ANALISIS PENGARUH KECEPATAN ALIRAN TERHADAP SEDIMEN PADA MUARA SUNGAI JENEBERANG
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Sipil
Disusun dan Diajukan Oleh :
MUHAMMAD SUDARMONO AMRI DJAFAR. M 105 810 1178 10 105 810 1192 10
JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2017
ffi--
Jl. Sulhn Alauddin No. GEDUNG 259 Telp. (0411) MENARA86
972IQRA
Fax (0411) 855 LT. 3 588 Makassar 9022L Website : www.unisrnuh.ac.id, e-mail : [email protected]Website : http : //teknik. u nismuh. makassa r.ac. id
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi syarat ujian guna memperoleh gelar Sarjana
Teknik (ST) Program Studi Teknik Pengairan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Makassar.
Judul
Skripsi
:ANALISIS PENGARUH KECEPATAN ALIRAN
TERHADAPSEDIMEN PADA MUARA SUNGAI JENEBERANG
Nama : MUHAMMAD SUDARMONO
AMRI DJAFAR. M
: 105 81 01 178 10 105 81 01192 10 Stambuk
Makassar, 18 April 2417
Telah Diperiksa dan Disetujui Oleh Dosen Pembimbing;
Pembimbing I Pembimbing ll
W FAKULTAS GEDUNG MENARA IQRA TEKNIK
LT. 3
ll. Sultan Alauddin No. 259 Telp. (0411) 866972 Fax (0411) 865 588 Makassar 90221 Website : www.unismuh.ac.id, e-mail : [email protected]
Website : http: //teknik. u nismuh. makassar.ac. id
-++W
PENGESAHAN
Skripsi atas nama Muhammad Sudarmono dengan ncmor induk Mahasiswa 105 81 Afi7810 dan
nmri Djafar. M dengan nomor inciuk Mahasiswa 105 81 01192 10, dinyatakan diterima dan disahkan oleh Panitia Ujian Tugas Akhir/Skripsi sesuai dengan Surat Keputusan Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar Nomor : 300/05/A.2-lllllll38l2017, sebagai salah satu syarat guna memperoleh gelar Sadana Teknik pada Program Studi Teknik Pengairan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar pada hari Sabtu tanggal 1 April
2417
Makassar, 21
Rajab1438H
lSAprii
2017MFanitia Uiian:
1. Pengawas Umum
a. Rektor Universitas Muhammadiyah Makassar Dr. H. Abdul Rahman Rahim, SE., MM.
b. Dekan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Dr. -lng. lr. Wahyu H. Piarah, MSME.
2. Penguii
a. Ketua : Prof. Dr. lr. H. Lawalenna Samang, M.Sc.,M.Eng:
b. Sekertaris : lr- Fauzan Hamdi, ST., MT.
3. Anggota : 1- Dr- lr. H. Danrvis Panguriseng, M-Si.
2. Amrullah Mansida, ST-, MT.
3. Dr. lr. Hj. Fenty Daud S., MT.
l,llengetahui :
, .fan
Pembimbing ll
h.J--
Uaf-
lr. Hi. Numawaty. illT.
Pembimbing I
KATA PENGANTAR
Syukur alhamdulillah kami panjatkan kehadirat ALLAH SWT., karena berkat rahmat dan hidayah-NYA lah sehingga kami dapat menyusun dan menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan akademik yang harus ditempuh dalam rangka menyelesaikan Program Studi pada Jurusan Teknik Sipil (Pengairan) Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar. Adapun judul Tugas akhir kami adalah : “Analisis Pengaruh Kecepatan Aliran Terhadap Sedimen Pada Muara Sungai Jeneberang”.
Kami menyadari sepenuhnya bahwa didalam penulisan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan–kekurangan, baik dari segi teknis penulisan maupun dari perhitungan–perhitungannya. Oleh karena itu kami selaku penyusun menerima segala koreksi dan saran, sehingga kami dapat memperbaiki penyempurnaan tugas akhir ini, Sehingga kelak dapat bermanfaat bagi orang banyak.
Tugas akhir ini dapat terwujud berkat adanya bantuan, arahan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan
kerendahan hati, kami mengucapkan banyak terima kasih dan penghargaan setinggi- tingginya kepada:
1. Bapak Dr. H. Abdul Rahman Rahim, SE., MM. Sebagai Rektor Universitas Muhammadiyah Makassar.
2. Bapak Ir. Hamzah Al Imran, ST., MT. sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
3. Bapak Muh.Syafaat S. Kuba, ST. Sebagai Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
4. Bapak Muh. Amir Zainuddin, ST. Sebagai Wakil Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
5. Bapak Dr. Ir. H. Idrus Ompo, Sp.,PSDA Selaku pembimbing I dan Ibu Ir. Hj. Nurnawaty, MT. Selaku pembimbing II, yang telah banyak meluangkan waktu, memberikan bimbingan dan pengarahan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
6. Bapak dan Ibu dosen serta staff pegawai pada Fakultas Teknik, atas segala waktunya telah Membimbing dan melayani kami selama mengikuti proses belajar mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.
7. Ayahanda, Ibunda dan saudara–saudara tercinta, kami mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar besarnya atas segala kelimpahan kasih sayang dan doa serta dorongan dan pengorbanannya selama ini.
8. Rekan–rekan mahasiswa Fakultas Teknik, terkhusus saudara seperjuangan mahasiswa sipil Nonreguler 2010 yang dengan keakraban, doa serta bantuan dan dukungannya sangat membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Semoga semua pihak tersebut diatas mendapatkan pahala yang berlipat ganda disisi ALLAH SWT, dan tugas akhir yang sederhana ini dapat bermanfaat bagi kami khususnya, rekan–rekan, masyarakat serta bangsa dan negara. Aamiin.
Makassar, Mei 2017
Penyusun
iv
DAFTAR ISI
SAMPUL DEPAN
KATA PENGANTAR. . . DAFTAR ISI . . . DAFTAR GAMBAR . . . . . . . . . . . . DAFTAR TABEL . . . . . . . . . . . . DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN. . . . . . . . . . . BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang . . . B. Rumusan Masalah . . . C. Tujuan Penelitian . . . . . . . . . D. Batasan Masalah . . . E. Manfaat Penelitian . . . . . . F. Sistematika Penulisan . . . . . . BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Uraian Umum Tentang Erosi . . . B. Sedimen . . . . . . C. Pembuatan Lengkung Debit. . . D. Pengukuran Angkutan Sedimen dan Debit Aliran . . . . . . BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu & Lokasi Penelitian . . . B. Bahan dan Alat . . .
ii iv vi viii
x 1 2 3 3 3 4
5 9 16 19
43 43 44
v C. Pengumpulan Data . . .
D. Analisa Data . . . E. Bagan Alur penelitian. . . BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian . . . B. Pengukuran Debit Sungai Jeneberang . . . C. Analisis Debit Sedimen Sungai Jeneberang . . . D. Perhitungan Besarnya Sedimen Total Sungai Jeneberang . . E. Usulan Penanggulangan . . . BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Kesimpulan . . . . . . . . . B. Saran . . . DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
45 46
47 48 50 55 92
95 95
vi
Nomor Halaman
1. Angkutan sedimen pada penampang memanjang sungai …… 10 2. Skema angkutan sedimen (Soewarno, 1991)……….. 13 3. Transport sedimen dalam aliran air sungai……… 13 4. Total muatan dasar yang masuk sebagai bagian dari sungai 16 5. Sketsa pengukuran sedimen cara integritasi kedalaman 24 6. Sketsa pengukuran penampang dan titik pengambilan sampel
sedimen... 26 7. Lokasi penelitian titik pengamatan ……….. 43 8. Bagan alur penelitian……….. 46 9. Hubungan kedalaman sungai dan kecepatan arus ………….. 48 10. Grafik hubungan antara A x V = debit aliran sungai (Q)... 50 11. Grafik hubungan antara titik pengukuran & nilai Q dan Qs 51 12. Grafik perbandingan antara Qs dan QI ………... 53 13. Chart Hasil total sedimen (S) ……… 54 14. Hubungan lengkung debit dengan analisa regresi linier
sederhana ……… 63 15. Hubungan antara debit sungai (Qw) dan debit sedimen
melayang (Qsm) ……… 75 16. Hubungan antara debit sungai (Qw) dan debit sedimen
dasar (Qw) ……… 75
vii melayang (Qs) ………. 76 18. Hubungan antara debit sungai (Qs) dan debit sedimen (Qw)
pada tahun 2007………... 77
19. Hubungan antara debit sungai (Qs) dan debit sedimen (Qw)
pada tahun 2008………... 78
20. Hubungan antara debit sungai (Qs) dan debit sedimen (Qw)
pada tahun 2009………... 79
21. Hubungan antara debit sungai (Qs) dan debit sedimen (Qw)
pada tahun 2010………... 80
22. Hubungan antara debit sungai (Qs) dan debit sedimen (Qw)
pada tahun 2011………... 81
viii
Nomor Halaman
1. Jenis sedimen berdasarkan ukuran partikel…..……….. .... 12 2. Tabel Borland dan Maddock perkiraan muatan sedimen dasar
terhadap sedimen melayang………... 30 3. Data hasil pengukuran dilapangan sungai Jeneberang ………. 47 4. Debit aliran pada hilir sungai jeneberang ……… 49 5. Hasil perhitungan debit sedimen melayang (Qs) ……… 51 6. Hasil perhitungan sedimen dasar (QI) menurut tabel Borland dan
Maddock ……… 52 7. Nilai total muatan sedimen (S) ……….. 54 8. Hasil perhitungan lengkung debit dengan analisa regresi linier
sederhana……….. 58
9. Hasil perhitungan lengkung debit dengan analisa regresi linier Sederhana (tahun 2007 – 2012) ………... 61
10. Perhitungan besarnya debit sedimen melayang sungai
jeneberang ……….... 67
11. Hasil perhitungan lengkung debit dengan analisa regresi linier Sederhana tahunan (2007 – 2012) ………... 69
12. Perhitungan besarnya debit sedimen total sungai jeneberang 72
ix 14. Perhitungan debit sungai (Qw) terhadap debit sedimen (Qs)
tahun 2008………... 77 15. Perhitungan debit sungai (Qw) terhadap debit sedimen (Qs)
tahun 2009………... 78 16. Perhitungan debit sungai (Qw) terhadap debit sedimen (Qs)
tahun 2010………... 79 17. Perhitungan debit sungai (Qw) terhadap debit sedimen (Qs)
tahun 2011………... 80 18. Perhitungan debit sungai (Qw) terhadap debit sedimen (Qs)
tahun 2012………... 81 19. Total sedimen melayang yang dihitung dengan 4 metode selama 10
tahun ……….. 91
20. Total sedimen dasar yang dihitung dengan 3 metode selama 10 tahun
………. 91
x Erosi
Suatu proses atau peristiwa hilangnya lapisan permukaan tanah atas, baik disebabkan oleh pergerakan air maupun angin.
Sedimen
Tanah atau bagian-bagian tanah yang terangkut oleh air dari suatu tempat yang mengalami erosi pada suatu daerah aliran sungai (DAS) dan masuk kedalam suatu badan air.
Wash load
Sedimen cuci terdiri dari partikel lanau dan debu yang terbawa masuk ke dalam sungai dan tetap tinggal melayang sampai mencapai laut, atau genangan air lainnya.
Suspended load
Sedimen layang terutama terdiri dari pasir halus yang melayang di dalam aliran karena tersangga oleh turbulensi aliran air.
Bed load
Sedimen dasar yaitu material dengan butiran yang lebih besar akan bergerak menggelincir atau translate, menggelinding atau rotate satu di atas lainnya pada dasar sungai; gerakannya mencapai kedalaman tertentu dari lapisan sungai.
xi Cs = konsentrasi sedimen beban melayang (mg/liter)
Ws = berat kadar lumpur (mg) Vw = volume air (liter)
K = factor konversi.
r = koefisien korelasi
U* = kecepatan geser (m/det) D = kedalaman air (m)
S = kemiringan sungai (m)
Ca = konsentrasi sedimen (gram/liter) w = kecepatan jauh sedimen (m/det)
𝜸 = berat jenis air (kg/ m3)
𝜸 s = berat jenis sedimen (kg/ m3)
g = kecepatan gravitasi = 9.81 m/det
Ґs ,Ґ = kerapatan (density) cairan dan partikel (kg/m3)
n = koefisien kekasaran actual
Φ = intensitas muatan sedimen dasar
f ( ψ ) = intensitas aliran
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sungai adalah saluran di permukaan bumi terbentuk secara alamiah yang menampung dan menyalurkan air hujan dari daerah tinggi ke daerah yang lebih rendah dan akhirnya bermuara di danau atau di laut.
Di dalam aliran terangkut material sedimen yang berasal dari proses erosi yang terbawa oleh aliran air dan menyebabkan terjadinya pendangkalan akibat adanya sedimentasi dimana aliran air tersebut akan bermuara baik di danau atau di laut.
Salah satu daerah yang perlu perhatian adalah keberadaan Sungai Jeneberang yang bermuara di Kota Makassar. Tidak dapat dipungkiri bahwa Sungai Jeneberang yang berada di daerah selatan Kota Makassar memiliki peran yang sangat besar bagi kota ini.
Sungai Jeneberang yang memiliki peran penting dalam pengendalian banjir Kota Makassar dan Kab. Gowa memerlukan perhatian khusus terutama setelah terjadinya longsor di hulu sungai ini yaitu di Gunung Bawakaraeng yang memilki volume longsoran ±200 juta kubik lumpur dan pasir. Pasir dan lumpur yang terdapat pada hulu sungai akan terbawa di sepanjang aliran sungai yang mempengaruhi sedimentasi di sepanjang sungai ini salah satunya kemungkinan naiknya dasar sungai.
Daerah muara sungai sebagai daerah pengeluaran air sungai terutama pada saat debit banjir, akibat adanya angkutan sedimen yang besar dari
hulu akan mengalami pengendapan (karena kecepatan aliran yang mendekati nol) akan sangat besar sehingga tidak mampu secara optimal melakukan fungsinya. Selain mengendap di muara sebagian sedimen akan terangkut ke pantai disekitar muara Sungai Jeneberang yaitu Pantai Barombong maupun Pantai Tanjung Bunga Makassar yang mempengaruhi perubahan morfologi di daerah tersebut.
Analisis angkutan sedimen dan pengembangan potensi sungai senantiasa membutuhkan data aliran sehingga perlu dianalisis terlebih dahulu aliran yang terjadi, dan pengaruh kecepatan aliran terhadap sedimen pada muara sungai. Oleh karena itu penelitian ini menjadi penting untuk dilakukan guna mengkaji hal–hal diatas sebagai sebuah bahan referensi dalam membuat perencanaan pembangunan dan meningkatkan optimalisasi fungsi muara sungai Jeneberang.
Berdasarkan uraian diatas maka penulis tertarik untuk mengambil judul “Analisis Pengaruh Kecepatan Aliran Terhadap Sedimen Pada Muara Sungai Jeneberang “.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah kami uraikan diatas, maka rumusan masalahnya adalah :
1. Berapa besar debit sedimen yang terjadi di muara sungai Jeneberang?
2. Bagaimana pengaruh kecepatan aliran terhadap sedimen pada muara sungai Jeneberang?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk menganalisis debit sedimen yang terjadi pada muara Sungai Jeneberang.
2. Untuk mengetahui pengaruh kecepatan aliran terhadap sedimen pada muara Sungai Jeneberang.
D. Batasan Masalah
Dalam tugas akhir ini penulis membatasi permasalahan pada : 1. Pengukuran angkutan sedimen hanya dilakukan di beberapa titik
yaitu di hilir muara sungai Jeneberang.
2. Analisis sedimen membahas tentang sedimen dasar dan sedimen melayang.
E. Manfaat Penelitian
Hasil Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat diantaranya sebagai berikut :
1. Sebagai bahan pertimbangan bagi pihak yang berkepentingan dalam hal penanganan sedimen di Sungai Jeneberang, yang diharapkan dapat membantu dalam menentukan pola perencanaan dan pengelolaan secara berkelanjutan.Sebagai bahan rujukan tentang usaha–usaha untuk penanganan tingkat bahaya erosi.
2. Untuk bahan informasi tentang kondisi sedimentasi yang terjadi pada muara Sungai Jeneberang.
F. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan merupakan gambaran umum dari keseluruhan penulisan secara sistematis diuraikan sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang teori yang mendasari permasalahan dan perumusan yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Merupakan gambaran umum mengenai lokasi penelitian, peralatan penelitian serta metode penelitian yang akan digunakan.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi hasil kajian dari judul penelitian tugas akhir secara mendetail dan terperinci.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini meliputi kesimpulan dan saran dari keseluruhan isi penulisan Tugas Akhir ini.
5 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Uraian Umum Tentang Erosi
Erosi merupakan peristiwa pindahnya atau terangkutnya tanah dari suatu tempat ke tempat yang lainnya oleh media alam. Di daerah beriklim basah seperti Indonesia peristiwa erosi sebagian besar disebabkan oleh air. Erosi tanah adalah suatu proses atau peristiwa hilangnya lapisan permukaan tanah atas, baik disebabkan oleh pergerakan air maupun angin. Proses erosi ini dapat menyebabkan merosotnya produktivitas tanah, daya dukung tanah untuk produksi pertanian dan kualitas lingkungan hidup.
Proses erosi merupakan kombinasi 2 sub proses yaitu :
1. Penghancuran struktur tanah menjadi butir-butir primer oleh energi tumbuk butir-butir hujan yang menimpa tanah, perendaman oleh air yang tergenang (proses dispersi) dan pemindahan (pengangkutan) butir-butir tanah oleh percikan hujan.
2. Penghancuran struktur tanah diikuti pengangkutan butir-butir tanah oleh air yang mengalir di permukaan tanah. Besar erosi tergantung dari banyaknya aliran permukaan maka dengan menungkatnya aliran permukaan erosi meningkat.
Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya erosi terutama iklim, topografi, vegetasi, tanah dan manusia. Secara alami tanpa campur tangan manusia erosi dapat berjalan, tapi prosesnya seimbang dengan
6
proses pembentukan tanah. Dampak yang ditimbulkan oleh adanya erosi dapat meliputi dua daerah yaitu dampak pada sumber kejadian erosi dan di daerah bawahnya (hilir) :
1. Kemunduran produktivitas tanah sebagai akibat dari tekstur, perubahan struktur tanah yang menyebabkan kemampuan aerasi dan peresapan berkurang, berkurangnya lapisan top soil sehingga lapisan yang subur berkurang, tanah menjadi relatif kering karena kemampuan menyimpan air berkurang, mengurangi kemampuan untuk usaha pemupukan.
2. Berkurangnya aliran air sungai-sungai dan mata air pada musim kemarau.
3. Mengotori sumber air untuk minum dan keperluan rumah tangga karena air dari sumber akan dikotori oleh pelumpuran akibat terkikisnya tanah.
4. Meningkatnya bahaya banjir baik frekuensi maupun besarnya banjir. Dalam hal ini disebabkan oleh pendangkalan sungai, saluran pembuangan sungai, muara sungai dan waduk akibat pendangkalan sedimen hasil kikisan tanah sebelah hulu.
Bentuk-Bentuk Erosi :
1. Erosi Lembar atau erosi permukaan (sheet erosion)
Erosi lembar/ sheet erosion atau erosi permukaan adalah pengangkutan lapisan tanah yang merata tebalnya dari suatu permukaan bidang tanah. Kekuatan jatuh butir-butir hujan dan
7
aliran air dipermukaan tanah merupakan penyebab utama erosi ini.
2. Erosi alur (riil erosion)
Yaitu erosi yang terjadi akibat terkonsentrasinya air pada tempat terperciknya partikel-partikel tanah yang kemudian membentuk aliran ke bawah. Timpaan air hujan yang keras mempunyai daya pemecah agregat yang lebih kuat sehingga partikel tanah terpecik ke luar dari kedudukannya.
3. Erosi parit (gulley erosion)
Proses terjadinya sama dengan erosi alur tetapi saluran-saluran yang terbentuk sudah sedemikian dalamnya sehingga tidak dapat dihilangkan dengan pengolahan tanah biasa. Erosi parit yang baru terbentuk berukuran sekitar 40 cm lebar dan dalamnya sekitar 25 cm. Erosi parit yang telah lanjut dapat mencapai 30 meter dalamnya.
4. Erosi tebing sungai.
Erosi tebing sungai terjadi sebagai akibat pengikisan tebing oleh air yang mengalir dari bagian atas atau oleh terjangan arus air yang kuat pada kelokan sungai. Erosi tebing akan lebih hebat jika vegetasi penutup tebing telah habis atau jika dilakukan pengelolaan terlalu dekat dengan tebing.
5. Longsor (landslide)
Longsor adalah suatu bentuk erosi yang pemindahan tanahnya terjadi pada suatu saat dalam volume besar.
8 6. Erosi Interal
Erosi internal adalah terangkutnya butir-butir primer kebawah atau kedalam celah pori-pori tanah, sehingga tanah menjadi kedap air dan udara. Erosi ini menyebabkan menurunnya kapasitas infiltrasi tanah dengan cepat sehingga aliran permukaan meningkat yang menyebabkan erosi lembar dan erosi alur.
Muara Sungai atau estuaria adalah perairan yang semi tertutup yang berhubungan bebas dengan laut, sehingga air laut dengan salinitas tinggi dapat bercampur dengan air tawar. Muara sungai berfungsi sebagai pengeluaran/pembuangan debit sungai, terutama pada waktu banjir, ke laut. Karena letaknya yang berada di ujung hilir, maka debit aliran dimuara adalah lebih besar dibanding pada tampang sungai disebelah hulu. Selain itu muara sungai juga harus melewatkan debit yang ditimbulkan oleh pasang surut, yang bisa lebih besar dari debit sungai. Sesuai dengan fungsinya tersebut muara sungai harus cukup lebar dan dalam.
Muara memainkan peran penting dalam kehidupan manusia serta proses alam. Oleh karena itu mendapat perhatian penting selama beberapa dekade terakhir. Banyak penelitian telah difokuskan pada klasifikasi jenis muara. Ada banyak kemungkinan kategori, tergantung pada kriteria yang digunakan. Topografi, peristiwa pasang surut, dan aliran sungai merupakan faktor penting dalam proses hidrodinamika yang terjadi dimuara. Namun, badai bisa mempunyai pengaruh signifikan, walau kejadiannya hanya sesaat. Muara sungai adalah bagian hilir dari sungai yang berhubungan dengan laut. Permasalahan dimuara sungai dapat
9
ditinjau pada bagian mulut sungai (river mouth) dan estuari. Mulut sungai adalah bagian paling hilir dari muara sungai yang langsung bertemu dengan laut.
B. Sedimen
Tanah atau bagian-bagian tanah yang terangkut oleh air dari suatu tempat yang mengalami erosi pada suatu daerah aliran sungai (DAS) dan masuk kedalam suatu badan air secara umum disebut sedimen. Sedimen yang dihasilkan oleh proses erosi dan terbawa oleh aliran air diendapkan pada suatu tempat yang kecepatan alirannya melambat atau terhenti.
Peristiwa pengendapan ini dikenal dengan peristiwa atau proses sedimentasi (Arsyad 2010).
Kapasitas angkutan sedimen pada penampang memanjang sungai adalah besaran sedimen yang lewat penampang tersebut dalam satuan waktu tertentu. Terjadinya penggerusan, pengendapan atau mengalami angkutan seimbang perlu diketahui kuantitas sedimen yang terangkut dalam proses tersebut. Sungai disebut dalam keadaan seimbang jika kapasitas sedimen yang masuk pada suatu penampang memanjang sungai sama dengan kapasitas sedimen yang keluar dalam satuan waktu tertentu. Pengendapan terjadi dimana kapasitas sedimen yang masuk lebih besar dari kapasitas sedimen seimbang dalam satuan waktu.
Sedangkan penggerusan adalah suatu keadaan dimana kapasitas sedimen yang masuk lebih kecil dari kapasitas sedimen seimbang dalam satuan waktu.
10
Gambar 1. Angkutan Sedimen Pada Penampang Memanjang Sungai
a. Sumber dan Bahan Penggolongan Sedimen
Setiap sungai membawa sejumlah sedimen terapung (suspended sediment) serta menggerakkan bahan-bahan padat di sepanjang dasar sungai sebagai muatan dasar (bed load). Karena berat jenis bahan-bahan tanah adalah kira-kira 2,65 g/cc, maka partikel-partikel sedimen terapung cenderung untuk mengendap ke dasar alur, tetapi arus ke atas pada aliran turbulen menghalangi pengendapan secara gravitasi tersebut. Bila air yang mengandung sedimen mencapai suatu waduk, maka kecepatan dan turbulensinya sangat jauh berkurang. Muatan sedimen terapung pada sungai-sungai diukur dengan mengambil contoh air, menyaringnya untuk memisahkan sedimen, mengeringkannya, dan kemudian menimbang bahan-bahan yang disaring tersebut. Muatan sedimen dinyatakan dalam parts per million (ppm). Sedimen yang tererasi dalam suatu lembah sungai dalam suatu kejadian hujan dapat diendapkan di alur sungai dan tinggal disana hingga hujan berikutnya mendorongnya ke hilir. Bagian-bagian tertentu dari lembah sungai mungkin lebih peka terhadap erosi dari pada bagian-bagian lainnya, sehingga muatan sedimen yang lebih besar dapat diharapkan bila curah hujan terpusat pada daerah semacam ini.
11
Menurut Soewarno (1991) angkutan sedimen dapat bergerak, bergeser, disepanjang dasar sungai atau bergerak melayang pada aliran sungai, tergantung pada ; 1) komposisi (ukuran, berat jenis, dan lain-lain) 2) Kondisi aliran meliputi kecepatan aliran, kedalaman aliran dan sebaginya. Menurut sumber asalnya angkutan sedimen dibedakan menjadi muatan material dasar (bed material load), dan muatan bilas (wash load). Sedangkan menurut mekanisme pengangkutannya dibedakan menjadi muatan sedimen melayang (suspendead load), dan muatan sedimen dasar (bed load).
Pada sungai-sungai aluvial besarnya muatan material dasar yang terangkut dapat dibedakan menjadi muatan sedimen dasar dan muatan sedimen melayang. Disamping material dasar ada juga angkutan sedimen yang sangat halus yang disebut dengan muatan bilas. Besarnya volume muatan bilas umumnya tidak tergantung pada kondisi hidrologis sungai, melainkan kondisi daerah pengaliran sungai. Jumlah total ketiga tipe angkutan sedimen tersbut merupakan debit sedimen total (total sedimen discharge).
Berdasarkan pada jenis sedimen dan ukuran partikel-partikel tanah serta komposisi mineral dari bahan induk yang menyusunnya dikenal berbagai jenis sedimen seperti pasir, liat dan lainnya tergantung pada ukuran partikelnya. Menurut ukurannya, sedimen dibedakan menjadi beberapa jenis seperti pada Tabel 3 (Dunne & Leopold, 1978 dalam Asdak C, 2010)
12
Tabel 1. Jenis sedimen berdasarkan ukuran partikel
Jenis Sedimen Ukuran partikel (mm)
Liat <0,0039
Debu 0,0039 – 0,0625
Pasir 0,0625 – 2,00
Pasir besar 2,00 – 64
(Sumber : Asdak C.2010)
b. Proses Sedimentasi
Proses sedimentasi meliputi proses erosi, angkutan (transportasi), pengendapan (deposition), dan pemadatan (compaction) dari sedimen itu sendiri. Dimana proses ini berjalan sangat kompleks, dimulai dari jatuhnya hujan yang menghasilkan energi kinetik yang merupakan permulaan dari proses erosi. Begitu tanah menjadi partikel halus lalu menggelinding bersama aliran, sebagian tertinggal di atas tanah sedangkan bagian lainnya masuk ke sungai terbawa aliran menjadi angkutan sedimen.
Begitu sedimen memasuki badan sungai, maka berlangsunglah transport sedimen. Besarnya volume angkutan sedimen tergantung pada perubahan kecepatan aliran, karena perubahan musim penghujan atau kemarau, serta perubahan kecepatan yang dipengaruhi oleh aktivitas manusia (Soewarno, 1991).
13
Gambar 2. Skema angkutan sedimen (Soewarno,1991)
Kecepatan transport sedimen merupakan fungsi dari kecepatan aliran sungai dan ukuran partikel sungai. Partikel sedimen ukuran kecil seperti tanah liat dan debu dapat diangkut aliran air dalam bentuk terlarut (wash load). Sedang partikel yang lebih besar, antara lain, pasir cenderung bergerak dengan cara melompat. Partikel yang lebih besar dari pasir, misalnya kerikil (graved) bergerak dengan cara merayap atau menggelinding di dasar sungai (bed load) seperti tampak pada gambar di bawah ini (Asdak C, 2014).
Gambar 3. Transport sedimen dalam aliran air sungai (http://google.com, gambar transport sedimen) Muatan Material
Dasar
Bergerak sebagai muatan
sedimen dasar Berdasarkan sumber
asli (Origin)
Berdasarkan mekanisme angkutan
(transport)
Bergerak sebagai muatan sedimen
melayang Muatan Bilas
14
Besarnya ukuran sedimen yang terangkut aliran air ditentukan oleh interaksi faktor–faktor sebagai berikut ; ukuran sedimen yang masuk kebadan sungai/saluran air, karakteristik saluran, debit, karakteristik fisik partikel sedimen.
Sedimen yang sering djumpai di dalam sungai, baik terlarut atau tidak terlarut, adalah merupakan produk dari pelapukan batuan induk yang dipengaruhi oleh faktor lingkungan, terutama perubahan iklim. Hasil pelapukan batuan induk tersebut kita kenal sebagai partikel-partikel tanah.
Pengaruh tenaga kinetis air hujan dan aliran air permukaan (untuk kasus di daerah tropis), partikel-partikel tanah tersebut dapat terkelupas dan terangkut ke tempat yang lebih rendah untuk kemudian masuk ke dalam sungai dan dikenal sebagai sedimen. Oleh adanya transpor sedimen dari tempat yang lebih tinggi ke daerah hilir dapat menyebabkan pendangkalan waduk, sungai, saluran irigasi, dan terbentuknya tanah-tanah baru di pinggir-pinggir sungai (Asdak C, 2007).
Sedimentasi menjadi penyebab utama berkurangnya produktivitas lahan pertanian, dan berkurangnya kapasitas saluran atau sungai akibat pengendapan material hasil erosi. Dengan berjalannya waktu, aliran air terkonsentrasi kedalam suatu lintasan-lintasan yang agak dalam, dan megangkut partikel tanah dan diendapkan ke daerah di bawahnya yang mungkin berupa; sungai, waduk, saluran irigasi, ataupun area pemukiman penduduk.
15
Ada tiga macam angkutan sedimen yang terjadi di dalam alur sungai yaitu :
a) “Wash load“ atau sedimen cuci terdiri dari partikel lanau dan debu yang terbawa masuk ke dalam sungai dan tetap tinggal melayang sampai mencapai laut, atau genangan air lainnya. Sedimen jenis ini hampir tidak mempengaruhi sifat-sifat sungai meskipun jumlahnya yang terbanyak dibanding jenis-jenis lainnya terutama pada saat- saat permulaan musim hujan datang. Sedimen ini berasal dari proses pelapukan Daerah Aliran Sungai yang terutama terjadi pada musim kemarau sebelumnya.
b) “Suspended load” atau sedimen layang terutama terdiri dari pasir halus yang melayang di dalam aliran karena tersangga oleh turbulensi aliran air. Pengaruh sedimen ini terhadap sifat-sifat sungai tidak begitu besar. Tetapi bila terjadi perubahan kecepatan aliran, jenis ini dapat berubah menjadi angkutan jenis ketiga. Gaya gerak bagi angkutan jenis ini adalah turbulensi aliran dan kecepatan aliran itu sendiri. Dalam hal ini dikenal kecepatan pungut atau “pick up velocity”. Untuk besar butiran tertentu bila kecepatan pungutnya dilampaui, material akan melayang. Sebaliknya, bila kecepatan aliran yang mengangkutnya mengecil di bawah kecepatan pungutnya, material akan tenggelam ke dasar aliran.
c) “Bed load”, tipe ketiga dari angkutan sedimen adalah angkutan dasar di mana material dengan besar butiran yang lebih besar akan bergerak menggelincir atau translate, menggelinding atau rotate satu
16
di atas lainnya pada dasar sungai; gerakannya mencapai kedalaman tertentu dari lapisan sungai. Tenaga penggeraknya adalah gaya seret drag force dari lapisan dasar sungai. Apabila tenaga Tarik tersebut berkurang maka jumlah partikel yang terangkut juga akan berkurang. Material muatan sedimen dasar yang terangkut sangat penting didalam pembentukan bentuk daripada dasar dan tebing sungai.
Gambar 4. Total muatan dasar yang masuk sebagai bagian dari sungai (Aisyah, 2012)
C. Pembuatan lengkung debit
Debit aliran diperoleh dengan mengalikan luas tampang aliran dan kecepatan aliran. Kedua parameter tersebut dapat di uk ur pada suatu tampang lintang (stasiun) di sungai. Luas tampang aliran dapat diperoleh dengan mengukur elevasi permukaan air dan dasar sungai. Apabila dasar dan tebing sungai tidak berubah (tidak mengalami erosi atau sedimen) pengukuran elevasi dasar sungai dapat dilakukan dengan hanya satu kali. Kemudian dengan
17
pengukuran elevasi muka air untuk berbagai kondisi, mulai dari debit kecil sampai debit besar (banjir), dapat dihitung luas tampang untuk elevasi muka air tersebut. Kecepatan aliran juga dihitung bersamaan dengan pengukuran elevasi muka air. Dengan dapat di hitung yaitu hubungan antara elevasi muka air dengan debit.
Dengan dibuatnya lengkung debit, selanjutnya debit sungai dapat di hitung hanya dengan mengukur elevasi muka air. Penggunaan kurva debit hanya dapat dilakukan apabila tidak di pengaruhi oleh pasang surut.
Bentuk tampang memanjang dan melintang sungai adalah tidak teratur. Selain itu, karena pengaruh kekentalan air dan kekasaran dinding, distribusi kecepatan pada vertikal dan lebar sungai adalah tidak seragam. Distribusi kecepatan pada vertikal mempunyai bentuk parabola dengan dengan kecepatan nol, dan semakin ketengah kecepatan semakin bertambah besar. Semakin banyak vertikal dan titik pengukuran akan memberikan hasil yang lebih baik. Dari data kecepatan di beberapa titik pada vertical dihitung kecepatan reratanya dengan menyamakan luasan ditribusi kecepatan terukur dengan luasan kecepatan rerata pada seluruh kedalaman.
Lengkung debit dibuat berdasarkan analisa grafis dari data pengukuran debit yang digambarkan pada kertas grafis aritmatik
18
atau logaritmik. Analisa yang betul dari bentuk dan posisi lengkung debit memerlukan pengetahuan tentang :
1) Sifat alur sungai 2) Hidrolika sungai
3) Pengalaman dari lengkung debit
Metode yang di gunakan dalam lengkung debit air adalah sebagai berikut :
1. Metode grafis
Data pengukuran debit digambarkan pada kertas blangko lengkung debit. Nilai debit di gambarkan pada skala mendatar sedangkan tinggi muka air di gambarkan pada skala tegak. Data yang digunakan dalam menentukan kurva lengkung debit adalah nilai debit untuk kondisi aliran seragam. Debit yang diukur pada saat muka air naik akan lebih besar dan yang diukur pada saat air turun akan lebih kecil dibanding dengan debit yang diukur pada kondisi tinggi muka air tetap.
Pembuatan lengkung debit dilaksanakan dengan tahap sebagai berikut :
a) Penyiapan peralatan.
b) Penyiapan data.
c) Penggambaran
19 2. Metode logaritmik
Pada metode ini kurva lengkung debitnya digambarkan pada kertas logaritmik, grafiknya merupakan gari s lurus atau merupakan potongan–potongan bagian garis lurus dengan cara menambah atau mengurangi tinggi muka air (H). Harga H di tempatkan pada skala tegak, sedangkan nilai Q di tempatkan pada skala mendatar.
Beberapa keuntungan penerapan metode ini antara lain:
1) Bentuk logaritmik dapat dengan mudah di sajikan sebagai persamaan matematik dan dengan mudah di hitung dengan mesin hitung.
2) Mudah melaksanakan identifikasi interval tinggi muka air untuk perbedaan penampang kendali.
3) Lengkung debit mudah diperpanjang.
D. Pengukuran angkutan sedimen dan debit aliran 1. Syarat–syarat pengukuran sedimen
Persyaratan yang harus dipenuhi dalam pelaksanaan pengukuran sedimen agar dapat diperoleh lengkung debit dan sedimen yang dapat menggambarkan hubungan antara tinggi muka air (H) dengan debit sungai (Qw) dan hubungan antara debit sungai (Qw) dengan debit sedimen (QS) maka mulai dari keadaan debit
20
terkecil sampai debit berbesar perlu memenuhi persyaratan, persyaratan yang dimaksud adalah :
a) Lokasi pengukuran
b) Jumlah dan waktu pengukuran
c) Peralatan, tenaga pelaksana dan dana
Untuk mendapatkan hasil pengukuran debit dan pengambilan contoh air yang baik, diperlukan lokasi pengukuran yang baik pula.
Dimana lokasi pengukuran untuk daerah pengaliran Sungai Tamanroya telah ditentukan lokasinya di hilir sungai, dimana tempat tersebut telah mempunyai Pos Duga Air Automatik.
Peralatan pengambilan sampel dimensi umumnya telah di buat sedemikian rupa sehingga :
a) Air yang masuk ke dalam botol sampel melalui nosel mempuyai kecepatan yang sama dengan kecepatan aliran di sekitarnya.
b) Nosel alat tersebut dapat berada pada satu titik sedekat mungkin dengan dasar sungai.
c) Dapat memperkecil gangguan yang ditimbulkan terhadap aliran, khususnya disekitar nosel.
d) Dapat disesuaikan dengan penggunaannya dengan peralatan pengukuran debit.
e) Tidak memerlukan peralatan sulit.
2. Pengukuran sedimen dasar.
21
3. Pengukuran sedimen dasar dilakukan dengan cara menurunkan alat ukur sampai dasar sungai, pintu alat buka serta dicatat waktu pengukuran. Air dan muatan sedimen datar masuk kedalam alat tampung, pada akhirnya pengukuran pintu ditutup, waktu pengukuran dicatat dan alat ukur dinaikkan. Kemudian dilakukan pengukuran volume muatan sedimen dasar yang tertampung persatuan waktu pengukuran. Jenis alat yang digunakan dalam pengukuran sedimen dasar adalah jenis BTMA dan Halley – Smith Bed Load Sampler.
4. Pengukuran sedimen layang (suspended load)
Maksud dari pada pengukuran angkutan sedimen melayang adalah menentukan konsentrasi sedimen, ukuran butir sedimen dan produksi sedimen melayang dari suatu DPS di lokasi pos duga air.
Konsentrasi sedimen dapat dinyatakan dalam berbagai cara :
1) Dinyatakan dengan perbandingan antara perbandingan berat sedimen kering yang terkandung pada satu unit volume bersama–sama airnya dari suatu sampel, biasanya dinyatakan dalam satuan mg/l, g/m3, kg/m3, atau ton/m3. 2) Dinyatakan dengan perbandingan volume perbandingan
sedimen yang terkandung dalam satu unit volumesampel air, biasanya dinyatakan dalam satuan persen (%).
22
3) Konsentrasi sedimen dapat juga dinyatakan dalam part per million (ppm), apabila konsentrasinya rendah, dihitung dengan cara membagi berat sedimen kering dengan berat sampelnya dan mengalikan hasil bagi tersebut dengan 106.
Metode pengambilan sampel sedimen melayang antara lain : 1. Metode integrasi titik
Pada umumnya cara ini di gunakan untuk pengukuran konsentrasi sedimen melayang pada sungai lebar atau pada sungai yang mempunyai penyebaran konsentrasi sedimen bervariasi. Pada suatu penampang melintang ditentukan dengan beberapa vertikal pengukuran yang dibuat sedemikian rupa sehingga kecepatan aliran dan konsentrasi sedimen pada setiap vertikal yang berdekatan masing–masing mempunyai perbedaan yang kecil, pekerjaan ini membutuhkan banyak pengalaman di lapangan agar hasilnya baik, minimal diperlukan 3 buah vertikal.
Jumlah titik pengukuran bervariasi tergantung dari kedalaman aliran dan ukuran butir sedimen melayang. Metode ini dapat di bedakan menjadi 2 yaitu :
a. Banyak titik (multipoin method) b. Sederhana (simplifield method).
23
Pada metode banyak titik pengambilan sampel biasanya dilakukan lebih dari 5 titik pengukuran. Metode sederhana dapat dilakukan dengan cara :
a. Pengukuran satu titik (titik 0,5 atau 0,6 dengan kedalaman aliran).
b. Pengukuran dua titik (titik 0,2 atau 0,8 dengan kedalaman aliran).
c. Pengukuran tiga titik (titik 0,2; 0,6 dan 0,8 dengan kedalaman aliran)
Apabila pengukuran ini digunakan untuk menentukan debit sedimen melayang, maka disetiap titik pengukuran harus juga diukur kecepatan alirannya.
2. Metode integrasi kedalaman
Pada cara ini Sampel sedimen diukur dengan cara menggerakkan alat ukur sedimen naik atau turun pada suatu vertikal dengan kecepatan gerak sama. Pengukuran ini dapat dilakukan pada seluruh kedalaman atau pada vertikal kedalaman di bagi menjadi beberapa interval kedalaman pengukuran ini dapat di bedakan menjadi dua cara yaitu :
a. EDI (equal – discharge – increment)
Pada suatu penampang melintang dibagi menjadi beberapa sub penampang, dimana setiap sub penampang harus mempunyai
24
debit yang sama. Kemudian pengukuran sedimen dengan cara ini dilaksanakan pada bagian tengah setiap sub penampang tersebut.
Misalnya pada bagian penampang itu menampung 25% dari debit, maka pengukuran sedimennya harus di laksanakan pada vertikal yang mempunyai debit komulatif 12,5 : 62,5 : 87,5 % .
Pada pengukuran sedimen dengan cara ini dibutuhkan tim pengukur yang telah mempunyai pengalaman tentang sifat dari aliran sungai. Apabila pengukuran dilakukan pada sungai yang relatif stabil maka pengukuran sedimen dapat didasarkan pada lengkung yang telah ada. Akan tetapi apabila pengukuran sedimen dapat didasarkan pada sungai yang dasarnya selalu berubah maka sebelum pengukuran dilaksanakan harus diukur terlebih dahulu debitnya dengan alat ukur arus.
Gambar 5. Sketsa pengukuran sedimen cara integritasi kedalaman (sumber : soewarno, 1991, hal : 678)
Q /10
Q /10 Q /10
Q /10 Q /10
Q /10 Q /10
Q /10
Q /10
debit total = Q
25
Apabila setiap vertikal pengukuran setiap sampel sedimennya tidak sama, maka besarnya konsentrasi sedimen adalah nilai rata–rata dari jumlah konsentrasi dari tiap sub penampang. Akan tetapi apabila dari setiap vertikal itu volume sampel sedimennya hamper sama maka volume dari setiap botol sampel dapat dicampur menjadi satu botol dan nilai konsentrasi merupakan konsentrasi rata–rata pada penampang yang di maksud.
b. EWI (equal – width – increment)
Pengambilan sampel sedimen melayang dengan cara EWI dilaksanakan dengan cara sebagai berikut :
Pada suatu penampang melintang dibagi menjadi sejumlah jalur vertikal pengukuran dengan jarak setiap vertikal dibuat sama.
Pengukuran angkutan sedimen melayang pada setiap jalur vertikal dilakukan dengan cara integrasi kedalam serta menggerakkan alat ukurnya turun ataupun naik dengan kecepatan yang sama untuk semua jalur vertikal. Oleh karena itu pengukuran ini disebut juga cara ETR (equal transit rate). Volume yang diambil akan sebanding dengan besarnya aliran pada setiap bagian penampang melintang.
Sehingga jumlah sampel dari setiap jalur vertikal dapat di tampung dari satu botol sampel.
26
Gambar 6. Sketsa pengukuran penampang dan titik pengambilan
sampel sedimen.
Cara EWI paling sering digunakan pada sungai dangkal atau pada sungai yang dasarnya pasir dimana penyebaran aliran pada suatu penampang melintang berubah–ubah. Jumlah vertikal pada cara EWI tergantung pada kondisi aliran dan sedimen pada saat melakukan pengukuran, serta tingkat ketelitian yang diingingkan.
Untuk jumlah vertikal yang diperlukan pada setia p penampang melintang sungai dibutuhkan banyak pengalaman, untuk sungai yang lebar dan dangkal 20 vertikal sudah cukup dan minimal 3 vertikal, tergantung ketelitian yang diingingkan.
Jarak vertikal ditentukan dengan cara membagi lebar sungai dengan jumlah vertikal yang diinginkan. Lokasi pengukuran sedimen ditentukan dengan cara rata–rata tengah (mid section method) sebagai contoh : lebar sungai 53 m jumlah vertikal 10 buah, maka jarak seharusnya 5,3 m, akan tetapi jarak praktisnya setiap vertikal
233,63 m
29,204 29,204 29,204 29,204 29,204 29,204 29,204 29,204
sample sediemen
1 sample
sediemen 2
sample sediemen
3
27
dapat 5,0 meter. Lokasi pengukuran vertikal kedua 5 + 2,5 = 7,5 meter dan seterusnya.
Penerapan cara ini mempunyai beberapa keuntungan antara lain : a) Tidak selalu diperlukan debit aliran sesaat sebelum
pengukuran sedimen ini dilaksanakan.
b) Waktu dan analisis laboratorium akan lebih hemat dari pada cara lain.
Akan tetapi cara ini biasanya mengalami kesulitan untuk membuat waktu lamanya gerakan alat ukur sedimen harus sama agar volumenya memenuhi syarat, maka cara ini jarang digunakan.
3. Metode pengukuran konsentrasi sedimen di tempat
Metode pengukuran konsentrasi sedimen dapat dilakukan secara langsung di tempat pengukuran misalnya dengan “nuclear gauge” atau dengan photo electric turbidy meter.
Nuclear gauge menggunakan sensor untuk mengukur perubahan konsentrasi sedimen melayang dari suatu pos duga air, menggunakan zat radio aktif. Penentuan konsentrasi sedimen dengan mengukur kekeruhan (turbidity) berdasarkan efek foto elektrik dan umumnya hanya dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi sedimen yang rendah.
5. Pengukuran debit aliran
28
Pengukuran debit aliran pada umumnya dapat dilakukan dengan cara yang lazim dipergunakan dalam hidrometri, yaitu pengukuran debit aliran dan pengukuran kecepatan aliran. Pengukuran baku dapat dilakukan dengan menggunakan CURRENT METER dan cara penggunaannya yaitu :
a) Membagi penampang sungai menjadi beberapa vertikal.
Jumlah vertikal dalam tiap penampang tidak ada ketentuan, tetapi perlu diperhatikan bentuk penampang aliran.
b) Mengukur kecepatan rata–rata dalam masing–masing vertikal.
Hal ini dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya dengan pengukuran satu titik atau pengukuran dua titik.
c) Untuk menghitung debit aliran pada penampang terseb ut dapat dikakukan dengan hasil kecepatan dikalikan dengan luas penampang.
6. Perbandingan muatan sedimen dasar terhadap muatan sedimen melayang.
Secara umumnya ada tiga unsur yang mempengaruhi muatan sedimen dasar, yaitu :
a) Ukuran material dasar sungai b) Kemiringan lereng
c) Kondisi fisik sungai, misalnya : kedalaman, lebar, bentuk alur dan kekasaran.
29
Didalam mengevaluasi pengaruh unsur-unsur tersebut terdapat muatan sedimen dasar, maka ada beberapa petunjuk yang dapat digunakan sebagai dasar pemikiran, antara lain :
Sungai yang lebar dan dangkal biasanya akan membawa muatan sedimen dasar lebih besar dari pada sungai yang sempit dan dalam.
a) Sungai dengan turbulensi yang tinggi akan mempunyai presentase muatan dasar yang kecil.
b) Apabila ukuran partikel butiran sedimen melayang hanya mempunyai perbedaan yang relatif kecil terhadap ukuran sedimen dasar, maka kondisi demikian biasanya menunjukkan presentase sedimen dasar besar.
c) Sungai dengan angkutan sedimen melayang yang kecil biasanya mempunyai presentase sedimen dasar yang besar.
d) Perbandingan sedimen dasar terhadap sedimen melayang pada umumnya presentase yang lebih besar pada aliran sungai saat air sedang dan tinggi dibanding dengan saat air rendah.
Perbandingan muatan sedimen dasar terhadap sedimen melayang sangat bervariasi dapat berkisaran antara 10% - 70%. Umumnya sementara ahli menggunakan angka perbandingan 10% - 20%.
Borland dan Maddock memberikan data hubungan antara konsentrasi sedimen melayang, jenis material dan presentase
30
sedimen dasar terhadap muatan sedimen melayang seperti yang terlihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 2. Perkiraan muatan sedimen dasar terhadap sedimen melayang.
Konsentrasi
Sedimen Melayang
Komposisi dasar sungai
Komposisi sedimen melayang
Perbandingan
Kerikil
< 1000 Ppm
Pasir
Kerikil terikat liat (clay)
Sama dengan dasar
Jumlah pasir sedikit
0,25 – 1,50
0,25 – 0,12
Sedang
1000 – 7500 Ppm
Pasir
Kerikil terikat Dengan liat (clay)
Sama dengan dasar
25% pasir atau kurang
0,10 – 0,35
0,05 – 0,12
Besar
>7500 Ppm
Pasir
Kerikil terikat dengan liat (clay)
Sama dengan dasar
25% pasir atau kurang
0,05 - 0,15
0,02 – 0,08
(sumber : soewarno 1989 : 712)
31
E. Perhitungan besarnya angkutan sedimen total a) Perhitungan sedimen melayang
Untuk menghitung debit sedimen melayang, digunakan metode antara lain : metode perhitungan debit sedimen layang berdasarkan pengukuran sesaat.
Pada periode waktu tertentu debit muatan sedimen melayang dapat didefenisikan sebagai hasil perkalian konsentrasi dan debitnya yang dapat dirumuskan sebagai berikut :
Qs = k .Cs . Qw ………...(1) Dimana :
Qs = debit sedimen melayang (ton/tahun) Qw = debit sungai (m3/det)
Cs = konsentrasi sedimen beban melayang (gram/liter) K = factor konversi.
persamaan 1 dapat dinyatakan sebagai berikut :
Qsm = 60 x 60 x 24 x C x Q ………...(2) Qsm = 86400 x C x Q ………..……...(3) Dimana :
Qsm = debit sedimen melayang (ton /tahun) Qi = debit air (m3/ detik)
Cs = konsentrasi sedimen beban melayang (gram/liter)
32
Umumnya untuk perhitungan debit sedimen melayang pengukuran persamaan 3 ditulis sebagai berikut :
Qsm = 0,0864 x Cs x Qw ………...(4) Kadar konsentrasi Cs dapat di peroleh dengan persamaan :
Cs = ws / vw ………...(5) Dimana :
Cs = konsentrasi sedimen beban melayang (mg/liter) Ws = berat kadar lumpur (mg)
Vw = volume air (liter)
Metode perhitungan debit sedimen melayang berdasarkan lengkung debit sedimen.
Lengkung sedimen melayang adalah grafik yang menggambarkan hubungan antara konsentrasi sedimen dengan debit atau hubungan antara debit sesaat dengan debit. Untuk membuat lengkung sedimen melayang dapat dilakukan menurut tahap–tahap berikut ini :
1) Pengumpulan data konsentrasi sedimen hasil analisa laboratorium beserta debitnya.
2) Hitung debit sedimen dari setiap besaran konsentrasi.
3) Gambarkan diatas kertas logaritmik data sedimen dan data debit air sungai.
33
4) Hitung persamaan lengkung dengan persamaan berikut :
Qsm = a ( Qw )b ……….…………...(6) Dimana :
Qsm = debit sedimen melayang (ton/hari) Qw = debit air (m3/det)
a = konstanta b = konstanta
persamaan tersebut merupakan persamaan eksponensial yang dapat diubah menjadi persamaan linear sebagai berikut :
Qsm = log m + n log Qw ………...(7) Apabila Qsm = x, log m = a dan n log Qw = bY, maka persamaan linear tersebut dapat di ubah menjadi :
X = a + bY ………...(8) Untuk menghitung nilai konstanta a dan b digunakan persamaan berikut :
b = n . xi.yi− (Σxi).(Σyi) n .Σxi2−(Σyi)2
………...(9) log a = Σ xi
n – b.Σ xi
n ………...………...(10) Keterangan :
Xi = data x yang ke i Yi = data y yang ke i i = 1,2,3…..n
n = banyaknya data
34
hubungan antara debit air (Qw) dengan debit sedimen melayang (Qsmhit) pada persamaan 8 dapat dinyatakan dalam koefisien korelasi yang secara matematis menggambarkan penyebaran titik sekitar persamaan itu. Koefisien korelasi dapat di tulis dengan persamaan :
r = Σ (xi−xˉ).(Yi−Yˉ)
√Σ(xi−xˉ)2(Yi−Yˉ). … ………...(11) Dimana :
r = koefisien korelasi X = Σ xi
n
Y = Σ Yi n
a. Perhitungan sedimen melayang dengan metode lane dan kalienske :
Rumus yang digunakan pada perhitungan sedimen melayang dengan metode lane dan kalienske adalah :
q's =
q . ca . Pl exp (15.w.d
U ∗ D )………...(12) U* = ( g . D . S )1/2 …………..……….……...(13) Dimana : U* = kecepatan geser (m/det)
d = diameter butiran (m) D = kedalaman air (m) S = kemiringan sungai (m)
Ca = konsentrasi sedimen (gram/liter)
35 v = 1,792 x 10−6
1,0+0,0337 (T)+ 0,000221(T)2
w = 1 .γs−γ
18 .γ g d2
v
a = 2 . d
dimana : v = kekentalan kinematik (m2/det) w = kecepatan jauh sedimen (m/det)
𝛾 = berat jenis air (kg/ m3)
𝛾 s = berat jenis sedimen (kg/ m3) g = percepatan grafitasi (m/ det2)
Rapat massa butiran sedimen umumnya (<4mm) tidak banyak berbeda. Karena kuarts paling banyak terdapat dalam sedimen alam, rata–rata dapat dianggap ρs = 2650 kg/m3.
S = γs
γw = ρs
ρw = 2,65 ton/m3
b. Perhitungan sedimen melayang dengan metode Einstein : qs = 11,6 𝑈∗ 𝑥 Ca𝑎{(2,303 𝑙𝑜𝑔 30.2𝐷
𝛥 ) 𝐼1/𝐼2 }………...(14) a = 2 . d
U* = (g . D . S)1/2
v = 1,792 𝑥 10−6
1,0+0,0337 (𝑇)+0,000221(𝑇)2
w = 1 .γs−γ
18 .γ g d2
v
36 Δ = ks
x = d
x ……….………...(15) Untuk menentukan nilai x, dapat dilihat dalam grafik Einstein.
Dimana hubungan antara ks
δ
A dengan x (faktor korelasi) Dimana : ks
δ = U∗
11,6 v v = kecepatan kinetik
Sedangkan nilai I1 dan I2 dapat diketahui dari grafik Einstein. Dimana hubungan antara A dengan I1 dan I2 dari persamaan garis Z.
Dimana : A = 2 d
D ………...(16) Z = w
0,4U∗ ………...(17) c. Perhitungan sedimen melayang dengan metode Chang, simons dan Richardson :
q′s = γ. DCa(VI1 _ 2U∗
k I2) ………...………...(18) a = 2 . d
Z = 2 w
βU∗k ………...(19) C. Perhitungan Sedimen Dasar (bed load)
Metode pengukuran muatan sedimen dasar dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain :
1. Pengukuran langsung
Dilakukan dengan cara mengambil sampel dari sungai secara langsung dengan menggunakan alat ukur muatan sedimen dasar yang terbagi atas :
37 a) Tipe basket.
b) Tipe perbedaan tekanan.
c) Tipe pan.
d) Tipe pit atau tipe slot.
2. Pengukuran tidak langsung.
Dilakukan dengan cara pemetaan endapan waduk secara berkala (repetitive survey). Pemetaan dapat dilakukan dengan teknik perahu bergerak dan insitu echo sounding.
3. Perkiraan dengan menggunakan rumus empiris.
Beberapa persamaan yang digunakan untuk memperkirakan muatan sedimen dasar yang telah dikembangkan dengan melalui penyelidikan laboratorium berskala kecil. Persamaan–persamaan tersebut antara lain :
a. Persamaan meyer peter
Perhitungan beban dasar (bed load) di gunakan persamaan yang telah disederhanakan oleh meyer peter sebagai berikut :
q2/3s
D – 9,27 ( γs−γ
γ )10/9 = 0,462 |γs−γ|1/3
γ13/D x ( γs−γγ qb )2………...(20) Keterangan :
q = Debit aliran per unit lebar (m3/det)
qb = debit muatan sedimen dasar (kg/det/m)
38
γ = berat jenis (specific gravity) dari air (1,00 ton/m3)
γs = berat jenis partikel muatan sedimen dasar (umumnya bervariasi antara 2,6 – 2,7ton/m3)
D = diameter butiran (m)
S = kemiringan garis energi (m/m)
Persamaan (20) dapat juga ditulis sebagai berikut :
γ.R.(n′− n)3/2
(γs−γ).D50 . s = 0,467 +0,25 (γ
g)1/3 x (Ґs – Ґ)2/3x qb2/3x 1
(γs−γ) D50... (21) Keterangan :
Ґs ,Ґ = kerapatan (density) cairan dan partikel (kg/m3)
D50 = ukuran median diameter butiran (m)
γ = berat jenis (specific gravity) dari air (1,00ton/m3)
g = kecepatan gravitasi = 9.81 m/det
γs = berat jenis partikel muatan sedimen dasar (umumnya bervariasi antara 2,6 sampai 2,7 ton/m).
R = jari–jari hidrolis = kedalaman rata–rata (m)
n’ = koefisien kekasaran untuk dasar rata
39 n = koefisien kekasaran aktual
apabila intensitas aliran dihitung dengan rumus :
ψ = Ґs – Ґ
Ґ x D50
s(n′
n) 3/2R
……….………..………...(22)
dan intensitas angkutan sedimen dasar
Φ = (qb
γs Ґs – Ґ
Ґ x 1
gD3) ……….………..……...(23)
dengan Ґs – Ґ
Ґ = γ
γs−γ ……….….…...(24) maka kombinasi persamaan (22), (23) dan (24) adalah
Φ = ( qb
γs - 0,188)3/2 ………...…………...(25) Sehingga di peroleh muatan sedimen dasar per unit lebar
Φ = qb
γs ( Ґs – Ґ
Ґ x 1
g.D503) ½ ………...(26) Debit muatan sedimen dasar untuk seluruh lebar dasar aliran adalah
Qb = qb x W………… ………...(27) Keterangan :
Qb = debit sedimen muatan dasar (kg/det/m)
W = lebar dasar (m)
40 b. Persamaan Einstein
Untuk perkiraan besarnya sedimen dasar, Einstein melakukan pendekatan berdasarkan fungsi daripada
Φ = f ( ψ ) ………..………...(28)
Keterangan :
Φ = intensitas muatan sedimen dasar f ( ψ ) = intensitas aliran
Φ = qbγs ( Ґs – Ґ
Ґ x 1
gD3) ½ ……..………...(29) f ( ψ ) = ( Ґs – Ґ
Ґ x 1
gD503′) ……….…...(30) keterangan :
R’ = jari–jari hidrolis yang menampung muatan sedimen dasar R’ = R ( n′
n )2/3 ………...(31) Dari pendekatan Einstein
Ψ = ( Ґs – Ґ
Ґ x D35
Rn′
n 2/3 s
) ...………...(32)
Laju muatan sedimen dasar per unit lebar dasar sungai dihitung dengan rumus :
Φ = qb
γs ( Ґs – Ґ
Ґ x 1
g.D353) ½ ………..…...(33) Laju muatan sedimen seluruh lebar dasar adalah :
Qb = qb x W …...………...(34) c. Persamaan metode du boys
q'B = 0,173
d0,75 τ(τ − τc)τ ………...(35)
41
γ = γ . DS………..…...(36)
Untuk menentukan nilai 𝑐, dapat di lihat dalam grafik du boys . dimana hubungan antara diameter butiran dengan 𝜏𝑐
Qb = B . qb
1. Pengukuran data sedimen dasar (bed load)
Pada sub bab diatas telah dijelaskan pengukuran muatan sedimen dasar secara langsung di lokasi penyelidikan dan telah dijelaskan perkiraan muatan sedimen dasar berdasarkan rumus–
rumus empris aliran sungai di pos duga air pada t inggi air tertentu, sehingga diperoleh debit sedimen muatan dasar sesaat. Apabila jumlah pengukuran telah mencukupi, maka dapat dibuat lengkung debit sedimen dasarnya. Pengukuran langsung dilakukan pada saat aliran rendah sampai sedang, sedangkan untuk aliran tinggi dapat dihitung dengan rumus empiris.
2. Pengaruh sedimentasi
Erosi tanah 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 terganggu, saluran–saluran, jalur navigasi air, waduk–waduk akan mengalami pengendapan sedimen. Disamping itu kandungan sedimen yang tinggi pada air sungai juga akan merugikan pada
42
penyediaan air bersih yang bersumber dari air permukaan, yang biaya pengelolaannya akan menjadi sangat mahal. Salah satu keuntungan yang dapat diperoleh dari pengendapan sedi men ialah memberikan kesuburan tanah pada lahan–lahan pertanian atau perkebunan disepanjang pinggiran sungai.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian ini dilakukan di Muara Sungai Jeneberang pada tanggal 17 - 20 September 2016, yang terletak di Kelurahan Barombong Kecamatan Tamalate Kota Makassar Provinsi Sulawesi Selatan, sekitar 10800 m dari Bendungan Bili-bili.
Gambar 7. Lokasi penelitian titik pengamatan
B. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan berupa sampel sedimen dari muara sungai jeneberang yang diuji dilaboratorium untuk menentukan karakterstik sedimen.
