analisis angkutan sedimen pada ruas sungai …/analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id...

51
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO (STUDI KASUS: SERENAN-KAJANGAN) HALAMAN JUDUL SEDIMENT TRANSPORT ANALYSIS IN RIVER BENGAWAN SOLO (CASE STUDY: SERENAN-KAJANGAN) Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh: ANDHI MUSTOFA NIM I0108057 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013

Upload: lyliem

Post on 06-Aug-2019

223 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI

BENGAWAN SOLO (STUDI KASUS: SERENAN-KAJANGAN)

HALAMAN JUDUL

SEDIMENT TRANSPORT ANALYSIS IN RIVER BENGAWAN

SOLO (CASE STUDY: SERENAN-KAJANGAN)

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Disusun oleh:

ANDHI MUSTOFA

NIM I0108057

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013

Page 2: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

HALAMAN PERSETUJUAN

ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI

BENGAWAN SOLO (STUDI KASUS: SERENAN-KAJANGAN)

SEDIMENT TRANSPORT ANALYSIS IN RIVER BENGAWAN

SOLO (CASE STUDY: SERENAN-KAJANGAN)

SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

ANDHI MUSTOFA

NIM I0108057

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan:

Dosen Pembimbing I

Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng

NIP. 19510710 198103 1 003

Dosen Pembimbing II

Ir. Suyanto, MM

NIP. 19520317 198503 1 001

Page 3: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

HALAMAN PENGESAHAN

ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI

BENGAWAN SOLO (STUDI KASUS: SERENAN-KAJANGAN)

SEDIMENT TRANSPORT ANALYSIS IN RIVER BENGAWAN

SOLO (CASE STUDY: SERENAN-KAJANGAN)

SKRIPSI

Disusun Oleh :

ANDHI MUSTOFA

NIM I0108057

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada :

Hari : Jum’at

Tanggal : 22 Maret 2013

Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng .......................................

NIP. 19510710 198103 1 003

Ir. Suyanto, MM .......................................

NIP. 19520317 198503 1 001

Ir. Susilowati, M.Si .......................................

NIP. 19480610 198503 2 001

Ir. Solichin, MT .......................................

NIP. 19600110 198803 1 002

Mengesahkan,

Ketua Jurusan

Teknik Sipil

Fakultas Teknik UNS

Ir. Bambang Santosa, MT

NIP. 19590823 198601 1 001

Page 4: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iv

MOTTO

" Dan barang siapa yang mengerjakan kesalahan atau dosa, kemudian

dituduhkannya kepada orang yang tidak bersalah, maka sesungguhnya ia telah

berbuat suatu kebohongan dan dosa yang nyata."

(Q.S An-Nisa’: 112)

"Sesungguhnya Aku memberi balasan kepada mereka di hari ini, karena

kesabaran mereka; sesungguhnya mereka itulah orang-orang yang menang."

(Q.S Al-Mu’minun: 111)

"Tiap-tiap diri bertanggung jawab atas apa yang telah diperbuatnya"

(Q.S Al-Mudatsir: 38)

"There is (FAMILY) no end for love. "

(Baghban)

"HITAM tidak hanya kegelapan dan perasaan tercekik saja, tapi HITAM adalah

warna keberhasilan, warna pengetahuan dan warna jubah kelulusan (TOGA). "

(Black)

"Keluarga tidak akan pernah menghakimi kalian, menjatuhkan kalian, tidak akan

pernah mentertawakan kelemahan kalian. Keluarga adalah satu-satunya tempat di

mana kalian akan selalu mendapatkan cinta dan rasa hormat."

(English Vinglish)

"If you want to be someone in life, if you want to achieve something, if you want

to win always, listen to your hear and if even that doesn't give you any answers,

close your eyes and think of your parents. And then you will cross all the hurdles,

all your problems will vanish victory will be yours ..ONLY YOURS.. "

(Kabhi Kushi Kabhi Gham)

"Apa yang kau dapat dari ketakutan, itulah yang kelak akan kau hasilkan, telanlah

obat kemenangan. Jika kau tak dapat kesempatan, jangan musnahkan, kesempatan

itu bisa datang lagi, lagi dan lagi."

(Student of The Year)

Page 5: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

PERSEMBAHAN

Skripsi ini saya persembahkan kepada:

Ayah dan bunda, terima kasih atas doanya yang

tak putus buat anakmu ini hingga sekarang..

Saudara-saudaraku dan keponakan-keponakanku

yang sudah menjadi penghiburku di saat

adik/kakak/om kamu ini sedang kesepian..

Teman-temanku yang sudah rela menemaniku,

memberiku semangat atau bahkan malah

menggangguku di saat teman kamu ini

mengerjakan tugas akhir ini..

Dan semua orang yang sudah pernah saya kenal..

Page 6: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vi

ABSTRAK

Andhi Mustofa. 2013. Analisis Angkutan Sedimen Pada Ruas Sungai

Bengawan Solo (Studi Kasus: Serenan-Kajangan). Skripsi. Jurusan Teknik

Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta.

Antropogenik dapat meningkatkan sedimen. Kondisi ini menyebabkan air hujan

langsung mengalir ke sungai dengan membawa butiran tanah. Kapasitas sungai

semakin berkurang karena adanya pengendapan. Sedimen tersebut akhirnya akan

menghambat aliran, sehingga aliran tidak mampu lagi mengangkut sedimen.

Sedimen akan mengurangi fungsi infrastruktur keairan yang telah terbangun.

Untuk itu diperlukan pemeliharaan infrastruktur dari gangguan pengendapan

sebagai bahan analisis dan melakukan tindakan selanjutnya. Penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui kriteria sedimen dan mencari metode pendekatan

yang tepat untuk analisis angkutan sedimen pada Bengawan Solo dengan

membandingkan hasil observasi lapangan dengan persamaan yang digunakan.

Pengambilan sampel sedimen dilakukan bersamaan dengan pengambilan data

debit pada titik Serenan, Jurug dan Kajangan. Sampel sedimen dianalisis di

laboratorium yang meliputi analisis berat jenis, konsentrasi, serta gradasi butiran.

Metode analisis yang digunakan antara lain metode Ackers-White, Engelund-

Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter Muller dan Yang.

Hasil penelitian menunjukan bahwa butiran sedimen pada sungai berkisar antara

0,032-0,0625 mm dan termasuk dalam katagori coarse silt. Berat jenis sedimen

rata-rata sebesar 2,94. Hasil observasi lapangan, angkutan sedimen pada ruas

Serenan, Jurug dan Kajangan berturut turut sebesar 1844,90 ton/hari, 3995,52

ton/hari dan 3558,35 ton/hari pada masing masing debit aktual. Analisis metode

perhitungan angkutan sedimen pada semua ruas yaitu dengan metode Meyer-Peter

Muller dengan ketelitian untuk Serenan sebesar 74,10% dengan rasio kesesuaian

1,35, untuk Jurug sebesar 68,00% dengan rasio kesesuaian 1,47 dan untuk

Kajangan sebesar 67,30% dengan rasio kesesuaian 0,75.

Kata kunci: Angkutan Sedimen, Bengawan Solo, Serenan, Jurug dan Kajangan

Page 7: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

ABSTRACT

Andhi Mustofa. 2013. Sediment Transport Analysis In River Bengawan Solo

(Case Study: Serenan-Kajangan). Thesis. Departement of Civil Engineering.

Engineering Faculty. Sebelas Maret University. Surakarta.

Anthropogenic can increase sediment. This condition causes the rain water to flow

directly into the river with a grain of soils. Capacity of the river is reduced

because of the sedimentation. Sediments will eventually impede the flow, so the

flow can no longer transport the sediment. The sediments will reduce the

infrastructure functionality that has been built. the infrastructure need

maintenance to reduce the disruption of sediments as an analysis to get subsequent

action. This study aims to determine the sediment criteria and find the right

approach for the analysis of sediment transport in the Bengawan Solo by

comparing field observations with the equations used.

Sediment sampling was conducted simultaneously with data collection at the point

of discharge Serenan, Jurug and Kajangan. Sediment samples were analyzed in

the laboratory includes analysis of density, concentration, and grain grading. The

method of analysis used, among other methods of Ackers-White, Engelund-

Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter Muller and Yang.

The results showed that the grains of sediment in the river ranged from 0,032 to

0,0625 mm and included in the category of coarse silt. Density of sediment

average is 2,94. The results of field observations, sediment transport segment

Serenan, Jurug and Kajangan consecutive at 1844,90 tons/day, 3995,52 tons/day

and 3558,35 tons/day on each discharge current. Analysis of sediment transport

calculation method on all sides that the method of Meyer-Peter Muller with

accuracy of 74,10% for Serenan with the suitability ratio of 1,35, 68,00% to Jurug

with the suitability ratio of 1,47 and by 67,30% to Kajangan with the suitability

ratio of 0,75.

Keyword: Sediment Transport, Bengawan Solo, Serenan, Jurug and Kajangan

Page 8: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas limpahan rahmat dan

hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan

judul ”Analisis Angkutan Sedimen Pada Ruas Sungai Bengawan Solo (Studi

Kasus: Serenan-Kajangan)” guna memenuhi salah satu syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan,

dukungan, dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada

kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada:

1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

3. Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng selaku dosen pembimbing I.

4. Ir. Suyanto, MM selaku dosen pembimbing II.

5. Ir. A. Mediyanto, MT selaku dosen pembimbing akademik.

6. Dosen Penguji skripsi.

7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

8. Segenap bapak dan ibu Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan Solo yang

telah memberikan data sekunder sehingga terlaksananya penulisan ini.

9. Rekan-rekan sati tim dan rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil.

10. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis

dengan tulus ikhlas.

Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu

penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan

di masa mendatang dan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi

penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Surakarta, Februari 2013

Penulis

Page 9: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii

MOTTO ................................................................................................................iv

PERSEMBAHAN .................................................................................................. v

ABSTRAK ............................................................................................................vi

ABSTRACT ......................................................................................................... vii

PRAKATA.......................................................................................................... viii

DAFTAR ISI .........................................................................................................ix

DAFTAR TABEL ..................................................................................................xi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xiii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ........................................................................ xiv

GLOSARIUM ..................................................................................................... xvi

BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ........................................................................................ 1

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ...................................................................................... 2

1.4. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 2

1.5. Manfaat Penelitian ................................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ............................................. 4

2.1. Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 4

2.1.1. Aliran Sungai .............................................................................. 4

2.1.2. Debit Aliran Sungai ..................................................................... 4

2.1.3. Sedimen ..................................................................................... 4

2.1.4. Perhitungan Angkutan Sedimen .................................................... 5

2.2. Landasan Teori ........................................................................................ 6

2.2.1. Aliran Mantap (Steady Flow) ........................................................ 6

2.2.2. Debit Aliran Sungai ..................................................................... 7

2.2.3. Sedimen ..................................................................................... 9

2.2.4. Perhitungan Angkutan Sedimen .................................................. 10

BAB 3 METODE PENELITIAN .......................................................................... 17

3.1. Lokasi Pengambilan Sampel ................................................................... 17

3.2. Data ..................................................................................................... 17

3.2.1. Data Primer .............................................................................. 17

Page 10: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

x

3.2.2. Data Sekunder .......................................................................... 19

3.3. Peralatan yang Digunakan ....................................................................... 19

3.3.1. Alat Pengambilan Sampel .......................................................... 19

3.3.2. Alat Pengujian Sampel ............................................................... 20

3.4. Perhitungan Angkutan Sedimen ............................................................... 23

3.4.1. Pengujian Sampel ...................................................................... 23

3.4.2. Perhitungan Angkutan Sedimen .................................................. 24

3.5. Tahapan Penelitian ................................................................................. 25

BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN .................................................. 26

4.1. Pengambilan Sampel .............................................................................. 26

4.2. Analisis Butiran Sedimen........................................................................ 26

4.2.1. Konsentrasi Sedimen ................................................................. 26

4.2.2. Berat Jenis Sedimen .................................................................. 27

4.2.3. Distribusi Butiran ...................................................................... 27

4.3. Analisis Steady Flow .............................................................................. 29

4.4. Analisis Angkutan Sedimen .................................................................... 31

4.4.1. Angkutan Sedimen Hasil Pengukuran .......................................... 31

4.4.2. Angkutan Sedimen dengan Software HEC-RAS ............................ 31

4.5. Pembahasan .......................................................................................... 32

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 35

5.1. Kesimpulan ........................................................................................... 35

5.2. Saran .................................................................................................... 35

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... xvii

Page 11: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2-1. Koefisien Kekasaran Manning (n) ............................................................. 8

Tabel 2-2. Ukuran Butiran Dari Klasifikasi Material Sedimen Berdasarkan Pada Skala

Klasifikasi American Geophysical Union (AGU) ........................................................ 9

Tabel 2-3. Kisaran Jangkauan Parameter pada Analisis Angkutan Sedimen ................. 12

Tabel 4-1. Titik Pengambilan Sampel Sedimen ........................................................ 26

Tabel 4-2. Konsentrasi Sedimen (C) ....................................................................... 27

Tabel 4-3. Berat Jenis Sedimen (Gs) ....................................................................... 27

Tabel 4-4. Distribusi Butiran Sedimen - Serenan ...................................................... 28

Tabel 4-5. Distribusi Butiran Sedimen - Jurug ......................................................... 28

Tabel 4-6. Distribusi Butiran Sedimen - Kajangan .................................................... 28

Tabel 4-7. Diameter Butiran yang Mewakili Perhitungan .......................................... 29

Tabel 4-8. Output Analisis Steady Flow .................................................................. 30

Tabel 4-9. Angkutan Sedimen Melayang (Qs) Hasil Pengukuran................................ 31

Tabel 4-10. Output Analisis Angkutan Sedimen dengan HEC-RAS ............................ 32

Tabel 4-11. Perbandingan Angkutan Sedimen Hasil Pengukuran dan HEC-RAS .......... 33

Page 12: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2-1. Metode Point-Integrated Sampling ........................................................ 6

Gambar 2-2. Ilustrasi Rumus Persamanaan Energi pada Steady Flow............................ 7

Gambar 3-1. Lokasi Pengambilan Sampel Sedimen (Google Maps, 2013) ................... 17

Gambar 3-2. Sketsa Lokasi Pengambilan Sampel ..................................................... 18

Gambar 3-3. Current meter ................................................................................... 19

Gambar 3-4. Sediment Sampler jenis USDH-48 ....................................................... 20

Gambar 3-5. Alat Uji Konsentrasi Sedimen ............................................................. 20

Gambar 3-6. Alat Uji Berat Jenis Sedimen .............................................................. 21

Gambar 3-7. Alat Uji Analisis Hidrometer .............................................................. 22

Gambar 3-8. Alat Uji Analisis Saringan .................................................................. 22

Gambar 3-9. Diagram Alir Penelitian ...................................................................... 25

Gambar 4-1. Profil Ruas Sungai Bengawan Solo (Serenan-Kajangan) ........................ 30

Page 13: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A - Letak Pengambilan Sampel

Lampiran B - Data Hasil Laboratorium

Lampiran C - Long Profile dan Cross Section Sungai Bengawan Solo

Lampiran D - Output HEC-RAS

Lampiran E - Surat-Surat Skripsi

Page 14: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiv

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL

= Kecepatan endap (m/dt)

= Parameter rasio kecepatan sedimen

s = Rapat massa butir

w = Berat jenis air

A = Luas penampang basah (m2)

a,b = Konstanta dari pabrik

B = Lebar saluran (m)

C = Konsentrasi sedimen (ppm)

CL = Konsentrasi sedimen di zona bawah (ppm)

Ct = Konsentrasi sedimen (ppm)

d = Diameter butiran (m)

D = Kedalaman (m)

d50 = Diameter butiran ukuran 50 (mm)

d90 = Diameter butiran ukuran 90 (ft)

dm = Diameter rerata butiran (ft)

dsi = Diameter butiran (ft)

F1 = Koefisien endap

G = Angkutan sedimen (lb/s)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

Ggr = Parameter angkutan sedimen

Gs = Berat jenis sedimen

gs = Angkutan sedimen (ton/hari)

gsb = Angkutan sedimen dasar (ton/hari)

gssL = Angkutan sedimen melayang di zona bawah (ton/hari)

gssM = Angkutan sedimen melayang di zona tengah (ton/hari)

gssU = Angkutan sedimen melayang di zona atas (ton/hari)

he = Kehilangan tinggi energi (m)

k = Faktor yang sama besarnya, tergantung dari satuan setiap unsur

(= 0,0864)

L = Panjang pelampung yang berada didalam air dihitung dari titik

berat sampai permukan air (mm)

M = Konsentrasi sedimen (ppm)

n = Koefisien Manning

nv = Koefisien suhu

nx = Eksponen transisi tergantung ukuran sedimen

Q = Debit aliran sungai (m3/dt)

Qs = Angkutan sedimen (ton/hari)

R = Jari-jari hidrolis (m)

RKR = Rasio kekasaran Nikaradse

RRP = Parameter jari-jari radius

S = Kemiringan

t = Waktu ke-i (menit)

T1 = Faktor koreksi pada suhu pada t1 (0C)

t1 = Suhu pada W4 (0C)

T2 = Faktor koreksi pada suhu pada t2 (0C)

Page 15: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xv

t2 = Suhu pada W3 (0C)

TFP = Parameter tegangan geser

u* = Kecepatan geser (m/s)

V = Kecepatan aliran (m/dt)

v = Viskositas Kinematik (m2/dt)

v1, v2 = Kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m²/s)

Vas = Volume air sampel (ml)

Vcr = Kecepatan kritis (ft/s)

W1 = Berat piknometer kosong (gram)

W2 = Berat piknometer+sampel sedimen kering (gram)

W3 = Berat piknometer+sampel sedimen kering+aquades (gram)

W4 = Berat piknometer+aquades (gram)

Ws = Berat sedimen kering (gr)

x = Jumlah putaran tiap waktu

Y1, Y2 = Kedalaman aliran (m)

z = Koefisien hubungan antara sedimen dan karakteristik hidrolis

Z1, Z2 = Elevasi dasar saluran (m)

α1, α2 = Koefisien bobot kecepatan

τo = Tegangan geser saluran rata-rata (ft/s)

Page 16: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xvi

GLOSARIUM

Antropogenik = Dibuat atau dihasilkan oleh manusia atau

disebabkan oleh aktivitas manusia. Istilah ini

digunakan dalam konteks perubahan iklim

global untuk merujuk pada emisi gas yang

merupakan hasil dari aktivitas manusia, serta

lainnya berpotensi mengubah iklim-kegiatan,

seperti penggundulan hutan.

Bed load = Atau sedimen dasar, angkutan sedimen dengan

gerakan partikel yang selalu bergerak

menggelinding, menggelincir atau meloncat

pada dasar sungai.

Cross section = Penampang melintang sungai.

Current meter = Alat yang digunakan untuk menentukan

kecepatan aliran sungai.

Global Position System = Alat yang digunakan untuk menentukan posisi

pengambilan sampel sedimen.

Long profile = Penampang memanjang sungai.

Part per million = Satuan 1 bagian per sejuta atau 1 gram/ 1 juta

gram, yang biasa ditulis ppm.

Point-integrated sampling = Metode pengukuran arus pada sungai yang

dilakukan dengan mentukan bebrapa titik

sesuai kedalaman sungai.

Roll meter = Alat yang diguanakan untuk mengukur jarak,

lebar, tinggi dan lain-lain.

Sediment sampler = Alat yang digunakan untuk mengambil sampel

sedimen.

Steady flow = Aliran yang apabila variabel aliran (kecepatan,

tekanan, rapat massa, tampang aliran dan debit

aliran) dalam suatu titik tidak berubah terhadap

waktu.

Stopwatch = Alat yang digunakan untuk mengukur waktu.

Suspended load = Atau sedimen melayang, angkutan sedimen

dengan gerakan partikel selalu ikut bersamaan

dengan aliran air.

Unsteady flow = Aliran yang apabila variabel aliran (kecepatan,

tekanan, rapat massa, tampang aliran dan debit

aliran) dalam suatu titik berubah terhadap

waktu.

Page 17: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sungai merupakan bagian dari siklus hidrologi yang menjadi sumber air untuk

kehidupan makhluk hidup. Sungai mempunyai karakter dan morfologi yang

berbeda-beda. Apabila keseimbangan kualitas air sungai terganggu karena

aktivitas manusia, maka dapat merugikan makhluk hidup yang berada di sekitar

sungai. Akibatnya fungsi sungai akan berubah dalam kurun waktu tertentu.

Hal ini terjadi pada sungai Kalianyar, salah satu anak sungai Bengawan Solo.

Salah satu aktivitas manusia adalah perubahan kawasan lingkungan dengan

mendirikan bangunan di bantaran sungai yang menyebabkan penyempitan sungai,

tetapi manusia membuang sampah ke sungai sehingga sungai tersumbat

(http://regional.kompas.com/read/2009/02/03/14381119/Kondisi.DAS.dan.Draina

se.Penyebab.Banjir).

Hasil aktivitas manusia tersebut disebut antropogenik yang dapat meningkatkan

erosi permukaan yang akan terbawa ke dalam sungai dalam bentuk sedimen.

Kondisi ini menyebabkan air hujan langsung mengalir ke sungai dengan

membawa butiran tanah. Kapasitas sungai semakin berkurang karena adanya

pengendapan. Sedimen tersebut akhirnya akan menghambat aliran, sehingga

aliran tidak mampu lagi mengangkut sedimen. Sedimen akan mengurangi fungsi

infrastruktur keairan yang telah terbangun. Untuk itu diperlukan pemeliharaan

infrastruktur dari gangguan pengendapan sebagai bahan analisis dan melakukan

tindakan selanjutnya.

Banyak sekali persamaan angkutan sedimen yang telah diusulkan selama 50 tahun

terakhir, tetapi tidak ada satupun rumus empiris yang dapat diaplikasikan secara

umum untuk semua kondisi (Kodoatie dalam Achmad Afif Alwi, 2004).

Pemilihan teori atau pendekatan yang tepat untuk sungai masih sulit. Oleh sebab

itu, masalah sedimen menarik untuk diteliti.

Page 18: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

2

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang dapat dirumuskan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana kriteria sedimen di ruas sungai Bengawan Solo dari jembatan

Serenan sampai jembatan Kajangan?

2. Metode apakah yang mampu untuk menganalisis sedimen pada ruas sungai

Bengawan Solo dari jembatan Serenan sampai jembatan Kajangan?

1.3. Batasan Masalah

Untuk membatasi permasalahan agar penelitian ini lebih terarah dan tidak meluas,

maka perlu adanya pembatasan sebagai berikut:

1. Lokasi penelitian adalah ruas sungai Bengawan Solo dari Jembatan Serenan

sampai jembatan Kajangan.

2. Data cross section dan long profile diperoleh dari Balai Besar Wilayah Sungai

Bengawan Solo.

3. Sampel sedimen yang diambil adalah suspended load.

4. Sampel sedimen diambil pada bulan Desember 2012 sampai Januari 2013.

5. Metode yang digunakan untuk analisis angkutan sedimen adalah metode

Ackers-White, Laursen-Copeland, Englund-Hansen, Toffaleti, Meyer-Peter-

Muller dan Yang’s.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui kriteria sedimen di ruas sungai Bengawan Solo dari jembatan

Serenan sampai jembatan Kajangan.

2. Menentukan metode yang mampu untuk menganalisis sedimen pada ruas

sungai Bengawan Solo dari jembatan Serenan sampai jembatan Kajangan.

Page 19: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

3

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Manfaat teoritis: memberi tambahan informasi tentang angkutan sedimen.

2. Manfaat praktis: memberi tambahan informasi mengenai kriteria sedimen yang

ada di ruas sungai Bengawan Solo dari jembatan Serenan sampai jembatan

Kajangan.

Page 20: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

4

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

2.1.1. Aliran Sungai

Aliran melalui saluran terbuka disebut steady flow apabila variabel aliran

(kecepatan, tekanan, rapat massa, tampang aliran dan debit aliran) dalam suatu

titik tidak berubah terhadap waktu. Pada steady flow terjadi dua macam sifat aliran

yaitu aliran seragam (uniform flow) dan aliran tak seragam (non uniform flow).

Aliran melalui saluran terbuka disebut unsteady flow apabila variabel aliran dalam

suatu titik berubah terhadap waktu (Bambang Triatmojo, 1993).

Aliran yang terjadi pada sungai Bengawan Solo termasuk jenis unsteady flow

karena terjadi perubahan kecepatan atau debit di setiap ruas. Akan tetapi, karena

keterbatasan data, maka aliran pada sungai Bengawan Solo diasumsikan steady

flow.

2.1.2. Debit Aliran Sungai

Data debit merupakan suatu informasi yang sangat penting di dalam

pengembangan sumber daya air. Debit sungai diperoleh setelah mengukur

kecepatan air dengan alat pengukur atau pelampung untuk mengetahui data

kecepatan aliran sungai (Asdak dalam Aisyah Alimudddin, 2012).

2.1.3. Sedimen

Sedimentasi (pengendapan) adalah proses terangkutnya/terbawanya sedimen oleh

suatu limpasan/aliran air yang diendapkan pada suatu tempat yang kecepatan

airnya melambat atau terhenti seperti pada saluran sungai, waduk, danau, dan

sebagainya (Arsyad dalam Kelompok Kerja Erosi dan Sedimentasi, 2002).

Page 21: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

5

Mekanisme angkutan sedimen dalam aliran air menurut Venoni dalam Achmad

Afif Alwi (2004) dibedakan menjadi dua yaitu sedimen dasar (bed load) sedimen

melayang (suspended load).

Material di dasar sungai akan bergerak akibat aliran dasar sungai, sehingga

menyebabkan dasar sungai bergerak turun apabila U*2/U*.c

21. Apabila

U*2/U*.c

21, butiran dengan ukuran yang lebih halus akan hanyut dan permukaan

dasar sungai akan tertutup oleh kerikil dengan ukuran yang lebih besar (Suyono

dan Masateru dalam Mochammad Fadlun, 2009).

2.1.4. Perhitungan Angkutan Sedimen

1. Pengujian Butiran Sedimen

Pengujian besar butiran dilakukan untuk mengetahui jenis sedimen. Untuk butiran

kasar menggunakan ayakan dan untuk butiran halus menggunakan hidrometer

atau gravimeter (Lewis dalam D Setiady dan A Faturachman, 2007).

2. Konsentrasi Sedimen Melayang

Konsentrasi sedimen melayang adalah perbandingan antara berat kering dari

kandungan sedimen itu sendiri terhadap berat campuran air dan sedimen tersebut

dan dinyatakan dengan satuan 1 bagian per sejuta atau 1 gram/ 1 juta gram atau

part per million atau ppm (Soewarno, 2010).

3. Perhitungan Angkutan Sedimen

Para insinyur memakai beberapa persamaan dan membandingkannya dengan

observasi lapangan untuk memperoleh persamaan yang cocok dengan kondisi

lapangan (Julien dalam R.J Kodoatie, 2001). Penelitian mengenai besarnya

angkutan sedimen melayang yang terjadi pada saluran sudah banyak dilakukan.

Page 22: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

6

Robin Major, dkk. (2008) melakukan penelitian tentang sedimen melayang pada

sungai St. Croix dengan menentukan 4 titik pengambilan menggunakan metode

filter. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa pada besaran debit 5600 cfs,

konsentrasi sedimen melayang mencapai puncaknya.

Bambang Agus Kironoto (2008) memprediksi besarnya sedimen melayang

dengan metode point-integrated sampling. Hasil yang diperoleh menunjukkan

bahwa konsentrasi sedimen suspensi rerata dapat ditentukan berdasarkan

konsentrasi sedimen suspensi rerata titik pada posisi y = 0,4 D dari dasar saluran.

Gambar 2-1. Metode Point-Integrated Sampling

Penelitian ini menggunakan metode Ackers-White, Laursen-Copeland, Englund-

Hansen, Toffaleti, Meyer-Peter-Muller dan Yang’s untuk menentukan besarnya

angkutan sedimen yang terjadi pada ruas sungai Bengawan Solo.

2.2. Landasan Teori

2.2.1. Aliran Mantap (Steady Flow)

Aliran steady flow dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:

e

2

1111

2

2222 h

2g

vαZY

2g

vαZY (2.1)

dengan:

Y1, Y2 = Kedalaman aliran (m)

Z1, Z2 = Elevasi dasar saluran (m)

v1, v2 = Kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m²/s)

α1, α2 = Koefisien bobot kecepatan

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

he = Kehilangan tinggi energi (m)

y = 0,4D

D

y = 0,2D

D

y = 0,8D

y = 0,4D

D

y = 0,8D

y = 0,2D

Page 23: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

7

Rumus persamaan energi dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2-2. Ilustrasi Rumus Persamanaan Energi pada Steady Flow

2.2.2. Debit Aliran Sungai

Pengukuran debit aliran adalah mengukur kecepatan, lebar dan kedalaman pada

suatu penampang melintang sungai. Kecepatan aliran diukur dengan

menggunakan current meter. Persamaan yang digunakan sebagai berikut:

Q = A.V (2.2)

dengan,

Q = Debit aliran (m3/dt)

A = Luas penampang basah (m2)

V = Kecepatan aliran (m/dt)

Besarnya kecepatan aliran diperoleh dengan persamaan sebagai berikut:

V = a.x + b (2.3)

dengan,

V = Kecepatan aliran (m/dt)

a,b = Konstanta dari pabrik

x = Jumlah putaran tiap waktu

Besarnya koefisien kekasaran Manning dapat dilihat pada Tabel 2-1.

Page 24: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

8

Tabel 2-1. Koefisien Kekasaran Manning (n)

Kondisi dan tipe alur Kekasaran Manning

Min Normal Maks

A. Sungai Kecil (Lebar muka air < 30 m)

I. Mengalir pada Dataran rendah

1. Alur bersih, lurus, muka air penuh, tidak ada

celah/bagian yang dalam 0,025 0,030 0,033

2. Sama poin 1 tetapi lebih banyak batu dan rumput 0,030 0,035 0,040

3. Alur Bersih, melingkar, bagian dalam dan dangkal 0,033 0,040 0,045

4. Sama poin 3 tetapi lebih banyak batu dan rumput

tanaman 0,035 0,045 0,050

5. Sama poin 4 tetapi elevasi muka air lebih rendah

dan lebih banyak perubahan kemiringan dan lebar 0,040 0,048 0,055

6. sama poin 5 tetapi lebih banyak batu 0,045 0,050 0,060

7. Penggal sugai dengan aliran pelan, penuh rumput,

dengan kolam yang dalam 0,050 0,070 0,080

8. Alur banyak rumput, alur-alur yang dalam atau

lintasan banjir dengan tegakan pohon dan semak 0,075 0,100 0,150

II. Sungai pegunungan, alur tidak ada vegetasi,

tebing sungai curam, pohonan semak pada

tebing tenggelam saat muka air tinggi

1. Dasar sungai: Krikil, Krakal, beberapa batu besar 0,030 0,040 0,050

2. Dasar sungai: Krakal dengan batu besar 0,040 0,050 0,070

B. Bantaran Banjir

I. Bantaran untuk padang gembalaan (padang rumput),

tanpa semak belukar

1. Rumput rendah 0,025 0,030 0,035

2. Rumput tinggi 0,030 0,035 0,050

II. Bantaran untuk tegalan

1. Tidak ada tanaman 0,020 0,030 0,040

2. Tanaman dewasa ditanam berderet 0,025 0,035 0,045

3. Tanaman dewasa ditanam tidak berderet 0,030 0,040 0,050

III. Bantaran ditumbuhi semak belukar

1. Semak jarang, rumput lebat 0,035 0,050 0,070

2. Semak dan pohon jarang 0,040 0,060 0,080

3. Semak sedang sampai lebat 0,070 0,100 0,160

IV. Bantaran dengan pohon-pohon

1. Pohon ditanam rapat, pohon lurus 0,110 0,150 0,200

2. Tanah tang dibersihkan dengan tunggul tanaman,

yang tidak tumbuh 0,030 0,040 0,050

3. Sama seperti diatas, tetapi tunggul kayu ditumbuhi

daun lebat 0,050 0,060 0,080

4. Tagekan pohon rapat, pohon yang rendah sedikit,

sedikit semak belukar, tinggi muka air dibawah

ranting pohon

0,080 0,100 0,120

5. Sama Seperti diatas, tetapi tinggi muka air banjir

mencapai ranting pohon 0,100 0,120 0,160

C. Sungai besar (lebar muka air banjir > 30 m) Nilai n lebih

rendah dari sungai kecil pada kondisi yang sama, sebab tebing

sungai relatif lebih kecil dari luas tampang basah, tahanan

geser lebih kecil

I. Mengalir pada Dataran rendah

1. Bagian yang teratur 0,025 - 0,060

2. Bagian yang tidak teratur dan kasar 0,035 - 0,100

Sumber: Gary W Brunner, 2008

Page 25: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

9

2.2.3. Sedimen

a. Ukuran Butiran Sedimen

Ukuran butiran berdasarkan pada skala klasifikasi American Geophysical Union

(AGU) yang ditunjukkan pada Tabel 2.2.

Tabel 2-2. Ukuran Butiran Dari Klasifikasi Material Sedimen Berdasarkan Pada

Skala Klasifikasi American Geophysical Union (AGU)

No Sediment Material

Grain Diameter

Range

(mm)

Geometric Median

Diameter

(mm)

1 Clay 0,002 – 0,004 0,003

2 Very Fine Silt 0,004 – 0,008 0,006

3 Fine Silt 0,008 – 0,016 0,011

4 Medium Silt 0,016 – 0,032 0,023

5 Coarse Silt 0,032 – 0,0625 0,045

6 Very Fine Sand 0,0625 – 0,125 0,088

7 Fine Sand 0,125 – 0,25 0,177

8 Medium Sand 0,25 – 0,5 0,354

9 Coarse Sand 0,5 – 1 0,707

10 Very Coarse Sand 1 – 2 1,41

11 Very Fine Gravel 2 – 4 2,83

12 Fine Gravel 4 – 8 5,66

13 Medium Gravel 8 – 16 11,3

14 Coarse Gravel 16 – 32 22,6

15 Very Coarse Gravel 32 – 64 45,3

16 Small Cobbles 64 – 128 90,5

17 Large Cobbles 128 – 256 181

18 Small Boulders 256 – 512 362

19 Medium Boulders 512 – 1024 724

20 Large Boulders 1024 – 2048 1448 Sumber : Gary W Brunner, 2008

b. Kecepatan Endap

Kecepatan endap () sangat penting dalam masalah suspensi dan sedimentasi.

Rubey dalam Gary W Brunner (2008) menyarankan kecepatan jatuh pada tanah

dapat menggunakan rumus sebagai berikut:

Page 26: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

10

1)(ρ g.d.F ω s1 (2.4)

1)(ρ .g.d

36.

1)(ρ .g.d

36.

3

2 F

s

3

2

s

3

2

1

(2.5)

dengan,

d = Diameter butiran (m)

s = Rapat massa butir

v = Viskositas Kinematik (m2/dt)

F1 = Koefisien endap

= Kecepatan endap (m/dt)

g = Percepatan gravitasi (m/dt2)

2.2.4. Perhitungan Angkutan Sedimen

1. Pengujian Butiran Sedimen

a. Berat Jenis Sedimen (Specify Gravity)

Untuk menentukan besarnya berat jenis sebagai berikut:

223114

12s

)TW(W)TW(W

)W(WG

(2.6)

dengan,

Gs = Berat jenis butiran sampel

W1 = Berat piknometer kosong (gram)

W2 = Berat piknometer+sampel sedimen kering (gram)

W3 = Berat piknometer+sampel sedimen kering+aquades (gram)

W4 = Berat piknometer+aquades (gram)

t1 = Suhu pada W4 (0C)

t2 = Suhu pada W3 (0C)

T1 = Faktor koreksi pada suhu pada t1 (0C)

T2 = Faktor koreksi pada suhu pada t2 (0C)

b. Pengujian Hidrometer

Untuk menentukan distribusi ukuran butir tanah yang memiliki diameter kurang

dari 0,075 mm (lolos saringan no 200 ASTM) dengan cara pengendapan. Rumus

yang digunakan:

)γ-980(G

30.μx

t

LD

ws

(2.7)

dengan,

Page 27: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

11

D = Diameter butiran (mm)

L = Panjang pelampung yang berada didalam air dihitung dari titik berat

sampai permukan air (mm)

t = Waktu ke-i (menit)

Gs = Berat jenis sedimen

w = Berat jenis air

c. Pengujian Saringan

Untuk menentukan distribusi ukuran butir tanah yang memiliki diameter lebih

besar dari 0.075 mm (tertahan diatas saringan no 200 ASTM) dengan cara

penyaringan. Rumus yang digunakan:

Persentase tanah tertahan (% tertahan) = 100% x W

W

total

tertahan (2.8)

Persentase tanah lolos (% lolos) =100% - % tertahan (2.9)

2. Konsentrasi Sedimen Melayang

Untuk menentukan besarnya konsentrasi sedimen melayang menggunakan

persamaan sebagai berikut:

6x10Vas

WsC (2.10)

dengan,

C = Konsentrasi sedimen (mg/lt)

Ws = Berat sedimen kering (gr)

Vas = Volume air sampel (ml)

Untuk menentukan besarnya angkutan sedimen pada saat pengukuran

menggunakan persamaan sebagai berikut:

Qs = k.C.Q (2.11)

dengan,

Qs = Angkutan sedimen (ton/hari)

k = Faktor yang sama besarnya, tergantung dari satuan setiap unsur (= 0,0864)

C = Konsentrasi sedimen (mg/l)

Q = Debit aliran sungai (m3/dt)

Page 28: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

12

3. Analisis Angkutan Sedimen

Angkutan sedimen dihitung dengan rumus-rumus empiris yang telah

dikembangkan pada penelitian sebelumnya. Jangkauan parameter pada masing-

masing rumus tidak dibatasi. Gary W. Burner (2008) menyatakan bahwa

jangkauan parameter dapat dilihat pada Tabel 2-3. yang merupakan pedoman awal

untuk memilih metode mana yang akan digunakan, karena hasil perhitungan

dengan rumus tersebut justru bernilai baik dengan parameter yang berada diluar

jangkauan yang tersaji pada Tabel 2-3.

Tabel 2-3. Kisaran Jangkauan Parameter pada Analisis Angkutan Sedimen

Metode Diameter

(mm)

diameter

median

(mm)

specific

gravity

Kecepatan

(fps)

Kedalaman

(ft)

gradien

energi

lebar

saluran

(ft)

Ackers-

White 0,04-7,00 - 1,0-2,7 0,07-7,1 0,01-1,4

0,00006-

0,037 0,23-4

Engelund-

Hansen - 0,19-0,93 - 0,65-6,34 0,19-1,33

0,000055-

0,019 -

Laursen

(Copeland) - 0,011-29 - 0,068-9,4 0,03-54

0,0000021-

0,025

0,25-

3640

Meyer-

Peter

Muller

0,4-29 - 1,25-

4,0 1,2-9,4 0,03-3,9 0,0004-0,02 0,5-6,6

Toffaleti 0,062-4,0 0,095-

0,91 - 0,7-7,8 0,07-56,7

0,000002-

0,019 0,8-3640

Yang 0,15-1,7 - - 0,04-50 0,04-50 0,000043-

0,029

0,44-

1750

Sumber: Gary W Brunner, 2008

a. Ackers-White

Persamaan ini dikembangkan berdasarkan ukuran partikel sedimen, mobilitas

sedimen dan transport sedimen. Parameter ukuran yang tidak berdimensi

digunakan untuk membedakan antara ukuran sedimen halus, transisi dan kasar.

Sedimen halus berupa lempung yang ukurannya <0,04 mm dan sedimen kasar

berupa pasir yang ukurannya >2,5 mm. Berdasarkan lebih dari 1000 percobaan

saluran, maka rumus umum metode Ackers-White sebagai berikut:

Gg s .2000

86400 (2.12)

mw CQG .. (2.13)

Page 29: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

13

xn

*

50sgr

V

uD.

.d.GG C

(2.14)

dengan,

gs = Debit angkutan sedimen (ton/hari)

G = Debit angkutan sedimen (lb/s)

w = Berat jenis air (lb/ft3)

Q = Debit aliran sungai (ft3/s)

C = Konsentrasi sedimen (ppm)

Ggr = Parameter angkutan sedimen

Gs = Berat jenis sedimen

d50 = Diameter butiran ukuran 50 (mm)

D = Kedalaman efektif (ft)

u* = Kecepatan geser (ft/s)

V = Kecepatan aliran rata-rata untuk saluran (ft/s)

nx = Eksponen transisi tergantung ukuran sedimen

b. Englund-Hansen

Berdasarkan data saluran dengan ukuran sedimen antara 0,19-0,93 mm dan sudah

diuji berdasarkan data lapangan. Rumus umum Engelund-Hansen sebagai berikut:

Gg s .2000

86400 (2.15)

2/3

50

0502

s

1

0,05 G

d

g

dV

ss

(2.16)

dengan,

gs = Debit angkutan sedimen (ton/hari)

G = Debit angkutan sedimen (lb/s)

w = Berat jenis air(lb/ft3)

Gs = Berat jenis sedimen

V = Kecepatan aliran rata-rata untuk saluran (ft/s)

g = Percepatan gravitasi (ft/s2)

τo = Tegangan geser saluran rata-rata (ft/s)

d50 = Diameter butiran ukuran 50 (mm)

B = Lebar saluran (ft)

Page 30: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

14

c. Laursen (Coupeland)

Coupeland memperluas jangkauan penerapan untuk kerikil berukuran sedimen.

Kisaran penerapan diameter partikel rata-rataadalah 0,011-29 mm. Rumus yang

digunakan sebagai berikut:

.TFP.RRP.Q.,432.0 g ws (2.17)

dengan,

gs = Debit angkutan sedimen (ton/hari)

w = Berat jenis air(lb/ft3)

Q = Debit aliran sungai (ft3/s)

RRP = Parameter jari-jari radius

TFP = Parameter tegangan geser

= Parameter rasio kecepatan sedimen

d. Toffaleti

Metode Toffaleti merupakan modifikasi dari persamaan Einstein yang

memecahkan sedimen melayang menjadi zona vertkal. Empat zona yang

digunakan untuk distribusi sedimen adalah zona atas, zona tengah, zona bawah,

dan zona dasar. Angkutan sedimen dihitung secara bebas untuk setiap zona dan

dijumlahkan untuk sampai pada angkutan sedimen total.

Metode ini dikembangkan menggunakan data lengkap dari data saluran dan data

lapangan. Percobaan saluran menggunakan partikel sedimen dengan diameter

rata-rata berkisar 0,3-0,93 mm, tetapi untuk diameter partikel rata-rata serendah

0,095 mm masih dapat diterima. Rumus umum Toffaleti sebagai berikut:.

0,765zn1

2d11,24

R

Mgv

0,756zn1

m

0,756zn1

ssL

v

v

(2.18)

zn1

11,24

R

2,5

R

11,24

R

Mgv

zn1zn10,244z

ssM

vv

(2.19)

1,5zn1

2,5

RR

2,5

R

11,24

R

Mgv

1,5zn1

1,5zn1

0,5z0.244z

ssU

v

v

(2.20)

Page 31: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

15

0,756zn1

msbv2dMg

(2.21)

vn0,765z

vL VRn143,2CM (2.22)

sbssUssMssLs ggggg (2.23)

dengan,

gssL = Angkutan sedimen melayang di zona bawah (ton/hari)

gssM = Angkutan sedimen melayang di zona tengah (ton/hari)

gssU = Angkutan sedimen melayang di zona atas (ton/hari)

gsb = Angkutan sedimen dasar (ton/hari)

gs = Angkutan sedimen total (ton/hari)

M = Konsentrasi sedimen (ppm)

CL = Konsentrasi sedimen di zona bawah (ppm)

R = Jari-jari hidrolis (ft)

dm = Diameter rerata butiran (ft)

z = Koefisien hubungan antara sedimen dan karakteristik hidrolis

nv = Koefisien suhu

e. Meyer-Peter-Muller

Persamaan Meyer-Peter Muller didasarkan pada data eksperimen telah diuji secara

luas dan digunakan untuk sungai dengan sedimen yang relatif kasar. Ukuran

partikel berkisar 0,4-29 mm dengan berbagai berat jenis sedimen 1,25 gram/cc

sampai lebih dari 4.0 gram/cc. Rumus umum fungsi Meyer-Peter Muller berikut:

Gg s .2000

86400 (2.24)

B.

s.

s..

g.25,0

d.s..047,0S.D..RKRG

2

3

3

2

w

ww3

1

w

90www2

3

(2.25)

dengan:

gs = Debit angkutan sedimen (ton/hari)

G = Debit angkutan sedimen (lb/s)

RKR = Rasio kekasaran Nikaradse

w = Berat jenis air (lb/ft3)

D = Kedalaman (ft)

S = Kemiringan

s = Berat jenis sedimen

g = Percepatan gravitasi (ft/s2)

d90 = Diameter butiran ukuran 90 (ft)

B = Lebar saluran (ft)

Page 32: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

16

f. Yang’s

Yang’s dalam Gary W. Brunner (2002) mengusulkan konsentrasi sedimen dengan

ukuran butiran kurang dari 2 mm dapat dihitung dengan persamaan:

S.VS.Vlog.

ulog.314,0

d.log.409,0799,1

........u

log.457,0d.

log.286,0435,5

Clog

cr

*si

*si

t

(2.26)

Untuk butiran yang lebih dari 2 mm bisa dihitung dengan rumus:

S.VS.Vlog.

ulog.282,0

d.log.305,0784,2

........u

log.816,4d.

log.633,0681,6

Clog

cr

*si

*si

t (2.27)

Rumus angkutan sedimen metode Yang’s sebagai berikut:

1000000

C.Q.G tw (2.28)

ss g.2000

86400G

(2.29)

dengan,

Gs = Angkutan sedimen (ton/hari)

gs = Angkutan sedimen (lb/s)

Ct = Konsentrasi sedimen (ppm)

= Kecepatan endap (ft/s)

dsi = Diameter butiran (ft)

v = Viskositas Kinematik (ft2/s)

u* = Kecepatan geser (ft/s)

S = Kemiringan

V = Kecepatan aliran (ft/s)

Vcr = Kecepatan kritis (ft/s)

Page 33: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

17

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Lokasi Pengambilan Sampel

Lokasi pengambilan sampel sedimen terletak pada ruas sungai Bengawan Solo

dari jembatan Serenan sampai jembatan Kajangan dengan panjang ruas 106,01 km

dan lebar ruas 152,82 m yang dapat dilihat pada Gambar 3-1.

Gambar 3-1. Lokasi Pengambilan Sampel Sedimen (Google Maps, 2013)

3.2. Data

3.2.1. Data Primer

1. Debit Terukur

Langkah-langkah untuk mengukur debit terukur sebagai berikut:

A (Serenan)

C (Kajangan)

B (Jurug)

U

Page 34: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

18

a. Menentukan jumlah titik pengambilan di setiap penampang melintang yang

dapat dilihat pada Gambar 3-2.

Keterangan:

qi = Debit pada setiap sub penampang ke i/n (m³/s)

Sqi = Jarak antara titik pengambilan terhadap titik awal (m)

Gambar 3-2. Sketsa Lokasi Pengambilan Sampel

b. Menentukan lokasi pengukuran debit.

c. Menyiapkan data cross section dari Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan

Solo.

d. Menyiapkan, memeriksa dan merakit alat ukur debit (current meter).

e. Menyiapkan formulir untuk pengukuran debit.

f. Mengisi formulir untuk pengukuran debit.

2. Sampel Sedimen

Langkah-langkah untuk pengambilan sampel sedimen adalah:

a. Menghitung besar debit pada setiap penampang melintang.

b. Menghitung debit total (Qtotal) dari setiap penampang melintang.

c. Menentukan lokasi pengambilan berdasarkan besaranya Qtotal, biasanya

sampel sedimen diambil pada lokasi 1/6 Qtotal, 3/6 Qtotal dan 5/6 Qtotal.

d. Melakukan pengambilan contoh muatan sedimen melayang pada lokasi

yang sudah dihitung berdasarkan debit total.

e. Memasukkan contoh muatan sedimen melayang ke dalam botol yang telah

disediakan.

f. Botol tersebut diberi tanda label yang bertuliskan:

SqiSqi+1

Sqn

qi qi+1 qn

Page 35: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

19

- Nomor sampel

- Nama sungai dan lokasi

- Tanggal, waktu dan nama pengukur

- Tinggi muka air dan debit saat pengukuran (debit aktual)

g. Menyiapkan sampel sedimen untuk dianalisis di laboratorium.

h. Mengulangi kegiatan a sampai g untuk lokasi titik pengambilan yang

lainnya hingga semuanya selesai dikerjakan.

3.2.2. Data Sekunder

Penelitian ini menggunakan data sekunder berupa cross section dan long profile

sungai Bengawan Solo yang diperoleh dari Balai Besar Wilayah Sungai

Bengawan Solo.

3.3. Peralatan yang Digunakan

3.3.1. Alat Pengambilan Sampel

Alat yang akan digunakan untuk pengambilan sampel sebagai berikut:

1. Kamera digital

2. GPS (Global Positioning System), digunakan dalam menentukan posisi data

dan sample diambil

3. Roll meter

4. Stopwatch

5. Current meter, digunakan untuk menentukan kecepatan aliran sungai yang

dapat dilihat pada Gambar 3-3.

Gambar 3-3. Current meter

Page 36: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

20

6. Sediment sampler yang dapat dilihat pada Gambar 3-4.

Keterangan:

1. Nouzel

2. Lubang udara

3. Tongkat pemegang

4. Botol sampel

5. Pengunci pengait botl sampel

6. Lubang penempatan tongkat pemegang

Gambar 3-4. Sediment Sampler jenis USDH-48

3.3.2. Alat Pengujian Sampel

1. Analisis Konsentrasi Sedimen

Alat yang digunakan untuk mencari besarnya konsentrasi sedimen dapat dilihat

pada Gambar 3-5.

1. Cawan aluminium

2. Neraca dengan ketelitian sekurang-kurangnya 0,01 gram

3. Oven listrik dengan pengatur suhu konstan sampai 110 oC

Gambar 3-5. Alat Uji Konsentrasi Sedimen

Page 37: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

21

2. Analisis Berat Jenis Sedimen

Alat yang digunakan untuk menentukan besarnya berat jenis sedimen dapat dilihat

pada Gambar 3-6.

1. Piknometer, yaitu botol gelas dengan leher sempit dan bertutup yang

berlubang kapiler, dengan kapasitas 50 cc atau lebih

2. Neraca dengan ketelitian sekurang-kurangnya 0,01 gram

3. Aquades

4. Termometer

5. Oven listrik dengan pengatur suhu konstan sampai 110 oC

Gambar 3-6. Alat Uji Berat Jenis Sedimen

3. Analisis Hidrometer

Sampel sedimen yang telah dioven selama 24 jam pada suhu 110 oC. Alat yang

digunakan untuk menentukan besarnya butiran dengan cara hidrometer dapat

dilihat pada Gambar 3-7.

1. Gelas ukur 1000 ml

2. Pelampung hidrometer

3. Aquades

4. Stopwatch

5. Termometer

6. Cairan sodium silikat

7. Corong

8. Kompor pemanas

Page 38: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

22

Gambar 3-7. Alat Uji Analisis Hidrometer

4. Analisis Saringan

Sampel sedimen merupakan bagian dari analisis hidrometer yang tidak lolos atau

tertahan diatas saringan nomor 200 (diameter butirannya > 0,075 mm). Alat yang

digunakan untuk menentukan besarnya butiran dengan cara saringan (ayakan)

dapat dilihat pada Gambar 3-8.

1. Satu set saringan (no 4, 8, 16, 20, 40, 80, 100, 120, 200, PAN)

2. Penggetar saringan/vibrator

3. Neraca dengan ketelitian sekurang-kurangnya 0,01 gram

4. Sikat

5. Oven listrik

6. Cawan alumunium

7. Sampel yang digunakan pada analisis hidrometer

Gambar 3-8. Alat Uji Analisis Saringan

Page 39: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

23

3.4. Perhitungan Angkutan Sedimen

3.4.1. Pengujian Sampel

Pengujian sampel sedimen dilakukan di laboratorium Mekanika Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta. Adapun pengujian laboratorium meliput:

1. Pengujian Konsentrasi Sedimen

Langkah-langkah untuk menentukan besarnya konsentrasi sedimen adalah:

a. Menyediakan sampel yang akan diuji, misal sampel J-1/6Q.

b. Membersihkan dan menimbang cawan kosong (= W1 dalam gram)

c. Menentukan berapa volume air sampel yang akan diuji (= Vas dalam ml)

d. Menuangkan sampel ke dalam cawan, lalu menimbang (= W2 dalam gram)

e. Memasukkan cawan ke dalam oven selama 24 jam dengan suhu 110o C.

f. Setelah 24 jam, mendinginkan cawan, lalu menimbang (= W3) dalam gram

g. Mengulangi kegiatan a sampai g untuk mendapatkan nilai rata-rata

2. Pengujian Berat Jenis Sedimen

Langkah-langkah untuk menentukan berat jenis sedimen sebagai berikut:

a. Membersihkan dan menimbang piknometer kosong (= W1 dalam gram).

b. Memasukkan sampel ke dalam piknometer dan ditutup, lalu ditimbang (=W2

dalam gram).

c. Mengisikan aquades ke dalam piknometer sampai penuh, lalu mendiamkan

terendam selama 24 jam.

d. Setelah 24 jam, menutup piknometer dengan hati-hati dan mengeringkan

bagian luarnya dengan kain, lalu menimbang (= W3 dalam gram), lalu

mengukur suhunya dengan termometer (= t1 dalam oC).

e. Mengosongkan piknometer, membersihkan, mengisi penuh dengan aquades,

menutupnya dan mengeringkan bagian luarnya dengan kain, lalu menimbang

(=W4 dalam gram) dan ukur suhunya dengan termometer (= t2 dalam oC).

f. Mengulangi langkah a sampai e untuk mendapatkan nilai rata-rata.

Page 40: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

24

3. Pengujian Hidrometer

Langkah-langkah dalam analisis hidrometer adalah sebagai berikut:

a. Memanaskan sampel dengan kompor pemanas sampai mendidih, lalu

mendiamkan sebentar

b. Sampel dicampur sodium silikat 10 ml dan diaduk hingga merata

c. Memasukkan ke dalam tabung ukur, menambahkan aquades hingga

volumenya 1000 ml, menutup tabung dan mendiamkan selama 24 jam

d. Setelah 24 jam, mengocok tabung, lalu memasukkan pelampung hidrometer

dan termometer, stopwatch dihidupkan dan pengukuran dimulai

e. Hasil pengamatan dicatat dalam tabel terhadap pelampung hidrometer dan

termometer diamati suhunya, waktu pengamatan pada menit ke-1, 2, 5, 15,

30, 60, 240 dan 1440

f. Mengulangi langkah a sampai e untuk sampel yang lain

4. Pengujian Saringan

Langkah-langkah dalam analisis saringan adalah sebagai berikut:

a. Sampel percobaan hidrometer dioven selama 24 jam pada suhu 110 oC.

b. Setelah 24 jam, sampel+cawan ditimbang

c. Sampel dimasukkan dalam saringan lalu digetarkan dengan alat penggetar

d. Sampel yang tertinggal pada setiap saringan ditimbang

e. Mengulangi langkah a sampai d untuk sampel yang lain

3.4.2. Perhitungan Angkutan Sedimen

Angkutan sedimen pada ruas sungai Bengawan Solo yaitu dari jembatan Serenan

sampai jembatan Kajangan dihitung menggunakan program HEC-RAS dengan

metode Ackers-White, Laursen-Copeland, Englund-Hansen, Toffaleti, Meyer-

Peter-Muller, Yang’s dan kecepatan endap dihitung dengan teori Rubey.

Page 41: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

25

3.5. Tahapan Penelitian

Adapun tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 3-9.

Gambar 3-9. Diagram Alir Penelitian

Mulai

Pengumpulan Data

Data Primer:debit terukur dan sampel

Data Sekunder:long profile dan cross section

Kalibrasi Currentmeter

Pengambilan Sampel

Pengujian Sampel

Analisis Konsentrasi Sedimen

Analisis Butiran DiameterSedimen <0,075 mm

Hidrometer

Ya Tidak

Perhitungan Angkutan Sedimendengan HEC-RAS

Pembahasan

Besarnya Angkutan Sedimen(ton/hari) Saringan

Selesai

Untuk d84:Metode Laursen-Copeland

Untuk d50:Metode Ackers-White

Metode Engelund-HansenMetode ToffaletiMetode Yang's

Untuk d90:Metode MPM

Page 42: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

26

BAB 4

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengambilan Sampel

Pengambilan sampel sedimen ditentukan berdasarkan debit total pada setiap

penampang. Debit total yang terjadi pada Serenan = 67,04 m3/dt, Jurug = 133,42

m3/dt dan Kajangan = 174,48 m

3/dt. Letak pengambilan sampel dapat dilihat pada

Tabel 4-1 dan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran Tabel A-1 s/d Tabel A-3.

Tabel 4-1. Titik Pengambilan Sampel Sedimen

No Lokasi Qtotal

(m3/dt)

Nama

Sampel

Letak

(m) Dari

1.

SERENAN 67,039

S-1/6Q 10,8 Kanan Sungai

2. S-3/6Q 22,8 Kanan Sungai

3. S-5/6Q 9,8 As Pilar

4.

JURUG 133,421

J-1/6Q 11,8 Kiri Sungai

5. J-3/6Q 10,1 As Pilar

6. J-5/6Q 25,4 As Pilar

7.

KAJANGAN 174,478

K-1/6Q 14,3 Kiri Sungai

8. K-3/6Q 8,6 As Pilar ke-1

9. K-5/6Q 21,8 As Pilar ke-1

4.2. Analisis Butiran Sedimen

Pengujian sampel sedimen dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah

Universitas Sebelas Maret Surakarta. Adapun analisis laboratorium meliputi

analisis konsentrasi sedimen, berat jenis sedimen, hidrometer dan saringan.

4.2.1. Konsentrasi Sedimen

Besarnya konsentrasi sedimen untuk setiap titik lokasi pengambilan dapat dilihat

pada Tabel 4-2 dan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran Tabel B-1.

Page 43: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

27

Tabel 4-2. Konsentrasi Sedimen (C)

No Nama Sampel C

(mg/l)

Crerata

(mg/l)

1. S-1/6Q 600

622 2. S-3/6Q 600

3. S-5/6Q 667

4. J-1/6Q 572

657 5. J-3/6Q 667

6. J-5/6Q 733

7. K-1/6Q 446

467 8. K-3/6Q 488

9. K-5/6Q 468

4.2.2. Berat Jenis Sedimen

Besarnya berat jenis sedimen untuk setiap titik lokasi pengambilan dapat dilihat

pada Tabel 4-3 dan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran Tabel B-2.

Tabel 4-3. Berat Jenis Sedimen (Gs)

No Nama Sampel Gs Gsrerata

1. S-1/6Q -

3,51 2. S-3/6Q 2,81

3. S-5/6Q 4,21

4. J-1/6Q 3,01

2,74 5. J-3/6Q 3,21

6. J-5/6Q 2,00

7. K-1/6Q 2,24

2,56 8. K-3/6Q 2,00

9. K-5/6Q 2,88

4.2.3. Distribusi Butiran

Butiran sedimen melayang pada semua ruas sungai merupakan butiran yang lolos

saringan 0,075 mm, sehingga dilakukan pengujian menggunakan hidrometer.

Adapun hasil pengujian hidrometer dapat dilihat pada Tabel 4-4 s/d Tabel 4-6 dan

selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran Tabel B-3 s/d Table B-11.

Page 44: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

28

Tabel 4-4. Distribusi Butiran Sedimen - Serenan

Diameter Butiran (mm) Persen Lolos (%)

S-1/6Q S-3/6Q S-5/6Q

0,125 100,00 100,00 100,00

0,075 100,00 100,00 100,00

0,0393 18,65 20,99 22,15

0,0278 18,65 20,99 21,45

0,0176 17,49 18,65 20,99

0,0102 17,49 18,65 20,52

0,0072 16,32 18,65 19,35

0,0051 16,32 16,32 18,65

0,0026 16,32 16,32 18,65

0,0010 16,32 16,32 18,65

Tabel 4-5. Distribusi Butiran Sedimen - Jurug

Diameter Butiran (mm) Persen Lolos (%)

J-1/6Q J-3/6Q J-5/6Q

0,125 100,00 100,00 100,00

0,075 100,00 100,00 100,00

0,0393 21,27 24,16 23,63

0,0278 21,27 23,89 23,63

0,0176 21,01 23,37 23,63

0,0102 21,01 22,58 23,11

0,0072 21,01 22,58 21,79

0,0051 20,48 22,32 21,01

0,0026 20,48 22,32 21,01

0,0010 20.,48 22,32 21,01

Tabel 4-6. Distribusi Butiran Sedimen - Kajangan

Diameter Butiran (mm) Persen Lolos (%)

K-1/6Q K-3/6Q K-5/6Q

0,125 100,00 100,00 100,00

0,075 100,00 100,00 100,00

0,0393 24,87 24,60 24,87

0,0278 24,60 23,23 24,60

0,0176 23,78 22,14 23,23

0,0102 22,41 21,87 21,87

0,0072 21,87 21,87 21,87

0,0051 21,59 21,87 21,87

0,0026 21,32 21,59 21,32

0,0010 21,32 21,59 21,32

Page 45: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

29

Berdasarkan Tabel 4-4 s/d Tabel 4-6, maka dapat diperoleh diameter butiran

sedimen yang mewakili untuk perhitungan angkutan sedimen sesuai dengan

metode tertentu. Diameter butiran yang mewakili dapat dilihat pada Tabel 4-7.

Tabel 4-7. Diameter Butiran yang Mewakili Perhitungan

Sampel d90 d84 d50

S-1/6Q 0,0693 0,0660 0,0504

S-3/6Q 0,0690 0,0657 0,0496

S-5/6Q 0,0689 0,0656 0,0493

J-1/6Q 0,0707 0,0683 0,0559

J-3/6Q 0,0705 0,0679 0,0551

J-5/6Q 0,0705 0,0680 0,0552

K-1/6Q 0,0709 0,0686 0,0568

K-3/6Q 0,0709 0,0686 0,0568

K-5/6Q 0,0709 0,0686 0,0568

Hasil analisis hidrometer menunjukkan bahwa butiran sedimen d50 berdasarkan

skala Klasifikasi American Geophysical Union (AGU) untuk daerah Serenan,

Jurug dan Kajangan termasuk jenis coarse silt dengan ukuran butiran berkisar

0,032-0,0625 mm.

4.3. Analisis Steady Flow

Input dalam analisis steady flow sebagai berikut:

a. Long profile dan cross section dari jembatan Serenan sampai jembatan

Kajangan. Sta 48 adalah jembatan Serenan, Sta 40 adalah jembatan Jurug dan

Sta 0 adalah jembatan Kajangan.

b. Koefisien manning sebesar 0,07 sesuai Tabel 2-1.

c. Debit terukur: - Serenan sebesar 67,04 m3/s

- Jurug sebesar 133,42 m3/s

- Kajangan sebesar 174,48 m3/s

d. Batas hulu menggunakan tinggi muka air pada saat pengukuran (AWLR)

sebesar 1,61 m dan batas hilir menggunakan critical depth.

Page 46: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

30

Output analisis steady flow dapat dilihat pada Tabel 4-8 dan selengkapnya pada

Lampiran Tabel D-1. Untuk profil sungai 2-D pada ruas sungai Bengawan Solo

(Serenan-Kajangan) dapat dilihat pada Gambar 4.1. Untuk profil sungai Serenan-

Jurug pada Lampiran Gambar D-1 dan profil sungai Jurug-Kajangan pada

Lampiran Gambar D-2.

Tabel 4-8. Output Analisis Steady Flow

Sta

Q

Total

Min

Ch

El

W.S.

Elev

E.G.

Elev

E.G.

Slope

Vel

Chnl

Flow

Area

Top

Width Froude

Chnl

(m3/s) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m

2) (m)

48 67,04 84,15 86,1 86,14 0,000755 0,91 74,02 59,57 0,26

Untuk Sta 41 s/d Sta 47 terlampir

40 133,42 77,97 80,08 80,14 0,000743 1,11 120,35 70,14 0,27

Untuk Sta 1 s/d Sta 39 terlampir

0 174,48 48,84 50,6 51,14 0,012066 3,28 53,22 49,68 1,01

Gambar 4-1. Profil Ruas Sungai Bengawan Solo (Serenan-Kajangan)

0 20000 40000 60000 80000 100000 12000040

50

60

70

80

90

serenan-kajangan Plan: Plan 01 3/18/2013 11:47:29 PM

Geom: serenan-kajangan Flow: steady_0.5

Main Channel Distance (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Q terukur

WS Q terukur

Crit Q terukur

Ground

Bengawan Solo SK

Page 47: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

31

4.4. Analisis Angkutan Sedimen

4.4.1. Angkutan Sedimen Hasil Pengukuran

Besarnya angkutan sedimen melayang diperoleh berdasarkan persamaan 2.4.

dengan nilai debit pengukuran tercantum pada Tabel 4-1. Faktor k sebesar 0,0864

dan konsentrasi sedimen melayang (C) tercantum pada Tabel 4-2. Besarnya

angkutan sedimen melayang untuk setiap penampang dapat dilihat pada Tabel 4-9.

Tabel 4-9. Angkutan Sedimen Melayang (Qs) Hasil Pengukuran

No Nama Sampel Qs

(ton/hari)

Qsrerata

(ton/hari)

1. S-1/6Q 579,21

1844,90 2. S-3/6Q 1734,64

3. S-5/6Q 3217,86

4. J-1/6Q 1099.39

3995.52 5. J-3/6Q 3842.53

6. J-5/6Q 7044.64

7. K-1/6Q 1120,95

3558,32 8. K-3/6Q 3675,95

9. K-5/6Q 5878,88

4.4.2. Angkutan Sedimen dengan Software HEC-RAS

Besarnya angkutan sedimen dengan alat bantu software HEC-RAS menggunakan

metode Ackers-White, Laursen-Copeland, Toffaleti, Englund-Hansen, Meyer-

Peter-Muller dan Yang’s.

Input dalam analisis angkutan sedimen sebagai berikut:

a. Output analisis steady flow. (Lampiran Tabel D-1)

b. Butiran sedimen hasil laboratorium. (Lampiran Tabel B-3 s/d Tabel B-11)

c. Berat jenis butiran sedimen. (Lampiran Tabel B-2)

d. Geometri sungai. (Lampiran Gambar C-2 s/d C-50)

Output analisis angkutan sedimen dapat dilihat pada Tabel 4-10 dan selengkapnya

pada Lampiran Tabel D-2

Page 48: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

32

Tabel 4-10. Output Analisis Angkutan Sedimen dengan HEC-RAS

Sta Metode Angkutan Sedimen Total

(ton/hari)

SE

RE

NA

N

(Sta

48)

Ackers-White 1,07x1024

Englund-Hansen 1326000

Laursen (Copeland) 6,69x108

MPM 1367

Toffaleti 1189000

Yang’s 3,93x1010

JUR

UG

(Sta

40)

Ackers-White 6,39x1029

Englund-Hansen 5277000

Laursen (Copeland) 5,05x109

MPM 2717

Toffaleti 842900

Yang’s 2,12x1011

KA

JAN

GA

N

(Sta

0)

Ackers-White 9,85x1033

Englund-Hansen 18550000

Laursen (Copeland) 1,35x1010

MPM 4722

Toffaleti 1328000

Yang’s 8,61x1011

4.5. Pembahasan

Besarnya angkutan sedimen berdasarkan pengukuran (Tabel 4-9.) dengan rumus

empiris dengan alat bantu software HEC-RAS (Tabel 4-10.) dibandingkan.

Metode yang mempunyai tingkat kesesuain dengan rasio kesesuain mendekati 1

itu merupakan metode yang dipilih. Perbandingan angkutan sedimen antara hasil

pengukuran dengan HEC-RAS dapat dilihat pada Tabel 4-11.

Page 49: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

33

Tabel 4-11. Perbandingan Angkutan Sedimen Hasil Pengukuran dan HEC-RAS

Sta Metode

Angkutan Sedimen Tingkat

Kesesuaian Metode yang

Dipilih

Rasio

Kesesuain HEC-

RAS Pengukuran

(%)

(ton/hari) (ton/hari)

SE

RE

NA

N (

Sta

48

)

Ackers-

White 1,07x10

24

1844,90

0

Meyer-Peter

Muller,

dengan tingkat

kesesuaian

sebesar 74,10%

1,35

Englund-

Hansen 1326000 0

Laursen

(Copeland) 6,69x10

8 0

MPM 1367 74,10

Toffaleti 1189000 0

Yang’s 3,93x1010

0

JUR

UG

(S

ta 4

0)

Ackers-

White 6,39x10

29

3995,52

0

Meyer-Peter

Muller,

dengan tingkat

kesesuaian

sebesar 68,00%

1,47

Englund-

Hansen 5277000 0

Laursen

(Copeland) 5,05x10

9 0

MPM 2717 68,00

Toffaleti 842900 0

Yang’s 2,12x1011

0

KA

JAN

GA

N (

Sta

0)

Ackers-

White 9,85x10

33

3558,35

0

Meyer-Peter

Muller,

dengan tingkat

kesesuaian

sebesar 67,30%

0,75

Englund-

Hansen 18550000 0

Laursen

(Copeland) 1,35x10

10 0

MPM 4722 67,30

Toffaleti 1328000 0

Yang’s 8,61x1011

0

Tingkat kesesuaian merupakan persentase perbandingan angkutan sedimen antara

hasil pengukuran dengan hasil perhitunga analisis dan rasio kesesuain merupakan

perbandingan angkutan sedimen antara hasil pengukuran dengan hasil perhitungan

analisis. Berdasarkan Tabel 4-11. diketahui bahwa pada daerah Serenan

mempunyai tingkat kesesuaian terbesar dibandingkan dengan metode yang lain

yaitu sebesar 74,10% dengan rasio kesesuain sebesar 1,35 untuk metode MPM.

Pada daerah Jurug mempunyai tingkat kesesuaian terbesar dibandingkan dengan

metode yang lain yaitu sebesar 68,00% dengan rasio kesesuain sebesar 1,47 untuk

metode MPM. Pada daerah Kajangan mempunyai tingkat kesesuaian terbesar

dibandingkan dengan metode yang lain yaitu sebesar 67,30% dengan rasio

kesesuain sebesar 0,75 untuk metode MPM.

Page 50: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

34

Berdasarkan Tabel 4-11. dapat dilihat bahwa hasil angkutan sedimen banyak yang

kebetulan mendekati hasil perhitungan dengan metode Meyer-Peter-Muller yang

seharusnya metode tersebut digunakan untuk perhitungan angkutan sedimen bed

load. Metode analisis pada berbagai ruas bengawan solo dapat diaplikasikan,

tetapi perlu dikalibrasi terlebih dahulu.

Page 51: ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI …/Analisis...perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PADA RUAS SUNGAI BENGAWAN SOLO Disusun Sebagai Salah Satu

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

35

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan diatas, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Ukuran butiran yang terjadi pada daerah Serenan, Jurug dan Kajangan antara

0,032 sampai 0,0625 mm untuk diameter ukuran 50 (d50) dan termasuk jenis

butiran coarse silt.

2. Besarnya angkutan yang terjadi pada daerah Serenan sebesar 1844,90

ton/hari, daerah Jurug sebesar 3995,52 dan daerah Kajangan sebesar 3558,32

ton/hari. Metode yang mampu untuk menganalisis angkutan sedimen pada

masing-masing tersebut adalah metode Meyer-Peter-Muller.

5.2. Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diberikan saran

yang bertujuan untuk mengembangkan penelitian ini lebih lanjut. Adapun saran-

saran untuk penelitian selanjutnya antara lain:

1. Untuk penelitian selanjutnya, perlu diperhitungkan angkutan sedimen dasar

(bed load) supaya diperoleh ukuran diameter yang lebih besar, sehingga

metode-metode yang dipilih dapat masuk ke dalam kriteria yang dimaksud.

2. Perlu melakukan pengukuran sedimen secara berkala agar diperoleh hasil

yang lebih akurat.