ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS SERENAN-CEPU HALAMAN JUDUL ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO S SEDIMENT TRANSPORT IN SERENAN-CEPU SEGMENT

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS SERENAN-CEPU HALAMAN JUDUL ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO’S SEDIMENT TRANSPORT IN SERENAN-CEPU SEGMENT

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh:

AHMAD GHUFRON ISMAIL NIM I0108048

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user 2012


digilib.uns.ac.id

HALAMAN PERSETUJUAN ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS SERENAN-CEPU HALAMAN PERSETUJUAN ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO’S SEDIMENT TRANSPORT IN SERENAN-CEPU SEGMENT SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

AHMAD GHUFRON ISMAIL NIMI0108048 Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Persetujuan: Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng NIP. 19510710 198103 1 003

Ir. Suyanto, MM NIP. 19520317 198503 1 001

commit to user ii


digilib.uns.ac.id

HALAMAN PENGESAHAN ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS SERENAN-CEPU ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO’S SEDIMENT TRANSPORT IN SERENAN-CEPU SEGMENT SKRIPSI Disusun Oleh :

AHMAD GHUFRON ISMAIL NIMI0108048 Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada : Hari Tanggal

: Jumat : 22 Maret 2013

Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng NIP. 19510710 198103 1 003

.......................................

Ir. Suyanto, MM NIP. 19520317 198503 1 001

.......................................

Ir. Solichin, MT NIP. 19600110 198803 1 002

.......................................

Ir. Sudarto, MSi NIP. 19570327 198603 1 002

....................................... Mengesahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19590823 198601 1 001 commit to user iii


digilib.uns.ac.id

MOTTO

dom neng khpong khpuh min smer ukdom pheak rea year neung kon kattanyu orang yang punya Kekuasaan yang tinggi itu tidak bagus atau tidak lebih baik dari orng yang punya istri sholehah dan anak yang sholeh (Pepatah dari Kamboja-ss)

Demi waktu Dhuha dan demi malam apabila telah sunyi.. Tuhanmu tak akan meninggalkanmu dan tidak pula membencimu.. Dan sungguh masa depan itu lebih baik dari permulaan.. Dan sungguh Tuhanmu pasti akan memberikan karunia-Nya kepadamu sehingga kamu bahagia.. (Q.S. Adh-Dhuha 1-5)

PERSEMBAHAN Kedua orangtuaku dan semua keluarga, terimaksih atas semua doa dan bantuannya Mbak Fatih, ‘Ain, Yusron, dan Ida Bapak/ibu guru dan dosen ku, terimakasih atas semua bantuan untuk mendewasakan aku Temen-temen BIKRO dan EEC, Joko, Wati, Uun, Mbak Nur, Arum, Hakim, Visiyo, salman, vina Tim sedimen Andimus, n Nur Hiday, + Joko lis Teman-teman HMS, SIM, dan SKI, berbuatlah untk izzul Islam wal Muslimin Semua sahabat mentor Rumah Zakat ICD jebres, Pengelola TPQ Juara, Pengurus RSN, dan seluruh amil Rumah zakat My angels without wings, adek-adek pembinaan ICD Jebres dan TPQ Juara, terimakasih, yang membuat hari-hariku cerah, dan aku yakin kalianlah Juaranya (^.^)v

commit to user iv


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Ahmad Ghufron Ismail.2013.Analisis Angkutan Sedimen Bengawan Solo Ruas Serenean-Cepu. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Masalah sedimentasi yang terjadi pada Bengawan Solo cukup memprihatinkan karena berpotensi menimbulkan banjir disepanjang alur sungai. oleh karenanya, diperlukan kajian mengenai sedimentasi untuk mengetahui seberapa besar angkutan sedimen yang terjadi di Bengawan Solo. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik angkutan sedimen yang terjadi serta mencari metode pendekatan yang tepat untuk analisis angkutan sedimen pada Bengawan Solo. Penelitian ini dilakukan dengan pengambilan sampel sedimen dan pengukuran debit pada titik Serenan, Jurug, Kajangan, dan Cepu. Sampel sedimen dianalisis di laboratorium untuk memperoleh karakteristik sedimen yang meliputi analisis berat jenis, konsentrasi, serta gradasi butiran. metode pendekatan yang tepat untuk analisis angkutan sedimen dilakukan dengan membandingkan hasil angkutan sedimen pada obervasi lapangan dengan analisis menggunakan persamaan yang diusulkan oleh Ackers-White, Engelund-Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter Muller Toffaleti dan Yang. Hasil penelitian menunjukan bahwa butiran sedimen pada sungai berkisar antara 0,04-0,06 mm dan masuk dalam katagori Coarse silt. Berat jenis sedimen rata-rata sebesar 3,05. Hasil observasi lapangan, angkutan sedimen pada ruas Serenan, Jurug, Kajangan, dan Cepu berturut turut sebesar 1844,90 ton/hari, 3995,52 ton/hari, 3558,35 ton/hari dan 10190,55 ton/hari pada masing masing debit aktual. Analisis metode perhitungan angkutan sedimen dengan metode Meyer-Peter Muller menunjukan rasio kesesuaian 0,97 pada ruas Serenan. Metode Meyer Peter Muller dapat dipakai untuk menganalisis angkutan sedimen dengan rasio kesesuaian 5,80. Metode Engelund-Hansen bisa digunakan untuk menganalisis daerah Kajangan dengan rasio kesesuaiannya sebesar 0,56. Analisis angkutan sedimen dengan metode Meyer-Peter Muller pada ruas Cepu dengan rasio kesesuaian sebesar 0,46. Kata kunci : Angkutan Sedimen, Bengawan Solo, Serenan, Jurug, Cepu, dan Kajangan.

commit to user v


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT Ahmad Ghufron Ismail.2013. Analysis Of Bengawan Solo’s Sediment Transport In Serenan-CepuSegment. Final Assignment. Departement of Civil Engineering. Engineering Faculty. Sebelas Maret University. Surakarta. The existence of sediment often brings harm and reduce the function of water infrastructure that is built up. Therefore, the engineering is required to reduce more of sediment deposition. This effort requires data of sediment transport. purpose of this research is to investigate the characteristics of sediment transport and to find the right approach for the analysis of sediment transport in Solo River by comparing the formula of the approach used with the field observations sediment samples was taken after measured discharge at the point Serenan, Jurug, Kajangan, and Cepu. Sediment samples were analyzed in the laboratory include analysis of density, concentration, and particle grading. Flow parameters obtained by processing geometry data and flow data and then used as the variable calculation. Sediment transport analysis methods used include Ackers-White, Engelund-Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter Muller and Yang. The results show that the grain of sediment in the river is ranged from 0,04 to 0,06 mm and included in the category Coarse silt. Sediment density average is 3,05. The results of field observations,sediment transport on Serenan, Jurug, kajangan, and Cepu segmen is 1844,90 tons/day, 3995,52 tons/day, 3558,35 tons/day and 10190,55 tons/day on each actual discharge. sediment transport calculations by the method of Meyer-Peter Muller showed the suitability ratio of 0,97 at Serenan segment. Meyer Peter Muller method can be used to analyze sediment transport with a suitability ratio of 5,80. Engelund-Hansen method can be used to analyze Kajangan area but need to be multiplied by the ratio of compliance of 0,56. Analysis of sediment transport by the method of Meyer-Peter Muller on segment Cepu also need to be multiplied by the ratio of compliance of 0,46. Keywords: SedimentTransport, BengawanSolo,Serenean, Jurug, Cepu, andKajangan.

commit to user vi


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul ”Analisis Angkutan Sedimen Bengawan Solo Ruas Serenan-Cepu” guna memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan, dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada: 1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng selaku dosen pembimbing I. 4. Ir. Suyanto, MM selaku dosen pembimbing II. 5. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT selaku dosen pembimbing akademik. 6. Dosen Penguji skripsi. 7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 8. Segenap Direksi dan karyawan Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan Solo Surakarta dan Balai Sungai surakarta yang telah memberikan banyak bantuan sehingga terlaksananya penulisan ini. 9. Sahabat Tim Sedimen 2008 atas kerja tim yang kompak. 10. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil 11. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis dengan tulus ikhlas. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang dan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Surakarta, 05 April 2013 Penulis

commit to user vii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................................. ii HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................. iii MOTTO ................................................................................................................. iv PERSEMBAHAN .................................................................................................. iv ABSTRAK.............................................................................................................. v ABSTRACT........................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ........................................................................................... vii DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii DAFTAR TABEL ................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ........................................................................ xii GLOSSARY ........................................................................................................ xiv BAB 1

PENDAHULUAN ................................................................................... 1

1.1

LATAR BELAKANG MASALAH .......................................................... 1

1.2

RUMUSAN MASALAH .......................................................................... 2

1.3

BATASAN MASALAH ........................................................................... 2

1.4

TUJUAN PENELITIAN ........................................................................... 2

1.5

MANFAAT PENELITIAN ....................................................................... 3

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ................................. 4

2.1

TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 4

2.2

2.1.1

Aliran Sungai .............................................................................. 5

2.1.2

Sedimen ...................................................................................... 5

LANDASAN TEORI ................................................................................ 7 2.2.1

Aliran Mantap (Steady Flow) ........................................................ 7

2.2.2

Koefisien Kekasaran Manning ...................................................... 7

2.2.3

Sedimen ...................................................................................... 9

2.2.4

Angkutan Sedimen..................................................................... 11

BAB 3

METODE PENELITIAN ....................................................................... 17

3.1

LOKASI PENGAMBILAN SAMPEL ..................................................... 17

3.2 3.3

DATA YANG DIPERLUKAN ................................................................ 18 commit to user METODE PENGAMBILAN SAMPEL ................................................... 18

viii


digilib.uns.ac.id

3.4

PENGOLAHAN DATA ......................................................................... 21

3.5

TAHAPAN PENELITIAN ...................................................................... 22

BAB 4

ANALISIS DAN PEMBAHASAN ......................................................... 23

4.1

LETAK PENGAMBILAN SAMPEL ....................................................... 23

4.2

ANALISIS BUTIRAN SEDIMEN........................................................... 23 4.2.1

Konsentrasi Sedimen ................................................................. 24

4.2.2

Berat Jenis Sedimen ................................................................... 24

4.2.3

Distribusi butiran ....................................................................... 25

4.3

ANALISIS ALIRAN SUNGAI ............................................................... 26

4.4

ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN ...................................................... 27

4.5

PEMBAHASAN .................................................................................... 29

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 31

5.1

KESIMPULAN ...................................................................................... 31

5.2

SARAN ................................................................................................. 31

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... xvi

commit to user ix


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Koefisien Kekasaran Manning ..................................................................... 8 Tabel 2.2 Klasifikasi Material Sedimen Berdasarkan Pada Skala Klasifikasi American Geophysical Union (AGU) ......................................................................................... 9 Tabel 2.3 Kisaran Jangkauan Parameter pada Analisis Angkutan Sedimen .................. 11 Tabel 4.1 Titik Pengambilan Sampel Sedimen .......................................................... 23 Tabel 4.2 Konsentrasi Sedimen (Ct) .......................................................................... 24 Tabel 4.3 Berat Jenis Sedimen (Gs) .......................................................................... 24 Tabel 4.4 Distribusi butiran Sedimen Serenan dan Jurug ............................................ 25 Tabel 4.5 Distribusi butiran Sedimen Kajangan dan Cepu .......................................... 25 Tabel 4.6 Diameter Butiran yang Mewakili Perhitungan ............................................ 26 Tabel 4.7 Parameter Sungai Hasil Analisis Debit Aktual ............................................ 27 Tabel 4.8 Angkutan Sedimen dari Data Observasi Lapangan ...................................... 28 Tabel 4.9 Output Analisis Angkutan Sedimen dengan HEC-RAS ............................... 29 Tabel 4.10 Hasil Perbandingan Angkutan Sedimen Analisis dengan Pengukuran ......... 30

commit to user

x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Ilustrasi rumus persamanaan energi pada aliran mantap ............................ 7 Gambar 3.1 Lokasi Pengambilan sampel .................................................................. 17 Gambar 3.2 Current meter dengan Nomer Kincir 4-277314 ...................................... 19 Gambar 3.3 Sediment Sampler jenis USDH-48 ......................................................... 19 Gambar 3.4 Sketsa Lokasi Pengambilan Sampel ....................................................... 20 Gambar 3.5 Diagram Penelitian ............................................................................... 22 Gambar 4.1 Profil Memanjang Bengawan Solo ........................................................ 27

commit to user

xi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL u  f  *  =Perbandingan rasio kecepatan geser sampai kecepatan jatuh   sesuaidefinisi dari Laursen  = kecepatan endap (m/s) s = Berat jenis butiran (m) s = rapat massa butir w = Berat jenis air (m/s) A = Parameter mobilitas sedimen kritis (ton/hari) Cc = Koefisien fungsi angkutan sedimen C = konsentrasi sedimen (mg/l) D = Kedalaman efektif (m) D = Kedalaman efektif aliran (m2/s) d = diameter butiran (m) dm = diameter butiran (m) F1 = koefisien endap Fgr = Parameter mobilitas sedimen (ton/hari) g = Percepatan grafitasi(m/s2) G = Berat jenis air (m/s) Ggr = Parameter angkutan sedimen (ton/hari) gs = Angkutan sedimen total (ton/hari) gssL = Angkutan sedimen melayang di zona bawah (ton/hari) gssM = Angkutan sedimen melayang di zona tengah (ton/hari) gssU = Angkutan sedimen melayang di zona atas (ton/hari) he = kehilangan tinggi energi (m) k = faktor konversi satuan (= 0,0864) kr = Koefisien kekasaran kr’ = Koefisien kekasaran berdasarkan butiran M = Konsentrasi sedimen (mg/lt) n = Eksponen transisi tergantung ukuran sedimen nv = Koefisien suhu Q = debit aliran sungai (m3/s) Qs = angkutan sedimen (ton/hari) R = Radius hidrolik(m) Se = Energi gradien s = Berat jenis sedimen S = rapat massa butir u* = Kecepatan geser (m/s) V = kecepatan aliran (m/s) v = Viskositas Kinematik (m2/s) v1, v2 = kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m²/s) Vas = Volume air sampel (ml) Vcr = Kecepatan kritis (m/s) commit to user Ws = Berat sedimen kering (gr)

xii


Y1, Y2 z Z1, Z2 α1, α2 γ γs τc τo

digilib.uns.ac.id

= kedalaman aliran (m) = Koefisien hubungan antara sedimen dan karakteristik hidrolis = elevasi dasar saluran (m) = koefisien bobot kecepatan = Satuan berat air(gr/cc) = Bobot dari sedimen (gr/cc) = Tegangan geser dasar maksimum = Tegangan dasar saluran rata-rata (m/s)

commit to user

xiii


digilib.uns.ac.id

GLOSSARY Wash load

=

angkutan partikel halus yang dapat berupa lempung (silk) dan debu (dust), yang terbawa oleh aliran sungai

Suspended load

=

sedimen bergerak di dalam alur sungai sebagai sedimen

tersuspensi

(suspended

sediment)

dalam air yang mengalir dan sebagai muatan dasar

(bed

load)

yang

bergeser

atau

menggelinding sepanjang dasar saluran Bed load

=

pertikel sedimen yang bergerak tidak jauh dari dasar sungai dan bergerak secara bergeser, merayap, menggelinding atau meloncat.

Total load

=

jumlah dari suspended loaddan bed load

Point-integrated

=

metode pengukuran arus pada sungai yang

sampling

dilakukan dengan mentukan bebrapa titik sesuai kedalaman sungai tersebut

commit to user

xiv


digilib.uns.ac.id

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG MASALAH

Bengawan Solo merupakan sungai yang terpanjang di Pulau Jawa yang melewati dua provinsi yaitu Jawa Tengah dan Jawa Timur yang membentang dari kabupaten Wonogiri, Jawa Tengah, hingga bermuara di kabupaten Lamongan, Jawa Timur. Pada hulu sungai terdapat bendungan Gajah Mungkur yang digunakan untuk melayani kebutuhan irigasi di berbagai wilayah kabupaten. Bengawan solo sekarang sedang mengalami masalah sedimentasi yang cukup memprihatinkan. Hal tersebut dapat dilihat secara visual bahwa air pada bengawan Solo terlihat sangat keruh di sepanjang sungai dari hulu hingga hilir sungai. Sedimentasi yang terjadi pada sungai tersebut diindikasikan merupakan dampak erosi yang di sebabkan oleh adanya perubahan tata guna lahan yang kurang memperhatikan aspek lingkungan. Salah satu dampak yang ditimbulkan oleh sedimentasi sungai adalah perubahan morfologi sungai misalnya pendangkalan pada dasar sungai. Pendangkalan ini mengakibatkan berkurangnya daya tampung yang dapat meningkatkan potensi terjadinya banjir disepanjang alur sungai. Pengukuran angkutan sedimen biasanya diukur secara langsung dengan alat sediment sampler. Sedangkan banyak teori maupun pendekatan metode yang dapat digunakan untuk mengetahuiangkutan sedimen, beberapa diantaranya Ackers-White, Engelund-Hansen, Laursen, Meyer-Peter Muller, Tofalleti dan Yang. Pemilihan teori maupun pemilihan metode yang tepat untuk mengukur angkutan sedimen di Bengawan Solo belum pernah dilakukan. Oleh sebab itu, metode pendekatan tersebut perlu commit dicoba. to user

1

2 digilib.uns.ac.id


1.2

RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan uraian latar belakang, dapat dirumuskan masalah sebagai berikut: a.

Bagaimana karakteristik angkutan sedimen pada Bengawan Solo Ruas Serenan-Cepu?

b.

Apa metode pendekatan yang tepat untuk menganalisis angkutan sedimen Bengawan SoloRuas Serenan-Cepu?

1.3

BATASAN MASALAH

Untuk membatasi permasalahan agar penelitian ini lebih terarah dan tidak meluas, maka perlu adanya pembatasan sebagai berikut: a. Lokasi penelitian adalah ruas Bengawan Solo dari Jembatan Serenan hingga Jembatan Cepu. b. Data geometri sungai yang berupa long profile dan crosssection diperoleh dari Balai Sungai. c. Sampel sedimen diambil Pada Bulan Desember 2012-Januari2013. d. Sampel sedimen yang diambil adalah suspended sediment. 1.4

TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah: a. Mengetahui karakteristik angkutan sedimen Bengawan Solo Ruas SerenanCepu. b. Memperoleh metode pendekatan yang tepat untuk menganalisis angkutan sedimen pada Bengawan Solo Ruas Serenan-cepu.

commit to user

3 digilib.uns.ac.id


1.5

MANFAAT PENELITIAN

1. Manfaat teoritis, sebagai tambahan informasi dalam analisis angkutan sedimen. 2. Manfaat praktis yang diperoleh yaitu memberikan tambahan informasi mengenai karakteristik angkutan sedimen yang ada di Bengawan Solo antara jembatan Serenan sampai jembatan Cepu.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1

TINJAUAN PUSTAKA

Penelitian mengenai analisis sedimen sudah sering dilakukan di Indonesia pada berbagai sungai dan saluran. Diantaranya, Sucipto (2008) meneliti tentang sedimen di Sungai Kaligarang, Semarang dengan laju sedimentasi sebesar 26.426,36 ton/tahun. Tedjo M. (2010) juga melakukan optimasi parameter angkutan sedimen yang disimulasikan kedalam tangki dan membandingkan dengan hasil sedimen layang observasi pada sungai Lusi di Kabupaten Blora, Jawa Tengah. Penelitian tersebut memberikan hasil keluaran model dengan akurasi yang baik dengan kesalahan relatif sebesar 0,0001 % dan koefisien korelasi yang terjadi sebesar 0,9620. Ismail (2008) mencoba memprediksi sedimentasi Kali Mas di Surabaya dengan berbagai metode untuk bed load yaitu Meyer-Peter Muler, Einstein, dan Frijlink yang mempunyai laju sedimen masingmasing metode sebesar1 6,9 m3/hari, 0,12 m3/hari, dan 5,56 m3/hari. JB. Sunardi (2010) menemukan bahwa metode Madsen dan Grant (1976) dapat dipakai sebagai analisis angkutan sedimen pada kombinasi aliran searah dan gelombang dengan dilakukan modifikasi formula. Mochammad Fadlun (2009) melakukan penelitian pengendalian sedimen di Sungai Deli dengan menggunakan berbagai macam metode dan akhirnya dipilih metode Meyer-Peter Muler dengan nilai chisquare sebesar 0,0193 yang sesuai dengan kondisi pada sungai Deli. Sedangkan penelitian ini mengkaji angkutan sedimen pada Bengawan Solo dengan pendekatan metode yang seperti dilakukan pada peneliti-peneliti yang lain, yaitu membandingkan nilai angkutan sedimen yang diperoleh dari hasil observasi dengan teori yang ada.

commit to user

4

5 digilib.uns.ac.id


2.1.1

Aliran Sungai

Bambang Triatmodjo (1993) menyatakan bahwa aliran mantap (steady flow) terjadi apabila variabel aliran yang berupa kecepatan, tekanan, rapat massa, tampang aliran dan debit aliran dalam suatu titik tidak mengalami perubahan terhadap waktu. Steady flow terbagi menjadi dua macam sifat aliran yaitu Aliran seragam (uniform flow) dan aliran tak seragam (non uniform flow). Aliran tak mantap (unsteady flow) terjadi apabila variabel aliran dalam suatu titik berubah terhadap waktu. Karena keterbatasan data, penelitian ini mengasumsikan aliran pada Bengawan Solosebagai sungai dengan aliran mantap (steady flow). 2.1.2

Sedimen

Sedimentasi adalah proses terangkutnya material-material padat dari berbagai ukuran oleh suatu aliran air maupun angin yang diendapkan pada tempat tertentu. Selanjutnya material-maerial padat yang terangkut pada proses sedimentasi biasa disebut sedimen (Arsyad dalam Kelompok Kerja Erosi dan Sedimentasi, 2002). Menurut Van Rijn (dalam Gary W. Brunner, 2010) Aliran air akan membawa hanyut bahan-bahan sedimen, yang menurut mekanisme pengangkutannya dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam, yaitu muatan dasar (bed load) dan muatan melayang (suspended load). Kriteria umum dalam penentuan muatan layang ialah perbandingan antara kecepatan gesek (U*) dan kecepatan jatuh (W), yaitu apabila U*/W> 1,5 maka termasuk sebagai muatan melayang. Sedangkan untuk muatan dasar dibatasi bahwa elevasi partikel pada saat pergerakannya di dalam air maksimum 2 sampai 3 kali dari ukuran diameter butirnya, jika lebih dari itu maka termasuk muatan melayang. commit to user

6 digilib.uns.ac.id


Parameter-parameter yang digunakan pada perhitungan angkutan sedimen antara lain kecepatan saluran, diameter rata-rata dan diameter yang mewakili partikel sedimen, massa jenis dari air maupun sedimen, suhu, serta morfologi sungai. Tidak semua pendekatan angkutan sedimen menggunakan parameter tersebut, tetapi ada beberapa faktor koreksi untuk menyesuaikan rumus-rumus dasar dalam pengukuran angkutan sedimen (Gary W. Brunner, 2010). Banyak peneliti memakai beberapa persamaan dan membandingkannya dengan observasi lapangan untuk memperoleh persamaan yang cocok dengan kondisi lapangan. Persamaan angkutan sedimen beban total dapat diklasifikasikan dalam tiga bagian (Julien dalam R. J. Kodoatie, 2001): 1.

Persamaan berdasarkan advection-diffusion, seperti Einsten, Toffalett, Colby dan Simons Li Fullerton. Dua metode terakhir merupakan penyederhanaan metode Einsten.

2.

Persamaan berdasarkan konsep energy dan kuat arus (stream power), seperti Laursen, Bagnold, Engelund-Hansen, Ackers-White dan Yang.

3.

Persamaan berdasarkan analisis regresi dari data komprehensif, seperti ShenHung, Brownlie, Karim-Kennedy dan Karim.

Penelitian ini juga membandingkan hasil angkutan sedimen pada obervasi lapangan dengan analisis menggunakan persamaan yang diusulkan oleh AckersWhite, Engelund-Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter Muller Toffaleti dan Yang.

commit to user

7 digilib.uns.ac.id


2.2 2.2.1

LANDASAN TEORI Aliran Mantap (Steady Flow)

Aliran steady flow didasarkan pada persamaan energi yang dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:

Y2  Z 2  dengan: Y1, Y2 Z1, Z2 v1, v2 α1, α2 g he

 2 v22 2g

 Y1  Z1 

1v12 2g

 he

(2.1)

= kedalaman aliran (m) = elevasi dasar saluran (m) = kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m²/s) = koefisien bobot kecepatan = percepatan gravitasi (m/s2) = kehilangan tinggi energi (m)

Rumus persamaan energi diilustrasikan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Ilustrasi rumus persamanaan energi pada aliran mantap 2.2.2

Koefisien Kekasaran Manning

Koefisienkekasaran manning menurut SK SNI 2830:2008 ditampilkan dalam Tabel 2.1. commit to user

8 digilib.uns.ac.id


Tabel 2.1 Koefisien Kekasaran Manning Kondisi dan tipe alur A.

B.

C.

Sungai Kecil (Lebat muka air < 30 m) I. Mengalir pada Dataran rendah 1. Alur Bersih, lurus, elevasi muka air penuh, tidak ada celah atau bagian yang dalam 2. Sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu dan rumput tanaman 3. Alur Bersih, melingkar, dengan bagian dalam dan dangkal 4. Sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu dan rumput tanaman 5. Sama seperti diatas tetapi elevasi muka air lebih rendah dan lebih banyak perubahan kemiringan dan lebar 6. sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu 7. Penggal sungai dengan aliran pelan, penuh rumput, dengan kolam yang dalam 8. Alur banyak rumput, alur-alur yang dalam atau lintasan banjir dengan tegakan pohon dan semak II. Sungai pengunungan, pada alur tidak ada vegetasi, tebing sungai curam, pohonan semak pada tebing tenggelam saat muka air tinggi 1. Dasar sungai ; Krikil, Krakal, dengan beberapa batu-batu besar 2. dasar sungai ; Krakal dengan batu-batu besar Bantaran Banjir I. Bantaran untuk padang gembalaan (padang rumput), tanpa semak belukar 1. Rumput rendah 2. Rumput Tinggi II. Bantaran untuk tegalan 1. Tidak ada tanaman 2. Tanaman dewasa ditanam berderet 3. Tanaman dewasa ditanam tidak berderet III. Bantaran ditumbuhi semak belukar 1. Semak jarang, rumput lebat 2. Semak dan pohon jarang 3. Semak sedang sampai lebat IV. Bantaran dengan pohon-pohon 1. Pohon ditanam rapat, pohon lurus 2. Tanah yang dibersihkan dengan tunggul tanaman, yang tidak tumbuh 3. Sama seperti diatas, tetapi tunggul kayu ditumbuhi daun lebat 4. Tagekan pohon rapat, pohon yang rendah sedikit, sedikit semak belukar, tinggi muka air dibawah ranting pohon 5. Sama Seperti diatas, tetapi tinggi muka air banjir mencapai ranting pohon Sungai besar (lebar muka air banjir > 30 m) Nilai n lebih rendah dari sungai kecil pada kondisi yang sama, sebab tebing sungai relatif lebih kecil dari luas tampang basah, sehingga tahanan geser lebih kecil I. Mengalir pada Dataran rendah 1. Bagian yang teratur tanpa batu-batu besar dan semak 2. bagian yang tidak teratur dan kasar

Sumber: SNI 2830:2008

commit to user

Kekasaran Manning Min normal Maks

0,025

0,030

0,033

0,030 0,033

0,035 0,040

0,040 0,045

0,035

0,045

0,050

0,040 0,045

0,048 0,050

0,055 0,060

0,050

0,070

0,080

0,075

0,100

0,150

0,030 0,040

0,040 0,050

0,050 0,070

0,025 0,030

0,030 0,035

0,035 0,050

0,020 0,025 0,030

0,030 0,035 0,040

0,040 0,045 0,050

0,035 0,040 0,070

0,050 0,060 0,100

0,070 0,080 0,160

0,110

0,150

0,200

0,030

0,040

0,050

0,050

0,060

0,080

0,080

0,100

0,120

0,100

0,120

0,160

0,025 0,035

-

0,060 0,100

9 digilib.uns.ac.id


2.2.3 a.

Sedimen

Butiran sedimen

Bentuk butiran akan mempengaruhi kecepatan endap partikel. Butiran yang pipih mempunyai kecepatan endap lebih kecil dan lebih sulit bergerak daripada butiran yang berbentuk relatif bulat. Untuk menganalisis sedimen, diperlukan data-data diameter sedimen yang mewakili. Diameter sedimen yang mewakili meliputi D50, D84 dan D90. Angka indeks merupakan nilai prosentase diameter butiran pada distribusi butiran sedimen. Ukuran kelas angka standar berdasarkan pada skala klasifikasi American Geophysical Union (AGU) ditunjukkan pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Klasifikasi Material Sedimen Berdasarkan Pada Skala Klasifikasi American Geophysical Union (AGU) Grain Diameter Geometric Median No Sediment Material Range Diameter (mm) (mm) 1 Clay 0,002 – 0,004 0,003 2 Very Fine Silt 0,004 – 0,008 0,006 3 Fine Silt 0,008 – 0,016 0,011 4 Medium Silt 0,016 – 0,032 0,023 5 Coarse Silt 0,032 – 0,0625 0,045 6 Very Fine Sand 0,0625 – 0,125 0,088 7 Fine Sand 0,125 – 0,25 0,177 8 Medium Sand 0,25 – 0,5 0,354 9 Coarse Sand 0,5 – 1 0,707 10 Very Coarse Sand 1–2 1,41 11 Very Fine Gravel 2–4 2,83 12 Fine Gravel 4–8 5,66 13 Medium Gravel 8 – 16 11,3 14 Coarse Gravel 16 – 32 22,6 15 Very Coarse Gravel 32 – 64 45,3 16 Small Cobbles 64 – 128 90,5 17 Large Cobbles 128 – 256 181 18 Small Boulders 256 – 512 362 19 Medium Boulders 512 – 1024 724 20 Large Boulders 1024 – 2048 1448 Sumber: Gary W Brunner, 2010

commit to user

10 digilib.uns.ac.id


b. Kerapatan Massa Sedimen umumnya berasal dari peristiwa disintegrasi batuan. Rapat massa butiran sedimen umumnya tidak banyak berbeda. Karena kondisi dominan dalam sedimen alam, maka nilai rapat massa dianggap s= 2650 kg/m3. Untuk lempung s= 25002700 kg/m3. c.

Konsentrasi Sedimen Melayang

Konsentrasi sedimen melayang merupakan perbandingan jumlah sedimen yang terkandung dalam air. Konsentrasi ditentukan dengan rumus: C

Ws x10 6 Vas

(2.2)

dengan, C = Konsentrasi sedimen (mg/lt) Ws = Berat sedimen kering (gr) Vas = Volume air sampel (ml) d. Angkutan Sedimen Untuk menetukan angkutan sedimen pada saat pengukuran menggunakan persamaan sebagai berikut: Qs = k.C.Q dengan, Qs = angkutan sedimen (ton/hari) k = faktor konversi satuan (= 0,0864) C = konsentrasi sedimen (mg/l) Q = debit aliran sungai (m3/s) e.

(2.3)

Kecepatan Endap

Kecepatan

endap

()

sangat

penting

dalam

masalah

suspensi

dan

sedimentasi.Kecepatan endap ditentukan oleh persamaan kesetimbangan antara berat butir dalam air dan berat butir mengendap. Rubey (Gary W. Burnner, 2010) menyarankan kecepatan endap pada tanahtomenggunakan rumus: commit user



ω  F1 g.d.(ρ s  1)

(2.4)

dengan,

F1 

2 36.v2 36.v2   3 g.d 3 . (ρ s  1) g.d 3 . (ρ s  1)

(2.5)

dengan, d = diameter butiran (m) s = rapat massa butir v = Viskositas Kinematik (m2/s) F1 = koefisien endap  = kecepatan endap (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s2)

2.2.4

Angkutan Sedimen

Angkutan sedimen dapat dihitung dengan rumus-rumus yang telah dikembangkan pada penelitian-penelitan sebelumnya. Jangkauan parameter pada masing-masing rumus tidak dibatasi. Gary W. Burner (2010) menyatakan bahwa jangkauan parameter yang disajikan pada Tabel 2.3 hanya merupakan pedoman awal untuk memilih metode mana yang akan digunakan, karena hasil perhitungan dengan rumus tersebut bernilai baik dengan parameter yang berada diluar jangkauan yang tersaji pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Kisaran Jangkauan Parameter pada Analisis Angkutan Sedimen Diameter (mm)

diameter median (mm)

specific gravity

Kecepatan (fps)

Kedalaman (ft)

0,04-7,00

-

1,0-2,7

0,07-7,1

0,01-1,4

-

0,19-0,93

-

0,65-6,34

0,19-1,33

-

0,011-29

-

0,068-9,4

0,03-54

0,4-29

-

1,25-4,0

1,2-9,4

0,03-3,9

Toffaleti

0,062-4,0

0,0950,91

-

0,7-7,8

0,07-56,7

Yang

0,15-1,7

-

-

0,04-50

0,04-50

Metode

AckersWhite EngelundHansen Laursen (Copeland) Meyer-Peter Muller

Sumber: Gary W Brunner, 2010

commit to user

gradien energi 0,000060,037 0,000055 -0,019 0,000002 1-0,025 0,00040,02 0,000002 -0,019 0,000043 -0,029

lebar saluran (ft)

0,23-4 0,253640 0,5-6,6 0,83640 0,441750



a. Ackers-White Persamaan Ackers-White dikembangkan berdasarkan pada dimensi

partikel,

mobilitas dan transport sedimen. Persamaan ini menggunakan parameter yang tidak berdimensi. Parameter tersebut digunakan untuk membedakan antara ukuran sedimen halus, transisi dan kasar. Pada kondisi tertentu, sedimen halus berupa lempung yang ukurannya <0,04 mm dan sedimen kasar berupa pasir yang ukurannya >2,5 mm. Rumus umum angkutan sedimen dengan metode AckersWhite sebagai berikut (Gary W Brunner, 2010):

X

Ggr .s.d s n

u  D. *  V   Fgr  Ggr  C.  1  A 

(2.6)

(2.7)

dengan, X = Konsentrasi sedimen (ppm) Ggr = Parameter angkutan sedimen s = Specific gravity sedimen ds = Diameter partikel rata-rata (m) D = Kedalaman efektif (m) u* = Kecepatan geser (m/s) V = Kecepatan aliran rata-rata untuk saluran (m/s) n = Eksponen transisi tergantung ukuran sedimen C = Koefisien fungsi angkutan sedimen Fgr = Parameter mobilitas sedimen A = Parameter mobilitas sedimen kritis b. Engelund-Hansen Persamaan Engelund-Hansen berdasarkan data saluran dengan ukuran sedimen antara 0,19-0,93 mm. Rumus umum Engelund-Hansen sebagai berikut:

g s  0,05 sV

2

 d 50  0     s    s   d 50  g   1  

3/ 2

dengan, gs = Konsentrasi sedimen (ton/s) w = Berat jenis air (ton/m3) commit to user

(2.8)


s

V τo d50


= Berat jenis butiran (ton/m3) = Rata-rata kecepatan saluran (m2/s) = Tegangan dasar saluran rata-rata (ton/m2) = Ukuran butiran 50% (m)

c. Laursen (Coupeland) Metode ini berasal dari kombinasi analisis kualitatif, percobaan asli, dan data tambahan. Transportasi sedimen berdasarkan karakteristik hidrolik kecepatan ratarata saluran, kedalaman aliran, gradien energi, dan pada karakteristik gradasi sedimen dan kecepatan jatuh. Kisaran penerapan diameter partikel rata-rata adalah 0,011-29 mm. Rumus yang digunakan sebagai berikut: 7/6

 u   d   Cm  0,01  s   0  1 f  *  (2.9)  D   c     dengan, Cm = Konsentrasi sedimen (ton/m3) G = Berat jenis air (ton/m3) ds = Diameter partikel rata-rata (m) D = Kedalaman efektif aliran (m) τo = Tegangan geser butiran dasar (ton/m2) τc = Tegangan geser dasar maksimum (ton/m2) u  f * =Perbandingan rasio kecepatan geser sampai kecepatan jatuh sesuai   definisi dari Laursen d. Toffaleti Metode Toffaleti adalah hasil modifikasi dari fungsi sedimen total Einstein yang mememacahkan sedimen melayang menjadi zona vertikal, menggandakan 2 dimensi gerakan sedimen. Empat zona yang digunakan untuk distribusi sedimen adalah zona atas, zona tengah, zona bawah, dan zona dasar. Transportasi sedimen dihitung secara independen untuk setiap zona dan dijumlahkan untuk sampai pada angkutan sedimen total. Metode ini dikembangkan dengan menggunakan data lengkap dari data saluran dan data lapangan. Percobaan saluran partikel sedimen dengan commit menggunakan to user



diameter rata-rata berkisar 0,3-0,93 mm, namun kesuksesan aplikasi dari metode Toffaleti menunjukkan bahwa diameter partikel rata-rata serendah 0,095 mm dapat diterima. Persamaan transportasi umum untuk fungsi Toffaleti untuk ukuran butiran diwakili oleh:

g ssL

 R    11,24   M

g ssM  M

g ssU  M

1 nv 0, 756z

1 nv 0, 756z

(2.10)

1  nv  0,765 z

 R     11,24 

 R     11,24 

 2d m 

0, 244z

0.244z

 R 1nv  z  R 1nv  z        11,24   2,5   1  nv  z  1n 1,5 z  R 1nv 1,5 z    R v   2,5    1  nv  1,5z

 R     2,5 

(2.11)

0,5 z

(2.12)

g sb  M 2d m 

(2.13)

M  43,2C L 1  nv VR 0,765z nv

(2.14)

g s  g ssL  g ssM  g ssU  g sb

(2.15)

1 nv 0, 756z

dengan, gssL = Angkutan sedimen melayang di zona bawah (ton/hari/ft) gssM = Angkutan sedimen melayang di zona tengah (ton/hari/ft) gssU = Angkutan sedimen melayang di zona atas (ton/hari/ft) gsb = Angkutan sedimen dasar (ton/hari/ft) gs = Angkutan sedimen total (ton/hari/ft) M = Parameter Konsentrasi sedimen CL = Konsentrasi sedimen di zona bawah (ppm) R = Jari-jari hidrolis (ft) dm = Diameter rerata butiran (ft) z = Koefisien hubungan antara sedimen dan karakteristik hidrolis nv = Koefisien suhu e. Meyer-Peter-Muller Persamaan Meyer-Peter Müller didasarkan pada data eksperimen telah diuji secara luas dan digunakan untuk sungai dengan sedimen yang relatif kasar. Tingkat commit to user



angkutan sebanding dengan perbedaan antara tegangan geser rerata yang bekerja pada butiran dan tegangan geser kritis. Persamaan angkutan umum untuk fungsi Meyer-Peter Müller adalah: 3/2

1/3

   kr    DS = 0.047( s -  ) d m + 0.25    kr'  g

 s -     s

2/3

 2/3  gs  

(2.16)

dengan: gs = Satuan angkutan sedimen (ton/s/m) kr = Koefisien kekasaran kr’ = Koefisien kekasaran berdasarkan butiran γ = Berat jenis air (ton/m3) γs = Berat jenis sedimen (ton/m3) g = Percepatan grafitasi(m/s2) dm = Diameter partikel rata-rata (m) R = Radius hidrolik (m) S = Energi gradien f. Yang Yang (Dalam Gary W. Brunner, 2010) mengusulkan konsentrasi sedimen dengan ukuran butiran kurang dari 2 mm dapat dihitung dengan persamaan:

  .d si  u     0,457. log *   5,435  0,286. log           .d si   u   log C t   1,799  0,409. log   0,314. log *              . log V .S  Vcr .S        

(2.17)

Untuk butiran yang lebih dari 2 mm bisa dihitung dengan rumus:

   .d si  u    4,816. log *  6,681  0,633. log             . d u     si  log C t    2,784  0,305. log   0,282. log *              . log V .S  Vcr .S         dengan, commit to user Ct = Konsentrasi sedimen (ppm)

(2.18)



 dm v ux S V Vcr

= kecepatan endap (m/s) = diameter butiran (m) = Viskositas Kinematik (m2/s) = kecepatan geser (m/s) = rapat massa butir = kecepatan aliran (m/s) = Kecepatan kritis (m/s)

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1

LOKASI PENGAMBILAN SAMPEL

Lokasi pengambilan sampel sedimen terletak pada ruas Bengawan Solo Pada empat titik, yaitu jembatan Serenan, Jembatan Jurug, Jembatan Kajangan, dan Jembatan Cepu dengan panjang 220 km dan lebar berkisar 50 hingga 150 meter. Lokasi pengambilan sampel ditentukan berdasarkan letak AWLR. Ruas SerenanCepu dipilih mengingat ruas tersebut dapat dikatakan mewakili Bengawan Solo dari Hulu hingga hilir.Lokasi pengambilan dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Lokasi Pengambilan sampel

commit to user

17



3.2

DATA YANG DIPERLUKAN

Untuk dapat menentukan kandungan sedimen dengan observasi dan analitis maka diperlukan data sebagai berikut: 1. Data Sekunder, Data sekunder yang digunakan pada penelitian ini adalah data geometri Sungai, Berupa peta dan data penampang melintang (Cross Section) sungai hasil pengukuran. Data geometri diperoleh dari Balai Sungai Surakarta. 2. Data Primer, data primer yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari sampel sedimen yang telah diuji di Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Sebelas Maret untuk diteliti kandungan sedimen, berat jenis, serta gradasi butiran sedimen. Parameter-parameter yang nilainya belum diketahui ditentukan dengan beberapa asumsi, diantaranya kekasaran maning, koefisien ekspansi dan koefisien konstraksi dengan asumsi besaran berturut-turut 0,07, 0,3 dan 0,1.

3.3

METODE PENGAMBILAN SAMPEL

Pengambilan sampel sedimen berdasarkan SNI 3414:2008 dilakukan setelah pengambilan data debit aktual. Peralatan yang digunakan saat pengambilan sampel adalah: a. Roll meter b. Stopwatch dan arloji c. Current meter Current meter, digunakan untuk menentukan kecepatan aliran sungai yang dapat dilihat pada Gambar 3.2.

commit to user



Gambar 3.2 Current meter dengan Nomer Kincir 4-277314 d. Sediment sampler Sediment sampler yang digunakan adalah sedimen sampler jenis USDH-48 seperti pada Gambar 3.3.

Keterangan: 1. Nouzel 2. Lubang udara 3. Tongkat pemegang 4. Botol sampel 5. Pengunci pengait botl sampel 6. Lubang penempatan tongkat pemegang Gambar 3.3 Sediment Sampler jenis USDH-48

e. Kartu pengukuran debit f. Botol 500 ml, tiga buah g. Kalkulator h. Data TMA dari AWLR i. Cross Section tampang

commit to user



Sedangkan langkah-langkah yang dilakukan saat pengambilan sampel sebagai berikut: 1. Mengukur debit aktual a. Menentukan jumlah titik pengambilan di setiap penampang melintang yang dapat dilihat pada Gambar 3.4. Umumnya setiap penampang melintang dibagi menjadi 3 sampai 10 bagian.

Keterangan: qi = Debit pada setiap sub penampang ke i/n (m³/s) Sqi = Jarak antara titik pengambilan terhadap titik awal (m) Gambar 3.4 Sketsa Lokasi Pengambilan Sampel b. Meninjau TMA yang terjadi c. Menyiapkan, memeriksa dan merakit alat ukur debit (current meter) d. Mengisi formulir untuk pengukuran debit e. Menghitung besar debit pada setiap penampang melintang f. Menghitung debit total (Qtotal) dari setiap penampang melintang. 2. Mengambil Sampel Sedimen Sampel sedimen diambil dengan sedimen sampler dengan penentuan lokasi yang berada pada lokasi 1/6 Qtotal, 3/6 Qtotal dan 5/6 Qtotal.

commit to user



3.4

PENGOLAHAN DATA

Pengambilan sampel dilakukan untuk mendapatkan data debit aktual dan sampel sedimen. Data debit aktual dan geometri sungai diolah dengan analisis steady flow untuk mendapatkan parameter sungai yang meliputi debit, elevasi muka air, kecepatan, luas basah dan lebar permukaan. Sampel sedimen diuji di laboratorium supaya diketahui karakeristik butiran yang meliputi kandungan sedimen, berat jenis, serta gradasi butiran sedimen. Setelah data terkumpul, maka dilakukan analisis kandungan sedimen pada ruas Bengawan Solo dengan dengan bantuan program aplikasi HEC-RAS memakai persamaan Ackers-White, Laursen-Copeland, Engelund-Hansen, Toffaleti, Meyer-Peter-Muller, Yang dan kecepatan endap dihitung dengan teori Rubey.

commit to user



3.5

TAHAPAN PENELITIAN

Tahapan penelitian ditunjukkan pada Gambar 3.5. Mulai

Pengukuran Debit Aktual dan Pengambilan Sampel Sedimen

Geometri Sungai

Debit Aktual

Sampel Sedimen

Analisis Steady flow Dengan Program HEC-RAS

Analisis Butiran (Lab. Mekanika Tanah UNS)

Parameter Aliran debit,elevasi muka air, kecepatan, luas basah, lebar permukaan

Parameter Sedimen - Berat Jenis - Konsentrasi - Distribusi Ukuran (D50, D84, D90)

Analisis Angkutan Sedimen Dengan Program HEC-RAS

Angkutan Sedimen

Selesai

Gambar 3.5 Diagram Penelitian

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1

LETAK PENGAMBILAN SAMPEL

Pengambilan sampel didahului dengan pengukuran debit pada suatu tampang sungai dengan menggunakan peralatan current meter. Dari pengukuran secara langsung, debit yang terjadi yang terjadi pada Serenan = 67,039 m3/s, Jurug = 133,421 m3/s, Kajangan = 174,478 m3/s dan Cepu = 313,933m3/s. Penentuan letak pengambilan sampel diambil dari debit aktual yang terjadi pada 1/6Q, 3/6Q dan 5/6Q. Tabel 4.1 menunjukan letak pengambilan debit pada tampang pengambilan.

No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 4.2

Tabel 4.1 Titik Pengambilan Sampel Sedimen Qtotal Nama Letak Lokasi Dari (m3/s) Sampel (m) S-1/6Q 10,8 Kanan Sungai SERENAN 67,039 S-3/6Q 22,8 Kanan Sungai S-5/6Q 9,8 As Pilar J-1/6Q 11,8 Kiri Sungai JURUG 133,421 J-3/6Q 10,1 As Pilar J-5/6Q 25,4 As Pilar K-1/6Q 14,3 Kiri Sungai KAJANGAN 174,478 K-3/6Q 8,6 As Pilar ke-1 K-5/6Q 21,8 As Pilar ke-1 C-1/6Q 17,08 Kiri Sungai CEPU 313,933 C-3/6Q 7,51 As Pilar ke-1 C-5/6Q 33,39 As Pilar ke-1 ANALISIS BUTIRAN SEDIMEN

Analisis butiran sedimen meliputi pengujian konsentrasi sedimen, berat jenis sedimen, serta analisis distribusi butiran sedimen. Pengujian sampel sedimen dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Universitas Sebelas Maret Surakarta. commit to user

23



4.2.1

Konsentrasi Sedimen

Besarnya kandungan sedimen pada berbagai titik pengambilan dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Konsentrasi Sedimen (Ct) Ct Nama Sampel (mg/l) S-1/6Q 600 S-3/6Q 600 S-5/6Q 667 J-1/6Q 572 J-3/6Q 667 J-5/6Q 733 K-1/6Q 446 K-3/6Q 488 K-5/6Q 468 C-1/6Q 594 C-3/6Q 1011 C-5/6Q 627

No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 4.2.2

Ctrerata (mg/l) 622 657 467 744

Berat Jenis Sedimen

Besarnya berat jenis sedimen untuk setiap titik lokasi pengambilan dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Berat Jenis Sedimen (Gs) No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

Nama Sampel S-1/6Q S-3/6Q S-5/6Q J-1/6Q J-3/6Q J-5/6Q K-1/6Q K-3/6Q K-5/6Q C-1/6Q C-3/6Q C-5/6Q commit to user

Gs 2,805 4,207 3,005 3,205 3,005 2,235 2,001 2,880 2,235 1,953 2,280

Gsrerata 3,506 3,105 2,563 2,356



Berat jenis butiran pada daerah hulu sungai menunjukkan butiran yang sangat berat. Sedangkan pada daerah hilir, berat jenis material yang di bawa oleh aliran menunjukkan berat jenis material yang lebih ringan dibandingkan dibagian hulu. Dari Tabel 4.3, didapat rata-rata berat jenis sedimen sebesar 3,05. 4.2.3

Distribusi butiran

Butiran sedimen melayang pada semua sampel sedimen merupkan butiran yang lolos saringan 0,075 mm sehingga dilakukan pengujian menggunakan hidrometer. Hasil pengujian hidrometer ditunjukkan pada Tabel 4.4 dan Tabel 4.5. Tabel 4.4 Distribusi butiran Sedimen Serenan dan Jurug persen lolos (%) Diameter butiran (mm) S-1/6Q S-3/6Q S-5/6Q J-1/6Q J-3/6Q 0,125 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 0,075 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 0,0393 18,65 20,99 22,15 21,27 24,16 0,0278 18,65 20,99 21,45 21,27 23,89 0,0176 17,49 18,65 20,99 21,01 23,37 0,0102 17,49 18,65 20,52 21,01 22,58 0,0072 16,32 18,65 19,35 21,01 22,58 0,0051 16,32 16,32 18,65 20,48 22,32 0,0026 16,32 16,32 18,65 20,48 22,32 0,0010 16,32 16,32 18,65 20,48 22,32 Tabel 4.5 Distribusi butiran Sedimen Kajangan dan Cepu persen lolos (%) Diameter butiran(mm) K-1/6Q K-3/6Q K-5/6Q C-1/6Q C-3/6Q 0,125 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 0,075 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 0,0393 24,87 24,60 24,87 26,06 25,77 0,0278 24,60 23,23 24,60 24,61 25,19 0,0176 23,78 22,14 23,23 23,46 23,17 0,0102 22,41 21,87 21,87 23,17 23,17 0,0072 21,87 21,87 21,87 23,17 23,17 0,0051 21,59 21,87 21,87 22,88 23,17 0,0026 21,32 21,59 21,32 22,30 23,17 0,0010 21,32 21,59 21,32 21,72 23,17 commit to user

J-5/6Q 100,00 100,00 23,63 23,63 23,63 23,11 21,79 21,01 21,01 21,01

C-5/6Q 100,00 100,00 23,46 23,17 22,88 22,88 22,59 22,59 22,30 22,30



Dari pengujian gradasi tersebut, diperoleh nilai diameter butiran sedimen yang mewakili yang akan digunakan untuk proses perhitungan selanjutnya. Diameter butiran yang mewakili ditunjukkan pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Diameter Butiran yang Mewakili Perhitungan Sampel

D90

D84

D50

S-1/6Q S-3/6Q S-5/6Q J-1/6Q J-3/6Q J-5/6Q K-1/6Q K-3/6Q K-5/6Q C-1/6Q C-3/6Q C-5/6Q

0,0693 0,069 0,0689 0,0707 0,0705 0,0705 0,0709 0,0709 0,0709 0,0718 0,0718 0,0719

0,066 0,0657 0,0656 0,0683 0,0679 0,068 0,0686 0,0686 0,0686 0,0699 0,0699 0,0702

0,0504 0,0496 0,0493 0,0559 0,0551 0,0552 0,0568 0,0568 0,0568 0,0602 0,0603 0,0609

Dari perhitungan D50 diperoleh diameter median butiran berkisar 0,04-0,06 mm, sehingga sedimen masuk dalam katagori Coarse Silt Berdasarkan Pada Skala Klasifikasi American Geophysical Union (AGU) seperti pada Tabel 2.2. 4.3

ANALISIS ALIRAN SUNGAI

Analisis Steady flow memerlukan beberapa paramater diantaranya geometri long profile dan cross section dari jembatan Serenan sampai jembatan Cepu serta cross section. Cross section yang diinputkan berjumlah 88 buah yang terdiri dari cross section Jembatan serenan yang berada pada STA 88, Jembatan Jurug pada STA 82, jembatan Kajangan pada STA 40 dan jembatan Cepu pada STA 0. Koefisien manning diasumsikan 0,070. Debit yang digunakan adalah debit pengukuran aktual yaitu di jembatan Serenan sebesar 67,039 m3/s, di jembatan Jurug sebesar 133,421 m3/s, di jembatan Kajangan sebesar 174,478 m3/s dan di jembatan Cepu sebesar 313,933 m3/s. Batas hulu menggunakan tinggi muka air yang telah diketahui dari data AWLR sebesar 1,61 m sedangkan pada batas hilir commit to user dari ruas Bengawan Solo seperti menggunakan critical depth. Profil memanjang



yang ditampilkan pada Gambar 4.1. Hasil analisis steady flow berupa parameter sungai yang akan digunakan dalam perhitungan angkutan sedimen ditampilkan pada Tabel 4.7.

SERENAN-CEPU US met

Plan: Plan 01

01/02/2013

Bengaw an Solo Serenan-Cepu

90

Legend EG PF 1

80

WS PF 1

Elevation (m)

70

Crit PF 1

60

Ground

50 40 30 20 10

0

50000

100000

150000

200000

250000

Main Channel Distance (m)

Gambar 4.1 Profil Memanjang Bengawan Solo Tabel 4.7 Parameter Sungai Hasil Analisis Debit Aktual Serenan Jurug Kajangan STA Sungai (STA 88) (STA 82) (STA 40) Debit (m3/s) 67,04 133,42 174,48 El. Min. saluran (m) 84,15 77,4 48,84 El. Muka air (m) 85,96 81,28 57,62 El. Energi (m) 86,01 81,3 57,62 E.G. Slope (m/m) 0,004105 0,000625 0,000034 Kecepatan (m/s) 1,01 0,65 0,27 Luas basah (m2) 66,21 203,79 658,15 Lebar permukaan (m) 56,73 80,63 114,68 Angka Froude 0,3 0,13 0,04 4.4

Cepu (STA 0) 313,93 16,29 19,17 20,02 0,03784 4,11 78,15 47,38 0,97

ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN

Berdasarkan persamaan 2.3 dengan variabel nilai debit pengukuran yang commit to user0,0864 serta konsentrasi sedimen tercantum pada Tabel 4.1. Faktor k sebesar



melayang (C) tercantum pada Tabel 4.2 didapatkan besaran angkutan sedimen melayang yang diperolehmelalui data observasi pada dapat dilihat padaTabel 4.8.

No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

Tabel 4.8 Angkutan Sedimen dari Data Observasi Lapangan Qs Qs rerata Nama Sampel (ton/hari) (ton/hari) S-1/6Q 579,21 S-3/6Q 1737,64 1844,90 S-5/6Q 3217,86 J-1/6Q 1099,39 J-3/6Q 3842,53 3995,52 J-5/6Q 7044,64 K-1/6Q 1120,95 K-3/6Q 3675,12 3558,35 K-5/6Q 5878,88 C-1/6Q 2687,26 C-3/6Q 13712,57 10190,55 C-5/6Q 14171,81

Analisis angkutan sedimen secara analisis juga dihitung dengan menggunakan metode Ackers-White, Laursen-Copeland, Toffaleti, Engelund-Hansen, MeyerPeter-Muller dan Yang. Parameter yang diperlukan dalam analisis angkutan sedimen adalah parameter hasil analisis steady flow, dan analisis butiran sedimen yang bervariasi pada setiap titik pengukuran. Angkutan sedimen dengan enam metode perhitungan angkutan sedimen dapat dilihat pada Tabel 4.9.

commit to user



Tabel 4.9 Output Analisis Angkutan Sedimen dengan HEC-RAS

Cepu (0)

Kajangan (40)

Jurug (82)

Serenan (88)

STA

Metode

Total

Ackers-White Engelund-Hansen Laursen (Copeland) Meyer-Peter Muller Toffaleti Yang Ackers-White Engelund-Hansen Laursen (Copeland) Meyer-Peter Muller Toffaleti Yang Ackers-White Engelund-Hansen Laursen (Copeland) Meyer-Peter Muller Toffaleti Yang Ackers-White Engelund-Hansen Laursen (Copeland) Meyer-Peter Muller Toffaleti Yang

1,7E+25 2340000 1,1E+09 1899 561000 8,7E+10 1E+24 503000 4,3E+08 689 993700 4,5E+09 1,7E+30 6306 5798000 36,89 209300 1598000 1,4E+26 1,9E+08 5,9E+11 22010 2058000 1,1E+14

Kelas 1, Clay

Kelas 2, VFS

Kelas 3, FS

Kelas 4, MS

Kelas 5, CS

Kelas 6, VFA

1565000 1,1E+09 333,9 525600 8,7E+10

71820 7018000 24,3 12030 1,3E+08

4763 5789000 11,79 202100 1596000

4605 721400 3,006 5845 2228000 1,7E+30 42,69 7032 0,1643 903,6 921,1

1,7E+25 22360 333300 13,08 2056 2391000 1E+24 4945 117800 5,56 3445 178100 4,8E+13 49,48 1208 0,3159 574,9 126,2

1,5E+08 5,9E+11 5003 2005000 1,1E+14

1142000 6,1E+08 59,65 7505 1,7E+10

447000 3,6E+07 40,48 1612 2,4E+08

1,2E+13 26020 62340 27,9 1392 287000 4,3E+11 1600 6092 3,275 648,4 7441 2546000 64,17 237,2 0,6883 433,7 33,62 1,4E+26 1012000 1,3E+07 169,1 2124 3,4E+07

3,1E+08 544200 225600 1089 17640 1093000 6,4E+07 86330 56010 325,2 21200 90810 19570 992,7 553,5 16,42 4064 185,7 4,6E+15 2,3E+07 5,3E+07 7418 29870 8,7E+07

143800 110500 9131 411,1 2211 69450 50510 28910 3527 196,8 4379 11430 170,4 393,8 30,08 7,504 1192 36,69 3,1E+09 1,5E+07 6328000 9319 12140 1,1E+07

376600 4,3E+08 155,2 958200 4,5E+09

Keterangan: VFS =Very Fine Silt FS = Fine Silt MS = Medium Silt CS = Coarse Silt VFA = Very Fine Sand 4.5

PEMBAHASAN

Output analisis angkutan sedimen terlihat bahwa hanya metode Ackers-White memberikan nilai kandungan yang sangat besar dan terjadi penyimpangan yang sangat jauh sehingga metode Ackers-White tidak bisa digunakan dalam perhitungan angkutan sedimen. Tabel 4.10 menunjukkan perbandingan hasil angkutan sedimen menggunakan metode yang hampir mendekati dengan data angkutan angkutan sedimen dengan cara pengukuran.

commit to user



Tabel 4.10 Hasil Perbandingan Angkutan Sedimen Analisis dengan Pengukuran Angkutan Sedimen Lokasi Rasio (ton/hari) Metode analisis pengukuran Kesesuaian Pengukuran Analisis Serenan 1844,90 1899 Meyer-Peter 0,97 Muller Jurug 3995,52 689 Meyer-Peter 5,80 Muller Kajangan 3558,35 6306 Engelund-Hansen 0,56 Cepu 10190,55 22010 Meyer-Peter 0,46 Muller Rasio kesesuaian merupakan perbandingan angkutan sedimen hasil pengukuran dengan hasil perhitungan analisis. Hasil pengukuran angkutan sedimen pada Serenan hampir mendekati hasil analisis dengan metode Meyer Peter Muller dengan rasio kesesuaian 0,97. Pada daerah jurug, Metode Meyer Peter Muller dapat dipakai untuk menganalisis angkutan sedimen dengan rasio kesesuaian 5,80. Metode Engelund-Hansen mempunyai rasio kesesuaian terbesar dibandingkan dengan metode yang lain yaitu sebesar 0,56 jika digunakan untuk menganalisis transport sedimen pada daerah kajangan. Pengukuran daerah Cepu, angkutan sedimen yang diukur dengan metode Meyer Peter Muller memberikan rasio kesesuaian yang tebesar jika dibandingkan dengan metode yang lain sebesar 0,46. Hasil analisis angkutan sedimen banyak yang mendekati hasil perhitungan dengan metode Meyer-Peter Muller yang seharusnya metode ini digunakan untuk perhitungan angkutan sedimen bed load. Metode analisis pada berbagai ruas bengawan solo dapat digunakan namun perlu dikalibrasi terlebih dahulu.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

KESIMPULAN

1. Berdasarkan kondisi lapangan, karakteristik sedimen Bengawan solo merupakan sedimen coarse silt dengan angkutan sedimen sebesar 1844,90 ton/hari dengan debit aktual 67,039 m3/s pada Serenan, 3995,52 ton/hari dengan debit aktual 133,421 m3/s pada Jurug, 3558,35 ton/hari dengan debit aktual sebesar 174,478 m3/s pada Kajangan, dan 10190,55 ton/hari dengan debit aktual 313,933 m3/s pada Cepu. Berat Jenis Sedimen rata-rata sebesar 3,05. 2. Metode Meyer-Peter Muller dapat dipakai untuk menghitung angkutan sedimen Pada Serenan, Jurug, dan Cepu. Pada kajangan, Metode engelundhansen bisa digunakan. 5.2

SARAN

Saran-saran untuk penelitian selanjutnya antara lain: 1. Perlu memperhitungkan sedimen dasar supaya mendapatkan diameter butiran yang lebih besar untuk perhitungan besarnya angkutan sedimen dasar. 2. Pengukuran sedimen perlu dilakukan secara berkala, supaya dapat memberikan hasil analisis yang lebih akurat.

commit to user

31

ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS SERENAN-CEPU HALAMAN JUDUL ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO S SEDIMENT TRANSPORT IN SERENAN-CEPU SEGMENT

Recommend Documents