KAJIAN ANGKUTAN SEDIMEN PADA SUNGAI BENGAWAN SOLO (SERENAN-JURUG) STUDY OF SEDIMENT TRANSPORT IN BENGAWAN SOLO RIVER (SERENAN-JURUG) HALAMAN JUDUL

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id KAJIAN ANGKUTAN SEDIMEN PADA SUNGAI BENGAWAN SOLO (SERENAN-JURUG) STUDY OF SEDIMENT TRANSPORT IN BENGAWAN SOLO RIVER (SERENAN-JURUG) Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta HALAMAN JUDUL Disusun oleh: NUR HIDAYAH Y.N, NIM I FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013

2 digilib.uns.ac.id

3 digilib.uns.ac.id

4 digilib.uns.ac.id MOTTO Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya (QS.2:286). You know what? This is not over. We will play you again, and we will win, and you will lose, and you will beg, and we will laugh, and we will take every last dime you have, and you will hate yourselves forever (monica geller, friends). Jangan bekerja setengah-setengah, bekerjalah sepenuh hati Waktu anda terbatas, jadi jangan sia siakan dengan hidup dalam kehidupan orang lain. Jangan terperangkap oleh dogma dimana anda hidup dengan apa yang orang lain pikirkan. Jangan biarkan suara dari pendapat orang lain menenggelamkan suara batin anda sendiri. Dan yang terpenting, miliki keberanian untuk mengikuti hati dan intuisimu. Mereka terkadang sudah tahu akan menjadi apa anda sebenarnya. Yang lainnya hanyalah tambahan (Steve Jobs). Semua mimpi kita akan menjadi nyata jika kita punya keberanian untuk mengejarnya (Walt Disney). Tabi no haji wa kakisute (Buang rasa malumu saat dalam perjalanan, pepatah Jepang). iv

5 digilib.uns.ac.id PERSEMBAHAN Skripsi ini ku persembahkan untuk semua pejuang yang tidah pernah menyerah untuk mengapai sesuatu v

6 digilib.uns.ac.id ABSTRAK Nur Hidayah Y.N Kajian Angkutan Sedimen Pada Sungai Bengawan Solo (Serenan-Jurug). Skripsi. Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Permasalahan sedimen merupakan hal yang esensial bagi suatu sungai. Sebagian besar permasalahan sedimen merupakan hasil campur tangan manusia. Sedimen mempunyai karakteristik yang berbeda tergantung dengan letak sungainya. Banyak teori yang dapat digunakan untuk memperkirakan angkutan sedimen tetapi pemilihan teori atau pendekatan yang tepat untuk angkutan sedimen di sungai masih cukup sulit. Penelitian ini dilakukan dengan mengambil data debit dan sedimen secara langsung pada Serenan dan Jurug di Bengawan Solo. Sedimen kemudian diuji di laboratorium dan hasil akhir mendapatkan parameter angkutan sedimen dan gradasi butiran. Angkutan sedimen dari laboratorium kemudian dibandingkan dengan hasil hitungan menggunakan metode angkutan sedimen yaitu Ackers- White, Englund-Hansen, Laursen, Meyer-Peter Muller, Toffaleti dan Yang. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sedimen yang diuji di Serenan mempunyai kelas ukuran Coarse Silt dengan range butiran 0,032-0,0625 sedangkan di Jurug mempunyai kelas ukuran Very Fine Sand dengan range butiran 0,0625-0,125. Dari banyak metode yang diujikan metode Meyer Peter Muller dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya debit angkutan sedimen pada sungai Bengawan Solo tepatnya pada Serenan sedangkan pada Jurug belum ada metode yang dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya debit angkutan sedimen. Pada metode Meyer Peter Muller terjadi tingkat kesalahan 4,12 %. Kata Kunci : Angkutan Sedimen, commit Bengawan to user Solo, Serenean, Jurug. vi

7 digilib.uns.ac.id ABSTRACT Nur Hidayah Y.N Study Of Sediment Transport Discharge In Bengawan Solo River (Serenan-Jurug). Thesis. Departement Of Civil Engineering. Engineering Faculty. Sebelas Maret University. Surakarta. Sediment problem is essential to a river. Most of the sediment problem is the result of human intervention. Sediment has different characteristics depending on the location of the river. Many theories that can be used to estimate sediment transport but selection theory or approach is right for the transport of sediment in the river is still quite difficult. This study was done by taking the data flow and sediment directly on Serenan and Jurug in Bengawan Solo. Sediments were then tested in the laboratory and the final gain parameter sediment transport grading. Sediment transport from the laboratory is compared with the results of a calculation using the method of sediment transport Ackers-White, Englund-Hansen, Laursen, Meyer-Peter Muller, Toffaleti and Yang. The test results indicate that the sediments in Serenan is belong to Coarse Silt size classes with a range from 0,032 to 0,0625 grains while sediments in Serenan is belong to Very Fine Sand size classes with a range from 0,0625 to 0,125 grains. Of the many methods being tested, Meyer Peter Muller method can be used to estimate the discharge of sediment transport on the river Bengawan Solo precisely on Serenan while in Jurug there is no method that can be used to estimate the discharge of sediment transport. The method of Meyer Peter Muller occurred error rate of 4.12%. Keyword : sediment transport, Bengawan Solo, Serenan, Jurug. vii

8 digilib.uns.ac.id PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul Kajian Angkutan Sedimen Pada Sungai Bengawan Solo (Serenan- Jurug) guna memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan, dukungan, dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada: 1. Segenap Pimpinan serta karyawan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dr.Ir. Mamok Suprapto, M.Eng selaku dosen pembimbing I. 3. Ir. Suyanto, MM selaku dosen pembimbing II. 4. Ir. JB Sunardi Widjaja, Msi selaku dosen pembimbing akademik. 5. Ir. Susilowati, M.Si dan Ir. Siti Qomariyah, M.Sc selaku dosen penguji skripsi. 6. Segenap bapak dan ibu yang ada di Balai Besar Wilayah Sungai yang telah memberikan data sekunder sehingga terlaksananya penulisan skripsi ini. 7. Rekan 1 tim skripsi serta Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil 8. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis secara langsung maupun tidak langsung. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa mendatang dan semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Surakarta, Maret 2013 Penulis viii

9 digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... Error! Bookmark not defined. HALAMAN PENGESAHAN... Error! Bookmark not defined. MOTTO... iv PERSEMBAHAN... v ABSTRAK... vi ABSTRACT... vii PRAKATA... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL... xiv GLOSSARY... xvi BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka Aliran Sedimen Pengujian Butiran Sedimen Perhitungan Angkutan Sedimen Landasan Teori Aliran Sungai Sedimen Pengujian Butiran Sedimen Perhitungan Angkutan commit Sedimen to user ix

10 digilib.uns.ac.id BAB 3 METODE PENELITIAN Lokasi Pengambilan Sampel Data yang Diperlukan Data Primer Data Sekunder Alat yang digunakan Alat Survey Alat Pengujian Sampel Pengujian Pengujian di Laboratorium Perhitungan Angkutan Sedimen Tahapan Penelitian BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN Pengambilan Sampel Analisis Butiran Sedimen Konsentrasi Sedimen Debit Sedimen Melayang Berat Jenis Sedimen Analisis Hidrometer Analisis Angkutan Sedimen Analisis Steady Flow Pembahasan BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

11 digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Koefisien Kekasaran Manning... 9 Tabel 2.2. Ukuran Butiran Sedimen Menurut American Geophysical Union Tabel 4.1. Titik Pengambilan Sampel Sedimen Tabel 4.2. Konsentrasi Sedimen Tabel 4.3. Debit Sedimen Melayang Hasil Pengukuran Tabel 4.4. Berat Jenis Sedimen Tabel 4.5. Diameter Butiran Dalam Analisis Angkutan Sedimen Tabel 4.6. Hasil Output Analisis Steady Flow HEC-RAS Tabel 4.7. Hasil Analisis Debit Angkutan Sedimen Output HEC-RAS Tabel 4.8. Hasil Perbandingan Debit Sedimen Perhitungan Dengan Pengukuran 34 xi

12 digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Metode Point-Integrated Sampling... 6 Gambar 2.2. Ilustrasi Rumus Persamanaan Energi pada Steady Flow... 7 Gambar 3.1. Lokasi Pengambilan Sampel Gambar 3.2. Current Meter Gambar 3.3. Sediment Sampling Gambar 3.4. Alat Uji Konsentrasi Sedimen Gambar 3.5. Alat Uji Berat Jenis Butir Tanah Gambar 3.6. Alat Uji Hidrometer (hydrometer analysis) Gambar 3.7. Alat Uji Saringan (sieve analysis) Gambar 3.8. Diagram Alir Penelitian Gambar 4.1. Profil Ruas Sungai Bengawan Solo Output HEC-RAS xii

13 digilib.uns.ac.id DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Lampiran B Lampiran C Lampiran D Lampiran E - Peta, Letak Pengambilan Sampel, dan Kalibrasi Curentmeter - Data Hasil Laboratorium - Long Profile dan Cross Section Sungai Bengawan Solo - Output HEC-RAS - Surat-Surat Skripsi xiii

14 digilib.uns.ac.id DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL = parameter rasio kecepatan sedimen = kecepatan endap (ft/s) w = berat jenis air (gr/cm 3 ) µ = koefisien (0,00855) B = lebar saluran (ft) C = konsentrasi sedimen (ppm) C L = konsentrasi sedimen di zona bawah (mg/lt) D = kedalaman penampang sungai (m) d = diameter butiran (mm) d 90 = diameter partikel (m) d m = diameter partikel rata-rata (mm) d si = diameter butiran (mm) g = percepatan grafitasi (m/s 2 ) G = debit angkutan sedimen (lb/s) g = percepatan gravitasi (ft/s 2 ) G gr = parameter angkutan sedimen g s = debit angkutan sedimen (ton/hari) G s = berat jenis butiran sampel g sb = angkutan sedimen dasar (ton/hari) g ssl = angkutan sedimen melayang di zona bawah (ton/hari) g ssm = angkutan sedimen melayang di zona tengah (ton/hari) g ssu = angkutan sedimen melayang di zona atas (ton/hari) h e = kehilangan tinggi energi (m) i = 1, 2, 3, 4, 5,... x, i tanda adalah bagian penampang k = faktor yang sama besarnya, tergantung dari satuan setiap unsur (= 0,0864) L = panjang pelampung yang berada didalam air dihitung dari titik berat sampai permukan air (mm) M = konsentrasi sedimen (ppm) n = koefisien Manning n v = koefisien suhu n x = eksponen transisi tergantung ukuran sedimen Q = debit aliran sungai (m 3 /dt) qi = debit pada setiap sub penampang ke i (m³/s) q qi = debit tengah pada setiap sub penampang melintang ke i (m³/s) R = radius hidrolik (m) Rc = pembacaan hidrometer (mm) RRP = parameter jari-jari radius S = energi gradien S i = kemiringan S qi = debit pada seksi ke i (m³/s) xiv

15 digilib.uns.ac.id t = waktu ke-i (menit) T 1 = suhu pada W 4 ( 0 C) T 2 = suhu pada W 3 ( 0 C) TFP = parameter tegangan geser u * = kecepatan geser (ft/s) V = kecepatan aliran (ft/s) v = viskositas kinematik (ft 2 /s) V 1, V 2 = kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m²/s) Vas = volume air sampel (ml) V cr = kecepatan kritis (ft/s) w = kecepatan jatuh partikel (m/s) W 1 = berat piknometer kosong (gram) W 2 = berat piknometer + sampel sedimen kering (gram) W 3 = berat piknometer + sampel sedimen kering + aquades (gram) W 4 = berat piknometer + aquades (gram) Ws = berat sedimen kering (gr) x = jumlah vertikal pengambilan di suatu penampang melintang y = kedalaman pias penampang sungai Y 1, Y 2 = kedalaman aliran (m) z = koefisien hubungan antara sedimen dan karakteristik hidrolis Z 1, Z 2 = elevasi dasar saluran (m) α 1, α 2 = koefisien bobot kecepatan γ w = berat air (gr/cc) μ MPM = harga ripple faktor untuk MPM = tegangan geser saluran rata-rata (ft/s) τ o xv

16 digilib.uns.ac.id GLOSSARY Wash load = angkutan partikel halus yang dapat berupa lempung (silk) dan debu (dust), yang terbawa oleh aliran sungai Suspended load = sedimen bergerak di dalam alur sungai sebagai sedimen tersuspensi (suspended sediment) dalam air yang mengalir dan sebagai muatan dasar (bed load) yang bergeser atau menggelinding sepanjang dasar saluran Bed load = pertikel sedimen yang bergerak tidak jauh dari dasar sungai dan bergerak secara bergeser, merayap, menggelinding atau meloncat. Total load = jumlah dari suspended load dan bed load Point-integrated sampling = metode pengukuran arus pada sungai yang dilakukan dengan menentukan bebrapa titik sesuai kedalaman sungai tersebut xvi

17 digilib.uns.ac.id BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Sungai merupakan salah satu sumber air untuk kehidupan makhluk hidup. Disisi lain, sungai memiliki karakter dan morfologi yang berbeda. Karakter dan morfologi sungai akan stabil bila di sepanjang alur dan diseluruh DAS tidak mengalami perubahan, termasuk hujan yang jatuh di permukaan DAS. Akan tetapi kondisi stabil tersebut tidak akan bisa dipertahankan bila aktivitas manusia disepanjang sungai maupun alur sungai masih terus berlangsung. Contohnya adalah penyempitan sungai yang terjadi di sungai Brantas diakibatkan adanya endapan tanah longsor. Peristiwa itu terjadi karena adanya bangunan yang berada di sekitar bantaran sungai ( Aktivitas manusia dapat menyebabkan erosi permukaan yang akan terbawa aliran, dalam bentuk sedimen. Sedimen tersebut akhirnya akan diendapkan pada tempat tempat tertentu ketika aliran tidak mampu mengangkut sedimen. Sedimen akan mengurangi fungsi infrastruktur air yang telah terbangun. Gary W. Brunner (2003) menyatakan bahwa banyak teori maupun pendekatan empiris yang dapat digunakan untuk mengetahui angkutan sedimen. Beberapa diantaranya adalah Ackers-White, Englund-Hansen, Laursen, Meyer-Peter Muller, Toffaleti dan Yang. Pemilihan teori atau pendekatan yang tepat untuk angkutan sedimen di sungai masih cukup sulit. Oleh sebab itu masalah sedimen menarik untuk diteliti. Dalam penelitian ini dikaji teori Ackers-White, Englund-Hansen, Laursen, Meyer- Peter Muller, Toffaleti dan Yang untuk mengetahui sedimen yang terjadi di Sungai Bengawan Solo. 1

18 digilib.uns.ac.id Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang dapat dirumuskan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana kriteria sedimen pada ruas sungai Bengawan Solo dari jembatan Serenan sampai jembatan Jurug? 2. Apa metode analisis angkutan sedimen yang paling cocok untuk analisis angkutan sedimen pada ruas sungai Bengawan Solo dari jembatan Serenan sampai jembatan Jurug? 1.3 Batasan Masalah Untuk membatasi permasalahan agar penelitian ini lebih terarah dan tidak meluas, maka perlu adanya pembatasan sebagai berikut: 1. Sampel sedimen diambil pada musim hujan di bulan Desember, di lokasi jembatan Serenan dan jembatan Jurug. 2. Menggunakan cross section dan long profile dari Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan Solo. 3. Metode yang digunakan untuk perhitungan sedimen adalah metode Ackers- White, Englund-Hansen, Laursen, Meyer-Peter Muller, Toffaleti dan Yang. 4. Sampel sedimen yang diteliti berupa sedimen melayang. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah: 1. Mengetahui karakteristik sedimen pada ruas sungai Bengawan Solo dari jembatan Serenan sampai jembatan Jurug 2. Mengetahui metode yang paling cocok untuk analisis sedimen pada ruas sungai Bengawan Solo dari jembatan Serenan sampai jembatan Jurug.

19 digilib.uns.ac.id Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah: 1. Manfaat teoritis, memberi tambahan informasi dalam sedimen 2. Manfaat praktis: memberikan tambahan informasi mengenai kriteria sedimen yang ada di sungai Bengawan Solo antara jembatan Serenan sampai jembatan Jurug.

20 digilib.uns.ac.id BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Aliran Aliran air dikatakan steady flow apabila besarnya debit aliran yang melewati suatu cross section konstan terhadap waktu. Jika perubahan debit aliran berubah sesuai dengan waktu, maka aliran tersebut dikatakan unsteady flow. Aliran steady flow membutuhkan besaran debit inflow dan outflow yang konstan dan sama. Steady flow masih dibagi lagi menjadi 2 macam yaitu non-uniform flow dan uniform flow. Non-uniform flow adalah aliran air dimana kecepatan dan kedalaman bervariasi dalam jarak lintasan air, sementara ketika konstan disebut uniform flow. Uniform flow hanya terjadi pada suatu saluran berpenampang tetap yang mempunyai kekasaran, kemiringan dan arah alirannya yang konstan. Adapun non-uniform flow hanya terjadi di saluran alami dengan variabel yang bervariasi (Nhartman, 2008). Berdasarkan uraian tersebut maka disimpulkan bahwa aliran sungai Bengawan Solo termasuk jenis steady flow non-uniform flow karena sungai Bengawan Solo merupakan saluran alami Pengukuran Debit Metode Equal Discharge Increment (EDI) adalah metode pengambilan contoh sedimen yang dilakukan pada titik tengah pada sub penampang melintang sungai/ saluran yang memiliki besaran debit yang sama (Anonim, 2008). 4

21 digilib.uns.ac.id Sedimen Sedimen merupakan bagian integral, esensial, dan dinamis dari daerah aliran sungai. Sedimen berasal dari pelapukan erosi material organik mineral dan tanah di daerah hulu serta erosi di tepi sungai (Jos Brils, 2004). Menurut Mulyanto (2007), ada tiga macam angkutan sedimen yang terjadi di dalam alur sungai yaitu wash load, suspended load, dan bed load. Dari ketiga jenis angkutan sedimen, jenis suspended load dan bed load sangat berpengaruh terhadap jumlah sedimen yang ada di dasar sungai Pengujian Butiran Sedimen Untuk mengetahui karakter butiran sedimen yang terdapat pada aliran sungai diperlukan sampel sedimen. Sampel yang diperoleh dari lapangan diuji di laboratorium, meliputi konsentrasi sedimen melayang, berat jenis sedimen (specify gravity), hidrometer, dan saringan Perhitungan Angkutan Sedimen Telah banyak penelitian yang dilakukan untuk memperkirakan besarnya angkutan sedimen melayang yang terjadi di suatu sungai. Robin Major, dkk. (2008) melakukan penelitian tentang sedimen melayang yang ada di sungai St. Croix dengan menentukan 4 titik pengambilan menggunakan metode filter. Hasilnya menunjukkan bahwa pada besaran debit 5600 cfs, konsentrasi sedimen melayang mencapai puncaknya. Hikmet Kerem (2002) memprediksi besarnya sedimen melayang dengan menggunakan Artificial Neural Networks yaitu dengan memperkirakan konsentrasi sedimen melayang yang akan datang dengan dasar data sedimen melayang terdahulu. Hasil menunjukkan tingkat kecocokan kesalahan hasil dari Artificial Neural Networks dengan data aktual kurang dari 10 %.

22 digilib.uns.ac.id 6 David H. Schoellhamer (2002) memprediksi besarnya sedimen melayang secara kontinue menggunakan alat optical backscatterance sensors. Hasil menunjukkan bahwa alat tersebut dapat digunakan untuk menghitung sedimen tersuspensi secara jam-jaman. Bambang Agus Kironoto (2008) memprediksi besarnya sedimen melayang dengan metode point-integrated sampling. Hasilnya menunjukkan bahwa konsentrasi sedimen suspensi rerata dapat ditentukan berdasarkan konsentrasi sedimen suspensi rerata titik pada posisi y = 0,4 D dari dasar saluran (untuk pengukuran 1 titik), pada y = 0,2 D dan 0,8 D (2 titik), atau pada y = 0,2 D; 0,4 D; dan 0,8 D (3 titik). Skema pengambilan konsentrasi sedimen ditampilkan dalam Gambar 2.1. Keterangan: D = kedalaman penampang sungai y = kedalaman pias penampang sungai Gambar 2.1. Metode Point-Integrated Sampling Dalam penelitian ini laju sedimen melayang di salah satu ruas sungai Bengawan Solo diprediksi dengan metode Ackers-White, Englund-Hansen, Laursen, Meyer- Peter Muller, Toffaleti dan Yang.

23 digilib.uns.ac.id Landasan Teori Aliran Sungai Jenis Aliran Keadaan steady flow dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: Y 2 Z 2 2V 2g 2 2 Y 1 Z 1 1V1 2g 2 h e (2.1) dengan, Y 1, Y 2 = kedalaman aliran (m) Z 1, Z 2 = elevasi dasar saluran (m) V 1, V 2 = kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) (m²/s) α 1, α 2 = koefisien bobot kecepatan g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) h e = kehilangan tinggi energi (m) Rumus persamaan energi digambarkan pada Gambar 2.2. Gambar 2.2. Ilustrasi Rumus Persamanaan Energi pada Steady Flow

24 digilib.uns.ac.id Metode Equal-Discharge-Increment Rumus yang digunakan: Q q i x qi qqi 2 (2.2) (2.3) S qi x i1 q i q qi (2.4) dengan, Q qi q qi S qi i x = debit di suatu penampang melintang sungai (m³/s) = debit pada setiap sub penampang ke i (m³/s) = debit tengah pada setiap sub penampang melintang ke i (m³/s) = debit pada seksi ke i (m³/s) = 1, 2, 3, 4, 5,... x, i tanda adalah bagian penampang = jumlah vertikal pengambilan di suatu penampang melintang Debit Angkutan Sedimen Untuk menetukan debit sedimen pada saat pengukuran menggunakan persamaan sebagai berikut: g s = k.c.q (2.6) dengan, g s = debit angkutan sedimen (ton/hari) k = faktor yang sama besarnya, tergantung dari satuan setiap unsur (= 0,0864) C = konsentrasi sedimen (mg/l) Q = debit aliran sungai (m 3 /dt) Koefisien Kekasaran Manning Koefisien kekasaran manning menurut Garry W. Burner (2008) ditampilkan dalam Tabel 2.1.

25 digilib.uns.ac.id 9 Tabel 2.1. Koefisien Kekasaran Manning Kondisi dan tipe alur Kekasaran Manning Min Normal Maks A. Sungai Kecil (Lebat muka air < 30 m) I. Mengalir pada Dataran rendah 1. Alur Bersih, lurus, elevasi muka air penuh, tidak ada celah atau bagian yang dalam 2. Sama poin 1 tetapi lebih banyak batu dan rumput tanaman 3. Alur Bersih, melingkar, dengan bagian dalam dan dangkal 4. Sama poin 3 tetapi lebih banyak batu dan rumput tanaman 5. Sama poin 4 tetapi elevasi muka air lebih rendah dan lebih banyak perubahan kemiringan dan lebar 0,025 0,030 0,033 0,030 0,035 0,040 0,033 0,040 0,045 0,035 0,045 0,050 0,040 0,048 0, sama poin 5 tetapi lebih banyak batu 0,045 0,050 0, Penggal sugai dengan aliran pelan, penuh rumput, dengan kolam yang dalam 8. Alur banyak rumput, alur-alur yang dalam atau lintasan banjirdengan tegakan pohon dan semak 0,050 0,070 0,080 0,075 0,100 0,150 II. Sungai pengunungan, pada alur tidak ada vegetasi, tebing sungai curam, pohonan semak pada tebing tenggelam saat muka air tinggi 1. Dasar sungai ; Krikil, Krakal, dengan beberapa batu-batu besar 2. dasar sungai ; Krakal dengan batu-batu besar 0,030 0,040 0,050 0,040 0,050 0,070 B. Bantaran Banjir I. Bantaran untuk padang gembalaan (padang rumput), tanpa semak belukar

26 digilib.uns.ac.id 10 Kondisi dan tipe alur Kekasaran Manning Min Normal Max B. 1. Rumput rendah 0,025 0,030 0, Rumput Tinggi 0,030 0,035 0,050 II. Bantaran untuk tegalan 1. Tidak ada tanaman 0,020 0,030 0, Tanaman dewasa ditanam berderet 0,025 0,035 0, Tanaman dewasa ditanam tidak berderet 0,030 0,040 0,050 III. Bantaran ditumbuhi semak belukar 1. Semak jarang, rumput lebat 0,035 0,050 0, Semak dan pohon jarang 0,040 0,060 0, Semak sedang sampai lebat 0,070 0,100 0,160 IV. Bantaran dengan pohon-pohon 1. Pohon ditanam rapat, pohon lurus 0,110 0,150 0, Tanah tang dibersihkan dengan tunggul tanaman, yang tidak tumbuh 3. Sama seperti diatas, tetapi tunggul kayu ditumbuhi daun lebat 4. Tagekan pohon rapat, pohon yang rendah sedikit, sedikit semak belukar, tinggi muka air dibawah ranting pohon 5. Sama Seperti diatas, tetapi tinggi muka air banjir mencapai ranting pohon 0,030 0,040 0,050 0,050 0,060 0,080 0,080 0,100 0,120 0,100 0,120 0,160 C. Sungai besar (lebar muka air banjir > 30 m) Nilai n lebih rendah dari sungai kecil pada kondisi yang sama, sebab tebing sungai relatif lebih kecil dari luas tampang basah, tahanan geser lebih kecil I. Mengalir pada Dataran rendah 1. Bagian yang teratur tanpa batu-batu besar dan semak 0,025-0, bagian yang tidak teratur dan kasar 0,035-0,100 Sumber: Garry W. Burner, 2008

27 digilib.uns.ac.id Sedimen Ukuran Butiran Ukuran kelas angka standar berdasarkan pada skala klasifikasi American Geophysical Union (AGU) yang ditunjukkan pada Tabel 2.2. No Tabel 2.2. Ukuran Butiran Sedimen Menurut American Geophysical Union Jenis Sedimen Rentang Diameter Butiran (mm) Nilai Tengah Diameter Butiran (mm) 1 Clay 0,002 0,004 0,003 2 Very Fine Silt 0,004 0,008 0,006 3 Fine Silt 0,008 0,016 0,011 4 Medium Silt 0,016 0,032 0,023 5 Coarse Silt 0,032 0,0625 0,045 6 Very Fine Sand 0,0625 0,125 0,088 7 Fine Sand 0,125 0,25 0,177 8 Medium Sand 0,25 0,5 0,354 9 Coarse Sand 0,5 1 0, Very Coarse Sand 1 2 1,41 11 Very Fine Gravel 2 4 2,83 12 Fine Gravel 4 8 5,66 13 Medium Gravel ,3 14 Coarse Gravel ,6 15 Very Coarse Gravel ,3 16 Small Cobbles ,5 17 Large Cobbles Small Boulders Medium Boulders Large Boulders Sumber: Garry W. Burner, Pengujian Butiran Sedimen Konsentrasi Sedimen Melayang Untuk menentukan besarnya konsentrasi sedimen melayang menggunakan persamaan sebagai berikut:

28 digilib.uns.ac.id 12 Ws Vas 6 C x10 (2.7) dengan, C Ws Vas = konsentrasi sedimen (mg/lt) = berat sedimen kering (gr) = volume air sampel (ml) Berat Jenis Sedimen (Specify Gravity) Untuk mendapatkan besarnya berat jenis butiran sedimen, digunakan rumus sebagai berikut: ( W 4 ( W W ) T 1 1 W ) ( W W 2 1 G s (2.8) 3 2 ) T 2 dengan, G s W 1 W 2 W 3 W 4 = berat jenis butiran sampel = berat piknometer kosong (gram) = berat piknometer + sampel sedimen kering (gram) = berat piknometer + sampel sedimen kering + aquades (gram) = berat piknometer + aquades (gram) T 1 = suhu pada W 4 ( 0 C) T 2 = suhu pada W 3 ( 0 C) Hidrometer Pengujian ini untuk menentukan distribusi ukuran butir tanah yang memiliki diameter kurang dari 0,075 mm (lolos saringan no 200 ASTM) dengan cara pengendapan. Rumus yang digunakan: L 30. d x (2.9) t 980( - ) G s w Harga L diperoleh dari rumus: L 15,82 0, 167 xrc (2.10) dengan, d = diameter butiran (mm) L = panjang pelampung yang berada didalam air dihitung dari titik berat sampai permukan air (mm) t = waktu ke-i (menit)

29 digilib.uns.ac.id 13 G s = berat jenis sedimen µ = koefisien (0,00855) w = berat jenis air (gr/cm 3 ) Rc = pembacaan hidrometer (mm) Saringan Wtertahan prosentase tanah tertahan (% tertahan) = x100% Wtotal (2.10) prosentase tanah lolos (% lolos) =100% - % tertahan (2.11) Perhitungan Angkutan Sedimen Fungsi Angkutan Sedimen Ackers-White Ackers-White mengembangkan teori untuk angkutan sedimen beban total. Persamaan ini dikembangkan berdasarkan ukuran partikel sedimen, mobilitas sedimen dan transport sedimen. Parameter ukuran yang tidak berdimensi digunakan untuk membedakan antara ukuran sedimen halus, transisi dan kasar. Pada kondisi tertentu, sedimen halus berupa lempung yang ukurannya <0,04 mm dan sedimen kasar berupa pasir yang ukurannya >2,5 mm. Berdasarkan lebih dari 1000 percobaan saluran, maka rumus umum angkutan sedimen dengan metode Ackers-White sebagai berikut (Gary W Brunner, 2008): g s.g (2.12) 2000 G. C w. QC m (2.13) G gr.gs.ds n u x * D. V dengan, g s = debit angkutan sedimen (ton/hari) G = debit angkutan sedimen (lb/s) w = berat jenis air (lb/ft 3 ) Q = debit aliran sungai (ft 3 /s) C = konsentrasi sedimen (ppm) (2.14)

30 digilib.uns.ac.id 14 G gr G s d si D u * V n x = parameter angkutan sedimen = berat jenis sedimen = diameter butiran (mm) = kedalaman efektif (ft) = kecepatan geser (ft/s) = kecepatan aliran rata-rata untuk saluran (ft/s) = eksponen transisi tergantung ukuran sedimen Englund-Hansen Persamaan Englund-Hansen merupakan persamaan sedimen total load yang memberi hasil cukup akurat untuk jenis tanah berpasir dengan substansi sedimen tersuspensi. Persamaan ini berdasarkan data saluran dengan ukuran sedimen antara 0,19-0,93 mm dan sudah diuji berdasarkan data lapangan. Rumus umum Engelund-Hansen sebagai berikut: g s.g (2.15) 2000 G 0,05 V s 2 d 50 s g 1 s 0 d 50 3 / 2 (2.16) dengan, g s = debit angkutan sedimen (ton/hari) G = debit angkutan sedimen (lb/s) w = berat jenis air (lb/ft 3 ) G s = berat jenis sedimen V = kecepatan aliran rata-rata untuk saluran (ft/s) g = percepatan gravitasi (ft/s 2 ) τ o = tegangan geser saluran rata-rata (ft/s) d si = diameter butiran (mm) B = lebar saluran (ft) Laursen (Coupeland) Metode ini digunakan untuk memprediksi sedimen total, berasal dari kombinasi analisis kualitatif, percobaan asli, dan data tambahan. Transportasi sedimen berdasarkan karakteristik hidrolik kecepatan rata-rata saluran, kedalaman aliran, gradien energi, dan pada karakteristik gradasi sedimen dan kecepatan jatuh. Coupeland memperluas jangkauan commit penerapan to user untuk kerikil berukuran sedimen.

31 digilib.uns.ac.id 15 Kisaran penerapan diameter partikel rata-rataadalah 0, mm. Rumus yang digunakan sebagai berikut: g s 0,432. w. Q. RRP. TFP. (2.17) dengan, g s = debit angkutan sedimen (ton/hari) w = berat jenis air (lb/ft 3 ) Q = debit aliran sungai (ft 3 /s) RRP = parameter jari-jari radius TFP = parameter tegangan geser = parameter rasio kecepatan sedimen Toffaleti Metode Toffaleti adalah hasil modifikasi dari fungsi sedimen total Einstein yang mememacahkan sedimen melayang menjadi zona vertkal, menggandakan 2 dimensi gerakan sedimen. Empat zona yang digunakan untuk distribusi sedimen adalah zona atas, zona tengah, zona bawah, dan zona dasar. Transportasi sedimen dihitung secara independen untuk setiap zona dan dijumlahkan untuk sampai pada angkutan sedimen total. Metode ini dikembangkan dengan menggunakan data lengkap dari data saluran dan data lapangan. Percobaan saluran menggunakan partikel sedimen dengan diameter rata-rata berkisar 0,3-0,93 mm, namun kesuksesan aplikasi dari metode Toffaleti menunjukkan bahwa diameter partikel rata-rata serendah 0,095 mm dapat diterima. Persamaan transportasi umum untuk fungsi Toffaleti untuk ukuran butiran diwakili oleh: g g ssl ssm R 11,24 C R 11,24 C 1n 0,756z v 1 n 0,244z v 2d 0,765 z 1 R 2,5 1 n v 1nv 0,756z m n z v R 11,24 1n z z v (2.16) (2.17)

32 digilib.uns.ac.id 16 g ssu R 11,24 C 0.244z 0,5z R 1nv 1,5 R 2,5 1 n 1,5 z v z R 2,5 1n 1,5 z v (2.18) g sb 1nv 0,756z 2d C (2.19) m L 0,765znv 1 n VR C 43,2C (2.20) v g s g g g g (2.21) ssl ssm ssu sb dengan, g ssl g ssm g ssu g sb g s C C L R d m z n v = debit angkutan sedimen melayang di zona bawah (ton/hari) = debit angkutan sedimen melayang di zona tengah (ton/hari) = debit angkutan sedimen melayang di zona atas (ton/hari) = debit angkutan sedimen dasar (ton/hari) = debit angkutan sedimen total (ton/hari) = konsentrasi sedimen (mg/lt) = konsentrasi sedimen di zona bawah (mg/lt) = jari-jari hidrolis (m) = diameter rerata butiran (mm) = koefisien hubungan antara sedimen dan karakteristik hidrolis = koefisien suhu Meyer Peter Muller Fungsi angkutan sedimen yang digunakan dalam analisis ini adalah fungsi Meyer- Peter Müller. Fungsi angkutan bed load Meyer-Peter Müller didasarkan pada data eksperimen telah diuji secara luas dan digunakan untuk sungai dengan sedimen yang relatif kasar. Tingkat angkutan adalah sebanding dengan perbedaan antara tegangan geser rerata yang bekerja pada butiran dan tegangan geser kritis. Ukuran partikel yang berlaku berkisar 0,4-29 mm dengan berbagai berat jenis sedimen 1,25 gram/cc sampai lebih dari 4.0 gram/cc. Persamaan angkutan umum untuk fungsi Meyer-Peter Müller adalah: G - 2/3 MPM s w )d m s g G (2.22) s s w DS =0.047(G g [ ] 1/3 2/3 (2.23)

33 digilib.uns.ac.id 17 dengan, g s = debit angkutan sedimen (ton/hari) γ w = berat air (gr/cc) G s = berat jenis sedimen g = percepatan grafitasi (m/s 2 ) d m = diameter partikel rata-rata (mm) R = radius hidrolik (m) S = energi gradien D = kedalaman sungai (m) μ MPM = harga ripple faktor untuk MPM d 90 = diameter partikel (m) n = koefisien Manning Yang Yang mengusulkan konsentrasi sedimen dengan ukuran butiran kurang dari 2 mm dapat dihitung dengan persamaan:. d si u* 5,435 0,286.log 0,457.log.... d si u* log C 1,799 0,409.log 0,314.log V. S Vcr. S.log (2.26) Untuk butiran yang lebih dari 2 mm bisa dihitung dengan rumus:. d si u* 6,681 0,633.log 4,816.log.... d si u* log C 2,784 0,305.log 0,282.log V. Si Vcr. Si.log Rumus angkutan sedimen metode Yang s sebagai berikut: (2.27). Q. C G w (2.28) g s.g 2000 (2.29)

34 digilib.uns.ac.id 18 dengan, g s = debit angkutan sedimen (ton/hari) G = debit angkutan sedimen (lb/s) C = konsentrasi sedimen (ppm) = kecepatan endap (ft/s) d si = diameter butiran (mm) v = viskositas kinematik (ft 2 /s) u * = kecepatan geser (ft/s) S i = kemiringan V = kecepatan aliran (ft/s) = kecepatan kritis (ft/s) V cr Kecepatan jatuh Van Rijn memperkirakan US Inter-agency Committee on Water Resources (IACWR) curves untuk kecepatan jatuh menggunakan non-spherical particles dengan faktor bentuk 0,7 dalam suhu air 20 0 C. Tiga persamaan yang digunakan, tergantung pada ukuran partikel (Van Rijn, 1993). ( s 1) gd 0,001 d 0, 1mm (2.15) 18V 3 0,5 10V 0,01( s 1) gd 1 1 0,1 d 1mm 2 (2.16) d V G 1 0, 5 s 1,1 gd d 1mm (2.17) dengan, w = kecepatan jatuh partikel(m/s) V = kecepatan kinematik (m/s) G s = berat jenis partikel (gram/cc) d = diameter partikel (mm) g = percepatan grafitasi (m/s 2 )

35 digilib.uns.ac.id BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi Pengambilan Sampel Lokasi pengambilan sampel pada ruas tengah sungai Bengawan Solo tepatnya antara jembatan Serenan sampai jembatan Jurug. Lebar ruas sungai sebesar 78,82 m dan panjangnya sebesar 16,203 km. Pemilihan ruas sungai Bengawan Solo dilakukan untuk mengetahui karakteristik sedimen yang mewakili sungai Bengawan Solo hulu. Pengambilan sampel sedimen dilakukan pada 2 titik yaitu pada AWLR di Serenan dan AWLR Jurug ditampilkan pada Gambar 3.1. Keterangan : A= Lokasi Pengambilan Sampel Serenan B= Lokasi Pengambilan Sampel Jurug Gambar 3.1. Lokasi Pengambilan Sampel 19

36 digilib.uns.ac.id Data yang Diperlukan Jenis data yang dikumpulkan terdiri dari data primer dan data sekunder Data Primer Debit Sesaat Tahap pengukuran debit: 1. Memilih penampang melintang sungai di lokasi yang telah ditentukan. 2. Membentangkan tambang pada penampang melintang sungai di lokasi yang telah ditentukan. 3. Mengukur lebar penampang basah. 4. Menentukan jumlah vertikal kedalaman dan jarak antara dua vertikal disesuaikan dengan keadaan. 5. Memeriksa dan merakit alat ukur. 6. Menghitung lama putaran propeler sebelum pengukuran pada tempat yang bebas pengaruh angin. 7. Menyiapkan kartu pengukuran. 8. Mengukur kedalaman jalur vertikal yang akan diukur kecepatan alirannya, kemudian menentukan titik kedalaman pengukuran. 9. Mencatat pada kartu pengukuran jumlah putaran propeler pada setiap titik pengukuran. 10. Menghitung kecepatan aliran pada titik-titik pengukuran dalam satu jalur vertikal dengan rumus current meter. 11. Menghitung luas bagian penampang melintang untuk setiap jalur vertikal kedalaman. 12. Menghitung debit bagian untuk setiap jalur vertikal. 13. Mengulangi langkah (h) sampai langkah (l) untuk setiap jalur vertikal pada seluruh penampang melintang. 14. Mencatat tinggi muka air tiap 10 menit apabila fluktuasi muka air selama pengukuran cukup mencolok. 15. Menjumlahkan debit bagian dari seluruh jalur vertikal. 16. Menjumlahkan seluruh luas penampang bagian.

37 digilib.uns.ac.id Menentukan kecepatan rerata seluruh penampang dengan cara membagi debit seluruh penampang dengan luas penampang. 18. Menentukan tinggi muka air rerata dengan cara rerata hitung atau rerata timbang. 19. Menghitung lamanya putaran propeler sesudah pengukuran di tempat yang bebas dari pengaruh angin Sampel Sedimen Tahap pengambilan sedimen: 1. Menentukan lokasi pengambilan dengan cara mencari titik pada kartu pengukuran dengan besaran debit yang paling dekat. 2. Menentukan jarak lokasi titik pengambilan dari sisi sungai. 3. Menentukan lama waktu pengambilan pada grafik sesuai dengan diameter lubang alat (nozzle) pengambil yang digunakan. 4. Melakukan pengambilan contoh muatan sedimen melayang. 5. Memasukkan contoh muatan sedimen melayang ke dalam botol yang telah disediakan. 6. Botol tersebut diberi tanda label. 7. Menyiapkan contoh muatan sedimen melayang untuk dianalisis di laboratorium. 8. Mengulangi kegiatan ke-3 sampai ke-9 untuk lokasi titik pengambilan yang lainnya hingga semuanya selesai dikerjakan Data Sekunder Data Sekunder yang digunakan adalah: 1. Data geometri berupa cross section dan long profile di ruas sungai Bengawan Solo dari jembatan Serenan sampai jembatan Jurug diperoleh dari Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan Solo.

38 digilib.uns.ac.id Alat yang digunakan Alat Survey Alat survey yang digunakan adalah sebagai berikut 1. Kamera digital 2. Satu set alat ukur arus (current meter) yang ditampilkan pada Gambar 3.2. Gambar 3.2. Current Meter 3. Alat ukur lebar (meteran) 4. Alat ukur waktu (stop watch) 5. Alat ukur tinggi muka air jenis otomatik (AWLR) 6. 6 Botol sampel isi 500 ml 7. Sediment sampling jenis USDH yang ditampilkan pada Gambar 3.3. Keterangan: 1. Nouzel 2. Lubang udara 3. Tongkat pemegang 4. Botol sampel 5. Pengunci/pengait botol sampel 6. Lubang penempatan tongkat pemegang Gambar 3.3. Sediment Sampling

39 digilib.uns.ac.id Alat Pengujian Sampel Konsentrasi Sedimen Alat yang digunakan untuk mencari besarnya konsentrasi sedimen adalah sebagai berikut: 1. Cawan aluminium 2. Neraca dengan ketelitian sekurang-kurangnya 0,01 gram 3. Oven listrik dengan pengatur suhu konstan sampai 110 o C Gambar alat ditampilkan pada Gambar 3.4. Gambar 3.4. Alat Uji Konsentrasi Sedimen Berat jenis sedimen Alat yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Piknometer, yaitu botol gelas dengan leher sempit dan bertutup yang berlubang kapiler, dengan kapasitas 50 cc atau lebih 2. Neraca dengan ketelitian sekurang-kurangnya 0,01 gram 3. Aquades 4. Termometer 5. Oven listrik dengan pengatur suhu konstan sampai 110 o C Gambar alat ditampilkan pada Gambar 3.5. Gambar 3.5. Alat Uji Berat Jenis Butir Tanah

40 digilib.uns.ac.id Hidrometer Sampel sedimen yang digunakan telah dioven selama 24 jam pada suhu 110 o C. Adapun alat yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Gelas ukur 1000 ml 2. Pelampung hidrometer 3. Aquades 4. Stopwatch 5. Termometer 6. Cairan sodium silikat 7. Corong 8. Kompor pemanas Gambar alat ditampilkan pada Gambar 3.6. Gambar 3.6. Alat Uji Hidrometer (hydrometer analysis) Saringan Dalam pengujian saringan menggunakan bahan berupa sampel sedimen yang merupakan bagian dari sampel sedimen pada analisis hidrometer yang tidak lolos atau tertahan diatas saringan nomor 200 (diameter butirannya > 0,075 mm). Adapun alat yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Satu set saringan ( no 4, 8, 16, 20, 40, 80, 100, 120, 200 ) 2. Penggetar saringan/ vibrator 3. Neraca dengan ketelitian sekurang-kurangnya 0,01 gram 4. Sikat 5. Oven listrik

41 digilib.uns.ac.id Cawan alumunium 7. Sampel tanah yang digunakan pada analisis hidrometer Gambar alat ditampilkan pada Gambar 3.7. Gambar 3.7. Alat Uji Saringan (sieve analysis) 3.4 Pengujian Pengujian di Laboratorium Pengujian sampel sedimen dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Analisis yang dilakukan adalah sebagai berikut: Konsentrasi Sedimen Langkah-langkah untuk menentukan besarnya konsentrasi sedimen adalah: 1. Menyediakan sampel yang akan diuji, misal sampel S-1/6Q. 2. Membersihkan dan menimbang cawan kosong 3. Menentukan berapa volume air sampel yang akan diuji 4. Menuangkan sampel ke dalam cawan, lalu menimbang 5. Memasukkan cawan ke dalam oven selama 24 jam dengan suhu 110 o C. 6. Setelah 24 jam, mendinginkan cawan, lalu menimbang dalam gram 7. Mengulangi kegiatan 1 sampai 7 untuk mendapatkan nilai konsentrasi sedimen rerata

42 digilib.uns.ac.id Berat jenis sedimen Langkah pengerjaan: 1. Membersihkan dan mengeringkan piknometer kosong lalu ditimbang 2. Mengambil sedikit contoh tanah yang telah kering oven dan telah didinginkan dalam desikator serta telah terurai, kemudian masukkan dalam piknometer kemudian ditutup dan ditimbang Mengisikan air destilasi ke dalam piknometer kira-kira sebanyak 10 cc, sehingga tanah terendam seluruhnya lalu dibiarkan terendam selama 24 jam. 3. Setelah itu, menambahkan aquades sampai penuh lalu ditutup dengan hatihati dan bagian luarnya dikeringkan dengan kain. Selanjutnya menimbang piknometer berisi tanah dan air, lalu mengukur suhunya dengan thermometer. 4. Mengosongkan dan membersihkan piknometer lalu diisi penuh dengan air destilasi dan ditutup dan keringkan bagian luarnya dengan kain, selanjutnya menimbang dan mengukur suhunya dengan thermometer. 5. Dari setiap satu tabung sampel diambil 3 (tiga) contoh tanah yang diperlakukan sama seperti langkah-langkah tersebut di atas untuk mendapatkan nilai berat jenis rerata Hidrometer Langkah pengerjaan: 1. Memberi aquades pada sampel tanah secukupnya dan memanaskan sampai mendidih. 2. Mencampur sampel tanah dengan sodium silikat 10 ml dan diaduk hingga merata. 3. Memasukkan campuran ke dalam gelas ukur dan menambahkan aquades hingga volumenya menjadi 1000 ml dan mendiamkan selama 24 jam. 4. Setelah 24 jam mengocok sampel hingga homogen lalu memasukkan pelampung hidrometer dan termometer, menghidupkan stopwatch dan memulai pengukuran. 5. Mencatat hasil pengamatan dalam tabel terhadap pelampung hidrometer serta mengamati suhu pada termometer dan waktu pengamatan pada menit ke-1, 2, 5, 15, 30, 60, 240, dan 1440.

43 digilib.uns.ac.id Penentuan menit ke-0 adalah pada saat tabung gelas ukur tegak lurus pada meja kerja (saat mulainya proses pengendapan) sebelum pelampung hidrometer masuk. 7. Mengulangi langkah 1 sampai 6 untuk sampel yang lain Saringan Langkah pengerjaan: 1. Mencuci sampel tanah dari percobaan hidrometer dengan saringan no 200 sampai bersih. 2. Meletakkan Sampel tanah yang tertahan dalam saringan no 200 di cawan dan dioven selama 24 jam pada suhu 110 o C. 3. Menimbang Sampel tanah kering yang telah dioven selama 24 jam bersama cawannya. 4. Memasukkan sampel tanah ke dalam susunan saringan kemudian digetarkan dengan alat penggetar. 5. Menimbang sampel tanah yang tertinggal pada setiap saringan Perhitungan Angkutan Sedimen Dalam analisis ini dilakukan simulasi tentang kajian ruas sungai Bengawan Solo dengan bantuan software HEC-RAS versi 4.1. Fungsi yang digunakan adalah Ackers-White, Englund-Hansen, Laursen, Meyer-Peter Muller, Toffaleti dan Yang, serta kecepatan endap dihitung dengan teori Van Rijn (1993).

44 digilib.uns.ac.id Tahapan Penelitian Tahapan pada penelitian ini ditampilkan pada Gambar 3.8. Gambar 3.8. Diagram Alir Penelitian

45 digilib.uns.ac.id BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengambilan Sampel Pengambilan sampel sedimen ditentukan berdasarkan debit total pada setiap penampang. Debit total yang terjadi untuk Serenan = 67,04 m 3 /dt dan Jurug = 133,42 m 3 /dt, sehingga titik pengambilan sampel untuk setiap penampang dapat dilihat pada Tabel 4.1. Data selengkapnya dapat dilihat di Lampiran B-1 dan B-2. Tabel 4.1. Titik Pengambilan Sampel Sedimen No Lokasi Q total Nama Q i Letak (m 3 /dt) Sampel (m 3 /dt) (m) Dari 1. S-1/6Q 11,17 10,82 Kanan sungai 2. SERENAN 67,04 S-3/6Q 33,52 22,75 As Pilar 3. S-5/6Q 55,87 9,79 As Pilar 4. J-1/6Q 22,24 11,8 Kanan sungai 5. JURUG 133,42 J-3/6Q 66,71 10,1 As Pilar 6. J-5/6Q 111,18 25,4 As Pilar Debit total (Q total ) dibagi menjadi beberapa pias (Q i ) yaitu 1/6Q, 3/6Q, dan 5/6Q kemudian dicari letak besaran debit tersebut dalam cross section pada Lampiran B-1 dan B-2. Cross section sungai pada jembatan dipilih menghadap hilir sungai. 4.2 Analisis Butiran Sedimen Pengujian sampel sedimen dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Universitas Sebelas Maret Surakarta. Adapun analisis laboratorium yang akan di uji meliputi analisis konsentrasi sedimen, berat jenis sedimen, analisis hidrometer dan analisis saringan. 29

46 digilib.uns.ac.id Konsentrasi Sedimen Besarnya konsentrasi sedimen untuk setiap titik lokasi pengambilan dapat dilihat pada Tabel 4.2. Data selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran B-III. Tabel 4.2. Konsentrasi Sedimen No Nama Sampel Konsentrasi Sedimen (mg/l) 1. S-1/6Q S-3/6Q S-5/6Q J-1/6Q J-3/6Q J-5/6Q 733 Konsentrasi Sedimen Rerata (mg/l) Debit Sedimen Melayang Berdasarkan Persamaan 2.6. dengan variabel nilai debit pengukuran tercantum pada Tabel 4.1. Faktor k sebesar 0,0864 serta konsentrasi sedimen melayang (C) tercantum pada Tabel 4.2 didapatkan besaran debit sedimen melayang (g s ) yang hasilnya tercantum pada Tabel 4.3. Tabel 4.3. Debit Sedimen Melayang Hasil Pengukuran No Nama Sampel (ton/hari) 1. S-1/6Q 579,21 2. S-3/6Q 1737,64 3. S-5/6Q 3217,86 4. J-1/6Q 1099,39 5. J-3/6Q 3842,53 6. J-5/6Q 7044,64 g s g s rerata (ton/hari) 1844, , Berat Jenis Sedimen Besarnya berat jenis sedimen untuk setiap titik lokasi pengambilan dapat dilihat pada Tabel 4.4. Data selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran B-IV.

47 digilib.uns.ac.id 31 Tabel 4.4. Berat Jenis Sedimen No Nama Sampel Berat Jenis Berat Jenis Rerata 1. S-3/6Q 3,21 2. S-5/6Q 3,01 3. J-1/6Q 3,01 4. J-3/6Q 3,21 5. J-5/6Q 2,00 3,51 2, Analisis Hidrometer Butiran sedimen melayang pada semua sampel sedimen merupakan butiran yang lolos saringan 0,075 mm sehingga dilakukan pengujian menggunakan hidrometer. Hasil pengujian hidrometer selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran B-V B-X. Setelah analisis hidrometer, kemudian dicari ukuran butiran yang akan digunakan dalam analisis angkutan sedimen yang disajikan pada Tabel 4.5. Tabel 4.5. Diameter Butiran Dalam Analisis Angkutan Sedimen Sampel D 90 (mm) D 84 (mm) D 50 (mm) S-1/6Q 0,108 0,1 0,061 S-3/6Q 0,108 0,099 0,060 S-5/6Q 0,108 0,098 0,059 J-1/6Q 0,111 0,103 0,069 J-3/6Q 0,11 0,102 0,067 J-5/6Q 0,11 0,102 0,067 Dari D 50 terlihat bahwa ukuran butiran sedimen di Serenan berkisar antara 0,032 0,0625 sedangkan ukuran butiran sedimen di Jurug berkisar antara 0,0625 0,125. Menurut American Geophysical Union sedimen di Serenan termasuk butiran Coarse Silt sedangkan untuk Jurug termasuk butiran Very Fine Sand. 4.4 Analisis Angkutan Sedimen Analisis angkutan sedimen dilakukan dengan menggunakan alat bantu software HEC-RAS.

48 Elevation (m) perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Analisis Steady Flow Data yang diperlukan dalam analisis steady flow berupa data geometri long profile dari jembatan Serenan sampai jembatan Jurug serta cross section di ruas sungai tersebut sebanyak 7 buah dengan STA awal (6) merupakan letak jembatan Serenan sedangkan STA akhir (0) merupakan letak jembatan Jurug. Koefisien manning yang digunakan adalah 0,08 sesuai dengan Tabel 2.1. pada row C-I-2. Data debit digunakan data debit pengukuran aktual yaitu di jembatan Serenan sebesar 67,04 m 3 /s dan di jembatan Jurug sebesar 133,42 m 3 /s. Batas hulu menggunakan tinggi muka air yang telah diketahui sebesar 1,61 m sedangkan pada batas hilir menggunakan critical depth. Selanjutnya hasil analisis steady flow ditampilkan dalam Tabel 4.6. dan dapat dilihat profil dari ruas sungai Bengawan Solo seperti yang ditampilkan pada Gambar SERENAN-JURUG Plan: Plan 03 01/03/2013 Bengawan Solo 3 Legend EG PF 1 WS PF 1 Crit PF 1 Ground Main Channel Distance (m) Gambar 4.1. Profil Ruas Sungai Bengawan Solo Output HEC-RAS

49 digilib.uns.ac.id 33 Tabel 4.6. Hasil Output Analisis Steady Flow HEC-RAS S T A S u n g ai Q El. Min Muka Air El. Normal Muka Air El. Critical Muka Air El. Energi Gradien Slope Kecepatan Aliran Luas Tampang Basah (m 3 /s) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m 2 ) (m) 6 67,04 84,15 86,06 85,12 86,10 0,0043 0,93 71,94 58,83 0, ,04 81,23 83,80 82,22 83,82 0, ,47 141,38 73,50 0, ,04 78,14 81,70 79,07 81,71 0, ,34 198,04 78,16 0, ,04 78,50 81,12 79,11 81,13 0, ,36 189,48 94,94 0, ,04 77,66 80,71 78,43 80,72 0, ,40 169,21 73,92 0, ,04 72,94 80,40 74,29 80,40 0, ,27 256,62 59,60 0, ,4 77,40 79,07 79,07 79,55 0,0640 3,09 43,11 44,37 1,00 Lebar Atas Saluran Angka Froude Analisis Debit Angkutan Sedimen Data yang diperlukan dalam analisis debit angkutan sedimen adalah data hasil analisis steady flow, data analisis butiran sedimen dari analisis hidrometer, berat jenis butiran sedimen rerata sebesar 3,12, suhu air sebesar 27 0 C, kecepatan jatuh menggunakan Van Rijn dan data geometri sungai. Pada perhitungan debit sedimen diasumsikan dibagi menjadi 2 kondisi perhitungan yaitu: 1. Kondisi perhitungan pertama dilakukan perhitungan dari stasiun 6 sampai 3 dengan data ukuran butiran dari Serenan dan ukuran butiran diluar rumus diperhitungkan. 2. Kondisi perhitungan kedua dilakukan perhitungan dari stasiun 2 sampai 0 dengan data ukuran butiran dari Jurug dan ukuran butiran diluar rumus tidak diperhitungkan. Sebelum dilakukan perhitungan dilakukan konversi satuan dari sistem SI ke sistem US. Pada Tabel 4.7. dapat dilihat hasil analisis debit angkutan sedimen

50 digilib.uns.ac.id 34 Tabel 4.7. Hasil Analisis Debit Angkutan Sedimen Output HEC-RAS STA Sungai Profil Metode Debit Sedimen (tons/hari) 6 PF 1 0 PF 1 Ackers-White 3,319 x Engelund-Hansen Laursen (Copeland) MPM 1921 Toffaleti Yang 1,111x10 11 Ackers-White Engelund-Hansen 0 Laursen (Copeland) MPM 0 Toffaleti 9767 Yang Pembahasan Dari hasil output analisis debit angkutan sedimen diambil angka yang paling mendekati dengan hasil perhitungan di Tabel 4.3. pada g s rerata yaitu untuk Serenan menggunakan metode MPM dan Jurug menggunakan metode Toffaleti. Perbandingan hasil debit angkutan sedimen perhitungan dengan pengukuran debit angkutan sedimen dapat dilihat pada Tabel 4.8. Tabel 4.8. Hasil Perbandingan Debit Sedimen Perhitungan Dengan Pengukuran Debit Angkutan Sedimen Lokasi Perbedaan (ton/hari) pengukuran % Perhitungan Pengukuran Serenan ,90 4,12 Jurug ,52 144,45 Data pengukuran debit angkutan sedimen pada Serenan dibandingkan dengan angkutan sedimen menggunakan metode MPM dan pengukuran debit angkutan sedimen pada Jurug dibandingkan dengan angkutan sedimen menggunakan metode Toffaleti karena kemiripan data. Terlihat bahwa untuk Serenan terjadi perbedaan data sebesar 4,12 % dan untuk Jurug terjadi perbedaan data sebesar 144,45 %.