MONEV TATA AIR DAS
“PERHITUNGAN SEDIMEN” Oleh:: Oleh Agung B. Supangat Balai Penelitian Teknologi Kehutanan Pengelolaan DAS Jl. A.Yani A.Yani--Pabelan PO Box 295 Surakarta Telp./fax. Telp ./fax. (0271)716709, email:
[email protected]
Pertemuan Teknis Kinerja DAS, Surakarta: 27 27--29 Agustus 2014
Apa yang saudara pikirkan jika melihat sungai seperti ini ini…? …?
Permasalahan TATA AIR (Hidrologi) dalam DAS: • • • •
banjir-kekeringan sedimentasi kualitas air muka air tanah
Pendangkalan di Saluran Air Pendangkalan di Saluran Badan Sungai
PENDANGKALAN DI WADUK SERBAGUNA GAJAH MUNGKUR
Tujuan Peserta mengetahui metode perhitungan sedimentasi dari data debit dan data kandungan sedimen
Pengertian Sedimen, Sedimentasi, Hasil Sedimen, Laju Sedimentasi ??? Sedimen adalah endapan material di badan air (sungai/waduk) berupa partikel-partikel tanah dari hasil erosi yang terangkut bersama aliran air Sedimentasi adalah proses pengendapan partikelpartikel tanah hasil erosi yang tersuspensi didalam air dan diangkut oleh aliran air dimana kecepatan aliran telah menurun
Hasil sedimen (sediment yield) adalah besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu dalam bentuk muatan sedimen terlarut dalam sungai (suspended sediment load) maupun bentuk endapan di dalam saluran, sungai, atau waduk Laju sedimentasi adalah jumlah hasil sedimen per satuan luas daerah tangkapan air (DTA) atau daerah aliran sungai (DAS) per satuan waktu (dalam satuan ton/ha/th atau mm/th)
Sedimentasi (muatan sedimen maupun penampakan di lapangan) dapat digunakan sbg salah satu indikator kesehatan DAS dari aspek tata air
Pertemuan antara K. Watujali dan K. Tapakgajah Tapakgajah,, di Gombong
BAIK
Pertemuan antara K. Tajum Hulu dan K. Kawung Kawung,, di Purwokerto
Faktor yang menentukan laju sedimentasi DAS : 1) Jumlah dan intensitas hujan 2) Tipe tanah dan formasi geologi 3) Penutupan tanah 4) Penggunaan lahan 5) Topografi 6) Kondisi drainasi alami yang meliputi: bentuk, jaringan, kerapatan, gradien, ukuran, dan arah 7) Runoff 8) Karakteristik sedimen, seperti ukuran butir dan mineralogi; dan 9) Karakteristik hidrolika saluran (sungai)
EROSI TRANSPORT
SEDIMENTASI di sungai
DEPOSISI
PROSES EROSI - SEDIMENTASI
Erosi di Lahan (erosi permukaan s.d erosi jurang)
Sumber-Sumber Sedimentasi di Sungai Erosi Tebing Jalan (Road bank erosion; roadside erosion)
Erosi Tebing Sungai (stream bank erosion)
MEKANISME ANGKUTAN SEDIMEN
Menurut sumber asal angkutan sedimen : 1) Muatan material dasar (bed material load), berupa muatan suspended load dan bed load 2) Muatan bilas (wash load) Menurut mekanisme pengangkutan : 1) Muatan sedimen melayang (suspended load) 2) Muatan sedimen dasar (bed load). Secara keseluruhan maka angkutan sedimen dibedakan menjadi: wash load, suspended load dan bed load.
Persentase bedload terhadap suspended load No
1. 2. 3. 4.
Konsentrasi Sedimen Melayang (mg/l) < 1000 1000-7500 > 7500 Berapapun
5.
Berapapun
Material Dasar Sungai/Saluran
Tekstur Material Tersuspensi
% Bedload terhadap Suspended Load
Pasir (sand) Pasir Pasir Padatan lempung (clay), kerikil, dan batu Lempung (clay) dan debu (silt)
Pasir: 20-50 % Pasir: 20-50 % Pasir: 20-50 % Pasir: sedikit-25 %
25 – 150 10 – 35 5 5 – 15
Pasir: 0 %
<2
CARA PENGUKURAN SEDIMEN Sampel Air (suspensi) Peralatan : botol sampler dengan ukuran + 500 ml yang dipasang pada suspended sampler tipe US DH 48, US DH 49, USD-74, atau USP-61 yang dilengkapi dengan nosel dan tutup botol. Cara pengambilan : Metode integrasi titik, integrasi kedalaman, atau cara langsung Jumlah dan frekuensi pengambilan sample suspensi harus representatif, (sifat-sifat banjirnya, sifat hidrograf (waktu naik/ climb dan waktu turun/resesi), musim (kemarau dan penghujan)
Bedload trap
Bedload sampler Suspended sampler
Satuan 1) Konsentrasi sedimen terangkut aliran : mg/l, g/m3, kg/m3, ton/m3, %, ppm 2) Ukuran butir : mm atau %. 3) Hasil sedimen : m3, ton, mm 4) Laju sedimentasi : m3/th, ton/th, mm/th
Perhitungan Hasil Sedimen (Sedimentasi) Debit (Q) adalah volume air yang mengalir melalui suatu penampang melintang sungai per satuan waktu, dalam satuan (m³/detik) Konsentrasi Sedimen (Cs) = Kandungan Sedimen = Kadar Sedimen Suspensi adalah banyaknya sedimen yang tersuspensi dalam satuan volume air tertentu Data Cs diperoleh dengan cara mengambil sampel/contoh air dan membawa ke laboratoriun untuk dapat diketahui konsentrasi sedimen dalam satuan mg/liter atau ppm (part per million) Debit Sedimen (Qs) adalah perkalian antara debit (Q, m3/dt) dengan konsentrasi sedimen (CS, mg/l)
Perhitungan Konsentrasi Sedimen (Cs) a. Cara Penguapan : Konsentrasi sedimen (Cs) = (b-a) / vol. air …. mg/l b. Cara Penyaringan : Konsentrasi sedimen (Cs) = (b-a) / vol. air …. mg/l a = berat gelas ukur / kertas saring kosong b = berat gelas ukur / kertas saring isi
Perhitungan Debit Suspensi (Qs) 1) Perhitungan debit suspensi sesaat/harian Qsi = Csi x Qi ….. kg/dt; ton/hari 2) Perhitungan Lengkung Debit Suspensi untuk beberapa sample air yang diambil pada berbagai variasi TMA dan debit pada periode waktu tertentu (musim atau tahunan). Kurva Lengkung Debit Suspensi adalah grafik yang menggambarkan hubungan antara debit sedimen setiap saat (Qsi) dengan debit alirannya (Qi), dimana absis (sumbu X) yaitu Q dan ordinat (sumbu Y) yaitu Qs, dengan persamaan: Qs = a Q b Kurva Lengkung Debit Suspensi digunakan untuk menghitung besarnya data sedimentasi berdasarkan data debit rata-rata harian
CONTOH PERHITUNGAN LAJU SEDIMENTASI Data debit dan debit suspensi DAS Samin tahun 1998 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Tgl. Pengukuran 6 Juni 1998 1 Mei 1998 14 Oktober 1998 19 Oktober 1998 21 Oktober 1998 12 Juni 1998 7 Maret 1998 29 Nopember 1998 25 April 1998 25 April 1998 17 Oktober 1998 17 Oktober 1998 17 Oktober 1998 28 April 1998 14 April 1998 6 April 1998
Q (m3/dt) 12,8831 14,8144 15,8314 16,6918 17,2600 17,8241 18,6631 19,7690 24,0678 25,7653 26,6691 29,1590 30,4709 32,9479 33,4383 35,3646
CS (mg/l) 9,5680 7,6880 7,9920 9,2160 9,2240 10,0758 10,5200 9,6422 8,4358 9,6055 10,2188 8,9200 9,8960 9,1520 10,6849 10,3939
QS (kg/dt) 123,2655 113,8931 126,5245 153,8316 159,2062 179,5921 196,3358 198,9552 190,6170 203,0306 247,4892 272,5259 260,0996 301,5392 357,2863 367,5752
Berdasarkan data pengukuran banjir (Q) dan konsentrasi sedimen (Cs), dapat dihitung debit suspensi (Qs), dan dibuat Persamaan lengkung debit suspensi (grafik hubungan antara Q dan Qs)
Kurva Lengkung Debit Suspensi 400
Qs = 7.4595Q1.0667 r2 = 0.9137
350 Qs (kg/det)
300 250 200 150 100 50 0 0
10
20
30
40
Q (m3/det)
Jika diketahui debit harian DAS Samin, maka dapat dihitung hasil sedimen dan laju sedimentasinya bdsk pendekatan kurva lengkung debit suspensi yang telah dibuat
