BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum
Erosi dan pengangkutan sedimen yang dilakukan oleh air merupakan suatu proses penting
dalam pembentukan suatu daerah aliran sungai dan mempunyai konsekuensi ekonomi serta
lingkungan yang penting. Ada beberapa pengertian dari sedimentasi atau yang biasa juga
disebut proses pengendapan. Menurut Krumbein dan Sloss (1971) sedimentasi berdasarkan
ilmu geologi dan sratigrafi adalah proses-proses yang berperan atas terbentuknya batuan
sedimen.Selanjutnya disebutkan bahwa urutan proses sedimentasi adalah meliputi proses :
pelapukan, perpindahan, deposisi (sedimentasi), serta lithifikasi (pembatuan).
Sedimen merupakan hasil proses erosi, baik berupa erosi permukaan, erosi parit atau
jenis erosi tanah lainnya. Karena adanya transpor sedimen dari tempat yang lebih tinggi
(hulu) ke daerah hilir sehingga dapat menyebabkan pendangkalan waduk, sungai, saluran
irigasi dan terbentuknya tanah baru di daerah pinggiran dan di delta-delta sungai. Dengan
demikian proses sedimentasi dapat memberikan dampak yang menguntungkan dan
merugikan. Menguntungkan karena pada tingkat tertentu adanya aliran sedimen ke daerah
hilir dapat menambah kesuburan tanah serta terbentuknya tanah garapan baru di daerah hilir,
dan pada saat yang bersamaan aliran sedimen juga dapat menurunkan kualitas perairan dan
pendangkalan badan perairan. Hasil sedimen biasanya diperoleh dari pengukuran sedimen
layang dalam sungai (suspended sediment) atau dengan pengukuran langsung di dalam
waduk. Batuan sedimen dibentuk dari batuan yang telah ada oleh kekuatan luar (gaya)dalam
seperti batuan beku dihancurkan, diangkut dan kemudian diendapkan ditempat-tempat yang
rendah letaknya, misalnya di laut, samudra atau danau (Kaliti,1963).
Kebanyakan sumber dari material sedimen adalah daratan, dimana erosi danpelapukan
sangat nyata terhadap pengikisan daratan dan dipindahkan ke laut. Pelapukanadalah aksi dari
tumbuhan dan bakteri, juga proses kimia, termasuk juga penghancuranbatuan secara mekanik
(Drake 1978).
2.2 Sifat-sifat sedimen
Sifat-sifat sedimen adalah sangat penting di dalam mempelajari proses erosidan
sedimentasi. Sifat sedimen yang paling mendasar adalah ukuran dan bentuknya,setelah itu
densitas, kecepatan jatuh ,dan lain-lain.
2.2.1 Ukuran dan Bentuk
Sedimen dapat diklasifikasikan berdasarkan ukuran butir menjadi lempung, lumpur,
pasir, kerikil, koral (pebble), dan batu. Salah satu klasifikasi yang terkenal adalah skala
Wenworth yang mengklasifikasikan sedimen berdasarkan ukuran (dalam millimeter) seperti
yang ditunjukkan pada Tabel 2.1.
Dalam skala Wenworth tersebut partikel yang berukuran diantara 0,0625 dan2
millimeter dianggap sebagai pasir. Material yang lebih halus dianggap sebagai lumpur
(silt)dan lempung (clay). Sedangkan material yang lebih besar dari pasir disebut koral
(pebbles) dan brangkal (cobbles). Pada kebanyakan lokasi, brangkal (cobbles) adalah material
Tabel 2.1 Ukuran Partikel Sedimen Berdasarkan Skala Wentworth
Pasir sangat halus 1/16-1/8
Lanau Lanau kasar 1/16-1/32
Lanau sedang 1/64-1/32
Lanau halus 1/128-1/64
Lanau sangat halus 1/256-1/128
Lempung Lempung kasar 1/640-1/256
Lempung sedang 1/1024-1/640 Lempung halus 1/2360-1/1024 Lempung sangat halus 1/4096-1/2360
Untuk beberapa studi kasus analisa ayakan menggunakan SNI 03-6388-2000 dan SNI
03-6408-2000 seperti pada Tabel 2.2 dan Tabel 2.3.
Tabel 2.2 Standar ukuran saringan
Standar Ukuran (mm) Alternatif saringan
Tabel 2.3 Batasan-batasan ukuran butiran tanah
Jenis butiran Ukuran butiran
Pasir kasar 2.0 mm – 0,42 mm
Pasir Halus 0,42 mm – 0,075 mm
Lanau 0,075 mm – 0,002 mm
Lempung 0,002 mm – 0,001 mm
Kolloida < 0,001 mm
Untuk menentukan batasan dari ukuran dalam suatu sample pasir, harus dilakukan
analisis ukuran. Mengayak pasir adalah dimaksudkan untuk menemukanbatasan dari ukuran
dalam sampel. Biasanya ayakan berupa pan dengan saringan kawat sebagai suatu standar
diberikan di dasarnya dan diklasifikasikan seperti yang dapat dilihat dalam Tabel 2.2. Ayakan
disusun dalam suatu tumpukan di mana untuk ayakan yang lebih besar ditaruh pada bagian
atas dan ayakan yang lebih halus berada di bawah daripada ayakan yang lebih besar.
Kinerja daripada pengayakan ini dimulai dengan sampel diletakkan pada ayakan yang
paling atas dan ayakan digetarkan sehingga pasir jatuh sejauh mungkin menembus tumpukan
ayakan yang berada dibawahnya. Ukuran fraksi yang berbeda kemudian akan terjebak dalam
ayakan dengan ukuran variasi yang berbeda, lalu berat pasir yang tertangkap dalam setiap
ayakan ditimbang dan kemudian didapatlah persentase dari berat total sampel yang melewati
ayakan tersebut.
Bentuk dari sedimen alam beraneka ragam dan tidak terbatas. Di samping ukuran
butir, bentuk partikel juga penting, karena ukuran partikel sedimen itu sendiri belum cukup
harga kecepatan endap yang lebih kecil dan akan lebih sulit untuk terangkut dibandingkan
dengan suatu partikel yang bulat seperti muatan dasar.
Sifat-sifat yang paling penting dan berhubungan dengan angkutan sedimen adalah
bentuk dan kebulatan butir (berdasarkan pengamatan H. Wadell). Bentuk butiran dinyatakan
dalam kebulatannya yang didefinisikan sebagai perbandingan daerah permukaan partikel.
Daerah permukaan sulit ditentukan dan isi butiran relatif kecil,sehingga Wadell mengambil
pendekatan untuk menyatakan kebulatan.
Kebulatan dinyatakan sebagai perbandingan diameter suatu lingkaran dengan daerah
yang sama terhadap proyeksi butiran dalam keadaan diam pada ruang terhadap bidang yang
paling besar terhadap diameter yang paling kecil atau dengan kata lain kebulatan
digambarkan sebagai perbandingan radius rata-rata kelengkungan ujung setiap butir terhadap
radius lingkaran yang paling besar (daerah proyeksi atau bagian butir melintang).
2.2.2 Massa Jenis (Densitas)
Densiti dari kebanyakan sedimen yang lebih kecil dari 4 mm adalah 2.650
kg/m3(graviti spesifik, s = 2.65). densiti darimineral lempung (clay) berkisar dari 2.500
sampai 2.700 kg/m3.
Densitas merupakan perbandingan massa terhadap suatu volume zat. Densitaspada
dasarnya merupakan fungsi langsung dari kedalaman sungai, serta dipengaruhi juga oleh
salinitas, temperatur dan tekanan. Secara matematis dituliskan dalam Persamaan 2.1.
ρ
=
...
( 2.1 )dimana:
m = massa (gr)
v = volume (cm3)
Besarnya ρa tidak tetap, tergantung pada suhu, tekanan dan larutan. Pada air tawar memiliki nilai ρa = 1000 kg/m3, dan air laut memiliki nilai ρa = 1030 kg/m3. Pada perhitungan angkutan sedimen, pengaruh perbedaan kerapatan pada umumnya diabaikan.
Data massa jenis dari beberapa zat dapat dilihat dalam Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Data Massa Jenis Dari Beberapa Zat.
Zat Kerapatan (kg/m3)
Zat cair
Air 1,00 x 10
Air laut 1,03 x 10
Darah 1,06 x 10
Bensin 0,68 x 10
Air raksa 13,6 x 10
Zat padat
Es 0,92 x 10
Alumunium 2,70 x 10
Besi & baja 7,8x 10
Emas 19,3 x 10
Gelas 2,4 – 2,8 x 10
Kayu 0,3 – 0,9 x 10
Tembaga 8,9 x 10
Timah 11,3 x 10
Tulang 1,7 – 2,0 x 10
Zat gas
Helium 0,1786
Hidrogen 0,08994
Uap air
100° C 0,6
2.3 Sifat-sifat Cairan
Angkutan sedimen di sungai pada umumnya digerakkkan oleh aliran air yang berada
dalam sungai tersebut, oleh sebab itu sangatlah penting untuk mengetahui sifat-sifat daripada
alirannya terutama aliran pada saluran yang terbuka. Beberapa sifat dan parameter yang
saling berkaitan dan berpengaruh pada pengangkutan sedimen dapat dilihat pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5 Parameter yang berpengaruh pada pengangkutan sedimen
BESARAN SIMBOL SATUAN/DIMENSI KETERANGAN
Rapat massa /
kerapatan air Kg. -
Rapat massa /
kerapatan sedimen Kg. -
Kerapatan relatif
dalam air ∆ -
∆=
/
Viskositas dinamatik H Kg. . -
Viskositas kinematik N / det -
Tegangan permukaan ∑ Kg. -
2.3.1 Berat Spesifik Partikel Sedimen
Besarnya harga γ tergantung pada tempat di bumi (g), pada garis katulistiwa harga g = 9,78 m/det2, sedangkan di daerah kutub harga g = 9,832 m/det2 . Dengan demikian pada umumnya
diambil harga rata-rata g = 9,8 m/det2.
2.3.2 Kekentalan (viscocity)
Kekentalan (viscocity) merupakan sifat zat cair untuk melawan tegangan geser atau
perubahan sudut, terbagi dua macam :
1. Kekentalan kinematik (ν)
Kekentalan kinematik sangat dipengaruhi suhu :
V =
. ... ( 2.3 )2. Kekentalan dinamik (η)
Kekentalan dinamik dipengaruhi partikel sedimen.
Untuk larutan yang dicairkan (c < 0.1) – Einstein (1906), mendapat :
1 2,5 ... ( 2.4 )
dimana ηm adalah koefisien kekentalan dinamik – campuran/larutan sedimen; η adalah
koefisien kekentalan dinamik air bersih; dan c merupakan konsentrasi sedimen.
2.3.3 Kerapatan relatif dalam air - Δ(tanpa dimensi)
Kerapatan relatif dalam air adalah perbandingan selisih kerapatan suatu zat/sedimen
∆
...
( 2.5 )2.4 Pengangkutan Sedimen
Sedimentasi adalah proses pengendapan material yang terangkut oleh aliran dari
bagian hulu menuju bagian hilir akibat dari terjadinya 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. Sedimen dapat diangkut dengan tiga cara :
• Suspension; umumnya terjadi pada sedimen-sedimen yang ukurannya sangat kecil (seperti
lempung) sehingga mampu diangkut oleh aliran air atau angin yang ada.
• Bedload; terjadi pada sedimen yang relatif ukurannya lebih lebih besar (seperti pasir,
kerikil, kerakal, bongkahan) sehingga gaya yang ada pada suatu aliran yang bergerak dapat
berfungsi dan memindahkan partikel-partikel yang besar di dasar. Pergerakan dari butiran
pasir dimulai pada saat kekuatan gaya aliran melebihi kekuatan inersia butiran pasir tersebut
pada saat diam. Gerakan-gerakan tersebut bisa menggeser, menggelinding, atau bahkan bisa
mendorong antara sesama sedimen yang lainnya.
• Saltation; umumnya terjadi pada sedimen yang berukuran seperti pasir, dimana aliran fluida
yang ada mampu menghisap dan mengangkut sedimen pasir sampai akhirnya karena gaya
gravitasi yang sedang bekerja kemudian mampu mengembalikan sedimen pasir tersebut ke
dasar.
Sedangkan berdasarkan asalnya material angkutan dapat dibedakan menjadi 2
macam, yaitu (Yiniarti, 1997) :
• Muatan material dasar (bed material transport), yang berasal dari dasar, berarti bahwa
angkutan ini ditentukan oleh keadaan dasar dan aliran (dapatterdiri dari sedimen dasar dan
• Muatan cuci (wash load), yang berasal dari hasil erosi daerah aliran sungai dan tidak
berhubungan dengan kondisi hidrolik aliran setempat. Angkutan ini terdiri dari butiran yang
sangat halus dengan diameter < 50μm (terdiri darilempung dan lanau) yang hanya dapat
bergerak dengan cara melayang dan tidak berada pada dasar sungai. Beban ini terdiri atas
partikel-partikel yang sangat halus dan koloid, yang mengendap sangat lamban meskipun
dalam air tenang sekalipun. Jenis bahan ini didapatkan dari bahan alas ( bed material ) dalam
jumlah yang sangat sedikit, jadi jumlahnya sangat terbatas. Aliran turbulen yang biasa saja di
alur sungai sudah mempunyai kemampuan besar untuk mengangkut beban bilas, sehingga
banyaknya beban bilas yang diangkut hanya merupakan fungsi penyediaan material yang
terdapat di alas sungai.
Jumlah beban layang dan bilas lebih mudah untuk diukur karena partikel-partikel
sedimen tersebut bergerak secepat aliran, maka konsentrasi sedimen jika dikombinasikan
dengan pengukuran debit menghasilkan besarnya pengangkutan sedimen. Laju pengangkutan
sedimen adalah 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 secara cepat dan laju
pengangkutan sedimennya tinggi, maka diperlukan beberapa pengukuran untuk menentukan
laju harian rata-rata secara lebih teliti. Pada umumnya dalam kondisi seperti ini penggunaan
cara depth integrating akan terlalu banyak memakan waktu, sehingga hanya cukup diambil
satu atau dua buah contoh air pada titik-titik yang ditetapkan dalam sungai. Suatu korelasi
antara konsentrasi-konsentrasi yang diukur pada pada titik-titik yang telah ditetapkan dengan
konsentrasi keseluruhan dapat dihitung dari pengukuran-pengukuran terdahulu yang lebih
ditetapkan kemudian dapat diperoleh dari korelasi tersebut. Prosedur ini digunakan dalam
program pengambilan sampel sedimen di kanada dengan maksud untuk penghematan biaya.
Sekali laju rata-rata pengangkutan sedimen diketahui, hasil musiman atau tahunan
dalam daerah pengaliran dapat diperoleh dengan menjumlahkan laju harian. Hasil sedimen
tahunan ini kerap kali berkorelasi secara baik dengan debit rata-rata tahunan. Jika demikian
halnya, maka apabila terdapat variasi yang jauh dari korelasi, maka merupakan indikasi yang
mengundang penilaian terhadapa perubahan situasi dalam daerah pengalirannya. Hasil
sedimen musiman atau tahunan dapat juga ditentukan dari pengukuran terhadap perubahan
dasar waduk yang dilewati oleh sungai tersebut.
Pengukuran secara periodik pada penampang-penampang melintang waduk yang
telah ditetapkan, dibarengi dengan pengamatan berat jenis dari dari bahan endapan akan
merupakan perkiraan banyaknya endapan sedimen di waduk. Bahan endapan tersebut hanya
merupakan sebagian dari besarnya pengangkutan total sedimen tahunan, karena sebagian lain
dari sedimen terangkut oleh aliran keluar dari waduk. Besarnya pengangkutan sedimen yang
keluar dari waduk tergantung dari ukuran butirannya dan luas waduk tersebut, besarnya aliran
keluar dari waduk, sifat-sifat bahan sedimen dan sifat-sifat outlet waduk. Dua buah faktor
pertama tersebut diatas mempengaruhi waktu penampungan, yakni waktu selama mana
pengendapan dapat terjadi dalam waduk. Waktu penampungan dalam hubungannya dengan
kecepatan mengendap dari butiran-butiran sedimen, merupakan faktor utama yang
mempengaruhi aliran keluar sedimen. Letak outlet pada bendungan dapat juga mempengaruhi
lebih-lebih jika letaknya pada berada pada elevasi rendah, sehingga aliran sedimen dapat
terjadi pada zona dimana terdapat konsentrasi sedimen yang lebih tinggi.
Shen dan Hungs mengasumsikan bahwa transportasi sedimen ialah kondisi yang
kompleks sehingga tidak menggunakan bilangan Froude, bilangan Reynolds, dimana
kombinasi ini didapati untuk menjelaskan semua kondisi transportasi sedimen. Sheng dan
Hungs mencoba menemukan variabel dominan yang mendominasi laju transportasi sedimen.
Persamaan Sheng dan Hungs dinyatakan sebagai berikut :
log 107404,459 324214,747. 32630,589. + 109503,872. … … ….( 2.6 )
Gw = ∗ ∗ ∗ ...( 2.7 )
Qs = Ct * Gw ... ( 2.8 )
Y =
,, , ... ( 2.9 )di mana :
Ct = kosentrasi sedimen total,
V = kecepatan aliran (m/s),
= kecepatan jatuh (m/s),
S = kemiringan sungai,
W = lebar sungai (m),
D = kedalaman sungai (m),
Qs = muatan sedimen (kg/s)
B. Persamaan Yang’s
Yang’s (1973) memberikan formula transportasi sedimen berdasarkan konsep unit aliran
listrik, dimana bisa dimanfaatkan untuk untuk memprediksi keseluruhan konsentrasi yang
diangkut dalam dasar flumes.
Persamaan Yang’s dinyatakan sebagai berikut :
( 1,799
–
0,409 log
0,314 log
∗) log (
–
)...
( 2.10 )Gw =
∗
∗ ∗
...
( 2.11 )Qs = Ct * Gw ...
( 2.12 )di mana :
Ct = konsentrasi sedimen total,
d50 = diameter sedimen 50% dari material dasar (mm),
ω = kecepatan jatuh (m/s),
v = viskositas kinematik (m2/s),
V = kecepatan 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),
Qs = muatan sedimen (kg/s).
C. Persamaan England and Hansen
England dan Hansen didasarkan pada pendekatan tegangan geser.Persamaan England
dan Hansen dinyatakan sebagai berikut :
= 0,05
[
/
[
/...
( 2.13 )Qs = W *
...
( 2.14 )di mana :
Qs = muatan sedimen (kg/s).
D. Persamaan Laursen
Berdasarkan data hasil eksperimen, Laursen ( 1958 ) mengusulkan sebuah persamaan
transport sedimen dari hubungan antara kondisi aliran dan hasil debit sedimennya.
Persamaan Laursen dinyatakan sebagai berikut :
Ct = 0.01
/1
)
10
∗
... ( 2.15 )
∗ /
... ( 2.16 )
Qs = Q*Ct
... ( 2.17 )di mana :
Ct = konsentrasi sedimen total,
d50 = diameter sedimen 50% dari material dasar (mm),
ω = kecepatan jatuh (m/s),
= tegangan geser (kg/m2)
U* = kecepatan geser (m/s),
Qs = muatan sedimen (kg/s).
2.4.2 Metode Einstein
Dalam penentuan beban material dasar dengan menjumlahkan beban melayang dan
beban dasar digunakan metode Einsten (1950). Ia adalah orang pertama yang
memperkenalkan ide daripada tegangan geser efektif. Tegangan geser total dipertimbangkan
geser yang berhubungan dengan tegangan geser akibat pembentukan dasar saluran ( form
shear stress ) .
, ... ( 2.18 )
Tegangan geser butiran adalah tegangan efektif untuk membawa sedimen
merupakan tegangan geser yang menghasilkan kecepatan rata-rata bila semua perlawanan
disebabkan kekasaran geseran. Dengan harga-harga yang diketahui dari kecepatan dan radius
hidraulik, tegangan geser efektif dapat dihitung langsung dari persamaan kecepatan yang
dipilih dan parameter geseran butiran. Ide ini telah dipakai dari awalnya pada hampir semua
hubungan transport sedimen, kecuali untuk metode yang langsung didasarkan pada kecepatan
atau kedalaman. Metode Einstein ini memperkenalkan beberapa konsep dasar dalam
transportasi sedimen yang kemudian dimodifikasi oleh lainnya untuk perhitungan transportasi
sedimen walaupun prosedur dasar difusinya kompleks serta beberapa ketidakpastian dalam
penentuan koefisien.
2.4.3 Pengendalian Sedimen
Cara pengendalian sedimen yang terbaik adalah pengendalian sedimen yang dimulai
dari sumbernya, yang berarti dalam hal ini dimaksudkan merupakan pengendalian erosi.
Sekali sedimen itu dihasilkan, maka harus ada tindakan lain yang dapat diambil untuk
memperkecil akibat-akibatnya. Tindakan-tindakan yang dimaksud antara lain berupa :
1. Pengendalian sungai ( river training )
Dalam hal ini terdiri atas pembuatan tanggul-tanggul, krib, bendung pembimbing (
Inggris : guiding dam , Belanda : strekdam ).
Bangunan inlet harus diletakkan sedemikian rupa sehingga laju masuknya sedimen ke
saluran harus seminimal mungkin. Untuk memperkecil masuknya sedimen ke saluran adalah
dengan membuat pembilas ( excluder ) atau saluran pengendap ( setling basin ), sebelum air
dimasukkan dalam saluran.
3. Pemilihan lokasi waduk yang benar
Pemilihan lokasi bendungan untuk waduk harus dipilih di hulu anak sungai yang
banyak mengangkut sedimen, agar tidak masuk ke dalam waduk, sejauh pemilihan lokasi lain
masih dimungkinkan.
4. Pembangunan checkdam di hulu waduk
Checkdam-checkdam tersebut berfungsi untuk mengumpulkan sedimen. Bila
checkdam-checkdam tersebut tidak dibangun, maka sedimen akan masuk ke dalam waduk,
sehingga akan memperpendek umur dari pada waduk tersebut.
5. Membuat alur pintas atau sudetan ( by pass channel )
Alur pintas atau sudetan tersebut dimaksudkan untuk mengelakkan aliran yang
mengandung sedimen agar tidak masuk ke dalam waduk. Kesulitan yang akan dihadapi oleh
pemecahan persoalan dengan cara ini ialah karena jumlah sedimen terbesar terjadi pada
waktu banjir, sedangkan waduk harus menampung air banjir tersebut untuk maksud
pengendalian banjir atau untuk maksud konservasi air permukaaan.
6. Perencanaan outlet waduk yang baik
Pembuatan bangunan outlet yang dekat dengan dasar sungai akan akan memberikan
kemungkinan membilas endapan yang terdiri atas material halus.
7. Perencanaan bangunan-bangunan ( structures ) yang baik
Perencanaan ini harus sedemikian baiknya sehingga dapat dihindarkan pengendapan
sedimen di depan bukaan ( opening ), atau ruang di mana ambang-ambang, pintu-pintu dan
2.5 Kecepatan Jatuh partikel 2.5.1 Hukum Stokes
Kecepatan jatuh sebuah partikel merupakan parameter yang sangat penting
untukmempelajari sedimentasi di sungai dan juga proses pengendapan lain yang berlangsung
serta untuk menentukangerak sedimen dalam suspensi maupun dasar saluran. Kecepatan
jatuh butiran ditentukan dengan persamaan hambatan aliran:
( ) g = ... ( 2.19 )
... ( 2.20)
∆
... ( 2.21 )
w
∆ ………... ( 2.22 )dimana :
w = kecepatan jatuh sedimen (mm/s)
g = kecepatan gravitasi (m/det2)
D = diameter butiran sedimen (mm)
CD = koefisien hambatan
Δ= (ρs - ρa) / ρa
ρa = rapat massa air (1025 kg/m3)
ρs = rapat massa sedimen (kg/m3)
Harga besaran CD tergantung dari bilangan Reynold dan bentuk dari partikel.
Re =
...
( 2.23 )V = kecepatan arus (mm/s)
ν= viskositas kinematik
Untuk partikel berbentuk bola dan bilangan Reynold rendah (Re < 1) (koefisien hambatan di
daerah Stokes adalah CD = 24/Re), rumus di atas menjadi :
w =
g
∆...
( 2.24 )atau untuk mencari fall velocity dari suatu sedimen bisa juga digunakan persamaan
umum seperti berikut :
w =
(
) ...
( 2.25 )2.5.2 Bottom Withdrawal Tube
Metode ini menggunakan alat yang dinamakan bottom withdrawal tube seperti yang
dilampirkan pada Gambar 2.3. Awalnya sedimen yang diuji diambil dengan alat tersebut
secara melintang dengan dua sisi terbuka pada kedalaman 1 meter. Kemudian sedimen yang
diambil tersebut diangkat secara vertikal dengan bagian bawahnya yang telah ditutup, lalu
dibawa ke permukaan untuk kemudian dimasukkan dalam sebuah wadah dengan
pengendapan dalam perhitungan waktu 3’, 6’, 10’,15’, 25’, 40’, 60’. Dengan demikian, ada
tujuh sampel sedimen yang telah diambil untuk dihitung konsentrasinya dengan metode
gravimetri.
Konsentrasi sedimen didapati dari hasil laboratorium kimia analitik. Dengan
mengambil contoh sedimen sebanyak 50 ml dan kemudian ditaruh pada sebuah kertas saring
dandi-oven agar sampel tersebut kering sempurna. Kemudian setelah itu ditimbang berat
kertas saring dan sedimen diatasnya. Dengan perhitungan sebagai berikut:
Dimana :
C = konsentrasi sedimen (kg/m3)
a = massa kertas saring + sedimen
b = massa awal kertas saring
Untuk analisa data kecepatan jatuh sedimen, nilai konsentrasi yang dipakai dalambentuk
persentase (%) dengan tujuh perhitungan sesuai sampel.
∑ x 100% ; ∑ x 100% ; dst... ( 2.27 )
Perhitungan untuk kecepatan jatuhnya sendiri dengan:
W =
( mm/s ) ...
( 2.28 )2.6 Morfologi Sungai dan Karakteristiknya
Morfologi sungai adalah ilmu yang mempelajari jenis, sifat, serta perilaku sungai
dengan mencakup seluruh aspek perubahannya dalam dimensi ruang dan waktu. Sungai
mempunyai fungsi mengumpulkan curah hujan dalam suatu daerah tertentu dan
mengalirkannya ke laut. Sungai itu dapat digunakan juga untuk berjenis-jenis aspek seperti
pembangkit tenaga listrik, pelayaran, pariwisata, perikanan dan lain-lain. Dalam bidang
pertanian sungai itu berfungsi sebagai sumber air yang penting untuk irigasi. Sungai
merupakan tempat mengalirnya air. Sungai berfungsi sebagai alat transportasi, sumber bahan
baku tenaga listrik, dan tempat pembuangan akhir. Didaerah perkotaan sungai digunakan
sebagai tempat mengalirnya air ketika hujan.Karena itu sungai merupakan bagian yang
penting dari suatu kota. Apabila sungai tersumbat, aliran air yang mengalir didaratan tentunya
tidak bisa tersalurkan dengan lancar, hal itu bisa mengakibatkan terjadinya banjir. Ada
beberapa penyebab yang mengakibatkan banjir, salah satunya adalah karena pengendapan
sedimentasi pada sungai. Sedimentasi menyebabkan pendangkalan sungai, hal itu terjadi
kedalaman sungai, bisa menyumbat aliran sungai dan terjadilah banjir. Selain itu
pendangkalan sungai juga bisa mengakibatkan meluapnya air sungai,jika terdapat debit air
yang banyak yang melebihi kemampuan daya tampung aliransungai. Sehingga diperlukan
beberapa analisis yang detail guna mengatasi seberapajauh sedimentasi sungai yang
mempengaruhi terjadinya banjir.
Aliran sungai pada umumnya memiliki aliran yang bercabang, denganaliran yang
memiliki debit besar sebagai sungai utama dan anak sungai untuk debit yang lebih kecil dari
sungai utama. Pecabangan sungai juga merupakan salah satu tempat yang rawan
mengakibatkan banjir, karena tingkat sedimentasi yang terjadi dalam aliran tersebut
dipengaruhi oleh dua aliran dengan tingkat debit aliran yang berbeda. Sehingga tingkat
sedimentasi pada percabangan, dimungkinkan lebih banyak dibandingkan dengan tingkat
sedimentasi pada aliran yang lain. Hal itu dikarenakan sedimen yang dibawa tidak hanya dari
satu arus sungai,tapi bisa lebih dari satu sungai. Dalam aliran sungai yang terdapat
sedimentasi, tingkat sedimentasi bisa diakibatkan oleh beberapa faktor alam, dan juga
keadaan morfologi dari sungai tersebut. Tingkat sedimentasi dari segi morfologi memiliki
beberapa faktor, salah satunya keadaan dinding sungai, adanya jembatan, dan adanya
pelengseran pada bagian bagian bawah sungai yang tentu dari keadaan morfologi tersebut
mempengaruhi tingkat sedimentasi. Selain itu, ada juga faktor alam yang mempengaruhi
dalam proses sedimentasi. Kecepatan aliran sungai, debit aliran, dan juga ketinggian sungai
bisa mengakibatkan proses sedimentasi bisa semakin besar terjadi. Karena itu bisa
dimungkinkan kalau faktor-faktor tersebut tidak terprediksi, banjir bisa terjadi kapan saja.
2.6.1 Daerah Pengaliran
Daerah pengaliran sebuah sungai adalah daerah tempat presipitasi itu
mengkonsentrasi ke sungai. Garis batas daerah-daerah aliran yang berdampingan disebut
pada peta topografi. Daerah pengaliran, topografi, tumbuh-tumbuhan dan geologi mempunyai
pengaruh terhadap debit banjir, corak banjir, debit pengaliran dasar dan seterusnya.
2.6.2 Corak dan Karakteristik Daerah Pengaliran
1. Daerah Pengaliran Berbentuk Bulu Burung
Jalur daerah di kiri kanan sungai utama di mana anak-anak sungai mengalir ke sungai
utama disebut daerah pengaliran bulu burung. Daerah pengaliran sedemikian mempunyai
debit banjir yang kecil, oleh karena waktu tiba banjir dari anak-anak sungai itu berbeda-beda.
Sebaliknya banjirnya berlangsung agak lama.
2. Daerah Pengaliran Radial
Daerah pengaliran yang berbentuk kipas atau lingkaran dan di mana anak-anak
sungainya mengkonsentrasi ke suatu titik secara radial disebut daerah pengaliran radial.
Daerah pengaliran dengan corak sedemikian mempunyai banjir yang besar di dekat titik
pertemuan anak-anak sungai.
3. Daerah Pengaliran Paralel
Bentuk ini mempunyai corak dimana dua jalur daerah pengaliran yang bersatu di
bagian pengaliran yang bersatu dengan bagian hilir. Banjir itu terjadi di sebelah hilir titik
pertemuan sungai-sungai.
4. Daerah Pengaliran Yang Kompleks
Hanya beberapa buah daerah aliran yang mempunyai bentuk-bentuk ini dan disebut
2.6.3 Koefisien Yang Memperlihatkan Corak Daerah Pengaliran
1. Koefisien Corak/bentuk
Koefisien ini memperlihatkan perbandingan antara luas daerah pengaliran itu denngan
panjang sungainya.
Tabel 2.6 Koefisien Corak Sungai
Nama Sungai Daerah Pengaliran (1000
Panjang Sungai
Utama ( km ) F
Amazon 7.050 6.200 1.840
Missisipi 3.250 6.500 0.077
Yangtze 1.780 5.200 0.066
yang menunjukkan keadaan topografi dan geologi dalam daerah pengaliran. Kerapatan sungai
itu adalah kecil di geologi yang permeabel, di pegunungan-pegunungan dan di lereng-lereng,
2.6.4 Gradien Memanjang Sungai dan Bentuk Penampang Melintang
Kurva yang memperlihatkan hubungan antara jarak dan permukaan dasar sungai
yang diukur sepanjang sungai mulai dari estuari, disebut profil sungai. Profil ini tahap demi
tahap berubah menjadi profil yang stabil sesudah terjadi erosi dan sedimentasi sesuai
pengaruh aliran itu. Profil yang telah menjadi stabil sedemikian disebut profil seimbang.
Bentuk penampang melintang sungai berubah-ubah sesuai dengan karakteristik bahan dasar
sungai, kecepatan aliran dan seterusnya.
Pada bagian hulu daerah-daerah pegunungan biasa dasar sungai itu sangat besar, dan
penampang melintangnya menjadi lembah yang berbentuk V. Pada bagian pertengahan
penampang lembah itu berbentuk U. Di zone alluvial bagian hilir sungai, penampang
melintangnya menjadi trapezoid pada bagian yang lurus dan berbentuk segitiga pada bagian
tikungan. Umumnya bentuk penampang melintang sungai adalah antara bentuk persegi
panjang dan segitiga. Umpamanya luas penampang melintang A, lebar b dan dalam air
maksimum h max maka :
A = c x b x h max ... ( 2.31 )
Dimana c disebut dengan koefisien bentuk penampang melintang.
Untuk bentuk persegi panjang c = 1, untuk segitiga c = ½ dan untuk parabola c = 2/3,
