ANALISIS PARAMETER SUNGAI BERMEANDER UNTUK MENDAPATKAN PERGERAKAN ALUR AKIBAT FLUKTUASI DEBIT
ANALISIS PARAMETER SUNGAI BERMEANDER UNTUK MENDAPATKAN PERGERAKAN ALUR AKIBAT FLUKTUASI DEBIT
1) 2) 3)
KUNTJORO , MOHAMMAD BISRI , ANIEK MASREVANIAH , AGUS
4)
SUHARYANTO
1)
Mahasiswa Program Doktor Teknik Sipil Universitas Brawijaya, Dosen
2) 3)
Teknik Sipil ITS, dan Dosen Teknik Pengairan Universitas
4) Brawijaya, Dosen Teknik Sipil Universitas Brawijaya.
Jl. Teknik Asitektur Blok H – 6, Surabaya Tel : 031 5997390
Email :kuntjoro@its.ce.ac.id Abstrak—Perrgerakan alur sungai merupakan proses yang sangat kompleks, melibatkan parameter material pembentuk sungai, pola alur dan geometri sungai, kondisi hidraulik, fluktuasi debit dan kandungan sedimen. Model empiris perubahan geometri sungai bermeander akibat perubahan fluktuasi debit dibuat untuk menganalisis proses yang kompleks tersebut, didasarkan pada data pengukuran sungai Brantas pada cross section nomer KB59 sampai dengan KB64 dalam kurun waktu 1992 sampai 2011. Penelitian ini adalah untuk mendapatkan model empiris perubahan geometri meander sungai, yang dilaksanakan dengan satu rangkaian tinjauan kondisi perubahan bentuk panampang melintang sungai bermeander dengan perubahan debit, kemudian merumuskan perubahan geometri tersebut. Dengan pemahaman perilaku fluktuasi debit dan data seri perubahan geometri sungai akan bisa dikembangkan ke arah model empiris pergerakan alur sungai bermeander akibat fluktuasi debit.
— Kata kunci fluktuasi debit, perubahan alur sungai, meander
miringnya jembatan Kertosono yang I. P ENDAHULUAN menghubungkan Kabupaten Jombang dengan
Perubahan musim dan perubahan Kabupaten Nganjuk, bending karet Jatim lerek penggunaan lahan di DAS merubah pola di Mojokerto dan runtuhnya jembatan Kota fluktuasi debit sungai. Akibat dari besarnya Mojokerto. fluktuasi debit ini akan terjadi perubahan kuat
Beberapa model hasil penelitian terdahulu geser tanah dasar dan tebing sungai, perubahan untuk memperkirakan pergeseran meander fluktuasi debit akan menyebabkan cepatnya suatu sungai (Keadydan Imam 1977; Nanson pergeseran alur sungai. dan Hickin 1983; Hooke 1980; Brice 1982). Pergeseran alur sungai adalah suatu proses
Studi ini menghubungkan bergesernya jalur di dalam sungai yang berkaitan dengan erosi tanggul atau kecepatan perubahannya, bersama pada satu tebing dan dasar sungai di satu sisi dengan parameter–parameter yang disertai dengan pendangka lan di sisi lain. Hal berpengaruh, dan kemudian menggunakan itu dikenal dengan istilah ketidakstabilan teknik regresi untuk memperoleh suatu dimenasi sungai, yang menjadi ancaman bagi persamaan yang cocok. Persamaan yang keamanan bangunan–bangunan persungaian. didapat ini terbatas pada tingkat data base dan
Seperti yang terjadi di Sungai Brantas yaitu pemilihan parameter untuk suatu kondisi yang diukur berdasarkan peta tertentu.
BAKOSURTANAL seperti yang terlihat pada Gambar 2. Lengkung meander pada masing –
Perkembangan lebih lanjut adalah model masing belokan sungai ditandai dengan notasi kwantitatif yang berhubungan dengan R1 sampai dengan R6. angkutan sedimen dan model gerusan tebing
Parameter – parameter meander hasil (Darby dkk. 2002) untuk memecahkan pengukuran secara rinci ditulis dalamTabel1. masalah pergerakan meander, studi – studi ini merupakan informasi yang luas tentang proses
Tabel 1: Dimensi Jembatan di KotaMalabar pergeseran meander, namun hanya merupakan Tanda Nama Cross Section r W c ο ο ο Lengkung di Sungai Brantas λ a θ1 ( ) θ2 ( ) θ3 ( ) φ solusi umum untuk pergeseran meander tanpa R1 - 722 - 1828 409 R2 357 - - 1382 505 60 165 295 KB 64 60 109 173 KB 65 mempertimbangkan perubahan debit di sungai R3 490 1900 395 25 115 115 197 KB 62 & 61 41 120 292 KB 63 - - - R5 531 1832 - 316 - - R4 634 1919 434 87 355 - dan tidak mendapatkan dimensi sungai yang R6 1462 1809 - 261 8 47 61 179 KB60 & 59 disebabkan oleh pergeseran itu.
Penelitian ini adalah untuk meneliti perilaku perubahan geometri sungai bermeander akibat perubahan fluktuasi debit, yang mencerminkan gerusan, pengangkutan dan pengendapan sedimen pada meander sungai.
II. D ATA
Gambar 2: Pengukuran Geometri Meander
Debit
Sungai Pada Lokasi Kajian (Segmen Data debit harian terkumpul dari tahun
KB59 sampai dengan KB64) 1992 sampai dengan 2011 dari pengukuran AWLR Sungai Brantas di Mojokerto pada posisi geografi 07.28.00LS, 112.26.00BT di
Geometri Sungai (Cross Sectional) down stream ruber dam Menturus. Data ini
Data geometri sungai digunakan hasil secara rinci disajikan dalam Lampiran C, dan pengukuran yang dilakukan oleh PERUM secara grafis ditunjukkan dalam hidrograf yang JASA TIRTA I, yaitu data pengukuran yang dinyatakan Gambar 1. 2000 1800 dilakukan pada tahun 1992, 1997, 2001, 2006 e t ik ) 1400 1200 1600 dan 2008 sedangkan data pengukuran terakhir / d ( 3 m 1000 b 800 it tahun 2011 didapat dari hasil pengukuran De 200 400 600 langsung. Data ini berupa gambar cross section 1992 365 1993 730 1994 1095 1995 1460 1996 1825 1997 2190 1998 2555 1999 2920 2000 3285 2001 3650 2002 4015 2003 4380 2004 4745 2005 5110 2006 5475 2007 2007 5840 2008 6205 2009 6570 2010 6935 2011 7300 Tahun dengan interval 1 Km, pada segmen sungai dengan nomer cross section KB59 sampai dengan KB65. Gambar1: Hidrograf Sungai Brantas Di Down
Berikut ini disertakan gambar cross section Stream Menturus, Mojokerto Tahun No. KB62 tahun 1992 Gambar 3 dan No.
1992 – 2011 KB62 tahun 2011 Gambar 4. No. KB63 tahun 1992 Gambar 5 dan cross section No. KB63
Geometri Meander Sungai tahun 2011 Gambar 6.
Penelitian ini dilakukan di meander sungai Brantas di Mojokerto dengan geometri sungai
Tanah
Contoh tanah asli (undisturbed sample) dari sampling yang mewakili yaitu pada cross section KB50,1. Uji matarial tanah pembentuk tebing sungai dengan uji volumetri, gravimetri dan analisa ayakan serta hidrometri didapat parameter tanah sebagai berikut :
Gambar 3: Cross Section No. KB62 Pengukuran Tahun 1992 Diameter 50% pada grafik distribusi ukuran
- butir (D
50 ) berdiameter 0,0006 mm, D
90
berdiameter 0,01 mm, secara umum tanah berupa butiran lanau (silt) halus.
3 Berat volume basah = 1,617 gram/cm
- Kadar air = 43,99%
- Specific gravity (Gs) = 2,589
- Sedimen
Dari pengambilan sedimen dengan sediment Gambar 4: Cross Section No. KB62
sampler yang disampling di down stream di
Pengukuran Tahun 2011 Ruber Dam Menturus pada tanggal 22 Pebruari 2011. Uji sample sedimen tersebut didapat harga rata – rata kandungan sedimen adalah 0,00046 ppm.
III. ETODE
M
Parameter Meander
Prinsip dasar model empiris perubahan Gambar 5: Cross Section No. KB63 geometri sungai bermeander akibat perubahan
Pengukuran Tahun 1992 fluktuasi debit adalah pengaruh perubahan debit pada geometri sungai pada lengkung yang ditunjukkan pada Gambar 7. a r
θ r φ W λ
Gambar 6: Cross Section No. KB63 Pengukuran Tahun 2011
Gambar 7: Difinisi Geometri Meander Menurut Hey
Hubungan Antar Parameter
Input data konsentrasi sedimen (S), diameter butiran tanah (D 50 ), jari – jari lengkung meander (r c IV.
Gambar 8: Diskritisasi Pergerakan Alur Sungai Dari Data Pengukuran
Prosedur Simulasi
Simulasi dilakukan setiap titik pada setiap cross section seperti yang diuraikan sesuai langkah – langkah sebagai berikut :
I.
Transformasi data debit (Q) menjadi data tinggi muka air (h)
II.
Input data angka kekasaran Manning(n)dan kemiringan dasar sungai (I), serentak menghitung kecepatan aliran air (V), luas penampang basah (A) dan keliling basah (O) dari dataQdan h.
III.
Lakukan langkah I sampai dengan III untuk data debit seri yang tersedia.
Diskritisasi Pergerakan Alur Sungai
), sudut relatif menader ( θ ), sudut lengkung meander
( φ ), amplitudo meander (a)dan panjang gelombang meander ( λ) kedalam
PersamaanKUN–QARSHOV untuk mendapatkan pergeseran tebing meander sungai dalam satu lintasan debit (Q), ∆huntuk pergeseran horizontal dan ∆vuntuk pergerseran vertikal.
V.
Gambarkan plan dan cross section sesuaidengan out put ∆hi dan∆vi IV.
H
Debit
Data debit yang tergambar dalam hidrograf Gambar 1 bisa ditarik kondisi – kondisi khusus sebagai berikut :
Diskritisasi pergerakan alur sungai dalam penelitian ini adalah modifikasi dari metode diskritisasi J. G. Duandan P.Y. Julien (2005) yang dikembangkan dari Pizzuto (1990). Diskritisasi penelitian ini dapat dijelaskan berdasarkan pada Gambar 8. (xn,yn) (x3,y3 (x4,y4) (x2,y2) (x1’,y1’) (x1,y1) (x2’,y2’) (x3’,y3’) (x4’,y4’) (xn’,yn’) CROSS SECTION 1 CROSS SECTION 2 (xn-1’,yn-1’) (xn-1,yn-1)
pada Persamaan KUN – QARSHOV yang disesuaikan dengan parameter meander di manalokasi cross section tersebut berada.
Untuk mendapatkan hubungan antar parameter dalam perubahan geometri sungai dalam penelitian disertasi ini dipakai cara stepwise (stepwise procedure).
50
Analisis hubungan antar parameter untuk mendapatkan besaran endapan. Endapan (E) merupakan fungsi dari E = f(Q, V, A, h b , O,
S, r c t a r h
VO QAS C E c b E
1 3 λ φ θ =
, φ, θ, λ, a,t ),masing– masing parameter dalam fungsi ini terkait dengan proses pengendapan dinyatakan dalam Persamaan (1)
(1) Analisis hubungan antar parameter untuk mendapatkan besaran gerusan (G) merupakan fungsi G = f (Q, V, A, h
b
, O, D
,
G
r c t a r h
VO QAD C G c b G
1 4 50 λ φ θ
=
, φ, θ, λ, a, t ),masing– masing parameter dalam fungsi ini terkait dengan proses gerusan dintyatakan dalam Persamaan (2)
(2) Persamaan 1. dan Persamaan 2. Kemudian disebut dengan Persamaan KUN–QARSHOV. Untuk meningkatkan koherensitas antara hasil teramati dengan tersimulasid ari model yang telah dibentuk dilakukan verifikasi, validasi dan kalibrasi model. Kalibrasi model dilakukan dengan menentukan nilai koefesien endapan C
E
dan koefesien gerusan C
ASIL DAN PEMBAHASAN
Debit maksimum terkecil terjadi pada
- 3 tahun 1995 yaitu 584 m /detik.
- 3 tahun 2007 sebesar 1707 m /detik.
Debit maksimum terbesar terjadi pada
Debit minimum terkecil terjadi pada
- 3 tahun 2008 yaitu mencapai 6 m /detik.
Debit minimum terbesar terjadi pada
- 3 tahun 2010 mencapai 60 m /detik.
Gambar 9:Perubahan Bentuk Cross Section Tahun 1992 – 1995 dengan kondisi
- No. KB63 tahun 1992 – 2011.
kisaran debit turun sampai mencapai 548 m3/detik, pada debit maksimum 584
3
3 m /detik dan debit minimum 36 m /detik.
Parameter Meander
Karateristik parameter meander pada segmen ini bias dibedakan menjadi tiga bagian yaitu bagian permulaan meander, bagian tengah dan bagian akhir dengan penjelasan
Gambar 10: Perubahan Bentuk Cross Section sebagai berikut: No. KB62.tahun 1992 – 2011. Bagian permulaan meander yaitu mulai
- dari keseluruhan R1, keseluruhan R2
Pergerakan Alur Sungai Hasil Simulasi
sampai dengan R3 pada sudut relatif θ = Pergerakanan alur sungai pada stasiun
o o – 20 .
pengukuran KB59 sampai dengan KB64 Bagian tengah meander yaitu mulai dari
- dinyatakan dalam Gambar 7.
o
θ = 20 R3 pada sudut relatif , keseluruhan
θ R4 sampai denganR5 pada sudut relatif
o o = 0 – 8 .
- Bagian akhir menader yaitu mulai dari R5
o o
pada sudut relatif θ = 8 – 87 sampai
o o dengan R6 pada sudut relatif θ = 0 - 6 .
Cross Sectional Hasil Simulasi
Gambar 8: Denah Perubahan Geometri Hasil simulasi pada cross section No. KB63
Meander Pada Posisi Radius seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9. Meander
Untuk cross section No. KB62 seperti yang terlihat pada Gambar 10.
V. ESIMPULAN
K
Debit
Fluktuasi turun pada rentang tahun 1992 – 1995, fluktuasi naik pada rentang tahun 1995 – 2002 dan pada rentang tahun 2002 – 2011 secara umum fluktuasi naik.
Perubahan geometri sungai
[7]
Bulletin, 97(4), 497-504.
[5]
Indratmo, S, (1992), “Geometri Optimal
Saluran Alluvial ” : Konggres IV & PIT HATHI, Senggigi NTB.
[6]
Yuwono Nur 1994, “Perencanaan Model Hidraulik”, Laboratorium Hidraulik dan Hidrologi, PAU Ilmu Teknik Universitas Gadjahmada Yogyakarta.
Darby, S. E., Alabyan, A. M., and Van de Wiel, M. J. (2002). “Numerical Simulation of Bank Erosion and Channel Migration in Meandering Rivers.” Water ResourcesResearch, 38(9), 21-221.
“A Statistical Analysis of Bank Erosion
[8]
Ben H. Thacker, Scott W. Doebling, Francois M. Hemez, Mark C. Anderson, Jason E. Pepin, Edward A. Rodriguez.
LA-14167-MS, Issued: (October 2004), “Concepts of Model Verification and Validation”, Edited by Charmian Schaller, Approved for public release; IM-1. Los Alamos National Laboratory, is operated by the University of California for the United States Department of Energy under contract W-7405-ENG-36.
[9]
Abad, J., and Garcia, M. H. (2006). “RVR Meander: A Toolbox for Re-meandering of Channelized Streams.” Computers & Geosciences, 32, 92-101.
[10]
and Channel Migration in Western Canada .” Geological Society of America
[4]
Nanson, G. C., and Hickin, E. J. (1986).Perubahan geometri sungai ditilik dari kondisi pergerakan denah meander: Pada zona awal meander yang mencakup R1 dan R2 dominan terjadi gerusan, pada zona tengah yang mencakup R3 dan R4 dominan transportasi sedimen gerusan dan pengendapan sangat kecil, pada zona akhir meander yang mencakup R5 dan R6 dominan terjadi pengendapan dan gosong.
Meandering Patterns .” Proceedings,
Pada θ = 0 dan θ = φ terjadi titik keseimbangan antara gerusan dan pengendapan. Pada zona R1 dan R2 meander cenderung bergeser ke arah tebing kiri. Meander bergeser ke arah tebing kiri pada pertengahan zona R2 sampai akhir zona R3 dan bergeser ke arah tebing kanan pada akhir zona R3 sampai awal zona R4.
Alur sungai stabil antara pertengahan R3 sampai dengan pertengahan R5. Meander terlihat relatif lurus setelah terjadi pengendapan pada pertengahan zona R5 dan bersambung ke zona R6.
Pergeseran meander ditilikdari kondisi perubahan bentuk cross section sungai: Pada cross section No. KB63 terlihat gerusan dasar sungai sisi kanan lebih besar dari sisi kiri, meander diperkirakan akan bergeser ke arah tebing kiri.
D AFTAR PUSTAKA
[1] Keady, D. M., and Priest, M. S. (1977).
“The Downstream Migration Rate of River
Mississippi Water Resources Conference, Meeting 12th Mississippi Water Resources Conference, Jackson, MS, 29-34.
143-157.
[2]
Brice, J.C. (1977). “Lateral Migration of
the Middle Sacramento River, California .”
U.S. Geological Survey, Water-Resources Investigations, 77-43.
[3]
Hooke, J. M. (1980). “Magnitude and
Distribution of Rates of River Bank Erosion .” Earth Surface Processes, 5(2),
Park Namgyu, (2007). A Prediktion Of Meander Migration Based On Large Scale flume Tests In clay, Ph.D. Dissertation, Texas A&M University