PENGENALAN BENTUK DASAR SALURAN ALUVIAL NON KOHESIF PDF

Preview

Summary

PENGENALAN BENTUK DASAR SALURAN ALUVIAL NON KOHESIF DR. HARI WIBOWO, MT E-mail Address PONTIANAK [email protected] 2019 KATA PENGANTAR Dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat taufik dan hidayah-Nya, sehingga penulisan...

Description

PENGENALAN BENTUK DASAR SALURAN ALUVIAL NON KOHESIF

DR. HARI WIBOWO, MT

E-mail Address [email protected]

PONTIANAK 2019

KATA PENGANTAR Dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat taufik dan hidayah-Nya, sehingga penulisan buku ini dapat diselesaikan. Penulisan Buku ini merupakan hasil dari kajian literatur dari berbagai sumber dan browsing internet serta hasil penelitian disertasi penulis. Judul buu ini adalah Pengenalan Bentuk Dasar Saluran Aluvial Non Kohesif. Buku ini diangkat dari permasalahan bagaimana pergerakan dasar pada sungai atau saluran aluvial, dibentuk oleh bahan aluvial non kohesif (pasir) jarang terjadi flat, melainkan suatu pola yang tidak teratur atau ketidakteraturan dasar koefisien kekasaran Manning dengan melibatkan bentuk konfigurasi dasar saluran. Buku ini diharapkan, dapat memberikan pengetahuan mengenai bentuk konfigurasi dasar pada saliuan aluvial. Sedangkan secara khusus adalah dapat memberikan masukan bagi perkembangan ilmu pengetahuan dalam bidang morfologi sungai. . Penulisan buku ini dapat terlaksana dan terselesaikan dengan baik, karena mendapat bantuan pemikian, pengarahan, pemberi saran- saran dan bimbingan dari berbagai pihak. Tanpa bantuan berbagai fihak, tentu penulis akan mengalami kesulitan dalam menyelesaikan buku ini.. Penulisan berharap, buku ini dapat bermanfaat bagi pembaca, guna membuka wawasan dan referensi mengenai kajian bentuk konfigurasi dasar saluran pada material non kohesif.

Pontianak,

PENULIS i

2019

DAFTAR ISI Halaman JUDUL ....................................................................................................................................

i

KATA PENGANTAR ............................................................................................................

ii

DAFTAR ISI............................................................................................................................... iii DAFTAR TABEL ...................................................................................................................

v

DAFTAR GAMBAR ...............................................................................................................

vi

BAB 1 SEKILAS BENTUK DASAR DI SALURAN ...........................................................

1

1.1

Pendahuluan. ..............................................................................................................

1

1.2

Bentuk Konfigurasi Dasar .........................................................................................

3

1.3

Berbagai Bentuk Dasar di Saluran Aluvial ................................................................

4

1.4

Mekanisme Angkutan Sedimen .................................................................................

5

1.4.1

Muatan Bilas (Wash Load) ........................................................................................

8

1.4.2

Muatan Sedimen Melayang (Suspended Load) .........................................................

8

1.4.3

Muatan Sedimen Dasar (Bed Load) ...........................................................................

8

1.5

Material Non Kohesif pada Saluran Aluvial .............................................................

8

1.5.1

Sifat – Sifat Sedimen .................................................................................................

9

1.5.2

Tegangan Geser .........................................................................................................

14

1.5.3

Kecepatan Geser ........................................................................................................

16

1.5.4

Gerak Awal Sedimen (Incipient Motion) ..................................................................

17

1.5.5

Parameter Karakteristik .............................................................................................

20

1.5.6

Parameter Partikel ( ∗) ............................................................................................

20

Parameter Mobilitas ( ) ............................................................................................

20

Parameter Tegangan Geser Dasar atau Transport Stage ( ∗)...................................

22

1.5.7 1.5.8 1.5.9

Parameter Angka Angkutan Sedimen () .................................................................

23

Parameter Suspensi ( ∗) ...........................................................................................

23

Konsep Erosi dan Deposisi Pada Sedimen Non Kohesif...........................................

23

BAB 2 REGIME ALIRAN PADA BENTUK DASAR .....................................................

26

2.1.

Hidraulik pada Aliran ................................................................................................

26

2.1.1

Perubahan Kedalaman Aliran menurut fungsi Waktu ...............................................

26

1.5.10 1.6

ii

2.1.2

Perubahan Kedalaman Aliran menurut fungsi Tempat .............................................

27

2.1.3

Keadaan Aliran (State of Flow) .................................................................................

27

2.2

Bilangan Reynolds .....................................................................................................

28

2.3

Bilangan Froude.........................................................................................................

29

2.4

Regime Aliran di Saluran Aluvial .............................................................................

29

2.4.1

Regime Aliran Lebih Rendah ....................................................................................

31

2.4.2

Regime Aliran Lebih Tinggi ......................................................................................

31

2.4.3

Regime Aliran Peralihan (Transisi) ...........................................................................

32

2.5

Regime Aliran pada Berbagai Bentuk Dasar di Saluran Aluvial ..............................

32

2.5.1

Regime Dasar Rata (flat bed without motion of sediment particles).........................

35

2.5.2

Regime Riak Pasir (Ripples Sand) ............................................................................

36

2.5.3

Regime Gundukan Pasir (Dunes) ..............................................................................

38

2.5.4

Regime Transisi .........................................................................................................

41

2.5.5

Regime Bidang Dasar Rata (Plane Bed) ....................................................................

42

2.5.6

Regime Antidunes .....................................................................................................

43

2.5.7

Regime Halangan (bar) ..............................................................................................

46

2.5.8

Regime Aliran Meluncur (Chutes) dan Kolam (Pools) .............................................

46

2.6

Bentuk Konfiguasi Dasar Berdasarkan Kenaikan Tegangan Geser ..........................

47

2.7

Pentingnya Regime Aliran pada Bentuk Dasar .........................................................

50

2.7.1

Regim Aliran untuk Memprediksi Bentuk Dasar dalam Saluran Aluvial .................

50

2.7.2

Kompleknya Regime Aliran dalam Saluran Alami ...................................................

63

2.8

Regime Aliran dalam Perlawanan Aliran (Resistance to Flow) ................................

66

2.9

Hubungan Debit dan Kedalaman dalam Regime Aliran ...........................................

67

BAB 3 DESKRIPSI BENTUK DASAR DI SALURAN ALUVIAL ................................

69

3.1

Pembentukan Riak .....................................................................................................

69

3.1.1

Bentuk Asal dari Riak (Ripples) ................................................................................

69

3.1.2

Karakteristik Ripples .................................................................................................

74

3.2

Pembentukan Gelombang Pasir .................................................................................

80

3.2.1

Bentuk Asal dari Dunes .............................................................................................

80

3.2.2

Karakteristik Dunes ...................................................................................................

81

3.2.3

Dimensi Dunes berdasarkan Bentuk Geometri pada Dasar Aluvial ..........................

84

iii

3.2.4

Dimensi Dunes berdasarkan Panjang Gelombang pada Dasar Aluvial .....................

91

3.3

Bentuk Dasar dengan Model Morfodinamik .............................................................

92

3.4

Pemodelan Sedimen Berdasarkan Konsep Pengambilan (Pickup) ............................

96

3.4.1

Pemodelan Sedimen Berdasarkan Konsep Pengambilan (Pickup) dan Pengendapan (Deposite). ...........................................................................................

98

3.4.2

Pemodelan Angkutan Sedimen Tidak-Seragam. .......................................................

98

3.5

Kenaikan kecepatan dari Ripples dan Dunes.............................................................

99

3.6

Regime Antidunes .....................................................................................................

100

BAB 4 KONSEP ANGKUTAN SEDIMEN DALAM PEMBENTUKAN DASAR SALURAN ALUVIAL............................................................................................. 102 4.1.

Hidraulik pada Aliran ................................................................................................

102

4.2

Persamaan Kontinuitas ..............................................................................................

102

4.3

Pendekatan Stam (1996) dalam Prediksi Bentuk Dasar ............................................

103

4.3.1

Pendekatan Gelombang Sederhana............................................................................

104

4.3.2

Pendekatan Gelombang Kinematik ...........................................................................

107

4.4

Pendekatan Angkutan Sedimen untuk Prediksi Bentuk Dasar ..................................

107

4.4.2

Pendekatan Dey (2014)..............................................................................................

108

4.4.2

Tjerry dan Fredsøe (2005) .........................................................................................

109

4.4.3

Pendekatan Angkutan Sedimen didasarkan Kecepatan Aliran ..................................

113

4.5.

Model Matematika dalam Angkutan Sedimen untuk Prediksi Bentuk Dasar ...........

125

4.5.1

Pendekatan Model Exner ...........................................................................................

125

4.5.2

Pendekatan Model Kinematik....................................................................................

127

4.6

Pendekatan Model Aliran Potensial...........................................................................

131

4.6.1

Pendekatan Model Kennedy ......................................................................................

135

4.6.2

Pendekatan Model Hayashi .......................................................................................

140

4.6.3

Pendekatan Model Song ............................................................................................

143

4.6.4

Pendekatan Model Bose–Dey ....................................................................................

145

iv

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1

Berat Jenis Tanah (Braja, 1985) .......................................................................

9

Tabel 1.2

Skala Ukuran Butir American Geophysical Union (Van Rijn, 1990) ..............

11

Tabel 1.3

Tabel nilai hubungan Kerapatan (  ) dan suhu (T) .........................................

14

Tabel 1.4

Kondisi Permulaan Gerak pada Material Seragam (Julien, 2010) ...................

18

Tabel 1.5

Proses Sedimentasi ...........................................................................................

25

Tabel 2.1

Perubahan Perlawanan Aliran akibat Kekasaran Dasar Saluran Sebagai akibat Kenaikan nilai satu Parameter (Simons and Senturk, 1992) .................

Tabel 2.2

33

Variasi Perbedaan Variabel Dengan Regime terhadap Aliran dan Bentuk pada Kekasaran Dasar, Percobaan Simons dan Richardson pada

Table 2.3

Flume (1971) dengan Pasir diamater 0,28 mm (Simons dan Senturk, 1992) ..

34

Variasi Perbedaan Variabel Dengan Regime terhadap Aliran dan Bentuk pada Kekasaran Dasar, Percobaan Simons dan Richardson pada Flume (1971) dengan Pasir diamater 0,45 mm (Simons dan Senturk, 1992).....

35

Table 2.4

Karakteristik Aliran di Dasar Ripples (Simons and Senturk, 1992) .......

37

Tabel 2.5

Karakteristik Aliran pada Dasar Dunes ...................................................

40

Tabel 2.6

Nilai U/gR pada Perubahan dari Dunes ke Bidang Dasar dan dari Bidang Dasar Ke Antidunes berdasarkan nilai U/R dan ukuran Sedimen .......... 51

Tabel 2.7

Ringkasan Klasifikasi Pada Bentuk Dasar (Van Rijn ,1993) ..................

61

Tabel 2.8

Parameter untuk Regime Aliran pada Bentuk Dasar ..............................

64

Tabel 3.1

Penelitian untuk Memprediksi Bentuk Konfigurasi Dasar .....................

79

Tabel 3.2

Penelitian untuk Memprediksi Bentuk Konfigurasi Dasar .....................

89

Tabel 4.1

Kriteria Untuk Pembentukan Bedforms (Hayashi, 1970) .......................

142

v

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Bentuk Dasar yang ada di Laboratorium dan Sungai Alam ........................... Gambar 1.2

1

Evolusi Kekasaran dan Bentuk Dasar yang sesuai dengan Peningkatan Intensitas Aliran diamati selama percobaan flume Simons dan Richardson (1966) oleh Knighton (1998)..........................................................................

2

Gambar 1.3

Nomenklatur pada Bentuk Konfigurasi Dasar (Lin, 2011 ) ...........................

2

Gambar 1.4

Berbagai Bentuk Konfigurasi Dasar yang terjadi Saluran Aluvial (Simons and Richardson, 1966)....................................................................................

4

Gambar 1.5

Bentuk Permukaan Sedimen sesuai dengan Jenis Aliran yang Mengalir pada Saluran (Hassanzadeh, 2012).................................................................

5

Gambar 1.6

Angkutan sedimen dalam aliran air (Asdak, 1995) ........................................

6

Gambar 1.7

Angkutan Sedimen pada Butiran di Dasar Saluran atau Sungai (Liu, 2001) .

7

Gambar 1.8

Klasifikasi Angkutan Sedimen Soewarno (2000) ..........................................

8

Gambar 1.9

Distribusi Ukuran Sedimen ............................................................................

11

Gambar 1.10 Settling sebuah bola dalam air yang tenang (Liu, 2001) ................................

12

Gambar 1.11 Tarik koefisien sebagai fungsi angka Reynolds untuk faktor bentuk yang berbeda (Albertson, 1953) ..............................................................................

13

Gambar 1.12 Kecepatan Jatuh untuk Ukuran Partikel lebih kecil dari 100 µm (Stokes, 1851)...............................................................................................................

15

Gambar 1.13 Kecepatan Jatuh untuk Ukuran Partikel lebih dari 100 µm (US InterAgency Committee (1957) .............................................................................

15

Gambar 1.14 Sketsa Tegangan Geser (Liu, 2001) ...............................................................

16

Gambar 1.15 Distribusi Kecepatan untuk Dasar Halus dan Kasar (Van Rijn , 1990) .........

16

Gambar 1.16 Diagram Shields pada Material Butiran (Bureau of Reclamation, 2006) ......

19

Gambar 1.17 Hubungan Antara Kecepatan Aliran Dan Angkutan Sedimen pada Butiran Lepas di Diagram Hjulström (Bureau of Reclamation, 2006) .......................

19

Gambar 1.18 Permulaan gerak untuk arus di atas bidang dasar cr = f (Re) (Shields, 1936)...............................................................................................................

21

Gambar 1.19 Permulaan Gerak untuk Arus di atas Bidang Datar Cr = F ( ∗ ) (Rijn, 1984).....................