ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN TOTAL SUNGAI PERCUT KABUPATEN DELI SERDANG

ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN TOTAL SUNGAI PERCUT KABUPATEN DELI SERDANG TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil IKHWAN INDRAWAN 11 0404 078 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN TOTAL SUNGAI PERCUT KABUPATEN DELI SERDANG TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : IKHWAN INDRAWAN 11 0404 078 Disetujui Oleh: Pembimbing Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc. NIP. 19660417 199303 1 004 Penguji I Penguji II Ir. Alferido Malik. NIP. 19530504 198103 1 003 Ivan Indrawan, ST, MT. NIP. 19761205 200604 1 001 Diketahui Oleh: Ketua Departemen Teknik Sipil Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19561224 198103 1 002 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

ABSTRAK Sungai adalah saluran di permukaan bumi yang terbentuk secara alamiah, yang menampung dan menyalurkan air hujan dari daerah tinggi ke daerah yang lebih rendah dan akhirnya bermuara di danau atau di laut. Di dalam aliran terangkut material sedimen yang berasal dari proses erosi, yang terbawa oleh aliran air dan menyebabkan terjadinya pendangkalan. Proses sedimentasi pada daerah sungai merupakan kejadian yang simultan, yang dapat mengakibatkan pendangkalan pada dasar sungai dan perubahan elevasi sehingga akan mempengaruhi morfologi sungai. Oleh karena itu perlunya suatu usaha mengkaji sedimentasi yang dihasilkan oleh aliran sungai pada periode tertentu. Oleh karena itu perlu dilakukan kajian beberapa metode untuk mengetahui metode mana saja yang paling sesuai untuk sungai Percut. Daerah Aliran Sungai Percut terletak pada 03 o 40 18 LU dan 98 o 42 00 BT, dengan sungai utama yang melaluinya adalah sungai Percut. Sungai Percut ini mengalir dari daerah hulu yang terletak di sebagian kecil kecamatan STM Hulu dan kecamatan Sibolangit, hingga bermuara pada daerah hilir di kecamatan Percut Sei Tuan dan kemudian terus mengalir sampai ke Selat Malaka (Pantai Timur Sumatera Utara). Daerah pengaliran (catchment area) Sungai Percut berbentuk bulu burung yang meliputi beberapa bagian dari kecamatan Percut Sei Tuan, Batang Kuis, Pantai Labu, Sibolangit, Tanjung Morawa, Patumbak, Biru-Biru, STM Hulu dan STM Hilir. Dalam menghitung besarnya muatan sedimen yang terdapat di sungai percut dibagi dalam tiga bagian yaitu muatan sedimen dasar, muatan sedimen melayang dan muatan sedimen total. Untuk muatan sedimen dasar menggunakan metode DuBoys, metode Shields, metode Schoklitsch, metode Meyer-Peter, metode Meyer-Peter dan Muller dan metode rottner. Untuk muatan sedimen melayang menggunakan metode Lane and Kalinske, metode Einstein dan metode Chang, Simons and Richardson. Untuk muatan sedimen total menggunakan metode Yang s, metode Engelund dan Hansen dan metode Shen dan Hung. Dari hasil perhitungan yang dilakukan, didapat hasil muatan sedimen dengan Angkutan sedimen Dasar, Metode DuBoys = 56235,96 ton/tahun, Metode Shields = 106748,64 ton/tahun, Metode Schoklitsch = 98828,64 ton/tahun, Meyer- Peter = 16174,08 ton/tahun, Meyer-Peter dan Muller = 5163,12, Metode Rottner = 9542,52 ton/tahun. Angkutan sedimen Melayang, Metode Lane and Kalinske = 44789,76 ton/tahun, Metode Einstein = 46,44 ton/tahun, Metode Chang, Simons and Richardson = 3981,24 ton/tahun. Angkutan sedimen total, Metode Yang s = 1383896,52 ton/tahun, Metode Engelund and Hansen = 291803,76 ton/tahun, Metode Shen And Hung = 5,652 ton/tahun. 1

KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir. Penulisan Tugas Akhir ini tidak akan dapat diselesaikan dengan baik oleh penulis tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, untuk itu penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Ir. A. Perwira Mulia Tarigan, M.Sc selaku Dosen Pembimbing yang berperan penting sebagai orang tua bagi penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis hingga selesainya tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. Alferido Malik dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, selaku koordinator tugas akhir sub jurusan sumber daya air, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan izin dalam mewujudkan skripsi ini. 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Bapak Syahrizal ST,MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Kedua orang tua saya Ir. Indra Surya Dalimunthe, M.Sc, Ph.D dan Yulia Kalsum yang telah memberikan bimbingan, dukungan, perhatian dan doanya 1i

selama ini serta adik-adikku Annisa Riftah Andreani, M. Khatami, Nurul Izza dan Naufal Hariri yang selalu memberikan semangat. 7. Bapak/Ibu staf pengajar serta pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Teman-teman seperjuangan stambuk 2011 abang dan kakak stambuk 08, dan semuanya yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu terima kasih atas bantuannya selama ini. Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-nya atas bantuan dan dukungan yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa di dalam penelitian dan penulisan Tugas Akhir ini terdapat banyak kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik sehingga dapat menyempurnakan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat bagi para pembaca. Medan, September 2016 Hormat Saya Ikhwan Indrawan 2i

DAFTAR ISI Daftar Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR NOTASI... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1. Latar Belakang... 1 I.2. Perumusan Masalah... 2 I.3. Pembatasan Masalah... 2 I.4. Tujuan... 3 I.5. Manfaat Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 4 II.1. Uraian... 4 II.2. Transportasi Sedimen... 5 II.2.1. Erosi dan Sedimentasi... 6 II.2.1.1. Erosi... 7 II.2.1.2. Sedimentasi... 8 II.2.2. Angkutan Sedimen... 10 II.2.3. Rumus-rumus Angkutan Sedimen... 15 II.2.3.1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)... 15 A. Metode DuBoys... 15 B. Metode Shields... 16 C. Metode Schoklitsch... 17 D. Metode Meyer-Peter... 17 E. Metode Meyer-Peter dan Muller... 18 F. Metode Rottner... 18 1

II.2.3.2. Angkutan Sedimen Melayang... 19 A. Metode Lane dan Kalinske... 19 B. Metode Einstein... 19 C. Metode Chang, Simons, dan Richardson... 20 II.2.3.2. Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport)... 21 A. Persamaan Yang s... 21 B. Metode Engelund and Hansen... 22 C. Metode Shen and Hungs... 22 II.3. Dampak Erosi dan Sedimentasi... 23 II.3.1. Pengaruh Erosi... 23 II.3.2. Pengaruh Sedimentasi... 24 II.4. Morfologi Sungai... 24 II.5. Geometri dan Geoteknik Sungai... 25 BAB III METODOLOGI DAN DESKRIPSI LOKASI PENELITIAN... 28 III.1. Metode Penelitian... 28 III.1.1. Metode Pelaksanaan... 30 III.1.2. Pengumpulan Data... 31 III.1.3. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai... 31 III.1.4. Perhitungan Angkutan Sedimen... 32 III.1.4.1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)... 32 A. Metode DuBoys... 32 B. Metode Shields... 34 C. Metode Schoklitsch... 36 D. Metode Meyer-Peter... 38 E. Metode Meyer-Peter dan Muller... 39 F. Metode Rottner... 40 III.1.4.2. Angkutan Sedimen Melayang... 41 A. Metode Lane dan Kalinske... 42 B. Metode Einstein... 43 C. Metode Chang, Simons, dan Richardson... 47 2

III.1.4.3. Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport)... 49 A. Persamaan Yang s... 49 B. Metode Engelund and Hansen... 52 C. Metode Shen and Hungs... 53 III.2. Lokasi Studi Penelitian... 55 III.3. Deskripsi Dan Kondisi DAS Percut... 56 III.3.1. Letak Geografis Dan Luas Sei Percut... 56 III.3.2. Kondisi Topografi Sei Percut... 57 III.3.3. Kondisi Tata Guna Lahan... 58 BAB IV PERHITUNGAN ANGKUTAN SEDIMEN... 60 IV.1. Perhitungan Kemiringan Dasar Sungai... 60 IV.2. Perhitungan Angkutan Sedimen... 61 IV.2.1. Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)... 69 A. Metode DuBoys... 69 B. Metode Shields... 70 C. Metode Schoklitsch... 72 D. Metode Meyer-Peter... 73 E. Metode Meyer-Peter dan Muller... 74 F. Metode Rottner... 75 IV.2.2. Angkutan Sedimen Melayang... 76 A. Metode Lane dan Kalinske... 76 B. Metode Einstein... 77 C. Metode Chang, Simons, dan Richardson... 79 IV.2.3. Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport)... 80 A. Persamaan Yang s... 80 B. Metode Engelund and Hansen... 81 C. Metode Shen and Hungs... 82 3

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 85 V.1. Kesimpulan... 85 V.2. Saran... 86 DAFTAR PUSTAKA... 87 LAMPIRAN 4

DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 2.1. Gaya yang bekerja pada butiran di dasar sungai... 12 Gambar 2.2. Diagram Shields... 14 Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian... 29 Gambar 3.2. Grafik tegangan kritis... 33 Gambar 3.3 Langkah Penyelesaian Metode DuBoys... 34 Gambar 3.4. Langkah Penyelesaian Metode Shields... 36 Gambar 3.5. Langkah Penyelesaian Metode Schoklitsch... 37 Gambar 3.6 Langkah Penyelesaian Metode Meyer-Peter... 38 Gambar 3.7. Langkah Penyelesaian Metode Meyer-Peter dan Muller... 40 Gambar 3.8. Langkah Penyelesaian Metode Rottner... 41 Gambar 3.9 Grafik hubungan PL dan ω/ U*... 42 Gambar 3.10. Langkah Penyelesaian Metode Lane and Kalinske... 43 Gambar 3.11. Grafik faktor koreksi... 44 Gambar 3.12 Grafik I1... 45 Gambar 3.13. Grafik I2... 45 Gambar 3.14. Langkah Penyelesaian Metode Einstein... 46 Gambar 3.15 Grafik I1... 47 Gambar 3.16. Grafik I2... 48 Gambar 3.17. Langkah Penyelesaian Metode Chang, Simons and Richardson.. 49 Gambar 3.18 Langkah Penyelesaian Metode Yang s... 51 Gambar 3.19. Langkah Penyelesaian Metode Engelund and Hansen... 53 Gambar 3.20 Langkah Penyelesaian Metode Shen and Hungs... 54 Gambar 3.21. Lokasi Penelitian... 55 1

Gambar 3.22 Lokasi DAS percut medan... 57 Gambar 4.1. tabel Hubungan antara o F, v, dan γ... 68 Gambar 4.2. grafik hubungan kecepatan jatuh, diameter dan temperature... 69

DAFTAR TABEL Tabel Halaman Tabel 2.1. Klasifikasi ukuran partikel sedimen... 11 Tabel 3.1. Data Kondisi DAS Percut... 58 Tabel 3.2. Data Penggunaan Lahan Pada DAS Percut... 59 Tabel 4.1. Data Kemiringan Rata-Rata Sungai Percut... 60 Tabel 4.2. Debit AWLR Sungai Percut... 66 Tabel 4.3. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Dasar (Bed Load Transport)... 84 Tabel 4.4. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Melayang (Suspended Load)... 84 Tabel 4.5. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Total (Total Load Transport)... 84 x

DAFTAR NOTASI Notasi ω = Kecepatan jatuh γs = Berat jenis sedimen γ = Berat jenis ar g d = Gravitasi = Diameter sedimen ν = Kinematic viscositas = Psi τ 0 = Tegangan geser d 50 = Diameter sedimen 50% dari material dasar Vcr = Kecepatan kritis V = Kecepatan aliran S = Kemiringan sungai U* = Kecepatan geser Ct = Konsentrasi sedimen total Re = Bilangan Reynold ΔH = Beda tinggi 1

ΔX = Jarak memanjang A P R Q D W = Luas penampang sungai = Keliling basah = Jari-jari hidrolis = Debit air = Kedalaman sungai = Lebar sungai

DAFTAR LAMPIRAN Foto Dokumentasi Data Primer dan Uji Laboratorium Data Curah Hujan Bulanan 2001-2010 Peta Daerah Aliran Sungai Bah Bolon Data Tata Guna Lahan Peta DEM Peta lokasi penelitian 1