STUDI S MU UATAN SEDIME S N ACEH DI MU UARA SU UNGAI KRUENG K
TU UGAS AKH HIR
Diajuk kan untuk M Melengkapi Tugas-Tug gas dan Mem menuhi Syarrat Untuk Memenuhi M Ujian U Sarjjana Teknik k Sipil D Disusun Oleh h:
MUHAMM M MAD MU ULTAZAM M 009 0404 12 29
BIIDANG STUDI S TE EKNIK SU UMBER DAYA A AIR DE EPARTEM MEN TEK KNIK SIP PIL FAKU ULTAS TE EKNIK UNIV VERSITA AS SUMAT TERA UT TARA 2014
1
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Sungai sebagai salah satu sumber air mempunyai fungsi yang sangat penting bagi kehidupan dan penghidupan masyarakat. Selain berfungsi sebagai aliran drainase, sungai juga berfungsi sebagai alat transportasi dan sumber bahan baku tenaga listrik. Sungai merupakan bagian yang penting dari suatu kota. Apabila sungai tersumbat, aliran air yang mengalir didaratan tentunya tidak bisa tersalurkan dengan lancar, hal itu bisa mengakibatkan terjadinya banjir. Ada beberapa penyebab yang mengakibatkan banjir, salah satunya adalah karena pengendapan sedimentasi pada sungai. Sedimentasi menyebabkan pendangkalan sungai, hal itu terjadi karena ketinggian sedimentasi mengurangi kedalaman dari air, kalau pendangkalan melebihi kedalaman sungai, bisa menyumbat aliran sungai dan terjadilah banjir. Pada penelitian ini, lokasi yang diteliti oleh peneliti adalah daerah aliran sungai Krueng Aceh, Kecamatan Lampulo Kota Banda Aceh. Provinsi Aceh terletak di ujung Barat Laut Sumatera dengan Ibu KotaBanda Aceh, memiliki luas wiayah 56.758,85 km2 atau 5.675.850 Ha (12,26 persen dari luas sumatera), wilayah lautan sejauh 12 mil seluas 7.479.802 Ha dengan garis pantai 2.666,27 Km2. Untuk pengelolaan sungai sebagai sumber daya air ditetapkan 11 wilayah sungai (WS) yang terdapat di Aceh, berdasarka Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No.11A/PRT/M/2006 ada empat klasifikasi Wilayah Sungai (WS) yang ada di Aceh yaitu WS Strategis Nasional yang dikelola Pemerintah Pusat, WS Lintas Propinsi yang dikelola Pemerintah Aceh, WS Lintas Kabupaten/Kota yang dikelola oleh Pemerintah Aceh, WS Dalam Kabupaten/Kota Aceh yang dikelolaoleh Pemerintah Kabupaten Simeulue. Dalam menghitung besarnya muatan sedimen yang terdapat di sungai krueng aceh digunakan beberapa metode yang berhubungan dengan laju angkutan sedimen. Diantaranya adalah metode Engelund and Hansen, metode Yang’s, metode Shen and Hung, dan metode Laursen. Untuk penggunaan metode tersebut dibutuhkan data-data dalam perhitungannya, data yang diperlukan antara lain data geometri sungai, serta data yang didapat dari hasil analisis lab yang menyangkut tentang karakteristik sedimen. Dari hasil perhitungan yang dilakukan, didapat hasil muatan sedimen dengan menggunakan metode Engelund and Hansen sebesar 832.089,66 ton, dengan metode Yang’s didapat sebesar 652.263,81 ton, dengan metode Shen and Hung didapat sebesar 2819.915 ton, dan metode Laursen didapat sebesar 815.014,80 ton ( untuk tahun 2007 ). Maka dari hasil analisa dapat disimpulkan bahwa metode yang digunakan untuk perhitungan muatan sedimen adalah metode Engelund and Hansen.
Kata kunci: Muatan sedimen dan laju sedimentasi
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Alhamdulilah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-NYA, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun judul dari tugas akhir ini adalah " Studi Muatan Sedimen Di Muara Sungai Krueng Aceh ”. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (S1) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universita Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak DR.Ir.Ahmad Perwira Mulia,M.Sc selaku Dosen Pembimbing sekaligus orang tua bagi penulis yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan, serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Muhammad Faisal, ST,MT selaku Dosen Pembimbing 2 yang telah banyak memberikan bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk mengarahkan penulis sehingga penulis bisa menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Ir. Alferido Malik dan Bapak Ivan Indrawan ST, MT, selaku Dosen Pembanding, yang telah memberikan saran dan masukan yang berarti kepada penulis ii
Universitas Sumatera Utara
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Ayahanda H. Muchtar Saad dan Ibunda Hj.Srinita serta keluarga besar yang sangat saya cintai dan sangat saya sayangi yang selalu senantiasa mengirim doa dan memberikan semangat serta motivasi yang tidak ada habisnya terhadap saya. 7. Kepada sahabat-sahabatku khususnya sahabat sejatiku Agus Budiman dan Kevin yang selalu ada di saat saya senang maupun susah. Sahabat-sahabat seperjuanganku 2009 yang selalu hadir dalam kegiatan sehari-hariku baik dalam hal akademik maupun non akademik, Aulia Piko, Lanacing Alay, Ridho ST, Khairun Raper, Deko ST, M.Ryan, Irwan Coalnya, Toni, Rahman, Benny Pradana SE, Dewiq Brader, Mia Pimpro, Firda ST, Putri, Evi Pose, Aya, Waida JK, all d’Revo Partners dan tementemen lainnya yang tidak mungkin disebutkan satu per satu. 8. Kepada Abang-Abang Senior 2006, 2007, 2008 khususnya Bg.Aris Munandar yang sudah banyak memberikan referensi terhadap saya, Bg.Muazzzi, Bg.Denny, Bg.Hafiz, Adek-Adek 2010 khususnya M.Iqbal , 2011, 2012, serta sabahat-sahabat lainnya yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas SumateraUtara. 10. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan bantuan dan dukungan selama ini kepada penulis. (KakLince, Kak Dina, KakDewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin).
Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki,
maka penulis
menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan iii
Universitas Sumatera Utara
laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,
April 2014
Hormat Saya
MUHAMMAD MULTAZAM 09 0404 129
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ..................................................................................................... i KATA PENGANTAR................................................................................... ii DAFTAR ISI.................................................................................................. v DAFTAR GAMBAR.................................................................................... viii DAFTAR TABEL......................................................................................... ix
BAB I Pendahuluan 1. 1. Umum..............................……......................................................
1
1. 2. Latar Belakang........…………………………………………...
3
1. 3. Tujuan Penulisan.....…………………………………………...
4
1. 4. Pembatasan Masalah…........…………………………………..
4
1. 5. Sistematika Penulisan........………………………………..........
5
BAB II Tinjauan Pustaka 2. 1. Umum…………………………………………………………..
7
2. 2. Sifat-sifat sedimen..…………………………………………….
8
2. 2. 1. Ukuran dan Bentuk………………………………….……….
8
2. 2. 2. Massa Jenis ( Densitas )……………………………….…….
11
2. 3. Sifat-sifat Cairan........…………………………………..……..
13
2. 3. 1. Berat Spesifik Partikel Sedimen……………….....……….…
13
2. 3. 2. Kekentalan ( Viscosity )..................…………….....……….…
14
2. 3. 3. Kerapatan relatif dalam air-∆ ( tanpa dimensi ).....……….…
14
2. 4. Pengangkutan Sedimen…..……………….……………………
15 v
Universitas Sumatera Utara
2. 4. 1. Rumus-rumus Pengangkutan Sedimen……………………..
17`
2. 4. 2. Metode Einstein...................................……………………..
20
2. 4. 3. Pengendalian Sedimen.........................……………………..
21
2. 5. Kecepatan Jatuh Partikel….………….……………………....
23
2. 5. 1. Hukum Stokes......................................……………………..
23
2. 5. 2. Bottom Withdrawal Tube....................……………………..
24
2. 6. Morfologi Sungai dan Karaktristiknya….….................……....
25
2. 6. 1. Daerah Pengaliran................................……………………..
26
2. 6. 2. Corak dan Karakteristik Daerah Pengaliran..........................
27
2. 6. 3. Koefisien Yang Memperlihatkan Corak Daerah Pengaliran. .
28
2. 6. 4. Gradien Memanjang Sungai dan Bentuk Penampang Melintang..
29
BAB III. Metodologi dan Deskripsi Lokasi Penelitian 3. 1. Metodologi Penelitian..............…………………………………
30
3. 1.1. Metode Pelaksana………..............…………………………...
32
3. 1.2. Pengumpulan Data………..............…………………………...
33
3. 1.3. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai..…………..................
34
3. 1.4. Perhitungan Kedalaman Sungai.....…………………………...
34
3. 1.5. Perhitungan Angkutan Sedimen.....…………………………...
36
3. 2. Lokasi Penelitian....……………………………………………
47
3. 2.1. Kondisi Topografi dan Bathimetri…..………………………...
50
3. 2.1.1. Kondisi Topografi ....................…..………………………...
50
3. 2.1.2. Kondisi Klimatologi ....................…..………………………...
51
3. 2.1.3. Gelombang.................................…..………………………...
52
3. 2.1.4. Kondisi Hidrologi... ....................…..………………………...
52
3. 2.1.5. Kondisi Pasang Surut... ....................…..………………………... 53 BAB IV Perhitungan Muatan Angkutan Sedimen vi
Universitas Sumatera Utara
4. 1. Kemiringan Dasar Sungai…….....……………………………
55
4. 2. Perhitungan Pasang Surut...…….....……………………………
62
4. 3. Perhitungan Kedalaman...…….....……………………………
78
4. 4. Perhitungan Muatan Sedimen Sungai Krueng Aceh dengan Metode Shen and Hung..........................................…….....…….
86
4. 5. Perhitungan Muatan Sedimen Sungai Krueng Aceh dengan Metode Yang’s......................................................…….....…….
88
4. 6. Perhitungan Muatan Sedimen Sungai Krueng Aceh dengan Metode Engelund and Hansen...............................…….....…….
92
4. 7. Perhitungan Muatan Sedimen Sungai Krueng Aceh dengan Metode Laursen.......................................................…….....…….
95
BAB V Kesimpulan dan Saran V.1. Kesimpulan………………………………………………………..
103
V.2. Saran…….…………………………….…………………………..
103
Daftar Pustaka Lampiran
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian.........................................................................31 Gambar 3.2 Pengayakan Sampel Saringan Sedimen..................................................33 Gambar 3.3 Faktor Koreksi Ditribusi Kecepatan......................................................35 Gambar 3.4 Hubungan antara
∗′′
dan Ѱ ....................................................................35
Gambar 3.5 Penampang Sungai..................................................................................37 Gambar 3.6 Langkah Penyelesaian Metode Shen and Hung......................................38 Gambar 3.7 Langkah Penyelesaian Metode Yang’s...................................................42 Gambar 3.8 Langkah Penyelesaian Metode Engelund and Hansen...........................44 Gambar 3.9 Hubungan antara
∗
dan .......................................................................46
Gambar 3.10 Langkah Penyelesaian Metode Laursen................................................47 Gambar 4.1 Grafik Kenaikan Muka Air Laut Akibat Pasut.................................... 77 Gambar 4.2 Grafik Gabungan Beberapa Metode Perhitungan Muatan Sedimen.....102
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Tabe1 2.1 Ukuran Partikel Sedimen Berdasarkan Skala Wentworth ..........................................9 Tabe1 2.2 Standar Ukuran Saringan ........................................................................................................................9 Tabe1 2.3 Batasan-Batasan Ukuran Butiran Tanah ....................................................10 Tabe1 2.4 Data Massa Jenis Dari Beberapa Zat .........................................................12 Tabe1 2.5 Parameter Yang Berpengaruh Pada Pengangkutan Sedimen.....................13 Tabe1 2.6 Koefisien Corak Sungai ........................................................................................................................28 Tabe1 3.1 Wilayah Perairan Sungai Provinsi Aceh ....................................................49 Tabe1 3.2 Luas Provinsi Aceh Menurut Penggunaan Lahan ...................................... 49 Tabe1 3.3 Komponen Amplitudo Pasut Pengamatan ................................................. 53 Tabe1 3.4 Elevasi Acuan Pasang Surut ...................................................................... 54 Tabe1 4.1 Data kemiringan rata-rata sungai Krueng Aceh.........................................55 Tabe1 4.2 Komponen Amplitudo Pasut Pengamatan ................................................. 62 Tabe1 4.3 Pasang Surut Pada Muara Sungai Krueng Aceh ........................................ 65 Tabe1 4.4 Kedalaman Sungai .....................................................................................82 Tabe1 4.5 Muatan metode Shen and Hung .................................................................88 Tabe1 4.6 Muatan sedimen metode Yang’s ................................................................91 Tabel 4.7 Muatan sedimen metode Engelund and Hansen ........................................94 Tabel 4.8 Muatan sedimen metode Laursen.............................................................97 Tabel 4.9 Jumlah muatan sedimen ( ton ) per tahun dihitung dengan metode Shen and Hung .................................................................................................................................... 98 Tabel 4.10 Jumlah muatan sedimen ( ton ) per tahun dihitung dengan metode Yang’...........................................................................................................................99 Tabel 4.11 Jumlah muatan sedimen ( ton ) per tahun dihitung dengan metode Engelund and Hansen...................................................................................................................... 100 ix
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.12 Jumlah muatan sedimen ( ton ) per tahun dihitung dengan metode Laursen.. 101
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
ρ
= Densitas (gr/cm3) = Berat jenis air
ν
= Kekentalan kinematik
g
= Gravitasi
d
= Diameter Sedimen = Berat jenis sedimen
V
= Kecepatan aliran (m/s)
Ct
= Konsentrasi sedimen total = Kecepatan jatuh (m/s)
S
= Kemiringan sungai
D
= Kedalaman sungai (m)
Qs
= Muatan sedimen (kg/s)
Vc
= Kecepatan kritis (m/s)
U*
= Kecepatan geser (m/s) = Bilangan Reynold = Tegangan geser (kg/m2)
D35
= Diameter sedimen 35% dari material dasar (mm)
D50
= Diameter sedimen 50% dari material dasar (mm)
D65
= Diameter sedimen 65% dari material dasar (mm)
A
= Luas penampang Sungai
xi
Universitas Sumatera Utara
P
= Keliling basah
R
= Jari-jari hidrolis = Debit air
W
= Lebar sungai
Q
= Debit banjir (cfs atau m³/detik)
Ѱ
= Psi
∆
= Beda tinggi
∆
= Jarak memanjang
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Foto Dokumentasi Data debit sungai Krueng Aceh 2007-2012 Uji Laboratorium Mekanika Tanah ( analisa ukuran butiran ) Analisa saringan Layout Muara Sungai Krueng Aceh
xiii
Universitas Sumatera Utara
