ROMARIO SEILATUW
1
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
1
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%).
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.
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.
B. Rumusan Masalah ................................................................... 3
C. Tujuan Penelitian .................................................................... 3
D. Manfaat Penelitian .................................................................. 3
1 Alur Sungai ..................................................................... 9
B. Erosi ........................................................................................ 12
2. Sedimen layang (suspended load) ................................... 14
3. Angkutan Sedimen Total (Total Load) ............................ 16
E. Proses Sedimentasi .................................................................. 16
G. Analisis Perhitungan Laju Sedimentasi .................................. 25
1. Metode Einsten.................................................................. 25
BAB III METODE PENELITIAN ........................................................ 32
A. Bagan Alir/Flowchart Penelitian ............................................. 32
B. Jenis Penelitian ........................................................................ 33
D. Kondisi Hidrologi Sungai ....................................................... 36
E. Data yang Diperlukan ............................................................. 37
1. Data Primer ...................................................................... 37
G. Alat untuk pengujian Sedimen ................................................ 44
H. Pelaksanaan Penelitian ............................................................ 45
A. Investigasi Sedimen Transport ............................................... 49
B. Konsentrasi Sedimen ............................................................. 52
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
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
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 3.9 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
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”
yang dapat dikemukakan dalam rumusan masalah yaitu berapa besar laju
sedimentasi Sungai Way Yori.
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
4
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
analisis data laju sedimentasi.
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
alir/flowchart penelitian.
penelitian.
BAB V Penutup, berisi kesimpulan dan saran atas permasalahan yang
telah dibahas pada bab sebelumnya.
6
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).
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).
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
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
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
(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:
Untuk menghitung luas penampang saluran, dapat menggunakan rumus
sebagai berikut:
b = Lebar saluran (m)
h = Tinggi saluran (m)
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
Pasir Kasar (”coarse sand”) 0,6 mm – 2 mm
14
Pasir Halus (”fine sand”) 0,06 mm – 0, 2 mm
Lanau (”silt”) 0,002 mm – 0,06 mm
Lempung (”clay”) < 0,002 mm
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.
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
yaitu air.
3. Pengendapan butiran tanah dimana butiran tanah tidak dapat diangkut lagi
oleh media pengangkut.
(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 :
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.
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°.
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)
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.
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.
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
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)
fungsi daripada:
() = intensitas aliran
′ = ( ′

.....................................................................................(8)
26
Laju muatan sedimen alas per unit lebar dasar sungai dihitung dengan rumus :
=
= . ..............................................................................................(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:
1 = =
′ ∗ = ∗ = ()
R = Jari-jari hidrolis (m)
S = Kemiringan dasar sungai
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 :
−
= debit muatan sedimen melayang (kg/det/m)
= berat jenis sedimen dan berat jenis air (kg/m2)
τV menurut Bagnold adalah ‘stream power ’ atau daya per unit area sepanjang dasar
sungai.
Dimana :
Bagnold mencatat bahwa angkutan sedimen melayang dapat ditulis dengan
persamaan berikut:
−

= kecepatan jatuh partikel sedimen berdasarkan D50
Bagnold mengasumsi = V dan menemukan (1- eb) es = 0,01 dari ‘flume’ data.
Sehingga sedimen melayang dapat dihitung sebagai berikut:
−
Total angkutan sedimen menurut Bagnold adalah jumlah dari angkutan sedimen
dasar dan sedimen melayang. Dilihat dalam persamaan berikut :
= + = −
(
( ′⁄ )
3 2⁄
⁄ ) 1
3⁄ (′)
= diameter signifikan (representatif) bervariasi antara d50 – d60
= jari-jari hidraulik (untuk sungai yang sangat lebar = kedalaman aliran)
′ = berat angkutan sedimen alas di dalam air persatuan waktu persatuan lebar
(ton/m.det)
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:
dengan:
Qw = debit sungai (m3/det)
Besarnya beban alas dihitung dengan menggunakan rumus Meyer-Petter Muller
sebagai berikut:
) (
90 1
=
ns = koefisien Manning pada dasar sungai
= [1 + 2
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).
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.