Pros Pan-k02 Sedimen

24
PROSES PANTAI KULIAH 2 23 September 2010 SEDIMEN PANTAI Dr. Wahyudi [email protected]

description

PPT prospan

Transcript of Pros Pan-k02 Sedimen

  • PROSES PANTAIKULIAH 223 September 2010

    SEDIMEN PANTAI

    Dr. [email protected]

  • PROPERTI SEDIMEN PANTAIDasar Klasifikasi SedimenBeberapa sifat sedimen mempunyai arti penting dlm coastal engineering.Sbgian besar dpt dimasukkan dlm 3 kelompok: grain size, komposisi sedimen, dan sifat umum masa sedimen.Dlm banyak kasus ada hubungan sngt erat antara ketiga klasifikasi, e.g. clay (lempung): dari grain size, komposisi dan sifat umum sedimennya tdk bisa dipisahkan.

  • Properti Sedimen yg Penting Dalan Rekayasa PantaiProperti sedimen di lokasi proyek (exsting material) atau yg di datangkan ke lokasi (reklamasi), mempunyai implikasi penting terhadap pekerjaan rekayasa pantai.

    Sifat penting dalam pengerukan

    Dalam keperluan masalah lingkungan

    Untuk keperluan beach fill

    Dalam penanggulangan scouring

    Sifat-sifat penting dalam kajian transpor sedimen

  • KLASIFIKASI SEDIMEN BERDASAR UKURAN BUTIRDiameter PartikelKlasifikasi Ukuran SedimenSatuan Ukuran SedimenMedian dan Mean Ukuran ButirPemakaian DistribusiProsedur SamplingProsedur Laboratorium

  • a. Diameter PartikelSifat sedimen plg pntg adalah ukuran partikel. Range ukuran butir yg berkaitan dg rekayasa pantai sangat luas, sampai 7 order magnitud, mulai dari clay sampai sebesar batu pecah untuk brekwater.Biasa ditentukan berdasar diameter, ttp krn bentuk yg tdk teratur kadang2 ambiguous. Dlm penentuan diameter digunakan analisa ayakan.Cara lain utk menentukan diameter adalah dg kecepatan endap (fall velocity)Data ukuran sedimen normalnya dari berat sedimen yg terakumulasi dari tiap2 saringan. Biasanya diplot dlm kertas semi-log (Gambar 5-1)

  • Gambar 5-1. Contoh distribusi sedimen menggunakan kertas semilog

  • b. Klasifikasi Ukuran ButirPembagian ukuran butir sedimen sangat banyak dan tidak konsisten. Untuk Proses Pantai menggunakan 2 klasifdikasi yg diadopsi dari lapangan.

    Pertama: modifikasi skala Wentworth

    Kedua: ASTM Classification atau Unified Soil Classification (ASTM, 1994, Volume 4.08).

    Kedua sistem ini ditunjukkan dalam Tabel 5-2.

    Ada perbedaan dlam penentuan batas ukuran butir, sehingga perlu disebutkan klasifikasi yg kita gunakan

  • Tabel 5-2. Ukuran partikel Sedimen

  • c. Satuan Ukuran Sedimen3 cara menentukan ukuran partikel sedimen: nomer sieve, milimeter, dan satuan phiNomor sieve adalah kira-kira jumlah lubang persegi per inchi yg diukur sepanjang kawat dalam saringan.Ukuran milimeter adalah panjang bagian dalam lubang persegi dari saringan. Panjang sisi tdk hrs dimensi maksimum partikel yg lolos lubang saringan, shg hars difahami sbg perkiraan nominal ukuran sedimen.Krumbein (36) memberikan skala satuan phi berdasarkan:

    D = diameter butiran dalam mm

    Untuk konversi dari phi menjadi satuan mm, digunakan:

  • d. Median dan Mean dari Ukuran ButirSemua sample sedimen alami berisi butiran yg mempunyai range ukuran butir. Tetapi sering diperlukan untuk mengetahui tendensi distribusi ukuran butir dari sample.Median grain diameter Md adalah karakteristik yg paling sering digunakan. Dari grafik, Md sangat mudah diperoleh, karena berada di tengah antara butiran yg besar dan setengah butiran yang kecil yg diplot berdasarkan beratnya.Median diameter juga ditulis sbg D50. Fraksi yg lain dengan jalan yang sama dapat ditentukan, misalnya D90, adalah 90% sedimen (by weight) mempunyai diameter lbh kecil. Definisi lain menggunakan distribusi phi (j50).Cara lain untuk menentukan tendensi sampel sedimen adalah: mean grain size beberapa formula tlh dikembangkan untuk menghitung karakterisik ini:

  • e. Prosedur Sampling SedimenMeskipun pantai tersusun oleh sedimen yg ada, tetapi distribusi ukuran butir boleh jadi berubah-ubah setiap pergantian musim.

    Untuk mengetahui karakteristik sedimen pantai, satu set sample sedimen diperlukan untuk analisa

    Pada profile pantai, sampling disarankan untuk dapat mewakili semua daerah yg mengalami perubahan morfologi scr utama spt dune, berm, mean high water, mean tides, mean low water, trough, bar crest, kemudian setiap 3 m interval kedalaman.

    Untuk memanjang pantai, sampling harus disesuaikan dg kebutuhan. Sebagai pedoman sampling hrs dilakukan setiap mil (900 m). Tetapi pertimbangan rekayasa sangat diperlukan untuk dpt memenuhi kebutuhan project.

  • Gambar 5-2. Contoh penentuan lokasi pengambilan sample sedimen di pantai (CEM, 2002; p.III-1-12)

  • KECEPATAN ENDAPKetika partikel jatuh melalui air atau udara, dia akan terakselerasi sampai mencapai kecepatan jatuhnya. Ini tercapai ketika gaya gesek thd partikel sebanding dg gaya gravitasi. Kecepatan jatuh partikel mrpkn fungsi dari ukurannya, bentuk, dan densitas termasuk densitas fluida serta viskositas, dan parameter lainnya.a. Persamaan umum:(1) untuk bola tunggal jatuh dalam fluida diam, kesetimbangan antara gaya tarik dan gaya gravitasi adalah:

    Atau penyelsaian untuk kecepatan endap:

    Wf : kecepatan endap; r : densitas air; rs : densitas sedimen CD : koefisien tarik tanpa dimensi; D : diameter butir

  • Satuan kecepatan endap akan sama dg satuan (gD)1/2. Persoalannya bgmn menentukan koefisien tarik (drag coefficient). Gambar 5-1 menunjukkan bgmn drag coef CD bervariasi sbg fungsi Reynold number (Re= Wf D/v, dimana v adalah viskositas kinetik). Re adalah tanpa dimensi, ttp Wf, D, dan v hrs mempunyai satuan umum dari panjang dan waktu.

    Plot dlm Gb 5-1 dpt dibagi mjd 3 regions:Daerah 1:Re

  • Gambar 5-1. Koefisien drag sbg fungsi Reynolds Number (CEM, 2002;p.III-1-22)

  • (4) Dalam region I, solusi analitis untuk CD:

    Kecepatan jatuh diperoleh:(untuk silt-clay dpt menggunakan pers tsb)

    (5) Untuk region 400

  • Gambar 5-2. Kecepatan jatuh butir kwarsa dalam air dan udara (CEM,2002;p.III-1-25)

  • b. Pengaruh densitasDalam salah satu pers. di atas kec.jatuh tergantung dari ((rs/r)-1)1/2.

    Untuk butiran pasir kwarsa dlm air tawar, faktor tsb bernilai 1,28. Dlm air laut nilainya turun 1,25 krn kenaikan sedikit densitas air laut.

    Untuk butiran kwarsa dalam air yg sangat turbid (muddy) nilai tsb turun lebih banyak lagi. Bila suspensi lumpur berkonsentrasi 10% maka nilai ((rs/r)-1)1/2 menjadi 1,19.

    Sehingga kenaikan alami densitas air akan menurunkan kecepatan endap kwarsa tidak lebih dari (1,28-1,19)/1,28 = 0,07, atau dalam orde 7%.

  • c. Pengaruh temperaturTemperatur mempunyai efek thd densitas, tetapi lbh kecil dibanding efek thd viskositas.

    Perubahan dalam viskositas fluida mempengarhi kecepatan endap butiran halus, tetapi tidak untuk partikel butiran besar (lihat pers di atas, untuk butiran yg halus mengandung term viskositas, sedangkan yg kasar tidak).

    Pada Gambar 5-2, terlihat dipisahkan garis dg temperatur 0o, 10o, 20o, 30o, dan 40oC. Garis ini berkebalikan pada 2 fluida.

    Butiran jatuh lebih cepat dalam air yang lebih panas, tetapi lebih lambat dalam udara yg lbh hangat. Perbedaan ini adalah pengaruh langsung bagaimana viskositas bervariasi dg temperatur pada dua fluida.

  • d. Pengaruh bentuk partikelBentuk butiran mempengaruhi kecepatan endap partikel yg besar (Re 10 atau D 0,125 mm dlm air). Diabaikan thd butiran halus. Pada butiran yg besar, semakin tidak bulat semakin lambat kecepatan endapnya. Pada Gambar 5-1, terlihat bhw pada Re besar bentuk piringan mempunyai CD besar, dan mempunyai kecepatan endap lebih lambat dibanding bentuk bola.

  • TUGAS 1Diketahui: Hitung:g = 980 cm/dt2Wf, Re, dan CD untuk partikel yang jatuhvair = 0,011cm2/dt mengendap dalam fluida dg T 20oCvudara = 0,15 cm2/dta). 0,2 mm kwarsa dalam air tawarrair tawar = 1,00 g/cm3b). 0,2 mm kwarsa dalam air lautrair laut = 1,003 g/cm3c). 0,2 mm kwarsa dalam udararudara = 0,0012 g/cm3d). 0,001 mm butiran kaolinit dalam air tawarrkwarsa = 2,648 g/cm3e). 4,5 mm pellet baja dalam udararkaolinit = 2,594 g/cm3rbaja = 7,8 g/cm3

    Gunakan grafik dan formula yang telah dibahas

  • BULK PROPERTIESPorositas

    Bulk density

    Permeabilitas

    Sudut endap (angle of repose)

  • PorositasPorositas P, adalah rasio antara ruang antar butiran atau voids terhadap volume keseluruhan. Ini berhubungan dg volume konsentrasi N, yaitu rasio volume solid terhadap volume keseluruhan; dan voids ratio e, yaitu rasio antara ruang antar butir dg volume solid, yg diekspresikan dlm pers.:

    Porositas merupakan fungsi dari seberapa kompak butiran tersusun bersama, sehingga tidak tetap untuk suatu sedimen