Analisis Variasi Sedimen Pada Pantai Berlumpur(Studi Kasus Lokasi Pantai Cermin Deli Serdang Sumatera Utara)

(1)

ANALISIS VARIASI SEDIMEN PADA PANTAI BERLUMPUR

(STUDI KASUS LOKASI PANTAI CERMIN DELI SERDANG

SUMATERA UTARA)

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

H I D A Y A T 090424073

Dosen Pembimbing :

Dr. Ir. AHMAD PERWIRA MULIA, M.Sc. NIP.19660417 199303 1 004

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSI

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga Tugas Akhir yang berjudul “ANALISIS VARIASI SEDIMEN PADA PANTAI BERLUMPUR (STUDI KASUS LOKASI PANTAI CERMIN DELI SERDANG SUMATERA UTARA)” dapat penulis selesaikan. Salawat dan salam penulis persembahkan kepada Nabi Muhammad SAW, semoga tuntunan jalan hidupnya menjadi lentera bagi penulis dan semoga mendapat syafaat di yaumil akhir nanti.

Banyak pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, dengan selesainya Tugas Akhir ini penulis mengucapkan terimakasih yang setulusnya kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, selaku Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstensi Jurusan Teknik Sipil.

3. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira MuliaM.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan sumbangan pemikiran serta masukan yang sangat berharga dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Makmur Ginting, M.Sc dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT, selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan yang membangun dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

(3)

ii 5. Dosen Program Studi dan staf administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Terimakasih yang teristimewa penulis ucapkan kepada kedua orang tua, Alm. Ayahanda Ilyas Hasan dan Ibunda Darmawati yang telah mendidik, membimbing dan membesarkan penulis dengan penuh kesabaran dan keikhlasan serta selalu memberikan dukungan dan doa sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Teruntuk kakak/abang dan adik saya, Junida Satria, Erwin Asmara, Nur Hidayati dan Muhammad Aziz Rizwan serta kedua keponakan saya yang selalu membuat saya tersenyum dan semangat, Muhammad Zikri Rashdan dan Muhammad Fardan.

8. Kepada sahabat-sahabat saya di Permata Bank: Fezzy Fakhta Fratama Nasution, Desy Rizka, Desy Putri, Annisa Rainy Pasaribu dan Erna Sitorus yang telah banyak membantu dan selalu memberikan semangat serta dukungan serta rekan kerja dan atasan saya di Collateral Valuation, terima kasih atas dukungan dan pengertiannya.

9. Kepada sahabat-sahabat saya yang tergabung dalam Niggz: Citra Handayani, Ade Riandito, Amanda, Raysa, Ary Harahap dan Indra Pratama yang selalu mengingatkan saya untuk tetap menikmati hidup, terima kasih atas bantuan dan dukungan kalian.

10. Kepada sahabat saya Kathy Natasya Hansen yang selalu mengingatkan saya untuk secepatnya menyelesaikan Tugas Akhir ini.

(4)

iii 11. Kepada seluruh rekan Ekstensi 2009, terutama kepada Viola Herta Purba yang telah sama-sama berjuang dan saling memotivasi sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

12. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

Semoga amal baik mereka mendapatkan balasan yang setimpal dari Allah SWT. Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca sangat diharapkan untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Februari 2015 Penulis

H I D A Y A T 090 424 073

(5)

iv Abstrak

Pantai Cermin adalah salah satu objek wisata yang ada di Sumatera Utara. Pantai ini terbentuk dari sedimen kohesif sehingga dapat dikategorikan sebagai pantai berpasir cenderung berlumpur. Pantai berlumpur terjadi di daerah pantai yang terdapat banyak muara sungai yang membawa sedimen suspensi dalam jumlah besar ke laut. Selain itu kondisi gelombang pantai berlumpur relatif tenang sehingga tidak mampu membawa sedimen tersebut ke perairan dalam laut lepas. Untuk mengetahui variasi ukuran butiran sedimen yang tersuspensi di pantai ini dan hubungannya terhadap kerentanan erosi, maka dilakukan penelitian tugas akhir yang berjudul Analisis Variasi Sedimen Pada Pantai Berlumpur (Studi Kasus Lokasi Pantai Cermin Deli Serdang Sumatera Utara).

Kajian sedimentasi dilakukan dengan menganalisis karakter sedimen di Pantai Cermin yang didominasi oleh pasir berlumpur. Data yang diperlukan adalah data analisa saringan (Sieve Analysis) dan Data Hydrometer Test yang diujikan di laboratorium. Parameter yang diperlukan untuk menganalisa variasi sedimen ini yaitu ukuran butiran.

Metode yang digunakan pada tugas akhir ini adalah Metode Otto-Inman dan metode Folk-Ward. Untuk nilai skewness menurut Duane (1964) nilai negatif mengindikasikan bahwa lingkungan tererosi sementara nilai positif mengindikasikan bahwa lingkungan terdeposisi atau terjadi sedimentasi.

Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa Pantai Cermin mengalami erosi pantai. Untuk mendapatkan hasil analisa yang lebih baik diperlukan studi lebih lanjut dan didukung oleh data lapangan yang lebih lengkap dalam jangka waktu yang lebih lama sehingga hasil yang diperoleh lebih akurat.

Kata kunci: Pantai Cermin, Variasi Sedimen, Ukuran Butiran, Sieve Analysis Test, Hydrometer Test.

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL... ix

DAFTAR NOTASI ... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Umum ... 1

1.2. Latar Belakang ... 2

1.3. Tujuan ... 3

1.4. Pembatasan Masalah ... 3

1.5. Metodologi Penelitian ... 3

1.6. SistematikaPenulisan ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Umum ... 8

2.2. Sifat Cairan ... 9

2.2.1. Berat Jenis ... 10

2.2.2. Kekentalan ... 10

2.2.3. Kerapatan relatif dalam air... 11

2.3. Sifat Sedimen ... 11

2.3.1. Ukuran Partikel ... 11

2.3.2. Bentuk Partikel... 18

(7)

2.4. Pengangkutan Sedimen ... 20

2.4.1. Pergerakan Sedimen Tegak Lurus Pantai ... 22

2.4.2. Pengangkutan Sedimen Sejajar Pantai ... 22

2.4.3. Mekanisme Transpor Sedimen Oleh Gelombang .... 22

2.5. Sedimen Kohesif ... 25

2.5.1. Profil Vertikal dari Konsentrasi Sedimen ... 25

2.5.2. Flokulasi ... 27

2.5.3. Kecepatan Jatuh Partikel ... 28

2.5.4. Deposisi dari Sedimen Kohesif ... 30

2.5.5. Resuspensi dari Sedimen Kohesif ... 31

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Data Umum Penelitian ... 33

3.2 Tahap Penelitian ... 34

3.2.1 Persiapan ... 34

3.2.2 Pengumpulan Data ... 34

3.2.3 Analisa Data... 35

3.2.3.1 Data Analisa Saringan ... 35

3.2.3.2 Data Hydrometer Test ... 36

3.3 Pengolahan Data ... 38

3.3.1 Pengukuran Gelombang di Lapangan ... 38

3.3.2 Data Sedimen ... 40

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN 4.1 Analisa Data Saringan ... 42

(8)

vii

4.1.2 Perhitungan sampel BH-2 ... 46

4.1.2 Perhitungan sampel BH-3 ... 50

4.1.2 Perhitungan sampel BH-4 ... 53

4.1.2 Perhitungan sampel BH-5 ... 57

4.1.2 Perhitungan sampel BH-6 ... 60

4.2 Nilai Viskositas ... 63

4.3 Kerapatan Relatif dalam Air ... 64

4.4 Koefisien Hambatan ... 64

4.5 Kecepatan Jatuh Sedimen... 65

4.6 Fall Time Model ... 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 67

5.2 Saran ... 67

DAFTAR PUSTAKA ... 68

(9)

viii DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Bagan Alir Penelitian ... 5

Gambar 2.1 Variasi Ukuran Pasir Pada Suatu Profil Pantai ... 16

Gambar 2.2 Proses Littoral Transport di Area Nearshore... 21

Gambar 2.3 Abrasi dan Sedimentasi Akibat Arus Longshore Current ... 23

Gambar 2.4 Pengaruh Tegangan Geser Terhadap Gerak Sedimen Dasar ... 24

Gambar 2.5 Profil Vertikal dari Sedimen Kohesif dan Kecepatan Jatuh ... 27

Gambar 3.1 Peta Lokasi Pantai Cermin ... 33

Gambar 3.2 Diagram Alir Tugas Akhir ... 37

Gambar 3.3 Hubungan α dan β dengan H/gT2 ... 39

Gambar 3.4 Hubungan antara Hb/H’0 dan H’0/gT2 ... 40

Gambar 3.5 Skema Posisi Pengambilan Sampel... 41

Gambar 4.1 Grafik Analisa Ayakan 1 ... 42

Gambar 4.2 Grafik Analisa Ayakan 2 ... 46

Gambar 4.3 Grafik Analisa Ayakan 3 ... 50

Gambar 4.4 Grafik Analisa Ayakan 4 ... 53

Gambar 4.5 Grafik Analisa Ayakan 5 ... 57

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Time Schedule... 7

Tabel 2.1 Parameter yang Berpengaruh Pada Pengangkutan Sedimen... 10

Tabel 2.2 Skala Wenworth Dari Klasifikasi Ukuran Sedimen ... 12

Tabel 2.3 Standar Ukuran Saringan ... 17

Tabel 2.4 Batasan-batasan Ukuran Butiran Tanah ... 17

Tabel 3.1 Tinggi Gelombang ... 38

(11)

x DAFTAR NOTASI

c = Konsentrasi sedimen

Cd = Koefisien hambatan (drag coeffisien) D = Diameter butiran sedimen

f = Faktor gesekan g = Kecepatan gravitasi Re = Bilangan reynold SF = Faktor bentuk T = Temperatur u* = Kecepatan geser

ws = Kecepatan jatuh sedimen

Δ = Kerapatan relatif ρ = Rapat masa

ρa = Rapat masa air laut ρs = Rapat masa sedimen η = Viskositas kinematik τb = Tegangan geser dasar Ø = Phi sedimen

M = Median diameter rata-rata φ

σ = Standar deviasi φ

α = Skewness (nilai asimetris butiran)

(12)

iv Abstrak

Kata kunci: Pantai Cermin, Variasi Sedimen, Ukuran Butiran, Sieve Analysis Test, Hydrometer Test.

(13)

1 BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Umum

Kawasan pantai merupakan kawasan yang sangat dinamis dengan berbagai ekosistem hidup dan saling mempunyai keterkaitan satu dengan yang lainnya. Perubahan garis pantai merupakan salah satu bentuk dinamisasi kawasan pantai yang terjadi secara terus menerus. Perubahan garis pantai yang terjadi di kawasan pantai berupa pengikisan badan pantai (abrasi) dan penambahan badan pantai (sedimentasi atau akresi). Proses-proses tersebut terjadi sebagai akibat dari pergerakan sedimen, arus, dan gelombang yang berinteraksi dengan kawasan pantai secara langsung. Selain faktor-faktor tersebut, perubahan garis pantai dapat terjadi akibat faktor antropogenik, seperti aktivitas manusia di sekitarnya.

Pantai adalah daerah di tepi perairan yang dipengaruhi oleh air pasang tertinggi dan air surut terendah. Bentuk profil pantai sangat dipengaruhi oleh serangan gelombang, sifat-sifat sedimen seperti rapat massa dan tahanan terhadap erosi, ukuran dan bentuk partikel, kondisi gelombang dan arus, serta bathimetri pantai. Pantai bisa terbentuk dari material dasar yang berupa lumpur, pasir atau kerikil. Sedimen adalah material atau pecahan dari batuan, mineral dan material organik yang melayang-layang di dalam air, udara, maupun yang dikumpulkan di dasar sungai atau laut oleh pembawa atau perantara alami lainnya. Sedimen pantai dapat berasal dari erosi pantai, dari daratan yang terbawa oleh sungai, dan dari laut dalam yang terbawa oleh arus ke daerah pantai. Dalam ilmu teknik pantai dikenal istilah pergerakan sedimen pantai atau transpor sedimen pantai. Transpor sedimen pantai adalah gerakan sedimen di daerah pantai yang disebabkan oleh

(14)

2 gelombang dan arus yang dibangkitkannya. Transpor sedimen pantai inilah yang akan menentukan terjadinya sedimentasi atau erosi di daerah pantai (Triatmodjo, 1999).

Lokasi studi tugas akhir ini yaitu Pantai Cermin, Kabupaten Deli Serdang. Pantai ini merupakan pantai nelayan sekaligus pantai wisata yang dikelola oleh masyarakat sekitar pantai.

1.2 Latar Belakang

Sifat-sifat sedimen sangat penting dalam mempelajari proses erosi dan sedimentasi. Sifat-sifat tersebut adalah ukuran partikel dan distribusi butir sedimen, rapat massa, bentuk, kecepatan endap, tahanan terhadap erosi, dan sebagainya. Diantara beberapa sifat tersebut, distribusi ukuran butir adalah yang paling penting (Triatmodjo, 1999).

Sedimen pantai diklasifikasikan berdasarkan ukuran butir menjadi lempung, lumpur, pasir, kerikil, koral (pebble), brangkal (cobble), dan batu (boulder). Pada daerah pantai ini termasuk dalam kategori pantai berlumpur.

Untuk menggambarkan ukuran partikel sedimen maka diperlukan pengklasifikasian sehingga dapat membandingkan partikel sedimen yang berasal dari tempat berbeda. Ukuran butir sedimen merupakan fungsi dari beberapa parameter yang saling berhubungan, yang terpenting komposisi sumber batuan, proses pelapukan dan transportasi serta distribusi energi fisik pada daerah pengendapan. Daerah studi berlokasi di perairan Pantai Cermin dengan alasan bahwa daerah tersebut merupakan daerah pantai yang memiliki daerah endapan sedimen yang cukup baik untuk ditinjau.

(15)

3 1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini secara spesifik adalah:

1. Mengkaji karakteristik sedimen dasar di Pantai Cermin

2. Menganalisa variasi spasial yang terjadi pada sedimen di suatu profil pantai berlumpur

3. Menganalisa korelasi komposisi sedimen dengan kondisi erosi atau akresi pantainya

Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai masukan dalam memahami kondisi sedimentasi di lingkungan pesisir sehingga perencanaan dan pengelolaan kawasan pantai yang dilakukan merupakan pembangunan yang terencana dan berwawasan lingkungan.

1.4 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah dan ruang lingkup tugas akhir ini meliputi besaran butiran sedimen yang berada di kawasan Pantai Cermin guna mengetahui jenis butiran sedimennya.

1.5 Metodologi Penelitian

Tahapan penelitian ini meliputi:

1. Studi literatur mengenai teori dan rumus teoritis dari sumber bacaan buku, jurnal ilmiah, hasil seminar dan lain-lain.

2. Studi lapangan meliputi: a. Observasi di lapangan.

(16)

4 b. Pengambilan sampel dan data-data lapangan

c. Pengolahan sampel di laboraotium.

Hal ini dilakukan untuk memperoleh data-data lebih lanjut melalui percobaan Sieve Analysis Test dan Hydrometer Test di Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Teknik Sipil, Univeristas Sumatera Utara.

d. Data yang diperoleh dari lapangan dan kepustakaan yang bersesuaian dengan pokok bahasan, disusun secara sitematis dan logis dan dilakukan korelasi sehingga diperoleh suatu gambaran umum yang akan dibahas dalam tugas akhir ini.

e. Analisa Data.

Dari hasil pengolahan sampel dan data maka akan diperoleh berat jenis dan ukuran butiran rata-rata sedimen kawasan Pantai Cermin. f. Diagram alir kerja dalam penyelesaian tugas akhir ini digambarkan

(17)

Gambar 1.1 Bagan Alir Penelitian

MULAI

Survei Penentuan Lokasi

Pengumpulan dan Analisa Data: - Pengambilan data profil pantai - Pengambilan sampel air dan sedimen - Pengujian sampel di laboratorium

Hasil Analisa Data:

- Analisa Ayakan

- Sieve Analysis Test

- Hydrometer Test

Studi Variasi Sedimen

Kesimpulan dan Saran

(18)

6 1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran garis besar penulisan tugas akhir ini, maka tugas akhir ini dapat diuraikan sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Merupakan rangkaian studi atau rancangan yang dilakukan meliputi latar belakang, rumusan masalah, maksud dan tujuan, pembatasan masalah, keaslian penulisan, dan gambaran umum

mengenai lokasi penelitian. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Merupakan kajian berbagai literatur serta hasil studi terdahulu yang relevan dengan pembahasan ini. Selain itu pada bab ini juga dibahas mengenai acuan ataupun pedoman yang dipakai dalam menyusun tugas akhir ini.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisikan tentang metode yang dipakai dalam penelitian termasuk pemilihan lokasi, pengumpulan data, langkah-langkah penelitian, analisis data dan perhitungan dalam menganalisis data.

BAB IV : ANALISA DATA

Berisikan pembahasan mengenai data-data yang dikumpulkan dari hasil survei lapangan ataupun data dari dinas terkait kemudian dianalisis sehingga diperoleh hasil akhir dari data yang dianalisis.

(19)

7 BAB V : KESIMPULAN

Berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan dan hasil analisis yang menjadi informasi penting dari pembahasan, tulisan penelitian ini untuk dijadikan pertimbangan serta saran tindak lanjut terhadap hasil yang diperoleh dari penulisan ini.

Tabel 1.1 Time Schedule

No Kegiatan

Bulan Ke-

1 2 3 4

1 Pengajuan Judul 2 Penyusunan Proposal 3 Survey Awal

4 Evaluasi Proposal 5 Pelaksanaan Penelitian 6

Pengolahan Data, Analisis, dan Penyusunan Laporan 7 Seminar Hasil Penelitian

(20)

8 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum

Pengendapan di laut biasanya terbentuk dalam 3 daerah, yaitu: 1. Zona pantai

2. Zona dangkalan 3. Zona laut dalam

Material pada zona pantai memiliki keadaan alami secara sementara, sejak timbul di garis pantai dan akan berubah secara tetap. Material ini didominasi oleh material kasar (pasir dan kerikil).

Sedimen terdiri dari suatu material yang terbentuk oleh proses fisik dan kimia dari batuan atau tanah. Partikel tersebut bervariasi dalam ukuran (dari bongkahan sampai lempung atau koloidal), berbentuk dari bulat hingga kasar.

Ada beberapa pengertian dari sedimentasi atau disebut juga dengan proses pengendapan. Menurut Krumbein dan Sloss (1971) sedimentasi berdasarkan ilmu geologi dan statigrafi adalah proses yang berperan atas terbentuknya batuan sedimen. Selanjutnya urutan proses sedimentasi meliputi proses: pelapukan, perpindahan, desposisi (sedimentasi), serta lithifikasi (pembatuan).

Menurut Pipkin (1977) sedimen adalah material atau pecahan dari batuan, mineral dan material organik yang dipindahkan dari berbagai sumber air, darat maupun laut dan didepositkan oleh udara, angin, es, dan air. Selain itu ada juga yang dapat diendapkan dari material yang melayang dalam air (suspensi) atau dalam bentuk kimia pada suatu tempat (presipitasi kimia).

(21)

9 Batuan sedimen dibentuk dari batuan yang telah ada oleh kekuatan luar dalam geologi, oleh pelapukan, gaya-gaya air, pengikisan angin maka batuan-batuan yang telah ada seperti batuan-batuan beku akan hancur, diangkut dan kemudian diendapkan di tempat-tempat yang letaknya rendah, misalnya di laut, samudra atau danau (Kaliti, 1963).

Pada permukaan dasar laut terdapat tiga sumber material dari sedimen yang ditemukan. Drake (1978) menjelaskan bahwa sumber tersebut berasal dari daratan yang menyuplai material hancuran dan material terlarut, sumber asli dari laut dan dari material angkasa luar. Dari ketiganya yang paling penting adalah sumber dari daratan.

Gross (1990) mendefinisikan sedimen laut sebagai akumulasi dari mineral-mineral dan pecahan-pecahan batuan yang bercampur dengan hancuran cangkang dan tulang dari organisme laut serta beberapa partikel lain yang terbentuk lewat proses kimia yang terjadi di laut.

Kebanyakan sumber dari material sedimen adalah daratan, dimana erosi dan pelapukan sangat nyata terhadap pengikisan daratan dan dipindahkan ke laut. Pelapukan adalah aksi dari tumbuhan dan bakteri, juga proses kimia, termasuk juga penghancuran batuan.

2.2 Sifat-sifat Cairan

Pengangkutan sedimen di sungai pada umumnya digerakkan oleh aliran air, sehingga sangat penting untuk mengetahui sifat-sifat aliran terutama aliran pada saluran terbuka. Beberapa sifat dan parameter yang saling berkaitan dan berpengaruh pada pengangkutan sedimen dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut:

(22)

Tabel 2.1 Parameter yang Berpengaruh Pada Pengangkutan Sedimen

2.2.1 Berat Jenis (Specific Weight)

Adapun rumus berat jenis adalah:

γ =berat / isi = γ.v.g / v = γ.g (2.1)

Besarnya harga γ tergantung pada tempat di bumi (g), di daerah katulistiwa harga g = 9,78 m/s2 sedangkan daerah kutub g = 9,832 m/s2 namun pada umumnya nilai yang digunakan adalah g = 9,8 m/s2.

2.2.2 Kekentalan (Viscocity)

Kekentalan (viscocity) merupakan sifat zat cair untuk melawan tegangan geser atau perubahan sudut. kekentalan terbagi dua macam:

1. Kekentalan kinematik (v)

Kekentalan kinematik sangat dipengaruhi suhu:

(

₍

₎

)

T v

= −

20 10 .

40 6

(2.2)

(23)

11 2. Kekentalan dinamik (η)

Kekentalan dinamik dipengaruhi partikel sedimen. Untuk larutan yang dicairkan (c < 0.1), Einstein (1906) memberikan rumus:

ηm = η (1 + 2,5 c) (2.3) dimana ηm adalah koefisien kekentalan dinamik – campuran atau larutan sedimen; η adalah koefisien kekentalan dinamik air bersih; dan c merupakan konsentrasi sedimen.

2.2.3 Kerapatan Relatif Dalam Air

Kerapatan relatif dalam air adalah perbandingan selisih kerapatan suatu zat atau sedimen dan air terhadap kerapatan air.

a a s

ρ ρ ρ − =

∆ (2.4)

2.3 Sifat-sifat Sedimen

Sifat sedimen yang paling mendasar adalah ukuran butiran dan bentuk, berat jenis dari sedimen dan air viskositas dan kecepatan jatuh dan lain-lain.

2.3.1 Ukuran Partikel

Sekumpulan sedimen alami memiliki bentuk yang tidak seragam. Para geologis mengembangkan klasifikasi untuk menentukan mana yang termasuk pasir, mana yang termasuk kerikil dan sebagainya. Salah satu klasifikasi yang paling terkenal adalah skala Wentworth yang mengklasifikasikan sedimen berdasarkan ukuran (dalam milimeter) seperti ditunjukkan dalam tabel 2.2 berikut:

(24)

Tabel 2.2 Skala Wenworth Dari Klasifikasi Ukuran Sedimen

Berdasarkan klasifikasi tersebut, pasir memiliki diameter antara 0,0625 dan 2,00 mm yang selanjutnya dibedakan menjadi lima kelas.

(25)

13 Material sangat halus seperti lumpur dan lempung berdiameter dibawah 0,0625 mm yang merupakan sedimen kohesif.

Distribusi ukuran butir biasanya dianalisis dengan saringan dan dipresentasikan dalam bentuk kurva presentase berat kumulatif. Pada umumnya distribusi ukuran butir pasir mendekati distribusi log normal, sehingga sering digunakan skala satuan phi. Ukuran phi berhubungan dengan ukuran butiran yang didefinisakn sebagai berikut:

ϕ = -log2 d (2.5)

sehingga 2-ϕ = d, dimana d diukur dalam milimeter. (Bentuk matematika yang setara dengan menggunakan logaritma dasar adalah ϕ = -ln d / ln 2). Penggunaan skala phi cukup luas, terutama pada geologi literatur pesisir. Penggunaan skala phi mengarah pada tampilan yang nyaman dalam distribusi ukuran pasir. Kelemahan dari skala phi adalah nilai-nilai phi yang lebih besar sesuai dengan ukuran pasir yang lebih kecil yang ditunjukkan oleh tanda minus di persamaan tersebut.

a. Statistik Ukuran Pasir

Distribusi ukuran pasir mengandung sejumlah besar informasi mengenai sampel pasir. Namun, penggunaan distribusi pada dasarnya untuk mendapatkan ukuran numerik dari sampel yang dapat memberikan sejumlah informasi.

Salah satu ukuran umum dari sampel pasir d50 adalah ukuran rata-rata. Ukuran pasir ini dapat diperoleh secara langsung dari kurva distribusi kumulatif, yaitu ukuran yang setengah berat sampel adalah kasar dan setengah lagi lebih halus. Menurut teori probabilitas normal, 68 persen

(26)

14 dari semua ukuran akan terletak dalam plus atau minus suatu deviasi standar dari mean. Oleh karena itu, phi dengan ukuran 84 dan 16 sesuai dengan ϕ (50 ± 68/2), harus memainkan peran utama dalam menggambarkan sedimen. Otto-Inman (1952) mengusulkan bahwa diameter rata-rata didefinisikan sebagai:

(

)

2 16 84 φ

+ =

(2.6)

Cara lain dari perhitungan diameter rata-rata telah diusulkan. Folk-Ward (1957) telah memeriksa sampel pasir yang didominasi oleh ukuran besar dan kecil mengusulkan rumus ukuran berikut untuk distribusi bimodal:

(

)

3 16 50 84 φ φ

+ + =

(2.7)

Perbedaan antara kedua definisi kecil untuk distribusi mendekati distribusi log-normal. Untuk pasir dengan distribusi ukuran simetris, mean dan median ukuran yang sama.

Penyortiran sampel pasir mengacu pada berbagai ukuran ini. Sampel dengan gradasi baik diurutkan akan berisi pasir dengan diameter yang sama, sedangkan pasir bergradasi buruk diurutkan berisi berbagai macam ukuran. Ukuran numerik dari distribusi adalah deviasi standar, σϕ, yang didefinisikan sebagai:

(

)

2 16 84 φ

φ σ_φ = −

(2.8)

Sebuah sampel yang terdistribusi baik adalah sample yang bernilai jelek. Sedangkan distribusi dengan berbagai ukuran yang diistilahkan

(27)

15 dinilai baik atau buruk dinilai (homogen dalam ukuran) akan memiliki nilai yang sama untuk ϕ84 dan ϕ16. Oleh karena itu, σϕ = 0. Untuk distribusi ukuran pasir yang nyata pada pantai, σ_ϕ ≤ 0.5 dianggap tersortir baik, sementara sampel dengan σϕ ≥ 1 dianggap tersortir

dengan buruk.

Ukuran lainnya dari distribusi adalah skewness dimana terjadi ketika distribusi ukuran sedimen tidak simetris. Nilai skewness dihitung dengan rumus berikut:

φ φ

φ _σ

α − 50

= Md

(2.9)

Skewness negatif menandakan bahwa distribusi cenderung kearah ukuran phi yang lebih kecil (ukuran butir lebih besar). Menurut Duane (1964) nilai negatif menunjukkan bahwa lingkungan tererosi, sementara nilai positif menunjukkan bahwa lingkungan terdeposisi atau terjadi sedimentasi, untuk material yang lebih halus telah dibawa oleh arus atau gelombang.

Pengukuran akhir menentukan ukuran distribusi maksimal (Kurtosis). Menurut Inman (1952) rumus Kurtosis sebagai berikut:

(

) (

)

φ _σ

φ φ φ φ β

84 95 5

16 − + + =

(2.10) Untuk distribusi normal, βØ= 0.65. apabila distribusi menyebar lebih luas dari distribusi normal, kurtosis akan menjadi kurang dari 0.65. b. Variasi Spasial dan Temporal dalam Ukuran Pasir

Nilai statistik pasir berbeda-beda pada setiap profil pantai, baik secara vertikal ke pantai maupun disepanjang garis pantai. Pada gambar 2.1

(28)

16 dapat dilihat bahwa ketika mengarah ke cross-shore dari offshore (kanan) ke onshore (kiri), dapat dilihat bahwa pasir pada daerah offshore cenderung lebih halus dibandingkan pasir di daerah nearshore, yang mana pasir tersebut lebih dinamis terhadap pengaruh arus dan gelombang pecah.

(29)

17 Untuk beberapa studi kasus analisa ayakan menggunakan SNI 03-6388-2000 dan SNI 03-6408-2000 seperti pada tabel berikut:

Tabel 2.3 Standar Ukuran Saringan

Tabel 2.4 Batasan-batasan Ukuran Butiran Tanah

Untuk menentukan batasan dari ukuran dalam suatu sampel pasir, harus dilakukan analisis ukuran. Pengayakan pasir bertujuan untuk menentukan batasan dari ukuran dalam sampel. Biasanya ayakan berupa

(30)

18 pan dengan saringan kawat sebagai suatu standar diberikan di dasarnya dan diklasifikasikan seperti yang dapat dilihat di tabel 2.3. Ayakan disusun dalam suatu tumpukan dimana untuk ayakan yang lebih besar pada bagian atas dan ayakan yang lebih halus pada bagian bawahnya. Sampel diletakkan pada ayakan yang paling atas dan ayakan digetarkan sehingga pasir jatuh sejauh mungkin menembus tumpukan ayakan. Ukuran fraksi yang berbeda terjebak dalam ayakan dengan ukuran yang bervariasi. Berat pasir yang tertangkap dalam setiap ayakan ditimbang dan ditentukan persentasenya dari berat total sampel yang melewati ayakan.

2.3.2 Bentuk Partikel

Bentuk dari sedimen alam beraneka ragam dan tidak terbatas. Di samping ukuran butir, bentuk partikel juga penting, karena ukuan partikel sedimen itu sendiri belum cukup untuk menjelaskan karak teristik butir-butir sedimen. Suatu partikel yang pipih mempunyai harga kecepatan endap yang lebih kecil dan akan lebih sulit untuk terangkut dibandingkan dengan suat partikel yang bulat seprti muatan dasar.

Sifat-sifat yang paling penting dan berhubungan dengan angkutan sedimen adalah bentuk dan kebulatan butir (berdasarkan pengamatan H. Wadell). Bentuk butiran dinyatakan dalam kebulatannya yang didefenisikan sebagai perbandingan daerah permukaan partikel. Daerah permukaan sulit ditentukan dan isi butiran relatif kecil, sehingga Wadell mengambil pendekatan untuk menyatakan kebulatan.

Kebulatan dinyatakan sebagai perbandingan diameter suatu lingkaran dengan daerah yang sama terhadap proyeksi butiran dalam

(31)

19 keadaan diam pada ruang terhadap bidang yang paling besar terhadap diameter yang paling kecil atau dengan kata lain kebulatan digambarkan sebagai perbandingan radius rata-rata kelengkungan ujung setiap butir terhadap radius lingkaran yang paling besar (daerah proyeksi atau bagian butir melintang).

Bentuk partikel dinyatakan sebagai suat faktor bentuk (SF) yaitu:

SF=c/(ab)1/2 (2.11) Dimana a merupakan sumbu terpanjang; b adalah sumbu menengah dan c adalah sumbu terpendek.

Untuk partikel berbentuk bola mempunyai faktor bentuk SF =1, sedangkan untuk pasir alam SF = 0,7. Pengaruh bentuk terhadap karakteristik hidraulik dari partikel atau butiran (yaitu kecepatan jatuh ataupun hambatan) tergantung dari angka Reynold.

2.3.3 Rapat Massa (Density)

Sesungguhnya semua sedimen berasal dari material batu. Oleh sebab itu segala unsur material induk (parent material) dapat ditemukan di sedimen. Sebagai contoh, fragmen dari induk batuan ditemukan di batu besar dan kerikil, kuarsa pada pasir, silika pada lumpur, serta feldspars dan mika pada tanah liat. Densiti dari kebanyakan sedimen yang lebih kecil dari 4 mm adalah 2,650 kg/m3 (graviti spesifk, s = 2,65). Densiti dari mineral lempung (clay) berkisar dari 2,500 sampai 2,700 kg/m3.

V M isi

massa ₌

ρ (2.12) Besarnya ρa tidak tetap tergantung pada suhu, tekanan dan larutan. Pada air tawar memiliki nilai ρa = 1000 kg/m3 dan air laut memiliki nilai

(32)

20 ρa =1025 kg/m3. Pada perhitungan angkutan sedimen, pengaruh perbedaan kerapatan pada umumnya diabaikan.

2.4 Pengangkutan Sedimen

Sedimen adalah material atau pecahan dari batuan, mineral dan material organik yang melayang-layang di dalam air, udara, maupun yang dikumpulkan di dasar sungai atau laut oleh pembawa atau perantara alami lainnya. Sedimen dapat diangkut dengan tiga cara:

a. Suspension: umumnya terjadi pada sedimen-sedimen yang sangat kecil ukurannya (seperti lempung) sehingga mampu diangkut oleh aliran air atau angin yang ada.

b. Bedload: terjadi pada sedimen yang relatif lebih besar (seprti pasir, kerikil, kerakal, bongkah) sehingga gaya yang ada pada aliran yang bergerak dapat berfungsi memindahkan partikel-partikel yang besar di dasar. Pergerakan dari butiran pasir dimulai pada saat kekuatan gaya aliran melebihi kekuatan inersia butiran pasir tersebut saat diam. Gerakan-gerakan sedimen tersebut bisa menggelundung, menggeser, atau bahkan bisa mendorong sedimen yang satu dengan lainnya.

c. Saltation: umumnya terjadi pada sedimen berukuran pasir dimana fluida yang ada mampu menghisap dan mengangkut sedimen pasir sampai akhirnya karena gaya gravitasi yang ada mampu mengembalikan sedimen pasir tersebut ke dasar.

(33)

21 Berdasarkan asalnya material angkutan dapat dibedakan dua macam angkutan: a. Muatan material dasar (bed material transport). Muatan yang berasal

dari dasar, berarti bahwa angkutan ini ditentukan oleh keadaan dasar dan aliran (dapat terdiri dari muatan dasar dan muatan layang).

b. Muatan cuci (wash load), yang berasal dari hasil erosi daerah pantai. Angkutan ini teridiri dari butiran yang sangat halus dengan diameter <50 µm (terdiri dari lempung dan lanau) yang hanya dapat bergerak dengan cara melayang dan tidak berada pada dasar laut. Oleh karena itu muatan cuci tidak dapat dihitung dan dapat dipengaruhi oleh turbulensi dan viskositas aliran.

Di kawasan pantai terdapat dua arah pengangkutan sedimen. Yang pertama adalah pergerakan sedimen tegak lurus pantai (cross-shore transport) atau boleh juga disebut dengan pergerakan sedimen menuju dan meninggalkan pantai (onshore-offshore transport). Yang kedua, pergerakan sedimen sepanjang pantai atau sejajar pantai yang biasa diistilahkan dengan longshore transport.

(34)

22 2.4.1 Pergerakan Sedimen Tegak Lurus Pantai (Cross-shore Transport)

Pengangkutan sedimen tegak lurus panti dapat dilihat pada bentuk pantai (kemiringan pantai) dan bentuk dasar lautnya (bar & trough). Secara penampakan geomorfologi, proses pengangkutan sedimen tegak lurus pantai biasanya terjadi di teluk.

2.4.2 Pengangkutan Sedimen Sejajar Pantai (Long-shore Transport)

Orang sering menyebut pengangkutan sedimen sejajar pantai (dalam bahasa ilmiahnya littoral sediment transport) atau longshore sediment transport. Proses ini biasanya terjadi di pantai yang berbatasan dengan samudra dan merupakan proses yang penting karena berdampak sangat besar terhadap suatu struktur yang dibangun manusia misalnya jetti atau groin.

2.4.3 Mekanisme Transpor Sedimen Oleh Gelombang

Di laut dalam, gerak partikel air karena gelombang jarang mencapai dasar laut. Sedang di laut dangkal, partikel air dekat dasar bergerak maju dan mundur secara periodik. Kecepatan partikel air di dekat dasar naik dengan bertambahnya tingi gelombang dan berkurang dengan kedalaman.

(35)

Gambar 2.3 Abrasi dan Sedimentasi Akibat Arus Longshore Current

Dalam mempelajari transpor sedimen, kecepatan partikel air dinyatakan dalam bentuk tegangan geser dasar Tb yang berubah fungsi dari komponen dasar Ub. Hubungan antara tegangan geser dasar dan kecepatan partikel air dinyatakan dalam bentuk:

2 u b ρ

τ = (2.13)

Dengan,

b u f

u _*

= (2.14)

Dimana, ρ = rapat massa air (kg/m3) *

u = kecepatan geser (m/s) f = faktor gesekan

Kecepatan partikel air di dekat dasar atau yang dinyatakan dalam bentuk tegangan geser tersebut berusaha untuk menarik sedimen dasar. Sementara itu sedimen dasar memberikan tahanan yang dinyatakan dalam bentuk kecepatan kritik erosi u_bc atau tegangan kritik erosi τ_ce. Kedua parameter tersebut tergantung pada sifat sedimen dasar seperti diameter,

(36)

24 bentuk dan rapat massa sedimen untuk sedimen non kohesif (pasir) dan kohesifitas antara partikel untuk sedimen kohesif (lumpur, lempung, dll).

Jika dilihat untuk dasar laut berpasir yang datar, apabila kecepatan di dekat dasar sangat kecil, yang berarti juga tegangan geser dasar, partikel sedimen tidak bergerak (τ <_b τ_ce). Selanjutnya apabila kecepatan bertambah (juga tegangan geser dasar τ_b), sampai pada suatu kecepatan tertentu beberapa butiran mulai bergerak, yang disebut dengan awal gerak sedimen (τ =_b τ_ce). Sedimen bergerak maju mundur sesuai dengan gerak partikel air. Selanjutnya kenaikan kecepatan dapat mempercepat gerak tersebut, dan transpor sedimen yang terjadi disebut transpor dasar (bed load) seperti terlihat pada Gambar 2.4 (τ >_b τ_ce).

Gambar 2.4 Pengaruh Tegangan Geser Terhadap Gerak Sedimen Dasar

(Tampak Samping)

Dengan semakin bertambahnya kecepatan di dekat dasar, gerak ripple, yaitu dasar laut bergelombang kecil dengan puncaknya tegak lurus arah gelombang. Ukuran ripple tergantung pada amplitudo dan periode dari gerak air di dekat dasar, ukuran butiran dan rapat massa material dasar (Horikawa, 1978). Dengan terbentuknya ripple akan meningkatkan

(37)

25 turbulensi, dan partikel sedimen akan terangkat dalam bentuk suspensi (Gambar 2.4). Transpor sedimen dalam bentuk suspensi di atas dasar disebut transpor sedimen suspensi. Apabila gerak air semakin kuat, ripple akan menghilang dan terjadi transpor massa dimana suatu lapis dengan tebal tertentu terangkut dalam bentuk transpor sedimen dasar dan suspensi.

2.5 Sedimen Kohesif

Sedimen kohesif sering menimbulkan masalah pada beberapa bangunan air, misalnya pengendapan di pelabuhan, waduk, penurunan kualitas air dan sebagainya. Studi tentang sifat dan dinamika sedimen kohesif diperlukan untuk menanggulangi masalah tersebut. Berbeda dengan sedimen non kohesif, sifat-sifat sedimen kohesif sangat kompleks. Sifat-sifat tersebut dipengaruhi oleh asal sedimen, sifat air dan terutama keadaan konsolidasi dari sedimen. Sifat sedimen yang berasal dari suatu daerah (estuari, sungai, pantai dan sebagainnya) berbeda dengan sedimen dari daerah lain. Di dalam air asin kecepatan endap akan lebih besar karena adanya proses flokulasi, demikian juga dengan tegangan kritik erosi dan endapan. Proses konsolidasi yang berjalan dengan waktu akan memperbesar tegangan kritik erosi. Karena banyaknya faktor yang berpengaruh, sampai saat ini sifat-sifat dan dinamika transpor sedimen kohesif masih belum diketahui dengan baik (Triatmodjo, 1987).

2.5.1 Profil Vertikal dari Konsentrasi Sedimen

Jumlah dari arus dan gelombang untuk sedimen transport yang melayang dikendalikan oleh banyak jumlah energi yang tersedia di dalam air. Sedimen melayang selalu tidak tercampur dengan baik di dalam air

(38)

26 dan strarifikasi terjadi karena adanya penendapan yang menghasilkan konsentrasi sedimen yang sangat tinggi di dasar. Gambar 2.5 adalah sketsa profil vertikal dari konsentrasi sedimen kohesif S(z) dan kecepatan arus u(z), yang menunjukkan bahwa sedimen kohesif memiliki tiga wilayah:

a. Daerah paling atas adalah lapisan campuran dan memiliki konsentrasi sedimen yang relatif rendah.

b. Lapisan lumpur yang tipis dibedakan dari lapisan campuran dengan istilah gradien konsentrasi lutocline (Parker dan Kirby, 1982).

c. Daerah bawah yang merupakan daerah berlumpur.

Dalam lapisan campuran arah vertikal dipisahkan oleh guncangan yang kuat dan konsentrasi sedimen relatif tercampur dengan baik. Lutocline adalah bagian utama dari profil vertikal sedimen kohesif dan dikategorikan oleh gradien konsentrasi. Konsentrasi sedimen dapat diatur dari magnitude tertinggi dekat dasar dibandingkan pada permukaan air. Di bawah lutocline, ada lapisan berlumpur dari konsentrasi sedimen. Lapisan berlumpur ditahan oleh guncangan energi dari arus, ketika ada suatu kesamaan antara flux deposisi dan guncangan vertikal flux transport. Lapisan berlumpur biasanya tipis dan oleh karena itu frekuensinya tidak diketahui.

(39)

Gambar 2.5 Profil Vertikal dari Sedimen Kohesif dan Kecepatan Jatuh

(Ji, 2008)

2.5.2 Flokulasi

Flokulasi adalah proses dimana partikel yang melayang baik terkait menjadi kelompok yang besar (flocs). Flocs adalah kumpulan dari partikel yang kecil menjadi besar, lebih mudah mengendap partikel melalui proses kimia, fisika dan/atau biologi. Sedimen kohesif jarang mengendap dengan partikel tunggal di alam. Sedimen kohesif cenderung untuk tetap bersama ketika mereka sudah cukup dekat dengan kuatnya sedimen untuk mengatasi aliran geser dan gravitasi yang membuat mereka tetap berpisah. Flokulasi melibatkan dua aspek dari partikel yakni kohesi dan kolisi.

Proses tabrakan partikel (kolisi) dan kohesi juga diistilahkan sebagai agregat dan koagulasi. Flocs lebih besar dari pada butiran tunggal dan biasanya jatuh lebih cepat daripada partikel yang menyatu. Kecepatan jatuh dari sebuat flocs merupakan fungsi dari ukurannya, bentuk, dan kepadatan relatif. Bentuk dari flocs adalah tipe yang bebas dan konsentrasi dari partikel melayang, karakteristik ionik dari lingkungan, dan tegangan geser cairan dan intensitas aliran turbulensi di lingkungan.

(40)

28 Kohesi (tarikan partikel) diatur oleh elektrokimia dari mineral sedimen dan air. Partikel kohesi tergantung pada komposisi mineralogika, ukuran partikel, tergantung perubahan kapasitas dari sedimen. Parameter lain yang mempengaruhi kohesi termasuk keasaman, ph, dan temperatur dari air. Batasan dari sedimen kohesif dan tidak kohesif tidak jelas dibatasi. Ini bisa dinyatakan bagaimanapun, seiring meningkatnya kohesi dengan penurunan ukuran partikel untuk jenis materal yang sama.

Kolisi antara partikel kohesi yang kecil menjadi flokulasi dan bentuk floc. Frekuensi kolisi sering meningkat dengan konsentrasi sedimen dan gradien kecepatan. Bagaimanapun, selagi gradien kecepatan meningkat menjadi besar, floc akan mudah peceh, terurai, dan pada akhirnya membentuk flocs yang baru. Flokulasi yang berkelanjutan menghasilkan agregat yang lebih besar (flocs) yang bisa dikarakteristikkan dengan porositas tinggi, meningkat secara teratur dan rapuh, dan kecepatan rata-rata yang tinggi.

2.5.3 Kecepatan Jatuh Partikel

Kecepatan jatuh sebuah partikel merupakan parameter yang penting untuk mempelajari sedimentasi di pantai dan proses pengendapan lain serta untuk menentukan gerak sedimen dalam suspensi. Kecepatan jatuh butiran ditentukan dengan persamaan hambatan aliran:

(

)

2 2

4 2

6 D s a g CD aw D

π ρ ρ

ρ π

− (2.15)

(

)

2 3

4 2 1 6

D a C

g a s D w

π ρ

ρ ρ

π ₋

(41)

C gD

w = ∆

3 4 2 (2.17) 2 1 3 4       ∆ = D C gD

w ...Rumus Umum (Re>1) (2.18) Dimana

w = kecepatan jatuh sedimen (mm/s) g = kecepatan gravitasi (m/s2) D = diameter butiran sedimen (mm) CD = koefisien hambatan

Δ =

(

ρ_s −ρ_a

)

/ρ_a

ρa = rapat massa air laut (1025 kg/m3) ρs = rapat massa sedimen (Kg/m3)

Harga besaran C_D tergantung dari bilangan Reynold dan bentuk dari partikel.

v VD =

Re (2.19) Untuk,

V = Kecepatan arus (mm/s) v = viskositas kinematik

Untuk partikel berbentuk bola dan bilangan Reynold rendah (Re<1) koefisien hambatan di daerah stokes adalah

Re 24

C rumus di atas menjadi: v gD gD n a s w 18 18 2 2 = ∆ −

(42)

30 Dan untuk bilangan Reynold yang besar, harga C_Dmenjadi konstan yang bervariasi seperti:

   



∆_gD12 _(2.21)

2.5.4 Deposisi dari Sedimen Kohesif

Deposisi dan resuspensi dari sedimen kohesif begitu rumit. Walaupun banyak studi di masa lampau, banyak ketidakpastian yang terkait dengan deposisi dan resuspensi sedimen kohesif yang ada. Kesulitan di dalam keakuratan dan contoh data yang pasti adalah satu kendala yang besar:

a. Percobaan sedimen di laboratorium tidak memerlukan kondisi yang sebenarnya.

b. Sulit untuk mengukur dari semua parameter yang penting untuk pengembangan model deposisi dan resuspensi.

Erosi terjadi ketika tegangan geser di dasar melebihi gaya tahanan di dasar (tegangan geser kritis), yang sebaliknya tergantung pada parameter dasar yang lain seperti komposisi sedimen, kadar air, salinitas, dan waktu dari konsolidasi dasar. Umumnya, model dari sedimen dasar sangat empiris dan lokasinya spesifik. Deposisi, dengan kata lain, secara langsung terpengaruh proses hidrodinamik di dalam air sehingga secara langsung menjadi model yang rapat.

Tegangan geser yang besar di dasar menghancurkan floc yang besar sebelum mereka jatuh. Kemudian butiran yang sudah pecah dari floc tersebut dan partikel tunggal tersuspensi. Ketika floc yang jatuh menyentuh sedimen di dasar, berat dari butiran sedimen memaksa air pori

(43)

31 keluar dari struktur floc dan hancur perlahan di dasar. Sementara itu, floc yang kecil akan lebih mudah tersuspensi dan erosi akan berlanjut sampai kekuatan tegangan geser dasar stabil. Penyususan kembali partikel akan meningkatkan kekuatan tegangan geser dan perlawanan ke resuspensi, secara umum menjadi konsolidasi.

2.5.5 Resuspensi dari Sedimen Kohesif

Resuspensi (erosi) dari sedimen yang dihasilkan dari tegangan geser dasar diatur oleh arus dan gelombang. Erosi dimulai ketika tegangan geser dasar sama dengan tegangan geser permukaan dari sedimen dasar. Sedimen kohesif dasar terdiri dari partikel tunggal, tetapi lebih disempurnakan menjadi kelompok butiran tergabung bersama secara kohesi. Erosi terjadi dimana kohesi terlalu kuat. Erosi rata-rata dan kedalaman di dasar yang terjadi begitu kuat pada profil dari kekuatan dasar. Jenis profil ini menunjukkan peningkatan dengan kedalaman dan meningkatnya konsolidasi dengan kedalaman. Ketika kekuatan di dasar tidak sanggup untuk menolak tekanan erosi, resuspensi bermula.

Perilaku dari sedimen kohesif sangat kompleks dan tidak hanya bergantung pada kondisi aliran, tetapi juga properti elektrokimia dari sedimen. Faktor serperti kondisi hidrodinamik, distribusi ukuran partikel, tipe vegetasi dan distribusi, properti biokimia di dasar, dan waktu tempuh sedimen dasar, semua mempengaruhi erosi dari sedimen kohesif dasar. Karena kohesi, konsolidasi sedimen membutuhkan tekanan yang tinggi untuk pergerakkan, membuat lebih tahan terhadap erosi. Tegangan geser kritis untuk erosi dari dasar kohesif lebih signifikan dari pada tegangan

(44)

32 geser kritis untuk deposisi. Dengan kata lain, sekali partikel terdeposisi di dasar, ikatan kohesif dengan partikel lain membuatnya lebih sulit untuk terhapus daripada partikel tunggal yang dibutuhkan. Bagaimanapun, sekali sedimen kohesif tersuspensi, akan bergerak jatuh perlahan dan diperlukan inisiasi erosi.

(45)

33 BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Data Umum Penelitian

Data umum dari Penelitian Analisis Variasi Sedimen Pada Pantai Berlumpur adalah sebagai berikut:

1. Lokasi : Pantai Cermin, Deli Serdang, Sumatera Utara 2. Jenis Data : Data Sieve Analysis Test dan Hydrometer Test

3. Sumber Data : Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Sumatera Utara dengan mengambil sampel sedimen dari Pantai Cermin

4. Peta Lokasi : Dapat dilihat pada Gambar 3.1

(46)

34 3.2. Tahap Penelitian

Tugas akhir ini disusun dalam ruang lingkup pekerjaan sebagai berikut: 3.2.1 Persiapan

Tahap persiapan merupakan rangkaian kegiatan sebelum memulai tahapan pengumpulan data dan pengolahannya. Dalam tahap awal ini disusun hal–hal penting yang harus dilakukan dengan tujuan mengefektifkan waktu pekerjaan.

Adapun yang termasuk dalam tahap persiapan ini meliputi:

a. Studi literatur mengenai teori dan rumus teoritis dari sumber bacaan buku, jurnal ilmiah, hasil seminar dan lain-lain.

b. Menentukan kebutuhan data yang akan digunakan c. Pendataan instansi yang dapat dijadikan nara sumber d. Melengkapi persyaratan administrasi untuk pencarian data

e. Survey lokasi untuk mendapatkan gambaran umum kondisi lapangan Persiapan diatas harus dilakukan dengan cermat untuk menghindari pekerjaan yang berulang sehingga tahap pengumpulan data menjadi tidak optimal.

3.2.2 Pengumpulan Data

Pengumpulan data ini dilakukan sejak awal perencanaan sampai tahap akhir penelitian. Metode pengumpulan data ini dilakukan dengan melalui cara-cara sebagai berikut:

• Data Primer, yaitu data lapangan (sampel) yang bersumber dari pengamatan visual dan survey langsung di lapangan. Sampel lalu

(47)

35 diolah di Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

• Data Sekunder, yaitu data yang diambil dari sumber lain berupa literature, paper, jurnal atau makalah.

3.2.3 Analisa Data

Pada tahap ini dilakukan pengolahan data- data yang telah diperoleh dari data primer. Tahap analisis data ini meliputi:

1. Data Analisa Saringan (Sieve Analysis Test)

Pemeriksaan ini bertujuan untuk menentukan distribusi ukuran butiran tanah hingga ukuran pasir kasar (saringan No. 10). Penentuan analisa dari butiran tanah yang lebih kecil dari No. 10 diuraikan dalam Analisa Hydrometer. Metode pelaksanaan dalam analisa saringan (sieve analysis) antara lain sebagai berikut:

1. Sedimen dibiarkan mengering di udara hingga mencapai keadaan rapuh. Setiap gumpalan dipecahkan sampai merata.

2. Pemecahan sampel tanah dapat dilakukan dengan menggunakan palu karet.

3. Sampel diaduk hingga merata lalu dibagi agar dapat dikeringkan di daam oven. Setelah kering, sampel ditimbang.

4. Tanah sampel dipanaskan dalam oven dengan suhu 100 ± 5° C selama 24 jam.

5. Apabila kondisi tanah bergumpal-gumpal maka tanah tersebut ditumbuk terlebih dahulu dengan menggunakan palu karet sehingga menjadi butiran-butiran yang lepas dengan tidak mengakibatkan hancurnya butiran tanah tersebut.

(48)

36 6. Tanah diaduk merata kemudian dibagi dengan alat pemisah sampel.

Sampel tanah ditimbang. Susun saringan dari yang terbesar hingga pan, yaitu No. 10; No. 20; No. 40; No. 80; No. 100; no. 200 dan pan. Masukkan sampel tanah kedalam susunan saringan lalu disaring. Sampel tanah yang berada pada masing-masing saringan lalu ditimbang. Tanah yang lewat saringan No. 10 adalah sampel tanah untuk percobaan Hydrometer (kecuali pan).

2. Data Hydrometer Test

Percobaan ini dilakukan apabila tanah yang lolos saringan No. 200 minimal 10% dari jumlah seluruh sampel tanah. Percobaan ini bertujuan untuk menentukan pembagian ukuran butiran (gradasi) dari tanah yang lewat saringan No. 10 atau untuk memperkirakan fraksi lempung sebanyak persentase yang lebih kecil dari 0,002 mm.

Dari hasil pengujian laboratorium didapat untuk ukuran butiran lempung adalah 0.002 mm dan untuk lanau berukuran 0.075 mm.

(49)

37 Untuk dapat memahami lebih lanjut, dapat diperhatikan melalui Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Diagram Alir Tugas Akhir

MULAI

Survei Penentuan Lokasi

Pengumpulan dan Analisa Data: - Pengambilan data profil pantai - Pengambilan sampel air dan sedimen - Pengujian sampel di laboratorium

Hasil Analisa Data:

- Sieve Analysis Test

- Hydrometer Test

Studi Variasi Sedimen

Kesimpulan dan Saran

(50)

38 3.3 Pengolahan Data

Survey lapangan dilakukan terkait dengan data-data yang diperlukan untuk pemodelan profil pantai. Pengambilan data dilakukan dengan survey lapangan. Data yang diambil berupa data sedimen dan data gelombang.

3.3.1 Pengukuran Gelombang di Lapangan

Berdasarkan hasil pengukuran di lokasi Pantai Cermin pada tanggal 6 September 2014, diperoleh hasil pengukuran parameter gelombang dengan mengambil 10 (sepuluh) kali sampel pengukuran, yaitu sebagai berikut:

A. Tinggi Gelombang

Dari 10 (sepuluh) kali sampel pengukuran tinggi gelombang yang dapat dilihat pada tabel diperoleh tinggi gelombang maksimum sebesar 0,55 meter, tinggi gelombang minimum sebesar 0.25 meter, dan tingi gelombang rata-rata sebesar 0.415 meter.

Tabel 3.1 Tinggi Gelombang

No. Puncak (meter) Lembah (meter) Tinggi Gelombang (meter)

1 1.50 1.20 0.30

2 1.60 1.15 0.45

3 1.60 1.30 0.30

4 1.70 1.15 0.55

5 1.70 1.15 0.55

6 1.60 1.20 0.40

7 1.50 1.20 0.30

8 1.70 1.20 0.50

9 1.75 1.20 0.55

10 1.55 1.30 0.25

Tinggi Gelombang Rata-rata 0.415

B. Periode Gelombang

Untuk menghitung waktu ke 10 puncak dimulai pada puncak ke 1 (pertama) dan berakhir pada puncak ke 11. Dari 10 (sepuluh) kali sampel

(51)

39 pengukuran periode gelombang yang dapat dilihat pada table, diperoleh periode gelombang maksimum sebesar 2.8 detik, periode gelombang minimum sebesar 2.0 detik, dan periode gelombang rata-rata sebesar 2.5 detik.

Tabel 3.2 Periode Gelombang

No. Waktu (t) Periode (T)

1 27” 2.7”

2 27.94” 2.8”

3 28.26” 2.8”

4 24.21” 2.4”

5 20.09” 2.0”

6 27.31” 2.7”

7 26.46” 2.6”

8 22.32” 2.2”

9 25.29” 2.5”

10 26.05” 2.6”

Periode Gelombang Rata-rata 2.5”

(52)

Gambar 3.4 Hubungan antara Hb/H’0 dan H’0/gT2

3.3.2 Data Sedimen

Sedimen pantai dapat berasal dari erosi garis pantai itu sendiri, dari daratan yang dibawa oleh sungai dan dari laut dalam yang terbawa arus ke daerah panti. Kondisi sedimen yang ada di pantai Cermin berupa sedimen yang mengendap dari pergerakan pantai itu sendiri yang terjadi akibat gaya konstruktif maupun gaya destruktif. Sedimen pada pantai Cermin umumnya campuran antara pasir dan lumpur. Adapun pengambilan sampel sedimen di pantai Cermin ini dilakukan dengan pengambilan di 6 titik pada kedalaman antara 1 – 1,5 meter dan berjarak interfal antara 10 – 50 meter.

(53)

(54)

42 BAB IV

ANALISA DAN PERHITUNGAN 4.1 Analisa Data Saringan

Ada 2 macam jenis sampel yang didapat di lapangan untuk analisis saringan (sieve analysis) di laboratorium, yaitu:

1. Sedimen yang didominasi oleh sedimen pasir. Sedimen ini diambil dari daratan pantai di atas garis pantai

2. Sedimen yang terdiri dari campuran sedimen pasir dan lumpur yang diambil di perairan pantai tepatnya di zona pasang surut.

4.1.1 Perhitungan sampel BH-1 (di Alat)

Gambar 4.1 Grafik Analisa Ayakan 1

Gambar 4.1 adalah hasil analisa saringan untuk sampel BH-1. Data olahan laboratorium gambar tersebut dan foto sampel BH-1 dapat dilihat pada lampiran. Dengan membaca grafik analisa saringan pada gambar 4.1 maka didapat nilai:

(55)

43 d16 = 0.30 mm

d50 = 0.56 mm d84= 1.45 mm

Ketiga nilai diameter di atas menunjukkan bahwa sedimen berada pada kelompok butiran pasir sedang (medium sand) hingga pasir kasar (coarse sand).

Lalu untuk mendapatkan harga phi (ϕ) masing-masing digunakan rumus Krumbein (1936), yaitu:

d 2 log − =

φ _(4.1)

Dengan memasukkan d pada rumus tersebut maka diperoleh nilai φ tiap diameter yaitu:

log (1.45) 0.54 84 . 0 ) 56 . 0 ( log 74 . 1 ) 30 . 0 ( log 2 84 2 50 2 16 − = − = = − = = − = φ φ φ (4.2) Berdasarkan skala Wenworth maka ϕ16 = 1.74 terindikasi medium sand (pasir sedang), ϕ50 = 0.84 terindikasi coarse sand (pasir kasar) dan ϕ84 = -0.54 terindikasi very coarse sand (pasir sangat kasar).

Lalu untuk mencari nilai diameter rata-rata digunakan 2 metode yaitu metode Otto-Inman dan metode Folk-Ward. Untuk mendapatkan nilai diameter rata-rata, metode Otto-Inman membagi ukuran diameter pasir kasar dan pasir halus, sementara metode Folk-Ward membagi sampel pasir yang didominasi baik ukuran pasir kasar maupun halus.

Metode Otto-Inman menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

) (

)

2 74 . 1 54 . 0 2 16

84 + = − + = φ φ

(56)

44 = 0.60 mm

Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-0.60 = 0.66 mm (4.4) yang masuk kedalam kelompok pasir kasar (coarse sand).

Metode Folk-Ward menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

)

3 74 . 1 84 . 0 54 . 0 3 )

( ₈₄ ₅₀ ₁₆ − + +

= + +

= φ φ φ

(4.5) = 0.68 mm

Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-0.68 = 0.62 mm (4.6) yang masuk kedalam kelompok pasir kasar (coarse sand). Terlihat bahwa perbedaan antara kedua metode relatif kecil yang menunjukkan bahwa distribusi sebaran sampelnya mendekati distribusi log-normal.

Yang (2003) memberikan formula untuk ukuran rerata geometrik (dg) adalah

(

)

(

)

1 . 84 9 .

15 = 0.30×1.45 = d d

d_g

(4.7)

= 0.66 mm

Nilai dg di atas sama dengan nilai dmean pada Persamaan (4.4)

Untuk menghitung angka deviasi standar (σϕ) digunakan rumus sebagai berikut:

(

)

2 74 . 1 54 . 0 2 )

( ₈₄ ₁₆ −

= −

φ

σ

(57)

45 = -1.14 atau 14 . 1 2 = d

σ (4.9)

= 2.20

Nilai σ_ϕ ≤ 0.5 menunjukkan bahwa sampel sedimen dapat dianggap sampel yang tersaring baik (well sorted) atau tergradasi buruk (poorly graded).

Yang (2003) memberikan formula untuk deviasi standar geometrik (σg), yaitu: 2 1 2 1 9 . 15 1 . 84 30 . 0 45 . 1       =       = d d g σ (4.10)

= 2.20 mm

Nilai σg di atas sama dengan nilai σd pada Persamaan (4.9).

Lalu untuk menghitung nilai asimetris butiran (skewness) digunakan rumus berikut: 14 . 1 84 . 0 60 . 0 50 − − = − = φ φ φ _σ φ α Md

(4.11) = 0.21

Nilai skewness yang positif menunjukkan bahwa distribusi lebih cenderung ke arah ukuran ϕ (phi) yang besar atau dengan kata lain diameter butiran yang kecil. Hal ini dapat diartikan bahwa sampel berada dalam situasi deposisional.

Yang (2003) memberikan formula untuk koefisien gradasi G, yaitu:       ₊ =       + = 30 . 0 56 . 0 56 . 0 45 . 1 2 1 2 1 9 . 15 50 50 1 . 84 d d d d G (4.12) = 2.22

(58)

46 Nilai G tidak berbeda jauh dengan nilai σg (Persamaan 4.10) namun dengan catatan bahwa G tidak memiliki satuan (unit).

4.1.2 Perhitungan sampel BH-2 (31 meter ke belakang alat)

Gambar 4.2 Grafik Analisa Ayakan 2

Gambar 4.2 adalah hasil analisa saringan untuk sampel BH-2. Data olahan laboratorium gambar tersebut dan foto sampel BH-2 dapat dilihat pada lampiran. Dengan membaca grafik analisa saringan pada gambar 4.2 maka didapat nilai:

d16 = 0.50 d50 = 0.77 d84= 1.80

Ketiga nilai diameter di atas menunjukkan bahwa sedimen berada pada kelompok butiran pasir sedang (medium sand) hingga pasir kasar (coarse sand).

(59)

47 Untuk mendapatkan harga phi (ϕ) masing-masing d digunakan rumus Krumbein (1936), pada Persamaan (4.1). Dengan memasukkan d pada rumus tersebut maka diperoleh nilai φ tiap diameter yaitu:

85 . 0 ) 80 . 1 ( log 38 . 0 ) 77 . 0 ( log 00 . 1 ) 50 . 0 ( log 2 84 2 50 2 16 − = − = = − = = − = φ φ φ (4.13) Berdasarkan skala Wenworth maka ϕ16 = 1.00 terindikasi coarse sand (pasir kasar), ϕ50 = 0.38 terindikasi coarse sand (pasir sangat kasar) dan ϕ84 = -0.85 terindikasi very coarse sand (pasir sangat kasar).

Lalu untuk mencari nilai diameter rata-rata digunakan 2 metode yaitu metode Otto-Inman dan metode Folk-Ward

Metode Otto-Inman menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

) (

)

2 00 . 1 85 . 0 2 16

84 + = − + = φ φ

M (4.14)

= 0.08 mm Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-0.08 = 0.95 mm (4.15) yang masuk kedalam kelompok pasir kasar (coarse sand).

Metode Folk-Ward menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

)

3 00 . 1 38 . 0 85 . 0 3 )

( ₈₄ ₅₀ ₁₆ − + +

= + +

= φ φ φ

(4.16) = 0.18 mm

(60)

48 Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-0.18 = 0.88 mm (4.17) yang masuk kedalam kelompok pasir kasar (coarse sand). Terlihat bahwa perbedaan antara kedua metode relatif kecil yang menunjukkan bahwa distribusi sebaran sampelnya mendekati distribusi log-normal.

Yang (2003) memberikan formula untuk ukuran rerata geometrik (dg) adalah

(

)

(

)

1 . 84 9 .

15 = 0.50×1.80 = d d

d_g

(4.18)

= 0.95 mm

Nilai dg di atas sama dengan nilai dmean pada Persamaan (4.15).

Untuk menghitung angka deviasi standar digunakan rumus sebagai berikut:

(

)

2 00 . 1 85 . 0 2 )

( ₈₄ ₁₆ − −

= − = φ φ

σ_φ (4.19)

= -0.92 atau 92 . 0 2 = d

σ (4.20)

= 1.90

Nilai σϕ ≤ 0.5 menunjukkan bahwa sampel sedimen dapat dianggap sampel yang tersaring baik (well sorted) atau tergradasi buruk (poorly graded).

Yang (2003) memberikan formula untuk deviasi standar geometrik (σg), yaitu: 2 1 2 1 9 . 15 1 . 84 50 . 0 80 . 1       =       = d d g

(61)

49 = 1.90 mm

Nilai σg di atas sama dengan nilai σd pada Persamaan (4.20).

Lalu untuk menghitung nilai asimetris butiran (skewness) digunakan rumus berikut: 92 . 0 38 . 0 08 . 0 50 − − = − = φ φ φ _σ φ α Md

(4.22) = 0.33

Yang (2003) memberikan formula untuk koefisien gradasi G, yaitu:       ₊ =       + = 50 . 0 77 . 0 77 . 0 80 . 1 2 1 2 1 9 . 15 50 50 1 . 84 d d d d G (4.23) = 1.94

Nilai G tidak berbeda jauh dengan nilai σg (Persamaan 4.21) namun dengan catatan bahwa G tidak memiliki satuan (unit).

(62)

50 4.1.3 Perhitungan sampel BH-3 (50 meter ke depan alat)

Gambar 4.3 Grafik Analisa Ayakan 3

Gambar 4.3 adalah hasil analisa saringan untuk sampel BH-3. Data olahan laboratorium gambar tersebut dan foto sampel BH-3 dapat dilihat pada lampiran. Dengan membaca grafik analisa saringan pada gambar 4.3 maka didapat nilai:

d16 = 0.40 d50 = 0.92 d84 = 1.90

Untuk mendapatkan harga phi (ϕ) masing-masing d digunakan rumus Krumbein (1936), pada Persamaan (4.1). Dengan memasukkan d pada rumus tersebut maka diperoleh nilai φ tiap diameter yaitu:

93 . 0 ) 90 . 1 ( log 12 . 0 ) 92 . 0 ( log 40 . 1 ) 40 . 0 ( log 2 84 2 50 2 16 − = − = = − = = − = φ φ φ (4.24)

(63)

51 Berdasarkan skala Wenworth maka ϕ16 = 1.40 terindikasi medium sand (pasir sedang), ϕ50 = 0.12 terindikasi coarse sand (pasir kasar) dan ϕ84 = -0.93 terindikasi very coarse sand (pasir sangat kasar).

Lalu untuk mencari nilai diameter rata-rata digunakan 2 metode yaitu metode Otto-Inman dan metode Folk-Ward

Metode Otto-Inman menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

) (

)

2 40 . 1 93 . 0 2

84+ = − + = φ φ

(4.25)

= 0.23 mm Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-0.23 = 0.85 mm (4.26) yang masuk kedalam kelompok pasir kasar (coarse sand).

Metode Folk-Ward menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

)

40 . 1 12 . 0 93 . 0 3

)

( ₈₄+ ₅₀+ ₁₆ ₌ − + +

= φ φ φ

(4.27) = 0.20 mm

Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-0.20 = 0.87 mm (4.28) yang masuk kedalam kelompok pasir kasar (coarse sand). Terlihat bahwa perbedaan antara kedua metode relatif kecil yang menunjukkan bahwa distribusi sebaran sampelnya mendekati distribusi log-normal.

(64)

52 Untuk menghitung angka deviasi standar digunakan rumus sebagai berikut:

(

)

2 40 . 1 93 . 0 2 )

( ₈₄ ₁₆ − −

= − = φ φ

σ_φ (4.29)

= -1.16 atau 16 . 1 2 = d

σ (4.30)

= 2.20

Nilai σϕ ≤ 0.5 menunjukkan bahwa sampel sedimen dapat dianggap sampel yang tersaring baik (well sorted) atau tergradasi buruk (poorly graded).

Yang (2003) memberikan formula untuk deviasi standar geometrik (σg), yaitu: 2 1 2 1 9 . 15 1 . 84 40 . 0 90 . 1       =       = d d g

σ (4.31)

= 2.20 mm

Nilai σg di atas sama dengan nilai σd pada Persamaan (4.20).

Lalu untuk menghitung nilai asimetris butiran (skewness) digunakan rumus berikut: 16 . 1 12 . 0 23 . 0 50 − − = − = φ φ φ _σ φ α Md

(4.32) = -0.10

(65)

53 Nilai skewness yang negatif menunjukkan bahwa distribusi lebih cenderung ke arah ukuran ϕ (phi) yang kecil atau dengan kata lain diameter butiran yang kecil. Hal ini dapat diartikan bahwa sampel berada dalam kondisi tererosi.

Yang (2003) memberikan formula untuk koefisien gradasi G, yaitu:       ₊ =       + = 40 . 0 92 . 0 92 . 0 90 . 1 2 1 2 1 9 . 15 50 50 1 . 84 d d d d G (4.33) = 2.19

Nilai G tidak berbeda jauh dengan nilai σg (Persamaan 4.31) namun dengan catatan bahwa G tidak memiliki satuan (unit).

4.1.4 Perhitungan sampel BH-4 (100 meter ke depan alat)

Gambar 4.4 Grafik Analisa Ayakan 4

Gambar 4.4 adalah hasil analisa saringan untuk sampel BH-4. Data olahan laboratorium gambar tersebut dan foto sampel BH-4 dapat dilihat pada lampiran. Dengan membaca grafik analisa saringan pada gambar 4.4 maka didapat nilai:

(66)

54 d16 = 0.001

d50 = 0.15

d84 = 0.54

Untuk mendapatkan harga phi (ϕ) masing-masing d digunakan rumus Krumbein (1936), pada Persamaan (4.1). Dengan memasukkan d pada rumus tersebut maka diperoleh nilai φ tiap diameter yaitu:

89 . 0 ) 54 . 0 ( log 74 . 2 ) 15 . 0 ( log 97 . 9 ) 001 . 0 ( log 2 84 2 50 2 16 = − = = − = = − = φ φ φ (4.34) Berdasarkan skala Wenworth maka ϕ16 = 9.97 terindikasi clay (lempung), ϕ50= 2.74 terindikasi very fine sand (pasir sangat halus) dan ϕ84= 0.89 terindikasi coarse sand (pasir kasar).

Lalu untuk mencari nilai diameter rata-rata digunakan 2 metode yaitu metode Otto-Inman dan metode Folk-Ward

Metode Otto-Inman menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

) (

)

2 97 . 9 89 . 0 2 16

84 + = + = φ φ

M (4.35)

= 5.43 mm Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-5.43 = 0.02 mm (4.36) yang masuk kedalam kelompok pasir sangat halus (very fine sand).

Metode Folk-Ward menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(67)

(

)

3 97 . 9 74 . 2 89 . 0 3 )

( ₈₄ + ₅₀+ ₁₆ ₌ + +

= φ φ φ

(4.37) = 4.53 mm

Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-4.53 = 0.04 mm (4.38) yang masuk kedalam kelompok lanau (silt). Terlihat bahwa perbedaan antara kedua metode relatif kecil yang menunjukkan bahwa distribusi sebaran sampelnya mendekati distribusi log-normal.

Untuk menghitung angka standar deviasi digunakan rumus sebagai berikut:

(

)

2 97 . 9 89 . 0 2 )

( ₈₄ ₁₆ −

= − = φ φ

σ_φ (4.39)

= - 4.54 atau 54 . 4 2 = d

σ (4.40)

= 23.26

Nilai σϕ ≤ 0.5 menunjukkan bahwa sampel sedimen dapat dianggap sampel yang tersaring baik (well sorted) atau tergradasi buruk (poorly graded).

Yang (2003) memberikan formula untuk deviasi standar geometrik (σg), yaitu: 2 1 2 1 9 . 15 1 . 84 001 . 0 54 . 0       =       = d d g

σ (4.41)

= 23.26 mm

(68)

56 Lalu untuk menghitung nilai asimetris butiran (skewness) digunakan rumus berikut: 54 . 4 74 . 2 43 . 5 50 − − = − = φ φ φ _σ φ α Md

(4.42) = -0.59

Nilai skewness yang negatif menunjukkan bahwa distribusi lebih cenderung ke arah ukuran ϕ (phi) yang kecil atau dengan kata lain diameter butiran yang kecil. Hal ini dapat diartikan bahwa sampel berada dalam kondisi tererosi.

Yang (2003) memberikan formula untuk koefisien gradasi G, yaitu:       ₊ =       + = 001 . 0 15 . 0 15 . 0 54 . 0 2 1 2 1 9 . 15 50 50 1 . 84 d d d d G (4.43) = 2.19

Berbeda dengan perhitungan pada sampel yang lain, nilai G pada sampel ini berbeda jauh dengan nilai σg (Persamaan 4.41). Hal ini dikarenakan pada sampel tersebut didominasi oleh sedimen lumpur yang analisisnya dilakukan secara Hydrometer yang dapat dilihat pada lampiran.

(69)

57 4.1.5 Perhitungan sampel BH-5 (30 meter dari depan alat)

Gambar 4.5 Grafik Analisa Ayakan 5

Gambar 4.5 adalah hasil analisa saringan untuk sampel BH-5. Data olahan laboratorium gambar tersebut dan foto sampel BH-5 dapat dilihat pada lampiran.

Dengan membaca grafik analisa saringan pada sampel 5 maka didapat nilai:

d16 = 0.4

d50 = 1.00

d84 = 1.90

Untuk mendapatkan harga phi (ϕ) masing-masing d digunakan rumus Krumbein (1936), pada Persamaan (4.1). Dengan memasukkan d pada rumus tersebut maka diperoleh nilai φ tiap diameter yaitu:

93 . 0 ) 90 . 1 ( log 0 ) 00 . 1 ( log 22 . 1 ) 40 . 0 ( log 2 84 2 50 2 16 − = − = = − = = − = φ φ φ (4.44)

(70)

58 Berdasarkan skala Wenworth maka ϕ16 = 1.22 terindikasi medium sand (pasir sedang), ϕ50 = 0 terindikasi coarse sand (pasir kasar) dan ϕ84 = -0.93 terindikasi very coarse sand (pasir sangat kasar).

Lalu untuk mencari nilai diameter rata-rata digunakan 2 metode yaitu metode Otto-Inman dan metode Folk-Ward

Metode Otto-Inman menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

) (

)

2 22 . 1 93 . 0 2

84 + = − + = φ φ

M (4.45)

= 0.15 mm Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-0.15 = 0.90 mm (4.46) yang masuk kedalam kelompok pasir kasar (coarse sand).

Metode Folk-Ward menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

)

22 . 1 0 93 . 0 3

)

( ₈₄+ ₅₀+ ₁₆ ₌ − + +

= φ φ φ

(4.47)

= 0.10

Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-0.10 = 0.93 mm (4.48) yang masuk kedalam kelompok pasir kasar (coarse sand). Terlihat bahwa perbedaan antara kedua metode relatif kecil yang menunjukkan bahwa distribusi sebaran sampelnya mendekati distribusi log-normal.

(71)

59 Untuk menghitung angka standar deviasi digunakan rumus sebagai berikut:

(

)

2 22 . 1 93 . 0 2 )

( ₈₄ ₁₆ − −

= − = φ φ

σ_φ (4.49)

= -1.07 atau 07 . 1 2 = d

σ (4.50)

= 2.10

Nilai σ_ϕ ≤ 0.5 menunjukkan bahwa sampel sedimen dapat dianggap sampel yang tersaring baik (well sorted) atau tergradasi buruk (poorly graded).

Yang (2003) memberikan formula untuk deviasi standar geometrik (σg), yaitu: 2 1 2 1 9 . 15 1 . 84 40 . 0 90 . 1       =       = d d g

σ (4.51)

= 2.18 mm

Nilai σg di atas sama dengan nilai σd pada Persamaan (4.50).

Lalu untuk menghitung nilai asimetris butiran (skewness) digunakan rumus berikut: 07 . 1 0 15 . 0 50 − − = − = φ φ φ _σ φ α Md

(4.52)

= -0.14

(72)

60 Yang (2003) memberikan formula untuk koefisien gradasi G, yaitu:

   



 ₊

=    

 

+ =

40 . 0

00 . 1 00 . 1

90 . 1 2 1 2

9 . 15 50 50

1 . 84

d d d

d G

(4.53) = 2.20

Nilai G tidak berbeda jauh dengan nilai σg (Persamaan 4.51) namun dengan catatan bahwa G tidak memiliki satuan (unit).

4.1.6 Perhitungan sampel BH-6 (12,7 meter dari depan alat)

Gambar 4.6 Grafik Analisa Ayakan 6

Gambar 4.6 adalah hasil analisa saringan untuk sampel BH-6. Data olahan laboratorium gambar tersebut dan foto sampel BH-6 dapat dilihat pada lampiran.

Dengan membaca grafik analisa saringan pada sampel 6 maka didapat nilai:

(73)

61 d50 = 0.50

d84 = 1.20

Untuk mendapatkan harga phi (ϕ) masing-masing d digunakan rumus Krumbein (1936), pada Persamaan (4.1). Dengan memasukkan d pada rumus tersebut maka diperoleh nilai φ tiap diameter yaitu:

26 . 0 ) 20 . 1 ( log 00 . 1 ) 50 . 0 ( log 25 . 2 ) 20 . 0 ( log 2 84 2 50 2 16 − = − = = − = = − = φ φ φ (4.54) Berdasarkan skala Wenworth maka ϕ16 = 2.25 terindikasi fine sand (pasir baik), ϕ50 = 1.00 terindikasi coarse sand (pasir kasar) dan ϕ84 = -0.26 terindikasi very coarse sand (pasir sangat kasar).

Lalu untuk mencari nilai diameter rata-rata digunakan 2 metode yaitu metode Otto-Inman dan metode Folk-Ward

Metode Otto-Inman menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

) (

)

2 25 . 2 26 . 0 2 16

84 + = − + = φ φ

M (4.55)

= 0.99 mm Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-0.99 = 0.50 mm (4.56) yang masuk kedalam kelompok pasir kasar (coarse sand).

Metode Folk-Ward menggunakan rumus untuk menghitung diameter rata-rata (mean diameter) sebagai berikut:

(

)

3 25 . 2 00 . 1 26 . 0 3 )

( ₈₄ ₅₀ ₁₆ − + +

= + +

= φ φ φ

(74)

62 = 1.00 mm

Dengan kata lain diameter rata-rata adalah

dmean = 2-ϕ = 2-1.00 = 0.50 mm (4.58) yang masuk kedalam kelompok pasir kasar (coarse sand). Terlihat bahwa perbedaan antara kedua metode relatif kecil yang menunjukkan bahwa distribusi sebaran sampelnya mendekati distribusi log-normal.

Untuk menghitung angka standar deviasi digunakan rumus sebagai berikut:

(

)

2 25 . 2 26 . 0 2 )

( ₈₄ ₁₆ − −

= − = φ φ

σ_φ (4.59)

= -1.26 atau 26 . 1 2 = d

σ (4.60)

= 2.40

Nilai σϕ ≤ 0.5 menunjukkan bahwa sampel sedimen dapat dianggap sampel yang tersaring baik (well sorted) atau tergradasi buruk (poorly graded).

Yang (2003) memberikan formula untuk deviasi standar geometrik (σg), yaitu: 2 1 2 1 9 . 15 1 . 84 20 . 0 20 . 1       =       = d d g

σ (4.61)

= 2.40 mm

(1)

64 4.3 Kerapatan Relatif dalam Air

Nilai kerapatan air atau rapat massa air laut adalah ρ_a= 1025 kg/m3, dan untuk nilai kerapatan sedimen yang di dapat dari hasil uji laboratorium dengan ρ_s = 2722 kg/m3 adalah:

(

)

1025 1025 2722− = − = ∆ a a s ρ ρ ρ (4.65)

∆=1.656

4.4 Koefisien Hambatan (Drag Coefficient)

Harga koefisien hambatan (CD) tergantung pada bilangan Reynold dan dipengaruhi oleh kecepatan arus yaitu V = 110 mm/s maka nilai bilangan Reynold

adalah:

Untuk Lanau (D = 0.075 mm)

Re =

(

)

80 . 0 075 . 0 110× = ⋅ v D V (4.66)

Re = 10.3125

Nilai CD ditentukan dengan rumus sebagai berikut:

2 1 2 1 16 3125 . 10 3 1 3125 . 10 24 16 Re 3 1 Re 24       × + =       + = D C (4.67)

CD = 3.413 Untuk lempung (D = 0.002 mm)

Re =

80 . 0 002 . 0 110 . × = v D V (4.68)

(2)

65 4.5 Kecepatan Jatuh Sedimen (Fall Velocity)

Untuk lanau pada sampel ini bilangan Reynold-nya lebih besar dari 1 (Re > 1) maka rumus kecepatan jatuh yang dipakai adalah:

2 1 2 1 656 . 1 413 . 3 075 . 0 9810 3 4 3 4       × =       ∆ = D s C gD w (4.69)

ws= 21.82 mm/detik

Untuk lempung pada sampel ini memiliki bilangan Reynold lebih kecil dari 1 (Re < 1), maka rumus kecepatan jatuh yang dipakai adalah:

(

)(

)

80 . 0 18 002 . 0 9810 656 . 1 18 2 1 2 × = ∆ = v gD w_s (4.70) 3 10 5126 .

4 × −

w mm/detik

4.6 Fall Time Model

Salah satu prinsip dasar rekayasa pantai adalah terjadinya kecuraman gelombang lepas pantai H0/L0 lebih besar dari 0.025.

Berdasarkan pengukuran lapangan diketahui periode gelombang rata-rata adalah 2.5 detik, tinggi gelombang rata-rata adalah 0.415 meter dan kemiringan pantai m = 0.02, maka:

2 2 0 ) 5 . 2 ( 81 . 9 415 . 0 ' × = gT H

= 0.0067 (4.71) Dengan menggunakan gambar 3.4, maka di dapat nilai Hb/H’0 sebesar 1.02, maka:

02 . 1 '₀ =

H H_b

(3)

66 415

. 0 02 . 1 ' 02 .

1 ₀= ×

= H

H_b

(4.73)

= 0.4233 m

(4)

67 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang dilakukan maka kesimpulan yang didapat adalah: 1. Pantai Cermin mengalami erosi. Ini dapat dilihat dari nilai skewness

beberapa sampel yang menunjukkan nilai negatif yang berarti mengalami erosi. Nilai skewness tertinggi sebesar -0.59 yang terjadi pada sampel 4 yang berjarak 100 meter dari bibir pantai.

2. Tinggi gelombang rata-rata pada pengukuran aktual di lapangan adalah 0.415 meter yang berarti gelombang di Pantai Cermin tergolong gelombang kecil.

3. Periode gelombang rata-rata pada pengukuran di lapangan sebesar 2.5 detik.

4. Tinggi gelombang pecah pada pantai cermin adalah sebesar 0.4233 meter.

5.2 Saran

1. Untuk penelitian selanjutnya disarankan agar dilakukan pada daerah yang memiliki variasi sedimen dan tipe pantai berbeda agar nilai analisa butiran yang didapatkan berbeda pula sehingga dapat dibandingkan.

2. Wilayah studi yang digunakan sebaiknya lebih panjang atau mengambil pantai – pantai lain dengan kondisi yang bervariasi sehingga didapatkan variasi sedimen yang berbeda – beda.

(5)

68 DAFTAR PUSTAKA

Collier, A. C. 1997. Guideline For Beachfront Construction with Special Reference to The Coastal Construction Setback Line. University of Florida. State of Florida.

Jones, A. 2005. Chapter 7: Potential Coastal Erosion of The Swan Coastal plain Due To Long – Term Sea Level Rise In Natural hazard risk in Perth.

Geoscience Australia. Western Australia.

Julzarika, A. 2011. Kajian Batas Maritim Indonesia Dengan Australia dan Timor Leste Akibat Kenaikan Muka Air Laut. Jurnal Studi Kasus Pulau Meatimarang. Timor Leste.

Pratikto, W. A., Armono, H. D., Suntoyo. 1997. Perencanaan Fasilitas Pantai dan Laut. Surabaya. BPFE Yogyakarta

Rositasari, R., Setiawan, W. B., Supriyadi, I. H., Hasanuddin., Prayuda, B. 2011.

Kajian Dan Prediksi Kerentanan Pesisir Terhadap Perubahan Iklim di Pesisir Cirebon. Jurnal Ilmu dan teknologi kelautan tropis.

Syah, A. F. 2010. Indikasi Kenaikan Muka Air Laut di Pesisir Kabupten

Bangkalan Madura. Tesis Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kelautan

Universitas Trunojoyo. Madura.

Triatmodjo, B. 1999. Teknik Pantai. Beta Offset. Yogyakarta.

Wicaksana, T. F., Suntoyo., Sambhodo, K. 2011. Analisa Kerentanan Pantai Terhadap Erosi Akibat Kenaikan Muka Air Laut di Pantai Kuta

Dengan Modifikasi Model Bruun. Jurnal Teknik Kelautan Fakultas

Teknologi Kelautan Institut Teknik Sepuluh November. Surabaya

www.wikipedia.com. Diakses pada 19 Januari 2014.

IPCC (2007). The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the IPCC. Cambridge, Cambridge University Press.

Sihombing, W. H., Suntoyo., Sambhodo, K. 2011. Kajian Kenaikan Muka Air Laut di Kawasan Pesisir Kabupaten Tuban, Jawa Timur.

Doukakis, E. 2005. Coastal Vulnerability adn Risk Parameter. European Water, Vol 11, no. 6, 3-7.

(6)

69 Gornitz, V. M., Beaty, T. W., Daniels, R. C. 1997. A Coastal Hazards Data Base

For The U.S. West Coast. Environmental Sciences Division Publication. Tennessee.