatan sedimen dasar. (Soewarno, 1991).
a. Persamaan Meyer-Peter
Persamaan muatan sedimen dasar dari meyer-peter dapat ditulis sebagai berikut
(Soewarno, 1991) :
Keterangan:
q = debit aliran per unit lebar ( /det )
qb = debit muatan sedimen dasar (kg/det/m)
= berat jenis (spesific gravity) dari air
s = berat jenis partikel muatan sedimen dasar
D = diameter butir (mm)
S = kemiringan garis energi/kemiringan dasar saluran (m/m)
Persamaan (1) digunakan untuk ukuran butir yang seragam. Dikembangkan di
laboratorium dengan luas penampang 2 , panjang 50 m, debit bervariasi sampai
= kerapatan (density) air (kg/m)
= kerapatan partikel sedimen (kg/m)
50 = ukuran median butir (m)
g = percepatan gravitasi (9,81 m/det2)
R = jari-jari hidrolis
n’ = koefisien kekasaran untuk dasar rata
n = koefisien kekasaran aktual
Intensitas aliran dihitung dengan rumus:
Intensitas angkutan muatan sedimen dasar:
Laju muatan sedimen dasar per satuan lebar:
dengan:
Maka debit muatan sedimen dasar untuk seluruh lebar dasar aliran adalah:
Keterangan:
Qb = debit muatan sedimen dasar (kg/det)
W = lebar dasar (m)
b. Persamaan Van Rijn
Menurut Van Rijn angkutan sedimen dasar dapat dianalisa cukup akurat
dengan dua parameter yang tak berdimensi (dimensionless parameters) yang
dikemukakan oleh Ackers White dan Yallin (Van Rjin, 1984a), yaitu: Parameter partikel (particle parameter)
Dimana:
= parameter partikel
50= ukuran partikel (m)
g = percepatan gravitasi (9,81 m/det2) = spesific density =
v = koefisien kekentalan kinematik (1.10-6m2/det)
Stage parameter
Dimana:
u’*= kecepatan geser dasar berhubungan dengan butiran partikel (m/det)
* = kecepatan geser dasar kritis menurut Shield(m/det)
T = Stage parameter
C' = koefisien Chezy
= kecepatan aliran rata-rata (m/det)
Kecepatan geser dasar kritis ( * ) dapat dihitung dengan diagram yang
diberikan oleh Shield.
Untuk C’ dihitung dengan persamaan :
Dimana :
Rb = jari–jari hidrolik (m)
D90 = ukuran partikel sedimen (m)
Angkutan sedimen dasar (bed load) per satuan lebar sungai dapat dihitung dengan
persamaan:
Debit angkutan sedimen dasar untuk seluruh lebar dasar saluran :
Keterangan:
qb = Angkutan sedimen dasar pada satu
B = lebar sungai (m)
4. Debit Dominan
Salah satu faktor yang mempengaruhi proses sedimentasi adalah debit aliran. Selama
aliran rendah angkutan sedimen bisa jadi sedikit, sedangkan pada saat aliran tinggi sungai
bisa mengangkut muatan sedimen yang tinggi dengan ukuran sedimen dalam range yang
lebih luas. Namun dalam kenyataannya, aliran sungai mengalirkan debit yang sangat
bervariasi dengan membawa muatan sedimen. Pada beberapa sungai perbandingan (ratio)
debit maksimum dan debit minimum dapat mencapai nilai 1000 atau lebih (Garde, 1977).
Variasi yang beragam pada aliran sungai membawa kesulitan dalam memilih suatu debit
yang mewakili dalam mempelajari karakteristik aliran sungai. Masing-masing peneliti
mengusulkan cara yang berbeda-beda dalam memilih sebuah debit yang mewakili (Garde,
1977), yaitu sebagai berikut :
1. Inggris memperkenalkan konsep “debit dominan”. Menurutnya terdapat suatu
kemiringan dan debit dominan pada saluran yang terjadi (berulang) setiap tahun. Pada
debit ini, dicapai kondisi paling mendekati equilibrium (kesetimbangan), dengan
sangat sedikit kecenderungan untuk berubah. Kondisi ini dapat dianggap berkaitan
dengan pengaruh penggabungan dari berbagai variasi kondisi yang terjadi dalam suatu (9)
(10)
periode waktu yang panjang. Dengan kata lain debit dominan adalah hipotetik debit
tetap (steady) yang akan memberikan hasil yang sama (untuk ukuran saluran rerata)
yang sesungguhnya pada berbagai debit.
2. Blench mengatakan sebagai debit dominan apabila kejadiannya > 50%.
3. USBR mendefinisikan debit dominan sebagai debit yang terbanyak membawa muatan
sedimen dengan material lebih kasar dari 0,0625 mm, serta hubungannya dengan
BAB II
DATA
–
DATA PERHITUNGAN
2.1 Data Perhitungan
Lebar sungai (b) :
Lebar untuk sungai A, B, dan C adalah sama.
- Sungai A = 679 + (dua digit terakhir no. mahasiswa)
= 679 + 89
= 768 m
kecepatan arus (U) :
- Sungai A = 0,541 +(dua digit terakhir no. mahasiswa dalam Desimal)
= 0,541 + 0,89
= 1,431 m/det
- Sungai B = 0,527 +(dua digit terakhir no. mahasiswa dalam Desimal)
= 0,527 + 0,89
= 1,417 m/det
- Sungai C = 0,670 +(dua digit terakhir no. mahasiswa dalam Desimal)
= 0,670 + 0,89
= 1,56 m/det
Massa jenis sedimen (ρs) :
Massa jenis sedimenuntuk sungai A, B, dan C adalah sama.
- Sungai A = 1,65 +(dua digit terakhir no. mahasiswa dalam Desimal)
= 1,65 + 0,89
Tabel 1. Data Perhitungan Bed Load Dengan Formula L.C. Van rijn
Tabel 2. Data Perhitungan Suspended Load Dengan Formula L.C. Van rijn
d A b u Qw g v D50 D90 Rb (U',cr)2 C' U* qb qb
m m2 m m/detik m3/detik m/detik2 m2/detik m m m m/detik m0,5/detik m/detik m3/detik ton/hari
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
1 Sungai A 6.8 4828 710 0.851 4108.628 9.81 8.41E-07 2.43 0.000037 0.0000703 6.672194583 1.000529 0.23987321 0.000084 100.42872 0.02654 7.42730 2.46732E-06 0.518018193
2 Sungai B 7.6 5396 710 0.837 4516.452 9.81 8.41E-07 2.54 0.0000433 0.000092 7.440706012 1.200170 0.199971645 0.000082 99.17795 0.02643 7.56827 3.07679E-06 0.675219841
3 Sungai C 9.517 6757.07 710 0.98 6621.9286 9.81 8.41E-07 2.45 0.0000293 0.000072 9.268525199 0.795987 0.301512552 0.000083 102.81129 0.02986 9.71338 3.27155E-06 0.692520829
1 Sungai A 6.8 4828 710 0.851 4108.628 9.81 8.41E-07 2.43 0.000037 0.0000703 6.672194583 1.000529 0.23987321 0.000084 100.42872 0.02654 7.42730 2.46732E-06 0.518018193
2 Sungai B 7.6 5396 710 0.837 4516.452 9.81 8.41E-07 2.54 0.0000433 0.000092 7.440706012 1.200170 0.199971645 0.000082 99.17795 0.02643 7.56827 3.07679E-06 0.675219841
3 Sungai C 9.517 6757.07 710 0.98 6621.9286 9.81 8.41E-07 2.45 0.0000293 0.000072 9.268525199 0.795987 0.301512552 0.000083 102.81129 0.02986 9.71338 3.27155E-06 0.692520829
Kondisi Pasang
1 Sungai A 0.0026 0.000037 0.0000703 0.851 0.0002109 0.068 1 0.0000637 0.0000029 0.9 3.772E-05 0.000919397 0.0265403 1.0024001 0.002820184 0.0863964 0.0892166 0.3565665 463.51751 104124.57
2 Sungai B 0.0089 0.0000433 0.000092 0.837 0.000276 0.076 1 0.000045 0.0000042 0.5681293 4.689E-05 0.001411884 0.0264329 1.0057061 0.003776055 0.1327771 0.1365531 0.2328066 1138.7755 875672.84
3 Sungai C 0.0063 0.0000293 0.000072 0.98 0.000216 0.09517 1 0.000062 0.0000023 1.0972696 2.882E-05 0.000534893 0.0298552 1.000642 0.001804599 0.0447619 0.0465665 0.5269254 2675.0355 1456075.3
1 Sungai A 0.0026 0.000037 0.0000703 0.851 0.0002109 0.068 1 0.0000637 0.0000029 0.9 3.772E-05 0.000919397 0.0265403 1.0024001 0.002820184 0.0863964 0.0892166 0.3565665 463.51751 104124.57
2 Sungai B 0.0089 0.0000433 0.000092 0.837 0.000276 0.076 1 0.000045 0.0000042 0.5681293 4.689E-05 0.001411884 0.0264329 1.0057061 0.003776055 0.1327771 0.1365531 0.2328066 1138.7755 875672.84
Tabel 3. Data Perhitungan Debit Sedimen Dengan Formula Mayer–Peter Muller
d Qw A b u g D50 D90 Rb S S
m m3/det m2 m m/det m/det2 m m m m3/det/m ton/hari
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
1 Sungai A 6.80 4109 4828.0 710 0.85 9.81 0.000037 0.000070 6.6722 0.0026 6.4611 109.0169 0.0144 0.96 7.0468 148.1553 0.0001 8.8410
2 Sungai B 7.60 4516 5396.0 710 0.84 9.81 0.000043 0.000092 7.4407 0.0089 3.2525 107.7661 0.0052 0.96 8.3533 191.5134 0.0002 14.4682
3 Sungai C 9.52 6622 6757.1 710 0.98 9.81 0.000029 0.000072 9.2685 0.0063 4.0556 111.3995 0.0069 0.96 14.4199 435.9215 0.0002 18.3313
1 Sungai A 6.80 4109 4828.0 710 0.85 9.81 0.000037 0.000070 6.6722 0.0026 6.4611 109.0169 0.0144 0.96 7.0468 148.1553 0.0001 8.8410
2 Sungai B 7.60 4516 5396.0 710 0.84 9.81 0.000043 0.000092 7.4407 0.0089 3.2525 107.7661 0.0052 0.96 8.3533 191.5134 0.0002 14.4682
3 Sungai C 9.52 6622 6757.1 710 0.98 9.81 0.000029 0.000072 9.2685 0.0063 4.0556 111.3995 0.0069 0.96 14.4199 435.9215 0.0002 18.3313
Kondisi Pasang
Kondisi Surut
BAB III
ANALISA PERHITUNGAN
3.1 Perhitungan Bed Load dengan Formula L.C Van Rijn
(tabel terlampir)
- Luas penampang basah (A)
= b x d
= 768 m x 6,8 m
= 5222,4 m2
- Debit air total (Qw)
- Shield Curve (θ cr)
= 0,24 x D*-1
= 0,24 x 1,0005-1
= 0,2399
- Kecepatan geser pada dasar sungai menggunakan Shields (U’,cr)2
=θ cr xΔ x g x D50
= 0,2399 x 1,54 x 9,81 x 0,000037
= 0,000134 m/detik
- Koefisien Chezy (C’)
= 18 Log 3D9012Rb
= 18 Log 3 x 0,000070312 x 6,682
= 100,44 m0,5/detik
- Kecepatan geser dasar efektif dihubungkan dengan butir (U*)
=gC,
=100,44 x 1,4319,81 ,
=0,04462 m/detik
- Transport stage parameter (T)
=(U U crU cr)
=(0,044620,0001340,000134)
= 13,85
- Bed load transport (Qb)
= 0,053 (g)0,5d501,5D*-0,3T2,1
= 0,053 x 1,540,5x 0,0000371,5x 1,0005-0,3x 13,852,1
= 1,156 x 10-5m3/detik x 2,43 x 24 x 3600
erhitungan Bed Load Dengan Formula L.C Van Rijn
No Posisi md mA2 mb m/detikυ m3/detikQw m/detikg 2 m2/detikv S D50m D90m Rbm D* cr
6 7 8 9 10 11 12 13 14
Kondisi Pasang
1 Sungai A 6.8 5222.4 768 1.431 7473.254 9.81 8.41E-07 2.43 0.000037 0.0000703 6.682 1.0005 0.2399 2 Sungai B 7.6 5836.8 768 1.417 8270.746 9.81 8.41E-07 2.54 0.0000433 0.000092 7.453 1.2002 0.2000 3 Sungai C 9.517 7309.1 768 1.56 11402.13 9.81 8.41E-07 2.45 0.0000293 0.000072 9.287 0.7960 0.3015
Kondisi Surut
1 Sungai A 6.8 5222.4 768 -0.349 -1822.62 9.81 8.41E-07 2.43 0.000037 0.0000703 6.6817 1.0005 0.2399 2 Sungai B 7.6 5836.8 768 -0.363 -2118.76 9.81 8.41E-07 2.54 0.0000433 0.000092 7.4525 1.2002 0.2000 3 Sungai C 9.517 7309.1 768 -0.22 -1607.99 9.81 8.41E-07 2.45 0.0000293 0.000072 9.2868 0.7960 0.3015
(U',cr)2 C' U*
T qb qb
m/detik m0,5/detik m/detik m3/detik ton/hari
15 16 17 18 19 20
0.000134 100.440 0.04462 13.85126 1.15673E-05 2.428576105
0.000131 99.190 0.04474 14.30467 1.48366E-05 3.255971314
0.000133 102.827 0.04752 15.91779 1.16911E-05 2.474764295
0.000134 100.440 -0.01088 0.11665 5.08781E-10 0.00010682
0.000131 99.190 -0.01146 0.00438 6.18938E-13 1.3583E-07
3.2 Pehitungan Suspended Load dengan Formula L.C Van Rijn
Perhitungan sungai B & C dalam kondisi pasang, serta perhitungan sungan A, B, & C pada
Perhitungan Suspended Load Dengan Formula L.C Van Rijn
No Posisi S D50m D90m m/detυ ma aminm Ca D84m D16m s Ds Ws U*
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Kondisi Pasang
1 Sungai A 0.0026 0.000037 7.03E-05 1.431 0.000211 0.068 2.89 0.0000637 0.0000029 0.9 3.75E-05 0.000906694 0.044624 2 Sungai B 0.0089 0.0000433 0.000092 1.417 0.000276 0.076 2.56 0.000045 0.0000042 0.568129 4.55E-05 0.001329662 0.044744 3 Sungai C 0.0063 0.0000293 0.000072 1.56 0.000216 0.09517 2.97 0.000062 0.0000023 1.09727 2.9E-05 0.000542137 0.047517
Kondisi Surut
1 Sungai A 0.0026 0.000037 7.03E-05 -0.349 0.000211 0.068 0.00222 0.0000637 0.0000029 0.9 3.8E-05 0.00093396 0.010883 2 Sungai B 0.0089 0.0000433 0.000092 -0.363 0.000276 0.076 0.00001 0.000045 0.0000042 0.568129 4.84E-05 0.001507145 0.011462 3 Sungai C 0.0063 0.0000293 0.000072 -0.22 0.000216 0.09517 0.02539 0.000062 0.0000023 1.09727 2.85E-05 0.000524414 0.006701
Z Z' F-factor m3/detik ton/hariqs qs
15 16 17 18 19 20 21
1.000826 0.002677023 0.050754 0.053431 0.500848 1094.816 245939.6
1.001766 0.003473367 0.074162 0.077635 0.402875 3336.24 2565435
1.00026 0.001690125 0.028516 0.030206 0.618888 5001.396 2722360
Perhitungan Debit Sedimen dengan Formula Meyer - Peter - Muller
No Posisi md mQw3/det mA2 mb m/detυ m/detg 2 D50m D90m Rbm I C C'
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Kondisi Pasang
1 Sungai A 6.80 7473 5222.4 768 1.43 9.81 0.000037 0.000070 6.6817 0.0026 10.8570 109.0280 0.0314 2 Sungai B 7.60 8271 5836.8 768 1.42 9.81 0.000043 0.000092 7.4525 0.0089 5.5020 107.7785 0.0115 3 Sungai C 9.52 11402 7309.1 768 1.56 9.81 0.000029 0.000072 9.2868 0.0063 6.4494 111.4149 0.0139
Kondisi Surut
1 Sungai A 6.80 -1823 5222.4 768 -0.35 9.81 0.000037 0.000070 6.6817 0.0026 2.6479 109.0280 0.0038 2 Sungai B 7.60 -2119 5836.8 768 -0.36 9.81 0.000043 0.000092 7.4525 0.0089 1.4095 107.7785 0.0015 3 Sungai C 9.52 -1608 7309.1 768 -0.22 9.81 0.000029 0.000072 9.2868 0.0063 0.9095 111.4149 0.0007
S S
m3/det/m ton/hari
15 16 17 18 19
1.54 9.5806 235.4931 0.0002 17.7987
1.54 11.4728 308.9741 0.0003 29.5640
1.54 18.0587 611.5345 0.0004 32.5710
1.54 1.1539 9.3167 0.000008 0.7042
1.54 1.4876 13.8321 0.000015 1.3235
BAB IV
PENUTUP
IV.1 Kesimpulan
Kondisi Pasang
Sungai A 2.42857611 245939.5609 17.79874835
Sungai B 3.25597131 2565435.29 29.56395583
Sungai C 2.4747643 2722359.98 32.57099066
Kondisi Surut
Sungai A 0.00010682 13431.23036 0.704160736
Sungai B 1.3583E-07 71752.0129 1.323517998
Sungai C 0.00312964 77123.76736 0.369506326
Pada kedua metode Van Rijn & MPM, dalam keadaan pasang, sedimen yang diangkut
oleh aliran air lebih besar jumlahnya daripada dalam keadaan surut, karena pada
keadaan pasang kecepatan rata-rata relative lebih laju disbanding dalam keadaan surut.
IV.2 Saran
Perlu dipertimbangkan dan dipergunakan data yang handal dan fasih dalam analisis
angkutan sedimen untuk mendapatkan keadaan yang mendekati dengan kondisi
