PERMODELAN ALIRAN SEDIMENT DI MUARA KALI PORONG

Transkripsi

1 PERMODELAN ALIRAN SEDIMENT DI MUARA KALI PORONG Agung Slamet Riyadi 1, Bambang Sarwono 2, Sudiwaluyo 2 1 Mahasiswa Pascasarjana Teknik Sipil Jurusan Hidroinformatik FTSP-ITS Jln. Kejawan Gebang Gg. 4 No. 8 Surabaya agungslametriyadi@gmail.com 2 Dosen Jurusan Teknik Sipil FTSP-ITS ABSTRAK Kali Porong yang berfungsi sebagai saluran pengelak banjir, mengalirkan sebagian debit dari Sungai Brantas membawa angkutan sediment yang akan berpengaruh terhadap proses sedimentasi terutama di Muara Kali Porong. Selain karena terhambatnya aliran sungai yang mengalir ke Muara Kali Porong, penyebab lain terjadinya proses sedimentasi di Muara Kali Porong adalah proses pasang surut air laut. Dinamika arus dan gelombang serta geometri daerah muara sungai ini yang sering kali menimbulkan proses sedimentasi yang lebih cepat dan besar.pada akhir bulan Mei 2006 terjadi semburan lumpur panas di lokasi pengeboran PT Lapindo Brantas di Desa Renokenongo, Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo. Semburan lumpur panas ini dibuang ke Kali Porong, yang secara langsung menambah jumlah sediment yang mengalir di Kali Porong yang dapat mempengaruhi morfologi Muara Kali Porong. Untuk itu diperlukan suatu penelitian tentang permodelan aliran sediment di Muara Kali Porong yang dapat digunakan untuk mengetahui pola aliran sediment di Muara Kali Porong. Permodelan aliran sediment di Muara Kali Porong pada penelitian ini menggunakan program bantu SMS (Surface water Modeling System). Dari hasil kalibrasi di tiga titik pengukuran pada cross KP 250, didapatkan lima model aliran ditribusi kecepatan dan tinggi muka air dengan nilai Koefisien Manning antara 0.03 sampai 0.06 dan nilai Viskositas Eddy antara 3000 sampai 4000 Pa detik. Sedangkan untuk jumlah konsentrasi sedimen yang terjadi, pada titik pengukuran (KP 250) terjadi proses sedimentasi antara sampai Kata kunci : permodelan sediment, Muara Kali Porong, SMS. 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Sungai Brantas merupakan salah satu sungai di Pulau Jawa dengan panjang 320 km dan luas catchment km 2. Di bagian hilir Sungai Brantas tepatnya di Dam Mlirip Kabupaten Mojokerto, Sungai Brantas terpecah menjadi dua cabang, yaitu : Kali Surabaya dan Kali Porong. Kali Surabaya mempunyai panjang 55 km mengalir melalui Kota Surabaya dan bermuara ke Selat Madura. Kali Surabaya berfungsi sebagai sumber penyedia air industri dan air minum kota Surabaya. Kali Porong mempunyai panjang 51 km, berhulu di Kota Mojokerto, bagian hilirnya merupakan perbatasan Kota Sidoarjo dan Kabupaten Pasuruan, mengalir ke arah timur dan bermuara di Selat Madura. Kali Porong berfungsi sebagai saluran pengelak banjir. Debit yang mengalir ke Kali Surabaya dan Kali Porong diatur oleh Dam Lengkong Baru. Kali Porong yang mengalirkan sebagian debit dari Sungai Brantas membawa angkutan sediment yang akan berpengaruh terhadap proses sedimentasi terutama di Muara Kali Porong dan mengakibatkan terhambatnya aliran sungai serta majunya posisi muara sungai. Selain karena terhambatnya aliran sungai yang mengalir ke Muara Kali Porong, penyebab lain terjadinya proses sedimentasi di Muara Kali Porong adalah proses pasang surut air laut serta perbedaan densitas air laut dan air sungai. Dinamika arus dan gelombang serta geometri daerah muara sungai ini yang sering kali menimbulkan proses sedimentasi yang lebih cepat dan besar. Pada akhir bulan Mei 2006 terjadi semburan lumpur panas di lokasi pengeboran PT Lapindo Brantas di Desa Renokenongo, Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo. Semburan lumpur panas ini menyebabkan tergenangnya beberapa kawasan di sekitar Kecamatan Porong. Solusi dari masalah semburan lumpur panas ini adalah dibuangnya lumpur panas tersebut ke Kali Porong, yang secara langsung menambah jumlah sediment yang mengalir ISBN di Kali Porong yang dapat mempengaruhi morfologi Muara Kali Porong. Untuk itu diperlukan suatu penelitian mengenai permodelan aliran sedimen di Muara Kali Porong. Permodelan aliran sedimen yang akan dibuat menggunakan program bantu SMS (Surface water Modeling System) Permasalahan Permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui parameter-parameter permodelan yang dominan terhadap pola aliran sediment di Muara Kali Porong. Secara detail permasalahan yang akan dibahas meliputi : 1. Bagaimana karakteristik fisik sediment yang mengalir ke Muara Kali Porong. 2. Bagaimana bentuk permodelan aliran sedimen di Muara Kali Porong. 3. Parameter-parameter model apa saja yang berpengaruh terhadap pola aliran sedimen di Muara Kali Porong, sehingga mempengaruhi kondisi morfologi Muara Kali Porong Tujuan Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah mendapatkan suatu permodelan aliran sediment di Muara Kali Porong dengan parameter-parameter permodelan yang cukup signifikan. Secara detail tujuan yang akan dicapai dijabarkan sebagai berikut : 1. Mengetahui karakteristik fisik sediment yang mengalir ke Muara Kali Porong. 2. Mengetahui bentuk permodelan aliran sediment di Muara Kali Porong. 3. Mengetahui parameter-parameter dalam program Surface Water Modeling System yang mempunyai pengaruh A-345

2 secara signifikan terhadap pola aliran sedimen di Muara Kali Porong Manfaat Manfaat yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah : 1. Permodelan hasil penelitian akan menghasilkan informasi atau gambaran mengenai pola penyebaran sedimen yang dapat digunakan untuk memprediksi pola aliran sedimen di Muara Kali Porong. 2. Diharapkan dari permodelan pola penyebaran sedimen di Muara Kali Porong didapatkan informasi yang bisa digunakan untuk referensi pembangunan fasilitas di Muara Kali Porong 3. Sebagai acuan untuk permodelan di daerah lain yang mempunyai karakteristik sama Batasan Masalah Dalam pengerjaan penelitian ini terdapat beberapa batasan masalah, antara lain : 1. Daerah studi dibatasi pada Muara Kali Porong pada cross section KP 247 sampai KP Data-data yang digunakan sebagai input permodelan merupakan data primer hasil pengukuran lapangan. 3. Sedimen yang diperhitungkan berasal dari angkutan aliran sungai. Sedimen yang berasal dari sumber lain dianggap kecil (diabaikan). 4. Program bantu yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah Surface Water Modeling System (SMS) Lokasi Studi Lokasi penelitian adalah Muara Kali Porong. Karena keterbatasan data dan software yang akan digunakan, maka lokasi penelitian dibatasi antara cross section KP 247 (batas hulu) sampai cross section KP 255 (batas hilir). Untuk lebih jelasnya peta lokasi dapat dilihat dalam gambar 1.1 berikut : muara antara lain dengan pengerukan saluran dan dibangunnya fasilitas-fasilitas pengendali sedimen. Di Kali Porong, yang berfungsi sebagai saluran pengelak banjir, alirannya membawa sedimen yang akan berpengaruh terhadap perubahan morfologi Kali Porong tersebut. Pribowo (2001), dalam tesisnya telah melakukan penelitian tentang proses sedimentasi di Muara Kali Porong dengan menggunakan model matematis Duflow. Duflow merupakan model matematis satu dimensi yang berarti bahwa model matematis tersebut hanya mampu memodelkan perubahan objek, baik tinggi muka air maupun sedimen, satu arah secara vertikal. Dalam penelitian ini akan dilakukan penelitian mengenai model sedimentasi di Muara Kali Porong dengan menggunakan program bantu SMS (Surface water Modeling System). Model matematis ini merupakan model matematis dua dimensi yang dapat memperlihatkan proses perubahan objek pada dua arah, yaitu perubahan arah x (melintang) dan arah y (memanjang) dalam koordinat kartesius secara horizontal Debit Debit aliran sungai, diberi notasi Q, adalah jumlah air yang mengalir melalui penampang melintang sungai tiap satu satuan waktu, yang biasanya dinyatakan dalam meter kubik per detik (Triatmodjo, 2008). Debit di suatu lokasi di sungai dapat diperkirakan dengan cara berikut : 1. Pengukuran di lapangan (di lokasi yang ditetapkan) 2. Berdasarkan data debit dari stasiun di dekatnya 3. Berdasarkan data hujan 4. Berdasarkan pembangkitan data debit 2.3. Teori Pengukuran Debit Debit aliran diperoleh dengan mengalikan luas penampang aliran dan kecepatan aliran. Kedua parameter tersebut dapat diukur pada suatu penampang melintang di sungai. Luas penampang aliran diperoleh dengan mengukur elevasi permukaan air dan dasar sungai. Kecepatan aliran diukur dengan menggunakan alat ukur kecepatan seperti current meter, pelampung, atau peralatan lain. Gambar 1.1 : Lokasi penelitian permodelan sedimen di Muara Kali Porong 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kajian Pustaka Berbagai penelitian tentang sedimen telah menunjukkan akibat dari proses sedimentasi yang berkelanjutan. Proses sedimentasi bisa menyebabkan pendangkalan sungai yang dapat mengakibatkan kapasitas saluran bisa berkurang, dapat juga menyebabkan timbulnya endapan di daerah muara sehingga bertambah panjangnya daratan ke laut. Oleh karena itu berbagai cara sudah ditempuh untuk menanggulangi proses sedimentasi di sungai dan daerah A-346 Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah 2009 Gambar 2.1 : Distribusi kecepatan di penampang melintang sungai Mengingat bahwa sungai mempunyai bentuk penampang melintang yang tidak teratur dan kecepatan aliran juga tidak seragam pada seluruh penampang, maka pengukuran debit sungai dilakukan dengan membagi penampang sungai menjadi sejumlah pias. Di setiap pias diukur luas

3 penampang dan kecepatan reratanya. Debit aliran diberikan oleh bentuk berikut :..... (2.1) dimana : a = luasan dari setiap pias v = kecepatan rerata di setiap pias 2.4. Pengukuran elevasi muka air Elevasi muka air di stasiun pengukuran merupakan parameter penting dalam hidrometri. Elevasi tersebut diukur terhadap datum (elevasi referensi) yang bisa berupa elevasi muka air laut rerata atau datum local (bench mark). Alat pencatat elevasi muka air dapat berupa papan duga dengan meteran (staff gauge) atau alat pengukur elevasi muka air secara otomatis (AWLR, Automatic Water Level Recorder). Gambar 2.2 : Pengukur elevasi muka air secara otomatis 2.5. Pengukuran kecepatan aliran Pengukuran kecepatan air dapat dilakukan secara langsung dengan menggunakan current meter. Pengukuran kecepatan arus dengan current meter adalah yang paling banyak dilakukan. Ada dua tipe alat ukur yaitu tipe mangkok (Price-cup Current Meter) dan baling-baling (Propeller Current Meter). Gambar 2.3 : Bentuk current meter tipe mangkok dan baling-baling Pengukuran dilakukan di beberapa titik pada vertikal, yang selanjutnya dievaluasi untuk mendapatkan kecepatan rerata. Untuk menyingkat waktu dan menghemat biaya, pengukuran dapat dilakukan hanya di beberapa titik pada vertikal, yaitu pada 0,6 d; 0,2 d; dan 0,8 d; dengan d adalah kedalaman aliran. ISBN Gambar 2.4. Pengukuran kecepatan pada vertical 2.6. Surface water Modelling System (SMS) Surface water Modeling System (SMS) merupakan program yang dirancang untuk dapat menyelesaikan secara terpadu terhadap persamaan-persamaan aliran dinamik dan transportasi sedimen dua dimensi horizontal. Untuk penyelesaian masalah transportasi sedimen maka analisisnya melibatkan dua buah sub program yaitu RMA 2 dan SED2D-WES. RMA 2 merupakan sub program untuk penyelesaian persamaan dinamik aliran dua dimensi dan SED2D-WES untuk penyelesaian persamaan transportasi sedimen Persamaan Dasar RMA2 melakukan analisa pola arus dan kecepatannya secara dua dimensi, yang menggunakan persamaanpersamaan berikut: dimana: h = Kedalaman air u,v = Kecepatan pada koordinat kartesius x,y,t = Koordinat kartesius dan waktu 2.8. Gaya Gesek Dan Kekuatan Aliran Dasar..... (2.2) Kekasaran dasar adalah salah satu masalah utama yang diperiksa oleh RMA2. Tegangan dasar geser dirumuskan :.... (2.3) dimana : = Tegangan geser = Densitas fluida g = Kecepatan gravitasi R = Radius hidrolik S = Kemiringan (slope) Tegangan geser dihitung oleh Persamaan Manning jika masukan nilai kekasaran < 3.0, jika berlebih maka dipakai Persamaan Chezy. Umumnya, dipilih Koefisien Manning (n) dan nilai kekasaran ini dapat ditambahkan dalam global mesh sebagai tipe material, atau tingkat element. Dari referensi US Army Corps of Engineers publication EM Hydraulic Design of Flood Control Channels, Appendix J: Methods for Predicting n-values for the Manning Equation, harga Koefisien Manning dikelompokkan seperti pada Tabel 2.1 berikut : Tabel 2.1 Nilai Koefisien Manning menurut US Army Permukaan halus tanpa vegetasi Saluran dengan dasar pasir (d 50 ) 1/6 Saluran rip-rap (d 50 = 50 % ukuran partikel campuran lebih halus dari ukuran partikel) Vegetasi permukaan yang rapat (US Army Corps of Engineers publication) A-347

4 Persamaan Manning untuk aliran uniform adalah : dimana: v = Kecepatan n = Nilai Manning 2.9. Turbulensi dimana : i = nomor node A (2.4) Persamaan yang digunakan untuk menghitung bersarnya turbulensi adalah sebagai berikut :.... (2.5) dimana: = Molecular Viscosity u,v = Turbulensi yang terjadi seketika dalam kecepatan seketika 2.10.Analisa Sedimen Analisa sedimentasi diperlukan untuk mengetahui tingkat sedimentasi pada suatu pantai, sehingga bisa diketahui tingkat keamanan sebuah struktur yang dibangun dari adanya sedimentasi. Analisa sedimentasi dilakukan dengan SED2D-WES. Adapun output yang dihasilkan adalah konsentrasi sedimen, perubahan dasar, tegangan geser dasar laut, dan kedalaman yang disajikan secara numerik dan animasi. Persamaan-persamaan dasar yang dipakai adalah sebagai berikut : 1. Persamaan Convection-Diffusion.... (2.6) dimana: C = Konsentrasi, kg/m 3 t = Waktu u = Kecepatan aliran pada arah x, m/det x = Arah aliran utama, m v = Kecepatan aliran pada arah y, m/detik y = Arah tegak lurus terhadap x, m D x = Koefisien difusi efektif pada arah x, m 2 /detik = Koefisien difusi efektif pada arah y, m 2 /detik D y 1 = Koefisien untuk bentuk dasar, 1/detik = Konsentrasi equilibrium dari bagian bentuk dasar 2 kg/m 3 /detik 2. Tegangan Geser Dasar Beberapa persamaan bisa dipilih untuk menghitung tegangan dasar geser yaitu :..... (2.7) dimana : = Water density u * = Shear velocity Uji Kesesuaian Program SMS Pengukuran tingkat kesesuaian model dilakukan dengan menggunakan indikator Root Mean Square Error (RMSE). RMSE direpresentasikan sebagai rata-rata kuadrat simpangan (selisih) antara nilai prediksi dengan nilai target. Nilai RMSE semakin kecil menunjukkan bahwa rata-rata nilai peramalan yang dihasilkan sangat dekat dengan nilai yang sebenarnya..... (2.8) N = jumlah node x i = data target = data prediksi 3. METODOLOGI 3.1. Lokasi Penelitian Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah 2009 Lokasi penelitian ini dilakukan di Muara Kali Porong. Penelitian ini meneliti tentang pergerakan sediment. Sediment yang akan dibuat pemodelan berasal dari angkutan aliran sungai, sedimen yang berasal dari sumber lain dianggap kecil (diabaikan). Permodelan sediment di muara Kali Porong menggunakan program bantu model aliran tidak tetap (unsteady flow) dua dimensi dari SMS (Surface water Modeling System) Pengumpulan Data Data-data yang diperlukan sebagai inputan untuk memodelkan aliran lumpur di Muara Kali Porong pada software SMS adalah data-data primer dan sekunder. Datadata primer berupa data sedimen yang terdapat pada aliran sungai, data debit, data tinggi muka air dan data kecepatan aliran sungai. Data kecepatan aliran sungai diukur dengan menggunakan Current Meter, sedangkan untuk data tinggi muka air diukur dengan menggunakan bak ukur. Pengukuran dilakukan di batas hulu dan batas hilir penggal yang akan diteliti. Sedangkan untuk data sekunder berupa data cross dan peta situasi Muara Kali Porong. Data cross section Muara kali Porong merupakan data cross section hasil pengukuran tahun 2007, didapat dari PT Virama Karya Cabang Surabaya Prosedur Penelitian Prosedur penelitian yang akan dilakukan dalam pemodelan aliran sedimen di Muara Kali Porong ini adalah : 1. Identifikasi Masalah Mengetahui dan mengidentifikasi permasalahan yang ada dalam penelitian ini, kemudian menuangkan secara tertulis di dalam pendahuluan yang mencakup latar belakang, permasalahan, tujuan, batasan masalah, metodologi dan lokasi studi. 2. Studi Literatur Studi literatur dimaksudkan untuk mendapatkan referensi dan memperoleh informasi yang lebih detail tentang teoriteori yang diperlukan dan terkait dalam menganalisa permasalahan yang menjadi pokok bahasan dalam penelitian ini. Literatur dapat juga berasal dari buku-buku, laporan studi, laporan perencanaan, makalah penelitian, dan lain-lain. 3. Pengumpulan Data dan Survey Lapangan Pengumpulan data dan survey lapangan dilakukan untuk mengetahui kondisi fisik Muara Kali Porong secara langsung dan untuk mendapatkan data primer yang diperlukan apabila data sekunder kurang memenuhi syarat. 4. Analisa Data Analisa data diperlukan untuk mengetahui apakah data tersebut dapat digunakan sebagai data penelitian atau tidak. Apabila data tidak dapat digunakan maka diperlukan survey lapangan untuk mendapatkan data primer yang dibutuhkan.

5 5. Running Program Setelah data-data yang diperlukan memenuhi syarat, kemudian variable-variabel data tersebut dimasukkan kedalam program SMS untuk simulasi model. Langkah selanjutnya model dikaji dalam berbagai kondisi hidrolis seperti yang diinginkan seperti kondisi pasang-surut, berbagai debit periode ulang, dsb. 6. Analisa Model Kalibrasi model bertujuan untuk mendapatkan faktor tahanan aliran dengan cara trial dan error sedemikian hingga didapat suatu model yang mendekati hasil dari pengukuran di lapangan atau sesuai dengan kondisi di alam, sehingga model dapat dipakai untuk menganalisa berbagai fenomena perubahan variable dan dapat digunakan untuk peramalan. 7. Kesimpulan Merupakan kesimpulan dan saran mengenai output pemodelan sedimen yang telah dibuat Flow Chart Penelitian Bagan alir dari penelitian tentang pemodelan aliran sedimen di Muara Kali Porong dapat dilihat pada gambar 3.1 berikut : Data Tinggi Muka Air Data Debit Analisa RMA2 dengan Program SMS Kalibrasi Kecepatan YES START Data Kecepatan NO Parameter Analisa RMA2 Analisa SED2WES dengan Program SMS Output : Model Sedimen FINISH Data Sedimen Gambar 3.1 : Bagan alir pemodelan aliran sedimen di Muara Kali Porong 3.5. Skematisasi Model Skematisasi tentang pemodelan aliran sedimen di Muara Kali Porong dapat dilihat pada gambar 3.2 berikut : Gambar 3.2 : Skematisasi pemodelan aliran sedimen di Muara Kali Porong 4. DATA DAN HASIL ANALISA 4.1. Analisa Data Tinggi Muka Air Untuk penentuan kondisi batas pada model dilakukan pengukuran di lapangan. Pengukuran dilakukan di daerah hulu muara (KP 250) sedangkan di daerah hilir (KP 255). Pengukuran yang dilakukan meliputi pengukuran kecepatan dan pengukuran tinggi muka air. Tabel 4.1 Tabel hasil pengukuran tinggi muka air di KP 250 Sec 1 Sec 2 Sec 3 8: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ISBN A-349

6 Tinggi Muka Air (m) Tinggi Muka Air (m) Gambar 4.1 : Grafik hasil pengukuran tinggi muka air di KP 250 Sedangkan hasil pengukuran tinggi muka air pada KP 255 digunakan sebagai inputan (batas hilir) pada permodelan. Pengukuran dilakukan di tengah cross section. Tabel 4.2 berikut adalah tabel hasil pengukuran tinggi muka air di KP 255 dalam meter : Tabel 4.2 Tabel hasil pengukuran tinggi muka air di KP 255 Tinggi Muka Air Tinggi Muka Air 8: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Gambar 4.2 : Grafik hasil pengukuran tinggi muka air di KP Analisa Data Kecepatan Pengukuran kecepatan dilakukan pada cross section KP 250 di tiga section pada tiga kedalaman, yaitu kedalaman 0.2 h, 0.6 h dan 0.8 h. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan Current Meter. Hasil pengukuran digunakan untuk menghitung besarnya debit yang mengalir. Tabel 4.3 A-350 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 Tinggi Muka Air KP 250 7:12 12:00 16:48 21:36 Tinggi Muka Air KP 255 7:12 12:00 16:48 21:36 Tinggi Muka Air Section 1 Tinggi Muka Air Section 2 Tinggi Muka Air Section 3 Tinggi Muka Air Section 2 Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah 2009 berikut adalah tabel hasil pengukuran kecepatan air di KP 250 dalam satuan centimeter per detik : Tabel 4.3 Tabel hasil pengukuran kecepatan air di KP 250 Kecepatan (m/dtk) Section 1 Section 2 Section 3 0.2h 0.6h 0.8h 0.2h 0.6h 0.8h 0.2h 0.6h 0.8h 8: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Hasil pengukuran kecepatan menggunakan Current Meter perlu dilakukan kalibrasi alat sebesar 0.8. Setelah itu dilakukan perhitungan kecepatan rerata masing-masing section dengan menggunakan Metode Tiga Titik. Tabel 4.4 Tabel hasil pengukuran kecepatan air di KP 250 Kecepatan (m/dtk) Kecepatan (m/dtk) Sec 1 Sec 2 Sec 3 Sec 1 Sec 2 Sec 3 8: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :

7 Kecepatan (m/dtk) Debit (m 3 /dtk) Kecepatan KP 250 Debit KP 250 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 7:12 12:00 16:48 21:36 500, , ,000 Section 1 200,000 Section 2 100,000 Section 3 0,000 7:12 12:0016:4821:36 Debit Sec 1 Debit Sec 2 Debit Sec 3 Total Debit Gambar 4.3 : Grafik hasil pengukuran kecepatan di KP 250 Gambar 4.4 : Grafik hasil perhitungan debit KP Analisa Data Debit Perhitungan debit diperoleh dari hasil perhitungan antara tinggi muka air dan kecepatan di KP 250. Debit hasil perhitungan pada KP 250 digunakan sebagai inputan batas hulu permodelan yaitu di KP 247. Hal ini dilakukan dengan anggapan bahwa aliran debit antara KP 247 sampai KP 250 tidak dipenggaruhi oleh debit masukan atau debit keluaran sepanjang aliran antara KP 247 sampai KP 250. Tabel berikut adalah hasil perhitungan debit pada KP 250 dalam meter kubik per detik : Tabel 4.5 Tabel hasil perhitungan debit pada KP 250 Debit (m 3 /dtk) Section 1 Section 2 Section 3 Total Debit 8: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Grafik berikut adalah grafik hasil perhitungan debit pada KP 250 dalam meter kubik per detik : 4.4. Analisa Data Sedimen Sampel sedimen diambil di dua lokasi, yaitu KP 250 dan KP 255 pada pukul 08:00. Sampel sedimen yang diambil adalah sampel suspended dan sampel bedload. Masingmasing sampel diambil di tengah penampang melintang Muara Kali Porong. Untuk sampel suspended diambil di tiga kedalaman, yaitu : 0.2 h, 0.6 h dan 0.8 h. Tabel 4.6 Tabel hasil analisa bedload sedimen KP 250 Diameter Berat Tertahan Prosen Total Contoh (mm) (gram) (gram) (%) (%) Tabel 4.7 Tabel hasil analisa bedload sedimen KP 255 Diameter Berat Tertahan Prosen Total Contoh (mm) (gram) (gram) (%) (%) ISBN A-351

8 Tabel 4.8 Tabel hasil analisa suspended sedimen di KP 250 Lokasi Hulu Titik 250 Date 12 Mei 12 Mei 12 Mei Time 08:00 08:00 08:00 Gauge Height Sampling STA Temp. and Spec. Cond Remarks Weight of Gross (gr) Sediment Tare (gr) Container No. Net (gr) Weight of Gross (gr) Sediment Tare (gr) Net (gr) D.S. Corr. Net (gr) Conc. (ppm) Titik-titik yang akan dibuat menjadi jaringan elemen hingga (mesh) dibuat dengan memanfaatkan peta bathymetri yang sebelumnya sudah disimpan dalam bentuk format file *.dfx pada program AutoCad. Ukuran jarak yang digunakan pada waktu digitasi adalah meter. 2. Pendistribusian point arc Pendistribusian point arc pada feature arc bertujuan untuk menentukan besarnya jarak antar node. Sebagai contoh, apabila pada kolom spacing diisi angka 10, berarti elemen yang akan dibuat nanti mempunyai jarak antar node sebesar 10 meter. Semakin kecil angka spacing maka semakin halus elemen yang akan dibuat. 3. Membuat scater set Tujuannya adalah membuat semua elevasi arc node menjadi elevasi scatter set. 4. Membuat polygon Membuat polygn pada model bertujuan untuk mengidentifikasi daerah-daerah yang akan di buat jaringanjaringan elemen hingganya (mesh). 5. Meshing Proses meshing adalah proses penbentukan jaringanjaringan elemen hingga pada model. Agar proses analisis lebih cepat, maka dilakukan proses pengurutan kembali nomor-nomor elemen. Proses pengurutan elemen bisa diurutkan dari hulu maupun dari hilir model.gambar berikut merupakan hasil penyusunan jaringan elemen hingga pada model. Tabel 4.9 Tabel hasil analisa suspended sedimen di KP 255 Lokasi Hilir Titik 255 Date 12 Mei 12 Mei 12 Mei Time 08:00 08:00 08:00 Gauge Height Sampling STA Temp. and Spec. Cond Remarks Weight of Gross (gr) Sediment Tare (gr) Container No. A-352 Net (gr) Weight of Gross (gr) Sediment Tare (gr) Net (gr) D.S. Corr. Net (gr) Conc. (ppm) Permodelan Dengan Surface water Modeling System (SMS) Penyusunan Jaringan Elemen Hingga Penyusunan jaringan elemen hingga pada model Surface water Modeling System (SMS) dilakukan dengan mengikuti langkah-langkah sebagai berrikut : 1. Import file dxf dari AutoCad Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah 2009 Gambar 4.7 Gambar hasil meshing pada model Muara Kali Porong Pengaturan Kontrol Model Pengaturan kontrol model dimaksudkan untuk memperoleh suatu hasil perhitungan yang sesuai dengan kondisi pengukuran. Kontrol model yang digunakan dalam analisis ini adalah : 1. Satuan yang digunakan adalah meter 2. Tipe simulasi yang digunakan adalah dynamic state untuk solusi aliran transient (time series). 3. Jumlah iterasi hitungan yang digunakan adalah 4 untuk initial solution. 4. Untuk waktu komputasi digunakan time step size sebesar 0.5, number of time steps sebesar 20, maximum time 10, first time step adalah Running Sub Program RMA2 Analisa ini dimaksudkan untuk mengetahui besarnya pengaruh perubahan nilai parameter hidraulik berupa Koefisien Eddy dan Koefisien Manning terhadap perubahan pola distribusi kecepatan dan tinggi muka air pada model. Sistematika analisa tersebut dijelaskan dalam diagram berikut :

9 v (m/dtk) Tinggi Muka Air (m) Tinggi Muka Air (m) v (m/dtk) v (m/dtk) Tinggi Muka Air (m) Hasil pengukuran Input model Trial nilai Koefisien Eddy : E = 2000 Pascal-sec E = 3000 Pascal-sec E = 4000 Pascal-sec E = 5000 Pascal-sec Trial nilai Koefisien Manning : n = 0.03 n = 0.04 n = 0.05 n = 0.06 Output model : 1. Pola distribusi kecepatan 2. Pola distribusi ketinggian muka air Gambar 4.8 Sistematika analisa perubahan parameter pada model Sebagai indikator tingkat kesesuaian model dihitung dengan menggunakan nilai RMSE (Root Mean Square Error). Perhitungan nilai RMSE pada model dilakukan di tiga titik node, yaitu : pada node 1042, node 1049, dan node Node-node tersebut mewakili lokasi-lokasi pengukuran di KP 250 Muara Kali Porong. Berikut adalah grafik hasil simulasi model : Gambar 4.11 : Grafik hasil simulasi kecepatan pada model di node ,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 Tinggi Muka Air (Node 1049) 0,00 5,00 10,00 jam ke-i Pengukuran Gambar 4.12 : Grafik hasil simulasi tinggi muka air pada model di node ,50 0,45 0,40 0,35 0,30 Kecepatan (Node 1042) 0,00 5,00 10,00 jam ke-i Pengukuran Gambar 4.9 : Grafik hasil simulasi kecepatan pada model di node ,50 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 Tinggi Muka Air (Node 1042) 0,00 5,00 10,00 jam ke-i Pengukuran Gambar 4.10 : Grafik hasil simulasi tinggi muka air pada model di node ,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 Gambar 4.13 : Grafik hasil simulasi kecepatan pada model di node ,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 Kecepatan (Node 1063) 0,00 5,00 10,00 jam ke-i Tinggi Muka Air (Node 1063) 0,00 5,00 10,00 jam ke-i Pengukuran Pengukuran Gambar 4.14 : Grafik hasil simulasi tinggi muka air pada model di node 1063 Kecepatan (Node 1049) 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,00 5,00 10,00 jam ke-i Pengukuran Setelah mendapatkan output hasil analisa RMA2 pada Program SMS berupa tinggi muka air dan kecepatan. Maka dilakukan hasil kalibrasi dengan hasil pengukuran tinggi muka air dan kecepatan di KP 250. Tabel berikut menunjukkan besarnya RMSE (Root Mean Square Error) pada lokasi kalibrasi model (KP 250) pada masing-masing section : ISBN A-353

10 Tabel 4.10 Tabel hasil perhitungan nilai RMSE pada sec 1 Plan Viskositas Koefisien RMSE Eddy Manning Kecepatan Tinggi MA Tabel 4.11 Tabel hasil perhitungan nilai RMSE pada sec 2 Plan Viskositas Koefisien RMSE Eddy Manning Kecepatan Tinggi MA Tabel 4.12 Tabel hasil perhitungan nilai RMSE pada sec 3 Plan Viskositas Koefisien RMSE Eddy Manning Kecepatan Tinggi MA Tabel 4.13 Plan dengan perhitungan nilai RMSE paling kecil Plan Viskositas Koefisien RMSE Eddy Manning Kecepatan Tinggi MA Setelah didapatkan model RMA2 yang mempunyai nilai RMSE paling kecil, model tersebut akan digunakan untuk perhitungan permodelan sedimen dengan menggunakan Sub Program SMS, yaitu SED2WES Running Sub Program SED2WES Sebagai input SED2WES digunakan hasil konsentrasi sedimen dari hasil pengukuran di daerah hulu (KP 250) dan daerah hilir (KP 255). Untuk kondisi batas daerah hulu dimasukkan nilai konsentrasi sedimen sebesar ppm dan kondisi batas daerah hilir dimasukkan nilai 131 ppm. Untuk setting kontrol model dimasukkan nilai yang sama dengan model kontrol RMA2. Untuk analisa konsentrasi sedimen hasil running model, ditinjau di beberapa titik pengamatan. Berikut adalah gambar titik-titik pengamatan konsentrasi sedimen yang akan ditinjau : Dari hasil perhitungan nilai RMSE pada masing-masing section, dipilih plan dari berbagai macam nilai parameter RMA2 yang mempunyai nilai RMSE paling kecil. Dari tabel 4.10, tabel 4.11 dan tabel 4.12 didapat lima plan yang mempunyai nilai RMSE paling kecil, sebagaoi berikut : Gambar 4.15 : Lokasi titik-titik pengamatan A-354 Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah 2009

11 Konsentrasi Sedimen (kg/m 3 ) Konsentrasi Sedimen (kg/m 3 ) Konsentrasi Sedimen (kg/m 3 ) Dari hasil running lima model didapatkan hasil sebagai berikut : 0,1600 0,1500 0,1400 0,1300 0,1200 Gambar 4.16 : Grafik hasil perhitungan konsentrasi sedimen pada titik A 0,1600 0,1400 0,1200 0,1000 0,0800 0,0600 Konsentrasi Sedimen Titik A 0,0 5,0 10,0 ke-i Konsentrasi Sedimen Titik D 0,0 5,0 10,0 ke-i 5. KESIMPULAN Dari hasil analisa RMA2 didapatkan lima model pola distribusi kecepatan aliran dan tinggi muka air dengan nilai koefisien Manning sebesar 0.03, 0.05 dan Sedangkan untuk nilai koefisien viskositas Eddy didapatkan nilai sebesar 3000 Pa detik dan 4000 Pa detik. Sedangkan untuk penyebaran nilai konsentrasi sedimen dapat disimpulkan bahwa semakin mendekati hilir, konsentrasi sedimen akan semakin berkurang. DAFTAR PUSTAKA [1] Anggrahini, 1997, Hidrolika Saluran Terbuka, CV Citra Media, Surabaya. [2] Triatmodjo, Bambang, 2008, Hidrologi Terapan, Beta Offset, Yogyakarta. [3] Triatmodjo, Bambang, 1999, Teknik Pantai, Beta Offset, Yogyakarta. [4] French, Richard H., 1985, Open Channel Hydraulics, McGraw-Hill Book Co, Singapore. [5] Poerbandono, ST., MM., Dr., dan Djunarsjah, Eka, Ir., MT.,2005, Survey Hidrografi, PT Refika Aditama, Bandung. [6] Wahjoe, Pribowo, 2001, Studi Mengenai Sedimentasi Kali Porong, ITS, Surabaya. Gambar 4.17 : Grafik hasil perhitungan konsentrasi sedimen pada titik D Konsentrasi Sedimen Titik G 0,1600 0,1400 0,1200 0,1000 0,0800 0,0600 0,0 5,0 10,0 ke-i Gambar 4.18 : Grafik hasil perhitungan konsentrasi sedimen pada titik G Dari kelima model diatas dapat dilihat bahwa pada masingmasing titik pengamatan konsentrasi sedimen yang ditinjau memiliki tren yang sama dengan selisih nilai yang kecil. Tabel 4.14 Tabel perbandingan nilai konsentrasi sedimen di masing-masing titik pengamatan pada tiap-tiap model. Plan Titik A D G ISBN A-355

12 Halaman ini sengaja dikosongkan A-356 Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah 2009