SKRIPSIeprints.itenas.ac.id/455/5/05 Bab 2 222015267.pdf · 2019. 8. 22. · PENGARUH SEDIMEN SUNGAI TERHADAP PROSES SEDIMENTASI DI TANJUNG PONTANG BANTEN (Tri Wicaksono, NRP 222015267,

TUGAS AKHIR

PENGARUH SEDIMEN SUNGAI TERHADAP PROSES

SEDIMENTASI DI TANJUNG PONTANG BANTEN

SKRIPSI

Oleh:

TRI WICAKSONO

222015267

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

BANDUNG

2019

Scanned by CamScanner

Scanned by CamScanner

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan

rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam

rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Jurusan

Teknik Sipil Pada Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional.

Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa

perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk

menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ibu Yessi Nirwana Kurniadi. S.T., M.T., Ph.D. selaku Kepala Program Studi

S1 Teknik Sipil, Dosen Wali, dan Dosen Pembimbing 1 Tugas Akhir yang

telah banyak memberikan bantuan baik dalam hal akademik maupun non

akademik serta bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Tubagus Solihduin, Ph.D selaku dosen Pembimbing 2 dari Pusat Riset

Kelautan Kementerian Kelautan dan Perikanan yang telah banyak memberikan

bimbingan dan masukan dalam penulisan Tugas Akhir ini.

3. Pihak Pusat Riset Kelautan Kementerian Kelautan dan Perikanan serta Balai

Besar Wilayah Sungai Cidanau-Ciujung Cidurian yang telah banyak membantu

dalam usaha memperoleh data yang saya perlukan.

4. Kedua Orang Tua yaitu alm. Bapak Sanyoto dan Ibu Saenah beserta Tyo, dan

Kiki selaku kakak tercinta, serta keluarga tercinta yang telah memberikan

semangat serta dorongan baik moril, materil, dan spiritual selama penyusunan

Tugas Akhir ini.

5. Rekan-rekan seperjuangan Mahasiswa Teknik Sipil angkatan 2015 dan teman-

teman terdekat yang secara langsung maupun tidak langsung telah memberikan

bantuannya dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, saya berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala kebaikan

semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi

pengembangan ilmu.

Bandung, Agustus 2019 Penulis

i

PENGARUH SEDIMEN SUNGAI TERHADAP PROSES SEDIMENTASI DI TANJUNG

PONTANG BANTEN (Tri Wicaksono, NRP 222015267, Pembimbing Yessi Nirwana Kurniadi Ph.D.

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional Bandung,

Pembimbing 2 Tubagus Solihudin Ph.D. Pusat Riset Kelautan, Kementerian Kelautan dan

Perikananan).

ABSTRAK

Tanjung Pontang terletak di Provinsi Banten merupakan salah satu wilayah pesisir yang

mempunyai permasalahan abrasi dan sedimentasi yang cukup parah. Konversi lahan

mangrove menjadi daerah tambak dan penyudetan Sungai Ciujung pada Tahun 1920

diduga menjadi penyebab permasalahan abrasi dan sedimentasi di daerah tersebut.

Permasalahan tersebut akan dimodelkan dengan perangkat lunak MIKE 21 untuk

memvalidasi pengaruh debit sungai terhadap proses sedimentasi. Validasi pemodelan

dilakukan dengan menggunakan metode RMSE dengan nilai RMSE sebesar 0,09 m dan

korelasi sebesar 86%. Pemodelan dibuat pada musim basah (Des-Jan-Feb) dan musim

kering (Jun-Jul-Agt) baik saat kondisi pasang purnama maupun surut perbani.

Konsentrasi sedimen terbesar pada musim kering sebesar 0,72 kg/m3. Pergerakan

sedimen pada musim basah terlihat didominasi bergerak ke arah utara, timur laut, barat,

dan mengelilingi pulau kecil hasil sedimentasi di daerah muara. Pergerakan sedimen

pada musim kering terlihat didominasi bergerak ke arah utara, timur laut, timur,

tenggara, dan mengelilingi pulau kecil hasil sedimentasi di daerah muara. Pengaruh

sedimentasi terbesar berasal dari sungai Ciujung Baru pada musim kering. Sedimen dari

Sungai Ciujung Baru tidak mengalir ke Tanjung Pontang karena suplai sedimen Sungai

Ciujung Baru berhenti pada titik tinjau Lontar.

Kata kunci: MIKE 21, validasi, hidrodinamika, sedimentasi

THE INFLUENCE OF SEDIMENT FROM UPPER RIVER ON SEDIMENTATION PROCESS IN

PONTANG CAPE BANTEN (Tri Wicaksono, NRP 222015267, Supervisor 1 Yessi Nirwana Kurniadi

Ph.D. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional

Bandung, Supervisor 2 Tubagus Solihudin Ph.D. Pusat Riset Kelautan, Kementerian Kelautan dan

Perikananan).

ABSTRACT

The Pontang Cape, located in The Province of Banten is one of the coast that has

worsening abrasion and sedimentation problem. The massive convertion of mangrove

ecosystem into fish ponds and the incision of Ciujung River in 1920 are suspected to be

the cause of the problem in the nearby area. The problem is modelled by MIKE 21

software to validate the impact of the river discharge to the sedimentation process. The

modelling validation is done by using the RMSE method, with the RMSE value of 0,9

meter and 86% correlation. The model is done by the wet season (Dec-Jan-Feb) and dry

season (Jun-Jul-Aug) both in the full moon season’s flux and moonsoon season’s deflux.

The highest sediment concentration in the dry season is 0,72 kg/m3. The sediment

movement in the wet season is towards north, northeast, west, and dominated around the

nearby estuary, while in the dry season the movement is towards north, northeast, east,

southeast, and around the estuary. The biggest effect of sedimentation is from Ciujung

Baru river during the dry season. The sediment from the Ciujung Baru river does not flow

to the Pontang Cape because the Ciujung Baru river’s sediment supply stops at Lontar

area.

Keywords: MIKE 21, validation, hydrodinamics, sedimentation

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..................................................................................................... i

DAFTAR ISI .................................................................................................................. ii

DAFTAR TABEL ......................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... v

DAFTAR NOTASI ...................................................................................................... viii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ....................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................................. 3

1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................... 3

1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................................. 3

1.5 Ruang Lingkup Penelitian ..................................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................................ 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................. 6

2.1 Sungai .................................................................................................................... 6

2.2 Pantai ..................................................................................................................... 7

2.3 Muara Sungai ......................................................................................................... 8

2.4 Daerah Aliran Sungai Ciujung ............................................................................. 10

2.5 Kondisi Topografi Kabupaten Serang ................................................................. 12

2.6 Flow Duration Curve ........................................................................................... 14

2.7 Pemodelan Hidrodinamika dan Transpor Sedimen ............................................. 14

2.8 Validasi Data ........................................................................................................ 16

2.9 Pasang Surut ........................................................................................................ 17

2.10 Sedimentasi .......................................................................................................... 17

2.10.1 Transpor Sedimen Sepanjang Pantai ............................................................ 20

2.10.2 Transpor Sedimen Menuju-Meninggalkan Pantai ........................................ 21

2.10.3 Mekanisme Transpor Sedimen ..................................................................... 22

2.10 Kajian Terdahulu ................................................................................................. 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................................. 24

3.1 Lokasi Penelitian .................................................................................................. 24

3.2 Data Penelitian ..................................................................................................... 25

iii

3.3 Batasan Penelitian ................................................................................................ 26

3.4 Perangkat Lunak yang digunakan ........................................................................ 26

3.5 Alur Penelitian ..................................................................................................... 27

3.6 Pembuatan Sketsa Sungai dan Batimetri ............................................................. 28

BAB IV ANALISIS DAN PENGOLAHAN DATA .................................................. 37

4.1 Flow Duration Curve ........................................................................................... 39

4.2 Validasi Data ........................................................................................................ 45

4.2.1 Lokasi Pengukuran Data ...................................................................................... 45

4.2.2 Pengolahan Data Hasil Pengukuran ..................................................................... 46

4.2.3 Simulasi Validasi Tinggi Muka Air dengan MIKE 21 ........................................ 47

4.3.4 Kalibrasi Pemodelan ............................................................................................ 51

4.4 Analisis Kondisi Hidrodinamika ......................................................................... 53

4.5 Analisis Mud Transport ....................................................................................... 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................................... 87

5.1 Kesimpulan .......................................................................................................... 87

5.2 Saran .................................................................................................................... 87

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 88

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data Pos Debit Bendung Jembatan KeongTahun 2014 ............................... 38

Tabel 4.2 Setup Validasi Pemodelan ............................................................................ 48

Tabel 4.3 Setup Pemodelan Hidrodinamika Musim Basah .......................................... 51

Tabel 4.4 Setup Pemodelan Hidrodinamika Musim Kering ......................................... 52

Tabel 4.5 Rekapitulasi Simulasi Pemodelan Hidrodinamika ....................................... 61

Tabel 4.6 Nilai Konsenterasi Sedimen Hasil Pengukuran............................................ 64

Tabel 4.7 Setup Pemodelan Mud Transport pada Musim Basah ................................. 66

Tabel 4.8 Setup Pemodelan Mud Transport pada Musim Kering ................................ 67

Tabel 4.9 Rekapitulasi Pemodelan Mud Transport ...................................................... 80

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Pesisir Utara Kabupaten Serang, Provinsi Banten...................................... 1

Gambar 1.2 Peta AMS Tahun 1944 ............................................................................... 2

Gambar 1.3 Dampak abrasi dan sedimentasi di Pesisir Utara Kabupaten Serang,

Banten ................................................................................................................. 2

Gambar 2.1 Pola Angkutan Sedimen Berdasarkan Arah Gelombang ............................ 8

Gambar 2.2 Pola Sedimentasi Muara Sungai Akibat Debit Sungai ............................... 9

Gambar 2.3 Pola Sedimentasi Muara Sungai Akibat Pasang Surut ............................... 9

Gambar 2.4 Peta Wilayah Sungai Cidanau-Ciujung-Cidurian ..................................... 11

Gambar 2.5 Peta Batas Wilayah Administrasi Provinsi Banten................................... 13

Gambar 2.6 Erosi dan Sedimentasi terhadap Kecepatan Arus serta Ukuran Butir ...... 20

Gambar 2.7 Transpor Sedimen Sepanjang Pantai ........................................................ 21

Gambar 2.8 Transpor Sedimen Menuju-Meninggalkan Pantai .................................... 21

Gambar 2.9 Klasifikasi Transpor Sedimen .................................................................. 22

Gambar 3.1 Kondisi batas bagian hulu......................................................................... 24

Gambar 3.2 Kondisi Batas Bagian Hilir ....................................................................... 25

Gambar 3.3 Kondisi Muara Sungai Ciujung Baru ....................................................... 25

Gambar 3.4 Bagan Alir Penelitian................................................................................ 28

Gambar 3.5 Sketsa Sungai dan Garis Pantai ................................................................ 29

Gambar 3.6 Sketsa Sungai pada Aplikasi Auto Cad .................................................... 30

Gambar 3.7 Peta Indonesia Longitude Latitude ........................................................... 31

Gambar 3.8 Penentuan Modul Mesh Generator........................................................... 32

Gambar 3.9 Penentuan Proyeksi Peta ........................................................................... 32

Gambar 3.10 Pengaturan Input Sketsa Sungai dan Garis Pantai .................................. 32

Gambar 3.11 Sketsa Sungai dan Garis Pantai pada Mike 21 ........................................ 33

Gambar 3.12 Sketsa Sungai dan Garis Pantai yang Telah Terhubung ......................... 34

Gambar 3.13 Pengaturan Boundary Code .................................................................... 35

Gambar 3.14 Hasil Pembuatan Jaring Pemodelan ....................................................... 35

Gambar 3.15 Batimetri pesisir ...................................................................................... 36

Gambar 3.16 Batimetri Sungai ..................................................................................... 36

vi

Gambar 3.17 Hasil Export Mesh Keseluruhan Daerah Studi ....................................... 37

Gambar 3.18 Hasil Export Mesh Bagian Sungai .......................................................... 38

Gambar 4.1 Grafik Analisis Debit Pos Debit Bendung Pamayaran Tunggal Tahun 2014

.......................................................................................................................... 42

Gambar 4.2 Grafik Hidrograf Debit Sungai Jembatan Rangkas .................................. 43

Gambar 4.3 Flow Duration Curve Musim Basah (Des-Jan-Feb) dan Musim Kering (Jun-

Jul-Ags) Tahun 2014 ........................................................................................ 44

Gambar 4.4 Lokasi Pengukuran ................................................................................... 46

Gambar 4.5 Grafik Tinggi Muka Air Sungai Ciujung September 2014 Pos Debit

Jembatan Rangkas ............................................................................................ 46

Gambar 4.6 Code Value Pemodelan ............................................................................. 47

Gambar 4.7 Grafik dan nilai debit Pos Jembatan Keong ............................................. 48

Gambar 4.8 Grafik dan nilai Pasang Surut Code 2 ...................................................... 49

Gambar 4.9 Grafik dan Nilai Pasang Surut Code 3...................................................... 49

Gambar 4.10 Grafik dan Nilai Pasang Surut Code 4.................................................... 50

Gambar 4.11 Tampilan Simulasi Validasi MIKE 21 ................................................... 51

Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Simulasi Pemodelan dengan Pengukuran ............ 53

Gambar 4.13 Kecepatan arus saat pasang purnama pada bulan basah ......................... 54

Gambar 4.14 Kecepatan arus saat surut purnama pada musim basah .......................... 55

Gambar 4.15 Kecepatan arus saat pasang perbani pada musim basah ......................... 55

Gambar 4.16 Kecepatan arus saat surut perbani pada musim basah ............................ 56

Gambar 4.17 Kecepatan arus saat pasang purnama pada bulan kering ....................... 56

Gambar 4.18 Kecepatan arus saat surut purnama pada bulan kering .......................... 57

Gambar 4.19 Kecepatan arus saat pasang perbani pada musim kering ........................ 57

Gambar 4.20 Kecepatan arus saat surut perbani pada musim kering ........................... 58

Gambar 4.21 Surface elevation saat pasang purnama pada musim basah ................... 58

Gambar 4.22 Surface elevation saat surut purnama pada musim basah....................... 59

Gambar 4.23 Surface elevation saat pasang perbani pada musim basah ..................... 59

Gambar 4.24 Surface elevation saat surut perbani pada musim basah......................... 60

Gambar 4.25 Surface elevation saat pasang purnama pada musim kering .................. 60

Gambar 4.26 Surface elevation saat surut perbani pada musim kering ....................... 61

Gambar 4.27 Debit per meter saat pasang purnama pada bulan basah ........................ 61

Gambar 4.28 Debit per meter saat surut perbani pada bulan basah ............................. 62

Gambar 4.29 Debit per meter saat pasang purnama pada bulan kering ....................... 62

vii

Gambar 4.30 Debit per meter saat surut perbani pada bulan kering ............................ 63

Gambar 4.31 Kecepatan arus saat pasang purnama pada musim basah ....................... 64

Gambar 4.32 Kecepatan arus saat pasang purnama pada musim kering ...................... 65

Gambar 4.33 Sebaran Spasial Total Padatan Tersuspensi (TSS) di Perairan Utara

Kabupaten Serang ............................................................................................. 67

Gambar 4.34 Abrasi dan Sedimentasi Hasil Citra Satelit............................................. 67

Gambar 4.35 Konsentrasi sedimen saat pasang purnama pada musim basah .............. 69

Gambar 4.36 Konsentrasi sedimen saat surut perbani pada musim basah ................... 70

Gambar 4.37 Ketebalan sedimen saat pasang purnama pada musim basah ................. 70

Gambar 4.38 Ketebalan sedimen saat surut perbani pada musim basah ...................... 71

Gambar 4.39 Kecepatan endap saat pasang purnama pada musim basah .................... 71

Gambar 4.40 Kecepatan endap saat surut perbani pada musim basah ......................... 72

Gambar 4.41 Konsentrasi sedimen saat pasang purnama pada musim kering ............. 72

Gambar 4.42 Konsentrasi sedimen saat surut purnama pada musim kering ................ 73

Gambar 4.43 Konsentrasi sedimen saat pasang perbani pada musim kering ............... 73

Gambar 4.44 Konsentrasi sedimen surut perbani pada musim kering ......................... 74

Gambar 4.45 Ketebalan sedimen saat pasang purnama pada musim kering ................ 74

Gambar 4.46 Ketebalan sedimen saat surut purnama pada musim kering ................... 75

Gambar 4.47 Ketebalan sedimen saat pasang perbani pada musim kering .................. 75

Gambar 4.48 Ketebalan sedimen saat surut perbani pada musim kering ..................... 76

Gambar 4.49 Kecepatan endap saat pasang purnama pada musim kering ................... 76

Gambar 4.50 Kecepatan endap saat surut purnama pada musim kering ...................... 77

Gambar 4.51 Kecepatan endap saat pasang perbani pada musim kering ..................... 77

Gambar 4.52 Kecepatan endap saat surut perbani pada musim kering ........................ 78

Gambar 4.53 Posisi koordinat titik tinjau 1 dan titik tinjau 2 pada peta ...................... 83

Gambar 4.54 Konsentrasi sedimen akibat pengaruh sedimen sungai pada musim kering

.......................................................................................................................... 83

Gambar 4.55 Konsentrasi sedimen akibat pengaruh sedimen pesisir pada musim kering

.......................................................................................................................... 84

Gambar 4.56 Titik peninjauan konsentrasi sedimen pada musim kering ..................... 84

Gambar 4.57 Konsentrasi sedimen pada beberapa titik simulasi pengukuran ............. 86

viii

DAFTAR NOTASI

Lambang Arti Satuan

N Jumlah Data -

𝑋�̂� Tinggi Muka Air Pengukuran m

𝑋𝑖 Tinggi Muka Air Simulasi m

𝑥 Tinggi Muka Air Pengukuran m

𝑦 Tinggi Muka Air Simulasi Pemodelan m

�̅� Tinggi Muka Air Rata-rata Pengukuran m

𝑦 Tinggi Muka Air Rata-rata Simulasi

Pemodelan

m

ℎ(𝑥, 𝑦, 𝑡) Kedalaman air m

𝑑(𝑥, 𝑦, 𝑡) Kedalaman air dalam berbagai waktu m

𝜁(𝑥, 𝑦, 𝑡) Elevasi permukaan m

𝑝, 𝑞(𝑥, 𝑦, 𝑡) Flux density dalam arah x dan y m3/s/m

𝐶(𝑥, 𝑦) Tahanan Chezy m1/2/s

𝑔 Kecepatan gravitasi m/s2

𝑓(𝑉) Faktor gesekan angin -

𝑉, 𝑉𝑥, 𝑉𝑦(𝑥, 𝑦, 𝑡) Kecepatan angin dalam arah x dan y m/s

Ω(𝑥, 𝑦) Parameter Coriolis s-1

𝑝𝑎(𝑥, 𝑦, 𝑡) Tekanan atmosfer kg/m/s2

𝜌𝑤 Berat jenis air kg/m3

(𝑥, 𝑦) Kordinat ruang m

𝑡 Waktu s

𝜏𝑥𝑥, 𝜏𝑥𝑦, 𝜏𝑦𝑦 Komponen effective shear stress -

𝑐̅ Kedalaman rata – rata konsentrasi massa kg/m3

𝑢, 𝑣 Kecepatan aliran rata – rata m/s

𝐷𝑥, 𝐷𝑦 Koefisien dispers m/s

ℎ Kedalaman air m

𝑆 Erosi kg/m3/s

𝑄𝐿 Sumber debit per unit area horizontal m3/s/m2

𝐶𝐿 Konsentrasi sumber debit kg/m3

1

Institut Teknologi Nasional

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pantai Utara Pulau Jawa memiliki pergerakan aktivitas yang tinggi dan berasal

dari arah selatan menuju utara Pulau Jawa. Pergerakan tersebut memiliki dampak

positif dan negatif. Pemerintah telah berupaya untuk memaksimalkan dampak positif

dan meminimalkan dampak negatif dengan cara meningkatkan potensi-potensi wisata,

peningkatan potensi ekonomi, alternatif permasalahan sosial dan budaya di daerah

pesisir pantai. Permasalahan utama khususnya permasalahan teknis adalah abrasi dan

sedimentasi di wilayah pesisir.

Permasalahan konversi lahan mangrove pada pesisir utara kabupaten serang,

Banten menjadi daerah penambakan pasir, permukiman, perkebunan, dan infrastruktur

pantai dari tahun 1998-2008 juga menjadi salah satu penyebab terjadinya abrasi dan

sediment imbalance yang cukup parah seperti yang terlihat pada Gambar 1.2 dan

Gambar 1.3. Penyodetan sungai Ciujung pada tahun 1920-an yang semula aliran

sungai bermuara pada muara sungai Ciujung lama ke sungai Ciujung Baru menjadi

salah satu penyebab terjadinya permasalahan abrasi dan sedimentasi di Pesisir Utara

Kabupaten Serang Banten.

Gambar 1.1 Pesisir Utara Kabupaten Serang, Provinsi Banten

(sumber peta: Google Earth, 2019)

Muara Ciujung

Lama Muara

Ciujung Baru

U

2


Pada Gambar 1.3 menunjukan bahwa warna kuning adalah dampak

sedimentasi, sedangkan warna merah menunjukan dampak abrasi. Pemerintah

memberikan solusi yaitu dengan membangun hybrid engineering yang dibangun oleh

Kementerian Kelautan dan Perikanan. Hybrid engineering yang dibangun dinilai tidak

efektif karena perencanaan bangunan tersebut tidak memperhitungkan suplai sedimen

sungai. Suplai sedimen di Pantai Utara memiliki ciri khas berasal dari sungai, namun

belum ada kajian khusus mengenai suplai sedimen dari sungai (Daerah Aliran Sungai

Ciujung ke Muara Sungai Tanjung Pontang, Banten.

Gambar 1.2 Peta AMS Tahun 1944

(Sumber: Badan Geologi Kota Bandung, 2019)

Gambar 1.3 Dampak abrasi dan sedimentasi di Pesisir Utara Kabupaten Serang,

Banten

(Sumber: Pusat Riset Kelautan Kementerian Kelautan dan Perikanan, 2019)

Pola arus dan angkutan sedimen suatu wilayah perairan dapat diketahui dengan

melakukan pemodelan secara numerik untuk menjawab permasalahan yang berkaitan

3


dengan abrasi, akresi, dan kekeruhan di suatu wilayah perairan (Syarifudin,

Imanuddin, & Simanjuntak, 2016). Pemodelan hidrodinamika perlu dilakukan

menggunakan perangkat lunak MIKE 21 sesuai dengan permasalahan yang telah

dijelaskan. Perangkat lunak tersebut menggunakan lisensi dari Pusat Riset Kelautan

Kementerian Kelautan dan Perikanan untuk memvalidasi pengaruh debit sungai

terhadap proses sedimen, transpor sedimen, dan konsentrasi sedimen di Tanjung

Pontang yang berasal dari Sungai Ciujung Baru. Penelitian ini diharapkan dapat

menjadi salah satu bahan assessment dalam penanggulangan abrasi dan sedimentasi di

pesisir utara Tanjung Pontang.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, dapat diambil beberapa rumusan masalah, yaitu:

1. Konsentrasi sedimen di muara sungai Ciujung Baru.

2. Transpor sedimen di muara sungai Ciujung Baru.

3. Pengaruh debit sungai terhadap proses angkutan sedimen di muara sungai

Ciujung Baru.

4. Penyebab sedimentasi di pesisir utara Kabupaten Serang.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan pemodelan hirodinamika

dan transpor sedimen sungai Ciujung Baru dan pesisir utara Kabupaten Serang guna

memvalidasi pengaruh debit sungai Ciujung Baru terhadap proses sedimentasi sebagai

upaya penanggulangan sedimentasi di Tanjung Pontang Banten.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Diketahui transpor sedimen dan konsentrasi sedimen di wilayah muara

sungai Ciujung Baru akibat dari sedimentasi yang berasal dari sungai

Ciujung Baru pada musim basah dan musim kering.

2. Diketahui asal dominasi sedimen di perairan Teluk Banten Kabupaten

Serang pada musim basah dan musim kering.

3. Diperoleh informasi sebagai bahan solusi permasalahan sedimentasi di

Tanjung Pontang.

4


1.5 Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup pada penelitian adalah sebagai berikut:

1. Lokasi penelitian di Wilayah sungai Ciujung Baru s.d. muara sungai

Ciujung Baru tepatnya di Kabupaten Serang, Provinsi Banten.

2. Wilayah sungai yang ditinjau adalah Wilayah Sungai Ciujung.

3. Sungai yang ditinjau adalah sungai Ciujung Baru.

4. Prediksi perhitungan debit Sungai Ciujung Baru.

5. Validasi muka air sungai Ciujung Baru pada Pos Debit Jembatan Rangkas.

6. Pemodelan hidrodinamika sungai dan pesisir menggunakan perangkat

lunak MIKE 21.

7. Pemodelan transpor sedimen sungai dan pesisir menggunakan perangkat

lunak MIKE 21.

8. Asumsi penampang sungai berbentuk U dan seragam dari hulu ke hilir.

9. Tidak memperhitungkan perubahan garis pantai.

10. Asumsi data batimetri sungai.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi tentang latar belakang dari penelitian, rumusan masalah,

tujuan penelitian, manfaat penelitian, ruang lingkup penelitian, dan sistematika

penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini berisi tentang dasar teori yang menunjang dan akan digunakan

dalam penelitian.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini berisi tentang gambaran kegiatan yang dilakukan dalam

penyusunan penelitian

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Data hasil penelitian beserta analisis mengenai hasil yang telah didapatkan

pada penelitian

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5


Berisi mengenai kesimpulan yang diperoleh dari proses penelitian yang telah

dilakukan beserta saran yang dianjurkan untuk penelitian berikutnya.

6


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sungai

Sungai sebagai salah satu sumber daya alam yang sangat penting, di satu

pihak mempunyai banyak manfaat, namun di lain pihak juga dapat menimbulkan

ancaman bagi kehidupan dan penghidupan manusia. Berbagai cara pemanfaatan

sungai dan lahan di sekitarnya, seperti pertanian, perikanan, irigasi, pembangkit

tenaga, transportasi, dan lain-lain. Usaha pengamanan terhadap bahaya sungai juga

dilakukan, seperti pengendalian banjir, pencegahan, perlindungan, dan

penanggulangan kerusakan sarana dan prasaranaakibat aliran sungai terus

dilakukan untuk kesejahteraan umat manusia. Dengan demikian pembinaan sungai

menyangkut seluruh kegiatan dalam bentuk usaha perlindungan, pengembangan,

penggunaan, dan pengendalian dalam rangka meningkatkan manfaat sungai untuk

memenuhi berbagai kepentingan masyarakat menurut waktu dan tempat yang

diinginkan. Secara alamiah suatu sungai mempunyai beberapa fungsi, yaitu:

1. sebagai wadah alam untuk menampung air dari daerah alirannya dan

kemudian mengalirkannya secara gravitasi ke daerah yang lebih rendah

sampai dengan ke laut (sebgai komponen/wadah pengaliran air permukaan

dalam satu siklus hidrologi);

2. mengangkut hasil erosi sedimen (lumpur, pasir, kerikil, batu) dari daerah

lahan di sekitar sungai ke hilir;

3. menyalurkan larutan/zat kimia;

4. pada daerah yang beriklim sub-tropis, sungai juga berfungsi mengangkut es

ke hilir;

5. sebagai tempat hidup biota air – ekosistem (fauna-ikan, burung, dan

serangga serta fauna tumbuh-tumbuhan air);

6. mengangkut dan pembawa air buangan/kotoran alamiah dari daerah aliran

terutama benda apung (pohon/dahan, sampah).

7


Klasifikasi umum tipe sungai yang dibedakan berdasarkan bentuk denah

alur sungainya (menurut Coleman 1977, Miall 1977, Brice 1984) dapat dibagi

menjadi:

1. sungai lurus;

2. sungai berliku;

3. sungai berjalin;

4. sungai bercabang.

Tipe sungai dalam bentuk denah secara umum dibagi menjadi tiga macam,

yaitu lurus, berliku, dan berjalin, atau kombinasi dari ketiga tipe tersebut. Sungai

mencapai bagian tengah sebagai sungai berjalin di bagian ruas hulu, kemudian

berubah secara perlahan menjadi sungai berliku atau kadang-kadang berbentuk

delta menuju bagian ruas bawah. Delta yang terbentuk pada kasus muara

merupakan pengaruh dari pasang surut air laut. (Kumala, Y. E., 2018).

2.2 Pantai

Bentuk profil pantai sangat dipengaruhi oleh gelombang yang datang, sifat-

sifat sedimen, kondisi gelombang dan arus, serta batimetri pantai. Bentuk pantai

terbagi menjadi dua bentuk yaitu pantai berpasir dan pantai berlumpur (Triatmodjo,

1999)

1. Pantai berpasir

Pantai berpasir memiliki kemiringan berkisar 1:20 sampai dengan 1:50. Pada

kondisi tidak badai atau pada saat gelombang biasa, pantai tidak mengalami

erosi namun pada saat kondisi badai atau saat kondisi gelombang besar, pantai

bisa mengalami erosi karena gelombang besar dan angin.

2. Pantai berlumpur

Pantai berlumpur terjadi pada daerah yang terdapat banyak sungai yang

membawa sedimen dalam jumlah besar ke laut. Pantai berlumpur mempunyai

kemiringan yang sangat kecil mencapai 1:5000 dan kondisi gelombang di pantai

tersebut relatif tenang. Kondisi tersebut menyebabkan sedimen tidak terbawa

ke laut lepas.

8


2.3 Muara Sungai

Menurut Triatmodjo (1999) muara sungai adalah bagian hilir dari sungai

yang berhubungan dengan laut. Pada muara sungai terdapat mulut sungai, yaitu

bagian paling hilir muara sungai yang langsung bertemu dengan laut. Bagian dari

sungai yang dipengaruhi oleh pasang surut adalah estuari. Muara sungai berfungsi

sebagai pengeluaran/pembuangan debit sungai, terutama pada waktu banjir ke laut.

Menurut Yuwono (1994) dalam Triatmodjo (1999) muara sungai dapat dibedakan

menjadi tiga kelompok, yang tergantung faktor dominan yang mempengaruhinya

yaitu, gelombang, debit sungai, dan pasang surut.

a. Muara yang didominasi gelombang laut

Gelombang pasir yang besar pada pantai berpasir dapat menimbulkan angkutan

sedimen, baik dalam arah tegak lurus maupun sejajar pantai. Angkutan sedimen

sejajar pantai lebih dominan dibandingkan dengan tegak lurus pantai. Pola

angkutan sedimen tersebut disajikan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Pola Angkutan Sedimen Berdasarkan Arah Gelombang

(Sumber: Triatmodjo, 1999)

Gambar 2.1 menunjukkan bahwa gambar A merupakan pola angkutan

sedimen akibat arah gelombang tegak lurus muara sungai dan gambar B merupakan

pola angkutan sedimen akibat arah gelombang sejajar muara.

b. Muara yang didominasi debit sungai

Muara ini terjadi pada sungai dengan debit sepanjang tahun cukup besar yang

bermuara di laut dengan gelombang relatif kecil. Sungai tersebut membawa

angkutan sedimen yang cukup besar dari hulu. Sedimen yang sampai di muara

9


sungai merupakan sedimen dengan diameter partikel yang sangat kecil. Saat

kondisi air surut, sedimen akan terdorong ke muara dan tersebar di laut,

sedangkan saat air pasang, kecapatan aliran bertambah besar dan sebagian

sedimen dari laut masuk kembali ke sungai bertemu dengan sedimen yang

berasal dari hulu. Pola sedimentasi akibat debit sungai disajikan pada Gambar

2.2.

Gambar 2.2 Pola Sedimentasi Muara Sungai Akibat Debit Sungai


c. Muara yang didominasi pasang surut

Pada saat kondisi pasang yang tinggi, volume air yang masuk ke sungai sangat

besar. Air tersebut akan terakumulasi dengan air dari hulu sungai. Pada saat

kondisi surut, volume air yang sangat besar tersebut mengalir keluar dalam

periode waktu tertentu tergantung tipe pasang surutnya. Pola sedimentasi yang

didominasi oleh pasang surut disajikan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Pola Sedimentasi Muara Sungai Akibat Pasang Surut


10


2.4 Daerah Aliran Sungai Ciujung

Wilayah sungai Ciujung merupakan sebuah wilayah sungai yang berada di

wilayah Provinsi Jawa Barat dan Provinsi Banten dengan luas ±4.170,85 km2

(Permen PUPR 04/2015). Sungai Ciujung berhulu di kawasan Taman Nasional

Gunung Halimun Salak tepatnya di Gunung Halimun Utara (1.929 Mdpl) Desa

Cisarua, Kecamatan Sukajaya, Kabupaten Bogor dan bermuara ke Laut Jawa.

Selain itu juga berasal dari hulu Gunung Karang (1.778 Mdpl) dan Gunung Endut

(1.220 Mdpl). Luas sungai Ciujung kurang lebih 1.850 km2 dengan panjang sungai

142 km mengalir dari selatan ke utara. Secara administratif sungai ini meliputi dua

Provinsi yakni Jawa Barat dan Banten. Pada wilayah Provinsi Jawa Barat sungai ini

melintasi Kabupaten Bogor di bagian hulu, sementara di Banten melintasi

Kabupaten Lebak dan Kabupaten Serang. Sungai Ciujung berada di Daerah Aliran

Sungai (DAS) Cidanau-Ciujung-Cidurian. Tofografi Sungai Ciujung yang

merupakan daerah dataran dengan kemiringan antara 0,00016 – 0,0002 terletak

pada daerah Rangkasbitung kearah muara dan untuk tofografi yang landai kearah

terjal (daerah pegunungan) terletak pada daerah Rangkasbitung sampai ke arah hulu

dengan kemiringan 0,00033 – 0,00042. Anak Sungai yang cukup besar antara lain:

Ci Aasem

Ci Berang

Ci Siemeut

Ci Malangnengah

Ci Mangenteung

Ci Manggu

Ci Halimun

Ci Eear.

Penduduk di sepanjang Sungai Ciujung memanfaatkan untuk sumberdaya

perikanan baik secara tradisional dengan cara memancing atau menjala. Besarnya

debit air Sungai Ciujung juga dimanfaatkan untuk pengairan/ irigasi melalui

sejumlah bendung seperti Bendungan Pamarayan. Lahan yang ada di kiri kanan

Daerah Aliran Sungai Ciujung secara umum merupakan daerah perbukitan,

perkebunan, hutan, sawah, pemukiman, industri dan sebagainya. (Wikipedia,2019).

https://id.wikipedia.org/wiki/Banten

https://id.wikipedia.org/wiki/Taman_Nasional_Gunung_Halimun_Salak

https://id.wikipedia.org/wiki/Taman_Nasional_Gunung_Halimun_Salak

https://id.wikipedia.org/wiki/Cisarua,_Sukajaya,_Bogor

https://id.wikipedia.org/wiki/Sukajaya,_Bogor

https://id.wikipedia.org/wiki/Kabupaten_Bogor

https://id.wikipedia.org/wiki/Laut_Jawa

https://id.wikipedia.org/wiki/Gunung_Karang

https://id.wikipedia.org/wiki/Jawa_Barat


https://id.wikipedia.org/wiki/Jawa_Barat

https://id.wikipedia.org/wiki/Kabupaten_Bogor


https://id.wikipedia.org/wiki/Kabupaten_Lebak

https://id.wikipedia.org/wiki/Kabupaten_Serang

https://id.wikipedia.org/wiki/Irigasi

11


Gambar 2.4 Peta Wilayah Sungai Cidanau-Ciujung-Cidurian

(Sumber: BBWS Cidanau-Ciujung-Cidurian,2019)

Berdasarkan beberapa isu pokok di wilayah DAS Ciujung di antaranya

meluasnya lahan kritis yaitu seluas 17.741,49 (8,17%), dan tingkat kerentanan

terhadap kekritisan lahan dengan kategori agak kritis sekitar 47.362,33 ha (21,81)

dan sangat kritis mencakup luas sekitar 109,10 ha (0.05%), fluktuasi debit air di

bendung Pamarayan sangat tajam yaitu sekitar 100 m3/s pada musim hujan dan

sekitar 5-12 m3/s pada musim kemarau, pencemaran air sungai di Sungai Ciujung

wilayah hilir dalam tingkat berat, tingkat kerentanan kekurangan air untuk

penyediaan air irigasi seluas 21.454 ha dan serta air baku untuk Kabupaten Lebak,

Kabupaten Serang dan Kota Serang.

Hasil identifikasi permasalahan pengelolaan DAS Ciujung di antaranya adalah

sebagai berikut:

1. Lahan kritis (penyebab, luas dan distribusi);

2. kondisi habitat (daerah perlindungan keanekaragaman hayati);

12


3. sedimentasi (sumber, laju, dampak);

4. debit dan kualitas air (sumber polutan, kelas, waktu);

5. masalah penggunaan air tanah dan air permukaan;

6. daerah rawan bencana (banjir, longsor, dan kekeringan);

7. masalah sosial-ekonomi dan kelembagaan;

8. masalah tata ruang dan penggunaan lahan;

9. konflik pemanfaatan sumberdaya.

(Dinas Lingkungan Hidup dan Kehutanan Provinsi Banten,2019).

2.5 Kondisi Topografi Kabupaten Serang

Secara topografi, Kabupaten Serang merupakan wilayah dataran rendah dan

pegunungan dengan ketinggian antara 0 sampai 1.778 m di atas permukaan laut.

Fisiografi Kabupaten Serang dari arah utara ke selatan terdiri atas wilayah rawa

Pasang surut, rawa musiman, dataran, perbukitan dan pegunungan. Bagian utara

merupakan wilayah yang datar dan tersebar luas sampai ke pantai, kecuali sekitar

Gunung Sawi, Gunung Terbang dan Gunung Batusipat. Di bagian selatan sampai

ke barat, Kabupaten Serang berbukit dan bergunung antara lain sekitar Gunung

Kencana, Gunung Karang dan Gunung Gede. Daerah yang bergelombang tersebar

di antara kedua bentuk wilayah tersebut. Hampir seluruh daratan Kabupaten Serang

merupakan daerah subur karena tanahnya sebagian besar tertutup oleh tanah

endapan alluvial dan batu vulkanis kuarter. Potensi tersebut ditambah dengan

banyak terdapatnya sungai yang besar dan penting, yaitu Sungai Ciujung, Cidurian,

Cibanten, Cipaseuran, Cipasang dan Anyar yang mendukung kesuburan daerah

pertanian di Kabupaten Serang. Pola fisiografi Kabupaten Serang sebagian besar

perbukitan rendah dengan ketinggian antara 0-100 meter di atas permukaan laut dan

berbatasan langsung dengan garis pantai. Morfologi ini disusun oleh jenis tanah

alluvial, glei, latosol, regosol dan padsolik. Pola aliran sungainya membentuk sub

paralel hingga paralel, sedangkan penggunaan lahan umumnya telah dibudidayakan

untuk perkebunan, persawahan dan permukiman penduduk. Pada Sungai Ciujung

terdapat satu bendung yaitu Bendung Pamarayan yang berada di sekitar batas

administrasi Kabupaten Lebak dan Kabupaten Serang antara Kota Rangkasbitung

13


dan Kecamatan Kragilan yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan irigasi dan

air baku serta difungsikan sebagai sistem peringatan dini terhadap banjir.

Gambar 2.5 Peta Batas Wilayah Administrasi Provinsi Banten

(Sumber: UGM repository,2019)

Topografi DAS Ciujung di bagian hulu Kota Rangkasbitung berupa

pegunungan yang merupakan daerah tangkapan air berasal dari Gunung Endut,

Gunung Halimun dan Gunung Karang dengan kemiringan sungai antara 0,0042

sampai 0,0143 sedangkan di bagian hilir Kota Rangkasbitung ke arah pantai

merupakan daerah dataran dengan kemiringan sungai 0,00016 sampai dengan

0,0002. Jenis tanah DAS Ciujung terdiri dari tanah alluvial, glei, latosol, rensina,

andosol dan podsolik. Jenis tanah di bagian hulu dan hilir Kota Rangkasbitung di

sekitar alur sungai dan pantai didominasi oleh tanah alluvial sedangkan di

pegunungan dan dataran didominasi oleh tanah podsolik. Curah hujan tahunan

rerata DAS Ciujung tahun 2009 di bagian hulu Kota Rangkasbitung antara 2500

mm/tahun sampai 5500 mm/tahun sedangkan di bagian hilir Kota Rangkasbitung

ke arah pantai antara 1500 mm/tahun sampai 2500 mm/tahun, dimana musim hujan

rerata terjadi pada bulan November sampai April dan musim kering rerata terjadi

pada bulan Mei sampai Oktober. (UGM repository,2019)

14


2.6 Flow Duration Curve

Data debit yang didapat dari Balai Besar Wilayah Sungai Cidanau-Ciujung-

Cidurian kemudian dianalisis menggunakan Flow Duration Curve (FDC) untuk

menentukan besarnya debit dominan. FDC pada umumnya mengelompokkan data

debit selama satu bulan penuh tanpa memisahkan antara data bulan basah dan data

bulan kering. Pengelompokkan tersebut biasanya disebut pengelompokkan FDC

tunggal.

Metode baru hasil pengembangan FDC tunggal dilakukan pada studi ini

dengan mengelompokkan data berdasarkan kondisi bulan basah dan kondisi bulan

kering. Pengelompokkan FDC majemuk didasarkan dari metode Oldeman yang

menetapkan klasifikasi iklim berdasarkan peninjauan, dimana hujan bulan basah

bila curah hujan bulanan > 200 mm dan hujan bulan kering bila curah hujan bulanan

< 100 mm. Data dikelompokkan pada Desember-Januari-Februari untuk bulan

basah, sedangkan untuk bulan kering data dikelompokkan pada Juni-Juli-Agustus.

2.7 Pemodelan Hidrodinamika dan Transpor Sedimen

Hydrodinamic Module adalah model matematik untuk menghitung perilaku

hidrodinamika air terhadap berbagai macam fungsi gaya, misalnya kondisi angin

tertentu dan muka air yang sudah ditentukan di open model boundaries. Model

hidrodinamik dalam HD module adalah sistem model numerik umum untuk muka

air dan aliran di estuari, teluk dan pantai. Persamaan berikut menggambarkan aliran

dan perbedaan muka air.

𝜕𝜁

𝜕𝑡+

𝜕𝑝

𝜕𝑥+

𝜕𝑞

𝜕𝑦=

𝜕𝑑

𝜕𝑡 … (1)

𝜕𝑝

𝜕𝑡+

𝜕

𝜕𝑥(

𝑝2

ℎ) +

𝜕

𝜕𝑦(

𝑝𝑞

ℎ) + 𝑔ℎ

𝜕𝜁

𝜕𝑥+

𝑔𝑝√𝑝2+𝑞2

𝐶2.ℎ2 −1

𝜌𝑤[

𝜕

𝜕𝑥(ℎ𝜏𝑥𝑥) +

𝜕

𝜕𝑦(ℎ𝜏𝑥𝑦)] − Ω𝑞 −

𝑓𝑉𝑉𝑥 +ℎ

𝜌𝑤

𝜕

𝜕𝑥(𝑝𝑎) = 0 … (2)

𝜕𝑞

𝜕𝑡+

𝜕

𝜕𝑦(

𝑞2

ℎ) +

𝜕

𝜕𝑥(

𝑝𝑞

ℎ) + 𝑔ℎ

𝜕𝜁

𝜕𝑦+

𝑔𝑝√𝑝2+𝑞2

𝐶2.ℎ2 −1

𝜌𝑤[

𝜕

𝜕𝑦(ℎ𝜏𝑥𝑥) +

𝜕

𝜕𝑥(ℎ𝜏𝑥𝑦)] − Ω𝑝 −

𝑓𝑉𝑉𝑦 +ℎ

𝜌𝑤

𝜕

𝜕𝑥𝑦(𝑝𝑎) = 0 … (3)

15


dengan:

ℎ(𝑥, 𝑦, 𝑡) : Kedalaman air (m),

𝑑(𝑥, 𝑦, 𝑡) : Kedalaman air dalam berbagai waktu (m),

𝜁(𝑥, 𝑦, 𝑡) : Elevasi permukaan (m),

𝑝, 𝑞(𝑥, 𝑦, 𝑡) : Flux density dalam arah x dan y (m3/s/m) = (uh,vh); (u,v)

depth average velocity dalam arah x dan y,

𝐶(𝑥, 𝑦) : Tahanan Chezy (m1/2/s),

𝑔 : Kecepatan gravitasi (m/s2),

𝑓(𝑉) : Faktor gesekan angin,

𝑉, 𝑉𝑥, 𝑉𝑦(𝑥, 𝑦, 𝑡) : Kecepatan angin dalam arah x dan y (m/s),

Ω(𝑥, 𝑦) : Parameter Coriolis (s-1),

𝑝𝑎(𝑥, 𝑦, 𝑡) : Tekanan atmosfer (kg/m/s2),

𝜌𝑤 : Berat jenis air (kg/m3),

(𝑥, 𝑦) : Kordinat ruang (m),

𝑡 : Waktu (s),

𝜏𝑥𝑥, 𝜏𝑥𝑦, 𝜏𝑦𝑦 : Komponen effective shear stress.

Modul Mud Transport dapat diterapkan pada studi masalah teknik seperti:

1. Studi transpor sedimen untuk bahan kohesif halus atau campuran pasir/lumpur

di muara dan daerah pesisir dimana aspek lingkungan dilibatkan dan penurunan

kualitas air dapat terjadi.

2. Pengosongan di pelabuhan, navigasi alur pelayaran, kanal, sungai dan waduk.

3. Studi pengerukan

Formulasi transpor sedimen dibangun ke dalam model dispersi adveksi, MIKE 21

(AD) melalui persamaan adveksi-dispersi di bawah ini:

𝜕𝑐̅

𝜕𝑡+ 𝑢

𝜕𝑐̅

𝜕𝑥+ 𝑣

𝜕𝑐̅

𝜕𝑦=

1

ℎ

𝜕

𝜕𝑥(ℎ𝐷𝑥

𝜕𝑐̅

𝜕𝑥) +

1

ℎ

𝜕

𝜕𝑦(ℎ𝐷𝑦

𝜕𝑐̅

𝜕𝑦) + 𝑄𝐿𝐶𝐿

1

ℎ− 𝑆 … (3)

16


dengan:

𝑐̅ : Kedalaman rata – rata konsentrasi massa (kg/m3),

𝑢, 𝑣 : Kecepatan aliran rata – rata (m/s),

𝐷𝑥, 𝐷𝑦 : Koefisien dispers (m/s),

ℎ : Kedalaman air (m),

𝑆 : Erosi (kg/m3/s),

𝑄𝐿 : Sumber debit per unit area horizontal (m3/s/m2),

𝐶𝐿 : Konsentrasi sumber debit (kg/m3).

2.8 Validasi Data

Metode yang paling tepat untuk mengestimasi besarnya kesalahan

pengukuran didasarkan pada root mean square error (RMSE) yang dihasilkan oleh

masing-masing metode. RMSE digunakan untuk membandingkan metode-metode

estimasi yang digunakan, yaitu untuk menentukan metode estimasi yang paling

akurat. Keakuratan metode estimasi kesalahan pengukuran diindikasikan dengan

adanya RMSE yang kecil. Metode RMSE yang mempunyai RMSE lebih kecil dapat

dikatakan lebih akurat daripada metode estimasi yang mempunyai RMSE lebih

besar. (Wahyuni, C.S., 2009).

Akar kesalahan kuadrat rata-rata (root mean square erorr) merupakan suatu

ukuran kesalahan yang didasarkan pada selisih antara dua buah nilai yang

bersesuaian, yang didefinisikan seperti pada Persamaan 1.:

𝑅𝑀𝑆𝐸𝑆𝑢𝑛𝑔𝑎𝑖 = √1

𝑁[∑ [𝑋�̂� − 𝑋𝑖]

2𝑁𝑖=1 ] … (1)

Dengan:

𝑁 : Jumlah Data.

𝑋�̂� : Tinggi Muka Air Pengukuran.

𝑋𝑖 : Tinggi Muka Air Simulasi.

Untuk validasi data juga digunakan nilai korelasi antara titik pengukuran

dengan simulasi pemodelan seperti pada Persamaan 2.:

17


𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑙 (𝑋, 𝑌)𝑠𝑢𝑛𝑔𝑎𝑖 =∑(𝑥−�̅�)(𝑦−�̅�)

√(∑ 𝑥−�̅�2)(∑ 𝑦−�̅�2) … (2)

Dengan:

𝑥 : Tinggi Muka Air Pengukuran.

𝑦 : Tinggi Muka Air Simulasi Pemodelan.

�̅� : Tinggi Muka Air Rata-rata Pengukuran.

�̅� : Tinggi Muka Air Rata-rata Simulasi Pemodelan.

Menurut Sugiyono (2014) nilai korelasi sebesar (80-100) % menyatakan

data memiliki tingkat keterkaitan yang sangat kuat, sedangkan untuk nilai korelasi

(40-60)% memiliki tingkat keterkaitan sedang.

2.9 Pasang Surut

Pasang surut adalah fluktuasi muka air laut karena adanya gaya tarik

benda-benda langit, terutama matahari dan bulan terhadap massa air laut di bumi

(Triatmodjo, 1999). Istilah pasang surut laut dinyatakan dengan pasut merupakan

gerak naik dan turun muka laut dengan periode rata-rata sekitar 12,4 jam atau 24,8

jam (Qomariyah & Yuwono, 2016). Pasang surut purnama (pasang surut besar,

spring tide) terjadi pada tanggal 1 dan 15 (bulan muda dan bulan purnama), dimana

tinggi pasang surut sangat besar dibanding pada hari-hari yang lain, sedangkan

pasang surut perbani (pasang surut kecil, neap tide) terjadi pada tanggal 7 dan 21

dimana tinggi pasang surut kecil dibanding dengan hari-hari yang lain .(Triatmodjo,

2009).

2.10 Sedimentasi

Sedimen adalah partikel organik dan anorganik yang terakumulasi secara

bebas (Duxbury et al, 1991). Sedimen didefinisikan secara luas sebagai material

yang diendapkan di dasar suatu cairan (air dan udara), atau secara sempit sebagai

material yang diendapkan oleh air, angin, atau glister/es.(Wahyuancol, 2008).

Sedangkan endapan sedimen adalah akumulasi mineral dan fragmen batuan dari

daratan yang bercampur dengan tulang-tulang organisme laut dan beberapa partikel

yang berbentuk melalui proses kimiawi yang terjadi di dalam laut.(Gross, 1993).

18


Menurut Friedman (1978) sedimen adalah kerak bumi yang

ditranspormasikan dari suatu tempat ke tempat lain baik secara vertical maupun

secara horizontal. Selanjutnya Ongkosongo (1992) menyebutkan proses hidrologi

tersebut akan terhenti pada suatu tempat dimana air tidak sanggup lagi membawa

kerak bumi yang tersuspensi tersebut. Biasanya suatu kawasan perairan tidak ada

sedimen dasar yang hanya terdiri dari satu tipe substrat saja, melainkan terdiri dari

kombinasi tiga fraksi yaitu pasir, lumpur dan tanah liat. Rifardi (2008a) mengatakan

ukuran butir sedimen dapat menjelaskan hal-hal berikut :

1. Menggambarkan daerah asal sedimen

2. Perbedaan jenis partikel sedimen

3. Ketahanan partikel dari bermacam-macam komposisi terhadap proses

weathering, erosi, abrasi dan transportasi

4. Jenis proses yang berperan dalam transportasi dan deposisi sedimen.

Menurut asalnya sedimen dibagi menjadi tiga macam yaitu;

1. Sedimen lithogenous ialah sedimen yang berasal dari sisa pengikisan batu-

batuan didarat,

2. Sedimen biogenous ialah sedimen yang berasal dari sisa rangka organisme

hidup juga akan membentuk endapan-endapan halus yang dinamakan ooze

yang mengendap jauh dari pantai kearah laut, dan

3. Sedimen hydrogenous yakni sedimen yang dibentuk dari hasil reaksi kimia dari

air laut (Hutabarat dan Evans, 1985).

Berdasarkan diameter butiran, Wentworth dalam Rifardi (2008a) membagi

sedimen sebagai berikut ini: boulders (batuan) dengan diameter butiran lebih besar

dari 256 mm, gravel (kerikil) diameter 2 sampai 256 mm, very coarse sand (pasir

sangat kasar) diameter 1 sampai 2 mm, coarse sand (pasir kasar) 0,5 sampai 1 mm,

fine sand (pasir halus) diameter 0,125 sampai 0,5 mm, very fine sand (pasir sangat

halus) diameter 0,0625 sampai 0,125 mm, silt (lumpur) diameter 0,002 sampai

0,0625 mm dan dissolved material (bahan-bahan terlarut) diameter lebih kecil dari

0,0005 mm.

Pengendapan sedimen tergantung kepada medium angkut, dimana bila

kecepatan berkurang medium tersebut tidak mampu mengangkut sedimen ini

19


sehingga terjadi penumpukan. Adanya sedimen kerikil menunjukan bahwa arus dan

gelombang pada daerah itu relatif kuat sehingga sedimen kerikil umumnya

ditemukan pada daerah terbuka, sedangkan sedimen lumpur terjadi akibat arus dan

gelombang benar-benar tenang dan dijumpai pada daerah dimana arus dan

gelombang terhalang oleh pulau. (Ompi et al, 1990).

Austin (1988) menyatakan bahwa sedimen pasir umumnya terdeposit pada

perairan paparan benua dan di sepanjang garis pantai di daerah intertidal.

Sedangkan laut dalam, pasir hanya terdapat sebagian kecil dari 10% dari jumlah

komponen yang terdapat disana dan pada daerah ini didominasi oleh sedimen

lumpur.

Penyebab sedimen pada tiap-tiap tempat tidak sama dan tidak merata

tergantung pada kondisi yang mempengaruhinya seperti arus, gelombang, pasut

serta jenis dan komposisi sedimen (Komar, 1982). Salah satu parameter fisika

perairan yang sangat berpengaruh terhadap sebaran biologi dan kimia adalah

partikel sedimen dan arus pasang surut. Menurut Uktoselya (1992), sedimentasi

sangat erat hubungannya dengan pendangkalan. Sedimentasi ini merupakan proses

yang berlangsung dalam jangka waktu yang lama.

Menurut Postma (1976) bahwa kecepatan pengendapan partikel yang

berdiameter 5 mm dengan densitas yang sama mengendap dengan kecepatan 20

cm/s. Sementara Wotton (1992) mengemukakan bahwa partikel-partikel pasir

memerlukan waktu 1,8 hari agar bisa mengendap pada kedalaman 4.000 m.

Sedangkan jenis partikel lumpur yang berukuran lebih kecil membutuhkan waktu

untuk tenggelam kira-kira 185 hari pada kedalaman 4.000m dan jenis partikel tanah

liat membutuhkan waktu tenggelam kira-kira 51 tahun pada kedalaman yang sama.

Menurut Streeter dan Wylie (1990), kecepatan pengendapan butiran

sedimen didalam air dimana benda tersebut digerakan secara horizontal ke dalam

air sebagai kombinasi dari gaya angkat, gaya hambat dan gaya-gaya lainnya yang

bekerja.

Sedimen pantai adalah material sedimen yang diendapkan di pantai.

Berdasarkan ukuran butirnya, sedimen pantai dapat berkisar dan sedimen berukuran

20


butir lempung sampai gravel. Kemudian, berdasarkan pada tipe sedimennya, pantai

dapat diklasifikasikan menjadi:

1. Pantai gravel, bila pantai tersusun oleh endapan sedimen berukuran gravel

(diameter butir > 2 mm)

2. Pantai pasir, bila pantai tersusun oleh endapan sedimen berukuran pasir (0,5 –

2 mm); dan

3. Pantai lumpur.

Pada muara yang didominasi oleh debit sungai, sungai tersebut membawa

angkutan sedimen dari hulu cukup besar. Sedimen yang sampai di muara sungai

merupakan sedimen suspensi dengan diameter yang sangat kecil, yaitu dalam

beberapa mikron. Dalam satu siklus pasang surut jumlah sedimen yang mengendap

lebih banyak daripada yang tererosi, sehingga terjadi pengendapan di depan mulut

sungai. Proses tersebut terjadi terus menerus sehingga muara sungai akan maju ke

arah laut membentuk delta (Triatmodjo,1999).

Gambar 2.6 Erosi dan Sedimentasi terhadap Kecepatan Arus serta Ukuran Butir

(Sumber: Dynamics of Coastal Systems Job Dronkers, 2005)

2.10.1 Transpor Sedimen Sepanjang Pantai

Transpor sedimen sepanjang pantai terdiri atas dua komponen yaitu transpor

sedimen dalam bentuk mata gergaji di garis pantai dan transpor sedimen sepanjang

pantai di surf zone. Transpor sedimen sepanjang pantai disajikan pada Gambar 2.7.

21


Gambar 2.7 Transpor Sedimen Sepanjang Pantai


Triatmodjo (1999) menjelaskan bahwa transpor sedimen dalam bentuk mata

gergaji terjadi pada saat gelombang menuju pantai dengan membentuk sudut

terhadap garis pantai, lalu gelombang tersebut akan naik ke pantai (up rush) yang

juga membentuk sudut. Massa air yang naik tersebut kemudian turun lagi dalam

arah tegak lurus pantai, sedangkan transpor sedimen sepanjang pantai di surf zone

ditimbulkan oleh arus sepanjang pantai yang dibangkitkan oleh gelombang pecah.

2.10.2 Transpor Sedimen Menuju-Meninggalkan Pantai

Transpor sedimen menuju dan meninggalkan pantai mempunyai arah tegak

lurus pantai sehingga sering disebut juga angkutan sedimen tegak lurus pantai

(cross shore transport). Angkutan sedimen ini dipengaruhi oleh gelombang, ukuran

butir material, dan kemiringan pantai.

Gambar 2.8 Transpor Sedimen Menuju-Meninggalkan Pantai


22


2.10.3 Mekanisme Transpor Sedimen

Transpor sedimen terbagi menjadi tiga jenis yaitu sedimen dasar, sedimen

layang, dan wash load. Penjelasan yang komprehensif diberikan oleh Engelund &

Hansen (1967) dan Jansen et al (1979), lihat Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Klasifikasi Transpor Sedimen (Jansen et al, 1979 dalam Scientific Document Sand Transport Module MIKE 21, 2012)

1. Sedimen Dasar

Sedimen dasar adalah transpor dari butiran sedimen secara menggelinding dan

menggeser di dasar saluran. Secara umum konfigurasi dari pergerakan sedimen

membentuk konfigurasi dasar seperti dunes, ripple, dan lain sebagainya.

Banyak formulasi yang telah dikembangkan untuk mendiskripsikan mekanisme

dari sedimen dasar yang dilakukan dengan eksperimen di laboratorium ataupun

dengan memodelkan fenomena tersebut.

2. Sedimen layang (suspensi)

Sedimen layang adalah transpor butiran dasar yang tersuspensi oleh gaya

gravitasi yang diimbangi gaya angkat yang terjadi pada turbulensi aliran.

Butiran dasar terangkat ke atas lebih besar atau kecil namun pada akhirnya akan

mengendap dan kembali ke dasar sungai. Banyak persamaan sedimen suspensi

yang telah dikembangkan seperti persamaan Engelund dan Hansen namun

persamaan ini tidak memberikan informasi yang cukup terkait distribusi

konsentrasi dari butiran pada arah vertikal, besarnya konsentrasi (C) ditentukan

secara teoritik. Dalam banyak kasus pengukuran sedimen supensi dilakukan di

lapangan agar diketahui distribusi konsentrasi arah vertikal untuk berbagai jenis

transpor sedimen.

23


3. Wash Load

Wash load adalah transpor butiran sedimen yang berukuran kecil dan halus

dibanding dengan sedimen dasar. Sedimen ini sangat jarang ditemukan di dasar

sungai. Besarnya wash load banyak ditentukan oleh karakteristik klimatologi

dan erosi dari daerah tangkapan (catchment area). Dalam perhitungan gerusan

lokal (local scouring) wash load tidak begitu penting sehingga diabaikan namun

untuk perhitungan sedimentasi di daerah dengan kecepatan aliran yang rendah

seperti waduk, pelabuhan, dan cabang sungai, wash load diperhitungkan.

2.10 Kajian Terdahulu

Penelitian ini disusun berdasarkan studi yang telah dilakukan sebelumnya

oleh Fajrianto (2017) dengan judul Pemodelan Hidrodinamika dan Sedimentasi

Pada Daerah Penambangan Pasir Laut di Kabupaten Serang Banten. Pemodelan

hidrodinamika pada penelitian tersebut dilakukan dengan menggunakan perangkat

lunak MIKE 21 khusus pada daerah pesisir Kabupaten Serang guna mengetahui

penyebab kekeruhan yang terjadi pada daerah tersebut. Pada penelitian yang telah

dilakukan sebelumnya, pengaruh sungai terhadap permasalahan sedimentasi di

daerah tersebut belum dibahas lebih khusus. Pemodelan Sungai Ciujung baru dan

Pesisir Utara Kabupaten Serang akan dilakukan guna mengetahui pengaruh

sedimen sungai terhadap proses sedimentasi di Tanjung Pontang Banten.

Documents

SKRIPSIeprints.itenas.ac.id/455/5/05 Bab 2 222015267.pdf · 2019. 8. 22. · PENGARUH SEDIMEN SUNGAI TERHADAP PROSES SEDIMENTASI DI TANJUNG PONTANG BANTEN (Tri Wicaksono, NRP 222015267,