BAB I
PENDAHULUAN
Bed load adalah salah satu jenis angkutan sedimen yang berada paling dasar dari
sebuah sungai. Muatan sedimen ini dipengaruhi oleh proses erosi dan deposisi. Dari hasil
pengamatan dilapangan dan beberapa percobaan telah diketahui bahwa hubungan antara
angkutan sedimen dengan keadaan aliran di dasar sungai adalah tekanan geser dasar yang
terdiri dari form drag dan roughness drag. Diketahui pula bahwa proses pengangkutan dan
kekuatan aliran sangat tergantung dari rpughness drag, sedang form drag sama sekali tidak
berperan.
Banyak rumus yang dapat digunakan untuk menghitung angkutan sedimen sejak Du
Boys (1879) menyajikan hubungan gaya seretnya (tractive forcerelation). Masalah yangs
erring dihadapi adalah dalam memilih satu atau beberapa rumus yang sesuai untuk dipakai
dalam memecahkan suatu masalah. Pemilihan ini tidak dapat secara langsung dilakukan
selama hasil dari beberapa formula yang digunakan menunjukan perbedaan yang besar. Oleh
karena itu, penetapan rumus yang akan digunakan harus terlebih dahulu dibandingkan dengan
hasil observasi langsung debit sedimen di sungai yang akan ditinjau.
Intensitas angkutan sedimen total pada suatu penampang sungai/saluran adalah
banyaknya sedimen yang lewat pada penampang tersebut persatuan waktu ( dapat dinyatakan
dalam berat : N/det atau volume persatuan waktu : m3/det)
Pergerakan material bedload adalah dengan menggelinding atau melompat seperti pada
gambar berikut :
Gambar 1. Pergerakan material Bedload
BAB II
DASAR TEORI
Dalam menghitung angkutan sedimen kesulitannya tidak ada aturan tertentu, sehingga
kita mengikuti aturan-aturan yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya. Secara umum
intensitas angkutan sedimen dirumuskan sebagai berikut :
ф = S/(g.Δ.D3)1/2
Dengan :
S = volume angkutan teoritis
D = diameter butiran
Δ = (Δs – Δw)/Δw
Konversi total volume : S/(1-∈ ) sebagai hasil akhir.
Dengan :
∈ = porositas
Intensitas pengaliran : Δ = U*2 / ΔgD
Δ (nilai efektif dari Δ)
Suatu formulasi yang lengkap tentang gerak bed load harus mencakup semua variable
dari pada pengaliran dan sedimen. Akan tetapi umumnya rumus-rumus tidaklah demikian.
Sebagian besar rumus-rumus menggunakan parameter yang menentukan keadaan batas
dimana tidak terjadi angkutan, misalnya :
1. t0 – t (tegangan super kritis)
2. Q0 – Qc (debit kritis)
3. U0 – Uc (kecepatan kritis)
2.1 Metode Perhitungan Angkutan Muatan Dasar (Bed Lload)
Muatan dasar (bed load), adalah partikel yang bergerak pada dasar sungai dengan cara
berguling, meluncur,dan meloncat. (Priyantoro, Dwi:1987).
K1 K2
1 2
Gambar 2.1 Bed Load atau Muatan Dasar
bila K1 < K2 ------ Penggerusan
bila K1 = K2 ------ Seimbang
bila K1 > K2 ------ Pengendapan
Muatan dasar keadaannya selalu bergerak, oleh sebab itu pada sepanjang aliran dasar
sungai selalu terjadi proses degradasi dan agradasi yang disebut sebagai “Alterasi Dasar
Sungai“.
Transportasi bed load selalu dihitung dengan rata-rata jumlah yang besar dengan
rumus yang berbeda, dimana semua rumus tersebut tanpa pengecualian yang sudah menjadi
sifat keempirisannya. Pengukuran transportasi bed load dilapangan sangat tidak dapat
dipercaya, terutama pada debit yang tinggi, saat banyak bed load yang berpindah. Sebaliknya,
tes aliran di laboratorium dengan transportasi bed load mudah membandingkan tingkah
lakunya, dan eksperimen aliran dalam jumlah sangat banyak telah dilakukan di segala tempat.
Konsekuensinya, semua rumus yang ada harus disesuaikan atau dikalibrasi dengan tes aliran
di laboratorium, tanpa menguji pada kondisi lapangan.
Beberapa metode formulasi untuk menghitung jumlah transportasi muatan dasar telah
dikembangkan oleh beberapa peneliti dari tahun ke tahun. Formula muatan dasar ini
didasarkan pada prinsip bahwa kapasitas aliran sedimen transport sepanjang dasar bervariasi
secara langsung dengan perbedaan antara shear stress pada partikel dasar dan shear stress
(tegangan geser) kritis yang diijinkan untuk partikel yang bergerak. Beberapa formula
terdahulu, seperti Schoklitsch (1934) dan Meyer Peter Muller (1948) didasarkan pada hasil
eksperimental yang minim. Banyak formula baru seperti einstein (1950) mempunyai latar
belakang semi teoritis, teori statistik dan probabilitas yang dipakai sebagai dasar pembentukan
formula dan eksperimental dipakai guna elevasi berbagai konstanta.
1. Rumus Meyer-Peter and Muller (MPM)
γ w . R .μ . I−0 ,047( γ s−γw ).dm=0 , 25( γw
g )1/3
.(q 'b )2/3
Dengan :
μ = ripple factor
q’b = berat angkutan sedimen dasar dalam air per satuan waktu lebar sungai (kg/m.dt)
dm = diameter median
Volume sedimen padat :
V=q 'b
(γ s−γ w) (m3/m.dt)
Dalam keadaan kritis q’b = 0, μ = 1 rumus MPM menjadi :
γw .R . I
(γ s−γw ) .dm
=τc
(γ s−γw ). dm
=0 ,047
Re¿=τc
( γs−γw ) . dm
=0 , 055
Persamaan MPM ini diperoleh dari range data yang lebar
0,4≤dm≤30 mm ; 1 ,25≤dm≤4 ,22 t /m2
2. Rumus Kalinske (1947)
Kalinske mengasumsikan bahwa butiran terangkut dalam suatu lapisan dengan ketebalan D
dan kecepatan seketika pada butiran Ug, adalah :
U g=b . (UO−U CR ) Dengan :
Uo = kecepatan seketika pada permukaan butiran
Ucr = kecepatan kritis cairan pada saat butiran mulai bergerak
Distribusi normal untuk Uo diasumsikan :
f (UO)=1/τ (2π )1/2exp . [−(UO−UCr )2 /2 τ2]
Dengan mengambil jumlah butiran per unit luas p/ ( π / 4 D2) dan Ug pada perbandingan
rata-rata dari gerakan partikel dengan berat kering per unit lebar dan waktu, maka :
Tb=2/3. ρS . g . D .U g . P
Dengan :
U g=b∫~
UCr (U0−UCr ) f (U0 ) .d .U 0
P = 0,35 b = 1,0
BAB III
PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN
Soal
Diketahui sebuah sungai dengan penampang persegi empat mempunyai lebar rerata 10
meter, kedalamannnya 4 meter dan kemiringan dasar sungai 8 x 104. Dasar sungai terdiri dari
material dengan diameter d = 0.8 mm dan dm = 0.5 mm, porositasnya ϵ = 0.4 dan nilai
kekasaran 0,003
Penyelesaian
Untuk h = 0.5 maka perhitungannya adalah sbb :
A = b.h
= 10. ,.5
= 5 m2
P = 2h + b
= 2(0,5) + 10
= 11
R = A / P
= 5 / 11
= 0,455 m
V = 1/n . R2/3 . I1/2
= 1/0,0003 . (0,455) 2/3 . (0,0008) 1/2
= 55,737 m/det
Qw = A . v
= 5 . 55,737
= 278,684 m3/det
Dari perhitungan di atas, maka untuk kedalaman 4 meter, didapat table sbb :
Qw
No.
h A P R v Qw
m m^2 m m m/det m3/det
1 2 3 4 5 6
1 0 0 10,000 0,000 0,000 0,0002 0,5 5 11,000 0,455 55,737 278,684
3 1 10 12,000 0,833 83,490 834,903
4 1,5 15 13,000 1,154 103,718 1555,776
5 2 20 14,000 1,429 119,589 2391,783
6 2,5 25 15,000 1,667 132,533 3313,316
7 3 30 16,000 1,875 143,359 4300,766
8 3,5 35 17,000 2,059 152,582 5340,368
9 4 40 18,000 2,222 160,552 6422,075
3.1 Metode MPM
Untuk menghitung debit sedimen yang masuk pada h = 0,5 m; maka :
U* = (g h I) 1/2
= (9,81 . 0,5 . 0,0008) 1/2
= 0,06 m/det
Ubar = 5,75 U* log (12h/ks)
= 5,75 . 0,06 log (12(0,5) / 0,07
= 0,696
C = Ubar/(h I) 1/2
= 0,696 /(0,5 . 0,0008) 1/2
= 36,513
C’ = 18 log (12 h/d90)
=18 log (12 . 0,5/0,0008
= 69,006
ʯ = (C/C’) 3/2
= (36,513/69,006) 3/2
=0,385
Ѱ’ = (ʯ h I) / Δ dm
= (0,385 0,5 0,0008) / 1,65 0,0005
= 0,187
Ф = (4 Ѱ’ – 0,188 ) 3/2
= ( 4 0,187 – 0,188) 3/2
= 0,417
QB = ф (g Δ dm3) 1/2
= 0,417(9,81 1,65 0,00053) 1/2
= 2,0 x 104 m3/det
Dari perhitungan diatas, maka untuk kedalaman hingga 4 meter, didapat table sbb :
QB
U* U bar C C' ʯ ѱ ф QB
m/det m/det m1/2/det m1/2/det m3/det
7 8 9 10 11 12 13 14
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,063 0,696 36,513 69,006 0,385 0,187 0,417 0,00002 0,188
0,089 1,138 44,075 73,744 0,462 0,448 2,032 0,00009 0,914
0,108 1,504 49,491 76,288 0,523 0,760 4,817 0,00022 2,167
0,125 1,826 54,021 77,958 0,577 1,119 8,876 0,00040 3,992
0,140 2,120 58,055 79,163 0,628 1,522 14,338 0,00064 6,449
0,153 2,392 61,762 80,084 0,677 1,970 21,338 0,00096 9,598
0,166 2,648 65,235 80,815 0,725 2,461 30,014 0,00135 13,501
0,177 2,889 68,528 81,412 0,772 2,995 40,503 0,00182 18,219
Dari table 1 dan 2 diatas, dapat dibuatt grafik hubungan antara debit air dengan debit sedimen,
sebagai berikut :
0.000 2000.000 4000.000 6000.000 8000.00002468
101214161820
Hubungan Qw dan Qs
Hubungan Qw dan Qs
Debit Airs (m3/det)
Debi
t Sed
imen
(m3/
det)
3.2 metode Kalinske
QB
U* τo τcrτcr/τo
qs/U* D qs qB QB
m/det
15 16 17 18 19 20 21 220,000 0 3,01 0 0,5 0 0,00 00,736 3,924 3,01 0,767 0,5 0,00029 0,00000011 0,00000110,761 7,848 3,01 0,384 0,5 0,00030 0,00000011 0,00000110,774 11,772 3,01 0,256 0,5 0,00031 0,00000012 0,00000120,782 15,696 3,01 0,192 0,5 0,00031 0,00000012 0,00000120,788 19,620 3,01 0,153 0,5 0,00032 0,00000012 0,00000120,793 23,544 3,01 0,128 0,5 0,00032 0,00000012 0,00000120,796 27,468 3,01 0,110 0,5 0,00032 0,00000012 0,00000120,799 31,392 3,01 0,096 0,5 0,00032 0,00000012 0,0000012
0.000 2000.000 4000.000 6000.000 8000.0000
2
4
6
8
10
12
Hubungan Qw dan Qs
Hubungan Qw dan Qs
Debit Airs(m3/det)
Debi
t Sed
imen
(m3/
det)
Top Related