SKRIPSI
MODEL ANGKUTAN SEDIMEN SUNGAI KELEKAR
DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM APLIKASI
HEC-RAS
RISKY RHAMANDA
03011181520005
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
JURUSAN TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2019
SKRIPSI
MODEL ANGKUTAN SEDIMEN SUNGAI KELEKAR
DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM APLIKASI
HEC-RAS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil dan Perencanaan
Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
RISKY RHAMANDA
03011181520005
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
JURUSAN TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2019
v
ABSTRAK
MODEL ANGKUTAN SEDIMEN SUNGAI KELEKAR
DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM APLIKASI
HEC-RAS
Risky Rhamanda1*, Taufik Ari Gunawan2
1Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya 2Dosen Jurusan Teknik Sipil dan Perencanaan, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya
Jl. Raya Prabumulih KM 32 Indralaya, Sumatera Selatan
*E-mail: rrhamanda24@gmail.com
Abstrak
Sungai Kelekar yang terletak di Kabupaten Ogan Ilir pada dasarnya sama dengan sungai lainnya. Namun di sepanjang Sungai Kelekar terdapat potensi pasir untuk ditambang menjadi bahan galian C. Adanya potensi pasir yang mengendap di dasar sungai (sedimentasi) diidentifikasi dapat menyebabkan pendangkalan pada badan sungai. Hal ini yang mendasari untuk dilakukan penelitian lebih lanjut untuk melihat pola aliran serta sebaran sedimen yang terjadi di Sungai Kelekar. Hasil yang diperoleh dari pemodelan adalah bahwa terdapat beberapa penampang mengalami agradasi (kenaikan elevasi) dan degradasi (penurunan elevasi). Agradasi terjadi di STA 4 atau bagian hulu, dimana terjadi kenaikan elevasi sebesar 0,001 m pada setiap simulasi. Degradasi terjadi di bagian hilir dari ruas Sungai Kelekar yaitu STA 1 dan STA 0. Penurunan elevasi dasar saluran terbesar pada simulasi menggunakan gradasi A3. Pada ruas Sungai Kelekar STA 4 sampai STA 1 kecepatan aliran meningkat dari hulu sampai hilir. Namun pada STA 0 terjadi penurunan kecepatan aliran. Massa sedimen terbesar pada daerah Sungai Kelekar bagian hilir. Kapasitas massa sedimen terpengaruh oleh kecepatan aliran. Pada pemodelan ini didapat total kapasitas massa sedimen terbesar pada simulasi 3 dengan variasi gradasi A3 yaitu sebesar 104.16 ton. Pola aliran di sepanjang Sungai Kelekar cenderung mengalami penurunan kecepatan dari hulu hingga ke hilir. Selain itu sebaran sedimen terjadi di sepanjang ruas sungai. Namun untuk perubahan dan kapasitas sedimen terbesar terjadi di bagian hilir sungai yaitu pada STA 0.
Kata Kunci: Angkutan Sedimen, HEC-RAS, Sedimentasi.
Inderalaya, Agustus 2019
Ketua Jurusan Teknik Sipil Dosen Pembimbing,
dan Perencanaan
Ir. Helmi Haki, M.T Dr. Taufik Ari Gunawan, S.T.M.T.
vi
ABSTRACT
vii
PERNYATAAN INTEGRITAS
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Risky Rhamanda NIM : 03011181520005
Judul : Model Angkutan Sedimen Sungai Kelekar dengan Menggunakan Program Aplikasi HEC-RAS
Menyatakan bahwa Skripsi saya merupakan hasil karya sendiri didampingi tim pembimbing dan bukan hasil penjiplakan/plagiat. Apabila ditemukan unsur penjiplakan/plagiat dalam Skripsi ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik dari Universitas Sriwijaya sesuai aturan yang berlaku.
Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tanpa ada paksaan dari siapapun.
Indralaya, Agustus 2019 Yang membuat pernyataan,
Risky Rhamanda NIM. 03011181520005
viii
ix
xiii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya saya dapat membuat dan menyelesaikan skripsi ini. Shalawat dan salam selalu tercurahkan bagi Nabi Muhammad SAW sebagai pedoman hidup manusia di dunia dan di akhirat.
Dalam penyajian skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan yang disebabkan oleh keterbatasan ilmu pengetahuan dan wawasan yang dimiliki oleh penulis. Untuk itu, kritik dan saran yang bersifat positif akan diterima dengan segala kerendahan hati karena hal ini merupakan suatu langkah untuk peningkatan kualitas diri dan juga pembekalan pengetahuan di masa yang akan datang.
Dalam penyusunan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Bapak Susanto dan Ibu Rina Emalyani selaku orang tua penulis yang telah banyak memberikan bimbingan, motivasi, nasihat serta doa yang selalu mengiringi penulis dalam menyelesaikan skripsi.
2. Bapak Ir. Helmi Haki, M.T. dan Bapak M. Baitullah Al Amin, S.T., M.Eng. selaku Ketua dan Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Universitas Sriwijaya 3. Bapak Dr. Taufik Ari Gunawan, S.T., M.T.selaku Dosen Pembimbing skripsi. 4. Teman-teman Mahasiswa Teknik Sipil angkatan 2015 yang telah membantu
memberikan masukan dan koreksi dalam penyusunan laporan ini.
Penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat pengetahuan bagi setiap pembacanya. Sekian dan terima kasih.
Inderalaya, Agustus 2019
xiv
DAFTAR ISI
Halaman COVER ... i HALAMAN JUDUL ... ii RINGKASAN ... iii SUMMARY ... iv ABSTRAK ... v ABSTRACT ... viHALAMAN PERNYATAAN INTEGRITAS ... vii
HALAMAN PENGESAHAN ... viii
HALAMAN PERSETUJUAN ... ix
BERITA ACARA SEMINAR TUGAS AKHIR ... x
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... xi
RIWAYAT HIDUP ... xii
KATA PENGANTAR ... xiii
DAFTAR ISI ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvii
DAFTAR GAMBAR ... xviii
DAFTAR LAMPIRAN ... xxi
BAB 1PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Penulisan ... 2
1.4. Ruang Lingkup Penelitian ... 2
1.5. Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Penelitian Terdahulu ... 4
2.2. Definisi Sungai ... 5
xv
2.2.2. Daerah Aliran Sungai ... 7
2.2.3. Debit Aliran ... 8
2.3. Sedimen ... 9
2.3.1. Faktor yang Mempengaruhi Sedimentasi ... 10
2.3.2. Mekanisme Pengangkutan Sedimen ... 10
2.4. HEC-RAS ... 12
2.4.1. Aliran Permanen ... 13
2.4.2. Aliran Tak Permanen ... 19
2.4.3. Sedimentasi dengan Program HEC-RAS ... 22
BAB 3METODOLOGI PENELITIAN ... 31
3.1. Alur Pikir Penelitian ... 31
3.2. Lokasi Penelitian ... 31
3.3. Pola Pikir Penelitian ... 32
3.3.1. Identifikasi Masalah ... 32
3.3.2. Studi Literatur ... 32
3.3.3. Pengumpulan Data ... 33
3.3.4. Pemodelan ... 48
3.3.5. Analisa dan Pembahasan ... 48
3.3.6. Kesimpulan dan Saran ... 48
3.3.7. Penyusunan Laporan ... 48
BAB 4PEMBAHASAN ... 50
4.1. Penyiapan Data ... 50
4.2. Pengolahan Data ... 51
4.2.1. Koordinat Titik Pengambilan Data ... 51
4.2.2. Penampang Melintang Sungai ... 51
4.2.3. Kemiringan Dasar Sungai ... 54
4.2.4. Kecepatan dan Temperatur Aliran ... 54
4.2.5. Debit Sungai ... 55
4.2.6. Gradasi Butiran Material Dasar ... 57
xvi
4.3. Pemodelan HEC-RAS ... 61
4.3.1. Data Geometri ... 63
4.3.2. Data Sedimen ... 66
4.3.3. Data Quasi-Unsteady Flow ... 69
4.3.4. Running Sediment Analysis ... 71
4.3.5. Output Data ... 72
4.4. Pemodelan... 73
4.5. Perhitungan Analitik ... 77
BAB 5KESIMPULAN DAN SARAN ... 86
5.1. Kesimpulan ... 86
5.2. Saran ... 87
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1. Range input data untuk persamaan angkutan sedimen ... 27
2.2. Klasifikasi Ukuran Partikel ... 29
4.1. Koordinat Titik Pengambilan Data Primer ... 51
4.2. Data Profil Penampang Melintang Sungai Titik A ... 51
4.3. Data Profil Penampang Melintang Sungai Titik B ... 52
4.4. Data Profil Penampang Melintang Sungai Titik C ... 53
4.5. Data Kecepatan dan Temperatur Aliran Sungai Titik A ... 54
4.6. Data Kecepatan dan Temperatur Aliran Sungai Titik B ... 55
4.7. Data Kecepatan dan Temperatur Aliran Sungai Titik C ... 55
4.8. Data Debit Sungai Penampang A ... 56
4.9. Data Debit Sungai Penampang B ... 56
4.10. Data Debit Sungai Penampang C ... 56
4.11. Hasil Pengujian Analisa Saringan A1 ... 57
4.12. Hasil Pengujian Analisa Saringan A2 ... 58
4.13. Hasil Pengujian Analisa Saringan A3 ... 59
4.14. Hasil Pengujian Specific Gravity Titik A ... 60
4.15. Hasil Pengujian Specific Gravity Titik B ... 61
4.16. Hasil Pengujian Specific Gravity Titik C ... 61
4.17. Perubahan Dasar Saluran ... 73
4.18. Perubahan Kecepatan Aliran Pemodelan ... 74
4.19. Kapasitas Massa Sedimen ... 75
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Daerah Aliran Sungai ... 8
2.2. Klasifikasi transpor sedimen ... 11
2.3. Skema transpor sedimen ... 12
2.4. Diagram aliran berubah beraturan ... 14
2.5. Pembagian tampang untuk keperluan hitungan kapasitas angkut ... 16
2.6. Hitungan tinggi energi kinetik rata rata di suatu tampang ... 17
2.7. Aliran melalui alur utama dan bantaran ... 20
2.8. Skema Kontrol Volume Sedimen... 23
2.9. Contoh perubahan dasar saluran standar ... 30
3.1. Lokasi Penelitian ... 32
3.2 Hand GPS ... 33
3.3 Patok Kayu Gelam ... 34
3.4 Tali Tambang ... 34 3.5 Kapal ... 35 3.6 Pipa Galvanis ... 35 3.7 Currentmeter ... 36 3.8 Grab Sampler ... 36 3.9 Form Survei ... 37 3.10 Pemasangan patok ... 38
3.11 Pengukuran lebar sungai ... 38
3.12 Pengukuran kedalaman sungai ... 39
3.13 Pengukuran kecepatan aliran... 39
3.14 Pengambilan sampel sedimen ... 40
3.15 Baskom ... 41
3.16 Nampan ... 41
3.17 Oven ... 42
3.18 Timbangan Analitik ... 42
3.20 Mesin Penggetar ... 43 3.21 Air Suling ... 43 3.22 Piknometer ... 45 3.23 Desikator ... 45 3.24 Air Suling ... 46 3.25 Timbangan Analitik ... 46 3.26 Tungku Listrik ... 47
3.14. Diagram Alir Penelitian ... 49
4.1 Penampang Sungai Titik A ... 52
4.2 Penampang Sungai Titik B... 53
4.3 Penampang Sungai Titik B... 54
4.4 Grafik Analisa Saringan A1 ... 58
4.5 Grafik Analisa Saringan A2 ... 59
4.6 Grafik Analisa Saringan A3 ... 60
4.7. Layar utama HEC-RAS ... 62
4.8. Penyimpanan File Project HEC-RAS ... 62
4.9. Pemilihan Sistem Satuan HEC-RAS ... 63
4.10. Layar utama geometric data ... 63
4.11. Pembuatan dan penamaan alur sungai utama... 64
4.12. Hasil pembuatan alur Sungai Kelekar ... 64
4.13. Pembuatan potongan melintang Sungai Kelekar ... 65
4.14. Tampilan geometric data Sungai Kelekar... 65
4.15. Editor sediment Data ... 66
4.16. Skema Sorting and Armoring Methods HEC-RAS... 67
4.17. Pengisian data Bed Gradation ... 69
4.18. Pengisian Initial Conditions dan Transport Parameters ... 69
4.19. Membuat file quasi-unsteady ... 70
4.20. Boundary condition quasi-unsteady flow hulu ... 70
4.21. Editor Temperature Series ... 71
4.22. Layar sediment transport analysis ... 72
4.24. Menu View HEC-RAS ... 73
4.25. Grafik Perubahan Kecepatan di Sepanjang Sungai Kelekar ... 75
4.26. Profil Penampang Sungai Awal dan Akhir Simulasi pada STA 0 ... 77
4.27. Shield Diagram ... 79
4.28. Fungsi f(U*/ 𝜔i) berdasarkan Laursen ... 80
4.29. Hubungan ukuran diameter dan kecepatan jatuh ... 80
4.30. Cross Section Hulu ... 81
4.31. Mencari kecepatan jatuh ... 82
4.32. Mencari tegangan kritis ... 83
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Potongan Memanjang Sungai Kelekar 0+000 – 0+600 ... xxii
2. Potongan Memanjang Sungai Kelekar 0+600 – 1+200 ... xxiii
3. Potongan Memanjang Memanjang Ruas Embung ... xxiv
4. Potongan Melintang Sungai Kelekar Titik P0-P3 ... xxv
5. Potongan Melintang Sungai Kelekar Titik P4-P7 ... xxvi
6. Potongan Melintang Sungai Kelekar Titik P8-P11 ... xxvii
7. Potongan Melintang Sungai Kelekar Titik P12-P15 ... xxviii
8. Potongan Melintang Ruas Embung Titik P0 – P4 ... xxix
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sungai merupakan suatu penampang saluran yang dibentuk alam. Sungai terbentuk dari peristiwa erosi secara terus-menerus oleh air hujan yang jatuh ke permukaan tanah sehingga terbentuk saluran air. Air hujan tersebut mengalir dari tempat tinggi (hulu) menuju ke tempat yang lebih rendah (hilir). Tujuan akhir dari aliran permukaan atau surface rain off ini biasanya disebut dengan muara sungai. Selain air hujan, sungai juga mengangkut material lain hasil erosi baik yang berasal dari daerah hulu maupun yang berasal dari permukaan tanah saat terjadinya aliran permukaan.
Sungai Kelekar merupakan salah satu anak Sungai Ogan. Selain sungai Kelekar terdapat beberapa anak Sungai Ogan diantaranya Sungai Rambang, Sungai Kuang, Sungai Randu, Sungai Kandis, Sungai Kumbang yang bermuara di Sungai Ogan. Sungai Kelekar yang terletak di Kabupaten Ogan Ilir pada dasarnya sama dengan sungai lainnya. Namun di sepanjang Sungai Kelekar terdapat potensi pasir untuk ditambang menjadi bahan galian C. Material pasir yang terdapat pada Sungai Kelekar berasal dari erosi lahan dan gerusan dasar serta tebing sungai yang terangkut pada aliran sungai tersebut.
Salah satu ruas Sungai Kelekar yang berada di Indralaya Kabupaten Ogan Ilir mengalir melewati wilayah perkantoran terpadu Kabupaten Ogan Ilir. Keberadaan partikel sedimen di badan Sungai Kelekar ini akan terbawa masuk dan mengendap di dasar embung Unsri. Adanya potensi pasir yang mengendap di dasar sungai (sedimentasi) diidentifikasi dapat menyebabkan pendangkalan pada badan sungai. Hal ini yang mendasari untuk dilakukan penelitian lebih lanjut untuk melihat pola aliran serta sebaran sedimen yang terjadi di Sungai Kelekar.
Berdasarkan kenyataan dilapangan maka akan dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai masalah angkutan sedimen yang terjadi di ruas sungai Kelekar. Penelitian ini diharapkan mampu untuk memodelkan aliran serta sebaran sedimen yang terjadi di Sungai Kelekar. Oleh karena itu judul skripsi ini adalah “Model
2
Angkutan Sedimen Sungai Kelekar Dengan Menggunakan Program Aplikasi HEC-RAS”.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka perumusan masalah yang dibahas dalam skripsi ini adalah sebagai berikut :
1. Data apa saja yang diperlukan untuk pemodelan angkutan sedimen?
2. Bagaimana memodelkan angkutan sedimen di Sungai Kelekar menggunakan program aplikasi HEC-RAS ?
3. Bagaimana menganalisis laju dan pola sebaran sedimen yang dibawa aliran Sungai Kelekar ?
1.3. Tujuan Penulisan
Tujuan dari penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Mengidentifikasi data yang diperlukan untuk pemodelan.
2. Memodelkan angkutan sedimen di Sungai Kelekar dengan menggunakan program aplikasi HEC-RAS.
3. Menganalisis laju dan pola sebaran sedimen di sepanjang aliran Sungai Kelekar.
1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Dalam memodelkan angkutan sedimen di ruas Sungai Kelekar dengan menggunakan progam aplikasi HEC-RAS diberi batasan masalah sebagai berikut : 1. Penelitian dilakukan di ruas Sungai Kelekar yang berada di Indralaya
Kabupaten Ogan Ilir.
2. Program aplikasi HEC-RAS yang digunakan pada penelitian adalah versi 5.0.3. 3. Pemodelan aliran hanya dalam satu dimensi.
4. Tidak membahas masalah pasang surut. 5. Tidak termasuk pemodelan embung.
3
1.5. Sistematika Penulisan
Pada sistematika penulisan skripsi ini disusun menjadi lima bab, dengan sistematika sebagai berikut ini :
BAB 1 PENDAHULUAN
Pada bab I menguraikan tentang latar belakang penelitian, masalah yang akan dibahas dalam penelitian, tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, dan sistematika penulisan laporan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Tinjauan pustaka yang berkaitan dengan penelitian ini yang bersumber dari literatur-literatur, pustaka, maupun penelitian terdahulu.
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
Pembahasan tentang metode dan langkah-langkah yang akan digunakan dalam mengumpulkan data serta tahapan penelitian yang dilakukan dan metode dalam menganalisis data yang telah diperoleh.
BAB 4 PEMBAHASAN
Pada bab ini dibahas mengenai proses pemodelan menggunakan aplikasi beserta penjabaran perhitungan analitis yang dilakukan berdasarkan data dari penelitian secara langsung dilapangan.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisikan kesimpulan yang diambil berdasarkan pembahasan pada bab sebelumnya dan disertai saran yang berguna untuk menyelaraskan dengan hasil yang didapatkan.
DAFTAR PUSTAKA
Bab ini membahas tentang pustaka atau literatur-literatur yang digunakan dalam penulisan skripsi.
88
DAFTAR PUSTAKA
Asdak, C., 2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Budi, S., dkk., 2017. Efektifitas Groundsill Terhadap Penyebaran Sedimen Sungai Grindulu Kabupaten Pacitan. Jurnal Teknik Pengairan. Volume 8, Nomor 1. Diansari, R., 2014. Analisis Perhitungan Muatan Sedimen (Suspended Load) Pada Muara Sungai Lilin Kabupaten Musi – Banyuasin. Jurnal Teknik Sipil Dan Lingkungan, Volume 2, Nomor 2.
Hydrologic Engineering Center, 2016. HEC-RAS River Analysis System, Application Guide, Version 5.0, February 2016.U.S. Army Cormps of Engineers, Davis, CA.
Hydrologic Engineering Center, 2016. HEC-RAS River Analysis System, Hydraulic Reference Manual, Version 5.0, February 2016. U.S. Army Cormps of Engineers, Davis, CA.
Hydrologic Engineering Center, 2016. HEC-RAS River Analysis System, User’s Manual, Version 5.0, February 2016.U.S. Army Cormps of Engineers, Davis, CA.
Istiarto., 2014. Simulasi Aliran 1-Dimensi Dengan Bantuan Paket Program Hidrodinamika HEC-RAS. Modul Junction and Inline Structures. Yogyakarta.
Istiarto., 2014. Simulasi Aliran 1-Dimensi Dengan Bantuan Paket Program Hidrodinamika HEC-RAS. Modul Pelatihan Simple Geometry River. Yogyakarta.
Mudjib, C.M., dkk., 2013. Studi Angkutan Sedimen Sudetan Pelangwot. Jurnal Teknik POMITS. Volume 2, Nomor 3.
Prasetyo, Dani., 2015. Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang. Jurnal Teknik Pengairan. Volume 6, Nomor 1.
Soewarno., 1995. Hidrologi Aplikasi Metode Statistik Untuk Analisa Data Jilid 1. Graha Ilmu, Yogyakarta.
Soewarno., 2013. Hidrometri dan Aplikasi Teknosabo Dalam Pengelolaan Sumber Daya Air Untuk Analisa Data Jilid 1. Nova, Bandung.
89
Triatmodjo, Bambang., 2008. Hidrologi Terapan. Beta Offset,Yogyakarta.
Wardhana, P.N., 2015. Analisis Transpor Sedimen Sungai Opak dengan Menggunakan Program HEC-RAS 4.1.0. Jurnal Teknisia. Volume 20, Nomor 1.
Wigati, Restu., 2018. Analisis Banjir Menggunakan Software HEC-RAS 4.1. Jurnal Fondasi. Volume 7, Nomor 1.
Yang, Chih Ted., 1996. Sediment Transport : Theory and Practice. McGraw Hill Company Inc, New York.
