BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Uraian
Sejak peradaban manusia, proses sedimentasi mempengaruhi persediaan air, irigasi, pertanian, pengendalian banjir, perpindahan sungai, proyek hidroelektrik, navigasi, perikanan dan habitat air (Gracia, 1999 dalam Iskandar, 2008). Beberapa tahun belakangan dikemukakan bahwa sedimentasi memiliki peran yang penting dalam transportasi yang dapat mempengaruhi pertumbuhan ekonomi, untuk itu diperlukannya pengendalian sedimentasi.
Sumber utama dari material yang menjadi endapan fluvial adalah pecahan dari batuan kerak bumi. Peristiwa ini disebut dengan disintegrasi yang prosesnya dapat secara fisik atau kimia. Sebagai akibat proses tersebut adalah terbentuknya butiran tanah dengan berbagai macam sifat yang berbeda, tergantung dari keadaan iklim, topografi, jenis batuan, waktu dan organisme. Apabila partikel tanah tersebut terkikis dari permukaan bumi atau palung sungai maka material yang dihasilkan akan
bergerak atau berpindah menurut arah aliran yang membawanya menjadi angkutan sedimen.
Pengetahuan mengenai angkutan sedimen yang terbawa oleh aliran sungai dalam kaitannya dengan besar aliran sungai akan mempunyai arti penting bagi kegiatan pengembangan dan menejemen sumber daya air, konservasi tanah dan perencanaan bangunan pengamanan sungai. Pengetahuan mengenai sedimen akan memungkinkan untuk dilakukannya pengukuran sedimen yang melayang terbawa aliran ataupun sedimen yang bergerak di dasar sungai. Proses sedimentasi meliputi proses erosi, angkutan (transportation), pengendapan (deposition) dan pemadatan
(compaction) dari sedimentasi itu sendiri. Proses tersebut berjalan sangat komplek,
dimulai dari jatuhnya hujan yang menghasilkan energi kinetik yang merupakan permulaan dari proses erosi. Begitu tanah menjadi partikel halus, lalu menggelinding bersama aliran, sebagian akan tertinggal di atas tanah sedangkan bagian lainnya masuk ke sungai terbawa aliran menjadi angkutan sedimen. Bentuk, ukuran dan beratnya partikel tanah tersebut akan menentukan jumlah besarnya angkutan sedimen.
Dasar sungai biasanya tersusun oleh endapan dari material angkutan sedimen yang terbawa oleh aliran sungai, material tersebut dapat terangkut kembali apabila terjadi kenaikan kecepatan aliran cukup tinggi. Besarnya volume angkutan sedimen tergantung dari pada perubahan kecepatan aliran dan adanya kegiatan di palung sungai. Sebagai akibat dari perubahan volume angkutan sedimen adalah terjadinya penggerusan di beberapa tempat serta terjadinya pengendapan di tempat lain pada dasar sungai sehingga dengan demikian bentuk dari dasar sungai akan selalu berubah.
Erosi dan Sedimentasi merupakan proses terlepasnya butiran tanah dari induknya di suatu tempat dan terangkutnya material tersebut oleh gerakan air atau angin kemudian diikuti dengan pengendapan material yang terdapat di tempat lain (Suripin, 2002). Terjadinya erosi dan sedimentasi menurut Suripin (2002) tergantung dari beberapa faktor yaitu karakteristik hujan, kemiringan lereng, tanaman penutup dan kemampuan tanah untuk menyerap dan melepas air ke dalam lapisan tanah dangkal, dampak dari erosi tanah dapat menyebabkan sedimentasi di sungai sehingga dapat mengurangi daya tampung sungai. Sejumlah bahan erosi yang dapat mengalami secara penuh dari sumbernya hingga mencapai titik kontrol dinamakan hasil sedimen (sediment yield). Hasil sedimen tersebut dinyatakan dalam satuan berat (ton) atau satuan volume (m3) dan juga merupakan fungsi luas daerah pengaliran. Dapat juga dikatakan hasil sedimen adalah besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu (Asdak C., 2007).
Dari proses sedimentasi, hanya sebagian aliran sedimen di sungai yang diangkut keluar dari DAS, sedangkan yang lain mengendap di lokasi tertentu dari sungai (Gottschalk, 1948, dalam Chow, 1964 dalam Suhartanto, 2001). Bahan sedimen hasil erosi seringkali bergerak menempuh jarak yang pendek sebelum akhirnya diendapkan. Sedimen ini masih tetap berada dilahan atau diendapkan di tempat lain yang lebih datar atau sebagian masuk ke sungai.
2.2.1. Erosi
Erosi tanah adalah suatu proses atau peristiwa hilangnya lapisan permukaan tanah atas, baik disebabkan oleh pergerakan air maupun angin. Proses erosi tanah
yang disebabkan oleh air meliputi tiga tahap yang terjadi dalam keadaan normal di lapangan, yaitu tahap pertama pemecahan bongkah-bongkah atau agregat tanah ke dalam bentuk butir-butir kecil atau partikel tanah, tahap kedua pemindahan atau pengangkutan butir-butir yang kecil sampai sangat halus tersebut, dan tahap ketiga pengendapan partikel-partikel tersebut di tempat yang lebih rendah atau di dasar sungai.
Hujan merupakan salah satu faktor utama penyebab terjadinya erosi tanah. Tetesan air hujan merupakan media utama pelepasan partikel tanah. Pada saat butiran air hujan mengenai permukaan tanah yang gundul, partikel tanah dapat terlepas dan terlempar sampai beberapa sentimeter ke udara. Pada lahan datar partikel-partikel tanah tersebar lebih kurang merata ke segala arah, tapi untuk lahan miring terjadi dominasi ke arah bawah searah lereng. Partikel-partikel tanah yang terlepas ini akan menyumbat pori-pori tanah sehingga akan menurunkan kapasitas dan laju infiltrasi. Pada kondisi dimana intensitas hujan melebihi laju infiltrasi, maka akan terjadi genangan air di permukaan tanah, yang kemudian akan menjadi aliran permukaan. Aliran permukaan ini menyediakan energi untuk mengangkut partikel-partikel yang terlepas baik oleh tetesan air hujan maupun oleh adanya aliran permukaan itu sendiri. Pada saat aliran permukaan menurun dan tidak mampu lagi mengangkut partikel tanah yang terlepas, maka partikel tanah tersebut akan diendapkan.
Proses pengangkutan partikel-partikel tanah ini akan terhenti baik untuk sementara atau tetap sebagai pengendapan atau sedimentasi. Proses pengendapan sementara terjadi pada lereng yang bergelombang, yaitu bagian lereng yang cekung akan menampung endapan partikel yang hanyut untuk sementara dan pada hujan berikutnya endapan ini akan terangkat kembali menuju dataran rendah atau sungai.
Sedangkan pengendapan akhir atau sedimentasi terjadi pada sungai. Pada daerah aliran sungai partikel dan unsur hara yang larut dalam aliran permukaan akan mengalir ke sungai sehingga terjadi pendangkalan pada tempat tersebut. Keadaan ini akan mengakibatkan daya tampung sungai menjadi turun sehingga timbul bahaya banjir.
2.2.1.1. Perhitungan Erosi
Pada tugas akhir ini, untuk menghitung banyaknya erosi tanah yang terjadi digunakan metode Universal Soil Loss Equation (USLE). USLE memungkinkan untuk memprediksi laju erosi rata-rata lahan tertentu pada suatu kemiringan dengan pola hujan tertentu untuk setiap macam jenis tanah dan penerapan pengelolaan lahan. Adapun persamaan USLE adalah sebagai berikut :
P C LS K R Ea = × × × × (2.1)
di mana, Ea = banyaknya tanah tererosi per satuan luas per satuan waktu, yang dinyatakan sesuai dengan K dan periode R yang dipilih, dalam praktek dipakai satuan ton/ha/tahun, R = faktor erovisitas hujan dan aliran permukaan, yaitu jumlah satuan indeks erosi hujan, yang merupakan perkalian antara energi hujan (E) dan intensitas hujan maksimum 30 menit (I30)tahunan dalam KJ/ha, K = faktor erodibilitas tanah, yaitu laju erosi per indeks erosi hujan (R) untuk suatu tanah yang diperoleh dari petak percobaan yang panjangnya 22,13 m dengan kemiringan seragam sebesar 9% tanpa tanaman, satuan ton/KJ, LS= faktor panjang-kemiringan lereng, yaitu nisbah antara
besarnya erosi per indeks erosi dari suatu lahan dengan panjang dan kemiringan lahan tertentu terhadap besarnya erosi dari plot lahan dengan panjang 22,13 m dan kemiringan 9%, dibawah keadaan yang identik, tidak berdimensi, C = faktor tanaman penutup lahan dan manajemen tanaman, yaitu nisbah antara besarnya erosi dari suatu lahan dengan penutup tanaman dan manajemen tanaman tertentu terhadap lahan yang identik tanpa tanaman, tidak berdimensi, dan P = faktor tindakan konservasi praktis, yaitu nisbah antara besarnya dari lahan dengan tindakan konservasi praktis dengan besarnya erosi dari tanah yang diolah searah lereng dalam keadaan yang identik, tidak berdimensi.
1. Faktor Erosivitas Hujan (R)
Penyebab utama erosi tanah adalah pengaruh pukulan air hujan pada tanah. Hujan menyebabkan erosi tanah yaitu pelepasan butiran tanah oleh pukulan air hujan pada permukaan tanah dan kontribusi hujan terhadap aliran.
Faktor erosivitas hujan (R) didefinisikan sebagai jumlah satuan indeks erosi hujan dalam setahun. Nilai R yang merupakan daya rusak hujan, dapat ditentukan dengan persamaan yang dikutip dari buku Pelestarian Sumber Daya Tanah Dan Air sebagai berikut:
∑
= = 12 1 30 i EI R (2.2)di mana, R = faktor erosivitas hujan (KJ/ha/tahun), dan EI30 = indeks erosi hujan tahunan (KJ/ha) Untuk menentukan nilai EI30 digunakan data hujan yang tersedia.
Berdasarkan buku Pelestarian Sumber Daya Tanah Dan Air persamaan untuk menentukan nilai EI30 sebagai berikut :
526 , 0 max 474 , 0 211 , 1 30 6,119P N P EI = b × × − (2.3)
di mana, EI30 = indeks erosi hujan bulanan (KJ/ha), Pb = curah hujan bulanan (cm),
N = jumlah hari hujan per bulan (hari), dan Pm ax = hujan maksimum harian (24 jam) dalam bulan yang bersangkutan. EI30 tahunan adalah jumlah EI30 bulanan.
2. Faktor Erodibilitas Tanah (K)
Erodibilitas tanah, atau faktor kepekaan erosi tanah, yang merupakan daya tahan tanah baik terhadap penglepasan dan pengangkutan, terutama tergantung pada sifat-sifat tanah, seperti tekstur, stabilitas agregat, kekuatan geser, kapasitas infiltrasi, kandungan bahan organik dan kimiawi. Di samping itu, juga tergantung pada posisi topografi, kemiringan lereng, dan gangguan oleh manusia. Nilai K diestimasikan dengan menggunakan persamaan :
= K
(
)
− − + − + − 100 ) 3 ( 5 , 2 ) 2 ( 25 , 3 12 10 713 , 2 x 4 O M1,14 S P (2.4)di mana, M = persentase pasir sangat halus dan debu, nilai M dapat dilihat dari Tabel 2.3, O = persentase bahan organik, S = kode tekstur tanah yang dipergunakan dalam klasifikasi tanah, nilai S dapat dilihat dari Tabel 2.1, dan P = kelas permeabilitas tanah, nilai P dapat dilihat dari Tabel 2.2. berikut:
Tabel 2.1: Kode Struktur Tanah (S) Untuk Menghitung Nilai K
Kelas Struktur Tanah (Ukuran Diameter) Kode
Granuler sangat halus (<1mm) 1
Granuler halus (1 sampai 2 mm) 2
Granuler sedang sampai kasar (2 sampai 10 mm) 3
Berbentuk blok, blocky, plat, massif. 4
Tabel 2.2: Kode Permeabilitas Tanah (P) untuk Menghitung nilai K Kelas Permeabilitas Kecepatan (cm/jam) Kode
Sangat lambat < 0,5 1
Lambat 0,5 – 2,0 2
Lambat sampai sedang 2,0 – 6,3 3
Sedang 6,3 – 12,7 4
Sedang sampai cepat 12,7 – 25,4 5
Cepat > 25,4 6
Sumber : Wischmeier dan Smith (1978 dalam Sari, 2008)
Tabel 2.3: Nilai M untuk Beberapa Tekstrur Tanah
Kelas Tekstur Tanah Nilai M
Lempung Berat 210
Lempung Sedang 750
Lempung Pasiran 1213
Lempung Ringan 1685
Geluh Lempung 2160
Pasir Lempung Liatan 2830
Geluh Lempungan 2830 Pasir 3035 Pasir Geluhan 1245 Geluh Berlempung 3770 Geluh Pasiran 4005 Geluh 1390
Geluh Liatan 6330
Liat 8245
Campuran merata 4000
Sumber: Suripin (2001)
3. Faktor Panjang dan Kemiringan Lereng (LS)
Faktor LS, kombinasi antara faktor panjang lereng (L) dan kemiringan lereng
(S) merupakan nisbah besarnya erosi dari suatu lereng dengan panjang dan
kemiringan tertentu terhadap besarnya erosi dari plot lahan. Nilai LS untuk sembarang panjang dan kemiringan lereng dapat dihitung dengan persamaan yang dikutip dari buku Pelestarian Sumber Daya Tanah Dan Air sebagai berikut:
(2.5) di mana, L = panjang lereng (m), S = kemiringan lereng (%), dan z = konstanta yang besarnya bervariasi tergantung besarnya S.
z = 0,5 jika S >5% z = 0,4 jika 5% > S > 3% z = 0,3 jika 3% > S > 1% z = 0,2 jika S < 1%
Nilai LS juga dapat diperoleh dengan menggunakan nomograf seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 2.1. berikut:
(
0,006541 0,0456 0,065)
22 2+ + = L S S LS zGambar 2.1. Nomograf Faktor Panjang-Kemiringan Lereng (LS)
4. Faktor Tanaman Penutup dan Manajemen Tanaman (C)
Faktor ini menggambarkan nisbah antara besarnya erosi dari lahan yang bertanaman tertentu dan dengan manajemen (pengelolaan) tertentu terhadap besarnya erosi tanah yang tidak ditanami dan diolah bersih. Faktor ini mengukur kombinasi pengaruh tanaman dan pengelolaannya. Nilai C merupakan faktor yang sangat rumit dan dipengaruhi oleh banyak variabel. Variabel yang berpengaruh dapat dikelompokkan menjadi dua grup yaitu variabel alami dan variabel yang dipengaruhi oleh sistem pengelolaan.
Nilai faktor C untuk berbagai tanaman dan pengelolaan tanaman yang bersumber dari berbagai penelitian disajikan pada Tabel 2.4. berikut:
Tabel 2.4: Nilai Pengelolaan Tanaman (C)
No. Macam Penggunaan Lahan Nilai Faktor C
1 Tanah terbuka, tanpa tanaman 1,0
2 Hutan atau semak belukar 0,001
4 Savannah dan prairie yang rusak untuk gembalaan 0,1
5 Sawah 0,01
6 Tegalan tidak dispesifikasi 0,7
7 Ubi kayu 0,8 8 Jagung 0,7 9 Kedelai 0,399 10 Kentang 0,4 11 Kacang tanah 0,2 Lanjutan Tabel 2.4.
No. Macam Penggunaan Lahan Nilai Faktor C
12 Padi gogo 0,561
13 Tebu 0,2
14 Pisang 0,6
15 Akar wangi (sereh wangi) 0,4
16 Rumput bede (tahun pertama) 0,287
17 Rumput bede (tahun kedua) 0,002
18 Kopi dengan penutup tanah buruk 0,2
19 Talas 0,85
20 Kebun campuran (Kerapatan tinggi) 0,1 Kebun campuran (Kerapatan sedang) 0,2 Kebun campuran (Kerapatan rendah) 0,5
21 Perladangan 0,4
Hutan alam (Serasah sedikit) 0,005
23 Hutan produksi (Tebang tipis) 0,5
Hutan produksi (Tebang pilih) 0,2
24 Semak belukar, padang rumput 0,3
25 Ubi kayu + kedelai 0,181
26 Ubi kayu + kacang tanah 0,195
27 Padi – sorghum 0,345
28 Padi – kedelai 0,417
Lanjutan Tabel 2.4.
No. Macam Penggunaan Lahan Nilai Faktor C
29 Kacang tanah + gude 0,495
30 Kacang tanah + kacang tunggak 0,571
31 Kacang tanah + mulsa jerami 4t/ha 0,049
32 Padi + mulsa jerami 4t/ha 0,096
33 Kacang tanah + mulsa jagung 4t/ha 0,128
34 Kacang tanah + mulsa crotalaria 3t/ha 0,136 35 Kacang tanah + mulsa kacang tunggak 0,259
36 Kacang tanah + mulsa jerami 0,377
37 Padi + mulsa clotalaria 3t/ha 0,387
38 Pola tanaman tumpang gilir + mulsa jerami 0,079 39 Pola tanaman berurutan + mulsa sisa tanaman 0,357
40 Alang – alang murni subur 0,001
42 Rumput brachiaria 0,002 Sumber: Suripin (2002)
5. Faktor Konservasi Praktis (P)
Nilai faktor tindakan manusia dalam konservasi tanah (P) adalah nisbah antara besarnya erosi dari lahan dengan suatu tindakan konservasi tertentu terhadap besarnya erosi pada lahan tanpa tindakan konservasi. Nilai dasar P adalah suatu yang diberikan untuk lahan tanpa tindakan konservasi. Beberapa nilai faktor P untuk berbagai tindakan konservasi diberikan dalam Tabel 2.5. berikut:
Tabel 2.5: Nilai Faktor P untuk berbagai Tindakan Konservasi Tanah
No. Tanpa Tindakan Pengendalian Erosi Nilai P
1 Tanpa tindakan pengendalian erosi 1,00
2 Terras bangku Konstuksi baik Konstruksi sedang Konstruksi kurang baik Terras tradisional
0,04 0,15 0,35 0,45 3 Strip tanaman Rumput bahia
Crotalaria Dengan kontur
0,40 0,64 0,20 4 Pengelolaan tanah dan Kemiringan0-8%
Penanaman menurut garis kontur Kemiringan 8-20% Kemiringan >20%
0,50 0,75 0,90 Sumber: Suripin (2002)
2.2.2. Sedimentasi
Sedimentasi adalah proses pengendapan material yang terangkut oleh aliran dari bagian hulu akibat dari erosi. Sungai-sungai membawa sedimen dalam setiap alirannya. Sedimen dapat berada di berbagai lokasi dalam aliran, tergantung pada keseimbangan antara kecepatan ke alas pada partikel (gaya tarik dan gaya angkat) dan kecepatan pengendapan partikel
Ada 3 (tiga) macam pergerakan angkutan sedimen yaitu:
1. Bed Load Transport
Partikel kasar yang bergerak di sepanjang dasar sungai secara keseluruhan disebut dengan bed load. Adanya bed load ditunjukkan oleh gerakan partikel di dasar sungai yang ukurannya besar, gerakan itu dapat bergeser, menggelinding atau meloncat-loncat, akan tetapi tidak pernah lepas dari dasar sungai. Pada kondisi ini pengangkutan material terjadi pada aliran yang mempunyai kecepatan aliran yang relatif lambat, sehingga material yang terbawa arus sifatnya hanya menggelinding sepanjang saluran.
2. Wash Load Transport
Wash load adalah angkutan partikel halus yang dapat berupa lempung (silk) dan debu (dust), yang terbawa oleh aliran sungai. Partikel ini akan
terbawa aliran sampai ke laut, atau dapat juga mengendap pada aliran yang tenang atau pada air yang tergenang. Sumber utama dari wash load adalah hasil pelapukan lapisan atas batuan atau tanah di dalam daerah aliran sungai.
Pada kondisi ini pengangkutan material terjadi pada aliran yang mempunyai kecepatan aliran yang relatif cepat, sehingga material yang terbawa arus membuat loncatan-loncatan akibat dari gaya dorong pada material tersebut. 3. Suspended Load Transport
Suspended load adalah material dasar sungai (bed material) yang
melayang di dalam aliran dan terutama terdiri dari butir pasir halus yang senantiasa mengambang di atas dasar sungai, karena selalu didorong ke atas oleh turbulensi aliran. Jika kecepatan aliran semakin cepat, gerakan loncatan material akan semakin sering terjadi sehingga apabila butiran tersebut tergerus oleh aliran utama atau aliran turbulen ke arah permukaan, maka material tersebut tetap bergerak (melayang) di dalam aliran dalam selang waktu tertentu.
2.2.3. Angkutan Sedimen
Pengertian umum angkutan sedimen adalah sebagai pergerakan butiran-butiran material dasar saluran yang merupakan hasil erosi yang disebabkan oleh gaya dan kecepatan aliran sungai. Di dalam perhitungan sifat-sifat sedimen yang dipakai adalah: ukuran, kerapatan atau kepadatan, kecepatan jatuh dan porositas. Laju angkutan sedimen, perubahan dasar dan tebing saluran, perubahan morfologi sungai dapat diterangkan jika sifat sedimennya diketahui.
Beberapa faktor yang mempengaruhi angkutan sedimen adalah:
1. Ukuran Partikel Sedimen
Pengukuran ukuran butiran tergantung pada jenis bongkahan, untuk berangkal pengukuran dilakukan secara langsung, untuk kerikil dan pasir dilakukan dengan
analisa saringan sedangkan untuk lanau dan lempung dilakukan dengan analisa sedimen. Klasifikasi jenis tanah berdasarkan ukuran butir dapat dilihat pada Tabel 2.6. berikut:
Tabel 2.6: Klasifikasi Ukuran Partikel Sedimen
No ORGANISASI UKURAN BUTIR (mm) Kerikil (Gravel) Pasir (Sand) Lanau (Silt) Lempung (Clay) 1 MIT, Massachusetts Institute of Technology > 2 0,06 -2 0,002 -0,06 < 0,002 Lanjutan Tabel 2.6. No ORGANISASI UKURAN BUTIR (mm) Kerikil (Gravel) Pasir (Sand) Lanau (Silt) Lempung (Clay) 2 USDA, United States Department of Agriculture > 2 0,05 -2 0,002 -0,05 < 0,002 3 AASHTO, American Association of State Highway and Transportation Officials 2 -76,2 0,075 -2 0,002 -0,075 < 0,002 4
USCS, Unified Soils
Classification System
4,75 -76,2 0,075
-4,75 Fines (< 0,075)
2. Berat Spesifik Partikel Sedimen
Berat spesifik adalah berat sedimen per satuan volume dari bahan angkutan sedimen. Dirumuskan sebagai berikut:
sedimen Volume sedimen Berat = γ (2.6)
3. Kecepatan Jatuh (Fall Velocity)
Karakteristik dari sedimen adalah kecepatan jatuhnya atau fall velocity (ω),
yang mana adalah kecepatan maksimum yang dicapai oleh suatu partikel akibat gaya gravitasi. Ukuran pasir yang tersuspensi dalam suatu sungai akan tergantung kepada nilai fall velocity-nya. Untuk suatu ukuran butiran sedimen yang besar, akan jatuh dengan cepat dan akan lebih sedikit mendapat tahanan dari air dibandingkan dengan butiran sedimen yang lebih halus.
Persamaan umum untuk mencari nilai fall velocity:
v d g s 2 18 1 γ γ γ ω= − (2.7)
di mana, ω = kecepatan jatuh (m/det), γs = massa jenis sedimen (kg/m3), γ = massa jenis air (kg/m3), g = gravitasi (m/det2), d = diameter sedimen (mm), dan v = viskositas kinematik (m2/det). Nilai fall velocity (ω) dapat diketahui apabila diketahui diameter sedimen (d), temperatur air (°C) dan shape factor dari sedimen. Untuk menentukan fall velocity dapat diperoleh dengan melihat grafik 1.3 buku sediment transport, Chi Ted Yang, halaman 10 seperti pada Gambar 2.2. berikut:
Sumber: Chi Ted Yang (2003)
Gambar 2.2: Grafik Hubungan antara ω dan d
2.2.4. Rumus - Rumus Angkutan Sedimen
Rumus-rumus yang dipakai dalam perhitungan angkutan sedimen adalah persamaan-persamaan Yang’s, Engelund and Hansen, dan Shen and Hung.
A. Persamaan Yang's
Yang’s (1973) mengusulkan formula transportasi sedimen berdasarkan konsep unit aliran listrik, yang dapat dimanfaatkan untuk prediksi materi keseluruhan tempat tidur konsentrasi diangkut dalam flumes tempat tidur pasir dan sungai.
Persamaan Yang’s dapat ditulis sebagai berikut:
− − − + − − = ∗ ∗ ω ω ω ω ω ω S V VS U v d U v d C cr t log log 314 . 0 log 409 . 0 799 . 1 log 457 . 0 log 286 . 0 435 . 5 log 50 50 (2.8) V D W Gw ∗ ∗ ∗ =γ (2.9)
Gw Ct Qs
∗
= (2.10)
di mana, Ct = konsentrasi sedimen total, d50 = diameter sedimen 50% dari material dasar (mm), ω = kecepatan jatuh (m/s), v = viskoditas kinematik (m2/s), V = kece- patan aliran (m/s), Vcr = kecepatan kritis (m/s), S = kemiringan sungai, U* = kecepatan geser (m/s), W = lebar dasar sungai (m), D = kedalaman sungai (m), dan Qs = muatan sedimen (kg/s).
B. Engelund and Hansen
Engelund and Hansen (1967) persamaan Engelund-Hansen didasarkan pada pendekatan tegangan geser. Persamaan Engelund and Hansen dapat ditulis sebagai berikut:
(
)
2 3 50 0 2 1 50 2 1 05 , 0 − − = d g d V q s s s s γ γ τ γ γ γ (2.11) s s W q Q = × (2.12)di mana, τ0 =γ×D×S, τ0 = tegangan geser (kg/m2), dan Qs = muatan sedimen (kg/s).
C. Shen and Hungs
Shen dan Hung (1971) diasumsikan bahwa transportasi sedimen adalah begitu kompleks sehingga tidak menggunakan bilangan Reynolds, bilangan Froude,
kombinasi ini dapat ditemukan untuk menjelaskan transportasi sedimen dengan semua kondisi. Shen & Hung mencoba untuk menemukan variabel yang dominan yang mendominasi laju transportasi sedimen, mereka merekomendasikan kemunduran persamaan berdasarkan 587 set data laboratorium. Persamaan Shen dan Hung dapat ditulis sebagai berikut:
(2.13) Gw =γ∗W∗D∗V (2.14) Qs =Ct∗Gw (2.15) dengan 0075 , 0 32 , 0 57 , 0 = ω VS Y (2.16)
di mana, Ct = kosentrasi sedimen total, V = kecepatan aliran (m/s), ω= kecepatan jatuh (m/s), S = kemiringan sungai, W = lebar sungai (m), D = kedalaman sungai (m), dan Qs = muatan sedimen (kg/s).
2.3. Dampak Erosi dan Sedimentasi 2.3.1. Pengaruh Erosi
Seperti yang telah diuraikan, erosi dan sedimentasi yang diakibatkan oleh pergerakan air (daerah dengan curah hujan tinggi) meliputi beberapa proses. Terutama meliputi proses pelepasan, penghanyutan/pengangkutan dan pengendapan daripada partikel-partikel tanah yang terjadi akibat tumbukan percikan air hujan dan aliran permukaan.
Air hanya akan mengalir di permukaan tanah apabila jumlah air hujan lebih besar daripada kemampuan tanah untuk menginfiltrasi air ke lapisan yang lebih dalam. Dengan menurunnnya porositas tanah, karena sebagian pori-pori tertutup oleh
3 2 872 . 109503 589 . 326309 747 . 324214 459 . 107404 logCt =− + ⋅Y− ⋅Y + ⋅Y
partikel tanah yang halus, maka laju infiltrasi akan semakin berkurang, akibatnya aliran air di permukaan akan semakin bertambah banyak. Aliran air di permukaan mempunyai akibat yang penting. Lebih banyak air yang mengalir di permukaan tanah maka lebih banyak tanah yang terkikis dan terangkut banjir yang dilanjutkan terus ke sungai untuk akhirnya diendapkan. Lebih lanjut tetesan air hujan ini dapat menimbulkan pembentukan lapisan tanah keras pada lapisan permukaan. Akibatnya dapat menyetop sama sekali laju infiltrasi sehingga aliran permukaan semakin berlimpah. Dari uraian ini jelas bahwa pengaruh erosi ini dapat menimbulkan kemerosotan kesuburan fisik dari tanah.
2.3.2. Pengaruh Sedimentasi
Erosi tidak hanya berpengaruh negatif pada lahan dimana terjadi erosi, tetapi juga di daerah hilirnya dimana material sedimen diendapkan. Banyak bangunan-bangunan sipil di daerah hilir akan terganggu, saluran-saluran, jalur navigasi air akan mengalami pengedapan sedimen. Disamping itu kandungan sedimen yang tinggi pada air sungai juga akan merugikan pada penyediaan air bersih yang bersumber dari air permukaan, biaya pengelolaan akan menjadi lebih mahal. Salah satu keuntungan yang dapat diperoleh dari pengendapan sedimen barangkali adalah penyuburan tanah jika sumber sedimen berasal dari tanah yang subur.
2.4. Morfologi Sungai
Morfologi sungai adalah ilmu yang mempelajari sifat, jenis dan perilaku sungai dengan semua aspek perubahannya dalam dimensi ruang dan waktu. Gejala morfologi yang mempengaruhi sungai adalah :
1. Keadaan daerah aliran sungai, yang meliputi unsur topografi, vegetasi, geologi tanah dan penggunaan tanah yang berpengaruh terhadap koefisien rembesan pengaliran, sifat curah hujan serta keadaan hidrologi.
2. Hidrologi di palung sungai.
3. Material dasar saluran, tebing serta berubahnya alur aliran. 4. Aktivitas manusia diantaranya:
• Dibangunnya prasarana air.
• Pengambilan material dasar sungai, tebing sungai dan bantaran sungai. • Pembuangan material dan sampah ke sungai.
2.5. Geometri dan Geoteknik Sungai
Bentuk sungai dapat dibedakan berdasarkan:
1. Topografi sungai meliputi bagian hulu dan hilir sungai dan sungai transisi. Parameter yang menentukan adalah kemiringan dasar saluran, yang dipengaruhi oleh jenis butiran material dasar dan kekasaran dasar sungai. 2. Lapisan dasar sungai yang meliputi:
a. Sungai dengan dasar yang mudah tergerus. b. Sungai dengan dasar yang tidak mudah tergerus.
c. Sungai dengan dasar yang mudah tergerus tetapi terlindung oleh material sungai lain yang mudah bergerak.
d. Sungai dengan lapisan dasar mudah tergerus dan diatasnya terdiri dari perpaduan antara material itu sendiri dengan muatan dasar lepas.
e. Sungai dengan dasar saluran terdiri dari lapisan alluvial tergerus dengan kedalam cukup besar.
3. Jenis sungai dengan dasar batuan gelinding, berpasir, berlempung dan lain-lainnya.
4. Kemiringan dasar saluran yang meliputi sungai dengan kemiringan curam, landai dan bertangga.
5. Bentuk melintang sungai. 6. Pembentukan dasar sungai.
7. Jenis angkutan sedimen dan angkutan materialnya. 8. Pola aliran sungai yang meliputi:
a. Dendritik
Pola ini terjadi pada daerah berbatuan sejenis dengan penyebaran yang luas. Misalnya suatu daerah yang ditutupi oleh endapan sedimen yang meliputi daerah yang luas dan yang umumnya endapan itu terletak pada suatu bidang horizontal.
b. Radial
Biasanya pola radial dijumpai pada lereng gunung api daerah topografi berbentuk kubah.
c. Rektangular
Terdapat di daerah yang batuannya mengalami retakan-retakan. Misalnya batuan jenis limestone.
9. Tinjauan daerah aliran sungai yang meliputi : a. Sungai lurus
Terjadi bukan karena alam tetapi dikarenakan oleh perbaikan aliran sungai olah manusia dan disengaja dibuat lurus.
b. Sungai berliku
Terjadi secara alamiah, sangat sering ditemui dan mempunyai ciri dengan arus yang berupa kurva yang dihubungkan dengan bagian alur sungai yang lurus.
c. Sungai berjalin
Terjadi karena fenomena sungai, sungai ini terdiri dari alur yang dipisahkan oleh pulau ataupun tebing kemudian bersatu kembali di bagian hilirnya.
Topografi sungai termasuk diantaranya adalah kemiringan dasar sungai, alur sungai, geometri permukaan, daya erosi sungai, dan kesemuanya berpengaruh terhadap laju debit sungai dan angkutan sedimen, hal ini dapat merubah bentuk alur sungai dan kemiringan dasar sungai. Geometri permukaan rnempengaruhi alur sungai, kedalaman sungai dan angkutan sedimen sungai.
