Analisis Angkutan Sedimen Total Sungai Percut Kabupaten Deli Serdang
ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN
TOTAL SUNGAI PERCUT KABUPATEN DELI SERDANG
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas
Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara
IKHWAN INDRAWAN
11 0404 078
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN TOTAL SUNGAI PERCUT
KABUPATEN DELI SERDANG
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas
Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara
Disusun Oleh :
IKHWAN INDRAWAN
11 0404 078
Disetujui Oleh:
Pembimbing
Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc.
NIP. 19660417 199303 1 004
Penguji II
Penguji I
Ir. Alferido Malik.
NIP. 19530504 198103 1 003
Ivan Indrawan, ST, MT.
NIP. 19761205 200604 1 001
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Sipil
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Sungai adalah saluran di permukaan bumi yang terbentuk secara alamiah,
yang menampung dan menyalurkan air hujan dari daerah tinggi ke daerah yang
lebih rendah dan akhirnya bermuara di danau atau di laut. Di dalam aliran
terangkut material sedimen yang berasal dari proses erosi, yang terbawa oleh
aliran air dan menyebabkan terjadinya pendangkalan. Proses sedimentasi pada
daerah sungai merupakan kejadian yang simultan, yang dapat mengakibatkan
pendangkalan pada dasar sungai dan perubahan elevasi sehingga akan
mempengaruhi morfologi sungai. Oleh karena itu perlunya suatu usaha mengkaji
sedimentasi yang dihasilkan oleh aliran sungai pada periode tertentu. Oleh karena
itu perlu dilakukan kajian beberapa metode untuk mengetahui metode mana saja
yang paling sesuai untuk sungai Percut.
Daerah Aliran Sungai Percut terletak pada 03o 40’ 18” LU dan 98o 42’ 00”
BT, dengan sungai utama yang melaluinya adalah sungai Percut. Sungai Percut ini
mengalir dari daerah hulu yang terletak di sebagian kecil kecamatan STM Hulu
dan kecamatan Sibolangit, hingga bermuara pada daerah hilir di kecamatan Percut
Sei Tuan dan kemudian terus mengalir sampai ke Selat Malaka (Pantai Timur
Sumatera Utara). Daerah pengaliran (catchment area) Sungai Percut berbentuk
bulu burung yang meliputi beberapa bagian dari kecamatan Percut Sei Tuan,
Batang Kuis, Pantai Labu, Sibolangit, Tanjung Morawa, Patumbak, Biru-Biru,
STM Hulu dan STM Hilir.
Dalam menghitung besarnya muatan sedimen yang terdapat di sungai
percut dibagi dalam tiga bagian yaitu muatan sedimen dasar, muatan sedimen
melayang dan muatan sedimen total. Untuk muatan sedimen dasar menggunakan
metode DuBoys, metode Shields, metode Schoklitsch, metode Meyer-Peter,
metode Meyer-Peter dan Muller dan metode rottner. Untuk muatan sedimen
melayang menggunakan metode Lane and Kalinske, metode Einstein dan metode
Chang, Simons and Richardson. Untuk muatan sedimen total menggunakan
metode Yang’s, metode Engelund dan Hansen dan metode Shen dan Hung.
Dari hasil perhitungan yang dilakukan, didapat hasil muatan sedimen
dengan Angkutan sedimen Dasar, Metode DuBoys = 56235,96 ton/tahun, Metode
Shields = 106748,64 ton/tahun, Metode Schoklitsch = 98828,64 ton/tahun, MeyerPeter = 16174,08 ton/tahun, Meyer-Peter dan Muller = 5163,12, Metode Rottner =
9542,52 ton/tahun. Angkutan sedimen Melayang, Metode Lane and Kalinske =
44789,76 ton/tahun, Metode Einstein = 46,44 ton/tahun, Metode Chang, Simons
and Richardson = 3981,24 ton/tahun. Angkutan sedimen total, Metode Yang’s =
1383896,52 ton/tahun, Metode Engelund and Hansen = 291803,76 ton/tahun,
Metode Shen And Hung = 5,652 ton/tahun.
1
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir.
Penulisan Tugas Akhir ini tidak akan dapat diselesaikan dengan baik oleh
penulis tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, untuk itu penulis
menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada :
1.
Bapak Dr. Ir. A. Perwira Mulia Tarigan, M.Sc selaku Dosen Pembimbing
yang berperan penting sebagai orang tua bagi penulis yang telah berkenan
meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan
mengarahkan penulis hingga selesainya tugas akhir ini.
2.
Bapak Ir. Alferido Malik dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT selaku Dosen
Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang
membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
3.
Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, selaku koordinator tugas akhir sub jurusan
sumber daya air, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara, yang telah memberikan izin dalam mewujudkan skripsi ini.
4.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Syahrizal ST,MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6.
Kedua orang tua saya Ir. Indra Surya Dalimunthe , M.Sc, Ph.D dan Yulia
Kalsum yang telah memberikan bimbingan, dukungan, perhatian dan doanya
1i
Universitas Sumatera Utara
selama ini serta adik-adikku Annisa Riftah Andreani, M. Khatami, Nurul Izza
dan Naufal Hariri yang selalu memberikan semangat.
7.
Bapak/Ibu staf pengajar serta pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
8.
Teman-teman seperjuangan stambuk 2011 abang dan kakak stambuk ’08,
dan semuanya yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu terima kasih
atas bantuannya selama ini.
Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-Nya
atas bantuan dan dukungan yang telah diberikan.
Penulis menyadari bahwa di dalam penelitian dan penulisan Tugas Akhir
ini terdapat banyak kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik
sehingga dapat menyempurnakan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat
memberi manfaat bagi para pembaca.
Medan, September 2016
Hormat Saya
Ikhwan Indrawan
2i
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Daftar
Halaman
ABSTRAK ......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ....................................................................................... ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. x
DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1
I.1. Latar Belakang................................................................................. 1
I.2. Perumusan Masalah ........................................................................ 2
I.3. Pembatasan Masalah ....................................................................... 2
I.4. Tujuan ............................................................................................. 3
I.5. Manfaat Penelitian .......................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 4
II.1. Uraian ............................................................................................. 4
II.2. Transportasi Sedimen ..................................................................... 5
II.2.1. Erosi dan Sedimentasi ........................................................... 6
II.2.1.1. Erosi........................................................................... 7
II.2.1.2. Sedimentasi................................................................ 8
II.2.2. Angkutan Sedimen ................................................................ 10
II.2.3. Rumus-rumus Angkutan Sedimen......................................... 15
II.2.3.1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)....... 15
A. Metode DuBoys................................................... 15
B. Metode Shields..................................................... 16
C. Metode Schoklitsch.............................................. 17
D. Metode Meyer-Peter............................................. 17
E. Metode Meyer-Peter dan Muller.......................... 18
F. Metode Rottner...................................................... 18
1
Universitas Sumatera Utara
II.2.3.2. Angkutan Sedimen Melayang.................................... 19
A. Metode Lane dan Kalinske................................... 19
B. Metode Einstein.................................................... 19
C. Metode Chang, Simons, dan Richardson............. 20
II.2.3.2. Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport)...... 21
A. Persamaan Yang’s................................................. 21
B. Metode Engelund and Hansen.............................. 22
C. Metode Shen and Hungs....................................... 22
II.3. Dampak Erosi dan Sedimentasi....................................................... 23
II.3.1. Pengaruh Erosi....................................................................... 23
II.3.2. Pengaruh Sedimentasi............................................................ 24
II.4. Morfologi Sungai............................................................................. 24
II.5. Geometri dan Geoteknik Sungai...................................................... 25
BAB III METODOLOGI DAN DESKRIPSI LOKASI PENELITIAN....... 28
III.1. Metode Penelitian .......................................................................... 28
III.1.1. Metode Pelaksanaan ............................................................ 30
III.1.2. Pengumpulan Data................................................................ 31
III.1.3. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai................................ 31
III.1.4. Perhitungan Angkutan Sedimen........................................... 32
III.1.4.1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)..... 32
A. Metode DuBoys................................................... 32
B. Metode Shields..................................................... 34
C. Metode Schoklitsch.............................................. 36
D. Metode Meyer-Peter............................................. 38
E. Metode Meyer-Peter dan Muller.......................... 39
F. Metode Rottner...................................................... 40
III.1.4.2. Angkutan Sedimen Melayang.................................. 41
A. Metode Lane dan Kalinske................................... 42
B. Metode Einstein.................................................... 43
C. Metode Chang, Simons, dan Richardson............. 47
2
Universitas Sumatera Utara
III.1.4.3. Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport)..... 49
A. Persamaan Yang’s................................................. 49
B. Metode Engelund and Hansen.............................. 52
C. Metode Shen and Hungs....................................... 53
III.2. Lokasi Studi Penelitian.................................................................. 55
III.3. Deskripsi Dan Kondisi DAS Percut............................................... 56
III.3.1. Letak Geografis Dan Luas Sei Percut................................... 56
III.3.2. Kondisi Topografi Sei Percut................................................ 57
III.3.3. Kondisi Tata Guna Lahan..................................................... 58
BAB IV PERHITUNGAN ANGKUTAN SEDIMEN.................................... 60
IV.1. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai........................................... 60
IV.2. Perhitungan Angkutan Sedimen...................................................... 61
IV.2.1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport).................. 69
A. Metode DuBoys.................................................................. 69
B. Metode Shields................................................................... 70
C. Metode Schoklitsch............................................................ 72
D. Metode Meyer-Peter........................................................... 73
E. Metode Meyer-Peter dan Muller......................................... 74
F. Metode Rottner.................................................................... 75
IV.2.2. Angkutan Sedimen Melayang............................................... 76
A. Metode Lane dan Kalinske................................................. 76
B. Metode Einstein.................................................................. 77
C. Metode Chang, Simons, dan Richardson............................ 79
IV.2.3. Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport).................. 80
A. Persamaan Yang’s............................................................... 80
B. Metode Engelund and Hansen............................................ 81
C. Metode Shen and Hungs..................................................... 82
3
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 85
V.1. Kesimpulan .................................................................................. 85
V.2. Saran ............................................................................................. 86
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................... 87
LAMPIRAN
4
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
Gambar 2.1. Gaya yang bekerja pada butiran di dasar sungai ........................... 12
Gambar 2.2. Diagram Shields ............................................................................. 14
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian.................................................................. 29
Gambar 3.2. Grafik tegangan kritis..................................................................... 33
Gambar 3.3 Langkah Penyelesaian Metode DuBoys ........................................ 34
Gambar 3.4. Langkah Penyelesaian Metode Shields.......................................... 36
Gambar 3.5. Langkah Penyelesaian Metode Schoklitsch.................................... 37
Gambar 3.6 Langkah Penyelesaian Metode Meyer-Peter.................................. 38
Gambar 3.7. Langkah Penyelesaian Metode Meyer-Peter dan Muller................ 40
Gambar 3.8. Langkah Penyelesaian Metode Rottner.......................................... 41
Gambar 3.9 Grafik hubungan PL dan ω/ U*...................................................... 42
Gambar 3.10. Langkah Penyelesaian Metode Lane and Kalinske...................... 43
Gambar 3.11. Grafik faktor koreksi..................................................................... 44
Gambar 3.12 Grafik I1........................................................................................ 45
Gambar 3.13. Grafik I2........................................................................................ 45
Gambar 3.14. Langkah Penyelesaian Metode Einstein....................................... 46
Gambar 3.15 Grafik I1........................................................................................ 47
Gambar 3.16. Grafik I2........................................................................................ 48
Gambar 3.17. Langkah Penyelesaian Metode Chang, Simons and Richardson.. 49
Gambar 3.18 Langkah Penyelesaian Metode Yang’s......................................... 51
Gambar 3.19. Langkah Penyelesaian Metode Engelund and Hansen................. 53
Gambar 3.20 Langkah Penyelesaian Metode Shen and Hungs.......................... 54
Gambar 3.21. Lokasi Penelitian.......................................................................... 55
1
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.22 Lokasi DAS percut medan............................................................ 57
Gambar 4.1. tabel Hubungan antara oF, v, dan γ.................................................. 68
Gambar 4.2. grafik hubungan kecepatan jatuh, diameter dan temperature......... 69
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
Tabel 2.1. Klasifikasi ukuran partikel sedimen................................................... 11
Tabel 3.1. Data Kondisi DAS Percut................................................................... 58
Tabel 3.2. Data Penggunaan Lahan Pada DAS Percut........................................ 59
Tabel 4.1. Data Kemiringan Rata-Rata Sungai Percut........................................ 60
Tabel 4.2. Debit AWLR Sungai Percut................................................................ 66
Tabel 4.3. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)........... 84
Tabel 4.4. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Melayang (Suspended Load).......... 84
Tabel 4.5. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport).......... 84
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Notasi
��
= Kecepatan jatuh
��
s
= Berat jenis sedimen
��
= Berat jenis ar
g
d
= Gravitasi
= Diameter sedimen
��
= Kinematic viscositas
��
= Psi
��
0
= Tegangan geser
d50
Vcr
V
S
U*
Ct
Re
= Diameter sedimen 50% dari material dasar
= Kecepatan kritis
= Kecepatan aliran
= Kemiringan sungai
= Kecepatan geser
= Konsentrasi sedimen total
= Bilangan Reynold
��
H
= Beda tinggi
1
Universitas Sumatera Utara
��
X
= Jarak memanjang
A
P
R
Q
D
W
= Luas penampang sungai
= Keliling basah
= Jari-jari hidrolis
= Debit air
= Kedalaman sungai
= Lebar sungai
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Foto Dokumentasi
Data Primer dan Uji Laboratorium
Data Curah Hujan Bulanan 2001-2010
Peta Daerah Aliran Sungai Bah Bolon
Data Tata Guna Lahan
Peta DEM
Peta lokasi penelitian
1
Universitas Sumatera Utara
TOTAL SUNGAI PERCUT KABUPATEN DELI SERDANG
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas
Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara
IKHWAN INDRAWAN
11 0404 078
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN TOTAL SUNGAI PERCUT
KABUPATEN DELI SERDANG
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas
Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara
Disusun Oleh :
IKHWAN INDRAWAN
11 0404 078
Disetujui Oleh:
Pembimbing
Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc.
NIP. 19660417 199303 1 004
Penguji II
Penguji I
Ir. Alferido Malik.
NIP. 19530504 198103 1 003
Ivan Indrawan, ST, MT.
NIP. 19761205 200604 1 001
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Sipil
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Sungai adalah saluran di permukaan bumi yang terbentuk secara alamiah,
yang menampung dan menyalurkan air hujan dari daerah tinggi ke daerah yang
lebih rendah dan akhirnya bermuara di danau atau di laut. Di dalam aliran
terangkut material sedimen yang berasal dari proses erosi, yang terbawa oleh
aliran air dan menyebabkan terjadinya pendangkalan. Proses sedimentasi pada
daerah sungai merupakan kejadian yang simultan, yang dapat mengakibatkan
pendangkalan pada dasar sungai dan perubahan elevasi sehingga akan
mempengaruhi morfologi sungai. Oleh karena itu perlunya suatu usaha mengkaji
sedimentasi yang dihasilkan oleh aliran sungai pada periode tertentu. Oleh karena
itu perlu dilakukan kajian beberapa metode untuk mengetahui metode mana saja
yang paling sesuai untuk sungai Percut.
Daerah Aliran Sungai Percut terletak pada 03o 40’ 18” LU dan 98o 42’ 00”
BT, dengan sungai utama yang melaluinya adalah sungai Percut. Sungai Percut ini
mengalir dari daerah hulu yang terletak di sebagian kecil kecamatan STM Hulu
dan kecamatan Sibolangit, hingga bermuara pada daerah hilir di kecamatan Percut
Sei Tuan dan kemudian terus mengalir sampai ke Selat Malaka (Pantai Timur
Sumatera Utara). Daerah pengaliran (catchment area) Sungai Percut berbentuk
bulu burung yang meliputi beberapa bagian dari kecamatan Percut Sei Tuan,
Batang Kuis, Pantai Labu, Sibolangit, Tanjung Morawa, Patumbak, Biru-Biru,
STM Hulu dan STM Hilir.
Dalam menghitung besarnya muatan sedimen yang terdapat di sungai
percut dibagi dalam tiga bagian yaitu muatan sedimen dasar, muatan sedimen
melayang dan muatan sedimen total. Untuk muatan sedimen dasar menggunakan
metode DuBoys, metode Shields, metode Schoklitsch, metode Meyer-Peter,
metode Meyer-Peter dan Muller dan metode rottner. Untuk muatan sedimen
melayang menggunakan metode Lane and Kalinske, metode Einstein dan metode
Chang, Simons and Richardson. Untuk muatan sedimen total menggunakan
metode Yang’s, metode Engelund dan Hansen dan metode Shen dan Hung.
Dari hasil perhitungan yang dilakukan, didapat hasil muatan sedimen
dengan Angkutan sedimen Dasar, Metode DuBoys = 56235,96 ton/tahun, Metode
Shields = 106748,64 ton/tahun, Metode Schoklitsch = 98828,64 ton/tahun, MeyerPeter = 16174,08 ton/tahun, Meyer-Peter dan Muller = 5163,12, Metode Rottner =
9542,52 ton/tahun. Angkutan sedimen Melayang, Metode Lane and Kalinske =
44789,76 ton/tahun, Metode Einstein = 46,44 ton/tahun, Metode Chang, Simons
and Richardson = 3981,24 ton/tahun. Angkutan sedimen total, Metode Yang’s =
1383896,52 ton/tahun, Metode Engelund and Hansen = 291803,76 ton/tahun,
Metode Shen And Hung = 5,652 ton/tahun.
1
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir.
Penulisan Tugas Akhir ini tidak akan dapat diselesaikan dengan baik oleh
penulis tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, untuk itu penulis
menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada :
1.
Bapak Dr. Ir. A. Perwira Mulia Tarigan, M.Sc selaku Dosen Pembimbing
yang berperan penting sebagai orang tua bagi penulis yang telah berkenan
meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan
mengarahkan penulis hingga selesainya tugas akhir ini.
2.
Bapak Ir. Alferido Malik dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT selaku Dosen
Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang
membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
3.
Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, selaku koordinator tugas akhir sub jurusan
sumber daya air, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara, yang telah memberikan izin dalam mewujudkan skripsi ini.
4.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Syahrizal ST,MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6.
Kedua orang tua saya Ir. Indra Surya Dalimunthe , M.Sc, Ph.D dan Yulia
Kalsum yang telah memberikan bimbingan, dukungan, perhatian dan doanya
1i
Universitas Sumatera Utara
selama ini serta adik-adikku Annisa Riftah Andreani, M. Khatami, Nurul Izza
dan Naufal Hariri yang selalu memberikan semangat.
7.
Bapak/Ibu staf pengajar serta pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
8.
Teman-teman seperjuangan stambuk 2011 abang dan kakak stambuk ’08,
dan semuanya yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu terima kasih
atas bantuannya selama ini.
Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-Nya
atas bantuan dan dukungan yang telah diberikan.
Penulis menyadari bahwa di dalam penelitian dan penulisan Tugas Akhir
ini terdapat banyak kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik
sehingga dapat menyempurnakan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat
memberi manfaat bagi para pembaca.
Medan, September 2016
Hormat Saya
Ikhwan Indrawan
2i
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Daftar
Halaman
ABSTRAK ......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ....................................................................................... ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. x
DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1
I.1. Latar Belakang................................................................................. 1
I.2. Perumusan Masalah ........................................................................ 2
I.3. Pembatasan Masalah ....................................................................... 2
I.4. Tujuan ............................................................................................. 3
I.5. Manfaat Penelitian .......................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 4
II.1. Uraian ............................................................................................. 4
II.2. Transportasi Sedimen ..................................................................... 5
II.2.1. Erosi dan Sedimentasi ........................................................... 6
II.2.1.1. Erosi........................................................................... 7
II.2.1.2. Sedimentasi................................................................ 8
II.2.2. Angkutan Sedimen ................................................................ 10
II.2.3. Rumus-rumus Angkutan Sedimen......................................... 15
II.2.3.1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)....... 15
A. Metode DuBoys................................................... 15
B. Metode Shields..................................................... 16
C. Metode Schoklitsch.............................................. 17
D. Metode Meyer-Peter............................................. 17
E. Metode Meyer-Peter dan Muller.......................... 18
F. Metode Rottner...................................................... 18
1
Universitas Sumatera Utara
II.2.3.2. Angkutan Sedimen Melayang.................................... 19
A. Metode Lane dan Kalinske................................... 19
B. Metode Einstein.................................................... 19
C. Metode Chang, Simons, dan Richardson............. 20
II.2.3.2. Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport)...... 21
A. Persamaan Yang’s................................................. 21
B. Metode Engelund and Hansen.............................. 22
C. Metode Shen and Hungs....................................... 22
II.3. Dampak Erosi dan Sedimentasi....................................................... 23
II.3.1. Pengaruh Erosi....................................................................... 23
II.3.2. Pengaruh Sedimentasi............................................................ 24
II.4. Morfologi Sungai............................................................................. 24
II.5. Geometri dan Geoteknik Sungai...................................................... 25
BAB III METODOLOGI DAN DESKRIPSI LOKASI PENELITIAN....... 28
III.1. Metode Penelitian .......................................................................... 28
III.1.1. Metode Pelaksanaan ............................................................ 30
III.1.2. Pengumpulan Data................................................................ 31
III.1.3. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai................................ 31
III.1.4. Perhitungan Angkutan Sedimen........................................... 32
III.1.4.1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)..... 32
A. Metode DuBoys................................................... 32
B. Metode Shields..................................................... 34
C. Metode Schoklitsch.............................................. 36
D. Metode Meyer-Peter............................................. 38
E. Metode Meyer-Peter dan Muller.......................... 39
F. Metode Rottner...................................................... 40
III.1.4.2. Angkutan Sedimen Melayang.................................. 41
A. Metode Lane dan Kalinske................................... 42
B. Metode Einstein.................................................... 43
C. Metode Chang, Simons, dan Richardson............. 47
2
Universitas Sumatera Utara
III.1.4.3. Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport)..... 49
A. Persamaan Yang’s................................................. 49
B. Metode Engelund and Hansen.............................. 52
C. Metode Shen and Hungs....................................... 53
III.2. Lokasi Studi Penelitian.................................................................. 55
III.3. Deskripsi Dan Kondisi DAS Percut............................................... 56
III.3.1. Letak Geografis Dan Luas Sei Percut................................... 56
III.3.2. Kondisi Topografi Sei Percut................................................ 57
III.3.3. Kondisi Tata Guna Lahan..................................................... 58
BAB IV PERHITUNGAN ANGKUTAN SEDIMEN.................................... 60
IV.1. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai........................................... 60
IV.2. Perhitungan Angkutan Sedimen...................................................... 61
IV.2.1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport).................. 69
A. Metode DuBoys.................................................................. 69
B. Metode Shields................................................................... 70
C. Metode Schoklitsch............................................................ 72
D. Metode Meyer-Peter........................................................... 73
E. Metode Meyer-Peter dan Muller......................................... 74
F. Metode Rottner.................................................................... 75
IV.2.2. Angkutan Sedimen Melayang............................................... 76
A. Metode Lane dan Kalinske................................................. 76
B. Metode Einstein.................................................................. 77
C. Metode Chang, Simons, dan Richardson............................ 79
IV.2.3. Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport).................. 80
A. Persamaan Yang’s............................................................... 80
B. Metode Engelund and Hansen............................................ 81
C. Metode Shen and Hungs..................................................... 82
3
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 85
V.1. Kesimpulan .................................................................................. 85
V.2. Saran ............................................................................................. 86
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................... 87
LAMPIRAN
4
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
Gambar 2.1. Gaya yang bekerja pada butiran di dasar sungai ........................... 12
Gambar 2.2. Diagram Shields ............................................................................. 14
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian.................................................................. 29
Gambar 3.2. Grafik tegangan kritis..................................................................... 33
Gambar 3.3 Langkah Penyelesaian Metode DuBoys ........................................ 34
Gambar 3.4. Langkah Penyelesaian Metode Shields.......................................... 36
Gambar 3.5. Langkah Penyelesaian Metode Schoklitsch.................................... 37
Gambar 3.6 Langkah Penyelesaian Metode Meyer-Peter.................................. 38
Gambar 3.7. Langkah Penyelesaian Metode Meyer-Peter dan Muller................ 40
Gambar 3.8. Langkah Penyelesaian Metode Rottner.......................................... 41
Gambar 3.9 Grafik hubungan PL dan ω/ U*...................................................... 42
Gambar 3.10. Langkah Penyelesaian Metode Lane and Kalinske...................... 43
Gambar 3.11. Grafik faktor koreksi..................................................................... 44
Gambar 3.12 Grafik I1........................................................................................ 45
Gambar 3.13. Grafik I2........................................................................................ 45
Gambar 3.14. Langkah Penyelesaian Metode Einstein....................................... 46
Gambar 3.15 Grafik I1........................................................................................ 47
Gambar 3.16. Grafik I2........................................................................................ 48
Gambar 3.17. Langkah Penyelesaian Metode Chang, Simons and Richardson.. 49
Gambar 3.18 Langkah Penyelesaian Metode Yang’s......................................... 51
Gambar 3.19. Langkah Penyelesaian Metode Engelund and Hansen................. 53
Gambar 3.20 Langkah Penyelesaian Metode Shen and Hungs.......................... 54
Gambar 3.21. Lokasi Penelitian.......................................................................... 55
1
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.22 Lokasi DAS percut medan............................................................ 57
Gambar 4.1. tabel Hubungan antara oF, v, dan γ.................................................. 68
Gambar 4.2. grafik hubungan kecepatan jatuh, diameter dan temperature......... 69
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
Tabel 2.1. Klasifikasi ukuran partikel sedimen................................................... 11
Tabel 3.1. Data Kondisi DAS Percut................................................................... 58
Tabel 3.2. Data Penggunaan Lahan Pada DAS Percut........................................ 59
Tabel 4.1. Data Kemiringan Rata-Rata Sungai Percut........................................ 60
Tabel 4.2. Debit AWLR Sungai Percut................................................................ 66
Tabel 4.3. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)........... 84
Tabel 4.4. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Melayang (Suspended Load).......... 84
Tabel 4.5. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport).......... 84
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Notasi
��
= Kecepatan jatuh
��
s
= Berat jenis sedimen
��
= Berat jenis ar
g
d
= Gravitasi
= Diameter sedimen
��
= Kinematic viscositas
��
= Psi
��
0
= Tegangan geser
d50
Vcr
V
S
U*
Ct
Re
= Diameter sedimen 50% dari material dasar
= Kecepatan kritis
= Kecepatan aliran
= Kemiringan sungai
= Kecepatan geser
= Konsentrasi sedimen total
= Bilangan Reynold
��
H
= Beda tinggi
1
Universitas Sumatera Utara
��
X
= Jarak memanjang
A
P
R
Q
D
W
= Luas penampang sungai
= Keliling basah
= Jari-jari hidrolis
= Debit air
= Kedalaman sungai
= Lebar sungai
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Foto Dokumentasi
Data Primer dan Uji Laboratorium
Data Curah Hujan Bulanan 2001-2010
Peta Daerah Aliran Sungai Bah Bolon
Data Tata Guna Lahan
Peta DEM
Peta lokasi penelitian
1
Universitas Sumatera Utara