HUBUNGAN SUDUT TIKUNGAN TERHADAP DEBIT SEDIMEN PADA SALURAN SEGIEMPAT DAN DINDING TETAP

Transkripsi

1 HUBUNGAN SUDUT TIKUNGAN TERHADAP DEBIT SEDIMEN PADA SALURAN SEGIEMPAT DAN DINDING TETAP Darwizal Daoed Laboratorium Hidrolika Juruan Teknik Sipil Fakulta Teknik Unand ABSTRAK Sudut belokan di ungai angat bervariai euai dengan karakteritik tanah yang dilaluinya, ehingga proe edimentai juga beragam. Baik lokai penumpukan maupun penggeruan dapat aja terjadi diepanjang tikungan. Agar dapat mengatai proe edimentai ini maka perlu dilakukan imulai. Berdaarkan penelitian terdahulu, bahwa penggeruan terjadi di daerah awal tikungan dan pengendapan pada daerah akhir tikungan (Daoed, Darwizal 2007).Tinjauan ecara ekperimental dengan permodelan aluran terbuka berupa ediment tranport flume dengan panjang total 12.5 m, lebar 40 cm, tinggi aluran 40 cm, menggunakan empat variai udut tikungan, yaitu 60 0, 90 0, 120 0, dan Material yang digunakan diambil dari Batang Kuranji. Hail imulai menunjukan bahwa emakin bear udut tikungan, maka emakin bear pula debit angkutan edimen, begitu pula ebaliknya. Peningkatannya ecara ekponenial. Keyword : Sudut tikungan, debit, aluran egiempat 1. PENDAHULUAN Sumatera Barat merupakan daerah dengan dilingkupi oleh perbukitan di bagain Timur dan pantai Padang di bagian Barat. Sungai yang membentang dari Timur ke Barat dengan kemiringan terjal hingga datar. Hal ini menyebabkan aliran yang dera di hulu dan lambat di hilir. Pengangkutan edimen terjadi diepanjang ungai terutama pada bagian tengah (middle) ungai. Penggeruan lebih dominan terjadi akibat runtuhnya dinding ungai, kemudian hanyut epenajng ungai. Fenomena penumpukan edimen (agradai) terjadi pada daerah tikungan / belokan di bagian dekat muara. Baik ungai yang diperkuat pada dinding-dindingnya maupun yang terjadi ecara alami. Kau ini banyak terjadi pada ungai yang berada di kota Padang. Berdaarkan fenomena di ata dilakukan imulai tentang pengaruh dari udut tikungan terhadap bearnya edimen yang terangkut, ehingga dapat digambarkan hubungan antara debit aliran dengan debit angkutan edimen. Dimana aluran (flume) dibuat di Laboratorium Hidrolika dengan penampang egiempat dan dinding tetap (fixed). Tinjauan penggeruan dan pengendapan dalam kondii air jernih (clear water) dan kemiringan arah memanjang (longitudinal)yang kontan. 2. MEKANISEME SEDIMENTASI PADA TIKUNGAN Muatan daar enantiaa bergerak, maka permukaan daar ungai kadang-kadang naik (agradai), tetapi kadang-kadang turun (degradai) dan naik turunnya daar ungai diebut alterai daar ungai (River Bed Alteration). Penggeruan (degradai) dan pengendapan (agradai) akan terjadi pada aluran luru maupun pada belokan. Khuu untuk aluran luru penggeruan dominan terjadi pada bagian tengah dari aluran. Daoed (2000). Sedangkan pada daerah tikungan penggeruan akan terjadi didaerah awal mauk tikungan, edangkan pengendapan dimulai dari tengah tikungan hingga akhir tikungan. Penggeruan terbear terjadi pada tikungan ebelah luar dan pengendapan pada bagian ebelah dalam Daoed(2006). 3. FORMULASI HASIL ANGKUTAN SEDIMEN Formula penghitungan bearnya angkutan edimen telah banyak ditemukan terutama pada aluran luru. antara lain : BROWN FORMULA q t = 10 2 U U.d m (1) γ 1. g. dm γ w dimana : q t = debit angkutan (kg/dt/m) U = g. R. S d m = diameter butiran (m) g = perecepatan gravitai (m/dt 2 ) γ = berat volume butiran (gr/cm 3 ) γ w = berat volume air (gr/cm 3 ) 2 TeknikA 80

2 No. 29 Vol.1 Thn. XV April 2008 ISSN: ENGELUND HANSEN FORMULA q t = 0,05γ V 2 τ D o γ ( γ 1). D g 1 γ w dimana : τ o = γ w R.S γ w = berat volume air (gr/cm 3 ) γ = berat volume butiran (gr/cm 3 ) D = diameter butiran (m) g = perecepatan gravitai (m/dt 2 ) V = kecepatan aliran (m/det) q t = debit angkutan (kg/dt/m) 3 2 (2) Gambar 3.1 Saluran pada poii belokan 150 EINSTEIN-BROWNN FORMULA (1950) q = g.δ. D 3 50 Keterangan :. = jumlah tranpor bedload (kg/dtk.m) q g = percepatan gravitaii (m/dtk 2 ) ρ ρ w Δ = ρ Ri ρ. μ Δ. D w ρ = kerapatan edimen (kg/m 3 ) ρ w = kerapatan air (kg/m 3 ) D 50 = ukuran partikel dimana 50 peren bahan daarnya lebih halu R = Jari-jarii hidraulik (m) 50 3 (3) Gambar-1 Sketa aluran dengan udut tikungan 120 o dan 150 o Proedur penelitian dilakukan menurut flowchart berikut: 4. METODOLOGI PENELITIANN Pada awalnya aluran di et up euai dengan udut belokan yang diinginkan, yakni mulai dari udut lancip hingga udut tumpul. Untuk etiap formainya dilakukan pengujiann dengan meletakan material (edimen) etebal 10 cm. Panjang edimen dieuaikan dengan bentuk tikungan. Kemudian edimen digenangi dengan air dan etelah ampai ketinggian tertentu (kira-kira 2x tebal edimen), maka pengujian dapat dilakukan. Pemantauan dilakukan dari mulai terjadi pergerakan edimen hingga berhentinya pergerakan, dimana ditandai dengan tidak adanya pair yang terbawa oleh aru lagi. Simulai akan dihentikan per running nya bila dilihat ecara viual tidak ada lagi edimen yang berpindah. Berikut bentuk tikungan dan proedur yang dilakukan. Gambar-2 Bagan alir proedur penelitiann

3 Sedangkan proedur tekni pengumpulan data dapat dilihat pada flowchart dibawah ini ; Geruan Endapan Gambar-5 Profil daar aluran pada udut tikungan 90 o Gambar-3 Bagan alir pengambilan data dan running Geruan 5. HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Topografi Daar Saluran Dari data pembacaan titik-titik elevai daar aluran etelah running, maka diperoleh kontur edimen untuk berbagai udut tikungan, ebagai berikut: endapan Geruan Endapan Gambar-6 Profil daar aluran pada udut tikungan 120 o Gambar-4 Profil daar aluran pada udut tikungan 60 o TeknikA 82

4 Dari gambar 4 hingga 7, terlihat daerah penggeruan agak tetap di awal tikungan, edangkan daerah pengendapan bergeer ke arah akhir tiukungan. Gruan endapan 5.2 Pengaruh Variai terhadap Volume Angkutan Sedimen Dari hail pengujian terhadap tiga variai debit aliran membuktikan bahwa, etiap kenaikan debit aliran air akan diikuti oleh kenaikan angkutan edimen, artinya jika debit aliran air pada aluran dinaikkan, maka volume angkutan edimen juga akan naik, dapat dilihat pada Grafik 8,9,10 dan 11 berikut; Gambar-7 Profil daar aluran pada udut tikungan 150 o Perbandingan Dengan Pada Belokan R 2 = R 2 = R 2 = R 2 = Q labor Q Metoda Brown Q Metoda Engelund - Hanen Q Metoda Eintein - Brown Gambar-8Hubungan antara debit aliran dan edimen dengan udut tikungan 60 o Perbandingan Dengan Pada Belokan R 2 = R 2 = Q labor Q Metoda Brown Q Metoda Engelund - Hanen Q Metoda Eintein - Brown R 2 = R 2 = Gambar-9 Hubungan antara debit aliran dan edimen dengan udut tikungan 90 o TeknikA 83

5 Grafik Perbandingan dengan Sedimen Pada Belokan 120 o R 2 = Q-Labor Q Brown Q E-Hanen Q Eint-Brown Gambar-10 Hubungan antara debit aliran dan edimen dengan udut tikungan 120 o Grafik Perbandingan dengan Sedimen Pada Belokan 150 o R 2 = Q Labor Q Brown Q E-Hanen Q Eint-Brown Gambar-11 Hubungan antara debit aliran dan edimen dengan udut tikungan 150 o Hubungan Debit aliran dengan debit angkutan edimen (kg//m) (m3/) Bend 60 Bend 90 Bend 120 Bend 150 Gambar-12 Hubungan antara debit aliran dan angkutan edimen TeknikA 84

6 5.3. Hubungan Sudut Tikungan dengan Debit Sedimen Bila dilihat gambar- 12, dimana debit angkutan edimen bertambah bear dengan bertambah bearnya udut tikungan. Kemudian ada kecendrungan pertambahannya ecara ekponenial. Mekipun demikian maih ada perbedaan dimana pada udut tumpul (120 dan 150 derjat) cendrungan pertambahan angkutan edimennya ecara ekponenial. Akan tetapi untuk udut lancip (60 dan 90 derjat) agak mendatar. Hal ini jela, bahwa untuk aluran dengan udut tumpul fenomena endapan hampir eperti aluran luru. Sebaliknya endapan yang menarik adalah pada tikungan yang lancip, dimana endapan akan terjadi diekitar tikungan terebut. Bentuk inilah yang akan dikaji lebih lanjut, dan dilakukan ekperimental dan perlakuan agar upaya pengendapan tidak terlalu bear. Mekipun geometrik tikungan tidak dirobah. Tentunya dengan merubah uperelevai tikungan dan memberikan pengamanan daar aluran. 6. KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Keimpulan Dari hail penelitian dapat diimpulkan bahwa: 1. Debit aliran air memiliki hubungan yang ebanding dengan volume angkutan edimen yang terjadi, artinya jika debit aliran air pada aluran meningkat, maka volume angkutan edimen juga akan naik, demikian juga ebaliknya. 2. Penggeruan terbear terjadi di ii luar belokan terutama pada bagian awal belokan, dan ebaliknya pengendapan cenderung terjadi di ii dalam belokan terutama pada bagian akhir belokan. 3. Sedangkan pengaruh perbedaan udut tikungan menunjukkan bahwa emakin tumpul udut tikungan yang terjadi akan emakin bear pula debit edimen yang terjadi. 3. Daoed D., The Slope of Water Surface at Bend Channel 90 o with Moveable Bed Condition, SDPF., HEDS/JICA, Daoed D., M Pengikian Lokal Sekitar Tiang Silinder Akibat Aru dengan Berbagai Tipe Silinder SDPF, 1995/1996, HEDS/JICA. 5. Daoed D, Mechanim of Local Scour Around Pile Cylinder Due to Wave and Current Combination, Yokohama National Univerity., Legono, D., Model Fiik Matematik Tranport Sedimen, Puat Antar Univerita Univerita Gadjah M Putera I. G.B, Studi Ekperimental Tentang Armouring, Thei Bidang Teknik Hidro, Juruan Teknik Sipil, Program Paca Sarjana, Univerita Gadjah Mada., Yang C.T, Sediment Tranport, Theory and Practice, International Edition, The McGraw- Hill Companie, Inc, 1996 BIODATA Darwizal Daoed, adalah taf pengajar di Juruan Teknik Sipil Fakulta Teknik Unand, BidangTeknik Sumberdaya Air, Laboratorium Hidrolika, S1 Teknik Sipil ITB 1987 dan S2 Teknik Sipil ITB 1992, aat ini mengauh mata kuliah Hidrolika dan Mekanika Fluid. darwizaldaoed@ft.unand.ac.id 6.2 Saran Penelitian lebih lanjut akan lebih menarik bila kemiringan ke arah melintang (uperelevai tikungan) dan kemiringan araah memanjang divariaikan. Hal ini dapat dilakukan ecara terpiah maupun kombinai keduanya. DAFTAR PUSTAKA 1. Daoed. D, Pengaruh Variai Geometri Tikungan Terhadap Karakteritik Penyebaran Sedimen dan Pembentukan Lapian Armouring Di Daar aluran, DIKTI, DikNa, Daoed D, Pengaruh Kecepatan Aliran dan Diameter Butiran Terhadap Volume Sedimen,, LP-Unand., 2000 TeknikA 85