TUGAS AKHIR

ANALISIS LAJU SEDIMENTASI PADA SUNGAI WAY YORI AMBON

ROMARIO SEILATUW

D111 12 257

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2017

iii

ANALISIS LAJU SEDIMENTASI PADA SUNGAI WAY YORI AMBON

𝑅𝑜𝑚𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑆𝑒𝑖𝑙𝑎𝑡𝑢𝑤1

𝐹𝑎𝑟𝑜𝑢𝑘 𝑀𝑎𝑟𝑖𝑐𝑎𝑟2, 𝑅𝑖𝑠𝑤𝑎𝑙 𝐾𝑎𝑟𝑎𝑚𝑚𝑎2,

1. Mahasiswa Jurusan Teknik Sipil Universitas Hasanuddin Gowa 92173 Indonesia

2. Dosen Jurusan Teknik Sipil Universitas Hasanuddin Gowa 92173 Indonesia

Abstrak :

Sungai Way Yori merupakan salah satu sungai yang alirannya melintasi pemukiman

warga Kota Ambon. Pembangunan di sepanjang Sungai Way Yori sangatlah pesat, ditambah

lagi adanya rencana pembangunan yang akan dipusatkan di wilayah Passo menjadikan sungai

ini sangat rawan akan bencana banjir. Untuk itu sangatlah penting dibangun insfrastruktur

berupa waduk/bendungan guna meminimalisir dampak banjir. Sebagai acuan dalam

pembangunan bendungan, maka dianggap penting dilaksanakan kajian tentang perencanaan

bendungan di Sungai Way Yori Kota Ambon guna mengetahui kelayakan pembangunan

bendungan di daerah tersebut. Dimana dalam kajian tersebut membutuhkan analisis laju

sedimentasi sungai. Hasil dari penelitian ini yaitu sedimentasi dari suatu daerah pengaliran

dapat ditentukan dengan pengukuran pengangkutan sedimen pada titik kontrol dari alur

sungai, atau dengan menggunakan rumus-rumus empiris salah satunya dengan menggunakan

metode Meyer Petter Muller (MPM). Diperoleh hasil Suspended Load sebesar 0,000139

ton/hari dan Bed Load sebesar 5,03 ton/hari. Karakteristik sedimen berdasarkan berat jenis

yaitu pasir berlanau (Silty Sand). Karakteristik berdasarkan Analisa saringan yaitu kerikil

(67,65%), pasir (30,48%) dan lanau/lempung (1,87%).

Kata Kunci: Sungai Way Yori, Laju Sedimentasi, karakteristik sedimen

iii

SEDIMENTATION RATE ANALYSIS OF THE WAY YORI AMBON RIVER

𝑅𝑜𝑚𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑆𝑒𝑖𝑙𝑎𝑡𝑢𝑤1

𝐹𝑎𝑟𝑜𝑢𝑘 𝑀𝑎𝑟𝑖𝑐𝑎𝑟2, 𝑅𝑖𝑠𝑤𝑎𝑙 𝐾𝑎𝑟𝑎𝑚𝑚𝑎2,

1. Student of civil engineer department Hasanuddin University Gowa 92173 Indonesia

2. Lecturer of civil engineer department Hasanuddin University Gowa 92173 Indonesia

Abstract:

Way Yori River is one of the rivers flowing through the settlement citizens of Ambon

City. The development along the Way Yori River is rapid, plus with the development plan

that will be centered in Passo area makes this river vulnerable to flood disaster. It is important

to build infrastructure in the form of reservoirs/dams to minimize the impact of flooding. As a

reference in dam construction, it is considered important to conduct a study on dam planning

in Way Yori River of Ambon City to determine the feasibility of dam construction in the

area. In this study requires analysis of river sedimentation rates. The result of this research is

sedimentation from a drainage area can be determined by measuring sediment transport at the

control point of the river channel, or by using empirical formulas one of them by using Meyer

Petter Muller (MPM) method. Obtained Suspended Load result of 0,000139 ton/day and Bed

Load of 5,03 ton/day. Characteristics of sediments based on specific gravity, sandy cliffs

(Silty Sand). Characteristics based on sieve analysis are gravel (67,65%), sand (30,48%) and

silt/clay (1,87%).

Keywords: Way Yori River, Sedimentation Rate, Sediment characteristics

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat karunia

dan petunjuk-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir

yang berjudul “ANALISIS LAJU SEDIMENTASI PADA SUNGAI WAY

YORI AMBON”, sebagai salah satu syarat yang diajukan untuk menyelesaikan

studi pada Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis banyak mengalami hambatan,

namun berkat bantuan, bimbingan dan kerjasama yang ikhlas dari berbagai pihak,

akhirnya tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Untuk itu, dengan segala

kerendahan hati penulis menghanturkan banyak terima kasih kepada:

1. Ibu Ruth Sullekonda dan Bapak Alexander Seilatuw, saudara-saudaraku,

serta keluarga tercinta atas bantuan dan dukungannya baik spiritual

maupun materil.

2. Bapak Dr. Ing. Ir. Wahyu H. Piarah, MSME, selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Hasanuddin.

3. Bapak Dr. Ir. Muhammad Ramli, MT, selaku Wakil Dekan dan Pembantu

Dekan I Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

4. Bapak Dr. Ir. Muhammad Arsyad Thaha, MT, selaku Ketua Departemen

Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

5. Bapak Dr.Eng Ir. H. Farouk Maricar, MT , selaku Dosen Pembimbing I

dan Bapak Riswal K, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan arahan dan masukan, meluangkan waktu di tengah

kesibukannya selama penulis melaksanakan penelitian dan penyusunan

v

tugas akhir ini, serta mengajarkan kepada penulis tentang pentingnya kerja

keras, gigih, dan teliti dalam mengerjakan sesuatu.

6. Bapak/Ibu Dosen Fakultas Teknik Jurusan Sipil atas bimbingan, arahan,

didikan, ilmu dan motivasi yang diberikan selama kurang lebih empat

tahun perkuliahan.

7. Seluruh staff dan karyawan Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas

Hasanuddin atas segala bantuannya selama penulis menempuh

perkuliahan.

8. Saudara Erik Susanto Bara, Stefan Rantetolla dan kanda Agung Triady

yang senantiasa membantu dalam proses pengambilan data serta memberi

support, motivasi, semangat dan kesabaran dalam penulisan skripsi ini.

9. Tim Mukim Sungai, DAENG dan Draztiz 09 yang membantu penelitian.

10. Seluruh anggota KMKO Teknik maupun KMKO Sipil serta kelompok pa

MFG dan RFC atas doa dan bantuannya.

11. Serta rekan-rekan mahasiswa Jurusan Sipil Angkatan 2012 Fakultas

Teknik Universitas Hasanuddin yang tak bisa disebutkan satu per satu

yang telah memberikan semangat, dukungan doa, dan membantu penulis

dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. KEEP ON FIGHTING TILL THE

END.

12. Serta semua pihak yang telah membantu penulis baik dalam bentuk materil

maupun immaterial. Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas budi baik

dengan amalan yang setimpal.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak

kekurangan, oleh karena itu penulis berharap rekan-rekan sekalian dapat

vi

memberikan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan tugas akhir

ini. Akhir kata, penulis berharap agar tugas akhir ini dapat berguna bagi kita

semua, bangsa, dan negara.

Gowa, September 2017

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ........................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ ii

ABSTRAK ........................................................................................................... iii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... iv

DAFTAR ISI…………………………………………… .................................... vii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xi

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

A. Latar Belakang Masalah .......................................................... 1

B. Rumusan Masalah ................................................................... 3

C. Tujuan Penelitian .................................................................... 3

D. Manfaat Penelitian .................................................................. 3

E. Batasan Masalah...................................................................... 4

F. Sistematika Penulisan ............................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................. 6

A. Daerah Aliran Sungai .............................................................. 6

1 Alur Sungai ..................................................................... 9

2 Konsep Dasar Aliran Pada Saluran Terbuka ................... 11

B. Erosi ........................................................................................ 12

viii

C. Sedimen .................................................................................. 13

D. Angkutan Sedimen .................................................................. 14

1. Muatan alas (bed load transport) .................................... 14

2. Sedimen layang (suspended load) ................................... 14

3. Angkutan Sedimen Total (Total Load) ............................ 16

E. Proses Sedimentasi .................................................................. 16

F. Mekanisme Pergerakan Sedimen ............................................ 20

G. Analisis Perhitungan Laju Sedimentasi .................................. 25

1. Metode Einsten.................................................................. 25

2. Metode Bagnold ................................................................ 26

3. Metode Meyer-Peter dan Muller ....................................... 28

BAB III METODE PENELITIAN ........................................................ 32

A. Bagan Alir/Flowchart Penelitian ............................................. 32

B. Jenis Penelitian ........................................................................ 33

C. Lokasi dan Waktu Penelitian .................................................. 33

D. Kondisi Hidrologi Sungai ....................................................... 36

E. Data yang Diperlukan ............................................................. 37

1. Data Primer ...................................................................... 37

2. Data Sekunder.................................................................. 43

F. Alat dan Bahan yang Digunakan............................................. 43

G. Alat untuk pengujian Sedimen ................................................ 44

H. Pelaksanaan Penelitian ............................................................ 45

ix

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................ 49

A. Investigasi Sedimen Transport ............................................... 49

B. Konsentrasi Sedimen ............................................................. 52

C. Perhitungan Debit Aliran Sungai ........................................... 53

D. Perhitungan Laju Sedimentasi Beban Layang dan

Beban Alas (Suspended Load dan Bed Load) ....................... 57

1. Perhitungan Beban Layang (Suspended Load) ............... 57

2. Perhitungan Beban Alas (Bed Load) ............................... 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................. 60

A. Kesimpulan ............................................................................. 60

B. Saran ....................................................................................... 60

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 61

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Ukuran Partikel untuk Berbagai Jenis Tanah ....................................... 13

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Berat Jenis Sedimen .................................................. 50

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Analisa Saringan ........................................................ 50

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Konsentrasi Sedimen TSS ......................................... 52

Tabel 4.4. Hasil Pengukuran Kecepatan Aliran Pada Titik SL 01 ........................ 53

Tabel 4.5. Hasil Pengukuran Kecepatan Aliran Pada Titik SL 02 ........................ 54

Tabel 4.6. Hasil Pengukuran Kecepatan Aliran Pada Titik SL 03 ........................ 55

Tabel 4.7. Hasil Perhitungan Debit Aliran Sungai Way Yori ............................... 56

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 DAS Way Yori .............................................................................. 8

Gambar 2.2 Proses erosi hingga pengendapan sedimentasi ............................ 18

Gambar 2.3 Erosi yang terjadi akibat aliran sungai yang deras ...................... 19

Gambar 2.4.a Gerakan butiran pasir dalam aliran air ..................................... 21

Gambar 2.4.b Proses limpasan hujan di daerah pegunungan .......................... 21

Gambar 2.5 Bentuk banjir lahar yang mengandung batu-batu (batu batu

besar berkonsentrasi di bagian depan dan kerikil ukuran

kecil terdapat di bagian belakang aliran)...................................... 22

Gambar 2.6 Progres gerakan sedimen dan perpindahan daerah

pengendapan karena terjadinya perubahan muka air ................... 23

Gambar 2.7 Skema angkutan sedimen (Sediment Transport) ......................... 24

Gambar 3.1 Gambar bagan alir penelitian ...................................................... 32

Gambar 3.2 Peta Lokasi Kecamatan Teluk Ambon (Baguala) ....................... 34

Gambar 3.3 Peta Titik lokasi pengukuran luas penampang, pengukuran

kecepatan aliran dan pengambilan sample sedimen ..................... 35

Gambar 3.4 Curah Hujan di Kota Ambon Tahun 2014 .................................. 36

Gambar 3.5 Survey luas penampang sungai ................................................... 38

Gambar 3.6 Pengambilan Sampel Tenggelam menggunakan alat

Sediment Grab .............................................................................. 40

Gambar 3.7 Sedimen Sampler......................................................................... 41

Gambar 3.8 Current Meter .............................................................................. 42

Gambar 3.9 Pengukuran Current Meter ......................................................... 43

Gambar 4.1 Grafik Analisa Saringan .............................................................. 51

xii

Gambar 4.2 Gambar penampang melintang sungai di titik 1 ......................... 52

Gambar 4.3 Gambar penampang melintang sungai di titik 2 ......................... 53

Gambar 4.4 Gambar penampang melintang sungai di titik 3 ......................... 54

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Indonesia memiliki potensi yang sangat besar dalam penyelidikan air yang

dapat dimanfaatkan untuk pemenuhan kebutuhan masyrakat. Hal ini didukung

dengan jumlah sungai dan anak-anak sungai yang sangat banyak dan tersebar di

seluruh kawasan nusantara. Indonesia memiliki sedikitnya 5.950 sungai utama dan

65.017 anak sungai dengan panjang total mencapai 94.537 km dan luas Daerah

Aliran Sungai (DAS) mencapai 1.512.466 km2. Selain dalam pemenuhan sumber

air bagi masyarakat, sungai juga berperan penting dalam menjaga keanekaragaman

hayati, nilai ekonomi, budaya, transportasi dan lainnya. Maka tak heran jika sungai

dianggap sebagai suatu unsur alam yang sangat penting dalam membentuk corak

kehidupan suatu masyarakat yang ada disekitarnya.

Sungai merupakan salah satu sumber daya alam yang keberadaannya

sering dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai keperluan, antara lain untuk

penyediaan air irigasi, air baku, industri, transportasi dan lain-lain. Unsur-unsur

alam sangat mempengaruhi kondisi dan stabilitas sungai. Pendangkalan akibat

sedimentasi pada sungai akan berdampak besar pada kondisi aliran sungai

sehingga juga akan berpengaruh pada kegiatan manusia yang bergantung pada

aliran sungai tersebut.

Sungai adalah lokasi yang paling baik untuk mengamati pengaruh

alamiah dari angkutan sedimen. Sungai memperlihatkan variasi perubahan dalam

morfologinya dari satu lokasi ke lokasi lainnya. Pada beberapa lokasi, variasi

2

pada komposisi sedimen memanjang dan melintang sungai memperlihatkan

variasi gradasi yang dapat berupa pasir halus, pasir kasar, kerikil, maupun

batuan. Hal ini menunjukkan bahwa proses angkutan sedimen bergantung pada

gradasi, yang meliputi variasi ukuran, kepadatan, bentuk, dan kebulatan butiran.

Ukuran butiran dan variasi gradasi tidak hanya penting bagi perubahan morfologi

sungai secara alamiah, tetapi mempunyai pengaruh yang besar dalam

perancangan bangunan sungai.

Sungai yang cenderung curam dan akibat besarnya debit curah hujan

mengakibatkan terjadi kenaikan muka air sungai dengan cepat dan secara

signifikan menggerus dasar sungai. Sedimen di suatu sungai merupakan

fenomena yang menarik banyak para peneliti dibidang hidraulik, dinamika

fluida, lingkungan dan hidrologi.

Sungai Way Yori merupakan salah satu sungai yang alirannya melintasi

pemukiman warga Kota Ambon. Pembangunan di sepanjang Sungai Way Yori

sangatlah pesat, ditambah lagi adanya rencana pembangunan yang akan

dipusatkan di wilayah Passo menjadikan sungai ini sangat rawan akan bencana

banjir. Untuk itu sangatlah penting dibangun insfrastruktur berupa

waduk/bendungan guna meminimalisir dampak banjir sekaligus sebagai

infrastruktur penyedia air baku, maupun sumber tenaga listrik. Sebagai acuan

dalam pembangunan bendungan, maka dianggap penting dilaksanakan kajian

tentang perencanaan bendungan di Sungai Way Yori Kota Ambon guna

mengetahui kelayakan pembangunan bendungan di daerah tersebut. Dimana

dalam kajian tersebut membutuhkan analisis laju sedimentasi sungai.

Maksud analisis laju sedimentasi rencana Bendungan Way Yori terutama

3

untuk mengevaluasi dua parameter, yaitu sedimen layang (suspended sediment)

dan sedimen alas (bed sediment). Adapun tujuan analisis debit banjir rancangan

adalah kaitannya dengan evaluasi besarnya laju sedimentasi dalam pengaliran di

sungai.

Berdasarkan uraian di atas, penulis mencoba melakukan studi dalam

tugas akhir ini dengan judul:”Analisis Laju Sedimentasi pada Sungai Way Yori

Ambon”

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan diatas, maka masalah

yang dapat dikemukakan dalam rumusan masalah yaitu berapa besar laju

sedimentasi Sungai Way Yori.

C. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini :

1. Menganalisis karakteristik sedimen berdasarkan ukuran butiran.

2. Menganalisis sedimen melayang (suspended load) dan sedimen alas

(bed load) di Sungai Way Yori.

D. Manfaat Penelitian

Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat digunakan untuk

mengamati laju sedimentasi, untuk digunakan dalam menganalisis frekuensi

pengendalian sedimentasi di Daerah Aliran Sungai Way Yori.

4

E. Batasan Masalah

Batasan masalah yang digunakan sebagai ruang lingkup dalam

penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Lokasi pengambilan data di Sungai Way Yori

2. Penelitian dilakukan pada musim kemarau.

3. Data sedimen yang diambil adalah sedimen melayang (suspended load)

dan sedimen alas (bed load)

4. Data kecepatan aliran menggunakan alat current meter

5. Penyebaran sedimen yang terjadi akibat angkutan sedimen dianalisis

berdasarkan ukuran D50

6. Penelitian menggunakan metode meyer peter muller untuk penyelesaian

analisis data laju sedimentasi.

F. Sistematika Penulisan

Untuk tetap terarah pada tujuan penelitian yang hendak dicapai, maka

perlu disusun sebuah sistematika penulisan, dengan urutan sebagai berikut:

BAB I Pendahuluan, berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah,

tujuan penelitian, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

Bab pendahuluan menjelaskan poin permasalahan yang diamati,

menjelaskan tujuan penting hasil penelitian, ruang lingkup

sebagai batasan dalam penulisan, serta sistematika sebagai

pengenalan isi per bab dalam skripsi.

BAB II Tinjauan Pustaka, menjelaskan dasar teori tentang pandangan

umum penelitian, daerah aliran sungai, erosi, sedimentasi,

5

BAB III Metode Penelitian, menerangkan penelitian secara umum

langkah – langkah sistematis penelitian terdiri atas lokasi dan

waktu penelitian, perolehan data, variabel yang diteliti, bahan

dan alat yang digunakan dalam penelitian serta diagram

alir/flowchart penelitian.

BAB IV Hasil dan Pembahasan, menyajikan data penelitian dan

membahas analisis dari data tersebut, untuk mencapai hasil dari

penelitian.

BAB V Penutup, berisi kesimpulan dan saran atas permasalahan yang

telah dibahas pada bab sebelumnya.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Daerah Aliran Sungai (DAS)

Daerah aliran sungai (DAS) menurut definisi adalah suatu daerah yang

dibatasi (dikelilingi) oleh garis ketinggian di mana setiap air yang jatuh di

permukaan tanah akan dialirkan melalui satu outlet. Komponen yang ada di dalam

sistem DAS secara umum dapat dibedakan dalam 3 kelompok, yaitu komponen

masukan yaitu curah hujan, komponen output yaitu debit aliran dan polusi /

sedimen, dan komponen proses yaitu manusia, vegetasi, tanah, iklim dan topografi.

Setiap komponen dalam suatu DAS harus dikelola sehingga dapat mencapai tujuan

yang kita inginkan. Tujuan dari pengelolaan DAS adalah melakukan pengelolaan

sumber daya alam secara rasional supaya dapat dimanfaatkan secara maksimum

dan berkelanjutan sehingga dapat diperoleh kondisi tata air yang baik. Sedangkan

pembangunan berkelanjutan adalah pemanfaatan dan pengelolaan sumber daya

alam bagi kepentingan manusia pada saat sekarang ini dengan masih menjamin

kelangsungan pemanfaatan sumber daya alam untuk generasi yang akan datang

(Suripin, 2002).

Konsep daerah aliran sungai merupakan dasar dari semua perencanaan

hidrologi. Mengingat DAS yang besar pada dasamya tersusun dairi DAS-DAS

kecil, dan DAS kecil ini juga tersusun dari DAS-DAS yang lebih kecil lagi. Secara

umum DAS dapat didefinisikan suatu wilayah yang dibatasi oleh batas alam, seperti

punggung bukit-bukit atau gunung, maupun batas buatan, seperti jalan atau tanggul

dimana air hujan yang turun di wilayah tersebut memberi kontribusi aliran ke titik

kontrol {outlet). Menurut kamus Webster, DAS adalah suatu daerah yang dibatasi

7

oleh pemisah topografi yang menerima hujan, menampung., menyimpan, dan

mengalirkan ke sungai dan seterusnya ke danau atau ke laut (Suripin, 2002).

Sehingga usaha-usaha pengelolaan DAS adalah sebuah bentuk

pengembangan wilayah yang menempatkan DAS sebagai suatu unit pengelolaan

yang pada dasarnya merupakan usaha-usaha penggunaan sumber daya alam di

suatu DAS secara rasional untuk mencapai tujuan produksi yang optimum dalam

waktu yang tidak terbatas sehingga distribusi aliran merata sepanjang tahun

(Suripin, 2002).

DAS ditentukan dengan menggunakan peta topografi yang dilengkapi

dengan garis-garis kontur. Untuk maksud tersebut dapat digunakan peta topografi

skala 1:50000. Garis-garis kontur dipelajari untuk menetukan arah dari limpasan

permukaan. Limpasan bersala dari titik-titik tertinggi dan bergerak menuju titik-

titik yang lebih rendah dalam arah tegak lurus dengan garis kontur. Daerah yang

dibatasi oleh garis yang menghubungkan titik-titik tertinggi tersebut adalah DAS.

Gambar 2.1 menunjukkan contoh bentuk DAS. Dalam gambar tersebut

ditunjukkan pula penampang pada keliling DAS. Garis yang mengelilingi DAS

tersebut merupakan titik-titik tertinggi. Air hujan yang jatuh di dalam DAS akan

mengalir menuju sungai utama yang ditinjau, sedang yang jatuh di luar DAS akan

mengalir ke sungai lain di sebelahnya (Suripin, 2002).

8

Gambar 2.1 DAS Way Yori

Luas DAS diperkirakan dengan mengukur daerah itu pada peta topografi.

Luas DAS sangat berpengaruh terhadap debit sungai. Pada umumya semakin besar

DAS semakin besar jumlah limpasan permukaan sehingga semakin besar pula

aliran permukaan atau debit sungai.

Pengelolaan DAS merupakan suatu bentuk pengembangan wilayah yang

menempatkan DAS sebagai unit pengembangannya. Ada tiga aspek utama yang

U

9

selalu menjadi perhatian dalam pengelolaan DAS yaitu jumlah air (water yield),

waktu penyediaan (water regime) dan sedimen. DAS dapat dipandang sebagai suatu

sistem hidrologi yang dipengaruhi oleh peubah presipitiasi (hujan) sebagai masukan

ke dalam sistem. Disamping itu DAS mempunyai karakter yang spesifik serta

berkaitan erat dengan unsur-unsur utamanya seperti jeniis tanah, topografi, geologi,

geomorfologi, vegetasi dan tataguna lahan. Karakteristik DAS dalam merespon

curah hujan yang jatuh di tempat tersebut dapat tmemberi pengaruh terhadap besar

kecilnya evapotranspirasi, inftiltrasi, perkolasi, aliran permukaan kandungan air

tanah, dan aliran sungai (Asdak, 2002).

1. Alur Sungai

Suatu alur sungai dapat dibagi menjadi tiga bagian. Tiga bagian itu adalah

bagian hulu, tengah dan hilir.

a. Bagian Hulu

Hulu sungai merupakan daerah konservasi dan juga daerah sumber erosi

karena memiki kemiringan lereng yang besar (lebih besar dari 15%). Alur

di bagian hulu ini biasanya mempunyai kecepatan yang lebih besar dari

bagian hilir, sehingga saat musim hujan, material hasil erosi yang diangkut

tidak saja partikel sedimen yang halus akan tetapi juga pasir, kerikil bahkan

batu. Drainase lebih tinggi, dengan kemiringan lereng lebih besar dari 15%,

bukan daerah banjir, pengaturan pemakaian air ditentukan oleh pola

drainase, dan jenis vegetasi umumnya tegakan hutan. Sementara daerah hilir

DAS merupakan daerah pemanfaatan dengan kemiringan lereng kecil

(kurang dari 8%), pada beberapa tempat merupakan daerah banjir,

10

pengaturan pemakaian air ditentukan oleh bangunan irigasi, dan jenis

vegetasi didominasi oleh tanaman pertanian kecuali daerah estuaria yang

didominasi hutan gambut/bakau.

b. Bagian Tengah

Bagian ini merupakan daerah peralihan dari bagian hulu dan hilir.

Kemiringan dasar sungai lebih landai sehingga kecepatan aliran relatif lebih

kecil dari bagian hulu. Bagian ini merupakan daerah keseimbangan antara

proses erosi dan sedimentasi yang sangat bervariasi dari musim ke musim.

DAS bagian tengah merupakan daerah transisi dari kedua karakteristik

biogeofisik DAS yang berbeda tersebut di atas. Perubahan tataguna lahan

dibagian hulu DAS seperti reboisasi, pembalakan hutan, deforestasi,

budidaya yang mengabaikan kaidah-kaidah konservasi akan berdampak

pada bagian hilirnya, sehingga DAS bagian hulu mempunyai fungsi

perlindungan dari segi tata air. Oleh karena itu yang menjadi fokus

perencanaan pengelolaan DAS sering kali DAS bagian hulu, mengingat

adanya keterkaitan biofisik melalui daur hidrologi. Pengelolaan DAS

merupakan suatu bentuk pengembangan wilayah yang menempatkan DAS

sebagai unit pengembangannya, ada tiga aspek utama yang selalu menjadi

perhatian dalaim pengelolaan DAS yaitu jumlah air (water yield), waktu

penyediaan (water regime) dan sedimen.

c. Bagian Hilir

Alur sungai di bagian hilir biasanya melalui dataratan yang mempunyai

kemiringan dasar sungai yang landai sehingga kecepatan alirannya lambat.

11

Keadaan ini menyebabkan beberapa tempat menjadi daerah banjir

(genangan) dan memudahkan terbentuknya pengendapan atau sedimen.

Endapan yang terbentuk biasanya berupa endapan pasir halus, lumpur,

endapan organik, dan jenis endapan lain yang sangat stabil. Bagian hilir dari

DAS pada umumnya berupa kawasan budidaya pertanian, tempat

pemukiman (perkotaan), dan indiustri, serta waduk untuk pembangkit

tenaga listrik, perikanan dan lain-lain. Daerah bagian hulu DAS biasanya

diperuntukan bagi kawasan resapan air. Dengan demikian keberhasilan

pengelolaan DAS bagian hilir adalah tergantung dari keberhasilan

pengelolaan kawasan DAS pada bagian hulunya. Kerusakan DAS dapat

ditandai oleh perubahan perilaku hidrologi, seperti tingginya frekuensi

kejadian banjir (puncak aliran) dan meningkatnya proses erosi dan

sedimentasi. Kondisi ini disebabkan belum tepatnya system penanganan dan

pemanfaatan DAS.

2. Konsep Dasar Aliran Pada Saluran Terbuka

Aliran air dapat terjadi pada saluran terbuka maupun pada saluran tertutup

(pipe flow). Pada saluran terbuka, aliran air memiliki suatu permukaan bebas yang

dipengaruhi kecepatan, kekentalan, gradien dan geometri saluran. Hal inilah yang

biasanya menyebabkan kesulitan dalam memperoleh data yang akurat mengenai

aliran pada saluran terbuka. Menurut asalnya, saluran dapat dibedakan menjadi

saluran alam (natural channels) dan saluran buatan (artificial channel). Kondisi

aliran dalam saluran terbuka yang rumit berdasarkan kenyataam bahwa kedudukan

permukaan bebas cenderung berubah sesuai dengan ruang dan waktu, seperti

12

kedalaman aliran, debit dan kemiringan dasar semuanya saling berhubungan satu

sama lain.

Secara umum, persamaan dasar yang dipakai untuk menganalisa debit (Q)

aliran pada saluran terbuka yang berlaku untuk suatu penampang saluran dapat

dilihat dalam rumus berikut:

Q = V . A ............................................................................................(1)

dengan : Q = debit (m3/dtk)

V = Kecepatan rata-rata (m/dtk)

A = Luas penampang saluran (m2)

Untuk menghitung luas penampang saluran, dapat menggunakan rumus

sebagai berikut:

A = b . h ............................................................................................(2)

Dengan : A = Luas penampang saluran (m2)

b = Lebar saluran (m)

h = Tinggi saluran (m)

Untuk kecepatan rata-rata, digunakan rumus:

V = Q/(b.h) ........................................................................................(3)

B. Erosi

Erosi adalah proses terkikisnya lapisan permukaan tanah oleh aliran air.

Fenomena erosi dapat berbentuk berbagai macam, seperti:

1. Erosi lembar yaitu erosi permukaan tanah (sheet erosion) yang biasanya

terjadi di daerah pegunungan di waktu atau setelah terjadi hujan lebat

13

2. Erosi parit (linier/gully erosion) yang terjadi pada alur aliran air atau

sungai baik pada dasar atau pada tebing sungai.

3. Erosi yang terjadi pada garis pantai (abrasi) yang disebabkan oleh

adanya gelombang atau arus laut.

Erosi lembar akan mengikis permukaan tanah di berbagai tempat, seperti

tanah pertanian, padang rumput yang terlalu banyak dibabat (over grassing),

atau hutan yang tidak dikelola dengan baik sehingga dapat menyebabkan

hilangnya lapisan tanah yang subur yang ada di permukaan tanah, yang kemudian

tanah akan menjadi tandus, disamping itu tanah yang terangkut juga akan

membawa problem di daerah dimana tanah tersebut mengendap atau yang sering

dikenal dengan sedimentasi.(Joko Cahyono, 2000)

C. Sedimen

Sedimen adalah hasil proses erosi baik berupa erosi permukaan, erosi parit,

atau jenis tanah lainnya. Konsentrasi sedimen dipengaruhi oleh kemiringan dasar

dan tipe aliran. Sedimen yang dihasilkan oleh proses erosi dan terbawa oleh suatu

aliran akan diendapkan pada suatu tempat yang kecepatan airnya melambat atau

terhenti. Proses ini yang dikenal dengan sedimentasi atau pengendapan.

Tabel 2.1 Ukuran Partikel untuk Berbagai Jenis Tanah

Jenis Tanah Ukuran Partikel

Berangkal (”Boulder”) >20cm

Kerakal (”cooble stone”) 8 cm – 20 cm

Batu Kerikil (”gravel”) 2 mm – 8 cm

Pasir Kasar (”coarse sand”) 0,6 mm – 2 mm

14

Pasir Sand (”medium sand”) 0,2 mm – 0,6 mm

Pasir Halus (”fine sand”) 0,06 mm – 0, 2 mm

Lanau (”silt”) 0,002 mm – 0,06 mm

Lempung (”clay”) < 0,002 mm

(Wesley L.D.,1974)

D. Angkutan Sedimen

Berdasarkan pada jenis sedimen dan ukuran partikel-partikel tanah serta

komposisi mineral dan bahan induk yang menyusunnya dikenal bermacam

sedimen:

1. Muatan alas (bed load transport).

Muatan alas (bed load) adalah partikel yang bergerak pada dasar sungai

dengan cara berguling, meluncur dan meloncat. Muatan alas keadaannya

selalu bergerak, oleh sebab itu pada sepanjang aliran dasar sungai selalu

terjadi proses degradasi dan agradasi dasar sungai. Pada umumnya,

besarnya angkutan alas pada sungai adalah berkisar 5-25% dari angkutan

melayang. Dalam hal ini, material kasar tinggi persentasenya menjadi

angkutan alas. (Muhammad Saleh Pallu, 2012).

2. Sedimen layang (suspended load).

Partikel sedimen dikatakan bergerak secara melayang (suspended load)

bilamana partikel tersebut bergerak tanpa menyentuh dasar saluran dalam

aliran air. Karena adanya pengaruh gaya berat, partikel-partikel tersebut

cenderung untuk mengendap. Kecenderungan untuk mengendap ini akan

dilawan terus menerus oleh gerak turbulensi aliran sehingga butir-butir

15

tanah bergerak melayang di atas saluran. Bahan suspended load berupa pasir

halus yang bergerak akibat pengaruh turbulensi aliran, debit, dan kecepatan

aliran. Semakin besar debit, maka semakin besar pula angkutan suspended

load. Dengan kata lain kondisi aliran yang ada akan menentukan apakah

suatu fraksi sedimen akan bergerak sebagai sedimen suspensi atau bukan.

Angkutan sedimen melayang sering disertai dengan angkutan

sedimen alas, dan transisi antara dua metode transport tersebut dapat terjadi

secara bertahap, sesuai dengan perubahan kondisi aliran. Umumnya aliran

sungai keadaannya merupakan aliran turbulen, oleh karena itu tenaga

gravitasi partikel sedimen dapat ditahan oleh gerakan turbulensi (fluktuasi)

aliran dan pusaran arus yang akan membawa partikel sedimen kembali ke

atas. Dari uraian ini jelas bahwa angkutan sedimen suspense dapat

dibedakan menjadi tiga keadaan :

a. Apabila tenaga gravitasi partikel sedimen lebih besar daripada tenaga

turbulensi aliran, maka partikel sedimen akan mengendap dan akan

terjadi pendangkalan pada dasar sungai.

b. Apabila tenaga gravitasi partikel sedimen sama dengan tenaga

turbulensi aliran, maka akan terjadi keadaan seimbang dan partikel

sedimen tersebut tetap konstan terbawa aliran sungai ke arah hilir.

c. Apabila tenaga gravitasi partikel sedimen lebih kecil daripada

tenaga turbulensi aliran, maka dasar sungai akan terkikis dan akan

terjadi penggerusan pada dasar sungai.

Suatu sedimen dikatakan melayang apabila gaya angkatnya lebih besar

daripada gaya beratnya.

16

3. Angkutan Sedimen Total (Total Load)

Angkutan Sedimen Total (Total Load) ditentukan dengan menjumlahkan

debit angkutan sedimen alas dengan debit angkutan sedimen melayang.

E. Proses Sedimentasi

Batuan sedimen atau Sedimentary Rock adalah batuan yang terbentuk dari

proses hancuran batuan lain atau dari hasil reaksi kimia atau organisme. Batuan di

permukaan bumi berupa 75% batuan sedimen. Tetapi batuan itu hanya 2% dari

volume seluruh kerak bumi. Ini berarti batuan sedimen tersebar sangat luas di

permukaan bumi, tetapi ketebalannya relatif tipis. Selain dari pada itu, jenis dari

bebatuannya pun berbeda-beda. Faktor penting dalam pengendapan atau

sedimentasi adalah ukuran partikelnya.

Sedimentasi sendiri merupakan suatu proses terbawanya suatu

material oleh air, angin, es, atau gletser yang kemudian diendapkan pada suatu

tempat. Material ini biasanya diendapkan pada suatu cekungan. Material ini akan

mengendap setelah menempuh jarak tertentu, hal ini karena seiring jauhnya

menempuh jarak tertentu, tenaga pengangkutnya juga semakin melemah. Delta

yang terdapat di mulut-mulut sungai adalah hasil dan proses pengendapan

material-material yang diangkut oleh air sungai. Proses sedimentasi ini akan

berbeda-beda, sesuai dengan tenaga pengangkutnya dan tempat pengendapannya.

Kapasitas angkutan sedimen pada penampang memanjang sungai adalah

besaran sedimen yang lewat penampang tersebut dalam satuan waktu tertentu.

Terjadinya penggerusan, pengendapan atau mengalami angkutan seimbang perlu

17

diketahui kuantitas sedimen yang terangkut dalam proses tersebut. Sungai disebut

dalam keadaan seimbang jika kapasitas sedimen yang masuk pada suatu

penampang memanjang sungai sama dengan kapasitas sedimen yang keluar dalam

satuan waktu tertentu. Pengendapan terjadi dimana kapasitas sedimen yang masuk

lebih besar dari kapasitas sedimen seimbang dalam satuan waktu. Sedangkan

penggerusan adalah suatu keadaan dimana kapasitas sedimen yang masuk lebih

kecil dari kapasitas sedimen seimbang dalam satuan waktu.

Proses erosi secara alami yaitu proses pelapukan batuan atau bahan induk

tanah secara geologi dan alamiah. Erosi alami merupakan proses keseimbangan

alam yang artinya kecepatan kerusakan tanah masih lebih kecil dari proses

pembentukan tanah. Sedangkan DAS yang masuk dalam wilayah perkotaan

mengalami erosi yang cukup besar dan dalam waktu yang cukup cepat. Hal ini

dikarenakan, perubahan tata guna lahan yang disebabkan oleh meningkatnya

kegiatan manusia di wilayah DAS tersebut. Meningkatnya kegiatan manusia

dalam mengelola dan meningkatkan produktivitas tanah telah menyebabkan

terjadinya pemecahan agregat-agregat tanah karena pengangkatan dan

pemindahan tanah pada saat pengolahan tanah. Hal tersebut menyebabkan

meningkatnya laju erosi tanah yang disebut erosi dipercepat.

Penyebab utama terjadinya erosi di daerah tropis seperti Indonesia adalah

air. Hal ini disebabkan oleh daerah tropis memiliki kelembaban dan rata-rata curah

hujan per tahun yang cukup tinggi. Proses erosi tanah yang disebabkan oleh air

meliputi 3 tahap, yaitu :

1. Pelepasan butiran tanah atau partikel tanah dari bongkah agregat tanah.

18

2. Pemindahan atau pengangkutan butiran tanah oleh media pengangkut,

yaitu air.

3. Pengendapan butiran tanah dimana butiran tanah tidak dapat diangkut lagi

oleh media pengangkut.

Gambar 2.2 Proses erosi hingga pengendapan sedimentasi

(Suyono Sudarsono dan Masateru Tominaga, 2008)

Sebagai wilayah tropis, proses erosi tanah lebih banyak disebabkan oleh

air. Berdasarkan bentuknya erosi dibedakan menjadi 4 tipe, yaitu:

a. Erosi lempeng (sheet erosion), yaitu butiran-butiran diangkut lewat

permukaan atas tanah oleh selapis tipis limpasan permukaan, yang

dihasilkan oleh intensitas hujan yang merupakan kelebihan dari infiltrasi.

b. Pembentukan polongan (gully), yaitu erosi lempeng terpusat pada

polongan tersebut. Kecepatan airnya jauh lebih besar dibandingkan dengan

kecepatan limpasan permukaan. Polongan tersebut cenderung menjadi

lebih dalam, yang menyebabkan terjadinya longsoran-longsoran. Polongan

tersebut tumbuh ke arah hulu. Ini dinamakan erosi ke arah belakang

(backward erosion).

19

c. Longsoran massa tanah yang terletak di atas batuan keras atau lapisan tanah

liat. Longsoran ini terjadi setelah adanya curah hujan panjang, yang lapisan

tanahnya menjadi jenuh oleh air tanah.

d. Erosi tebing sungai, terutama terjadi pada saat banjir, yaitu tebing tersebut

mengalami penggerusan air yang dapat menyebabkan longsornya tebing-

tebing pada belokan sungai.

Gambar 2.4 Erosi yang terjadi akibat aliran sungai yang deras

Sedimen kasar biasanya mengendap di suatu delta di sebelah hulu waduk.

Sedimen halus yang masih berada dalam suspense dapat terbawa sampai bendungan

dan akhirnya dapat mengendap pada bagian yang terdalam dari waduk. Bila air

yang masuk lebih rapat daripada air permukaan pada waduk, maka air itu akan

menyelam di bawah permukaan sebagai suatu aliran densitas (density current)

atau aliran keruh (turbidity current) dan membawa muatannya ke bendungan

meskipun sedimennya mungkin tidak terlihat pada permukaan waduk.

Menurut asalnya, bahan-bahan dalam angkutan sedimen dapat dibedakan

menjadi dua macam, yaitu :

Longsor

20

i. Bed material transport, merupakan bahan angkutan yang berasal dari

dalam tubuh sungai itu sendiri dan ini dapat diangkut dalam bentuk

muatan alas ataupun muatan melayang.

ii. Wash load, merupakan bahan angkutan yang berasal dari sumber-

sumber diluar tubuh sungai yang tidak ada hubungannya dengan

kondisi lokal. Bahan angkutan ini berasal dari hasil erosi di daerah

aliran sungainya (DAS). Muatan bilas terdiri dari partikel halus, yaitu

lempung (silt) dan debu (dust) yang terbawa aliran sungai. Lempung

dan debu ini hasil dari pelapukan batuan dan tanah daerah aliran sungai.

Muatan bilas dapat mempengaruhi viskositas air sungai. Akan tetapi

pengaruhnya terhadap perilaku dasar sungai umumnya relatif kecil.

F. Mekanisme Pergerakan Sedimen

Sungai adalah jalur aliran air di atas permukaan bumi yang selain

mengalirkan air, juga mengangkut sedimen yang terkandung dalam air sungai

tersebut. Gerakan butiran tanah atau butiran pasir secara individual akibat

tertimpa titik-titik hujan atau terdorong aliran air dalam alur-alur kecil disebut

gerakan fluvial (fluvial movement). Gaya-gaya yang menyebabkan bergeraknya

butiran-butiran kerikil yang terdapat di atas permukaan dasar sungai terdiri dari

komponen gaya-gaya gravitasi yang sejajar dengan dasar sungai dan gaya geser

serta gaya angkat yang dihasilkan oleh kekuatan aliran air sungai.

Karena muatan alas senantiasa bergerak, maka permukaan dasar sungai

kadang naik (agradasi), tetapi kadang-kadang turun (degradasi) dan naik-turunnya

dasar sungai disebut alterasi dasar sungai (river bed alternation). Muatan

21

melayang tidak berpengaruh pada alterasi dasar sungai, tetapi dapat mengendap di

dasar waduk-waduk atau muara-muara sungai, yang menimbulkan pendangkalan

waduk atau muara sungai tersebut dan menyebabkan timbulnya berbagai masalah.

Penghasil sedimen terbesar adalah erosi permukaan lereng pegunungan, erosi

sungai (dasar dan tebing alur sungai) dan bahan-bahan hasil letusan gunung berapi

yang masih aktif.

2.5 (a) 2.5 (b)

Gambar 2.5 (a) Gerakan butiran pasir dalam aliran air.

Gambar 2.5 (b) Proses limpasan hujan di daerah pegunungan

( Sumber : Perbaikan dan Pengaturan Sungai, Suyono Sudarsono dan Masateru

Tominaga, 2008)

Gerakan massa sedimen adalah gerakan air bercampur massa sedimen

dengan konsentrasi yang sangat tinggi, di hulu sungai arus deras, di daerah lereng-

lereng pegunungan atau gunung berapi. Gerakan sedimen ini disebut sedimen luruh

yang biasanya dapat terjadi di dalam alur sungai arus deras (torrent) yang

kemiringan dari 15°.

22

Gambar 2.5 Bentuk banjir lahar yang mengandung batu-batu (batu-batu besar

berkonsentrasi di bagian depan dan kerikil ukuran kecil terdapat

di bagian belakang aliran)

(Suyono Sudarsono dan Masateru Tominaga, 2008)

Bahan utama sedimen luruh biasanya terdiri pasir atau lumpur bercampur

kerikil dan batu-batu dari berbagai proporsi dan ukuran. Ukuran batu-batu yang

terdapat pada sedimen luruh sangat bervariasi mulai dari beberapa cm sampai m.

Sedimen luruh yang bahannya berasal dari pelapukan batuan yang sebagian besar

berupa pasir disebut pasir luruh (sand flow) dan yang sebagian besar berupa

lumpur disebut lumpur luruh (mud flow). Selain itu sedimen luruh yang bahannya

berasal dari endapan hasil letusan gunung berapi disebut banjir lahar dingin atau

hanya dengan sebutan banjir lahar. Kalau suplai sedimen, besar dari kemampuan

transpor maka akan terjadi agradasi. Sedangkan kalau suplai sedimen, lebih kecil

dari kemampuan transpor akan terjadi degradasi. Kemampuan transpor sendiri

dipengaruhi oleh debit, kecepatan aliran rata-rata, kemiringan (slope), tegangan

geser dan karakteristik sedimen. Agar tidak terjadi agradasi dan degradasi harus

diciptakan kondisi seimbang dalam suatu sungai. Kondisi seimbang akan terjadi

apabila suplai sedimen (dominan dari DAS) sama dengan kapasitas transport

sedimen sistem sungai.

23

Gambar 2.6 Progres gerakan sedimen dan perpindahan daerah pengendapan

karena terjadinya perubahan muka air

(Suyono Sudarsono dan Masateru Tominaga, 2008)

Mekanisme pengangkutan butir-butir tanah yang dibawa dalam air yang

mengalir dapat digolongkan menjadi beberapa bagian, sebagai berikut :

1. Wash Load Transport atau angkutan sedimen cuci, yaitu bahan wash load

berasal dari pelapukan lapisan permukaan tanah yang menjadi lepas

berupa debu-debu halus selama musim kering. Debu halus ini selanjutnya

dibawa masuk ke sungai baik oleh angin maupun oleh air hujan yang turun

pertama pada musim hujan, sehingga jumlah sedimen pada awal musim

hujan lebih banyak dibandingkan dengan keadaan yang lain.

2. Suspended Load Transport atau angkutan sedimen layang, yaitu butir-butir

tanah bergerak melayang dalam aliran air. Gerakan butir-butir tanah ini

terus menerus dikompresir oleh gerak turbulensi aliran sehingga butir-butir

tanah bergerak melayang di atas saluran. Bahan suspended load terjadi dari

pasir halus yang bergerak akibat pengaruh turbulensi aliran, debit, dan

kecepatan aliran. Semakin besar debit, maka semakin besar pula angkutan

suspended load.

24

3. Saltation Load Transport atau angkutan sedimen loncat, yaitu pergerakan

butir-butir tanah yang bergerak dalam aliran air antara pergerakan

suspended load dan bed load. Butir-butir tanah bergerak secara terus

menerus meloncat-loncat (skip) dan melambung (bounce) sepanjang

saluran tanpa menyentuh dasar saluran.

4. Bed Load Transport atau angkutan sedimen alas, yaitu merupakan angkutan

butir-butir tanah berupa pasir kasar (coarse and) yang bergerak secara

menggelinding (rolling), mendorong dan menggeser (pushing and sliding)

terus menerus pada dasar aliran yang pergerakannya dipengaruhi oleh

adanya gaya seret (drag force). Gerakan ini kadang-kadang dapat sampai

jarak tertentu dengan ditandai bercampurnya butiran partikel tersebut

bergerak ke arah hilir(Soewarno, 1991).

Gambar 2.7 Skema angkutan sedimen (Sedimen Transport)

( Sumber : Laporan pengukuran sedimentasi PSDA Semarang, 2004)

25

G. Analisis Perhitungan Laju Sedimentasi

Rumus-rumus untuk angkutan sedimen alas, pada umumnya dikembangkan

dari pemahaman bahwa kapasitas angkutan sedimen sungai di sepanjang dasar

adalah berbanding lurus dengan perbedaan tegangan geser didasar dengan tegangan

geser kritik yang dibutuhkan sehingga dapat menggerakkan partikel sedimen.

Ada beberapa persamaan angkutan sedimen yang cukup terkenal dan sering

dipergunakan untuk memprediksi angkutan sedimen alas (bed load), diantaranya

persamaan Meyer-Peter dan Muller (1948), Einstein (1950), Frijlink (1952).

1. Metode Einsten (1950)

Persamaan muatan sedimen alas dengan pendekatan dari Einstein berdasarkan

fungsi daripada:

𝜙 = 𝑓(𝛹).................................................................................................(4)

Dengan:

𝜙 = intensitas muatan sedimen alas

𝑓(𝛹) = intensitas aliran

𝜙 =𝑞𝑏

𝑌𝑠(

𝜌

𝜌𝑠−𝜌.

1

𝑔𝐷3)1

2⁄

................................................................................(5)

𝑓(𝛹) =𝜌𝑠−𝜌

𝜌.

𝐷

𝑆𝑅𝑏′......................................................................................(6)

R’ adalah jari-jari hidrolis yang menampung muatan sedimen alas.

𝑅′ = 𝑅𝑏 (𝑛′

𝑛)

32⁄

..........................................................................................(7)

Dari pendekatan Einstein :

𝛹 =𝜌𝑠−𝜌

𝜌.

𝐷35

𝑅(𝑛′

𝑛)

32⁄

𝑠

.....................................................................................(8)

26

Laju muatan sedimen alas per unit lebar dasar sungai dihitung dengan rumus :

𝜙 =𝑞𝑏

𝑌𝑠(

𝜌

𝜌𝑠−𝜌.

1

𝑔𝐷353)

12⁄

.............................................................................(9)

Laju muatan sedimen seluruh lebar dasar sungai adalah :

𝑄𝑏 = 𝑞𝑏 . 𝑊..............................................................................................(10)

Untuk angkutan sedimen melayang, Einstein mengasumsikan bahwa β= 1 dan k=

0,4. Dengan menggantikan U* dengan U’* maka kecepatan geser sehubungan

dengan kekasaran butir dapat dihitung dengan persamaan:

𝑧1 = 𝑧 =𝜔

0.4𝑈′∗.........................................................................................(11)

Dimana :

𝜔 = Kecepatan jatuh partikel sedimen berdasarkan D65.

𝑈′∗ = 𝑈∗ = (𝑔𝑅𝑆)

12⁄ ..............................................................................(12)

Keterangan :

g = percepatan gravitasi (9.81 m/det2)

R = Jari-jari hidrolis (m)

S = Kemiringan dasar sungai

2. Metode Bagnold

Bagnold (1966) memperkenalkan angkutan sedimen fungsi dari konsep

energi. Bagnold menganggap hubungan antara dasar energi yang tersedia untuk

sebuah sistem alluvial dan dasar dari kerja dilakukan dalam sistem angkutan

sedimen. Persamaan Bagnold dapat ditulis sebagai berikut :

𝛾𝑠−𝛾

𝛾𝑞𝑏 tan 𝑎 = 𝜏𝑉𝑒𝑏...............................................................................(13)

27

Dimana :

𝑞𝑏 = debit muatan sedimen melayang (kg/det/m)

𝛾𝑠 𝑑𝑎𝑛 𝛾 = berat jenis sedimen dan berat jenis air (kg/m2)

τV menurut Bagnold adalah ‘stream power ’ atau daya per unit area sepanjang dasar

sungai.

Dimana :

τ = tegangan geser (kg/m2)

V = kecepatan aliran (m/s)

eb adalah koefisien efisiensi angkutan sedimen alas

Bagnold mencatat bahwa angkutan sedimen melayang dapat ditulis dengan

persamaan berikut:

𝛾𝑠−𝛾

𝛾𝑞𝑠

𝜔

ū= 𝜏𝑉(1 − 𝑒𝑏)𝑒𝑠.....................................................................(13)

dimana:

es = koefisien efisiensi angkutan sedimen melayang

𝜔 = kecepatan jatuh partikel sedimen berdasarkan D50

Bagnold mengasumsi ū = V dan menemukan (1- eb) es = 0,01 dari ‘flume’ data.

Sehingga sedimen melayang dapat dihitung sebagai berikut:

𝛾𝑠−𝛾

𝛾𝑞𝑠 = 0,01

𝜏𝑉2

𝜔...................................................................................(14)

Total angkutan sedimen menurut Bagnold adalah jumlah dari angkutan sedimen

dasar dan sedimen melayang. Dilihat dalam persamaan berikut :

𝑞𝑇 = 𝑞𝑏 + 𝑞𝑠 =𝛾𝑠−𝛾

𝛾𝜏𝑉 (

𝑒𝑏

𝑡𝑎𝑛𝛼+ 0,01

𝜏𝑉2

𝜔).............................................(15)

28

3. Metode Meyer-Peter dan Muller (1948)

𝛾𝑅ℎ(𝑘𝑘′⁄ )

32⁄

𝑆 − 0,047(𝛾𝑠 − 𝛾)𝑑𝑚 = 0,25(𝛾

𝑔⁄ )1

3⁄(𝑞𝑏′)

23⁄ ………..(16)

dengan :

𝑑𝑚 = diameter signifikan (representatif) bervariasi antara d50 – d60

𝑅ℎ = jari-jari hidraulik (untuk sungai yang sangat lebar 𝑅ℎ = kedalaman aliran)

𝑞𝑏′ = berat angkutan sedimen alas di dalam air persatuan waktu persatuan lebar

(ton/m.det)

k/k' = ripple faktor

Rumus Meyer-Peter dan Muller (MPM) diperoleh secara empirik, dianggap cukup

baik untuk memprediksi angkutan sedimen di sungai, karena range data yang

digunakan sangat besar. Dikembangkan untuk sedimen seragam dan tidak seragam,

serta memperhitungkan adanya faktor gesek yang disebabkan oleh pengaruh bentuk

gelombang (form roughness) dan pengaruh ukuran butiran (grain roughness).

Kapasitas Bed Load dan Suspended Load

a. Beban Layang (Suspended Load)

Besarnya beban layang dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai

berikut:

𝑄𝑠 = 0,0864 𝑥 𝑐 𝑥 𝑄𝑤………………………………………..……..(17)

dengan:

Qs = beban layang (ton/hari)

C = konsentrasi sedimen rata-rata (mg/lt)

Qw = debit sungai (m3/det)

29

b. Beban alas (Bed Load)

Besarnya beban alas dihitung dengan menggunakan rumus Meyer-Petter Muller

sebagai berikut:

𝐺 = 1,606𝐵𝑥 [3,306 𝑥 (𝑄𝐵

𝑄) 𝑥 (

𝐷901

6⁄

𝑛𝑠)

32⁄

. 𝑑. 𝑆 − 0,627𝐷𝑚]

32⁄

….(18)

dimana:

G = beban alas (ton/hari)

B = lebar sungai (m)

QB = debit yang mengalir di atas beban layang (m3/det)

= 𝑄

1+2𝑑

𝐵(

𝑛𝑤𝑛𝑠

)3

2⁄

Q = debit sungai (m3/det)

D90 = presentase diameter butiran lolos 90% (mm)

ns = koefisien Manning pada dasar sungai

= 𝑛𝑚 [1 +2𝑑

𝐵{1 − (

𝑛𝑤

𝑛𝑚)

32⁄

}]

2/3

nm = koefisien Manning untuk seluruh bagian sungai

nw = koefisien Manning untuk talud sungai

Dm = diameter efektif (diameter rata-rata)

d = rata-rata kedalaman air (m)

S = kemiringan sungai

Sedimentasi sendiri merupakan suatu proses pengendapan material yang

ditranspor oleh media air, angin, es, atau gletser di suatu cekungan. Delta yang

terdapat di mulut-mulut sungai adalah hasil dan proses pengendapan material-

material yang diangkut oleh air sungai, sedangkan bukit pasir (sand dunes) yang

30

terdapat di gurun dan di tepi pantai adalah pengendapan dari material-material yang

diangkut oleh angin. Proses tersebut terjadi terus menerus, seperti batuan hasil

pelapukan secara berangsur diangkut ke tempat lain oleh tenaga air, angin, dan

gletser. Air mengalir di permukaan tanah atau sungai membawa batuan halus baik

terapung, melayang atau digeser di dasar sungai menuju tempat yang lebih rendah.

Hembusan angin juga bisa mengangkat debu, pasir, bahkan bahan material yang

lebih besar. Makin kuat hembusan itu, makin besar pula daya angkutnya.

pengendapan material batuan yang telah diangkut oleh tenaga air atau angin tadi

membuat terjadinya sedimentasi (Soemarto,1995).

Prinsip dasar angkutan sedimen yaitu untuk mengetahui perilaku sedimen

pada kondisi tertentu apakah terjadi keadaan seimbang, erosi, maupun sedimentasi.

Juga untuk memprediksi kuantitas angkutan sedimen pada proses tersebut. Proses

yang terjadi secara alami ini kuantitasnya ditentukan oleh gaya geser aliran serta

diameter butiran sedimen.

Angkutan sedimen dapat menyebabkan terjadinya perubahan dasar sungai.

Angkutan sedimen pada suatu ruas sungai yang dibatasi oleh tampang 1 dan 2 akan

mengalami erosi atau pengendapan tergantung dari besar kecilnya angkutan

sedimen yang terjadi sebagaimana yang dijelaskan berikut ini.

Keberadaan bed load ditunjukan oleh gerakan partikel di dasar sungai yang

ukurannya besar. Suspended load dapat dipandang sebagai material alas sungai (bed

material) yang melayang di dalam aliran dan terutama terdiri dari gbutiran halus.

Besar kecilnya angkutan sedimen sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat material

sedimen, dasar sungai dan karakteristik dari aliran yang terjadi.