DEGRADASI DASAR SUNGAI Oleh : Imam Suhardjo. Abstraksi

Transkripsi

1 DEGRADAI DAAR UNGAI Ole : Imam uardjo Abtraki Degradai daar ungai umumnya merupakan akibat adanya eroi dan ebagai perantara utama adala air yang dipengarui ole kecepatan aliran. tudi ini bertujuan mengidentifikai faktor-faktor penyebab degradai daar ungai yang dilengkapi dengan permodelan matemati. Kata kunci: degradai daar ungai, model matematik. A. PENDAHULUAN Degradai daar ungai umumnya merupakan akibat adanya eroi dan ebagai perantara utama adala air yang dipengarui ole kecepatan aliran. ungai adala uatu aliran drainae yang terbentuk ecara alamia, akan tetapi diamping funginya terebut dengan adanya air yang mengalir didalamnya, ungai menggeru tana daarnya ecara teru meneru (degradai) epanjang waktu. Volume edimen yang angat bear yang diailkan di daera pegunungan dari daar ungai terebut terangkat ke ilir ole aliran ungai. Karena di daera pegunungan atau pada daera dengan kemiringan daar ungai yang curam, maka dengan kecepatan aliran cukup bear, gaya tarik aliran airnya cukup bear, tetapi etela aliran ungai mencapai daera dataran, maka gaya tariknya menurun, karena itu ukuran butir edimen yang terangkut dan mengendap di bagian ulu ungai lebi bear daripada di bagian ilirnya. Tindak pengataan terjadinya penurunan daar ungai (degradai) dapat dibangun bendung / ambang (ground ill), dan uaakan penempatannya di ebela ilir dari rua ungai. Apabila rua ungai terebut cukup panjang, maka diperlukan beberapa bua ground ill yang dibangun ecara berurutan membentuk terap-terap, eingga bendung yang lebi ulu tertimbun ole tumpukan edimen yang tertaan ole bendung di ilirnya. Tujuan pembangunan ground ill ini adala pelandaian daar ungai yang emula curam dengan kecepatan aliran cukup bear menjadi kecepatan yang lebi kecil (aliran uper kritik menjadi aliran ub kritik). Degradai Daar ungai 47

2 B. PEMBAHAAN 1. Umum Degradai daar ungai dapat terjadi apabila : - Debit olid (paokan edimen) yang datang lebi kecil daripada kemampuan tranpor edimen - Daar ungai tereroi - Daar ungai turun Beberapa conto degradai : - Paokan edimen (olid dicarge) dari ulu berenti atau berkurang, mial akibat dibangunnya bendungan (dam) maka dibagian ilir terjadi degradai. - Debit aliran air bertamba, mial aat terjadi banjir maka kedalaman air bertamba yang berimplikai kecepatan aliran lebi bear. - Penurunan daar ungai di uatu titik di ilir, mialnya pada kemiringan daar ungai yang curam atau pada aliran yang uper kritik. Gambar 1. Degradai Daar ungai Proe terjadi degradai - Merupakan proe jangka panjang evolui daar ungai, Z (,t) - Aliran ungai pada awal dan akir proe berupa aliran permanen dan eragam (teady and uniform flow) - elama proe, aliran ungai berupa aliran permanen emu (quai unteady) dan tak eragam (non uniform) 48 Teodolita Vol. 9, No. 1., Juni 008:47-57

3 . Metode Analii Degradai Aumi untuk penyederanaan U - Aliran dianggap eragam (quai unform), = 0 - eingga dapat dipakai model parabolik, yang memungkinkan dilakukannya penyeleaian analitik Peramaan aint Venant - Ener Gambar. Kemiringan Gari Energi u + + u = 0 (1) t u u z + u + g + g = -g. e () t e = f (f, u, ) (3) Degradai Daar ungai 49

4 z 1 q + = 0 (4) t 1-p q = f (u,, edimen) (5) Unknow - u (, t) = kecepatan rata-rata aliran campuran air + edimen - (, t) = kedalaman aliran campuran - z (, t) = elevai daar ungai - e = kemiringan gari energi peramaan empirik - q = debit olid / bagian padat peratuan lebar peramaan empirik Variabel beba (IndependenT Variable) - = jarak, poii - t = waktu Dengan - g = percepatan gravitai = 9,81 m/d² - p = poroita, raio antara volume rongga udara yang terii air dengan volume total 3. Penyeleaian Analitik Model Parabolik Berdaarkan peramaan aint-venant-ener, metode penyeleaian Penyeleaian - Cara analitik kau ederana - Cara numerik kau komplek Kenyataannya dalam bentuk alinya, penyeleaian analitik peramaan terebut ulit dilakukan, eingga peramaan perlu diederanakan : - aliran dengan angka Froude (=Fr) kecil - aliran permanen/tetap (quai teady) - pembenaran (jutifikai) variai debit aliran; fenomena jangka pendek variai daar ungai fenomena jangka panjang eingga dalam tinjauan variai daar ungai z/ t, dan aliran dianggap kontan u/ t = 0. Peramaan model parabolik variai daar ungai Teodolita Vol. 9, No. 1., Juni 008:47-57

5 z t ²z - K(t) = 0 ² K 1 =. b. q (1 p) e o dengan : K = koefiien difui dianggap kontan (= q kontan) indek 0 menunjukkan aliran eragam (uniform) b = B = lebar daar ungai q = debit bagian padat (debit olid = tranpor edimen total) yarat model Parabolik : - aliran quai teady - aliran quai uniform - Fr < 0,60 - > 3 / e - t > (40/30) R ² ( e.q ) Gambar 3. Penurunan Muka Air aluran Degradai Daar ungai 51

6 Model degradai daar ungai (parabolik) a. Penurunan muka air di titik kontrol (reervoir) ebear w - daar ungai di titik kontrol turun - dalam jangka panjang, daar dan muka air ungai di epanjang ungai akan turun. b. Aliran dianggap permanen dan eragam (beraturan) - model parabolik dapat dipakai - karena debit kontan, maka koefiien K kontan c. Dikripi matemati - umbu : epanjang daar ungai awal, poitip ke ara ulu - umbu z : variai daar ungai relatif teradap kemiringan daar ampai awal 0. - yarat awal dan yarat bata z (,o) = 0; z (o,t) = ; lim z (,t) = 0 d. Penyeleaian analitik z(, t) =. erfc K. t ~ erfc (error function) = dapat diitung dengan bantuan tabel matematik, dan teredia pula dalam M Ecel. Debit olid (tranpor edimen) dapat diitung peramaan menurut Graf (total load). C. U. R ( 1) g. d 3 ( 1) d = 10,39 e. R,5 q = C.U. = C.U.R. R dengan : C = konentrai, raio antara volume bagian padat (olid) dengan volume total campuran (miture) = rapat maa relatif = ρ e ρ = kemiringan gari energi 5 Teodolita Vol. 9, No. 1., Juni 008:47-57

7 R U d g = radiu idrolik = kecepatan (u~ U0) rata-rata = diamater rata-rata = percepatan gravitai bumi = 9,81 m/² = kedalaman air e. Proedur penyeleaian itungan - Tetapkan dikripi matemati - Hitung parameter aliran : Fr, U dan ebagainya - Hitung debit olid total q - Hitung koefiien difui K - Pakai model parabolik dan penyeleaian analitik untuk mencari Waktu yang dibutukan t, untuk mencapai nilai degradai yang ditetapkan di titik tinjauan (kontrol) Bear degradai daar ungai di epanjang rua ungai pada waktu t terebut untuk menggambarkan profil daar ungai. Variai daar ungai teradap waktu z (,t) Etimai elevai daar ungai dengan yarat bata baru 4. Aplikai Hitungan Degradai Daar ungai uatu ungai dengan lebar B = 5m. Di ala atu rua ungai terebut, daar berupa fied bed dan dianggap tidak ada tranpor edimen di rua ini. Di ii ilir etela bagian fied bed, rua ungai berupa mobile bed dengan material daar ungai yang memiliki diameter rata-rata d = 1 mm, rapat maa relatif =,6, dan poroita p = 0,3. Debit aliran Q = 15 m 3 / dengan kedalaman =,m, keduanya dianggap tetap, tampang ungai dianggap bentuk egi empat. Pengamatan menunjukkan bawa degradai daar ungai tela terjadi, yang berawal di pertemuan bagian fied dan mobile bed. Perkirakanla waktu yang diperlukan ampai terjadi degradai daar ungai ebear z/ = 0,40 di titik ejau L = 6 R / e, erta gambar profil daar ungai. Degradai Daar ungai 53

8 umber : Itiarto (007) Gambar 4. Model Parabolik Degradai Daar ungai a. Dikripi Matemati Model Parabolik didaarkan pada penyeleaian peramaan : z ²z - K.t = 0 t ² umbu : mengikuti daar ungai awal dan poitip ke ara ilir umbu z : variai daar ungai dan poitip ke ara bawa yarat awal dan yarat bata z (, 0); lim z (, t) dan z (0, t) = (t) z (,t) =. erfc K t yarat : Fr < 0,6; >3 R / e b. Hitungan aliran Mengitung kemiringan gari energi e, dengan peramaan Manning-trickler Q U = = K b.. R / 3. 1/ e d = 1 mm = m 1,1 1,1 1/ 3 K = = = 6,67m / 1/ 6 3 1/ 6 d (1.10 ) 54 Teodolita Vol. 9, No. 1., Juni 008:47-57

9 =, m, B = b = 5 m R A 5.,0 = = = 1, m P 5 +.,0 17 Q = 15 m 3 /; q = Q/B = 15/5 = 3 m²/ U = q/ = 3/,0 = 1,36 m/ Angka Froude F r = U = g. 1,36 = 0,93 < 0,6 9,81.,0 Memenui yarat berlaku model parabolik Kemiringan gari energi e = K U. R = 3, ,36 4 / 3 = = 3, / 3 66,7.(1,17) c. Hitungan tranpor edimen Peramaan Graf [( ρ ρ) / ρ] g. d C. U. R 3 [( ρ ρ) ρ] d = 10,39 o. R,5 ρ = = ρ = ρw ρ air (ρ w = ρ = 1000 kg/m 3 ) ρ =,60 t/m 3 (ρ - ρ)/ρ = (,60 1,00) / 1,00 = 1,6 d = 1 mm = m o = = 3,410 e C. U. R 1,6.9,81.( C.U.R = 3, m²/ = 10,39 1, ,410.1, 17 ),5 Debit edimen q = C. U. Degradai Daar ungai 55

10 = C. U. R. = 3,910 R 5,0. 1,17 = 7, m²/ (Itiarto, 007) d. Koefiien difui K o 1 = K = b. q (1 p) o e 0 = 3,410 4 e, poroita p = 0,30 (1-p) = 0,70 b = β (b = kontanta) =,5 = 5 K =.5.7,310.. = 0,511m / 4 3 0,70 3,410 e. Waktu ampai dengan pencapaian degradai z = 0,4 diperkirakan dengan memakai peramaan z(. t) = erfc K. t erfc(y) = 0,4 = 0,4 Mencari nilai Y, edemikian ingga complementary error function nilai y adala 0,4. Nilai Y terebut dapat ditemukan dalam tabel erfc (matematik), atau failita yang ada di dalam M Ecel Y = 0, = 0,6 erfc (0,6) = 0,4 Y = 0,6 = K. t t = 4y. K = 1,44. K Dititik = L = 6.R / e = 6.1,17/3, = 0.647,05 m = 0,647 km 3 (0,66710 ) t = = ,3. 1,44 0,511 = 5,8108. = 18,63 = 19 taun 56 Teodolita Vol. 9, No. 1., Juni 008:47-57

11 Kedalaman degradai, pada waktu t = 5, terebut diitung q. t = 1,13(1 p) = 3,109 m K. t 5 8 (7,310 )(5,8 10 ) = 8 1,13 0,7 0,511(5,8 10 ) z = 0,4. = 1,44m C. Keimpulan Degradai daar ungai terjadi : - daar ungai dengan kemiringan curam atau aliran uper kritik - debit olid yang datang lebi kecil daripada kemampuan tranport edimen - debit aliran bertamba Pada analii degradai: - titik kontrol di ilir (reervoir) umbu X, epanjang daar ungai awal poitip keara ulu - titik kontrol di ulu (fied bed/groundill) umbu X, epanjang daar ungai awal dan poitip keara ilir - umbu Z, variai daar ungai dan poitip ke ara bawa D. Daftar Putaka Atiam, 008, Degradai Daar ungai, Juruan Teknik ipil FT UGM, Yogyakarta Anonim, 1997, Irigai dan Bangunan Air, Gunadarma, Jakarta Itiarto, 007, Degradai Agradai Daar ungai, Juruan Teknik ipil FT UGM, Yogyakarta orodarono,., Tominaga, M., 1984, Pradnya Paramita, Jakarta Degradai Daar ungai 57