kajian penanganan sedimentasi sungai banjir kanal …

KAJIAN PENANGANAN SEDIMENTASI

SUNGAI BANJIR KANAL BARAT KOTA SEMARANG

(Study of Sedimentation Mitigation West Floodway Semarang City)

Dani Prasetyo1, Very Dermawan

2, Andre Primantyo H

2

1Mahasiswa Program Magister Teknik Pengairan Universitas Brawijaya, Malang,

Jawa Timur, Indonesia; [email protected] 2Pengajar, Program Studi Magister Sumber Daya Air, Teknik Pengairan Universitas Brawijaya, Malang,

Jawa Timur, Indonesia

ABSTRAK: Untuk upaya pengendalian banjir Kota Semarang, salah satu yang diperlukan adalah

penanganan sedimentasi di sungai Banjir Kanal Barat. Kajian ini dilakukan untukmemprediksi

pola sebaran dan besarnya volume sedimen di sungai Banjir Kanal Barat.Tahapan analisis dalam

penelitian ini dimulaidengan simulasi awal kondisi eksisting untuk penentuan model angkutan

sedimen.Model selanjutnya digunakan untuk simulasi prediksi sedimentasi sampai dengan tahun

2019 dan 2024 pada kondisi tanpa penanganan dan dengan alternatif penanganan.Hasil simulasi

pada kondisi eksisting tanpa penanganan diperoleh kenaikan elevasi dasar rata-rata pada tahun

2019 sebesar 1,864 mdan pada tahun 2024 sebesar 2,210 m dengan perkiraan volume endapan

sedimen pada tahun 2019 dan 2024 sebesar 1.053.524 m³ dan 1.223.693 m³. Hasil simulasi

angkutan sedimen dengan penempatan bangunan kantong sedimen diperoleh kenaikan elevasi

dasar rata-rata terendah pada tahun 2019 dan 2024 sebesar 1,379 m dan1,922m. Alternatif

penanganan melalui pengerukan dengan dredger diperoleh perkiraan volume endapan sedimen

terendah pada tahun 2019 dan 2024 sebesar 791.161 m³ dan 1.099.685 m³. Berdasarkan analisa

biaya, penanganan melalui pengerukan dengan dredger diperoleh estimasi biaya terendah yaitu

sebesar Rp. 32.267.637.478,-.

Kata kunci: sedimentasi, HEC-RAS, prediksi, elevasi, volume, biaya.

ABSTRACT: For the flood control of Semarang City,one of part needed is sedimentation

mitigation atthe West Floodway river. This study is carried out to predictdistribution patterns and

sediment volumein the West Floodway. The simulation of existing conditions is the first step for

determination of sediment transport model. The models will be used to predicting sedimentation

until year 2019 and 2024 on the condition without and with sediment mitigation alternatives.

Based on the existing condition simulation, the average of elevation increase in 2019 and 2024

respectively are 1,864 m and 2,210 m. The estimation of sediment volume in 2019 and 2024

respectively are 1.053.524 m³ and 1.223.693 m³. The results of sediment transport prediction with

sediment pocket showing the lowest average elevation in 2019 and 2024 respectively are 1,379 m

and 1,992 m.The smallest volume of sediment obtained by dredging with dredger in 2019 and

2024 respectively are 791.161 m³ and 1.099.685 m³. Based on cost estimation,the cost of dredging

with dredger is the lowest, at a cost 32.267.637.478 IDR.

Keyword: sedimentation, HEC-RAS, prediction, elevation, volume, cost

A. PENDAHULUAN

Siklus hidrologi menggambarkan fenomena

alam yang menghubungkan antara erosi,

sedimentasi dan limpasan.Terjadinya erosi

tergantung dari beberapa faktor diantaranya

karakteristik hujan, kemiringan lereng, tanaman

penutup, serta kemampuan tanah untuk menyerap

dan melepas air ke dalam lapisan tanah dangkal.

Dampak dari erosi tanah dapat menyebabkan

sedimentasi di sungai.

Proses sedimentasi yang terjadi secara

terus-menerus akan menyebabkan pendangkalan

yang berpengaruh terhadap penurunan kapasitas

76

mailto:[email protected]

pengaliran sungai. Partikel sedimen yang terbawa

oleh aliran sungai menuju ke laut akan

menyebabkan pengendapan di daerah muara

sehingga akan menghalangi aliran sungai ke laut.

Tingginya tingkat konsentrasi sedimen akan

mengakibatkan kekeruhan sehingga menurunkan

kualitas air sungai.

Salah satu faktor penyebab banjir di

Semarang adalah menurunnya kapasitas

pengaliran sungai Banjir Kanal Barat akibat

besarnya endapan sedimen. Usaha pengendalian

banjir dan penanganan sedimentasi dilakukan

melalui kegiatan Integrated Water Resources and

Flood Management Project for Semarang yang

meliputi kegiatan normalisasi alur sungai Banjir

Kanal Barat.

Kegiatan ini merupakan bagian dari Master

Plan Pemerintah Kota Semarang untuk mengatasi

permasalahan banjir yang terjadi hampir setiap

tahun.Selain untuk mengatasi banjir, kegiatan ini

dilakukan untuk penataan kembali sungai Garang

dan Banjir Kanal Barat dan daerah di sepanjang

pengalirannya, serta untuk mengembangkan

potensi wisata sungai di Kota Semarang.

Pasca pelaksanaan normalisasi tahun 2012,

penumpukan sedimen sudah mulai terlihat cukup

besar dibeberapa ruas sungai Banjir Kanal Barat.

Dengan potensi sedimen dan biaya operasional

pemeliharaan yang cukup besar, maka diperlukan

suatu alternatif dan konsep penanganan yang

tepat untuk mengatasi permasalahan sedimentasi

tersebut.

Berbagai alternatif penanganan sedimentasi

harus dibuat dengan tetap mempertahankan

prinsip kestabilan dasar sungai agar fungsi dan

manfaat sungai Banjir Kanal Barat dapat

dipertahankan.

Berdasarkan latar belakang di atas perlu

adanya suatu kajian untuk menganalisis

permasalahan sedimentasi yang terjadi di alur

sungai Banjir Kanal Barat. Penelitian ini

dilakukan untuk mengetahui pola sebaran dan

prediksi besarnya volume sedimen yang terjadi

serta alternatif penanganannya sehingga akan

diperoleh suatu konsep penanganan sedimentasi

yang optimal demi menjaga fungsi dan manfaat

utama sungai Banjir Kanal Barat sebagai

pengendali banjir.

Rumusan masalah dalam kajian ini adalah

sebagai berikut :

1. Berapakah besarnya volume sedimen dan

bagaimana pola sebaran sedimen sungai

Banjir Kanal Barat sampai dengan tahun

2014?

2. Bagaimana prediksi perubahan elevasi dasar

dan besarnya volume sedimen sungai Banjir

Kanal Barat untuk jangka pendek (2019) dan

jangka panjang (2024)?

3. Bagaimana alternatif penanganan sedimentasi

yang optimal untuk mengatasi permasalahan

sedimentasi sungai Banjir Kanal Barat?

B. TINJAUAN PUSTAKA

1. Analisa Hidrologi

Tujuan dari analisis frekuensi dari data

hidrologi adalah mencari korelasi antara besarnya

kejadian ekstrim terhadap frekuensi kejadian

dengan menggunakan disribusi probabilitas.

Analisis frekuensi dapat diterapkan untuk data

debit sungai atau data hujan. Data yang

digunakan adalah data debit atau hujan

maksimum tahunan, yaitu data terbesar yang

terjadi selama satu tahun yang terukur selama

beberapa tahun (Triatmodjo, 2010).

2. Kemiringan Seimbang Dinamis

Keseimbangan sungai bergerak diantara

keseimbangan dinamis dan statis.Kemiringan

stabil dinamis ini dapat diperoleh dari persamaan

angkutan sedimen yang dikembangkan oleh

Brown (Sosrodarsono, 1994). Adapun persamaan

keseimbangan dinamis Brown adalah:

{

(

)

} ...(1)

{ (

)

} ...(2)

dengan:

qB = Debit beban dasar

(volume sedimen yang masuk ke alur

sungai) per satuan lebar.

I = Kemiringan seimbang dinamis

d = Ukuran butiran rata-rata

λ = Angka pori pasir-kerikil (0.4)

n = Koefisien kekasaran Manning

q = Debit persatuan lebar

R = Kedalaman hidrolis, R = H

3. Pemodelan Angkutan Sedimen

Pemodelan Angkutan Sedimend engan

menggunakan software HEC-RAS 4.1.0 Secara

umum persamaan angkutan sedimen adalah

sebagai fungsi berikut ini.

( )...(3)

dengan:

= Laju angkutan sedimen pada

Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang 77

kelompok butiran i

D = Kedalaman aliran

V = Kecepatan aliran rata-rata

S = Kemiringan energi

B = Lebar efektif sungai

d = Ukuran diameter butiran yang

mewakili

ρ = Kerapatan air

ρs = Kerapatan partikel sedimen

sf = Faktor bentuk partikel sedimen

di = Diameter rata-rata geometri

partikel dalam ukuran kelas

ke-i

pi = Fraksi ukuran partikel kelas ke-i

di dasar sungai

T = Suhu air

Debit sedimen dasar (bed load) dapat

ditentukan berdasarkan hasil pengukuran sedimen

layang (suspended load) dengan ketentuan seperti

pada Tabel 1.

Tabel 1.Persentase Korelasi Bed Load

Sumber :Anonim, 1974

Kapasitas pengangkutan ditentukan untuk

setiap ukuran butir mewakili ukuran butiran

tertentu yang membentuk 100% dari material

dasar. Kapasitas pengangkutan untuk kelompok

ukuran tertentu tersebut kemudian dikalikan

dengan pecahan dari total sedimen yang mewakili

ukuran tertentu tersebut.

Kapasitas pengangkutan untuk ukuran

butir tertentu tersebut kemudian dijumlahkan

dengan ukuran butiran lain untuk menjadi

kapasitas pengangkutan sedimen total. Ukuran

kelas angka standar berdasarkan pada skala

klasifikasi American Geophysical Union (AGU)

yang ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2.Ukuran Butiran dari Klasifikasi Material Sedimen American Geophysical Union


Hasil perhitungan pengangkutan sedimen

rerata sangat sensitif terhadap distribusi ukuran

butir, terutama untuk butiran halus.

Tabel 3.Jangkauan Nilai Input untuk Fungsi

Pengangkutan Sedimen


Keterangan notasi pada Tabel 3 adalah

sebagai berikut:

d = diameter partikel keseluruhan,

mm

dm = diameter partikel rata-rata, mm

s = berat jenis sedimen, g/cm³

V = kecepatan aliran rata-rata, fps

D = kedalaman aliran, m

S = kemiringan garis energi

W = lebar saluran, ft

T = suhu air, °F

R = jari-jari hidrolik, ft

NA = data tidak tersedia

4. Persamaan Angkutan Sedimen

a. Ackers-White (1973)

Persamaan transport sedimen Ackers-White

adalah sebagai berikut:

(

) …(4)

(

) …(5)

dengan:

78 Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87

X = konsentrasi sedimen

Ggr = parameter transport sedimen

s = specific gravity sedimen

ds = diameter partikel

D = kedalaman efektif

U* = kecepatan geser

V = kecepatan rata-rata saluran

n = transisi eksponen

C = koefisien

Fgr = parameter angkutan sedimen

A = parameter angkutan sedimen

kritis

b. Englund-Hansen (1972)

PersamaanEnglund-Hansenadalahsebagai

berikut:

√

( )

[

]

…(6)

dengan:

gs = angkutan sedimen

γ = berat jenis air

γs = berat jenis sedimen

V = kecepatan aliran rata-rata

Ʈ0 = tegangan geser dasar

d50 = diameter partikel ≤ 50%

c. Laursen (Copeland) (1958)

Persamaan transport sedimen untuk

Laursen (Copeland) adalah sebagai berikut:

(

) (

)…(7)

dengan:

Cm = konsentrasi debit sedimen

(berat/volume)


ds = diameter partikel

D = kedalaman aliran efektif

τo = tegangan geser dasar

τc = tegangan geser kritis

d. Meyer-Peter Muller (1948)

Persamaan ini banyak digunakan untuk

perhitungan transport sedimen sungai dengan

material sedimen berbutir kasar dengan ukuran

partikel antara 0.4 sampai 29 mm dan specific

gravity 1.25.

(

)

(

)

(

)

…(8)

dengan:

= angkutan sedimen rata-rata

(berat/waktu/unit lebar)

kr = koefisien kekasaran

kr’ = koefisien kekasaran berdasarkan

butiran


γs = berat jenis sedimen

= percepatan gravitasi

dm = diameter butiran

R = jari-jari hidraulis


e. Toffaleti (1958)

Toffaleti adalah modifikasi dari persamaan

Einstein dimana distribusi sedimen layang

(suspended load) dibagi dalam beberapa zona

vertikal untuk menggambarkan pergerakan

sedimen secara 2 dimensi. Persamaannya adalah

sebagai berikut:

(

)

…(9)

(

)

[(

)

(

)

]

…(10)

(

)

(

)

[ (

)

]

..(11)

…(12)

…(13)

…(14)

dengan:

gssl = angkutan sedimen layang pada

zona bawah (ton/hr/m)

gssM = angkutan sedimen layang pada

zona tengah (ton/hr/m)

gssU = angkutan sedimen layang pada

zona atas (ton/hr/m)

= total transport sedimen (ton/hr/m)

M = konsentrasi sedimen

CL = konsentrasi sedimen pada zona

bawah

R = jari-jari hidraulis

dm = diameter butiran

z = hubungan antara sedimen

dengan karakteristik hidraulik

nv = temperatur


f. Yang (1973)

Persamaan Yang adalah sebagai berikut:

(

) (

)

(Untuk gravel dm ≤ 2mm) … (15)

(

)

(Untuk gravel dm ≥ 2mm) … (16)

dengan:

Ct = total konsentrasi sedimen

ω = kecepatan jatuh partikel

dm = diameter partikel rata-rata

v = kekentalan kinematik

u* = kecepatan geser

V = kecepatan aliran rata-rata


5. Uji Statistik Penentuan Model Angkutan

Sedimen

Salah satu analisis statistik yang digunakan

adalah metode Root Mean Square Error (RMSE).

Metode ini dinyatakan dalam persamaan berikut:

RMSE =n

idasarElidasarEln

i

HecRasobservasi

1

2))(.)(.( (17)

dengan:

n = Jumlah data

6. Alternatif Penanganan Sedimen

Alternatif penanganan sedimentasi yang

diusulkan dalam penelitian ini diantaranya adalah:

pengerukan dengan dredger, penempatan kantong

sedimen, penempatan bangunan ambang.

C. METODE DAN BAHAN

Data-data yang digunakan dalam penelitian

ini sebagai berikut :

1. Data geometri sungai Banjir Kanal Barat

tahun 2012

2. Data debit hasil pengamatan debit limpasan

harian Bendung Simongan tahun 2005-2014

dan data debit maksimum bulanan tahun

2012-2014.

3. Data pasang surut harian sungai Banjir Kanal

Barat tahun 2012-2013

4. Data geometri sungai Banjir Kanal Barat

tahun 2014

5. Data sedimen sungai Banjir Kanal Barat

meliputi data gradasi butiran sedimen

dasartahun 2014 dan pengukuran debit

sedimen layang tahun 2013.

Skematisasi pemodelan angkutan sedimen

ditunjukkan Gambar 1.

Gambar 1. Skematisasi Pemodelan Sedimen Sungai Banjir Kanal Barat


Tahapan analisis pada penelitian ini adalah

sebagai berikut:

1. Input Data Pada Model HEC-RAS

a. Input Data Geometri

b. Input Data QuasiUnsteady Flow

c. Input Data Sedimen

2. Pemilihan Persamaan Angkutan Sedimen

Persamaan angkutan sedimen yang

digunakan yaitu: Ackers-White, Englund-Hansen,

Laursen (Copeland), Meyer-Peter-Muller,

Tofaletti, Yang. Hasil simulasi di uji dengan

metode (RMSE).

3. Simulasi Angkutan Sedimen Tanpa

Alternatif Penanganan

Dari hasil simulasi awal, model angkutan

sedimen yang terpilih dan sesuai dengan kondisi

existing akan digunakan untuk simulasi prediksi

perubahan elevasi dasar sungai dan volume

sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat untuk

jangka pendek (2019) dan jangka panjang (2024)

4. Simulasi Angkutan Sedimen Dengan

Alternatif Penanganan

Pada tahap simulasi ini akan di coba

beberapa alternatif penanganan diantaranya

adalah:

1. Pengerukan dengan dredgersection WF. -9–

WF.55

2. Penempatan kantong sedimen pada section

WF.76 – WF. 86 dan WF. 30 – WF. 40

3. Penempatan bangunan ambang pada section

WF. 30

Hasil simulasipada tahap ini akan

dibandingkan dengan simulasi tanpa penanganan.

D. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Analisa Debit

Berdasarkan hasil analisa frekuensi

diperoleh debit banjir rancangan untuk sungai

Banjir Kanal Barat pada Tabel 4.

Tabel 4. Debit Banjir Rancangan Sungai

Banjir Kanal Barat

Sumber : Hasil Perhitungan

Untuk memperoleh debit dominan yang

sesuai dengan kondisi di lapangan, maka perlu

perhitungkan pula debit modus yang diperoleh

dari data debit maksimum bulanan sungai Banjir

Kanal Barat. Adapun hasil analisa debit Qmodus

adalah ditunjukkan pada Tabel 5.

Tabel 5. Debit Modus Sungai Banjir

Kanal Barat

Sumber: Hasil Perhitungan

Hasil analisa debit modus diperoleh debit

sebesar 120,14 m³/s.

2. Penentuan Debit Dominan

Debit dominan ditentukan melalui

pendekatan kecepatan aliran berdasarkan diagram

Hjulstrom. Dengan d50 = 1 mm, diperoleh hasil

sebagai berikut:

Gambar 2. Diagram Hjulstrom

Berdasarkan hasil plot diameter butiran d50 pada

diagaram Hjulstrom diperoleh batas kecepatan

terjadinya angkutan sedimen dasar (transport

bedload) adalah pada kecepatan (V): 0,6< V < 3,5

(m/dt), Selanjutnya dapat dilakukan penentuan

debit dominan berdasarkan kondisi angkutan

sedimennya. Hasil analisa ditunjukkan pada Tabel

6.

No. Kala Ulang Qmaks (m³/det)

1 1,01 207,315

2 1,05 232,419

3 1,11 249,584

4 1,25 274,722

5 2 338,977

6 5 433,213

7 10 498,480

8 25 585,859

9 50 653,379

10 100 723,580

11 1000 988,464

No Kala Ulang Q maks (m3/det)

1 1.01 207.315

2 1.05 232.419

3 1.11 249.584

4 1.25 274.722

5 2 338.977

6 5 433.213

7 10 498.480

8 25 585.859

9 50 653.379

10 100 723.580

11 1000 988.464

Frekuensi Kumulatif

1 0.340 - 70.128 6 6

2 70.228 - 140.017 12 18

3 140.117 - 209.905 4 22

4 210.005 - 279.793 5 27

5 279.893 - 349.682 2 29

6 349.782 - 419.070 1 30

Fi FrekuensiNo

Xi

Debit


Tabel 6. Analisa Kecepatan Aliran Dan Kondisi

Angkutan Sedimen

Sumber: Hasil Perhitungan

Berdasarkan hasil analisa kecepatan aliran

maka ditentukan debit dominan untuk simulsi

model adalah 120,14 m³/s

3. Analisa Data Pasang Surut

Skenario yang digunakan dalam pemodelan

ini adalah dengan melakukan simulasi dengan

empat kondisi tinggi muka air di hilir saluran

yaitu: tinggi muka air pasang (HWL), tinggi muka

air rata-rata (SWL), tinggi muka air surut (SWL),

dan tinggi muka air normal (S=0,000371). Dari

hasil analisa data pasang surut tahun 2012-2013

maka ditetapkan tinggi muka air HWL = 1m,

SWL = 0,5 m, dan LWL = 0 m.

4. Analisa Data Sedimen

Data sedimenyang digunakan dalam

penelitian ini adalah data gradasi butiran sedimen

dasar dan konsentrasi sedimen layang sungai

Banjir Kanal Barat.Data sedimen hasil

pengukuran digunakan sebagai dasar input data

sedimen pada software HEC-RAS. Berdasarkan

hasil pengukuran dan pengujian sampel sedimen

diperoleh hasil seperti pada Tabel 7.

Tabel 7. Hasil Analisa Saringan Sedimen

Sungai Banjir Kanal Barat

Sumber: Hasil Pengukuran

Dari hasil pengukuran sedimen layang

tahun 2013 diperoleh kurva hubungan antara debit

aliran dengan konsentrasi sedimen layang

(suspended load) seperti ditunjukkan pada

Gambar 3.

Gambar 3. Kurva Liku Sedimen

Sumber: Pusat Studi LPPM, 2013

5. Simulasi Awal

Simulasi awal ini dilakukan untuk penentuan

model angkutan sedimen yang sesuai dengan

kondisi aktual. Sistematika perubahan parameter

model adalah sebagai berikut:

Gambar 4. Sistematika Perubahan Parameter

Model

Berdasarkan hasil simulasi kondisi eksisting

dengan berbagai perubahan parameter model,

maka diperoleh hasil uji RMSE seperti pada Tabel

7.

Tabel 7.Uji Kesesuaian Model


Berdasarkan hasil uji kesesuaian model

dengan metode RMSE, maka dipilih model

angkuan sedimen dengan nilai uji RMSE terendah

yaitu sebesar 0,218 dengan persamaan Ackers-

White pada kondisi muka air Stage Water Level

Debit

(m³/s)

Muka Air Hilir

(m)

Kecepatan

Rata-Rata

Aliran (m/s)

Kondisi

(Agradasi/Degradasi)

HWL 0,001 Agradasi

SWL 0,002 Agradasi

LWL 0,002 Agradasi

HWL 0,438 Agradasi

SWL 0,503 Agradasi

LWL 0,592 Agradasi

HWL 0,867 Transport Bedload

SWL 0,977 Transport Bedload

LWL 1,081 Transport Bedload

HWL 1,190 Transport Bedload

SWL 1,281 Transport Bedload

LWL 1,373 Transport Bedload

0,340

120,140

274,720

419,070

MinRata-

RataMaks WF.80 WF.35 WF.15 WF. -9

Clay 0.002 0.003 0.004 0 0

Very Find Silt 0.004 0.006 0.008 0 4 4

Fine Silt 0.008 0.011 0.016 2 30 12

Medium Silt 0.016 0.023 0.032 0 24 60 25

Coarse Silt 0.032 0.045 0.0625 3 32 84 36

Very Find Sand 0.0625 0.088 0.125 10 58 88 38

Find Sand 0.125 0.177 0.25 30 92 92 60

Medium Sand 0.25 0.354 0.5 72 100 96 92

Coarse Sand 0.5 0.707 1 100 100 98

Very Coarse Sand 1 1.41 2 100

Very Find Gravel 2 2.83 4

Find Gravel 4 5.66 8

Medium Gravel 8 11.3 16

Coarse Gravel 16 22.6 32

Very Coarse Gravel 32 45.3 64

Small Cobbles 64 90.5 128

Large Cobbles 128 181 256

Small Boulders 256 362 512

Medium Boulders 512 724 1024

Large Boulders 1024 1448 2048

Diameter Butiran (mm)

Jenis Material

Persentase Lolos Butiran (%)

y = 6.099x1.551

R² = 0.947

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 50 100 150 200 250

Sedi

men

(Mg/

lt)

Debit (m3/dt)

Data Hasil

PengukuranInput Data

Trial Persamaan Angkutan

Sedimen

1. Ackers-White

2. Engelund-Hansen

3. Laursen

4. Meyer-Peter Muller

5. Toffaleti

6. Yang

Trial Tinggi Muka Air Hilir

1. HWL (High Water Level) -- 1,0 m

2. SWL (Stage Water Level) – 0,5 m

3. LWL (Lowest Water Level) – 0 m

4. Normal (S=0,000371)

Output Model :

1. Pola sebaran sedimen

2. Perubahan elevasi dasar

Trial Fall Velocity Method

1. Ruby

2. Tofaletti

Ruby Tofaletti

1 Ackers-White HWL 0,317 0,704

SWL 0,218 0,514

LWL 0,474 0,479

Normal 0,908 0,501

2 England-Hansen HWL 1,512 1,934

SWL 1,384 1,797

LWL 1,262 1,656

Normal 0,990 1,294

3 Laursen (Copeland) HWL 0,668 0,709

SWL 0,484 0,514

LWL 0,372 0,382

Normal 0,926 1,115

4 Meyer Peter Muller HWL 2,543 2,718

SWL 3,014 2,708

LWL 3,019 2,745

Normal 3,013 3,013

5 Tofaletti HWL 1,173 1,404

SWL 0,956 1,152

LWL 0,732 0,904

Normal 0,583 0,583

6 Yang HWL 0,975 1,322

SWL 0,805 1,098

LWL 0,594 0,860

Normal 0,733 0,576

Hasil Uji RMSE

No.Persamaan

Angkutan SedimenKondisi Muka Air


(SWL) dan menggunakan Fall Velocity Method

:Ruby.

Hasil simulasi dengan model angkutan

sedimen terpilih diperoleh pola sebaran sedimen

sampai dengan tahun 2014 ditunjukkan pada

Gambar 5.

Gambar 5. Profil Muka Air dan Pola Sebaran

Sedimen Tahun 2014

Skema perubahan elevasi dasar pada tahun

2014 ditunjukkan Gambar 6.

Gambar 6. Skema Perubahan Elevasi

Dasar Sungai Tahun 2014

Dari hasil simulasi kondisi eksisting

diperoleh volume sedimen sungai Banjir Kanal

Barat sampai dengan tahun 2014 adalah sebesar

582.332 m³.

6. Simulasi Prediksi Angkutan Sedimen

periode 5 dan 10 Tahun.

Hasil prediksi sedimentasi Sungai Banjir

Kanal Barat untuk jangka pendek (2019) dan

jangka panjang (2024) ditunjukkan pada Gambar

7.

Gambar 7.Prediksi Pola Sebaran Sedimen

Sungai Banjir Kanal Barat Kondisi

Tanpa Penanganan

Skema perubahan elevasi dasar sungai

Banjir Kanal pada tahun 2019 dan 2024

ditunjukkan Gambar 8.

Gambar 8. Skema Perubahan Elevasi Dasar sungai

Banjir Kanal Barat Kondisi Tanpa

Penanganan Tahun 2019 dan 2024

Kenaikan rata-rata elevasi dasar terhadap

kondisi awal pada tahun 2019 dan 2024 adalah

berturut-turut sebesar 1,864m dan 2,210 m.

Perkiraan volume endapan sedimen pada tahun

2019 dan 2024 dengan total volume endapan

sedimen berturut-turut sebesar 1.053.524 m³ dan

1.223.693 m³.

7. Simulasi Prediksi Angkutan Sedimen

Periode 5 dan 10 Tahun Dengan

Pengerukan Dredger

Hasil simulasi dengan pengerukan dredger

diperoleh hasil seperti ditunjukkan pada Gambar

9.

0100020003000400050006000-3

-2

-1

0

1

2

Sedimentasi BKB Plan: BKB AW-SWL 2/1/2015

Main Channel Distance (m)

Elevation (m)

Legend

EG 01Jan2012 0000

WS 01Jan2012 0000

Crit 01Jan2012 0000

Ground

BKB Semarang Kanal Banjir

01Jan2012 00:00:00

Legend

-2.499969

-2.365519

-2.231068

-2.096617

-1.962167

-1.827716

-1.693265

-1.558815

-1.424364

-1.289914

29Jun2014 00:00:00

Legend

-1.574576

-1.443291

-1.312006

-1.180721

-1.049436

-0.9181507

-0.7868656

-0.6555805

-0.5242953

-0.3930103

-3.000

-2.000

-1.000

0.000

1.000

2.000

3.000

WF

. 94

WF

. 91

WF

. 88

WF

. 85

WF

. 82

WF

. 79

WF

. 76

WF

. 73

WF

. 70

WF

. 67

WF

. 64

WF

. 61

WF

. 58

WF

. 55

WF

. 52

WF

. 49

WF

. 46

WF

. 43

WF

. 40

WF

. 37

WF

. 34

WF

. 31

WF

. 28

WF

. 25

WF

. 22

WF

. 19

WF

. 16

WF

. 13

WF

. 10

WF

. 7

WF

. 4

WF

. 1

WF

. -2

WF

. -5

WF

. -8

Elevasi Awal Tahun 2012

Elevasi Tahun 2014

Elevasi Tahun 2019

Elevasi Tahun 2024

d:\S2 Pengair an\Tes is \Thes is k u\Analis is data \Input Data HEC- RAS\Sedimentas iBKB.s ed62

Legend

-1.574597

-1.443296

-1.311995

-1.180694

-1.049393

-0.9180915

-0.7867905

-0.6554894

-0.5241884

-0.3928872

28Jun2019 08:00:00

Legend

-1.038349

-0.8888303

-0.7393121

-0.5897938

-0.4402755

-0.2907573

-0.141239

8.279204E-03

0.1577975

0.3073157

28Jun2024 00:00:00

Legend

-0.7985232

-0.6301904

-0.4618576

-0.2935248

-0.125192

4.314077E-02

0.2114736

0.3798063

0.5481391

0.7164719


Gambar 9. Prediksi Pola Sebaran Sedimen

Dengan PengerukanDredger

Kenaikan elevasi dasar hasil simulasi

melalui pengerukan dengan dredger pada tahun

2019 sebesar 1,451 m sedangkan untuk tahun

2024 sebesar 1,966 m dengan skema perubahan

elevasi dasar sungai ditunjukkan pada Gambar 10.

Gambar 10. Skema Perubahan Elevasi Dasar

Dengan Pengerukan Dredger

Besarnya volume sedimen untuk tahun

2019 dan 2024 berturut-berturut adalah sebesar

791.161 m³ dan 1.099.684 m³. Perkiraan anggaran

biaya pengerukan sebesar Rp. 36.267.637.478,-

8. Penentuan Kemiringan Seimbang Dinamis

Brown

Untuk memperoleh keseimbangan dalam

proses angkutan sedimen maka diperlukan

kemiringan sungai yang stabil. Untuk

memperoleh kemiringan stabil maka perlu

diperhitungkan kemiringan seimbang dinamis

dengan persamaan Brown. Berdasarkan hasil

perhitungan Brown diperoleh kemiringan

seimbang dinamis sebesar 0.000229. Kemiringan

seimbang dinamis Brown akan coba dicapai

melalui alternatif penanganan dengan penempatan

kantong sedimen dan bangunan ambang.

9. Penanganan Sedimentasi dengan

Penempatan Kantong Sedimen

Penempatan kantong sedimen direncanakan

pada titik WF.86 – WF.76 dengan lebar rata-rata

50 m, maka dicoba panjang kantong sedimen (L)

untuk lokasi 1 adalah sepanjang 800 m. Lokasi 2

direncanakan pada WF. 40 – WF. 31 dengan lebar

rara-rata sungai 100 m maka dicoba dengan

panjang 500 m. Kedalaman kantong sedimen

untuk masing-masing lokasi adalah 1 m dari

elevasi desain.

Penempatan kantong sedimen dapat dilihat

pada Gambar 11.

Gambar 11. Skema Penempatan Kantong

Sedimen

Hasil simulasi model angkutan sedimen

dengan penempatan kantong sedimen sampai

dengan tahun 2019 dan 2024 ditunjukkan Gambar

12.


Dengan Penempatan Kantong

Sedimen

-3.000

-2.000

-1.000

0.000

1.000

2.000

3.000W

F. 94

WF

. 91

WF

. 88

WF

. 85

WF

. 82

WF

. 79

WF

. 76

WF

. 73

WF

. 70

WF

. 67

WF

. 64

WF

. 61

WF

. 58

WF

. 55

WF

. 52

WF

. 49

WF

. 46

WF

. 43

WF

. 40

WF

. 37

WF

. 34

WF

. 31

WF

. 28

WF

. 25

WF

. 22

WF

. 19

WF

. 16

WF

. 13

WF

. 10

WF

. 7

WF

. 4

WF

. 1

WF

. -2

WF

. -5

WF

. -8

Elevasi Tahun 2014

Elevasi Tahun 2019

Elevasi Tahun 2024

01Jul2014 00:00:00

Legend

-2.499969

-2.365519

-2.231068

-2.096617

-1.962167

-1.827716

-1.693265

-1.558815

-1.424364

-1.289914

28Jun2019 08:00:00

Legend

-1.578037

-1.408926

-1.239815

-1.070704

-0.9015931

-0.7324821

-0.5633711

-0.39426

-0.225149

-5.603771E-02

28Jun2024 00:00:00

Legend

-1.280277

-1.084541

-0.8888047

-0.6930686

-0.4973326

-0.3015965

-0.1058605

8.987561E-02

0.2856117

0.4813479

0100020003000400050006000-5.0

-4.5

-4.0

-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

Sedimen_Deposit Plan:


Elevation (m)

Legend

Sediment Fill

Ground


-4.000

-3.000

-2.000

-1.000

0.000

1.000

2.000

3.000

WF

. 94

WF

. 91

WF

. 88

WF

. 85

WF

. 82

WF

. 79

WF

. 76

WF

. 73

WF

. 70

WF

. 67

WF

. 64

WF

. 61

WF

. 58

WF

. 55

WF

. 52

WF

. 49

WF

. 46

WF

. 43

WF

. 40

WF

. 37

WF

. 34

WF

. 31

WF

. 28

WF

. 25

WF

. 22

WF

. 19

WF

. 16

WF

. 13

WF

. 10

WF

. 7

WF

. 4

WF

. 1

WF

. -2

WF

. -5

WF

. -8

Elevasi Tahun 2014

Elevasi Tahun 2019

Elevasi Tahun 2024



Dengan Penempatan Kantong Sedimen

Hasil simulasi dengan penempatan kantong

sedimen menunjukkan sebaran sedimen terlihat

merata sepanjang sungai Banjir Kanal Barat

dengan kenaikan elevasi dasar rata-rata untuk

tahun 2019 dan 2024 berturut-turut adalah 1,379

m dan 1,922 m.

Total volume endapan sedimen untuk tahun

2019 dan 2024 berturut-turut adalah 844.386 m³

dan 1.178.745 m³. Rencana anggaran biaya

penanganan sedimentasi dengan penempatan

kantong sedimen sebesar Rp. 40.997.134.851,92

10. Penanganan Sedimentasi dengan

Bangunan Ambang

Penempatan ambang direncanakan pada

ruas WF. 30 dengan tinggi ambang direncanakan

sekitar 0,5 m. Sketsa penempatan ambang dapat

dilihat pada Gambar 14.

Gambar 14. Skema Penempatan Bangunan

Ambang

Simulasi model angkutan sedimen dengan

penempatan bangunan ambang di Sungai Banjir

Kanal Barat untuk prediksi sedimentasi sampai

dengan tahun 2019 dan 2024 diperoleh hasil

seperti ditunjukkan pada Gambar 15.


Dengan Penempatan Bangunan Ambang


Dengan Penempatan Bangunan Ambang

Hasil simulasi angkutan sedimen dengan

penempatan bangunan ambang menunjukkan

kenaikan elevasi dasar rata-rata untuk tahun 2019

dan 2024 sebesar 1,451 m dan 1,965 m.

Prediksi volume endapan sedimen di

sepanjang sungai Banjir Kanal Barat untuk tahun

2019 dan 2024 berturut-turut adalah sebesar

793.526 m³ dan 1.105.915 m³. Rencana anggaran

biaya penanganan dengan penempatan bangunan

ambang adalah sebesar Rp. 36.205.137.478

11. Perbandingan Pola Sebaran Sedimen

Perbandingan prediksi perubahan elevasi

dasar hasil simulasi untuk jangka pendek (2019)

dan jangka panjang (2024) dapat dilihat pada

Tabel 8.

Tabel 8. Rekapitulasi Perubahan Elevasi

Dasar Hasil Simulasi

(Sumber : Hasil Perhitungan)

30Jun2014 00:00:00

Legend

-3.478987

-3.235757

-2.992527

-2.749296

-2.506066

-2.262836

-2.019605

-1.776375

-1.533144

-1.289914

30Jun2019 16:00:00

Legend

-1.163749

-1.031116

-0.8984834

-0.7658507

-0.6332179

-0.5005852

-0.3679525

-0.2353197

-0.102687

2.994567E-02

27Jun2024 00:00:00

Legend

-0.9648107

-0.786495

-0.6081793

-0.4298636

-0.2515479

-7.323219E-02

0.1050835

0.2833992

0.4617149

0.6400305

0100020003000400050006000-3

-2

-1

0

1

2

3

4

Sedimen_Deposit Plan:


Elevation (m)

Legend

Ground


-3.000

-2.000

-1.000

0.000

1.000

2.000

3.000

WF

. 94

WF

. 91

WF

. 88

WF

. 85

WF

. 82

WF

. 79

WF

. 76

WF

. 73

WF

. 70

WF

. 67

WF

. 64

WF

. 61

WF

. 58

WF

. 55

WF

. 52

WF

. 49

WF

. 46

WF

. 43

WF

. 40

WF

. 37

WF

. 34

WF

. 31

WF

. 30

WF

. 27

WF

. 24

WF

. 21

WF

. 18

WF

. 15

WF

. 12

WF

. 9

WF

. 6

WF

. 3

WF

. 0

WF

.-3

WF

.-6

WF

.-9

Elevasi Tahun 2014

Elevasi Tahun 2019

Elevasi Tahun 2024

d:\S2 Pengair an\Tes is \Thes is k u\Analis is data\Input Data HEC -R AS\Sedim entas iBKB.s ed65

Legend

-2.499969

-2.365519

-2.231068

-2.096617

-1.962167

-1.827716

-1.693265

-1.558815

-1.424364

-1.289914

28Jun2019 08:00:00

Legend

-1.561342

-1.392951

-1.22456

-1.056169

-0.8877783

-0.7193873

-0.5509963

-0.3826053

-0.2142143

-4.582318E-02

28Jun2024 00:00:00

Legend

-1.308665

-1.10854

-0.9084145

-0.7082894

-0.5081643

-0.3080392

-0.1079141

9.221092E-02

0.292336

0.4924609

2019 2024

(m) (m)

1 Tanpa Penanganan 1,864 2,210

2 Dengan Penanganan

Sistem Dredging 1,451 1,966

Penempatan Kantong Sedimen 1,379 1,922

Penempatan Bangunan Ambang 1,451 1,965

No Model Simulasi


Grafik perbandingan prediksi perubahan

elevasi dasar sungai Banjir Kanal Barat untuk

jangka pendek (2019) dan jangka panjang (2024)

ditunjukkan pada Gambar 17 dan Gambar 18.

Gambar 17. Grafik Perbandingan Perubahan

Elevasi Dasar Tahun 2019

Gambar 18. Grafik Perbandingan Perubahan

Elevasi Dasar Tahun 2024

12. Perbandingan Volume Sedimen

Perbandingan Volume sedimentasi hasil

simulasi tanpa penanganan dan dengan alternatif

penanganan ditunjukkan Tabel 9.

Tabel9.Rekapitulasi Prediksi Volume Sedimen

Sungai Banjir Kanal Barat


13. Perbandingan Rencana Anggaran Biaya

Penanganan

Rencana anggaran biaya penanganan

sedimentasi untuk ketiga alternatif ditunjukkan

Tabel 10.

Tabel 10. Rencana Anggaran Biaya


E. KESIMPULAN DAN SARAN

1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil simulasi model prediksi

sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat maka

dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Volume sedimen dari kondisi awal tahun

2012 sampai dengan tahun 2014 diperkirakan

sebesar 582.332 m³. Berdasarkan hasil

simulasi, sebaran sedimen di sungai Banjir

Kanal Barat sampai dengan tahun 2014

cenderung tidak merata dan lebih banyak

terkonsentrasi di titik antara WF. 30 – WF.

60. Hal ini dikarenakan pengaruh dari pasang

air laut sehingga aliran air menuju ke muara

terhambat dan terjadinya aliran balik (back

water). Adanya Aliran balik akan

mengakibatkan terjadinya penurunan

kecepatan aliran sehingga akan mengurangi

besarnya angkutan sedimen menuju ke hilir

atau muara sungai.

2. Simulasi prediksi perubahan elevasi dasar

sungai dan volume endapan sedimen untuk

jangka pendek (2019) dan jangka panjang

(2024) diperoleh hasil sebagai berikut:

a. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap

elevasi awal pada kondisi awal

(eksisting) tanpa penanganan adalah

1,864 m dan 2,210 dengan total volume

sedimen sebesar 1.053.524 m³ dan

1.223.693 m³.

b. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap

elevasi awal melalui alternatif

pengerukan dengan dredger

adalah1,451m dan 1,966 m dengan total

volume sedimen sebesar 791.161 m³ dan

1.099.685 m³.

c. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap

elevasi awal dengan penempatan

kantong sedimen adalah 1,379 m dan

1,922 m dengan total volume sedimen

adalah sebesar 844.386 m³ dan

1.178.745 m³.

d. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap

elevasi awal dengan penempatan

bangunan ambang adalah 1,451 m dan

1,965 m dengan total volume sedimen

sebesar 793.562 m³ dan 1.105.915 m³.

3. Simulasi model melalui pengerukan dengan

dredger menunjukkan hasil yang signifikan

dalam mengurangi volume endapan sedimen

dibanding tanpa penanganan yaitu sebesar

262.363 m³. Ditinjau dari segi biaya,

alternatif penanganan sedimentasi dengan

-3.000

-2.500

-2.000

-1.500

-1.000

-0.500

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

WF

. 94

WF

. 91

WF

. 88

WF

. 85

WF

. 82

WF

. 79

WF

. 76

WF

. 73

WF

. 70

WF

. 67

WF

. 64

WF

. 61

WF

. 58

WF

. 55

WF

. 52

WF

. 49

WF

. 46

WF

. 43

WF

. 40

WF

. 37

WF

. 34

WF

. 31

WF

. 30

WF

. 27

WF

. 24

WF

. 21

WF

. 18

WF

. 15

WF

. 12

WF

. 9

WF

. 6

WF

. 3

WF

. 0

WF

. -3

WF

. -6

WF

. -9

Elevasi Awal

Elevasi 2014

Elevasi 2019

Elevasi 2019 (Dredger)

Elevasi 2019 (Kantong Sedimen)

Elevasi 2019 (Ambang)

-3.000

-2.500

-2.000

-1.500

-1.000

-0.500

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

WF

. 94

WF

. 91

WF

. 88

WF

. 85

WF

. 82

WF

. 79

WF

. 76

WF

. 73

WF

. 70

WF

. 67

WF

. 64

WF

. 61

WF

. 58

WF

. 55

WF

. 52

WF

. 49

WF

. 46

WF

. 43

WF

. 40

WF

. 37

WF

. 34

WF

. 31

WF

. 30

WF

. 27

WF

. 24

WF

. 21

WF

. 18

WF

. 15

WF

. 12

WF

. 9

WF

. 6

WF

. 3

WF

. 0

WF

. -3

WF

. -6

WF

. -9

Elevasi Awal

Elevasi 2014

Elevasi 2024

Elevasi 2024 (Dredger)

Elevasi 2024 (Kantong Sedimen)

Elevasi 2024 (Ambang)

2019 2024

(m) (m)

1 Tanpa Penanganan 1,864 2,210

2 Dengan Penanganan

Sistem Dredging 1,451 1,966

Penempatan Kantong Sedimen 1,379 1,922

Penempatan Bangunan Ambang 1,451 1,965

No Model Simulasi

1 Pengerukan Sistem Dredging

2 Penempatan Kantong Sedimen

3 Penempatan Bangunan Ambang 36.205.137.478,14

No Alternatif PenangananRencana Anggaran Biaya

(Rp.)

32.267.637.478,14

41.338.112.170,53


pengerukan menggunakan dredger memiliki

anggaran biaya terendah diantara alternatif

lainnya sebesar Rp. 32.267.637.478,14.

2. Saran

Beberapa saran yang dapat penulis berikan dalam

studi ini diantaranya:

a. Untuk penelitian selanjutnya, perlu dilakukan

analisa yang lebih detailterhadap

sedimentasi di hulu sungai dan upaya

pengendaliannya untuk mendapatkan hasil

yang lebih baik dan investigasi lebih detail

terhadap kondisi sedimentasi di Sungai

Banjir Kanal Barat.

b. Detail desain bangunan kantong sedimen dan

ambang beserta variasi penempatan perlu

dipertimbangkan untuk penelitian selanjutnya

untuk mendapatkan penanganan sedimen

yang lebih optimal.

c. Penanganan sedimensungai Banjir Kanal

Barat perlu dilakukan secara terintegrasi dari

hulu sampai ke hilir dan berkelanjutan oleh

pihak-pihak yang terkait dalam pengelolaan

sungai Banjir Kanal Barat mengingat

besarnya potensi sedimentasi sungai tersebut.

d. Dalam pelaksanaan operasi dan pemeliharaan

sungai Banjir Kanal Barat perlu adanya

kerjasama yang berkesinambungan antar

pihak-pihak terkait untuk mempertahankan

fungsi dan manfaat sungai Banjir Kanal

Barat.

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim. 1974. Design of Small Dam. US

Departement of The Interior, Bureau of

Reclamation, Oxford & IBH Publishing Co.

2. Anonim. 2010. HECRAS 4.1 Hydraulic

Reference Manual.California: U.S. Army

Corps of Engineering.

3. Pusat Studi LPPM. 2013. Analisa Sedimentasi

Kaligarang/ Banjir Kanal Barat Semarang.

Semarang : Universitas Diponegoro.

4. Sosrodarsono, S dan Tominaga, M. 1994.

Perbaikan dan Pengaturan Sungai. Jakarta :

PT. Pradnya Paramita.

5. Triatmodjo, Bambang. 2010. Hidrologi

Terapan. Yogyakarta: Beta Offset.


kajian penanganan sedimentasi sungai banjir kanal …

Documents