sungai-01 130212

1

Teknik SungaiTeknik Sungai

CEF410802CCEF410802CSemester Genap 2011/2012

13.2.2012

2

SAPSAPMata Kuliah : Teknik SungaiKode M.K. : CEF420802C , SKS: 3 Staff Pengajar : Dr. Nyoman Suwartha

Evi Anggraheni S.T., M.T.Sistem Kelas : TunggalTujuan

Pengajaran: • Mahasiswa memahami pengaruh

berbagai bentuk manipulasi setempat pada keseluruhan sistem sungai.• Mahasiswa dapat menjelaskan secara sistematis baik dalam bentuk tulisan ilmiah maupun lisan, pengaruh interaksi antar berbagai faktor hidrologi, hidrolika dan morfologi sungai terhadap perilaku sungai.

Sistem Evaluasi (%)

: Tugas Mandiri (20) Tugas Besar (20) Praktikum (10) UTS (20) UAS (30)

3

PendahuluanPendahuluan Pengertian Sungai dan DAS (Daerah Aliran Sungai)Pengertian Sungai dan DAS (Daerah Aliran Sungai) Karakteristik sungai dan DAS (Sistem sungai, Karakteristik sungai dan DAS (Sistem sungai,

bentuk dan proses pembentukan sungai)bentuk dan proses pembentukan sungai) Hidrologi SungaiHidrologi Sungai

Variasi aliran sungaiVariasi aliran sungai Pengaruh keadaan berbagai variabel pada variasi Pengaruh keadaan berbagai variabel pada variasi

aliran sungaialiran sungai Model Deterministik Aliran SungaiModel Deterministik Aliran Sungai Model Stokastik Aliran SungaiModel Stokastik Aliran Sungai

Hidrolika SungaiHidrolika Sungai Berbagai jenis aliran sungaiBerbagai jenis aliran sungai Aliran "Steady Uniform"Aliran "Steady Uniform" Aliran "Steady Non-Uniform"Aliran "Steady Non-Uniform"

Pokok BahasanPokok Bahasan

4

Morfologi SungaiMorfologi Sungai Berbagai teori dan pendekatan perhitungan Berbagai teori dan pendekatan perhitungan

pengangkutan sedimen di sungaipengangkutan sedimen di sungai Model pendugaan laju erosi di DASModel pendugaan laju erosi di DAS

HidrometriHidrometri Teori pengukuran sungaiTeori pengukuran sungai Penjelasan & Pelaksanaan Praktikum/Survei SungaiPenjelasan & Pelaksanaan Praktikum/Survei Sungai Penyerahan dan Presentasi Laporan Penyerahan dan Presentasi Laporan

Praktikum/SurveiPraktikum/Survei Bangunan SungaiBangunan Sungai

Berbagai bentuk manipulasi pada sistem sungai:Berbagai bentuk manipulasi pada sistem sungai: bangunan pengendali aliranbangunan pengendali aliran bangunan pengendali alurbangunan pengendali alur bangunan pengendali sedimenbangunan pengendali sedimen bangunan pelestarian sungaibangunan pelestarian sungai

Perilaku SungaiPerilaku SungaiPengaruh berbagai bentuk manipulasi pada sistem Pengaruh berbagai bentuk manipulasi pada sistem sungai terhadap perilaku sungaisungai terhadap perilaku sungai

5

AcuanAcuan Breussers, 1980. Breussers, 1980. Sediment Sediment

TransportTransport Chow v. T., 1959. Chow v. T., 1959. Open-Open-

Channel HydraulicsChannel Hydraulics Prins, A, 1980. Prins, A, 1980. RiversRivers Soemarto C. D., 1995. Soemarto C. D., 1995.

Hidrologi TeknikHidrologi Teknik Soewarno, 1995. Soewarno, 1995.

Hidrologi. Pengukuran dan Hidrologi. Pengukuran dan Pengolahan Data Aliran Pengolahan Data Aliran Sungai (Hidrometri)Sungai (Hidrometri)

Sosrodarsono S. dan Sosrodarsono S. dan Tominaga M., 1984. Tominaga M., 1984. Perbaikan dan Pengaturan Perbaikan dan Pengaturan SungaiSungai

The Federal Interagency The Federal Interagency Stream Restoration Stream Restoration Working Group, 1998. Working Group, 1998. Stream Corridor Stream Corridor RestorationRestoration

8

Teknik SungaiTeknik Sungai

Apa hubungannya Apa hubungannya dengan Teknik dengan Teknik Sipil?Sipil?

9

Pendahuluan

Pengertian Sungai dan DAS (Daerah Aliran Sungai)

Karakteristik Sungai dan DASSistem SungaiSistem Sungai

Pola sungai dan bagian-bagian utama sungai.Pola sungai dan bagian-bagian utama sungai. Morfometri DAS.Morfometri DAS. Aliran sungai dengan berbagai faktor yang Aliran sungai dengan berbagai faktor yang

mempengaruhinya.mempengaruhinya. Pengangkutan sedimen oleh aliran sungai.Pengangkutan sedimen oleh aliran sungai. Kesetimbangan, kestabilan dan keadaan Kesetimbangan, kestabilan dan keadaan

regime sungairegime sungaiBentuk dan proses pembentukan SungaiBentuk dan proses pembentukan Sungai

Fungsi/ Peran Sungai ?Fungsi/ Peran Sungai ?

11

The care of rivers is not a The care of rivers is not a question of rivers but of question of rivers but of the human heartthe human heart..

- Tanaka Shozo

12

Pengertian Sungai Pengertian Sungai dan DAS (Daerah dan DAS (Daerah Aliran Sungai) Aliran Sungai)

13Encyclopedia

RiverRiver

a natural watercourse, a natural watercourse, usually freshwater, usually freshwater, flowing towards an flowing towards an ocean, a lake, a sea, or ocean, a lake, a sea, or another river.another river.

14

Penampang Memanjang Penampang Memanjang SungaiSungai

15

Penampang Melintang Penampang Melintang SungaiSungai

16

Hidrograf Aliran Sungai

17

Fenomena Fenomena Pengangkutan Pengangkutan Sedimen Sedimen SungaiSungai

18

Model Kualitas AirModel Kualitas Air

19

EkosisteEkosistem m SungaiSungai

20

Berbagai Skala Berbagai Skala Ekosistem SungaiEkosistem Sungai

21

Biota Biota SungaiSungai

22Center for Watershed Protection

WatershedWatershed

All the land area that All the land area that contributes runoff to a contributes runoff to a particular point along a particular point along a waterway.waterway.

24

PenentuPenentuan Batas an Batas DASDAS

25

Delineating Delineating Subwatershed Subwatershed BoundariesBoundaries

A Guide to A Guide to Defining the Defining the Boundaries Boundaries

of a of a SubwatershedSubwatershed

Center for Watershed Protection

26

What Is a Subwatershed?What Is a Subwatershed?Area typically between 1 and Area typically between 1 and 10 sq miles 10 sq miles

Boundaries are high points Boundaries are high points where a drop of water landing where a drop of water landing outside of the boundary would outside of the boundary would drain to a different stream drain to a different stream

In urban areas, storm drainage In urban areas, storm drainage networks can extend networks can extend subwatershed boundaries subwatershed boundaries beyond the topographic ridge beyond the topographic ridge

Soils and groundwater Soils and groundwater hydrology can also impact hydrology can also impact watershed boundaries watershed boundaries

27

Subwatershed MappingSubwatershed MappingWhy delineate subwatershed boundaries? Why delineate subwatershed boundaries?

Influence of impervious cover is readily Influence of impervious cover is readily apparent apparent

Less chance for confounding pollutant sources Less chance for confounding pollutant sources

Helps establish a clear regulatory authority and Helps establish a clear regulatory authority and incorporate stakeholders into the management incorporate stakeholders into the management process process

Allows assessment steps to be conducted within Allows assessment steps to be conducted within a rapid time frame a rapid time frame


28

Subwatershed DelineationSubwatershed Delineationthe Stepsthe Steps

There are six basic steps to delineate the There are six basic steps to delineate the subwatershed boundary: subwatershed boundary:

Step 1: Define the Origin Step 1: Define the Origin Step 2: Evaluate Surrounding Topography Step 2: Evaluate Surrounding Topography Step 3: Identify Breakpoints Step 3: Identify Breakpoints Step 4: Connect Breakpoints Step 4: Connect Breakpoints Step 5: Double Check Step 5: Double Check Step 6: Measure the AreaStep 6: Measure the Area


29

Step 1 Define the OriginStep 1 Define the Origin

Define the origin: Define the origin: This is usually This is usually located slightly located slightly below the below the confluence of two confluence of two second order second order streams. streams.


30

Exercise discretion…Exercise discretion…

a.a. Subwatershed size Subwatershed size

b.b. Jurisdictional Jurisdictional boundaries boundaries

c.c. Homogenous land use Homogenous land use

d.d. Ponds/lakes/reservoirs Ponds/lakes/reservoirs

e.e. Existing monitoring Existing monitoring stations stations

f.f. Road crossingsRoad crossingsCenter for Watershed Protection

Step 1, cont.Step 1, cont.

31

Step 2 Evaluate Surrounding Step 2 Evaluate Surrounding TopographyTopography

Quickly evaluate surrounding topography using Quickly evaluate surrounding topography using contours contours

A ridge or high area is A ridge or high area is indicated by a series of indicated by a series of contour lines “pointing” contour lines “pointing” towards a lower elevationtowards a lower elevation

Steep slopes are indicated Steep slopes are indicated by contours that are close by contours that are close togethertogether


32

Step 3 Identify BreakpointsStep 3 Identify Breakpoints

Identify points of maximum elevation from the stream Identify points of maximum elevation from the stream channel (breakpoints)channel (breakpoints)

Center for Watershed Protection, 2001 Center for Watershed Protection

33

Step 4 Connect BreakpointsStep 4 Connect Breakpoints

Connect breakpoints to form boundary of Connect breakpoints to form boundary of subwatershed subwatershed


Cross contour lines Cross contour lines at right anglesat right angles

34

Step 5 Double CheckStep 5 Double CheckCheck that the delineated area drains to Check that the delineated area drains to streamstream


Pretend you’re a drop of Pretend you’re a drop of waterwater

Sample point along the edge Sample point along the edge of boundary and make sure of boundary and make sure points inside boundary drain points inside boundary drain to stream and points outside to stream and points outside drain to another stream drain to another stream

Water travels downhill Water travels downhill perpendicular to contoursperpendicular to contours

35

Step 6 Measure the AreaStep 6 Measure the Area Measure Measure subwatershed area area

Use planimeter, square Use planimeter, square counting, or Geographic counting, or Geographic Information Systems Information Systems (GIS) (GIS)

This parameter will be This parameter will be useful for future useful for future calculations calculations

37

Ds. Bantarsari

Ds. Bantarsari

Ds. Bantarjaya

Ds. Bantarjaya

Ds. Pabuaran

Ds. Pabuaran

38

Ds. Bantarsari

Ds. Bantarsari

Ds. Bantarjaya

Ds. Bantarjaya

Ds. Pabuaran

Ds. Pabuaran

40

Jawa Jawa BaratBarat

DASDASJawa Jawa

BaratBarat

41

DASDASHipoteHipotetiktik

42

Karakteristik Sungai dan Karakteristik Sungai dan DAS (Daerah Aliran DAS (Daerah Aliran

Sungai) Sungai)

44

Source: http://www.epa.gov/watertrain

Pola SungaiPola Sungai

45

Orde SungaiOrde SungaiOrde Sungai menurut Horton (1945)

adalah ukuran atas jumlah percabangan di dalam suatu DAS. Selain Horton, Sthrahler (1957) dan Shreve (1967) juga mengajukan pendapatnya mengenai cara melakukan klasifikasi orde sungai.

Alur sungai induk/utama ditetapkan sebagai alur sungai dengan orde paling tinggi. Sungai orde pertama adalah alur sungai terkecil yang tidak bercabang, sedangkan sungai orde kedua hanya mempunyai satu percabangan sungai orde pertama, demikian seterusnya.

Penentuan orde sungai sangat peka terhadap pemilihan skala peta.

Nilai orde sungai merupakan indikator luas DAS.

46

Indeks Morfometri Indeks Morfometri SungaiSungai Indeks Morfometri 1-DIndeks Morfometri 1-D

Rasio Percabangan (Bifurcation Ratio)Rasio Percabangan (Bifurcation Ratio) Rasio Panjang Alur (Length Ratio)Rasio Panjang Alur (Length Ratio) Panjang Limpasan Permukaan (Length of Panjang Limpasan Permukaan (Length of

Overland Flow)Overland Flow)

Indeks Morfometri 2-DIndeks Morfometri 2-D Luas Rata-rata Daerah Aliran Suatu Orde Luas Rata-rata Daerah Aliran Suatu Orde

SungaiSungai Hubungan Luas dan Panjang (Relation of Hubungan Luas dan Panjang (Relation of

Area to Length)Area to Length) Bentuk Daerah Aliran (Basin Shape)Bentuk Daerah Aliran (Basin Shape) Kerapatan Drainasi (Drainage Density)Kerapatan Drainasi (Drainage Density) Konstanta Pemeliharaan Alur (Constant of Konstanta Pemeliharaan Alur (Constant of

Channel Maintenance)Channel Maintenance) Frekuensi Alur Sungai (Stream Frequency)Frekuensi Alur Sungai (Stream Frequency)

Indeks Morfometri 3-DIndeks Morfometri 3-D Indeks Kemiringan Alur SungaiIndeks Kemiringan Alur Sungai Rasio Relief, Relief Relatif dan Angka Rasio Relief, Relief Relatif dan Angka

KekasaranKekasaran Indeks Kemiringan Permukaan TanahIndeks Kemiringan Permukaan Tanah

47

Indeks Morfometri 1-D Indeks Morfometri 1-D (Linier)(Linier)

Rasio Percabangan (Bifurcation Rasio Percabangan (Bifurcation Ratio)Ratio)

NNuu :: jumlah suatu orde sungai jumlah suatu orde sungai pada pada suatu sistem sungaisuatu sistem sungai

NNu+1 u+1 :: jumlah orde sungai yang lebih jumlah orde sungai yang lebih tinggi pada sistem sungai tinggi pada sistem sungai

yang yang samasama

1

u

ub N

NR

Rb < 3Rb < 3 Alur sungai mempunyai kenaikan muka air banjir Alur sungai mempunyai kenaikan muka air banjir

dengan cepat, sedangkan penurunannya berjalan dengan cepat, sedangkan penurunannya berjalan lambat lambat

Rb 3 – 5Rb 3 – 5 Alur sungai mempunyai kenaikan dan penurunan muka Alur sungai mempunyai kenaikan dan penurunan muka

air banjir sedangair banjir sedang Rb > 5Rb > 5

Alur sungai mempunyai kenaikan muka air banjir Alur sungai mempunyai kenaikan muka air banjir dengan cepat, demikian pula penurunannya berjalan dengan cepat, demikian pula penurunannya berjalan dengan cepatdengan cepat

48

49


Rasio Panjang Alur (Length Ratio)Rasio Panjang Alur (Length Ratio)

LLuu :: panjang rata-rata alur sungai panjang rata-rata alur sungai orde orde tertentu pada satu sistem tertentu pada satu sistem sungaisungai

LLu+1 u+1 :: panjang rata-rata alur sungai panjang rata-rata alur sungai orde orde yang lebih tinggi pada sistem yang lebih tinggi pada sistem

sungai yang samasungai yang sama

1

u

uL L

LR

50


Panjang Limpasan Permukaan Panjang Limpasan Permukaan (Length of Overland Flow)(Length of Overland Flow)

DD : kerapatan drainase: kerapatan drainase

DI

2

10

Indeks Morfometri 2-D Indeks Morfometri 2-D (Luas)(Luas)

Luas Rata-rata Daerah Aliran Suatu Luas Rata-rata Daerah Aliran Suatu Orde SungaiOrde Sungai

AAuu : luas rata-rata daerah aliran orde : luas rata-rata daerah aliran orde uu

AA11 : luas rata-rata daerah aliran orde : luas rata-rata daerah aliran orde pertamapertama

RRaa : rasio luas sama dengan rasio : rasio luas sama dengan rasio panjang panjang RLRL

51

11

uau RAA


Hubungan Luas dan Panjang Hubungan Luas dan Panjang (Relation of Area to Length)(Relation of Area to Length)

LL : panjang alur utama : panjang alur utama diukur dari titik diukur dari titik pembagi pembagi percabangan (km)percabangan (km)

AA : luas drainasi (km: luas drainasi (km22))52

6,027,1 AL

53


Bentuk Daerah Aliran (Basin Shape)Bentuk Daerah Aliran (Basin Shape)

atauatau

AAuu :: luas rata-rata daerah aliran orde uluas rata-rata daerah aliran orde u LLbb :: panjang daerah aliran yang diukur panjang daerah aliran yang diukur

dari saluran keluar (outlet) sampai dari saluran keluar (outlet) sampai pembagi di dekat pusat aliran pembagi di dekat pusat aliran terpanjang melalui suatu garis terpanjang melalui suatu garis

luruslurus

2b

uF L

AR

be L

AR

21

129.1

54


Kerapatan Drainasi (Drainage Kerapatan Drainasi (Drainage Density)Density)

DD :: perbandingan jumlah panjang perbandingan jumlah panjang total alur total alur sungai untuk semua sungai untuk semua orde di dalam DASorde di dalam DAS

terhadap luas daerah tangkapanterhadap luas daerah tangkapan

u

u

A

LD

55


Konstanta Pemeliharaan Alur Konstanta Pemeliharaan Alur (Constant of Channel (Constant of Channel Maintenance)Maintenance)

DC

1

56


Frekuensi Alur Sungai (Stream Frekuensi Alur Sungai (Stream Frequency)Frequency)

NN : jumlah total orde sungai: jumlah total orde sungai AA : luas total daerah aliran (km: luas total daerah aliran (km22))

A

NFs

57

Indeks Morfometri 3-D Indeks Morfometri 3-D (Relief)(Relief)

Indeks Kemiringan Alur SungaiIndeks Kemiringan Alur Sungai

RRSS : indeks kemiringan sederhana: indeks kemiringan sederhana

SSii : kemiringan masing-masing : kemiringan masing-masing segmen, nsegmen, n

2ni

1ii

S n

SR

58


Besaran-besaran lain yang digunakan Besaran-besaran lain yang digunakan adalah Rasio Relief, Relief Relatif dan adalah Rasio Relief, Relief Relatif dan Angka Kekasaran:Angka Kekasaran:

HH : elevasi DAS (km): elevasi DAS (km) PP : keliling DAS (km): keliling DAS (km) LL : panjang DAS (km): panjang DAS (km) DD : kerapatan drainasi (km: kerapatan drainasi (km-1-1))

DHRP

HR

R

D

hp

LH

h

59


Indeks Kemiringan Permukaan TanahIndeks Kemiringan Permukaan Tanah Kemiringan permukaan tanah merupakan salah satu Kemiringan permukaan tanah merupakan salah satu

faktor pengaruh dalam proses aliran permukaan, dan faktor pengaruh dalam proses aliran permukaan, dan karenanya merupakan parameter hidrologis, di mana karenanya merupakan parameter hidrologis, di mana terutama pada DAS yang kecil akan merupakan suatu terutama pada DAS yang kecil akan merupakan suatu faktor yang dominan dalam menentukan bentuk faktor yang dominan dalam menentukan bentuk hidrograf.hidrograf.

Sebaran kemiringan permukan tanah dapat ditentukan Sebaran kemiringan permukan tanah dapat ditentukan dengan menetapkan suatu jaring-jaring atau dengan menetapkan suatu jaring-jaring atau serangkaian titik yang ditempatkan secara acak pada serangkaian titik yang ditempatkan secara acak pada suatu peta daerah. Kemiringan suatu segmen garis suatu peta daerah. Kemiringan suatu segmen garis pendek yang tegak-lurus terhadap garis-garis kontur pendek yang tegak-lurus terhadap garis-garis kontur ditentukan pada setiap perpotonagn jaring-jaring atau ditentukan pada setiap perpotonagn jaring-jaring atau titik acak. titik acak. Rata-rata, nilai tengah dan varian dari Rata-rata, nilai tengah dan varian dari sebaran yang dihasilkan dengan demikian dapat sebaran yang dihasilkan dengan demikian dapat dihitung. dihitung. Ketelitian hasilnya sangat tergantung pada Ketelitian hasilnya sangat tergantung pada keandalan peta yang digunakan.keandalan peta yang digunakan.

60

KarakteriKarakteristikstik

SungaiSungai

61

Karakteristik Aliran SungaiKarakteristik Aliran Sungai(Sebaran Kuantitas Aliran)(Sebaran Kuantitas Aliran)

62

Karakteristik Karakteristik Aliran SungaiAliran Sungai

(Sebaran Kecepatan (Sebaran Kecepatan Aliran Memanjang & Aliran Memanjang &

Melintang)Melintang)

65

Faktor-Faktor yang Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Mempengaruhi

Keseimbangan SungaiKeseimbangan Sungai

69

Koridor SungaiKoridor Sungai

70

Dinamika Alur Sungai

71


72


73


74


75


76


78

Selamat BelajarSelamat Belajar

Tugas Mandiri Tugas Mandiri (kumpul 20 Feb’12)(kumpul 20 Feb’12)

Apa yang dimaksud Apa yang dimaksud dengan orde sungai ?dengan orde sungai ?

Tentukan orde sungai Tentukan orde sungai pada sketsa jaringan pada sketsa jaringan sungai (Gambar 1). sungai (Gambar 1). Tunjukkan orde sungai Tunjukkan orde sungai dengan 1, 2, 3, 4, atau 5dengan 1, 2, 3, 4, atau 5

Berapa kah angka indeks Berapa kah angka indeks percabangan sungainya ?percabangan sungainya ?

79

Gambar 1Gambar 1

Tiga zona sungai pada Tiga zona sungai pada Gambar 2 menunjukkan/ Gambar 2 menunjukkan/ mewakili apa ? mewakili apa ?

Pada zona apa akan Anda Pada zona apa akan Anda temukan sungai orde 1 ? temukan sungai orde 1 ? Bagaimana dengan orde 2, 3, Bagaimana dengan orde 2, 3, dan 4 ?dan 4 ?

Pada sumbu horisontal, beri Pada sumbu horisontal, beri label dimana tiap orde label dimana tiap orde sungai uang paling sesuai ?sungai uang paling sesuai ?

Jika orde sungai meningkat, Jika orde sungai meningkat, apa yang terjadi pada apa yang terjadi pada

luas drainase sungai?luas drainase sungai? kemiringan dasar sungai?kemiringan dasar sungai? kecepatan aliran air di sungai?kecepatan aliran air di sungai? lebar sungai?lebar sungai? jumlah air di sungai?jumlah air di sungai? kedalaman alur sungai?kedalaman alur sungai? 80

Gambar 2Gambar 2

sungai-01 130212

Documents