ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS SERENAN-CEPU HALAMAN JUDUL ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO S SEDIMENT TRANSPORT IN SERENAN-CEPU SEGMENT

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS SERENAN-CEPU HALAMAN JUDUL ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO S SEDIMENT TRANSPORT IN SERENAN-CEPU SEGMENT Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh: AHMAD GHUFRON ISMAIL NIM I FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

2 digilib.uns.ac.id HALAMAN PERSETUJUAN ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS SERENAN-CEPU HALAMAN PERSETUJUAN ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO S SEDIMENT TRANSPORT IN SERENAN-CEPU SEGMENT SKRIPSI Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun Oleh : AHMAD GHUFRON ISMAIL NIMI Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Persetujuan: Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng NIP Ir. Suyanto, MM NIP ii

3 digilib.uns.ac.id HALAMAN PENGESAHAN ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN BENGAWAN SOLO RUAS SERENAN-CEPU ANALYSIS OF BENGAWAN SOLO S SEDIMENT TRANSPORT IN SERENAN-CEPU SEGMENT SKRIPSI Disusun Oleh : AHMAD GHUFRON ISMAIL NIMI Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada : Hari : Jumat Tanggal : 22 Maret 2013 Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng... NIP Ir. Suyanto, MM... NIP Ir. Solichin, MT... NIP Ir. Sudarto, MSi... NIP Mengesahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS Ir. Bambang Santosa, MT NIP iii

4 digilib.uns.ac.id MOTTO dom neng khpong khpuh min smer ukdom pheak rea year neung kon kattanyu orang yang punya Kekuasaan yang tinggi itu tidak bagus atau tidak lebih baik dari orng yang punya istri sholehah dan anak yang sholeh (Pepatah dari Kamboja-ss) Demi waktu Dhuha dan demi malam apabila telah sunyi.. Tuhanmu tak akan meninggalkanmu dan tidak pula membencimu.. Dan sungguh masa depan itu lebih baik dari permulaan.. Dan sungguh Tuhanmu pasti akan memberikan karunia-nya kepadamu sehingga kamu bahagia.. (Q.S. Adh-Dhuha 1-5) PERSEMBAHAN Kedua orangtuaku dan semua keluarga, terimaksih atas semua doa dan bantuannya Mbak Fatih, Ain, Yusron, dan Ida Bapak/ibu guru dan dosen ku, terimakasih atas semua bantuan untuk mendewasakan aku Temen-temen BIKRO dan EEC, Joko, Wati, Uun, Mbak Nur, Arum, Hakim, Visiyo, salman, vina Tim sedimen Andimus, n Nur Hiday, + Joko lis Teman-teman HMS, SIM, dan SKI, berbuatlah untk izzul Islam wal Muslimin Semua sahabat mentor Rumah Zakat ICD jebres, Pengelola TPQ Juara, Pengurus RSN, dan seluruh amil Rumah zakat My angels without wings, adek-adek pembinaan ICD Jebres dan TPQ Juara, terimakasih, yang membuat hari-hariku cerah, dan aku yakin kalianlah Juaranya (^.^)v iv

5 digilib.uns.ac.id ABSTRAK Ahmad Ghufron Ismail.2013.Analisis Angkutan Sedimen Bengawan Solo Ruas Serenean-Cepu. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Masalah sedimentasi yang terjadi pada Bengawan Solo cukup memprihatinkan karena berpotensi menimbulkan banjir disepanjang alur sungai. oleh karenanya, diperlukan kajian mengenai sedimentasi untuk mengetahui seberapa besar angkutan sedimen yang terjadi di Bengawan Solo. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik angkutan sedimen yang terjadi serta mencari metode pendekatan yang tepat untuk analisis angkutan sedimen pada Bengawan Solo. Penelitian ini dilakukan dengan pengambilan sampel sedimen dan pengukuran debit pada titik Serenan, Jurug, Kajangan, dan Cepu. Sampel sedimen dianalisis di laboratorium untuk memperoleh karakteristik sedimen yang meliputi analisis berat jenis, konsentrasi, serta gradasi butiran. metode pendekatan yang tepat untuk analisis angkutan sedimen dilakukan dengan membandingkan hasil angkutan sedimen pada obervasi lapangan dengan analisis menggunakan persamaan yang diusulkan oleh Ackers-White, Engelund-Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter Muller Toffaleti dan Yang. Hasil penelitian menunjukan bahwa butiran sedimen pada sungai berkisar antara 0,04-0,06 mm dan masuk dalam katagori Coarse silt. Berat jenis sedimen rata-rata sebesar 3,05. Hasil observasi lapangan, angkutan sedimen pada ruas Serenan, Jurug, Kajangan, dan Cepu berturut turut sebesar 1844,90 ton/hari, 3995,52 ton/hari, 3558,35 ton/hari dan 10190,55 ton/hari pada masing masing debit aktual. Analisis metode perhitungan angkutan sedimen dengan metode Meyer-Peter Muller menunjukan rasio kesesuaian 0,97 pada ruas Serenan. Metode Meyer Peter Muller dapat dipakai untuk menganalisis angkutan sedimen dengan rasio kesesuaian 5,80. Metode Engelund-Hansen bisa digunakan untuk menganalisis daerah Kajangan dengan rasio kesesuaiannya sebesar 0,56. Analisis angkutan sedimen dengan metode Meyer-Peter Muller pada ruas Cepu dengan rasio kesesuaian sebesar 0,46. Kata kunci : Angkutan Sedimen, Bengawan Solo, Serenan, Jurug, Cepu, dan Kajangan. v

6 digilib.uns.ac.id ABSTRACT Ahmad Ghufron Ismail Analysis Of Bengawan Solo s Sediment Transport In Serenan-CepuSegment. Final Assignment. Departement of Civil Engineering. Engineering Faculty. Sebelas Maret University. Surakarta. The existence of sediment often brings harm and reduce the function of water infrastructure that is built up. Therefore, the engineering is required to reduce more of sediment deposition. This effort requires data of sediment transport. purpose of this research is to investigate the characteristics of sediment transport and to find the right approach for the analysis of sediment transport in Solo River by comparing the formula of the approach used with the field observations sediment samples was taken after measured discharge at the point Serenan, Jurug, Kajangan, and Cepu. Sediment samples were analyzed in the laboratory include analysis of density, concentration, and particle grading. Flow parameters obtained by processing geometry data and flow data and then used as the variable calculation. Sediment transport analysis methods used include Ackers-White, Engelund-Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter Muller and Yang. The results show that the grain of sediment in the river is ranged from 0,04 to 0,06 mm and included in the category Coarse silt. Sediment density average is 3,05. The results of field observations,sediment transport on Serenan, Jurug, kajangan, and Cepu segmen is 1844,90 tons/day, 3995,52 tons/day, 3558,35 tons/day and 10190,55 tons/day on each actual discharge. sediment transport calculations by the method of Meyer-Peter Muller showed the suitability ratio of 0,97 at Serenan segment. Meyer Peter Muller method can be used to analyze sediment transport with a suitability ratio of 5,80. Engelund-Hansen method can be used to analyze Kajangan area but need to be multiplied by the ratio of compliance of 0,56. Analysis of sediment transport by the method of Meyer-Peter Muller on segment Cepu also need to be multiplied by the ratio of compliance of 0,46. Keywords: SedimentTransport, BengawanSolo,Serenean, Jurug, Cepu, andkajangan. vi

7 digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul Analisis Angkutan Sedimen Bengawan Solo Ruas Serenan-Cepu guna memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan, dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada: 1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng selaku dosen pembimbing I. 4. Ir. Suyanto, MM selaku dosen pembimbing II. 5. Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT selaku dosen pembimbing akademik. 6. Dosen Penguji skripsi. 7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 8. Segenap Direksi dan karyawan Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan Solo Surakarta dan Balai Sungai surakarta yang telah memberikan banyak bantuan sehingga terlaksananya penulisan ini. 9. Sahabat Tim Sedimen 2008 atas kerja tim yang kompak. 10. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil 11. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis dengan tulus ikhlas. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang dan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Surakarta, 05 April 2013 Penulis vii

8 digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii MOTTO... iv PERSEMBAHAN... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL... xii GLOSSARY... xiv BAB 1 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG MASALAH RUMUSAN MASALAH BATASAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI TINJAUAN PUSTAKA Aliran Sungai Sedimen LANDASAN TEORI Aliran Mantap (Steady Flow) Koefisien Kekasaran Manning Sedimen Angkutan Sedimen BAB 3 METODE PENELITIAN LOKASI PENGAMBILAN SAMPEL DATA YANG DIPERLUKAN METODE PENGAMBILAN commit SAMPEL to user viii

9 digilib.uns.ac.id 3.4 PENGOLAHAN DATA TAHAPAN PENELITIAN BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN LETAK PENGAMBILAN SAMPEL ANALISIS BUTIRAN SEDIMEN Konsentrasi Sedimen Berat Jenis Sedimen Distribusi butiran ANALISIS ALIRAN SUNGAI ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN PEMBAHASAN BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN DAFTAR PUSTAKA... xvi ix

10 digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Koefisien Kekasaran Manning... 8 Tabel 2.2 Klasifikasi Material Sedimen Berdasarkan Pada Skala Klasifikasi American Geophysical Union (AGU)... 9 Tabel 2.3 Kisaran Jangkauan Parameter pada Analisis Angkutan Sedimen Tabel 4.1 Titik Pengambilan Sampel Sedimen Tabel 4.2 Konsentrasi Sedimen (C t ) Tabel 4.3 Berat Jenis Sedimen (Gs) Tabel 4.4 Distribusi butiran Sedimen Serenan dan Jurug Tabel 4.5 Distribusi butiran Sedimen Kajangan dan Cepu Tabel 4.6 Diameter Butiran yang Mewakili Perhitungan Tabel 4.7 Parameter Sungai Hasil Analisis Debit Aktual Tabel 4.8 Angkutan Sedimen dari Data Observasi Lapangan Tabel 4.9 Output Analisis Angkutan Sedimen dengan HEC-RAS Tabel 4.10 Hasil Perbandingan Angkutan Sedimen Analisis dengan Pengukuran x

11 digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Ilustrasi rumus persamanaan energi pada aliran mantap... 7 Gambar 3.1 Lokasi Pengambilan sampel Gambar 3.2 Current meter dengan Nomer Kincir Gambar 3.3 Sediment Sampler jenis USDH Gambar 3.4 Sketsa Lokasi Pengambilan Sampel Gambar 3.5 Diagram Penelitian Gambar 4.1 Profil Memanjang Bengawan Solo xi

12 digilib.uns.ac.id DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL u * f =Perbandingan rasio kecepatan geser sampai kecepatan jatuh sesuaidefinisi dari Laursen = kecepatan endap (m/s) s = Berat jenis butiran (m) s = rapat massa butir w = Berat jenis air (m/s) A = Parameter mobilitas sedimen kritis (ton/hari) C c = Koefisien fungsi angkutan sedimen C = konsentrasi sedimen (mg/l) D = Kedalaman efektif (m) D = Kedalaman efektif aliran (m 2 /s) d = diameter butiran (m) d m = diameter butiran (m) F 1 = koefisien endap F gr = Parameter mobilitas sedimen (ton/hari) g = Percepatan grafitasi(m/s 2 ) G = Berat jenis air (m/s) G gr = Parameter angkutan sedimen (ton/hari) g s = Angkutan sedimen total (ton/hari) g ssl = Angkutan sedimen melayang di zona bawah (ton/hari) g ssm = Angkutan sedimen melayang di zona tengah (ton/hari) g ssu = Angkutan sedimen melayang di zona atas (ton/hari) he = kehilangan tinggi energi (m) k = faktor konversi satuan (= 0,0864) k r = Koefisien kekasaran k r = Koefisien kekasaran berdasarkan butiran M = Konsentrasi sedimen (mg/lt) n = Eksponen transisi tergantung ukuran sedimen n v = Koefisien suhu Q = debit aliran sungai (m 3 /s) Q s = angkutan sedimen (ton/hari) R = Radius hidrolik(m) S e = Energi gradien s = Berat jenis sedimen S = rapat massa butir u* = Kecepatan geser (m/s) V = kecepatan aliran (m/s) v = Viskositas Kinematik (m 2 /s) v 1, v 2 = kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m²/s) Vas = Volume air sampel (ml) V cr = Kecepatan kritis (m/s) Ws = Berat sedimen kering (gr) xii

13 digilib.uns.ac.id Y 1, Y 2 z Z 1, Z 2 α 1, α 2 γ γ s τ c τ o = kedalaman aliran (m) = Koefisien hubungan antara sedimen dan karakteristik hidrolis = elevasi dasar saluran (m) = koefisien bobot kecepatan = Satuan berat air(gr/cc) = Bobot dari sedimen (gr/cc) = Tegangan geser dasar maksimum = Tegangan dasar saluran rata-rata (m/s) xiii

14 digilib.uns.ac.id GLOSSARY Wash load = angkutan partikel halus yang dapat berupa lempung (silk) dan debu (dust), yang terbawa oleh aliran sungai Suspended load = sedimen bergerak di dalam alur sungai sebagai sedimen tersuspensi (suspended sediment) dalam air yang mengalir dan sebagai muatan dasar (bed load) yang bergeser atau menggelinding sepanjang dasar saluran Bed load = pertikel sedimen yang bergerak tidak jauh dari dasar sungai dan bergerak secara bergeser, merayap, menggelinding atau meloncat. Total load = jumlah dari suspended loaddan bed load Point-integrated sampling = metode pengukuran arus pada sungai yang dilakukan dengan mentukan bebrapa titik sesuai kedalaman sungai tersebut xiv

15 digilib.uns.ac.id BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG MASALAH Bengawan Solo merupakan sungai yang terpanjang di Pulau Jawa yang melewati dua provinsi yaitu Jawa Tengah dan Jawa Timur yang membentang dari kabupaten Wonogiri, Jawa Tengah, hingga bermuara di kabupaten Lamongan, Jawa Timur. Pada hulu sungai terdapat bendungan Gajah Mungkur yang digunakan untuk melayani kebutuhan irigasi di berbagai wilayah kabupaten. Bengawan solo sekarang sedang mengalami masalah sedimentasi yang cukup memprihatinkan. Hal tersebut dapat dilihat secara visual bahwa air pada bengawan Solo terlihat sangat keruh di sepanjang sungai dari hulu hingga hilir sungai. Sedimentasi yang terjadi pada sungai tersebut diindikasikan merupakan dampak erosi yang di sebabkan oleh adanya perubahan tata guna lahan yang kurang memperhatikan aspek lingkungan. Salah satu dampak yang ditimbulkan oleh sedimentasi sungai adalah perubahan morfologi sungai misalnya pendangkalan pada dasar sungai. Pendangkalan ini mengakibatkan berkurangnya daya tampung yang dapat meningkatkan potensi terjadinya banjir disepanjang alur sungai. Pengukuran angkutan sedimen biasanya diukur secara langsung dengan alat sediment sampler. Sedangkan banyak teori maupun pendekatan metode yang dapat digunakan untuk mengetahuiangkutan sedimen, beberapa diantaranya Ackers-White, Engelund-Hansen, Laursen, Meyer-Peter Muller, Tofalleti dan Yang. Pemilihan teori maupun pemilihan metode yang tepat untuk mengukur angkutan sedimen di Bengawan Solo belum pernah dilakukan. Oleh sebab itu, metode pendekatan tersebut perlu commit dicoba. to user 1

16 digilib.uns.ac.id RUMUSAN MASALAH Berdasarkan uraian latar belakang, dapat dirumuskan masalah sebagai berikut: a. Bagaimana karakteristik angkutan sedimen pada Bengawan Solo Ruas Serenan-Cepu? b. Apa metode pendekatan yang tepat untuk menganalisis angkutan sedimen Bengawan SoloRuas Serenan-Cepu? 1.3 BATASAN MASALAH Untuk membatasi permasalahan agar penelitian ini lebih terarah dan tidak meluas, maka perlu adanya pembatasan sebagai berikut: a. Lokasi penelitian adalah ruas Bengawan Solo dari Jembatan Serenan hingga Jembatan Cepu. b. Data geometri sungai yang berupa long profile dan crosssection diperoleh dari Balai Sungai. c. Sampel sedimen diambil Pada Bulan Desember 2012-Januari2013. d. Sampel sedimen yang diambil adalah suspended sediment. 1.4 TUJUAN PENELITIAN Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah: a. Mengetahui karakteristik angkutan sedimen Bengawan Solo Ruas Serenan- Cepu. b. Memperoleh metode pendekatan yang tepat untuk menganalisis angkutan sedimen pada Bengawan Solo Ruas Serenan-cepu.

17 digilib.uns.ac.id MANFAAT PENELITIAN 1. Manfaat teoritis, sebagai tambahan informasi dalam analisis angkutan sedimen. 2. Manfaat praktis yang diperoleh yaitu memberikan tambahan informasi mengenai karakteristik angkutan sedimen yang ada di Bengawan Solo antara jembatan Serenan sampai jembatan Cepu.

18 digilib.uns.ac.id BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 TINJAUAN PUSTAKA Penelitian mengenai analisis sedimen sudah sering dilakukan di Indonesia pada berbagai sungai dan saluran. Diantaranya, Sucipto (2008) meneliti tentang sedimen di Sungai Kaligarang, Semarang dengan laju sedimentasi sebesar ,36 ton/tahun. Tedjo M. (2010) juga melakukan optimasi parameter angkutan sedimen yang disimulasikan kedalam tangki dan membandingkan dengan hasil sedimen layang observasi pada sungai Lusi di Kabupaten Blora, Jawa Tengah. Penelitian tersebut memberikan hasil keluaran model dengan akurasi yang baik dengan kesalahan relatif sebesar 0,0001 % dan koefisien korelasi yang terjadi sebesar 0,9620. Ismail (2008) mencoba memprediksi sedimentasi Kali Mas di Surabaya dengan berbagai metode untuk bed load yaitu Meyer-Peter Muler, Einstein, dan Frijlink yang mempunyai laju sedimen masingmasing metode sebesar1 6,9 m3/hari, 0,12 m3/hari, dan 5,56 m3/hari. JB. Sunardi (2010) menemukan bahwa metode Madsen dan Grant (1976) dapat dipakai sebagai analisis angkutan sedimen pada kombinasi aliran searah dan gelombang dengan dilakukan modifikasi formula. Mochammad Fadlun (2009) melakukan penelitian pengendalian sedimen di Sungai Deli dengan menggunakan berbagai macam metode dan akhirnya dipilih metode Meyer-Peter Muler dengan nilai chisquare sebesar 0,0193 yang sesuai dengan kondisi pada sungai Deli. Sedangkan penelitian ini mengkaji angkutan sedimen pada Bengawan Solo dengan pendekatan metode yang seperti dilakukan pada peneliti-peneliti yang lain, yaitu membandingkan nilai angkutan sedimen yang diperoleh dari hasil observasi dengan teori yang ada. 4

19 digilib.uns.ac.id Aliran Sungai Bambang Triatmodjo (1993) menyatakan bahwa aliran mantap (steady flow) terjadi apabila variabel aliran yang berupa kecepatan, tekanan, rapat massa, tampang aliran dan debit aliran dalam suatu titik tidak mengalami perubahan terhadap waktu. Steady flow terbagi menjadi dua macam sifat aliran yaitu Aliran seragam (uniform flow) dan aliran tak seragam (non uniform flow). Aliran tak mantap (unsteady flow) terjadi apabila variabel aliran dalam suatu titik berubah terhadap waktu. Karena keterbatasan data, penelitian ini mengasumsikan aliran pada Bengawan Solosebagai sungai dengan aliran mantap (steady flow) Sedimen Sedimentasi adalah proses terangkutnya material-material padat dari berbagai ukuran oleh suatu aliran air maupun angin yang diendapkan pada tempat tertentu. Selanjutnya material-maerial padat yang terangkut pada proses sedimentasi biasa disebut sedimen (Arsyad dalam Kelompok Kerja Erosi dan Sedimentasi, 2002). Menurut Van Rijn (dalam Gary W. Brunner, 2010) Aliran air akan membawa hanyut bahan-bahan sedimen, yang menurut mekanisme pengangkutannya dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam, yaitu muatan dasar (bed load) dan muatan melayang (suspended load). Kriteria umum dalam penentuan muatan layang ialah perbandingan antara kecepatan gesek (U*) dan kecepatan jatuh (W), yaitu apabila U*/W> 1,5 maka termasuk sebagai muatan melayang. Sedangkan untuk muatan dasar dibatasi bahwa elevasi partikel pada saat pergerakannya di dalam air maksimum 2 sampai 3 kali dari ukuran diameter butirnya, jika lebih dari itu maka termasuk muatan melayang.

20 digilib.uns.ac.id 6 Parameter-parameter yang digunakan pada perhitungan angkutan sedimen antara lain kecepatan saluran, diameter rata-rata dan diameter yang mewakili partikel sedimen, massa jenis dari air maupun sedimen, suhu, serta morfologi sungai. Tidak semua pendekatan angkutan sedimen menggunakan parameter tersebut, tetapi ada beberapa faktor koreksi untuk menyesuaikan rumus-rumus dasar dalam pengukuran angkutan sedimen (Gary W. Brunner, 2010). Banyak peneliti memakai beberapa persamaan dan membandingkannya dengan observasi lapangan untuk memperoleh persamaan yang cocok dengan kondisi lapangan. Persamaan angkutan sedimen beban total dapat diklasifikasikan dalam tiga bagian (Julien dalam R. J. Kodoatie, 2001): 1. Persamaan berdasarkan advection-diffusion, seperti Einsten, Toffalett, Colby dan Simons Li Fullerton. Dua metode terakhir merupakan penyederhanaan metode Einsten. 2. Persamaan berdasarkan konsep energy dan kuat arus (stream power), seperti Laursen, Bagnold, Engelund-Hansen, Ackers-White dan Yang. 3. Persamaan berdasarkan analisis regresi dari data komprehensif, seperti Shen- Hung, Brownlie, Karim-Kennedy dan Karim. Penelitian ini juga membandingkan hasil angkutan sedimen pada obervasi lapangan dengan analisis menggunakan persamaan yang diusulkan oleh Ackers- White, Engelund-Hansen, Tofalleti, Laursen, Meyer-Peter Muller Toffaleti dan Yang.

21 digilib.uns.ac.id LANDASAN TEORI Aliran Mantap (Steady Flow) Aliran steady flow didasarkan pada persamaan energi yang dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: 2 2 2v2 1v1 Y2 Z2 Y1 Z1 h e 2g 2g dengan: Y 1, Y 2 = kedalaman aliran (m) Z 1, Z 2 = elevasi dasar saluran (m) v 1, v 2 = kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m²/s) α 1, α 2 = koefisien bobot kecepatan g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) he = kehilangan tinggi energi (m) (2.1) Rumus persamaan energi diilustrasikan pada Gambar 2.1. Gambar 2.1 Ilustrasi rumus persamanaan energi pada aliran mantap Koefisien Kekasaran Manning Koefisienkekasaran manning menurut SK SNI 2830:2008 ditampilkan dalam Tabel 2.1.

22 digilib.uns.ac.id 8 Tabel 2.1 Koefisien Kekasaran Manning Kondisi dan tipe alur Kekasaran Manning Min normal Maks A. Sungai Kecil (Lebat muka air < 30 m) I. Mengalir pada Dataran rendah 1. Alur Bersih, lurus, elevasi muka air penuh, tidak ada celah atau bagian yang dalam 0,025 0,030 0, Sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu dan rumput tanaman 0,030 0,035 0, Alur Bersih, melingkar, dengan bagian dalam dan dangkal 0,033 0,040 0, Sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu dan rumput tanaman 0,035 0,045 0, Sama seperti diatas tetapi elevasi muka air lebih rendah dan lebih banyak perubahan kemiringan dan lebar 0,040 0,048 0, sama seperti diatas tetapi lebih banyak batu 0,045 0,050 0, Penggal sungai dengan aliran pelan, penuh rumput, dengan kolam yang dalam 0,050 0,070 0, Alur banyak rumput, alur-alur yang dalam atau lintasan banjir II. dengan tegakan pohon dan semak 0,075 0,100 0,150 Sungai pengunungan, pada alur tidak ada vegetasi, tebing sungai curam, pohonan semak pada tebing tenggelam saat muka air tinggi 1. Dasar sungai ; Krikil, Krakal, dengan beberapa batu-batu besar 0,030 0,040 0, dasar sungai ; Krakal dengan batu-batu besar 0,040 0,050 0,070 B. Bantaran Banjir I. Bantaran untuk padang gembalaan (padang rumput), tanpa semak belukar 1. Rumput rendah 0,025 0,030 0, Rumput Tinggi 0,030 0,035 0,050 II. III. IV. Bantaran untuk tegalan 1. Tidak ada tanaman 0,020 0,030 0, Tanaman dewasa ditanam berderet 0,025 0,035 0, Tanaman dewasa ditanam tidak berderet 0,030 0,040 0,050 Bantaran ditumbuhi semak belukar 1. Semak jarang, rumput lebat 0,035 0,050 0, Semak dan pohon jarang 0,040 0,060 0, Semak sedang sampai lebat 0,070 0,100 0,160 Bantaran dengan pohon-pohon 1. Pohon ditanam rapat, pohon lurus 0,110 0,150 0, Tanah yang dibersihkan dengan tunggul tanaman, yang tidak tumbuh 0,030 0,040 0, Sama seperti diatas, tetapi tunggul kayu ditumbuhi daun lebat 0,050 0,060 0, Tagekan pohon rapat, pohon yang rendah sedikit, sedikit semak belukar, tinggi muka air dibawah ranting pohon 0,080 0,100 0, Sama Seperti diatas, tetapi tinggi muka air banjir mencapai ranting pohon 0,100 0,120 0,160 C. Sungai besar (lebar muka air banjir > 30 m) Nilai n lebih rendah dari sungai kecil pada kondisi yang sama, sebab tebing sungai relatif lebih kecil dari luas tampang basah, sehingga tahanan geser lebih kecil I. Mengalir pada Dataran rendah 1. Bagian yang teratur tanpa batu-batu besar dan semak 0,025-0, bagian yang tidak teratur dan kasar 0,035-0,100 Sumber: SNI 2830:2008

23 digilib.uns.ac.id Sedimen a. Butiran sedimen Bentuk butiran akan mempengaruhi kecepatan endap partikel. Butiran yang pipih mempunyai kecepatan endap lebih kecil dan lebih sulit bergerak daripada butiran yang berbentuk relatif bulat. Untuk menganalisis sedimen, diperlukan data-data diameter sedimen yang mewakili. Diameter sedimen yang mewakili meliputi D 50, D 84 dan D 90. Angka indeks merupakan nilai prosentase diameter butiran pada distribusi butiran sedimen. Ukuran kelas angka standar berdasarkan pada skala klasifikasi American Geophysical Union (AGU) ditunjukkan pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Klasifikasi Material Sedimen Berdasarkan Pada Skala Klasifikasi American Geophysical Union (AGU) No Sediment Material Grain Diameter Range (mm) Geometric Median Diameter (mm) 1 Clay 0,002 0,004 0,003 2 Very Fine Silt 0,004 0,008 0,006 3 Fine Silt 0,008 0,016 0,011 4 Medium Silt 0,016 0,032 0,023 5 Coarse Silt 0,032 0,0625 0,045 6 Very Fine Sand 0,0625 0,125 0,088 7 Fine Sand 0,125 0,25 0,177 8 Medium Sand 0,25 0,5 0,354 9 Coarse Sand 0,5 1 0, Very Coarse Sand 1 2 1,41 11 Very Fine Gravel 2 4 2,83 12 Fine Gravel 4 8 5,66 13 Medium Gravel ,3 14 Coarse Gravel ,6 15 Very Coarse Gravel ,3 16 Small Cobbles ,5 17 Large Cobbles Small Boulders Medium Boulders Large Boulders Sumber: Gary W Brunner, 2010

24 digilib.uns.ac.id 10 b. Kerapatan Massa Sedimen umumnya berasal dari peristiwa disintegrasi batuan. Rapat massa butiran sedimen umumnya tidak banyak berbeda. Karena kondisi dominan dalam sedimen alam, maka nilai rapat massa dianggap s = 2650 kg/m 3. Untuk lempung s = kg/m 3. c. Konsentrasi Sedimen Melayang Konsentrasi sedimen melayang merupakan perbandingan jumlah sedimen yang terkandung dalam air. Konsentrasi ditentukan dengan rumus: Ws Vas 6 C x10 (2.2) dengan, C = Konsentrasi sedimen (mg/lt) Ws = Berat sedimen kering (gr) Vas = Volume air sampel (ml) d. Angkutan Sedimen Untuk menetukan angkutan sedimen pada saat pengukuran menggunakan persamaan sebagai berikut: Q s = k.c.q dengan, Q s = angkutan sedimen (ton/hari) k = faktor konversi satuan (= 0,0864) C = konsentrasi sedimen (mg/l) Q = debit aliran sungai (m 3 /s) e. Kecepatan Endap (2.3) Kecepatan endap () sangat penting dalam masalah suspensi dan sedimentasi.kecepatan endap ditentukan oleh persamaan kesetimbangan antara berat butir dalam air dan berat butir mengendap. Rubey (Gary W. Burnner, 2010) menyarankan kecepatan endap pada commit tanah to menggunakan user rumus:

25 digilib.uns.ac.id 11 ω F g.d.(ρ 1) (2.4) dengan, 1 s v 36.v F1 (2.5) g.d.(ρ 1) g.d.(ρ 1) s dengan, d = diameter butiran (m) s = rapat massa butir v = Viskositas Kinematik (m 2 /s) F 1 = koefisien endap = kecepatan endap (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) s Angkutan Sedimen Angkutan sedimen dapat dihitung dengan rumus-rumus yang telah dikembangkan pada penelitian-penelitan sebelumnya. Jangkauan parameter pada masing-masing rumus tidak dibatasi. Gary W. Burner (2010) menyatakan bahwa jangkauan parameter yang disajikan pada Tabel 2.3 hanya merupakan pedoman awal untuk memilih metode mana yang akan digunakan, karena hasil perhitungan dengan rumus tersebut bernilai baik dengan parameter yang berada diluar jangkauan yang tersaji pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Kisaran Jangkauan Parameter pada Analisis Angkutan Sedimen Metode Diameter (mm) Toffaleti 0,062-4,0 diameter median (mm) specific gravity Kecepatan (fps) Kedalaman (ft) 0,04-7,00-1,0-2,7 0,07-7,1 0,01-1,4-0,19-0,93-0,65-6,34 0,19-1,33-0, ,068-9,4 0, , ,25-4,0 1,2-9,4 0,03-3,9 0,095-0,91-0,7-7,8 0,07-56,7 Yang 0,15-1, , ,04-50 Sumber: Gary W Brunner, 2010 gradien energi Ackers- White Engelund- Hansen Laursen (Copeland) Meyer-Peter Muller 0, ,037 0, ,019 0, ,025 0,0004-0,02 0, ,019 0, ,029 lebar saluran (ft) 0, , ,5-6,6 0, ,

26 digilib.uns.ac.id 12 a. Ackers-White Persamaan Ackers-White dikembangkan berdasarkan pada dimensi partikel, mobilitas dan transport sedimen. Persamaan ini menggunakan parameter yang tidak berdimensi. Parameter tersebut digunakan untuk membedakan antara ukuran sedimen halus, transisi dan kasar. Pada kondisi tertentu, sedimen halus berupa lempung yang ukurannya <0,04 mm dan sedimen kasar berupa pasir yang ukurannya >2,5 mm. Rumus umum angkutan sedimen dengan metode Ackers- White sebagai berikut (Gary W Brunner, 2010): Ggr.s.ds X n u* (2.6) D. V Fgr G 1 gr C. A (2.7) dengan, X = Konsentrasi sedimen (ppm) G gr = Parameter angkutan sedimen s = Specific gravity sedimen d s = Diameter partikel rata-rata (m) D = Kedalaman efektif (m) u* = Kecepatan geser (m/s) V = Kecepatan aliran rata-rata untuk saluran (m/s) n = Eksponen transisi tergantung ukuran sedimen C = Koefisien fungsi angkutan sedimen F gr = Parameter mobilitas sedimen A = Parameter mobilitas sedimen kritis b. Engelund-Hansen Persamaan Engelund-Hansen berdasarkan data saluran dengan ukuran sedimen antara 0,19-0,93 mm. Rumus umum Engelund-Hansen sebagai berikut: g s 0,05 V s 2 d50 0 s 1 s d g 3/ 2 dengan, g s = Konsentrasi sedimen (ton/s) w = Berat jenis air (ton/m 3 ) 50 (2.8)

27 digilib.uns.ac.id 13 s = Berat jenis butiran (ton/m 3 ) V = Rata-rata kecepatan saluran (m 2 /s) τ o = Tegangan dasar saluran rata-rata (ton/m 2 ) d 50 = Ukuran butiran 50% (m) c. Laursen (Coupeland) Metode ini berasal dari kombinasi analisis kualitatif, percobaan asli, dan data tambahan. Transportasi sedimen berdasarkan karakteristik hidrolik kecepatan ratarata saluran, kedalaman aliran, gradien energi, dan pada karakteristik gradasi sedimen dan kecepatan jatuh. Kisaran penerapan diameter partikel rata-rata adalah 0, mm. Rumus yang digunakan sebagai berikut: 7 / 6 ds 0 u* C m 0,01 1 f D c (2.9) dengan, C m = Konsentrasi sedimen (ton/m 3 ) G = Berat jenis air (ton/m 3 ) d s = Diameter partikel rata-rata (m) D = Kedalaman efektif aliran (m) τ o = Tegangan geser butiran dasar (ton/m 2 ) τ c = Tegangan geser dasar maksimum (ton/m 2 ) u * f =Perbandingan rasio kecepatan geser sampai kecepatan jatuh sesuai definisi dari Laursen d. Toffaleti Metode Toffaleti adalah hasil modifikasi dari fungsi sedimen total Einstein yang mememacahkan sedimen melayang menjadi zona vertikal, menggandakan 2 dimensi gerakan sedimen. Empat zona yang digunakan untuk distribusi sedimen adalah zona atas, zona tengah, zona bawah, dan zona dasar. Transportasi sedimen dihitung secara independen untuk setiap zona dan dijumlahkan untuk sampai pada angkutan sedimen total. Metode ini dikembangkan dengan menggunakan data lengkap dari data saluran dan data lapangan. Percobaan saluran commit menggunakan to user partikel sedimen dengan

28 digilib.uns.ac.id 14 diameter rata-rata berkisar 0,3-0,93 mm, namun kesuksesan aplikasi dari metode Toffaleti menunjukkan bahwa diameter partikel rata-rata serendah 0,095 mm dapat diterima. Persamaan transportasi umum untuk fungsi Toffaleti untuk ukuran butiran diwakili oleh: g g ssl ssm R 11,24 M R 11,24 M 1n 0,756z v 1 n 0,244z v 2d 0,765z 1 R 2,5 1 n v 1nv 0,756z m n z v z R 11,24 1n z v (2.10) (2.11) g ssu R 11,24 M 0.244z 0,5z R 1nv 1,5 R 2,5 1 n 1,5 z v z R 2,5 1n 1,5 z v (2.12) g M g sb s 1nv 0,756z 2d M (2.13) L m 0,765znv 1 n VR 43,2C (2.14) ssl ssm v g g g g (2.15) ssu sb dengan, g ssl = Angkutan sedimen melayang di zona bawah (ton/hari/ft) g ssm = Angkutan sedimen melayang di zona tengah (ton/hari/ft) g ssu = Angkutan sedimen melayang di zona atas (ton/hari/ft) g sb = Angkutan sedimen dasar (ton/hari/ft) g s = Angkutan sedimen total (ton/hari/ft) M = Parameter Konsentrasi sedimen C L = Konsentrasi sedimen di zona bawah (ppm) R = Jari-jari hidrolis (ft) d m = Diameter rerata butiran (ft) z = Koefisien hubungan antara sedimen dan karakteristik hidrolis = Koefisien suhu n v e. Meyer-Peter-Muller Persamaan Meyer-Peter Müller didasarkan pada data eksperimen telah diuji secara luas dan digunakan untuk sungai commit dengan to user sedimen yang relatif kasar. Tingkat

29 digilib.uns.ac.id 15 angkutan sebanding dengan perbedaan antara tegangan geser rerata yang bekerja pada butiran dan tegangan geser kritis. Persamaan angkutan umum untuk fungsi Meyer-Peter Müller adalah: k 3/2 1/3 2/3 r DS =0.047( - )d g 2/3 s m s r' k g s - s (2.16) dengan: g s = Satuan angkutan sedimen (ton/s/m) k r = Koefisien kekasaran k r = Koefisien kekasaran berdasarkan butiran γ = Berat jenis air (ton/m 3 ) γ s = Berat jenis sedimen (ton/m 3 ) g = Percepatan grafitasi(m/s 2 ) d m = Diameter partikel rata-rata (m) R = Radius hidrolik (m) S = Energi gradien f. Yang Yang (Dalam Gary W. Brunner, 2010) mengusulkan konsentrasi sedimen dengan ukuran butiran kurang dari 2 mm dapat dihitung dengan persamaan:. d si u* 5,435 0,286.log 0,457.log. d si u* log C 1,799 0,409.log 0,314.log t (2.17) V. S Vcr. S.log Untuk butiran yang lebih dari 2 mm bisa dihitung dengan rumus: log C t dengan, Ct. d si 6,681 0,633.log. d si 2,784 0,305.log V. S Vcr. S.log u* 4,816.log u * 0,282.log = Konsentrasi sedimen (ppm) (2.18)

30 digilib.uns.ac.id 16 d m v u x S V V cr = kecepatan endap (m/s) = diameter butiran (m) = Viskositas Kinematik (m 2 /s) = kecepatan geser (m/s) = rapat massa butir = kecepatan aliran (m/s) = Kecepatan kritis (m/s)

31 digilib.uns.ac.id BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 LOKASI PENGAMBILAN SAMPEL Lokasi pengambilan sampel sedimen terletak pada ruas Bengawan Solo Pada empat titik, yaitu jembatan Serenan, Jembatan Jurug, Jembatan Kajangan, dan Jembatan Cepu dengan panjang 220 km dan lebar berkisar 50 hingga 150 meter. Lokasi pengambilan sampel ditentukan berdasarkan letak AWLR. Ruas Serenan- Cepu dipilih mengingat ruas tersebut dapat dikatakan mewakili Bengawan Solo dari Hulu hingga hilir.lokasi pengambilan dapat dilihat pada Gambar 3.1. Gambar 3.1 Lokasi Pengambilan sampel 17

32 digilib.uns.ac.id DATA YANG DIPERLUKAN Untuk dapat menentukan kandungan sedimen dengan observasi dan analitis maka diperlukan data sebagai berikut: 1. Data Sekunder, Data sekunder yang digunakan pada penelitian ini adalah data geometri Sungai, Berupa peta dan data penampang melintang (Cross Section) sungai hasil pengukuran. Data geometri diperoleh dari Balai Sungai Surakarta. 2. Data Primer, data primer yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari sampel sedimen yang telah diuji di Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Sebelas Maret untuk diteliti kandungan sedimen, berat jenis, serta gradasi butiran sedimen. Parameter-parameter yang nilainya belum diketahui ditentukan dengan beberapa asumsi, diantaranya kekasaran maning, koefisien ekspansi dan koefisien konstraksi dengan asumsi besaran berturut-turut 0,07, 0,3 dan 0, METODE PENGAMBILAN SAMPEL Pengambilan sampel sedimen berdasarkan SNI 3414:2008 dilakukan setelah pengambilan data debit aktual. Peralatan yang digunakan saat pengambilan sampel adalah: a. Roll meter b. Stopwatch dan arloji c. Current meter Current meter, digunakan untuk menentukan kecepatan aliran sungai yang dapat dilihat pada Gambar 3.2.

33 digilib.uns.ac.id 19 Gambar 3.2 Current meter dengan Nomer Kincir d. Sediment sampler Sediment sampler yang digunakan adalah sedimen sampler jenis USDH-48 seperti pada Gambar 3.3. Keterangan: 1. Nouzel 2. Lubang udara 3. Tongkat pemegang 4. Botol sampel 5. Pengunci pengait botl sampel 6. Lubang penempatan tongkat pemegang Gambar 3.3 Sediment Sampler jenis USDH-48 e. Kartu pengukuran debit f. Botol 500 ml, tiga buah g. Kalkulator h. Data TMA dari AWLR i. Cross Section tampang

34 digilib.uns.ac.id 20 Sedangkan langkah-langkah yang dilakukan saat pengambilan sampel sebagai berikut: 1. Mengukur debit aktual a. Menentukan jumlah titik pengambilan di setiap penampang melintang yang dapat dilihat pada Gambar 3.4. Umumnya setiap penampang melintang dibagi menjadi 3 sampai 10 bagian. Keterangan: qi = Debit pada setiap sub penampang ke i/n (m³/s) S qi = Jarak antara titik pengambilan terhadap titik awal (m) Gambar 3.4 Sketsa Lokasi Pengambilan Sampel b. Meninjau TMA yang terjadi c. Menyiapkan, memeriksa dan merakit alat ukur debit (current meter) d. Mengisi formulir untuk pengukuran debit e. Menghitung besar debit pada setiap penampang melintang f. Menghitung debit total (Q total ) dari setiap penampang melintang. 2. Mengambil Sampel Sedimen Sampel sedimen diambil dengan sedimen sampler dengan penentuan lokasi yang berada pada lokasi 1/6 Q total, 3/6 Q total dan 5/6 Q total.

35 digilib.uns.ac.id PENGOLAHAN DATA Pengambilan sampel dilakukan untuk mendapatkan data debit aktual dan sampel sedimen. Data debit aktual dan geometri sungai diolah dengan analisis steady flow untuk mendapatkan parameter sungai yang meliputi debit, elevasi muka air, kecepatan, luas basah dan lebar permukaan. Sampel sedimen diuji di laboratorium supaya diketahui karakeristik butiran yang meliputi kandungan sedimen, berat jenis, serta gradasi butiran sedimen. Setelah data terkumpul, maka dilakukan analisis kandungan sedimen pada ruas Bengawan Solo dengan dengan bantuan program aplikasi HEC-RAS memakai persamaan Ackers-White, Laursen-Copeland, Engelund-Hansen, Toffaleti, Meyer-Peter-Muller, Yang dan kecepatan endap dihitung dengan teori Rubey.

36 digilib.uns.ac.id TAHAPAN PENELITIAN Tahapan penelitian ditunjukkan pada Gambar 3.5. Mulai Pengukuran Debit Aktual dan Pengambilan Sampel Sedimen Geometri Sungai Debit Aktual Sampel Sedimen Analisis Steady flow Dengan Program HEC-RAS Analisis Butiran (Lab. Mekanika Tanah UNS) Parameter Aliran debit,elevasi muka air, kecepatan, luas basah, lebar permukaan Parameter Sedimen - Berat Jenis - Konsentrasi - Distribusi Ukuran (D50, D84, D90) Analisis Angkutan Sedimen Dengan Program HEC-RAS Angkutan Sedimen Selesai Gambar 3.5 Diagram Penelitian

37 digilib.uns.ac.id BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 LETAK PENGAMBILAN SAMPEL Pengambilan sampel didahului dengan pengukuran debit pada suatu tampang sungai dengan menggunakan peralatan current meter. Dari pengukuran secara langsung, debit yang terjadi yang terjadi pada Serenan = 67,039 m 3 /s, Jurug = 133,421 m 3 /s, Kajangan = 174,478 m 3 /s dan Cepu = 313,933m 3 /s. Penentuan letak pengambilan sampel diambil dari debit aktual yang terjadi pada 1/6Q, 3/6Q dan 5/6Q. Tabel 4.1 menunjukan letak pengambilan debit pada tampang pengambilan. Tabel 4.1 Titik Pengambilan Sampel Sedimen No Lokasi Q total Nama Letak (m 3 /s) Sampel (m) Dari 1. S-1/6Q 10,8 Kanan Sungai 2. SERENAN 67,039 S-3/6Q 22,8 Kanan Sungai 3. S-5/6Q 9,8 As Pilar 4. J-1/6Q 11,8 Kiri Sungai 5. JURUG 133,421 J-3/6Q 10,1 As Pilar 6. J-5/6Q 25,4 As Pilar 7. K-1/6Q 14,3 Kiri Sungai 8. KAJANGAN 174,478 K-3/6Q 8,6 As Pilar ke-1 9. K-5/6Q 21,8 As Pilar ke C-1/6Q 17,08 Kiri Sungai 11. CEPU 313,933 C-3/6Q 7,51 As Pilar ke C-5/6Q 33,39 As Pilar ke ANALISIS BUTIRAN SEDIMEN Analisis butiran sedimen meliputi pengujian konsentrasi sedimen, berat jenis sedimen, serta analisis distribusi butiran sedimen. Pengujian sampel sedimen dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Universitas Sebelas Maret Surakarta. 23

38 digilib.uns.ac.id Konsentrasi Sedimen Besarnya kandungan sedimen pada berbagai titik pengambilan dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Konsentrasi Sedimen (C t ) No Nama Sampel (mg/l) 1. S-1/6Q S-3/6Q S-5/6Q J-1/6Q J-3/6Q J-5/6Q K-1/6Q K-3/6Q K-5/6Q C-1/6Q C-3/6Q C-5/6Q 627 C t C trerata (mg/l) Berat Jenis Sedimen Besarnya berat jenis sedimen untuk setiap titik lokasi pengambilan dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Berat Jenis Sedimen (Gs) No Nama Sampel Gs Gs rerata 1. S-1/6Q - 2. S-3/6Q 2, S-5/6Q 4, J-1/6Q 3, J-3/6Q 3, J-5/6Q 3, K-1/6Q 2, K-3/6Q 2, K-5/6Q 2, C-1/6Q 2, C-3/6Q 1, C-5/6Q 2,280 3,506 3,105 2,563 2,356

39 digilib.uns.ac.id 25 Berat jenis butiran pada daerah hulu sungai menunjukkan butiran yang sangat berat. Sedangkan pada daerah hilir, berat jenis material yang di bawa oleh aliran menunjukkan berat jenis material yang lebih ringan dibandingkan dibagian hulu. Dari Tabel 4.3, didapat rata-rata berat jenis sedimen sebesar 3, Distribusi butiran Butiran sedimen melayang pada semua sampel sedimen merupkan butiran yang lolos saringan 0,075 mm sehingga dilakukan pengujian menggunakan hidrometer. Hasil pengujian hidrometer ditunjukkan pada Tabel 4.4 dan Tabel 4.5. Tabel 4.4 Distribusi butiran Sedimen Serenan dan Jurug Diameter persen lolos (%) butiran (mm) S-1/6Q S-3/6Q S-5/6Q J-1/6Q J-3/6Q J-5/6Q 0, ,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 0, ,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 0, ,65 20,99 22,15 21,27 24,16 23,63 0, ,65 20,99 21,45 21,27 23,89 23,63 0, ,49 18,65 20,99 21,01 23,37 23,63 0, ,49 18,65 20,52 21,01 22,58 23,11 0, ,32 18,65 19,35 21,01 22,58 21,79 0, ,32 16,32 18,65 20,48 22,32 21,01 0, ,32 16,32 18,65 20,48 22,32 21,01 0, ,32 16,32 18,65 20,48 22,32 21,01 Tabel 4.5 Distribusi butiran Sedimen Kajangan dan Cepu Diameter persen lolos (%) butiran(mm) K-1/6Q K-3/6Q K-5/6Q C-1/6Q C-3/6Q C-5/6Q 0, ,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 0, ,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 0, ,87 24,60 24,87 26,06 25,77 23,46 0, ,60 23,23 24,60 24,61 25,19 23,17 0, ,78 22,14 23,23 23,46 23,17 22,88 0, ,41 21,87 21,87 23,17 23,17 22,88 0, ,87 21,87 21,87 23,17 23,17 22,59 0, ,59 21,87 21,87 22,88 23,17 22,59 0, ,32 21,59 21,32 22,30 23,17 22,30 0, ,32 21,59 21,32 21,72 23,17 22,30

40 digilib.uns.ac.id 26 Dari pengujian gradasi tersebut, diperoleh nilai diameter butiran sedimen yang mewakili yang akan digunakan untuk proses perhitungan selanjutnya. Diameter butiran yang mewakili ditunjukkan pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Diameter Butiran yang Mewakili Perhitungan Sampel D 90 D 84 D 50 S-1/6Q 0,0693 0,066 0,0504 S-3/6Q 0,069 0,0657 0,0496 S-5/6Q 0,0689 0,0656 0,0493 J-1/6Q 0,0707 0,0683 0,0559 J-3/6Q 0,0705 0,0679 0,0551 J-5/6Q 0,0705 0,068 0,0552 K-1/6Q 0,0709 0,0686 0,0568 K-3/6Q 0,0709 0,0686 0,0568 K-5/6Q 0,0709 0,0686 0,0568 C-1/6Q 0,0718 0,0699 0,0602 C-3/6Q 0,0718 0,0699 0,0603 C-5/6Q 0,0719 0,0702 0,0609 Dari perhitungan D 50 diperoleh diameter median butiran berkisar 0,04-0,06 mm, sehingga sedimen masuk dalam katagori Coarse Silt Berdasarkan Pada Skala Klasifikasi American Geophysical Union (AGU) seperti pada Tabel ANALISIS ALIRAN SUNGAI Analisis Steady flow memerlukan beberapa paramater diantaranya geometri long profile dan cross section dari jembatan Serenan sampai jembatan Cepu serta cross section. Cross section yang diinputkan berjumlah 88 buah yang terdiri dari cross section Jembatan serenan yang berada pada STA 88, Jembatan Jurug pada STA 82, jembatan Kajangan pada STA 40 dan jembatan Cepu pada STA 0. Koefisien manning diasumsikan 0,070. Debit yang digunakan adalah debit pengukuran aktual yaitu di jembatan Serenan sebesar 67,039 m 3 /s, di jembatan Jurug sebesar 133,421 m 3 /s, di jembatan Kajangan sebesar 174,478 m 3 /s dan di jembatan Cepu sebesar 313,933 m 3 /s. Batas hulu menggunakan tinggi muka air yang telah diketahui dari data AWLR sebesar 1,61 m sedangkan pada batas hilir menggunakan critical depth. Profil commit memanjang to user dari ruas Bengawan Solo seperti

41 Elevation (m) perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 27 yang ditampilkan pada Gambar 4.1. Hasil analisis steady flow berupa parameter sungai yang akan digunakan dalam perhitungan angkutan sedimen ditampilkan pada Tabel SERENAN-CEPU US met Plan: Plan 01 01/02/2013 Bengaw an Solo Serenan-Cepu Legend EG PF 1 WS PF 1 Crit PF 1 60 Ground Main Channel Distance (m) Gambar 4.1 Profil Memanjang Bengawan Solo STA Sungai Tabel 4.7 Parameter Sungai Hasil Analisis Debit Aktual Serenan (STA 88) Jurug (STA 82) Kajangan (STA 40) Cepu (STA 0) Debit (m3/s) 67,04 133,42 174,48 313,93 El. Min. saluran (m) 84,15 77,4 48,84 16,29 El. Muka air (m) 85,96 81,28 57,62 19,17 El. Energi (m) 86,01 81,3 57,62 20,02 E.G. Slope (m/m) 0, , , ,03784 Kecepatan (m/s) 1,01 0,65 0,27 4,11 Luas basah (m2) 66,21 203,79 658,15 78,15 Lebar permukaan (m) 56,73 80,63 114,68 47,38 Angka Froude 0,3 0,13 0,04 0, ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN Berdasarkan persamaan 2.3 dengan variabel nilai debit pengukuran yang tercantum pada Tabel 4.1. Faktor commit k sebesar to user 0,0864 serta konsentrasi sedimen

42 digilib.uns.ac.id 28 melayang (C) tercantum pada Tabel 4.2 didapatkan besaran angkutan sedimen melayang yang diperolehmelalui data observasi pada dapat dilihat padatabel 4.8. Tabel 4.8 Angkutan Sedimen dari Data Observasi Lapangan No Nama Sampel Qs Qs rerata (ton/hari) (ton/hari) 1. S-1/6Q 579,21 2. S-3/6Q 1737, ,90 3. S-5/6Q 3217,86 4. J-1/6Q 1099,39 5. J-3/6Q 3842, ,52 6. J-5/6Q 7044,64 7. K-1/6Q 1120,95 8. K-3/6Q 3675, ,35 9. K-5/6Q 5878, C-1/6Q 2687, C-3/6Q 13712, , C-5/6Q 14171,81 Analisis angkutan sedimen secara analisis juga dihitung dengan menggunakan metode Ackers-White, Laursen-Copeland, Toffaleti, Engelund-Hansen, Meyer- Peter-Muller dan Yang. Parameter yang diperlukan dalam analisis angkutan sedimen adalah parameter hasil analisis steady flow, dan analisis butiran sedimen yang bervariasi pada setiap titik pengukuran. Angkutan sedimen dengan enam metode perhitungan angkutan sedimen dapat dilihat pada Tabel 4.9.

43 digilib.uns.ac.id 29 Tabel 4.9 Output Analisis Angkutan Sedimen dengan HEC-RAS STA Metode Total Kelas 1, Clay Kelas 2, VFS Kelas 3, FS Kelas 4, MS Kelas 5, CS Kelas 6, VFA Serenan (88) Jurug (82) Kajangan (40) Cepu (0) Ackers-White 1,7E+25 1,7E+25 1,2E+13 3,1E Engelund-Hansen Laursen (Copeland) 1,1E+09 1,1E Meyer-Peter Muller ,9 24,3 13,08 27, ,1 Toffaleti Yang 8,7E+10 8,7E+10 1,3E Ackers-White 1E+24 1E+24 4,3E+11 6,4E Engelund-Hansen Laursen (Copeland) 4,3E+08 4,3E Meyer-Peter Muller ,2 3,006 5,56 3, ,2 196,8 Toffaleti , Yang 4,5E+09 4,5E Ackers-White 1,7E+30 1,7E+30 4,8E ,4 Engelund-Hansen ,69 49,48 64,17 992,7 393,8 Laursen (Copeland) ,2 553,5 30,08 Meyer-Peter Muller 36,89 11,79 0,1643 0,3159 0, ,42 7,504 Toffaleti ,6 574,9 433, Yang ,1 126,2 33,62 185,7 36,69 Ackers-White 1,4E+26 1,4E+26 4,6E+15 3,1E+09 Engelund-Hansen 1,9E+08 1,5E ,3E+07 1,5E+07 Laursen (Copeland) 5,9E+11 5,9E+11 6,1E+08 3,6E+07 1,3E+07 5,3E Meyer-Peter Muller ,65 40,48 169, Toffaleti Yang 1,1E+14 1,1E+14 1,7E+10 2,4E+08 3,4E+07 8,7E+07 1,1E+07 Keterangan: VFS =Very Fine Silt FS = Fine Silt MS = Medium Silt CS = Coarse Silt VFA = Very Fine Sand 4.5 PEMBAHASAN Output analisis angkutan sedimen terlihat bahwa hanya metode Ackers-White memberikan nilai kandungan yang sangat besar dan terjadi penyimpangan yang sangat jauh sehingga metode Ackers-White tidak bisa digunakan dalam perhitungan angkutan sedimen. Tabel 4.10 menunjukkan perbandingan hasil angkutan sedimen menggunakan metode yang hampir mendekati dengan data angkutan angkutan sedimen dengan cara pengukuran.

44 digilib.uns.ac.id 30 Tabel 4.10 Hasil Perbandingan Angkutan Sedimen Analisis dengan Pengukuran Angkutan Sedimen Lokasi Rasio (ton/hari) Metode analisis pengukuran Kesesuaian Pengukuran Analisis Serenan 1844, Meyer-Peter 0,97 Muller Jurug 3995, Meyer-Peter 5,80 Muller Kajangan 3558, Engelund-Hansen 0,56 Cepu 10190, Meyer-Peter Muller 0,46 Rasio kesesuaian merupakan perbandingan angkutan sedimen hasil pengukuran dengan hasil perhitungan analisis. Hasil pengukuran angkutan sedimen pada Serenan hampir mendekati hasil analisis dengan metode Meyer Peter Muller dengan rasio kesesuaian 0,97. Pada daerah jurug, Metode Meyer Peter Muller dapat dipakai untuk menganalisis angkutan sedimen dengan rasio kesesuaian 5,80. Metode Engelund-Hansen mempunyai rasio kesesuaian terbesar dibandingkan dengan metode yang lain yaitu sebesar 0,56 jika digunakan untuk menganalisis transport sedimen pada daerah kajangan. Pengukuran daerah Cepu, angkutan sedimen yang diukur dengan metode Meyer Peter Muller memberikan rasio kesesuaian yang tebesar jika dibandingkan dengan metode yang lain sebesar 0,46. Hasil analisis angkutan sedimen banyak yang mendekati hasil perhitungan dengan metode Meyer-Peter Muller yang seharusnya metode ini digunakan untuk perhitungan angkutan sedimen bed load. Metode analisis pada berbagai ruas bengawan solo dapat digunakan namun perlu dikalibrasi terlebih dahulu.