ANALISIS LAJU ANGKUTAN SEDIMEN
BAGI PERHITUNGAN KANTONG LUMPUR
PADA D.I. PERKOTAAN KABUPATEN BATUBARA
Aris Munandar1 dan Terunajaya2 1
Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email : arismessa@gmail.com
2Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email : irteruna@yahoo.com
ABSTRAK
Sedimentasi adalah proses pengendapan material yang terangkut oleh aliran dari bagian hulu. Proses sedimentasi meliputi proses erosi, angkutan, pengendapan, dan pemadatan sedimen. Lokasi penelitian adalah Daerah Irigasi Perkotaan yang teletak pada Kabupaten Batubara Provinsi Sumatera Utara, dan letak koordinat bendung (weir) 3°15’34,9” LU dan 99°20’56.8” BT. Dari hasil survei awal, tinggi sedimen pada saluran primer mencapai 0,8 m. Pada saluran primer Sta ± 10 km sudah tidak mampu lagi mensuplai air. Maka dengan areal irigasi ± 3.350 Ha diperkirakan akan berkurang suplai air dihilir area. Penelitian ini dilakukan dengan menganalisa prediksi erosi yang terjadi pada DAS Bah Bolon dengan menggunakan metode USLE dan menghitung sedimentasi pada DAS Bah Bolon. Lalu menganalisa laju angkutan sedimen dan menghitung volume sedimen yang masuk ke dalam saluran irigasi Perkotaan dengan menggunakan estimasi sedimen. Kemudian direncanakan dimensi kantong lumpur. Hasil perhitungan yang dilakukan didapat bahwa besarnya erosi yang terjadi pada DAS Bah Bolon mencapai 31,331 ton/ha/tahun atau sebesar 3.574.604,08 ton/tahun dengan sedimentasi yang dihasilkan adalah sebesar 300.606,98 ton/tahun. Estimasi sedimen metode Yang’s didapat hasil sedimen 18,888 ton/hari, dengan metode Engelund and Hansen didapat hasil sedimen 15,341 ton/hari, dengan metode Shen and Hung didapat hasil sedimen 0,448 ton/hari, dengan metode Sampling Meyer, Petter, and Muller (MPM) didapat hasil sedimen 33,385 ton/hari. Maka dapat disimpulkan bahwa angkutan sedimen yang masuk ke saluran irigasi Perkotaan adalah 4,054 % dari sedimentasi yang dihasilkan DAS Bah Bolon. Metode estimasi angkutan sedimen yang dipakai adalah metode Sampling Meyer, Petter, and Muller karena hasilnya lebih memungkinkan dan jumlah muatan sedimen yang dihasilkan lebih besar daripada metode lainnya. Jadi volume kantong lumpur Daerah Irigasi Perkotaan adalah 200 m3, dengan dimensi kantong lumpur adalah panjang 54 m dan lebar 6,6 m, dan kedalaman kantong lumpur pada saat kosong adalah 0,4525 m.
Kata kunci: Kantong lumpur, Sedimen, Erosi
ABSTRACT
Sedimentation is deposition of material process which carried by watercourse from upper course. Sedimentation process includes in erosion process, transport, deposition and compaction of the sediment itself. The research location is Irrigation Area Perkotaan which lies in Batubara Regency, North Sumatera with weir coordinate 3°15’34.9” PN (Parallel North) and 99°20’56.8” LE (Longitude East). Based on the preliminary survey, sediment height at the primary channel attains 0.8 m. Primary channel at Sta ± 10 km have supplied no more water. Thus, the irrigation acreage ± 3.350 Ha will have been reducing, especially in the lower course acreage. This research was conducted by analyzing the erosion prediction which occurred in DAS Bah Bolon by using USLE method and counting the sedimentation at DAS Bah Bolon. Furthermore, the researcher also analyzed sediment transport and counted sediment volume which enters in irrigation channel Perkotaan by using sediment estimation. Then the planed dimensions of the sand trap. The result of calculation which was conducted getting that the amount of erosion occurred at DAS Bah Bolon attain 31,331 ton/ha/year or as big as 3.574.604,08 ton/year with the production of sedimentation is 300.606,98 ton/year. Sediment estimation by using Yang’s method is 18,888 ton/day, Engelund and Hansen method is 15,341 ton/day, Shen and Hung is 0,448 ton/day, and Meyer, Petter, and Muller (MPM) sampling method is 33, 385 ton/day. As conclusion, the sediment transport enter in Irrigation Channel Perkotaan is 4,054 % produced sedimentation by DAS Bah Bolon. Sediment transport estimation method which was used in calculation is Meyer, Petter, and Muller sampling method because the result is more enable and the number of sediment transport produced is bigger than other methods. From all of the sediment capacity is obtained sand trap volume of Irrigation Area Perkotaan is 200 m3, with the dimension of sand trap is 54 m in length, 6,6 m in width, and 0,4525 m in depth. Keywords: Sand trap, Sediment, Erosion
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Pada Daerah Irigasi Perkotaan terdapat Bendung Perkotaan yang dipergunakan sebagai bangunan untuk menaikkan elevasi muka air yang akan dialirkan untuk kegiatan irigasi. Bendung Perkotaan merupakan bendung gerak yang terletak pada Sungai Sipare-pare yaitu anak sungai dari Sungai Bah Bolon. Jaringan irigasi Sungai Sipare-pare termasuk kedalam Daerah Irigasi Bah Bolon.
Dari hasil wawancara, Bendung Gerak Perkotaan dibangun tahun 1985 memiliki 5 pintu yang bertujuan untuk mengendalikan elevasi muka air ketika banjir dan menyapu sedimen yang terdapat di hulu bendung. Sekarang hanya satu pintu yang masih berfungsi. Kerusakan dapat terjadi dikarenakan sedimen yang menumpuk di hulu bendung sudah sangat banyak, sehingga membuat pintu tidak dapat dibuka lagi. Akibat dari tidak berfungsinya pintu bendung, maka akan terjadi kenaikan elevasi dasar sungai pada hulu bendung setiap tahunnya.
Akibat sedimentasi sungai juga berpengaruh terhadap daerah irigasi dimana dari hasil survei awal, tinggi sedimen pada saluran primer mencapai 0,8 m. Pada saluran primer Sta 10±000 sudah tidak mampu lagi mensuplai air (debit air berkurang akibat sedimentasi), padahal saluran primer mencapai 19 km. maka dengan areal irigasi ± 3.350 Ha diperkirakan akan berkurang apabila suplai air irigasi terus menurun terutama di hilir areal.
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Erosi
Secara umum erosi dan sedimentasi proses terjadinya perlepasan butiran tanah dari induknya di suatu tempat dan terangkutnya material tersebut oleh gerakan air dan angin kemudian diikuti dengan preoses pengendapan pada tempat yang lain (Suripin, 2001).
Untuk menghitung prediksi erosi yang terjadi pada suatu DAS dapat menggunakan metode USLE (Universal Soil Loss Equation). Prediksi erosi adalah suatu pendugaan besarnya erosi yang dipengaruhi oleh faktor iklim, tanah, topografi dan penggunaan lahan. Menyadari adanya keterbatasan dalam memperkirakan besarnya erosi untuk tempat-tempat di luar lokasi yang telah diketahui spesifikasi tanahnya tersebut, maka di kembangkan cara untuk memperkirakan besarnya erosi dengan menggunakan persamaan matematis seperti dikemukakan oleh Wischemeier dan Smith (1978) (Asdak, 2007).
Rumus USLE dapat dinyatakan sebagai:
Ae = R x K x LS x C x P ... (1) dimana: Ae = perkiraan besarnya jumlah erosi (ton/ha/tahun), R = faktor erosivitas curah hujan tahunan rata-rata (mm), K = indeks erodibilitas tanah, LS = indeks panjang dan kemiringan lereng, C = indeks pengelolahan lahan, P = indeks upaya konservasi tanah atau lahan
R = 2.21 ∑ ... (2) dimana: R = Erosivitas Curah Hujan Tahunan Rata-rata (mm), Rm = Erosivitas Curah Hujan Bulanan (cm), (Rain)m
= Curah hujan bulanan (cm)
K = {2.7131,14.M (10-4 x 12 – a) + 3,25 (b - 2)+2,5(c - 3)} /100... (3) dimana: K = Factor erodibilitas tanah, M = Persentase ukuran partikel, a = Persentase bahan organik , b = Kode
kelas struktur tanah , c = kode Kelas permeabilitas tanah
Tabel 2.1 Nilai K untuk Berbagai Jenis Tanah
NO Jenis Tanah Nilai K
Rataan NO Jenis Tanah
Nilai K Rataan
1 Latosol (Haplorthox) 0,09 12 Gley humic (Aquic entroopept) 0,26
2 Latosol merah (Humox) 0,12 13 Lithosol (Litic eutropept) 0,16
3 Latosol merah kuning (Typic
haplorthox) 0,26 14 Lithosol (Orthen) 0,29
4 Latosol coklat (Typic tropodult) 0,23 15 Grumosol (Chromudert) 0,21 5 Latosol (Epiaquic tropodult) 0,31 16 Hydromorf abu-abu (Tropofluent) 0,20
6 Regosol (Troporthents) 0,14 17 Podsolik (Tropudults) 0,16
7 Regosol (Oxic dystropept) 0,12 – 0,16 18 Podsolik Merah Kuning (Tropudults) 0,32
8 Regosol (Typic entropept) 0,29 19 Mediteran (Tropohumults) 0,10
9 Regosol (Typic dystropept) 0,31 20 Mediteran (Tropaqualfs) 0,22
10 Gley humic (Typic tropoquept) 0,13 21 Mediteran (Tropudalfs) 0,23
11 Gley humic (Tropaquept) 0,20 Sumber: (Asdak, 2007dan Rauf A, 2011)
LS = (L/22)z (0,006541S2 + 0,0456S + 0,065) ... (4) Dimana: L = panjang lereng (m), S = kemiringan lereng (%), 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%
Tabel 2.2 Nilai CP untuk Berbagai Macam Penggunaan Lahan
No. Macam Penggunaan Lahan Nilai Faktor
CP No. Macam Penggunaan Lahan
Nilai Faktor CP
1 Tanah terbuka, tanpa tanaman 1 9 Hutan mangrove sekunder 0.01
2 Belukar rawa 0.01 10 Hutan rawa sekunder 0.01
3 Rawa 0.01 11 Hutan tanaman 0.05
4 Semak/belukar 0.3 12 Pemukiman 0.95
5 Sawah 0.01 13 Perkebunan 0.5
6 Pertanian lahan kering campur 0.19 14 Tambak 0.001
7 Pertanian lahan kering 0.28 15 Tumbuh air 0.001
8 Hutan lahan kering sekunder 0.01 Sumber: BPDAS Wampu-Sei Ular dalam Jayusri (2012)
2.2 Sedimentasi
Proses sedimentasi meliputi proses erosi, transportasi (angkutan), pengendapan (deposition), dan pemadatan (compaction) dari sedimen itu sendiri.
Rasio sedimen terangkut dari keseluruhan material erosi tanah disebut Nisbah Pelepasan Sedimen/NLS (Sediment Delivery Ratio/SDR) yang merupakan fungsi dari luas area. Nilai NLS sebagai fungsi luas daerah aliran sungai dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Pengaruh Luas DAS terhadap NLS Luas Daerah Aliran Sungai Nisbah Pelepasan Sedimen (NLS) Luas Daerah Aliran Sungai Nisbah Pelepasan Sedimen (NLS) (km2) % (km2) % 0,1 53,0 50,0 15,0 0,5 39,0 100,0 13,0 1,0 35,0 200,0 11,0 5,0 27,0 500,0 8,5 10,0 24,0 26.000,0 4,9 Sumber: Arsyad S (2012)
Besarnya perkiraan hasil sedimen menurut Asdak C.2007 dapat ditentukan berdasarkan persamaan sebagai berikut :
Y = A (NLS) Ws ... (5) dimana: Y = hasil sedimen persatuan luas, A = Erosi total, Ws = Luas Daerah Aliran Sungai, NLS = Nisbah
Pelepasan Sedimen 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.
Rumus-rumus yang dipakai dalam perhitungan angkutan sedimen adalah persamaan-persamaan Yang’s, Engelund and Hansen, dan Shen and Hung.
a. Metode Yang’s Log C1 = 5.435 – 0.286 log - 0.457 log +( – ) log( ) ... (6) Gw = ... (7) Qs = Ct*Gw ... (8)
dimana : Ct = konsentrasi sedimen total, d50 = diameter sedimen 50% dari material dasar (mm), =
kecepatan jatuh (m/s), V = kecepatan aliran (m/s), Vcr = kecepatan kritis (m/s), Ss = kemiringan
saluran, U* = kecepatan geser (m/s), B = lebar saluran (m), D = kedalaman saluran (m), Qs =
muatan sedimen (kg/s)
b. Metode Engelund and Hansen
qs = 0.05 s 2[ d50 g ( s- 1)] 1/2 [ 0 ( s- ) d50] 3/2 ... (9) Qs = B * qs ... (10) 0 D S ... (11) dimana: = tegangan geser (kg/m2), Qs = muatan sedimen (kg/s), B = lebar saluran (m), D = kedalaman
saluran (m), Ss = kemiringan saluran
c. Metode Shen and Hungs
Log Ct = - 107404.459 + 324214.747* Y – 326309.589*Y2 + 109503.872*Y3 ... (12)
Gw = B D ... (13) Qs = Ct*G ... (14) Y = [ Ss 0.5 0.32 ] 0.00 5 ... (15)
dimana: Ct = konsentrasi sedimen total, V = kecepatan aliran (m/s), = kecepatan jatuh (m/s),
Ss = kemiringan sungai, W = lebar saluran (m), D = kedalaman saluran (m), Qs = muatan sedimen
(kg/s)
d. Metode Sampling Meyer Petter Muller
Suspended load
Besarnya beban layang dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Qs = 0,0864 x c x Qw... (16) dimana: Qsus = beban layang (ton/hari), C = konsentrasi sedimen layang (mg/lt), Qw = debit saluran (m3/det)
Bed load
Besarnya beban dasar dihitung dengan menggunakan rumus Meyer-Petter-Muller sebagai berikut: ( s
r)
3/2
S 0,04 ( s- )d 0,25 1/3
b2/3 ... (17) dimana: s dan = berat jenis air dan sedimen (kg/m3), R = jari-jari hidrolik (m), Ss = kemiringan
energy, d = diameter rata-rata sedimen (m), = massa jenis (kg/m3) , qb = tingkat bedload
dalam saluran, berat per waktu dan lebar ((kg/s)/m), (Ks/Kr)Ss = konstanta untuk mencari nilai Sr
2.4 Perencanaan Kantong Lumpur
Gambar 2.14 Skema Kantong Lumpur
Pergerakan partikel sedimen dapat dibagi dalam dua arah, yaitu arah horizontal (arah L) dan arah vertical (arah H), dengan demikian berlaku persamaan:
H = w . t ... (18) L = v . t ... (19) maka,
w
H
=v
L
, dengan v =HB
Q
dimana: H = kedalaman aliran saluran (m), w = kecepatan endap partikel sedimen (m/dt), L = panjang kantong lumpur (m), v = kecepatan aliran air (m/dt), Q = debit saluran (m3/dt), B = lebar kantong lumpur (m) Sehingga, LB =
W
Q
... (20) Menghitung kemiringan energi di kantong lumpur selama eksploitasi normal, untuk ini digunakan rumus manning sebagai berikut:
Vn = 1/n . Rn2/3 . In1/2 ... (21)
Qn = Vn . An ... (22)
dimana: Vn = kecepatan rata-rata selama eksploitasi normal (m/s), n = koefisien kekasaran manning, Rn = jari-jari
hidrolis selama eksploitasi normal (m), In = kemiringan energi selama eksploitasi normal, Qn = kebutuhan
pengambilan rencana (m3/det), An = luas penampang basah eksploitasi normal (m2)
Menghitung kemiringan energi di kantong lumpur selama pembilasan dalam keadaan kosong dengan menggunakan rumus manning:
Vs = 1/n . Rs2/3 . Is1/2 ... (23)
Qs = Vs . As ... (24)
dimana: Vs = kecepatan rata-rata selama pembilasan (m/s), n = koefisien kekasaran manning, Rs = jari-jari hidrolis
selama pembilasan (m), Is = kemiringan energi selama pembilasan, Qs = debit untuk membilas (m3/det), As
= luas penampang basah pembilasan (m2)
3. METODOLOGI PENELITIAN
Untuk pengerjaan lebih jelas tergambar pada diagram alir sebagai berikut:
4. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Erosi
Tabel 4.1 Data Curah Hujan Rata-rata (2001-2010) DAS Bah Bolon
Tahun Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agust Sept Okter Nov Des 2001 274.652 116.139 170.855 250.146 131.250 121.574 165.805 67.750 340.961 175.072 243.715 330.608 2002 165.315 128.251 111.743 177.349 142.959 133.895 119.200 136.629 274.950 249.191 144.006 118.004 2003 192.700 199.803 193.228 70.492 208.819 170.200 217.486 178.332 327.201 243.230 368.749 288.388 2004 103.712 430.960 402.553 261.818 210.581 99.231 295.222 158.851 568.228 354.936 264.211 218.238 2005 137.895 65.804 118.981 226.564 318.703 234.647 119.929 169.820 216.330 531.549 304.913 158.932 2006 153.173 232.326 68.259 277.737 173.037 209.780 86.333 128.135 169.464 197.859 164.488 140.034 2007 186.347 85.995 24.424 114.591 166.423 78.864 137.758 321.151 307.397 316.629 302.634 109.541 2008 169.718 169.778 366.119 236.782 178.974 365.045 337.728 364.895 391.390 341.596 286.330 122.946 2009 237.338 69.271 319.057 236.624 202.093 60.843 110.115 176.602 206.029 291.375 213.476 181.556 2010 198.072 67.068 133.910 192.330 132.517 186.774 150.901 210.481 257.440 264.967 310.381 189.030 Jumlah ( ∑ ) 1818.923 1565.393 1909.130 2044.433 1865.356 1660.854 1740.478 1912.646 3059.389 2966.406 2602.903 1857.276 Rata-rata/tahun 181.892 156.539 190.913 204.443 186.536 166.085 174.048 191.265 305.939 296.641 260.290 185.728
Jumlah ( ∑ ) Hujan Rata-rata 10 Tahun 2500.319 Sumber: Analisis dan Pengolahan Data
Tabel 4.2 Perhitungan Erosivitas Hujan (R) DAS Bah Bolon
Bulan Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agust Sept Okter Nov Des
CH 18.189 15.654 19.091 20.444 18.654 16.609 17.405 19.126 30.594 29.664 26.029 18.573 R 114.22 93.13 121.99 133.90 118.20 100.94 107.57 122.30 231.66 222.14 185.96 117.51
∑ R 1669.51
Sumber: Analisis dan Pengolahan Data
Nilai Erodibilitas Tanah (K) diperoleh dari pengumpulan data sekunder berupa peta digital sebaran jenis tanah pada DAS Bah Bolon yang diperoleh dari BPDAS Wampu-Sei Ular. Jenis tanah daerah DAS Bah Bolon adalah jenis tanah Podsolikdengan nilai erodibilitas tanah (K) adalah 0,16.
Kawasan DAS Bah Bolon memiliki topografi yang beragam dengan menggunakan perangkat GIS diperoleh rata-rata nilai faktor LS pada DAS adalah sebagai berikut:
Tabel 4.3 Kemiringan lereng dan nilai faktor S pada DAS Bah Bolon
No. Kemiringan (%)
Rata-rata
Tengah (%) Luas (Ha) Persentase
Persentase Thd Luas Faktor S 1 0 - 8 % 4 93504.393 81.96 0.820 0.033 2 > 8 - 15 % 11.5 15969.347 14.00 0.140 0.016 3 > 15 - 25 % 20 3163.158 2.77 0.028 0.006 4 > 25 - 45 % 35 1038.758 0.91 0.009 0.003 5 > 45 % 45 415.716 0.36 0.004 0.002 Total 114091.372 1.00 0.059
Sumber: Analisis dan Pengolahan Data Faktor panjang-kemiringan lereng:
LS = (L/22)z (0,006541S2 + 0,0456S + 0,065) Diketahui:
Panjang Lereng (L) = 101.244,088 m (didapat dari perhitungan menggunakan perangkat lunak ArcGis)
z = 0,2
S = 0,059 %
Maka,
LS = (101.244,088/22)0,2 (0,006541(0,059)2 + 0,0456(0,059) + 0,065) LS = 0,366
Tabel 4.5 Menentukan nilai CP rata-rata pada DAS Bah Bolon
Keterangan Luas (Ha) Persentase
(%) % Thd Luas Nilai CP CP x Luas % Badan Air 702,756 0,62 0,006 0,001 0,0000062 Belukar 2711,605 2,38 0,024 0,3 0,0071301 Belukar Rawa 464,074 0,41 0,004 0,01 0,0000407 Hutan Lahan Kering Sekunder 695,664 0,61 0,006 0,01 0,0000610 Hutan Tanaman 2890,875 2,53 0,025 0,05 0,0012669 Pemukiman 2602,813 2,28 0,023 0,95 0,0216727 Perkebunan 36345,436 3,.86 0,319 0,5 0,1592821 Pertanian Lahan Kering 47099,197 4,.28 0,413 0,28 0,1155896
Sawah 18468,532 1,.19 0,162 0,01 0,0016187
Tambak 440,759 0,39 0,004 0,001 0,0000039
Tanah Terbuka 1669,661 1,46 0,015 0,95 0,0139027
Total 114091,372 100 1 0,321
Sumber: Analisa dan Pengolahan Data Sehingga perkiraan besarnya erosi Per Luasan (Ha) adalah:
Ae = R x K x LS x C x P
Ae = 1669,511 x 0,16 x 0,366 x 0,321 = 31,331 ton/ha/tahun
Besarnya erosi yang terjadi pada DAS Bah Bolon adalah
Ae tot = Besarnya erosi perluasan x Luas Das Bah Bolon = 31,331 x 114.091,372
= 3.574.604,08 ton/tahun
Besarnya perkiraan hasil sedimen dapat ditentukan berdasarkan persamaan sebagai berikut:
Y = Ae (NSL) Ws
= 31,331 x 0,084 x 114.091,372 = 300.606,98 ton/tahun
Berdasarkan hasil perhitungan diatas maka hasil sedimen yang terjadi pada Das Bah Bolon adalah sebesar 300.606,98 ton
/tahun.
4.2 Analisa Angkutan Sedimen Pada Saluran Irigasi Perkotaan
a. Formula Yang’s Log Ct = 5,435 – 0,286 log – 0,457 log +( – ) log( ) = 5,435 – 0,286 log – 0,457 log +( – ) log( ) = 2,179 Ct = 102,179 = 151,108 ppm Gw = = 999,14 * 6,6 * 0,43 * 0,510 = 1446,755 kg/s Qs = Gw * Ct = 1446,755 * (151,108/1000000) = 0,219 kg/s = 18,888 ton/hari
b. Formula Engelund and Hansen
[ ( )] [( ) ] [ ( ) ] [ ( ) ] = 0,02 (kg/s)/m Qs = B * qs = 6,6 * 0,027 = 0,178 kg/s = 15,341 ton/hari
c. Formula Shen and Hung
Log Ct = - 107404.459 + 324214.747* Y – 326309.589*Y2+ 109503.872*Y3
Ct = 100,555 = 3,588 ppm
Gw = = 999,14 * 6,6 * 0,43 * 0,510 = 1446,755 kg/s
Qs = Gw * Ct = 1446,755 * (3,588/1000000) = 5 x 10-3 kg/s = 0,448 ton/hari
d. Formula Meyer Petter Muller (MPM)
Debit sedimen layang
Qs = 0,0864 * C * Qw= 0,0864 * 256 * 1,448= 32,027 ton/hari
Debit sedimen per satuan lebar ( ) ( ) ( ) , ( ) ( )( )( ) ( ) ( ) = 0,002 (kg/s)/m Qb = qb * B = 0,002 * 6,6 = 0,016 kg/s = 1,357 ton/hari Qs total = Qs + Qb = 32,027 + 1,357 = 33,385 ton/hari
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Hasil Perhitumgan Angkutan Sedimen
Estimasi yang dipilih adalah Formula Meyer Petter Muller karena mengacu kepada estimasi yang lebih tinggi atau dengan kata lain estimasi angkutan sedimen yang terjadi pada saluran intake adalah 33,385 ton/hari yang memiliki volume sedimen sebesar Qs/ s = 33,385/2,645 = 12,622 m3/hari.
Dari hasil angkutan sedimen pada Das Bah Bolon adalah sebesar 300.606,98 ton/tahun yang masuk kedalam saluran irigasi Perkotaan adalah
( 300.606,98 ton tahun
⁄ ) 100 4,054
4.3 Perencanaan Kantong Lumpur
Volume kantong lumpur (V) bergantung pada jarak waktu (interval pembilasan) V = Volume sedimen x T
Diketahui:
Volume sedimen didapat dari perhitungan angkutan sedimen adalah 12,622 m3/hari dari metode MPM. T adalah lama pembilasan, diasumsikan 14 hari.
V = 12,622 m3/hari x 14 hari = 176,707 m3 Maka ambil volume kantong lumpur adalah 200 m3
LB n
w
1,448
0,004 362 m2 Karena L/B > 8, maka dapat dihitung:
8B . B = 362 m2 B2 = 362/8 = 45,25 m2 B < 6,727 m
L ≥ 8 6, 2 m L ≥ 53,816 m
Jadi, Estimasi awal panjang kantong lumpur (L) adalah ≥ 53,816 m dan lebar saluran kantong lumpur (B) adalah < 6,727 m 0 100 200 300 400 500 600 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Qs Hari Yang's Method
Engelund and Hansen Method
Shen and Hung Method
Meyer Petter Muller (MPM) Method
Kemiringan Kantong lumpur pada eksploitasi normal atau kantong lumpur hampir penuh V = 1/n x R2/3 x In 1/2 n1/2 1/n 2/3 0,4 40 0,4 2/3 In = 2,74 x 10-4
Kemiringan saluran pada saat pembilasan: V = 1/n x R2/3 x Is1/2 s1/2 1/n 2/3 1,2 40 0,3532/3 Is = 3,61 x 10-3
Agar pembilasan dapat dilakukan dengan baik kecepatan aliran harus tetap dalam keadaan subkritis atau Fr < 1,0 Fr √g . hs 1,2 √9,81 0,4525 0,5 1,0 k Qs = 1,738 m3/s Vs = 1,20 m/s B = 3,2 m Hs = 0,4525 m n = 0,025 In = 3,61 x 10-3
Gambar 4.1 Potongan Melintang Kantong Lumpur dalam Keadaan Konsong (Qs)
Volume kantong lumpur yang diperlukan adalah 200 m3. V = 0,50 x b x L + 0,50 x (Is-In) x L2 x b
200 = 0,50 x 6,6 x L + 0,50 x (3,61 x 10-3 - 2,74 x 10-4) x L2 x 6,6 200 = 3,3 L + 0,011 L2
L = 51,692 m
Karena Estimasi awal panjang kantong lumpur ≥ 53,861, maka ambil panjang kantong lumpur 54 m. m = Is x L = 3,61 x 10-3 x 54 = 1,95 m
hs = 0,4525 m
Gambar 4.2 Potongan Memanjang Kantong Lumpur
g hs Is = 1000 x 9,81 x 0,4525 x 3,61 x 10-3 = 16,025 N/m2
Dari grafik hubungan tegangan geser kritis dan kecepatan geser kritis, dengan tegangan geser ( ) sebesar 16,025 N/m2, maka didapat besar partikel yang akan bergerak adalah partikel kecil sama dengan 15 mm, dengan kata lain partikel 15 mm akan terbilas dalam kantong lumpur.
Sistem Kerja Kantong Lumpur Rencana Daerah Irigasi Perkotaan
Partikel sedimen ≥ 0,0 mm yang masuk saluran irigasi perkotaan akan terendap pada kantong lumpur, sedangkan partikel < 0,07 mm akan terlewatkan yang menjadi sedimen melayang. Pada saat kantong lumpur penuh atau sudah 14 hari maka pintu air pada saluran primer ditutup, kemudian pintu pembilas dibuka. Partikel yang berada pada kantong lumpur akan terbilas kembali ke sungai. Partikel yang akan terbilas dalam kantong lumpur adalah partikel berukuran 39 mm. Setelah kantong lumpur kosong maka pintu pembilas ditutup dan pintu pada saluran primer dibuka kembali. Dan begitu seterusnya,setiap 14 hari sekali saluran kantong lumpur harus dibilas kembali.
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Dari hasil analisa dan pembahasan maka dapat diambil kesimpulkan sebagai berikut:
1. Besarnya erosi yang terjadi pada DAS Bah Bolon mencapai 31,331 ton/ha/tahun atau sebesar 3.574.604,08 ton/tahun. Sedang besar sedimentasi yang dihasilkan dari perhitungan prediksi volume erosi yang terjadi adalah sebesar 300.606,98 ton/tahun.
2. Estimasi sedimen dilakukan untuk mengetahui jumlah dan volume angkutan sedimen yang masuk ke intake. Estimasi yang dipilih adalah Formula Meyer Petter Muller karena mengacu kepada estimasi yang lebih tinggi. Maka jumlah angkutan sedimen adalah 33,385 ton/hari dan volume sedimen 12,62 m3/hari. 3. Angkutan sedimen yang masuk ke saluran irigasi Perkotaan 4,054 % dari hasil sedimen yang dihasilkan
oleh DAS Bah Bolon.
4. Dari estimasi sedimen maka didapat volume kantong lumpur Daerah Irigasi Perkotaan adalah 200 m3, dengan dimensi kantong lumpur yaitu panjang kantong lumpur 54 m dan lebar kantong lumpur 6,6 m, dan kedalaman kantong lumpur pada saat kosong adalah 0,4525 m.
5.2 Saran
1. Supaya Dinas terkait selalu melakukan pengawasan dalam penggunaan lahan dan konservasi tanah, agar daerah aliran sungai tidak banyak mengalami erosi.
2. Dalam penelitian ini hanya menggunakan 4 metode perhitungan untuk angkutan sedimen pada saluran, untuk penelitian lebih lanjut disarankan menambah metode lain, sehingga dengan penambahan metode dapat dilihat perbandingan hasil perhitungan.
3. Perlu diadakan survey perbedaan elevasi untuk mengetahui berfungsinya pembilasan kantong lumpur pada saat debit normal dan debit banjir pada Sungai Sipare-pare.
4. Perlu diteliti apakah sedimen hasil dari kantong lumpur bisa dipakai untuk campuran bahan konstruksi. Apabila bisa, maka perlu di rencanakan wadah atau kolam sedimen, sehingga sedimennya bisa lebih bermanfaat.
DAFTAR PUSTAKA
Andy Kurniawan, 2013, Kajian Kandungan Ex-disposal di Muara Sungai Belawan, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Asdak Chay, 2007, Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Boangmanalu Arta O, 2012, Kajian Laju Angkutan Sedimen pada Sungai Wampu, Tugas Akhir, Departemen Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dirjend. Pengairan Dept. Pekerjaan Umum, 1986, Standar Perencanaan Irigasi Kriteria Perencanaan Bagian Bangunan Utama (KP-02), CV. Galang Persada, Bandung
Dirjend. Pengairan Dept. Pekerjaan Umum, 1986, Buku Petunjuk Perencanaan Irigasi, CV. Galang Persada, Bandung
Fadlun Mochammad, 2009, Analisis Pengendalian Sedimen di Sungai Deli Dengan Model HEC-RAS, Tesis, Sekolah Pascasarjana, Universitas Sumatera Utara.
Jayusri, 2012, Analisa Potensi Erosi Pada DAS Belawan Menggunakan Sistem Informasi Geografis, Tugas Akhir, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Hanwar Suhendrik dan Herdianto Revalin, 2007, Desain Bangunan Sedimen Dengan Teknologi Buffle (Sekat), Jurnal Teknik Sipil dan Perencanaan, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri, Unand Padang.
Kartasapoetra, Sutedjo Mul. Mulyani, 1994, Teknologi Pengairan Pertanian (Irigasi), Bumi Aksara, Jakarta. Loebis J, Soewarno, dan Supardi, 1993, Hidrologi Sungai, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta
Rauf Abdul, Lubis Kemala S., jamilah, 2011, Dasar-dasar Pengelolaan Daerah Aliran Sungai, USU Press, Medan. Ritonga Dhani Aprisal, 2011, Analisa Hidraulis Bangunan Kantong Lumpur (Settling Basin) Pada Daerah Irigasi
Sungai Ular, Tugas Akhir, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Ronggodigdo Subhan, 2011, Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap Pendangkalan di Muara Sungai Belawan, Tugas Akhir, Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.
Sucipto, 2008, Kajian Sedimentasi di Sungai Kaligarang Dalam Upaya Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Kaligarang-Semarang, Tesis, Program Magister Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana, Universitas Diponegoro.
