perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS
SERENAN-CEPU
HALAMAN JUDUL
ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO’S SEDIMENT TRANSPORT
IN SERENAN-CEPU SEGMENT
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Disusun oleh:
AHMAD GHUFRON ISMAIL
NIM I0108048
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS
SERENAN-CEPU
HALAMAN PERSETUJUAN
ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO’S SEDIMENT TRANSPORT
IN SERENAN-CEPU SEGMENT
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Disusun Oleh :
AHMAD GHUFRON ISMAIL
NIMI0108048
Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan:
Dosen Pembimbing I
Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng
NIP. 19510710 198103 1 003
Dosen Pembimbing II
Ir. Suyanto, MM
NIP. 19520317 198503 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
HALAMAN PENGESAHAN
ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS
SERENAN-CEPU
ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO’S SEDIMENT TRANSPORT
IN SERENAN-CEPU SEGMENT
SKRIPSI
Disusun Oleh :
AHMAD GHUFRON ISMAIL
NIMI0108048
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada :
Hari : Jumat
Tanggal : 22 Maret 2013
Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng .......................................
NIP. 19510710 198103 1 003
Ir. Suyanto, MM .......................................
NIP. 19520317 198503 1 001
Ir. Solichin, MT .......................................
NIP. 19600110 198803 1 002
Ir. Sudarto, MSi .......................................
NIP. 19570327 198603 1 002
Mengesahkan,
Ketua Jurusan
Teknik Sipil
Fakultas Teknik UNS
Ir. Bambang Santosa, MT
NIP. 19590823 198601 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
MOTTO
dom neng khpong khpuh min smer ukdom pheak rea year neung kon kattanyu
orang yang punya Kekuasaan yang tinggi itu tidak bagus atau tidak lebih baik dari
orng yang punya istri sholehah dan anak yang sholeh (Pepatah dari Kamboja-ss)
Demi waktu Dhuha dan demi malam apabila telah sunyi..
Tuhanmu tak akan meninggalkanmu dan tidak pula membencimu..
Dan sungguh masa depan itu lebih baik dari permulaan..
Dan sungguh Tuhanmu pasti akan memberikan karunia-Nya kepadamu sehingga
kamu bahagia..
(Q.S. Adh-Dhuha 1-5)
PERSEMBAHAN
Kedua orangtuaku dan semua keluarga, terimaksih atas semua doa dan
bantuannya Mbak Fatih, ‘Ain, Yusron, dan Ida
Bapak/ibu guru dan dosen ku, terimakasih atas semua bantuan untuk
mendewasakan aku
Temen-temen BIKRO dan EEC, Joko, Wati, Uun, Mbak Nur, Arum, Hakim,
Visiyo, salman, vina
Tim sedimen Andimus, n Nur Hiday, + Joko lis
Teman-teman HMS, SIM, dan SKI, berbuatlah untk izzul Islam wal Muslimin
Semua sahabat mentor Rumah Zakat ICD jebres, Pengelola TPQ Juara, Pengurus
RSN, dan seluruh amil Rumah zakat
My angels without wings, adek-adek pembinaan ICD Jebres dan TPQ Juara,
terimakasih, yang membuat hari-hariku cerah, dan aku yakin kalianlah Juaranya
(^.^)v
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
ABSTRAK
Ahmad Ghufron Ismail.2013.Analisis Angkutan Sedimen Bengawan Solo
Ruas Serenean-Cepu. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Masalah sedimentasi yang terjadi pada Bengawan Solo cukup memprihatinkan
karena berpotensi menimbulkan banjir disepanjang alur sungai. oleh karenanya,
diperlukan kajian mengenai sedimentasi untuk mengetahui seberapa besar
angkutan sedimen yang terjadi di Bengawan Solo. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui karakteristik angkutan sedimen yang terjadi serta mencari metode
pendekatan yang tepat untuk analisis angkutan sedimen pada Bengawan Solo.
Penelitian ini dilakukan dengan pengambilan sampel sedimen dan pengukuran
debit pada titik Serenan, Jurug, Kajangan, dan Cepu. Sampel sedimen dianalisis di
laboratorium untuk memperoleh karakteristik sedimen yang meliputi analisis berat
jenis, konsentrasi, serta gradasi butiran. metode pendekatan yang tepat untuk
analisis angkutan sedimen dilakukan dengan membandingkan hasil angkutan
sedimen pada obervasi lapangan dengan analisis menggunakan persamaan yang
diusulkan oleh Ackers-White, Engelund-Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter
Muller Toffaleti dan Yang.
Hasil penelitian menunjukan bahwa butiran sedimen pada sungai berkisar antara
0,04-0,06 mm dan masuk dalam katagori Coarse silt. Berat jenis sedimen rata-rata
sebesar 3,05. Hasil observasi lapangan, angkutan sedimen pada ruas Serenan,
Jurug, Kajangan, dan Cepu berturut turut sebesar 1844,90 ton/hari, 3995,52
ton/hari, 3558,35 ton/hari dan 10190,55 ton/hari pada masing masing debit aktual.
Analisis metode perhitungan angkutan sedimen dengan metode Meyer-Peter
Muller menunjukan rasio kesesuaian 0,97 pada ruas Serenan. Metode Meyer Peter
Muller dapat dipakai untuk menganalisis angkutan sedimen dengan rasio
kesesuaian 5,80. Metode Engelund-Hansen bisa digunakan untuk menganalisis
daerah Kajangan dengan rasio kesesuaiannya sebesar 0,56. Analisis angkutan
sedimen dengan metode Meyer-Peter Muller pada ruas Cepu dengan rasio
kesesuaian sebesar 0,46.
Kata kunci : Angkutan Sedimen, Bengawan Solo, Serenan, Jurug, Cepu, dan
Kajangan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
ABSTRACT
Ahmad Ghufron Ismail.2013. Analysis Of Bengawan Solo’s Sediment
Transport In Serenan-CepuSegment. Final Assignment. Departement of Civil
Engineering. Engineering Faculty. Sebelas Maret University. Surakarta.
The existence of sediment often brings harm and reduce the function of water
infrastructure that is built up. Therefore, the engineering is required to reduce
more of sediment deposition. This effort requires data of sediment transport.
purpose of this research is to investigate the characteristics of sediment transport
and to find the right approach for the analysis of sediment transport in Solo River
by comparing the formula of the approach used with the field observations
sediment samples was taken after measured discharge at the point Serenan, Jurug,
Kajangan, and Cepu. Sediment samples were analyzed in the laboratory include
analysis of density, concentration, and particle grading. Flow parameters obtained
by processing geometry data and flow data and then used as the variable
calculation. Sediment transport analysis methods used include Ackers-White,
Engelund-Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter Muller and Yang.
The results show that the grain of sediment in the river is ranged from 0,04 to
0,06 mm and included in the category Coarse silt. Sediment density average is
3,05. The results of field observations,sediment transport on Serenan, Jurug,
kajangan, and Cepu segmen is 1844,90 tons/day, 3995,52 tons/day, 3558,35
tons/day and 10190,55 tons/day on each actual discharge. sediment transport
calculations by the method of Meyer-Peter Muller showed the suitability ratio of
0,97 at Serenan segment. Meyer Peter Muller method can be used to analyze
sediment transport with a suitability ratio of 5,80. Engelund-Hansen method can
be used to analyze Kajangan area but need to be multiplied by the ratio of
compliance of 0,56. Analysis of sediment transport by the method of Meyer-Peter
Muller on segment Cepu also need to be multiplied by the ratio of compliance of
0,46.
Keywords: SedimentTransport, BengawanSolo,Serenean, Jurug, Cepu,
andKajangan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas limpahan rahmat dan
hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan
judul ”Analisis Angkutan Sedimen Bengawan Solo Ruas Serenan-Cepu” guna
memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan,
dukungan, dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada:
1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
3. Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng selaku dosen pembimbing I.
4. Ir. Suyanto, MM selaku dosen pembimbing II.
5. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT selaku dosen pembimbing akademik.
6. Dosen Penguji skripsi.
7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
8. Segenap Direksi dan karyawan Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan Solo
Surakarta dan Balai Sungai surakarta yang telah memberikan banyak bantuan
sehingga terlaksananya penulisan ini.
9. Sahabat Tim Sedimen 2008 atas kerja tim yang kompak.
10. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil
11. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis
dengan tulus ikhlas.
Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan
di masa mendatang dan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi
penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta, 05 April 2013
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................................. ii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................. iii
MOTTO ................................................................................................................. iv
PERSEMBAHAN .................................................................................................. iv
ABSTRAK .............................................................................................................. v
ABSTRACT ........................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ........................................................................................... vii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ........................................................................ xii
GLOSSARY ........................................................................................................ xiv
BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................... 1
1.1 LATAR BELAKANG MASALAH .......................................................... 1
1.2 RUMUSAN MASALAH .......................................................................... 2
1.3 BATASAN MASALAH ........................................................................... 2
1.4 TUJUAN PENELITIAN ........................................................................... 2
1.5 MANFAAT PENELITIAN ....................................................................... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ................................. 4
2.1 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 4
2.1.1 Aliran Sungai .............................................................................. 5
2.1.2 Sedimen ...................................................................................... 5
2.2 LANDASAN TEORI ................................................................................ 7
2.2.1 Aliran Mantap (Steady Flow) ........................................................ 7
2.2.2 Koefisien Kekasaran Manning ...................................................... 7
2.2.3 Sedimen ...................................................................................... 9
2.2.4 Angkutan Sedimen..................................................................... 11
BAB 3 METODE PENELITIAN ....................................................................... 17
3.1 LOKASI PENGAMBILAN SAMPEL ..................................................... 17
3.2 DATA YANG DIPERLUKAN ................................................................ 18
3.3 METODE PENGAMBILAN SAMPEL ................................................... 18
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
3.4 PENGOLAHAN DATA ......................................................................... 21
3.5 TAHAPAN PENELITIAN ...................................................................... 22
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ......................................................... 23
4.1 LETAK PENGAMBILAN SAMPEL ....................................................... 23
4.2 ANALISIS BUTIRAN SEDIMEN ........................................................... 23
4.2.1 Konsentrasi Sedimen ................................................................. 24
4.2.2 Berat Jenis Sedimen ................................................................... 24
4.2.3 Distribusi butiran ....................................................................... 25
4.3 ANALISIS ALIRAN SUNGAI ............................................................... 26
4.4 ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN ...................................................... 27
4.5 PEMBAHASAN .................................................................................... 29
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 31
5.1 KESIMPULAN ...................................................................................... 31
5.2 SARAN ................................................................................................. 31
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... xvi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Koefisien Kekasaran Manning ..................................................................... 8
Tabel 2.2 Klasifikasi Material Sedimen Berdasarkan Pada Skala Klasifikasi American
Geophysical Union (AGU) ......................................................................................... 9
Tabel 2.3 Kisaran Jangkauan Parameter pada Analisis Angkutan Sedimen .................. 11
Tabel 4.1 Titik Pengambilan Sampel Sedimen .......................................................... 23
Tabel 4.2 Konsentrasi Sedimen (Ct) .......................................................................... 24
Tabel 4.3 Berat Jenis Sedimen (Gs) .......................................................................... 24
Tabel 4.4 Distribusi butiran Sedimen Serenan dan Jurug ............................................ 25
Tabel 4.5 Distribusi butiran Sedimen Kajangan dan Cepu .......................................... 25
Tabel 4.6 Diameter Butiran yang Mewakili Perhitungan ............................................ 26
Tabel 4.7 Parameter Sungai Hasil Analisis Debit Aktual ............................................ 27
Tabel 4.8 Angkutan Sedimen dari Data Observasi Lapangan ...................................... 28
Tabel 4.9 Output Analisis Angkutan Sedimen dengan HEC-RAS ............................... 29
Tabel 4.10 Hasil Perbandingan Angkutan Sedimen Analisis dengan Pengukuran ......... 30
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Ilustrasi rumus persamanaan energi pada aliran mantap ............................ 7
Gambar 3.1 Lokasi Pengambilan sampel .................................................................. 17
Gambar 3.2 Current meter dengan Nomer Kincir 4-277314 ...................................... 19
Gambar 3.3 Sediment Sampler jenis USDH-48 ......................................................... 19
Gambar 3.4 Sketsa Lokasi Pengambilan Sampel ....................................................... 20
Gambar 3.5 Diagram Penelitian ............................................................................... 22
Gambar 4.1 Profil Memanjang Bengawan Solo ........................................................ 27
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
*u
f =Perbandingan rasio kecepatan geser sampai kecepatan jatuh
sesuaidefinisi dari Laursen
= kecepatan endap (m/s)
s = Berat jenis butiran (m)
s = rapat massa butir
w = Berat jenis air (m/s)
A = Parameter mobilitas sedimen kritis (ton/hari)
Cc = Koefisien fungsi angkutan sedimen
C = konsentrasi sedimen (mg/l)
D = Kedalaman efektif (m)
D = Kedalaman efektif aliran (m2/s)
d = diameter butiran (m)
dm = diameter butiran (m)
F1 = koefisien endap
Fgr = Parameter mobilitas sedimen (ton/hari)
g = Percepatan grafitasi(m/s2)
G = Berat jenis air (m/s)
Ggr = Parameter angkutan sedimen (ton/hari)
gs = Angkutan sedimen total (ton/hari)
gssL = Angkutan sedimen melayang di zona bawah (ton/hari)
gssM = Angkutan sedimen melayang di zona tengah (ton/hari)
gssU = Angkutan sedimen melayang di zona atas (ton/hari)
he = kehilangan tinggi energi (m)
k = faktor konversi satuan (= 0,0864)
kr = Koefisien kekasaran
kr’ = Koefisien kekasaran berdasarkan butiran
M = Konsentrasi sedimen (mg/lt)
n = Eksponen transisi tergantung ukuran sedimen
nv = Koefisien suhu
Q = debit aliran sungai (m3/s)
Qs = angkutan sedimen (ton/hari)
R = Radius hidrolik(m)
Se = Energi gradien
s = Berat jenis sedimen
S = rapat massa butir
u* = Kecepatan geser (m/s)
V = kecepatan aliran (m/s)
v = Viskositas Kinematik (m2/s)
v1, v2 = kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m²/s)
Vas = Volume air sampel (ml)
Vcr = Kecepatan kritis (m/s)
Ws = Berat sedimen kering (gr)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
Y1, Y2 = kedalaman aliran (m)
z = Koefisien hubungan antara sedimen dan karakteristik hidrolis
Z1, Z2 = elevasi dasar saluran (m)
α1, α2 = koefisien bobot kecepatan
γ = Satuan berat air(gr/cc)
γs = Bobot dari sedimen (gr/cc)
τc = Tegangan geser dasar maksimum
τo = Tegangan dasar saluran rata-rata (m/s)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
GLOSSARY
Wash load = angkutan partikel halus yang dapat berupa
lempung (silk) dan debu (dust), yang terbawa
oleh aliran sungai
Suspended load = sedimen bergerak di dalam alur sungai sebagai
sedimen tersuspensi (suspended sediment)
dalam air yang mengalir dan sebagai muatan
dasar (bed load) yang bergeser atau
menggelinding sepanjang dasar saluran
Bed load = pertikel sedimen yang bergerak tidak jauh dari
dasar sungai dan bergerak secara bergeser,
merayap, menggelinding atau meloncat.
Total load = jumlah dari suspended loaddan bed load
Point-integrated
sampling
= metode pengukuran arus pada sungai yang
dilakukan dengan mentukan bebrapa titik sesuai
kedalaman sungai tersebut
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG MASALAH
Bengawan Solo merupakan sungai yang terpanjang di Pulau Jawa yang melewati
dua provinsi yaitu Jawa Tengah dan Jawa Timur yang membentang dari
kabupaten Wonogiri, Jawa Tengah, hingga bermuara di kabupaten Lamongan,
Jawa Timur. Pada hulu sungai terdapat bendungan Gajah Mungkur yang
digunakan untuk melayani kebutuhan irigasi di berbagai wilayah kabupaten.
Bengawan solo sekarang sedang mengalami masalah sedimentasi yang cukup
memprihatinkan. Hal tersebut dapat dilihat secara visual bahwa air pada
bengawan Solo terlihat sangat keruh di sepanjang sungai dari hulu hingga hilir
sungai. Sedimentasi yang terjadi pada sungai tersebut diindikasikan merupakan
dampak erosi yang di sebabkan oleh adanya perubahan tata guna lahan yang
kurang memperhatikan aspek lingkungan.
Salah satu dampak yang ditimbulkan oleh sedimentasi sungai adalah perubahan
morfologi sungai misalnya pendangkalan pada dasar sungai. Pendangkalan ini
mengakibatkan berkurangnya daya tampung yang dapat meningkatkan potensi
terjadinya banjir disepanjang alur sungai.
Pengukuran angkutan sedimen biasanya diukur secara langsung dengan alat
sediment sampler. Sedangkan banyak teori maupun pendekatan metode yang
dapat digunakan untuk mengetahuiangkutan sedimen, beberapa diantaranya
Ackers-White, Engelund-Hansen, Laursen, Meyer-Peter Muller, Tofalleti dan
Yang. Pemilihan teori maupun pemilihan metode yang tepat untuk mengukur
angkutan sedimen di Bengawan Solo belum pernah dilakukan. Oleh sebab itu,
metode pendekatan tersebut perlu dicoba.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
1.2 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan uraian latar belakang, dapat dirumuskan masalah sebagai berikut:
a. Bagaimana karakteristik angkutan sedimen pada Bengawan Solo Ruas
Serenan-Cepu?
b. Apa metode pendekatan yang tepat untuk menganalisis angkutan sedimen
Bengawan SoloRuas Serenan-Cepu?
1.3 BATASAN MASALAH
Untuk membatasi permasalahan agar penelitian ini lebih terarah dan tidak meluas,
maka perlu adanya pembatasan sebagai berikut:
a. Lokasi penelitian adalah ruas Bengawan Solo dari Jembatan Serenan hingga
Jembatan Cepu.
b. Data geometri sungai yang berupa long profile dan crosssection diperoleh
dari Balai Sungai.
c. Sampel sedimen diambil Pada Bulan Desember 2012-Januari2013.
d. Sampel sedimen yang diambil adalah suspended sediment.
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
a. Mengetahui karakteristik angkutan sedimen Bengawan Solo Ruas Serenan-
Cepu.
b. Memperoleh metode pendekatan yang tepat untuk menganalisis angkutan
sedimen pada Bengawan Solo Ruas Serenan-cepu.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
1.5 MANFAAT PENELITIAN
1. Manfaat teoritis, sebagai tambahan informasi dalam analisis angkutan
sedimen.
2. Manfaat praktis yang diperoleh yaitu memberikan tambahan informasi
mengenai karakteristik angkutan sedimen yang ada di Bengawan Solo antara
jembatan Serenan sampai jembatan Cepu.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.1 TINJAUAN PUSTAKA
Penelitian mengenai analisis sedimen sudah sering dilakukan di Indonesia pada
berbagai sungai dan saluran. Diantaranya, Sucipto (2008) meneliti tentang
sedimen di Sungai Kaligarang, Semarang dengan laju sedimentasi sebesar
26.426,36 ton/tahun. Tedjo M. (2010) juga melakukan optimasi parameter
angkutan sedimen yang disimulasikan kedalam tangki dan membandingkan
dengan hasil sedimen layang observasi pada sungai Lusi di Kabupaten Blora,
Jawa Tengah. Penelitian tersebut memberikan hasil keluaran model dengan
akurasi yang baik dengan kesalahan relatif sebesar 0,0001 % dan koefisien
korelasi yang terjadi sebesar 0,9620. Ismail (2008) mencoba memprediksi
sedimentasi Kali Mas di Surabaya dengan berbagai metode untuk bed load yaitu
Meyer-Peter Muler, Einstein, dan Frijlink yang mempunyai laju sedimen masing-
masing metode sebesar1 6,9 m3/hari, 0,12 m3/hari, dan 5,56 m3/hari. JB. Sunardi
(2010) menemukan bahwa metode Madsen dan Grant (1976) dapat dipakai
sebagai analisis angkutan sedimen pada kombinasi aliran searah dan gelombang
dengan dilakukan modifikasi formula. Mochammad Fadlun (2009) melakukan
penelitian pengendalian sedimen di Sungai Deli dengan menggunakan berbagai
macam metode dan akhirnya dipilih metode Meyer-Peter Muler dengan nilai chi-
square sebesar 0,0193 yang sesuai dengan kondisi pada sungai Deli. Sedangkan
penelitian ini mengkaji angkutan sedimen pada Bengawan Solo dengan
pendekatan metode yang seperti dilakukan pada peneliti-peneliti yang lain, yaitu
membandingkan nilai angkutan sedimen yang diperoleh dari hasil observasi
dengan teori yang ada.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
2.1.1 Aliran Sungai
Bambang Triatmodjo (1993) menyatakan bahwa aliran mantap (steady flow)
terjadi apabila variabel aliran yang berupa kecepatan, tekanan, rapat massa,
tampang aliran dan debit aliran dalam suatu titik tidak mengalami perubahan
terhadap waktu. Steady flow terbagi menjadi dua macam sifat aliran yaitu Aliran
seragam (uniform flow) dan aliran tak seragam (non uniform flow).
Aliran tak mantap (unsteady flow) terjadi apabila variabel aliran dalam suatu titik
berubah terhadap waktu. Karena keterbatasan data, penelitian ini mengasumsikan
aliran pada Bengawan Solosebagai sungai dengan aliran mantap (steady flow).
2.1.2 Sedimen
Sedimentasi adalah proses terangkutnya material-material padat dari berbagai
ukuran oleh suatu aliran air maupun angin yang diendapkan pada tempat tertentu.
Selanjutnya material-maerial padat yang terangkut pada proses sedimentasi biasa
disebut sedimen (Arsyad dalam Kelompok Kerja Erosi dan Sedimentasi, 2002).
Menurut Van Rijn (dalam Gary W. Brunner, 2010) Aliran air akan membawa
hanyut bahan-bahan sedimen, yang menurut mekanisme pengangkutannya dapat
dibedakan menjadi 2 (dua) macam, yaitu muatan dasar (bed load) dan muatan
melayang (suspended load).
Kriteria umum dalam penentuan muatan layang ialah perbandingan antara
kecepatan gesek (U*) dan kecepatan jatuh (W), yaitu apabila U*/W> 1,5 maka
termasuk sebagai muatan melayang. Sedangkan untuk muatan dasar dibatasi
bahwa elevasi partikel pada saat pergerakannya di dalam air maksimum 2 sampai
3 kali dari ukuran diameter butirnya, jika lebih dari itu maka termasuk muatan
melayang.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
Parameter-parameter yang digunakan pada perhitungan angkutan sedimen antara
lain kecepatan saluran, diameter rata-rata dan diameter yang mewakili partikel
sedimen, massa jenis dari air maupun sedimen, suhu, serta morfologi sungai.
Tidak semua pendekatan angkutan sedimen menggunakan parameter tersebut,
tetapi ada beberapa faktor koreksi untuk menyesuaikan rumus-rumus dasar dalam
pengukuran angkutan sedimen (Gary W. Brunner, 2010).
Banyak peneliti memakai beberapa persamaan dan membandingkannya dengan
observasi lapangan untuk memperoleh persamaan yang cocok dengan kondisi
lapangan. Persamaan angkutan sedimen beban total dapat diklasifikasikan dalam
tiga bagian (Julien dalam R. J. Kodoatie, 2001):
1. Persamaan berdasarkan advection-diffusion, seperti Einsten, Toffalett, Colby
dan Simons Li Fullerton. Dua metode terakhir merupakan penyederhanaan
metode Einsten.
2. Persamaan berdasarkan konsep energy dan kuat arus (stream power), seperti
Laursen, Bagnold, Engelund-Hansen, Ackers-White dan Yang.
3. Persamaan berdasarkan analisis regresi dari data komprehensif, seperti Shen-
Hung, Brownlie, Karim-Kennedy dan Karim.
Penelitian ini juga membandingkan hasil angkutan sedimen pada obervasi
lapangan dengan analisis menggunakan persamaan yang diusulkan oleh Ackers-
White, Engelund-Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter Muller Toffaleti dan
Yang.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
2.2 LANDASAN TEORI
2.2.1 Aliran Mantap (Steady Flow)
Aliran steady flow didasarkan pada persamaan energi yang dinyatakan dalam
persamaan sebagai berikut:
ehg
vZY
g
vZY
22
2
1111
2
2222
(2.1)
dengan:
Y1, Y2 = kedalaman aliran (m)
Z1, Z2 = elevasi dasar saluran (m)
v1, v2 = kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m²/s)
α1, α2 = koefisien bobot kecepatan
g = percepatan gravitasi (m/s2)
he = kehilangan tinggi energi (m)
Rumus persamaan energi diilustrasikan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Ilustrasi rumus persamanaan energi pada aliran mantap
2.2.2 Koefisien Kekasaran Manning
Koefisienkekasaran manning menurut SK SNI 2830:2008 ditampilkan dalam
Tabel 2.1.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Tabel 2.1 Koefisien Kekasaran Manning
Kondisi dan tipe alur Kekasaran Manning
Min normal Maks
A. Sungai Kecil (Lebat muka air < 30 m)
I. Mengalir pada Dataran rendah
1. Alur Bersih, lurus, elevasi muka air penuh, tidak ada celah
atau bagian yang dalam 0,025 0,030 0,033
2. Sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu dan rumput
tanaman 0,030 0,035 0,040
3. Alur Bersih, melingkar, dengan bagian dalam dan dangkal 0,033 0,040 0,045
4. Sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu dan rumput
tanaman 0,035 0,045 0,050
5. Sama seperti diatas tetapi elevasi muka air lebih rendah dan
lebih banyak perubahan kemiringan dan lebar 0,040 0,048 0,055
6. sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu 0,045 0,050 0,060
7. Penggal sungai dengan aliran pelan, penuh rumput, dengan
kolam yang dalam 0,050 0,070 0,080
8. Alur banyak rumput, alur-alur yang dalam atau lintasan banjir
dengan tegakan pohon dan semak 0,075 0,100 0,150
II. Sungai pengunungan, pada alur tidak ada vegetasi, tebing sungai
curam, pohonan semak pada tebing tenggelam saat muka air
tinggi
1. Dasar sungai ; Krikil, Krakal, dengan beberapa batu-batu
besar 0,030 0,040 0,050
2. dasar sungai ; Krakal dengan batu-batu besar 0,040 0,050 0,070
B. Bantaran Banjir
I. Bantaran untuk padang gembalaan (padang rumput), tanpa semak
belukar
1. Rumput rendah 0,025 0,030 0,035
2. Rumput Tinggi 0,030 0,035 0,050
II. Bantaran untuk tegalan
1. Tidak ada tanaman 0,020 0,030 0,040
2. Tanaman dewasa ditanam berderet 0,025 0,035 0,045
3. Tanaman dewasa ditanam tidak berderet 0,030 0,040 0,050
III. Bantaran ditumbuhi semak belukar
1. Semak jarang, rumput lebat 0,035 0,050 0,070
2. Semak dan pohon jarang 0,040 0,060 0,080
3. Semak sedang sampai lebat 0,070 0,100 0,160
IV. Bantaran dengan pohon-pohon
1. Pohon ditanam rapat, pohon lurus 0,110 0,150 0,200
2. Tanah yang dibersihkan dengan tunggul tanaman, yang tidak
tumbuh 0,030 0,040 0,050
3. Sama seperti diatas, tetapi tunggul kayu ditumbuhi daun
lebat 0,050 0,060 0,080
4. Tagekan pohon rapat, pohon yang rendah sedikit, sedikit
semak belukar, tinggi muka air dibawah ranting pohon 0,080 0,100 0,120
5. Sama Seperti diatas, tetapi tinggi muka air banjir mencapai
ranting pohon 0,100 0,120 0,160
C. Sungai besar (lebar muka air banjir > 30 m) Nilai n lebih rendah dari
sungai kecil pada kondisi yang sama, sebab tebing sungai relatif lebih
kecil dari luas tampang basah, sehingga tahanan geser lebih kecil
I. Mengalir pada Dataran rendah
1. Bagian yang teratur tanpa batu-batu besar dan semak 0,025 - 0,060
2. bagian yang tidak teratur dan kasar 0,035 - 0,100
Sumber: SNI 2830:2008
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
2.2.3 Sedimen
a. Butiran sedimen
Bentuk butiran akan mempengaruhi kecepatan endap partikel. Butiran yang pipih
mempunyai kecepatan endap lebih kecil dan lebih sulit bergerak daripada butiran
yang berbentuk relatif bulat. Untuk menganalisis sedimen, diperlukan data-data
diameter sedimen yang mewakili. Diameter sedimen yang mewakili meliputi D50,
D84 dan D90. Angka indeks merupakan nilai prosentase diameter butiran pada
distribusi butiran sedimen. Ukuran kelas angka standar berdasarkan pada skala
klasifikasi American Geophysical Union (AGU) ditunjukkan pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Klasifikasi Material Sedimen Berdasarkan Pada Skala Klasifikasi
American Geophysical Union (AGU)
No Sediment Material
Grain Diameter
Range
(mm)
Geometric Median
Diameter
(mm)
1 Clay 0,002 – 0,004 0,003
2 Very Fine Silt 0,004 – 0,008 0,006
3 Fine Silt 0,008 – 0,016 0,011
4 Medium Silt 0,016 – 0,032 0,023
5 Coarse Silt 0,032 – 0,0625 0,045
6 Very Fine Sand 0,0625 – 0,125 0,088
7 Fine Sand 0,125 – 0,25 0,177
8 Medium Sand 0,25 – 0,5 0,354
9 Coarse Sand 0,5 – 1 0,707
10 Very Coarse Sand 1 – 2 1,41
11 Very Fine Gravel 2 – 4 2,83
12 Fine Gravel 4 – 8 5,66
13 Medium Gravel 8 – 16 11,3
14 Coarse Gravel 16 – 32 22,6
15 Very Coarse Gravel 32 – 64 45,3
16 Small Cobbles 64 – 128 90,5
17 Large Cobbles 128 – 256 181
18 Small Boulders 256 – 512 362
19 Medium Boulders 512 – 1024 724
20 Large Boulders 1024 – 2048 1448
Sumber: Gary W Brunner, 2010
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
b. Kerapatan Massa
Sedimen umumnya berasal dari peristiwa disintegrasi batuan. Rapat massa butiran
sedimen umumnya tidak banyak berbeda. Karena kondisi dominan dalam sedimen
alam, maka nilai rapat massa dianggap s= 2650 kg/m3. Untuk lempung s= 2500-
2700 kg/m3.
c. Konsentrasi Sedimen Melayang
Konsentrasi sedimen melayang merupakan perbandingan jumlah sedimen yang
terkandung dalam air. Konsentrasi ditentukan dengan rumus:
6x10Vas
WsC (2.2)
dengan,
C = Konsentrasi sedimen (mg/lt)
Ws = Berat sedimen kering (gr)
Vas = Volume air sampel (ml)
d. Angkutan Sedimen
Untuk menetukan angkutan sedimen pada saat pengukuran menggunakan
persamaan sebagai berikut:
Qs = k.C.Q (2.3)
dengan,
Qs = angkutan sedimen (ton/hari)
k = faktor konversi satuan (= 0,0864)
C = konsentrasi sedimen (mg/l)
Q = debit aliran sungai (m3/s)
e. Kecepatan Endap
Kecepatan endap () sangat penting dalam masalah suspensi dan
sedimentasi.Kecepatan endap ditentukan oleh persamaan kesetimbangan antara
berat butir dalam air dan berat butir mengendap. Rubey (Gary W. Burnner, 2010)
menyarankan kecepatan endap pada tanah menggunakan rumus:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
1)(ρ g.d.F ω s1 (2.4)
dengan,
1)(ρ .g.d
36.v
1)(ρ .g.d
36.v
3
2 F
s
3
2
s
3
2
1
(2.5)
dengan,
d = diameter butiran (m)
s = rapat massa butir
v = Viskositas Kinematik (m2/s)
F1 = koefisien endap
= kecepatan endap (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
2.2.4 Angkutan Sedimen
Angkutan sedimen dapat dihitung dengan rumus-rumus yang telah dikembangkan
pada penelitian-penelitan sebelumnya. Jangkauan parameter pada masing-masing
rumus tidak dibatasi. Gary W. Burner (2010) menyatakan bahwa jangkauan
parameter yang disajikan pada Tabel 2.3 hanya merupakan pedoman awal untuk
memilih metode mana yang akan digunakan, karena hasil perhitungan dengan
rumus tersebut bernilai baik dengan parameter yang berada diluar jangkauan yang
tersaji pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Kisaran Jangkauan Parameter pada Analisis Angkutan Sedimen
Metode Diameter
(mm)
diameter
median
(mm)
specific
gravity
Kecepatan
(fps)
Kedalaman
(ft)
gradien
energi
lebar
saluran
(ft)
Ackers-
White 0,04-7,00 - 1,0-2,7 0,07-7,1 0,01-1,4
0,00006-
0,037 0,23-4
Engelund-
Hansen - 0,19-0,93 - 0,65-6,34 0,19-1,33
0,000055
-0,019 -
Laursen
(Copeland) - 0,011-29 - 0,068-9,4 0,03-54
0,000002
1-0,025
0,25-
3640
Meyer-Peter
Muller 0,4-29 - 1,25-4,0 1,2-9,4 0,03-3,9
0,0004-
0,02 0,5-6,6
Toffaleti 0,062-4,0 0,095-
0,91 - 0,7-7,8 0,07-56,7
0,000002
-0,019
0,8-
3640
Yang 0,15-1,7 - - 0,04-50 0,04-50 0,000043
-0,029
0,44-
1750
Sumber: Gary W Brunner, 2010
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
a. Ackers-White
Persamaan Ackers-White dikembangkan berdasarkan pada dimensi partikel,
mobilitas dan transport sedimen. Persamaan ini menggunakan parameter yang
tidak berdimensi. Parameter tersebut digunakan untuk membedakan antara ukuran
sedimen halus, transisi dan kasar. Pada kondisi tertentu, sedimen halus berupa
lempung yang ukurannya <0,04 mm dan sedimen kasar berupa pasir yang
ukurannya >2,5 mm. Rumus umum angkutan sedimen dengan metode Ackers-
White sebagai berikut (Gary W Brunner, 2010):
n
*
sgr
V
uD.
.s.dG X
(2.6)
1
A
FC. G
gr
gr
(2.7)
dengan, X = Konsentrasi sedimen (ppm)
Ggr = Parameter angkutan sedimen
s = Specific gravity sedimen
ds = Diameter partikel rata-rata (m)
D = Kedalaman efektif (m)
u* = Kecepatan geser (m/s)
V = Kecepatan aliran rata-rata untuk saluran (m/s)
n = Eksponen transisi tergantung ukuran sedimen
C = Koefisien fungsi angkutan sedimen
Fgr = Parameter mobilitas sedimen
A = Parameter mobilitas sedimen kritis
b. Engelund-Hansen
Persamaan Engelund-Hansen berdasarkan data saluran dengan ukuran sedimen
antara 0,19-0,93 mm. Rumus umum Engelund-Hansen sebagai berikut:
2/3
50
0502
ss
1
0,05 g
d
g
dV
ss
(2.8)
dengan, gs = Konsentrasi sedimen (ton/s)
w = Berat jenis air (ton/m3)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
s = Berat jenis butiran (ton/m3)
V = Rata-rata kecepatan saluran (m2/s)
τo = Tegangan dasar saluran rata-rata (ton/m2)
d50 = Ukuran butiran 50% (m)
c. Laursen (Coupeland)
Metode ini berasal dari kombinasi analisis kualitatif, percobaan asli, dan data
tambahan. Transportasi sedimen berdasarkan karakteristik hidrolik kecepatan rata-
rata saluran, kedalaman aliran, gradien energi, dan pada karakteristik gradasi
sedimen dan kecepatan jatuh. Kisaran penerapan diameter partikel rata-rata adalah
0,011-29 mm. Rumus yang digunakan sebagai berikut:
*0
6/7
101,0u
fD
dC
c
sm (2.9)
dengan,
Cm = Konsentrasi sedimen (ton/m3)
G = Berat jenis air (ton/m3)
ds = Diameter partikel rata-rata (m)
D = Kedalaman efektif aliran (m)
τo = Tegangan geser butiran dasar (ton/m2)
τc = Tegangan geser dasar maksimum (ton/m2)
*u
f =Perbandingan rasio kecepatan geser sampai kecepatan jatuh sesuai
definisi dari Laursen
d. Toffaleti
Metode Toffaleti adalah hasil modifikasi dari fungsi sedimen total Einstein yang
mememacahkan sedimen melayang menjadi zona vertikal, menggandakan 2
dimensi gerakan sedimen. Empat zona yang digunakan untuk distribusi sedimen
adalah zona atas, zona tengah, zona bawah, dan zona dasar. Transportasi sedimen
dihitung secara independen untuk setiap zona dan dijumlahkan untuk sampai pada
angkutan sedimen total.
Metode ini dikembangkan dengan menggunakan data lengkap dari data saluran
dan data lapangan. Percobaan saluran menggunakan partikel sedimen dengan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
diameter rata-rata berkisar 0,3-0,93 mm, namun kesuksesan aplikasi dari metode
Toffaleti menunjukkan bahwa diameter partikel rata-rata serendah 0,095 mm
dapat diterima. Persamaan transportasi umum untuk fungsi Toffaleti untuk ukuran
butiran diwakili oleh:
zn
dR
Mgv
zn
m
zn
ssL
v
v
765,01
224,11
756,01
756,01
(2.10)
zn
RRR
Mgv
znznz
ssM
vv
1
24,115,224,11
11244,0
(2.11)
zn
RR
RR
Mgv
zn
zn
zz
ssU
v
v
5,11
5,25,224,11
5,11
5,11
5,0244.0
(2.12)
zn
msbvdMg
756,012
(2.13)
vnz
vL VRnCM 765,012,43 (2.14)
sbssUssMssLs ggggg (2.15)
dengan,
gssL = Angkutan sedimen melayang di zona bawah (ton/hari/ft)
gssM = Angkutan sedimen melayang di zona tengah (ton/hari/ft)
gssU = Angkutan sedimen melayang di zona atas (ton/hari/ft)
gsb = Angkutan sedimen dasar (ton/hari/ft)
gs = Angkutan sedimen total (ton/hari/ft)
M = Parameter Konsentrasi sedimen
CL = Konsentrasi sedimen di zona bawah (ppm)
R = Jari-jari hidrolis (ft)
dm = Diameter rerata butiran (ft)
z = Koefisien hubungan antara sedimen dan karakteristik hidrolis
nv = Koefisien suhu
e. Meyer-Peter-Muller
Persamaan Meyer-Peter Müller didasarkan pada data eksperimen telah diuji secara
luas dan digunakan untuk sungai dengan sedimen yang relatif kasar. Tingkat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
angkutan sebanding dengan perbedaan antara tegangan geser rerata yang bekerja
pada butiran dan tegangan geser kritis. Persamaan angkutan umum untuk fungsi
Meyer-Peter Müller adalah:
g-
g 0.25 +d)-0.047( = DS
k
k 2/3
s
s
s
2/31/3
ms
r
r
3/2
'
(2.16)
dengan:
gs = Satuan angkutan sedimen (ton/s/m)
kr = Koefisien kekasaran
kr’ = Koefisien kekasaran berdasarkan butiran
γ = Berat jenis air (ton/m3)
γs = Berat jenis sedimen (ton/m3)
g = Percepatan grafitasi(m/s2)
dm = Diameter partikel rata-rata (m)
R = Radius hidrolik (m)
S = Energi gradien
f. Yang
Yang (Dalam Gary W. Brunner, 2010) mengusulkan konsentrasi sedimen dengan
ukuran butiran kurang dari 2 mm dapat dihitung dengan persamaan:
..log.
log.314,0.
log.409,0799,1
log.457,0.
log.286,0435,5
log *
*
SVSV
ud
ud
C
cr
si
si
t (2.17)
Untuk butiran yang lebih dari 2 mm bisa dihitung dengan rumus:
SVSV
ud
ud
C
cr
si
si
t
..log.
log.282,0.
log.305,0784,2
log.816,4.
log.633,0681,6
log *
*
(2.18)
dengan,
Ct = Konsentrasi sedimen (ppm)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
= kecepatan endap (m/s)
dm = diameter butiran (m)
v = Viskositas Kinematik (m2/s)
ux = kecepatan geser (m/s)
S = rapat massa butir
V = kecepatan aliran (m/s)
Vcr = Kecepatan kritis (m/s)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 LOKASI PENGAMBILAN SAMPEL
Lokasi pengambilan sampel sedimen terletak pada ruas Bengawan Solo Pada
empat titik, yaitu jembatan Serenan, Jembatan Jurug, Jembatan Kajangan, dan
Jembatan Cepu dengan panjang 220 km dan lebar berkisar 50 hingga 150 meter.
Lokasi pengambilan sampel ditentukan berdasarkan letak AWLR. Ruas Serenan-
Cepu dipilih mengingat ruas tersebut dapat dikatakan mewakili Bengawan Solo
dari Hulu hingga hilir.Lokasi pengambilan dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Lokasi Pengambilan sampel
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
3.2 DATA YANG DIPERLUKAN
Untuk dapat menentukan kandungan sedimen dengan observasi dan analitis maka
diperlukan data sebagai berikut:
1. Data Sekunder, Data sekunder yang digunakan pada penelitian ini adalah data
geometri Sungai, Berupa peta dan data penampang melintang (Cross Section)
sungai hasil pengukuran. Data geometri diperoleh dari Balai Sungai
Surakarta.
2. Data Primer, data primer yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari
sampel sedimen yang telah diuji di Laboratorium Mekanika Tanah
Universitas Sebelas Maret untuk diteliti kandungan sedimen, berat jenis, serta
gradasi butiran sedimen.
Parameter-parameter yang nilainya belum diketahui ditentukan dengan beberapa
asumsi, diantaranya kekasaran maning, koefisien ekspansi dan koefisien
konstraksi dengan asumsi besaran berturut-turut 0,07, 0,3 dan 0,1.
3.3 METODE PENGAMBILAN SAMPEL
Pengambilan sampel sedimen berdasarkan SNI 3414:2008 dilakukan setelah
pengambilan data debit aktual. Peralatan yang digunakan saat pengambilan
sampel adalah:
a. Roll meter
b. Stopwatch dan arloji
c. Current meter
Current meter, digunakan untuk menentukan kecepatan aliran sungai yang
dapat dilihat pada Gambar 3.2.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
Gambar 3.2 Current meter dengan Nomer Kincir 4-277314
d. Sediment sampler
Sediment sampler yang digunakan adalah sedimen sampler jenis USDH-48
seperti pada Gambar 3.3.
Keterangan:
1. Nouzel
2. Lubang udara
3. Tongkat pemegang
4. Botol sampel
5. Pengunci pengait botl sampel
6. Lubang penempatan tongkat pemegang
Gambar 3.3 Sediment Sampler jenis USDH-48
e. Kartu pengukuran debit
f. Botol 500 ml, tiga buah
g. Kalkulator
h. Data TMA dari AWLR
i. Cross Section tampang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
Sedangkan langkah-langkah yang dilakukan saat pengambilan sampel sebagai
berikut:
1. Mengukur debit aktual
a. Menentukan jumlah titik pengambilan di setiap penampang melintang
yang dapat dilihat pada Gambar 3.4. Umumnya setiap penampang
melintang dibagi menjadi 3 sampai 10 bagian.
Keterangan:
qi = Debit pada setiap sub penampang ke i/n (m³/s)
Sqi = Jarak antara titik pengambilan terhadap titik awal (m)
Gambar 3.4 Sketsa Lokasi Pengambilan Sampel
b. Meninjau TMA yang terjadi
c. Menyiapkan, memeriksa dan merakit alat ukur debit (current meter)
d. Mengisi formulir untuk pengukuran debit
e. Menghitung besar debit pada setiap penampang melintang
f. Menghitung debit total (Qtotal) dari setiap penampang melintang.
2. Mengambil Sampel Sedimen
Sampel sedimen diambil dengan sedimen sampler dengan penentuan lokasi
yang berada pada lokasi 1/6 Qtotal, 3/6 Qtotal dan 5/6 Qtotal.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
3.4 PENGOLAHAN DATA
Pengambilan sampel dilakukan untuk mendapatkan data debit aktual dan sampel
sedimen. Data debit aktual dan geometri sungai diolah dengan analisis steady
flow untuk mendapatkan parameter sungai yang meliputi debit, elevasi muka air,
kecepatan, luas basah dan lebar permukaan.
Sampel sedimen diuji di laboratorium supaya diketahui karakeristik butiran yang
meliputi kandungan sedimen, berat jenis, serta gradasi butiran sedimen.
Setelah data terkumpul, maka dilakukan analisis kandungan sedimen pada ruas
Bengawan Solo dengan dengan bantuan program aplikasi HEC-RAS memakai
persamaan Ackers-White, Laursen-Copeland, Engelund-Hansen, Toffaleti,
Meyer-Peter-Muller, Yang dan kecepatan endap dihitung dengan teori Rubey.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
3.5 TAHAPAN PENELITIAN
Tahapan penelitian ditunjukkan pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Diagram Penelitian
Pengukuran Debit Aktual dan Pengambilan Sampel Sedimen
Sampel SedimenDebit AktualGeometri Sungai
Analisis Dengan Program HEC-RAS
Steady flow
Parameter Alirandebit,elevasi muka air,kecepatan, luas basah,
lebar permukaan
Analisis Angkutan SedimenDengan Program HEC-RAS
Angkutan Sedimen
Mulai
Selesai
Analisis Butiran(Lab. Mekanika Tanah UNS)
Parameter Sedimen- Berat Jenis- Konsentrasi- Distribusi Ukuran (D50, D84, D90)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
BAB 4
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1 LETAK PENGAMBILAN SAMPEL
Pengambilan sampel didahului dengan pengukuran debit pada suatu tampang
sungai dengan menggunakan peralatan current meter. Dari pengukuran secara
langsung, debit yang terjadi yang terjadi pada Serenan = 67,039 m3/s, Jurug =
133,421 m3/s, Kajangan = 174,478 m
3/s dan Cepu = 313,933m
3/s.
Penentuan letak pengambilan sampel diambil dari debit aktual yang terjadi pada
1/6Q, 3/6Q dan 5/6Q. Tabel 4.1 menunjukan letak pengambilan debit pada
tampang pengambilan.
Tabel 4.1 Titik Pengambilan Sampel Sedimen
No Lokasi Qtotal
(m3/s)
Nama
Sampel
Letak
(m) Dari
1.
SERENAN 67,039
S-1/6Q 10,8 Kanan Sungai
2. S-3/6Q 22,8 Kanan Sungai
3. S-5/6Q 9,8 As Pilar
4.
JURUG 133,421
J-1/6Q 11,8 Kiri Sungai
5. J-3/6Q 10,1 As Pilar
6. J-5/6Q 25,4 As Pilar
7.
KAJANGAN 174,478
K-1/6Q 14,3 Kiri Sungai
8. K-3/6Q 8,6 As Pilar ke-1
9. K-5/6Q 21,8 As Pilar ke-1
10.
CEPU 313,933
C-1/6Q 17,08 Kiri Sungai
11. C-3/6Q 7,51 As Pilar ke-1
12. C-5/6Q 33,39 As Pilar ke-1
4.2 ANALISIS BUTIRAN SEDIMEN
Analisis butiran sedimen meliputi pengujian konsentrasi sedimen, berat jenis
sedimen, serta analisis distribusi butiran sedimen. Pengujian sampel sedimen
dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Universitas Sebelas Maret Surakarta.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
4.2.1 Konsentrasi Sedimen
Besarnya kandungan sedimen pada berbagai titik pengambilan dapat dilihat pada
Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Konsentrasi Sedimen (Ct)
No Nama Sampel Ct
(mg/l)
Ctrerata
(mg/l)
1. S-1/6Q 600
622 2. S-3/6Q 600
3. S-5/6Q 667
4. J-1/6Q 572
657 5. J-3/6Q 667
6. J-5/6Q 733
7. K-1/6Q 446
467 8. K-3/6Q 488
9. K-5/6Q 468
10. C-1/6Q 594
744 11. C-3/6Q 1011
12. C-5/6Q 627
4.2.2 Berat Jenis Sedimen
Besarnya berat jenis sedimen untuk setiap titik lokasi pengambilan dapat dilihat
pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Berat Jenis Sedimen (Gs)
No Nama Sampel Gs Gsrerata
1. S-1/6Q -
3,506 2. S-3/6Q 2,805
3. S-5/6Q 4,207
4. J-1/6Q 3,005
3,105 5. J-3/6Q 3,205
6. J-5/6Q 3,005
7. K-1/6Q 2,235
2,563 8. K-3/6Q 2,001
9. K-5/6Q 2,880
10. C-1/6Q 2,235
2,356 11. C-3/6Q 1,953
12. C-5/6Q 2,280
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Berat jenis butiran pada daerah hulu sungai menunjukkan butiran yang sangat
berat. Sedangkan pada daerah hilir, berat jenis material yang di bawa oleh aliran
menunjukkan berat jenis material yang lebih ringan dibandingkan dibagian hulu.
Dari Tabel 4.3, didapat rata-rata berat jenis sedimen sebesar 3,05.
4.2.3 Distribusi butiran
Butiran sedimen melayang pada semua sampel sedimen merupkan butiran yang
lolos saringan 0,075 mm sehingga dilakukan pengujian menggunakan hidrometer.
Hasil pengujian hidrometer ditunjukkan pada Tabel 4.4 dan Tabel 4.5.
Tabel 4.4 Distribusi butiran Sedimen Serenan dan Jurug
Diameter
butiran (mm)
persen lolos (%)
S-1/6Q S-3/6Q S-5/6Q J-1/6Q J-3/6Q J-5/6Q
0,125 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
0,075 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
0,0393 18,65 20,99 22,15 21,27 24,16 23,63
0,0278 18,65 20,99 21,45 21,27 23,89 23,63
0,0176 17,49 18,65 20,99 21,01 23,37 23,63
0,0102 17,49 18,65 20,52 21,01 22,58 23,11
0,0072 16,32 18,65 19,35 21,01 22,58 21,79
0,0051 16,32 16,32 18,65 20,48 22,32 21,01
0,0026 16,32 16,32 18,65 20,48 22,32 21,01
0,0010 16,32 16,32 18,65 20,48 22,32 21,01
Tabel 4.5 Distribusi butiran Sedimen Kajangan dan Cepu
Diameter
butiran(mm)
persen lolos (%)
K-1/6Q K-3/6Q K-5/6Q C-1/6Q C-3/6Q C-5/6Q
0,125 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
0,075 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
0,0393 24,87 24,60 24,87 26,06 25,77 23,46
0,0278 24,60 23,23 24,60 24,61 25,19 23,17
0,0176 23,78 22,14 23,23 23,46 23,17 22,88
0,0102 22,41 21,87 21,87 23,17 23,17 22,88
0,0072 21,87 21,87 21,87 23,17 23,17 22,59
0,0051 21,59 21,87 21,87 22,88 23,17 22,59
0,0026 21,32 21,59 21,32 22,30 23,17 22,30
0,0010 21,32 21,59 21,32 21,72 23,17 22,30
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
Dari pengujian gradasi tersebut, diperoleh nilai diameter butiran sedimen yang
mewakili yang akan digunakan untuk proses perhitungan selanjutnya. Diameter
butiran yang mewakili ditunjukkan pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6 Diameter Butiran yang Mewakili Perhitungan
Sampel D90 D84 D50
S-1/6Q 0,0693 0,066 0,0504
S-3/6Q 0,069 0,0657 0,0496
S-5/6Q 0,0689 0,0656 0,0493
J-1/6Q 0,0707 0,0683 0,0559
J-3/6Q 0,0705 0,0679 0,0551
J-5/6Q 0,0705 0,068 0,0552
K-1/6Q 0,0709 0,0686 0,0568
K-3/6Q 0,0709 0,0686 0,0568
K-5/6Q 0,0709 0,0686 0,0568
C-1/6Q 0,0718 0,0699 0,0602
C-3/6Q 0,0718 0,0699 0,0603
C-5/6Q 0,0719 0,0702 0,0609
Dari perhitungan D50 diperoleh diameter median butiran berkisar 0,04-0,06 mm,
sehingga sedimen masuk dalam katagori Coarse Silt Berdasarkan Pada Skala
Klasifikasi American Geophysical Union (AGU) seperti pada Tabel 2.2.
4.3 ANALISIS ALIRAN SUNGAI
Analisis Steady flow memerlukan beberapa paramater diantaranya geometri long
profile dan cross section dari jembatan Serenan sampai jembatan Cepu serta cross
section. Cross section yang diinputkan berjumlah 88 buah yang terdiri dari cross
section Jembatan serenan yang berada pada STA 88, Jembatan Jurug pada STA
82, jembatan Kajangan pada STA 40 dan jembatan Cepu pada STA 0. Koefisien
manning diasumsikan 0,070. Debit yang digunakan adalah debit pengukuran
aktual yaitu di jembatan Serenan sebesar 67,039 m3/s, di jembatan Jurug sebesar
133,421 m3/s, di jembatan Kajangan sebesar 174,478 m
3/s dan di jembatan Cepu
sebesar 313,933 m3/s. Batas hulu menggunakan tinggi muka air yang telah
diketahui dari data AWLR sebesar 1,61 m sedangkan pada batas hilir
menggunakan critical depth. Profil memanjang dari ruas Bengawan Solo seperti
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
yang ditampilkan pada Gambar 4.1. Hasil analisis steady flow berupa parameter
sungai yang akan digunakan dalam perhitungan angkutan sedimen ditampilkan
pada Tabel 4.7.
Gambar 4.1 Profil Memanjang Bengawan Solo
Tabel 4.7 Parameter Sungai Hasil Analisis Debit Aktual
STA Sungai
Serenan
(STA 88)
Jurug
(STA 82)
Kajangan
(STA 40)
Cepu
(STA 0)
Debit (m3/s) 67,04 133,42 174,48 313,93
El. Min. saluran (m) 84,15 77,4 48,84 16,29
El. Muka air (m) 85,96 81,28 57,62 19,17
El. Energi (m) 86,01 81,3 57,62 20,02
E.G. Slope (m/m) 0,004105 0,000625 0,000034 0,03784
Kecepatan (m/s) 1,01 0,65 0,27 4,11
Luas basah (m2) 66,21 203,79 658,15 78,15
Lebar permukaan (m) 56,73 80,63 114,68 47,38
Angka Froude
0,3 0,13 0,04 0,97
4.4 ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN
Berdasarkan persamaan 2.3 dengan variabel nilai debit pengukuran yang
tercantum pada Tabel 4.1. Faktor k sebesar 0,0864 serta konsentrasi sedimen
0 50000 100000 150000 200000 25000010
20
30
40
50
60
70
80
90
SERENAN-CEPU US met Plan: Plan 01 01/02/2013
Main Channel Distance (m)
Ele
vatio
n (
m)
Legend
EG PF 1
WS PF 1
Crit PF 1
Ground
Bengaw an Solo Serenan-Cepu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
melayang (C) tercantum pada Tabel 4.2 didapatkan besaran angkutan sedimen
melayang yang diperolehmelalui data observasi pada dapat dilihat padaTabel 4.8.
Tabel 4.8 Angkutan Sedimen dari Data Observasi Lapangan
No Nama Sampel Qs
(ton/hari)
Qs rerata
(ton/hari)
1. S-1/6Q 579,21
1844,90 2. S-3/6Q 1737,64
3. S-5/6Q 3217,86
4. J-1/6Q 1099,39
3995,52 5. J-3/6Q 3842,53
6. J-5/6Q 7044,64
7. K-1/6Q 1120,95
3558,35 8. K-3/6Q 3675,12
9. K-5/6Q 5878,88
10. C-1/6Q 2687,26
10190,55 11. C-3/6Q 13712,57
12. C-5/6Q 14171,81
Analisis angkutan sedimen secara analisis juga dihitung dengan menggunakan
metode Ackers-White, Laursen-Copeland, Toffaleti, Engelund-Hansen, Meyer-
Peter-Muller dan Yang.
Parameter yang diperlukan dalam analisis angkutan sedimen adalah parameter
hasil analisis steady flow, dan analisis butiran sedimen yang bervariasi pada setiap
titik pengukuran. Angkutan sedimen dengan enam metode perhitungan angkutan
sedimen dapat dilihat pada Tabel 4.9.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
Tabel 4.9 Output Analisis Angkutan Sedimen dengan HEC-RAS
STA Metode Total Kelas 1,
Clay
Kelas 2,
VFS
Kelas 3,
FS
Kelas 4,
MS
Kelas 5,
CS
Kelas 6,
VFA S
eren
an
(88
) Ackers-White 1,7E+25
1,7E+25 1,2E+13 3,1E+08 143800
Engelund-Hansen 2340000 1565000 71820 22360 26020 544200 110500
Laursen (Copeland) 1,1E+09 1,1E+09 7018000 333300 62340 225600 9131
Meyer-Peter Muller 1899 333,9 24,3 13,08 27,9 1089 411,1
Toffaleti 561000 525600 12030 2056 1392 17640 2211
Yang 8,7E+10 8,7E+10 1,3E+08 2391000 287000 1093000 69450
Ju
rug (
82
)
Ackers-White 1E+24
1E+24 4,3E+11 6,4E+07 50510
Engelund-Hansen 503000 376600 4605 4945 1600 86330 28910
Laursen (Copeland) 4,3E+08 4,3E+08 721400 117800 6092 56010 3527
Meyer-Peter Muller 689 155,2 3,006 5,56 3,275 325,2 196,8
Toffaleti 993700 958200 5845 3445 648,4 21200 4379
Yang 4,5E+09 4,5E+09 2228000 178100 7441 90810 11430
Ka
jan
ga
n
(40
)
Ackers-White 1,7E+30
1,7E+30 4,8E+13 2546000 19570 170,4
Engelund-Hansen 6306 4763 42,69 49,48 64,17 992,7 393,8
Laursen (Copeland) 5798000 5789000 7032 1208 237,2 553,5 30,08
Meyer-Peter Muller 36,89 11,79 0,1643 0,3159 0,6883 16,42 7,504
Toffaleti 209300 202100 903,6 574,9 433,7 4064 1192
Yang 1598000 1596000 921,1 126,2 33,62 185,7 36,69
Cep
u (
0)
Ackers-White 1,4E+26
1,4E+26 4,6E+15 3,1E+09
Engelund-Hansen 1,9E+08 1,5E+08 1142000 447000 1012000 2,3E+07 1,5E+07
Laursen (Copeland) 5,9E+11 5,9E+11 6,1E+08 3,6E+07 1,3E+07 5,3E+07 6328000
Meyer-Peter Muller 22010 5003 59,65 40,48 169,1 7418 9319
Toffaleti 2058000 2005000 7505 1612 2124 29870 12140
Yang 1,1E+14 1,1E+14 1,7E+10 2,4E+08 3,4E+07 8,7E+07 1,1E+07
Keterangan:
VFS =Very Fine Silt
FS = Fine Silt
MS = Medium Silt
CS = Coarse Silt
VFA = Very Fine Sand
4.5 PEMBAHASAN
Output analisis angkutan sedimen terlihat bahwa hanya metode Ackers-White
memberikan nilai kandungan yang sangat besar dan terjadi penyimpangan yang
sangat jauh sehingga metode Ackers-White tidak bisa digunakan dalam
perhitungan angkutan sedimen. Tabel 4.10 menunjukkan perbandingan hasil
angkutan sedimen menggunakan metode yang hampir mendekati dengan data
angkutan angkutan sedimen dengan cara pengukuran.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
Tabel 4.10 Hasil Perbandingan Angkutan Sedimen Analisis dengan Pengukuran
Lokasi
pengukuran
Angkutan Sedimen
(ton/hari) Metode analisis Rasio
Kesesuaian Pengukuran Analisis
Serenan 1844,90 1899 Meyer-Peter
Muller
0,97
Jurug 3995,52 689 Meyer-Peter
Muller
5,80
Kajangan 3558,35 6306 Engelund-Hansen 0,56
Cepu 10190,55 22010 Meyer-Peter
Muller
0,46
Rasio kesesuaian merupakan perbandingan angkutan sedimen hasil pengukuran
dengan hasil perhitungan analisis. Hasil pengukuran angkutan sedimen pada
Serenan hampir mendekati hasil analisis dengan metode Meyer Peter Muller
dengan rasio kesesuaian 0,97. Pada daerah jurug, Metode Meyer Peter Muller
dapat dipakai untuk menganalisis angkutan sedimen dengan rasio kesesuaian 5,80.
Metode Engelund-Hansen mempunyai rasio kesesuaian terbesar dibandingkan
dengan metode yang lain yaitu sebesar 0,56 jika digunakan untuk menganalisis
transport sedimen pada daerah kajangan. Pengukuran daerah Cepu, angkutan
sedimen yang diukur dengan metode Meyer Peter Muller memberikan rasio
kesesuaian yang tebesar jika dibandingkan dengan metode yang lain sebesar 0,46.
Hasil analisis angkutan sedimen banyak yang mendekati hasil perhitungan dengan
metode Meyer-Peter Muller yang seharusnya metode ini digunakan untuk
perhitungan angkutan sedimen bed load. Metode analisis pada berbagai ruas
bengawan solo dapat digunakan namun perlu dikalibrasi terlebih dahulu.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
1. Berdasarkan kondisi lapangan, karakteristik sedimen Bengawan solo
merupakan sedimen coarse silt dengan angkutan sedimen sebesar 1844,90
ton/hari dengan debit aktual 67,039 m3/s pada Serenan, 3995,52 ton/hari
dengan debit aktual 133,421 m3/s pada Jurug, 3558,35 ton/hari dengan debit
aktual sebesar 174,478 m3/s pada Kajangan, dan 10190,55 ton/hari dengan
debit aktual 313,933 m3/s pada Cepu. Berat Jenis Sedimen rata-rata sebesar
3,05.
2. Metode Meyer-Peter Muller dapat dipakai untuk menghitung angkutan
sedimen Pada Serenan, Jurug, dan Cepu. Pada kajangan, Metode engelund-
hansen bisa digunakan.
5.2 SARAN
Saran-saran untuk penelitian selanjutnya antara lain:
1. Perlu memperhitungkan sedimen dasar supaya mendapatkan diameter butiran
yang lebih besar untuk perhitungan besarnya angkutan sedimen dasar.
2. Pengukuran sedimen perlu dilakukan secara berkala, supaya dapat
memberikan hasil analisis yang lebih akurat.
Top Related