ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN TOTAL SUNGAI PERCUT KABUPATEN DELI SERDANG

Transkripsi

1 ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN TOTAL SUNGAI PERCUT KABUPATEN DELI SERDANG TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil IKHWAN INDRAWAN BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN TOTAL SUNGAI PERCUT KABUPATEN DELI SERDANG TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : IKHWAN INDRAWAN Disetujui Oleh: Pembimbing Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc. NIP Penguji I Penguji II Ir. Alferido Malik. NIP Ivan Indrawan, ST, MT. NIP Diketahui Oleh: Ketua Departemen Teknik Sipil Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

3 ABSTRAK Sungai adalah saluran di permukaan bumi yang terbentuk secara alamiah, yang menampung dan menyalurkan air hujan dari daerah tinggi ke daerah yang lebih rendah dan akhirnya bermuara di danau atau di laut. Di dalam aliran terangkut material sedimen yang berasal dari proses erosi, yang terbawa oleh aliran air dan menyebabkan terjadinya pendangkalan. Proses sedimentasi pada daerah sungai merupakan kejadian yang simultan, yang dapat mengakibatkan pendangkalan pada dasar sungai dan perubahan elevasi sehingga akan mempengaruhi morfologi sungai. Oleh karena itu perlunya suatu usaha mengkaji sedimentasi yang dihasilkan oleh aliran sungai pada periode tertentu. Oleh karena itu perlu dilakukan kajian beberapa metode untuk mengetahui metode mana saja yang paling sesuai untuk sungai Percut. Daerah Aliran Sungai Percut terletak pada 03 o LU dan 98 o BT, dengan sungai utama yang melaluinya adalah sungai Percut. Sungai Percut ini mengalir dari daerah hulu yang terletak di sebagian kecil kecamatan STM Hulu dan kecamatan Sibolangit, hingga bermuara pada daerah hilir di kecamatan Percut Sei Tuan dan kemudian terus mengalir sampai ke Selat Malaka (Pantai Timur Sumatera Utara). Daerah pengaliran (catchment area) Sungai Percut berbentuk bulu burung yang meliputi beberapa bagian dari kecamatan Percut Sei Tuan, Batang Kuis, Pantai Labu, Sibolangit, Tanjung Morawa, Patumbak, Biru-Biru, STM Hulu dan STM Hilir. Dalam menghitung besarnya muatan sedimen yang terdapat di sungai percut dibagi dalam tiga bagian yaitu muatan sedimen dasar, muatan sedimen melayang dan muatan sedimen total. Untuk muatan sedimen dasar menggunakan metode DuBoys, metode Shields, metode Schoklitsch, metode Meyer-Peter, metode Meyer-Peter dan Muller dan metode rottner. Untuk muatan sedimen melayang menggunakan metode Lane and Kalinske, metode Einstein dan metode Chang, Simons and Richardson. Untuk muatan sedimen total menggunakan metode Yang s, metode Engelund dan Hansen dan metode Shen dan Hung. Dari hasil perhitungan yang dilakukan, didapat hasil muatan sedimen dengan Angkutan sedimen Dasar, Metode DuBoys = 56235,96 ton/tahun, Metode Shields = ,64 ton/tahun, Metode Schoklitsch = 98828,64 ton/tahun, Meyer- Peter = 16174,08 ton/tahun, Meyer-Peter dan Muller = 5163,12, Metode Rottner = 9542,52 ton/tahun. Angkutan sedimen Melayang, Metode Lane and Kalinske = 44789,76 ton/tahun, Metode Einstein = 46,44 ton/tahun, Metode Chang, Simons and Richardson = 3981,24 ton/tahun. Angkutan sedimen total, Metode Yang s = ,52 ton/tahun, Metode Engelund and Hansen = ,76 ton/tahun, Metode Shen And Hung = 5,652 ton/tahun. 1

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Penulisan Tugas Akhir ini tidak akan dapat diselesaikan dengan baik oleh penulis tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, untuk itu penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Ir. A. Perwira Mulia Tarigan, M.Sc selaku Dosen Pembimbing yang berperan penting sebagai orang tua bagi penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis hingga selesainya tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. Alferido Malik dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, selaku koordinator tugas akhir sub jurusan sumber daya air, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan izin dalam mewujudkan skripsi ini. 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Bapak Syahrizal ST,MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Kedua orang tua saya Ir. Indra Surya Dalimunthe, M.Sc, Ph.D dan Yulia Kalsum yang telah memberikan bimbingan, dukungan, perhatian dan doanya 1i

5 selama ini serta adik-adikku Annisa Riftah Andreani, M. Khatami, Nurul Izza dan Naufal Hariri yang selalu memberikan semangat. 7. Bapak/Ibu staf pengajar serta pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Teman-teman seperjuangan stambuk 2011 abang dan kakak stambuk 08, dan semuanya yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu terima kasih atas bantuannya selama ini. Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-nya atas bantuan dan dukungan yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa di dalam penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini terdapat banyak kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik sehingga dapat menyempurnakan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat bagi para pembaca. Medan, September 2016 Hormat Saya Ikhwan Indrawan 2i

6 DAFTAR ISI Daftar Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR NOTASI... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1. Latar Belakang... 1 I.2. Perumusan Masalah... 2 I.3. Pembatasan Masalah... 2 I.4. Tujuan... 3 I.5. Manfaat Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 4 II.1. Uraian... 4 II.2. Transportasi Sedimen... 5 II.2.1. Erosi dan Sedimentasi... 6 II Erosi... 7 II Sedimentasi... 8 II.2.2. Angkutan Sedimen II.2.3. Rumus-rumus Angkutan Sedimen II Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport) A. Metode DuBoys B. Metode Shields C. Metode Schoklitsch D. Metode Meyer-Peter E. Metode Meyer-Peter dan Muller F. Metode Rottner

7 II Angkutan Sedimen Melayang A. Metode Lane dan Kalinske B. Metode Einstein C. Metode Chang, Simons, dan Richardson II Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport) A. Persamaan Yang s B. Metode Engelund and Hansen C. Metode Shen and Hungs II.3. Dampak Erosi dan Sedimentasi II.3.1. Pengaruh Erosi II.3.2. Pengaruh Sedimentasi II.4. Morfologi Sungai II.5. Geometri dan Geoteknik Sungai BAB III METODOLOGI DAN DESKRIPSI LOKASI PENELITIAN III.1. Metode Penelitian III.1.1. Metode Pelaksanaan III.1.2. Pengumpulan Data III.1.3. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai III.1.4. Perhitungan Angkutan Sedimen III Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport) A. Metode DuBoys B. Metode Shields C. Metode Schoklitsch D. Metode Meyer-Peter E. Metode Meyer-Peter dan Muller F. Metode Rottner III Angkutan Sedimen Melayang A. Metode Lane dan Kalinske B. Metode Einstein C. Metode Chang, Simons, dan Richardson

8 III Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport) A. Persamaan Yang s B. Metode Engelund and Hansen C. Metode Shen and Hungs III.2. Lokasi Studi Penelitian III.3. Deskripsi Dan Kondisi DAS Percut III.3.1. Letak Geografis Dan Luas Sei Percut III.3.2. Kondisi Topografi Sei Percut III.3.3. Kondisi Tata Guna Lahan BAB IV PERHITUNGAN ANGKUTAN SEDIMEN IV.1. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai IV.2. Perhitungan Angkutan Sedimen IV.2.1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport) A. Metode DuBoys B. Metode Shields C. Metode Schoklitsch D. Metode Meyer-Peter E. Metode Meyer-Peter dan Muller F. Metode Rottner IV.2.2. Angkutan Sedimen Melayang A. Metode Lane dan Kalinske B. Metode Einstein C. Metode Chang, Simons, dan Richardson IV.2.3. Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport) A. Persamaan Yang s B. Metode Engelund and Hansen C. Metode Shen and Hungs

9 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan V.2. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 4

10 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 2.1. Gaya yang bekerja pada butiran di dasar sungai Gambar 2.2. Diagram Shields Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Gambar 3.2. Grafik tegangan kritis Gambar 3.3 Langkah Penyelesaian Metode DuBoys Gambar 3.4. Langkah Penyelesaian Metode Shields Gambar 3.5. Langkah Penyelesaian Metode Schoklitsch Gambar 3.6 Langkah Penyelesaian Metode Meyer-Peter Gambar 3.7. Langkah Penyelesaian Metode Meyer-Peter dan Muller Gambar 3.8. Langkah Penyelesaian Metode Rottner Gambar 3.9 Grafik hubungan PL dan ω/ U* Gambar Langkah Penyelesaian Metode Lane and Kalinske Gambar Grafik faktor koreksi Gambar 3.12 Grafik I Gambar Grafik I Gambar Langkah Penyelesaian Metode Einstein Gambar 3.15 Grafik I Gambar Grafik I Gambar Langkah Penyelesaian Metode Chang, Simons and Richardson.. 49 Gambar 3.18 Langkah Penyelesaian Metode Yang s Gambar Langkah Penyelesaian Metode Engelund and Hansen Gambar 3.20 Langkah Penyelesaian Metode Shen and Hungs Gambar Lokasi Penelitian

11 Gambar 3.22 Lokasi DAS percut medan Gambar 4.1. tabel Hubungan antara o F, v, dan γ Gambar 4.2. grafik hubungan kecepatan jatuh, diameter dan temperature... 69

12 DAFTAR TABEL Tabel Halaman Tabel 2.1. Klasifikasi ukuran partikel sedimen Tabel 3.1. Data Kondisi DAS Percut Tabel 3.2. Data Penggunaan Lahan Pada DAS Percut Tabel 4.1. Data Kemiringan Rata-Rata Sungai Percut Tabel 4.2. Debit AWLR Sungai Percut Tabel 4.3. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport) Tabel 4.4. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Melayang (Suspended Load) Tabel 4.5. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport) x

13 DAFTAR NOTASI Notasi ω = Kecepatan jatuh γs = Berat jenis sedimen γ = Berat jenis ar g d = Gravitasi = Diameter sedimen ν = Kinematic viscositas = Psi τ 0 = Tegangan geser d 50 = Diameter sedimen 50% dari material dasar Vcr = Kecepatan kritis V = Kecepatan aliran S = Kemiringan sungai U* = Kecepatan geser Ct = Konsentrasi sedimen total Re = Bilangan Reynold ΔH = Beda tinggi 1

14 ΔX = Jarak memanjang A P R Q D W = Luas penampang sungai = Keliling basah = Jari-jari hidrolis = Debit air = Kedalaman sungai = Lebar sungai

15 DAFTAR LAMPIRAN Foto Dokumentasi Data Primer dan Uji Laboratorium Data Curah Hujan Bulanan Peta Daerah Aliran Sungai Bah Bolon Data Tata Guna Lahan Peta DEM Peta lokasi penelitian 1