PERGERAKAN SEDIMEN

49
PERGERAKAN SEDIMEN Prediksi teori secara lengkap dalam ilmu kelautan pada lingkungan pasang surut yang tidak steady tidak dapat dipercaya dan akan tetap seperti itu sampai mekanika proses transport dapat dipahami secara penuh dan dapat dinyatakan oleh persamaan analitis. Pada bab ini akan dibahas sumber yang mungkin dan jenis sedimen yang ditimbulkan akibat perubahan pasang surut, seperti berbagai proses transport sedimen yang diakibatkan oleh pasang surut dan faktor-faktor penyebab lainnya. Perhatian biasanya terbatas pada daerah yang sifatnya estuari. 1. SUMBER SEDIMEN Permasalahan engeneering (teknik), yaitu berhubungan dengan pasang surut yang sering memerlukan suatu perkiraan total kuantitas endapan sedimen yang tersedia. Kegagalan untuk mengidentifikasi sumber sedimen yang nyata dapat mendorong kearah perancangan pabrik mesin tidak cukup. 0

description

PERGERAKAN SEDIMEN

Transcript of PERGERAKAN SEDIMEN

Page 1: PERGERAKAN SEDIMEN

PERGERAKAN SEDIMEN

Prediksi teori secara lengkap dalam ilmu kelautan pada lingkungan pasang surut

yang tidak steady tidak dapat dipercaya dan akan tetap seperti itu sampai

mekanika proses transport dapat dipahami secara penuh dan dapat dinyatakan oleh

persamaan analitis.

Pada bab ini akan dibahas sumber yang mungkin dan jenis sedimen yang

ditimbulkan akibat perubahan pasang surut, seperti berbagai proses transport

sedimen yang diakibatkan oleh pasang surut dan faktor-faktor penyebab lainnya.

Perhatian biasanya terbatas pada daerah yang sifatnya estuari.

1. SUMBER SEDIMEN

Permasalahan engeneering (teknik), yaitu berhubungan dengan pasang surut yang

sering memerlukan suatu perkiraan total kuantitas endapan sedimen yang tersedia.

Kegagalan untuk mengidentifikasi sumber sedimen yang nyata dapat mendorong

kearah perancangan pabrik mesin tidak cukup.

0

Page 2: PERGERAKAN SEDIMEN

Gambar 1. Sumber sedimen untuk suatu muara

Sumber Sedimen untuk suatu muara digambarkan oleh gambar 1, dimana gambar

diatas dapat disederhanakan sebagai berikut:

1. Erosi daratan oleh sungai dan arus (SR).

2. Pembuangan dari domestik dan limbah industri dan sampah padat (SP).

3. Pergerakan dan erosi tepi pantai (SLB)

4. Erosi gundukan pasir oleh angin dan erosi akibat perubahan pasang surut (SW).

5. Erosi Landasan Kontinen dekat pantai (near-shore) (So)

6. Spoil yang dikeruk kembali ( SD)

7. Pembusukan dan Kotoran dari laut, tumbuh-tumbuhan sungai dan binatang

(SA).

Sumber-sumber diatas akan memberikan kontribusi material yang luas untuk

perubahan daerah yang bersifat estuari. Pemotongan balik dari sungai dan arus,

bersama-sama dengan pengeringan (drainage) permukaan daratan menghasilkan

pasir, endapan dan material yang lempung dalam jumlah besar seperti halnya

pasang dan gerak gelombang pada dasar laut dan pada pantai dan karang. Sungai

juga memberikan bahan organik dan garam mineral yang dihancurkan. Gerakan

angin diatas gundukan pasir dan pasang surut menghasilkan pasir halus sedangkan

erosi daratan menghsilkan pasir Lumpur dan material lumpur. Kemungkinan

kerikil diangkut sepanjang pantai melalui pintu masuk muara oleh gerakan

gelombang.

Makhluk hidup, seperti kerang, zooplankton, dapat menyediakan material yang

secara tidak langsung. Mereka mempunyai kemampuan untuk menyaring partikel

lumpur dari air dan untuk mengeluarkannya seperti ukuran partikel yang besar

adalah dengan memisahkan partikel-partikel tersebut. Tumbuhan-tumbuhan bersel

dua, seperti diatoms, partikelnya ditutupi suatu lapisan yang licin dan dengan

demikian akan menghalangi arus, Tumbuhan lain seperti, cordgrass, dapat

menghasilkan aliran dan gerakan gelombang di atas endapan yang bersifat estuari

dengan demikian mendorong sedimentasi material yang halus.

1

Page 3: PERGERAKAN SEDIMEN

Sumber Sedimen yang paling utama berasal dari sungai (SR), laut (So) dan daerah

pesisir (SLB), walaupun material dikeruk (SD) sungai adalah sumber yang

terpenting, jika daerah pembuangan adalah derah muara tertutup.

Endapan sedimen dimuara, terdiri dari berbagai kerikil, pasir, pasir lumpur, tanah

lempung dan materi organik. Kerikil dan pasir sering ditemukan di ujung menuju

laut dan di mana gerakan gelombang dan sisa arus menimbulkan gesekan ,

sedangkan pasir halus, endapan Lumpur, tanah lempung dan bahn organik (sering

secara bersama dikenal sebagai lumpur), yang ditemukan dibagian atas dari suatu

muara dekat batas intruksi salinitas yang diakibatkan oleh pasang surut.

2. PROSES PENGANGKUTAN SEDIMEN

(PROSES TRANSPORT SEDIMEN)

Erosi, pengangkutan dan pengendapan sedimen di dalam arus pasang surut

tergantung pada sifat kimia dan fisik dari sedimen dasar dan sedimen yang

mengalir, seperti halnya arus turbulen di alam. Sedimen dasar mempunyai

pengaruh utama pada pergerakan sedimen. Kerikil, Pasir dan endapan partikel

pindah sebagai butiran padat, tetapi partikel tanah lempung melekat bersama-

sama didalam suatu ikatan seperti (gumpalan es terapung) yang merubah ukuran

dan membentuk gerakan sedimen. Sebagai konsekwensi, bagian yang berikut

pengangkutan partikel terpisah dari yang material flocculated, tetapi interaksi

antara kedua kelompok dibahas pada poin-poin sesuai endapan sedimen yang

paling alami adalah suatu campuran dari partikel butir menggumpal dan terpisah.

3. PARTIKEL SEDIMEN TERPISAH

Endapan sedimen non-kohesif terdiri dari butiran individu berbagai mineral.

Komposisi yang tepat tergantung pada geologi muara dan lingkungannya. Banyak

endapan mengandung kwarsa besar, tanah kerikil dan felspar, yang mempunyai

kepadatan serupa (2550-2750 kg/m3). Bagaimanapun, endapan juga mengandung

fragmen kalsium karbonat dan sejumlah kecil (yang pada umumnya < 2% dari

total) mengenai mineral berat seperti zircon (kepadatan pb= 4600 kg/m3) dan

2

Page 4: PERGERAKAN SEDIMEN

magnetik (5200 kg/m3). Adanya mineral berat tertentu dapat sangat bermanfaat

dan membantu ke arah penetapan sumber dari sedimen tertentu.

Komposisi Mineral dari butir sedimen individu adalah yang bertanggung jawab

pada bentuk variasi butir partikel dari endapan alami yang ditemukan. Material

yang panas (igneous), seperti felspar, hasil butir spheroidal-shaped, sedangkan

serpihan batu dan batu tulis yang metamorphic menghasilkan partikel butir

seperti cakram flat. Semua partikel di dasar muara, tentu saja, smoothed dan

dikelilingi oleh gerakan abrasi dari butir-butir gerakan sedimen. Endapan

estuarine biasanya mengandung sejumlah besar partikel yang densitas secara luas

berbeda bentuknya dan membentuk material yang lebih keras, seperti kwarsa,

membentuk endapan curah. Rata-Rata endapan, seperti porositas dan densitas,

hanya menunjukkan variasi kecil. Bentuk Partikel, ukuran dan densitas dari

pokok-pokok penting dari transport sedimen mempengaruhi erosi dan endapan

material.

Ukuran dan distribusi partikel di dalam endapan tertentu sebagian besar

dikendalikan oleh kemampuan arus yang pasang surut untuk pindah; gerakkan dan

transport butir sedimen individu. Seperti, endapan Lumpur dan endapan pasir

halus ditemukan sepanjang garis tepi muara sedangkan (medium) dari pasir halus

ke pasir kasar ditemukan hubungan navigasi.

Studi dari permasalahan transport sedimen sangat perlu oleh karena mencakup

secara detail ukuran, distribusi ukuran, densitas dan karakteristik bentuk dari butir

sedimen individu seperti halnya endapan total. Ini juga bermanfaat di situasi

pantai untuk menentukan distribusi secara statistik ukuran butir didasar. Usaha

yang telah dilakukan untuk menghubungkan parameter ini kepada karakteristik

yang hidrolik lingkungan arus. Bagaimanapun, jika usaha yang diperlukan adalah

untuk daerah muara, kecuali untuk ukuran butir berkisar antara (d50: 50% adalah

partikel halus), karena bentuk grain-size kurva distribusi sebagian besar

dikendalikan oleh jumlah endapan lumpur, tanah lempung dan bahan organik.

3

Page 5: PERGERAKAN SEDIMEN

4. INISIASI GERAKAN (SEDIMEN)

Erosi dimulai pada penerapan, yaitu sekitar titik kontak antara butir sedimen

(gambar 2. titik ( A)). Gerakan gaya individu butir pasir pergerakannya adalah

steady dari gaya gravitasi dan gaya fluktuasi hidrodinamik, yang meliputi gaya

viskositas, gradien tekanan yang berhubungan dengan separasi arus, gaya ke

dalam atau ke luar dari gerakan partikel diam dan yang bertabrakan. Parameter

Arus ini kemudian dihubungkan dengan dasar sedimen, sehingga desain saluran

tidak dapat tererosi dapat terpenuhi oleh penggunaan yang ditentukan jumlahnya.

Gambar 2. Gerakan gaya dai butir sedimen

Gambar 3. Batasan-Batasan erosion/Sedimentation kritis

(setelah Hjulstrom[6] dan Postma[7])

4

Page 6: PERGERAKAN SEDIMEN

Gambar 3 menunjukkan bahwa sedimen dapat dibawa secara suspensi pada

kecepatan yang lebih rendah dibanding yang memerlukan untuk erosi. Sebagai

konsekwensi, partikel pasir halus diangkut ke dalam suatu muara pada pasang

naik untuk diendapkan pada slack water ke dalam endapan kohesif, tetapi

kecepatan erosi lebih tinggi pada pasang air surut berarti partikel pasir itu secara

progresif mengumpulkan endapan kohesif.

Gerakan awal dari aliran steady biasanya dihubungkan dengan tegangan kritis

(shear stress - Tc) gerakan pada endapan sediment mengalami kesulitan

menetapkan suatu percepatan di level butir. Konsep shear stress terutama di

laboratorium bermanfaat sekali di mana dapat ditentukan dengan ketelitian yang

cukup. Pengkalkulasian nilai-nilai shear stress di dalam keadaan tidak steady arus

tidak homogen memerlukan suatu jumlah data berlebih ; konsep kecepatan

mendekati dasar sama halnya dengan proses transport sedimen. Suatu contoh

hubungan tegangan kritis (shear stress) yang sederhana adalah persamaan:

(1)

Dimana adalah ukuran berat rata-rata butir diam dalam (millimeter).

Persamaan-1 digunakan untuk menggambarkan gerak inisial sedimen untuk

patikel-partikel yang lebih besar dari 0-3 mm untuk sedimen bebas, arus searah

pada level yang sama.

5. GERAKAN (SEDIMEN) YANG TERJADI DAN HAMBATANYA

TERHADAP ALIRAN AIR

Ketika gaya diterapkan melebihi hambatan, butir-butir sedimen akan menggulung

atau meluncur sepanjang dasar muara, dan didasar itu terjadi transport sedimen.

Jika gaya mengangkat melebihi berat butir yang menyelam, partikel sedimen

ditarik dari dasar dan dibawa ke dalam suspensi dengan bantuan arus eddy yang

turbulen. Jika butiran inersia adalah tinggi atau level turbulennya rendah, maka

kemungkinan partikel disuspensi balik ke dasar muara.

Sebagai butir sedimen menjadi aktif, berawal dari diam kemudian berubah bentuk

ke dalam satu rangkaian gerak bergelombang yang mana pada gilirannya

mempengaruhi tingkat transport sedimen dan menyebabkan suatu peningkatan di

5

Page 7: PERGERAKAN SEDIMEN

dalam hambatan untuk arus. Suatu peningkatan progresif pada kecepatan yang

dihasilkan dalam perkembangan yang sama didasar memperoleh arus yang steady

(lihat gambar 4). Jika material dasar adalah pasir diameternya kurang dari

600 m]. Ini adalah gelombang tiga dimensi dari dimensi yang kecil.

Gambar 4. Klasifikasi kondisi dasar (gambar yang didasarkan pada 2 reference[ll], courtesy the American Society of Civil Engineers)

Hambatan sepanjang pengembangan arus pada kondisi dasar tergantung pada

pekerjaan mengangkut sedimen dan pada energi yang berlebih untuk hambatan

dasar itu sendiri. Hambatan dasar meliputi efek kekasaran tektural dalam kaitan

dengan butiran dasar, dan tarikan dalam kaitan dengan bentuk ombak atau bukit

pasir (bentuk tarikan). Itu telah ditemukan hambatan dasar dapat lebih besar

secara perlahan meningkatkan (quasi-steady) kecepatan dibanding secara perlahan

mengurangi kecepatan. Ini kemungkinan disebabkan oleh kerja ekstra di dasar

sepanjang form-building periode.

Pada arus pasang surut, kondisi dasar mempunyai waktu terbatas untuk

pengembangan dan hanya mungkin untuk mendekati kondisi yang steady fully-

6

Page 8: PERGERAKAN SEDIMEN

developed di muara yang mempunyai arus-kuat. Mereka boleh mempunyai bentuk

yang khas dari kondisi dasar yang di temukan pada arus yang steady. dengan

perlahan ke hulu tetapi curam ke arah muara di sudut respon dari material dasar.

Ketika transport sedimen arahnya mulai dibalikkan, profil dasar secara berangsur-

angsur kembali ke kondisi semula, mulai dimana kecepatan paling tinggi. Pada

arus yang kuat, pembalikan kondisi dasar boleh berlangsung dengan cepat, tetapi

pada arus yang lemah mungkin tidak terjadi sama sekali. Suatu kasus ekstrim

akan terjadi pada sebagian muara di mana pasang naik hampir tidak cukup kuat

untuk menghasilkan bukit pasir. Pasang surut kemungkinan kekuatannya

berkurang untuk transport sedimen yang banyak. Koefisien gesekan sepanjang

pasang surut akan menjadi lebih rendah dari sepanjang banjir, seperti yang terjadi

pada musim kemarau. Di ekstrim lain , freshets di dalam sungai dapat

mendominasi arus itu di (dalam) jangkauan muara yang bagian atas dan dalam hal

ini, gelombang ebb-formed akan tetap berlaku sepanjang siklus pasang surut,

menimbulkan koefisien hambatan tinggi selama pasang surut dan koefisien rendah

selama pasang naik. Efek yang tidak simetris ini pada umumnya terjadi ke arah

daerah muara yang bagian atas, karena pengaruh air bersih mengalir dekat muara

yang sering kecil dibandingkan dengan arus pasang surut dan banjir dan air surut

pada arus pasang surut kekuatannya hampir sama. Bagaimanapun, efek tidak

simetris dapat terjadi pada titik manapun di suatu muara di air surut- atau saluran

flood-dominated.

Klasifikasi bentuk dasar dan resistansi dasar hanya mungkin untuk aliran tunak di

dalam terminologi yang lebar. Meskipun demikian dapat dicari dari hasil kerja

ekstensif yang telah dilaksanakan pada subjek ini. pada umumnya mungkin untuk

memecahkan permasalahan estuari tanpa mempunyai suatu pengetahuan resistansi

dasar. Di dalam operasi matematika atau model phisik, sebagai contoh,

penyesuaian dapat dibuat ke friksi sepanjang proses kalibrasi. Proses ini dapat,

bagaimanapun, dipendekkan dan disederhanakan jika perkiraan dari gesekan dapat

diterapkan dalam percobaan pertama.

Di keadaan tunak, situasi aliran seragam, beberapa metoda dari klasifikasi

diusulkan [11, 12]. Semua tergantung pada sifat aliran dan butir, walaupun tidak

7

Page 9: PERGERAKAN SEDIMEN

ada sistem memuaskan telah diproduksi sampai saat ini. Nomor Froude telah

digunakan untuk klasifikasi aliran saluran terbuka seragam seperti di gambar 4.5,

yang mana ditunjukkan untuk 0 < F< 1, riak dan bukit pasir membentuk seperti

peningkatan kecepatan, tetapi sebagai F mendekati kesatuan, bukit pasir memberi

jalan ke pengangkutan sedimen bidang dasar (plane-bed), sambil pada angka-

angka Froude Bukit pasir lebih tinggi dibentuk (Re-Form) dan bergerak ke hulu;

mereka disebut anti-dunes (anti bukit pasir).

6. GERAKAN SEDIMEN DASAR

Perubahan di sungai dan level dasar estuary dalam kaitan dengan perubahan

karakteristik arus pasang surut yang dihubungkan dengan tingkat pengangkutan

sedimen oleh suatu aplikasi kontinuitas prinsip massa terhadap area permukaan

dasar elemen. Persamaan yang dihasilkan adalah:

(2)

dimana qx, qy merepresentasikan tingkat angkutan sediment dalam berat per unit

dalam arah x (longitudinal) dan arah y (lateral) yang berturut-turut; m adalah

porositas material dasar; b adalah berat jenis sedimen (= b g) dan Z0

adalah elevasi permukaan sedimen di atas suatu datum horisontal. P adalah

kwantitas sedimen memindahkan ke dalam suspensi dari pergerakan lapisan dasar,

dalam berat per unit area permukaan dasar per unit waktu, dan D adalah kwantitas

dari endapan sediment ke dalam pergerakan dasar, dalam berat per unit area per

unit waktu.

P dan D cenderung nol untuk partikel ukuran besar dalam ketidakhadiran dari

angkutan suspensi, sambil menyamakan masing-masing yang lain untuk posisi

kondisi tunak seperti terjadi pada aliran sungai searah.

Perubahan Elevasi dari pergerakan permukaan dasar yang diprediksi dari

persamaan 2 jika tingkat pelepasan sedimen dan pick-up (terkumpul) sedimen

8

Page 10: PERGERAKAN SEDIMEN

dan parameter deposisi yang dikenal sebagai fungsi ruang dan waktu. Parameter

yang tepat yang tak diketahui adalah disekitar pasang surut dan permasalahan

teknik yang menyertakan pengangkutan sedimen dasar, secara umum, dipecahkan

oleh medan observasi dan/atau studi model hidrolik.

Model hidrolik adalah lebih sedikit bermanfaat untuk memprediksi pergerakan

material suspensi, dalam kaitan dengan permasalahan dalam scaling karakteristik

turbulensi aliran.

Model hidrolik, bagaimanapun, menyediakan penunjuk bermanfaat ke area

particular (teliti) tertentu dan dapat menunjukkan perubahan pada pola aliran

residual. Beberapa permasalahan sedimentasi lokal dapat dikerjakan dengan

distribusi penetapan analitik dari sediment suspensi. Teknik ini adalah bermanfaat,

sebagai contoh, pada kalkulasi tingkat sedimentasi dalam channel-channel

menghampiri pelabuhan.

7. GERAKAN SEDIMEN YANG TERSUSPENSI

Banyak endapan estuari berisi proporsi besar dari material pasir berukuran (60-

200m) yang mana dalam satu kumpulan yang digerakkan oleh arus pasang

surut. seperti partikel yang mempunyai berat (beban terendam) yang relative kecil

dan oleh karena itu mudah naik di dalam aliran dari gerakan eddy turbulensi, yang

terutama puncak dari dasar. Gaya Pengangkutan sedimen yang baik

sesungguhnya, angkutan suspensi dan seperti sedimen berjumlah sekitar 75-95%

dari total angkutan.

Distribusi material suspensi disekitar aliran tak tunak dapat ditentukan untuk

konsentrasi rendah dari partikel berukuran sejajar (kecil) massa sedimen

persamaan kontinuitas

, yaitu.

(3)

9

Page 11: PERGERAKAN SEDIMEN

volume sediment / campuran air: y, z adalah koefisien difusi sedimen lateral dan

vertikal dan wf adalah kecepatan partikel jatuh. Persamaan 3 dapat juga

dimodifikasi untuk meliputi konsentrasi volume besar berbagai ukuran campuran

sedimen [46].

Persamaan 3 harus dipecahkan bersama dengan persamaan 2, dengan kondisi

syarat batas pada permukaan air dan yang manapun akhir dari aliran arus.

Berbagai kesulitan menetapkan aliran dan koefisien difusi bersama-sama dengan

kondisi syarat batas pada semua titik disekitar aliran tak tunak melarang

menggunakan solusi umum pada persamaan 3. Bagaimanapun persamaan

disederhanakan dan digunakan untuk menggambarkan perubahan reaksi sedimen

yang tersuspensi.

Pertimbangkan suatu Estuari laterally-well-mixed yang sangat lebar dengan dasar

yang baik ke pasir medium. Persamaan 3 kemudian mereduksi ke bentuk

(4)

dimana kecepatan air vertikal ( ) telah diabaikan jika dihubungkan dengan wf. Ini

adalah aprosimasi yang pantas untuk ukuran partikel pasir dimana kecepatan jatuh

lebih besar dari percepatan air vertikal.

Persamaan 4 hanya berarti bahwa perubahan konsentrasi suspensi dengan waktu

pada suatu titik di dalam aliran diproduksi oleh tingkat perubahan vertikal pada

advective vertikal (wfC) dan tingkat pengangkutan bersifat difusi ,

bersama-sama dengan perbedaan longitudinal dalam pengangkutan advective

horisontal ( ). Efek pengangkutan longitudinal akan diabaikan jika estuary

mengendap dan kondisi-kondisi turbulensi hampir seragam dalam arah

longitudinal, sejak mendekati nol. Konsentrasi pasir dalam aliran akan

berubah sebagai hasil perbedaan antara bersifat difusi vertical dan tingkat

pengangkutan advective. Ini menyiratkan bahwa situasi keseimbangan

(equilibrium) dapat dicapai pada semua tingkat dalam aliran ketika bersifat difusi

10

Page 12: PERGERAKAN SEDIMEN

dan pengangkutan advective adalah sama. Persamaan 4 kemudian diintegrasi

terhadap kedalaman aliran memberikan hasil

(5)

dimana Ca adalah konsentrasi sedimen pada tingkatan di atas dasar sedimen dan

itu diasumsikan bahwa kondisi keseimbangan ada pada semua tingkat

di atas dasar. Kondisi ini dicukupi dalam aliran estuari uni-directional dimana

waktu secukupnya tersedia untuk sediment menjadi difusi dikedalaman aliran dan

mungkin (adalah) kira-kira dicukupi dalam aliran pasang surut untuk partikel

ukuran besar atau pada kedalaman aliran dangkal.

Persamaan 5 dapat dievaluasi dengan penetapan variasi wf dan z, pada

kedalaman aliran. Kecepatan Partikel jatuh pada umumnya mempertimbangkan

tidak terikat pada kondisi-kondisi turbulensi dalam konsentrasi rendah (< 1%

volume) dan oleh karena itu tidak tergantung pada kedalaman aliran. Bentuk

koefisien difusi sedimen vertikal tergantung pada variasi kedalaman dari

karakteristik turbulensi dan menghadirkan temperatur vertikal, salinitas atau

gradient densitas suspensi padat yang mana adalah, direfleksikan pada variasi

kedalaman kecepatan air horizontal dan tekanan shear.

Ekspresi Analitik untuk distribusi sedimen vertikal dapat diproduksi, sebagai

contoh, untuk distribusi linier menekan stress dan distribusi logaritmis atau

berbentuk parabola dari kecepatan air horizontal. z kemudian salah satu konstan

di atas kedalaman aliran atau yang menunjukkan bentuk parabola.

Integrasi persamaan 5, suku gradient densitas vertical diabaikan memberi hasil:

(6a)

(6b)

(6c)

11

Page 13: PERGERAKAN SEDIMEN

dimanaadalah faktor-koreksi untuk memungkinkan sedimen dari pada

Perpindahan momentum dan indikasi diatas tekanan konstan diatas

kedalaman aliran.

Persamaan 6 menunjukkan bahwa konsentrasi sedimen adalah terbesar di dasar

sungai dan berkurang ke arah permukaan air. Sedimen baik (wf 0) nampak

hampir didistribusikan seragam seluruh kedalaman aliran (C -> Ca)

sambil material berukuran besar dikosentrasikan dekat dasar sungai dan

mempunyai suspensi angkutan kecil. Aliran turbulensi yang tinggi juga

menyebabkan distribusi sedimen yang seragam di atas kedalaman aliran (C ->

Ca).

Eksponen Suspensi (Z) adalah sering diberi nilai Z = 5 pada batas antara angkutan

dasar dan angkutan suspensi, sambil transisi gerakan angkutan suspensi

terjadi[23] pada nilai Z antara 0.2 dan 2.0; itu adalah nilai w f/U* 0.08-0.8 untuk

= 1. Ukuran sedimen menemukan sebagian besar sebagai angkutan suspensi

kemudian akan kurang dari sekitar 80-300 m untuk nilai-nilai tipe estuari = 1,

U = 1 m/s dan U/U* = 20.

Transisi ke pengangkutan tersuspensi penting juga nampak sesuai dengan titik

dalam siklus pasang surut dimana deviasi standar fluktuasi kecepatan vertikal

adalah dapat diperbandingkan dalam besaran untuk kecepatan jatuh dari butir-

butir sediment. Sebagai contoh range dari w (u/2) di atas kedalaman aliran 0.5

– 1.5 U*, dan dihubungkan nilai wf untuk Z == 0.2 sampai 2 dari 0.08 sampai 0.8*.

Kriteria Z untuk angkutan suspensi penting juga menyatakan bahwa mayoritas

dari material yang bagus (< 100 m) dibawa secara langsung ke dalam suspensi

dari dasar ketika kondisi-kondisi erosi kritis terlewati.

Sebagai contoh, gambar 3 menunjukkan erosi mulai ketika U 0.2 m/s (U* 10

mm/s) dan menyiratkan bahwa wf/U* 0.8 (yang didasarkan pada Z 2) dimana wf

8 mm/s untuk d 100 m.

Perbedaan persamaan 6 (a) dan (b) adalah tingkat perubahan konsentrasi sedimen

dekat batasan-batasan aliran, seperti halnya ditunjukkan gambar 4, dimana z telah

diambil sebagai nilai rata-rata kedalaman dan Z = 0.34 telah digunakan.

12

Page 14: PERGERAKAN SEDIMEN

Gambar 5. Kecepatan yang diamati dan profil sedimen suspensi dalam

pertukaran densitas aliran pasang surut dalam Gladstone Lock (Mersey

Muara, UK).

Dengan jelas, persamaan 6 (b) merepresentasikan benar-benar baik untuk nilai-

nilai bidang dan adalah sejalan dengan hasil yang ditemukan dalam bagian dari

estuari Inggris lain, dimana distribusi vertikal dari partikel pasir (< 150 m) telah

pula ditemukan untuk mengikuti persamaan 6 (b)[24].

13

Page 15: PERGERAKAN SEDIMEN

Gambar 6. Susunan Tipe dan Ukuran Gumpulan dan gumpalan kelompok

sedimen

Sebagai konsekwensi, observasi bidang kecepatan horisontal dan suspensi padat

pada umumnya diperlukan untuk menentukan total angkutan tersuspensi disekitar

pasang surut. Ini dihitung dari ekspresi:

(7)

Dimana qssx, qssy, adalah tingkat pengangkutan sedimen suspensi dalam berat per

unit lebar, c adalah konsentrasi sedimen spontan (dalam beratper unit volume),

dan u, v adalah nilai kecepatan, semua pada tingginya z di atas dasar estuari.

Sering nilai rata-rata turbulensi persamaan 7 pada asumsi pengangkutan yang

bersifat difusi adalah kecil.

8. SEDIMEN YANG MENGGUMPAL

Sedimen yang menggumpal ini berisi sebagian besar mineral tanah liat seperti

illite, kaolin, montmorillonite dan khlorit yang diperoleh terutama dari pelapukan

batuan secara kimia dan reduksi satu mineral tanah liat ke lainnya. Mineral Tanah

liat itu adalah terdiri atas silikat yang terhidrasi dari besi, aluminium dan

magnesium dan juga yang terpengaruh oleh proses elektro kimia dengan bahan

dari proses kimia dan dan limbah yang bekerja. Endapan estuari tentu saja, berisi

material non kohesif.

Individu mineral tanah liat mempunyai densitas serupa dengan tanah kerikil dan

kwarsa tetapi mempunyai suatu bentuk sangat variabel. bentuk seperti lempeng

(gambar 6a). tetapi tabung dan seperti bentuk jarum. Kelompok kecil dari partikel

14

Page 16: PERGERAKAN SEDIMEN

yang hamper bulat (digambarkan 6b) adalah juga hadir di suatu endapan, dalam

kaitan dengan interaksi dari mineral tanah liat yang dibebankan dengan air garam

pada estuari.

Gumpalan individu juga menyatukan ke dalam kelompok gumpalan yang lebih

besar (gambar 6c) yang dikelilingi unitnya seperti cabang atau seperti rantai

adalah ditemukan dalam suspensi pada air keruh.

Endapan dibentuk dari kelompok gumpalan tanah yang mempunyai porositas

(daya serap) dengan perubahan pelan-pelan sebagai konsolidasi endapan. Jika

endapan sedimen diperlakukan untuk beban cukup tinggi, kekosongan gumpalan

masuk dan meningkatkan endapan dari kekuatan kohesif. Perubahan ini

mencerminkan kepadatan endapan estuari. Sebagai contoh, material endapan

mungkin mempunyai densitas 1020-1050 kg/m3, sementara endapan permukaan

menyimpan dalam dok dan sepanjang estuari garis tepi mungkin mempunyai

densitas nilai-nilai 1100-1200 kg/m3. Gambar-gambar ini dapat dihubungkan

dengan konsolidasi tanah liat yang mempunyai densitas 1400-1600 kg/m3. Itu

tidaklah mengejutkan, oleh karena itu, untuk menemukan suatu pertimbangan

peningkatan volume endapan dari estuari dalam waktu jangka panjang, sedimen

yang kasar akan digantikan oleh gumpalan material yang lebih padat.

9. GERAK AWAL DARI SEDIMEN YANG MENGUMPAL

Erosi dari endapan yang mengumpal adalah lebih mempersulit proses

dibandingkan dengan partikel diskret (butir terpisah). Gaya-gaya yang

ditunjukkan dalam gambar 2 harus dipertimbangkan bersama-sama dengan gaya

elektrostatis antara partikel individu dan gaya elektrokimia antara kelompoknya.

15

Page 17: PERGERAKAN SEDIMEN

Hambatan Erosi suatu endapan sebagian besar tergantung pada aksi pen-semen-an

bahan kimia atas partikel permukaan, kekuatan ikatan yang bersifat ion dari

gumpalan-gumpalan permukaan dan derajat konsolidasi endapan. Kualitas

belakangan ini tergantung pada gilirannya atas komposisi mineral sedimen,

bentuk dan pengepakan dari gumpalan individu dan kelompok gumpalan sedimen,

kehadiran dari alur pengeringan pasir dan material organik dengan mudah dapat

dimampatkan, sifat phisik dan sifat kimia dari fluida dan waktu.

Gambar 3 menandai adanya peningkatan yang cepat pada kecepatan rata-rata yang

diperlukan untuk memulai erosi dengan meningkatkan derajat konsolidasi: Garis

B merepresentasikan material tidak diperkuat dan sesuai dengan suatu uap

lembab 90%, sedangkan garis C dan D adalah mendekati representasi untuk

gabungan parsial dan gabungan material penuh yang berturut-turut.

Kecepatan dari gambar 3 untuk ukuran partikel 1-2 m adalah sangat serupa

besarnya itu yang dihitung untuk berbagai konsentrasi dari Teluk Lumpur San

Francisco (lihat table 1) atas dasar tes viscometer dilaboratorium. Hasil

viscometer juga menunjukkan bahwa suspensi silt/clay (pasir halus/lumpur)

bertindak sebagai fluida Bingham. Perilaku Newtonian yang ditunjukkan ini

(proporsional stress untuk tingkat ketegangan (strain), ) hanya pada

shear stresses dalam ekses nilai yang teliti (particular). Sekali ketika nilai ini

terlewati, sedimen dasar akan mengalir sebagai fluida dengan meningkatkan

kecepatan sesuai dengan isi sedimennya.

Material lumpur yang diendapkan dalam air yang bersifat garam juga

memperlihatkan kerugian total pada kekuatan shear jika diunjukkan ke suatu

lingkungan air tawar untuk waktu yang secukupnya, sedemikian sehingga air pori-

pori bersifat garam digantikan oleh air bersih. Suatu gangguan (sedikit) dapat

secukupnya untuk menggerakkan dasar, ketika terjadi dengan pasti 'cepat' pada

lumpur-lumpur Norwegia.

Endapan lumpur kadang-kadang memperlihatkan perilaku thixotropic dan

menunjukkan kekuatan shear anincreasein (dan dengan demikian pada hambatan

terhadap erosi) selama periode air keruh. Dengan cara ini endapan sedimen

16

Page 18: PERGERAKAN SEDIMEN

mengakumulasikan pada dasar selama periode surut terendah hanya untuk dikikis

lagi sepanjang pasang yang berikutnya beredar.

Tabel 1. Batasan shear stresses yang ditentang oleh sedimen dalam suatu kanal 30 ft (Courtesy of the American Geophysical Union)

KecepatanRata-rata (m/s)

Shear stress (N/m2)

Konsentrasi Sedimen (kg/m3)

Densitas Terbesar (kg/m3)

0.305 (1)0.61 (2)0.915 (3)1.22 (4)

0.0980.343

0.737*1.26*

17 59127217

1011105110921148

* Extrapolated values. Bracketed figures in ft/sec.

10. GERAKAN YANG TERJADI DARI SEDIMEN YANG MENGUMPAL

Mode pengangkutan yang umum dari sedimen yang mengumpal tergantung pada

derajat konsolidasi endapan estuari. Sedimen baru yang diendapkan dari suatu

pasang sebelumnya hanya mempunyai sedikit kesempatan untuk mengkosolidasi

diatas air keruh dan tentu saja tidak penah melakukannya, jika lintasan

pengeringan pasir (sand-drainage) berlanjut tidak ada (absent). Sebagai

konsekwensi, seperti endapan mungkin di set dalam gerakan pada kemiringan

yang dangkal sekali ketika tegangan sesar kritis telah terlewati. Lebih dari itu,

sedimen boleh melanjut untuk mengalir pada kemiringan ketika gerakan diawali,

barangkali oleh pemuatan goncangan atau aksi gelombang. Aliran dasar dari

endapan sedimen baru yang diketahui terjadi di muara Thames, Severn Dan

Gironde (Perancis). Tentu saja, observasi di muara menunjukkan adanya

kecepatan aliran 0-5 m/s dengan konsentrasi sedimen sekitar 50 kg/m3.

Hambatan terhadap erosi dipengaruhi oleh sifat fisis aliran fluida. Salinitas

dipertimbangkan untuk hanya mempunyai suatu efek kecil pada tingkat erosi

dengan konsentrasi garam diatas 1 kg/m3; dibawah nilai ini, kekuatan ikat dengan

cepat dikurangi dan dapat didorong kearah jumlah erosi dari material yang

mengumpal secara parsial diperkuat selama waktu freshets. Temperatur Air yang

mungkin mempunyai efek sedikit pada atas kekuatan ikatan ion dengan suatu

17

Page 19: PERGERAKAN SEDIMEN

kecenderungan untuk menghambat erosi yang lebih besar dalam air yang lebih

hangat. Peningkatan viskositas air mempunyai 2 efek ganda (bercampur).

Ketebalan sub lapisan ditingkatkan, mendorong erosi pada kecepatan yang lebih

tinggi, ketika kecepatan partikel jatuh dikurangi mendorong ke konsentrasi yang

tinggi dari sedimen tersuspensi.

Kuantifikasi tingkat erosi dari material yang mengumpal adalah sulit mengingat

dari variabel yang diuraikan di atas. Bahkan bukti laboratorium adalah

berlawanan. Beberapa percobaan laboratorium skala kecil mengenai erosi

menyatakan bahwa secara parsial memperkuat material dengan konsentrasi,

sekitar 200-300 kg/m3 dikikis dalam proporsi arah yang diterapkan shear stresses

dan bahwa proses itu adalah tidak terikat pada konsentrasi angkutan sedimen

tersuspensi. Hubungan fungsional adalah

(11)

dimana m adalah massa sedimen memindahkan per unit area dasar per unit waktu

dan M adalah ‘konstan’. ' dengan satuan massa per area dasar per unit waktu.

M yang konstan adalah suatu fungsi derajat konsolidasi dasar dan kedalaman erosi

di dalam endapan seperti halnya parameter lain yang memerinci lebih awal. Itu

dapat ditentukan oleh eksperimen saluran air; sebagai contoh, Lumpur Thames

dan Gironde yang mempunyai nilai-nilai 1.7 dan 2.0 g/m2s.

Persamaan (11) menyatakan bahwa konsentrasi dari material halus dekat dasar

dari peningkatan campur muara dan penurunan fasa arus pasang surut, dengan

ketentuan bahwa kedalaman yang cukup dari material dasar seragam ada tersedia

untuk erosi; bahwa endapan meluas melebihi perbandingan panjang terhadap

ekskursi pasang surut ( jarak yang digerakkan oleh partikel fluida setelah lewat

suatu banjir atau pasang air surut); bahwa variasi dari kecepatan longitudinal

adalah kecil; dan bahwa M tetap konstan. Kondisi-Kondisi ini terlihat pada

Chesapeake Bagian atas Teluk, seperti ditunjukkan gambar 7, bahkan meskipun

derajat beberapa stratifikasi muncul. Kehadiran material halus tersuspensi yang

18

Page 20: PERGERAKAN SEDIMEN

tidak mengatasi pada air keruh juga ditunjukkan dalam gambar 7; konsentrasi

permukaan menunjukkan variasi pasang surut rendah.

Gambar 7. Distribusi dari material pasir halus dan lumpur tersuspensi pada Chesapeake Bagian atas Teluk.Penentuan ukuran efektif partikel dan, yang lebih penting lagi, kecepatan sedimen

jatuh untuk material yang mengumpal sangat sulit karena ukuran adalah suatu

fungsi tipe mineral lumpur, sifat phisik dan sifat kimia fluida disekitarnya,

banyaknya partikel muncul pada aliran dan itu berarti dan struktur berputar

(bergolak).

19

Page 21: PERGERAKAN SEDIMEN

Suatu statemen kuantitatif laju endapan adalah sukar untuk dibuat, terutama sekali

mengingat bahwa berlawanan bukti laboratorium. Mekanisme deposisi yang tepat

dari material yang mengumpal dengan jelas memerlukan studi lebih lanjut.

Pengetahuan yang kini mengerjakan, bagaimanapun, menyoroti perilaku yang

berbeda dari partikel butir terpisah dan kohesif. Implikasi tes laboratorium adalah

juga penting dari segi aktivitas pengerukan, ketika sedimen yang mengumpal siap

diaduk dengan pengerukan (dredging plant). ketika sedimen suspensi akan

mengerak dengan jarak yang besar jika z0 > d.

Gambar 8. Karakteristik aliran dan pengangkutan Sedimen pada stasiun (+ 51 km) Muara Chao Phya, Thailand.

Profil Konsentrasi Sedimen rata-rata pasang surut dekat zone dasar mungkin juga

menunjukkan dua zone yang maksimum beda menyajikan cover sedimen

longitudinal berlanjut dan aliran terbatas pada aliran tunggal.

Satu nilai maksimum dihubungkan dengan kecepatan aliran estuari, yang mungkin

terjadi dekat mulut muara, ketika nilai maksimum yang kedua dihubungkan

20

Page 22: PERGERAKAN SEDIMEN

dengan area sedimentasi yang dihubungkan dengan salinitas, menempatkan dekat

ke darat akhir muara. Kedua zone maksimum bersamaan waktu dekat laut untuk

laju alir air bersih yang sangat besar, tetapi hanya intruksi salinitas maksimum ada

di muara dengan kemiringan dasar yang dangkal dan jumlah yang terbatas dari

sedimen dasar yang mengumpal. Endapan dasar spasial tidak seragam dan Muara

yang Multi kanal, bagaimanapun, menghasilkan variasi pada pola longitudinal

sederhana.

Prediksi tingkat pengangkutan sedimen estuari untuk pasir halus mengumpal dan

material lumpur adalah sulit, jika tidak mungkin, tugas hadir pada status

pengetahuan. Solusi masalah teknik harus berlanjut didasarkan pada di tempat asal

pengukuran bidang sebab, model phisik, turbulensi tidak bisa disimulasikan

dengan sepenuhnya dan model matematika sukar untuk menetapkan wf, z; dan,

khususnya, kondisi syarat batas di dasar yang tepat ( P, D).

Sebagai konsekuensi, bidang pengukuran harus dibuat sama luas seperti waktu

dan uang mengijinkan bahwa sejumlah besar dari variabel musiman melibatkan

masalah.

11. EFEK AKSI GELOMBANG

Aksi Gelombang dapat mempunyai suatu pengaruh besar diatas gerakan sedimen

pada estuari dan perairan pantai. Gelombang dengan kecepatan dasar orbital yang

besar menyediakan suatu yang sangat efektif menggerakkan mekanisme ketika

gerakan orbital seluruhnya pada kedalaman air, bersama-sama dengan gelombang

pecah, mendorong pencampuran material tersuspensi. Tentu saja, Usaha-usaha

yang dibuat termasuk gerak gelombang orbital pada koefisien difusi eddy

vertikal.

Bidang Dan Percobaan laboratorium menyatakan bahwa pasir adalah

menggerakkan pada level dasar kira-kira kecepatan dekat dasar (near-bed) yang

sama seperti pada aliran searah (~ 0.2 % untuk material 300 m). Kemiringan

dasar akan menyebabkan gerakan untuk memulai pada kecepatan dasar yang lebih

rendah dan akan menggangkat pemisahan sedimen dasar; pada fraksi pantai yang

berpindah gerakan ke arah pantai dekat dasar tetapi lepas pantai pada kedalaman

21

Page 23: PERGERAKAN SEDIMEN

menengah berkaitan dengan arus transport massa. Tingginya gelombang yang

memulai gerakan sedimen dapat diperkirakan kira-kira dari kecepatan dasar

orbital (ub) dan kecepatan erosi yang kritis dar aliran searah. Sebagai contoh,

kecepatan dasar untuk suatu gelombang besar diberikan oleh persamaan.

(12)

dimana H1, L1’, T1 adalah tinggi gelombang, panjang gelombang dan periode

gelombang. Korelasi pergerakan sedimen/gelombang yang lain telah dicapai

dengan penggunaan Hasil Shields' (gambar 4) atau oleh percobaan laboratorium

pada osilasi tunnel.

Gambar 9. Aksi pengangkutan massa dari gelombang pada air dan pasir halus. Persamaan (12) dan gambar 3 atau .4 menunjukkan bahwa hampir semua

gelombang mampu untuk menggerakkan sedimen ukuran pasir pada air dangkal

(kedalam < 3) tetapi gelombang lebih dari 1 m tingginya dan 6 detik

periodenya adalah diperlukan pada air yang lebih dalam, yang mana adalah tipe

kedalaman kanal navigasi (10 m). Dengan jelas, itu adalah periode gelombang

panjang adalah penting untuk aksi putaran dasar yang kuat..

22

Page 24: PERGERAKAN SEDIMEN

Ketika sedimen tanpa kohesi dalam gerakan, riak kecil dibentuk adalah beberapa

cm pada ketinggian dan yang mempunyai panjang gelombang dari gerakan

partikel air dekat dasar. Peningkatan gesekan dasar, tetapi menghilang pada

kecepatan puncak dasar near-bed (> 1 m/s).

Gelombang yang digabungkan dengan arus pasang surut lemah terutama sekali

efektif menyebabkan erosi ketika material halus (< 150 m) dapat diangkut pada

kecepatan yang sungguh rendah (0.15 m/s pada gambar 3). Kuantifikasi proses ini

tidaklah mungkin dibawa, walaupun modifikasi formula pengangkutan sediment

aliran tunak telah disarankan. Masalah sederhana yang ditampilkan, yang

mengabaikan kecepatan vertikal dan percepatan aliran, diperoleh dengan

penambahan vektor dua bidang kecepatan dasar (near-bed) horisontal yang diikuti

dengan rata-rata proses pada periode gelombang itu. Metoda ini menghasilkan

persamaan

(13)

Dimana p1 adalah konstan (=0.45) dan adalah dikombinasikan dengan

gelombang dan shear stress.

Efek aksi gelombang diatas sedimen yang mengumpal tergantung sebagian besar

pada derajat tingkat konsolidasi endapan. Material yang diperkuat, seperti

ditemukan pada drying inter-tidal fiats, adalah hambatan yang sangat tinggi

terhadap erosi; tetapi material tidak diperkuat mudah dikikis, ketika kecepatan

aliran dasar (near-bed) mungkin juga melebihi nilai-nilai erosi kritis

(lihat gambar 3). Pengangkutan Sedimen mungkin terjadi tanpa arus pasang surut

oleh gelombang arus transport massa ( lihat gambar 9).

12. STABILITAS DARI KANAL YANG BERSIFAT ESTUARI

Kanal yang bersifat estuari, baik tiruan atau alami secara terus-menerus

sedimentasinya mengalami perubahan. Sebagai contoh, sedimen dapat berkelok-

kelok atau membagi menjadi dua atau lebih kanal-kanal kecil, sehingga menjadi

lurus, lebar dan dalam.

23

Page 25: PERGERAKAN SEDIMEN

Perubahan di daerah percabangan ini biasanya ditandai oleh daerah estuari yang

mempunyai kemiringan dasar yang kecil, tersuspensi, dan mempunyai pasang

surut rata-rata yang sedang. Pergerakan lateralnya juga cepat jika daerah

estuarinya luas, sehingga arus sirkulasi di daerah percabangan dapat berkembang

secara alami tidak isotropik akibat gerak turbulen, rotasi bumi, atau gaya

sentrifugal dari kelengkungan kanal (curvature cannal).

Stabilitas dari kanal partikular atau keseluruhan dasar estuari, tergantung pada

kemampuan transfort sedimen akibat arus pasang surut seperti halnya supplay

sedimen dari sumber eksternal. Persamaan (5) dan (6) menjelaskan mengapa hal

diatas terjadi. Persamaan (5) dan (6) diatas diintegrasikan terhadap waktu untuk

menyatakan stabilitas kanal adalah:

(14)

Dimana x,y adalah koordinat panjang dan tegak lurus pada poros kanal. QTx

adalah total transfort didasar dan yang tersuspensi pada percabangan kanal.

adalah total transfort sedimen lateral per unit panjang kanal dalam interval waktu

. adalah rata-rata konsentrasi percabangan yang tersuspensi

selama .

Interval waktu yang digunakan oleh persamaan (14) menjadi arti penting. Hal ini

akan membutuhkan waktu yang cukup panjang untuk semua variasi dalam

parameter yang mempengaruhi gerak sedimen seperti supplay sedimen.

Mengingat bahwa variabilitas aliran air bersih, kondisi-kondisi pasang surut dan

cuaca, hal terpenting yang harus dipertimbangkan sebagai periode panjang.

Sebagai contoh: interval waktu yang sesuai dengan siklus pasang surut rendah-

pasngsurut tinggi-pasang surut rendah (neaps-springs-neaps) dapat digunakan jika

dalam aliran dan kondisi cuaca dianggap konstan. Bagaimanapun jika musim atau

perubahan tahunan terjadi ditandai oleh aliran air bersih, dan kondisi cuaca, harus

memilih interval waktu yang lebih panjang, barangkali sekitar 5-20 tahun.

24

Page 26: PERGERAKAN SEDIMEN

Hipotesa diaman kondisi aliran pasang surut dan aliran air bersih adalah konstan

untuk beberapa siklus pasang surut dan aliran sedimen lateral adalah nol. Aplikasi

persamaan 14 diatas dimana skala waktu dari siklus pasang surut menghasilkan

kreteria sederhana untuk stabilitas:

(15)

Dimana tanda kurung besar yang ganda menyatakan adanya pasang surut rata-

rata. Persamaan (15) menyatakan bahwa kanal adalah stabil, dalam kasus aliran

pasang surut yang homogen, jika QTx adalah konstanta sepanjang kanal. Kanal

stabil diperoleh jika shear stress dasar efektif untuk gerak sedimen dan aliran yang

tanpa sedimen.

Gambar. 10. Variasi yang sifatnya estuari dan daerah percabangan pasang surut di teluk untuk level pasang surut rat-rata dengan berhentinya pasang surut maksimum.

Jika efektifitas shear strees pasang surut dipaksa melebihi nilai kritisnya, maka

persamaan (15) hanya khusus untuk kasus estuari yang ideal, dimana diasumsikan

QTz adalah kecepatan aliran rata-rata estuari ideal mempunyai level dasar dan

bentuk eksponen seperti amplitudo pasang surut (A0) dan kecepatan pasang surut

yang konstan sepanjang estuari. Kecepatan pasang surut juga biasanya

25

Page 27: PERGERAKAN SEDIMEN

menunjukan konstanta fase disamping elevasi permukaan air, yang mana efek

gesekan adalah konstan sepanjang estuari dan mempunyai amplitudo pasang surut

yang kecil jika dibandingkan dengan kedalaman rata-rata. Berikut secara singkat

dinyatakan dalam persamaan:

(16.a)

(16.b)

(16.c)

Dimana adalah tinggi permukaan air relatif untuk setiap level air rata-rata. A0

adalah separoh batas pasang surut dan diasumsikan terdistrubusi disekitar

permukaan air rata-rata. C0 adalah kecepatan gelombang

pasang surut. (gH)1/2 untuk gelombang progresif. B adalah lebar permukaan

estuari dan B0 adalah nilai pada x = 0; X adalah diukur positif kehulu pada

upstream sepanjang axis estuari dan nol pada pintu masuk (entrance).

Konsep dari estuari ideal implikasinya menyatakan hubungan yang eksis antara

pasang surut maksimum (Qm ) dan daerah percabangan kanal (Am) pada semua

titik sepanjang estuari. Banyak estuari yang riel dengan sedimen dasar yang

berpasir diameternya 0.1 - 0.5 m, menunjukan korelasi mendekati laut. Seperti

pada gambar (10).

(17)

Qm adalah pasang surut maksium yang terbebaskan pada rata-rata pasang surut;

adalah percabangan rata-rata stabilitas shear stress yang mana perkiraan nilai rata-

rata 0,50 kg/m2 dengan bertambahnya muatan sedimen dan pergerakkan di pantai;

C adalah koefisien gesekan chezy, yang mana keseimbangan dari pasang surut

dapat didekati oleh persamaan empiris:

26

Page 28: PERGERAKAN SEDIMEN

(18)

Untuk Am dakam m2

Persamaan (17) menyatakan ukuran disain sederhana untuk estuari yang tidak

dikendalikan dan kelihatanya bermanfaat untuk peningkatan pasang surut dalam

medium, untuk ukuran sedimen yang kasar ke pergerakkan muatan yang sedikit

tersuspensi.

Gambar 10. juga mengindikasikan bahwa kecepatan maksimum pada percabangan

dalam kanal yang stabil tidak ada untuk gerak gelombang yang kecepatannya

sekitar 1 m/s, yang mana gambar ini juga menyatakan dimulainya pergerakan

sedimen dasar.

Suatu alternatif untuk persamaan (17) adalah didasarkan untuk konsep stabilitas

kecepatan pasang surut untuk estuari. Ini diperoleh dengan membagi total air surut

atau volume pasang surut dengan periode total pasang surut (44,700s untuk

pasang surut semidiurnal) dan daerah percabangan estuari pada level pasang surut

rata-rata. Hasil dari estuari mempunyai pasir dengan diameter o,15 - 0,2 mm

dengan kecepatan 0,15 m/s, hal ini diharapkan kecepatan naik menjadi 0 - 7 m/s

dengan kaitannya mengikuti endapan lumpur pada konsentrasi delta work.

Estuari riel menunjukan perbedaan signifikan dari estuari ideal dalam persamaan

(16). sebagai contoh estuari ideal dalam keseimbangan sehari-hari menunjukan

hubungan langsung antara volume air upstream dan elevasi pasang surut atau

daerah percabangan pada setiap percabangan gelombang longitudinal.

Penyelidikan secara teori dari gerak pasang surut rata-rata untuk variasi vertikal

dalam perubahan momentum horizontal ( ) yang telah dibuat oleh

Abbott untuk penyederhanaan estuari, dimana diasumsikan untuk menjadi

horizontal, aliran 2 dimensi (tidak ada variasi lateral), lebar lapisan batas dasar

terikat pada jarak dan konstanta viskositas eddy. Itu menunjukan bahwa

pergerakan netto dari partikel di dasar lapisan batas adalah nol, jika

27

Page 29: PERGERAKAN SEDIMEN

(1(9)

Dimana adalah fase tertinggi antara kecepatan permukaan (Us) dan elevasi

pasang surut untuk gelombng progresif dan variasi kecepatan permukaan

diasumsikan sebagai hubungan kecepatan pasang surut maksimum oleh

persamaan:

(20)

Pergerakan menuju kedarat atau menuju ke laut dari suatu partikel dinyatakan

oleh persamaan defrensial (19) positif atau negatif. Positif menyatakan arah yang

diambil adalah arah upstream (hulu). Persamaan (19) menyatakan ukuran

stabilitas untuk pergerakan sedimen tertutup untuk aliran batas dan

mengindikasikan bahwa stabilitas hanya mungkin di estuari, yang mana kecepatan

permukaan menunjukkan berkurang secara eksponensial menuju ke arah darat.

Persamaan (20) menyatakan bahwa rata-rata pasang-surut eularian

tergantung pada tiga kuantitas: Densitas gaya longitudinal pasang surut rata-rata,

yang mana selalu terarah ke upstream; perubahan horizontal pasang surut rata-rata

dalam aliran momentum, yang mana tergantung pada kekasaran batas dan bentuk

estuarinya, dan gaya tekan rata-ratta yang ditimbulkan akibat kemiringan

permukaan air.

Kualitas gaya , oleh karena itu, di beberapa posisi tengah yang kemudian

direfresentasikan daerah perubahan pasang surut (shoal). Konsekuensi kualitas

gaya dalam sistem homogen adalah sepertinya akan terbatas pada titik-titik

tertentu. Rata-rata pasang surut daru persamaa. (20) adalah untuk mereduksi

lokasi daerah estuary yang mengalami pasang surut, daerah ini biasanya dapat

ditemukan dengan obsevasi asal arus dengan menentukan lokasi 50% air surut,

dimana kecepatan pasang surut rata-rata adalah nol. Secara alami banyak

perbedaan estuari menyatakan bahwa suatu rata-rata eularian pada titik tertutup

untuk estuari dasar adalah untuk menetapkan zona shaol walaupun rata-rata

28

Page 30: PERGERAKAN SEDIMEN

lagrarian adalah suatu representasi tertutup dari gerak partikel. Hal ini adalah

catatan penting bahwa dalm teknik dapat dimodfikasi stabilitas dalam jangka

panjang dari estuari dengan interprestasi proses pembilasan (flushing) secara

alami.

Erosi kearah daerah downstream dapat terjadi, yang diikuti oleh pertambahan

progresif dari darat menuju ke estuari. Estuari di dasar akan secara terus menerus

ke accrete sampai zona salinitas didorong menuju ke laut dan aliran puncak yang

baru dapat bergerak membilasnya lagi. Pengurangan yang besar dalam arus

puncak mengakibatkan meningkatnya penetrasi salinitas dan siltation progresif

dari darat menuju ke estuari tapi nilainya berkurang.

Suatu estuary ditunjukkan oleh gambar (10). aplikasinya secara umum dari

persamaan (21) untuk volume control, persamaannya:

(21)

Dimana S adalah suatu tingkat volumetric supplay sedimen; (O-E) adalah subscrib

yang menyatakan sumber sedimen yang di tunjukan pada gambar (1). E:

menyatakan berkurangnya sedimen dari volume sentral akibat gerakan flushing

pasang surut. D adalah volume material yang terkeruk dari volume kontrol selama

. P2 adalah faktor koreksi untuk meliput perbedaan antara volume spoil

yang terkeruk dalam pengkerukan dan volume sedimen yang membentuk batas

volume kontrol. adalah perubahan dalam waktu . menyatakan somasi

berbagai sumber selama interval , yang mana harus dirubah dengan cara yang

sama seperti pada persamaan (14) atau bilangan refrentatif sumber n,m, atau i.

Jumlah yang banyak terkeruk didalam estuari terdiri dari tanah lempung/pasir

lumpur dari pemotongan estuari dan pecahan pasir dari navigasi kanal estuari.

29

Page 31: PERGERAKAN SEDIMEN

13. RINGKASAN

Endapan sedimen dalam lingkungan pasang surut diperoleh dari berbagai sumber,

terutama adalah sungai, dasar laut dekat pantai dan daerah pantai.

Polutan dan kehidupan binatang/tumbuhan dapat membuat kontribusi penting

dalam jangka panjang.

Model transport dan endapan sedimen tergantung pada keberadaan dari sedimen

yang tergumpal (penggumpalan sedimen). Gerakan batuan yang tidak kohesif

sebagai individu partikel padat, yang mana bentuk dan densitasnya ditentukan

oleh pergerakan selama abrasi dan pergerakan sumber induk. Dari gerakan dasar

merka membentuk ombak yang menghasilkan hambatan besar untuk aliran dan

transport sedimen kurang dari nilai dasar untuk total shear stress dasar yang sama.

Material-material yang halus mudah terkikis dan bergerak terutama dalam beban

yang tersuspensi, pertukaran partikel secara terus menerus dengan dasar

sedemikian sehingga aliran seragam yang steady membawa sejumlah sedimen

tertentu. Erosi material tergantung pada tingkat derajad kosilidasi endapan dasr,

material yang tidak kuat akan terkikis dan bergerk sebagai fluida/cairan.

Pergerakan sedimen kohesif secara umum sebagai beban tersuspensi dalam soft

sponge-like closters (fiocs). Ukuran partikel efektive berubah secara terus

menerus sebagai respone lingkungan turbulence dan hanya endapan beberapa

batas shear stress dasar bergantung pada konsentrasi aliran. Jumlah yang sangat

besar dari material tanah lempung dapat dibawa tersuspensi. Ketika struktur arus

pasang surut dan distribusi spasial kuaantitas kontrol endapan sedimen dari gerak

sedimen, struktur aliran pasang surut rata-rata, yamg mana mendikte (dictates)

daerah zona accretion. Stabilitas sepanjang estuari, bagaimanapun tergantung

pada kemampuan flushing (pembilasan) aliran air bersih dan dapat terpengaruh

oleh teknik pengerjaanya.

Selama banyak diketahui, mengenai mekanik pergerakan sedimen untuk

memprediksi transport sedimen adalah dengan akurasi yang cukup pada suatu

basis teori, Persaman analitik berhubungan dengan data bidang dapat berguna

untuk penyederhanaan tetapi secara umum penggunaan harus dibuat dari bidang

atau test model hidrolik.

30

Page 32: PERGERAKAN SEDIMEN

31