Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap Pendangkalan Di Muara Sungai Belawan

(1)

TUGAS AKHIR

KAJIAN SEDIMENTASI SERTA HUBUNGANNYA

TERHADAP PENDANGKALAN

DI MUARA SUNGAI BELAWAN

Diajukan untuk Melengkapi Tugas - Tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

DISUSUN OLEH:

080424003

SUBHAN RONGGODIGDO

DEPARTEMAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2011

(2)

ABSTRAK

Kondisi alam Pelabuhan Belawan yang terletak diantara dua muara sungai yang terbuka yang secara alami memiliki aspek hidraulik dan lingkungan. Sedimentasi merupakan salah satu permasalahan yang terdapat di Pelabuhan Belawan yang perlu mendapatkan perhatian yang ekstra. Sedimentasi adalah proses pengendapan material yang terangkut oleh aliran dari bagian hulu akibat dari erosi. Sedangkan erosi tanah adalah suatu proses atau peristiwa hilangnya lapisan permukaan tanah atas, baik disebabkan oleh pergerakan air maupun angin. Sungai-sungai membawa sedimen dalam setiap alirannya. Sedimen dapat berada di berbagai lokasi dalam aliran, tergantung pada keseimbangan antara kecepatan ke atas pada partikel dan kecepatan pengendapan partikel. Guna membahas tentang sedimentasi tersebut maka penulis tentang “Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap Pendangkalan di Muara Sungai Belawan”

Untuk menghitung laju angkutan sedimen banyak metode yang bisa digunakan. Diantaranya yaitu metode Yang’s, Engelund - Hansen dan Shen -Hungs. Dalam penggunaan metode-metode tersebut diperlukan ukuran kedalaman penampang sungai. Dan untuk menghitung kedalaman sungai digunakan metode pendekatan Einstein. Sedangkan untuk menghitung besarnya jumlah erosi yang terjadi di gunakan metode Universal Soil Loss Equation (USLE).

Dari hasil perhitungan yang dilakukan pada tahun 2006 dibandingkan berdasarkan luas areal maka, didapat hasil perhitungan untuk tahun 2006 dengan

metode Yang didapat hasil sedimen 0,43 ton/m2, dengan metode Engelund and

Hansen didapat hasil sedimen 0,31 ton/m2, dengan metode Shen and Hung didapat

hasil sedimen 0,42 ton/m2 dan hasil erosi menggunakan metode USLE yaitu 0,67

ton/m2. Sedangkan hasil pengerukan yang dilakukan oleh PT Pelabuhan Indonesia I

(Persero) adalah sebesar 0,38 ton/m2.

Metode yang tepat dipakai untuk menghitung muatan sedimen yang terjadi di Muara Sungai Belawan adalah metode Shen and Hung karena setelah dianalisa hasilnya mendekati dengan hasil pengerukan yang dilakukan PT Pelabuhan Indonesia I (Persero).

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat

dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun

judul dari tugas akhir ini adalah “Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap

Pendangkalan di Muara Sungai Belawan”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat

untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (SI) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Penulis hanya dapat mengucapkan terima kasih atas segala jerih payah, motivasi dan doa yang diberikan hingga penulis dapat menyelesaikan studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, terutama kepada :

1. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, selaku Dosen Pembimbing bagi

penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis hingga selesainya tugas akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua

Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng Sc, selaku koordinator

Program Pendidikan Ektension Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

(4)

4. Bapak DR. Ir. Ahmad Perwira Mulia, Msc, BapakIr. Boas Hutagalung, Msc. Ibu Emma Patricia Bangun, ST. M.Eng. selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

5. Ayahanda H. Salim, Ibunda Alia Maslichah, serta abangku M. Dipoalam S.Psi. adik-adikku

Sandyaji Farahidi dan Fahdlila Sasmiarsi, yang selalu mendukung, membimbing, dan

memotivasi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

6. Pacar saya Yana Septi Wahani yang selalu menemani dan banyak membantu dan mendukung

saya dalam penulisan tugas akhir ini.

7. Bapak/Ibu Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

8. Abang/Kakak pegawai Jurusan kak Lince, bang Zul, bang Mail, bang Edi, bang Amin, kak

Dina.

9. Semua sahabat-sahabatku di Ekstension ‘08, khususnya kepada yang telah banyak membantu

dalam pengerjaan tugas akhir ini. Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat

dan karunia-Nya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan penulis ucapkan

terima kasih. Akhimya, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Desember 2011 Hormat Saya

(5)

DAFTAR ISI

ABSTRAK

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR NOTASI ... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Permasalahan ... 3

1.3. Tujuan Penelitian ... 3

1.4. Pembatasan Masalah ... 3

1.5. Metodologi ... 4

1.6. Sistematika Penulisan ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Uraian ... 8

2.2. Erosi dan Sedimentasi ... 9

(6)

2.2.1.1. Perhitungan Erosi ... 12

2.2.2. Sedimentasi ... 20

2.2.3. Angkutan Sedimen ... 22

2.2.4. Rumus - Rumus Angkutan Sedimen ... 25

A. Persamaan Yang's ... 25

B. Engelund and Hansen ... 26

C. Shen and Hungs ... 26

2.3. Dampak Erosi dan Sedimentasi ... 27

2.3.1. Pengaruh Erosi ... 27

2.3.2. Pengaruh Sedimentasi ... 28

2.4. Morfologi Sungai ... 28

2.5. Geometri dan Geoteknik Sungai ... 29

BAB III METODOLOGI DAN DESKRIPSI LOKASI PENELITIAN 3.1. Metodologi Penelitian ... 32

3.1.1. Metode Pelaksanaan ... 33

3.1.2. Pengambilan Sampel Sedimen di Lapangan ... 34

3.1.3. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai ... 34

3.1.4. Perhitungan Transportasi Sedimen ... 35

A. Metode Yang’s ... 35

B. Metode Engelund and Hansen ... 38

C. Metode Shen and Hungs ... 39

3.1.5. Perhitungan Erosi ... 41

3.2. Lokasi Penelitian ... 42

(7)

3.2.1.1. Kondisi Topografi ... 44

3.2.1.2. Kondisi Bethimetri ... 44

3.2.1.3. Kondisi Geoteknik ... 44

3.2.1.4. Temperatur dan kelembapan ... 45

3.2.1.5. Angin ... 46

3.2.1.6. Curah Hujan ... 46

3.2.1.7. Pasang Surut ... 46

3.2.1.8. Gelombang ... 47

3.2.1.9. Sedimen ... 48

BAB IV PERHITUNGAN MUATAN ANGKUTAN SEDIMEN 4. 1. Kemiringan Dasar Sungai ... 51

4. 2. Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Metode Yang’s ... 51

4. 3. Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Metode Engelund and Hansen ... 56

4. 4. Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Metode Shen and Hung ... 59

4. 5. Analisa Data Curah Hujan ... 63

4. 5. 1. Analisa Data Curah Hujan Harian Maksimum ... 64

4. 5. 2. Analisa Data Curah Hujan Bulanan ... 66

4. 5. 3. Analisa Data Jumlah Hari Hujan ... 67

4. 6. Perhitungan Erosivitas Hujan (EI) ... 69

4. 7. Perhitungan Erodibilitas Tanah (K) ... 77

4. 8. Perhitungan Faktor Panjang dan Kemiringan Lereng (LS) ... 78

(8)

4. 10. Perhitungan Faktor Konservasi Praktis (P) ... 80

4. 11. Perhitungan Jumlah Erosi Yang Terjadi ... 80

4. 12. Hasil Pengerukan Pelabuhan ... 81

4. 13. Tabulasi Hasil Perhitungan dan Pengerukan Pelabuhan ... 82

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 88

5.2. Saran ... 89

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Uraian Halaman

1.1. Peta Pelabuhan Belawan 2

1.2. Bagan Penelitian 5

2.1. Nomograf Faktor Panjang-Kemiringan Lereng (LS) 16

2.2. Grafik Hubungan antara ω dan d 24

3.1. Diagram Alur Penelitian 33

3.2. Penampang Sungai 36

3.3. Bagan Langkah Penyelesaian Metode Yang’s 37

3.4. Bagan Langkah Penyelesaian Metode Engelund and Hansen 39

3.5. Bagan Langkah Penyelesaian Metode Shen and Hungs 40

3.6. Bagan Langkah Penyelesaian Metode Erosi 42

3.7. Borlog Tanah di Pelabuhan Belawan 45

3.8. Klasifikasi tanah USDA 49

4.1. Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan Sedimentasi 83

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel Uraian Halaman

2.1. Kode Struktur Tanah (S) Untuk Menghitung Nilai K 14

2.2. Kode Permeabilitas Tanah (P) untuk Menghitung nilai K 14

2.3. Nilai M untuk Beberapa Tekstrur Tanah 15

2.4. Nilai Pengelolaan Tanaman (C) 17

2.5. Nilai Faktor P untuk berbagai Tindakan Konservasi Tanah 20

2.6. Klasifikasi Ukuran Partikel Sedimen 22

3.1. Penggunaan lahan sekitar DAS Belawan 43

3.2. Data Permukaan Air 47

4.1. Tabel Muatan Sedimen Dengan Metode Yang’s 54

4.2. Tabel Muatan Sedimen Dengan Metode Engelund and Hansen 58

4.3. Tabel Muatan Sedimen Dengan Metode Shen and Hung 61

4.4. Curah Hujan Maksimum (mm) 64

4.5. Curah Hujan Maksimum (mm) Stasiun Maritim Belawan 64

4.6. Curah Hujan Maksimum (mm) Stasiun Sampali 65

4.7. Curah Hujan Maksimum (mm) Stasiun Tuntungan 65

(11)

4.9. Jumlah Curah Hujan Bulanan (mm) Stasiun Sampali 66

4.10. Jumlah Curah Hujan Bulanan (mm) Stasiun Tuntungan 67

4.11. Jumlah Hari Hujan Bulanan (hari) Stasiun Maritim Belawan 67

4.12 Jumlah Hari Hujan Bulanan (hari) Stasiun Sampali 68

4.13. Jumlah Hari Hujan Bulanan (hari) Stasiun Pengamatan

Tuntungan 68

4.14. Rata-Rata Jumlah Hari Hujan Bulanan 69

4.15. Perhitungan Faktor Erosivitas Hujan Stasiun Maritim Belawan 71

4.16. Perhitungan Faktor Erosivitas Hujan Stasiun Sampali 73

4.17. Perhitungan Faktor Erosivitas Hujan Stasiun Tuntungan 75

4.18. Tataguna Lahan Di DAS Belawan 79

4.19. Hasil Jumlah Erosi Yang Terjadi 81

4.20. Hasil Pengerukan Kolam Pelabuhan Belawan 82

4.21. Perbandingan Hasil Perhitungan Sedimentasi 82

4.22. Muatan Sedimen Per m2 Metode Yang’s 84

4.23. Muatan Sedimen Per m2 Metode Engelund and Hansen 84

4.24. Muatan Sedimen Per m2 Metode Shen and Hung 85

4.25. Muatan Sedimen Per m2 Metode Erosi (USLE) 85

4.26. Hasil Pengerukan Per m2 86

(12)

DAFTAR NOTASI

Ea = Jumlah erosi tanah

R = Faktor eosifitas hujan dan aliran permukaan

K = Faktor erodibilitas tanah

LS = Faktor panjang kemiringan lereng

C = Faktor tanaman penutup

P = Faktor tindakan konservasi praktis

EI30 = Indeks erosi hujan tahunan

Pb = Curah hujan bulanan

N = Jumlah hari hujan pertahun

M = Persentase pasir sangat halus dan debu

O = Persentase bahan organic

L = Panjang lereng

S = Kemiringan lereng

ω = Kecepatan jatuh

γ = Massa jenis sedimen

γ = Massa jenis air

(13)

d = Diameter sedimen

v = Viskositas kinematik

Ct = Konsentrasi sedimen total

d50 = Diameter sedimen 50% dari material dasar

d65 = Diameter sedimen 65% dari material dasar

d35 = Diameter sedimen 35% dari material dasar V = Kecepatan aliran

Vcr = Kecepatan kritis U* = Kecepatan geser

W = Lebar sungai

D = Kedalaman sungai

Qs = Muatan sedimen total

τ = Tegangan geser

∆H = Beda tinggi

∆X = Jarak memanjang

A = Luas penampang sungai

R = Jari-jari hidrolis

P = Keliling basah

Q = Debit air

Re = Bilangan Reynold

(14)

ABSTRAK

Dari hasil perhitungan yang dilakukan pada tahun 2006 dibandingkan berdasarkan luas areal maka, didapat hasil perhitungan untuk tahun 2006 dengan

metode Yang didapat hasil sedimen 0,43 ton/m2, dengan metode Engelund and

Hansen didapat hasil sedimen 0,31 ton/m2, dengan metode Shen and Hung didapat

hasil sedimen 0,42 ton/m2 dan hasil erosi menggunakan metode USLE yaitu 0,67

ton/m2. Sedangkan hasil pengerukan yang dilakukan oleh PT Pelabuhan Indonesia I

(Persero) adalah sebesar 0,38 ton/m2.

(15)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Negara Republik Indonesia yang berbentuk kepulauan dengan daerah yang sangat luas, dirasakan sangat perlu akan kebutuhan adanya angkutan (transport) yang efektif dalam arti aman, murah, lancar, cepat, mudah, teratur dan nyaman.

Setiap tahap pembangunan sangat memerlukan suatu sistem angkutan yang efesien sebagai salah satu prasyarat guna kelangsungan dan terjaminnya pelaksanaan pembangunan tersebut. Salah satu pendukung sistem angkutan ini adalah subsistem angkutan laut (sea transport subsystem).

Dalam subsistem angkutan laut ini, diperlukan adanya sarana maupun prasarana yaitu Pelabuhan. Secara umum Pelabuhan adalah suatu perairan yang terlindung dari pengaruh gelombang, badai, arus agar kapal-kapal dapat dengan

mudah dan aman untuk berlabuh dan berputar (turning basin), bersandar sehingga

bongkar muat dan pengangkutan penumpang dapat dilaksanakan dengan secara lancar.

Untuk memperoleh manfaat yang maksimal maka perencanaan, pembangunan serta pengembangan Pelabuhan dapat dilihat atau ditinjau dari segi

(16)

sosial ekonomi, politik, teknik dan operasional. Ditinjau dari segi teknis, operasional Pelabuhan mengalami berbagai hambatan fisik antara lain masalah pendangkalan yang disebabkan oleh sedimentasi yang terjadi pada kolam Pelabuhan dan alur elayaran. Masalah pendangkalan ini akan semakin besar dan kompleks jika Pelabuhan

tersebut terletak di muara sungai (estuary). Dalam merencanakan pembangunan dan

pengembangan Pelabuhan, masalah sedimentasi atau pendangkalan harus diminimalisasi terutama pada kolam Pelabuhan dan alur pelayaran guna mengamankan dan melancarkan arus pelayaran.

Pelabuhan Belawan (Gambar 1.1) secara geografis berada pada dua muara sungai yaitu Sungai Belawan dan Sungai Deli, maka secara fisik proses sedimentasi tidak hanya dipengaruhi oleh pasang surut dan arus laut saja tapi dipengaruhi pula oleh debit air sungai. Sehubungan dengan hal tersebut, untuk mengurangi pendangkalan yang diakibatkan oleh sedimentasi adalah dengan cara melakukan pengerukan alur pelayaran dan kolam Pelabuhan. Dengan demikian pembahasan tentang masalah angkutan sedimen dan pengendaliannya merupakan hal yang perlu dilakukan sehingga Pelabuhan dapat berfungsi dengan maksimal.

(17)

Gambar 1.1: Peta Pelabuhan Belawan

1.2. Permasalahan

Pelabuhan Belawan secara geografis terletak pada muara Sungai Belawan dan Sungai Deli, untuk itu masalah pendangkalan yang terdapat di Pelabuhan Belawan semakin besar yang diakibatkan oleh material yang dibawa oleh aliran sungai

tersebut. Salah satu cara yang efektif untuk mengatasi pendangkalan pada kolam

Pelabuhan adalah dengan cara dilakukannya pengerukan kolam Pelabuhan.

Yang merupakan permasalahan pada penulisan tugas akhir ini adalah seberapa besar angkutan sedimen yang terjadi di muara Sungai Belawan yang dapat menyebabkan pendangkalan dan bagaimana jenis bahan sedimentasi yang terdapat di muara Sungai Belawan, sehingga apakah dapat material sedimentasi hasil pengerukan dimanfaatkan.

1.3. Tujuan Penelitian

Adapun maksud dan tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui jumlah sedimetasi yang terjadi di Pelabuhan Belawan yang terletak di muara Sungai Belawan dalam rangka mengoptimalkan kapasitas kolam Pelabuhan guna peningkatan pelayanan dan pengembangan Pelabuhan.

(18)

Untuk mencapai tujuan yang lebih jelas dan terarah, maka dibuatlah pembatasan masalah, yaitu hanya membahas tentang jumlah sedimen yang terjadi di

muara Sungai Belawan dan yang diamati hanyalah Total Load Sediment dengan

mengabaikan pengaruh pasang surut air laut.

1.5. Metodologi

Dalam penelitian ini dibagi dalam beberapa tahapan yaitu : pengambilan data di lapangan, pengujian sampel dan analisa data hasil penelitian.

1. Pengumpulan data dilapangan

Sampel sedimen yang akan diuji adalah sampel yang diambil oleh PT Pengerukan Indonesia (Persero) pada saat proses pengerukan kolam Pelabuhan dan alur pelayaran dilakukan.

Data curah hujan dan data debit Sungai Belawan didapat dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) stasiun Maritim Belawan.

2. Pengujian sampel

Pengujian sampel dilakukan di laboraturium mekanika tanah Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui massa jenis dari sediman dan untuk mengetahui klasifikasi jenis tanah berdasarkan ukuran butirannya.

3. Menghitung transport sedimen

Perhitungan transport sedimen ini menggunakan beberapa metode yaitu metode Yang’s (1973), metode Engelund and Hansen (1967) dan metode Metode Shen and Hungs (1971).

(19)

Membandingkan hasil perhitungan dengan menggunakan metode-metode di atas dengan hasil pengerukan sedimen yang dilakukan oleh PT Pelabuhan Indonesia I dengan pelaksana PT. Pengerukan Indonesia.

5. Kesimpulan.

Melakukan pengambilan kesimpulan dari hasil perhitungan yang didapat dari penelitian ini.

Langkah-langkah penelitian ini dapat ditampilkan dengan bagan yang ada pada Gambar 1.2.

MULAI

PENGUMPULAN DATA

KAJIAN PUSTAKA

ANALISA DATA

MENGHITUNG TRANSPORT

SEDIMEN

KESIMPULAN PENGUJIAN

LABORATURIUM SAMPEL

(20)

Gambar 1.2: Bagan Penelitian

1.6. Sistematika Penulisan

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

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini terdiri dari Latar Belakang, Permasalahan, Maksud dan Tujuan, Pembatasan Masalah, Metodologi dan Sistematika Penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini mencakup segala hal yang dapat dijadikan sebagai dasar bagi pengambilan tema penelitian, penentuan langkah pelaksanaan dan metode penganalisaan yang diambil dari beberapa pustaka yang ada yang memiliki tema sesuai dengan tema penelitian ini.

BAB III : METODOLOGI DAN DESKRIPSI LOKASI PENELITIAN

Bab ini menyajikan metode yang dilakukan dalam penelitian dan juga gambaran mengenai kondisi lokasi lapangan, yang terdiri atas kondisi topografi dan batimetri, kondisi geoteknik, kondisi klimatologi, dan kondisi hidrooseanografi, yang didapat dari lokasi penelitian dan dari beberapa literatur yang mendukung pelaksanaan

(21)

BAB IV : ANALISIS DATA

Bab ini menguraikan analisa dan perhitungan yang didapat dari beberapa literatur dan dari lokasi penelitian yaitu perhitungan kemiringan dasar sungai, perhitungan kedalaman, perhitungan angkutan sedimen dan perhitungan hasil uji sampel di laboraturium.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini disampaikan evaluasi hasil dari penelitian yang dilakukan pada bab sebelumnya, kemudian dilakukan penyusunan saran.

(22)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Uraian

Sejak peradaban manusia, proses sedimentasi mempengaruhi persediaan air, irigasi, pertanian, pengendalian banjir, perpindahan sungai, proyek hidroelektrik, navigasi, perikanan dan habitat air (Gracia, 1999 dalam Iskandar, 2008). Beberapa tahun belakangan dikemukakan bahwa sedimentasi memiliki peran yang penting dalam transportasi yang dapat mempengaruhi pertumbuhan ekonomi, untuk itu diperlukannya pengendalian sedimentasi.

Sumber utama dari material yang menjadi endapan fluvial adalah pecahan dari batuan kerak bumi. Peristiwa ini disebut dengan disintegrasi yang prosesnya dapat secara fisik atau kimia. Sebagai akibat proses tersebut adalah terbentuknya butiran tanah dengan berbagai macam sifat yang berbeda, tergantung dari keadaan iklim, topografi, jenis batuan, waktu dan organisme. Apabila partikel tanah tersebut terkikis dari permukaan bumi atau palung sungai maka material yang dihasilkan akan

(23)

bergerak atau berpindah menurut arah aliran yang membawanya menjadi angkutan sedimen.

Pengetahuan mengenai angkutan sedimen yang terbawa oleh aliran sungai dalam kaitannya dengan besar aliran sungai akan mempunyai arti penting bagi kegiatan pengembangan dan menejemen sumber daya air, konservasi tanah dan perencanaan bangunan pengamanan sungai. Pengetahuan mengenai sedimen akan memungkinkan untuk dilakukannya pengukuran sedimen yang melayang terbawa aliran ataupun sedimen yang bergerak di dasar sungai. Proses sedimentasi meliputi proses erosi, angkutan (transportation), pengendapan (deposition) dan pemadatan

(compaction) dari sedimentasi itu sendiri. Proses tersebut berjalan sangat komplek, dimulai dari jatuhnya hujan yang menghasilkan energi kinetik yang merupakan permulaan dari proses erosi. Begitu tanah menjadi partikel halus, lalu menggelinding bersama aliran, sebagian akan tertinggal di atas tanah sedangkan bagian lainnya masuk ke sungai terbawa aliran menjadi angkutan sedimen. Bentuk, ukuran dan beratnya partikel tanah tersebut akan menentukan jumlah besarnya angkutan sedimen.

Dasar sungai biasanya tersusun oleh endapan dari material angkutan sedimen yang terbawa oleh aliran sungai, material tersebut dapat terangkut kembali apabila terjadi kenaikan kecepatan aliran cukup tinggi. Besarnya volume angkutan sedimen tergantung dari pada perubahan kecepatan aliran dan adanya kegiatan di palung sungai. Sebagai akibat dari perubahan volume angkutan sedimen adalah terjadinya penggerusan di beberapa tempat serta terjadinya pengendapan di tempat lain pada dasar sungai sehingga dengan demikian bentuk dari dasar sungai akan selalu berubah.

(24)

Erosi dan Sedimentasi merupakan proses terlepasnya butiran tanah dari induknya di suatu tempat dan terangkutnya material tersebut oleh gerakan air atau angin kemudian diikuti dengan pengendapan material yang terdapat di tempat lain (Suripin, 2002). Terjadinya erosi dan sedimentasi menurut Suripin (2002) tergantung dari beberapa faktor yaitu karakteristik hujan, kemiringan lereng, tanaman penutup dan kemampuan tanah untuk menyerap dan melepas air ke dalam lapisan tanah dangkal, dampak dari erosi tanah dapat menyebabkan sedimentasi di sungai sehingga dapat mengurangi daya tampung sungai. Sejumlah bahan erosi yang dapat mengalami secara penuh dari sumbernya hingga mencapai titik kontrol dinamakan hasil sedimen (sediment yield). Hasil sedimen tersebut dinyatakan dalam satuan berat (ton) atau satuan volume (m3) dan juga merupakan fungsi luas daerah pengaliran. Dapat juga dikatakan hasil sedimen adalah besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu (Asdak C., 2007).

Dari proses sedimentasi, hanya sebagian aliran sedimen di sungai yang diangkut keluar dari DAS, sedangkan yang lain mengendap di lokasi tertentu dari sungai (Gottschalk, 1948, dalam Chow, 1964 dalam Suhartanto, 2001). Bahan sedimen hasil erosi seringkali bergerak menempuh jarak yang pendek sebelum akhirnya diendapkan. Sedimen ini masih tetap berada dilahan atau diendapkan di tempat lain yang lebih datar atau sebagian masuk ke sungai.

2.2.1. Erosi

Erosi tanah adalah suatu proses atau peristiwa hilangnya lapisan permukaan tanah atas, baik disebabkan oleh pergerakan air maupun angin. Proses erosi tanah

(25)

yang disebabkan oleh air meliputi tiga tahap yang terjadi dalam keadaan normal di lapangan, yaitu tahap pertama pemecahan bongkah-bongkah atau agregat tanah ke dalam bentuk butir-butir kecil atau partikel tanah, tahap kedua pemindahan atau pengangkutan butir-butir yang kecil sampai sangat halus tersebut, dan tahap ketiga pengendapan partikel-partikel tersebut di tempat yang lebih rendah atau di dasar sungai.

Hujan merupakan salah satu faktor utama penyebab terjadinya erosi tanah. Tetesan air hujan merupakan media utama pelepasan partikel tanah. Pada saat butiran air hujan mengenai permukaan tanah yang gundul, partikel tanah dapat terlepas dan terlempar sampai beberapa sentimeter ke udara. Pada lahan datar partikel-partikel tanah tersebar lebih kurang merata ke segala arah, tapi untuk lahan miring terjadi dominasi ke arah bawah searah lereng. Partikel-partikel tanah yang terlepas ini akan menyumbat pori-pori tanah sehingga akan menurunkan kapasitas dan laju infiltrasi. Pada kondisi dimana intensitas hujan melebihi laju infiltrasi, maka akan terjadi genangan air di permukaan tanah, yang kemudian akan menjadi aliran permukaan. Aliran permukaan ini menyediakan energi untuk mengangkut partikel-partikel yang terlepas baik oleh tetesan air hujan maupun oleh adanya aliran permukaan itu sendiri. Pada saat aliran permukaan menurun dan tidak mampu lagi mengangkut partikel tanah yang terlepas, maka partikel tanah tersebut akan diendapkan.

Proses pengangkutan partikel-partikel tanah ini akan terhenti baik untuk sementara atau tetap sebagai pengendapan atau sedimentasi. Proses pengendapan sementara terjadi pada lereng yang bergelombang, yaitu bagian lereng yang cekung akan menampung endapan partikel yang hanyut untuk sementara dan pada hujan berikutnya endapan ini akan terangkat kembali menuju dataran rendah atau sungai.

(26)

Sedangkan pengendapan akhir atau sedimentasi terjadi pada sungai. Pada daerah aliran sungai partikel dan unsur hara yang larut dalam aliran permukaan akan mengalir ke sungai sehingga terjadi pendangkalan pada tempat tersebut. Keadaan ini akan mengakibatkan daya tampung sungai menjadi turun sehingga timbul bahaya banjir.

2.2.1.1. Perhitungan Erosi

Pada tugas akhir ini, untuk menghitung banyaknya erosi tanah yang terjadi

digunakan metode Universal Soil Loss Equation (USLE). USLE memungkinkan

untuk memprediksi laju erosi rata-rata lahan tertentu pada suatu kemiringan dengan pola hujan tertentu untuk setiap macam jenis tanah dan penerapan pengelolaan lahan. Adapun persamaan USLE adalah sebagai berikut :

P C LS K R

E_a = × × × × (2.1)

di mana, Ea = banyaknya tanah tererosi per satuan luas per satuan waktu, yang

dinyatakan sesuai dengan K dan periode R yang dipilih, dalam praktek dipakai satuan ton/ha/tahun, R = faktor erovisitas hujan dan aliran permukaan, yaitu jumlah satuan indeks erosi hujan, yang merupakan perkalian antara energi hujan (E) dan intensitas hujan maksimum 30 menit (I30)tahunan dalam KJ/ha, K = faktor erodibilitas tanah,

yaitu laju erosi per indeks erosi hujan (R) untuk suatu tanah yang diperoleh dari petak percobaan yang panjangnya 22,13 m dengan kemiringan seragam sebesar 9% tanpa tanaman, satuan ton/KJ, LS= faktor panjang-kemiringan lereng, yaitu nisbah antara

(27)

besarnya erosi per indeks erosi dari suatu lahan dengan panjang dan kemiringan lahan tertentu terhadap besarnya erosi dari plot lahan dengan panjang 22,13 m dan kemiringan 9%, dibawah keadaan yang identik, tidak berdimensi, C = faktor tanaman penutup lahan dan manajemen tanaman, yaitu nisbah antara besarnya erosi dari suatu lahan dengan penutup tanaman dan manajemen tanaman tertentu terhadap lahan yang identik tanpa tanaman, tidak berdimensi, dan P = faktor tindakan konservasi praktis, yaitu nisbah antara besarnya dari lahan dengan tindakan konservasi praktis dengan besarnya erosi dari tanah yang diolah searah lereng dalam keadaan yang identik, tidak berdimensi.

1. Faktor Erosivitas Hujan (R)

Penyebab utama erosi tanah adalah pengaruh pukulan air hujan pada tanah. Hujan menyebabkan erosi tanah yaitu pelepasan butiran tanah oleh pukulan air hujan pada permukaan tanah dan kontribusi hujan terhadap aliran.

Faktor erosivitas hujan (R) didefinisikan sebagai jumlah satuan indeks erosi

hujan dalam setahun. Nilai R yang merupakan daya rusak hujan, dapat ditentukan

dengan persamaan yang dikutip dari buku Pelestarian Sumber Daya Tanah Dan Air

sebagai berikut:

∑

= 12 1

R (2.2)

di mana, R = faktor erosivitas hujan (KJ/ha/tahun), dan EI30 = indeks erosi hujan

tahunan (KJ/ha) Untuk menentukan nilai EI30 digunakan data hujan yang tersedia.

Berdasarkan buku Pelestarian Sumber Daya Tanah Dan Air persamaan untuk

menentukan nilai EI30 sebagai berikut :

526 , 0 max 474 , 0 211 , 1

30 6,119P N P

EI = b × ×

−

(28)

di mana, EI30 = indeks erosi hujan bulanan (KJ/ha), Pb = curah hujan bulanan (cm),

N = jumlah hari hujan per bulan (hari), dan Pm ax = hujan maksimum harian (24 jam) dalam bulan yang bersangkutan. EI30 tahunan adalah jumlah EI30 bulanan.

2. Faktor Erodibilitas Tanah (K)

Erodibilitas tanah, atau faktor kepekaan erosi tanah, yang merupakan daya tahan tanah baik terhadap penglepasan dan pengangkutan, terutama tergantung pada sifat-sifat tanah, seperti tekstur, stabilitas agregat, kekuatan geser, kapasitas infiltrasi, kandungan bahan organik dan kimiawi. Di samping itu, juga tergantung pada posisi

topografi, kemiringan lereng, dan gangguan oleh manusia. Nilai K diestimasikan

dengan menggunakan persamaan :

(

)

   



 ₋ ₋ ₊ ₋ ₊ −

100 ) 3 ( 5 , 2 ) 2 ( 25 , 3 12

10 713 ,

2 x 4 O M1,14 S P (2.4)

di mana, M = persentase pasir sangat halus dan debu, nilai M dapat dilihat dari Tabel 2.3, O = persentase bahan organik, S = kode tekstur tanah yang dipergunakan

dalam klasifikasi tanah, nilai S dapat dilihat dari Tabel 2.1, dan P = kelas

permeabilitas tanah, nilai P dapat dilihat dari Tabel 2.2. berikut:

Tabel 2.1: Kode Struktur Tanah (S) Untuk Menghitung Nilai K Kelas Struktur Tanah (Ukuran Diameter) Kode

Granuler sangat halus (<1mm) 1

Granuler halus (1 sampai 2 mm) 2

Granuler sedang sampai kasar (2 sampai 10 mm) 3

Berbentuk blok, blocky, plat, massif. 4

(29)

Tabel 2.2: Kode Permeabilitas Tanah (P) untuk Menghitung nilai K Kelas Permeabilitas Kecepatan (cm/jam) Kode

Sangat lambat < 0,5 1

Lambat 0,5 – 2,0 2

Lambat sampai sedang 2,0 – 6,3 3

Sedang 6,3 – 12,7 4

Sedang sampai cepat 12,7 – 25,4 5

Cepat > 25,4 6

Sumber : Wischmeier dan Smith (1978 dalam Sari, 2008)

Tabel 2.3: Nilai M untuk Beberapa Tekstrur Tanah Kelas Tekstur Tanah Nilai M

Lempung Berat 210

Lempung Sedang 750

Lempung Pasiran 1213

Lempung Ringan 1685

Geluh Lempung 2160

Pasir Lempung Liatan 2830

Geluh Lempungan 2830

Pasir 3035

Pasir Geluhan 1245

Geluh Berlempung 3770

Geluh Pasiran 4005

(30)

Geluh Liatan 6330

Liat 8245

Campuran merata 4000

Sumber: Suripin (2001)

3. Faktor Panjang dan Kemiringan Lereng (LS)

Faktor LS, kombinasi antara faktor panjang lereng (L) dan kemiringan lereng

(S) merupakan nisbah besarnya erosi dari suatu lereng dengan panjang dan

kemiringan tertentu terhadap besarnya erosi dari plot lahan. Nilai LS untuk sembarang panjang dan kemiringan lereng dapat dihitung dengan persamaan yang dikutip dari buku Pelestarian Sumber Daya Tanah Dan Air sebagai berikut:

(2.5) di mana, L = panjang lereng (m), S = kemiringan lereng (%), dan z = konstanta yang besarnya bervariasi tergantung besarnya S.

z = 0,5 jika S >5% z = 0,4 jika 5% > S > 3% z = 0,3 jika 3% > S > 1% z = 0,2 jika S < 1%

Nilai LS juga dapat diperoleh dengan menggunakan nomograf seperti yang

diperlihatkan dalam Gambar 2.1. berikut:

(

0,006541 0,0456 0,065

)

2+ +

     

= L S S

(31)

Gambar 2.1. Nomograf Faktor Panjang-Kemiringan Lereng (LS)

4. Faktor Tanaman Penutup dan Manajemen Tanaman (C)

Faktor ini menggambarkan nisbah antara besarnya erosi dari lahan yang bertanaman tertentu dan dengan manajemen (pengelolaan) tertentu terhadap besarnya erosi tanah yang tidak ditanami dan diolah bersih. Faktor ini mengukur kombinasi pengaruh tanaman dan pengelolaannya. Nilai C merupakan faktor yang sangat rumit dan dipengaruhi oleh banyak variabel. Variabel yang berpengaruh dapat dikelompokkan menjadi dua grup yaitu variabel alami dan variabel yang dipengaruhi oleh sistem pengelolaan.

Nilai faktor C untuk berbagai tanaman dan pengelolaan tanaman yang

bersumber dari berbagai penelitian disajikan pada Tabel 2.4. berikut:

Tabel 2.4: Nilai Pengelolaan Tanaman (C)

No. Macam Penggunaan Lahan Nilai Faktor C

1 Tanah terbuka, tanpa tanaman 1,0

2 Hutan atau semak belukar 0,001

(32)

4 Savannah dan prairie yang rusak untuk gembalaan 0,1

5 Sawah 0,01

6 Tegalan tidak dispesifikasi 0,7

7 Ubi kayu 0,8

8 Jagung 0,7

9 Kedelai 0,399

10 Kentang 0,4

11 Kacang tanah 0,2

Lanjutan Tabel 2.4.

No. Macam Penggunaan Lahan Nilai Faktor C

12 Padi gogo 0,561

13 Tebu 0,2

14 Pisang 0,6

15 Akar wangi (sereh wangi) 0,4

16 Rumput bede (tahun pertama) 0,287

17 Rumput bede (tahun kedua) 0,002

18 Kopi dengan penutup tanah buruk 0,2

19 Talas 0,85

20 Kebun campuran (Kerapatan tinggi) 0,1

Kebun campuran (Kerapatan sedang) 0,2

Kebun campuran (Kerapatan rendah) 0,5

21 Perladangan 0,4

(33)

Hutan alam (Serasah sedikit) 0,005

23 Hutan produksi (Tebang tipis) 0,5

Hutan produksi (Tebang pilih) 0,2

24 Semak belukar, padang rumput 0,3

25 Ubi kayu + kedelai 0,181

26 Ubi kayu + kacang tanah 0,195

27 Padi – sorghum 0,345

28 Padi – kedelai 0,417

Lanjutan Tabel 2.4.

No. Macam Penggunaan Lahan Nilai Faktor C

29 Kacang tanah + gude 0,495

30 Kacang tanah + kacang tunggak 0,571

31 Kacang tanah + mulsa jerami 4t/ha 0,049

32 Padi + mulsa jerami 4t/ha 0,096

33 Kacang tanah + mulsa jagung 4t/ha 0,128

34 Kacang tanah + mulsa crotalaria 3t/ha 0,136

35 Kacang tanah + mulsa kacang tunggak 0,259

36 Kacang tanah + mulsa jerami 0,377

37 Padi + mulsa clotalaria 3t/ha 0,387

38 Pola tanaman tumpang gilir + mulsa jerami 0,079

39 Pola tanaman berurutan + mulsa sisa tanaman 0,357

40 Alang – alang murni subur 0,001

(34)

42 Rumput brachiaria 0,002

Sumber: Suripin (2002)

5. Faktor Konservasi Praktis (P)

Nilai faktor tindakan manusia dalam konservasi tanah (P) adalah nisbah antara besarnya erosi dari lahan dengan suatu tindakan konservasi tertentu terhadap besarnya erosi pada lahan tanpa tindakan konservasi. Nilai dasar P adalah suatu yang diberikan

untuk lahan tanpa tindakan konservasi. Beberapa nilai faktor P untuk berbagai

tindakan konservasi diberikan dalam Tabel 2.5. berikut:

Tabel 2.5: Nilai Faktor P untuk berbagai Tindakan Konservasi Tanah No. Tanpa Tindakan Pengendalian Erosi Nilai P

1 Tanpa tindakan pengendalian erosi 1,00

2 Terras bangku Konstuksi baik

Konstruksi sedang Konstruksi kurang baik Terras tradisional

0,04 0,15 0,35 0,45

3 Strip tanaman Rumput bahia

Crotalaria Dengan kontur

0,40 0,64 0,20 4 Pengelolaan tanah dan Kemiringan0-8%

Penanaman menurut garis kontur Kemiringan 8-20% Kemiringan >20%

0,50 0,75 0,90

(35)

2.2.2. Sedimentasi

Sedimentasi adalah proses pengendapan material yang terangkut oleh aliran dari bagian hulu akibat dari erosi. Sungai-sungai membawa sedimen dalam setiap alirannya. Sedimen dapat berada di berbagai lokasi dalam aliran, tergantung pada keseimbangan antara kecepatan ke alas pada partikel (gaya tarik dan gaya angkat) dan kecepatan pengendapan partikel

Ada 3 (tiga) macam pergerakan angkutan sedimen yaitu:

1. Bed Load Transport

Partikel kasar yang bergerak di sepanjang dasar sungai secara

keseluruhan disebut dengan bed load. Adanya bed load ditunjukkan oleh

gerakan partikel di dasar sungai yang ukurannya besar, gerakan itu dapat bergeser, menggelinding atau meloncat-loncat, akan tetapi tidak pernah lepas dari dasar sungai. Pada kondisi ini pengangkutan material terjadi pada aliran yang mempunyai kecepatan aliran yang relatif lambat, sehingga material yang terbawa arus sifatnya hanya menggelinding sepanjang saluran.

2. Wash Load Transport

Wash load adalah angkutan partikel halus yang dapat berupa lempung

(silk) dan debu (dust), yang terbawa oleh aliran sungai. Partikel ini akan terbawa aliran sampai ke laut, atau dapat juga mengendap pada aliran yang

tenang atau pada air yang tergenang. Sumber utama dari wash load adalah

(36)

Pada kondisi ini pengangkutan material terjadi pada aliran yang mempunyai kecepatan aliran yang relatif cepat, sehingga material yang terbawa arus membuat loncatan-loncatan akibat dari gaya dorong pada material tersebut. 3. Suspended Load Transport

Suspended load adalah material dasar sungai (bed material) yang melayang di dalam aliran dan terutama terdiri dari butir pasir halus yang senantiasa mengambang di atas dasar sungai, karena selalu didorong ke atas oleh turbulensi aliran. Jika kecepatan aliran semakin cepat, gerakan loncatan material akan semakin sering terjadi sehingga apabila butiran tersebut tergerus oleh aliran utama atau aliran turbulen ke arah permukaan, maka material tersebut tetap bergerak (melayang) di dalam aliran dalam selang waktu tertentu.

2.2.3. Angkutan Sedimen

Pengertian umum angkutan sedimen adalah sebagai pergerakan butiran-butiran material dasar saluran yang merupakan hasil erosi yang disebabkan oleh gaya dan kecepatan aliran sungai. Di dalam perhitungan sifat-sifat sedimen yang dipakai adalah: ukuran, kerapatan atau kepadatan, kecepatan jatuh dan porositas. Laju angkutan sedimen, perubahan dasar dan tebing saluran, perubahan morfologi sungai dapat diterangkan jika sifat sedimennya diketahui.

Beberapa faktor yang mempengaruhi angkutan sedimen adalah:

1. Ukuran Partikel Sedimen

Pengukuran ukuran butiran tergantung pada jenis bongkahan, untuk berangkal pengukuran dilakukan secara langsung, untuk kerikil dan pasir dilakukan dengan

(37)

analisa saringan sedangkan untuk lanau dan lempung dilakukan dengan analisa sedimen. Klasifikasi jenis tanah berdasarkan ukuran butir dapat dilihat pada Tabel 2.6. berikut:

Tabel 2.6: Klasifikasi Ukuran Partikel Sedimen No ORGANISASI

UKURAN BUTIR (mm) Kerikil (Gravel) Pasir (Sand) Lanau (Silt) Lempung (Clay)

1 MIT, Massachusetts

Institute of Technology

> 2 0,06 -2 0,002 -0,06 < 0,002

Lanjutan Tabel 2.6.

No ORGANISASI

UKURAN BUTIR (mm)

Kerikil (Gravel) Pasir (Sand) Lanau (Silt) Lempung (Clay) 2

USDA, United

States Department of Agriculture

> 2 0,05 -2 0,002 -0,05 < 0,002

AASHTO, American Association of State Highway and Transportation Officials

2 -76,2 0,075 -2 0,002 -0,075 _{< 0,002}

USCS, Unified Soils Classification

System

4,75 -76,2 0,075

-4,75 Fines (< 0,075)

2. Berat Spesifik Partikel Sedimen

Berat spesifik adalah berat sedimen per satuan volume dari bahan angkutan sedimen. Dirumuskan sebagai berikut:

sedimen Volume sedimen Berat = γ (2.6)

(38)

3. Kecepatan Jatuh (Fall Velocity)

Karakteristik dari sedimen adalah kecepatan jatuhnya atau fall velocity (ω),

yang mana adalah kecepatan maksimum yang dicapai oleh suatu partikel akibat gaya gravitasi. Ukuran pasir yang tersuspensi dalam suatu sungai akan tergantung kepada nilai fall velocity-nya. Untuk suatu ukuran butiran sedimen yang besar, akan jatuh dengan cepat dan akan lebih sedikit mendapat tahanan dari air dibandingkan dengan butiran sedimen yang lebih halus.

Persamaan umum untuk mencari nilai fall velocity:

v d g

18 1

γ γ γ

ω= − (2.7)

di mana, ω = kecepatan jatuh (m/det), γ_s = massa jenis sedimen (kg/m3), γ = massa

jenis air (kg/m3), g = gravitasi (m/det2), d = diameter sedimen (mm), dan v =

viskositas kinematik (m2/det). Nilai fall velocity (ω) dapat diketahui apabila diketahui diameter sedimen (d),temperatur air (°C) dan shape factor dari sedimen.

Untuk menentukan fall velocity dapat diperoleh dengan melihat grafik 1.3 buku

(39)

Sumber: Chi Ted Yang (2003)

Gambar 2.2: Grafik Hubungan antara ω dan d 2.2.4. Rumus - Rumus Angkutan Sedimen

Rumus-rumus yang dipakai dalam perhitungan angkutan sedimen adalah

persamaan-persamaan Yang’s, Engelund and Hansen, dan Shen and Hung.

A. Persamaan Yang's

Yang’s (1973) mengusulkan formula transportasi sedimen berdasarkan konsep unit aliran listrik, yang dapat dimanfaatkan untuk prediksi materi keseluruhan tempat tidur konsentrasi diangkut dalam flumes tempat tidur pasir dan sungai.

Persamaan Yang’s dapat ditulis sebagai berikut:

      ₋       ₋ ₋ + − − = ∗ ∗ ω ω ω ω ω ω S V VS U v d U v d C cr t log log 314 . 0 log 409 . 0 799 . 1 log 457 . 0 log 286 . 0 435 . 5 log 50 50 (2.8) V D W Gw ∗ ∗ ∗

(40)

Gw Ct Qs

∗

= (2.10)

di mana, Ct = konsentrasi sedimen total, d50 = diameter sedimen 50% dari material

dasar (mm), ω = kecepatan jatuh (m/s), v = viskoditas kinematik (m2/s), V = kecepatan aliran (m/s), Vcr = kecepatan kritis (m/s), S = kemiringan sungai, U* = kecepatan

geser (m/s), W = lebar dasar sungai (m), D = kedalaman sungai (m), dan Qs = muatan sedimen (kg/s).

B. Engelund and Hansen

Engelund and Hansen (1967) persamaan Engelund-Hansen didasarkan pada

pendekatan tegangan geser. Persamaan Engelund and Hansen dapat ditulis sebagai berikut:

(

)

2 3 50 0 2 1 50 2 1 05 , 0 _      −                   − = d g d V q s s s

s _γ _γ

τ γ

γ (2.11)

s W q

Q = × (2.12)

di mana, τ₀ =γ×D×S, τ₀ = tegangan geser (kg/m2), dan Qs = muatan sedimen (kg/s).

C. Shen and Hungs

Shen dan Hung (1971) diasumsikan bahwa transportasi sedimen adalah begitu kompleks sehingga tidak menggunakan bilangan Reynolds, bilangan Froude,

(41)

kombinasi ini dapat ditemukan untuk menjelaskan transportasi sedimen dengan semua kondisi. Shen & Hung mencoba untuk menemukan variabel yang dominan yang mendominasi laju transportasi sedimen, mereka merekomendasikan kemunduran persamaan berdasarkan 587 set data laboratorium. Persamaan Shen dan Hung dapat ditulis sebagai berikut:

(2.13)

G_w =γ∗W∗D∗V (2.14)

Q_s =Ct∗Gw (2.15)

dengan

0075 , 0

32 , 0

57 , 0

   

  =

Y (2.16)

di mana, Ct = kosentrasi sedimen total, V = kecepatan aliran (m/s), ω= kecepatan jatuh (m/s), S = kemiringan sungai, W = lebar sungai (m), D = kedalaman sungai (m), dan Qs = muatan sedimen (kg/s).

2.3. Dampak Erosi dan Sedimentasi 2.3.1. Pengaruh Erosi

Seperti yang telah diuraikan, erosi dan sedimentasi yang diakibatkan oleh pergerakan air (daerah dengan curah hujan tinggi) meliputi beberapa proses. Terutama meliputi proses pelepasan, penghanyutan/pengangkutan dan pengendapan daripada partikel-partikel tanah yang terjadi akibat tumbukan percikan air hujan dan aliran permukaan.

Air hanya akan mengalir di permukaan tanah apabila jumlah air hujan lebih besar daripada kemampuan tanah untuk menginfiltrasi air ke lapisan yang lebih dalam. Dengan menurunnnya porositas tanah, karena sebagian pori-pori tertutup oleh

3 2

872 . 109503 589

. 326309 747

. 324214 459

. 107404

(42)

partikel tanah yang halus, maka laju infiltrasi akan semakin berkurang, akibatnya aliran air di permukaan akan semakin bertambah banyak. Aliran air di permukaan mempunyai akibat yang penting. Lebih banyak air yang mengalir di permukaan tanah maka lebih banyak tanah yang terkikis dan terangkut banjir yang dilanjutkan terus ke sungai untuk akhirnya diendapkan. Lebih lanjut tetesan air hujan ini dapat menimbulkan pembentukan lapisan tanah keras pada lapisan permukaan. Akibatnya dapat menyetop sama sekali laju infiltrasi sehingga aliran permukaan semakin berlimpah. Dari uraian ini jelas bahwa pengaruh erosi ini dapat menimbulkan kemerosotan kesuburan fisik dari tanah.

2.3.2. Pengaruh Sedimentasi

Erosi tidak hanya berpengaruh negatif pada lahan dimana terjadi erosi, tetapi juga di daerah hilirnya dimana material sedimen diendapkan. Banyak bangunan-bangunan sipil di daerah hilir akan terganggu, saluran-saluran, jalur navigasi air akan mengalami pengedapan sedimen. Disamping itu kandungan sedimen yang tinggi pada air sungai juga akan merugikan pada penyediaan air bersih yang bersumber dari air permukaan, biaya pengelolaan akan menjadi lebih mahal. Salah satu keuntungan yang dapat diperoleh dari pengendapan sedimen barangkali adalah penyuburan tanah jika sumber sedimen berasal dari tanah yang subur.

2.4. Morfologi Sungai

Morfologi sungai adalah ilmu yang mempelajari sifat, jenis dan perilaku sungai dengan semua aspek perubahannya dalam dimensi ruang dan waktu. Gejala morfologi yang mempengaruhi sungai adalah :

(43)

1. Keadaan daerah aliran sungai, yang meliputi unsur topografi, vegetasi, geologi tanah dan penggunaan tanah yang berpengaruh terhadap koefisien rembesan pengaliran, sifat curah hujan serta keadaan hidrologi.

2. Hidrologi di palung sungai.

3. Material dasar saluran, tebing serta berubahnya alur aliran.

4. Aktivitas manusia diantaranya:

• Dibangunnya prasarana air.

• Pengambilan material dasar sungai, tebing sungai dan bantaran sungai.

• Pembuangan material dan sampah ke sungai.

2.5. Geometri dan Geoteknik Sungai

Bentuk sungai dapat dibedakan berdasarkan:

1. Topografi sungai meliputi bagian hulu dan hilir sungai dan sungai transisi. Parameter yang menentukan adalah kemiringan dasar saluran, yang dipengaruhi oleh jenis butiran material dasar dan kekasaran dasar sungai. 2. Lapisan dasar sungai yang meliputi:

a. Sungai dengan dasar yang mudah tergerus.

b. Sungai dengan dasar yang tidak mudah tergerus.

c. Sungai dengan dasar yang mudah tergerus tetapi terlindung oleh

material sungai lain yang mudah bergerak.

d. Sungai dengan lapisan dasar mudah tergerus dan diatasnya terdiri dari

perpaduan antara material itu sendiri dengan muatan dasar lepas.

e. Sungai dengan dasar saluran terdiri dari lapisan alluvial tergerus

(44)

3. Jenis sungai dengan dasar batuan gelinding, berpasir, berlempung dan lain-lainnya.

4. Kemiringan dasar saluran yang meliputi sungai dengan kemiringan curam,

landai dan bertangga. 5. Bentuk melintang sungai.

6. Pembentukan dasar sungai.

7. Jenis angkutan sedimen dan angkutan materialnya.

8. Pola aliran sungai yang meliputi:

a. Dendritik

Pola ini terjadi pada daerah berbatuan sejenis dengan penyebaran yang luas. Misalnya suatu daerah yang ditutupi oleh endapan sedimen yang meliputi daerah yang luas dan yang umumnya endapan itu terletak pada suatu bidang horizontal.

b. Radial

Biasanya pola radial dijumpai pada lereng gunung api daerah topografi berbentuk kubah.

c. Rektangular

Terdapat di daerah yang batuannya mengalami retakan-retakan. Misalnya batuan jenis limestone.

9. Tinjauan daerah aliran sungai yang meliputi : a. Sungai lurus

(45)

Terjadi bukan karena alam tetapi dikarenakan oleh perbaikan aliran sungai olah manusia dan disengaja dibuat lurus.

b. Sungai berliku

Terjadi secara alamiah, sangat sering ditemui dan mempunyai ciri dengan arus yang berupa kurva yang dihubungkan dengan bagian alur sungai yang lurus.

c. Sungai berjalin

Terjadi karena fenomena sungai, sungai ini terdiri dari alur yang dipisahkan oleh pulau ataupun tebing kemudian bersatu kembali di bagian hilirnya.

Topografi sungai termasuk diantaranya adalah kemiringan dasar sungai, alur sungai, geometri permukaan, daya erosi sungai, dan kesemuanya berpengaruh terhadap laju debit sungai dan angkutan sedimen, hal ini dapat merubah bentuk alur sungai dan kemiringan dasar sungai. Geometri permukaan rnempengaruhi alur sungai, kedalaman sungai dan angkutan sedimen sungai.

(46)

BAB III

METODOLOGI DAN DESKRIPSI LOKASI PENELITIAN

3.1. Metodologi Penelitian

Ruang lingkup analisa tugas akhir yang dilakukan, meliputi:

 Melakukan survei kelapangan untuk mengambil sampel sedimen yang

dibutuhkan.

 Melakukan pengambilan data curah hujan ke Badan Meteorologi dan

Klimatologi Stasiun Maritim Belawan.

 Perhitungan kemiringan dasar sungai.

 Perhitungan kedalaman sungai.

 Perhitungan angkutan sedimen.

 Perhitungan muatan sedimen yang dihasilkan.

(47)

 Membandingkan data sedimen hasil perhitungan dengan data erosi dari hasil perhitungan yang didapat.

Untuk lebih jelasnya terdapat pada diagram alur pada Gambar 3.1. berikut:

(48)

Gambar 3.1: Diagram Alur Penelitian

3.1.1. Metode Pelaksanaan

a. Mengadakan survei/penelitian langsung di lapangan dan pengambilan sampel

sedimen dari kapal keruk milik PT Pengerukan Indonesia (Persero) dengan menggunakan alat Van Veen Grab.

b. Menghitung kemiringan dasar sungai berdasarkan pemampang memanjang dan

melintang yang didapat.

3.1.2. Pengambilan Sampel Sedimen di Lapangan

Pengambilan sampel sedimen dari kapal keruk milik PT Pengerukan Indonesia (Persero) berlokasi PT Pelabuhan Indonesia I (Persero) Cabang Belawan. Pengambilan sampel dilakukan sebanyak 3 kali pengerukan yang berada di 3 titik lokasi yaitu pada lokasi dermaga PT Pengerukan Indonesia, Dermaga Ujung Baru dan Dermaga Intalasi Kimia Dasar. Pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan alat Bottom Grab, atau yang biasa disebut dengan Van Veen Grab milik PT Pengerukan Indonesia (Persero).

Perinsip alat tersebut adalah apabila alat ini diturunkan sampai dasar sungai maka, alat keruk sampel (grab) kedua-duanya akan terbuka kemudian kabel penggantung dikendurkan dan sambil alat ini diangkat alat keruk sampel ini tertutup. Alat ini juga dapat dioperasikan secara manual dengan menggunakan berbagai alat penggantung, akan tetapi alat ini mempunyai kelemahan apabila material dasarnya terdiri dari kerikil makan alat ini tidak dapat mengangkat sampel.

(49)

Alat Van Ven Grab terdiri dari 2 (dua) jenis. Pertama adalah ukuran kecil dengan berat 2,4 kg yang dapat memuat sampel sebanyak 0,5 dm3. Yang kedua adalah ukuran medium dengan berat 5,25 kg dan ukuran ekstra medium dengan berat 11 kg

yang dapat memuat sampel sebanyak 2 dm3. Untuk pelaksanaan tugas akhir ini

digunakan alat Van Veen Grab dengan ukuran kecil. Sampel yang telah diambil langsung dibawa dan diuji di laboraturium untuk mendapatkan data-data yang diperlukan.

3.1.3. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai

Rumus yang dipakai dalam menghitung kemiringan dasar sungai adalah :

x H S

∆ ∆

= (3.1)

Di mana, S = kemiringan dasar sungai, ∆H = beda tinggi, dan ∆X = jarak memanjang.

3.1.4. Perhitungan Transportasi Sedimen

Perhitungan transportasi sedimen dengan menggunakan metode sebagai

berikut:

a. Metode Yang’s

b. Metode Engelund and Hansen

c. Metode Shen and Hungs

A. Metode Yang’s

Dalam metode Yang’s diperlukan data-data sebagai berikut:

 Ukuran diameter sedimen (d50)

(50)

 Kedalaman sungai (D)

 Lebar dasar sungai (W)

 Debit sungai (Q)

 Massa jenis sedimen (γs)  Massa jenis air (γ)  Gravitasi (g)

 Kecepatan jatuh (ω)

Langkah langkah perhitungan yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Menghitung luas penampang (A) pada Persamaan 3.3.

(3.2) Dengan asumsi penampang sungai seperti pada Gambar 3.2 berikut:

Gambar 3.2: Penampang Sungai

2. Menghitung kecepatan rata-rata (V) pada Persamaan 2.8.

(3.3)

3. Menghitung keliling basah (P) pada Persamaan 3.5.

(3.4)

4. Menghitung jari-jari hidrolik (R) pada Persamaan 3.6.

(3.5) 5. Menghitung kecepatan geser (U*) pada Persamaan 2.8.

2 D

D W

A= ⋅ + ⋅

A Q V =

D W

P= +2 5⋅

P A R=

(51)

(3.6) 6. Menghitung nilai bilangan Reynold (Re) pada Persamaan 3.8.

(3.7) 7. Menghitung harga parameter kecepatan kritis (Vcr) pada Persamaan 2.8.

(3.8)

8. Menghitung konsentrasi sedimen total (Ct) pada Persamaan 2.10.

(3.9)

9. Menghitung volume berat air (Gw) pada Persamaan 3.11.

(3.10)

10.Menghitung muatan sedimen (Qs)

(3.11)

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam Gambar 3.3. berikut:

(

)

0.5

* _g _R _S U = ⋅ ⋅

v d U* ₅₀

Re= ⋅

66 . 0 06 . 0 Re log 5 . 2 + − = cr V       ₋       ⋅ − ⋅ ⋅ − + ⋅ − ⋅ ⋅ − = ω ω ω ω ω ω S V VS U v d U v d LogCt cr log log 314 . 0 log 409 . 0 799 . 1 log 457 . 0 log 286 . 0 435 . 5 * 50 * 50 V D W G_w =γ ⋅ ⋅ ⋅

s Ct G

(52)

Gambar 3.3: Bagan Langkah Penyelesaian Metode Yang’s B. Metode Engelund and Hansen

Dalam metode Engelund and Hansen diperlukan data-data sebagai berikut:

 Ukuran diameter sedimen (d50)

 Kemiringan dasar saluran (S)

 Lebar dasar saluran (W)

 Kedalaman sungai (D)

 Debit sungai (Q)

 Massa jenis sedimen (γs)

 Massa jenis air (γ)

Langkah langkah perhitungan yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Menghitung luas penampang (A) pada Persamaan 3.13.

(3.12)

2. Menghitung kecepatan rata-rata (V) pada Persamaan 2.11.

(3.13)

2 D

D W

A= ⋅ + ⋅

A Q V =

(53)

3. Menghitung harga qs pada Persamaan 2.12.

(3.14)

dimana nilai tegangan geser (

τ

_o) pada Persamaan 2.11.

S D

o γ * *

τ = (3.15)

4. Menghitung muatan sedimen (Qs)

(3.16)

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam Gambar 3.4. berikut:

Gambar 3.4: Bagan Langkah Penyelesaian Metode Engelund and Hansen

(

)

2 3 50 0 2 1 50 2 1 05 . 0 _      ⋅ −                   ₋ ⋅ ⋅ = d g d V q s s s

s _γ _γ

τ γ

γ γ

s W q

(54)

C. Metode Shen and Hungs

Dalam metode Shen and Hungs diperlukan data-data sebagai berikut:

 Ukuran diametersedimen (d50)

 Kemiringan dasar sungai (S)

 Lebar dasar sungai (W)

 Kedalaman sungai (D)

 Debit sungai (Q)

 Massa jenis sedimen (γs)  Massa jenis air (γ)

 Gravitasi (g)

Langhah-langkah perhitungan yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Menghitung luas penampang (A) pada Persamaan 3.18.

(3.17)

2. Menghitung kecepatan rata-rata (V) pada Persamaan 2.16.

(3.18)

3. Menghitung konsentrasi sedimen total (Ct) pada Persamaan 2.15.

(3.19)

di mana pada Persamaan 2.13. (3.20)

4. Menghitung volume berat air (Gw) pada Persamaan 2.1.

(3.21)

5. Menghitung muatan sedimen (Qs)

(3.22)

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam Gambar 3.5. berikut:

2 D

D W

A= ⋅ + ⋅

A Q V = 3 2 872 . 109503 589 . 326309 747 . 324214 459 . 107404

logC_t =− + ⋅Y− ⋅Y + ⋅Y

0075 . 0 32 . 0 57 . 0       ⋅ = ω S V Y V D W G_w =γ⋅ ⋅ ⋅

w t

S C G

(55)

Gambar 3.5: Bagan Langkah Penyelesaian Metode Shen and Hungs 3.1.5. Perhitungan Erosi

Langkah langkah perhitungan erosi yang terjadi adalah sebagai berikut:

a. Analisa data curah hujan harian maksimum

Langkah ini mentabulasikan curah hujan maksimum yang terjadi pada tiap bulannya untuk setiap stasiun pengamatan.

b. Analisa data curah hujan bulanan

Langkah ini mentabulasikan jumlah curah hujan yang terjadi pada setiap bulannya untuk setiap stasiun pengamatan.

c. Analisa data jumlah hari hujan

Langkah ini mrntabulasikan jumlah haru hujan yang terjadi pada setiap bulannya untuk setiap stasiun pengamatan.

d. Perhitungan erosivitas hujan (EI30) pada Persamaan 2.2.

. (3.23)

e. Perhitungan erodibilitas tanah (K) pada Persamaan 2.1.

526 . 0 max 474 . 0 211 . 1

30 6.119P N P

EI = _b ⋅ − ⋅

(

)

(

)

(

)



(56)

. (3.24) f. Perhitungan faktor panjang dan kemiringan lereng (LS) pada Persamaan 2.1.

(3.25)

g. Perhitungan faktor penutup menejemen tanaman (C) pada Persamaan 2.1.

. (3.26)

h. Perhitungan faktor konservasi praktis (P) pada Persamaan 2.1. Berdasarkan tabel 2.5. maka nilai P untuk tiap kemiringan adalah:

 Kemiringan 0 – 8%  P = 0.50

 Kemiringan 8 – 20 %  P = 0.75

 Kemiringan > 20%  P = 0.90 i. Perhitungan jumlah erosi yang terjadi (Ea)

. (3.27)

(

0.006541 0.0456 0.065

)

2 ₊ _⋅ ₊ ⋅      

= L S S

(

)

(

1 2 3 4 5

)

5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 l l l l l C l C l C l C l C l C_gab + + + + ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ = P C LS K R

(57)

Gambar 3.6: Bagan Langkah Penyelesaian Metode Erosi

3.2. Lokasi Penelitian

Daerah Aliran Sungai (DAS) Belawan terletak pada 98°29. 47.868. s/d 98° 42. 35.496. BT dan 03° 50. 23.676 s/d 03° 15. 24.036.LU. Daerah Aliran Sungai (DAS) Belawan ini terdapat di jalur pengembangan Kota Medan dan Kabupaten Deli Serdang, di sebelah Utara berbatasan dengan laut Selat Malaka, bagian Timur berbatasan dengan Kabupaten Deli Serdang dan Kota Medan, pada bagian Selatan berbatasan dengan Kabupaten Karo (Hulu DAS) dan pada bagian Barat berbatasan dengan Kota Binjai dan Kabupaten Deli Serdang.

Daerah Aliran Sungai (DAS) Sungai Belawan memiliki luas total 39.200,73 Ha dengan rincian seluas 35.157,19 Ha berada diwilayah Kabupaten Deliserdang dan sisanya sebesar 4.043,57 Ha berada diwilayah Kota Medan. Sedangkan penggunaan lahan disekitar Daerah Aliran Sungai (DAS) Belawan dapat dilihat pada Tabel 3.1. berikut:

Tabel 3.1: Penggunaan lahan sekitar DAS Belawan No U R A I A N LUAS (Ha)

(58)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pemukiman Hutan Mangrove Perkebunan Pertanian Sawah Rawa Tambak Lahan Terbuka PLTU

11.299,75 975,44 1.887,14 2.658,65 14.100,22 3.862,98 1.071,17 2.328,77 1.620,54 39,98

Sumber: Sumatera Utara Dalam Angka 2007 (01-9-2007) BPS Provinsi Sumatera Utara

3.2.1. Kondisi Topografi dan Bethimetri 3.2.1.1. Kondisi Topografi

Muara Sungai Belawan terletak di wilayah kerja Pelabuhan Belawan yang memiliki aktifitas kepelabuhanan yang sangat padat. Pelabuhan Belawan terletak di 03o 47’ Lintang Utara dan 98o 42’ Bujur Timur pada semenanjung yang dibatasi oleh

Sungai Belawan di bagian Utara dan Sungai Deli di bagian Selatan. Kondisi topografi di semenanjung adalah daratan pantai alluvial landai dengan lebar 40 km yang meninggi ke arah dataran tinggi dengan kemiringan 0-2%.

(59)

Daerah perairan disekitar Pelabuhan Belawan terdiri dari hutan mangrove

dengan jenis tanah lumpur mencapai 3.5 km kearah lepas pantai. Setelah itu kondisi kemiringan pantai mencapai 1:500 hingga kedalaman -20 km.

3.2.1.3. Kondisi Geoteknik

Berdasarkan studi yang telah dilakukan terdahulu tipikal lapisan tanah yang diperoleh dari penelitian didapat pada lapisan pertama sampai kedalaman -18 cm didapat jenis tanahnya adalah lempung organik, pada kedalaman -22 cm terdapat lapisan tanah pasir, dan untuk lebih lengapnya dapat dilihat pada gambar 3.6. berikut:

(60)

Sumber: Lembaga Penelitian dan Pemberdayaan Masyarakat ITB (2003).

Gambar 3.7: Borlog Tanah di Pelabuhan Belawan

3.2.1.4. Temperatur dan Kelembapan

Berdasarkan data dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika stasiun Belawan suhu udara harian di Belawan berkisar antara 22o C - 33o C, tetapi karena pemanasan global yang terjadi saat ini tidak jarang suhu di Belawan dapat naik hingga mencapai 36o C dengan kelembapan sangat tinggi yakni hingga mencapai rata-rata 82%.

3.2.1.5. Angin

Angin yang terdapat di Belawan mendominasi adalah angin muson timur laut yang bertiup sepanjang Bulan November hingga Bulan Maret. Sedangkan angin muson Barat Daya bertiup berkisar Bulan Juni hingga Bulan September dengan kekuatan rata-rata di selat malaka 10 knots. Persentase kejadian angin dominan adalah angin arah Timur Laut yaitu sebesar 33.33% dari total kejadian berangin.

(61)

Nilai rata-rata hujan bulanan di Medan untuk periode ulang 25 tahun bervariasi antara 100 – 160 mm/bulan. Dari data tersebut diketahui pula bahwa rata-rata curah hujan bulanan lebih tinggi diantara Bulan September hingga Bulan Desember. Biasanya semakin tinggi curah hujan yang terjadi maka semakin besar pula sedimentasi yang terjadi, hal ini disebabkan oleh tingginya erosi tanah yang terjadi.

3.2.1.7. Pasang Surut

Pasang surut yang terjadi di Pelabuhan Belawan termasuk pasang surut tipe diurnal. Elevasi muka air acuan di daerah Belawan berdasarkan literatur seperti terlihat pada Tabel 3.2 berikut:

Tabel 3.2: Data Permukaan Air

URAIAN NOTASI UKURAN

Highest High Water Springs HHWS + 2.9 m

Mean High Water Springs MHWS + 2.4 m

Mean High Water Neaps MHWN + 1.8 m

Mean Sea Level MSL + 1.5 m

Mean Low Water Neaps MLWN + 1.2 m

(62)

Low Water Springs LWS + 0.0 m

Lowest Loe Water Springs LLWS -0.1 m

Sumber: Divisi Playanan Kapal dan Barang Pelabuhan Belawan (2011)

3.2.1.8. Gelombang

Gelombang dibentuk oleh angin karena adanya proses pengalihan energi dari angin ke badan laut melalui permukaannya. Karena sifat air yang tidak dapat menyerap energi, maka energi ini diubah kedalam bentuk gelombang yang kemudian dibawa ke pantai. Di pantai energi ini dilepaskan dengan pecahnya gelombang. Gelombang yang dibangkitkan dengan angin adalah sumber yang utama dalam pemasukan energi kearah pesisir dan merupakan penyebab utama dalam proses perubahan bentuk garis pantai.

Gelombang yang terjadi disepanjang garis pantai Belawan berasal dari gelombang laut dalam dari arah utara ke timur laut, yang dibangkitkan sesuai fetch di perairan Selat Malaka. Gelombang ini terjadi pada saat muson timur laut yang terjadi dari November hingga Maret. Gelombang ini merupakan gelombang signifikan yang merupakan penyebab utama terjadinya sedimentasi di pintu masuk alur Pelayaran Pelabuhan Belawan.

3.2.1.9. Sedimen

Pada studi Hidraulik Fase I di Pelabuhan Belawan telah dilakukan suatu studi untuk mengetahui jenis sedimen dasar laut di sepanjang alur masuk Pelabuhan Belawan. Secara garis besar, sedimentasi yang terjadi di Pelabuhan Belawan berdasarkan studi tersebut adalah sebagai berikut:

(63)

Dari studi hidraulik di identifikasi bahwa kandungan sedimen pada sungai menyumbang sebanyak 17 % dari jumlah total material sedimen yang terdapat di alur masuk Pelabuhan Belawan.

b. Kandungan litoral

Lumpur yang terbawa oleh gelombang membentuk suatu lapisan sedimen konsentrasi tinggi pada dasar laut. Yang mana lapisan tersebut akan dibawa masuk oleh arus masuk Pelabuhan Belawan.

Pengendapan yang terjadi di alur masuk Pelabuhan Belawan disebabkan oleh gelombang yang membawa lumpur dari pantai ke dasar laut. Material sedimen ini terbawa oleh arus pasang surut dan arus yang sejajar pantai dan terendapkan di dasar alur masuk Pelabuhan Belawan.

c. Transportasi sedimen di pantai

Analisis jenis sedimen dasar didasarkan pada tekstur butiran yang merupakan keadaan permukaan sedimen yang bersangkutan. Jenis butiran dibagi dalam beberapa kelompok yatu : krikil (gravel), Pasir (sand), lanau (silt) dan lempung (clay). Dalam sistem klasifikasi sedimen berdasarkan tekstur butiran, diberi nama atas komponen utama yang kandungannya, misalnya lempung berpasir (sandy clay).

Menurut USDA klasifikasi yang sesuai adalah sebagai berikut:

Pasir : butiran dengan diameter 2,0 sampai dengan 0,05 mm

Lanau : butiran dengan diameter 0,05 sampai dengan 0,002 mm

Lempung : butiran dengan diameter lebih kecil dari 0,002 m

Untuk lebih jelasnya klasifikasi tanah berdasarkan USDA dapat dilihat pada Gambar 3.7 berikut:

(64)

Gambar 3.8: Klasifikasi tanah USDA

d. Pengerukan

Sungai belawan membawa jumlah sedimen dalam jumlah yang sangat besar yang diendapkan disepanjang alur pelayaran Pelabuhan Belawan serta juga diendapkan di kolam pelabuhan seperti di kolam Belawan Lama, Kolam Ujung Baru, Kolam Citra dan Kolam IKD. Akibat sedimentasi yang terjadi maka diperlukannya pemeliharaan kolam dan alur pelabuhan demi menjaga kedalaman yang disyaratkan. Perawatan kolam dan alur pelabuhan dilakukan dengan cara pengerukan, pengerukan selalu diawali dengan diadakannya survei batimetri dengan cara souding alur dan kolam pelabuhan yang berguna

untuk mengetahui kedalaman existing dan setelah pengerukan selesai

dilaksanakan juga dilakukan final sounding yang berguna untuk mengukur

(65)

BAB IV

PERHITUNGAN MUATAN ANGKUTAN SEDIMEN

4.1. Kemiringan Dasar Sungai

Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh LPPM Institut Teknologi Bandung pada tahun 2003 didapat kemiringan dasar sungai Belawan rata-rata adalah 1,66 x 10-4

(66)

Diketahui data-data sebagai berikut:

 Ukuran diameter sedimen (d50) = 0,12 mm

 Kemiringan sungai (s) = 1,66 x 10-4

 Lebar dasar sungai (W) = 75 m

 Kedalaman sungai (D) = 5,29 m

 Massa jenis sedimen (γs) = 2663,33 kg/m3

 Massa jenis air (γ) = 999,14 kg/m3

 Gravitasi (g) = 9,81 m2/s

 Kecepatan jatuh (ω) = 0,045 m/s

 Viskositas kinematik (v) = 1,6 x 10-6 m2/s

Diasumsikan nilai debit harian dalam 1 bulan sama setiap harinya, dengan mengambil nilai rata-rata debit per bulan sebagai debit dalam 1 hari dengan debit Q = 172,57 m3/s Langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut:

1. Hitung luas penampang (A) pada Persamaan 3.3.

2 2 2 452,72 29 , 5 2 29 , 5 75 2 m D D W A = ⋅ + ⋅ = ⋅ + ⋅ =

2. Hitung kecepatan rata-rata (V) pada Persamaan 2.8.

3. Hitung keliling basah (P) pada Persamaan 3.5.

s m A Q V / 0,38 452,72 57 , 172 = = =

(67)

98,65 29 , 5 5 2 75 5 2 m D W P = ⋅ + = ⋅ + =

4. Hitung jari-jari hidrolik (R) pada Persamaan 3.6.

m P A R 4,59 98,65 452,72 = = =

5. Hitung kecepatan geser (U*) pada Persamaan 2.8.

(

)

(

)

s m S R g U / 0,086 10 66 , 1 4,59 81 , 9

4 0.5

5 . 0 * = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = −

6. Hitung nilai bilangan Reynold (Re) pada Persamaan 3.8.

6,48 10 1,6 00012 , 0 0,086 Re 6 -50 * = ⋅ ⋅ = ⋅ = v d U

7. Hitung harga parameter kecepatan keritis (Vcr) pada Persamaan 2.8.

(

)

s m V_cr / 3,98 66 , 0 06 , 0 48 , 6 log 5 . 2 66 , 0 06 , 0 Re log 5 , 2 = + − = + − =

(68)

ppm Ct S V VS U v d U v d LogCt cr 300,17 2,48 045 . 0 10 1,66 3,98 045 . 0 10 1,66 0,38 log 045 . 0 0,086 log 314 , 0 10 6 , 1 00012 , 0 045 , 0 log 409 , 0 799 , 1 045 , 0 0,086 log 457 , 0 10 6 , 1 00012 , 0 045 , 0 log 286 , 0 435 , 5 log log 314 , 0 log 409 , 0 799 , 1 log 457 , 0 log 286 , 0 435 , 5 4 -4 -6 6 * 50 * 50 = =       ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅       ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ − + ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ − =       ₋       ⋅ − ⋅ ⋅ − + ⋅ − ⋅ ⋅ − = − − ω ω ω ω ω ω

9. Hitung volume berat air (Gw) pada Persamaan 3.11.

s kg V D W G_w / 151105,62 0,38 29 , 5 75 14 , 999 = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ =γ

10.Hitung muatan sedimen (Qs)

hari ton s kg G Ct

Qs w

/ 3918.90 1000 86400 45.36 / 45.36 151105,62 300,17 = ⋅ = = ⋅ = ⋅ =

Untuk itu, muatan sedimen untuk bulan Januari tahun 2006 adalah:

ton hari 121486,03 31 3918,90 = × =

Dengan cara yang sama, jumlah muatan sedimen untuk bulan-bulan berikutnya dapat dilihat pada tabel 4.1. berikut:

(69)

Tabel 4.1: Tabel Muatan Sedimen Dengan Metode Yang’s

Lanjutan tabel 4.1.

Januari 121.486,03

Februari 90.122,48

Maret 113.500,74

April 81.250,41

Mai 122.478,77

Juni 120.075,98

Juli 118.618,01

Agustus 108.855,38

September 97.845,45

Oktober 103.306,61

Nopember 112.548,39

Desember 117.106,84

Januari 115.901,77

Februari 95.377,95

Maret 147.191,04

April 132.198,88

Mai 147.429,96

Juni 154.043,32

Juli 161.521,60

Agustus 147.451,63

September 142.226,67

Oktober 136.147,34

Nopember 144.950,43

Desember 157.151,11 1.681.591,71

2 0 0 7

Tahun Bulan Muatan Sedimen

Qs (ton)

Jumlah (ton)

2 0 0 6

1.307.195,10

Januari 122.177,78

Februari 107.764,71

Maret 112.188,81

April 105.140,35

Mai 108.836,83

Juni 116.355,62

Juli 128.965,82

Agustus 125.814,63

Tahun Bulan Muatan Sedimen

Qs (ton)

Jumlah (ton)

2 0 0 8

(70)

4.3. Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Metode Engelund and Hansen

Diketahui data-data sebagai berikut:

 Ukuran diameter sedimen (d50) = 0,12 mm

 Kemiringan sungai (s) = 1,66 x 10-4

 Lebar dasar sungai (W) = 75 m

(71)

 Massa jenis air (γ) = 999,14 kg/m3

 Gravitasi (g) = 9,81 m2/s

 Kecepatan jatuh (ω) = 0,045 m/s

 Kedalaman sungai (D) = 5,29 m

1. Hitung luas penampang (A) pada Persamaan 3.13.

2 2 2 452,72 29 , 5 2 29 , 5 75 2 m D D W A = ⋅ + ⋅ = ⋅ + ⋅ =

2. Hitung kecepatan rata-rata (V) pada Persamaan 2.11.

3. Hitung qs pada Persamaan 2.12. s m A Q V / 0,38 452,72 57 , 172 = = =

(72)

(

)

(

)

(kg/s)/m d g d V q s s s s 0,48 00012 , 0 999,14 2663,33 0,88 1 999,14 2663,33 81 , 9 00012 , 0 0,38 2663,33 05 , 0 1 05 , 0 2 3 2 1 2 2 3 50 0 2 1 50 2 =       ⋅ −                   ₋ ⋅ ⋅ =       ⋅ −                   − ⋅ ⋅ = γ γ τ γ γ γ Dimana 2 0 0,88 0,000166 29 , 5 999,14 kg/m S D = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ =γ τ

4. Hitung muatan sedimen (Qs)

hari ton s kg q W

Q_s _s

/ 3129,11 1000 86400 36,22 / 36,22 0.48 75 = ⋅ = = ⋅ = ⋅ =

Maka, muatan sedimen untuk bulan Januari tahun 2006 adalah:

ton 97002,28 hari 31 3129,10 = × =

Dengan cara yang sama, jumlah muatan sedimen untuk bulan-bulan berikutnya dapat dilihat pada tabel 4.2. berikut:

Tabel 4.2: Tabel Muatan Sedimen Dengan Metode Engelund and Hansen

Januari 97.002,28

Februari 55.412,67

Tahun Bulan Muatan Sedimen

Qs (ton)

Jumlah (ton)

(73)

Lanjutan tabel 4.2.

Jumlah (ton)

Tahun Bulan Muatan Sedimen

(74)

4.4. Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Metode Shen and Hung

Diketahui data-data sebagai berikut:

 Ukuran diameter sedimen (d50) = 0,12 mm

 Kemiringan sungai (s) = 1,66 x 10-4

 Lebar dasar sungai (W) = 75 m

 Massa jenis sedimen (γs) = 2663,33 kg/m3

 Massa jenis air (γ) = 999,14 kg/m3

 Gravitasi (g) = 9,81 m2/s

(1)

Tabel 4.23: Tabel Muatan Sedimen Per m2 Metode Engelund and Hansen

c. Metode Shen and Hung

Jumlah muatan sedimen yang terjadi untuk setiap m2 yang dihitung dengan metode Shen and Hung seperti pada tabel 4.24 berikut:

Tabel 4.24: Tabel Muatan Sedimen Per m2 Metode Shen and Hung

d. Metode Erosi (USLE)

Jumlah erosi yang terjadi untuk setiap m2 yang dihitung dengan metode USLE seperti pada tabel 4.25 berikut:

Tabel 4.25: Tabel Muatan Sedimen Per m2 Metode Erosi (USLE) MUATAN

SEDIMEN LUAS JUMLAH

(ton) (m2) (ton/m2)

2006 940.747,81 3.062.968,00 0,31 2007 961.902,11 3.062.968,00 0,31 2008 1.053.941,98 3.062.968,00 0,34 2009 1.073.738,12 3.062.968,00 0,35 2010 1.071.133,67 3.062.968,00 0,35

TAHUN

MUATAN

SEDIMEN LUAS JUMLAH

(ton) (m2) (ton/m2)

2006 1.293.347,17 3.062.968,00 0,42 2007 1.435.258,39 3.062.968,00 0,47 2008 1.371.831,28 3.062.968,00 0,45 2009 1.411.983,85 3.062.968,00 0,46 2010 1.414.205,40 3.062.968,00 0,46

TAHUN

MUATAN

SEDIMEN LUAS JUMLAH

(ton) (m2) (ton/m2)

2006 2.048.166,37 3.062.968,00 0,67 2007 1.992.148,47 3.062.968,00 0,65

(2)

e. Pengerukan

Jumlah pengerukan yang dilakukan untuk setiap m2 seperti pada tabel 4.26 berikut:

Tabel 4.26: Tabel Hasil Pengerukan Per m2

Sumber : PT. Pelabuhan Indonesia I (Persero)

Berdasarkan hasil uraian diatas dadapat perbandingan hasil perhitungan muatan sedimen yang menggunakan beberapa metode dan hasil pengerukan seperti dalam tabel 4.27. berikut:

Tabel 4.27: Perbandingan Hasil Perhitungan Sedimentasi Per m2

Untuk lebih jelasnya hasil perbandingan diatas dapat dilihat pada gambar 4.2. berikut:

PENGERUKAN LUAS JUMLAH

(ton)* (m2)* (ton/m2)

2006 158.693,78 417.615,21 0,38 2007 201.938,79 412.119,98 0,49 2008 182.625,50 456.563,75 0,40 2009 151.912,04 389.518,05 0,39 2010 137.212,43 381.145,64 0,36

TAHUN YANG'S ENGELUND AND HANSEN SHEN AND HUNG EROSI (USLE)

2006 0.43 0.31 0.42 0.67 0.38 2007 0.55 0.31 0.47 0.65 0.49 2008 0.45 0.34 0.45 0.74 0.40 2009 0.45 0.35 0.46 0.79 0.39 2010 0.59 0.35 0.46 0.53 0.36

METODE

HASIL PENGERUKAN

PT. PELINDO I TAHUN

(3)

Gambar 4.2: Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan Sedimentasi Per m2

(4)

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian ”Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap Pendangkalan Di Muara Sungai Belawan” ini adalah:

1. Dari hasil perhitungan yang dilakukan pada tahun 2006, dengan metode Yang didapat hasil sedimen 1.307.195,50 ton, dengan metode Engelund and Hansen didapat hasil sedimen 940.747,81 ton, dengan metode Shen and Hung didapat hasil sedimen 1.293.347,17 ton dan hasil erosi menggunakan metode USLE yaitu 2,048,166.37 ton. Sedangkan hasil pengerukan yang dilakukan oleh PT Pelabuhan Indonesia I (Persero) adalah sebesar 158,693.78 ton.

2. Jika perhitungan dibandingkan berdasarkan luas areal maka, didapat hasil perhitungan untuk tahun 2006 dengan metode Yang didapat hasil sedimen 0,43 ton/m2, dengan metode Engelund and Hansen didapat hasil sedimen 0,31 ton/m2, dengan metode Shen and Hung didapat hasil sedimen 0,42 ton/m2 dan hasil erosi menggunakan metode USLE yaitu 0,67 ton/m2. Sedangkan hasil pengerukan yang dilakukan oleh PT Pelabuhan Indonesia I (Persero) adalah sebesar 0,38 ton/m2.

3. Metode yang tepat dipakai untuk menghitung muatan sedimen yang terjadi di Muara Sungai Belawan adalah metode Shen and Hung karena setelah dianalisa hasilnya mendekati dengan hasil pengerukan yang dilakukan PT Pelabuhan Indonesia I (Persero).

(5)

Berdasarkan dari hasil penelitian diatas disarankan beberapa hal sebagai berikut:

1. Untuk mencegah lebih banyak sedimen yang terjadi sebaiknya dinas terkait melakukan pengawasan dalam penggunaan lahan disekitar daerah aliran sungai, agar erosi yang terjadi tidak lebih banyak.

2. Untuk menjaga kelancaran dalam mengoperasikan Pelabuhan Belawan diperlukan pengerukan sedimentasi setiap tahunnya.

3. Untuk lebih lengkapnya sebaiknya penelitian ini dilakukan dengan jarak 5 km panjang sungai yang diamati.

(6)

DAFTAR PUSTAKA

_________, (2007). Sumatera Utara Dalam Angka, Badan Pusat Statistik Provinsi Sumatera Utara, Medan.

Dariah, A. (2008). Kepekaan Tanah Terhadap Erosi, 20 Juli 2011.http://balittanah. litbang.deptan.go.id/eng/dokumentasi/buku/lahankering/berlereng2.pdf

Direktorat Pelabuhan dan Pengerukan, (2006). Pedoman Teknis Kegiatan Pengerukan dan Reklamasi. Kementerian Perhubungan, Jakarta.

Iskandar, I.W.P, (2008). Tugas Akhir Studi Karakteristik Sedimen di Perairan Pelabuhan Belawan. Universitas Sumatera Utara, Medan.

Kunjojo. (2009). Metodologi Penelitian. Universitas Nusantara PGRI, Kediri.

Lembaga Penelitian dan Pemberdayaan Masyarakat ITB, (2003). Laporan Akhir Investigasi Pelabuhan Belawan, Institut Teknologi Bandung, Bandung.

Pangestu, D.W. (2007). Dasar Teori Metodologi Penelitian. Komunitas eLearning, Jakarta.

Ray K. Linsley, JR, Max A. Kohler, Joseph L.H. Paulhus, Yandi Hermawan. (1986).

Hidrologi Untuk Insinyur, Erlangga, Jakarta.

Rio, D. (2010). Tugas Akhir Kajian Laju Angkutan Sedimen Pada Sungai Ular.

Universitas Sumatera Utara, Medan.

Sari, N.F. (2008). Tugas Akhir Evaluasi Tingkat Erosi Tanah Untuk Konservasi Tanah Di Kecamatan Eromoko Kabupaten Wonogiri Jawa Tengah. Universitas Muhammadiyah, Surakarta.

Soedjono,K.(2001). Perencanaan Pelabuhan. Institut Teknologi Bandung, Bandung. Supirin. (2002). Pelestarian Sumber Daya Tanah Dan Air. Andi, Yogyakarta.

Victor L.S, Benyamin, W, Arko, P. (1993). Mekanika Fluida. Erlangga, Jakarta. Yang, C.T, (2003). Sediment Transport. Krienger Poblishing Company, Florida.

Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap Pendangkalan Di Muara Sungai Belawan

TUGAS AKHIR