BAB I

PENDAHULUAN

Bed load adalah salah satu jenis angkutan sedimen yang berada paling dasar dari

sebuah sungai. Muatan sedimen ini dipengaruhi oleh proses erosi dan deposisi. Dari hasil

pengamatan dilapangan dan beberapa percobaan telah diketahui bahwa hubungan antara

angkutan sedimen dengan keadaan aliran di dasar sungai adalah tekanan geser dasar yang

terdiri dari form drag dan roughness drag. Diketahui pula bahwa proses pengangkutan dan

kekuatan aliran sangat tergantung dari rpughness drag, sedang form drag sama sekali tidak

berperan.

Banyak rumus yang dapat digunakan untuk menghitung angkutan sedimen sejak Du

Boys (1879) menyajikan hubungan gaya seretnya (tractive forcerelation). Masalah yangs

erring dihadapi adalah dalam memilih satu atau beberapa rumus yang sesuai untuk dipakai

dalam memecahkan suatu masalah. Pemilihan ini tidak dapat secara langsung dilakukan

selama hasil dari beberapa formula yang digunakan menunjukan perbedaan yang besar. Oleh

karena itu, penetapan rumus yang akan digunakan harus terlebih dahulu dibandingkan dengan

hasil observasi langsung debit sedimen di sungai yang akan ditinjau.

Intensitas angkutan sedimen total pada suatu penampang sungai/saluran adalah

banyaknya sedimen yang lewat pada penampang tersebut persatuan waktu ( dapat dinyatakan

dalam berat : N/det atau volume persatuan waktu : m3/det)

Pergerakan material bedload adalah dengan menggelinding atau melompat seperti pada

gambar berikut :

Gambar 1. Pergerakan material Bedload

BAB II

DASAR TEORI

Dalam menghitung angkutan sedimen kesulitannya tidak ada aturan tertentu, sehingga

kita mengikuti aturan-aturan yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya. Secara umum

intensitas angkutan sedimen dirumuskan sebagai berikut :

ф = S/(g.Δ.D3)1/2

Dengan :

S = volume angkutan teoritis

D = diameter butiran

Δ = (Δs – Δw)/Δw

Konversi total volume : S/(1-∈ ) sebagai hasil akhir.

Dengan :

∈ = porositas

Intensitas pengaliran : Δ = U*2 / ΔgD

Δ (nilai efektif dari Δ)

Suatu formulasi yang lengkap tentang gerak bed load harus mencakup semua variable

dari pada pengaliran dan sedimen. Akan tetapi umumnya rumus-rumus tidaklah demikian.

Sebagian besar rumus-rumus menggunakan parameter yang menentukan keadaan batas

dimana tidak terjadi angkutan, misalnya :

1. t0 – t (tegangan super kritis)

2. Q0 – Qc (debit kritis)

3. U0 – Uc (kecepatan kritis)

2.1 Metode Perhitungan Angkutan Muatan Dasar (Bed Lload)

Muatan dasar (bed load), adalah partikel yang bergerak pada dasar sungai dengan cara

berguling, meluncur,dan meloncat. (Priyantoro, Dwi:1987).

K1 K2

1 2

Gambar 2.1 Bed Load atau Muatan Dasar

bila K1 < K2 ------ Penggerusan

bila K1 = K2 ------ Seimbang

bila K1 > K2 ------ Pengendapan

Muatan dasar keadaannya selalu bergerak, oleh sebab itu pada sepanjang aliran dasar

sungai selalu terjadi proses degradasi dan agradasi yang disebut sebagai “Alterasi Dasar

Sungai“.

Transportasi bed load selalu dihitung dengan rata-rata jumlah yang besar dengan

rumus yang berbeda, dimana semua rumus tersebut tanpa pengecualian yang sudah menjadi

sifat keempirisannya. Pengukuran transportasi bed load dilapangan sangat tidak dapat

dipercaya, terutama pada debit yang tinggi, saat banyak bed load yang berpindah. Sebaliknya,

tes aliran di laboratorium dengan transportasi bed load mudah membandingkan tingkah

lakunya, dan eksperimen aliran dalam jumlah sangat banyak telah dilakukan di segala tempat.

Konsekuensinya, semua rumus yang ada harus disesuaikan atau dikalibrasi dengan tes aliran

di laboratorium, tanpa menguji pada kondisi lapangan.

Beberapa metode formulasi untuk menghitung jumlah transportasi muatan dasar telah

dikembangkan oleh beberapa peneliti dari tahun ke tahun. Formula muatan dasar ini

didasarkan pada prinsip bahwa kapasitas aliran sedimen transport sepanjang dasar bervariasi

secara langsung dengan perbedaan antara shear stress pada partikel dasar dan shear stress

(tegangan geser) kritis yang diijinkan untuk partikel yang bergerak. Beberapa formula

terdahulu, seperti Schoklitsch (1934) dan Meyer Peter Muller (1948) didasarkan pada hasil

eksperimental yang minim. Banyak formula baru seperti einstein (1950) mempunyai latar

belakang semi teoritis, teori statistik dan probabilitas yang dipakai sebagai dasar pembentukan

formula dan eksperimental dipakai guna elevasi berbagai konstanta.

1. Rumus Meyer-Peter and Muller (MPM)

γ w . R .μ . I−0 ,047( γ s−γw ).dm=0 , 25( γw

g )1/3

.(q 'b )2/3

Dengan :

μ = ripple factor

q’b = berat angkutan sedimen dasar dalam air per satuan waktu lebar sungai (kg/m.dt)

dm = diameter median

Volume sedimen padat :

V=q 'b

(γ s−γ w) (m3/m.dt)

Dalam keadaan kritis q’b = 0, μ = 1 rumus MPM menjadi :

γw .R . I

(γ s−γw ) .dm

=τc

(γ s−γw ). dm

=0 ,047

Re¿=τc

( γs−γw ) . dm

=0 , 055

Persamaan MPM ini diperoleh dari range data yang lebar

0,4≤dm≤30 mm ; 1 ,25≤dm≤4 ,22 t /m2

2. Rumus Kalinske (1947)

Kalinske mengasumsikan bahwa butiran terangkut dalam suatu lapisan dengan ketebalan D

dan kecepatan seketika pada butiran Ug, adalah :

U g=b . (UO−U CR ) Dengan :

Uo = kecepatan seketika pada permukaan butiran

Ucr = kecepatan kritis cairan pada saat butiran mulai bergerak

Distribusi normal untuk Uo diasumsikan :

f (UO)=1/τ (2π )1/2exp . [−(UO−UCr )2 /2 τ2]

Dengan mengambil jumlah butiran per unit luas p/ ( π / 4 D2) dan Ug pada perbandingan

rata-rata dari gerakan partikel dengan berat kering per unit lebar dan waktu, maka :

Tb=2/3. ρS . g . D .U g . P

Dengan :

U g=b∫~

UCr (U0−UCr ) f (U0 ) .d .U 0

P = 0,35 b = 1,0

BAB III

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Soal

Diketahui sebuah sungai dengan penampang persegi empat mempunyai lebar rerata 10

meter, kedalamannnya 4 meter dan kemiringan dasar sungai 8 x 104. Dasar sungai terdiri dari

material dengan diameter d = 0.8 mm dan dm = 0.5 mm, porositasnya ϵ = 0.4 dan nilai

kekasaran 0,003

Penyelesaian

Untuk h = 0.5 maka perhitungannya adalah sbb :

A = b.h

= 10. ,.5

= 5 m2

P = 2h + b

= 2(0,5) + 10

= 11

R = A / P

= 5 / 11

= 0,455 m

V = 1/n . R2/3 . I1/2

= 1/0,0003 . (0,455) 2/3 . (0,0008) 1/2

= 55,737 m/det

Qw = A . v

= 5 . 55,737

= 278,684 m3/det

Dari perhitungan di atas, maka untuk kedalaman 4 meter, didapat table sbb :

Qw

No.

h A P R v Qw

m m^2 m m m/det m3/det

1 2 3 4 5 6

1 0 0 10,000 0,000 0,000 0,0002 0,5 5 11,000 0,455 55,737 278,684

3 1 10 12,000 0,833 83,490 834,903

4 1,5 15 13,000 1,154 103,718 1555,776

5 2 20 14,000 1,429 119,589 2391,783

6 2,5 25 15,000 1,667 132,533 3313,316

7 3 30 16,000 1,875 143,359 4300,766

8 3,5 35 17,000 2,059 152,582 5340,368

9 4 40 18,000 2,222 160,552 6422,075

3.1 Metode MPM

Untuk menghitung debit sedimen yang masuk pada h = 0,5 m; maka :

U* = (g h I) 1/2

= (9,81 . 0,5 . 0,0008) 1/2

= 0,06 m/det

Ubar = 5,75 U* log (12h/ks)

= 5,75 . 0,06 log (12(0,5) / 0,07

= 0,696

C = Ubar/(h I) 1/2

= 0,696 /(0,5 . 0,0008) 1/2

= 36,513

C’ = 18 log (12 h/d90)

=18 log (12 . 0,5/0,0008

= 69,006

ʯ = (C/C’) 3/2

= (36,513/69,006) 3/2

=0,385

Ѱ’ = (ʯ h I) / Δ dm

= (0,385 0,5 0,0008) / 1,65 0,0005

= 0,187

Ф = (4 Ѱ’ – 0,188 ) 3/2

= ( 4 0,187 – 0,188) 3/2

= 0,417

QB = ф (g Δ dm3) 1/2

= 0,417(9,81 1,65 0,00053) 1/2

= 2,0 x 104 m3/det

Dari perhitungan diatas, maka untuk kedalaman hingga 4 meter, didapat table sbb :

QB

U* U bar C C' ʯ ѱ ф QB

m/det m/det m1/2/det m1/2/det       m3/det

7 8 9 10 11 12 13 14

0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

0,063 0,696 36,513 69,006 0,385 0,187 0,417 0,00002 0,188

0,089 1,138 44,075 73,744 0,462 0,448 2,032 0,00009 0,914

0,108 1,504 49,491 76,288 0,523 0,760 4,817 0,00022 2,167

0,125 1,826 54,021 77,958 0,577 1,119 8,876 0,00040 3,992

0,140 2,120 58,055 79,163 0,628 1,522 14,338 0,00064 6,449

0,153 2,392 61,762 80,084 0,677 1,970 21,338 0,00096 9,598

0,166 2,648 65,235 80,815 0,725 2,461 30,014 0,00135 13,501

0,177 2,889 68,528 81,412 0,772 2,995 40,503 0,00182 18,219

Dari table 1 dan 2 diatas, dapat dibuatt grafik hubungan antara debit air dengan debit sedimen,

sebagai berikut :

0.000 2000.000 4000.000 6000.000 8000.00002468

101214161820

Hubungan Qw dan Qs

Hubungan Qw dan Qs

Debit Airs (m3/det)

Debi

t Sed

imen

(m3/

det)

3.2 metode Kalinske

QB

U* τo τcrτcr/τo

qs/U* D qs qB QB

m/det              

15 16 17 18 19 20 21 220,000 0 3,01 0 0,5 0 0,00 00,736 3,924 3,01 0,767 0,5 0,00029 0,00000011 0,00000110,761 7,848 3,01 0,384 0,5 0,00030 0,00000011 0,00000110,774 11,772 3,01 0,256 0,5 0,00031 0,00000012 0,00000120,782 15,696 3,01 0,192 0,5 0,00031 0,00000012 0,00000120,788 19,620 3,01 0,153 0,5 0,00032 0,00000012 0,00000120,793 23,544 3,01 0,128 0,5 0,00032 0,00000012 0,00000120,796 27,468 3,01 0,110 0,5 0,00032 0,00000012 0,00000120,799 31,392 3,01 0,096 0,5 0,00032 0,00000012 0,0000012

0.000 2000.000 4000.000 6000.000 8000.0000

2

4

6

8

10

12

Hubungan Qw dan Qs

Hubungan Qw dan Qs

Debit Airs(m3/det)

Debi

t Sed

imen

(m3/

det)