Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
BAB IV ANALISA DATA
4.1 Perhitungan Hasil Analisis Data 4.1.1 Distribusi Ukuran Sedimen
Data dalam penelitian ini diambil dari laporan investigasi LPPM ITB, 2003. Terdapat 20 stasiun pengamatan di laporan tersebut yang mencakup sekitar perairan
pelabuhan Belawan. Berikut akan diuraikan analisa distribusi butiran sedimen untuk satu buah sampel dari sebuah stasiun pengamatan. Hasil analisa keseluruhan sampel
dari seluruh stasiun akan dirangkum kemudian. Tabel 4.1 Sampel Stasiun 1
Diameter Ayakan mm
Berat Tertahan
Lolos 4,750
- 100,00
2,000 5,96
94,04 0,850
7,32 86,71
0,425 8,64
78,07 0,250
30,81 47,26
0,106 41,62
5,64 0,075
3,98 1,66
Gambar 4.1 Grafik Distribusi Ukuran Sedimen Stasiun 1
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Gambar 4.2 Titik lokasi setiap stasiun
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Tabel 4.1 dan Gambar 4.1 menunjukkan tabel hasil analisa ayakan dan Gambar kurva distribusi kumulatifnya. Dari Gambar 4.1 dapat ditemukan diameter
sedimen berikut D
84
= 0,50 mm, D
65
= 0,34 mm, D
50
= 0,26 mm, D
16
= 0,16 mm
Kemudian Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 Menunjukkan perhitungan nilai tengah D dan variannya
σ
2
. Nilai rata-rata dihitung berdasarkan tabel dibawah ini: Tabel 4.2
Nilai Rata-rata mm
013 ,
1
1 1
= ∆
∆ =
∑ ∑
= =
k i
k i
Xi Xi
f Xi
Xi Xif
d
Nilai varian dapat dihitung berdasarkan tabel dibawah ini: Tabel 4.3
I Xi
Xi – X
2
FXi ∆Xi
Xi – X
2
fXi 1
0,000 0,000
0,00 0,75
0,000 2
0,075 0,198
3,98 0,031
0,788 3
0,106 0,171
41,62 0,144
7,117 4
0,250 0,072
30,81 0,175
2,218 5
0,425 0,009
8,64 0,425
0,077 6
0,850 0,108
7,32 1,15
0,091 7
2,000 2,191
5,96 2,00
13,058 Σ 4,675
Σ 23,349 I
Xi FXi
∆Xi Xif
XifXi 1
0,000 0,00
0,75 0,000
0,000 2
0,075 3,98
0,031 0,2985
0,009 3
0,106 41,62
0,144 4,4117
0,635 4
0,250 30,81
0,175 7,545
1,320 5
0,425 8,64
0,425 3,672
1,560 6
0,850 7,32
1,15 6,222
7,155 7
2,000 5,96
2,00 11,92
23,84 Σ 4,675 Σ 34,069 Σ 34,519
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Nilai varian
2 1
1 2
2
mm 237
, =
∆ ∆
− =
∑ ∑
= =
k i
k i
Xi Xi
f Xi
Xi f
X Xi
σ
Standart deviasi σ = 0,486 mm
Diameter rerata goemetri dapat juga dinyatakan sebagai berikut
2 1
16 84
D D
D
g
∗ =
2.2 = 0,50 0,16
12
= 0,282 mm
Deviasi standart geometrik, σ
g
, berkaitan dengan D
g
dan ditentukan sebagai berikut
[ ]
16 84
2 1
D D
D D
g g
g
+ =
σ 2.3
[ ]
16 ,
282 ,
282 ,
50 ,
2 1
+ =
g
σ
= 1,757 mm
+ =
16 50
50 84
2 1
D D
D D
G
+ =
16 ,
26 ,
26 ,
50 ,
2 1
= 1,77 mm
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Perhitungan dengan cara lain dari distribusi adalah Skewness, yang terjadi ketika distribusi ukuran sedimen tidak simetris yang diberikan sebagai berikut
φ φ
σ φ
α
50 84
− =
M
Otto 1939 dan Inman 1952 mendefenisikan diameter rata-rata sebagai berikut
2
16 84
φ φ
φ
− =
M
Sebelumnya cari nilai φ dengan Persamaan sebagai berikut
2 ln
ln D −
=
φ
2 ln
ln
84 84
D −
=
φ
2 ln
ln
50 50
D −
=
φ
2 ln
ln
16 16
D −
=
φ
1 2
ln 50
, ln
= −
= 94
, 1
2 ln
26 ,
ln =
− =
2 2
ln 16
, ln
= −
=
Masukkan nilai φ
84
dan φ
16
kedalam Persamaan 2.6
2
16 84
φ φ
φ
− =
M
5 ,
2 2
1 −
= −
=
Pengukuran secara numerik dari penyortiran adalah standar deviasi σ
φ
yang didefenisikan sebagai berikut
2
16 84
φ φ
σ
φ
− =
5 ,
2 2
1 −
= −
=
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Subsitusikan M
84
, φ
50
, σ
φ
kedalam Persamaan 2.8
φ φ
σ φ
α
50 84
− =
M
88 ,
4 5
, 94
, 1
5 ,
= −
− −
=
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Standart Deviasi pada setiap stasiun
Stasiun
84 16
50
j g
1 1.942029
2.84058 1.942029
-0.44928 5.322581
2 1.362319
2.84058 2.246377
-0.73913 4.039216
3 1.246377
2.956522 2.73913
-0.85507 4.20339
4 1.289855
2.956522 2.246377
-0.83333 3.695652
5 1.246377
2.84058 2.057971
-0.7971 3.581818
6 0.304348
2.84058 1.884058
-1.26812 2.485714
7 1.246377
5.73913 2.652174
-2.24638 2.180645
8 1.550725
2.956522 2.26087
-0.7029 4.216495
9 1.289855
5.811594 2.565217
-2.26087 2.134615
10 2.318841
5.811594 2.84058
-1.74638 2.626556
11 2.84058
5.811594 2.318841
-1.48551 2.560976
12 2.652174
5.811594 2.84058
-1.57971 2.798165
13 2.956522
5.811594 2.956522
-1.42754 3.071066
14 2.057971
5.73913 2.956522
-1.84058 2.606299
15 2.956522
5.73913 2.956522
-1.3913 3.125
16 2.956522
5.73913 2.565217
-1.3913 2.84375
17 3.072464
5.73913 2.652174
-1.33333 2.98913
18 3.072464
5.811594 2.84058
-1.36957 3.074074
19 2.84058
5.811594 2.565217
-1.48551 2.726829
20 3.072464
5.811594 2.84058
-1.36957 3.074074
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
standart deviasi
0.5 1
1.5 2
2.5
5 10
15 20
25
stasiun
n ila
i
Bersortir baik 0.5 Bersortir jelek 1
Gambar 4.3 Grafik standart deviasi sedimen pada setiap stasiun
4.1.2 Fall Velocity Berdasarkan data distribusi sedimen pada pembahasan sebelumnya,
kecepatan jatuh sedimen fall velocity dapat dihitung. Pada perhitungan dibawah diasumsikan sedimen memiliki specific gravity 2,65 dan suhu air 30
o
C.
Tabel 4.5 Sifat-sifat air dalam satuan metrik Temperatur
o
C Viskositas
Kinematik m
2
s
x
10
-6
1,79 10
1,31 20
1,00 30
0,801 40
0,658 50
0,554 60
0,474 70
0,413 80
0,365 90
0,326 100
0,294
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Melanjutkan data perhitungan sebelumnya, diambil D
50
= 0,26 sebagai representasi ukuran sedimen untuk perhitungan fall velocity bagi sampel sedimen
dari stasiun 1. Selanjutnya parameter yang diperlukan dalam perhitungan adalah density air laut
ρ = 1030 mdtk
2
, density sedimen ρ
s
= 2,65 mdtk
2
, viskositas kinematik v = 0,801 x 10
6
m
2
s, maka kecepatan jatuh dihitung sebagai berikut
s m
s m
s m
s m
m v
g D
W
s T
10 4
, 2
02371 ,
1 030
, 1
65 ,
2 10
801 ,
18 81
, 9
10 26
, 1
18
3 6
2 2
3 2
− −
−
× =
=
−
× ×
× ×
=
−
=
ρ ρ
Kecepatan jatuh pada air tenang adalah 2,4 mms
Gambar 4.4 Kecepatan jatuh pada air tenang dan pada air berarus
Salah satu faktor yang sangat mempengaruhi kecepatan jatuh pada perairan pelabuhan Belawan adalah pasang surut. Kecepatan jatuh pada air tenang berbeda
dengan kecepatan jatuh pada air yang memiliki arus, Berdasarkan gambar 4.4. sedimen akan jatuh sesuai dengan gaya gravitasi pada air tenang, sedangkan sedimen
Travel Distence
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
akan mengalami perpindahan letak jatuh karena adanya arus. Untuk menghitung kecepatan jatuh akibat pasang surut dapat digunakan persamaan sebagai berikut:
T
W V
d L
=
dimana : L = maksimum travel distance
d = kedalaman V = kecepatan arus
W
T
= kecepatan terminal
Parameter yang digunakan adalah data pasang surut ditampilkan pada Gambar 4.5 dan data kecepatan arus ditampilkan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.5 Grafik Pasang Surut
Grafik Pasang Surut
50 100
150 200
250 300
350
50 100
150 200
250 300
350 400
P emb
acaan P
al m
c m
Pasut
22 -Ok
t 23
-Ok t
24 -Ok
t 25
-Ok t
30 -Ok
t 5
-No v
28 -Ok
t 26
-Ok t
27 -Ok
t 29
-Ok t
4 -No
v 1
-No v
2 -No
v 3
-No v
31 -Ok
t
Waktu t
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Gambar 4.6 Grafik Kecepatan Rata-rata Vs Waktu
Kecepatan arus menggunakan 2 parameter yaitu pada saat pasang dan saat surut. Berdasarkan Grafik Gambar 4.5 dan 4.6, Maka didapatkan V
max
pasang dan V
max
surut yaitu:
Saat Pasang, V
max
= 0,255 ms
m 0625
, 1
4 ,
2 255
, 10
= =
=
T
W V
d L
Saat Surut, V
max
= 0,05 ms
m 208
, 4
, 2
05 ,
10 =
= =
T
W V
d L
Perhitungan nilai fall velocity pada setiap stasiun ditampilkan pada Tabel 4.7
4.1.3 Incipient Motion
Partikel sedimen yang diam di dasar perairan memiliki sifat bertahan untuk tidak bergerak. Sifat tersebut disebabkan karena pengaruh gaya gravitasi dan gesekan
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
dengan dasar. Tekanan geser yang terbangkitkan oleh arus menimbulkan gaya angkat dan gaya geser yang berperan menggerakkan partikel sedimen yang diam. Gaya
angkat biasanya diabaikan dan dianggap sebagai bagian dari gaya geser. Jika tekanan geser dasar lebih besar daripada gaya gravitasi
τ Fg dan gaya gesekan dengan
dasar yang bekerja pada partikel sedimen, maka partikel sedimen tersebut bergerak. Setiap partikel sedimen memiliki tekanan geser kritis
τ
c
yang sebanding dengan densitas
ρ dan diameternya D
s
. Tekanan geser kritis itu adalah tekanan geser maksimum yang terjadi pada saat partikel sedimen akan mulai bergerak. Jika partikel
sedimen itu bergerak maka yang terjadi adalah erosi.
Gaya-gaya yang bekerja adalah gaya dorong F
D
, Gaya angkat F
L
, berat sedimen didalam air W
s
, dan Gaya tahan F
R
. Partikel sedimen dikatakan bergerak jika beberapa kondisi dibawah ini terpenuhi:
F
L
= W
s
F
D
= F
R
τ =
τ
c
Kebanyakan kriteria incipient motion berasal dari gaya geser atau kecepatan aliran rerata.
Dalam hal ini kita menentukan apakah critical shear stress terlampaui oleh aliran dari situasi pada perairan Belawan. Dengan data yang diperoleh bawa partikel
sedimen di perairan Belawan adalah partikel pasir sangat halus dengan nilai geometrik 0,26 x 10
-3
m dengan kedalaman d = 10 m. Temperatur air 30
°
C jadi v = 0,801 x 10
-6
m
2
s dan γ
s
γ = 2,65.
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Batimetri
-16 -14
-12 -10
-8 -6
-4 -2
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
Stasiun
Ked al
aman
Gambar 4.7 Grafik kedalaman laut pada setiap stasiun
10 km
Gambar 4.8 Grafik kemiringan dasar laut
Kemiringan S =
m 0010
, 500
5 =
Panjang kemiringan laut =
m 500
500 5
2 2
= +
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Langkah 1 Hitung
6589 ,
6 m
10 x
26 ,
ms 81
, 9
1 65
, 2
1 ,
s m
10 x
801 ,
m 10
x 26
, 1
1 ,
3 2
2 6
3
= −
=
−
− −
− s
s s
gD V
D γ
γ
Langkah 2 Evaluasi τ
berdasarkan diagram Shield dan hitung critical shear stress menggunakan Persamaan 2.37b dimana R = y = 10 m
τ
c
= τ
γ
s
γ - 1γ D
s
= 0,0452,65 – 198100,26 x 10
-3
= 0,189 Nm
2
Langkah 3 Hitung shear stress τ
menggunakan Persamaan 2.38 dimana R=y= 10 m τ
= γ RS
2 3
25 ,
245 0025
, 10
9810 m
N m
m N
= ×
× =
Karena shear stress τ
= 245,25 Nm
2
lebih besar dari critical shear stress τ
c
= 0,189 Nm
2
, perpindahan dari pasir halus terjadi. Perhitungan incipient motion pada setiap stasiun ditampilkan pada Tabel 4.7.
4.1.4 Bed Load Saat kondisi aliran memenuhi atau melebihi kriteria incipient motion, partikel
sedimen sepanjang dasar endapan akan mulai bergerak. Jika pergerakan dari partikel sedimen berguling, tergelincir, atau kadang melompat sepanjang dasar, hal tersebut
dinamakan perpindahan muatan dasar bed load transport. Biasanya, bed-load transport berkisar 5 – 25 berpindah dalam keadaan melayang-melayang di air
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
suspension. Walaupun demikian, pada material kasar, persentase tertinggi dari perpindahan sedimen yaitu secara bed-load.
Faktor yang mempengaruhi bentuk dasar dan resistensi terhadap aliran adalah kedalaman air d , kemiringan S, densiti cairan
ρ, konsentrasi material halus ψ, ukuran material dasar D
s
, gradasi material dasar τ
o
, kecepatan jatuh partikel sedimen W
T
. Untuk ukuran pasir D
s
= D
m
= 0,26 mm, τ
c
dan ψ didapatkan dari gambar 2.9 dengan
nilai τ
c
= 0,017 kgm
2
ψ = 79 m
3
kg-dtk Menggunakan S = 0,0020, shear stress diperoleh
τ
o
= γ d S = 9810 10 0,0025
= 245,25 kgm
2.
Subsitusikan nilai ψ, τ
o
, τ
c
kedalam Persamaan 2.39, hasilnya
[ ]
c s
g −
= gs = 79 245,25245,25 – 0,017
gs = 6,24 kgm
3
Perhitungan bed load pada setiap stasiun ditampilkan pada Tabel 4.7.
4.1.5 Suspended Load
Suspended load lebih condong kepada sedimen berpindah dengan melayang dalam aliran dan bertahan dalam jangka waktu tertentu. Pada kebanyakan sungai,
sedimen biasanya berpindah secara suspended load. Menggunakan Persamaan 2.16a, dimana D = 0,26 mm = 0,00026 m;
ρ = 1000; ρ
s
= 2,7; v = 1,931 x 10
-6
ms; dan g =9,81 ms
2
, didapatkan W
T
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
s m
s m
s m
s m
m v
g D
W
s T
10 4
, 2
024 ,
1 00
, 1
70 ,
2 10
. 1
18 81
, 9
10 26
, 1
18
3 6
2 2
3 2
− −
−
× =
=
−
× ×
× ×
=
−
= ρ
ρ
Shear velocity ρ
τ
= u
487 ,
1030 25
, 245
2 1
=
=
Einstein 1950 mengasumsikan bahwa β = 1 dan k = 0,4.
Maka 0123
, 4
, 487
, 10
4 ,
2
3
= ×
× =
=
−
k u
W z
eksponen z ditinjau untuk memperoleh nilai z pada ukuran butiran yang dominant. Nilai z untuk ukuran butiran lainnya ditentukan dari ukuran dominannya,
dan dari asumsi kecepatan jatuhnya.
32 ,
25 ,
5 25
,
−
− =
y y
D C
C
a y
=
32 ,
3
25 ,
5 25
, 10
10 10
26 ,
− −
×
−
= 0,388 C
y
= 0,00010,388 = 3,88 x 10
-5 6
6
10 09
, 1
703 ,
10 801
, 4
, ×
= ×
=
−
u V
k
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
3 008
, 6
008 ,
6 5
1 1
1 1
kgm 083
, 4
302 ,
2 10
10 1
10 .
09 ,
1 10
10 1
1,09.10 1
.38 10
3,88 ln
1 1
1
=
− +
−
+ ×
=
−
+
− +
=
−
∫ ∫
E E
Z Z
y sw
ydy y
y kV
u dy
y y
kV u
q C
q
Perhitungan suspended load pada setiap stasiun ditampilkan pada Tabel 4.7. .
4.1.6 Total Load Berdasarkan moda transportasi, total load adalah jumlah dari bed load dan
suspended load. Berdasarkan sumber perpindahan material, total load dapat juga di definisikan sebagai jumlah perpindahan material dasar dan wash load.
Menentukan debit sedimen per luas untuk perairan pelabuhan Belawan dengan kedalaman 10 m dan kecepatan arus 0,42 ms menggunakan formula Colby.
Langkah 1 Hitung V
c
untuk kedalaman 10 m dan D
50
= 0,26: V
c
= 0,4673 d
0,1
D
50 0,33
V
c
= 0,4673 10
0,1
0,26
0,33
V
c
= 0,377 mdtk Langkah 2 Hitung B:
Karena V – V
c
= 0,42 – 0,377 = 0,043 mdtk B = 1,453 0,26
-0,138
= 1,749 Langkah 3 Hitung A
A = 1,329 d
0,48
untuk D
50
= 0,2 mm A = 1,4 d
0,3
untuk D
50
= 0,3 mm Karena D
50
= 0,2 mm, interpolasikan A
D
50
4,013 0,2
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
X 0,26
2,793 0,3
881 ,
3 881
, 3
1 ,
06 ,
22 ,
1 013
, 4
= =
− =
− −
A x
x
Langkah 4 Mencari nilai CF = 1 menggunakan Gambar 2.11b untuk D
50
= 0,26 mm Langkah 5 Mencari nilai AF menggunakan Gambar 2.11a dengan 32
o
F, AF =1 Langkah 6 Hitung gs menggunakan Persamaan 2.17 dimana 1 + AF – 1CF = 1
gs = AV – V
c B
1 + AF – 1CF0,672 gs =3,8810,42 – 0,356
1,749
1 + 1-110,672 gs = 10,204 kgm
3
s Perhitungan total load pada setiap stasiun ditampilkan pada Tabel 4.7.
4.1.7 Analisa Potensi Erosi Estimasi potesi erosi sedimen didasar saluran dalam kondisi aliran normal
dimana R = 10 m, S = 0,0020, koefisien Manning, 6
, 25
26 ,
6 1
= n
= 0,0016. D
50
dan D
90
dari sedimen adalah 0,26 dan 1,50 mm. Gunakan v = 0,801 x 10
-6
m
2
s, ρ = 1030
kgm
3
. Saluran lebar, sehingga R ≈ D kedalaman air rerata.
Dari problem 1 dapat ditentukan sebgai berikut: Kecepatan geser =
s m
gRS 495
, 0025
, 10
81 ,
9 =
× ×
=
Sebagai cobaan pertama, ambail d = D
50
= 0,26 sehingga U dv = 0,495x
0,26x10
6
1030 x 0,801 = 66,64 Kemudian dapat diambil a = 0,040 Berdasarkan Tabel 4.4
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Selanjutnya dasar saluran = R S = 1030 x 10 x 0,0025 = 25 kgm
2
incipent motion = 0,04
s
– d = 0,04 x 1650 x d
Dengan menyamakan 2 persamaan di atas, akan diperoleh d = 0,378m =378.78mm Dengan d = 275,5 mm, maka U
dv = 96,89 dan a =0,04 merupakan angka-angka konservatif.
Tabel 4.6 Nilai pendekatan a dalam persamaan Shields U
dv A
0,25 0,45
0,30 0,39
0,40 0,29
0,50 0,22
0,60 0,19
1,00 0,12
2,00 0,06
3,00 0,047
4,00 0,040
6,00 0,035
8,00 0,034
10,0 0,033
20,0 0,034
30,0 0,035
40,0 0,037
50,0 0,040
100 0,045
200 0,052
400 0,06
800 0,06
1000 0,06
Solusi II: Menggunakan Persamaan Meyer-Peter-Muller Persamaan Meyer-Peter-Muller termodifikasi untuk persamaan angkutan dasar pada
incipient moion untuk partikel individu adalah
{ }
2 3
6 1
50 ,
1 025
, 9
, 57
DS d
=
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Dari problem 1 dapat ditentukan sebagai berikut:
{ }
[ ]
mm m
d 17
0167 ,
50 ,
1 0017
, 9
, 57
0025 ,
10
2 3
6 1
= =
× =
Solusi III: Menggunakan persamaan Einstein-Stickler-Manning Simmons dan Setruk, 1976;1992.
Metode ini didasarkan pada persamaan Manning untuk mengestimasi kekasaran saluran, persamaan Sticler untuk estimasi kekaaran butiran, dan persamaan
Eistein untuk incipient motion. Menurut persamaan ini, ukuran partikel pada saat incipient motion diberikan oleh
D=18,18 R’S dimana R’ = jari-jari hidraulik yang berkaitan dengan kekasaran butiran. Nilai
pendekatan R’ dapat diestimasi dengan persamaan Sigh,1967: R’R = n’n
32
dimana n’ = koefisien kekasaran butiran yang dapat dihitung dengan persamaan Stickler
67 ,
25
6 1
50
D n
= jika D
50
dalam meter atau
2 ,
81
6 1
50
D n
= jika D
50
dalam mm Dari problem 1 dapat ditentukan sebagai berikut:
Pertama koefisien kekasaran butiran n’ = 0,26
16
81,2 = 0,00053 Jari-jari hidraulik R’ = 10 x 0,000530,0025
1,5
= 0,976 m Sehingga ukuran partikel pada saat incipient motion
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
d = 18,18 x 0,976 x 0,0025 = 6,36 mm
Solusi IV: Menggunakan Persamaan Camp ASCE,1976 Metode ini didasarkan pada Persamaan Shields untuk incipient motion,
tractive stress pada dasar saluran, dan persamaan Manning untuk slop energi. Menurut Persamaan ini, kecepatan saluran rata-rata untuk incipient motion, V
n diberikan oleh
d s
a R
n V
1 1
6 1
−
=
atau
d s
a f
g V
1 8
− =
dimana s = spesifik graviti partikel sedimen = 2,65
f = factor gesekan Darcy-Weisbach d = ukuran partikel m
Camp menganjurkan nilai koefisien a = 0,04 untuk incipient motion dan a = 0,80 untuk gerusan signifikan yang tidak tergantung dari slop energi. Untuk slop yang
datar dimana U dv 0,3, nilai a yang lebih besar untuk incipient motion dapat
digunakan. Dari problem 1 dapat ditentukan sebagai berikut: Kecepatan saluran rata-rata =
s m
V 282
, 9
0025 ,
10 025
, 1
6 1
= ×
=
Maka d
65 ,
1 04
, 10
025 ,
1 282
, 9
6 1
× ×
=
Untuk metode ini, d = 379,31 mm Perhitungan analisa potensi erosi pada setiap stasiun ditampilkan pada Tabel 4.8.
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
-16 -14
-12 -10
-8 -6
-4 -2
Kedalaman
Stasiun
Fall Velocity
batimetri awal sedimentasi
Gambar 4.9 Grafik hasil perhitungan Fall velociti pada setiap stasiun
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
-16 -14
-12 -10
-8 -6
-4 -2
kedalaman
Stasiun
Bed Load
Sedimentasi Batimetri awal
Gambar 4.10 Grafik hasil perhitungan bed load pada setiap stasiun
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
-16 -14
-12 -10
-8 -6
-4 -2
Kedalaman
Stasiun
Suspended Load
Sedimentasi Batimetri awal
Gambar 4.11 Grafik hasil perhitungan suspended load pada setiap stasiun
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
-16 -14
-12 -10
-8 -6
-4 -2
Kedalaman
Stasiun
Total Load
Sedimentasi Batimetri awal
Gambar 4.12 Grafik hasil perhitungan total load pada setiap stasiun
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
Tabel 4.8 Hasil perhitungan analisis potensi erosi Belawan setiap stasiun
Stasiun Analisa
potensi erosi solusi 1
solusi 2 solusi 3
solusi 4
1 2.755174685
16.73986729 6.368552465
379.3697862 2
5.061579097 5.125206835
13.26036515 569.2085213
3 2.755174685
3.31871827 6.368552465
379.3697862 4
2.755174685 1.368968336
7.423264899 379.3697862
5 2.755174685
3.416804556 6.688543461
379.3697862 6
2.676455408 15.81853961
6.075101387 379.3697862
7 1.003619574
3.675896429 6.332882093
189.5972603 8
1.003619574 1.587838008
4.158614506 189.5972603
9 1.003619574
2.796349157 5.042301424
189.5972603 10
1.003619574 1.894676101
6.903255274 189.5972603
11 1.003619574
4.832091344 4.420121715
189.5972603 12
1.003619574 9.220725651
7.57326543 189.5972603
13 2.838664827
18.4414513 15.14653086
379.3697862 14
2.838664827 11.97807398
15.14653086 379.3697862
15 0.974101351
1.708402278 6.332882093
189.5972603 16
2.755174685 5.592698314
10.08460285 379.3697862
17 2.838664827
3.789352201 13.80651055
379.3697862 18
2.755174685 4.234888669
15.14653086 379.3697862
19 2.755174685
4.001809155 10.08460285
379.3697862 20
2.755174685 4.234888669
15.14653086 379.3697862
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
-25 -20
-15 -10
-5
Kedalaman
Stasiun
Potensi Erosi
Batimetri Awal Erosi
Gambar 4.13 Grafik hasil perhitungan lokasi potensi erosi pada setiap stasiun.
Ilga Widya Panca Iskandar : Studi Karakteristik Sedimen Di Perairan Pelabuhan Belawan, 2008. USU Repository © 2009
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN