Analisa angkutan sedimen Bengawan Solo

7/24/2019 Analisa angkutan sedimen Bengawan Solo

1/45

ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS

SERENAN-CEPU

HALAMAN JUDUL

ANALYSIS OF BENGAWAN SOLOSSEDIMENT TRANSPORTIN SERENAN-CEPUSEGMENT

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

2012


2/45

ii

HALAMAN PERSETUJUAN


SERENAN-CEPU

HALAMAN PERSETUJUAN

ANALYSIS OF BENGAWAN SOLOSSEDIMENT TRANSPORT

IN SERENAN-CEPUSEGMENTSKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

AHMAD GHUFRON ISMAILNIMI0108048

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan:

Dosen Pembimbing I

Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng

NIP. 19510710 198103 1 003

Dosen Pembimbing II

Ir. Suyanto, MM

NIP. 19520317 198503 1 001


3/45

iii

HALAMAN PENGESAHAN


SERENAN-CEPU

ANALYSIS OF BENGAWAN SOLOSSEDIMENT TRANSPORT

IN SERENAN-CEPUSEGMENT

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 : Jumat

Tanggal : 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


4/45

iv

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


5/45


6/45

vi

ABSTRACT

Ahmad Ghufron Ismail.2013. Analysis Of Bengawan Solos SedimentTransport 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 includeanalysis 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.


7/45

vii

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


8/45

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................ iHALAMAN 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

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

2.1.2 Sedimen...................................................................................... 5

2.2 LANDASAN TEORI................................................................................ 72.2.1 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 DATA YANG DIPERLUKAN................................................................ 18

3.3 METODE PENGAMBILAN SAMPEL................................................... 18


9/45

ix

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

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

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN......................................................... 23

4.1 LETAK PENGAMBILAN SAMPEL....................................................... 234.2 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


10/45

x

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............................................ 25Tabel 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 OutputAnalisis Angkutan Sedimen dengan HEC-RAS............................... 29

Tabel 4.10 Hasil Perbandingan Angkutan Sedimen Analisis dengan Pengukuran......... 30


11/45

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Ilustrasi rumus persamanaan energi pada aliran mantap............................ 7Gambar 3.1 Lokasi Pengambilan sampel.................................................................. 17

Gambar 3.2 Current meterdengan Nomer Kincir 4-277314...................................... 19

Gambar 3.3 Sediment Samplerjenis USDH-48......................................................... 19

Gambar 3.4 Sketsa Lokasi Pengambilan Sampel....................................................... 20

Gambar 3.5 Diagram Penelitian............................................................................... 22

Gambar 4.1Profil Memanjang Bengawan Solo........................................................ 27


12/45

xii

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL

*uf =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) (m/s)

Vas = Volume air sampel (ml)

Vcr = Kecepatan kritis (m/s)

Ws = Berat sedimen kering (gr)


13/45


14/45

xiv

GLOSSARY

Wash load = angkutan partikel halus yang dapat berupalempung (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 darisuspended loaddan bed load

Point-integrated

sampling

= metode pengukuran arus pada sungai yang

dilakukan dengan mentukan bebrapa titik sesuai

kedalaman sungai tersebut


15/45

1

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 dicoba.


16/45

2

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 adalahsuspended sediment.

1.4 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

a. Mengetahui karakteristik angkutan sedimen Bengawan Solo Ruas Serenan-

Cepu.

b.

Memperoleh metode pendekatan yang tepat untuk menganalisis angkutansedimen pada Bengawan Solo Ruas Serenan-cepu.


17/45

3

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.


18/45

4

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 masing-

masing 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 chi-

square 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.


19/45

5

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 antarakecepatan 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.


20/45

6

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 Shen-

Hung, Brownlie, Karim-Kennedy dan Karim.

Penelitian ini juga 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.


21/45

7

2.2 LANDASAN TEORI

2.2.1 Aliran Mantap (Steady Flow)

Aliransteady flow didasarkan pada persamaan energi yang dinyatakan dalam

persamaan sebagai berikut:

ehg

vZY

g

vZY

22

2

1111

2

2222

(2.1)

dengan:

Y1, Y2 = kedalaman aliran (m)

Z1,Z2 = elevasi dasar saluran (m)

v1, v2 = kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m/s)1, 2 = koefisien bobot kecepatan

g = percepatan gravitasi (m/s2)

he = kehilangan tinggi energi (m)

Rumus persamaan energi diilustrasikan padaGambar 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

Tabel2.1.


22/45

8

Tabel 2.1 Koefisien Kekasaran Manning

Kondisi dan tipe alurKekasaran Manning

Min normal Maks

A. Sungai Kecil (Lebat muka air < 30 m)I. Mengalir pada Dataran rendah

1. Alur Bersih, lurus, elevasi muka air penuh, tidak ada celahatau bagian yang dalam 0,025 0,030 0,033

2. Sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu dan rumputtanaman 0,030 0,035 0,040

3. Alur Bersih, melingkar, dengan bagian dalam dan dangkal 0,033 0,040 0,0454. Sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu dan rumput

tanaman 0,035 0,045 0,0505. Sama seperti diatas tetapi elevasi muka air lebih rendah dan

lebih banyak perubahan kemiringan dan lebar 0,040 0,048 0,0556. sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu 0,045 0,050 0,060

7. Penggal sungai dengan aliran pelan, penuh rumput, dengankolam yang dalam 0,050 0,070 0,080

8. Alur banyak rumput, alur-alur yang dalam atau lintasan banjirdengan tegakan pohon dan semak 0,075 0,100 0,150

II. Sungai pengunungan, pada alur tidak ada vegetasi, tebing sungaicuram, pohonan semak pada tebing tenggelam saat muka airtinggi

1. Dasar sungai ; Krikil, Krakal, dengan beberapa batu-batubesar 0,030 0,040 0,050

2. dasar sungai ; Krakal dengan batu-batu besar 0,040 0,050 0,070

B. Bantaran BanjirI. Bantaran untuk padang gembalaan (padang rumput), tanpa semak

belukar1. Rumput rendah 0,025 0,030 0,0352. Rumput Tinggi 0,030 0,035 0,050

II. Bantaran untuk tegalan

1. Tidak ada tanaman 0,020 0,030 0,0402. Tanaman dewasa ditanam berderet 0,025 0,035 0,045

3. Tanaman dewasa ditanam tidak berderet 0,030 0,040 0,050III. Bantaran ditumbuhi semak belukar

1. Semak jarang, rumput lebat 0,035 0,050 0,070

2. Semak dan pohon jarang 0,040 0,060 0,0803. Semak sedang sampai lebat 0,070 0,100 0,160

IV. Bantaran dengan pohon-pohon

1. Pohon ditanam rapat, pohon lurus 0,110 0,150 0,2002. Tanah yang dibersihkan dengan tunggul tanaman, yang tidak

tumbuh 0,030 0,040 0,050

3. Sama seperti diatas, tetapi tunggul kayu ditumbuhi daun

lebat 0,050 0,060 0,0804. Tagekan pohon rapat, pohon yang rendah sedikit, sedikit

semak belukar, tinggi muka air dibawah ranting pohon 0,080 0,100 0,1205. Sama Seperti diatas, tetapi tinggi muka air banjir mencapai

ranting pohon 0,100 0,120 0,160

C. Sungai besar (lebar muka air banjir > 30 m) Nilai n lebih rendah darisungai kecil pada kondisi yang sama, sebab tebing sungai relatif lebihkecil dari luas tampang basah, sehingga tahanan geser lebih kecil

I. Mengalir pada Dataran rendah1. Bagian yang teratur tanpa batu-batu besar dan semak 0,025 - 0,0602. bagian yang tidak teratur dan kasar 0,035 - 0,100

Sumber: SNI 2830:2008


23/45

9

2.2.3 Sedimen

a. 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

klasifikasiAmerican Geophysical Union(AGU) ditunjukkan padaTabel 2.2.

Tabel 2.2 Klasifikasi Material Sedimen Berdasarkan Pada Skala Klasifikasi

American Geophysical Union (AGU)

No Sediment Material

Grain Diameter

Range

(mm)

Geometric Median

Diameter

(mm)

1 Clay 0,0020,004 0,003

2 Very Fine Silt 0,0040,008 0,006

3 Fine Silt 0,0080,016 0,011

4 Medium Silt 0,0160,032 0,0235 Coarse Silt 0,0320,0625 0,045

6 Very Fine Sand 0,06250,125 0,088

7 Fine Sand 0,1250,25 0,177

8 Medium Sand 0,250,5 0,354

9 Coarse Sand 0,51 0,707

10 Very Coarse Sand 12 1,41

11 Very Fine Gravel 24 2,83

12 Fine Gravel 48 5,66

13 Medium Gravel 816 11,3

14 Coarse Gravel 1632 22,6

15 Very Coarse Gravel 3264 45,3

16 Small Cobbles 64128 90,5

17 Large Cobbles 128256 181

18 Small Boulders 256512 362

19 Medium Boulders 5121024 724

20 Large Boulders 10242048 1448

Sumber: Gary W Brunner, 2010


24/45

10

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= 2500-

2700 kg/m3.

c. Konsentrasi Sedimen Melayang

Konsentrasi sedimen melayang merupakan perbandingan jumlah sedimen yang

terkandung dalam air. Konsentrasi ditentukan dengan rumus:

6x10Vas

WsC (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 (2.3

dengan,

Qs = angkutan sedimen (ton/hari)

k = faktor konversi satuan (= 0,0864)

C = konsentrasi sedimen (mg/l)

Q = debit aliran sungai (m3/s)

e. 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 tanah menggunakan rumus:


25/45

11

1)(g.d.F s1 (2.4)

dengan,

1)(.g.d36.v

1)(.g.d36.v

32F

s

3

2

s

3

2

1

(2.5)

dengan,

d = diameter butiran (m)

s = rapat massa butir


F1 = koefisien endap


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 padaTabel 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 padaTabel 2.3.

Tabel 2.3 Kisaran Jangkauan Parameter pada Analisis Angkutan Sedimen

MetodeDiameter

(mm)

diameter

median

(mm)

specific

gravity

Kecepatan

(fps)

Kedalaman

(ft)

gradien

energi

lebar

saluran

(ft)

Ackers-

White

0,04-7,00 - 1,0-2,7 0,07-7,1 0,01-1,40,00006-

0,037

0,23-4

Engelund-

Hansen- 0,19-0,93 - 0,65-6,34 0,19-1,33

0,000055

-0,019-

Laursen(Copeland)

- 0,011-29 - 0,068-9,4 0,03-540,000002

1-0,025

0,25-3640

Meyer-Peter

Muller0,4-29 - 1,25-4,0 1,2-9,4 0,03-3,9

0,0004-0,02

0,5-6,6

Toffaleti 0,062-4,00,095-

0,91- 0,7-7,8 0,07-56,7

0,000002

-0,019

0,8-

3640

Yang 0,15-1,7 - - 0,04-50 0,04-500,000043

-0,029

0,44-

1750

Sumber: Gary W Brunner, 2010


26/45

12

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 2,5 mm. Rumus umum angkutan sedimen dengan metode Ackers-

White sebagai berikut (Gary W Brunner, 2010):

n*

sgr

V

uD.

.s.dGX

(2.6)

1

A

FC.G

gr

gr

(2.7)

dengan,X = Konsentrasi sedimen (ppm)

Ggr = Parameter angkutan sedimen

s = Specific gravitysedimen

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:

2/3

50

0502

ss

1

0,05g

d

g

dV

ss

(2.8)

dengan,gs = Konsentrasi sedimen (ton/s)

w = Berat jenis air (ton/m

3

)


27/45

13

s = Berat jenis butiran (ton/m3)

V = Rata-rata kecepatan saluran (m2/s)

o = Tegangan dasar saluran rata-rata (ton/m2)

d50 = 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 rata-

rata 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:

*0

6/7

101,0u

fD

dC

c

sm (2.9)

dengan,

Cm = Konsentrasi sedimen (ton/m3)

G = Berat jenis air (ton/m3)

ds = Diameter partikel rata-rata (m)

D = Kedalaman efektif aliran (m)

o = Tegangan geser butiran dasar (ton/m2)

c = Tegangan geser dasar maksimum (ton/m2)

*uf =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 menggunakan partikel sedimen dengan


28/45

14

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:

zn

dR

Mgv

zn

m

zn

ssL

v

v

765,01

224,11

756,01

756,01

(2.10)

zn

RRR

Mgv

znznz

ssM

vv

1

24,115,224,11

11244,0

(2.11)

zn

RR

RR

Mgv

zn

zn

zz

ssU

v

v

5,11

5,25,224,11

5,11

5,11

5,0244.0

(2.12)

znmsb vdMg756,01

2 (2.13)

vnzvL VRnCM 765,012,43 (2.14)

sbssUssMssLs ggggg (2.15)

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 Mller didasarkan pada data eksperimen telah diuji secara

luas dan digunakan untuk sungai dengan sedimen yang relatif kasar. Tingkat


29/45

15

angkutan sebanding dengan perbedaan antara tegangan geser rerata yang bekerja

pada butiran dan tegangan geser kritis. Persamaan angkutan umum untuk fungsi

Meyer-Peter Mller adalah:

g-

g0.25+d)-0.047(=DS

k

k 2/3s

s

s

2/31/3

msr

r

3/2

'

(2.16)

dengan:

gs = Satuan angkutan sedimen (ton/s/m)

kr = Koefisien kekasaran

kr = Koefisien kekasaran berdasarkan butiran

= Berat jenis air (ton/m3)

s = 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:

..log.

log.314,0.

log.409,0799,1

log.457,0.

log.286,0435,5

log *

*

SVSV

ud

ud

C

cr

si

si

t (2.17)

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

SVSV

ud

ud

C

cr

si

si

t

..log.

log.282,0.

log.305,0784,2

log.816,4.

log.633,0681,6

log *

*

(2.18)

dengan,

Ct = Konsentrasi sedimen (ppm)


30/45

16


dm = diameter butiran (m)


ux = kecepatan geser (m/s)

S = rapat massa butirV = kecepatan aliran (m/s)

Vcr = Kecepatan kritis (m/s)


31/45

17

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 Serenan-

Cepu dipilih mengingat ruas tersebut dapat dikatakan mewakili Bengawan Solo

dari Hulu hingga hilir.Lokasi pengambilan dapat dilihat padaGambar 3.1.

Gambar 3.1 Lokasi Pengambilan sampel


32/45

18

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 padaGambar 3.2.


33/45

19

Gambar 3.2 Current meterdengan Nomer Kincir 4-277314

d. Sediment sampler

Sediment sampleryang digunakan adalah sedimen sampler jenis USDH-48

seperti padaGambar 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 Samplerjenis USDH-48

e. Kartu pengukuran debit

f. Botol 500 ml, tiga buah

g. Kalkulator

h.

Data TMA dari AWLR

i. Cross Sectiontampang


34/45


35/45


36/45

22

3.5 TAHAPAN PENELITIAN

Tahapan penelitian ditunjukkan padaGambar 3.5.

Gambar 3.5 Diagram Penelitian

Pengukuran Debit Aktual danPengambilan Sampel Sedimen

Sampel SedimenDebit AktualGeometri Sungai

AnalisisDengan Program HEC-RAS

Steady flow

Parameter Alirandebit,elevasi muka air,

kecepatan, luas basah,lebar permukaan

Analisis Angkutan SedimenDengan Program HEC-RAS

Angkutan Sedimen

Mulai

Selesai

Analisis Butiran(Lab. Mekanika Tanah UNS)

Parameter Sedimen- Berat Jenis- Konsentrasi

- Distribusi Ukuran(D50, D84, D90)


37/45

23

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.

Tabel 4.1 Titik Pengambilan Sampel Sedimen

No LokasiQtotal

(m

3

/s)

Nama

Sampel

Letak

(m)

Dari

1.

SERENAN 67,039

S-1/6Q 10,8 Kanan Sungai

2. S-3/6Q 22,8 Kanan Sungai

3. S-5/6Q 9,8 As Pilar

4.

JURUG 133,421

J-1/6Q 11,8 Kiri Sungai

5. J-3/6Q 10,1 As Pilar

6. J-5/6Q 25,4 As Pilar

7.

KAJANGAN 174,478

K-1/6Q 14,3 Kiri Sungai

8. K-3/6Q 8,6 As Pilar ke-1

9. K-5/6Q 21,8 As Pilar ke-1

10.

CEPU 313,933

C-1/6Q 17,08 Kiri Sungai

11. C-3/6Q 7,51 As Pilar ke-112. C-5/6Q 33,39 As Pilar ke-1

4.2 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.


38/45

24

4.2.1 Konsentrasi Sedimen

Besarnya kandungan sedimen pada berbagai titik pengambilan dapat dilihat pada

Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Konsentrasi Sedimen (Ct)

No Nama SampelCt

(mg/l)

Ctrerata(mg/l)

1. S-1/6Q 600

6222. S-3/6Q 600

3. S-5/6Q 667

4. J-1/6Q 572

6575. J-3/6Q 6676. J-5/6Q 733

7. K-1/6Q 446

4678. K-3/6Q 488

9. K-5/6Q 468

10. C-1/6Q 594

74411. C-3/6Q 1011

12. C-5/6Q 627

4.2.2 Berat Jenis Sedimen

Besarnya berat jenis sedimen untuk setiap titik lokasi pengambilan dapat dilihat

padaTabel 4.3.

Tabel 4.3 Berat Jenis Sedimen (Gs)

No Nama Sampel Gs Gsrerata

1. S-1/6Q -

3,5062. S-3/6Q 2,805

3. S-5/6Q 4,207

4. J-1/6Q 3,005

3,1055. J-3/6Q 3,205

6. J-5/6Q 3,005

7. K-1/6Q 2,235

2,5638. K-3/6Q 2,001

9. K-5/6Q 2,880

10. C-1/6Q 2,235

2,35611. C-3/6Q 1,953

12. C-5/6Q 2,280


39/45

25

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.

DariTabel 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 padaTabel 4.4 danTabel 4.5.

Tabel 4.4 Distribusi butiran Sedimen Serenan dan Jurug

Diameter

butiran (mm)

persen lolos (%)

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

0,125 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

0,075 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

0,0393 18,65 20,99 22,15 21,27 24,16 23,63

0,0278 18,65 20,99 21,45 21,27 23,89 23,63

0,0176 17,49 18,65 20,99 21,01 23,37 23,63

0,0102 17,49 18,65 20,52 21,01 22,58 23,110,0072 16,32 18,65 19,35 21,01 22,58 21,79

0,0051 16,32 16,32 18,65 20,48 22,32 21,01

0,0026 16,32 16,32 18,65 20,48 22,32 21,01

0,0010 16,32 16,32 18,65 20,48 22,32 21,01

Tabel 4.5 Distribusi butiran Sedimen Kajangan dan Cepu

Diameter

butiran(mm)

persen lolos (%)

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

0,125 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,000,075 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

0,0393 24,87 24,60 24,87 26,06 25,77 23,46

0,0278 24,60 23,23 24,60 24,61 25,19 23,17

0,0176 23,78 22,14 23,23 23,46 23,17 22,88

0,0102 22,41 21,87 21,87 23,17 23,17 22,88

0,0072 21,87 21,87 21,87 23,17 23,17 22,59

0,0051 21,59 21,87 21,87 22,88 23,17 22,59

0,0026 21,32 21,59 21,32 22,30 23,17 22,30

0,0010 21,32 21,59 21,32 21,72 23,17 22,30


40/45

26

Dari pengujian gradasi tersebut, diperoleh nilai diameter butiran sedimen yang

mewakili yang akan digunakan untuk proses perhitungan selanjutnya. Diameter

butiran yang mewakili ditunjukkan padaTabel 4.6.

Tabel 4.6 Diameter Butiran yang Mewakili Perhitungan

Sampel D90 D84 D50

S-1/6Q 0,0693 0,066 0,0504

S-3/6Q 0,069 0,0657 0,0496

S-5/6Q 0,0689 0,0656 0,0493

J-1/6Q 0,0707 0,0683 0,0559

J-3/6Q 0,0705 0,0679 0,0551

J-5/6Q 0,0705 0,068 0,0552

K-1/6Q 0,0709 0,0686 0,0568

K-3/6Q 0,0709 0,0686 0,0568

K-5/6Q 0,0709 0,0686 0,0568

C-1/6Q 0,0718 0,0699 0,0602

C-3/6Q 0,0718 0,0699 0,0603

C-5/6Q 0,0719 0,0702 0,0609

Dari perhitungan D50diperoleh diameter median butiran berkisar 0,04-0,06 mm,

sehingga sedimen masuk dalam katagori Coarse Silt Berdasarkan Pada Skala

KlasifikasiAmerican Geophysical Union (AGU) seperti padaTabel 2.2.

4.3 ANALISIS ALIRAN SUNGAI

Analisis Steady flow memerlukan beberapa paramater diantaranya geometri long

profile dan cross sectiondari jembatan Serenan sampai jembatan Cepu serta cross

section. Cross sectionyang 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

menggunakan critical depth. Profil memanjang dari ruas Bengawan Solo seperti


41/45

27

yang ditampilkan pada Gambar 4.1.Hasil analisis steady flowberupa parameter

sungai yang akan digunakan dalam perhitungan angkutan sedimen ditampilkan

padaTabel 4.7.

Gambar 4.1Profil Memanjang Bengawan Solo

Tabel 4.7 Parameter Sungai Hasil Analisis Debit Aktual

STA SungaiSerenan

(STA 88)

Jurug

(STA 82)

Kajangan

(STA 40)

Cepu

(STA 0)

Debit (m3/s) 67,04 133,42 174,48 313,93

El. Min. saluran (m) 84,15 77,4 48,84 16,29

El. Muka air (m) 85,96 81,28 57,62 19,17

El. Energi (m) 86,01 81,3 57,62 20,02

E.G. Slope (m/m) 0,004105 0,000625 0,000034 0,03784

Kecepatan (m/s) 1,01 0,65 0,27 4,11Luas basah (m2) 66,21 203,79 658,15 78,15

Lebar permukaan (m) 56,73 80,63 114,68 47,38

AngkaFroude 0,3 0,13 0,04 0,97

4.4 ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN

Berdasarkan persamaan 2.3 dengan variabel nilai debit pengukuran yang

tercantum pada Tabel 4.1. Faktor k sebesar 0,0864 serta konsentrasi sedimen

0 50000 100000 150000 200000 25000010

20

30

40

50

60

70

80

90

SERENAN-CEPU US met Plan: Plan 01 01/02/2013

Main Channel Distance (m)

Elevation(m)

Legend

EG PF 1

WS PF 1

Crit PF 1

Ground

Bengaw an Solo Serenan-Cepu


42/45

28

melayang (C) tercantum pada Tabel 4.2 didapatkan besaran angkutan sedimen

melayang yang diperolehmelalui data observasi pada dapat dilihat padaTabel 4.8.

Tabel 4.8 Angkutan Sedimen dari Data Observasi Lapangan

No Nama SampelQs

(ton/hari)

Qs rerata

(ton/hari)

1. S-1/6Q 579,21

1844,902. S-3/6Q 1737,64

3. S-5/6Q 3217,86

4. J-1/6Q 1099,39

3995,525. J-3/6Q 3842,53

6. J-5/6Q 7044,64

7. K-1/6Q 1120,95

3558,358. K-3/6Q 3675,129. K-5/6Q 5878,88

10. C-1/6Q 2687,26

10190,5511. C-3/6Q 13712,57

12. C-5/6Q 14171,81

Analisis angkutan sedimen secara analisis juga dihitung dengan menggunakan

metode Ackers-White, Laursen-Copeland, Toffaleti, Engelund-Hansen, Meyer-

Peter-Muller dan Yang.

Parameter yang diperlukan dalam analisis angkutan sedimen adalah parameter

hasil analisissteady flow, dan analisis butiran sedimen yang bervariasi pada setiap

titik pengukuran. Angkutan sedimen dengan enam metode perhitungan angkutan

sedimen dapat dilihat padaTabel 4.9.


43/45

29

Tabel 4.9 OutputAnalisis Angkutan Sedimen dengan HEC-RAS

STA Metode TotalKelas 1,

Clay

Kelas 2,

VFS

Kelas 3,

FS

Kelas 4,

MS

Kelas 5,

CS

Kelas 6,

VFA

Serenan(88

) Ackers-White 1,7E+25 1,7E+25 1,2E+13 3,1E+08 143800

Engelund-Hansen 2340000 1565000 71820 22360 26020 544200 110500Laursen (Copeland) 1,1E+09 1,1E+09 7018000 333300 62340 225600 9131

Meyer-Peter Muller 1899 333,9 24,3 13,08 27,9 1089 411,1Toffaleti 561000 525600 12030 2056 1392 17640 2211

Yang 8,7E+10 8,7E+10 1,3E+08 2391000 287000 1093000 69450

Jurug(82)

Ackers-White 1E+24 1E+24 4,3E+11 6,4E+07 50510Engelund-Hansen 503000 376600 4605 4945 1600 86330 28910

Laursen (Copeland) 4,3E+08 4,3E+08 721400 117800 6092 56010 3527Meyer-Peter Muller 689 155,2 3,006 5,56 3,275 325,2 196,8

Toffaleti 993700 958200 5845 3445 648,4 21200 4379

Yang 4,5E+09 4,5E+09 2228000 178100 7441 90810 11430

Kajangan

(40)

Ackers-White 1,7E+30 1,7E+30 4,8E+13 2546000 19570 170,4

Engelund-Hansen 6306 4763 42,69 49,48 64,17 992,7 393,8

Laursen (Copeland) 5798000 5789000 7032 1208 237,2 553,5 30,08

Meyer-Peter Muller 36,89 11,79 0,1643 0,3159 0,6883 16,42 7,504Toffaleti 209300 202100 903,6 574,9 433,7 4064 1192

Yang 1598000 1596000 921,1 126,2 33,62 185,7 36,69

Cepu(0)

Ackers-White 1,4E+26 1,4E+26 4,6E+15 3,1E+09Engelund-Hansen 1,9E+08 1,5E+08 1142000 447000 1012000 2,3E+07 1,5E+07

Laursen (Copeland) 5,9E+11 5,9E+11 6,1E+08 3,6E+07 1,3E+07 5,3E+07 6328000

Meyer-Peter Muller 22010 5003 59,65 40,48 169,1 7418 9319Toffaleti 2058000 2005000 7505 1612 2124 29870 12140

Yang 1,1E+14 1,1E+14 1,7E+10 2,4E+08 3,4E+07 8,7E+07 1,1E+07

Keterangan:

VFS =Very Fine Silt

FS = Fine Silt

MS = Medium Silt

CS = Coarse SiltVFA = 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.


44/45

30

Tabel 4.10 Hasil Perbandingan Angkutan Sedimen Analisis dengan Pengukuran

Lokasi

pengukuran

Angkutan Sedimen

(ton/hari) Metode analisisRasio

KesesuaianPengukuran Analisis

Serenan 1844,90 1899 Meyer-PeterMuller

0,97

Jurug 3995,52 689 Meyer-Peter

Muller

5,80

Kajangan 3558,35 6306 Engelund-Hansen 0,56

Cepu 10190,55 22010 Meyer-Peter

Muller

0,46

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.


45/45

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 engelund-

hansen 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.

Analisa angkutan sedimen Bengawan Solo

Documents

Transcript of Analisa angkutan sedimen Bengawan Solo