STUDI KECEPATAN JATUH SEDIMEN DI PANTAI BERLUMPUR (STUDI KASUS LOKASI PANTAI BUNGA BATUBARA SUMATERA UTARA)

Transkripsi

1 STUDI KECEPATAN JATUH SEDIMEN DI PANTAI BERLUMPUR (STUDI KASUS LOKASI PANTAI BUNGA BATUBARA SUMATERA UTARA) TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas Dan Memenuhi Syarat Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil ADE KHAIRANI BR TOBING BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2 ABSTRAK Pantai Bunga merupakan salah satu dari Pantai Timur Sumatera Utara yang terbentuk dari sedimen kohesif sehingga dapat dikategorikan sebagai pantai yang berlumpur. Pantai berlumpur terjadi di daerah pantai dimana terdapat banyak muara sungai yang membawa sedimen suspensi dalam jumlah besar ke laut. Selain itu kondisi gelombang di pantai berlumpur relatif tenang sehingga tidak mampu membawa sedimen tersebut ke perairan dalam laut lepas. Untuk mengetahui waktu yang diperlukan oleh sedimen suspensi sampai pada dasar maka diambil judul tugas akhir ini Kecepatan Jatuh Sedimen di Pantai Berlumpur. Kajian sedimentasi dilakukan dengan cara menganalisis karakter-karakter sedimen di Pantai Bunga yang didominasi oleh lumpur. Perlu diketahui juga ukuran butiran dari sedimen yang ditinjau, sifat cairan yang meliputi kekentalan kinematik, berat jenis air laut, serta kerapatan relatifnya. Parameter-parameter yang digunakan untuk keperluan analisis kecepatan jatuh sedimen ini, yaitu: gelombang, angin, temperatur, kecepatan arus, dan densiti sedimen. Kondisi dari Pantai Bunga begitu kompleks karena memiliki beberapa bangunan pelindung pantai seperti groin, seawall dan mangrove yang dapat meredam ombak datang dan menjadikannya sebagai daerah sedimentasi. Sedimen didominasi lempung berukuran 0,002 mm dan lanau berukuran 0,075 mm. Data yang diperoleh dari lapangan yakni kecepatan arus 110 mm/s dan temperatur dari air laut itu sendiri 30 o c. Selain itu data juga diperoleh dari tes laboratorium dan beberapa dari tinjauan pustaka. Dari hasil kajian sedimentasi didapat bahwa kecepatan jatuh di setiap stasiun memiliki hasil yang berbeda antara lanau dan lempung. Hasil perhitungan kecepatan jatuh dengan metode stokes dari sedimen lanau w s1 = 0,679 mm/s; w s2 = 0,681 mm/s; w s3 = 0,682 mm/s; w s4 = 0,685 mm/s; w s5 = 0,683 mm/s. Dan hasil kecepatan jatuh lempung adalah w s6 = 4,5126 x 10-6 mm/s; w s7 = 4,5344 x 10-6 mm/s; w s8 = 4,5508 x 10-6 mm/s; w s9 = 4,5916 x 10-6 mm/s; w s10 = 4,5671 x 10-6 mm/s. Metode bottom withdrawal tube diperoleh w sb = 0,68 mm/s dan untuk perhitungan pada kantong lumpur diperoleh w sk1 = 4,8 mm/s (lanau), dan w sk2 = 0,003 mm/s (lempung). Dengan ukuran butiran yang sangat kecil membuat kecepatan jatuh dari sedimen semakin lambat dan menghasilkan sedimen yang tersuspensi menjadi semakin banyak. 2

3 KATA PENGANTAR Penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia yang diberikan kepada penulis sehingga penulisan laporan tugas akhir ini yang berjudul Studi Kecepatan Jatuh Sedimen di Pantai Berlumpur dapat diselesaikan dengan baik. Tujuan penulisan laporan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik tingkat sarjana Strata 1 (S-1) di fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil,. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terime kasih kepada semua pihak yang telah memberikan sumbangannya baik berupa bimbingan, bantuan dan dukungan baik material maupun spiritual sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan, khususnya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes tarigan, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,. 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,. 3. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc, selaku pembimbing 1 yang telah menyediakan waktu untuk bimbingan dan pinjaman buku bagi penulis dalam penulisan tugas akhir ini. 4. Ibu Emma Patricia Bangun, ST, M.Eng, sebagai pembimbing 2 yang telah memberikan masukan kepada penulis hingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak dan Ibu staf pengajar yang telah membimbing dan mendidik selama masa studi pada jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,. 3

4 6. Orang tua tersayang, Ibunda Siti Hawa dan Ayahanda Edy Tobing serta kakak dan adik tersayang yang telah memberikan dukungan baik material dan immaterial dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 7. Terima kasih yang sebesar-besarnya buat abang Muhammad Faisal, ST, MT yang telah banyak membantu penulis dalam diskusi dan memberi buku-buku yang sangat bermanfaat sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Teman-teman Sipil 06, anik, asep, pojik, haiqal, atta, izol dan yang lainnya serta abang dan adik-adik sipil 2007, 2009 juangga, didi, nanda, dani, iwan, vina, lia, dan semuanya yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu terima kasih atas bantuannya selama ini. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan da kelemahan dalam penulisan tugas akhir ini, untuk itu penulis sangat mengharapkan sumbangan pemikiran dan saran dari pembaca demi kesempurnaan tugas akhir ini. kita semua. Sebagai penutup, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi Medan, Agustus 2011 Penulis Ade Khairani br Tobing

5 DAFTAR ISI ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR SIMBOL Halaman i ii iv vi viii ix BAB I PENDAHULUAN Umum Latar Belakang Tujuan Penulisan Ruang Lingkup dan Metodologi Sistematika Penulisan 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Sifat-sifat Cairan Berat jenis Kekentalan Kerapatan relatif dalam air Sifat-sifat Sedimen Ukuran partikel Bentuk partikel Rapat massa/kerapatan (density) Pengangkutan Sedimen Pergerakan sedimen tegak lurus pantai Pengangkutan sedimen sejajar pantai Mekanisme Transpor Sedimen Oleh Gelombang Sedimen Kohesif Profil vertikal dari konsentrasi sedimen Flokulasi Kecepatan jatuh partikel Hukum Stokes bottom withdrawal tube Deposisi dari sedimen kohesif Resuspensi dari sedimen kohesif Karakter Profil Pantai Profil pantai berpasir Profil pantai berlumpur 38 5

6 2.7 Bangunan Pelindung Pantai Groin dan jetty Seawall dan revetment Breakwater Artificial Headland Beach Nourishment Mangrove Aplikasi dari Persamaan persamaan Kecepatan Jatuh 49 BAB III METODOLOGI DAN KONDISI FISIK PANTAI BUNGA Umum Metode Penelitian Pengumpulan data Analisa data Pengolahan Data Umum Data sedimen Data bathimetri Data profil pantai Data kecepatan arus Data untuk metode bottom withdrawal tube 70 BAB IV ANALISA DATA 4.1 Analisis Data dengan Metode Stokes Analisa saringan Hydrometer Nilai viskositas Kerapatan relatif dalam air Koefisien hambatan Kecepatan jatuh sedimen Analisa data dengan Metode Bottom Withdrawal Tube Konsentrasi sedimen Kecepatan jatuh sedimen Analisa pada Bendung dalam Perencanaan Kantong Lumpur 86 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 90 DAFTAR PUSTAKA 6

7 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pengaruh tegangan geser terhadap gerak sedimen dasar 19 (tampak samping) Gambar 2.2 Profil vertikal dari sedimen kohesif dan kecepatan jatuh (Ji, 2008) 22 Gambar 2.3 Tabung kecepatan jatuh dari metode Bottom Withdrawal 27 Gambar 2.4 Bentuk profil pantai 31 Gambar 2.5 Proses pembentukan pantai (Triadmodjo, 1999) 36 Gambar 2.6 Arah koordinat parameter pantai (Dean and Dalrymple, 2002) 37 Gambar 2.7 Groin 41 Gambar 2.8 Jetty 41 Gambar 2.9 Seawall 42 Gambar 2.10 Revetment 43 Gambar 2.11 Breakwater 45 Gambar 2.12 Artificial Headland 46 Gambar 2.13 Skematik Beach Nourishment 47 Gambar 2.14 Mangrove 49 Gambar 2.15 Diagram partikel sedimen yang bergerak pada saluran terbuka 49 Gambar 3.1 Peta lokasi Pantai Bunga Batubara 56 Gambar 3.2 Grafik analisa ayakan 1 60 Gambar 3.3 Grafik analisa ayakan 2 62 Gambar 3.3 Alat echosounding GPSmap420s 63 Gambar 4.1 Grafik hubungan koefisien hambatan dengan bilangan 7

8 Reynold (Albertson 1953) 78 Gambar 4.2 Kecepatan jatuh dari sedimen suspensi di Pantai Bunga 85 Gambar 4.3 Hubungan antar diameter saringan dan kecepatan endap 86 untuk air tenang 8

9 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Parameter yang berpengaruh pada pengangkutan sedimen 9 Tabel 2.2 Skala Wenworth dari klasifikasi ukuran sedimen 11 Tabel 2.3 Standar ukuran saringan 12 Tabel 2.4 Batasan-batasan ukuran butiran tanah 13 Tabel 3.1 Data analisa ayakan 1 60 Tabel 3.2 Persentase analisa ayakan 1 61 Tabel 3.3 Data analisa ayakan 2 61 Tabel 3.4 Persentase analisa ayakan 2 62 Tabel 3.5 Data bathimetri 63 Tabel 3.6 Data topografi pantai 67 Tabel 3.7 Kecepatan arus 69 Tabel 3.8 Data dengan menggunakan Bottom Withdrawal Tube 70 Tabel 3.9 Hasil tes konsentrasi sedimen 70 Tabel 4.1 Hydrometer percobaan 1 73 Tabel 4.2 Hydrometer percobaan 2 74 Tabel 4.3 Hydrometer percobaan 3 74 Tabel 4.4 Hydrometer percobaan 4 75 Tabel 4.5 Hydrometer percobaan 5 75 Tabel 4.6 Konsentrasi dan kecepatan jatuh 85 9

10 DAFTAR SIMBOL c = Konsentrasi sedimen C D = Koefisien hambatan D = Diameter butiran sedimen f = Faktor gesekan g = Kecepatan gravitasi R e = Bilangan Reynold SF = Faktor bentuk T = Temperatur u * = Kecepatan geser ν = Viskositas kinematik V cr = Kecepatan jatuh kritis w s = Kecepatan jatuh sedimen w sb = Kecepatan jatuh sedimen dengan bottom withdrawal tube w sk = Kecepatan jatuh sedimen pada kantong lumpur = Kerapatan relatif ρ = Rapat massa ρ a = Rapat massa air laut ρ s = Rapat massa sedimen η = Viskositas dinamik τ b = Tegangan geser dasar τ ce = Tegangan kritik erosi 10