tugas akhir kajian sedimentasi serta hubungannya - USU-IR

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
Universitas Sumatera Utara
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/m2, dengan metode Engelund and
Hansen didapat hasil sedimen 0,31 ton/m2, dengan metode Shen and Hung didapat
hasil sedimen 0,42 ton/m2 dan hasil erosi menggunakan metode USLE yaitu 0,67
ton/m2. Sedangkan hasil pengerukan yang dilakukan oleh PT Pelabuhan Indonesia I
(Persero) adalah sebesar 0,38 ton/m2.
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).
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara.
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 Universitas Sumatera Utara, 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
Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
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 Universitas Sumatera Utara.
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.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK
KATA PENGANTAR .....................................................................................
i
DAFTAR ISI ...................................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
vii
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
viii
DAFTAR NOTASI ..........................................................................................
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
Universitas Sumatera Utara
2.2.1.1.
Perhitungan Erosi ..............................................
12
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
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
2.2.2.
2.3.
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
Perhitungan Erosi ...............................................................
41
Lokasi Penelitian .............................................................................
42
3.2.1.
44
3.1.5.
3.2.
Kondisi Topografi dan Bethimetri .....................................
Universitas Sumatera Utara
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 ............................................................................................
4. 4.
56
Perhitungan Angkutan Sedimen Dengan Metode Shen and
Hung ...............................................................................................
59
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. 5.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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 m2 87
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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 m2 Metode Yang’s
84
4.23.
Muatan Sedimen Per m2 Metode Engelund and Hansen
84
4.24.
Muatan Sedimen Per m2 Metode Shen and Hung
85
4.25.
Muatan Sedimen Per m2 Metode Erosi (USLE)
85
4.26.
Hasil Pengerukan Per m2
86
4.27.
Perbandingan Hasil Perhitungan Sedimentasi Per m2
86
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Ea
= Jumlah erosi tanah
R
= Faktor eosifitas hujan dan aliran permukaan
K
= Faktor erodibilitas tanah
LS
= Faktor panjang kemiringan lereng
C
= Faktor tanaman penutup
P
= Faktor tindakan konservasi praktis
EI30 = Indeks erosi hujan tahunan
Pb
= Curah hujan bulanan
N
= Jumlah hari hujan pertahun
M
= Persentase pasir sangat halus dan debu
O
= Persentase bahan organic
L
= Panjang lereng
S
= Kemiringan lereng
ω
= Kecepatan jatuh
γs
= Massa jenis sedimen
γ
= Massa jenis air
g
= Gravitasi
Universitas Sumatera Utara
d
= Diameter sedimen
v
= Viskositas kinematik
Ct
= Konsentrasi sedimen total
d50
= Diameter sedimen 50% dari material dasar
d65
= Diameter sedimen 65% dari material dasar
d35
= Diameter sedimen 35% dari material dasar
V
= Kecepatan aliran
Vcr
= Kecepatan kritis
U*
= Kecepatan geser
W
= Lebar sungai
D
= Kedalaman sungai
Qs
= Muatan sedimen total
τ0
= Tegangan geser
∆H = Beda tinggi
∆X
= Jarak memanjang
A
= Luas penampang sungai
R
= Jari-jari hidrolis
P
= Keliling basah
Q
= Debit air
Re
= Bilangan Reynold
Gw
= Volume berat air
Universitas Sumatera Utara