Zat Padat Tersuspensi Total Suspended Solid

Dalam skala Wenworth tersebut partikel yang berukuran diantara 0,0625 dan 2 millimeter dianggap sebagai pasir. Material yang lebih halus sebagai lumpur silt dan lempung clay. Sedangkan material yang lebih besar dari pasir disebut krakal koral pebbles dan brangkal cobbles. Pada kebanyakan lokasi brangkal cobbles adalah material utama yang membentuk pantai, seperti di sepanjang Chesil Beach England. Krumbein 1936 mengenalkan skala phi sebagai alternatif penghitungan ukuran. Nilai phi φ dihubungkan dengan ukuran butiran sebagai berikut: φ = − log 2 d ……………………………………… 2.31 sehingga 2 - φ = d; di mana d adalah dihitung dalam millimeter.

2.5.3 Zat Padat Tersuspensi Total Suspended Solid

Padatan tersuspensi adalah padatan yang menyebabkan kekeruhan air, tidak larut dan tidak mengendapkan langsung. Padatan tersuspensi terdiri dari partikel-partikel yang ukuran maupun beratnya kecil, misalnya tanah liat, bahan-bahan organik tertentu, sel-sel mikroorganisme dan sebagainya Fardiaz, dalam Mukminin, 2008. Masuknya padatan tersuspensi ke dalam perairan dapat menimbulkan kekeruhan air. Hal ini menyebabkan menurunnya laju fotosintesis fitoplankton, sehingga produktivitas primer perairan menurun, yang pada gilirannya menyebabkan terganggunya keseluruhan rantai makanan. Kekuatan dasar untuk mentranspor muatan tersuspensi adalah aliran turbulensi. Partikel tersuspensi dalam air disebut dengan suspensi aqueous. Beberapa muatan tersuspensi aqueous secara aktif saling menukar muatan pasir halus, lanau dan lempung dengan substrat Rifardi, 2008. Sebagian besar sedimen yang saling bertukar antara sungai dan laut berada dalam bentuk zat padat tersuspensi total suspended solid. Uncles dkk 2001 menafsirkan bahwa lebih dari 90 dari 18-24 x10 9 T endapan laut setiap tahunnya Universitas Sumatera Utara berasal dari sungai ke laut tertahan dalam muara. Konsentrasi SPM estuari tergantung pada batasan pasut dan penggabungan sistem estuari namun juga berubah-ubah akibat siklus pasut sebagai jawaban terhadap masuknya air sungai musiman. Brown 1999 melaporkan bahwa TSS bertambah berkisar 10 2 mgdm 3 dalam estuari dengan batasan pasang kecil dimana gabungan kekuatan yang pada umumnya lemah, sampai berkisar 10 4 mgdm 3 dalam estuari dengan batasan pasang besar dimana gabungan kekuatan yang ada lebih besar. Pembahasan mempertimbangkan proses yang menahan, memindahkan, dan mengendapkan partikulat pada sistem estuari. Ada sejarah panjang terhadap penelitian yang dilakukan ke dalam TSS, Humber Jackon,1964 memperoleh hubungan fungsional untuk konsentrasi yang ada dan lokasi partikulat dalam rangka mengembangkan pemodelan partikel melayang di lingkungan muara sungai. Suspensi, pemindahan, dan deposisi zat partikulat pada pasang dan sistem estuari dibahas oleh Dyer 1986, 1997 dan Masselink dan Hughes 2003 Secara khusus, pembahasan ini didasarkan atas penafsiran, Markosfsky dkk 1986, Brenon dan Le Hir 1998, Clarke dan Elliott 1998, dan Tatersall dkk 2003. Secara umum besarnya perubahan massa TSS per unit pada dasar saluran yang ada bergabung melalui kolom air massa beban yang tertahan yang tergantung pada adveksi, perpaduan, erosi, dan endapan. Proses tersebut dapat dijelaskan dengan persamaan paduan adveksi kedalaman rata-rata untuk endapan yang tertahan McMamus dan Prandle 1997 dan Bass dkk 2002. Beban yang tertahan secara sederhana merupakan produk dari kedalaman dan konsentrasi, h C : ……………… 2.32 P r x D E x C h K x x C h u t C h − +     ∂ ∂ ∂ ∂ + ∂ ∂ = ∂ ∂ Universitas Sumatera Utara Dimana: C adalah konsentrasi suspensi kedalaman rata-rata mgl h adalah kedalaman m K x adalah koefisien difusi horizontal Istilah pertama pada bagian sisi kanan menghadirkan bahan yang berubah ke dalam bagian tertentu dengan gradien konsentrasi horizontal yang dijelaskan dibawah ini. Istilah kedua pada sisi kanan menghadirkan paduan horizontal dan secara umum diabaikan karena gradien konsentrasi horizontal dalam hal ini kecil. Dua istilah yang terakhir pada sisi kanan adalah erosi dan endapan dari sedimen.

2.5.3.1 Erosi partikulat erosion of particulate

Partikel padat naik dan pindah ke hilir akibat tekanan fluida yang membuat keseimbangan berat butiran terhadap gaya gravitasi. Kekuatan cairan berasal dari arus pasut. Masalah ini dapat diatasi dengan penentuan nilai tekanan cairan yang mengawali gerakan tersebut dan kuantifikasi profil partikulat dalam kaitannya dengan variabel arus. Penentuan yang paling sederhana untuk tekanan yang dimaksud yang mengalirkan endapan yang ada dikenal dengan hukum tekanan quadratic Lewis, 1997. 2 u C D ρ τ = ……………………….. 2.32 Dimana : τ adalah tegangan geser nm 2 ρ adalah densitas air segar berkisar 1000 kgm 3 u adalah kecepatan arus pasut ms C D adalah koefisien hambatan Universitas Sumatera Utara Pernyataan tersebut benar untuk arus seperti yang ada pada bilangan Reynolds dan dalam hal ini memadai terhadap terjadinya friksi yang tergantung pada kerasnya permukaan endapan sehingga pengaruh kekentalan dapat diabaikan. Dyer 1986 menjelaskan nilai tersebut untuk C D seperti yang dijelaskan pada Tabel 2.5. Tabel 2.5 koefisien hambatan Drag coefficients berdasarkan partikel dasar saluran saluran muara Dyer, 1986 Jenis sedimen C D Lanau berpasir 0.0014 Pasir berlanau 0.0024 Lempung 0.0024 Lempung berpasir 0.0030 Pasir kasar 0.0061 Lempung 0.0022 Pasir berkerikil 0.0024 Pasir halus 0.0026 Kerikil 0.0047 Batas ambang pemindahan endapan tersebut merupakan nilai kritis untuk pengurangan tekanan yang dipindahkan terlebih dahulu, dan secara umum batas ambang tersebut meningkat dengan bertambahnya diameter butiran sedimen yang ada. Dyer 1986 memberikan data koefisien hambatan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.15 untuk kondisi kritis sebagai satu fungsi kecepatan arus. Data tersebut dihadirkan dengan : Universitas Sumatera Utara ………………………… 2.33 Dimana : D adalah diameter butiran m Gambar 2.17 Grafik Kecepatan Kritis Terhadap Diameter Butir Sedimen Besarnya erosi partikulat E p dibuat proporsional dengan kelebihan tegangan geser dasar saluran yang ada Bass, dkk, 2002. …………………………. 2.34 Rumus ini menurut Dyer 1986 sudah digunakan dalam bentuk matematis oleh Odd dan Owen 1972 dan Krone 1976 dengan nilai untuk koefisien erosi M dalam batasan 0.0005 – 0.015 kgm 2 s dengan suhu tinggi. Baru-baru ini, Brenon dan Le Hir 1998 menggunakan M = 0.001 kgm 2 s, Uncles dkk 1992 menggunakan M = 0.00003 kgm 2 s 1 dan Tattersall dkk 2003 menggunakan M = 0.000035 kgm 2 s. menurut sapa???? 37 . 5 . 10 D U cr =     − = 1 cr P M E τ τ Universitas Sumatera Utara …………………………. 2.35 Dimana : koefisien erosi M berkisar 0.0003 kgm 2 s u m adalah kecepatan arus pasut maksimum ms u cr adalah arus batas ambang kritis sebesar 0.2 ms lanau, 0.4 ms pasir halus, dan 0.6 ms pasir sedang.

2.5.3.2 Endapan Partikulat Deposition of particulate

Karakteristik hidrodinamik dari proses endapan partikel adalah kecepatan jatuhnya atau fall velocity w, yang mana adalah kecepatan maksimum yang dicapai oleh suatu partikel akibat gaya gravitasi. Ukuran partikel yang tersuspensi dalam suatu kolom air akan tergantung kepada nilai fall velocity. Untuk suatu ukuran butiran partikel yang besar, akan jatuh dengan cepat dan akan lebih sedikit mendapat tahanan dari air dibandingkan dengan butiran partikel yang lebih halus. Gambar 2.18 Keseimbangan gaya-gaya yang bekerja pada partikel sedimen Secara teori di dalam air yang tenang di mana perlawanan yang relevan adalah berat sendiri dari butiran W s , gaya apung F B dan gaya hela atau drag force F D       − = 1 2 2 cr m P u u M E Universitas Sumatera Utara diberikan oleh fluida. Keseimbangan gaya untuk partikel dengan gaya yang positif memiliki arah ke bawah adalah: …………… 2.36 dimana ρ s = berat jenis partikel dan ρ = berat jenis air. adalah volume terhadap asumsi dari butiran bulat dengan diameter d, dan C D = drag coefficient dari butiran jatuh. C D diketahui sebagai fungsi dari bilangan Reynolds, yang tidak berdimensi dan diberikan sebagai berikut ; nilai suatu coefisien kekasaran C D = e R 24 Pada bilangan Reynolds yang rendah, dimana koefisien kekasaran C D tergantung pada kekentalan air υ dan ukuran partikel, dengan partikel kuarsa dalam air laut pada suhu berkisar 20 C dan kadar garam 35‰, maka Dyer, 1986 memberikan suatu nilai kecepatan jatuh partikel suspensi dari keseimbangan gaya-gaya partikel sedimen adalah: s ω = 6000 D 2 ………………………… 2.37 Persamaan 2.37 dikenal pada Huku m Stokes berlaku pada partikel terhadap pasir berukuran sedang dan halus. Nilai tertentu berada pada batasan 0.03 – 3 mms -1 0.00003 – 0.003 ms -1 . Menurut Brenon dan Le Hir 1998, Bass dkk, 2002.

2.5.3.3 Keseimbangan Konsentrasi Equilibrium Concentrations

Untuk mengamati pasang rata-rata yang terjadi terkait dengan besarnya erosi harus membuat keseimbangan antara besarnya endapan sedimen untuk beberapa parameter yang ada sudah diperkenalkan sebelumnya. pada keseimbangan dalam arus Universitas Sumatera Utara pasang simetris, dari kecepatan arus maksimum dihadirkan dengan simbol u m ms terhadap kecepatan kritis dengan simbol u cr ms. menurut uncles dkk, 1998. ……………………. 2.38 Dimana: M adalah koefisien erosi 0.00003 kgm 2 s S p adalah parameter suspensi yang tergantung pada tipe estuari, Sp = 2 estuari tercampur sempurna, Sp = 4 estuari tercampur sebagian, dan Sp = 8 estuari startifikasi. u m adalah kecepatan arus pasut rata-rata maximum ms u cr adalah kecepatan kritis batas ambang ms C B adalah latar belakang konsentrasi mgl Secara terpisah untuk perkiraan pertama, kecepatan arus pasut puncak tergantung pada volume upstream, dan debit air tawar setiap pembagian luas penampang menurut uncles dkk, 1998 adala : ………………….. 2.39 Dimana: W x adalah lebar muara sungai setiap titik peninjauan m D x adalah kedalaman muara sungai tiap titik peninjauan m Am 2 adalah amplitudo utama bulan m As 2 adalah amplitudo utama matahari m B cr m s p C u u S M C +     − = 1 2 2 ω x x m D W jam volume upstream As Am u 3600 . 2 15 . 2 2 + = Universitas Sumatera Utara Kemudian perubahan zat padat tersuspensi yang terjadi sepanjang siklus pasang surut terhadap waktu dapat dirumuskan dengan fungsi kosinus menurut uncles dkk, 1998 adalah: ……………….. 2.40 Dimana: C adalah konsentrasi suspensi normal mgl C B adalah latar belakang konsentrasi sedimen suspensi mgl 2πt adalah kecepatan sudut terhadap waktu derajatjam B B C t C C t C +           +       − = 21 . 6 2 cos 1 2 π Universitas Sumatera Utara

BAB III KONDISI FISIK LOKASI KAJIAN

3.1 Kondisi Umum Wilayah Muara Sungai Belawan

3.1.1 Lokasi Muara Sungai Belawan

Muara Sungai Belawan terletak di kecamatan Medan Belawan, Kotamadya Medan yang terletak pada posisi 03°47’ Lintang Utara dan 98°42’ Bujur Timur dengan luas wilayah 265,10 km² dengan batas wilayah sebagai berikut sebelah utara dengan Selat Malaka, sebelah Selatan dengan Kabupaten Deli Serdang, sebelah timur dengan Kabupaten Deli Serdang, serta sebelah barat dengan kabupaten Deli Serdang gambar 3.1. Dengan ketinggian 2,5 - 37,5 meter di atas permukaan laut. Gambar 3.1 Peta Kotamadya Medan Muara Sungai Belawan terletak di Timur Laut Pantai Sumatera ± 27 km dari Kota Medan, ibukota propinsi Sumatera Utara dan berbatasan langsung dengan Selat U Universitas Sumatera Utara