KAJIAN PENANGANAN SEDIMENTASI SUNGAI BANJIR KANAL BARAT KOTA SEMARANG (Study of Sedimentation Mitigation West Floodway Semarang City)
KAJIAN PENANGANAN SEDIMENTASI
SUNGAI BANJIR KANAL BARAT KOTA SEMARANG
(Study of Sedimentation Mitigation West Floodway Semarang City)
Dani Prasetyo1, Very Dermawan2, Andre Primantyo H2
1
Mahasiswa Program Magister Teknik Pengairan Universitas Brawijaya, Malang,
Jawa Timur, Indonesia; daniunnes@gmail.com
2
Pengajar, Program Studi Magister Sumber Daya Air, Teknik Pengairan Universitas Brawijaya, Malang,
Jawa Timur, Indonesia
ABSTRAK: Untuk upaya pengendalian banjir Kota Semarang, salah satu yang diperlukan adalah
penanganan sedimentasi di sungai Banjir Kanal Barat. Kajian ini dilakukan untukmemprediksi
pola sebaran dan besarnya volume sedimen di sungai Banjir Kanal Barat.Tahapan analisis dalam
penelitian ini dimulaidengan simulasi awal kondisi eksisting untuk penentuan model angkutan
sedimen.Model selanjutnya digunakan untuk simulasi prediksi sedimentasi sampai dengan tahun
2019 dan 2024 pada kondisi tanpa penanganan dan dengan alternatif penanganan.Hasil simulasi
pada kondisi eksisting tanpa penanganan diperoleh kenaikan elevasi dasar rata-rata pada tahun
2019 sebesar 1,864 mdan pada tahun 2024 sebesar 2,210 m dengan perkiraan volume endapan
sedimen pada tahun 2019 dan 2024 sebesar 1.053.524 m³ dan 1.223.693 m³. Hasil simulasi
angkutan sedimen dengan penempatan bangunan kantong sedimen diperoleh kenaikan elevasi
dasar rata-rata terendah pada tahun 2019 dan 2024 sebesar 1,379 m dan1,922m. Alternatif
penanganan melalui pengerukan dengan dredger diperoleh perkiraan volume endapan sedimen
terendah pada tahun 2019 dan 2024 sebesar 791.161 m³ dan 1.099.685 m³. Berdasarkan analisa
biaya, penanganan melalui pengerukan dengan dredger diperoleh estimasi biaya terendah yaitu
sebesar Rp. 32.267.637.478,-.
Kata kunci: sedimentasi, HEC-RAS, prediksi, elevasi, volume, biaya.
ABSTRACT: For the flood control of Semarang City,one of part needed is sedimentation
mitigation atthe West Floodway river. This study is carried out to predictdistribution patterns and
sediment volumein the West Floodway. The simulation of existing conditions is the first step for
determination of sediment transport model. The models will be used to predicting sedimentation
until year 2019 and 2024 on the condition without and with sediment mitigation alternatives.
Based on the existing condition simulation, the average of elevation increase in 2019 and 2024
respectively are 1,864 m and 2,210 m. The estimation of sediment volume in 2019 and 2024
respectively are 1.053.524 m³ and 1.223.693 m³. The results of sediment transport prediction with
sediment pocket showing the lowest average elevation in 2019 and 2024 respectively are 1,379 m
and 1,992 m.The smallest volume of sediment obtained by dredging with dredger in 2019 and
2024 respectively are 791.161 m³ and 1.099.685 m³. Based on cost estimation,the cost of dredging
with dredger is the lowest, at a cost 32.267.637.478 IDR.
Keyword: sedimentation, HEC-RAS, prediction, elevation, volume, cost
A.
PENDAHULUAN
Siklus hidrologi menggambarkan fenomena
alam yang menghubungkan antara erosi,
sedimentasi dan limpasan.Terjadinya erosi
tergantung dari beberapa faktor diantaranya
karakteristik hujan, kemiringan lereng, tanaman
penutup, serta kemampuan tanah untuk menyerap
dan melepas air ke dalam lapisan tanah dangkal.
Dampak dari erosi tanah dapat menyebabkan
sedimentasi di sungai.
Proses sedimentasi yang terjadi secara
terus-menerus akan menyebabkan pendangkalan
yang berpengaruh terhadap penurunan kapasitas
76
77
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
pengaliran sungai. Partikel sedimen yang terbawa
oleh aliran sungai menuju ke laut akan
menyebabkan pengendapan di daerah muara
sehingga akan menghalangi aliran sungai ke laut.
Tingginya tingkat konsentrasi sedimen akan
mengakibatkan kekeruhan sehingga menurunkan
kualitas air sungai.
Salah satu faktor penyebab banjir di
Semarang
adalah
menurunnya
kapasitas
pengaliran sungai Banjir Kanal Barat akibat
besarnya endapan sedimen. Usaha pengendalian
banjir dan penanganan sedimentasi dilakukan
melalui kegiatan Integrated Water Resources and
Flood Management Project for Semarang yang
meliputi kegiatan normalisasi alur sungai Banjir
Kanal Barat.
Kegiatan ini merupakan bagian dari Master
Plan Pemerintah Kota Semarang untuk mengatasi
permasalahan banjir yang terjadi hampir setiap
tahun.Selain untuk mengatasi banjir, kegiatan ini
dilakukan untuk penataan kembali sungai Garang
dan Banjir Kanal Barat dan daerah di sepanjang
pengalirannya, serta untuk mengembangkan
potensi wisata sungai di Kota Semarang.
Pasca pelaksanaan normalisasi tahun 2012,
penumpukan sedimen sudah mulai terlihat cukup
besar dibeberapa ruas sungai Banjir Kanal Barat.
Dengan potensi sedimen dan biaya operasional
pemeliharaan yang cukup besar, maka diperlukan
suatu alternatif dan konsep penanganan yang
tepat untuk mengatasi permasalahan sedimentasi
tersebut.
Berbagai alternatif penanganan sedimentasi
harus dibuat dengan tetap mempertahankan
prinsip kestabilan dasar sungai agar fungsi dan
manfaat sungai Banjir Kanal Barat dapat
dipertahankan.
Berdasarkan latar belakang di atas perlu
adanya suatu kajian untuk menganalisis
permasalahan sedimentasi yang terjadi di alur
sungai Banjir Kanal Barat. Penelitian ini
dilakukan untuk mengetahui pola sebaran dan
prediksi besarnya volume sedimen yang terjadi
serta alternatif penanganannya sehingga akan
diperoleh suatu konsep penanganan sedimentasi
yang optimal demi menjaga fungsi dan manfaat
utama sungai Banjir Kanal Barat sebagai
pengendali banjir.
Rumusan masalah dalam kajian ini adalah
sebagai berikut :
1. Berapakah besarnya volume sedimen dan
bagaimana pola sebaran sedimen sungai
Banjir Kanal Barat sampai dengan tahun
2014?
2. Bagaimana prediksi perubahan elevasi dasar
dan besarnya volume sedimen sungai Banjir
Kanal Barat untuk jangka pendek (2019) dan
jangka panjang (2024)?
3. Bagaimana alternatif penanganan sedimentasi
yang optimal untuk mengatasi permasalahan
sedimentasi sungai Banjir Kanal Barat?
B.
1.
TINJAUAN PUSTAKA
Analisa Hidrologi
Tujuan dari analisis frekuensi dari data
hidrologi adalah mencari korelasi antara besarnya
kejadian ekstrim terhadap frekuensi kejadian
dengan
menggunakan disribusi probabilitas.
Analisis frekuensi dapat diterapkan untuk data
debit sungai atau data hujan. Data yang
digunakan adalah data debit atau hujan
maksimum tahunan, yaitu data terbesar yang
terjadi selama satu tahun yang terukur selama
beberapa tahun (Triatmodjo, 2010).
2. Kemiringan Seimbang Dinamis
Keseimbangan sungai bergerak diantara
keseimbangan dinamis dan statis.Kemiringan
stabil dinamis ini dapat diperoleh dari persamaan
angkutan sedimen yang dikembangkan oleh
Brown (Sosrodarsono, 1994). Adapun persamaan
keseimbangan dinamis Brown adalah:
{
{
(
(
)
)
}
}
...(1)
...(2)
dengan:
qB
= Debit beban dasar
(volume sedimen yang masuk ke alur
sungai) per satuan lebar.
I
= Kemiringan seimbang dinamis
d
= Ukuran butiran rata-rata
λ
= Angka pori pasir-kerikil (0.4)
n
= Koefisien kekasaran Manning
q
= Debit persatuan lebar
R
= Kedalaman hidrolis, R = H
3.
Pemodelan Angkutan Sedimen
Pemodelan Angkutan Sedimend engan
menggunakan software HEC-RAS 4.1.0 Secara
umum persamaan angkutan sedimen adalah
sebagai fungsi berikut ini.
(
)...(3)
dengan:
= Laju angkutan sedimen pada
78
Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87
kelompok butiran i
= Kedalaman aliran
= Kecepatan aliran rata-rata
= Kemiringan energi
= Lebar efektif sungai
= Ukuran diameter butiran yang
mewakili
ρ = Kerapatan air
ρs = Kerapatan partikel sedimen
sf = Faktor bentuk partikel sedimen
di = Diameter rata-rata geometri
partikel dalam ukuran kelas
ke-i
pi = Fraksi ukuran partikel kelas ke-i
di dasar sungai
T = Suhu air
Debit sedimen dasar (bed load) dapat
ditentukan berdasarkan hasil pengukuran sedimen
layang (suspended load) dengan ketentuan seperti
pada Tabel 1.
D
V
S
B
d
Sumber :Anonim, 2010
Hasil perhitungan pengangkutan sedimen
rerata sangat sensitif terhadap distribusi ukuran
butir, terutama untuk butiran halus.
Tabel 3.Jangkauan Nilai Input untuk
Pengangkutan Sedimen
Fungsi
Tabel 1.Persentase Korelasi Bed Load
Sumber :Anonim, 1974
Kapasitas pengangkutan ditentukan untuk
setiap ukuran butir mewakili ukuran butiran
tertentu yang membentuk 100% dari material
dasar. Kapasitas pengangkutan untuk kelompok
ukuran tertentu tersebut kemudian dikalikan
dengan pecahan dari total sedimen yang mewakili
ukuran tertentu tersebut.
Kapasitas pengangkutan untuk ukuran
butir tertentu tersebut kemudian dijumlahkan
dengan ukuran butiran lain untuk menjadi
kapasitas pengangkutan sedimen total. Ukuran
kelas angka standar berdasarkan pada skala
klasifikasi American Geophysical Union (AGU)
yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2.Ukuran Butiran dari Klasifikasi Material
Sedimen American
Geophysical Union
Sumber :Anonim, 2010
Keterangan notasi pada Tabel 3 adalah
sebagai berikut:
d = diameter partikel keseluruhan,
mm
dm = diameter partikel rata-rata, mm
s
= berat jenis sedimen, g/cm³
V = kecepatan aliran rata-rata, fps
D = kedalaman aliran, m
S = kemiringan garis energi
W = lebar saluran, ft
T = suhu air, °F
R = jari-jari hidrolik, ft
NA = data tidak tersedia
4.
a.
Persamaan Angkutan Sedimen
Ackers-White (1973)
Persamaan transport sedimen Ackers-White
adalah sebagai berikut:
(
dengan:
)
(
…(4)
)
…(5)
79
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
X
Ggr
s
ds
D
U*
V
n
C
Fgr
A
= konsentrasi sedimen
= parameter transport sedimen
= specific gravity sedimen
= diameter partikel
= kedalaman efektif
= kecepatan geser
= kecepatan rata-rata saluran
= transisi eksponen
= koefisien
= parameter angkutan sedimen
= parameter angkutan sedimen
kritis
γ
γs
dm
R
S
Englund-Hansen (1972)
PersamaanEnglund-Hansenadalahsebagai
berikut:
(
)
[
dengan:
gs = angkutan sedimen
γ
= berat jenis air
γs = berat jenis sedimen
V = kecepatan aliran rata-rata
Ʈ0 = tegangan geser dasar
d50 = diameter partikel ≤ 50%
]
…(6)
Laursen (Copeland) (1958)
Persamaan transport sedimen untuk
Laursen (Copeland) adalah sebagai berikut:
c.
(
) ( )…(7)
dengan:
Cm = konsentrasi debit sedimen
(berat/volume)
γ
= berat jenis air
ds = diameter partikel
D = kedalaman aliran efektif
τo = tegangan geser dasar
τc = tegangan geser kritis
Meyer-Peter Muller (1948)
Persamaan ini banyak digunakan untuk
perhitungan transport sedimen sungai dengan
material sedimen berbutir kasar dengan ukuran
partikel antara 0.4 sampai 29 mm dan specific
gravity 1.25.
d.
(
)
( )
(
)
…(8)
dengan:
= angkutan sedimen rata-rata
Toffaleti (1958)
Toffaleti adalah modifikasi dari persamaan
Einstein dimana distribusi sedimen layang
(suspended load) dibagi dalam beberapa zona
vertikal untuk menggambarkan pergerakan
sedimen secara 2 dimensi. Persamaannya adalah
sebagai berikut:
e.
b.
√
(berat/waktu/unit lebar)
= koefisien kekasaran
= koefisien kekasaran berdasarkan
butiran
= berat jenis air
= berat jenis sedimen
= percepatan gravitasi
= diameter butiran
= jari-jari hidraulis
= kemiringan garis energi
kr
kr’
(
(
(
)
)
)
…(9)
)
[(
(
)
(
[
)
]
…(10)
(
)
]
..(11)
…(12)
…(13)
…(14)
dengan:
gssl = angkutan sedimen layang pada
zona bawah (ton/hr/m)
gssM = angkutan sedimen layang pada
zona tengah (ton/hr/m)
gssU = angkutan sedimen layang pada
zona atas (ton/hr/m)
= total transport sedimen (ton/hr/m)
M = konsentrasi sedimen
CL = konsentrasi sedimen pada zona
bawah
R = jari-jari hidraulis
dm = diameter butiran
z
= hubungan antara sedimen
dengan karakteristik hidraulik
nv = temperatur
80
f.
Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87
Yang (1973)
Persamaan Yang adalah sebagai berikut:
Salah satu analisis statistik yang digunakan
adalah metode Root Mean Square Error (RMSE).
Metode ini dinyatakan dalam persamaan berikut:
n
RMSE = ( El.dasar(i)
i 1
observasi
El .dasar (i ) HecRas ) 2
(17)
n
dengan:
n = Jumlah data
(
(Untuk gravel dm ≤ 2mm)
(
)
)
(
… (15)
)
(Untuk gravel dm ≥ 2mm)
… (16)
dengan:
Ct = total konsentrasi sedimen
ω = kecepatan jatuh partikel
dm = diameter partikel rata-rata
v = kekentalan kinematik
u* = kecepatan geser
V = kecepatan aliran rata-rata
S = kemiringan garis energi
5.
Uji Statistik Penentuan Model Angkutan
Sedimen
6.
Alternatif Penanganan Sedimen
Alternatif penanganan sedimentasi yang
diusulkan dalam penelitian ini diantaranya adalah:
pengerukan dengan dredger, penempatan kantong
sedimen, penempatan bangunan ambang.
C. METODE DAN BAHAN
Data-data yang digunakan dalam penelitian
ini sebagai berikut :
1. Data geometri sungai Banjir Kanal Barat
tahun 2012
2. Data debit hasil pengamatan debit limpasan
harian Bendung Simongan tahun 2005-2014
dan data debit maksimum bulanan tahun
2012-2014.
3. Data pasang surut harian sungai Banjir Kanal
Barat tahun 2012-2013
4. Data geometri sungai Banjir Kanal Barat
tahun 2014
5. Data sedimen sungai Banjir Kanal Barat
meliputi data gradasi butiran sedimen
dasartahun 2014 dan pengukuran debit
sedimen layang tahun 2013.
Skematisasi pemodelan angkutan sedimen
ditunjukkan Gambar 1.
Gambar 1. Skematisasi Pemodelan Sedimen Sungai Banjir Kanal Barat
81
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
Tahapan analisis pada penelitian ini adalah
sebagai berikut:
1. Input Data Pada Model HEC-RAS
a. Input Data Geometri
b. Input Data QuasiUnsteady Flow
c. Input Data Sedimen
Untuk memperoleh debit dominan yang
sesuai dengan kondisi di lapangan, maka perlu
perhitungkan pula debit modus yang diperoleh
dari data debit maksimum bulanan sungai Banjir
Kanal Barat. Adapun hasil analisa debit Qmodus
adalah ditunjukkan pada Tabel 5.
2.
Tabel 5. Debit Modus Sungai Banjir
Kanal Barat
Pemilihan Persamaan Angkutan Sedimen
Persamaan angkutan sedimen yang
digunakan yaitu: Ackers-White, Englund-Hansen,
Laursen
(Copeland),
Meyer-Peter-Muller,
Tofaletti, Yang. Hasil simulasi di uji dengan
metode (RMSE).
Simulasi Angkutan Sedimen Tanpa
Alternatif Penanganan
Dari hasil simulasi awal, model angkutan
sedimen yang terpilih dan sesuai dengan kondisi
existing akan digunakan untuk simulasi prediksi
perubahan elevasi dasar sungai dan volume
sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat untuk
jangka pendek (2019) dan jangka panjang (2024)
No
1
2
3
4
5
6
3.
4.
Simulasi Angkutan Sedimen Dengan
Alternatif Penanganan
Pada tahap simulasi ini akan di coba
beberapa alternatif penanganan diantaranya
adalah:
1. Pengerukan dengan dredgersection WF. -9–
WF.55
2. Penempatan kantong sedimen pada section
WF.76 – WF. 86 dan WF. 30 – WF. 40
3. Penempatan bangunan ambang pada section
WF. 30
Hasil simulasipada tahap ini akan
dibandingkan dengan simulasi tanpa penanganan.
D. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Analisa Debit
Berdasarkan hasil analisa frekuensi
diperoleh debit banjir rancangan untuk sungai
Banjir Kanal Barat pada Tabel 4.
Tabel 4. Debit Banjir Rancangan Sungai
Banjir Kanal Barat
No.
Kala Ulang
Qmaks (m³/det)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1,01
1,05
1,11
1,25
2
5
10
25
50
100
1000
207,315
232,419
249,584
274,722
338,977
433,213
498,480
585,859
653,379
723,580
988,464
Sumber : Hasil Perhitungan
0.340
70.228
140.117
210.005
279.893
349.782
Debit
Frekuensi
Kumulatif
Xi
Fi
Frekuensi
6
12
4
5
2
1
6
18
22
27
29
30
-
70.128
140.017
209.905
279.793
349.682
419.070
Sumber: Hasil Perhitungan
Hasil analisa debit modus diperoleh debit
sebesar 120,14 m³/s.
2.
Penentuan Debit Dominan
Debit
dominan
ditentukan
melalui
pendekatan kecepatan aliran berdasarkan diagram
Hjulstrom. Dengan d50 = 1 mm, diperoleh hasil
sebagai berikut:
Gambar 2. Diagram Hjulstrom
Berdasarkan hasil plot diameter butiran d50 pada
diagaram Hjulstrom diperoleh batas kecepatan
terjadinya angkutan sedimen dasar (transport
bedload) adalah pada kecepatan (V): 0,6< V < 3,5
(m/dt), Selanjutnya dapat dilakukan penentuan
debit dominan berdasarkan kondisi angkutan
sedimennya. Hasil analisa ditunjukkan pada Tabel
6.
82
Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87
Debit
(m³/s)
0,340
120,140
274,720
419,070
Muka Air Hilir
(m)
Kecepatan
Rata-Rata
Aliran (m/s)
Kondisi
(Agradasi/Degradasi)
HWL
SWL
LWL
HWL
SWL
LWL
HWL
SWL
LWL
HWL
SWL
LWL
0,001
0,002
0,002
0,438
0,503
0,592
0,867
0,977
1,081
1,190
1,281
1,373
Agradasi
Agradasi
Agradasi
Agradasi
Agradasi
Agradasi
Transport Bedload
Transport Bedload
Transport Bedload
Transport Bedload
Transport Bedload
Transport Bedload
Sumber: Hasil Perhitungan
Berdasarkan hasil analisa kecepatan aliran
maka ditentukan debit dominan untuk simulsi
model adalah 120,14 m³/s
3. Analisa Data Pasang Surut
Skenario yang digunakan dalam pemodelan
ini adalah dengan melakukan simulasi dengan
empat kondisi tinggi muka air di hilir saluran
yaitu: tinggi muka air pasang (HWL), tinggi muka
air rata-rata (SWL), tinggi muka air surut (SWL),
dan tinggi muka air normal (S=0,000371). Dari
hasil analisa data pasang surut tahun 2012-2013
maka ditetapkan tinggi muka air HWL = 1m,
SWL = 0,5 m, dan LWL = 0 m.
4. Analisa Data Sedimen
Data sedimenyang digunakan dalam
penelitian ini adalah data gradasi butiran sedimen
dasar dan konsentrasi sedimen layang sungai
Banjir Kanal Barat.Data sedimen hasil
pengukuran digunakan sebagai dasar input data
sedimen pada software HEC-RAS. Berdasarkan
hasil pengukuran dan pengujian sampel sedimen
diperoleh hasil seperti pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil Analisa Saringan Sedimen
Sungai Banjir Kanal Barat
Diameter Butiran (mm)
aliran dengan konsentrasi sedimen layang
(suspended load) seperti ditunjukkan pada
Gambar 3.
35000
y = 6.099x 1.551
R² = 0.947
30000
Sedimen (Mg/lt)
Tabel 6. Analisa Kecepatan Aliran Dan Kondisi
Angkutan Sedimen
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
50
Min
0.002
0.004
0.008
0.016
0.032
0.0625
0.125
0.25
0.5
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
RataRata
0.003
0.006
0.011
0.023
0.045
0.088
0.177
0.354
0.707
1.41
2.83
5.66
11.3
22.6
45.3
90.5
181
362
724
1448
Maks
0.004
0.008
0.016
0.032
0.0625
0.125
0.25
0.5
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2048
0
3
10
30
72
100
WF.35
WF.15
WF. -9
0
2
24
32
58
92
100
0
4
30
60
84
88
92
96
100
0
4
12
25
36
38
60
92
98
100
Sumber: Hasil Pengukuran
Dari hasil pengukuran sedimen layang
tahun 2013 diperoleh kurva hubungan antara debit
200
250
Gambar 3. Kurva Liku Sedimen
Sumber: Pusat Studi LPPM, 2013
5. Simulasi Awal
Simulasi awal ini dilakukan untuk penentuan
model angkutan sedimen yang sesuai dengan
kondisi aktual. Sistematika perubahan parameter
model adalah sebagai berikut:
Trial Persamaan Angkutan
Sedimen
1. Ackers-White
2. Engelund-Hansen
3. Laursen
4. Meyer-Peter Muller
5. Toffaleti
6. Yang
Data Hasil
Pengukuran
Trial Fall Velocity Method
1. Ruby
2. Tofaletti
Input Data
Output Model :
1. Pola sebaran sedimen
2. Perubahan elevasi dasar
Trial Tinggi Muka Air Hilir
1. HWL (High Water Level) -- 1,0 m
2. SWL (Stage Water Level) – 0,5 m
3. LWL (Lowest Water Level) – 0 m
4. Normal (S=0,000371)
Gambar 4. Sistematika Perubahan Parameter
Model
Berdasarkan hasil simulasi kondisi eksisting
dengan berbagai perubahan parameter model,
maka diperoleh hasil uji RMSE seperti pada Tabel
7.
Tabel 7.Uji Kesesuaian Model
No.
Persamaan
Angkutan Sedimen
1
Ackers-White
2
England-Hansen
3
Laursen (Copeland)
4
Meyer Peter Muller
5
Tofaletti
6
Yang
Persentase Lolos Butiran (%)
WF.80
150
Debit (m3/dt)
Jenis Material
Clay
Very Find Silt
Fine Silt
Medium Silt
Coarse Silt
Very Find Sand
Find Sand
Medium Sand
Coarse Sand
Very Coarse Sand
Very Find Gravel
Find Gravel
Medium Gravel
Coarse Gravel
Very Coarse Gravel
Small Cobbles
Large Cobbles
Small Boulders
Medium Boulders
Large Boulders
100
Hasil Uji RMSE
Kondisi Muka Air
HWL
SWL
LWL
Normal
HWL
SWL
LWL
Normal
HWL
SWL
LWL
Normal
HWL
SWL
LWL
Normal
HWL
SWL
LWL
Normal
HWL
SWL
LWL
Normal
Ruby
Tofaletti
0,317
0,218
0,474
0,908
1,512
1,384
1,262
0,990
0,668
0,484
0,372
0,926
2,543
3,014
3,019
3,013
1,173
0,956
0,732
0,583
0,975
0,805
0,594
0,733
0,704
0,514
0,479
0,501
1,934
1,797
1,656
1,294
0,709
0,514
0,382
1,115
2,718
2,708
2,745
3,013
1,404
1,152
0,904
0,583
1,322
1,098
0,860
0,576
Sumber : Hasil Perhitungan
Berdasarkan hasil uji kesesuaian model
dengan metode RMSE, maka dipilih model
angkuan sedimen dengan nilai uji RMSE terendah
yaitu sebesar 0,218 dengan persamaan AckersWhite pada kondisi muka air Stage Water Level
83
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
3.000
(SWL) dan menggunakan Fall Velocity Method
:Ruby.
Hasil simulasi dengan model angkutan
sedimen terpilih diperoleh pola sebaran sedimen
sampai dengan tahun 2014 ditunjukkan pada
Gambar 5.
5 1 0 2/ 1/ 2
LWS-W A BK B : n a lP
Elevasi Awal Tahun 2012
Elevasi Tahun 2014
2.000
Elevasi Tahun 2019
Elevasi Tahun 2024
1.000
0.000
-1.000
BKB is at n e m i d eS
-2.000
r i jnaB lanaK gnarameS BKB
2
dnegeL
0000 2102naJ10 GE
0000 2102naJ10 SW
0000 2102na J10 t irC
0
)m( no ita ve l E
1-
WF. -8
WF. 1
WF. -5
WF. 4
WF. -2
WF. 7
WF. 10
WF. 13
WF. 16
WF. 19
WF. 22
WF. 25
WF. 28
WF. 31
WF. 34
WF. 37
WF. 40
WF. 43
WF. 46
WF. 49
WF. 52
WF. 55
WF. 58
WF. 61
WF. 64
WF. 67
WF. 70
WF. 73
WF. 76
WF. 79
WF. 82
WF. 85
WF. 88
WF. 94
1
WF. 91
-3.000
dnuorG
Gambar 7.Prediksi Pola Sebaran Sedimen
Sungai Banjir Kanal Barat Kondisi
Tanpa Penanganan
2-
0006
0005
0004
0003
0002
0001
0
3-
)m( ecnats iD lennahC niaM
Gambar 5. Profil Muka Air dan Pola Sebaran
Sedimen Tahun 2014
Skema perubahan elevasi dasar sungai
Banjir Kanal pada tahun 2019 dan 2024
ditunjukkan Gambar 8.
d:\S2 Pengair an\Tes is \Thes is k u\Analis is data\Input Data HEC- RAS\Sedimentas iBKB.s ed62
Skema perubahan elevasi dasar pada tahun
2014 ditunjukkan Gambar 6.
01Jan2012 00:00:00
29Jun2014 00:00:00
Legend
Legend
-2.499969
-1.574576
-2.365519
-1.443291
-2.231068
-1.312006
-2.096617
28Jun2019 08:00:00
28Jun2024 00:00:00
Legend
Legend
Legend
-1.574597
-1.038349
-0.7985232
-1.443296
-0.8888303
-0.6301904
-1.311995
-0.7393121
-0.4618576
-1.180694
-0.5897938
-0.2935248
-1.049393
-0.4402755
-0.125192
-0.9180915
-0.2907573
4.314077E-02
-0.7867905
-0.141239
0.2114736
-0.6554894
8.279204E-03
0.3798063
-0.5241884
0.1577975
0.5481391
-0.3928872
0.3073157
0.7164719
-1.180721
-1.962167
-1.049436
-1.827716
-0.9181507
-1.693265
-0.7868656
-1.558815
-0.6555805
-1.424364
-0.5242953
-1.289914
-0.3930103
Gambar 8. Skema Perubahan Elevasi Dasar sungai
Banjir Kanal Barat Kondisi Tanpa
Penanganan Tahun 2019 dan 2024
Gambar 6. Skema Perubahan Elevasi
Dasar Sungai Tahun 2014
Dari hasil simulasi kondisi eksisting
diperoleh volume sedimen sungai Banjir Kanal
Barat sampai dengan tahun 2014 adalah sebesar
582.332 m³.
6.
Simulasi Prediksi Angkutan Sedimen
periode 5 dan 10 Tahun.
Hasil prediksi sedimentasi Sungai Banjir
Kanal Barat untuk jangka pendek (2019) dan
jangka panjang (2024) ditunjukkan pada Gambar
7.
Kenaikan rata-rata elevasi dasar terhadap
kondisi awal pada tahun 2019 dan 2024 adalah
berturut-turut sebesar 1,864m dan 2,210 m.
Perkiraan volume endapan sedimen pada tahun
2019 dan 2024 dengan total volume endapan
sedimen berturut-turut sebesar 1.053.524 m³ dan
1.223.693 m³.
7.
Simulasi Prediksi Angkutan Sedimen
Periode 5 dan 10 Tahun Dengan
Pengerukan Dredger
Hasil simulasi dengan pengerukan dredger
diperoleh hasil seperti ditunjukkan pada Gambar
9.
84
Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87
3.000
9.
Elevasi Tahun 2014
2.000
Elevasi Tahun 2019
Elevasi Tahun 2024
1.000
0.000
-1.000
-2.000
WF. -8
WF. 1
WF. -5
WF. 4
WF. -2
WF. 7
WF. 10
WF. 13
WF. 16
WF. 19
WF. 22
WF. 25
WF. 28
WF. 31
WF. 34
WF. 37
WF. 40
WF. 43
WF. 46
WF. 49
WF. 52
WF. 55
WF. 58
WF. 61
WF. 64
WF. 67
WF. 70
WF. 73
WF. 76
WF. 79
WF. 82
WF. 85
WF. 88
WF. 91
WF. 94
-3.000
Gambar 9. Prediksi Pola Sebaran Sedimen
Dengan PengerukanDredger
Kenaikan elevasi dasar hasil simulasi
melalui pengerukan dengan dredger pada tahun
2019 sebesar 1,451 m sedangkan untuk tahun
2024 sebesar 1,966 m dengan skema perubahan
elevasi dasar sungai ditunjukkan pada Gambar 10.
Penanganan
Sedimentasi
dengan
Penempatan Kantong Sedimen
Penempatan kantong sedimen direncanakan
pada titik WF.86 – WF.76 dengan lebar rata-rata
50 m, maka dicoba panjang kantong sedimen (L)
untuk lokasi 1 adalah sepanjang 800 m. Lokasi 2
direncanakan pada WF. 40 – WF. 31 dengan lebar
rara-rata sungai 100 m maka dicoba dengan
panjang 500 m. Kedalaman kantong sedimen
untuk masing-masing lokasi adalah 1 m dari
elevasi desain.
Penempatan kantong sedimen dapat dilihat
pada Gambar 11.
:na l P
t is o p e D _ n e m i d eS
r i jnaB lanaK gnarameS BKB
dnegeL
0.5
l liF tnem ideS
5.4
dnuorG
0.4
5.3
0.3
5.2
01Jul2014 00:00:00
28Jun2019 08:00:00
28Jun2024 00:00:00
0.2
Legend
Legend
5.1
-1.578037
-1.280277
0.1
-2.365519
-1.408926
-1.084541
-2.231068
-1.239815
-0.8888047
-2.096617
-1.070704
-0.6930686
-1.962167
-0.9015931
-0.4973326
-1.827716
-0.7324821
-0.3015965
-1.693265
-0.5633711
-0.1058605
5.1-
-1.558815
-0.39426
8.987561E-02
0.2-
-1.424364
-0.225149
0.2856117
5.2-
-1.289914
-5.603771E-02
0.4813479
0.3-
5.0
0.0
5.0-
)m ( no ita ve l E
Legend
-2.499969
0.1-
5.30.45.4-
0006
0005
0004
0003
0002
0001
0
0.5-
)m( ecnats iD lennahC niaM
Gambar 11. Skema Penempatan Kantong
Sedimen
Elevasi Tahun 2019
2.000
Elevasi Tahun 2024
1.000
0.000
-1.000
-2.000
-3.000
WF. -8
WF. 1
Gambar 12. Prediksi Pola Sebaran Sedimen
Dengan Penempatan Kantong
Sedimen
WF. -5
WF. 4
WF. -2
WF. 7
WF. 10
WF. 13
WF. 16
WF. 19
WF. 22
WF. 25
WF. 28
WF. 31
WF. 34
WF. 37
WF. 40
WF. 43
WF. 46
WF. 49
WF. 52
WF. 55
WF. 58
WF. 61
WF. 64
WF. 67
WF. 70
WF. 73
WF. 76
WF. 79
WF. 82
WF. 85
-4.000
WF. 88
Penentuan Kemiringan Seimbang Dinamis
Brown
Untuk memperoleh keseimbangan dalam
proses angkutan sedimen maka diperlukan
kemiringan
sungai
yang
stabil.
Untuk
memperoleh kemiringan stabil maka perlu
diperhitungkan kemiringan seimbang dinamis
dengan persamaan Brown. Berdasarkan hasil
perhitungan Brown
diperoleh kemiringan
seimbang dinamis sebesar 0.000229. Kemiringan
seimbang dinamis Brown akan coba dicapai
melalui alternatif penanganan dengan penempatan
kantong sedimen dan bangunan ambang.
Elevasi Tahun 2014
WF. 91
8.
3.000
WF. 94
Gambar 10. Skema Perubahan Elevasi Dasar
Dengan Pengerukan Dredger
Besarnya volume sedimen untuk tahun
2019 dan 2024 berturut-berturut adalah sebesar
791.161 m³ dan 1.099.684 m³. Perkiraan anggaran
biaya pengerukan sebesar Rp. 36.267.637.478,-
Hasil simulasi model angkutan sedimen
dengan penempatan kantong sedimen sampai
dengan tahun 2019 dan 2024 ditunjukkan Gambar
12.
85
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
30Jun2014 00:00:00
30Jun2019 16:00:00
3.000
27Jun2024 00:00:00
Elevasi Tahun 2014
Legend
Legend
Legend
-3.478987
-1.163749
-0.96481
-3.235757
-1.031116
-0.78649
-2.992527
-0.8984834
-0.60817
-2.749296
-0.7658507
-0.42986
-2.506066
-0.6332179
-0.25154
-2.262836
-0.5005852
-7.323219E
-2.019605
-0.3679525
0.105083
-1.776375
-0.2353197
0.283399
-1.533144
-0.102687
0.461714
-1.289914
2.994567E-02
0.640030
Elevasi Tahun 2019
2.000
Elevasi Tahun 2024
1.000
0.000
-1.000
-2.000
WF. 94
WF. 91
WF. 88
WF. 85
WF. 82
WF. 79
WF. 76
WF. 73
WF. 70
WF. 67
WF. 64
WF. 61
WF. 58
WF. 55
WF. 52
WF. 49
WF. 46
WF. 43
WF. 40
WF. 37
WF. 34
WF. 31
WF. 30
WF. 27
WF. 24
WF. 21
WF. 18
WF. 15
WF. 12
WF. 9
WF. 6
WF. 3
WF. 0
WF.-3
WF.-6
WF.-9
-3.000
Gambar 15. Prediksi Pola Sebaran Sedimen
Dengan Penempatan Bangunan Ambang
d:\S2 Pengair an\Tes is \Thes is k u\Analis is data\Input Data HEC -R AS\Sedim entas iBKB.s ed65
28Jun2019 08:00:00
Legend
Legend
-1.561342
-1.308665
-2.365519
-1.392951
-1.10854
-2.231068
Gambar 13. Skema Perubahan Elevasi Dasar
Dengan Penempatan Kantong Sedimen
Hasil simulasi dengan penempatan kantong
sedimen menunjukkan sebaran sedimen terlihat
merata sepanjang sungai Banjir Kanal Barat
dengan kenaikan elevasi dasar rata-rata untuk
tahun 2019 dan 2024 berturut-turut adalah 1,379
m dan 1,922 m.
Total volume endapan sedimen untuk tahun
2019 dan 2024 berturut-turut adalah 844.386 m³
dan 1.178.745 m³. Rencana anggaran biaya
penanganan sedimentasi dengan penempatan
kantong sedimen sebesar Rp. 40.997.134.851,92
10. Penanganan
Sedimentasi
dengan
Bangunan Ambang
Penempatan ambang direncanakan pada
ruas WF. 30 dengan tinggi ambang direncanakan
sekitar 0,5 m. Sketsa penempatan ambang dapat
dilihat pada Gambar 14.
:na l P
t is o p e D _ n e m i d eS
r i jnaB lanaK gna rameS BKB
4
dnegeL
dnuo rG
3
28Jun2024 00:00:00
Legend
-2.499969
-1.22456
-0.9084145
-2.096617
-1.056169
-0.7082894
-1.962167
-0.8877783
-0.5081643
-1.827716
-0.7193873
-1.693265
-0.5509963
-0.1079141
-1.558815
-0.3826053
9.221092E-02
-1.424364
-0.2142143
0.292336
-1.289914
-4.582318E-02
0.4924609
-0.3080392
Gambar 16. Skema Perubahan Elevasi Dasar
Dengan Penempatan Bangunan Ambang
Hasil simulasi angkutan sedimen dengan
penempatan bangunan ambang menunjukkan
kenaikan elevasi dasar rata-rata untuk tahun 2019
dan 2024 sebesar 1,451 m dan 1,965 m.
Prediksi volume endapan sedimen di
sepanjang sungai Banjir Kanal Barat untuk tahun
2019 dan 2024 berturut-turut adalah sebesar
793.526 m³ dan 1.105.915 m³. Rencana anggaran
biaya penanganan dengan penempatan bangunan
ambang adalah sebesar Rp. 36.205.137.478
2
1
)m( no ita ve l E
0
1-
2-
0006
0005
0004
0003
0002
0001
0
3-
11. Perbandingan Pola Sebaran Sedimen
Perbandingan prediksi perubahan elevasi
dasar hasil simulasi untuk jangka pendek (2019)
dan jangka panjang (2024) dapat dilihat pada
Tabel 8.
)m ( ecnats iD lennahC niaM
Gambar 14. Skema Penempatan Bangunan
Ambang
Simulasi model angkutan sedimen dengan
penempatan bangunan ambang di Sungai Banjir
Kanal Barat untuk prediksi sedimentasi sampai
dengan tahun 2019 dan 2024 diperoleh hasil
seperti ditunjukkan pada Gambar 15.
Tabel 8.
No
Rekapitulasi
Perubahan
Dasar Hasil Simulasi
Model Simulasi
1 Tanpa Penanganan
2 Dengan Penanganan
Sistem Dredging
Penempatan Kantong Sedimen
Penempatan Bangunan Ambang
(Sumber : Hasil Perhitungan)
2019
Elevasi
2024
(m)
(m)
1,864
2,210
1,451
1,379
1,451
1,966
1,922
1,965
86
Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87
Grafik perbandingan prediksi perubahan
elevasi dasar sungai Banjir Kanal Barat untuk
jangka pendek (2019) dan jangka panjang (2024)
ditunjukkan pada Gambar 17 dan Gambar 18.
2.000
Elevasi Awal
Elevasi 2014
Elevasi 2019
Elevasi 2019 (Dredger)
Elevasi 2019 (Kantong Sedimen)
Elevasi 2019 (Ambang)
1.500
1.000
0.500
0.000
-0.500
-1.000
-1.500
-2.000
-2.500
WF. 94
WF. 91
WF. 88
WF. 85
WF. 82
WF. 79
WF. 76
WF. 73
WF. 70
WF. 67
WF. 64
WF. 61
WF. 58
WF. 55
WF. 52
WF. 49
WF. 46
WF. 43
WF. 40
WF. 37
WF. 34
WF. 31
WF. 30
WF. 27
WF. 24
WF. 21
WF. 18
WF. 15
WF. 12
WF. 9
WF. 6
WF. 3
WF. 0
WF. -3
WF. -6
WF. -9
-3.000
Gambar 17. Grafik Perbandingan Perubahan
Elevasi Dasar Tahun 2019
2.000
Elevasi Awal
Elevasi 2014
Elevasi 2024
Elevasi 2024 (Dredger)
Elevasi 2024 (Kantong Sedimen)
Elevasi 2024 (Ambang)
1.500
1.000
0.500
0.000
-0.500
-1.000
-1.500
-2.000
-2.500
WF. 94
WF. 91
WF. 88
WF. 85
WF. 82
WF. 79
WF. 76
WF. 73
WF. 70
WF. 67
WF. 64
WF. 61
WF. 58
WF. 55
WF. 52
WF. 49
WF. 46
WF. 43
WF. 40
WF. 37
WF. 34
WF. 31
WF. 30
WF. 27
WF. 24
WF. 21
WF. 18
WF. 15
WF. 12
WF. 9
WF. 6
WF. 3
WF. 0
WF. -3
WF. -6
WF. -9
-3.000
Gambar 18. Grafik Perbandingan Perubahan
Elevasi Dasar Tahun 2024
12. Perbandingan Volume Sedimen
Perbandingan Volume sedimentasi hasil
simulasi tanpa penanganan dan dengan alternatif
penanganan ditunjukkan Tabel 9.
Tabel9.Rekapitulasi Prediksi Volume Sedimen
Sungai Banjir Kanal
Barat
No
Model Simulasi
1 Tanpa Penanganan
2 Dengan Penanganan
Sistem Dredging
Penempatan Kantong Sedimen
Penempatan Bangunan Ambang
2019
2024
(m)
(m)
1,864
2,210
1,451
1,379
1,451
1,966
1,922
1,965
Sumber : Hasil Perhitungan
13. Perbandingan Rencana Anggaran Biaya
Penanganan
Rencana anggaran biaya penanganan
sedimentasi untuk ketiga alternatif ditunjukkan
Tabel 10.
Tabel 10. Rencana Anggaran Biaya
No
Alternatif Penanganan
Rencana Anggaran Biaya
(Rp.)
1 Pengerukan Sistem Dredging
32.267.637.478,14
2 Penempatan Kantong Sedimen
41.338.112.170,53
3 Penempatan Bangunan Ambang
36.205.137.478,14
Sumber : Hasil Perhitungan
E. KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil simulasi model prediksi
sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat maka
dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Volume sedimen dari kondisi awal tahun
2012 sampai dengan tahun 2014 diperkirakan
sebesar 582.332 m³. Berdasarkan hasil
simulasi, sebaran sedimen di sungai Banjir
Kanal Barat sampai dengan tahun 2014
cenderung tidak merata dan lebih banyak
terkonsentrasi di titik antara WF. 30 – WF.
60. Hal ini dikarenakan pengaruh dari pasang
air laut sehingga aliran air menuju ke muara
terhambat dan terjadinya aliran balik (back
water). Adanya Aliran balik akan
mengakibatkan
terjadinya
penurunan
kecepatan aliran sehingga akan mengurangi
besarnya angkutan sedimen menuju ke hilir
atau muara sungai.
2. Simulasi prediksi perubahan elevasi dasar
sungai dan volume endapan sedimen untuk
jangka pendek (2019) dan jangka panjang
(2024) diperoleh hasil sebagai berikut:
a. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap
elevasi awal pada kondisi awal
(eksisting) tanpa penanganan adalah
1,864 m dan 2,210 dengan total volume
sedimen sebesar 1.053.524 m³ dan
1.223.693 m³.
b. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap
elevasi
awal
melalui
alternatif
pengerukan
dengan
dredger
adalah1,451m dan 1,966 m dengan total
volume sedimen sebesar 791.161 m³ dan
1.099.685 m³.
c. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap
elevasi awal dengan penempatan
kantong sedimen adalah 1,379 m dan
1,922 m dengan total volume sedimen
adalah sebesar 844.386 m³ dan
1.178.745 m³.
d. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap
elevasi awal dengan penempatan
bangunan ambang adalah 1,451 m dan
1,965 m dengan total volume sedimen
sebesar 793.562 m³ dan 1.105.915 m³.
3. Simulasi model melalui pengerukan dengan
dredger menunjukkan hasil yang signifikan
dalam mengurangi volume endapan sedimen
dibanding tanpa penanganan yaitu sebesar
262.363 m³. Ditinjau dari segi biaya,
alternatif penanganan sedimentasi dengan
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
pengerukan menggunakan dredger memiliki
anggaran biaya terendah diantara alternatif
lainnya sebesar Rp. 32.267.637.478,14.
2. Saran
Beberapa saran yang dapat penulis berikan dalam
studi ini diantaranya:
a. Untuk penelitian selanjutnya, perlu dilakukan
analisa
yang
lebih
detailterhadap
sedimentasi di hulu sungai dan upaya
pengendaliannya untuk mendapatkan hasil
yang lebih baik dan investigasi lebih detail
terhadap kondisi sedimentasi di Sungai
Banjir Kanal Barat.
b. Detail desain bangunan kantong sedimen dan
ambang beserta variasi penempatan perlu
dipertimbangkan untuk penelitian selanjutnya
untuk mendapatkan penanganan sedimen
yang lebih optimal.
c. Penanganan sedimensungai Banjir Kanal
Barat perlu dilakukan secara terintegrasi dari
hulu sampai ke hilir dan berkelanjutan oleh
pihak-pihak yang terkait dalam pengelolaan
sungai Banjir Kanal Barat mengingat
d.
87
besarnya potensi sedimentasi sungai tersebut.
Dalam pelaksanaan operasi dan pemeliharaan
sungai Banjir Kanal Barat perlu adanya
kerjasama yang berkesinambungan antar
pihak-pihak terkait untuk mempertahankan
fungsi dan manfaat sungai Banjir Kanal
Barat.
DAFTAR PUSTAKA
1. Anonim. 1974. Design of Small Dam. US
Departement of The Interior, Bureau of
Reclamation, Oxford & IBH Publishing Co.
2. Anonim. 2010. HECRAS 4.1 Hydraulic
Reference Manual.California: U.S. Army
Corps of Engineering.
3. Pusat Studi LPPM. 2013. Analisa Sedimentasi
Kaligarang/ Banjir Kanal Barat Semarang.
Semarang : Universitas Diponegoro.
4. Sosrodarsono, S dan Tominaga, M. 1994.
Perbaikan dan Pengaturan Sungai. Jakarta :
PT. Pradnya Paramita.
5. Triatmodjo, Bambang.
2010. Hidrologi
Terapan. Yogyakarta: Beta Offset.
SUNGAI BANJIR KANAL BARAT KOTA SEMARANG
(Study of Sedimentation Mitigation West Floodway Semarang City)
Dani Prasetyo1, Very Dermawan2, Andre Primantyo H2
1
Mahasiswa Program Magister Teknik Pengairan Universitas Brawijaya, Malang,
Jawa Timur, Indonesia; daniunnes@gmail.com
2
Pengajar, Program Studi Magister Sumber Daya Air, Teknik Pengairan Universitas Brawijaya, Malang,
Jawa Timur, Indonesia
ABSTRAK: Untuk upaya pengendalian banjir Kota Semarang, salah satu yang diperlukan adalah
penanganan sedimentasi di sungai Banjir Kanal Barat. Kajian ini dilakukan untukmemprediksi
pola sebaran dan besarnya volume sedimen di sungai Banjir Kanal Barat.Tahapan analisis dalam
penelitian ini dimulaidengan simulasi awal kondisi eksisting untuk penentuan model angkutan
sedimen.Model selanjutnya digunakan untuk simulasi prediksi sedimentasi sampai dengan tahun
2019 dan 2024 pada kondisi tanpa penanganan dan dengan alternatif penanganan.Hasil simulasi
pada kondisi eksisting tanpa penanganan diperoleh kenaikan elevasi dasar rata-rata pada tahun
2019 sebesar 1,864 mdan pada tahun 2024 sebesar 2,210 m dengan perkiraan volume endapan
sedimen pada tahun 2019 dan 2024 sebesar 1.053.524 m³ dan 1.223.693 m³. Hasil simulasi
angkutan sedimen dengan penempatan bangunan kantong sedimen diperoleh kenaikan elevasi
dasar rata-rata terendah pada tahun 2019 dan 2024 sebesar 1,379 m dan1,922m. Alternatif
penanganan melalui pengerukan dengan dredger diperoleh perkiraan volume endapan sedimen
terendah pada tahun 2019 dan 2024 sebesar 791.161 m³ dan 1.099.685 m³. Berdasarkan analisa
biaya, penanganan melalui pengerukan dengan dredger diperoleh estimasi biaya terendah yaitu
sebesar Rp. 32.267.637.478,-.
Kata kunci: sedimentasi, HEC-RAS, prediksi, elevasi, volume, biaya.
ABSTRACT: For the flood control of Semarang City,one of part needed is sedimentation
mitigation atthe West Floodway river. This study is carried out to predictdistribution patterns and
sediment volumein the West Floodway. The simulation of existing conditions is the first step for
determination of sediment transport model. The models will be used to predicting sedimentation
until year 2019 and 2024 on the condition without and with sediment mitigation alternatives.
Based on the existing condition simulation, the average of elevation increase in 2019 and 2024
respectively are 1,864 m and 2,210 m. The estimation of sediment volume in 2019 and 2024
respectively are 1.053.524 m³ and 1.223.693 m³. The results of sediment transport prediction with
sediment pocket showing the lowest average elevation in 2019 and 2024 respectively are 1,379 m
and 1,992 m.The smallest volume of sediment obtained by dredging with dredger in 2019 and
2024 respectively are 791.161 m³ and 1.099.685 m³. Based on cost estimation,the cost of dredging
with dredger is the lowest, at a cost 32.267.637.478 IDR.
Keyword: sedimentation, HEC-RAS, prediction, elevation, volume, cost
A.
PENDAHULUAN
Siklus hidrologi menggambarkan fenomena
alam yang menghubungkan antara erosi,
sedimentasi dan limpasan.Terjadinya erosi
tergantung dari beberapa faktor diantaranya
karakteristik hujan, kemiringan lereng, tanaman
penutup, serta kemampuan tanah untuk menyerap
dan melepas air ke dalam lapisan tanah dangkal.
Dampak dari erosi tanah dapat menyebabkan
sedimentasi di sungai.
Proses sedimentasi yang terjadi secara
terus-menerus akan menyebabkan pendangkalan
yang berpengaruh terhadap penurunan kapasitas
76
77
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
pengaliran sungai. Partikel sedimen yang terbawa
oleh aliran sungai menuju ke laut akan
menyebabkan pengendapan di daerah muara
sehingga akan menghalangi aliran sungai ke laut.
Tingginya tingkat konsentrasi sedimen akan
mengakibatkan kekeruhan sehingga menurunkan
kualitas air sungai.
Salah satu faktor penyebab banjir di
Semarang
adalah
menurunnya
kapasitas
pengaliran sungai Banjir Kanal Barat akibat
besarnya endapan sedimen. Usaha pengendalian
banjir dan penanganan sedimentasi dilakukan
melalui kegiatan Integrated Water Resources and
Flood Management Project for Semarang yang
meliputi kegiatan normalisasi alur sungai Banjir
Kanal Barat.
Kegiatan ini merupakan bagian dari Master
Plan Pemerintah Kota Semarang untuk mengatasi
permasalahan banjir yang terjadi hampir setiap
tahun.Selain untuk mengatasi banjir, kegiatan ini
dilakukan untuk penataan kembali sungai Garang
dan Banjir Kanal Barat dan daerah di sepanjang
pengalirannya, serta untuk mengembangkan
potensi wisata sungai di Kota Semarang.
Pasca pelaksanaan normalisasi tahun 2012,
penumpukan sedimen sudah mulai terlihat cukup
besar dibeberapa ruas sungai Banjir Kanal Barat.
Dengan potensi sedimen dan biaya operasional
pemeliharaan yang cukup besar, maka diperlukan
suatu alternatif dan konsep penanganan yang
tepat untuk mengatasi permasalahan sedimentasi
tersebut.
Berbagai alternatif penanganan sedimentasi
harus dibuat dengan tetap mempertahankan
prinsip kestabilan dasar sungai agar fungsi dan
manfaat sungai Banjir Kanal Barat dapat
dipertahankan.
Berdasarkan latar belakang di atas perlu
adanya suatu kajian untuk menganalisis
permasalahan sedimentasi yang terjadi di alur
sungai Banjir Kanal Barat. Penelitian ini
dilakukan untuk mengetahui pola sebaran dan
prediksi besarnya volume sedimen yang terjadi
serta alternatif penanganannya sehingga akan
diperoleh suatu konsep penanganan sedimentasi
yang optimal demi menjaga fungsi dan manfaat
utama sungai Banjir Kanal Barat sebagai
pengendali banjir.
Rumusan masalah dalam kajian ini adalah
sebagai berikut :
1. Berapakah besarnya volume sedimen dan
bagaimana pola sebaran sedimen sungai
Banjir Kanal Barat sampai dengan tahun
2014?
2. Bagaimana prediksi perubahan elevasi dasar
dan besarnya volume sedimen sungai Banjir
Kanal Barat untuk jangka pendek (2019) dan
jangka panjang (2024)?
3. Bagaimana alternatif penanganan sedimentasi
yang optimal untuk mengatasi permasalahan
sedimentasi sungai Banjir Kanal Barat?
B.
1.
TINJAUAN PUSTAKA
Analisa Hidrologi
Tujuan dari analisis frekuensi dari data
hidrologi adalah mencari korelasi antara besarnya
kejadian ekstrim terhadap frekuensi kejadian
dengan
menggunakan disribusi probabilitas.
Analisis frekuensi dapat diterapkan untuk data
debit sungai atau data hujan. Data yang
digunakan adalah data debit atau hujan
maksimum tahunan, yaitu data terbesar yang
terjadi selama satu tahun yang terukur selama
beberapa tahun (Triatmodjo, 2010).
2. Kemiringan Seimbang Dinamis
Keseimbangan sungai bergerak diantara
keseimbangan dinamis dan statis.Kemiringan
stabil dinamis ini dapat diperoleh dari persamaan
angkutan sedimen yang dikembangkan oleh
Brown (Sosrodarsono, 1994). Adapun persamaan
keseimbangan dinamis Brown adalah:
{
{
(
(
)
)
}
}
...(1)
...(2)
dengan:
qB
= Debit beban dasar
(volume sedimen yang masuk ke alur
sungai) per satuan lebar.
I
= Kemiringan seimbang dinamis
d
= Ukuran butiran rata-rata
λ
= Angka pori pasir-kerikil (0.4)
n
= Koefisien kekasaran Manning
q
= Debit persatuan lebar
R
= Kedalaman hidrolis, R = H
3.
Pemodelan Angkutan Sedimen
Pemodelan Angkutan Sedimend engan
menggunakan software HEC-RAS 4.1.0 Secara
umum persamaan angkutan sedimen adalah
sebagai fungsi berikut ini.
(
)...(3)
dengan:
= Laju angkutan sedimen pada
78
Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87
kelompok butiran i
= Kedalaman aliran
= Kecepatan aliran rata-rata
= Kemiringan energi
= Lebar efektif sungai
= Ukuran diameter butiran yang
mewakili
ρ = Kerapatan air
ρs = Kerapatan partikel sedimen
sf = Faktor bentuk partikel sedimen
di = Diameter rata-rata geometri
partikel dalam ukuran kelas
ke-i
pi = Fraksi ukuran partikel kelas ke-i
di dasar sungai
T = Suhu air
Debit sedimen dasar (bed load) dapat
ditentukan berdasarkan hasil pengukuran sedimen
layang (suspended load) dengan ketentuan seperti
pada Tabel 1.
D
V
S
B
d
Sumber :Anonim, 2010
Hasil perhitungan pengangkutan sedimen
rerata sangat sensitif terhadap distribusi ukuran
butir, terutama untuk butiran halus.
Tabel 3.Jangkauan Nilai Input untuk
Pengangkutan Sedimen
Fungsi
Tabel 1.Persentase Korelasi Bed Load
Sumber :Anonim, 1974
Kapasitas pengangkutan ditentukan untuk
setiap ukuran butir mewakili ukuran butiran
tertentu yang membentuk 100% dari material
dasar. Kapasitas pengangkutan untuk kelompok
ukuran tertentu tersebut kemudian dikalikan
dengan pecahan dari total sedimen yang mewakili
ukuran tertentu tersebut.
Kapasitas pengangkutan untuk ukuran
butir tertentu tersebut kemudian dijumlahkan
dengan ukuran butiran lain untuk menjadi
kapasitas pengangkutan sedimen total. Ukuran
kelas angka standar berdasarkan pada skala
klasifikasi American Geophysical Union (AGU)
yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2.Ukuran Butiran dari Klasifikasi Material
Sedimen American
Geophysical Union
Sumber :Anonim, 2010
Keterangan notasi pada Tabel 3 adalah
sebagai berikut:
d = diameter partikel keseluruhan,
mm
dm = diameter partikel rata-rata, mm
s
= berat jenis sedimen, g/cm³
V = kecepatan aliran rata-rata, fps
D = kedalaman aliran, m
S = kemiringan garis energi
W = lebar saluran, ft
T = suhu air, °F
R = jari-jari hidrolik, ft
NA = data tidak tersedia
4.
a.
Persamaan Angkutan Sedimen
Ackers-White (1973)
Persamaan transport sedimen Ackers-White
adalah sebagai berikut:
(
dengan:
)
(
…(4)
)
…(5)
79
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
X
Ggr
s
ds
D
U*
V
n
C
Fgr
A
= konsentrasi sedimen
= parameter transport sedimen
= specific gravity sedimen
= diameter partikel
= kedalaman efektif
= kecepatan geser
= kecepatan rata-rata saluran
= transisi eksponen
= koefisien
= parameter angkutan sedimen
= parameter angkutan sedimen
kritis
γ
γs
dm
R
S
Englund-Hansen (1972)
PersamaanEnglund-Hansenadalahsebagai
berikut:
(
)
[
dengan:
gs = angkutan sedimen
γ
= berat jenis air
γs = berat jenis sedimen
V = kecepatan aliran rata-rata
Ʈ0 = tegangan geser dasar
d50 = diameter partikel ≤ 50%
]
…(6)
Laursen (Copeland) (1958)
Persamaan transport sedimen untuk
Laursen (Copeland) adalah sebagai berikut:
c.
(
) ( )…(7)
dengan:
Cm = konsentrasi debit sedimen
(berat/volume)
γ
= berat jenis air
ds = diameter partikel
D = kedalaman aliran efektif
τo = tegangan geser dasar
τc = tegangan geser kritis
Meyer-Peter Muller (1948)
Persamaan ini banyak digunakan untuk
perhitungan transport sedimen sungai dengan
material sedimen berbutir kasar dengan ukuran
partikel antara 0.4 sampai 29 mm dan specific
gravity 1.25.
d.
(
)
( )
(
)
…(8)
dengan:
= angkutan sedimen rata-rata
Toffaleti (1958)
Toffaleti adalah modifikasi dari persamaan
Einstein dimana distribusi sedimen layang
(suspended load) dibagi dalam beberapa zona
vertikal untuk menggambarkan pergerakan
sedimen secara 2 dimensi. Persamaannya adalah
sebagai berikut:
e.
b.
√
(berat/waktu/unit lebar)
= koefisien kekasaran
= koefisien kekasaran berdasarkan
butiran
= berat jenis air
= berat jenis sedimen
= percepatan gravitasi
= diameter butiran
= jari-jari hidraulis
= kemiringan garis energi
kr
kr’
(
(
(
)
)
)
…(9)
)
[(
(
)
(
[
)
]
…(10)
(
)
]
..(11)
…(12)
…(13)
…(14)
dengan:
gssl = angkutan sedimen layang pada
zona bawah (ton/hr/m)
gssM = angkutan sedimen layang pada
zona tengah (ton/hr/m)
gssU = angkutan sedimen layang pada
zona atas (ton/hr/m)
= total transport sedimen (ton/hr/m)
M = konsentrasi sedimen
CL = konsentrasi sedimen pada zona
bawah
R = jari-jari hidraulis
dm = diameter butiran
z
= hubungan antara sedimen
dengan karakteristik hidraulik
nv = temperatur
80
f.
Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87
Yang (1973)
Persamaan Yang adalah sebagai berikut:
Salah satu analisis statistik yang digunakan
adalah metode Root Mean Square Error (RMSE).
Metode ini dinyatakan dalam persamaan berikut:
n
RMSE = ( El.dasar(i)
i 1
observasi
El .dasar (i ) HecRas ) 2
(17)
n
dengan:
n = Jumlah data
(
(Untuk gravel dm ≤ 2mm)
(
)
)
(
… (15)
)
(Untuk gravel dm ≥ 2mm)
… (16)
dengan:
Ct = total konsentrasi sedimen
ω = kecepatan jatuh partikel
dm = diameter partikel rata-rata
v = kekentalan kinematik
u* = kecepatan geser
V = kecepatan aliran rata-rata
S = kemiringan garis energi
5.
Uji Statistik Penentuan Model Angkutan
Sedimen
6.
Alternatif Penanganan Sedimen
Alternatif penanganan sedimentasi yang
diusulkan dalam penelitian ini diantaranya adalah:
pengerukan dengan dredger, penempatan kantong
sedimen, penempatan bangunan ambang.
C. METODE DAN BAHAN
Data-data yang digunakan dalam penelitian
ini sebagai berikut :
1. Data geometri sungai Banjir Kanal Barat
tahun 2012
2. Data debit hasil pengamatan debit limpasan
harian Bendung Simongan tahun 2005-2014
dan data debit maksimum bulanan tahun
2012-2014.
3. Data pasang surut harian sungai Banjir Kanal
Barat tahun 2012-2013
4. Data geometri sungai Banjir Kanal Barat
tahun 2014
5. Data sedimen sungai Banjir Kanal Barat
meliputi data gradasi butiran sedimen
dasartahun 2014 dan pengukuran debit
sedimen layang tahun 2013.
Skematisasi pemodelan angkutan sedimen
ditunjukkan Gambar 1.
Gambar 1. Skematisasi Pemodelan Sedimen Sungai Banjir Kanal Barat
81
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
Tahapan analisis pada penelitian ini adalah
sebagai berikut:
1. Input Data Pada Model HEC-RAS
a. Input Data Geometri
b. Input Data QuasiUnsteady Flow
c. Input Data Sedimen
Untuk memperoleh debit dominan yang
sesuai dengan kondisi di lapangan, maka perlu
perhitungkan pula debit modus yang diperoleh
dari data debit maksimum bulanan sungai Banjir
Kanal Barat. Adapun hasil analisa debit Qmodus
adalah ditunjukkan pada Tabel 5.
2.
Tabel 5. Debit Modus Sungai Banjir
Kanal Barat
Pemilihan Persamaan Angkutan Sedimen
Persamaan angkutan sedimen yang
digunakan yaitu: Ackers-White, Englund-Hansen,
Laursen
(Copeland),
Meyer-Peter-Muller,
Tofaletti, Yang. Hasil simulasi di uji dengan
metode (RMSE).
Simulasi Angkutan Sedimen Tanpa
Alternatif Penanganan
Dari hasil simulasi awal, model angkutan
sedimen yang terpilih dan sesuai dengan kondisi
existing akan digunakan untuk simulasi prediksi
perubahan elevasi dasar sungai dan volume
sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat untuk
jangka pendek (2019) dan jangka panjang (2024)
No
1
2
3
4
5
6
3.
4.
Simulasi Angkutan Sedimen Dengan
Alternatif Penanganan
Pada tahap simulasi ini akan di coba
beberapa alternatif penanganan diantaranya
adalah:
1. Pengerukan dengan dredgersection WF. -9–
WF.55
2. Penempatan kantong sedimen pada section
WF.76 – WF. 86 dan WF. 30 – WF. 40
3. Penempatan bangunan ambang pada section
WF. 30
Hasil simulasipada tahap ini akan
dibandingkan dengan simulasi tanpa penanganan.
D. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Analisa Debit
Berdasarkan hasil analisa frekuensi
diperoleh debit banjir rancangan untuk sungai
Banjir Kanal Barat pada Tabel 4.
Tabel 4. Debit Banjir Rancangan Sungai
Banjir Kanal Barat
No.
Kala Ulang
Qmaks (m³/det)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1,01
1,05
1,11
1,25
2
5
10
25
50
100
1000
207,315
232,419
249,584
274,722
338,977
433,213
498,480
585,859
653,379
723,580
988,464
Sumber : Hasil Perhitungan
0.340
70.228
140.117
210.005
279.893
349.782
Debit
Frekuensi
Kumulatif
Xi
Fi
Frekuensi
6
12
4
5
2
1
6
18
22
27
29
30
-
70.128
140.017
209.905
279.793
349.682
419.070
Sumber: Hasil Perhitungan
Hasil analisa debit modus diperoleh debit
sebesar 120,14 m³/s.
2.
Penentuan Debit Dominan
Debit
dominan
ditentukan
melalui
pendekatan kecepatan aliran berdasarkan diagram
Hjulstrom. Dengan d50 = 1 mm, diperoleh hasil
sebagai berikut:
Gambar 2. Diagram Hjulstrom
Berdasarkan hasil plot diameter butiran d50 pada
diagaram Hjulstrom diperoleh batas kecepatan
terjadinya angkutan sedimen dasar (transport
bedload) adalah pada kecepatan (V): 0,6< V < 3,5
(m/dt), Selanjutnya dapat dilakukan penentuan
debit dominan berdasarkan kondisi angkutan
sedimennya. Hasil analisa ditunjukkan pada Tabel
6.
82
Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87
Debit
(m³/s)
0,340
120,140
274,720
419,070
Muka Air Hilir
(m)
Kecepatan
Rata-Rata
Aliran (m/s)
Kondisi
(Agradasi/Degradasi)
HWL
SWL
LWL
HWL
SWL
LWL
HWL
SWL
LWL
HWL
SWL
LWL
0,001
0,002
0,002
0,438
0,503
0,592
0,867
0,977
1,081
1,190
1,281
1,373
Agradasi
Agradasi
Agradasi
Agradasi
Agradasi
Agradasi
Transport Bedload
Transport Bedload
Transport Bedload
Transport Bedload
Transport Bedload
Transport Bedload
Sumber: Hasil Perhitungan
Berdasarkan hasil analisa kecepatan aliran
maka ditentukan debit dominan untuk simulsi
model adalah 120,14 m³/s
3. Analisa Data Pasang Surut
Skenario yang digunakan dalam pemodelan
ini adalah dengan melakukan simulasi dengan
empat kondisi tinggi muka air di hilir saluran
yaitu: tinggi muka air pasang (HWL), tinggi muka
air rata-rata (SWL), tinggi muka air surut (SWL),
dan tinggi muka air normal (S=0,000371). Dari
hasil analisa data pasang surut tahun 2012-2013
maka ditetapkan tinggi muka air HWL = 1m,
SWL = 0,5 m, dan LWL = 0 m.
4. Analisa Data Sedimen
Data sedimenyang digunakan dalam
penelitian ini adalah data gradasi butiran sedimen
dasar dan konsentrasi sedimen layang sungai
Banjir Kanal Barat.Data sedimen hasil
pengukuran digunakan sebagai dasar input data
sedimen pada software HEC-RAS. Berdasarkan
hasil pengukuran dan pengujian sampel sedimen
diperoleh hasil seperti pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil Analisa Saringan Sedimen
Sungai Banjir Kanal Barat
Diameter Butiran (mm)
aliran dengan konsentrasi sedimen layang
(suspended load) seperti ditunjukkan pada
Gambar 3.
35000
y = 6.099x 1.551
R² = 0.947
30000
Sedimen (Mg/lt)
Tabel 6. Analisa Kecepatan Aliran Dan Kondisi
Angkutan Sedimen
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
50
Min
0.002
0.004
0.008
0.016
0.032
0.0625
0.125
0.25
0.5
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
RataRata
0.003
0.006
0.011
0.023
0.045
0.088
0.177
0.354
0.707
1.41
2.83
5.66
11.3
22.6
45.3
90.5
181
362
724
1448
Maks
0.004
0.008
0.016
0.032
0.0625
0.125
0.25
0.5
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2048
0
3
10
30
72
100
WF.35
WF.15
WF. -9
0
2
24
32
58
92
100
0
4
30
60
84
88
92
96
100
0
4
12
25
36
38
60
92
98
100
Sumber: Hasil Pengukuran
Dari hasil pengukuran sedimen layang
tahun 2013 diperoleh kurva hubungan antara debit
200
250
Gambar 3. Kurva Liku Sedimen
Sumber: Pusat Studi LPPM, 2013
5. Simulasi Awal
Simulasi awal ini dilakukan untuk penentuan
model angkutan sedimen yang sesuai dengan
kondisi aktual. Sistematika perubahan parameter
model adalah sebagai berikut:
Trial Persamaan Angkutan
Sedimen
1. Ackers-White
2. Engelund-Hansen
3. Laursen
4. Meyer-Peter Muller
5. Toffaleti
6. Yang
Data Hasil
Pengukuran
Trial Fall Velocity Method
1. Ruby
2. Tofaletti
Input Data
Output Model :
1. Pola sebaran sedimen
2. Perubahan elevasi dasar
Trial Tinggi Muka Air Hilir
1. HWL (High Water Level) -- 1,0 m
2. SWL (Stage Water Level) – 0,5 m
3. LWL (Lowest Water Level) – 0 m
4. Normal (S=0,000371)
Gambar 4. Sistematika Perubahan Parameter
Model
Berdasarkan hasil simulasi kondisi eksisting
dengan berbagai perubahan parameter model,
maka diperoleh hasil uji RMSE seperti pada Tabel
7.
Tabel 7.Uji Kesesuaian Model
No.
Persamaan
Angkutan Sedimen
1
Ackers-White
2
England-Hansen
3
Laursen (Copeland)
4
Meyer Peter Muller
5
Tofaletti
6
Yang
Persentase Lolos Butiran (%)
WF.80
150
Debit (m3/dt)
Jenis Material
Clay
Very Find Silt
Fine Silt
Medium Silt
Coarse Silt
Very Find Sand
Find Sand
Medium Sand
Coarse Sand
Very Coarse Sand
Very Find Gravel
Find Gravel
Medium Gravel
Coarse Gravel
Very Coarse Gravel
Small Cobbles
Large Cobbles
Small Boulders
Medium Boulders
Large Boulders
100
Hasil Uji RMSE
Kondisi Muka Air
HWL
SWL
LWL
Normal
HWL
SWL
LWL
Normal
HWL
SWL
LWL
Normal
HWL
SWL
LWL
Normal
HWL
SWL
LWL
Normal
HWL
SWL
LWL
Normal
Ruby
Tofaletti
0,317
0,218
0,474
0,908
1,512
1,384
1,262
0,990
0,668
0,484
0,372
0,926
2,543
3,014
3,019
3,013
1,173
0,956
0,732
0,583
0,975
0,805
0,594
0,733
0,704
0,514
0,479
0,501
1,934
1,797
1,656
1,294
0,709
0,514
0,382
1,115
2,718
2,708
2,745
3,013
1,404
1,152
0,904
0,583
1,322
1,098
0,860
0,576
Sumber : Hasil Perhitungan
Berdasarkan hasil uji kesesuaian model
dengan metode RMSE, maka dipilih model
angkuan sedimen dengan nilai uji RMSE terendah
yaitu sebesar 0,218 dengan persamaan AckersWhite pada kondisi muka air Stage Water Level
83
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
3.000
(SWL) dan menggunakan Fall Velocity Method
:Ruby.
Hasil simulasi dengan model angkutan
sedimen terpilih diperoleh pola sebaran sedimen
sampai dengan tahun 2014 ditunjukkan pada
Gambar 5.
5 1 0 2/ 1/ 2
LWS-W A BK B : n a lP
Elevasi Awal Tahun 2012
Elevasi Tahun 2014
2.000
Elevasi Tahun 2019
Elevasi Tahun 2024
1.000
0.000
-1.000
BKB is at n e m i d eS
-2.000
r i jnaB lanaK gnarameS BKB
2
dnegeL
0000 2102naJ10 GE
0000 2102naJ10 SW
0000 2102na J10 t irC
0
)m( no ita ve l E
1-
WF. -8
WF. 1
WF. -5
WF. 4
WF. -2
WF. 7
WF. 10
WF. 13
WF. 16
WF. 19
WF. 22
WF. 25
WF. 28
WF. 31
WF. 34
WF. 37
WF. 40
WF. 43
WF. 46
WF. 49
WF. 52
WF. 55
WF. 58
WF. 61
WF. 64
WF. 67
WF. 70
WF. 73
WF. 76
WF. 79
WF. 82
WF. 85
WF. 88
WF. 94
1
WF. 91
-3.000
dnuorG
Gambar 7.Prediksi Pola Sebaran Sedimen
Sungai Banjir Kanal Barat Kondisi
Tanpa Penanganan
2-
0006
0005
0004
0003
0002
0001
0
3-
)m( ecnats iD lennahC niaM
Gambar 5. Profil Muka Air dan Pola Sebaran
Sedimen Tahun 2014
Skema perubahan elevasi dasar sungai
Banjir Kanal pada tahun 2019 dan 2024
ditunjukkan Gambar 8.
d:\S2 Pengair an\Tes is \Thes is k u\Analis is data\Input Data HEC- RAS\Sedimentas iBKB.s ed62
Skema perubahan elevasi dasar pada tahun
2014 ditunjukkan Gambar 6.
01Jan2012 00:00:00
29Jun2014 00:00:00
Legend
Legend
-2.499969
-1.574576
-2.365519
-1.443291
-2.231068
-1.312006
-2.096617
28Jun2019 08:00:00
28Jun2024 00:00:00
Legend
Legend
Legend
-1.574597
-1.038349
-0.7985232
-1.443296
-0.8888303
-0.6301904
-1.311995
-0.7393121
-0.4618576
-1.180694
-0.5897938
-0.2935248
-1.049393
-0.4402755
-0.125192
-0.9180915
-0.2907573
4.314077E-02
-0.7867905
-0.141239
0.2114736
-0.6554894
8.279204E-03
0.3798063
-0.5241884
0.1577975
0.5481391
-0.3928872
0.3073157
0.7164719
-1.180721
-1.962167
-1.049436
-1.827716
-0.9181507
-1.693265
-0.7868656
-1.558815
-0.6555805
-1.424364
-0.5242953
-1.289914
-0.3930103
Gambar 8. Skema Perubahan Elevasi Dasar sungai
Banjir Kanal Barat Kondisi Tanpa
Penanganan Tahun 2019 dan 2024
Gambar 6. Skema Perubahan Elevasi
Dasar Sungai Tahun 2014
Dari hasil simulasi kondisi eksisting
diperoleh volume sedimen sungai Banjir Kanal
Barat sampai dengan tahun 2014 adalah sebesar
582.332 m³.
6.
Simulasi Prediksi Angkutan Sedimen
periode 5 dan 10 Tahun.
Hasil prediksi sedimentasi Sungai Banjir
Kanal Barat untuk jangka pendek (2019) dan
jangka panjang (2024) ditunjukkan pada Gambar
7.
Kenaikan rata-rata elevasi dasar terhadap
kondisi awal pada tahun 2019 dan 2024 adalah
berturut-turut sebesar 1,864m dan 2,210 m.
Perkiraan volume endapan sedimen pada tahun
2019 dan 2024 dengan total volume endapan
sedimen berturut-turut sebesar 1.053.524 m³ dan
1.223.693 m³.
7.
Simulasi Prediksi Angkutan Sedimen
Periode 5 dan 10 Tahun Dengan
Pengerukan Dredger
Hasil simulasi dengan pengerukan dredger
diperoleh hasil seperti ditunjukkan pada Gambar
9.
84
Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87
3.000
9.
Elevasi Tahun 2014
2.000
Elevasi Tahun 2019
Elevasi Tahun 2024
1.000
0.000
-1.000
-2.000
WF. -8
WF. 1
WF. -5
WF. 4
WF. -2
WF. 7
WF. 10
WF. 13
WF. 16
WF. 19
WF. 22
WF. 25
WF. 28
WF. 31
WF. 34
WF. 37
WF. 40
WF. 43
WF. 46
WF. 49
WF. 52
WF. 55
WF. 58
WF. 61
WF. 64
WF. 67
WF. 70
WF. 73
WF. 76
WF. 79
WF. 82
WF. 85
WF. 88
WF. 91
WF. 94
-3.000
Gambar 9. Prediksi Pola Sebaran Sedimen
Dengan PengerukanDredger
Kenaikan elevasi dasar hasil simulasi
melalui pengerukan dengan dredger pada tahun
2019 sebesar 1,451 m sedangkan untuk tahun
2024 sebesar 1,966 m dengan skema perubahan
elevasi dasar sungai ditunjukkan pada Gambar 10.
Penanganan
Sedimentasi
dengan
Penempatan Kantong Sedimen
Penempatan kantong sedimen direncanakan
pada titik WF.86 – WF.76 dengan lebar rata-rata
50 m, maka dicoba panjang kantong sedimen (L)
untuk lokasi 1 adalah sepanjang 800 m. Lokasi 2
direncanakan pada WF. 40 – WF. 31 dengan lebar
rara-rata sungai 100 m maka dicoba dengan
panjang 500 m. Kedalaman kantong sedimen
untuk masing-masing lokasi adalah 1 m dari
elevasi desain.
Penempatan kantong sedimen dapat dilihat
pada Gambar 11.
:na l P
t is o p e D _ n e m i d eS
r i jnaB lanaK gnarameS BKB
dnegeL
0.5
l liF tnem ideS
5.4
dnuorG
0.4
5.3
0.3
5.2
01Jul2014 00:00:00
28Jun2019 08:00:00
28Jun2024 00:00:00
0.2
Legend
Legend
5.1
-1.578037
-1.280277
0.1
-2.365519
-1.408926
-1.084541
-2.231068
-1.239815
-0.8888047
-2.096617
-1.070704
-0.6930686
-1.962167
-0.9015931
-0.4973326
-1.827716
-0.7324821
-0.3015965
-1.693265
-0.5633711
-0.1058605
5.1-
-1.558815
-0.39426
8.987561E-02
0.2-
-1.424364
-0.225149
0.2856117
5.2-
-1.289914
-5.603771E-02
0.4813479
0.3-
5.0
0.0
5.0-
)m ( no ita ve l E
Legend
-2.499969
0.1-
5.30.45.4-
0006
0005
0004
0003
0002
0001
0
0.5-
)m( ecnats iD lennahC niaM
Gambar 11. Skema Penempatan Kantong
Sedimen
Elevasi Tahun 2019
2.000
Elevasi Tahun 2024
1.000
0.000
-1.000
-2.000
-3.000
WF. -8
WF. 1
Gambar 12. Prediksi Pola Sebaran Sedimen
Dengan Penempatan Kantong
Sedimen
WF. -5
WF. 4
WF. -2
WF. 7
WF. 10
WF. 13
WF. 16
WF. 19
WF. 22
WF. 25
WF. 28
WF. 31
WF. 34
WF. 37
WF. 40
WF. 43
WF. 46
WF. 49
WF. 52
WF. 55
WF. 58
WF. 61
WF. 64
WF. 67
WF. 70
WF. 73
WF. 76
WF. 79
WF. 82
WF. 85
-4.000
WF. 88
Penentuan Kemiringan Seimbang Dinamis
Brown
Untuk memperoleh keseimbangan dalam
proses angkutan sedimen maka diperlukan
kemiringan
sungai
yang
stabil.
Untuk
memperoleh kemiringan stabil maka perlu
diperhitungkan kemiringan seimbang dinamis
dengan persamaan Brown. Berdasarkan hasil
perhitungan Brown
diperoleh kemiringan
seimbang dinamis sebesar 0.000229. Kemiringan
seimbang dinamis Brown akan coba dicapai
melalui alternatif penanganan dengan penempatan
kantong sedimen dan bangunan ambang.
Elevasi Tahun 2014
WF. 91
8.
3.000
WF. 94
Gambar 10. Skema Perubahan Elevasi Dasar
Dengan Pengerukan Dredger
Besarnya volume sedimen untuk tahun
2019 dan 2024 berturut-berturut adalah sebesar
791.161 m³ dan 1.099.684 m³. Perkiraan anggaran
biaya pengerukan sebesar Rp. 36.267.637.478,-
Hasil simulasi model angkutan sedimen
dengan penempatan kantong sedimen sampai
dengan tahun 2019 dan 2024 ditunjukkan Gambar
12.
85
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
30Jun2014 00:00:00
30Jun2019 16:00:00
3.000
27Jun2024 00:00:00
Elevasi Tahun 2014
Legend
Legend
Legend
-3.478987
-1.163749
-0.96481
-3.235757
-1.031116
-0.78649
-2.992527
-0.8984834
-0.60817
-2.749296
-0.7658507
-0.42986
-2.506066
-0.6332179
-0.25154
-2.262836
-0.5005852
-7.323219E
-2.019605
-0.3679525
0.105083
-1.776375
-0.2353197
0.283399
-1.533144
-0.102687
0.461714
-1.289914
2.994567E-02
0.640030
Elevasi Tahun 2019
2.000
Elevasi Tahun 2024
1.000
0.000
-1.000
-2.000
WF. 94
WF. 91
WF. 88
WF. 85
WF. 82
WF. 79
WF. 76
WF. 73
WF. 70
WF. 67
WF. 64
WF. 61
WF. 58
WF. 55
WF. 52
WF. 49
WF. 46
WF. 43
WF. 40
WF. 37
WF. 34
WF. 31
WF. 30
WF. 27
WF. 24
WF. 21
WF. 18
WF. 15
WF. 12
WF. 9
WF. 6
WF. 3
WF. 0
WF.-3
WF.-6
WF.-9
-3.000
Gambar 15. Prediksi Pola Sebaran Sedimen
Dengan Penempatan Bangunan Ambang
d:\S2 Pengair an\Tes is \Thes is k u\Analis is data\Input Data HEC -R AS\Sedim entas iBKB.s ed65
28Jun2019 08:00:00
Legend
Legend
-1.561342
-1.308665
-2.365519
-1.392951
-1.10854
-2.231068
Gambar 13. Skema Perubahan Elevasi Dasar
Dengan Penempatan Kantong Sedimen
Hasil simulasi dengan penempatan kantong
sedimen menunjukkan sebaran sedimen terlihat
merata sepanjang sungai Banjir Kanal Barat
dengan kenaikan elevasi dasar rata-rata untuk
tahun 2019 dan 2024 berturut-turut adalah 1,379
m dan 1,922 m.
Total volume endapan sedimen untuk tahun
2019 dan 2024 berturut-turut adalah 844.386 m³
dan 1.178.745 m³. Rencana anggaran biaya
penanganan sedimentasi dengan penempatan
kantong sedimen sebesar Rp. 40.997.134.851,92
10. Penanganan
Sedimentasi
dengan
Bangunan Ambang
Penempatan ambang direncanakan pada
ruas WF. 30 dengan tinggi ambang direncanakan
sekitar 0,5 m. Sketsa penempatan ambang dapat
dilihat pada Gambar 14.
:na l P
t is o p e D _ n e m i d eS
r i jnaB lanaK gna rameS BKB
4
dnegeL
dnuo rG
3
28Jun2024 00:00:00
Legend
-2.499969
-1.22456
-0.9084145
-2.096617
-1.056169
-0.7082894
-1.962167
-0.8877783
-0.5081643
-1.827716
-0.7193873
-1.693265
-0.5509963
-0.1079141
-1.558815
-0.3826053
9.221092E-02
-1.424364
-0.2142143
0.292336
-1.289914
-4.582318E-02
0.4924609
-0.3080392
Gambar 16. Skema Perubahan Elevasi Dasar
Dengan Penempatan Bangunan Ambang
Hasil simulasi angkutan sedimen dengan
penempatan bangunan ambang menunjukkan
kenaikan elevasi dasar rata-rata untuk tahun 2019
dan 2024 sebesar 1,451 m dan 1,965 m.
Prediksi volume endapan sedimen di
sepanjang sungai Banjir Kanal Barat untuk tahun
2019 dan 2024 berturut-turut adalah sebesar
793.526 m³ dan 1.105.915 m³. Rencana anggaran
biaya penanganan dengan penempatan bangunan
ambang adalah sebesar Rp. 36.205.137.478
2
1
)m( no ita ve l E
0
1-
2-
0006
0005
0004
0003
0002
0001
0
3-
11. Perbandingan Pola Sebaran Sedimen
Perbandingan prediksi perubahan elevasi
dasar hasil simulasi untuk jangka pendek (2019)
dan jangka panjang (2024) dapat dilihat pada
Tabel 8.
)m ( ecnats iD lennahC niaM
Gambar 14. Skema Penempatan Bangunan
Ambang
Simulasi model angkutan sedimen dengan
penempatan bangunan ambang di Sungai Banjir
Kanal Barat untuk prediksi sedimentasi sampai
dengan tahun 2019 dan 2024 diperoleh hasil
seperti ditunjukkan pada Gambar 15.
Tabel 8.
No
Rekapitulasi
Perubahan
Dasar Hasil Simulasi
Model Simulasi
1 Tanpa Penanganan
2 Dengan Penanganan
Sistem Dredging
Penempatan Kantong Sedimen
Penempatan Bangunan Ambang
(Sumber : Hasil Perhitungan)
2019
Elevasi
2024
(m)
(m)
1,864
2,210
1,451
1,379
1,451
1,966
1,922
1,965
86
Jurnal Teknik Pengairan, Volume 6, Nomor 1, Mei 2015, hlm. 76-87
Grafik perbandingan prediksi perubahan
elevasi dasar sungai Banjir Kanal Barat untuk
jangka pendek (2019) dan jangka panjang (2024)
ditunjukkan pada Gambar 17 dan Gambar 18.
2.000
Elevasi Awal
Elevasi 2014
Elevasi 2019
Elevasi 2019 (Dredger)
Elevasi 2019 (Kantong Sedimen)
Elevasi 2019 (Ambang)
1.500
1.000
0.500
0.000
-0.500
-1.000
-1.500
-2.000
-2.500
WF. 94
WF. 91
WF. 88
WF. 85
WF. 82
WF. 79
WF. 76
WF. 73
WF. 70
WF. 67
WF. 64
WF. 61
WF. 58
WF. 55
WF. 52
WF. 49
WF. 46
WF. 43
WF. 40
WF. 37
WF. 34
WF. 31
WF. 30
WF. 27
WF. 24
WF. 21
WF. 18
WF. 15
WF. 12
WF. 9
WF. 6
WF. 3
WF. 0
WF. -3
WF. -6
WF. -9
-3.000
Gambar 17. Grafik Perbandingan Perubahan
Elevasi Dasar Tahun 2019
2.000
Elevasi Awal
Elevasi 2014
Elevasi 2024
Elevasi 2024 (Dredger)
Elevasi 2024 (Kantong Sedimen)
Elevasi 2024 (Ambang)
1.500
1.000
0.500
0.000
-0.500
-1.000
-1.500
-2.000
-2.500
WF. 94
WF. 91
WF. 88
WF. 85
WF. 82
WF. 79
WF. 76
WF. 73
WF. 70
WF. 67
WF. 64
WF. 61
WF. 58
WF. 55
WF. 52
WF. 49
WF. 46
WF. 43
WF. 40
WF. 37
WF. 34
WF. 31
WF. 30
WF. 27
WF. 24
WF. 21
WF. 18
WF. 15
WF. 12
WF. 9
WF. 6
WF. 3
WF. 0
WF. -3
WF. -6
WF. -9
-3.000
Gambar 18. Grafik Perbandingan Perubahan
Elevasi Dasar Tahun 2024
12. Perbandingan Volume Sedimen
Perbandingan Volume sedimentasi hasil
simulasi tanpa penanganan dan dengan alternatif
penanganan ditunjukkan Tabel 9.
Tabel9.Rekapitulasi Prediksi Volume Sedimen
Sungai Banjir Kanal
Barat
No
Model Simulasi
1 Tanpa Penanganan
2 Dengan Penanganan
Sistem Dredging
Penempatan Kantong Sedimen
Penempatan Bangunan Ambang
2019
2024
(m)
(m)
1,864
2,210
1,451
1,379
1,451
1,966
1,922
1,965
Sumber : Hasil Perhitungan
13. Perbandingan Rencana Anggaran Biaya
Penanganan
Rencana anggaran biaya penanganan
sedimentasi untuk ketiga alternatif ditunjukkan
Tabel 10.
Tabel 10. Rencana Anggaran Biaya
No
Alternatif Penanganan
Rencana Anggaran Biaya
(Rp.)
1 Pengerukan Sistem Dredging
32.267.637.478,14
2 Penempatan Kantong Sedimen
41.338.112.170,53
3 Penempatan Bangunan Ambang
36.205.137.478,14
Sumber : Hasil Perhitungan
E. KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil simulasi model prediksi
sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat maka
dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Volume sedimen dari kondisi awal tahun
2012 sampai dengan tahun 2014 diperkirakan
sebesar 582.332 m³. Berdasarkan hasil
simulasi, sebaran sedimen di sungai Banjir
Kanal Barat sampai dengan tahun 2014
cenderung tidak merata dan lebih banyak
terkonsentrasi di titik antara WF. 30 – WF.
60. Hal ini dikarenakan pengaruh dari pasang
air laut sehingga aliran air menuju ke muara
terhambat dan terjadinya aliran balik (back
water). Adanya Aliran balik akan
mengakibatkan
terjadinya
penurunan
kecepatan aliran sehingga akan mengurangi
besarnya angkutan sedimen menuju ke hilir
atau muara sungai.
2. Simulasi prediksi perubahan elevasi dasar
sungai dan volume endapan sedimen untuk
jangka pendek (2019) dan jangka panjang
(2024) diperoleh hasil sebagai berikut:
a. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap
elevasi awal pada kondisi awal
(eksisting) tanpa penanganan adalah
1,864 m dan 2,210 dengan total volume
sedimen sebesar 1.053.524 m³ dan
1.223.693 m³.
b. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap
elevasi
awal
melalui
alternatif
pengerukan
dengan
dredger
adalah1,451m dan 1,966 m dengan total
volume sedimen sebesar 791.161 m³ dan
1.099.685 m³.
c. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap
elevasi awal dengan penempatan
kantong sedimen adalah 1,379 m dan
1,922 m dengan total volume sedimen
adalah sebesar 844.386 m³ dan
1.178.745 m³.
d. Kenaikan elevasi dasar sungai terhadap
elevasi awal dengan penempatan
bangunan ambang adalah 1,451 m dan
1,965 m dengan total volume sedimen
sebesar 793.562 m³ dan 1.105.915 m³.
3. Simulasi model melalui pengerukan dengan
dredger menunjukkan hasil yang signifikan
dalam mengurangi volume endapan sedimen
dibanding tanpa penanganan yaitu sebesar
262.363 m³. Ditinjau dari segi biaya,
alternatif penanganan sedimentasi dengan
Prasetyo, dkk ., Kajian Penanganan Sedimentasi Sungai Banjir Kanal Barat Kota Semarang
pengerukan menggunakan dredger memiliki
anggaran biaya terendah diantara alternatif
lainnya sebesar Rp. 32.267.637.478,14.
2. Saran
Beberapa saran yang dapat penulis berikan dalam
studi ini diantaranya:
a. Untuk penelitian selanjutnya, perlu dilakukan
analisa
yang
lebih
detailterhadap
sedimentasi di hulu sungai dan upaya
pengendaliannya untuk mendapatkan hasil
yang lebih baik dan investigasi lebih detail
terhadap kondisi sedimentasi di Sungai
Banjir Kanal Barat.
b. Detail desain bangunan kantong sedimen dan
ambang beserta variasi penempatan perlu
dipertimbangkan untuk penelitian selanjutnya
untuk mendapatkan penanganan sedimen
yang lebih optimal.
c. Penanganan sedimensungai Banjir Kanal
Barat perlu dilakukan secara terintegrasi dari
hulu sampai ke hilir dan berkelanjutan oleh
pihak-pihak yang terkait dalam pengelolaan
sungai Banjir Kanal Barat mengingat
d.
87
besarnya potensi sedimentasi sungai tersebut.
Dalam pelaksanaan operasi dan pemeliharaan
sungai Banjir Kanal Barat perlu adanya
kerjasama yang berkesinambungan antar
pihak-pihak terkait untuk mempertahankan
fungsi dan manfaat sungai Banjir Kanal
Barat.
DAFTAR PUSTAKA
1. Anonim. 1974. Design of Small Dam. US
Departement of The Interior, Bureau of
Reclamation, Oxford & IBH Publishing Co.
2. Anonim. 2010. HECRAS 4.1 Hydraulic
Reference Manual.California: U.S. Army
Corps of Engineering.
3. Pusat Studi LPPM. 2013. Analisa Sedimentasi
Kaligarang/ Banjir Kanal Barat Semarang.
Semarang : Universitas Diponegoro.
4. Sosrodarsono, S dan Tominaga, M. 1994.
Perbaikan dan Pengaturan Sungai. Jakarta :
PT. Pradnya Paramita.
5. Triatmodjo, Bambang.
2010. Hidrologi
Terapan. Yogyakarta: Beta Offset.