TUGAS AKHIR STUDI EXPERIMEN HUBUNGAN...

TUGAS AKHIR

STUDI EXPERIMEN HUBUNGAN BESARNYA ALIRAN AIR DENGAN

TOTAL ANGKUTAN SEDIMEN PADA SALURAN TERBUKA

OLEH :

HASBULLAH ANAS D 111 07 123

JURUSAN SIPIL FAKULTAS

TEKNIK UNIVERSITAS

HASANUDDIN

2013

ii

“STUDI EXPERIMEN HUBUNGAN BESARNYA ALIRAN AIR DENGAN TOTAL

ANGKUTAN SEDIMEN PADA SALURAN TERBUKA”

Mahasiswa :

E-mail: [email protected]

ABSTRACT : Pengendapan sedimen merupakan permasalahan yang paling dominan

pada saluran terbuka, pengetahuan mengenai angkutan sedimen yang terbawa oleh aliran

akan mempunyai arti penting bagi kegiatan pengembangan dan menejemen sumber daya

air,konservasi tanah, dan perencanaan bangunan pengaman pada sungai maupun pada saluran

terbuka.untuk menganalisa hal tersebut maka perlu dilakukan penelitian yang

mengkombinasikan antara permasalahan sedimen dengan besarnya aliran.

Penelitian ini dilakukan dengan menciptakan aliran untuk dimanfaatkan pada proses

pengangkutan sedimen (bed load transport) dan ( suspended load transport ). Kemudian

dilanjutkan dengan menganalisa perbandingan antara besar aliran ( debit ) dengan total

angkutan sedimen dasar ( bed load ) dan total angkutan sedimen layang (suspended load ).

Hasil penelitian ini menunjukan bahwa persentase debit sedimen yang keluar pada

downstream saluran semakin besar berbanding lurus dengan besar aliran yang dikeluarkan

pada upstream. Perhitungan debit sedimen dasar dengan pendekatan empat parameter,

menunjukan nilai bed load (qb) yang paling mendekati hasil penelitian adalah parameter

Shield sedangkan untuk perhitungan debut sedimen layang ( suspended load ) yang juga

menggunakan empat parameter pendekatan, yang paling mendekati hasil penelitian adalah

parameter Chang, Simons dan Ricardson, hal ini dikarnakan adanya beberapa faktor dan

variabel yang mendekati kondisi sebenarnya seperti variabel berat jenis air, berat jenis

sedimen, kedalaman saluran, konsentrasi sedimen, diameter sedimen dan gaya geser sedimen.

Keywords: Debit, Kecepatan Aliran, Sedimen, Bed Load Transport, Suspended Load

Transport

HASBULLAH ANAS

D 111 07 123

Mahasiswa S1 Teknik Sipil Universitas Hasanuddin

Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10

Kampus Tamalanrea, Makassar 90245, Sul-Sel

Pembimbing I :

Dr. Ir. H. Halidin Arfan, MSc

Dosen Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin


Kampus Tamalanrea,

Makassar 90245, Sul-Sel

Pembimbing II :

Miranda R. Malamassam, ME.

Dosen Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin


Kampus Tamalanrea,

Makassar 90245, Sul-Sel

ii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh.

Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan

inayahNya sehingga tugas akhir saya yang berjudul: Studi Experimen Hubungan

Besarnya Aliran Air Dengan Total Angkutan Sedimen Pada Sungai dapat terlaksana

dengan baik. Studi ini saya lakukan dengan observasi secara seksama pada saluran

terbuka(Open Channel) di Laboratorim Hidrolika Universitas Hasanuddin dan melalui

proses analisis data menggunakan beberapa literature serta asistensi yang intensif dengan

pembimbing tugas akhir.

Harapan saya hasil penelitian ini dapat memberikan gambaran mengenai proses

angkutan sedimen yang nantinya dapat memberikan arti penting bagi pengembangan dan

manajemen sumber daya air,perencanaan bangunan sungai,pengendalian banjir serta irigasi

pertanian. saya sangat menyadari akan banyaknya kekurangan dalam penelitian ini. Oleh

karena itu dengan segala kerendahan hati saya siap menerima berbagai masukan berupa

saran dan kritik yang konstruktif demi penyempurnaan tugas akhir ini.

Pada kesempatan ini pula kami ingin menyampaikan terima kasih yang setinggi-

tingginya kepada:

1. Dr. Ing Ir. Wahyu H. Piarah, MS, ME sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas

Hasanuddin.

2. Prof. Dr. Ir. H. Lawalenna Samang, MS, M.Eng sebagai Ketua Jurusan Sipil Fakultas

Teknik Universitas Hasanuddin.

3. Ir. H. Halidin Arfan, MSc sebagai dosen Pembimbing Pertama.

4. Miranda R Mallamassam, ME sebagai dosen Pembimbing Kedua.

5. Seluruh Dosen Pengajar Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

6. Seluruh Staf Akademik Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

ii

7. Para Asisten Laboratorium Hidrolika dan Mekanika Tanah Universitas Hasanuddin.

8. Teman – teman Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin angkatan 2007 yang selalu

ada disaat saya membutuhkan bantuan dimanapun dan kapanpun.

9. Teman – teman Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

10. Andi Maeyanti yang selalu memberikan dorongan serta dukungan moril dan materil

sehingga tugas ini dapat terselesaikan.

Dan teristimewa ucapan terima kasih ini saya persembahkan kepada Orang Tua dan

saudara-saudara saya sebagai wujud dari rasa hormat dan cinta sepanjang masa yang telah

banyak memberikan dorongan moril dan materil sampai pada akhir perkuliahan saya,

sekali lagi terima kasih.

Mudah-mudahan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan terutama bagi

saya selaku penyusun. Sebagai penutup saya mengharapkan saran dan kritik dari para

pembaca untuk kesempurnaan tugas akhir ini.

Wassalam.

Makassar, Mei 2013.

Penulis

iii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………….. i

KATA PENGANTAR……………………………………………………… ii

DAFTAR ISI……………………………………………………………….. iii

DAFTAR TABEL…………………………………………………………. iv

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………… v

DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………… vi

DAFTAR NOTASI………………………………………………………… vii

BAB I PENDHULUAN

1.1 Latar belakang………………………………………... I - 1

1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian………………………. I - 2

1.3 Pokok Bahasan.............................................................. I - 2

1.4 Batasan Masalah…………………………………….. I - 3

1.5 Sistematika Penulisan……………………………….. I - 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Uraian............................................................…………… II - 1

2.2 Konsep Dasar Aliran pada Saluran Terbuka…………… II - 1

2.3 Angkutan Sedimen……………………………………. II – 3

2.3.1 Defenisi……………………………… II – 3

2.3.2 Problem sedimen pada saluran terbuka……… II – 7

2.3.3 Jenis-jenis angkutan sedimen………………. II – 9

2.4 Konsep Dasar Pergerakan Sedimen…………………. II - 11

iii

2.5 Sifat – Sifat Bahan Angkutan Sedimen……….............. II – 14

2.5.1 Ukuran partikel sedimen………………….. II – 14

2.5.2 Bentuk partikel sedimen………………….. II – 16

2.6 Angkutan Sedimen Dasar ( bed load sediment)………… II – 16

2.6.1 Mekanisme pengankutan………………………. II – 16

2.6.2 Persamaan bed load…………………………..... II – 16

2.7 Angkutan Sedimen Layang ( suspended load sediment)…… II – 23

2.7.1 Mekanisme pengankutan………………………. II – 23

2.7.2 Persamaan suspended load………………… II – 23

2.7.3 Teori perubahan dalam kondisi seimbang…… II – 24

2.7.4 Formula suspended load………………… II – 23

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Umum……………………………………………. III - 1

3.2 Persiapan Dan Peralatan Penelitiaan………………………… III – 1

3.2.1 Persiapan penelitiaan…………………………….. III – 1

3.2.2 Peralatan penelitiaan…………………………… III – 1

3.2.3 Bahan penelitiaan……………………………… III – 3

3.3 Pelaksanaan Penelitiaan…………………………………. III – 3

3.3.1 Tempat penelitiaan……………………………… III – 3

3.3.2 Waktu penelitiaan……………………………….. III – 3

3.3.3 Prosedur percobaan……………………………… III – 3

3.3.3.1 Prosedur percobaan pada kondisi saluran normal III – 4

3.3.3.2 Prosedur percobaan setelah penambahan sedimen III – 5

3.3.4 Flowchart percobaan……………………………… III – 6

iii

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian……………………………………… IV – 1

4.1.1 Data hasil pemeriksaan material sedimen….. IV – 1

4.1.2 Pengukuran debit air (Qw)……………… IV – 2

4.2 Hasil Pembahasan…………………………………... IV – 4

4.2.1 Perhitungan debit air (Qw)…………………… IV – 4

4.2.2 Perhitungan Angka Reynolds (Re)……………...…... IV - 5

4.2.3 Perhitungan debit sedimen (Qs)…………………… IV – 6

4.2.3.1 Perhitungan angkutan sedimen dasar (bed load)…. IV – 6

4.2.3.2 Perhitungan angkutan sedimen layang (suspended load). IV – 9

4.2.3.3 Perbandingan sedimen dasar dan sedimen layang.…. IV – 11

4.2.4 Perhitungan debit sedimen dasar (Qb)dengan rumus empiris …… IV - 13

4.2.4.1 Pendekatan dengan parameter gaya geser....…. IV – 13

4.2.4.2 Pendekatan dengan parameter slope energy....…. IV – 16

4.2.4.3 Pendekatan dengan parameter debit............…. IV – 17

4.2.5 Perhitungan debit sedimen layang (Qs) dengan rumus empiris .… IV - 21

4.2.5.1 Pendekatan dengan parameter Persamaan Rouse........ … IV - 21

4.2.5.2 Pendekatan dengan parameter Pengaruh Suspended

load terhadap Z,K, dan distribusi kecepatan....................IV - 29

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan………………………………………... V – 1

5.2 Saran……………………………………………….. V – 2

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kode Tekstur Struktur Tanah……………………. …………………..II – 5

Tabel 2.2 Kode Permeabilitas Tanah…………………………………………….II - 5

Tabel 2.3 Ukuran Partikel Butiran Berbagai Partikel Sedimen……………….....II - 14

Tabel 2.4 Klasifikasi Jenis Tanah ……………………………………………. ...II – 15

Tabel 4.1 Data Analisa Saringan (Sieve Analysis)……………………………….IV- 1

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Debit………………………………………………..IV- 2

Tabel 4.3 Haisl Pengukuran Debit Air dan Sedimen……………………………..IV- 3

Tabel 4.4 Rekapitulasi Perhitungan Debit Air dan Sedimen..................………....IV- 3

Tabel 4.5 Rekapitulasi Nilai Reynolds.........................................................……..IV- 5

Tabel 4.6 Perhitungan Bed Load (2 mm) dengann Pendekatan DuBoys…….......IV- 14

Tabel 4.7 Perhitungan Bed Load (2 mm) dengann Pendekatan Shields……...…..IV- 15

Tabel 4.8 Perhitungan Bed Load (2 mm) dengann Pendekatan meyer-Peter….....IV- 17

Tabel 4.9 Perhitungan Bed Load (2 mm) dengann Pendekatan Scholistch……....IV- 18

Tabel 4.10 Perbandingan Bed Load (2 mm) dengann Penelitian Langsung …......IV- 19

Tabel 4.11 Perhitungan Suspended Load (0,43 mm) dengann Pendekatan Lane...IV- 23

Tabel 4.12 Perhitungan Suspended Load (0,43 mm) dengann Pendekatan Einstein.IV- 26

Tabel 4.13 Perhitungan Suspended Load (0,43 mm) dengann Pendekatan Chang....IV- 29

Tabel 4.14 Perhitungan Suspended Load (0,43 mm) dengann Pendekatan Brooks...IV- 32

iv

Tabel 4.15 Perbandingan Suspended Load( 0,43 mm )dengann Penelitian Langsung..IV-32

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Aliran Pada Saluran Terbuka…………….…………………II – 2

Gambar 2.2 Skema Penggolongan Angkutan Sedimen………………………....II – 11

Gambar 2.3 Kriteria Sedimentasi,Transportasi,dan Erosi……………………….II – 13

Gambar 2.4 Sketsa Bed Load Menurut DuBoys…………….…………………...II - 17

Gambar 2.5 Parameter Sedimen dan Gaya Tarik Kritis……….………………....II - 19

Gambar 2.6 Diagram Shields…………………………………….………………II – 21

Gambar 2.7 Koefisien Difusi Momentum Fluida....………………...……………II – 26

Gambar 2.8 Distribusi Sedimen Melayang..............………………...……………II – 27

Gambar 2.9 Hubungan Antara Z dan Z1..................………………...……………II – 28

Gambar 2.10 Pengaruh Beban Melayang Pada Nilai k....…………...……………II – 29

Gambar 2.11 Penampang Kecepatan........................………………...………....…II – 29

Gambar 2.12 Hubungan Antara PL Dengan 𝜔/U*...………………...……………II – 31

Gambar 2.13 Faktor Koreksi Dalam Distribusi Kecepatan..………...……………II – 32

Gambar 2.14 Fungsi I1 Dengan A Untuk Nilai Berbeda Dari Z....…..……………II – 33

Gambar 2.15 Fungsi I2 Dengan A Untuk Nilai Berbeda Dari Z....…..……………II – 33

Gambar 2.16 Fungsi Angkutan Beban Melayang Brook................…..……………II – 35

Gambar 2.17 Fungsi I1 Dengan Ketebalan Batas Material Dasar 𝜉a...……………II – 36

Gambar 2.18 Fungsi I2 Dengan Ketebalan Batas Material Dasar 𝜉a...……………II – 37

v

Gambar 3.1 Prototype Saluran ………………………………………....................III – 2

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Debit Air Pada Kondisi Normal.....………...…IV – 4

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Nilai Reynold Dengan Kecepatan ......………...…IV – 5

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Qw Dengan Vw(Bed Load).....………..............…IV – 7

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Qs Dengan Vw(Bed Load).....………..............…IV – 7

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Qw Dengan Qs(Bed Load).....………..............…IV – 8

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Qw Dengan Vw(Suspended Load)…............ ..…IV – 9

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Qs Dengan Vw(Suspended Load).....…….......…IV – 10

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Qw Dengan Qs(Suspended Load).....……........…IV – 10

Gambar 4.9 Grafik Hubungan QB dan QS Dengan Vw...................…............ ..…IV – 11

Gambar 4.10 Grafik Hubungan QB dan QS Dengan Qw...................….............…IV – 12

Gambar 4.11 Grafik Perbandingan QS (Bed Load) Dengan Beberapa Metode..…IV – 20

Gambar 4.12 Grafik Perbandingan QS (Bed Load) Dengan Beberapa Metode..…IV – 20

Gambar 4.13 Grafik Perbandingan QS(Suspended Load)Dengan Beberapa Metode IV – 33

vi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Analisa saringan material sedimen.

Lampiran 2 Data pengukuran debit air pada kondisi normal

Lampiran 3 Data penelitian pengukuran air dan sedimen

Lampiran 4 Rekapitulasi data debit setelah penambahan material sedimen.

Lampiran 5 Tabel system klasifikasi menurtut Unifed

Lampiran 6 Tabel Kekentalan Kinematik Air Pada Tekanan Atmosfer

Lampiran 7 Tabel Koefisien Manning

Lampiran 8 Dokumentasi Penelitian

vii

DAFTAR NOTASI

A = Luas penampang saluran

b = Lebar saluran

Cf = Koefisien gesek

D = Kedalaman

d50 = Diameter butiran sedimen > 50% tertahan

g = Gaya gravitasi

h = Tinggi saluran

hf = Kehilangan energi

m = Tebal lapisan

L = Panjang karekteristik / panjang saluran

Q = Debit

Qw = Debit air

Qwrata = Debit air rata-rata

Qs = Debit Sedimen

Qsrata = Debit sedimen rata-rata

qb = Debit sedimen dasar (bed load)

qs = Debit sedimen layang (suspended load)

vii

qc = Debit kritis

Re =Angka Reynolds

S = Kemiringan saluran

SW = Simbol untuk kategori pasir bersih menrut USCS

T = Temperatur air

t = waktu

u = karekteristik kecepatan aliran,yang biasanya dari kecepatan rata-rata

V = Volume

v = Kecepatan

y = Tinggi penampang saluran

a = Tinggi dasar saluran

v = Kekentalan kinematic (kinematic viscosity)

𝞬 = Berat jenis air

𝞬s = Berat jenis sedimen

𝞃 = Tegangan

𝞃c = Tegangan kritis

U* = Kecepatan geser

Ca = Konsentrasi Sedimen

𝜔 = Kecepatan jatuh sedimen

vii

n = Koefisien Manning

a2 = Dua kali diameter sedimen

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Sebagai daerah yang beriklim tropis dengan dua musim yang teratur, Indonesia mempunyai

potensi keairan yang besar, baik dilautan maupun di perairan tawar, salah satunya sungai. Sungai

adalah suatu saluran drainase yang terbentuk secara alamiah dan berfungsi untuk mengalirkan air.

Akan tetapi disamping fungsinya tersebut, aliran sungai juga menggerus tanah dasarnya secara

terus menerus sepanjang masa eksistensinya dan terbentuklah lembah-lembah sungai. Sejalan

dengan curah hujan yang tidak merata disepanjang tahun menyebabkan adanya perubahan

kecepatan aliran yang terjadi pada sungai tersebut yang turut mempengaruhi proses sedimentasi.

Permasalahan yang selalu muncul bersamaan dengan adanya aliran air dalam sungai adalah

terjadinya proses angkutan sedimen. Angkutan sedimen yang sering terjadi dan kita jumpai dalam

sungai, baik yang terlarut atau yang tidak terlarut, merupakan produk dari pelapukan batuan induk

yang dipengaruhi oleh faktor lingkungan, terutama oleh faktor perubahan musim yang sangat

mencolok pada daerah tropis.

Laju sedimen sangat dipengaruhi oleh laju erosi lahan di bagian hulu daerah aliran

sungainya, pada daerah hilir keberadaan sedimen akan menimbulkan dampak negatif seperti

penurunan kualitas air, pendangkalan sungai, pengurangan kapasitas waduk dan lain sebagainya.

Sulawesi Selatan merupakan daerah dengan dilingkupi oleh daerah perbukitan yang dialiri

banyak sungai yang membentang dari daerah hulu di bagian perbukitan sampai daerah hilir yang

berada di daerah pantai dengan kemiringan terjal hingga datar. Hal ini menyebabkan aliran yang

deras di hulu dan lambat di hilir. Pengangkutan sedimen terjadi disepanjang sungai teruta ma pada

bagian tengah (middle) sungai, sehingga untuk mengetahui konsentrasi sedimen biasanya

dilakukan pengambilan sampel berupa debit aliran dan konsentrasi sedimen pada bagian tengah

sungai yang juga tidak dipengaruhi oleh pertemuan aliran sungai lainnya. Dari data sampel dapat

diketahui hubungan besarnya aliran dengan konsentrasi sedimen. Dengan latar belakang ini, sangat

I-2

menarik untuk dilakukan penelitian/studi terhadap pengaruh besarnya aliran terhadap konsentrasi

sedimen, sehingga dapat digambarkan hubungan antara besarnya debit aliran dengan total angkutan

sedimen.

Sehubungan dengan hal tersebut, maka dilakukanlah penelitian tentang Studi Eksperimen

Hubungan Besarnya Aliran Air Dengan Total Angkutan Sedimen Pada Saluran Terbuka.

Sebagai langkah awal, maka proses transformasinya dilakukan simulasi melalui penelitian di

Laboratorium Hidrolika Universitas Hasanuddin dengan menggunakan prototype saluran

terbuka(Open Channel).

1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian

Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui hubungan antara besarnya aliran dengan

total angkutan sedimen. Sehingga dapat mengatasi permasalahan endapan sedimen pada saluran

terbuka secara efektif dan efisien.

Adapun tujuan penelitian ini adalah :

a. Untuk mengetahui hubungan antara besarnya aliran (debit) dengan besarnya kecepatan

aliran.

b. Untuk mengetahui hubungan antara besarnya aliran (debit) dengan total angkutan sedimen.

c. Untuk mengetahui hubungan antara besarnya kecepatan aliran dengan total angkutan

sedimen.

1.3 Pokok Bahasan

Sebagai pokok bahasan dalam penelitian ini adalah menganalisis hubungan besarnya total

angkutan sedimen terhadap variasi besar aliran (Debit) dengan perhitungan secara langsung dan

perhitungan secara tidak langsung atau dengan menggunakan rumus empiris.

I-3

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Lokasi pengambambilan data dilakukan di Laboratorim Hidrolika Universitas

Hasanuddin.

2. Permodelan fisik dilakukan dengan menggunakan saluran terbuka (open channel )

dengan kemiringan 1 %.

3. Pengambilan data pada kondisi normal (licin).

4. Pengambilan data dilakukan setelah penambahan sedimen berbutir, dengan diameter

0,43 mm untuk sedimen layang (suspended load) dan diameter 2 mm untuk sedimen

dasar (bed load), sesuai kriteria aliran sedimen: erosi, transportasi dan sedimentasi

untuk butiran seragam ( Hjulstrom 1935 dikutip dari Pallu, M. S., 2012. Teori Dasar

Angkutan Sedimen Di Dalam Saluran Terbuka).

5. Penelitian ini dilakukan dengan membandingkan besar aliaran (debit) air yang keluar

dengan total angkutan sedimen yang terbawa.

6. Data hasil penelitian diolah secara grafis dan dianalisis melalui metode parameter aliran

saluran terbuka dan angkutan sedimen berdasarkan pendekatan para ahli.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pembahasan dalam penelitian ini, maka sistematika penulisan penelitian

disusun dalam lima bab. Adapun sistematika penulisan penelitian adalah sebagai berikut :

BAB I. PENDAHULUAN

Menguraikan tentang latar belakang masalah, maksud dan tujuan penelitian, pokok bahasan

dan batasan masalah serta sistematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Menyajikan teori-teori yang digunakan sebagai landasan untuk menganalisis dan membahas

permasalahan penelitian.

I-4

BAB III. METODE PENELITIAN

Menjelaskan mengenai langkah-langkah atau prosedur pengambilan dan pengolahan data

hasil penelitian.

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Menyajikan data-data hasil penelitian di laboratorium, analisis data, hasil analisis data dan

pembahasannya.

BAB V. PENUTUP

Berisikan kesimpulan dan saran.

II-1

BAB ll

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Uraian

Transportasi sedimen merupakan salah satu fenomena alam yang sering dijumpai

pada berbagai macam saluran terbuka, sungai-sungai alam dan reservoar(waduk).

Dalam bidang rekayasa keairan,studi transportasi sedimen dengan segala

fenomenanya merupakan suatu hal yang sangat penting.

Sejak peradaban manusia, proses sedimentasi mempengaruhi persediaan air, irigasi,

pertanian, pengendalian banjir, perpindahan sungai, proyek hidroelektrik, navigasi,

perikanan dan habitat air (Gracia, 1999 dalam iskandar, 2008). Beberapa tahun belakangan

dikemukakan bahwa sedimentasi memiliki peran yang penting dalam transportasi yang

dapat mempengaruhi pertumbuhan ekonomi, untuk itu diperlukannya pengendalian

sedimentasi.

Pengetahuan mengenai angkutan sedimen yang terbawa oleh aliran sungai dalam

kaitanya dengan aliran sungai akan mempunyai arti penting bagi kegiatan pengembangan

dan manajemen sumber daya air, konservasi tanah dan perencanaan bangunan pengaman

sungai. Pengetahuan mengenai sedimen yang melayang terbawa ataupun sedimen yang

bergerak di dasar sungai. Proses sedimentasi meliputi proses erosi, angkutan

(transportation), pengendapan (deposition) dan pemadatan (compaction) dari sedimentasi

itu sendiri. Bentuk, ukuran dan beratnya partikel tanah akan menentukan jumlah besarnya

angkutan sedimen.

2.2 Konsep Dasar Aliran Pada Saluran Terbuka

Secara Prinsip sipil aliran pada saluran terbuka adalah sesuatu jenis aliran

yang memiliki permukaan bebas (free surface), dan cenderung fluktuatif sesuai kondisi

ruang dan waktu, hal inilah yang biasanya menyebabkan kesulitan dalam memperoleh data

II-2

.

,

.

.

.

. .

yang akurat mengenai aliran pada saluran terbuka dapat dibedakan menurut asalnya

menjadi dua macam saluran yaitu: saluran alam (natural channels) dan saluran buatan

(artificial channels). Kondisi aliran dalam saluran terbuka yang rumit berdasarkan

kenyataan bahwa kedudukan permukaan bebas cenderung berubah sesuai dengan ruang

dan waktu, seperti kedalaman aliran, debit dan kemiringan dasar semuanya saling

berhubungan satu sama lain.

Secara skematis, proses pengaliran yang terjadi pada saluran terbuka dapat dilihat

pada gambar 2.1 seperti berikut :

V12/2g

1 2

hf

V2

2/ 2g

y1

V1 y2

V2

Z1

Z2

GARIS PERSAMAAN

Gambar 2.1 Skema aliran pada saluran terbuka (Chow, V.T., 1997)

Pada gambar 2.1 diatas menjelaskan bahwa, tekanan yang ditimbulkan oleh air

pada setiap penampang saluran setinggi y diatas dasar saluran. Jumlah energi dalam aliran

di penampang saluran berdasarkan suatu garis persamaan adalah jumlah tinggi tempat z

diukur dari dasar saluran, tinggi tekanan y dan tinggi kecepatan V2/2g, dengan V adalah

kecepatan rata-rata aliran. Energi ini dinyatakan dalam gambar dengan suatu garis derajat

energi (energy grade line) atau disingkat garis energi (energy line). Energi yang hilang

ketika pengaliran terjadi dari penampang (1) ke penampang (2) dinyatakan dengan hf.

II-3

Secara umum, persamaan dasar yang dipakai untuk menganalisa debit (Q) aliran

pada saluran terbuka, yang berlaku untuk suatu penampang saluran untuk sembarang aliran

dapat dilihat dalam rumus berikut :

Q = V. A……………………………………………………..(1)

Dengan :

Q = Debit (m3/dtk)

V = Kecepatan rata-rata (m/dtk)

A = Luas penampang saluran (m2)

Untuk menghitung luas permukaan saluran, dapat dihitung berdasarkan rumus

sebagai berikut :

A = b.h………………………………………………………..(2)

Dengan :

A = Luas penampang saluran (m2)

b = Lebar saluran (m)

h = Tinggi saluran (m)

untuk menghitung kecepatan rata-rata rumus yang digunakan adalah :

� = Q

………………………………………………………..(3)

b.h 2.3. Angkutan Sedimen

2.3.1 Defenisi

Angkutan sedimen dalam arti umum dapat diartikan sebagai pergerakan butiran atau

material dasar sedimen didalam aliran sungai, baik yang merupakan hasil penggerusan /

erosi pada medan di catchment area maupun pada tepi dan dasar di bagian hulu sungai.

II-4

Pada dasarnya adanya sedimen di sungai disebabkan oleh terjadinya penggerusan /

erosi pada medan di catchment area dan penggerusan pada tepi dan dasar sungai di bagian

upstream dan mengendap pada bagian downstream sungai.

Adapun medan catchment area yang dimaksudkan adalah Daerah Aliran Sungai

(DAS) yang keadaan topografinya memungkinkan terjadinya proses penggerusan terhadap

lapisan permukaan tanah / batuan, yang kemudian hasil pengerusan tersebut diangkut oleh

air ke dalam sungai atau system sungai.

Penggerusan yang terjadi pada medan catchment area ini disebabkan oleh beberapa

faktor, yang mana nantinya juga akan mempengaruhi kapasitas sedimen yang terangkut

oleh sungai. Adapun faktor-faktor tersebut adalah sebagai berikut :

a. Karakteristik hujan

Karekteristik dari hujan yang jatuh di daerah pengaliran antara lain adalah

intensitas, frekuensi serta durasinya, hal ini sangat mempengaruhi penggerusan /

erosi dari pada batuan yang membentuk daerah pengaliran, terlebih pada daerah

pegunungan dimana air hujan yang mengalir diatas permukaan tanah dengan

mudahnya mengikis lapisan atasnya serta menghanyutkanya ke dalam alur sungai.

b. Penutup tanah

Faktor penutup tanah yang dimaksudkan disini adalah tanaman atau vegetasi.

Biasanya tanaman yang menutupi daerah pengaliran sungai akan sangat membantu

pada penurunan erosi pada batuan didaerah pengaliran, karena tanaman atau

vegetasi dapat menaikkan daya tahan tanah terhadap erosi.

c. Daya tahan tanah terhadap erosi (Erodobilitas)

Erodibilitas tanah, atau faktor kepekaan erosi tanah yang merupakan daya tahan

tanah baik terhadap penglepasan dan pengangkutan, terutama tergantung pada sifat-

II-5

sifat tanah, seperti tekstur, stabilitas agregat, kekuatan geser, kapasitas infiltrasi,

kandungan bahan organik dan kimiawi. Di samping itu, juga tergantung pada posisi

topografi, kemiringan lereng, dan gangguan oleh manusia.

Tabel 2.1 Kode tekstur struktur tanah

Kelas Struktur Tanah (Ukuran Diameter) Kode

Granular sangat halus (< 1mm) 1

Granular halus ( 1 - 2 mm ) 2

Granular sedang sampai kasar ( 2 – 10 mm) 3

Berbentuk blok,blocky,plat,massif. 4

Sumber : Wischmeier dan Smith (1978 dalam Nurul Fitria Sari, 2008)

Tabel 2.2 Kode Permeabilitas Tanah

Kelas Permeabilitas Kecepatan (cm/jam) Kode

Sangat lambat < 0.5 1

Lambat 0,5 – 2,0 2

Lambat sampai sedang 2,0 – 6,3 3

Sedang 6,3 – 12,7 4

Sedang sampai cepat 12,7 – 25,4 5

Cepat >25,4 6

Sumber : Wischmeier dan Smith (1978 dalam Sari, 2008)

d. Kemiringan lereng medan

Kemiringan lereng medan juga sangat menentukan besarnya penggerusan , yaitu

jika kemiringan lereng medan semakin tajam, maka penggerusan yang terjadi akan

semakin besar.

II-6

e. Pengaruh kegiatan manusia

Erosi yang disebabkan oleh kegiatan manusia semestinya tidak diabaikan begitu

saja yang diantaranya adalah penggundulan hutan, bercocok tanam pada lereng-

lereng pegunungan yang curam dan pembangunan jaringan jalan didaerah

pegunungan. Pada semua keadaan tersebut ketahanan butiran tanah terhadap titik-

titik air yang menimpanya dan terhadap aliran permukaan sangat menurun,

sehingga keseimbangan mekanis dari lereng-lereng tersebut akan terganggu,

menyebabkan timbulnya erosi lereng, keruntuhan lereng, atau tanah longsor.

Seperti penjelasan diatas bahwa selain penggerusan pada medan catchment area,

sedimen yang di sungai juga dihasilkan dari penggerusan pada tepi dan dasar sungai di

bagian upstream sungai. Kondisi ini terjadi mengingat bahwa pada bagian upstream sungai

atau saluran yang terletak di daerah pegunugan adalah merupakan bagian sungai dimana

secara topografis kemiringanya sangat besar, sehingga kecepatan aliran yang terjadi juga

sangat besar, yang mana dengan kecepatan aliran tersebut menyebabkan mudahnya terjadi

penggerusan.

Mekanisme kerja dari beberapa faktor yang berpengaruh pada terjadinya

penggerusan (erosi) di areal saluran seperti hujan, angin, limpasan permukaan, jenis tanah,

kemiringan lereng, penutupan tanah baik oleh vegetasi atau lainya, serta ada atau tidaknya

tindakan konservasi, sebetulnya tidak dapat dipisah-pisahkan antara satu dengan yang

lainya, karena semuanya saling berhubungan.

Secara garis besar maka faktor-faktor diatas dapat digolongkan kedalam tiga

kelompok, yaitu :

1) Energi

Hal ini merupakan kemampuan potensial hujan, limpasan permukaan dan/atau

angin untuk menyebabkan erosi. Kemampuan ini disebut dengan “ Erosifitas”. Hal lain

II-7

yang turut berpengaruh pada tenaga dari agen-agen erosif ini adalah limpasan permukaan

dan angin berturut – turut melalui pengurangan panjang lereng.

2) Kepekaan Tanah (Erodibilitas)

Faktor erodobilitas ini bergantung pada sifat-sifat fisik-mekanik dan kimia tanah

dalam melakukan proses infiltrasi air kedalam tanah dan mengurangi limpasan permukaan.

Hal ini juga sangat erat kaitanya dengan faktor karekteristik tanah yang bersangkutan,

dimana perbandingan angka pori tanah berbanding lurus dengan proses infiltrasi.

3) Proteksi

Bertitik tolak pada faktor yang berhubungan dengan penutupan tanah disekitar area

sungai, dimana hal ini memungkinkan perlindungan tanah melalui upaya pengintersepsian

hujan dan pengurangan kecepatan limpasan permukaan dan angin.

Untuk mempersempit permasalahan pengankutan sedimen ini, maka pada bab ini

hanya akan menjelaskan masalah pengankutan sedimen pada saluran terbuka dengan

berbagai faktor yang mempengaruhinya.

2.3.2 Problema sedimen pada saluran terbuka

Secara terperinci proses – proses yang berpengaruh pada permodelan saluran

Terbuka adalah:

1. Problema sedimen yang disebabkan proses penggerusan

Penggerusan terjadi apabila kecepatan aliran yang bergerak di atas butiran sedimen

mempunyai harga tertinggi sehingga mampu menggerakan butiran – butiran

sedimen.

Adapun problema-problema tersebut adalah sebagai berikut :

a) Degradasi

Degradasi pada saluran terbuka merupakan perubahan elevasi dasar kearah vertikal

sacara makro. Maksudnya ialah penurunan dasar saluran secara keseluruhan atau

II-8

sebagian akibat terjadinya penggerusan oleh aliran dimana jumlah sedimen yang

tergerus dan hanyut lebih besar dari pada jumlah angkutan sedimen yang datang

dari upstream.

b) Penggerusan setempat (Local Scouring)

Penggerusan setempat terjadi karena adanya pertambahan kecepatan aliran yang

dapat meningkatkan turbulensi aliran. Hal ini menyebabkan penggerusan menjadi

lebih besar dari jumlah sedimen yang terdapat pada area tersebut.

c) Pelapukan (Abration )

Abrasi merupakan proses penggerusan terhadap bangunan air yang diakibatkan

oleh sedimen yang diangkut oleh air, baik yang merupakan angkutan sedimen

layang maupun angkutan sedimen dasar. Sedimen yang diangkut air ini akan

membentuk konstruksi bangunan dan akan merusak konstruksi sedikit demi sedikit.

2. Problem sedimen yang disebabkan proses pengendapan.

Selain dari proses penggerusan, maka proses pengendapan dalam kaitanya

dengan masalah angkutan sedimen juga dapat terjadi pada prototype saluran terbuka.

Problema-problema yang ditimbulkan oleh proses pengendapan antara lain:

a. Agradasi

Proses agradasi dapat di definisikan sebagai kenaikan dasar saluran seluruhnya

atau sebagian akibat terjadinya endapan oleh karena aliran tidak dapat

menghanyutkan lebih banyak sedimen dari tempat agradasi tersebut di

bandingkan dengan jumlah sedimen yang terdapat pada upstream.

b. Sedimentasi (Shoaling)

Sedimentasi dapat didefinisikan sebagai pengendapan yang terjadi pada

bagian-bagian tertentu pada saluran dengan kondisi aliran dan dasar saluran

yang memungkinkan terjadinya pengendapan tersebut. Prinsip dasar proses

II-9

sedimentasi sama dengan proses agradsi, hanya pada proses agradasi sifatnya

menyeluruh pada dasar saluran, sedangkan pada proses sedimentasi bersifat

local. Sedimentasi biasanya terjadi pada bagian downstream.

2.3.3 Jenis-jenis angkutan sedimen

Berdasarkan pergerakan partikel sedimen yang terdapat di sungai, maupun yang

terdapat pada saluran-saluran pengairan, maka angkutan sedimen dapat digolongkan dalam

3 (tiga) bagian yang tergantung pada kecepatan aliran sungai. Ketiga macam angkutan

sedimen tersebut adalah sebagai berikut :

1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)

Proses angkutan ini, terjadi pada suatu kondisi kecepatan aliran yang relative

rendah, yang mampu mengerakkan butiran yang semula dalam keadaan diam akan

menggelinding dan meluncur di sepanjang dasar saluran.

2. Angkutan Sedimen Loncat (Saltation Load Transport)

Pada kecepatan aliran yang lebih tinggi, butiran-butiran sedimen akan membuat

loncatan-loncatan pendek meninggalkan dasar sungai, karena gaya dorong yang

bekerja terhadap butiran makin besar. Kemudian butiran tersebut kembali ke dasar

sungai atau melanjutkan gerakanya dengan membuat loncatan-loncatan yang lebih

jauh.

3. Angkutan Sedimen Layang (Suspended Load Transport)

Jika kecepatan aliran ditingkatkan lebih besar lagi, maka gerakan loncatan tersebut

akan sering terjadi, sehingga apabila butiran tersebut oleh arus utama atau oleh

gerakan aliran turbulen kearah permukaan, maka butiran akan tetap bergerak ke

dalam arus aliran air untuk selang waktu tertentu yang dapat diamati.

Pada kenyataanya untuk setiap satu satuan waktu yang dapat diamati, kita hanya

dapat mengamati adanya angkutan sedimen layang saja. Jadi dalam hal ini, pembagian

II-10

angkutan sedimen berdasarkan pergerakan atau mekanisme pengangkutanya, hanya

dibedakan atas angkutan sedimen dasar dan angkutan sedimen layang.

Selain berdasarkan pergerakanya atau mekanisme pengangkutanya, maka angkutan

sedimen dapat juga dibedakan berdasarkan asalnya atau sumbernya, yaitu sebagai berikut :

a. Muatan Material Dasar ( Bed Load Material )

Material-material ini berasal dari saluran sendiri, yaitu terdiri dari muatan

sedimen dasar dan muatan sedimen layang.

b. Muatan Bilas ( Wash Load )

Sumber utama dari muatan bilas ini diperoleh dari hasil pelapukan atas batuan

atau tanah daerah pengaliran sungai, yang terbawa oleh aliran permukaan atau

angin kedalam sungai. Umumnya angkutan wash load ini bergerak sebagai

muatan sedimen layang di dalam aliran sungai tersebut.

Secara skematis dan penggolongan angkutan sedimen yang di dasarkan atas

pergerakan dan sumbernya dapat di gambarkan sebagai berikut :

Muatan Material Dasar

Bergerak Sebagai Muatan Sedimen Dasar

Berdasarkan Sumber Asli

(Origin)

Berdasarkan Mekanisme Angkutan (Transport)

Muatan Bilas

Bergerak Sebagai Muatan Sedimen

Melayang

Gambar 2.2 Skema Penggolongan angkutan Sedimen (Samule,E.A.,1994)

II-11

2.4. Konsep Dasar Pergerakan Sedimen

Air mengalir diatas sedimen dasar, maka ada gaya yang mendorong butiran,

dimana gaya ini cenderung menggerakkan partikel sedimen. Gaya yang menahan akibat

aliran air tergantung dari sifat-sifat material. Untuk sedimen kasar seperti pasir dan kerikil,

gaya tahanan utamanya adalah berhubungan dengan berat sendiri partikel. Ketika gaya-

gaya hidrodinamik bekerja pada partikel-partikel padat bahan dasar saluran tersebut, maka

secara bersamaan juga terjadi peningkatan intensitas aliran. Oleh sebab itu, untuk suatu

dasar saluran tertentu yang pada mulanya dalam keadaan tidak bergerak, suatu kondisi

aliran pada akhirnya akan tercapai manakala partikel-partikel dasar tidak mampu lagi

menahan gaya-gaya hidrodinamis tersebut sehingga tercipta suatu kondisi kritis yang

mengakibatkan terjadinya gerakan pada dasar (bed load) saluran.

Dalam kondisi normal umumnya gerakan partikel-partikel ini tidak terjadi sacara

simultan untuk semua partikel dengan ukuran tertentu yang terletak pada lapisan atas. Pada

kenyataanya, untuk setiap kondisi hidrolis tertentu, sebagian pertikel akan bergerak

sedangkan sebagian yang lain tidak bergerak. Hal ini disebabkan oleh sifat probabilistic

dari pada permasalahn ini, yang secara inplisit memberikan kenyataan bahwa aliran

bersifat turbulen walaupun tidak terjadi secara sempurna.

Pembahasan mengenai teori awal pergerakan sedimen atau yang sering juga disebut

kondisi kritis atau penggerusan awal meliputi analisa gaya yang bekerja pada partikel-

partikel sedimen tersebut. Untuk sedimen berupa pasir dan kerikil, maka gaya yang

menahan pergerakan butiran akibat aliran air ialah gaya berat butiran itu sendiri. Lain

halnya dengan dengan partikel yang lebih halus yang berupa lumpur atau tanah liat maka

selain gaya berat, maka gaya kohesif juga akan sangat berpengaruh dalam menahan

pergerakan butiran sedimen.

II-12

………………

v (

cm

/s)

0,0

01

0,0

02

1000

1000

1000

0,0

2

0,0

3

0,0

5

0,1

0,2

0,3

0

,5 5

2

3

5

10

20

30

50

100

200

300

500

Menurut Jaroki (1963), bahwa kecepatan rata-rata lebih besar dari kecepatan di

dasar yang mengakibatkan gerakan awal seperti pada persamaan di bawah ini :

(u)cr = 1,4 √𝑔 � ln

�

7�

…………………………….(8)

Kecepatan ini bersatuan m/s dan persamaan ini hanya untuk D/d › 60. Kemudian

Hjulstrom (1935) memberikan 3 kriteria aliran : Erosi , Transportasi, dan Sedimentasi

untuk material lepas dengan ukuran butiran homogeny. Alasanya bahwa kecepatan rata-

rata adalah kira-kira 40 persen lebih besar dari kecepatan di dasar untuk kedalaman aliran

lebih dari satu meter. Distribusi dari ketiga kriteria aliran di atas dapat dilihat pada gambar

2.3 berikut:

1000

500

300

200

100

50

30

20

10

Erosion

5

3

2

1

0,5

0,3

0,2

0,1

Transportation

Sedimentation

KETERANGAN:

d (mm)

= Sedimen berbutir kasar (2mm)

= Sedimen berbutir halus (0,84 mm)


Gambar 2.3 Kriteria Sedimentasi, Transportasi dan erosi untuk partikel seragam

( Pallu, M. S., 2012 )

II-13

Setelah melakukan pengambilan data dan mengolah data yang diproleh maka

menurut grafik kriteria Sedimen,Transportasi dan Erosi maka :

Sedimen berbutir kasar (2 mm) masuk dalam kategori Sedimentation, dan

Sedimen berbutir halus (0,43 mm) juga masuk dalam kategori Transportation.

Secara detail, penelitian ini tidak akan membahas lebih jauh tentang pergerakan awal

sedimen tetapi penulis hanya memfokuskan percobaan dan analisa studi pengangkutan

sedimen dasar (bed load sedimen).

2.5. Sifat – Sifat Bahan Angkutan Sedimen

Sifat-sifat bahan angkutan sedimen yang perlu diperhatikan dalam hal pergerakan

sedimen adalah sebagai berikut :

2.5.1 Ukuran partikel sedimen

Ukuran partikel merupakan hal yang paling penting dalam mengetahui karekteristik

dan perilaku sedimen dalam melewati proses transportasi, hanya saja begitu beragamnya

ukuran sedimen ini menyebabkan perlunya pengelompokan yang jelas untuk mendapatkan

hasil penelitian yang maksimal.

Pada umumnya ukuran butiran dari berbagai partikel sedimen dapat dikelompokan

seperti yang tertera dalam table 2.3 berikut :

II-14

Tabel 2.3 Pengelompokan ukuran butiran sedimen dari berbagai partikel

Milimiters

Micrometers

Inches Tyler U.S

Standar's Standar's Class

4000-2000 160-80 Very Large boulders

2000-1000 40-20 Large boulders

1000-500 20-10 Medium boulder

500-250 10-5 Small boulders

250-130 5-2.5 Large cabbles

130-64 2.5-1.3 Small cabbles

64-32 1.3-0.6 Very coarse gravel

32-16 0.6-0.3 2-1/2 Coarse gravel

16-8 0.3-0.16 5-5 Medium gravel

8-4 0.16-0.008 9-10 Fine Gravel

4-2 16-18 Very fine gravel

2-1 2.00-1.00 2000-1000 32-35 Very coarse sand

1-1/2 1.00-0.50 1000-500 60-60 Coars Sand

1/2-1/4 0.50-0.25 500-250 115-120 Medium sand

1/4-1/8 0.25-0.125 250-125 250-230 Fine sand

1/8-1/16 0.125-0.062 125-62 Very fine sand

1/16-1/32 0.062-0.031 62-31 Coarse silt

1/32-1/64 0.031-0.016 31-16 Medium silt

1/64-1/128 0.016-0.008 16-8 Very fine silt

1/128-1/256 0.008-0.004 8-4

1/259-1/512 0.004-0.0020 4-2 Coarse clay

1/512-1/1024 0.002-0.001 2-1 Medium clay

1/1024-1/2048 0.001-0.0005 1-0.5 Fine clay

1/2048-1/4096 0.0005-0.00024 0.5-0.24 Very fine clay

Sumber : Lane et al., 1974 dalam diktat, Sediment Transport oleh Pallu, M. S., 2002

Pengukuran ukuran butiran tergantung pada jenis bongkahan, untuk berangkal

pengukuran dilakukan secara langsung, untuk kerikil dan pasir dilakukan dengan analisa

saringan sedangkan untuk lanau dan lempung dilakukan dengan analisa sedimen.

Klasifikasi jenis tanah berdasarkan ukuran butir dapat dilihat pada Tabel 2.4 berikut :

II-15

Tabel 2.4 Klasifikasi jenis tanah berdasarkan ukuran butir

N0

ORGANISASI

Ukuran butir (mm)

Kerikil

(Gravel)

Pasir

(Sand)

Lanau

(Silt)

Lempung

(Clay)

1

MIT, Massachusetts

Institute of technology

>2

0,06 – 2

0,002-0,06

<0,002

2

USDA, United

State Departement of

Agriculture

>2

0,05 – 2

0,002-0,5

<0,002

3

AASHTO, American

Association of State

Highway and

Transportation Officials

2 – 76,2

0,075 – 2

0,002-0,75

<0,002

4

USCS, Unifed Soils

Classification System

4,75 –76,2

0,075 – 4,75

Fines(<0,075)

Sumber : Sistem Klasifikasi AASHTO dan USCS, 1929

2.5.2 Bentuk Partikel Sedimen

Begitu beragamnya ukuran butiran yang lolos maupun yang tertahan pada proses

penyaringan mengharuskan perlunya pengklasifikasikan ukuran butiran baik pada agregat

kasar maupun agregat halus.

II-16

2.6. Angkutan Sedimen Dasar ( bed load sedimen )

2.6.1 Mekanisme pengangkutan

Material sedimen dasar bergerak karena adanya kecepatan dan aliran dengan cara

menggelinding, meluncur dan meloncat di sepanjang dasar saluran disebut muatan dasar

(bed load). Muatan tersebut berhubungan dengan keadaan aliran di dasar sungai yang

berupa tegangan geser dasar ( bed shear stress ). Terjadinya angkutan dasar disebabkan

oleh pergerakan sedimen dan pengaliran di dasar sungai yang dipengaruhi oleh tegangan

dasar yang terdiri dari kekasaran dan formasi dasar.

Fenomena bed load yang dikombinasikan dengan formasi dasar (ripples, dunes

dan antidunes). Parameter yang berpengaruh pada pergerakan sedimen adalah ukuran dan

bentuk sedimen, berat jenis sedimen ( ɣs ), gradasi butiran, sifat kohesi, konfigurasi dasar,

dan posisi sedimen pada penampang saluran. Parameter hidrolik yang berpengaruh adalah

slope dasar (S), debit aliran (Q), kedalaman (h), regim aliran, kecepatan rata-rata dan

distribusi kecepatan.

2.6.2 Persamaan bed load

Secara umum, rumus yang dikembangkan selalu didasarkan pada suatu besaran

yang menentukan keadaan kritis pada saat sebelum terjadi pengangkutan sedimen, yang

merupakan fungsi dari sifat pengaliran dan sifat butiran. Sifat butiran sedimen ini sangat

bervariasi baik tentang ukuran, bentuk, rapat massa, maupun sifat kohesinya. Dengan

demikian rumus angkutan sedimen yang dikembangkan oleh para ahli hidrolika aliran juga

menggunakan parameter besaran yang berlainan, seperti : hubungan Ʈ0 – Ʈc (tegngan

kritis), Q0 – QC ( Debit kritis ), dan U0 – Uc (kecepatan kritis). Adapun perhitungan bed

load transport berdasarkan pendekatan dengan berbagai parameter diuraikan sebagai

berikut :

II-17

. .

1. Pendekatan dengan parameter gaya geser

Menurut DuBoys (1879), dalam hipotesanya tentang besarnya pengangkutan

endapan sedimen, yaitu bahwa dari suatu aliran air dapat dianggap sebagai suatu rangkaian

lapisan-lapisan yang saling menutupi dengan kecepatan yang berbeda secara linear dari nol

di bawah permukaan, sampai dengan nilai maksimum pada pertemuan antara fluida dan

dasar yang padat.

V

D

m th layer

m th layer

(m - 1) th layer

( m - 1 ) vs

( m - 2 ) vs

m e

4 th

3 nd

2 nd

1 st layer

2 vs

vs

3 vs

m e

e

Gambar 2.4 Sketsa model bed load menurut DuBoys ( Pallu, M. S., 2012 )

𝜏 = ɣDS = Cf mɛ( ɣs - ɣ )…………………………………………………………………(9)

Dengan :

𝜏 = tegangan geser ,Cf = koefsien gesek

m = jumlah total lapisan

ɛ = ketebalan lapisan

D = kedalaman air

S = kemiringan saluran

II-18

………………

………

k

Tc(

kg/m

)

2

? s k

[m/(

kg

-s)]

3

ɣs dan ɣ= berat spesifik sedimen dan air

jika variasi kecepatan linear antara lapisan pertama sampai lapisan ke m, total debit

dengan volume per unit kedalaman saluran adalah :

qb = ɛ Vs (� −�1)

2

…………………………………………………10)

dengan Vs = kecepatan lapisan kedua (lihat gambar 2.5). Pada gerak yang baru,

m= 1, persamaan (9) menjadi :

𝜏 c = Cf mɛ( ɣs - ɣ )… …………………………………(11) dan

m =

dimana :

𝜏

𝜏�

…………………………………………….......(12)

𝜏 c = gaya tarik kritis sepanjang dasar.

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,16

KET :

= Sedimen berbutir kasar (2 mm)



? s

T c

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

0,1

0,08

0,06 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 20 40 60

d (mm)

1,0

0,8 0,6

Gambar 2.5 Parameter Sedimen dan gaya tarik kritis untuk persamaan

bed load menurut DuBoys( Pallu, M. S., 2012 )

II-19

2

t

Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa sedimen berbutir kasar (2 mm) memiliki gaya

tarik kritis (𝜏 c) sebesar 0,16 kg/m2, sedangkan sedimen berbutir halus (0,84 mm)

memeiliki gaya tarik kritis sebesar 0,14 kg/m2 dan sedimen berbutir halus (0,43 mm) memiliki gaya tarik tarik kritis sebesar 0,09 kg/m2.

Dari persamaan (10) dan (11) :

qb = ɛ � �

2𝜏 2

𝜏 (𝜏 − 𝜏 � )…………………………………(13)

= K 𝜏 (𝜏 − 𝜏 � )

Koefisien K pada persamaan (13) tergantung pada karekteristik partikel sedimen. Straub (1935) menemukan bahwa nilai K pada persamaan (13) tergantung pada ukuran

partikel d.

K = 0.173

= ( ft3 /s ) / f …………………………………………………(14) � 3/4

Nilai k dalam persamaan (14) dalam satuan inggris, kecuali nilai d dalam mm. jadi

persamaan DuBoys menjadi :

qb = 0.173

� 3/4

𝜏 (𝜏 − 𝜏 � ) = ( ft3 /s ) / ft…………………………… (15)

Hubungan antara 𝜏 c , K dan d diperlihatkan pada gambar 2.8. nilai 𝜏 c dapat

ditentukan dari diagram Shields.

Persamaan DuBoys adalah persamaan klasik yang telah diteliti oleh para ahli yang

berbeda dan menghasilkan kesimpulan bahwa rumus DuBoys dihasilkan dari percobaan

yang dilakukan pada flume yang kecil dengan range yang kecil, sehingga aplikasinya

sangat cocok untuk penelitian dengan studi prototype.

………

Lignite 1.27 Granite 2.7 Barite 4.25 Quartz (Casey) 2.65

𝞃c (k

g/m

2)

Selain pendekatan DuBoys, rumus yang sering dipakai pada parameter gaya geser

ini adalah pendekatan Shields. Shields (1936) dalam penelitianya mengenai pergerakan

awal dari sedimen dengan mengukur kondisi aliran dengan sedimen transport yang lebih

besar dari nol dan kemudian memberikan hubungan terhadap penentuan kondisi aliran

yang berhubungan pada gerak yang baru mulai.

Kemudian dari penelitian ini Shields membuat pendekatan empirik untuk bed load,

yaitu :

𝑞� � �

𝑞� �

=10 𝜏 − 𝜏�

( � � − ɣ)� 50

………………………………….(16)

Dengan :

qb dan ɣs = debit bed load dan air perunit lebar saluran

𝜏 = ɣDS

d = diameter partikel sedimen

ɣ, � � = berat spesifik sedimen air

Persamaan (16) homogen dalam dimensi, dan dapat digunakan untuk setiap satuan. Tegangan geser kritis 𝜏c dapat ditentukan dari diagram Shields yang diperlihatkan pada

gambar berikut.

1,0 Amber

SS =1.06

Melayang

Meloncat

0,1 Riak Ruji panjang

Gelombang dangkal

Aliran laminer dari dasar

Aliran turbulen dari dasar

Garis geser kritis

0,01 1 10 100 1000

Gambar 2.6. Diagram Shields ( Dake, M. K Jones., 1985 )

Re

II-20

II-21

�

2. Pendekatan dengan parameter slope energi

Ahli yang pertama kali menemukan pendektan dengan parameter slope energi ini

adalah Mayer-Peter dkk (1934). Mayaer – peter melakukan studi laboratorium secara

intensif mengenai sediment transport, yang kemudian menemukan rumus bed load dengan

menggunakan system metrik sebagai berikut :

0,4𝑞2/3

= �

𝑠 𝑞2/3

�

- 17 ………………………………………(17)

Dengan :

qb = debit bed load (kg/s) /m

q = debit air, dalam (kg/s)/m

S = kemiringan, dan

d = ukuran partikel (dalam meter)

Bilangan konstan 17 dan 0,4 hanya valid untuk pasir dengan berat jenis 2,65 dan

persamaan ini dapat pula dipakai pada sedimen yang berdiameter besar.

3. Pendekatan dengan parameter debit

Schoklitsch adalah ilmuan yang pertama kali menggunakan parameter debit

(discharge) air untuk menetukan bed load. Ada dua formula rumus yang dibuat oleh

Schoklitsch, rumus pertama dipublikasikan pada tahun 1934 dan tahun 1943. Tahun 1943

formula Schoklitsch dalam satuan metrik yaitu :

qb = 7000

dengan :

𝑠3/2

� 1/2

(q – qc)……………………………………..(18)

qb = debit bed load (kg/s)/m

d = ukuran partikel (dalam meter)

II-22

…………………

…………

q dan qc = debit air dan debit kritis pada saat mulai bergerak (m3/s)/m

Debit air kritis pada persamaan (18) untuk sedimen dengan Specifik Gravity = 2,65

dapat diketahui sbb :

qc = 0.00001944�

𝑠4/3

……………………………………………(19)

Persamaan (19) ditentukan dengan plotting untuk aliran dan diameter butiran, sebuah

lengkung angkutan dasar sebagai ordinat terhadap kemiringan sebagai absis. Pada tahun

1934 Schoklitsch membuat rumus dalam satuan metrik

qb = 2500S3/2 (q – qc)…………………………………………….(20)

Untuk sedimen dengan Specifik Gravity = 2,65 debit kritis dalam persamaan (20)

menjadi :

qc = 0,6� 3/2

…………………..……………………………………(21) 𝑠 7/6

Dengan d = ukuran partikel sedimen (m).

2.7. Angkutan Sedimen Layang ( Suspended load sedimen )

2.7.1 Mekanisme pengangkutan

Suspended load adalah sedimen yang didukung oleh komponen yang cenderung ke

atas dari suatu aliran turbulen dan tetap dalam keadaan melayang selama waktu tertentu.

Pada sungai – sungai alam, sedimen terangkut sebagai sedimen melayang (suspended load)

bab ini memperkenalkan beberapa konsep formula dasar untuk angkutan sedimen

melayang (suspended load transport).

2.7.2 Persamaan suspended load

Besarnya suspended load dapat didefinisikan secara matematis sebagai berikut :

�

qsv = ∫� ū c dy ..............................................................................(22)

�

qsw = γs ∫�

ū c dy

..........................................................................(23)

II-23

Dimana :

qsv dan qsw = debit angkutan sedimen melayang dalam volume dan berat

ū dan � = kecepatan dan konsentrasi sedimen rata-rata dalam volume pada

jarak y di atas dasar

α = ketebalan angkutan sedimen dasar

D = kedalaman air

γs = berat jenis sedimen

Adapun beberapa teori persamaan yang digunakan dalam perhitungan suspended

load transport berdasarkan pendekatan dengan berbagai parameter diuraikan sebagai

berikut :

2.7.3 Teori perubahan dalam kondisi seimbang

1. Persamaan Rouse

Di dalam kondisi seimbang tetap, gerakan ke bawah sedimen akibat kecepatan jatuh

harus diseimbangkan oleh gerakan ke atas sedimen yang diakibatkan fluktuasi turbulen,

yakni

𝜔� + εs � �

= 0 .............................................................................(24) � �

Dimana :

εs = koefisien difusi momentum untuk sedimen, yang fungsi dari y

ω = kecepatan jatuh partikel sedimen

untuk aliran turbulen, tegangan geser turbulen dapat diketahui sebagai berikut

τy = εm ρ � �

� �

.............................................................................(25)

Dimana :

εm = viskositas kinematik air atau koefisien difusi momen untuk air

ρ = density air

II-24

α ∫

Koefisien difusi dapat diasumsikan secara umum sebagai berikut

εs = β εm .............................................................................(26)

Dimana : β = suatu faktor proporsional

Untuk sedimen halus dalam keadaan suspense, nilai itu dapat diasumsikan sebagai β

= 1, tanpa menimbulkan kesalahan yang berarti. Persamaan 24 dapat juga ditulis sebagai

berikut

� � +

𝜔� � = 0 .............................................................................(27)

� 휀

Integrasi persamaan 27 menghasilkan

C = C exp (−𝜔 � � �

) ..........................................................(28)

� εs

Dimana C dan Cα = masing-masing knsentrasi sedimen oleh berat pada jarak y dan a

diatas dasar.

Tegangan geser pada jarak y di atas dasar adalah

τy = γ S (D-y) = τ (1 − �

) ...........................................................(29) �

Dimana :

τ dan τy = tegangan geser pada dasar saluran dan pada jarak y di atas dasar

saluran

S = kemiringan saluran

Asumsikan bahwa distribusi kecepatan dari Prandtl-von Karman adalah benar, maka

� �

= � ∗

...............................................(30) � � 𝑘�

Dimana :

u = kecepatan local pada jarak y di atas dasar saluran

U* = kecepatan geser

K = koefisien Prandtl-von Karman ( = 0.4 untuk ir jernih)

Dari persamaan (25),(29) dan (30),

II-25

�

�

�

εm = kU* �

(D-y) .........................................................................(31) �

dan

εs = β kU* �

(D – y) .........................................................................(32) �

persamaan 31 menunjukkan bahwa εm = 0 pada y=0 dan y = D. nilai maximum εm

terjadi pada y=1

D. Hasil experiment untuk variasi dari εm dan εs 2

diperlihatkan pada gambar 2.7 dibawah ini :

Gambar 2.7 Nilai percobaan sedimen dan koefisien difusi momentum fluida (Vanoni)

Dalam mensubtitusi persamaan (32) ke persamaan (27) dan mengintegral dari α ke y,

maka menghasilkan persamaan sebagai berikut,

�

�

∫� � �

= − ∫ 𝜔� � .........................................................(33)

� � � � 𝑘� ∗ (𝐷

)(� −� )

Jika Z = w/kU dan asumsikan β = 1, maka persamaan (33) menjadi

In �

� 𝛼

� � � = − ∫� � (� −� ) � 𝑦

= ln ( � −� �

) � � − �

Atau

�

� 𝛼

= ( � −� �

) � � − �

..............................................................................(34)

II-26

� 1

Persamaan (34) dikenal sebagai persamaan rouse (1973). Suatu perbandingan antara

distribusi sedimen vertical dan persamaan Rouse yang diukur oleh Vanoni (1946) yang

diperlihatkan pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 Distribusi sedimen malayang: Perbandingan data percobaan dengan

Persamaan Rouse (Vanoni, 1946)

2. Pengaruh suspended load terhadap Z, k, dan distribusi kecepatan

Pada suatu turunan dari persamaan (34) bahwa β = 1. Hasilnya diperlihatkan pada

gambar 2.9 yang mengindikasikan bahwa untuk partikel yang halus, nilai εm ≈ εs dan β = 1.

Sedangkan, untuk partikel kasar, nilai εs < εm dan β < 1. Jadi persamaan (34) harus

dimodifikasi untuk kasus yang lebih umum, seperti

�

� 𝛼 = (

� −� � )

� � − �

.................................................................................(35)

Dimana : Z1 = Z/β.

Chien (1954) mempelajari hubungan antara Z dan Z1, dan hasilnya diperlihatkan pada

gambar 2.9, sebagai

𝑍1 = �

1 (

2 )1/2

𝐿𝑍

............................................(36) � −𝐿

2 𝑍2/𝜋 + (

2 )2 𝐿� ∫ 𝜋 � −�

2 /2 � � 𝜋 0

II-27

Dimana :

X = ln y dan L = 1 + Rk

Kurva yang paling tepat pada Gambar 2.9 adalah untuk Rk =0.3

Gambar 2.9 hubungan antara Z dan Z1 ( Pallu, M. S., 2012 )

Pada aliran saluran terbuka tanpa sedimen, koefisien von Kerman, k = 0.4. aliran

dengan adanya sedimen, umumnya nilai k berkurang dengan meningkatnya angkutan

sedimen melayang. Nilai k dapat ditentukan dari distribusi kecepatan semi logaritma

dengan k = 2.3 U*J, dimana J adalah kemiringan profil kecepatan semi logaritma d(log y) /

du.

Einstein dan Chien (1954) menjelaskan pengurangan ini dengan memperhatikan

besarnya energy akibat gesekan yang terjadi untuk mendukung sedimen melayang per

satuan berat air dan persatuan waktu.

∑ � 𝜔 𝜌𝑠− 𝜌

....................................................................................(37) � 𝑆 𝜌

Dimana :

� = konsentrasi rata-rata oleh berat dari ukuran butir

II-28

𝜔 = kecepatan jatuh sedimen

II-29

V = kecepatan aliran rata-rata

S = kemiringan energy

𝜌� dan ρ = density sedimen dan air. Gambar 2.4 memperlihatkan pengaruh sedimen

melayang terhadap nilai k.

Gambar 2.10 pengaruh beban melayang pada nilai k ( Einstein dan Chien, 1954)

Pengaruh perubahan k terhadap distribusi kecepatan vertical diperlihatkan pada

gambar 2.11. Ringkasan pengaruh beban melayang terhadap nilai k dan distribusi

kecepatan dijelaskan oleh Graf (1971).

Gambar 2.11 Penampang kecepatan untuk; (a) aliran air jernih dan (b) sedimen

II-30

0

∗

� � � 𝐿

�

2.7.4 Formula suspended load

1. Pendekatan Lane dan Kalinske

Lane dan Kalinske mengasumsikan bahwa εs dan εm dan β = 1, maka persamaan (32)

menjadi

� � = �

� ∗

� (� − 𝑦) .............................................................................. (38)

�

Nilai rata-rata εs sepanjang vertical adalah

𝐷

∫ 휀𝑠 � � 𝑘� ∗ �

� = 0

�

= � 2 ∫� (𝑦� − 𝑦 2)� 𝑦.......................................................(39)

Untuk k = 0.4

� � =

1 � � .......................................................................................... (40)

15

Dengan memasukkan persamaan (40) ke dalam persamaan (28), maka menghasilkan

C = � � exp [− 15𝜔

� ∗

(� − �

)]........................................................................(41) �

Dimana :

C dan Cα = konsentrasi sedimen melayang pada jarak y dan α di atas dasar

𝜔 = kecepatan jatuh sedimen untuk d50

Persamaan (41) dapat di integrasikan melalui kedalaman aliran untuk menentukan konsentrasi suspended load rata-rata pada y = α

Dijelaskan PL adalah

PL = � /Cα .................................................................. (42) Dimana � = konsentrasi sedimen rata-rata pada kedalaman terintegrasi. Maka debit

suspended load oleh berat dapat dihitung sebagai berikut:

𝑞 = 𝑞� 𝑃 exp (15𝜔�

) .................................................................. (43) � ∗ �

Hubungan antara PL dan kecepatan jatuh relative ω/U dalam satuan (Inggris)

diperlihatkan pada Gambar 2.12

II-31

�

�

= 0.0010

15

11

8

Gambar 2.12 Hubungan antara PL dengan ω/U*( Pallu, M. S., 2012 )

Pada persamaan (43), Cα adalah konsentrasi sedimen yang didapatkan dari volume

sedimen dibagi dengan volume total (volume air + volume sedimen) dikalikan 100%.

2. Pendekatan Einstein

Einstein (1950) mengasumsikan bahwa β = 1 dan k = 0.4. dengan menggantikan U*

dengan U’*, kecepatan geser diakibatkan kekasaran butir, memberikan persamaan;

Z1 = Z = 𝜔

0.4� ′ ∗

.............................................................................. (44)

Kecepatan dapat dinyatakan sebagai berikut

� � ...................................................................(45)

� ′ ∗ = 5.75𝐿� 𝑔 (30.2

∆)

Dengan mensubtitusikan persamaan (34) dan (45) ke dalam persamaan dan

menyatakan Cα konsentrasi oleh berat dan menghasilkan;

� 𝑞� � = ∫� � (

� −� � )

� � − � 5.75 � ′ ∗� � 𝑔

(

30.2�) � 𝑦 .................................... (46)

∆

Dimana Δ = ks / x = d65 / x dan x = α, suatu faktor koreksi dari Einstein (grafik ks/�

vs x pada gambar 2.13).

II-32

𝑞� � = ∫�� 𝑢� � � 𝑦1

( � � �

Gambar 2.13 Faktor koreksi dalam distribusi kecepatan ( Pallu, M. S., 2012 )

Dengan mengganti αdengan E = α / D dan y dengan y’ = y/D, maka

1

�

� � 1

1−� �

30.2

= � ′ ∗� � ( ) 1−�

� 5.75 ∫� (

� ) log ( ∆/� ) � 𝑦

= 5.75 � � �′ ∗� ( ) [� � 𝑔

30.2�

1 ) ∫� ( 1−� ) � 𝑦 +

1−� ∆ � �

1 1−� �

0.434 ∫�

( �

) � � 𝑦� 𝑦]...(47)

Karena hal ini tidak mungkin mengintegrasikan persamaan (47), Einstein (1950)

menulis kembali sebagai

𝑞� � = 11.6 � ′ ∗� � 𝑢 [2.303� � 𝑔

(

30.2�

∆ ) 𝐼1 + 𝐼2] ...................................... (48)

Dan mengintegrasikan secara numeric I1 dan I2 untuk variasi nilai E dan Z, dimana

� � −1 1 1−� �

𝐼1 = 0.216 (1−� )� ∫�

( �

) ln 𝑦� 𝑦

� 𝑍−1 1 1−� �

𝐼2 = 0.216 (1−� )𝑍 ∫�

( �

) ln 𝑦� 𝑦 ................................................ (49)

II-33

Nilai I1 dan I2 dalam A untuk nilai Z dapat diperoleh dari gambar 2.14 dan 2.15.

II-34

Gambar 2.14 Fungsi I1 dengan A untuk nilai berbeda dari Z

Gambar 2.15 Fungsi I2 dengan A untuk nilai berbeda dari Z

Einstein (1950) mengasumsikan bahwa α = 2d, dimana d adalah menggambarkan

ukuran butir material dasar dan konsentrasi pada y = α adalah

� � =

� 5 𝑖� � 𝑞� �

� � 𝐵

....................................................................... (50)

II-35

�

∆

Dimana;

ibw,qbw= debit angkutan sedimen dasar oleh berat ukuran ibw.

UB = kecepatan rata-rata sedimen dasar yang diasumsikan oleh Einstein menjadi

proporsional U’*

A5 = faktor koreksi (=1/11.6)

Dengan mengasumsi persamaan (50) menjadi

� = 1

11.6

𝑖� � 𝑞� �

� � ′ ∗

......................................................................... (51)

Persamaan untuk debit suspended load untuk setiap fraksi iswqbw dapat diturunkan

dari persamaan (48) dan (51), seperti

30.2�

� � � 𝑞� � = � � � 𝑞� � [2.303� � 𝑔

(

) 𝐼1 + 𝐼2]

= � � � 𝑞� � (𝑃� 𝐼1 + 𝐼2) ............................................................. (52)

Atau

𝑞� � = 11.6� ′ ∗� � �

{[2.303� � 𝑔

30.2�

∆ ] 𝐼1 + 𝐼2} ........................... (53)

Dimana

𝑃� =

2.303� � 𝑔

30.2� ............................................................... (54)

∆

Dimana Cα = konsentrasi dengan berat kering pada y = α

Persamaan (52) menghubungkan angkutan bed-load ke angkutan suspended load

untuk semua fraksi ukuran yang mana fungsi sedimen dasar ada.

Persamaan (54) adalah homogeny dimensi dan dapat diselesaikan dengan

menggunakan suatu system satuan secara konsisten. Satuan qsw adalah berat per satuan

waktu dan lebar.

3. Pendekatan Brooks

II-36

∫

� �

� ∗

Brooks (1963) berpendapat bahwa distribusi kecepatan secara logaritma adalah dapat

dipakai dan konsentrasi sedimen vertical mengikuti persamaan (35), memberikan

hubungan menyerupai dengan persamaan Einstein (1950).

� ∗ 1

1−� � 1 � ∗ 1

1−� � 1

𝑞� � = � � � 𝑞 [1 + 𝑘� ∫�

( �

) � 𝑦 + ( ) 𝑘� � �

� � 𝑦� 𝑦] ................(55)

Dimana;

q = debit air per satuan lebar

� = konsentrasi sedimen pada y = 1 �

2

Persamaan 55 juga dapat dinyatakan sebagai fungsi angkutan TB:

𝑞𝑠� = �

(� �

, 𝑍 , � ) ........................................................... (56)

� 𝑚� � � ∗

1

Ambillah sebuah batas integral yang rendah pada u = 0, dan

𝑘�

� = �−(

)−1

........................................................................ (57)

Persamaan (56) dikurangi menjadi

𝑞𝑠�

𝑞� 𝑚� = � (�

� , 𝑍 ) ............................................................ (58) � � ∗

1

Dimana qsw = berat sedimen persatuan waktu dan lebar

Aplikasi dari hubungan ini diilustrasikan pada gambar 2.16

Gambar 2.16 Fungsi angkutan beban melayang sedimen dari Brook

4. Pendekatan Chang, Simons, dan Richardson

II-35

𝜉

𝛼 ∗

2

Chang, Simons, dan Richardson (1965) berpendapat bahwa persamaan (38) adalah

benar dan menulis kembali persamaan sebagai :

� � = � � � 𝜉� ∗(1 − 𝜉)1/2 ........................................................... (59)

Dimana

𝜉 = y/D dan

� ∗ = (gDS)½

Masukkan persamaan (59) ke dalam persamaan (28). dan menghasilkan

�

� 𝛼 = 𝐴1

1/2 � 2

[ 𝛼 ] 1−(1−𝜉𝛼 )1/2

............................................................ (60)

Dengan

1−(1−𝜉𝛼 )1/2 1/2

2𝜔 �

𝐴1 = [ (𝜉 )1/2 ] , 𝑍2 =

� � 𝑘′ 𝜉� =

�

Kemudian debit sedimen melayang menjadi

� 𝑞� � = ∫� � 𝑢 � 𝑦

= � � � (� 𝐼1 − 2� ∗ 𝐼 ) .............................................................. (61) 𝑘

Dimana I1 dan I2 = pengintegralan yang masing-masing dapat diperoleh dari gambar

2.17 dan 2.18. debit angkutan qsw dalam persamaan (61) diukur dalam berat persatuan isi

dari campuran air sedimen.

Gambar 2.17 Fungsi I1 dengan ketebalan batas material dasar 𝜉� untuk nilai exp. Z2

II-36

2

� 1 2

Gambar 2.18 Fungsi I2 dengan ketebalan batas material dasar 𝜉� untuk nilai exp. Z1

Jika qsw dinyatakan dalam berat per detik per satuan lebar saluran dan � � adalah

konsentrasi dari berat

𝑞� � = � � � � (� 𝐼1

−

2� ∗ 𝐼 ) ......................................................... (62) 𝑘

Sama dengan pendekatan Einstein, maka persamaan (61) dapat disederhanakan

Qsw = Rs qbw ..................................................................... (63)

Dengan mengasumsi bahwa kecepatan sedimen dasar Ub = 0.8V, dimana

𝑅 = �

(� 𝐼 − 0.8� �

2� ∗ 𝐼 ) ......................................................... (64) 𝑘

dan tebal lapisan dasar adalah berdasarkan asumsi DuBoys’ (1879), sebagai berikut:

� = � 𝜏−𝜏�

(1−𝜆)(� 𝑠−� )� � � 𝜑

....................................................... (62)

Dimana :

𝜏� = tegangan geser di atas dasar dan tegangan geser kritis

� = nilai konstan dari eksperimen (=10)

𝜆 =porositas material dasar

𝜑 = sudut gesek material dasar di dalam air

III-1

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Umum

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode experimental

laboratorium melalui bantuan prototype saluran yang dilengkapi dengan sedimen. Metode

ini dianggap sebagai perihal yang sangat urgen dan efektif untuk mengkaji dan

menganalisa pengaruh besar aliran terhadap total angkutan sedimen.

3.2 Persiapan dan peralatan penelitian

3.2.1 Persiapan penelitian

Sebagai langkah awal dari proses penelitian ini adalah mempersiapakan model

saluran yang berfungsi sebagai prototype saluran berupa saluran pendek (tilting flume)

untuk digunakan sebagai model saluran. Langkah selanjutnya ialah menyiapkan material

yang akan digunakan sebagai model sedimen berupa material berbutir halus.

3.2.2 Peralatan penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Prototype saluran

Saluran ini berbentuk persegi panjang yang berdimensi panjang :300 cm, lebar :10

cm, dan tinggi :30 cm sebagai prototype saluran, dengan gambaran bahwa prototype ini

dilengkapai dengan bak penampungan air, bak pengaliran air, serta pompa dengan katup

pengatur debit (valve) yang digunakan untuk menentukan jumlah debit yang keluar dalam

berbagai kondisi.

III-2

Gambar 3.1 Prototype Saluran (Dokumentasi penelitian S1 2012 )

2. Stopwatch

Alat ini digunakan untuk mengukur waktu yang digunakan pada setiap variasi

percobaan yang dilakukan.

3. Point Gauge atau mistar ukur

Point gauge ini berfungsi untuk mengukur tinggi permukaan air secara detail pada

saluran untuk setiap variasi debit yang diteliti.

4. Gelas Ukur

Gelas ukur yang digunakan berdaya tampung 1000 ml, alat ini digunakan untuk

menentukan jumlah debit air dan sedimen yang keluar pada downstream saluran untuk

setiap variasi debit yang seding diteliti.

III-3

5. Ember

Alat ini berfungsi untuk menampung debit air dan sedimen yang keluar sebelum

diukur dengan mengunakan gelas ukur.

3.2.3 Bahan penelitian

1. Material Sedimen

Untuk mengetahui pengaruh besar aliran terhadap total angkutan sedimen yang

meliputi sedimen dasar (bed load) dan sedimen layang (suspended load) pada saluran,

maka bahan yang digunakan sebagai model sedimen dasar dalam penelitian ini adalah

material berbutir kasar dan halus (Pasir).

2. Plastisin

Digunakan sabagai bahan perekat dan sebagai bahan peredam sehingga aliran air

yang di hasilkan tidak bergelombang.

3.3 Pelaksanaan Penelitian

3.3.1 Tempat penelitian

Penelitian ini dilaksanakn di Laboratorium Hidrolika Jurusan Sipil Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin.

3.3.2 Waktu Penelitian

Waktu penelitian ini dimulai sejak dari persiapan alat yaitu September 2012 sampai

pengambilan data pada bulan Desember 2012.

3.3.3 Prosedur percobaan

Percobaan ini dilakukan dalam dua segmen yaitu :

1. Pengambilan data debit air pada kondisi saluran licin.

III-4

2. Pengambilan data debit air dan sedimen.

3.3.3.1 Prosedur percobaan pada kondisi saluran licin

1) Mengukur kedalaman saluran (h) dari dasar sampai ke permukaan setinggi 2 cm

yang sudah ditentukan sebelumnya sebelum mesin pompa flume di hidupkan.

2) Menyalakan mesin pompa flume dalam kondisi valve (katup pengatur debit) yang

masih terkunci.

3) Mengatur bukaan valve untuk variasi debit dan mengalirkan sampai aliran pada

prototype saluran tersebut dalam kondisi yang stabil pada ketinggian 2 cm.

4) Mengukur ketinggian muka air pada aliran dengan alat point gauge atau mistar

dimana variasi ketinggian (h) pertama dalam penelitiaan ini setinggi 2 cm dari

dasar saluran .

5) Menampung air dalam wadah berupa ember sebanyak tiga kali, dimana pada item

percobaan ini waktu yang ditentukan adalah ±3 detik.

6) Mengukur volume air yang tertampung pada prosedur point (5) diatas dengan

menggunakan gelas ukur 100 ml dan 1000 ml.

7) Mengukur kedalaman saluran (h) dari dasar setinggi 3 cm.

8) Mengulangi prosedur percobaan point (2) sampai (6)









III-5

3.3.3.2 Prosedur percobaan setelah penambahan material sedimen

1) Mengukur kedalaman saluran (h) dari dasar sampai ke permukaan sebelum mesin

pompa flume dihidupkan.

2) Menyalakan mesin pompa flume dalam kondisi valve (katup pengatur debit) yang

masih terkunci.

3) Mengatur bukaan valve untuk variasi debit 1 dan mengalirkan air sampai aliran

pada prototype saluran tersebut dalam kondisi yang stabil.

4) Setelah aliran stabil dan bukaan valve sudah di atur kemudian matikan mesin

pompa.

5) Kemudian menghampar material sedimen dasar (badload) pada bagian downstream

saluran setinggi 7 cm.

6) Mengukur dan meratakan ketinggian hamparan sedimen di sepanjang saluran.

7) Kemudian menyalakan kembali mesin pompa dengan bukaan valve yang sudah di

atur sebelumnya.

8) Menampung air yang bercampur dengan sedimen dalam wadah berupa ember

sebanyak tiga kali secara kontinyu, dengan t (waktu) berkisar ±3 detik.

9) Mengukur perubahan muka tampang sedimen sebagai akibat penggerusan.

10) Mengukur volume air dan sedimen yang tertampung pada prosedur point (9) diatas

secara terpisah, dengan menggunakan gelas ukur 100 ml dan 1000 ml yang

disesuaikan dengan kondisi volume untuk mendapatkan hasil pengukuran yang

optimal.

11) Mengulangi prosedur point (3) sampai (10) sebanyak variasi debit yang telah

ditentukan.

12) Mengulangi prosedur point (3) sampai (12) untuk variasi sedimen layang

(suspended load).

III-6

3.3.4 Flowchart percobaan

MULAI

Mempersiapkan alat seperti, prototype saluaran,alat ukur voleme,alat ukut tinggi muka air

dan mempersiapkan bahan seperti sedimen kasar ,sedimen halus dan plastisin.

Mengukur kedalaman saluran (h) dari dasar sampai ke permukaan sebelum mesin pompa

flume dihidupkan

Menyalakan mesin pompa flume dalam kondisi valve (katup pengatur debit) yang masih terkunci.

Mengatur bukaan valve untuk variasi debit 1 dan mengalirkan air sampai aliran pada

prototype saluran tersebut dalam kondisi yang stabil,setelah stabil matikan mesin pompa.

Kemudian menghampar material sedimen dasar (badload) pada bagian downstream saluran

setinggi 7 cm yang kemudian diratakan disepanjang saluaran.

Kemudian menyalakan kembali mesin pompa dengan bukaan valve yang sudah di atur sebelumnya.

Menampung air yang bercampur dengan sedimen dalam wadah berupa ember sebanyak

tiga kali secara kontinyu, dengan t (waktu) berkisar ±3 detik.

Mengukur volume air dan sedimen yang tertampung pada prosedur diatas secara terpisah,

dengan menggunakan gelas ukur 100 ml dan 1000 ml yang disesuaikan dengan kondisi

volume untuk mendapatkan hasil pengukuran yang optimal.

Mengukur volume air dan sedimen yang tertampung pada prosedur diatas secara terpisah,

dengan menggunakan gelas ukur 100 ml dan 1000 ml yang disesuaikan dengan kondisi

volume untuk mendapatkan hasil pengukuran yang optimal.

Ulangi prosedur diatas untuk variasi debit untuk bukaan valve 8, 11 dan 15

SELESAI

IV-1

Grain Size Distribution

Percent (%)

Retained Passing

Lolos # No. 4 (4,75 mm) 0.00 100.00

Lolos # No. 10 (2,00 mm) 3.85 96.15

Lolos # No. 18 (0,84 mm) 12.49 87.51

Lolos # No. 40 (0,43 mm) 58.69 41.31

Lolos # No. 60 (0,25 mm) 85.79 14.21

Lolos # No. 100 (0,15 mm) 91.84 8.16

Lolos # No. 200 (0,08 mm) 96.44 3.56

Pan 100.00 -

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

4.1.1 Data hasil pemeriksaan material sedimen

Pemeriksaan material yang akan digunakan sebagai bahan sedimen pada penelitian

ini, dilakukan dengan menggunakan metode analisa saringan (Sieve Analysis ), data-data

hasil penelitian tersebut disajikan pada Tabel 4.1 sebagai berikut.

Tabel 4.1 Hasil pemeriksaan material sedimen

Sumber : Penelitian analisa saringan (Laboratorim Mekanika Tanah Universitas

Hasanuddin, 2012)

Dari hasil material di atas diperoleh spesifikasi yang akan digunakan sebagai

sedimen dasar (bad load) maupun sedimen melayang (suspended load). Pada pengujian ini

diambil 500 gram material sebagai sampel. Untuk material berbutir kasar diperoleh dari

data hasil analisa saringan lolos # No.4 tertahan pada # No.10, hasil yang diperoleh

memperlihatkan bahwa 100% sampel material lolos pada # No.4, sementara 3.85%

tertahan pada # No.10. untuk material memenuhi agregat halus diperoleh dari data hasil

analisa saringan lolos # No.40 tertahan pada # No.60, dimana hasil yang diperoleh

IV-2

memperlihatkan bahwa 14.21% lolos pada # No.40,sementara 85.79% tertahan pada #

No.60. Pada pemeriksaan ini juga diperoleh diameter homogeny yakni untuk agregat halus

memiliki diameter butiran 2 mm, sedangkan untuk agregat kasar memiliki diameter butiran

sebesar 4.75 mm.

Pada bab II tabel 2.1, dapat dilihat bahwa spesifikasi ukuran butiran dari partikel

sedimen dikelompokkan dalam sediment grade size (Lane et al., 1974), dimana dari hasil

analisa saringan (sieve analysis) ini didapatkan bahwa material sedimen halus masuk

dalam spesifikasi Very Coarse Sand, sementara sedimen kasar masuk dalam category Fine

Gravel. Bila kita lihat dari tinjauan klasifikasi Unified pada table 2.2, ,maka material

sedimen masuk dalam kategori pasir bersih dengan symbol SW, dimana pasir bergradasi

baik,pasir berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus. Hasil dari

pengujian ini akan di jelaskan secara grafis pada lampiran 1.

4.1.2 Pengukuran debit air (Qw)

Pengambilan data debit air dilakukan pada kondisi normal dimana saluran belum

diisi dengan sedimen dalam tiga variasi bukaan debit. Hasil percobaan ini dapat dilihat

pada table 4.2 berikut.

Tabel 4.2 Hasil pengukuran debit pada saluran normal.

Variasi debit WAKTU(dt) VOLUME (m3) DEBIT (m3/dtk) DEBIR RATA-RATA (m3/dtk) h (m) KECEPATAN (m/dtk) KEC, RATA-RATA (m/dtk) SUHU (ᴼC )

8

3,04 0,00681 0,00224

0,00237

0,04

0,0560

0,0592

28 3,10 0,00740 0,00239 0,0597

3,19 0,00790 0,00248 0,0619

11

2,97 0,00950 0,00320

0,00324

0,05

0,0640

0,0648

28 3,01 0,00980 0,00326 0,0651

3,10 0,01010 0,00326 0,0652

15

3,06 0,01510 0,00493

0,00498

0,07

0,0705

0,0711

28 3,10 0,01540 0,00497 0,0710

3,15 0,01585 0,00503 0,0719

Sumber : Penelitian S1 (Laboratorium Hidrolika Universitas Hasanuddin,2012)

IV-3

Variasi

Debit (Valve)

Debit (m3/dtk) Kecepatan (m/dtk)

Qw Qw rata-rata Qs Qs rata-rata Vw Vw rata-rata Vs Vs rata-rata

8

0,002239

0,002395

0,000062

0,000068

0,055984

0,059882

0,001557377

0,001692107 0,002432 0,000068 0,060806 0,001693548

0,002514 0,000073 0,062857 0,001825397

11

0,003052

0,003194

0,000101

0,000113

0,061039

0,063879

0,002012987

0,002268262 0,003264 0,000111 0,065287 0,002229299

0,003266 0,000128 0,065313 0,0025625

15

0,004810

0,004823

0,000194

0,000199

0,068707

0,068895

0,00276644

0,002841339 0,004825 0,000200 0,068929 0,002857143

0,004833 0,000203 0,069048 0,002900433

Tabel 4.3 Hasil pengukuran debit air dan sedimen.

Agregat tertahan saringan No # 10 ( 2 mm ).

Bukaan

waktu (dt) Volume (m3) Vtotal Debit (m3/dtk)

Vw Vs m3 Qw Qs

8 3,05 0,006830 0,000190 0,007020 0,002239 0,000062 3,10 0,007540 0,000210 0,007750 0,002432 0,000068 3,15 0,007920 0,000230 0,008150 0,002514 0,000073

11 3,08 0,009400 0,000310 0,009710 0,003052 0,000101 3,14 0,010250 0,000350 0,010600 0,003264 0,000111 3,20 0,010450 0,000410 0,010860 0,003266 0,000128

15 3,15 0,015150 0,000610 0,015760 0,004810 0,000194 3,20 0,015440 0,000640 0,016080 0,004825 0,000200 3,30 0,015950 0,000670 0,016620 0,004833 0,000203

Agregat tertahan saringan No # 40 ( 0,43 mm )

Bukaan

Waktu (dt) Volume (m3) V Total Debit (m3/dtk)

Vw Vs m3 Qw Qs

8 3,08 0,006000 0,000270 0,006270 0,001948 0,000088 3,14 0,007330 0,000300 0,007630 0,002334 0,000096 3,20 0,007810 0,000380 0,008190 0,002441 0,000119

11 3,06 0,009580 0,000515 0,010095 0,003131 0,000168 3,19 0,010290 0,000540 0,010830 0,003226 0,000169 3,25 0,010780 0,000580 0,011360 0,003317 0,000178

15 3,20 0,015140 0,000810 0,015950 0,004731 0,000253 3,25 0,015820 0,000840 0,016660 0,004868 0,000258 3,28 0,016760 0,000880 0,017640 0,005110 0,000268

Sumber : Penelitian S1 (Laboratorium Hidrolika Universitas Hasanuddin,2012)

Tabel 4.4 Rekapitulasi perhitungan data dari pengukuran.

Agregat tertahan saringan No # 10 ( 2 mm ).

IV-4

Variasi

Debit (Valve)

Debit (m3/dtk) Kecepatan (m/dtk)


8

0,001948

0,002241

0,000088

0,000101

0,048701

0,056026

0,002191558

0,002516281 0,002334 0,000096 0,058360 0,002388535

0,002441 0,000119 0,061016 0,00296875

11

0,003131

0,003224

0,000168

0,000172

0,062614

0,064489

0,003366013

0,003440275 0,003226 0,000169 0,064514 0,00338558

0,003317 0,000178 0,066338 0,003569231

15

0,004731

0,004903

0,000253

0,000260

0,067589

0,070041

0,003616071

0,003713711 0,004868 0,000258 0,069538 0,003692308

0,005110 0,000268 0,072997 0,003832753

De

bit

Air

(m

3/d

eti

k)

Agregat tertahan saringan No # 40 ( 0,43 mm )

Sumber : Penelitian S1 (Laboratorium Hidrolika Universitas Hasanuddin, 2012)

4.2 Pembahasan

4.2.1 Perhitungan debit air (Qw)

Rekapitulasi nilai debit air keluar (Qw) outflow pada kondisi saluran normal dapat

dilihat pada table 4.2. sedangkan perhitungan waktu (t), (volume), dan ketinggian muka air

(h), kecepatan (v) serta debit awal dapat dilihat pada lampiran (3).

Perbandingan antara debit air dan kecepatan pada kondisi normal dapat dianalisa

secara grafis pada gambar 4.1 berikut:

0,00600

0,00500

0,00400

0,00300

0,00200

0,00100

0,00000

Hubungan besar aliaran dengan kecepatan aliran

Debit air

Kecepatan Aliran (m/detik)

Gambar 4.1 Grafik perbandingan debit air pada kondisi normal.

IV-5

Variasi Kec. Rata-rata Panjang Karekteristik Suhu Kinematic Viscosity

Nilai Reynolds Debit (Valve) u (m/det) h (m) T (ᴼ C ) v ( x / s )

5 0,0361 0,02 28 0,836 863,636 6 0,0382 0,03 28 0,836 1370,813 8 0,0592 0,04 28 0,836 2832,536

11 0,0648 0,05 28 0,836 3875,598 13 0,0678 0,06 28 0,836 4866,029 15 0,0711 0,07 28 0,836 5953,349

Gambar 4.1 di atas merupakan grafik yang menggambarkan hubungan antara

kecepatan dengan debit pada kondisi saluran normal. Pada grafik di atas memperlihatkan

bahwa, dengan bertambahnya kecepatan air pada saluran maka debit (out flow) yang keluar

pada down stream juga semakin besar.

4.2.2 Perhitungan angka Reynolds (Re)

Rekapitulasi nilai Reynolds dan variabel pendukung yang digunakan pada

perhitungan angka Reynolds dapat di lihat pada tabel 4.5 berikut :

Tabel 4.5 Rekapitulasi nilai reynolds


Perbandingan nilai reynolds dengan kecepatan pada kondisi normal dapat dianalisa

secara grafis pada gambar 4.2 berikut:

Gambar 4.2 Grafik hubungan angka Reynolds dengan kecepatan pada kondisi normal.

IV-6

Gambar 4.2 di atas merupakan grafik hubungan antara angka Reynolds dengan

kecepatan dalam kondisi normal, hasil penelitian menunjukan bahwa dengan adanya

peningkatan nilai kecepatan (v) maka angka Reynolds (Re) juga cenderung mengalami

kenaikan.

Data ini kemudian dijadikan acuan untuk melanjutkan penelitian pada segmen

berikutnya yaitu perhitungan debit sedimen, dengan membandingkan jumlah sedimen yang

terbawa antara sedimen dasar (bad load) dengan sedimen melayang (suspended load).

4.2.3 Perhitungan debit sedimen (Qs)

Hal ini merupakan bagian terpenting dari penelitian ini, dimana dengan

memperhatikan kondisi aliran yang telah dijelaskan pada point sebelumnya, maka fokus

penelitian diarahkan pada proses pengangkutan sedimen dalam hal ini debit sedimen yang

diperoleh pada berbagai kondisi, selanjutnya untuk menganalisa proses pengankutan ini di

bagi dalam dua kategori sebagai bahan perbandingan yakni material tertahan saringan NO

10, dan material sedimen yang tertahan saringan No 40, yang selanjutnya akan di bahas

pada point berikut dan datanya dapat di lihat pada lampiran.

4.2.3.1 Perhitungan debit sedimen dasar (bad load)

Proses perhitungan debit sedimen berbutir kasar ini dilakukan dengan

menggunakan rumus (1), (2) dan (3), rekapitulasi hasil perhitungan sedimen kasar ini

diperlihatkan pada tabel 4.3.

Analisis secara grafis nilai debit untuk tiap variasi debit dapat dilihat pada gambar 4.3, 4.4,

dan 4.5 berikut:

IV-7

Qs

(m3

/dtk

)

Qw

(m

3/d

tk)

Hubungan besar aliran dengan kecepatan aliran

0,006000

0,005000

0,004000

0,003000

0,002000

0,001000

0,000000

Kecepatan

Vw (m/dtk)

Gambar 4.3 Hubungan antara besar aliran (Qw) dan kecepatan aliran (Vw).

Gambar 4.3 di atas memperlihatkan hubungan antara debit (Qw) dengan kecepatan

aliaran (Vw) yang telah dikalibrasi dengan debit sedimen berbutir kasar dengan kemiringan

1%. Hal ini menunjukkan bahwa dengan bertambahnya kecepatan air pada saluran maka

debit (out flow) yang keluar pada down stream juga semakin besar.

Hubungan kecepatan aliran dengan total angkutan dasar

0,000250

0,000200

0,000150

0,000100

0,000050

Kecepatan

0,000000

Vw (m/dtk)

Gambar 4.4 Hubungan kecepatan aliran (Vw) dan debit sedimen (Qs).

Sama dengan gambar yang di atas sebelumnya, gambar 4.4 diatas memperlihatkan

hubungan antara debit sedimen (Qs) dengan kecepatan aliran (Vw) dengan kemiringan yang

IV-8

Qw

(m

3/d

tk)

sama , memperlihatkan bahwa dengan meningkatnya kecepatan aliran maka debit sedimen

yang keluar pada down stream saluran juga semakin besar.

Hubungan besar aliran dengan total angkutan dasar

0,006000

0,005000

0,004000

0,003000

0,002000 Qs

0,001000

0,000000

Qs (m3/dtk)

Gambar 4.5 Hubungan besar aliran (Qw) dan debit sedimen (Qs).

Gambar 4.5 di atas memperlihatkan hubungan antara besar aliran (Qw) dengan debit

sedimen (Qs) berbutir kasar (tertahan saringan No 10). Sabagai bahan perbandingan dapat

dilihat bahwa pada besar aliran yang pertama sebesar = 0,002239 m3/det diperoleh total

angkutan dasar sebesar = 0,000062 m3/det, besar aliran yang keempat sebesar = 0,003052

m3/det diperoleh total angkutan dasar sebesar = 0,000101 m3/det dan pada besar aliran

yang ketujuh sebesar = 0,004810 m3/det diperoleh total angkutan dasar sebesar = 0,000194 m3/det. Ini menunjukan bahwa dengan meningkatnya besar aliran atau debit air yang

dikeluarkan maka debit sedimen yang keluar pada down stream saluran akan semakin

besar.

Dari ketiga gambar grafik hubungan diatas dapat disimpulkan bahwa total angkutan

dasar dipengaruhi oleh besar aliran dan kecepatan aliran sehingga dengan bertambahnya

besar aliran dan kecepatan aliran maka nilai sedimen dasar (bad load) yang di hasilkan

pada down stream saluran juga akan semakin besar pula.

IV-9

Qw

(m

3/d

tk)

4.2.3.2 Perhitungan debit sedimen berbutir halus (Agregat tertahan saringan No # 40 )

Proses perhitungan debit sedimen halus ini sama dengan perhitungan pada sedimen

berbutir kasar yaitu dengan menggunakan aplikasi rumus (1), rekapitulasi hasil

perhitungan sedimen halus ini diperlihatkan pada table 4.3. Analisis secara grafis nilai

debit untuk tiap variasi debit dapat dilihat pada gambar 4.6, 4.7, dan 4.8 berikut:

Hubungan besar aliran dengan kecepatan aliran

0,006000

0,005000

0,004000

0,003000

0,002000

0,001000

0,000000

Kecepatan

Vw (m/dtk)

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara besar aliran (Qw) dan kecepatan aliran (Vw).

Gambar 4.6 di atas memperlihatkan hubungan antara debit (Qw) dengan kecepatan

aliaran (Vw) yang telah dikalibrasi dengan debit sedimen berbutir kasar dengan kemiringan

1%. Hal ini menunjukkan bahwa dengan bertambahnya kecepatan air pada saluran maka

debit (out flow) yang keluar pada down stream juga semakin besar.

IV-10

Qw

(m

3/d

tk)

Qs

(m3

/dtk

)

Hubungan kecepatan aliran dengan total angkutan layang

0,000300

0,000250

0,000200

0,000150

0,000100

0,000050

0,000000

Kecepatan

Vw (m/dtk)

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara debit sedimen (Qs) dan kecepatan aliran (Vw).

Sama dengan gambar yang di atas sebelumnya, gambar 4.7 diatas memperlihatkan

hubungan antara debit sedimen (Qs) dengan kecepatan aliran (Vw) dengan kemiringan yang

sama , memperlihatkan bahwa dengan meningkatnya kecepatan aliran maka debit sedimen

yang keluar pada down stream saluran juga semakin besar.

0,006000

0,005000

0,004000

0,003000

0,002000

0,001000

0,000000

Hubungan besar aliran dengan total angkutan layang

Qs

Qs (m3/dtk)

Gambar 4.8 Grafik hubungan besar aliran (Qw) dan debit sedimen (Qs).

Gambar 4.8 di atas memperlihatkan hubungan antara besar aliran (Qw) dengan debit

sedimen (Qs) berbutir halus (tertahan saringan No 40). Sabagai bahan perbandingan dapat

dilihat bahwa pada besar aliran yang pertama sebesar = 0,001948 m3/det diperoleh total

IV-11

De

bit

se

dim

en

(m

3/d

tk)

angkutan layang sebesar = 0,000088 m3/det, besar aliran yang keempat sebesar = 0,003131

m3/det diperoleh total angkutan layang sebesar = 0,000168 m3/det dan pada besar aliran

yang ketujuh sebesar = 0,004731 m3/det diperoleh total angkutan layang sebesar =

0,000253 m3/det. Ini menunjukan bahwa dengan meningkatnya besar aliran atau debit air

yang dikeluarkan maka debit sedimen yang keluar pada down stream saluran akan semakin

besar.

Dari ketiga gambar grafik hubungan diatas dapat disimpulkan bahwa total angkutan

layang dipengaruhi oleh besar aliran dan kecepatan aliran sehingga dengan bertambahnya

besar aliran dan kecepatan aliran maka nilai sedimen layang (suspended load) yang di

hasilkan pada down stream saluran juga akan semakin besar pula.

4.2.3.3 Perbandingan total angkutan dasar (bed load) dengan total angkutan melayang

(suspended load).

Setelah melakukan proses perhitungan debit sedimen dasar (bed load) dan sedimen

melayang (suspended load) yaitu dengan menggunakan aplikasi rumus (1),perbandingan

hasil perhitungan sedimen ini diperlihatkan secara grafis dengan nilai debit untuk tiap

variasi debit dapat dilihat pada gambar 4.9, dan 4.10 berikut:

Hubungan kecepatan aliran dengan Total angkutan

sedimen

0,000300

0,000250

0,000200

0,000150

0,000100

0,000050

0,000000

Badload

Suspendedload

Kecepatan aliran (m/dtk)

Gambar 4.9 Grafik perbandingan QB dan QS dengan kecepatan aliran (Vw).

IV-12

Qs

(De

bit

se

dim

en

(m

3/d

tk)

Gambar 4.9 diatas memperlihatkan dengan kecepatan aliran yang sama total

angkutan sedimen layang (suspended load) lebih besar dibandingkan dengan total angkutan

dasar (bed load),namun hubungan antara debit sedimen (Qs) dengan kecepatan aliran (Vw)

dengan kemiringan yang sama , memperlihatkan bahwa dengan meningkatnya kecepatan

aliran maka debit sedimen yang keluar pada down stream saluran juga semakin besar.

Hubungan besar aliran dengan total angkutan sedimen

0,000300

0,000250

0,000200

0,000150

0,000100

0,000050

0,000000

Badload

Suspendedload

Qw (Debit air(m3/dtk))

Gambar 4.10 Grafik perbandingan QB dan QS dengan besar aliran (Qw).

Gambar 4.10 diatas memperlihatkan dengan besar aliran yang sama total angkutan

sedimen layang (suspended load) lebih besar dibandingkan dengan total angkutan dasar

(bed load),namun hubungan antara debit sedimen (Qs) dengan besar aliran (Qw) dengan

kemiringan yang sama , memperlihatkan bahwa dengan meningkatnya besar aliran maka

debit sedimen yang keluar pada down stream saluran juga semakin besar.

Dari kedua gambar grafik hubungan diatas dapat disimpulkan bahwa total angkutan

dasar dan total angkutan melayang selain dipengaruhi oleh besar aliran dan kecepatan

aliran juga dipengaruhi oleh ukuran partikel dimana untuk sedimen dengan ukuran partikel

yang lebih kecil mempunyai nilai lebih besar dibandingkan sedimen dengan ukuran

partikel yang lebih besar.

IV-13

4.2.4 Perhitungan angkutan sedimen dasar (bed load)

4.2.4.1 Pendektan dengan parameter gaya geser.

a. Pendekatan DuBoys

Besarnya debit bed load berdasarkan tegangan geser yang terjadi 𝜏 = ɣDS melampaui

tegangan kritis 𝜏 c (nilai 𝜏 c diperoleh dari diagram Shields.)

Rumus pendekatan DuBoys adalah:

qb = 0.173

𝜏 (𝜏 − 𝜏 � ) =(m3 /dtk ) / m � 3/4

Aplikasi rumus pada variasi debit 8, dengan kedalaman D=0,04 m.

d50 = 0,002 m (untuk sedimen berbutir kasar)

𝜏 = ɣDS = (1000)(0,04)(0,01) = 0,40 kg/m2

Dari diagram Shields, d50 = 0,002 m diperoleh 𝞃c = 0,1587 kg/m2

0.173

qb= (0.002)0.75 = (0,40) (0,40-0,1587)

= 1,766 (m3/det)/m



𝜏 = ɣDS = (1000)(0,05)(0,01) = 0,50 kg/m2


0,173

qb= (0,002)0,75

= (0,50)(0,50-0,1587)

= 3,122 (m3/det)/m



𝜏 = ɣDS = (1000)(0,07)(0,01) = 0,70 kg/m2


0,173

qb= (0,002)0,75 = (0,70)(0,70-0,1587)

= 6,931 (m3/det)/m

IV-14

Variasi Debit

ɣ D S d50

c q b

kg/m3 (m) (%) (m) kg/m

2 kg/m

2 (m

3/det)/det

8 1000 0,04 1 0,002 0,40 0,1587 1,766

11 1000 0,05 1 0,002 0,50 0,1587 3,122

15 1000 0,07 1 0,002 0,70 0,1587 6,931

Selanjutnya perhitungan besar bed load dan debit kritis dapat dilihat pada tabel

berikut :

Tabel 4.6 Perhitungan debit bed load sedimen kasar ( 2 mm ) dengan pendekatan DuBoys

Sumber : Penelitian S1 (Studi experimen hubungan besarnya aliran dengan total angkutan

sedimen pada saluran terbuka, 2013)

b. Pendekatan Shields

Rumus yang digunakan :

𝑞�

� �

𝑞�

= 10

𝜏 − 𝜏�

(� − � )�

� � 50 Aplikasi rumus pada variasi debit 8, dengan kedalaman D=0,04 m.


𝜏 = ɣDS = (1000)(0,04)(0,01) = 0,40 kg/m2

U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,04)(0,01)]0,5 = 0,062641839 m/det

q = debit persatuan lebar = Q/B = 0,0023953 / 0,1 = 0,023953 (m3/det)/m

dari diagram Shields didapat tegangan geser

𝞃c (𝞬s – 𝞬)d = 0,040 (d50 = 2 mm = 0,002 m, sedimen berbutir kasar )

𝞃c = 0,040 [(2700) – 1000)](0,002) = 0,136306 (kg/m2)

q =

10 (0,4 − 0,136306)(0,01)(1000) (0,02395) b

[(2700) − 1000]0,002𝑥2700

= 0,0027695 (m3 /det)/m



IV-15

𝜏 = ɣDS = (1000)(0,05)(0,01) = 0,50 kg/m2

U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,05)(0,01)]0,5 = 0,0700357 m/det

IV-16

Re U*

c q b

(m/det) kg/m2 (m

3/det)/m

149,860859 0,062641839 0,136 0,0027695

167,549534 0,070035705 0,1428 0,0046385

198,247282 0,082867364 0,1632 0,0082232

q = debit persatuan lebar = Q/B = 0,031939(m3/det)/m



𝞃c = 0,042 [(2700) – 1000)](0,002) = 0,1428(kg/m2)

10 (0,5 − 0,1428)(0,01)(1000)

qb = [(2700 − 1000) − 1000]0,002𝑥2700 (0,031939)

= 0,0046385 (m3 /det)/m



𝜏 = ɣDS = (1000)(0,07)(0,01) = 0,70 kg/m2

U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,07)(0,01)]0,5 = 0,082867364 m/det

q = debit persatuan lebar = Q/B = 0,048226 (m3/det)/m.



𝞃c = 0,048 [(2700) – 1000)](0,002) = 0,1632(kg/m2)

q =

10 (0,7 − 0,1632)(0,01)(1000) (0,048226) b

[(2700 − 1000) − 1000]0,002𝑥2700

= 0,0082108 (m3 /det)/m

Tabel 4.7 Perhitungan debit bed load sedimen kasar (2 mm) dengan pendekatan Shields

Variasi Debit ɣ ɣs D S g d50 q

Re (kg/m

3) (kg/m

3) m (%) (kg/m2) (m) (m

3/det)/m

8 1000 2700 0,04 1 9,81 0,002 0,02395296 149,8609 11 1000 2700 0,05 1 9,81 0,002 0,03193968 167,5495 15 1000 2700 0,07 1 9,81 0,002 0,04822619 198,2473



IV-17

]

]

]

�

�

�

4.2.4.2 Pendekatan dengan parameter slope energy.

a Pendekatan Mayer – Peter

Variasi debit 8.

d50 = 2 mm = 0,002 m (untuk sedimen kasar)

q = 0,02395530 (m3/det)/m

0,4𝑞2/3

=

𝑠𝑞 2/3

– 17

� �

(23,955)2/3(0,01) qb

2/3 =[ – 0,17][ 0,002

qb = 0,01018 ( m3/det )/m

Variasi debit 11.

0,002 0,4


q = 0,0319397 (m3/det)/m

0,4𝑞2/3

=

𝑠𝑞 2/3

– 17

� �

(31,939)2/3(0,01) qb

2/3 =[ – 0,17][ 0,002

qb = 0,024416 ( m3/det )/m

Variasi debit 15.

0,002 0,4


q = 0,04823 (m3/det)/m

0,4𝑞2/3

=

𝑠𝑞 2/3

– 17

� �

(48,226)2/3(0,01) qb

2/3 =[ – 0,17][ 0,002

qb = 0,08477 ( m3/det )/m

0,002 0,4

Hasil rekapitulasi dari perhitungan debit bed load dengan pendekatan Mayer – Peter dapat

dilihat pada tabel berikut :

IV-18

Tabel 4.8 Perhitungan bed load sedimen kasar (2 mm) dengan pendekatan Mayer – Peter

Variasi Debit d50 q q b

(m) (m3/det)/m (m

3/det)/m

8 0,002 0,0239530 0,01017701

11 0,002 0,0319397 0,024415946

15 0,002 0,0482262 0,084764445



4.2.4.3 Pendektan dengan parameter debit

a Pendekatan Schoklitsch

Variasi debit 8.


q = 0,02395296 (m3/det)/m

qb = 7000 𝑠3/2

( q – qc) � 1/2

qc = 0,00001944�

𝑠4/3

= 0,000018 (m3/det)/m

qb = 7000 (0,001) 3/2 (0,02395296 – 0,000018)

(0,002)1/2

qb = 3,746413853 (m3/det) / m

Variasi debit 11.


q = 0,031939681 (m3/det)/m

qb = 7000 𝑠3/2

( q – qc) � 1/2

qc = 0,00001944�

IV-19

𝑠

4

/

3

IV-20

VARIASI DEBIT D d50 q qc q b

(m) (m) (m3/det)/m (m

3/det)/m (m

3/det)/m

8 0,04 0,002 0,02395296 0,00001800 3,746413853

11 0,05 0,002 0,031939681 0,00001800 4,996533387

15 0,07 0,002 0,04822619 0,00001800 7,545775368

= 0,000018 (m3/det)/m

qb = 7000 (0,001) 3/2

(0,031939681 – 0,000018)

(0,002)1/2

qb = 4,996533387 (m3/det) / m

Variasi debit 15.


q = 0,04822619 (m3/det)/m

qb = 7000 𝑠3/2

( q – qc) � 1/2

qc = 0,00001944�

𝑠4/3

= 0,000018 (m3/det)/m

qb = 7000 (0,001) 3/2 (0,04822619– 0,000018)

(0,002)1/2

qb = 7,545775368 (m3/det) / m

Hasil rekapitulasi dari hasil perhitungan bed load dengan pendekatan Scholistsch

dapat dilihat sebagai berikut:

Tabel perhitungan 4.9 Perhitungan bed load sedimen kasar (2 mm) dengan pendekatan

Scholistsch.



IV-21

Variasi Debit DuBoys Shield Meyer-Peter Schoklistsch Penelitian

(m3/det)/m (m

3/det)/m (m

3/det)/m (m

3/det)/m (m

3/det)/m

8 1,765594306 0,00276953 0,01017701 3,74641385 0,0000677 11 3,121619026 0,00463854 0,024415946 4,99653339 0,0001134 15 6,931219836 0,00822319 0,084764445 7,54577537 0,0001989

Sebagai bahan perbandingan , maka perhitungan debit bed load (qb) sedimen dari

tiap metode yang dipakai, disajikan pada tabel 4.10.

Tabel 4.10 Perbandingan hasil perhitungan bed load sedimen berbutir kasar (2 mm) dari

beberapa metode pendekatan dengan penelitian langsung.



Berdasarkan hasil perhitungan pada tabel di atas, maka besar total angkutan sedimen

dasar (bed load) yang terbawa lebih besar pada variasi debit dengan bukaan yang lebih

besar dibandingkan dengan total angkutan dasar (bed load) yang terbawa pada variasi debit

dengan bukaan yang lebih kecil yang dibuktikan oleh beberapa pendekatan yang dipakai.

Hal ini dikarnakan semakin besar aliran yang dikeluarkan semakin besar pula kecepatan

aliran yang mempengaruhi kecepatan jatuh sedimen yang berpengaruh pada kecepatan

geser sedimen dan akibat daya tahan tanah terhadap erosi atau faktor Erodobilitas tanah

dimana daya pengankutan terutama dipengaruhi oleh sifat-sifat tanah seperti

tekstur,stabilitas agregat, kekuatan geser dan kemiringan.

Secara grafis dapat dilihat perbandingan antara nilai debit bed load pada setiap

variasi debit , dengan beberapa metode, seperti pada gambar 4.11, dan 4.12 berikut:

IV-22

De

bit

Bad

load

(m

3/d

et)

/m

De

bit

Bad

load

(m

3/d

et)

/m

Perbandingan debit sedimen dasar (bed load) dengan beberapa metode

8

7

6

5 DuBoys

4 Shield

3 Meyer-Peter

2 Schoklistsch

1 Penelitian

0

8 11 15

Variasi Bukaan

Gambar 4.11 Grafik perbandingan debit sedimen dasar (bed load) dengan beberapa metode.

Perbandingan debit sedimen dasar (bed load) dengan beberapa metode

0,0900000

0,0800000

0,0700000

0,0600000

0,0500000

0,0400000

0,0300000

0,0200000

0,0100000

0,0000000

8 11 15

Variasi Bukaan

Penelitian

Meyer-Peter

Shield

Gambar 4.12 Grafik perbandingan debit sedimen dasar (bed load) dengan beberapa metode.

Dari gambar 4.11 dan 4.12 di atas dapat dilihat bahwa nilai total angkutan sedimen

dasar (bed load) mengalami kenaikan pada tiap penambahan variasi debit, dimana setiap

peningkatan variasi debit berbanding lurus dengan peningkatan besar aliran (debit) dan

kecepatan aliran. Dan berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan, besarnya total

angkutan sedimen dasar (bed load) dengan rumus aplikasi Shields paling mendekati hasil

penelitian langsung di laboratorium, karena metode ini menggunakan parameter gaya geser

dan berat jenis air dan sedimen dimana variabel yang berpengaruh mendekati kondisi

penelitian.

IV-23

� � � 𝐿

∗

4.2.5 Perhitungan angkutan sedimen layang (suspended load)

4.2.5.1 Pendektan dengan parameter persamaan Rouse

a. Pendekatan Lane dan Kalinske

Rumus yang digunakan adalah:

𝑞 = 𝑞� 𝑃 exp (15𝜔�

) � ∗ �


d50 = 0,00043 m (untuk sedimen berbutir halus)

U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,04)(0,01)]0,5 = 0,062641839 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000101

x 100% = 0,04298258 � � � � � � 0.000101+0,002241

𝜔 = ( 2 𝐹�

)0,5 dimana FD sama dengan WS sehingga rumus yang digunakan adalah : � � � 𝜌

WS = 1 𝞹d3 (ɣs - ɣ) =

1 (3,14)(0,00043)3(2500-1000) = 6,2413 x 10-9 Kg.

6 6

CD = 24/RE = 24/ 0,001573631 = 15251,35135

A = 𝞹r2 = 3,14 x 0,0002152 = 1,45 x 10-7 sehingga :

𝜔 = ( 2 𝐹�

)0,5 = 𝜔 = ( 2(6,24 � 10-9) )0,5 = 0,007438 m/det.

� � � 𝜌 (15251,4)(1,45 � 10-7)(1,02)

Menentukan koefisien PL

� =

0,010 = 0,017099759 �

= 0,00743

= 0,118731257 � 1/6 (0,04)1/6 � ∗ 0,063

Dari grafik hubungan PL dengan w/U* diperoleh nilai PL = 2,80

15𝜔�

15(0,0074)(0,02)

𝑞� � = 𝑞� � 𝑃𝐿 exp ( � �

) = (0,022410)(0,0429)(2,80)exp ( ) (0,063)(0,04)

= 0,006532693 (m3/det)/m



U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,05)(0,01)]0,5 = 0,070036 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000172

x 100% = 0,05064496 � � � � � �

0.000172+0,003224

IV-24

∗

𝜔 = ( 2 𝐹�


WS = 1 𝞹d3 (ɣs - ɣ) =

1 (3,14)(0,00043)3(2500-1000) = 6,2413 x 10-9 Kg.

6 6

CD = 24/RE = 24/ 0,001937799 = 112385,18519

A = 𝞹r2 = 3,14 x 0,0002152 = 1,45 x 10-7 sehingga :

𝜔 = ( 2 𝐹�

)0,5 = 𝜔 = ( 2(6,24 � 10-9) )0,5 = 0,007382 m/det.

� � � 𝜌 (112385,2)(1,45 � 10-7)(1,27)


� =

0,010 = 0,016475 �

= 0,007382

= 0,105404212 � 1/6 (0,05)1/6 � ∗ 0,070


15𝜔�

15(0,0073)(0,02)

𝑞� � = 𝑞� � 𝑃𝐿 exp ( � �

) = (0,0322445)(0,05064)(3,50)exp ( ) (0,070)(0,05)

= 0,0098319 (m3/det)/m



U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,07)(0,01)]0,5 = 0,08286 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000260

x 100% = 0,05035189 � � � � � � 0.000260+0,004903

𝜔 = ( 2 𝐹�


WS = 1 𝞹d3 (ɣs - ɣ) =

1 (3,14)(0,00043)3(2500-1000) = 6,2413 x 10-9 Kg.

6 6

CD = 24/RE = 24/ 0,0024805 = 9675,22

A = 𝞹r2 = 3,14 x 0,0002152 = 1,45 x 10-7 sehingga :

𝜔 = ( 2 𝐹�

)0,5 = 𝜔 = ( 2(6,24 � 10-9) )0,5 = 0,007059 m/det.

� � � 𝜌

(9675,22)(1,45 � 10-7)(1,78)

IV-25

U* g n

n/D1/6

PL

q s

(m/det) (Kg/m2) (m

3/det)/m

0,062642 9,81 0,010 0,017099759 0,11873126 2,80 0,006532693

0,070036 9,81 0,010 0,01647549 0,10540421 3,50 0,009831911

0,082867 9,81 0,010 0,015576994 0,08518255 4,70 0,01152151

∗


� =

0,010 = 0,0155769 �

= 0,007059

= 0,08518254 � 1/6 (0,07)1/6 � ∗ 0,082


15𝜔�

15(0,0070)(0,02)

𝑞� � = 𝑞� � 𝑃𝐿 exp ( � �

) = (0,049029)(0,050351)(4,70)exp ( ) (0,082)(0,07)

= 0,01152151 (m3/det)/m

Selanjutnya perhitungan suspended load dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4.11 Perhitungan debit bed load sedimen kasar ( 0,00043 m ) dengan pendekatan

Lane & Kalinske

Variasi Debit q D S Ca a 𝜔

(m3/det)/det (m) (%) (%) (m) (m/det)

8 0,02241024 0,04 1 0,04298258 0,02 0,007437544

11 0,032244491 0,05 1 0,05064496 0,02 0,007382058

15 0,049028995 0,07 1 0,05035189 0,02 0,007058853



b. Pendekatan Einstein


𝑞� � = 11.6� ′ ∗� � � 2

{[2.303� 𝑜𝑔

30.2�

∆ ] 𝐼1 + 𝐼2 }



U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,04)(0,01)]0,5 = 0,062641839 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000101

x 100% = 0,04298258

IV-26

� � � � � �

0.000101+0,002241

IV-27

a2 = 2(d43) = 2(0,00043) = 0,00086 m

� � =

� ∗(� 43) =

0,0624(0,00043) = 2,778

𝛿 11,6(𝜐) 11,6(0,836)

Dari grafik Einstein k/� vs x diperoleh nilai x = 1,30

△ = � �

= � 43

= 0,00043

= 0,000331 m 𝛿� � 1,30

Dengan mengasumsikan d = d50, maka

A = 2�

= 0,00086

= 0,022

� 0,04

Menentukan nilai Z

Z = 𝜔

0,4(� ∗)

= 0,00743

0,4(0,063)

= 0,2968281

Dari grafik fungsi I1 dengan A untuk nilai berbeda dari Z diperoleh I1 = 8,1


𝑞� � = 11.6� ′ ∗� � � 2

{[2.303� 𝑜𝑔

30.2�

∆ ] 𝐼1 + 𝐼2}

= 11.6(0,062)(0,04299)(0,00086)

{[2.303� 𝑜𝑔

30.2(0,04)

0,00033 ] 8,1 + 10,8}

= 0,0041651 (m3/det)/m



U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,05)(0,01)]0,5 = 0,070036 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000172

x 100% = 0,05064496 � � � � � � 0.000172+0,003224

a2 = 2(d43) = 2(0,00043) = 0,00086 m

� � =

� ∗(� 43) =

0,07004(0,00043) = 3,105

𝛿 11,6(𝜐) 11,6(0,836)

IV-28


IV-29

△ = � �

= � 43

= 0,00043

= 0,000361 m 𝛿� � 1,19


A = 2�

= 0,00086

= 0,017

� 0,05

Menentukan nilai Z

Z = 𝜔

0,4(� ∗)

= 0,007382

0,4(0,07004)

= 0,2635105



𝑞� � = 11.6� ′ ∗� � � 2

{[2.303� 𝑜𝑔

30.2�

∆ ] 𝐼1 + 𝐼2}

= 11.6(0,070)(0,050645)(0,00086)

{[2.303� 𝑜𝑔

30.2(0,05)

0,00036 ] 9,9 + 11,5}

= 0,0063147 (m3/det)/m



U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,07)(0,01)]0,5 = 0,08286 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000260

x 100% = 0,05035189 � � � � � � 0.000260+0,004903

a2 = 2(d43) = 2(0,00043) = 0,00086 m

� � =

� ∗(� 43) =

0,08286(0,00043) = 3,674

𝛿 11,6(𝜐) 11,6(0,836)


△ = � �

= � 43

= 0,00043

= 0,000377 m 𝛿� � 1,14


A = 2�

= 0,00086

= 0,012

IV-30

� 0,07

Menentukan nilai Z

IV-31

△

A

𝜔

Z

I

I Ca q s

(m/det) (%) (m3/det)/m

0,000330769 0,022 0,007437544 0,296828143 8,1 10,8 0,0429826 0,004165136

0,000361345 0,017 0,007382058 0,263510529 9,9 11,5 0,050645 0,006314734

0,000377193 0,012 0,007058853 0,212956367 11 12,3 0,0503519 0,008372747

Z = 𝜔

0,4(� ∗)

= 0,007059

0,4(0,0829)

= 0,212957

Dari grafik fungsi I1 dengan A untuk nilai berbeda dari Z diperoleh I1 = 11


𝑞� � = 11.6� ′ ∗� � � 2

{[2.303� 𝑜𝑔

30.2�

∆ ] 𝐼1 + 𝐼2}

= 11.6(0,083)(0,050352)(0,00086)

{[2.303� 𝑜𝑔

30.2(0,07)

0,00037 ] 11 + 12,3}

= 0,008373 (m3/det)/m



Einstein

Variasi Debit d a 2 U* v D

x (m) (m) (m/det) v ( x / s ) (m)

8 0,00043 0,00086 0,06264 0,836 0,04 2,778 1,30

11 0,00043 0,00086 0,07004 0,836 0,05 3,105 1,19

15 0,00043 0,00086 0,08287 0,836 0,07 3,674 1,14

1 2



c. Pendekatan Chang, Simons, dan Ricardson


𝑞� � = � � � � (� 𝐼1 −

IV-32

2

2� ∗ 𝐼 ) �



IV-33

2

U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,04)(0,01)]0,5 = 0,062641839 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000101

x 100% = 0,04298258 �

� � � � �

𝜉a= �

= 0,02

= 0,50

0.000101+0,002241

� 0,04

Menentukan nilai Z, Z1, Z2 dan �

Z = 𝜔

� � ∗

= 0,00744

0,4(0,063)

= 0,29683

Dari grafik hubungan Z dan Z1 diperoleh Z1 = 0,26

Z1 = �

�

sehingga � = �

� 1

= 0,297

= 1,141647 0,26

Menentukan nilai Z2

Z2 = 2𝜔

� � ∗�

= 2(0,00744)

(1,142)(0,063)(0,4)

= 0,52

Dari grafik fungsi I1 dengan ketebalan batas material dasar 𝜉a untuk nilai exp. Z2 diperoleh

I1 = 6,9


I2 = -0,051

𝑞� � = � � � � (� 𝐼1

−

2� ∗ 𝐼 ) = (1)(0,04)(0,0430) ((0,056)(6,9) − �

2(0,063) (−0,051))

(0,4)

= 0,0006921 (m/det)/m.



U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,05)(0,01)]0,5 = 0,070036 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000172

x 100% = 0,05064496 � � � � � � 0.000172+0,003224

𝜉a= �

= 0,02

= 0,40 � 0,05


IV-34

Z = 𝜔

� � ∗

= 0,007382

= 0,263510 0,4(0,070)

IV-35

2


Z1 = �

�

sehingga � = �

� 1

= 0,26351

= 1,145698 0,23

Menentukan nilai Z2

Z2 = 2𝜔

� � ∗�

= 2(0,007382)

(1,146)(0,070)(0,4)

= 0,46


I1 = 7,4


I2 = -0,047

𝑞� � = � � � � (� 𝐼1

−

2� ∗ 𝐼 ) = (1)(0,05)(0,0506) ((0,0644)(7,4) − �

2(0,070) (−0,047))

(0,4)

= 0,0012501 (m/det)/m.



U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,07)(0,01)]0,5 = 0,08286 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000260

x 100% = 0,05035189 � � � � � � 0.000260+0,004903

𝜉a= �

= 0,02

= 0,29 � 0,07


Z = 𝜔

� � ∗

= 0,007058

0,4(0,0829)

= 0,2129564


Z1 = �

�

sehingga � = �

� 1

= 0,212956

= 1,18309 0,18

Menentukan nilai Z2

Z2 = 2𝜔

� � ∗�

= 2(0,007058)

(1,183)(0,083)(0,4)

= 0,36

IV-36

D a

Z

I 1

I 2 V q s

(m) (m) (m/det) (m3/det)/m

0,04 0,020 0,52 6,9 -0,051 0,056026 0,0006921

0,05 0,020 0,46 7,4 -0,047 0,064489 0,0012501

0,07 0,020 0,36 7,1 -0,036 0,070041 0,0018054

2


I1 = 7,1


I2 = -0,036

𝑞� � = � � � � (� 𝐼1

−

2� ∗ 𝐼 ) = (1)(0,07)(0,0504) ((0,0700)(7,1) − �

2(0,083) (−0,036))

(0,4)

= 0,00180534 (m/det)/m.



Chang, Simons, dan Ricardson

Variasi Debit 𝜔 U*

k ɣ

𝜉a

B Ca

(m/det) (m/det) (Ton/m3) (%)

8 0,00744 0,062642 0,4 1 0,50 1,14165 0,042983

11 0,00738 0,070036 0,4 1 0,40 1,1457 0,050645

15 0,00706 0,082867 0,4 1 0,29 1,18309 0,050352

2



4.2.5.2 Pendektan dengan parameter pengaruh suspended load terhadap Z, K, dan distribusi

kecepatan

a. Pendekatan Brooks


𝑞𝑠𝑤

𝑞� 𝑚𝑑

= � (� �

, 𝑍 ) � � ∗ 1



IV-37

U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,04)(0,01)]0,5 = 0,062641839 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000101

x 100% = 0,04298258 � � � � � � 0.000101+0,002241

k= � =

𝑞/� =

0,0224/0,04 = 3,578

� ∗ � ∗ 0,063

Menentukan nilai Z, Z1, dan �

Z = 𝜔

� � ∗

= 0,00744

0,4(0,063)

= 0,29683


Z1 = �

�

sehingga � = �

� 1

= 0,297

= 1,141647 0,26

� � �

= { � }Z1

� � (� −� )

Cmd = Ca { �

(� −� ) }Z1 = 0,04299{ 0,02

(0,04−0,02)

}0,26 = 0,042983

Dari grafik fungsi angkutan beban melayang sedimen dari brook dengan nilai Z1 = 0,26

diperoleh nilai 𝑞𝑠𝑤

𝑞� 𝑚𝑑

= 1,19

Sehingga persamaan 𝑞𝑠𝑤

= � (� �

, 𝑍 ) menjadi 𝑞𝑠𝑤

= 1,19

𝑞� 𝑚𝑑 � � ∗

1 𝑞� 𝑚𝑑

qsw = 1,19(q)(Cmd) = 1,19(0,022410)(0,042983) = 0,00114627 (m3/det)/m.



U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,05)(0,01)]0,5 = 0,070036 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000172

x 100% = 0,05064496 � � � � � � 0.000172+0,003224

k= � =

𝑞/� =

0,03224/0,05 = 3,683206

� ∗ � ∗ 0,070


Z = 𝜔

� � ∗

= 0,007382

= 0,263511 0,4(0,070)


IV-38

Z1 = �

�

sehingga � = �

� 1

= 0,264

= 1,145698 0,23

� � �

= { � }Z1

� � (� −� )

Cmd = Ca { �

(� −� ) }Z1 = 0,050645{ 0,02

(0,05−0,02)

}0,23 = 0,0461355



𝑞� 𝑚𝑑

= 1,16


= � (� �


= 1,16

𝑞� 𝑚𝑑 � � ∗

1 𝑞� 𝑚𝑑

qsw = 1,16(q)(Cmd) = 1,16(0,032244)(0,046134) = 0,001725634 (m3/det)/m.



U* = (gDS)0,5 = [(9,81)(0,07)(0,01)]0,5 = 0,08286 m/det

Ca = � � � � 𝑖� � �

x 100% = 0,000260

x 100% = 0,05035189 � � � � � � 0.000260+0,004903

k= � =

𝑞/� =

0,04903/0,07 = 3,380893

� ∗ � ∗ 0,083


Z = 𝜔

� � ∗

= 0,007059

= 0,212956 0,4(0,083)


Z1 = �

�

sehingga � = �

� 1

= 0,2130

= 1,183091 0,18

� � �

= { � }Z1

� � (� −� )

Cmd = Ca { �

(� −� ) }Z1 = 0,0503518{ 0,02

(0,07−0,02)

}0,18 = 0,042695943



𝑞� 𝑚𝑑

= 1,13

IV-39

Variasi Debit 𝜔 U*

k

Z

Z

B Ca

(m/det) (m/det) (%)

8 0,007437544 0,062642 0,4 0,2968 0,26 1,14165 0,042983

11 0,007382058 0,070036 0,4 0,2635 0,23 1,1457 0,050645

15 0,007058853 0,082867 0,4 0,213 0,18 1,18309 0,050352

D a

C q

k

q s

(m) (m) (m3/det)/det (m

3/det)/m

0,04 0,020 0,042983 0,02241024 3,5775 1,19 0,001146267

0,05 0,020 0,046136 0,032244491 3,6832 1,16 0,001725634

0,07 0,020 0,042696 0,049028995 3,3809 1,13 0,002365473

Variasi Debit Lane&Kalinske Einstein Brooks Chang&Simon Penelitian

(m3/det)/m (m

3/det)/m (m

3/det)/m (m

3/det)/m (m

3/det)/m

8 0,006532693 0,004165136 0,001146267 0,00069211 0,0001007

11 0,009831911 0,006314734 0,001725634 0,00125011 0,0001720

15 0,01152151 0,008372747 0,002365473 0,00180535 0,0002600


= � (� �


= 1,13

𝑞� 𝑚𝑑 � � ∗

1 𝑞� 𝑚𝑑

qsw = 1,13(q)(Cmd) = 1,13(0,04903)(0,042696) = 0,002365473 (m3/det)/m.



Brooks

1

md



Sebagai bahan perbandingan , maka perhitungan debit suspended load (qs) sedimen

dari tiap metode yang dipakai, disajikan pada tabel 4.15.

Tabel 4.15 Perbandingan hasil perhitungan suspended load sedimen berbutir halus

(0,00043 m) dari beberapa metode pendekatan dengan penelitian langsung.



Berdasarkan hasil perhitungan pada tabel di atas, maka besar total angkutan

sedimen layang (suspended load) yang terbawa lebih besar pada variasi debit dengan

IV-40

De

bit

su

spe

nd

ed

load

(m3

/de

t)

bukaan yang lebih besar dibandingkan dengan total angkutan dasar (suspended load) yang

terbawa pada variasi debit dengan bukaan yang lebih kecil yang dibuktikan oleh beberapa

pendekatan yang dipakai. Hal ini dikarnakan semakin besar aliran yang dikeluarkan

semakin besar pula kecepatan aliran yang mempengaruhi kecepatan jatuh sedimen yang

berpengaruh pada kecepatan geser sedimen dan akibat daya tahan tanah terhadap erosi atau

faktor Erodobilitas tanah dimana daya pengankutan terutama dipengaruhi oleh sifat-sifat

tanah seperti tekstur,stabilitas agregat, kekuatan geser dan kemiringan.

Secara grafis dapat dilihat perbandingan antara nilai debit suspended loat pada

setiap variasi debit , dengan beberapa metode, seperti pada gambar 4.11 berikut:

Perbandingan debit sedimen melayang (suspended) dengan beberapa metode

0,014

0,012

0,01

0,008

0,006

0,004

0,002

0

8 11 15

Variasi Bukaan

Lane&Kalinske

Einstein

Brooks

Chang&Simon

Penelitian

Gambar 4.13 Grafik perbandingan debit sedimen melayang (suspended load) dengan beberapa metode.

Dari gambar 4.13 di atas dapat dilihat bahwa nilai total angkutan sedimen layang

(suspended load) mengalami kenaikan pada tiap penambahan variasi debit, dimana setiap

peningkatan variasi debit berbanding lurus dengan peningkatan besar aliran (debit) dan

kecepatan aliran. Dan berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan, besarnya total

angkutan sedimen melayang (suspended load) dengan rumus aplikasi Chang, Simons, dan

Ricardson paling mendekati hasil penelitian langsung di laboratorium, karena metode ini

menggunakan banyak parameter yang menyerupai kondisi pada penelitian yang dilakukan

IV-41

seperti berat jenis air, kedalaman saluran, konsentrasi sedimen dan kecepatan geser

sedimen dimana variabel yang berpengaruh mendekati kondisi penelitian.

Berdasarkan hasil analisa parameter-parameter di atas, baik pada perhitungan total

angkutan dasar(bad load) maupun total angkutan sedimen layang (suspended load)

memperlihatkan bahwa, total angkutan sedimen yang terbawa dipengaruhi oleh besar

aliaranyang berbanding lurus dengan kecepatan aliran. Hal ini di karenakan faktor

karekteristik sedimen (tanah) berpengaruh di mana perbandingan angka pori berbanding

lurus dengan proses infltrasi yang berdampak pada proses angkutan sedimen. Disamping

juga dipengaruhi oleh dimensi butiran sedimen dan kondisi saluran.

Berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan, terdapat beberapa persamaan empiris

dimana besar total angkutan sedimen yang dihasilkan sangat jauh berbeda seperti

persamaan Schoklistsch dan Duboys pada perhitungan sedimen dasar dan persamaan

Einstein dan Lane & Kalinske pada perhitungan sedimen layang ini disebabkan adanya

beberapa variabel yang terdapat pada saluran terbuka yang tidak menyerupai kondisi

penelitian seperti variabel gradasi sedimen, konsentrasi sedimen,suhu,panjang saluran dan

distribusi kecepatan aliran.

Berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan, ukuran partikel sedimen juga

berpengaruh terhadap total angkutan sedimen yang terbawa karena semakin kecil ukuran

partikel sedimen juga semakin besar ini bisa dilihat dari perbandingan antara besarnya total

angkutan sedimen bed load dengan suspended load pada bukaan 15 total angkutan bed load

sebesar = 0,000199 m3/det sedangkan total angkutan sedimen suspended load sebesar =

0,000260 m3/det.

V-1

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian dapat di simpulkan bahwa :

1. Berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan, kecepatan aliran sangat berpengaruh

terhadap total angkutan sedimen yang terbawa karena semakin besar kecepatan

aliran menyebabkan besarnya total angkutan sedimen yang terbawa baik bed load

maupun suspended load juga semakin besar.

2. Berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan, semakin besar debit yang

dikeluarkan menyebabkan besarnya total angkutan sedimen yang terbawa baik bed

load maupun suspended load juga semakin besar.

3. Berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan, semakin besar debit yang

dikeluarkan, menyebabkan kecepatan aliran pada saluran juga semakin besar.

5.2 Saran

1. Dalam penentuan klasifikasi butiran sedimen, selain dengan menggunakan system

Sieve Analysis (analisa saringan) sebaiknya dilakukan pula analisa Hydrometer,

khususnya material sedimen yang sangat halus seperti lumpur.

2. Pada penelitian selanjutnya diharapkan untuk melakukan penelitain dengan

menggunakan saluaran terbuka ( Open Channel ) yang lebih panjang agar dapat

mewakili kondisi lapangan.

3. Pada penelitian selanjutnya diharapkan menggunakan variasi kemiringan yang

lebih banyak untuk mendapatkan hasil yang akurat dan lebih baik.

4. Pada saat melakukan penelitian dengan menggunakan saluran terbuka ( Open

Channel ) sebaiknya menggunakan plastisin yang ditempelkan pada bagian hulu (

V-2

Upstream ) untuk meredam gelombang sehingga aliran air yang dihasilkan tidak

bergelombang dan mudah mencapai kondisi stabil.

5. Pada penelitian selanjutnya diharapkan menambahkan lebih banyak faktor dan

variabel pendukung sehingga penelitian yang dilakukan di laboratoium dapan

menyerupai kondisi sebenarnya sehingga hasil yang didapatkan menjadi lebih

akurat.

6. Perlunya penyediaan alat pengukur tampungan debit yang lebih baik sehingga hasil

penelitian yang diperoleh lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Bambang Triatmojo., 1991, Hidrolika I, Beta offset, Yogyakarta

Bambang Triatmojo., 1993, Hidrolika II, Beta offset, Yogyakarta

Braja M.Das., 1995, Mekanika Tanah Jilid I, Erlangga, Surabaya.

Jurnal., Bab II Tinjauan Pustaka, Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara,

Sumatera.

Laboratorium Hidrolika Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin., 2008.

Penuntun Praktikum Mekanika Hidrolika, Makassar.

Laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.,

2008. Penuntun Praktikum Mekanika Tanah, Makassar.

Pallu, M. S., 2011. Diktat Sediment Transport, Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas

Hasanuddin, Makassar.

Pallu, M. S., 2012. Teori Dasar Angkutan Sedimen Di Dalam Saluran Terbuka, CV. Telaga

Zamzam, Makassar.

Rahmatullah dan Entin Kurnianingsih., 2004. Studi Pengaruh Turbulensi Terhadap

Angkutan Sedimen Dasar Pada Saluran Terbuka. Skripsi, Jurusan Sipil Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin, Makassar.

Sunngono kh, Ir., 1995, Buku Teknik Sipil, Nova, Bandung.

Hjulstrom, 1935. Dikutip Dari Pallu, M. S.,2012. Teori Dasar Angkutan Sedimen Di Dalam

Saluran Terbuka, CV.Telaga Zamzam, Makassar.

Persen

Lolo

s (

%)

LAMPIRAN 1

ANALISA SARINGAN (Sieve Analysis)

Project : Penelitian Mahasiswa S1

Laboratorium Mekanika Tanah

Location :

Description of sand :

Universitas Hasanuddin

Pasir berbutir kasar dan pasir

berbutir halus

Tested by : Hasbullah Anas

Date : Agustus 2012

Weight of Dry Sample = 500 gram

Saringan

No.

Diamete

r

Berat Tertahan

(gram)

Berat Kumulatif

(gram)

Persen (%)

Tertahan Lolos

4 4,75 0 0 0 100

10 2 27,5 27,5 5,5 94,5

18 0,84 35 62,5 12,5 87,5

40 0,425 231 293,5 58,7 41,3

60 0,25 135,5 429 85,8 14,2

100 0,15 30 459 91,8 8,2

200 0,075 23 482 96,4 3,6

Pan - 18 500 100 0

110

100

2 mm (Very Fine Gravel)

Diameter Sedimen

4,74 mm (Fine Grafel)

90

0,84 mm (Coars Sand)

80

70

60

50 0,425 mm (Medium Sand)

40

30

20 0,25 mm (Fine Sand)

10 0,15 mm (Very Fine Sand)

0,075 mm (Coarse Silt)

0

No. 4 No. 10 No. 18 No. 40 No. 60 No. 100 No. 200

Nomor Saringan

LAMPIARAN 2 Data pengukuran debit air pada kondisi normal 26 September 2012

Variasi debit WAKTU(dt) VOLUME (m3) DEBIT (m3/dtk) DEBIR RATA-RATA (m3/dtk) h (m) KECEPATAN (m/dtk) KEC, RATA-RATA (m/dtk) SUHU (ᴼC )

5

3,06 0,00219 0,00072 0,00072

0,02

0,0358 0,0361

28 3,10 0,00223 0,00072 0,0360

3,17 0,00231 0,00073 0,0364

6

3,06 0,00330 0,00108 0,00115

0,03

0,0359 0,0382

28 3,10 0,00351 0,00113 0,0377

3,15 0,00388 0,00123 0,0411

8 3,04 0,00681 0,00224

0,00237

0,04 0,0560

0,0592

28 3,10 0,00740 0,00239 0,0597 3,19 0,00790 0,00248 0,0619

11

2,97 0,00950 0,00320 0,00324

0,05

0,0640 0,0648

28 3,01 0,00980 0,00326 0,0651

3,10 0,01010 0,00326 0,0652

13

3,06 0,01220 0,00399 0,00407

0,06

0,0664 0,0678

28 3,08 0,01250 0,00406 0,0676

3,10 0,01287 0,00415 0,0692

15

3,06 0,01510 0,00493 0,00498

0,07

0,0705 0,0711

28 3,10 0,01540 0,00497 0,0710

3,15 0,01585 0,00503 0,0719


Bukaan

Waktu (dt) Volume (m3) V Total Debit (m3/dtk)

Vw Vs m3 Qw Qs

8

3,08 0,006000 0,000270 0,006270 0,001948 0,000088

3,14 0,007330 0,000300 0,007630 0,002334 0,000096

3,20 0,007810 0,000380 0,008190 0,002441 0,000119

11

3,06 0,009580 0,000515 0,010095 0,003131 0,000168

3,19 0,010290 0,000540 0,010830 0,003226 0,000169

3,25 0,010780 0,000580 0,011360 0,003317 0,000178

15

3,20 0,015140 0,000810 0,015950 0,004731 0,000253

3,25 0,015820 0,000840 0,016660 0,004868 0,000258

3,28 0,016760 0,000880 0,017640 0,005110 0,000268

LAMPIARN 3

Data penelitian pengukuran air dan sedimen

Jenis Agregat Badload: Tertahan Saringan # No. 10 ( 2 mm)

Bukaan

waktu (dt) Volume (m3) Vtotal Debit (m3/dtk)

Vw Vs m3 Qw Qs

8

3,05 0,006830 0,000190 0,007020 0,002239 0,000062

3,10 0,007540 0,000210 0,007750 0,002432 0,000068

3,15 0,007920 0,000230 0,008150 0,002514 0,000073

11

3,08 0,009400 0,000310 0,009710 0,003052 0,000101

3,14 0,010250 0,000350 0,010600 0,003264 0,000111

3,20 0,010450 0,000410 0,010860 0,003266 0,000128

15

3,15 0,015150 0,000610 0,015760 0,004810 0,000194

3,20 0,015440 0,000640 0,016080 0,004825 0,000200

3,30 0,015950 0,000670 0,016620 0,004833 0,000203

Jenis Agregat Suspendedload: Tertahan Saringan # No.40 ( 0.43 mm )


Variasi

Debit (Valve) Debit (m

3/dtk) Kecepatan (m/dtk)


8 0,002239

0,002395 0,000062

0,000068 0,055984

0,059882 0,001557377

0,001692107 0,002432 0,000068 0,060806 0,001693548 0,002514 0,000073 0,062857 0,001825397

11

0,003052 0,003194

0,000101 0,000113

0,061039 0,063879

0,002012987 0,002268262 0,003264 0,000111 0,065287 0,002229299

0,003266 0,000128 0,065313 0,0025625

15 0,004810

0,004823 0,000194

0,000199 0,068707

0,068895 0,00276644

0,002841339 0,004825 0,000200 0,068929 0,002857143 0,004833 0,000203 0,069048 0,002900433

Variasi

Debit (Valve) Debit (m

3/dtk) Kecepatan (m/dtk)


8 0,001948

0,002241 0,000088

0,000101 0,048701

0,056026 0,002191558

0,002516281 0,002334 0,000096 0,058360 0,002388535 0,002441 0,000119 0,061016 0,00296875

11

0,003131 0,003224

0,000168 0,000172

0,062614 0,064489

0,003366013 0,003440275 0,003226 0,000169 0,064514 0,00338558

0,003317 0,000178 0,066338 0,003569231

15 0,004731

0,004903 0,000253

0,000260 0,067589

0,070041 0,003616071

0,003713711 0,004868 0,000258 0,069538 0,003692308 0,005110 0,000268 0,072997 0,003832753

LAMPIRAN 4

Rekapitulasi data debit setelah penambahan material sedimen

REKAPITULASI DATA DEBIT UNTUK SEDIMEN

Jenis Agregat tertahan saringan No #10 (2 mm )

Jenis Agregat tertahan saringan No # 40 (0.43 mm)


LAMPIRAN 5

Tabel 3. Sistem Klasifikasi Unified*

Divisi utama

Simbol

kelompok

Nama umum

T

anah

Ber

bu

tir

Kas

ar

Leb

ih d

ari

50

% b

uti

ran

ter

tah

an p

ada

ayak

an N

o. 20

0

K

erik

il 5

0%

ata

u l

ebih

dar

i

frak

si k

asar

ter

tah

an p

ada

ayak

an N

o.

4

K

erik

il b

ersi

h

(han

ya

ker

ikil

)

GW Kerikil bergradasi-baik dan campuran

kerikil-pasir, sedikit atau sama sekali

tidak mengandung butiran halus.

GP

Kerikil bergradasi-buruk dan campuran kerikil-pasir, sedikit atau

sama sekali tidak mengandung butiran halus.

Ker

ikil

den

gan

bu

tira

n

hal

us

GM Kerikil berlanau, campuran kerikil- pasir-lanau.

GC Kerikil berlempung, campuran

kerikil-pasir-lempung.

P

asir

leb

ih d

ari

50

% f

rak

si

kas

ar l

olo

s ay

akan

No

. 4

P

asir

ber

sih

(han

ya

pas

ir)

SW Pasir bergradasi-baik, pasir

berkerikil, sedikit atau sama sekali tidak mengandung butiran halus.

SP Pasir bergradasi-buruk dan pasir

berkerikil, sedikit taua sama sekali

tidak mengandung butiran halus.

Pas

ir

den

gan

bu

tira

n

hal

us

SM

Pasir berlanau, campuran pasir-lanau.

SC Pasir berlempung, campuran pasir- lempung.

Tan

ah B

erb

uti

r H

alu

s

50

% a

tau

leb

ih l

olo

s ay

akan

No

.20

0

Lan

au d

an L

emp

ung

Bat

as

cair

50

% a

tau

ku

rang

ML Lanau anorganik, pasir halus sekali, serbuk batuan, pasir halus berlanau

atau berlempung

CL

Lempung anorganik dengan

plastisitas rendah sampai dengan

sedang lempung berkerikil, lempung

berpasir, lempung berlanau, lempung

“kurus” (lean clays).

OL Lanau-organik dan lempung berlanau organik dengan plastisitas rendah.

Lan

au d

an L

emp

ung

Bat

as c

air

leb

ih d

ari

50

%

MH Lanau anorganik atau pasir halus

diatomae, atau lanau diatomae, lanau yang elastis.

CH Lempung anorganik dengan

plastisitas tinggi, lempung “gemuk”

(fat clays).

OH Lempung anorganik dengan

plastisitas sedang sampai dengan

tinggi.

Tanah-tanah dengan kandungan organik

sangat tinggi

PT

Peat (gambut), muck, dan tanah-tanah

lain dengan kandungan organik

tinggi. *Menurut ASTM (1982)

Berdasarkan tanah yang lolos ayakan 75 mm (3 in)

(Sumber: Braja M.Das (1995), Mekanika Tanah, Jilid I. Hal 71, Erlangga, Surabaya)

LAMPIRAN 6 Tabel Kekentalan Viskositas Kinematik Air Pada Tekanan Atmosfir

Sumber : Ray K.Linsey, dkk,Teknik Sumber Daya Air, 1991, hal 314

Eg. At 20 0C Kinematik Viscosity of Water is 1.002 x 10-6 (m2/ s)

LAMPIRAN 7 Tabel Koefisien Manning

BAHAN KOEFISIEN MANNING

n

Besi tuang dilapis 0,014

Kaca 0,01

Saluran Beton 0,013

Bata dilapisi mortar 0,015

Pasangan batu dari semen 0,025

Saluran tanah bersih 0,022

Saluran tanah 0,03

Saluran dengan dasar batu dan tebing rumput 0,04

Saluran pada galian batu cadas 0,04

Sumber : Prof. Dr. Ir. Bambang Triadmodjo, CES., DEA, Hidraulika II, Hal 113

LAMPIRAN 8

DOKUMENTASI PENELITIAN

TUGAS AKHIR STUDI EXPERIMEN HUBUNGAN...

Documents

Transcript of TUGAS AKHIR STUDI EXPERIMEN HUBUNGAN...