STUDI MUATAN SEDIMEN DI MUARA SUNGAI KRUENG ACEH Muhammad Multazam1, Ahmad Perwira Mulia2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email:
[email protected] 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email:
[email protected] ABSTRAK Ada beberapa penyebab yang dapat mengakibatkan banjir, salah satunya adalah pengendapan sedimen pada sungai. Dalam menghitung besarnya muatan sedimen yang terdapat di sungai Krueng Aceh digunakan beberapa metode yang berhubungan dengan laju angkutan sedimen seperti metode Engelund and Hansen, metode Yangβs, metode Shen and Hung, metode Lane and Kalinske, dan metode Laursen. Untuk penggunaan metode tersebut dibutuhkan data-data antara lain data geometri sungai dan data yang didapat dari hasil analisis lab yang menyangkut karakteristik sedimen. Total muatan sedimen yang dihitung sangat dipengaruhi oleh nilai dari debit sungai dan nilai kedalaman dari sungai. Sebagai contoh dengan metode Engelund and Hunsen untuk debit maksimum Q 93,69 m3/detik dengan kedalaman sungai D 1,6 m, muatan endapannya adalah ππ = 27,51 kg/m/detik, untuk debit rata-rata Q 64,33 m3/detik dengan kedalaman sungai D 1.1 m, muatan endapannya adalah ππ = 27,33 kg/m/detik, untuk debit minimum Q 41,22 m3/detik dengan kedalaman sungai D 0,8 m, muatan endapannya adalah ππ = 21,64 kg/m/detik. Berdasarkan 5 metode di atas dengan data debit bulanan, estimasi besar endapan dihitung selama 1 tahun untuk periode tahun 2007 sd 2012. Kata kunci: Muatan sedimen, angkutan dasar, dan angkutan melayang STUDY OF SEDIMENT LOAD IN THE RIVER ESTUARY OF KRUENG ACEH ABSTRACT There are several causes that can lead to flooding, one of which is the deposition of sediment in the river. In calculating the amount of sediment load in the river contained Krueng Aceh used several methods for dealing with sediment transport rate, among others, is a method of Engelund and Hansen, Yang's method, the method of Shen and Hung, Lane and Kalinske method, and the method of Laursen. To use the method takes data such as river geometry data and the data obtained from the results of the lab. Calculated total sediment load is strongly influenced by the value of the discharge stream. As example with Engelund and Hunsen method where the maximum discharge occurs is 93.69 m3/ s with a water depth of 1.6 m, the sediment load is 27,51 kg/m/s, the average flow is 64.33 m3/ s with water depth 1.1 m, the sediment load is 27,33 kg/m/s, the minimum flow is 51.87 m3/ s with a water depth of 0.8 m, the sediment load is 21,64 kg/m/s. Based on the 5 methods above with the monthly flow data, large estimates of sediment can be calculated for 1 year for the period 2007 to 2012. Keywords: Sediment load, bed load and suspended load 1
1. PENDAHULUAN Sungai Krueng Aceh merupakan salah satu sungai terbesar yang terdapat di kota Banda Aceh. Sungai ini memiliki jumlah debit air yang cukup besar yang menjadikannya sebagai salah satu sungai yang berpotensi menimbulkan banjir yang dahsyat bilamana debit sungai meningkat diakibatkan oleh hujan lebat dan adanya proses pengendapan sedimen yang menyebabkan pendangkalan sungai. Dengan adanya proses pengendapan sungai, maka perlu untuk diketahui seberapa besar muatan sedimen yang terjadi di sungai tersebut. Dalam menghitung muatan sedimen banyak parameter yang harus dipertimbangkan, seperti besarnya debit sungai, ukuran lebar sungai, kemiringan sungai, kecepatan jatuh sedimen, dan parameter lainnya yang menyangkut karakteristik sedimen. Dalam menentukan karakteristik sedimen ini, diperlukan ujicoba lab untuk mendapatkan nilai parameter yang dibutuhkan menyangkut sedimen. Tujuan studi ini adalah untuk mengetahui jumlah muatan sedimen yang terdapat di Muara Sungai Krueng Aceh. Hasilnya dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam mengestimasi besarnya pengendapan sedimen yang terjadi di sungai tersebut. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Menghitung Kemiringan Dasar Sungai Perhitungan yang digunakan untuk mencari kemiringan dasar sungai adalah sebagai berikut (Yang, 2003): π=
βπ»
β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.
βπ
(1)
di mana π = kemiringan dasar sungai, βπ» = beda tinggi (meter), dan βπ = jarak memanjang (meter). 2.2. Menghitung Kedalaman Sungai Untuk menghitung kedalaman sungai dalam hal ini digunakan metode Einstein, di mana langkah-langkahnya adalah sebagai berikut (Yang, 2003): -
Asumsikan harga Rβ Hitung kecepatan geser πβ β² (m/detik)
πββ² = ( ππ
β² π)1/2 β¦β¦.β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.
2
(2)
di mana g = gravitasi (m/detik ). -
Mencari nilai koefisien πΏ πΏ=
11.6π£
2
πββ²
β¦β¦.β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.
(3)
β¦β¦.β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.
(4)
di mana π£ = viskositas kinematik (m /detik). -
Mencari nilai koefisien ππ ππ =
π65 πΏ
di mana π65 = diameter yang 65% dari total masa butiran lebih halus darinya (mm). -
Mencari nilai koefisien x berdasarkan nilai ππ dengan Gambar 1.
2
Gambar 1 Hubungan antara x dan ππ (Yang, 2003) -
Mencari harga kecepatan rata-rata V (m/detik) π
β² V = 5.75*πβ log (12.27π * x)
β¦β¦.β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.
π
β²
(5)
Mencari nilai koefisien Ρ°
Ρ°β² =
πΎπ βπΎ πΎ
π
35 * ππ
β²
β¦β¦.β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.
(6)
di mana π35 = diameter yang 35% dari total massa butiran lebih halus darinya (mm), πΎ = berat jenis air (kg/m3), dan πΎπ = berat jenis sedimen (kg/m3). -
π
Mencari nilai koefisien πββ²β² berdasarkan nilai Ρ°β² dengan Gambar 2.
π
Gambar 2 Hubungan antara πββ²β² dan Ρ°β² (Yang, 2003) 3
Hitung kecepatan geser πβ β²β² (m/detik) π πβ β²β² = (π β²β²)* V
-
...β¦.β¦β¦β¦.β¦β¦.β¦β¦..
(7)
...β¦β¦.β¦β¦β¦β¦β¦β¦..β¦
(8)
β
Mencari harga Rββ
-
Rββ = -
(πββ²β² )2 ππ
Tentukan harga R dan sesuaikan dengan kedalaman D dan luas penampang A R = Rβ + Rββ .β¦β¦.β¦β¦β¦.β¦β¦β¦..β¦ Tentukan nilai Q = A.V , dan ulangi perhitungan jika diperlukan.
-
(9)
di mana π
= jari-jari hidrolik (m). Catat bahwa kedalaman D β R untuk sungai yang lebar. 2.3. Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Shen and Hung Metode Shen and Hung adalah salah satu metode yang digunakan untuk menghitung muatan sedimen pada kasus bed load sediment transport. Persamaan yang digunakan dalam metode ini adalah sebagai berikut (Yang, 2003): log πΆπ‘ = β107404,459 + 324214,747. π¦ β 32630,589. π¦ 2 + 109503,872.π¦ 3 β¦
(10)
di mana πΆπ‘ = konsentrasi sedimen total (ppm), π¦ = koefisien yang mempengaruhi konsentrasi sedimen, dengan y=[
ππ 0,57 0,0075 ] π 0,32
β¦β¦..β¦β¦β¦β¦β¦β¦
πΊπ€ = πΎ β π β π· β π.β¦β¦.β¦β¦β¦β¦β¦..β¦
(11) (12)
di mana πΊπ€ = berat debit air (kg/detik), πΎ = berat jenis air (kg/m3), W = lebar sungai (m), dan D = kedalaman sungai (m), ππ = πΆπ‘ * πΊπ€ β¦...β¦β¦.β¦β¦β¦β¦β¦β¦..β¦ (13) di mana ππ = muatan sedimen (kg/detik). 2.4. Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Yangβs Metode Yangβs adalah salah satu metode yang digunakan untuk menghitung muatan sedimen pada kasus bed load transport sediment. Pada dasarnya persamaan yang digunakan dalam metode ini sama dengan metode Shen and Hung, yaitu dalam hal menghitung volume berat air dan muatan sedimen, akan tetapi perbedaannya terletak pada perhitungan konsentrasi sedimen totalnya, dimana banyak parameter yang harus dicari dan dihitung dalam metode ini. Persamaan yang digunakan dalam metode ini adalah sebagai berikut (Yang, 2003): log πΆπ‘ = 5,435 β 0,286 πππ ππ
log ( π β
πππ π π
))
π π50 π£
β 0,457 πππ
πβ π
+ ((1,799 β 0,409 log
β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦
π π50 π£
πβ
β 0,314 log( π ) (14)
di mana πΆπ‘ = konsentrasi sedimen total (ppm), π50 = diameter median (mm), π = kecepatan jatuh (m/detik), π£ = viskositas kinematik (m2 /detik), dan πππ = kecepatan kritis (m/detik).
4
2.5. Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Engelund and Hunsen Metode Engelund and Hunsen adalah salah satu metode yang digunakan untuk menghitung muatan sedimen pada kasus bed load sedimen transport. Persamaan yang digunakan dalam metode ini adalah sebagai berikut (Yang, 2003): ππ = 0,05 πΎπ π 2 [
1
π50
]2 [ ( πΎ
3
ππ
]2 β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..
(15)
ππ = πΎ β π· β π β¦........................................
(16)
πΎ π ( π β1) πΎ
π β πΎ)π50
di mana ππ = muatan sedimen (kg/m/detik), πΎπ = berat jenis sedimen (kg/m3), πΎ = berat jenis air (kg/m3), dan ππ = tegangan geser (kg/m2). 2.6. Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Laursen Metode Laursen adalah salah satu metode yang digunakan untuk menghitung muatan sedimen pada kasus bed load sedimen transport. Persamaan yang digunakan dalam metode ini adalah sebagai berikut (Kodoatie, 2013): 7
πΆπ‘ = 0.01πΎ (
π50 6 ππ ) ( π ππ50 πΎβπ 2
β 1) 10π
πβ (π)
β¦..β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..
π50 1/3 ) π·
β¦.. .......................... ππ50 = 4 β π50 β¦....................................... ππ =
58
(
(17) (18) (19)
di mana πΆπ‘ = konsentrasi sedimen (ppm), π = kecepatan jatuh (m/detik),dan ππ = tegangan geser πβ (kg/m2). Nilai koefisien f dihitung berdasarkan nilai π dengan Gambar 3.
Gambar 3 Hubungan antara π dan
πβ π
(Kodoatie,
2013)
5
2.7. Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Lane and Kalinske Metode Lane and Kalinske adalah salah satu metode yang digunakan untuk menghitung muatan sedimen pada kasus suspended load sedimen transport. Persamaan yang digunakan dalam metode ini adalah sebagai berikut (Yang, 2003): 15ππ ππ π€ = π. πΆπ . ππΏ exp( )β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.. (20) πβ π· 3 di mana ππ π€ = muatan sedimen (kg/m/detik), q = debit aliran (m /m/detik), a = ketebalan muatan dasar (m), dan πΆπ = konsentrasi sedimen melayang (ppm). Nilai koefisien ππΏ dihitung π berdasarkan nilai πβ dengan Gambar 4.
Gambar 4 Hubungan antara ππΏ dan
π πβ
(Yang, 2003)
3. METODOLOGI PENELITIAN DAN CONTOH PERHITUNGAN Lokasi penelitian sungai Krueng Aceh ini terletak di Provinsi Aceh dengan Ibukota Banda Aceh, di mana lokasi sungainya ini sangat strategis karena membelah kota Banda Aceh tersebut. Sungai yang akan dijadikan sebagai tempat penelitian tepatnya berada di Desa Lampulo, Kecamatan Kuta Alam, Banda Aceh. Kondisi geometri sungai yang cukup besar membuat pengambilan sampel untuk studi ini cukup rumit, untuk itu perlu adanya perencanaan yang matang sebelum memulai pengambilan sampel seperti persiapan alat yang akan digunakan di lapangan dan kondisi cuaca yang relatif baik agar dalam pengambilan sampel tidak terjadi permasalahan. Secara sistematis, penelitian ditunjukkan dengan diagram alir yang ditunjukkan pada Gambar 5. Urutan sistematika penyelesaian yang dilakukan adalah sebagai berikut. 1. Menentukan metode persamaan yang akan digunakan untuk menghitung muatan sedimen sehingga tidak timpang dalam mencari nilai parameter yang akan digunakan. 2. Melakukan survey lokasi yang akan dijadikan sebagai tempat objek penelitian. 3. Mengumpulkan data-data dari instansi tertentu yang nantinya akan digunakan sebagai referensi untuk menghitung persamaan yang akan digunakan dalam penelitian. 4. Melakukan pengambilan sampel sedimen di lapangan. 5. Melakukan uji laboratorium untuk mendapatkan karakteristik sedimen yang akan diteliti. 6
Mulai
Perumusan Masalah
Tujuan Mengetahui muatan sedimen yang terjadi dengan persamaan angkutan sedimen Pengambilan Data
Sekunder
Primer
e
1. Sampel sedimen 2. Survey lokasi
1. Peta topografi 2. Data penampang memanjang & melintang sungai
Uji laboratorium Perhitungan kemiringan dasar sungai
1. Mendapatkan karakteristik butiran sedimen. 2. Kecepatan jatuh
Perhitungan kedalaman rerata ruas sungai
Perhitungan muatan sedimen
Kesimpulan & Saran
Gambar 5 Diagram alir penelitian 7
Data-data yang diperlukan dalam penelitian ini, yaitu: 1. Data Primer Data primer adalah data yang diperoleh langsung dari lapangan yaitu data hasil survei. Data primer yang diperlukan antara lain: a. Sampel sedimen bed load. b. Sampel sedimen suspended load. 2. Data Sekunder Data sekunder yang diperlukan dalam penyelesaian adalah: a. Data Hidrologi Data hidrologi yang diperlukan adalah data debit sungai yang diperoleh dari Badan Wilayah Sungai I β PU Pengairan Banda Aceh. b. Data Topografi Data topografi digunakan untuk menentukan elevasi dan tata letak lokasi serta arah aliran jaringan sungai Krueng Aceh. c. Data Karakteristik Butiran Sedimen Hasil Uji Lab. Data karakteristik butiran sedimen diperlukan untuk menghitung total muatan sedimen. 3.1. Contoh Perhitungan Kedalaman Sungai Data yang digunakan adalah sebagai berikut : Debit sungai Q = 76.172 π3 / detik, ukuran diameter sedimen π65 = 0.68 mm, π35 = 0.38 mm, kemiringan sungai S = 0.00052, lebar dasar sungai W = 60 m, berat jenis sedimen πΎπ = 2654 kg/π3 ,berat jenis air πΎ = 999.14 kg/π3 , gravitasi g = 9.81 π2 /πππ‘ππ , dan viskositas kinematik π£ = 0.0000016. Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut : a. Diasumsikan Rβ= 0.333 m b. Hitung kecepatan geser πββ² = (ππ
β² π)1/2 = (9.81 β 0.333 β 0.000524)1/2 = 0.041 m/detik c. Mencari nilai koefisien πΏ =
11.6π£ πββ² π65
=
11.6β0.0000016 0.041
= 0.000453
0.00068
d. Mencari nilai koefisien ππ = πΏ = 0.000453 = 1.501 e. Nilai x didapatkan berdasarkan Gambar 1 = 1.56 f. Hitung kecepatan rata-rata V = 5.75πββ² log(12.27 0.333 0.00068
π
β² ππ
π₯) = 5.75 (0.041) log(12.27
1.56) = 0.936 m/detik
g. Mencari nilai koefisien Ρ°β² =
πΎπ βπΎ πΎ
π
35 * ππ
β² =
2654β999.14 999.14
0.00038
* 0.000524β0.333 = 3.591
π
h. Nilai koefisien πββ²β² didapatkan berdasarkan Gambar 2 = 13 i. Hitung kecepatan geser πβ β²β² = (πβπ β²β²)β1 π = ( 13 )β1 * 0.936 = 0.072 m/detik j. Mencari nilai Rββ =
(πβ β²β² )2 ππ
=
(0.072)2
9.81β 0.000584
= 0.904 m
k. Mencari nilai R = Rβ + Rββ = 0.333 + 0.904 = 1.237 m l. Dicoba nilai kedalaman 1.3 m, maka luas penampang A = 60 D + 2π·2 = 60 (1.30) + 2 (1.30)2 = 81.38 m2 , keliling basah P = 60 + 4.47 D = 60 + 4.47 (1.30) = 65.81 m, π΄ 81.38 Check nilai R = π = 65.81 = 1.237 (OK), Check nilai Q = A*V = 81.38 * 0.936 = 76.172 π3 / detik (OK), Jadi nilai D diperoleh adalah 1.3 m.
8
3.2. Contoh Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Shen and Hung Data yang digunakan adalah sebagai berikut : Debit sungai Q = 76.17 π3 / detik, kedalaman sungai D = 1.3 m, ukuran diameter sedimen π50 = 0.53 mm, kemiringan sungai S = 0.00052, lebar dasar sungai W = 60 m, berat jenis sedimen πΎπ = 2654 kg/π3 ,berat jenis air πΎ = 999.14 kg/π3 , gravitasi g = 9.81 π2 /πππ‘ππ , dan kecepatan jatuh π = 0.418 m/detik. Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut : a. Hitung luas Penampang A = W*D + 2 π·2 = 60*1.3 + 2 (1.3)2= 81.38 π2 π b. Hitung kecepatan rata-rata V = π΄ = 76.17/81.38 = 0.936 m/detik c. Hitung konsentrasi sedimen total log πΆπ‘ = β107404,459 + 324214,747. π¦ β 32630,589. π¦ 2 + 109503,872.π¦ 3 ππ 0,57
0.936β0.0005240,57
di mana : y = [ π0,32 ]0,0075 = [ ]0,0075= 0.9697 0.4180,32 Maka : log πΆπ‘ = β107404,459 + 324214,747. π¦ β 32630,589. π¦ 2 + 109503,872.π¦ 3 log πΆπ‘ = β107404,459 + 324214,747 β 0.9697 β 32630,589 β (0.9697)2 + 109503,872*(0.9697)3 Log πΆπ‘ = 0.101 ; πΆπ‘ = 1.2618 ppm d. Hitung berat debit air πΊπ€ = πΎ β π β π· β π = 999.14*60*1.30*0.936 = 72945.213 kg/detik e. Muatan Sedimen ππ = πΆπ‘ * πΊπ€ = (1.2618/1000000)*72945.213 = 0.092 kg/detik = 0.092 x (86400/1000) = 7.9488 ton/hari Maka, muatan sedimen untuk bulan Januari tahun 2007 dengan menggunakan Metode Shen and Hung adalah : ππ = 7.9488 x 31 hari = 246.413 ton/bulan. 3.3. Contoh Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Yangβs Data yang digunakan adalah sebagai berikut : Debit sungai Q = 76.17 π3 / detik, kedalaman sungai D = 1.3 m, ukuran diameter sedimen π50 = 0.53 mm, kemiringan sungai S = 0.00052, lebar dasar sungai W = 60 m, berat jenis sedimen πΎπ = 2654 kg/π3 ,berat jenis air πΎ = 999.14 kg/π3 , gravitasi g = 9.81 π2 /πππ‘ππ , dan kecepatan jatuh π = 0.418 m/detik. Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut : a. Hitung luas Penampang A = W*D + 2 π·2 = 60*1.3 + 2 (1.3)2= 81.38 π2 π b. Hitung kecepatan rata-rata V = π΄= 76.17/81.38 = 0.936 m/detik c. Hitung kecepatan geser U* = ( g.R.S )0,5= ( 9.81*1.237*0.000524)0,5 = 0.0794 m/detik d. Hitung nilai bilangan Reynold Re =
πβπ50 π£
=
0.07974β0.00053 0.0000016
= 26.413 m/detik
2,5
e. Hitung harga parameter kecepatan kritis πππ =log π
πβ0,06 + 0,66 =
2,5 log(26.413)β0,06
+
0,66 = 2.49578 m/detik f. Hitung konsentrasi sedimen total ππ πβ ππ log πΆπ‘ = 5,435 β 0,286 πππ π£ 50 β 0,457 πππ π + ( 1,799 β 0,409 log π£ 50 β 0,314 log πβ π
) log (
ππ π
β
πππ π π
)
log πΆπ‘ = 5,435 β 0,286 πππ 0.418β 0.00053
0.418β 0.00053
β 0,457 πππ
0.0000016 0.07974 0.936β0.000524
0.07974
+ ( 1,799 β 0,409 log
0.418 2.49578β0.000524
β 0,314 log 0.418 ) log ( β ) 0.418 0.418 log πΆπ‘ = 2.46413 ; πΆπ‘ = 291.158 ppm g. Hitung berat debit air πΊπ€ = πΎ β π β π· β π = 999.14*60*1.30*0.936 = 72945.213 kg/detik 0.0000016
9
h. Muatan Sedimen ππ = πΆπ‘ * πΊπ€ = ( 291.158/1000000 ) * 72945.213 = 21.2386 kg/detik = 21.2386 x (86400/1000) = 1835.015 ton/hari Maka, muatan sedimen untuk bulan Januari tahun 2007 dengan menggunakan Metode Yangβs adalah : ππ = 1835.015 x 31 hari = 56885.465 ton/bulan. 3.4. Contoh Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Engelund and Hunsen Data yang digunakan adalah sebagai berikut : Debit sungai Q = 76.17 π3 / detik, kedalaman sungai D = 1.3 m, ukuran diameter sedimen π50 = 0.53 mm, kemiringan sungai S = 0.00052, lebar dasar sungai W = 60 m, berat jenis sedimen πΎπ = 2654 kg/π3 ,berat jenis air πΎ = 999.14 kg/π3 , gravitasi g = 9.81 π2 /πππ‘ππ , dan kecepatan jatuh π = 0.418 m/detik. Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut : a. Hitung luas Penampang A = W*D + 2 π·2 = 60*1.3 + 2 (1.3)2= 81.38 π2 π b. Hitung kecepatan rata-rata V = π΄= 76.17/81.38 = 0.936 m/detik c. Hitung muatan sedimen ππ = 0,05 πΎπ π 2 [
π50 πΎ π ( π β1) πΎ
1
]2 [ (πΎ
ππ
π β πΎ)π50
3
]2
ππ
ππ = πΎ β π· β π= 999.14 β 1.30 β 0.000524= 0.68061 π2 ππ = 0,05 πΎπ π 2 [
π50 πΎ π ( π β1) πΎ
1
]2 [
ππ (πΎπ β πΎ)π50
3
]2 = 0,05 *2654*(0.936)2 [
1 2 2654 9.81 ( β1) 999.14
0.00053
]
0.68061
[( 2654β999.14)0.00053]3/2 = 0.45378 (kg/m/detik) d. Muatan Sedimen Total ππ = π * ππ = 60 * 0.45378 = 27.227 kg/detik = 27.227 x (864000/1000) = 2352.413 ton/hari Maka, muatan sedimen untuk bulan Januari tahun 2007 dengan menggunakan Metode Engelund and Hunsen adalah : ππ = 2352.413 x 31 hari = 72924.803 ton/bulan. 3.5. Contoh Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Laursen Data yang digunakan adalah sebagai berikut : Debit sungai Q = 76.17 π3 / detik, kedalaman sungai D = 1.3 m, ukuran diameter sedimen π50 = 0.53 mm, kemiringan sungai S = 0.00052, lebar dasar sungai W = 60 m, berat jenis sedimen πΎπ = 2654 kg/π3 ,berat jenis air πΎ = 999.14 kg/π3 , gravitasi g = 9.81 π2 /πππ‘ππ , dan kecepatan jatuh π = 0.418 m/detik. Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut : a. Hitung luas Penampang A = W*D + 2 π·2 = 60*1.3 + 2 (1.3)2= 81.38 π2 π b. Hitung kecepatan rata-rata V = π΄ = 76.17/81.38 = 0.936 m/detik c. Hitung kecepatan geser U* = (g.R.S)0,5= ( 9.81*1.237*0.000524)0,5 = 0.0794 m/detik d. Hitung nilai ππ dan ππ50 πΎβπ£ 2 π
999.14β(0.936)2 0.00053
ππ = 58 ( π·50 )1/3 = ( 1.3 )1/3 = 1.1213 kg/π2 58 ππ50 = 4 β π50 = 4 β ( 0.00053 ) = 0.00212 7
e.
πβ
( ) π π 6 Menghitung nilai πΆπ‘ = 0.01πΎ ( π50 ) (π π β 1) 10π π , nilai f diperoleh dari Gambar π50 (0.191) 0.00053 1.1213 = 8.8, maka πΆπ‘ = 0.01( 999.14 )( 1.3 )7/6 (0.00212 β 1) 108.8 = 0.324 ppm
3
f. Muatan Sedimen ππ = πΆπ‘ * π= 76.17 * 0.324 = 24.702 kg/detik = 24.702 x (86400/1000) = 2134.28 ton/hari Maka, muatan sedimen untuk bulan Januari tahun 2007 dengan menggunakan Metode Laursen adalah : ππ = 2134.2834 x 31 hari = 66162.785 ton/bulan. 10
3.6. Contoh Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Lane and Kalinske Data yang digunakan adalah sebagai berikut konstanta sedimen πΆπ = 47,2 mg/L, ketebalan muatan dasar a = 0.01 m , debit aliran q = 76.17 π3 /πππ‘ππ , kecepatan jatuh π = 0.418 m/detik. Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut : a. Hitung kecepatan geser U* = (g.R.S)0,5= ( 9.81*1.237*0.000524)0,5 = 0.0794 m/detik b. Melalui Gambar 4 didapat nilai koefisien ππΏ = 5.2 c. Muatan Sedimen ππ π€ = π.πΆπ . ππΏ exp (15ππ/πβπ·) ππ π€ = 76.17 x 47.2 x 0.001 x 5.22 exp (15(0.418)(0.01)/ 0.079π₯1.3) = 74.711 kg/m/detik = 74.711 x (86400/1000) = 6455 ton/m/hari Maka, muatan sedimen untuk bulan Januari tahun 2007 dengan menggunakan Metode Lane and Kalinske adalah : ππ π€ = 6455 x 31 hari = 200105 ton/m/bulan. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai Berdasarkan data penampang melintang sungai, diketahui kemiringan rata-rata sungai yang ditunjukkan dalam Tabel 4.1. Tabel 4.1. Data Kemiringan Rata-Rata Sungai Krueng Aceh Zona 1 2 3 4 5
Beda Tinggi (βπ») (meter) ( 1.783-1.689 ) = 0.094 ( 1.916-1.883 ) = 0.033 ( 1.916-1.900 ) = 0.016 ( 1.900-1.872 ) = 0.028 ( 1.883-1.792 ) = 0.091 Kemiringan rata-rata
Jarak memanjang (βπ) (meter) 100 m 100 m 100 m 100 m 100 m
Kemiringan 0.00094 0.00033 0.00016 0.00028 0.00091 0.000524
4.2. Perhitungan Kedalaman Sungai Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan maka didapatlah nilai daripada kedalaman sungai yang ditunjukkan dalam Tabel 4.2.
11
Tabel 4.2. Kedalaman sungai Tahun
Bulan
Debit rata-rata (ππ / detik)
Kedalaman ( m )
2007
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
76.172 57.97 64.12 64.73 68.22 67.92 62.28 64.96 78.01 86.81 89.31 90.98 62.53 52.98 51.87 61.26 65.94 61.88 58.35 60.83 60.30 59.62 53.84 57.76 66.23 58.13 55.95 63.46 69.19 65.69 62.56 64.33 72.36 70.72 77.07 73.45 65.98 58.71 63.46 69.08 73.57 72.66 67.02 67.13 70.86 73.94 87.69 93.69 59.74 59.86 64.22 66.21 70.83 66.49 64.22 64.90 70.58 73.18 85.18 89.51 60.98 59.50 56.99 63.16 67.42 62.61 61.48 62.21 71.62 70.63 76.39 74.35
1.300 0.993 1.101 1.113 1.165 1.163 1.073 1.115 1.335 1.476 1.514 1.544 1.075 0.914 0.893 1.064 1.136 1.067 1.007 1.048 1.038 1.027 0.931 0.995 1.134 1.005 0.967 1.091 1.186 1.127 1.075 1.107 1.238 1.219 1.316 1.261 1.136 1.006 1.094 1.187 1.256 1.243 1.151 1.153 1.213 1.264 1.485 1.587 1.029 1.027 1.107 1.138 1.214 1.147 1.106 1.114 1.209 1.252 1.448 1.518 1.048 1.028 0.977 1.087 1.158 1.074 1.011 1.069 1.227 1.208 1.307 1.271
2008
2009
2010
2011
2012
12
4.3. Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Shen and Hungβs Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan dengan metode Shen and Hungs maka didapatlah total muatan sedimen tiap tahunnya yang ditunjukkan dalam Tabel 4.3. Tabel 4.3. Jumlah Muatan Sedimen (ton) Tahun TOTAL 2007 2819.915 2008 2307.095 2009 2596.401 2010 2798.783 2011 2707.615 2012 2647.56 4.4. Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Yangβs Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan dengan metode Yangβs maka didapatlah total muatan sedimen tiap tahunnya yang ditunjukkan dalam Tabel 4.4. Tabel 4.4. Jumlah Muatan Sedimen (ton) Tahun TOTAL 2007 652263.81 2008 533744.6 2009 600651.2 2010 647272.5 2011 626026.9 2012 612332.7 4.5. Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Engelund and Hunsen Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan dengan metode Engelund and Hunsen maka didapatlah total muatan sedimen tiap tahunnya yang ditunjukkan dalam Tabel 4.5. Tabel 4.5. Jumlah Muatan Sedimen (ton) Tahun 2007 2008 2009 2010 2011 2012
TOTAL 832089 698220 784950 835617 816195 774368
13
4.6. Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Laursen Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan dengan metode Laursen maka didapatlah total muatan sedimen tiap tahunnya yang ditunjukkan dalam Tabel 4.6. Tabel 4.6. Jumlah Muatan Sedimen (ton) Tahun 2007
TOTAL 815014.80
2008 2009 2010 2011 2012
969580.5 837485.4 831752.8 885173.4 848137.3
4.7. Perhitungan Muatan Sedimen dengan Metode Lane and Kalinske Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan dengan metode Lane and Kalinske maka didapatlah total muatan sedimen tiap tahunnya yang ditunjukkan dalam Tabel 4.7. Tabel 4.7. Jumlah Muatan Sedimen (ton) Tahun 2007
TOTAL 2221569
2008 2009 2010 2011 2012
1797415 2031204 2195527 2122147 2001211
Berikut dapat dilihat besarnya total muatan sedimen yang terjadi tiap tahunnya dari beberapa metode perhitungan yang dipakai yang ditunjukkan dalam Gambar 6.
14
Muatan Sedimen (ton)
2500000 2000000 Metode Lane and Kalinske
1500000
Metode Laursen 1000000
Metode Engelund and Hansen Metode Yang's
500000
Metode Shen and Hung's 0 2007
2008
2009
2010
2011
2012
Tahun
Gambar 6 : Gabungan Beberapa Metode Perhitungan Muatan Sedimen
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Dari hasil pembahasan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Dari hasil perhitungan yang dilakukan pada tahun 2007 didapat besarnya muatan sedimen dengan menggunakan metode shen hung adalah sebesar 2819.915 ton, dengan menggunakan metode Yang didapat muatan sedimen sebesar 652263.81 ton , dengan menggunakan metode Engelund and Hansen didapat muatan sedimen sebesar 832089.66 ton, dengan menggunakan metode Lane and Kalinske didapat muatan sedimen sebesar 2221569 ton, dengan menggunakan metode Laursen didapat muatan sedimen sebesar 815014.80 ton. 2. Dari hasil peneniltian untuk muara sungai Krueng Aceh didapat hasil muatan sedimen yang paling tinggi berada pada tahun 2007 yaitu 2221569 ton (metode Lane and Kalinske), ini disebabkan karena nilai konsentrasi sedimen (πΆπ ) yang tinggi pada tahun tersebut. 3. Dari hasil analisa dapat disimpulkan bahwa metode yang digunakan untuk perhitungan muatan sedimen adalah metode Engelund and Hansen, karena dalam metode ini digunakan parameter qs, dimana dipengaruhi oleh lebar sungai dan faktor tegangan geser, karena pergerakan sedimen sangat dipengaruhi oleh tegangan geser, kecepatan kritis dan gaya angkat. 5.2.Saran 1. Dalam penelitian ini digunakan hanya 5 metode perhitungan angkutan sedimen, untuk penelitian lebih lanjut disarankan analisis lebih mendalam tentang perbedaan hasil hitungan yang terjadi. 2. Untuk meyakini hasil hitungan, perlu dicari nilai angkutan endapan yang diperoleh di lapangan yang dapat dijadikan pedoman.
15
6. DAFTAR PUSTAKA _________, (2012). Aceh Dalam Angka. Badan Pusat Statistik Provinsi Aceh, Banda Aceh. Sosrodarsono, Suyono.1985. Perbaikan Dan Pengaturan Sungai. PT PRADNYA PARAMITA. Jakarta. Soemarto, CD. 1986. Hidrologi Teknik. Usaha Nasional. Surabaya. Anasiru, T. 2006. Angkutan Sedimen Pada Muara Sungai Palu. Jurnal SMARTek, No. 1 Volume 4. Universitas Tadulako Palu. Ratih dkk. 2012. Laporan Praktikum Hidrolika. Laboratorium Hidrolika, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik. Universitas Sumatera Utara. Tobing, A. K. (2011). Studi Kecepatan Jatuh di Pantai Berlumpur. Tugas Akhir, Universitas Sumatera Utara, Medan. Ronggodigdo, S. (2011). Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap Pendangkalan Di Muara Sungai Belawan. Tugas Akhir, Universitas Sumatera Utara, Medan. Isma, F. (2010). Studi Karakteristik Muara Sungai Belawan. Tugas Akhir, Universitas Sumatera Utara, Medan. Triatmodjo, B. 1999. Teknik Pantai. Yogyakarta : Beta Offset Yang, C.T. (2003). Sediment Transport. Krienger Poblishing Company, Florida. Boangmanalu, A. (2013). Kajian Laju Angkutan Sedimen Pada Sungai Wampu. Tugas Akhir, Universitas Sumatera Utara, Medan. Kodoatie, R. J. 2013. Rekayasa Dan Manajemen Banjir Kota. Yogyakarta : ANDI Offset. Mawardi, M. 2012. Rekayasa Konservasi Tanah Dan Air. Yogyakarta : Bursa Ilmu. Widyanto, A. 2007. Penyusunan Master Plan dan Detail Desain Pengembangan Pelabuhan Perikanan Samudera Lampulo Banda Aceh. Jurnal Tugas Akhir, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh.
16
17
