PENGARUH KRIB HULU TIPE PERMEABEL PADA GERUSAN DI BELOKAN SUNGAI
THE IMPACT OF PERMEABLE TYPE UPSTREAM GROIN ON SCOUR OF RIVER BEND
Hasdaryatmin Djufri1, Mary Selintung2, Mukhsan Putra Hatta3
Jurusan Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Makassar
Alamat Korespondensi
Hasdaryatmin Djufri Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Hasanuddin Makassar, 90245 Hp : 0811465724 Email :
[email protected]
Abstrak Bagian hilir sungai membentuk meander yang disebabkan oleh proses erosi horisontal lebih besar dari pada erosi vertikal dan umumnya terjadi gerusan pada belokan luar. Tujuan penelitian ini adalah mengkaji terjadinya gerusan dan efektifitas krib hulu tipe permeabel dalam mengendalikan gerusan di belokan sungai. Penelitian dilakukan melalui uji model eksperimen di laboratorium dengan 36 kali simulasi pengaliran, variasi penelitian meliputi 3 variasi debit (Q), 3 variasi jarak antar tiang krib (x) dan 3 variasi sudut belokan (α). Dari data hasil penyelidikan laboratorium yang diperoleh, dapat dinyatakan bahwa peningkatan debit aliran berbanding lurus dengan peningkatan kecepatan aliran, dan berdampak pada peningkatan volume gerusan yang terjadi. Pemasangan krib permeabel di hulu belokan berpengaruh terhadap pengurangan gerusan di belakang krib yang berhubungan dengan jarak antar tiang krib, dimana semakin rapat tiang krib efektifitas dalam pengurangan gerusan semakin besar. Disimpulkan bahwa jarak antar tiang yang lebih rapat, efektif dalam pengurangan gerusan untuk sudut belokan yang besar dengan reduksi gerusan sekitar 70 %. Kata kunci : kecepatan, krib, volume gerusan
Abstract Downstream area formed a meander which caused by the horizontal erosion process become bigger than vertical erosion and there was erosion are generally at the outer side. This research was conducted with the aims to assessing the occurance of scour and effectiveness of upstream groin permeable type in controlling scouring at the river bends. This research through the model test experiments in the laboratory with 36 simulations discharge, there is 3 variations of discharge (Q), 3 variations of distance between the pole groin (x) and 3 variations of angular curves (). From the result of laboratory investigations, it be conclude that the increasing discharge is proportional to the increasing velocity of flow wich have an impact on the volume increasing of scour occurring. Installation of permeable groin in the turn upstream have an impact on reducing scour behind groin which is related with the distance between the pole groin, the more tight the pole groin, the effectiveness in reducing scour become bigger. The conclution, with more tight the pole groin, a large angle bends are most effective to reducing scour about 70 %. Keywords : velocity of flow, groin, volume of scouring
PENDAHULUAN Alur sungai terbentuk secara alamiah oleh karena adanya pengikisan dalam rangka pengaliran air permukaan seperti air hujan dan mata air (Oehadijono, 1993). Sungai dikategorikan sebagai saluran terbuka yang mengalirkan air dengan suatu permukaan bebas (Chow V.T., 1992; Triatmodjo B., 2008). Pada derah hilir yang merupakan daerah pemanfaatan sungai, secara umum sungai membentuk meander atau berkelok-kelok yang diakibatkan oleh proses erosi horisontal lebih besar daripada erosi vertikal (Kristijatno dkk., 1996). Gerusan di tikungan sungai akan terjadi di daerah awal masuk tikungan, sedangkan pengendapan dimulai dari bagian tengah tikungan hingga akhir tikungan (Daoed, 2006). Gerusan adalah transpor sedimen, yaitu perpindahan tempat bahan sedimen granular oleh air yang sedang mengalir dengan pergerakan searah aliran air (Masloman H.,2006; Pallu,M.S., 2011). Salah satu metode untuk melindungi tebing sungai adalah dengan menggunakan
bangunan
krib
(Santoso,
2004).
Krib
adalah
bangunan
perlindungan sungai yang dipasang melintang pada tebing sungai dengan tujuan mengarahkan arus dan memperlambat kecepatan arus disekitar bangunan krib tersebut sehingga proses erosi akan terhindari dan bahkan akan terjadi proses sedimentasi (Departemen Pekerjaan Umum, 1990; Legono D.,dkk.,2006; Sosrodarsono S., 2008). Peningkatan kecepatan aliran pada saat memasuki daerah belokan sungai dan kemampuan krib dalam mengatur, mengubah arah aliran serta memperlambat kecepatan aliran pada daerah yang dipasangi krib mendorong penulis untuk mengkaji pengaruh pemasangan krib pada bagian hulu belokan terhadap gerusan yang terjadi di daerah belokan sungai. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji terjadinya gerusan di belokan sungai dan kajian efektifitas (pengaruh) krib hulu tipe permeabel dalam mengendalikan gerusan pada belokan sungai serta membuat hubungan antara debit aliran sungai dan jarak antar tiang pada tiga jenis sudut belokan terhadap terjadinya gerusan di belokan sungai.
METODE PENELITIAN Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknik Sungai Pusat Kegiatan Penelitian (PKP) Universitas Hasanuddin dengan waktu penelitian berkisar satu bulan (26 Maret 2012 – 30 April 2012). Jenis penelitian adalah eksperimen laboratorium, yaitu observasi dibawah kondisi buatan (Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin, 2006). Penelitian ini menggunakan dua sumber data, yaitu data primer yang merupakan data yang diperoleh langsung dari pengamatan di laboratorium dan data sekunder yaitu data yang diperoleh dari literatur dan hasil penelitian yang sudah pernah dilakukan sebelumnya yang berkaitan dengan studi pemasangan krib hulu tipe permeabel terhadap gerusan yang terjadi di belokan sungai. Media dan peralatan yang digunakan untuk pelaksanaan penelitian diantaranya adalah, saluran penelitian dengan material pembentuk saluran berupa pasir diameter butiran rata-rata 0,47 mm, air tawar untuk pengaliran, krib permeabel dari besi tulangan diameter 0,30 cm, alat ukur kecepatan, alat ukur kedalaman aliran, alat ukur perubahan penampang dan peralatan lainnya. Simulasi pengaliran dilakukan sebanyak 36 kali pengaliran, dengan melakukan variasi terhadap debit aliran, sudut belokan dan jarak antar tiang krib permeabel. Data yang diperoleh dari penelitian ini adalah data hasil amatan terhadap keadalaman aliran, kecepatan aliiran serta perubahan penampang saluran setelah dilakukan simulasi. Analisa Data Data hasil penelitian yang diperoleh dari uji eksperimen laboratorium ini dilakukan rekapitulasi dan dianalisis untuk dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan dalam pemecahan masalah. Analisa data dilakukan pada paremeterparameter yang berpengaruh terhadap terjadinya gerusan di belokan sungai, dan selajutnya dilakukan analisa terhadap keterhubungan antara parameter-parameter berpengaruh tersebut menggunakan analisa bilangan tak berdimensi Metode Langhar (Yuwono N., 1996).
HASIL Hasil dari studi ini berdasarkan data uji laboratorium yang diperoleh, meliputi kedalaman aliran, kecepatan aliran, debit aliran, klasifikasi aliran dan perubahan penampang saluran yang berhubungan dengan volume gerusan. Kedalaman aliran diukur pada saat pengaliran air, untuk penelitian ini digunakan tiga variasi kedalaman air sesuai dengan tiga variasi debit yang diberikan. Kedalaman aliran yang diperoleh adalah h1 = 3,50 cm; h2 = 4,50 cm dan h3 = 5,50 cm. Kecepatan aliran (U0) diukur dengan menggunakan Flow watch. Flow watch memberikan data kecepatan secara otomatis terhadap aliran pada saluran untuk titik pengamatan yang ditentukan. Kecepatan aliran dikelompokkan berdasarkan kedalaman aliran di saluran, rata-rata kecepatan aliran pada kondisi saluran normal (pada bagian hulu) adalah untuk kedalaman aliaran (h1) = 3,50 cm, kecepatan aliran adalah 30 cm/det, untuk h2 = 4,50 cm kecepatan aliran adalah 35 cm/det dan untuk h3 = 5,50 cm kecepatan aliran adalah 40 cm/det. Kecepatan aliran rata-rata yang terjadi sebagaimana disajikan pada lampiran tabel 1. Kecepatan aliran yang terjadi pada saluran mengalami perubahan pada sepanjang area penelitian, pada bagain lurus atau hulu belokan pertama, kecepatan aliran relatif sama antara bagian kiri, tengah dan kanan saluran. Kecepatan aliran pada awal memasuki belokan pertama sampai pada daerah transisi mengalami peningkatan pada bagian kanan atau tikungan luar dan mengalami penurunan kecepatan pada bagian kiri atau tikungan dalam, dan sebaliknya pada belokan kedua sampai pada akhir belokan kedua terjadi peningkatan kecepatan pada bagian kiri saluran dan penurunan kecepatan pada bagian kanan. Pemasangan krib tipe permeabel pada bagian hulu belokan diharapkan dapat mengubah arah konsentrasi pengaliran dan mengurangi kecepatan yang selanjutnya berdampak pada pengurangan gerusan pada belokan, grafik hubungan antara kecepatan dengan jarak antar tiang krib disajikan pada lampiran gambar 1. Besarnya debit aliran yang terjadi dihitung dengan menggunakan persamaan hubungan antara luas penampang aliran basah saluran dengan kecepatan aliran. Debit aliran yang terjadi adalah Q1 = 5617,50 cm3/det, Q2 =
8583,75 cm3/det dan Q3= 12210,00 cm3/det. Perhitungan debit aliran disajikan pada lampiran tabel 2. Jenis aliran air pada saluran diklasifikasikan berdasarkan bilangan Reynold dan angka Froude, aliran pada saluran penelitian ini diklasifikasikan sebagai aliran turbulen dengan nilai bilangan Reynolds rata-rata adalah 18183 atau Re > 1.000, dan sub kritis dengan rata-rata angka Froude 0,53 atau Fr < 1, dengan kondisi aliran semacam ini maka saluran penelitian mengalami gerusan. Perhitungan bilangan Reynold dan angka Froude untuk saluran penelitian ini sebagaimana disajikan pada lempira tabel 3. Perubahan penampang saluran diamati dan diukur setelah dilakukan simulasi/pengaliran, hasil perubahan penampang saluran dapat memberikan informasi kondisi saluran, yaitu apakah saluran mengalami gerusan, sedimentasi atau mengalami keseimbangan (equilibrium). Perubahan penampang saluran berpengaruh terhadap besarnya volume gerusan yang terjadi yang merupakan tujuan utama pelaksanaan penelitian ini. Volume dan persentase pengurangan gerusan untuk berbagagai kondisi simulasi disajikan pada Tabel 4.
PEMBAHASAN Penelitian ini menunjukkan bahwa volume gerusan akan mengalami peningkatan bilamana kecepatan aliran di saluran mengalami peningkatan sedangkan pemasangan krib dengan jarak antar tiang yang semakin rapat akan mengurangi gerusan yang terjadi.
Hal ini diperoleh dari hubungan secara
menyeluruh antara parameter yang berpengaruh terhadap terjadinya gerusan di belokan yang dinyatakan dengan analisa bilangan tak berdimensi metode Langhar, hasil analisa bilangan tak berdimensi metode Langhar diperoleh persamaan tak V U berdimensi yaitu f g3 ; 0 ,5 0 , 5 x x g .
Debit aliran memiliki hubungan yang sebanding dengan volume angkutan sedimen (Daoed D., 2008), dari hasil penelitian dinyatakan hubungan antara debit dan kecepatan aliran yang terjadi pada saluran adalah berbanding lurus, yaitu semakin besar debit yang diberikan kecepatan aliran yang terjadi juga
semakin besar. Sedangkan dengan pemasangan krib di hulu belokan berdampak pada penurunan kecepatan di belakang krib yang penurunannya juga berbanding lurus terhadap jarak antar tiang. . Pemasangan krib berdampak pada penurunan kecepatan pada belokan luar (Legono D.,dkk, 2006), berdasarkan hasil kajian penelitian ini dinyatakan bawha peningkatan kecepatan aliran yang yang terjadi akibat peningkatan debit aliran berdampak pada meningkatnya gerusan yang terjadi di belokan, namun untuk kondisi simulasi dengan pemasangan krib permeabel terlihat bahwa terjadi penurunan kecepatan aliran sehingga gerusan
yang terjadi
mengalami
pengurangan. Perbedaan jumlah krib akan memberikan gerusan yang berbeda, semakin rapat pemasangan krib semakin dapat mengurangi gerusan pada tebing maupun dasar saluran (Santoso, 2004), hal ini sejalan dengan hasil penelitian ini bahwa hubungan antara kerapatan tiang (jarak antar tiang) dengan gerusan adalah terjadi pengurangan gerusan setelah dilakukan pemasangan krib permeabel di hulu belokan yang pengurangannya tergantung pada kerapatan tiang, yaitu semakin rapat tiang krib, gerusan yang terjadi semakin kecil. Pengaruh perbedaan sudut tikungan menunjukkan bahwa semakin tumpul sudut tikungan debit sedimentasi yang terjadi semakin besar atau gerusan semakin kecil dengan fenomena menyerupai saluran lurus (Daoed D., 2008), sejalan dengan hasil penelitian ini bahwa volume gerusan yang terjadi paling besar pada belokan dengan sudut lancip, dan pemasangan krib permeabel lebih efektif digunakan pada saluran dengan sudut belokan yang besar (α = 60o) dimana dapat mereduksi gerusan sebesar 70,23 %.
KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil studi mengenai gerusan yang terjadi di belokan, melalui kegiatan uji model laboratorium dengan berbagai kondisi simulasi yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa, volume gerusan yang terjadi akibat peningkatan debit aliran baik dengan simulasi tanpa krib hulu tipe permeabel maupun dengan krib hulu tipe permeabel mengalami peningkatan sejalan dengan
peningkatan debit aliran, hal ini diakibatkan oleh meningkatnya kecepatan yang juga berbanding lurus terhadap debit aliran. Pemasangan krib permeabel di hulu belokan berdampak pada pengurangan gerusan di belokan sungai yang terlihat dari volume gerusan sebelum dan susudah pemasangan krib, hal ini diakibatkan oleh penurunan kecepatan aliran di belakang krib. Pemasangan krib hulu tipe permeabel dengan jarak antar tiang yang kecil lebih efektif dalam pengurangan gerusan, dan dalam hubungannya dengan sudut belokan, pemasangan krib hulu tipe permeabel lebih efektif pada sudut belokan yang besar. Beberapa hal yang kami sarankan antara lain, Pada penelitian ini terjadi gerusan lokal di sekitar krib, oleh karena itu perlu dilakukan kajian terhadap gerusan lokal yang terjadi serta perlindungannya dan untuk penelitian selanjutnya perlu mengkaji pengaruh panjang transisi antara dua belokan terhadap pola aliran dan gerusan yang terjadi.
DAFTAR PUSTAKA Chow V.T., 1992. Hidrolika Saluran Terbuka (Open Channel Hydraulics) Terjemahan. Erlangga: Jakarta. Departemen Pekerjaan Umum, 1990, Tata Cara Perencanaan Umum Krib di Sungai, SK SNI T – 01 – 1990 – F, Standar, Yayasan Badan Penerbit PU, Jakarta Daoed D.,2006, Jurnal Hubungan Sudut Tikungan Terhadap Debit Sedimen pada Saluran Segi Empat dan Dinding Tetap. Kristijatno,Chr.; Kirno,1996, Jurnal Pelindung Tebing Sungai dengan Krib Lulus Air. Legono D.,dkk,2006, Jurnal Kajian Pengaruh Konfigurasi Krib Terhadap Pola Arus di Belokan. Masloman H.,2006, Jurnal Analisis Gerusan dan Pengendapan Akibat Tegangan Geser Dasar pada Tikungan Sungai. Oehadijono, 1993. Dasar-Dasar Teknik Sungai. Universitas Hasanuddin Pallu,M.S., 2011. Sedimen Transport. Teknik Sipil Universitas Hasanuddin Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin, 2006. Pedoman Penulisan Tesis dan Disertasi Edisi 4. Makassar
Santoso, 2004, Jurnal Pengaruh Konfigurasi Bangunan Krib pada Belokan Sungai Dengan Sudut 900, Magister Teknik Sipil, UNDIP, Semarang. Sosrodarsono S., 2008, Perbaikan dan Pengaturan Sungai, PT. Tradnya Paramita, Jakarta. Triatmodjo B., 2008, Hidraulika II, Beta Offset: Yogyakarta Yuwono N., 1996, Perencanaan Model Hidraulik, Universitas Gadjah Mada, Yokyakarta
LAMPIRAN Tabel 1 Kecepatan aliran (α = 30°) Kecepatan (m/det) Lokasi Pengukuran
h = 3,50 cm Kiri
h = 4,50 cm
Tengah Kanan
Kiri
h = 5,50 cm
Tengah Kanan
Kiri
Tengah Kanan
Hulu Saluran
0.20
0.30
0.20
0.30
0.35
0.30
0.30
0.40
0.30
Awal Belokan/ Krib
0.30
0.40
0.30
0.40
0.45
0.30
0.40
0.40
0.30
Tengah/ Belokan
0.20
0.40
0.40
0.30
0.45
0.45
0.40
0.50
0.45
Hilir saluran
0.40
0.40
0.10
0.50
0.40
0.20
0.50
0.45
0.10
Tabel 2 Perhitungan debit aliran (α = 30°) Kecepatan (U0)
Debit (Q)
(cm )
(cm/det)
(cm /det)
3.50
187.25
30.00
5617.50
Q2
4.50
245.25
35.00
8583.75
Q3
5.50
305.25
40.00
12210.00
Kedalaman Aliran (h)
Luas Penampang Basah (A)
(cm) Q1
Variasi debit
2
3
Tabel 3 Perhitungan bilangan Reynold dan angka Froude Luas Panjang Kekentalan Kecepatan Kedalaman Keliling Kinematis Variasi Aliran (h) Penampang Basah (P) Karakteristik (U0) Basah (A) (R) (v) debit
Re = ((U0 * Fr = ((U0/((g * R)/v) h)^0,5))
(cm)
(cm2)
(cm2)
(cm)
(cm/det)
(cm2/det)
Q1
3.50
187.25
54.95
3.41
30.00
0.01
11970.70
0.51
Q2
4.50
245.25
56.36
4.35
35.00
0.01
17832.72
0.53
Q3
5.50
305.25
57.78
5.28
40.00
0.01
24745.37
0.54
Tabel 4 Rekapitulasi volume gerusan untuk berbagai simulasi penelitian Sudut Belokan α
Kedalaman Kecepatan Jarak Antar Debit Aliran Air Aliran Tiang Krib h (cm)
o
30
o
45
o
60
U (cm/det)
Q (cm3/det)
3.5
30
5617.5
4.5
35
8583.75
5.5
40
12210
3.5
30
5617.5
4.5
35
8583.75
5.5
40
12210
3.5
30
5617.5
4.5
35
8583.75
5.5
40
12210
x (cm) tanpa krib 0.5 1 1.5 tanpa krib 0.5 1 1.5 tanpa krib 0.5 1 1.5 tanpa krib 0.5 1 1.5 tanpa krib 0.5 1 1.5 tanpa krib 0.5 1 1.5 tanpa krib 0.5 1 1.5 tanpa krib 0.5 1 1.5 tanpa krib 0.5 1 1.5
Volume Persentase Volume Pengurangan Pengurangan Gerusan Gerusan Gerusan 3 3 (%) Vg (cm ) Vg (cm ) 41293.38 27314.65 30749.40 33633.66 73718.70 52760.15 56092.26 56703.92 87793.93 71068.64 81776.50 86685.16 62249.80 22493.35 41293.38 46790.00 67607.09 46849.46 48914.12 51571.88 83556.23 81982.04 82464.13 82748.20 52912.51 15754.44 28632.57 45398.46 77901.74 56386.86 60132.49 64763.26 88507.54 78426.23 84576.59 85659.23
13978.73 10543.98 7659.72 20958.56 17626.45 17014.79 16725.30 6017.44 1108.77 39756.44 20956.41 15459.79 20757.63 18692.97 16035.20 1574.19 1092.10 808.03 37158.07 24279.94 7514.05 21514.88 17769.25 13138.48 10081.30 3930.94 2848.31
33.85 25.53 18.55 28.43 23.91 23.08 19.05 6.85 1.26 63.87 33.67 24.84 30.70 27.65 23.72 1.88 1.31 0.97 70.23 45.89 14.20 27.62 22.81 16.87 11.39 4.44 3.22
Hubungan Jarak Antar Tiang dan Kecepatan Aliran
Kecepatan Aliran (m/det)
0.40 0.35 0.30 0.25
Q1 Q2 Q3
0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
Jarak Antar Tiang (cm)
Gambar 1. Grafik Hubungan jarak antar tiang dan kecepatan aliran dengan tiga variasi debit pada belokan sudut 30o
