BAB I

PAGE 5

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Umum

Masalah utama timbulnya sedimentasi di waduk adalah angkutan sedimen yang terbawa oleh aliran sungai. Sehingga untuk mengestimasi endapan sedimen pada waduk dilakukan dengan menghitung besarnya angkutan sedimen yang terjadi pada sungai tersebut. Dikarenakan sedimentasi yang terjadi bisa menimbulkan bahaya apabila tidak dilakukan perencanaan penanganan pengamanan waduk yang akurat dan benar. Data-data mengenai aliran serta besar sedimentasi yang dibawa sangat dibutuhkan untuk melakukan tindakan pemgamanan terhadap ketahanan waduk.

Masalah lain akibat pembangunan suatu waduk ataupun bendungan tersebut adalah terganggunya keseimbangan alam, yang antara lain adalah berubahnya karakteristik debit aliran sungai dan trasportasi sedimen, serta adanya masalah agradasi dan degradasi pada hulu dan hilir struktur bangunan tersebut, sedangkan masalah lain yang sering muncul dalam pengelolaan waduk adalah terjadinya erosi di bagian hulu yang mengakibatkan sedimentasi di tubuh waduk. Selain itu juga terdapat permasalahan karena air di waduk yang mengalir dengan lambat sehingga mempermudah terjadinya endapan dari sedimen yang dibawa oleh aliran sungai.

Sedimen merupakan hasil akhir dari suatu proses erosi yang mengendap atau diam pada satu tempat sehingga menghasilkan satu lapisan tanah tersendiri, berbagai macam sebab dan cara pengerosian tanah di hulu sungai dapat membawa sedimentasi, baik erosi akibat gerakan air, angin atau akibat gaya gravitasi bumi. Untuk menentukan besar laju sedimentasi yang terjadi perlu diketahui berbagai parameter yang harus dilihat. Laju erosi yang terjadi tergantung pada :

1. Cakupan areal daerah pengaliran.

2. Kondisi geologi daerah pengaliran.

3. Kondisi topografi.

4. Kondisi meteorologi.

5. Karakteristik hidrolika sungai.

6. Vegetasi daerah pengaliran.

7. Kegiatan manusia.

8. Karakteristik waduk.

Aliran sedimen yang masuk waduk terdiri dari suspended load dan bed load. Metode yang paling baik untuk menentukan besar suspended load adalah metode pengukuran langsung di lapangan dengan mengambil contoh. Untuk mengukur bed load dapat dengan cara pengambilan contoh, cara analitis ataupun dengan berdasarkan besar angkutan dari suspended load lainnya.

Tidak semua sedimen yang terangkut akan terendapkan di dalam waduk, tetapi ada sebagian yang ikut aliran keluar melewati bangunan pelimpah atau bangunan pengambilan. Dengan menjumlahkan besar suspended load dan bed load didapat jumlah sedimen yang terangkut ke dalam waduk. Namun jumlah sediment yang terangkut juga berdasarkan besar butiran dan kekuatan kecepatan air yang akan membawa sediment terlarut tersebut.

Untuk mengatasi sedimentasi tersebut, pada suatu perancangan waduk harus disediakan kapasitas waduk tambahan yang berfungsi untuk menampung jumlah sedimen yang masuk. Kapasitas tambahan ini disebut sebagai kapasitas waduk mati (dead storage). Umur operasi waduk akan berakhir bila kapasitas mati yang tersedia sudah penuh oleh sedimen. Hal ini disebabkan karena operasional waduk setelah kapasitas matinya penuh dengan sedimen akan menjadikan pengoperasian waduk itu menjadi tidak ekonomis lagi. Faktor-faktor yang menentukan atau mempengaruhi hasil sedimen adalah sebagai berikut :

1. Jumlah dan intensitas curah hujan

2. Tipe tanah dan formasi geologi

3. Lapisan tanah

4. Tata guna lahan

5. Topografi

6. Jaringan sungai yang meliputi : kerapatan sungai, kemiringan, bentuk, ukuran dan jenis saluran.

Sistem penanganan sediment yang dipengaruhi faktor-faktor tersebut telah dicari jalan keluarnya antara lain sampai pada rata-rata hasil sedimen untuk daerah aliran sungai. Analisis tipe ini sebaiknya menggunakan studi perencanaan pendahuluan dan merupakan keadaan yang dapat dipercaya jika rata-rata hasil sedimen perhitungan dapat dikoreksi dengan hasil sedimen hasil pengukuran pada daerah yang dibatasi oleh subsistem suatu daerah aliran sungai.

1.2. Permasalahan

Beberapa permasalahan yang terjadi dalam transportasi sedimen yang berkenaan dengan ketahanan, usia waduk, serta keefektifan waduk sendiri, dalam studi ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

1. Berapa besarnya laju pengendapan sedimen yang terjadi ?

2. Bagaimana pola distribusi pengendapan sedimennya ?

3. Berapa usia guna waduk ?

Sedangkan metode analisis yang harus dilakukan dalam studi ini dalam kaitannya dengan pengamanan serta penjagaan ketahanan waduk, adalah sebagai berikut:

1. Menganalisa pembangkitan inflow debit sungai bulanan (generated synthetic stream flow).

2. Menganalisa kurva durasi aliran (flow duration curve).

3. Menganalisa inflow debit sungai tahunan (annual discharge inflow).

4. Menganalisa transportasi sedimen sungai (suspended load, bed load dan neraca sedimen).

5. Menganalisa inflow debit sedimen tahunan (annual sediment flow).

6. Menganalisa akumulasi sedimen dan usia guna waduk (lifetime reservoir) untuk menganalisa prediksi distribusi pengendapan sedimen di waduk (predicting sediment distribution in reservoir).

7. Menganalisa kapasitas waduk (reservoir capacity).

8. Menganalisa klasifikasi tipe waduk.

9. Menganalisa distribusi sedimen di waduk (sediment distribution in reservoir).

1.3. Lingkup Pembahasan

Proyek dalam merencanakan sebuah bendungan sangat diperlukan penelitian-penelitian yang seksama terhadap masalah-masalah yang diakibatkan oleh sedimentasi di dalam waduk. Survei dan investigasi serta analisa-analisa yang kurang memadai serta kesalahan-kesalahan perhitungan dalam memperkirakan volume sedimen akan mengakibatkan hal-hal yang sangat fatal. Masalah sedimentasi sangat berpengaruh besar dengan ketahanan usia waduk.

Pengetahuan seorang engineer tentang laju pengendapan sedimen di waduk didasarkan pada survei-survei untuk menetapkan laju penumpukkan sedimen di waduk-waduk yang telah ada dalam waktu bertahun-tahun. Survei-survei dilakukan secara berkala untuk mengetahui berat jenis dari sedimen-sedimen yang mengendap di dalam waduk. Data tersebut diperlukan untuk menafsirkan data tentang muatan sedimen di sungai-sungai dalam kaitannya dengan pengendapan sedimen di waduk. Berat jenis kering dari contoh-contoh di waduk-waduk berkisar antara 650 kg/m3 hingga 1880 kg/m3 untuk sedimen yang masih baru terbawa oleh aliran sungai.

Terjadinya sedimentasi (pengendapan) yang sangat cepat (melebihi yang diramalkan) pada waduk yang tujuan semulanya dapat berfungsi dalam waktu tertentu, misalnya 50 tahun ternyata hanya dalam beberapa tahun saja endapan sedimen sudah memenuhi kapasitas matinya. Sehingga perencanaan mengenai kapan waktu sedimentasi yang akan terjadi sampai bisa memenuhi batas limit ketahanan bendungan juga perlu diperkirakan. Perhitungan sedimentasi waduk dalam perencanan waduk adalah sangat penting, karena itu penentuan volume sedimen analisa-analisa yang dilakukan harus mendekati keadaan sebenarnya, karena pada prinsipnya proses sedimentasi yang terjadi di dalam waduk akan berpengaruh besar terhadap fungsi dan umur waduk.

Perencanaan proyek waduk harus meliputi pertimbangan tentang kemungkinan laju pengendapan sedimen. Hal ini dapat digunakan untuk menetapkan apakah usia guna waduk yang direncanakan cukup untuk menjamin pembangunannya, dalam arti sesuai dengan rencana manfaat yang diharapkan.

Dalam perencanaan proyek pengairan yang berkaitan dengan pembangunan suatu waduk umumnya adalah estimasi rerata sedimentasi dan periode waktu sebelum sedimentasi mempengaruhi fungsi utama dari suatu waduk. Sehubungan dengan hal tersebut maka tampungan sedimen harus direncanakan cukup dalam, sehingga tidak menggangu fungsi waduk selama berlangsung atau selama umur ekonomis proyek. Perencanaan proyek waduk harus meliputi pertimbangan tentang kemungkinan laju pengendapan sedimen. Hal ini dapat digunakan untuk menetapkan apakah usia guna waduk yang direncanakan cukup untuk menjamin pembangunannya, sesuai dengan rencana manfaat yang diharapkan.

Analisa yang akan dilakukan dalam tugas ini mengambil batasan-batasan dan anggapan-anggapan sebagai berikut :

1. Perhitungan sedimentasi dengan data fiktif, yang diolah berdasarkan data lapangan yang riil.

2. Rumus-rumus empiris yang dipakai dalam perhitungan dianggap universal dan sudah teruji kebenarannya.

Pendugaan distribusi sedimentasi pada waduk menggunakan metode Churchill atau Brune dan Van Rijn atau Pacheco Ceballos, atau dengan menggunakan metode Area Increment Method dan Emprical Area Reduction Method.

1.4. Tujuan dan Manfaat

Tujuan studi ini adalah untuk melatih kemampuan para mahasiswa Teknik Pengairan dalam menganalisis beberapa permasalahan sedimentasi waduk, antara lain untuk menentukan laju pengendapan sedimen dan pola distribusinya serta usia guna efektif suatu waduk.

Sedangkan manfaat yang diharapkan dari studi ini adalah untuk menambah wawasan dan pengetahuan mahasiswa Teknik Pengairan untuk lebih memahami, mengerti dan mampu bagaimana menganalisis sedimentasi di waduk. Selain itu mahasiswa sebagai calon sarjana Teknik Pengairan akan lebih mempunyai nilai tambah, kemampuan individu (skill) dan sedikit pengetahuan yang bermanfaat sebelum terjun ke dunia kerja yang sesungguhnya.

1.5. Sistematika Pembahasan

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Umum

1.2.Permasalahan

1.3.Lingkup Pembahasan

1.4.Tujuan dan Manfaat

1.5.Sistematika Pembahasan

BAB IILANDASAN TEORI

2.1.Umum

2.2.

Karakteristik Sedimen

2.2.1.Klasifikasi sedimen

2.2.2.Bentuk dan ukuran partikel

2.2.3.Kerapatan, berat spesifik, konsentrasi dan kecepatan endap

2.2.4.Distribusi frekuensi ukuran butiran sedimen

2.3. Permulaan Gerak Butiran

2.3.1. Umum

2.3.2. Dasar teori

2.3.3. Analisa sedimen non kohesif

2.3.4. Stabilitas sedimen (butiran dasar)

2.4.Metode Pengukuran dan Perhitungan Angkutan Sedimen

2.4.1.Metode pengukuran angkutan sedimen

2.4.2.Metode perhitungan angkutan Muatan Layang (Suspended Load)

2.4.3.Metode perhitungan angkutan Muatan Dasar (Bed Load)

2.4.4. Metode perhitungan angkutan total (Total Load)

2.5.Debit Inflow

2.5.1.Pembangkitan data debit inflow

2.5.2.Uji homogenitas data

2.5.3. Kurva durasi aliran

2.6. Waduk

2.6.1. Umum

2.6.2. Kapasitas tampungan waduk

2.6.3. Lengkung kapasitas waduk

2.6.4. Klasifikasi waduk

2.6.5. Usia guna waduk

2.7. Sedimentasi Waduk

2.7.1.Umum

2.7.2.Faktor-faktor yang menentukan hasil sedimen

2.7.3. Metode perhitungan rendamen jerat (trap efisiensi)

2.7.3.1. Metode Brunne

2.7.3.2. Metode Churchill

2.7.4. Distribusi sedimen pada waduk

2.7.4.1. Area Reduction method

2.7.4.2. Emperical area reduction method

2.7.4.3. Moodys modification

2.7.5. Perubahan karakter angkutan sedimen

2.7.6. Satuan berat endapan sedimen

2.7.7. Akumulasi endapan sedimen dan usia guna waduk

2.7.8. Prediksi distribusi pengendapan sedimen di waduk

2.8. Pengendalian pengendapan sedimen di waduk

2.9. Soal latihan

BAB IIIPENGOLAHAN DATA

3.1. Karakteristik Input Data

3.1.1. Data karakteristik fisik waduk

3.1.2. Data debit sungai

3.1.3. Data karakteristik sungai dan butiran sedimen

3.1.4. Data sedimen muatan layang

3.1.5. Data penunjang lainnya

3.2. Debit Inflow

3.2.1. Pembangkitan data debit inflow

3.2.2. Uji homogenitas data

3.2.3. Kurva durasi aliran

3.3. Liku Debit (Rating Curve)

3.4. Perhitungan Angkutan Sedimen

3.4.1. Angkutan sedimen muatan layang (Suspended Load)

3.4.2. Angkutan sedimen muatan dasar (Bed Load)

3.4.3. Angkutan total (Total Load)

3.5 Kapasitas tampungan waduk

3.6 Klasifikasi jenis waduk

3.7 Distribusi endapan sedimen dan usia guna waduk

BAB IV. PENUTUP

4.1. Kesimpulan

4.2. Saran

Daftar Pustaka

Lampiran

Efisiensi Tangkapan

Waduk

Lengkung Kapasitas

Waduk

Persamaan tampungan

A = b * Ha

Persamaan Luas

Genangan di Waduk

A = b *Ha

Dicari persamaan

Qs (bed) = a* Qwb

Qs bed load

Dengan metode MPM,

Van Rijn dan Einstein

(ton/hari)

Dicari persamaan

Qs (sus) = b * Qw

Qs (ton/hari)

Data Karakter

sedimen

Data Qw dan Qs

(suspended)

Tidak

Selesai

Type Waduk

Usia Guna Waduk (tahun)

Volume Sedimen

Vs rerata pertahun (m3)

Qs total = Qs(sus) + Qs (bed)

Dihasilkan

Qs total perbulan 9ton)

Qs total pertahun (ton)

Durasi debit bulanan

Didapat Q rerata bulanan

Peluang perbulan (%)

Ya

Analisa Variasi

Uji F dan Uji T

Perpanjangan data

Selama 30 tahun

(Thomas-Fiering)

Random

Normal

Data Q bulanan

Selama 10 Tahun

Mulai

1