Created by : Firman Dwi Setiawan Approved by : Ir. Suntoyo, M.Eng., Ph.D Ir. Sujantoko, M.T.

Transkripsi

1 Created by : Firman Dwi Setiawan Approved by : Ir. Suntoyo, M.Eng., Ph.D Ir. Sujantoko, M.T.

2 Latar belakang permasalahan Awal gerak butiran sedimen dasar merupakan awal terjadinya angkutan sedimen di suatu saluran terbuka, dan oleh karenanya merupakan hal penting dalam perhitungan angkutan sedimen. Perhitungan tegangan geser dasar adalah langkah penting yang diperlukan sebagai masukan bagi kebanyakan model angkutan sedimen. Sedimen suspensi merupakan parameter yang dibutuhkan untuk morfologi perubahan garis pantai. Total transpor sedimen adalah penjumlahan dari transpor sedimen dasar dan sedimen tersuspensi.

3 Rumusan permasalahan 1. Berapa besarnya tegangan geser dasar yang disebabkan oleh gelombang asimetris? 2. Berapa besarnya jumlah angkutan sedimen total yang dihasilkan akibat variasi diameter partikel sedimen pada gelombang asimetris?

4 Tujuan permasalahan 1. Mengetahui besarnya tegangan geser dasar yang disebabkan oleh gelombang asimetris. 2. Mengetahui besarnya jumlah angkutan sedimen total yang dihasilkan akibat variasi diameter partikel sedimen pada gelombang asimetris.

5 Batasan permasalahan 1. Terjadi pada kondisi aliran turbulen. 2. Diameter partikel sedimen bersifat non kohesif. 3. Pengaruh kecepatan arus diabaikan. 4. Hanya pada gelombang asimetris. 5. Permukaan dasar laut dikondisikan rough bed (kasar). 6. Digunakan metode Trapezium Rule dalam menyelesaikan integrasi numerik. 7. Software yang digunakan adalah Visual Basic Elevasi kedalaman laut tidak divariasikan

6 Tinjauan pustaka Dalam penelitian sebelumnya telah dilakukan perhitungan guna mengetahui besarnya angkutan sedimen dasar. Metode baru perhitungan tegangan geser dasar akan diterapkan ke dalam perhitungan besarnya angkutan sedimen dasar yang disebabkan oleh gelombang Stokes sebagai perwakilan dari gelombang non-linear. Dilanjutkan dengan perhitungan angkutan sedimen suspensi. Dalam hal ini dilakukan pemvariasian diameter partikel sedimen.

7 Tegangan geser dasar Lanjutan Metode perhitungan tegangan geser dasar untuk aliran seragam pada gelombang non-linear menggabungkan efek kecepatan dan percepatan. Dimana koefisien percepatan meningkat seiring peningkatan non-linearitas gelombang. Bed-load transport Merupakan jumlah angkutan sedimen yang ada pada dasar dimana partikel butiran bergulung, bergeser, dan melompat sepanjang dasar laut. Suspended-load transport Merupakan jumlah angkutan sedimen yang tidak berhubungan dengan dasar sebagai hasil agitasi aliran turbulen.

8 Kecepatan partikel gelombang Kecepatan gesekan butiran Tegangan geser Bed load transport Suspended load transport. Kecepatan endapan + Konsentrasi sedimen Suspended load transport.

9 Metode dan prosedur penelitian Metode dan prosedur pengerjaan tugas akhir ini ditunjukkan dengan gambar flowchart berikut ini:

10 START Diameter butiran (3 variasi) (d 50 ) Kecepatan maksimum (U max ) Parameter non-linier gelombang (Ni) Periode (T) Dan lain-lain Menghitung faktor kecepatan gesekan akibat gelombang (f w ) Menghitung koefisien percepatan (a c ) Menghitung kecepatan gesekan (U * ) Didapatkan tegangan geser dasar (τ 0 ) Menghitung Shield Number (τ*) Menghitung sediment fluid parameter (S * ) B A C

11 B A C Didapatkan net bed load transport (q B net ) Didapatkan Critical Shields Number (τ* c ) Menghitung kecepatan endap (w s ) Menghitung konsentrasi sedimen (C) Menghitung acuan konsentrasi sedimen (C a ) Didapatkan suspended load transport (q S ) Didapatkan total load transport (q tot ) Analisa data terhadap time series maupun parameter lainnya Finish

12 ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Data percobaan dari Ahmed dan Sato, sebagai berikut : Case D T U max

13

14

15 Dari proses perhitungan data diatas sesuai dengan metodologi yang ada, menghasilkan sebuah analisa sebagai berikut :

16

17

18

19

20

21 KESIMPULAN Besarnya tegangan geser dasar pada suatu gelombang asimetris, dalam hal ini gelombang Stokes Orde 2, memperoleh hasil yang menunjukkan bahwa semakin kecil diameter butiran, maka semakin kecil tegangan geser dasar yang dihasilkan. Harga tegangan geser untuk masing-masing D 50 = 0.21 mm, D 50 = 0.49 mm, D 50 = 0.74 mm, adalah N/m 2, N/m 2, N/m 2 pada periode T = 3 detik, kedalaman h = 1 m, panjang gelombang λ = 20 m, dan kecepatan maksimum gelombang Umax = 1.80 m/s. Besarnya sedimen total pada analisa data yang sama, memperoleh hasil yang menunjukkan bahwa semakin kecil diameter butiran, maka semakin kecil pula angkutan sedimen total yang dihasilkan. Dari hasil perhitungan diatas untuk analisa data yang sama dengan masing-masing diameter butiran D 50 = 0.21 mm, D 50 = 0.49 mm, D 50 = 0.74 mm, didapatkan jumlah angkutan sedimen total masing-masing sebesar m 3 /(m*s), m 3 /(m*s), m 3 /(m*s).

22 Bijker s, E.A Longshore transport computations. J. Waterways, Harbor and Coastal Eng, Div., ASCE, 97(WW4) : CERC Shore Protection Manual. U.S. Army of Coastal Engineering Research Center. Washington Einstein, H.A The bed-load function for sediment transportation in open channel flows. U.S. Department Agriculture, Techn, Bulletin No Fredsoe, J. and Deigaard, R Mechanics of Coastal Sediment Transport, World Scientific, 369 pp. Nielsen, P Shear Stress and Sediment Transport Calculations for Swash Zone Modeling, Coastal Engineering, Vol. 45, Suntoyo Study on Turbulent Boundary Layer Under Non-Linear Waves and Its Application to Sediment Transport, Ph.D Dissertation, Tohoku University, Japan. Lane, E. W., and A. A. Kalinske Engineering Calculations of Suspended Sediment, Transactions of the American Geophysical Union, vol. 20, pt. 3, pp

23 Suntoyo, Tanaka, H. and Yamaji, H New Method for Calculating Bottom Shear Stress under Skew Waves, Journal of Applied Mechanics, Vol. 7, pp Suntoyo, et.al Effect of Bed Roughness on Turbulent Boundary Layer and Net Sediment Transport under Asymmetric Waves. Coastal Engineering, 56, Tanaka, H Bed-load Transport due to Non-Linear Wave Motion, Proceedings of 2T' International Conference on Coastal Engineering, ASCE, Tanaka, H. and To, D.V Initial Motion of Sediment under Waves and Wave-Current Combined Motions, Coastal Engineering, 25, Tanaka, H, Suntoyo and Sana, A Numerical Investigation on A Rough Bed Turbulent Boundary Layer under Cnoidal Wave Motion, Proceedings of 7th International Conference on Hydro-science and Engineering (in press). Graf, W. H Hydraulics of Sediment Transport. McGraw-Hill Book Company, New York.

24 TERIMA KASIH...