PERGERAKAN SEDIMEN
-
Upload
cantikapih -
Category
Documents
-
view
59 -
download
1
description
Transcript of 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
(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
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
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
31