analisis angkutan sedimen bengawan solo ruas …/analisis... · dom neng khpong khpuh min smer...

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


commit to user

ii

HALAMAN PERSETUJUAN


SERENAN-CEPU

HALAMAN PERSETUJUAN



SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :


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


commit to user

iii

HALAMAN PENGESAHAN


SERENAN-CEPU



SKRIPSI

Disusun Oleh :


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


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


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.


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.


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


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


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


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


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


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)


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)


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


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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


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


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:


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


F1 = koefisien endap


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


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)


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


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


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)


commit to user

16


dm = diameter butiran (m)


ux = kecepatan geser (m/s)

S = rapat massa butir

V = kecepatan aliran (m/s)

Vcr = Kecepatan kritis (m/s)


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


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.


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


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.


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.


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)


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.


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


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


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


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


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.


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.


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.


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.

analisis angkutan sedimen bengawan solo ruas …/analisis... · dom neng khpong khpuh min smer...

Documents