keuntungan yang be bahan bangunan dan p
2.8 Aplikasi dari
1. Incipient motion
d
weig
Gambar 2.1
besar,baik dalam mendukung perairan laut, n produk-produk lain bagi kebutuhan setempat.
Gambar 2.14 Mangrove
ri Persamaan-persamaan Kecepatan Jatuh
ν
D
ν
d
eight
r 2.15 Diagram dari partikel sedimen yang berg terbuka
59 t, memberikan pasokan
at.
ergerak pada saluran
Universitas Sumatera Utara
60 Untuk menghitung incipient motion dilakukan dengan pendekatan kecepatan
kriteria Yang. Perkembangan ditunjukkan secara detail untuk menggambarkan bagaimana beberapa teori dasar dari mekanika fluida dapat diaplikasikan pada studi
incipient motion. Pengaruh yang kuat dari partikel sedimen berbentuk bola pada dasar saluran ditunjukkan pada Gambar 2.15. Untuk sebagian besar sungai dengan saluran
miring kecil kemungkinan terjadi gravitasi yang kuat dari komponen pada aliran langsung dan dapat diabaikan dengan pergerakan yang kuat dari partikel sedimen
berbentuk bola. Kuat hambat dapat ditunjukkan sebagai: F
D
= C
D
D
5 P
V
d 2
2.20 Dimana V
d
adalah kecepatan pada jarak d di atas dasar Akhir kecepatan jatuh dari sebuah partikel berbentuk bola dapat dicapai ketika
adanya keseimbangan antara kuat hambatan dan berat dari partikel di bawah permukaan, ketika:
C
D ’
D
5 P
w
2
=
D
ρ
s
– ρ
a
g 2.21
Dimana C
D ’
merupakan koefisien hambatan pada w Subtitusi C
D ’
dengan C
D
ψ
1
dan eliminasi C
D
dari persamaan 2.20 dan 2.21 kuat hambat menjadi:
F
D
=
D Q
?
F
5
ρ
s
– ρ
a
g V
d 2
2.22 Jika kita asumsikan pada hukum logaritma untuk distribusi kecepatan jatuh dapat
diaplikasikna pada kasus ini
R
S
∗
= 5,75 log
L D
+ B 2.23
Universitas Sumatera Utara
61 Dimana V
y
= kecepatan pada jarak y di atas dasar dan B adalah fungsi kekasaran Kemudian kecepatan pada y = d menjadi
V
d
= BU 2.24
Kecepatan rata-rata dapat diperoleh dengan integrasi persamaan 2.23 dari y = ε ke y = D dengan ε → 0:
V = U T5,75 .XY7
D
− 1 + ] 2.25
Dari persamaan 2.22, 2.24 dan 2.25 F
D
=
D Q
?
ρ
s
– ρ
a
g .
F
_
` a,ba Tc .
, d
`
e 2.26
Pergerakan kuat yang meningkat pada partikel dapat diperoleh: F
L
= C
L
D
5 P
V
d 2
2.27 Hubungan dantara koefisien gaya angkat C
L
dan koefisien hambatan C
D
dapat ditentukan dengan percobaan. Jika kita misalkan ψ
2
C
L
= C
D
dan mengikuti prosedur yang sama pada persamaan 2.26, kita dapat:
F
L
=
D Q
?
Q
5
ρ
s
– ρ
a
g .
F
_
` a,ba Tc .
, d
`
e 2.28
Berat dari partikel di bawah permukaan suspensi w
s
=
D
ρ
s
– ρ
a
g 2.29
Kemudian kekuatan resistan menjadi F
R
= ψ
3
w
s
– F
L
=
Q D
ρ
s
– ρ
a
g f1 −
Q
?
Q
5
.
F
_
` a,ba Tc .
, d
`
e g 2.30
Universitas Sumatera Utara
62 Dimana ψ merupakan koefisien geser
Asumsikan bahwa incipient motion terjadi ketika F
D
= F
R
dari persamaan 2.26 dan 2.30
hi
F
= _
`a,ba Tc .
, d
`
+ 1e .
Q
?
Q
5
Q Q
5
Q
2.31 Dimana V
cr
merupakan kecepatan jatuh kritis rata-rata pada incipient motion dan V
cr
w adalah dimensi kecepatan jatuh kritis
Persamaan 2.31 adalah persamaan dasar spesifik kondisi aliran ketika partikel sedimen siap untuk bergerak pada dasar dari saluran terbuka. Nilai dari ψ
1
, ψ
2
, dan ψ
3
harus ditentukan dengan percobaan. Fungsi kekasaran B tergantung pada apakah batas dalam
hidrolik licin, transisi atau kasar sempurna. Dalam area hidrolik yang licin, B hanya sebagai fungsi kecepatan geser dari
bilangan Reynold U dv schlichting, 1962 yaitu:
B = 5,5 + 5,75 log
S
∗
D 6
, 0
S
∗
D 6
5 2.32 Kemudian persamaan 2.31 menjadi
hi
F
= _
c .
, d
jkl.
m∗d n
,oa
+ 1e .
Q
?
Q
5
Q Q
5
Q
2.33 Dimana ada pola semilog hiperbola antara V
cr
w dan U dv. Kekasaran relatif dD tidak
memiliki pengaruh yang signifikan pada bentuk dari hiperbola area hidrolik yang licin. Pada area kasar sempurna, ada bagian yang keluar dari sublapisan laminar.
Pengaruh pergeseran laminar dapat diabaikan dan B tetap menjadi fungsi dari kekasaran relatif dD;
B = 8.5,
S
∗
D 6
70 2.34
Universitas Sumatera Utara
63 Sehingga persamaan 2.31 menjadi
hi
F
= _
c .
, d
, 3
+ 1e .
Q
?
Q
5
Q Q
5
Q
2.35 Persamaan 2.35 terindikasi pada area kasar sempurna, plot dari V
cr
w serta U dv
berada pada garis horizontal. Posisi garis horizontal ini bergantung pada nilai kekasaran relatif ψ
1
, ψ
2
, dan ψ
3.
Pada area transisi dengan kecepatan geser bilangan Reynold antara 5 dan 70, bagian yang sampai keluar dari sublapis laminar. Kedua pergeseran laminar dan
pergerakan turbulen dapat dipertimbangkan. Pada kasus ini, B dipisahkan dari persamaan 2.32 dengan meningkatnya U
dv. Ini sangat masuk akal karena pada dasarnya persamaan 2.33 masih berlaku tetapi dengan kekasarana relatif dD memiliki
peranan peningkatan yang penting sebagai meningkatnya U dv.
Kumpulan data laboratorium dari berbagai peneliti yang berbeda yang digunakan oleh Yang 1973 untuk koefisien determinan pada persamaan 2.33 dan
2.35 maka kriteria incipient motion diperoleh sebagai berikut:
hi
F
=
.a jkl.
m∗d n
.
+ 0.66, 1.2
S
∗
D 6
70 2.36
dan
hi
F
= 2.05, 70 ≤
S
∗
D 6
2.37
2. Resistensi terhadap aliran pada batas bergerak
Banyaknya pendekatan yang digunakan pada penentuan kekasaran total dari saluran alluvial berdasarkan pada konsep dari pemisahan kekasarna antara butiran dan
bentuk kekasaran. Cara yang disarankan oleh beberapa peneliti yang berbeda data harus
Universitas Sumatera Utara
64 diperoleh dari laboratorium. Hasil perhitungan dari pendekatan ini selalu berbeda satu
sama lain dan dari ukuran pada sungai. Masalah utama adalah dari ketidakmampuan kita untuk memprediksi bentuk dasar dari teori sounding. Walaupun jika bentuk dasar
diketahui, bentuk kekasaran tetap berubah secara signifikan. Mengingat aliran seragam pada saluran alluvial di peroleh lebar W. Rumus
sambungannnya adalah Q = WDV
2.38 dimana W merupakan lebar saluran dan D adalah kedalamannya serta V kecepatan arus
Konsentrasi total dari material dapat dijelaskan sebagai C
t
= ɸ V, S, D, d, v, w 2.39
Karena total kekasaran tidak diketahui, secara teori, rumus Manning tidak dapat dipecahkan tanpa mengandalkan beberapa metode empiris atau semiempiris untuk
menentukan koefisien kekasaran. Teori dari rata-rata minimum kehilangan energi Yang, 1976 berdasarkan ketika
sistem dinamik mencapai kondisi equilibrium merupakan kehilangan energi minimum. Nilai minimum tergantung pada batas sistem yang diterapkan. Untuk aliran seragam
diketahui lebar saluran dimana kehilangan energi rata-rata untuk pengangkutan sedimen dapat diabaikan, maka kehilangan energi untuk setiapa berat dari air adalah
Dp D
=
Dq D
Dp Dq
= VS = kuat aliran 2.40
Dimana Y adalah energi potensial persatuan berat Dengan demikian teori dari kekuatan minimum yang diperlukan adalah
VS = V
m
S
m
= minimum 2.41
Universitas Sumatera Utara
65 Pada batasan yang diberikan yang membawa jumlah debit air yang diketahui Q dan
konsentrasi sedimen C beserta ukuran butiran d. Subskrip m menunjukkan nilai yang diperoleh dengan kuat aliran minimum. Pemanfaatan dari persamaan 2.41 dalam
konjungsi dengan persamaan 2.38 dan 2.39 dapat memberikan solusi atas variabel yang tidak diketahui V, D dan S tanpa pengetahuan dari total kekasaran. Persamaan
pergerakan sedimen yang disarankan oleh Yang 1976 pada kuat aliran adalah Log C = 5,435 – 0,268 log
FD 1
- 0,475 log
S
∗
F
+ .1,799 − 0,409 log
FD 1
− 0,314 log
S
∗
F
log .
y F
−
hi
y F
2.42 Dimana:
C = konsentrasi sedimen total kgm
3
w = kecepatan jatuh mms d = diameter saringan rata-rata mm
v = viskositas kinematik g = gravitasi bumi ms
2
VS = kekuatan aliran V
cr
S = kekuatan aliran kritis
Universitas Sumatera Utara
66
BAB III METODOLOGI DAN KONDISI FISIK PANTAI BUNGA
3.1
Umum
Lokasi studi tugas akhir ini adalah di Pantai Bunga, Tanjung Tiram, Kabupaten Batubara, Sumatera Utara Gambar 3.1. Kawasan pantai bunga terletak pada kawasan
pantai timur Sumatera Utara. Kawasan Pesisir Timur Sumatera Utara ini memiliki tanah yang cukup subur, suhu udara, kelembaban dan curah hujan relatif tinggi. Topografi
pantai umumnya landai dengan laut yang dangkal.
Pantai Bunga
Universitas Sumatera Utara