TUGAS AKHIR KAJIAN SEDIMENTASI SERTA HUBUNGANNYA TERHADAP PENDANGKALAN DI MUARA SUNGAI BELAWAN Diajukan untuk Melengkapi Tugas - Tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil DISUSUN OLEH: SUBHAN RONGGODIGDO 080424003 DEPARTEMAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
ABSTRAK Kondisi alam Pelabuhan Belawan yang terletak diantara dua muara sungai yang terbuka yang secara alami memiliki aspek hidraulik dan lingkungan. Sedimentasi merupakan salah satu permasalahan yang terdapat di Pelabuhan Belawan yang perlu mendapatkan perhatian yang ekstra. Sedimentasi adalah proses pengendapan material yang terangkut oleh aliran dari bagian hulu akibat dari erosi. Sedangkan erosi tanah adalah suatu proses atau peristiwa hilangnya lapisan permukaan tanah atas, baik disebabkan oleh pergerakan air maupun angin. Sungaisungai membawa sedimen dalam setiap alirannya. Sedimen dapat berada di berbagai lokasi dalam aliran, tergantung pada keseimbangan antara kecepatan ke atas pada partikel dan kecepatan pengendapan partikel. Guna membahas tentang sedimentasi tersebut maka penulis tentang Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap Pendangkalan di Muara Sungai Belawan Untuk menghitung laju angkutan sedimen banyak metode yang bisa digunakan. Diantaranya yaitu metode Yang s, Engelund - Hansen dan Shen -Hungs. Dalam penggunaan metode-metode tersebut diperlukan ukuran kedalaman penampang sungai. Dan untuk menghitung kedalaman sungai digunakan metode pendekatan Einstein. Sedangkan untuk menghitung besarnya jumlah erosi yang terjadi di gunakan metode Universal Soil Loss Equation (USLE). Dari hasil perhitungan yang dilakukan pada tahun 2006 dibandingkan berdasarkan luas areal maka, didapat hasil perhitungan untuk tahun 2006 dengan metode Yang didapat hasil sedimen 0,43 ton/m 2, dengan metode Engelund and Hansen didapat hasil sedimen 0,31 ton/m 2, dengan metode Shen and Hung didapat hasil sedimen 0,42 ton/m 2 dan hasil erosi menggunakan metode USLE yaitu 0,67 ton/m 2. Sedangkan hasil pengerukan yang dilakukan oleh PT Pelabuhan Indonesia I (Persero) adalah sebesar 0,38 ton/m 2. Metode yang tepat dipakai untuk menghitung muatan sedimen yang terjadi di Muara Sungai Belawan adalah metode Shen and Hung karena setelah dianalisa hasilnya mendekati dengan hasil pengerukan yang dilakukan PT Pelabuhan Indonesia I (Persero).
KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun judul dari tugas akhir ini adalah Kajian Sedimentasi Serta Hubungannya Terhadap Pendangkalan di Muara Sungai Belawan. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (SI) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Penulis hanya dapat mengucapkan terima kasih atas segala jerih payah, motivasi dan doa yang diberikan hingga penulis dapat menyelesaikan studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, terutama kepada : 1. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, selaku Dosen Pembimbing bagi penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis hingga selesainya tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng Sc, selaku koordinator Program Pendidikan Ektension Teknik Sipil Fakultas Teknik.
4. Bapak DR. Ir. Ahmad Perwira Mulia, Msc, BapakIr. Boas Hutagalung, Msc. Ibu Emma Patricia Bangun, ST. M.Eng. selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Ayahanda H. Salim, Ibunda Alia Maslichah, serta abangku M. Dipoalam S.Psi. adik-adikku Sandyaji Farahidi dan Fahdlila Sasmiarsi, yang selalu mendukung, membimbing, dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Pacar saya Yana Septi Wahani yang selalu menemani dan banyak membantu dan mendukung saya dalam penulisan tugas akhir ini. 7. Bapak/Ibu Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil. 8. Abang/Kakak pegawai Jurusan kak Lince, bang Zul, bang Mail, bang Edi, bang Amin, kak Dina. 9. Semua sahabat-sahabatku di Ekstension 08, khususnya kepada yang telah banyak membantu dalam pengerjaan tugas akhir ini. Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan penulis ucapkan terima kasih. Akhimya, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Desember 2011 Hormat Saya Subhan Ronggodigdo, Spd. ST.
DAFTAR ISI ABSTRAK KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI... i iii vii viii x BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Permasalahan... 3 1.3. Tujuan Penelitian... 3 1.4. Pembatasan Masalah... 3 1.5. Metodologi... 4 1.6. Sistematika Penulisan... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Uraian... 8 2.2. Erosi dan Sedimentasi... 9 2.2.1. Erosi... 10
2.2.1.1. Perhitungan Erosi... 12 2.2.2. Sedimentasi... 20 2.2.3. Angkutan Sedimen... 22 2.2.4. Rumus - Rumus Angkutan Sedimen... 25 A. Persamaan Yang's... 25 B. Engelund and Hansen... 26 C. Shen and Hungs... 26 2.3. Dampak Erosi dan Sedimentasi... 27 2.3.1. Pengaruh Erosi... 27 2.3.2. Pengaruh Sedimentasi... 28 2.4. Morfologi Sungai... 28 2.5. Geometri dan Geoteknik Sungai... 29 BAB III METODOLOGI DAN DESKRIPSI LOKASI PENELITIAN 3.1. Metodologi Penelitian... 32 3.1.1. Metode Pelaksanaan... 33 3.1.2. Pengambilan Sampel Sedimen di Lapangan... 34 3.1.3. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai... 34 3.1.4. Perhitungan Transportasi Sedimen... 35 A. Metode Yang s... 35 B. Metode Engelund and Hansen... 38 C. Metode Shen and Hungs... 39 3.1.5. Perhitungan Erosi... 41 3.2. Lokasi Penelitian... 42 3.2.1. Kondisi Topografi dan Bethimetri... 44
3.2.1.1. Kondisi Topografi... 44 3.2.1.2. Kondisi Bethimetri... 44 3.2.1.3. Kondisi Geoteknik... 44 3.2.1.4. Temperatur dan kelembapan... 45 3.2.1.5. Angin... 46 3.2.1.6. Curah Hujan... 46 3.2.1.7. Pasang Surut... 46 3.2.1.8. Gelombang... 47 3.2.1.9. Sedimen... 48 BAB IV PERHITUNGAN MUATAN ANGKUTAN SEDIMEN 4. 1. Kemiringan Dasar Sungai... 51 4. 2. Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Metode Yang s... 51 4. 3. Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Metode Engelund and Hansen... 56 4. 4. Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Metode Shen and Hung... 59 4. 5. Analisa Data Curah Hujan... 63 4. 5. 1. Analisa Data Curah Hujan Harian Maksimum... 64 4. 5. 2. Analisa Data Curah Hujan Bulanan... 66 4. 5. 3. Analisa Data Jumlah Hari Hujan... 67 4. 6. Perhitungan Erosivitas Hujan (EI)... 69 4. 7. Perhitungan Erodibilitas Tanah (K)... 77 4. 8. Perhitungan Faktor Panjang dan Kemiringan Lereng (LS)... 78 4. 9. Perhitungan Faktor Penutup Menejemen Tanaman (C)... 79
4. 10. Perhitungan Faktor Konservasi Praktis (P)... 80 4. 11. Perhitungan Jumlah Erosi Yang Terjadi... 80 4. 12. Hasil Pengerukan Pelabuhan... 81 4. 13. Tabulasi Hasil Perhitungan dan Pengerukan Pelabuhan... 82 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 88 5.2. Saran... 89 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar Uraian Halaman 1.1. Peta Pelabuhan Belawan 2 1.2. Bagan Penelitian 5 2.1. Nomograf Faktor Panjang-Kemiringan Lereng (LS) 16 2.2. Grafik Hubungan antara ω dan d 24 3.1. Diagram Alur Penelitian 33 3.2. Penampang Sungai 36 3.3. Bagan Langkah Penyelesaian Metode Yang s 37 3.4. Bagan Langkah Penyelesaian Metode Engelund and Hansen 39 3.5. Bagan Langkah Penyelesaian Metode Shen and Hungs 40 3.6. Bagan Langkah Penyelesaian Metode Erosi 42 3.7. Borlog Tanah di Pelabuhan Belawan 45 3.8. Klasifikasi tanah USDA 49 4.1. Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan Sedimentasi 83 4.2. Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan Sedimentasi Per m 2 87
DAFTAR TABEL Tabel Uraian Halaman 2.1. Kode Struktur Tanah (S) Untuk Menghitung Nilai K 14 2.2. Kode Permeabilitas Tanah (P) untuk Menghitung nilai K 14 2.3. Nilai M untuk Beberapa Tekstrur Tanah 15 2.4. Nilai Pengelolaan Tanaman (C) 17 2.5. Nilai Faktor P untuk berbagai Tindakan Konservasi Tanah 20 2.6. Klasifikasi Ukuran Partikel Sedimen 22 3.1. Penggunaan lahan sekitar DAS Belawan 43 3.2. Data Permukaan Air 47 4.1. Tabel Muatan Sedimen Dengan Metode Yang s 54 4.2. Tabel Muatan Sedimen Dengan Metode Engelund and Hansen 58 4.3. Tabel Muatan Sedimen Dengan Metode Shen and Hung 61 4.4. Curah Hujan Maksimum (mm) 64 4.5. Curah Hujan Maksimum (mm) Stasiun Maritim Belawan 64 4.6. Curah Hujan Maksimum (mm) Stasiun Sampali 65 4.7. Curah Hujan Maksimum (mm) Stasiun Tuntungan 65 4.8. Jumlah Curah Hujan Bulanan (mm) Stasiun Maritim Belawan 66
4.9. Jumlah Curah Hujan Bulanan (mm) Stasiun Sampali 66 4.10. Jumlah Curah Hujan Bulanan (mm) Stasiun Tuntungan 67 4.11. Jumlah Hari Hujan Bulanan (hari) Stasiun Maritim Belawan 67 4.12 Jumlah Hari Hujan Bulanan (hari) Stasiun Sampali 68 4.13. Jumlah Hari Hujan Bulanan (hari) Stasiun Pengamatan Tuntungan 68 4.14. Rata-Rata Jumlah Hari Hujan Bulanan 69 4.15. Perhitungan Faktor Erosivitas Hujan Stasiun Maritim Belawan 71 4.16. Perhitungan Faktor Erosivitas Hujan Stasiun Sampali 73 4.17. Perhitungan Faktor Erosivitas Hujan Stasiun Tuntungan 75 4.18. Tataguna Lahan Di DAS Belawan 79 4.19. Hasil Jumlah Erosi Yang Terjadi 81 4.20. Hasil Pengerukan Kolam Pelabuhan Belawan 82 4.21. Perbandingan Hasil Perhitungan Sedimentasi 82 4.22. Muatan Sedimen Per m 2 Metode Yang s 84 4.23. Muatan Sedimen Per m 2 Metode Engelund and Hansen 84 4.24. Muatan Sedimen Per m 2 Metode Shen and Hung 85 4.25. Muatan Sedimen Per m 2 Metode Erosi (USLE) 85 4.26. Hasil Pengerukan Per m 2 86 4.27. Perbandingan Hasil Perhitungan Sedimentasi Per m 2 86
DAFTAR NOTASI Ea R K LS C P = Jumlah erosi tanah = Faktor eosifitas hujan dan aliran permukaan = Faktor erodibilitas tanah = Faktor panjang kemiringan lereng = Faktor tanaman penutup = Faktor tindakan konservasi praktis EI 30 = Indeks erosi hujan tahunan P b N M O L S ω γ s = Curah hujan bulanan = Jumlah hari hujan pertahun = Persentase pasir sangat halus dan debu = Persentase bahan organic = Panjang lereng = Kemiringan lereng = Kecepatan jatuh = Massa jenis sedimen γ g = Massa jenis air = Gravitasi
d v C t d 50 d 65 d 35 V V cr U * W D Q s τ 0 = Diameter sedimen = Viskositas kinematik = Konsentrasi sedimen total = Diameter sedimen 50% dari material dasar = Diameter sedimen 65% dari material dasar = Diameter sedimen 35% dari material dasar = Kecepatan aliran = Kecepatan kritis = Kecepatan geser = Lebar sungai = Kedalaman sungai = Muatan sedimen total = Tegangan geser H = Beda tinggi X A R P Q Re G w = Jarak memanjang = Luas penampang sungai = Jari-jari hidrolis = Keliling basah = Debit air = Bilangan Reynold = Volume berat air