Kuliah ke-7Kuliah ke-7PENGENDALIAN SEDIMEN DAN PENGENDALIAN SEDIMEN DAN

EROSIEROSI

““Angkutan Sedimen Angkutan Sedimen Suspensi Suspensi

((Suspended LoadSuspended Load)”)”Wahyu Widiyanto

Teknik Sipil Unsoed

Sungai jernih mengandung sedikit sedimen suspensi

Sungai keruh mengandung banyak sedimen suspensi

Sungai jernih mengandung sedikit sedimen suspensi

Sungai keruh mengandung banyak sedimen suspensi

PengertianPengertian Partikel sedimen dikatakan bergerak secara Partikel sedimen dikatakan bergerak secara

melayang (suspensi) bilamana partikel melayang (suspensi) bilamana partikel tersebut bergerak tanpa menyentuh dasar tersebut bergerak tanpa menyentuh dasar saluran.saluran.

Umumnya aliran sungai adalah turbulen, oleh Umumnya aliran sungai adalah turbulen, oleh karena itu tenaga gravitasi partikel sedimen karena itu tenaga gravitasi partikel sedimen dapat ditahan oleh gerakan turbulensi dapat ditahan oleh gerakan turbulensi (fluktuasi) aliran dan pusaran arus (eddies) (fluktuasi) aliran dan pusaran arus (eddies) yang akan membawa partikel sedimen yang akan membawa partikel sedimen kembali ke atas.kembali ke atas.

Angkutan Sedimen suspensi dapat Angkutan Sedimen suspensi dapat dibedakan menjadi :dibedakan menjadi : Apabila tenaga gravitasi partikel sedimen lebih Apabila tenaga gravitasi partikel sedimen lebih

besar daripada tenaga turbulensi aliran, maka besar daripada tenaga turbulensi aliran, maka partikel sedimen akan mengendap dan pada dasar partikel sedimen akan mengendap dan pada dasar sungai akan terjadi proses sungai akan terjadi proses agradasiagradasi..

Apabila tenaga gravitasi partikel sedimen sama Apabila tenaga gravitasi partikel sedimen sama dengan tenaga turbulensi aliran maka akan terjadi dengan tenaga turbulensi aliran maka akan terjadi keadaan keadaan seimbangseimbang (equilibrium) dan partikel (equilibrium) dan partikel sedimen tersebut tetap konstan terbawa aliran sedimen tersebut tetap konstan terbawa aliran sungai ke arah hilir.sungai ke arah hilir.

Apabila tenaga gravitasi sedimen lebih kecil Apabila tenaga gravitasi sedimen lebih kecil daripada tenaga turbulensi aliran, maka dasar daripada tenaga turbulensi aliran, maka dasar sungai akan terkikis dan akan terjadi sungai akan terkikis dan akan terjadi degradasidegradasi pada dasar sungai.pada dasar sungai.

Konsentrasi SedimenKonsentrasi Sedimen Konsentrasi sedimen suspensi dapat Konsentrasi sedimen suspensi dapat

dinyatakan dengan berbagai cara :dinyatakan dengan berbagai cara :1.1. Volume absolut dari material sedimen padat Volume absolut dari material sedimen padat

per satuan volume sampel air+sedimenper satuan volume sampel air+sedimen2.2. Berat kering sedimen per satuan volume Berat kering sedimen per satuan volume

campuran, diyatakan dalam gram/litercampuran, diyatakan dalam gram/liter3.3. Berat kering sedimen per satuan berat Berat kering sedimen per satuan berat

sampel air+sedimen, dinyatakan dalam sampel air+sedimen, dinyatakan dalam part part per million per million (ppm)(ppm)

4.4. Berat kering sedimen per satuan berat air Berat kering sedimen per satuan berat air jernih yang mempunyai volume sama dengan jernih yang mempunyai volume sama dengan volume sampel air + sedimenvolume sampel air + sedimen

Persamaan Sedimen SuspensiPersamaan Sedimen Suspensi

Persamaan sedimen suspensi didasarkan pada Persamaan sedimen suspensi didasarkan pada konsep keseimbangan antara berat sedimen suspensi konsep keseimbangan antara berat sedimen suspensi dalam aliran dengan proses difusi sedimen suspensi.dalam aliran dengan proses difusi sedimen suspensi.

ww00 : kecepatan endap sedimen : kecepatan endap sedimen

CC : konsentrasi sedimen : konsentrasi sedimen

ss : koefisien transfer sedimen atau koefisien difusi : koefisien transfer sedimen atau koefisien difusi

sedimensedimen

C/ C/ z z : : gradien konsentrasigradien konsentrasi

00

z

CCw s

Persamaan RousePersamaan Rouse

z

aD

a

z

zD

C

C

0

u

wz 0

Persamaan Rouse dapat digunakan untuk memprediksi konsentrasi sedimen suspensi pada suatu titik yang berjarak z dari dasar, jika konsentrasi referensi Ca yang berjarak a dari dasar diketahui.

Debit Sedimen SuspensiDebit Sedimen Suspensi

dz Cuqs

qs : debit sedimen suspensi

u : kecepatan aliran

C : konsentrasi sedimen suspensi

z : kedalaman aliran

Contoh Ilustrasi Hitungan Angkutan Sedimen Suspensi

Angkutan per meter lebar saluran

Ketinggian dari Dasar

(z)

Kecepatan Aliran

(u)

Konsentrasi Sedimen

( C )∆z

Angkutan Sedimen Suspensi

(qs)

(m) (m/d) (gr/l) (m) (gr/d)

2,0 2,5 0,05 0,1 0,01251,8 2,4 0,07 0,2 0,03361,6 2,3 0,09 0,2 0,04141,4 2,1 0,13 0,2 0,05461,2 1,9 0,17 0,2 0,06461,0 1,7 0,20 0,2 0,06800,8 1,5 0,24 0,2 0,07200,6 1,2 0,28 0,2 0,06720,4 0,9 0,33 0,2 0,05940,2 0,5 0,40 0,2 0,04000,0 0,0 0,60 0,1 0,0012

Jumlah 0,5145

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0,0 1,0 2,0 3,0

Kecepatan (m/d)

Ket

inggia

n d

ari das

ar (m

)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8

Konsentrasi (gr/l)

Ket

inggia

n d

ari das

ar (m

)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0,0000 0,0200 0,0400 0,0600 0,0800

Angkutan Suspensi (gr/d)

Ket

inggia

n d

ari das

ar (m

)

u C = qsx x ∆z

Pengukuran Angkutan SedimenPengukuran Angkutan Sedimen Cara pengambilan contoh sedimen tidak hanya tergantung Cara pengambilan contoh sedimen tidak hanya tergantung

pada kebutuhan data tetapi juga pada keadaan aliran dan pada kebutuhan data tetapi juga pada keadaan aliran dan kondisi lokasi pengukuran.kondisi lokasi pengukuran.

Pedoman pengukuran sedimen:Pedoman pengukuran sedimen: Sebaiknya dilakukan di dekat atau pada pos duga air Sebaiknya dilakukan di dekat atau pada pos duga air

karena ada keterkaitan antara gerakan sedimen dan karena ada keterkaitan antara gerakan sedimen dan aliran sungai.aliran sungai.

Lokasi pengukuran harus bebas dari pengaruh arus Lokasi pengukuran harus bebas dari pengaruh arus balik pertemuan aliran.balik pertemuan aliran.

Pengukuran angkutan sedimen di hilir dekat pertemuan Pengukuran angkutan sedimen di hilir dekat pertemuan sungai sebaiknya juga dihindari.sungai sebaiknya juga dihindari.

Pengambilan contoh sedimen yang dilakukan dari Pengambilan contoh sedimen yang dilakukan dari jembatan sebaiknya dilakukan pada bagian hulu jembatan sebaiknya dilakukan pada bagian hulu jembatan.jembatan.

Selama periode banjir sebaiknya pengukuran angkutan Selama periode banjir sebaiknya pengukuran angkutan sedimen harus lebih banyak dilakukan.sedimen harus lebih banyak dilakukan.

Jumlah sampel sedimen yang harus dikumpulkan untuk Jumlah sampel sedimen yang harus dikumpulkan untuk periode tertentu harus direncanakan dengan baik periode tertentu harus direncanakan dengan baik mengingat bahwa kebanyakan banjir terjadi pada mengingat bahwa kebanyakan banjir terjadi pada malam hari.malam hari.

Pengukuran Angkutan Sedimen SuspensiPengukuran Angkutan Sedimen Suspensi

Tujuan : mengukur konsentrasi sedimenTujuan : mengukur konsentrasi sedimen Alat : botol pengukurAlat : botol pengukur Rumus :Rumus :

ws QCQ 0864,0

Qs : debit sedimen suspensi total (ton/hari)

C : konsentrasi sedimen (mg/l)

Qw : debit aliran (m3/d)

0,0864 : konversi satuan

SUSPENDED SEDIMENT SAMPLER USDH 48

CURRENTMETER FLOWATCH FL-03

Lengkung Debit Sedimen SuspensiLengkung Debit Sedimen Suspensi

Lengkung debit sedimen suspensi (Lengkung debit sedimen suspensi (suspended-suspended-sediment rating curvesediment rating curve) adalah hubungan antara ) adalah hubungan antara debit air dan debit sedimen suspensi.debit air dan debit sedimen suspensi.

Lengkung debit sedimen ini diperoleh dari Lengkung debit sedimen ini diperoleh dari plotting data debit air (plotting data debit air (QQww) dengan data debit ) dengan data debit sedimen suspensi (sedimen suspensi (QQss) pada kertas logaritmik.) pada kertas logaritmik.

Persamaan umum lengkung debit sedimen Persamaan umum lengkung debit sedimen suspensi :suspensi :

QQss = a Q = a Qwwbb

Dimana Dimana aa dan dan bb adalah konstanta yang nilainya adalah konstanta yang nilainya tergantung dari data pengukuran di lapangan.tergantung dari data pengukuran di lapangan.

Water sampler

US D-43 suspended-sediment sampler

(Tahun 1940)

the LISST-100, termed the LISST-StreamLined(LISST-SL) (see figure 2) will be to provide real-time representative suspended-sediment concentrations and particle-size distributions at an unlimited number of points in river cross-section. (Tahun 2002)

Rumus-rumus Sedimen SuspensiRumus-rumus Sedimen Suspensi

Meskipun angkutan sedimen Meskipun angkutan sedimen suspensi lebih sering dihitung suspensi lebih sering dihitung dengan mengukur kecepatan aliran dengan mengukur kecepatan aliran dan konsentrasi sedimen namun dan konsentrasi sedimen namun tersedia pula rumus-rumus untuk tersedia pula rumus-rumus untuk memperkirakan angkutan sedimen memperkirakan angkutan sedimen tanpa mengukur kecepatan dan tanpa mengukur kecepatan dan konsentrasi di setiap titik kedalaman konsentrasi di setiap titik kedalaman berkali-kali.berkali-kali.

1. Rumus Lane & Kalinske

u

aPCqq Lasw

15exp

2. Rumus Einstein

21

2,30log303,26,11 II

haCuq asw

Berikut ini sebagian dari banyak rumus untuk memperkirakan debit atau angkutan sedimen suspensi (per satuan lebar saluran/sungai).

3. Rumus Brooks

1, z

u

uT

Cq

qB

md

sw

4. Rumus Chang, Simons dan Richardson

21

2I

uuIChq asw