MONEV TATA AIR DAS PERHITUNGAN SEDIMEN Oleh: Agung B. Supangat Balai Penelitian Teknologi Kehutanan Pengelolaan DAS Jl. A.Yani-Pabelan PO Box 295 Surakarta Telp./fax. (0271)716709, email: maz_goenk@yahoo.com Pertemuan Teknis Kinerja DAS, Surakarta: 27-29 29 Agustus 2014
Apa yang saudara pikirkan jika melihat sungai seperti ini?
Permasalahan TATA AIR (Hidrologi) dalam DAS: banjir-kekeringan sedimentasi kualitas air muka air tanah
Pendangkalan di Saluran Air Pendangkalan di Saluran Badan Sungai PENDANGKALAN DI WADUK SERBAGUNA GAJAH MUNGKUR
Tujuan Peserta mengetahui metode perhitungan sedimentasi dari data debit dan data kandungan sedimen
Pengertian Sedimen, Sedimentasi, Hasil Sedimen, Laju Sedimentasi??? Sedimen adalah endapan material di badan air (sungai/waduk) berupa partikel-partikel tanah dari hasil erosi yang terangkut bersama aliran air Sedimentasi adalah proses pengendapan partikelpartikel tanah hasil erosi yang tersuspensi didalam air dan diangkut oleh aliran air dimana kecepatan aliran telah menurun
Hasil sedimen (sediment yield) adalah besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu dalam bentuk muatan sedimen terlarut dalam sungai (suspended sediment load) maupun bentuk endapan di dalam saluran, sungai, atau waduk Laju sedimentasi adalah jumlah hasil sedimen per satuan luas daerah tangkapan air (DTA) atau daerah aliran sungai (DAS) per satuan waktu (dalam satuan ton/ha/th atau mm/th)
Sedimentasi (muatan sedimen maupun penampakan di lapangan) dapat digunakan sbg salah satu indikator kesehatan DAS dari aspek tata air
Pertemuan antara K. Watujali dan K. Tapakgajah, di Gombong
BAIK Pertemuan antara K. Tajum Hulu dan K. Kawung, di Purwokerto
Faktor yang menentukan laju sedimentasi DAS : 1) Jumlah dan intensitas hujan 2) Tipe tanah dan formasi geologi 3) Penutupan tanah 4) Penggunaan lahan 5) Topografi 6) Kondisi drainasi alami yang meliputi: bentuk, jaringan, kerapatan, gradien, ukuran, dan arah 7) Runoff 8) Karakteristik sedimen, seperti ukuran butir dan mineralogi; dan 9) Karakteristik hidrolika saluran (sungai)
EROSI TRANSPORT DEPOSISI SEDIMENTASI di sungai PROSES EROSI - SEDIMENTASI
Erosi di Lahan (erosi permukaan s.d erosi jurang) Sumber-Sumber Sedimentasi di Sungai Erosi Tebing Jalan (Road bank erosion; roadside erosion) Erosi Tebing Sungai (stream bank erosion)
MEKANISME ANGKUTAN SEDIMEN Menurut sumber asal angkutan sedimen : 1) Muatan material dasar (bed material load), berupa muatan suspended load dan bed load 2) Muatan bilas (wash load) Menurut mekanisme pengangkutan : 1) Muatan sedimen melayang (suspended load) 2) Muatan sedimen dasar (bed load). Secara keseluruhan maka angkutan sedimen dibedakan menjadi: wash load, suspended load dan bed load.
Persentase bedload terhadap suspended load No Konsentrasi Sedimen Melayang (mg/l) Material Dasar Sungai/Saluran Tekstur Material Tersuspensi % Bedload terhadap Suspended Load 1. < 1000 Pasir (sand) Pasir: 20-50 % 25 150 2. 1000-7500 Pasir Pasir: 20-50 % 10 35 3. > 7500 Pasir Pasir: 20-50 % 5 4. Berapapun Padatan lempung (clay), kerikil, dan batu 5. Berapapun Lempung (clay) dan debu (silt) Pasir: sedikit-25 % 5 15 Pasir: 0 % < 2
Sampel Air (suspensi) CARA PENGUKURAN SEDIMEN Peralatan : botol sampler dengan ukuran + 500 ml yang dipasang pada suspended sampler tipe US DH 48, US DH 49, USD-74, atau USP-61 yang dilengkapi dengan nosel dan tutup botol. Cara pengambilan : Metode integrasi titik, integrasi kedalaman, atau cara langsung Jumlah dan frekuensi pengambilan sample suspensi harus representatif, (sifat-sifat banjirnya, sifat hidrograf (waktu naik/ climb dan waktu turun/resesi), musim (kemarau dan penghujan)
Bedload trap Bedload sampler Suspended sampler
Satuan 1) Konsentrasi sedimen terangkut aliran : mg/l, g/m 3, kg/m 3, ton/m 3, %, ppm 2) Ukuran butir : mm atau %. 3) Hasil sedimen : m 3, ton, mm 4) Laju sedimentasi : m 3 /th, ton/th, mm/th
Perhitungan Hasil Sedimen (Sedimentasi) Debit (Q) adalah volume air yang mengalir melalui suatu penampang melintang sungai per satuan waktu, dalam satuan (m³/detik) Konsentrasi Sedimen (Cs) = Kandungan Sedimen = Kadar Sedimen Suspensi adalah banyaknya sedimen yang tersuspensi dalam satuan volume air tertentu Data Cs diperoleh dengan cara mengambil sampel/contoh air dan membawa ke laboratoriun untuk dapat diketahui konsentrasi sedimen dalam satuan mg/liter atau ppm (part per million) Debit Sedimen (Qs) adalah perkalian antara debit (Q, m 3 /dt) dengan konsentrasi sedimen (CS, mg/l)
Perhitungan Konsentrasi Sedimen (Cs) a. Cara Penguapan : Konsentrasi sedimen (Cs) = (b-a) / vol. air. mg/l b. Cara Penyaringan : Konsentrasi sedimen (Cs) = (b-a) / vol. air. mg/l a = berat gelas ukur / kertas saring kosong b = berat gelas ukur / kertas saring isi
Perhitungan Debit Suspensi (Qs) 1) Perhitungan debit suspensi sesaat/harian Qsi = Csi x Qi.. kg/dt; ton/hari 2) Perhitungan Lengkung Debit Suspensi untuk beberapa sample air yang diambil pada berbagai variasi TMA dan debit pada periode waktu tertentu (musim atau tahunan). Kurva Lengkung Debit Suspensi adalah grafik yang menggambarkan hubungan antara debit sedimen setiap saat (Qsi) dengan debit alirannya (Qi), dimana absis (sumbu X) yaitu Q dan ordinat (sumbu Y) yaitu Qs, dengan persamaan: Qs = a Q b Kurva Lengkung Debit Suspensi digunakan untuk menghitung besarnya data sedimentasi berdasarkan data debit rata-rata harian
CONTOH PERHITUNGAN LAJU SEDIMENTASI Data debit dan debit suspensi DAS Samin tahun 1998 No. Tgl. Pengukuran Q (m3/dt) CS (mg/l) QS (kg/dt) 1 6 Juni 1998 12,8831 9,5680 123,2655 2 1 Mei 1998 14,8144 7,6880 113,8931 3 14 Oktober 1998 15,8314 7,9920 126,5245 4 19 Oktober 1998 16,6918 9,2160 153,8316 5 21 Oktober 1998 17,2600 9,2240 159,2062 6 12 Juni 1998 17,8241 10,0758 179,5921 7 7 Maret 1998 18,6631 10,5200 196,3358 8 29 Nopember 1998 19,7690 9,6422 198,9552 9 25 April 1998 24,0678 8,4358 190,6170 10 25 April 1998 25,7653 9,6055 203,0306 11 17 Oktober 1998 26,6691 10,2188 247,4892 12 17 Oktober 1998 29,1590 8,9200 272,5259 13 17 Oktober 1998 30,4709 9,8960 260,0996 14 28 April 1998 32,9479 9,1520 301,5392 15 14 April 1998 33,4383 10,6849 357,2863 16 6 April 1998 35,3646 10,3939 367,5752 Berdasarkan data pengukuran banjir (Q) dan konsentrasi sedimen (Cs), dapat dihitung debit suspensi (Qs), dan dibuat Persamaan lengkung debit suspensi (grafik hubungan antara Q dan Qs)
Kurva Lengkung Debit Suspensi Qs (kg/det) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Qs = 7.4595Q 1.0667 r 2 = 0.9137 0 10 20 30 40 Q (m3/det) Jika diketahui debit harian DAS Samin, maka dapat dihitung hasil sedimen dan laju sedimentasinya bdsk pendekatan kurva lengkung debit suspensi yang telah dibuat