BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Penyiapan Data Data-data yang dikumpulkan dalam skripsi ini meliputi (1) Peta Topografi DAS Bah Bolon berbentuk shapefile (SHP), (2) Data Jenis Tanah, (3) Data Curah Hujan DAS Bah Bolon, (4) Peta Tata Guna Lahan DAS Bah Bolon (SHP), dan (5) Sampel Sedimen Sungai Bah Bolon. Peneliti memperoleh Peta Topografi dan Peta Tata Guna Lahan dari Kepala Pusat Promosi dan Kerjasama Badan Informasi Geospasial yang berada di Cibinong. Data tersebut merupakan data pada tahun Dengan program GIS, peneliti mendapatkan data yang diperlukan dalam menganalisis transpor sedimen total berupa panjang sungai, luas DAS, kedalaman sungai, dan slope. Data curah hujan peneliti peroleh dari Ketua Tim Peneliti PLTMH Laboratorium Hidrolika yang melakukan penelitian di tempat yang sama. Data curah hujan yang digunakan dalam skripsi ini adalah data sekunder dari tahun 2000 sampai tahun 2012 di tiga stasiun DAS Bah Bolon. Namun, dalam perhitungan ini, stasiun hujan yang digunakan hanya 2 stasiun yang berdekatan dengan wilayah pengambilan sampel sedimen, yaitu Stasiun Hujan Bahjambi dan Stasiun Hujan Marihat. Dari data curah hujan tersebut, peneliti dapat menghitung debit puncak yang terjadi setiap tahunnya menggunakan metode HSS Gamma I. Tabel 4.1 berikut ini merupakan contoh data curah hujan yang akan digunakan dalam penelitian ini. Lokasi pengamatan berada di SPMK Bah Jambi Kabupaten Simalungun

2 digilib.uns.ac.id 26 Tabel 4.1 Curah Hujan Bulanan Stasiun Bahjambi (mm) Tahun Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des Sumber : Stasiun Klimatologi Sampali Medan Data jenis tanah diperoleh dari hasil uji Laborarotium Mekanika Tanah FT UNS. Sebelumnya, sampel sedimen telah diambil dari Sungai Bah Bolon November 2013 lalu. Dari hasil uji laboratorium tanah, didapatkan distribusi butiran sedimen yang ada di Sungai Bah Bolon yang dapat digunakan untuk menghitung transpor sedimen total. 4.2 Perhitungan Debit Puncak Analisis debit puncak menggunakan Metode HSS Gama I. Analisis perhitungan debit puncak telah dilakukan oleh Fibria Intan M (2015) dalam penelitiannya yang berjudul Sedimentasi di Das Bah Bolon Akibat Tata Guna Lahan. Rekapitulasi debit puncak dan volume limpasan selama 13 tahun dapat dilihat dalam Tabel 4.2 berikut ini.

3 digilib.uns.ac.id 27 Tabel 4.2 Rekapitulasi Debit Puncak dan Volume Limpasan ( ) No Tahun Debit Puncak (m 3 /detik) Volume Limpasan (m 3 ) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,377 Rata-rata 333, ,204 Sumber : Fibria Intan M. (2015) dalam "Sedimentasi di DAS Bah Bolon akibat Tata Guna Lahan" 4.3 Analisis Transpor Sedimen Total Hasil akhir dari analisis transpor sedimen total menggunakan 7 metode adalah mendapatkan metode terbaik yang digunakan untuk menghitung transpor sedimen pada Sungai Bah Bolon. Perbandingan dilakukan dengan hasil perhitungan sedimentasi lahan menggunakan Metode MUSLE yang dilakukan oleh Fibria (2015). Fibria (2015) menghitung jumlah sedimentasi lahan yang terjadi di DAS Bah Bolon akibat tata guna lahan pada tahun Data tata guna lahan yang didapatkan berupa data yang akan diolah dengan program GIS.

4 digilib.uns.ac.id Analisis Dimensi Sungai Bah Bolon Berdasarkan data Tribunnews Medan (2014) dan observasi di lapangan, kedalaman Sungai Bah Bolon adalah sekitar 2,0 m. Dengan debit pada tahun 2012 sebesar 326,7471 m 3 /detik. Berdasarkan Mamok (2000), perbandingan b d adalah 4,5, kecepatan aliran diperkirakan 0,75 m/detik, dan lereng sebesar 1,5 m. Dari data tersebut, analisis dimensi Sungai Bah Bolon adalah sebagai berikut. b d = 4,5 b 2,00 = 4,5 Sehingga, lebar Sungai Bah Bolon adalah 4,5 x 2,00 = 9,00 m. Selanjutnya, perhitungan luas Sungai Bah Bolon adalah sebagai berikut. Q = A x v 326,7471 m 3 /detik = A x 0,75 m/detik A = 435,6628 m 2 Besarnya perimeter sungai dapat dihitung menggunakan data-data yang telah ada sebelumnya. P = b + 2 x d (1+m 2 ) 0,5 P = 9, x 2,00 (1+1,5 2 ) 0,5 P = 16,2111 m Sehingga, jari-jari (R) sungai dapat dihitung sebagai berikut. R = A P R = 435, ,2111 R = 26,8743 m

5 digilib.uns.ac.id 29 Berdasarkan perhitungan-perhitungan di atas, kemiringan lereng (S) dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut ini. Q = A 1 n R2/3 S 0,5 326,7471 = 435,6628 x S = 4,3674 x ,025 x 26,8743 2/3 x S 0,5 Rekapitulasi hasil analisis dimensi Sungai Bah Bolon adalah sebagai berikut. Tabel 4.3 Hasil Analisis Dimensi Sungai Bah Bolon Parameter Nilai Kedalaman 2,00 m Lebar 9,00 m Luas 435,6628 m 2 Perimeter 16,2111 m Jari-jari 26,8743 m Kemiringan Lereng 4,3674 x 10-6 Sumber : Hasil Perhitungan Analisis Transpor Sedimen Total Metode Yang Yang (1996) memberi definisi keadaan aliran seperti kecepatan, slope product, sebagai dasar dari unit berat air. Untuk menentukan total konsentrasi sedimen, Yang mempertimbangkan sebuah hubungan yang relevan antara variabel-variabel seperti persamaan berikut ini. Log Cts = 5,435 0,286 log ωd v + (1,799 0,409 log ωd v x log ( VS ω V crs ω ) - 0,457 log U ω - 0,314 log U ω ) Sampel sedimen yang akan dianalisis dalam perhitungan ini adalah diameter ratarata dari sampel I dan sampel II. Distribusi ukuran butiran sedimen sampel I dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan Tabel 4.4 berikut ini.

6 digilib.uns.ac.id 30 Gambar 4.1 Grafik Hasil Distribusi Butiran Sampel I (Sumber : Hasil Penelitian Laboratorium Mekanika Tanah (2014)) Tabel 4.4 Hasil Distribusi Butiran Sedimen pada Sampel I Persentase Diameter Lolos (%) 10,23 0,074 16,89 0,125 21,58 0,150 32,64 0,250 82,69 0,425 96,68 0,850 99,31 1,180 99,97 2, ,00 4,750 Sumber : Hasil Penelitian Laboratorium Mekanika Tanah (2014) Karena persentase lolos yang digunakan dalam memperhitungkan transpor sedimen total adalah d50, maka, dilakukan interpolasi berdasarkan pada data yang telah ada. Maksud dari d50 adalah diameter butiran sedimen yang lolos pada persentase 50%. Karena data tersebut tidak ada, dilakukan interpolasi (Yang, 1996). Dari Tabel 4.4, diketahui diameter butiran dengan persentase lolos 32,64 % dan 82,69 %. Maka, analisis interpolasi dapat dilakukan dengan langkah berikut. d50 = 0, ,00 32,64 x (0,425-0,250) = 0,31 mm = 0, ft 82,69 32,64

7 digilib.uns.ac.id 31 Distribusi ukuran butiran sedimen sampel II dapat dilihat pada Gambar 4.8 berikut ini Gambar 4.2 Grafik Hasil Distribusi Butiran Sampel I (Sumber : Hasil Penelitian Laboratorium Mekanika Tanah (2014)) Karena persentase lolos yang digunakan dalam memperhitungkan transpor sedimen total adalah d50, maka, dilakukan pembacaan grafik distribusi butiran pada Gambar 4.2. Maksud dari d50 adalah diameter butiran sedimen yang lolos pada persentase 50%. Berdasarkan Gambar 4.2, diameter butiran yang persentase lolosnya 50% adalah sebesar d50 = 0,34 mm = 0,0111 ft. Lokasi pengambilan sampel sedimen I dan II terletak di lokasi yang berdekatan di pinggir sungai dengan lokasi potongan melintang yang berbeda. Perhitungan analisis transpor sedimen pada penelitian ini menggunakan d50 rata-rata dari kedua sampel. Sehingga, rata-rata d50 dari sampel I dan sampel II adalah 0,31mm 0,34mm 0,33mm= 0,0108 ft. 2 Data-data dalam menganalisis transpor sedimen total menggunakan Metode Yang adalah sebagai berikut. Kecepatan aliran (v) = 0,75 m/s = 2,4606 ft/s Suhu = 28 o C = 9 X o = 82,4 o F

8 digilib.uns.ac.id 32 Berdasarkan Yang (1996), kecepatan kinematis air ditentukan pada tabel Properties of Water. Analisisnya dapat dihitung sebagai berikut. Tabel 4.5 Karakteristik Air Suhu ( o F) Kecepatan Kinematis Air (x 10-5 ft 2 /s) 80 0, ,826 Sumber : Yang (1996) Karena data suhu yang ada sebesar 82,4 o F, maka kecepatan kinematis air dihitung menggunakan metode interpolasi linear. v = (0, , v = 9,0504 x 10-6 ft 2 /s x (0,930-0,826)) x 10-5 Berdasarkan Gambar 4.3, faktor bentuk butiran diambil sesuai dengan analisis yang telah dilakukan oleh Yang (1996), yaitu 0,7. Berdasarkan faktor bentuk tersebut, nilai kecepatan jatuh sedimen berdasarkan Yang (1996) adalah ω = 4 cm/s atau setara dengan 0,1312 ft/s. Gambar 4.3 Hubungan Diameter Saringan dan Kecepatan Jatuh Selain data-data tersebut, data lain yang digunakan adalah sebagai berikut. Kedalaman sungai (D) = 2,00 m = commit 6,5616 to ft user

9 digilib.uns.ac.id 33 Gravitasi (g) = 9,81 m/s 2 = 32,1846 ft/s 2 Kemiringan lereng (S) = 4,3674 x 10-6 Berdasarkan data-data tersebut, shear velocity atau kecepatan geser (U*) dapat dihitung sebagai berikut. U* = (g x D x S) 0,5 = (32,1846 x 6,5616 x 4,3674 x 10-6 ) 0,5 = 0,0304 ft/s Angka Reynolds dari kecepatan geser U* dihitung menggunakan persamaan di bawah ini. Re = U x d v = 0,0304 x 0,0108 9,0504 x 10 6 = 36,3299 Karena nilai 1,2 < Re < 70, maka nilai Vcr/ω adalah sebagai berikut. Vcr ω = 2,5 log (U x d v ) 0,06 + 0,66 = Vcr ω = 2,3264 2,5 log(36,3299) 0,06 + 0,66 Analisis parameter-parameter persamaan konsentrasi adalah sebagai berikut. log ωd v log U ω VS ω = log 0,1312 x 0,0108 9,0504 x 10 6 = 2,1959 = log 0,0304 0,1312 = 0,6356 = 2,4606 x 0, ,13123 Vcr x S ω log ( VS ω = 8,18879 x x 10 5 = 2,3264 x 0, = 1,0160 x 10 5 Vcr x S ω ) = log ( 0, ,0160 x 10 5 ) = 4,1443 Berdasarkan hasil analisis di atas, besaran dan nilai tersebut disubstitusikan ke dalam persamaan Metode Yang. Log Cts = 5,435 0,286 log ωd v + (1,799 0,409 log ωd v x log ( VS ω V crs ω ) - 0,457 log U ω - 0,314 log U ω )

10 digilib.uns.ac.id 34 Log Cts = 5,435 0,286 x 2,1958-0,457 x 0, (1,799 0,409 log 2,1959-0,314 log 0,6356) x ( 4,1443) Log Cts = 0,6351 Cts = 4,3164 mg/liter Diketahui luas DAS m 2 dan tinggi sungai 2,00 m. Maka, volume Sungai Bah Bolon adalah x 2,00 = m 3 atau 2, x liter. Sehingga, bila nilai Cts dikonversikan, maka hasilnya adalah 4,3164 mg/liter x 2,6399 x liter = 1,1395 x mg atau 1139,49 ton/tahun. Jadi, hasil analisis transpor sedimen total di Sungai Bah Bolon menggunakan Metode Yang menghasilkan nilai transpor sedimen total sebesar 1139,49 ton/tahun Analisis Transpor Sedimen Total Metode Ackers and White Berdasarkan teori konsep Bagnold, Ackers dan White (1973) menerapkan analisis dimensional untuk menyatakan pergerakan dan laju perpindahan sedimen dalam beberapa parameter. Persamaan tersebut adalah sebagai berikut. F gr = U n [gd ( γ 1 s γ 1)] 2 V [ 32 log( αd ] d ) 1 n Data-data dalam menganalisis transpor sedimen total menggunakan Metode Ackers and White adalah sebagai berikut. Kecepatan aliran (v) = 0,75 m/s = 2,4606 ft/s Suhu = 28 o C = 9 X o = 82,4 o F v = 9,0504 x 10-6 ft 2 /s d50 = 0,33 mm = 0,0108 ft Kedalaman sungai (D) = 2,00 m = 6,5616 ft Gravitasi (g) = 9,81 m/s 2 = 32,1846 ft/s 2

11 digilib.uns.ac.id 35 Kemiringan lereng (S) = 0, U* = 0, ft/s Berdasarkan hasil uji Laboratorium Mekanika Tanah FT UNS, specific gravity dari sedimen adalah 2,67. Berdasarkan data-data yang ada, parameter dgr dapat dihitung dengan penjabaran sebagai berikut. dgr = d[ g (γ s γ 1) 1/3 ] v 2 32,1846 (2,67 1) dgr = 0,0108 x [ (9,0504 x 10 6 ) 2 ]1/3 dgr = 94,0814 Setelah itu, parameter m, A, n, dan C dihitung berdasarkan persamaan pada Yang (1996). Karena dgr > 60, maka parameter-parameter tersebut sudah ditetapkan. Nilai parameter tersebut adalah sebagai berikut. m = 1,5 A = 0,17 n = 0 C = 0,025 Angka mobilitas sedimen dapat dihitung sebagai berikut. F gr = U n [gd ( γ 1 s γ 1)] 2 V [ 32 log( αd ] d ) F gr = 0, [32,1846 x 0,0108(2,67 1)] 1 2, [ 32 log( 10x6,5616 ] 0,0108 ) F gr = 0, n 1 n Sedangkan laju transpor sedimen total dapat dianalisis menggunakan persamaan di bawah ini.

12 digilib.uns.ac.id 36 G gr = C x ( F gr A 1) m G gr = 0,025 x ( 0,2554 0,17 1)1,5 G gr = 0,0089 Sehingga, nilai besarnya transpor sedimen total X adalah seperti perhitungan berikut. X = G gr x d x ( γ s γ ) D ( U V )n 0,0089x 0,0108 x 2,67 X = 6,5616 x ( 0, ) 2, X = 3,92 x 10-5 Ct = 39,1999 mg/liter Diketahui luas DAS m 2 dan tinggi sungai 2,00 m. Maka, volume Sungai Bah Bolon adalah x 2,00 = m 3 atau 2, x liter. Sehingga, bila nilai Cts dikonversikan, maka hasilnya adalah 39,1999 mg/liter x 2, x liter = 1,03 x mg atau 10348,30 ton/tahun. Jadi, hasil analisis transpor sedimen total di Sungai Bah Bolon menggunakan Metode Ackers and White menghasilkan nilai transpor sedimen total sebesar 10348,30 ton/tahun Analisis Transpor Sedimen Total Metode Engelund and Hansen Engelund dan Hansen (1972) menerapkan teori Bagnold dan prinsip persamaan untuk mendapatkan persamaan analisis angkutan sedimen. Persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut. f = 0,1θ 5 2 dengan f = 2gSD V 2

13 digilib.uns.ac.id 37 = q t [γ s ( γ 1 s γ γ ) 2 gd3 ] θ = τ (γ s γ)d Data-data dalam menganalisis transpor sedimen total menggunakan Metode Engelund and Hansen adalah sebagai berikut. Kecepatan aliran (v) = 0,75 m/s = 2,4606 ft/s Suhu = 28 o C = 9 X o = 82,4 o F v = 9,0504 x 10-6 ft 2 /s d50 = 0,33 mm = 0,0108 ft Kedalaman sungai (D) = 2,00 m = 6,5616 ft Gravitasi (g) = 9,81 m/s 2 = 32,1846 ft/s 2 Kemiringan lereng (S) = 0, Lebar sungai (W) = 9,00 m = 29,5272 ft U* = 0, ft/s Berdasarkan hasil uji Laboratorium Mekanika Tanah FT UNS, specific gravity dari sedimen adalah 2,67. Berat jenis air 62,38 lb/ft 3 Berat jenis sedimen = 2,67 x 62,38 = 166,5546 lb/ft 3 Tegangan geser dasar sungai dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini. τ o = γ x D x S τ o = 62,38 x 6,5616 x 0, τ o = 0,0018 lb/ft 2 Nilai-nilai di atas disubstitusi ke Persamaan Engelund and Hansen sebagai berikut. d 50 q s = 0,05γ s V 2 x ( g ( γ s γ 1) ) 1/2 τ o x ( ) (γ s γ)d 50 3/2

14 digilib.uns.ac.id 38 0, /2 q s = 0,05 x 166,55 x 2,46 2 0,0108 x ( 32,184 (2,67 1) ) x ( (166,55 62,38)0,0108 ) q s = 0, (lb/s)/ft 3/2 Total debit sedimen yang terjadi adalah seperti perhitungan berikut. Qs = W x qs = 29,5272 x 0, = 0, lb/s Sedangkan debit air akibat beratnya adalah sebagai berikut. Gw = γ x W x D x S = 62,38 x 29,5272 x 6,5616 x 0, Gw = 29738,4554 lb/s Sehingga, konsentrasi total sedimen dapat dihitung seperti berikut. Ct = Q s G w Ct = 0, ,4554 Ct = 0,0448 mg/liter Diketahui luas DAS m 2 dan tinggi sungai 2,00 m. Maka, volume Sungai Bah Bolon adalah x 2,00 = m 3 atau 2, x liter. Sehingga, bila nilai Cts dikonversikan, maka hasilnya adalah 0,0448 mg/liter x 2, x liter = 1,1836 x mg atau 11,83 ton/tahun. Jadi, hasil analisis transpor sedimen total di Sungai Bah Bolon menggunakan Metode Engelund and Hansen menghasilkan nilai transpor sedimen total sebesar 12, ton/tahun Analisis Transpor Sedimen Total Metode Shen and Hung Shen dan Hung (1971) diasumsikan bahwa transportasi sedimen adalah begitu kompleks sehingga tidak menggunakan bilangan Reynolds, bilangan Froude kombinasi ini dapat ditemukan untuk menjelaskan transportasi sedimen dengan semua kondisi. Shen & Hung mencoba untuk menemukan variabel yang dominan yang mendominasi laju transportasi sedimen, mereka merekomendasikan

15 digilib.uns.ac.id 39 kemunduran persamaan berdasarkan 587 set data laboratorium. Persamaan Shen dan Hung dapat ditulis sebagai berikut: Log Ct = , , Y , Y , Y 3 Data-data dalam menganalisis transpor sedimen total menggunakan Metode Shen and Hung adalah sebagai berikut. Kecepatan aliran (v) = 0,75 m/s = 2,4606 ft/s Suhu = 28 o C = 9 X 5 28o + 32 o = 82,4 o F v = 9,0504 x 10-6 ft 2 /s d50 = 0,33 mm = 0,0108 ft Faktor bentuk butiran diambil sesuai dengan analisis yang telah dilakukan oleh Yang (1996), yaitu 0,7. Berdasarkan faktor bentuk tersebut, nilai kecepatan jatuh sedimen berdasarkan Yang (1996) adalah ω = 4 cm/s atau setara dengan 0,13123 ft/s. Kedalaman sungai (D) = 2,00 m = 6,5616 ft Gravitasi (g) = 9,81 m/s 2 = 32,1846 ft/s 2 Kemiringan lereng (S) = 4,3674 x 10-6 Lebar sungai (W) = 9,00 m = 29,5272 ft U* = 0,0304 ft/s Berdasarkan hasil uji Laboratorium Mekanika Tanah FT UNS, specific gravity dari sedimen adalah 2,67. Berat jenis air 62,38 lb/ft 3 Berat jenis sedimen = 2,67 x 62,38 = 166,5546 lb/ft 3 Parameter nilai Y dapat dihitung sebagai berikut. Y = ( VS0,57 0, ,12 0,32) 0, ,4606 x 0, ,57 Y = ( 0,12 0,32 commit ) to user

16 digilib.uns.ac.id 40 Y = 0,9597 Berdasarkan parameter Y, debit transpor sedimen total pada Sungai Bah Bolon dapat dihitung sebagai berikut. Log Ct = , , Y , Y , Y 3 Log Ct = , , x 0, , x (0, ) , x (0, ) 3 Log Ct = -3,3429 Sehingga, nilai Ct = 4,5409 x 10-4 mg/liter. Diketahui luas DAS m 2 dan tinggi sungai 2,00 m. Maka, volume Sungai Bah Bolon adalah x 2,00 = m 3 atau 2,6399 x liter. Sehingga, bila nilai Cts dikonversikan, maka hasilnya adalah 4,5409 x 10-4 mg/liter x 2,6399 x liter = ,6 mg atau 0,12 ton/tahun. Jadi, hasil analisis transpor sedimen total di Sungai Bah Bolon menggunakan Metode Shen and Hung menghasilkan nilai transpor sedimen total sebesar 0,1199 ton/tahun Analisis Transpor Sedimen Total Metode Colby Colby (1964) mengembangkan solusi grafis mengenai angkutan sedimen total, dikembangkan dari laboratorium dan data lapangan persamaan sedimen tenggelam Einstein s (1950) sebagai pedoman. Persamaan Colby dapat ditulis sebagai berikut: qt = [1 + (k 1 k 2 1)0,01k 3 ] qti

17 digilib.uns.ac.id 41 Gambar 4.4 Hubungan Nilai qti dengan Kecepatan Alir Berdasarkan Gambar 4.4 nilai dari qti berdasarkan kedalaman dari 1,0 m sampai 10,0 m dengan d50 = 0,33 mm dan V = 2,4606 ft/s qti = 5,5 (ton/hari)/ft 1 feet 8 (ton/hari)/ft 10 feet Dengan cara interpolasi dengan D = 6,5616 ft, maka nilai qti adalah sebagai berikut. 6, qti = (8 + x (8-5,5)) x qti = 7,0449 ton/hari/ft

18 digilib.uns.ac.id 42 Gambar 4.5 Rasio Berdasarkan Suhu, Ukuran Butir Sedimen, dan Konsentrasi Sedimen Berdasarkan Gambar 4.5, Rasio suhu k1 pada 82,4 o F adalah k1 = 0,9 Berdasarkan Yang (1996), konsentrasi dari sedimen halus yang melayang menghasilkan Rasio sebesar k1 = 1,0 Berdasarkan Gambar 4.5, dengan median diameter partiker d50 sebesar 0,33 mm, Rasio ukuran sebesar k1 = 100 % atau 1,0 Berdasarkan data-data di atas, debit sedimen yang ada adalah sebagai berikut. qt = [1 + (k 1 k 2 1)0,01 k 3 ] qti qt = [1 + (0,9 x 1,0 1)0,01 x 1,0] x 7,0449 qt = 7,0378 ton/hari/ft qt = 0,2182 lb/s/ft QS = W x qt = 29,5272 ft x 0,2182 lb/s/ft = 6,4441 lb/s Sedangkan debit air akibat beratnya adalah sebagai berikut.

19 digilib.uns.ac.id 43 Gw = γ x W x D x S = 62,38 x 29,5272 x 6,5616 x 4,3674 x 10-6 Gw = 29738,4554 lb/s Sehingga, konsentrasi sedimen yang terjadi adalah sebagai berikut. Ct = Q s G w = 6, ,4554 = 0, x = 216,6904 mg/liter Diketahui luas DAS m 2 dan tinggi sungai 2,00 m. Maka, volume Sungai Bah Bolon adalah x 2,00 = m 3 atau 2, x liter. Sehingga, bila nilai Cts dikonversikan, maka hasilnya adalah 216,6904 mg/liter x 2,6399 x liter = 5,72 x mg atau 57203,55 ton/tahun. Jadi, hasil analisis transpor sedimen total di Sungai Bah Bolon menggunakan Metode Colby menghasilkan nilai transpor sedimen total sebesar 57203,546 ton/tahun Analisis Transpor Sedimen Total Metode Bagnold Bagnold (1966) mengembangkan fungsi dan persamaan dari angkutan sedimennya berdasarkan konsep power (tenaga). Dia menganggap hubungan antara energi ratarata yang tersedia di sistem aliran dan kerja rata-rata telah bekerja bersama pada satu sistem tersebut selama proses pengangkutan sedimen terjadi. Hubungan tersebut diwujudkan dalam persamaan: qt = γ γ s γ τv ( e b tan α + 0,01 V ω ) Kecepatan aliran (v) = 0,75 m/s = 2,4606 ft/s Suhu = 28 o C = 9 X o = 82,4 o F v = 9,0504 x 10-6 ft 2 /s d50 = 0,33 mm = 0,0108 ft

20 digilib.uns.ac.id 44 Gambar 4.6 Variasi eb dan tan α dalam Fungsi Bagnold Berdasarkan Gambar 4.6 (a), eb = 0,13 Dari data tersebut, tegangan gesernya adalah sebagai berikut. τ (γ s γ)d = 0, (166, ,38)x 0,0108 = 0,0016 Berdasarkan Gambar 4.6 (b), tan α = 0,8

21 digilib.uns.ac.id 45 Dengan mensubstitusi nilai-nilai di atas ke persamaan Bagnold, maka total sedimen dapat dihitung dengan analisis sebagai berikut. qt = qt = γ γ s γ τv ( e b tan α + 0,01 V ω ) 62,38 2,4606 x 0,0018 x 2,4606 (0,13 + 0,01 166, ,38 ) 0,8 0,13123 qt = 9,2186 x 10-4 (lb/s)/ft Qtw = W x qt = 29,5272 ft x 9,2186 x 10-4 (lb/s)/ft = 0,0272 lb/s Sehingga, konsentrasi sedimen yang terjadi adalah sebagai berikut. Ct = Q s G w = 0, ,4554 = 9,1531 x 10-7 x = 0,9153 mg/liter Diketahui luas DAS m 2 dan tinggi sungai 2,00 m. Maka, volume Sungai Bah Bolon adalah x 2,00 = m 3 atau 2,6399 x liter. Sehingga, bila nilai Cts dikonversikan, maka hasilnya adalah 0,9153 mg/liter x 2,6399 x liter = 2,4163x10 11 mg atau 241,631 ton/tahun. Jadi, hasil analisis transpor sedimen total di Sungai Bah Bolon menggunakan Metode Bagnold menghasilkan nilai transpor sedimen total sebesar 241,6314 ton/tahun Analisis Transpor Sedimen Total Metode Laursen Laursen (1958) mengembangkan fungsi hubungan antara keadaan aliran sungai dengan volume sedimen yang dihasilkan. Persamaan Laursen seperti yang telah diakui oleh ASCE Task Committee (1971) dapat ditulis sebagai berikut: Ct = 0,01γ i p i 7 ( d i ) 6 ( τ 1) f ( U ) D τ ci ω i Kecepatan aliran (v) = 0,75 m/s = 2,4606 ft/s Suhu = 28 o C = 9 5 X o = 82,4 o F v = 9,0504 x 10-6 ft 2 /s d50 = 0,33 mm = 0,0108 ft

22 digilib.uns.ac.id 46 U* = 0,0304 ft/s Besaran τ dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini. 1 τ = ρv2 x 58 (d 50 ) 3 D τ = ( 62,38 ) x 2, ,2 x ( 0, ) ,5616 τ = 0,0239 lb/ft 2 Sedangkan tegangan geser kritis τc dapat ditentukan berdasarkan Diagram Shields (Gambar 4.7), di mana batas angka Reynoldnya adalah sebagai berikut. Re = (gds)1/2 d v Re = 36,3299 = (32,2 x 6,5616 x 0, ) 1/2 x 0,0108 9,0504 x 10 6 Gambar 4.7 Diagram Shields Sehingga, berdasarkan Diagram Shields (Gambar 4.7), τ* = 0,038 Sedangkan tegangan geser kritis dapat dihitung sebagai berikut.

23 digilib.uns.ac.id 47 τc = τ* x (γ s γ) x d50 τc = 0,038 x (166, ,38) x 0,0108 τc = 0,0428 lb/ft 2 Parameter f (U*/ω) dapat ditentukan berdasarkan Gambar 4.8, di mana U = 0,0304 ω 0,1312 = 0,2314 Sehingga, f (U*/ω) = 9 Gambar 4.8 Parameter f (U*/ω) pada Pendekatan Laursen Berdasar pada nilai-nilai yang diketahui di atas, disubstitusikan ke dalam analisis persamaan Metode Laursen sebagai berikut. Ct = 0,01γ i p i 7 ( d i ) 6 ( τ 1) f ( U ) D τ ci ω i 7 Ct = 0,01 x 62,38 ( 0,0108 ) 6 ( 0, ,5616 0, Ct = 0,0048 1) x 9 Ct = W x q t x C t G w

24 digilib.uns.ac.id 48 Ct = 29,5272 x 2,4606 x 6,5616x 0,0048 x ,4554 Ct = 76,6050 mg/liter Diketahui luas DAS m 2 dan tinggi sungai 2,00 m. Maka, volume Sungai Bah Bolon adalah x 2,00 = m 3 atau 2,6399 x liter. Sehingga, bila nilai Cts dikonversikan, maka hasilnya adalah 76,6050 mg/liter x 2,6399 x liter = 2,0223x10 13 mg atau 20222,75 ton/tahun. Jadi, hasil analisis transpor sedimen total di Sungai Bah Bolon menggunakan Metode Laursen menghasilkan nilai transpor sedimen total sebesar 20222,75 ton/tahun Analisis Metode yang Sesuai Digunakan di Sungai Bah Bolon Subbab menguraikan analisis transpor sedimen menggunakan tujuh metode, yaitu Metode Yang, Metode Ackers and White, Metode Engelund and Hansen, Metode Shen and Hung, Metode Colby, Metode Bagnold, dan Metode Laursen, pada tahun Dengan langkah analisis yang sama, dihitung jumlah transpor sedimen pada tahun menggunakan ketujuh metode tersebut. Rekapitulasi hasil analisis transpor sedimen bisa dilihat pada Tabel 4.6. Pemilihan metode yang sesuai digunakan untuk menganalisis transpor sedimen di Sungai Bah Bolon dilakukan dengan cara membaca grafik pada Gambar 4.9. Di antara ketujuh metode tersebut, akan ditentukan metode yang sesuai digunakan untuk menganalisis transpor sedimen di Sungai Bah Bolon. Cara penentuannya adalah memilih plotting data pada grafik yang memiliki simpangan terendah dengan 15% sedimen pasir yang masuk ke dalam Sungai Bah Bolon berdasarkan analisis yang dilakukan oleh Fibria (2015).

25 digilib.uns.ac.id % Sedimentasi Lahan (ton/tahun) Metode Yang (ton/tahun) Metode Ackers and White (ton/tahun) Metode Shen and Hung (ton/tahun) Metode Bagnold (ton/tahun) Metode Engelund and Hansen (ton/tahun) Metode Colby (ton/tahun) Metode Laursen (ton/tahun) Gambar 4.9 Grafik Analisis Transpor Sedimen Menggunakan Tujuh Metode Berdasarkan Gambar 4.9, Metode Colby, Metode Laursen, dan Metode Ackers and White memiliki simpangan paling jauh dengan hasil analisis 15% sedimentasi lahan yang masuk ke Sungai Bah Bolon. Selain memiliki simpangan yang jauh, ketiga metode tersebut dapat diklasifikasikan sebagai metode dengan tingkat transpor sedimen yang tinggi. Sehingga, ketiga metode tersebut tidak sesuai digunakan untuk menganalisis transpor sedimen di Sungai Bah Bolon. Untuk memperjelas pembacaan grafik, maka dibuat grafik yang berisi empat metode yang tersisa, yang hasil simpangannya tidak jauh dari hasil transpor sedimen berupa 15% sedimen pasir yang masuk ke Sungai Bah Bolon. Dari keempat metode yang tersisa, yaitu Metode Yang, Metode Engelund and Hansen, Metode Shen and Hung, dan Metode Bagnold. Metode yang memiliki hasil plotting grafik transpor sedimen dengan simpangan paling kecil dengan 15% sedimentasi lahan yang masuk ke sungai berdasarkan Fibria (2015) menggunakan Metode MUSLE, merupakan metode yang sesuai digunakan dalam menganalisis transpor sedimen di Sungai Bah Bolon.

26 digilib.uns.ac.id % Sedimentasi Lahan (ton/tahun) Metode Yang (ton/tahun) Metode Engelund and Hansen (ton/tahun) Metode Shen and Hung (ton/tahun) Metode Bagnold (ton/tahun) TON/TAHUN TAHUN Gambar 4.10 Grafik Analisis Transpor Sedimen Menggunakan Empat Metode Berdasarkan Gambar 4.10, Metode Shen and Hung dan Metode Engelund and Hansen memiliki hasil transpor sedimen paling sedikit, karena grafiknya mendekati sumbu Y yang bernilai 0 ton/tahun. Metode Yang dan Metode Bagnold memiliki simpangan yang kecil dibandingkan dengan lima metode yang lain. Namun, Metode Yang adalah metode yang memiliki simpangan paling sedikit daripada Metode Bagnold. Sehingga, Metode Yang adalah metode yang paling sesuai digunakan untuk menganalisis jumlah transpor sedimen yang ada di Sungai Bah Bolon. 4.4 Perhitungan Ketebalan Sedimen di Sungai Setelah menghitung analisis transpor sedimen tiap tahun yang terjadi di Sungai Bah Bolon, dilakukan analisis perhitungan ketebalan sedimen yang terjadi di Sungai Bah Bolon.

27 digilib.uns.ac.id Untuk menghitung ketebalan sedimen di dalam sungai, digunakan persamaan berikut ini. Volume Transpor Sedimen Total h = Luas DAS dengan h adalah ketebalan sedimen di dalam sungai tiap tahunnya. Contoh perhitungan analisis ketebalan sedimen adalah sebagai berikut. Diketahui hasil analisis data pada sampel I. Di tahun 2012, jumlah transpor sedimen totalnya sebesar 1086,6635 ton/tahun dengan luas DAS 131,9937 km 2. Kedalaman Sungai 2,0 m. Sehingga, volume sungai adalah 131,9937 km 2 x 2,0 m = m 3. Maka, perhitungan ketebalan sedimennya adalah sebagai berikut. Volume Transpor Sedimen Total h = Luas DAS h = 1086,663541x h = 3,11859 x 10-4 m = 0,31 mm Dengan perhitungan yang sama, maka Tabel 4.7 dapat menunjukkan ketebalan sedimen di Sungai Bah Bolon setiap tahunnya. Secara grafis, Gambar 4.7 menunjukkan grafik ketebalan sedimen menggunakan hasil analisis Metode Yang dan hasil sedimentasi lahan berupa 15% sedimen pasir yang masuk ke Sungai Bah Bolon yang telah dianalisis Fibria (2015) menggunakan Metode MUSLE. Tabel 4.7 Ketebalan Sedimen Ketebalan Sedimen 15% Tahun Sedimentasi Metode Lahan Yang (mm) (mm) ,31 0, ,51 0, ,22 0, ,35 0, ,34 0,28

28 digilib.uns.ac.id Tahun Ketebalan Sedimen 15% Sedimentasi Lahan (mm) Metode Yang (mm) ,38 0, ,26 0, ,26 0, ,28 0, ,27 0, ,25 0, ,34 0, ,31 0,33 Sumber : Hasil Perhitungan Ketebalan Sedimen (mm) 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Tahun 15% Sedimentasi Lahan (mm) Metode Yang (mm) Gambar 4.11 Ketebalan Sedimen Sungai Bah Bolon Gambar 4.11 menjelaskan bahwa berdasarkan analisis ketebalan sedimen menggunakan data volume transpor sedimen yang dihitung menggunakan Metode Yang dan 15% sedimentasi lahan (Fibria, 2015), menunjukkan ketebalan sedimennya kurang dari 0,7 mm. Untuk mengetahui korelasi antara kedua data hasil ketebalan sedimen, dilakukan uji T. Berikut merupakan hasil uji commit T menggunakan to user program Microsoft Excel.

29 digilib.uns.ac.id Tabel 4.8 Uji T Data Ketebalan Sedimen 15% Sedimentasi Lahan (mm) Metode Yang (mm) Mean 0,31 0,35 Variance 0,01 0,02 Observations 13,00 13,00 Pearson Correlation 0,87 Hypothesized Mean Difference 0,00 df 12,00 t Stat 0,67 P(T<=t) one-tail 0,26 t Critical one-tail 1,78 P(T<=t) two-tail 0,52 t Critical two-tail 2,18 Sumber : Hasil Perhitungan Program Microsoft Excel Tabel 4.9 Interpretasi Koefisien Korelasi Nilai r Interval Koefisien Tingkat Hubungan 0,800 1,000 Sangat Tinggi 0,600 0,799 Tinggi 0,400 0,599 Sedang 0,200 0,399 Rendah 0,000 0,199 Sangat Rendah Sumber : Sutrisno Hadi, Metodologi Research, 1994 Berdasarkan Tabel 4.8, diketahui korelasi dari data yang diuji adalah 0,87. Menurut Sutrisno (1994), koefisien korelasi tersebut memiliki tingkat hubungan sangat tinggi. 4.5 Erodibilitas Tanah Kemampuan tanah yang mengakibatkan terjadinya erosi dan dipengaruhi oleh sebaran jenis tanah di suatu daerah aliran sungai. Dari data yang diperoleh tahun 2012 jenis tanah yang terdapat di DAS Bah Bolon ditujukkan berdasarkan Tabel 4.10 di bawah ini.

30 digilib.uns.ac.id Tabel 4.10 Jenis Tanah DAS Bah Bolon No Jenis Tanah 1 Andisols 2 Inceptisols 3 Ultisols (Sumber : Peta Jenis Tanah Kabupaten Simalungun, Bakosurtanal) Berdasarkan pedoman nilai erodibilitas tanah atau K di Indonesia seperti yang dijelaskan oleh Arsyad Tahun 1979 (BAB 2 Tabel 2.3), maka berdasarkan tabel tersebut diperoleh nilai erodibilitas tanah seperti yang tercantum dalam Tabel Perhitungan selengkapnya terdapat pada Lampiran G. Tabel 4.11 Erodibilitas DAS Bah Bolon tahun 2012 No Jenis Tanah nilai K 1 Andisols 0,13 2 Inceptisols 0,04 3 Ultisols 0,15 Rata-rata 0,1067 (Sumber : Hasil Perhitungan) Dari Tabel di atas diperoleh faktor erodibilitas lahan atau K rata-rata pada daerah aliran sungai bah bolon tahun 2012 adalah 0,1067.

31 digilib.uns.ac.id Tabel 4.6 Rekapitulasi Hasil Analisis Transpor Sedimen di Sungai Bah Bolon Tahun 15% Sedimentasi Lahan (ton/tahun) Metode Yang (ton/tahun) Metode Ackers and White (ton/tahun) Metode Engelund and Hansen (ton/tahun) Metode Shen and Hung (ton/tahun) Metode Colby (ton/tahun) Metode Bagnold (ton/tahun) Metode Laursen (ton/tahun) , , ,30 12,34 0, ,55 248, , ,25 422, ,30 4,63 0, ,55 129, , , , ,30 24,19 0, ,55 389, , ,90 899, ,30 9,42 0, ,55 207, , ,36 966, ,30 10,09 0, ,55 217, , ,34 747, ,30 7,89 0, ,55 184, , , , ,30 16,29 0, ,55 299, , , , ,30 11,02 0, ,55 230, , , , ,30 14,37 0, ,55 275, , , , ,30 15,51 0, ,55 289, , , , ,30 17,80 0, ,55 317, , ,74 946, ,30 9,88 0, ,55 214, , , , ,30 11,84 0, ,55 241, ,75 Sumber : Hasil Perhitungan 23 49