5. mekanisme transpor sedimen

8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen

1/25

Kuliah ke-5TRANSPOR SEDIMEN

“Mekanisme Transpor”


2/25

Pada saluran dengan dasar mobile bed (material sedimen non kohesif yang dapatbergerak), akan terjadi interaksi antara aliran

dengan dasar. Perubahan aliran dapat menyebabkan terjadinya

perubahan konfigurasi dasar (tinggi kekasaran);

dan sebaliknya, perubahan kekasaran akanmempengaruhi aliran itu sendiri.


3/25

Contoh

Akibat aliran terjadi gelombang pasir

sebelum terjadi gelombang pasir k ≈ d,

setelah terjadi gelombang pasir k >> d.

→ berubah dengan angka k

Jenis / phase dari konfigurasi dasar sangat tergantungdari sifat / jenis aliran dan bahan penyusun materialdasar (pasir, kerikil).

=

k

Ruu

12log75,5 *


4/25

FLOW REGIME (Resim Aliran)

Pada aliran dalam saluran terbuka, angka Froude, Fr,sering digunakan sebagai kriteria suatu aliran. Untuk

tujuan klasifikasi konfigurasi dasar (bed form ), dibedakan3 regim aliran, yaitu :

a. Lower flow regime, Fr < 1.

b. Transition flow regime, Fr ≈ 1.

c. Upper flow regime, Fr > 1.

Sketsa / bentuk ideal dari konfigurasi dasar diperlihatkanpada gambar, dengan penjelasan sebagai berikut ini.


5/25

Pada waktu kecepatan aliran masih sangat kecil,tegangan gesek kritik, ττττocr, dari dasar masihbelum terlampaui, dan material sedimen tidak /belum bergerak → dasar masih rata (plane bed ).

Apabila pada phase ini mulai terjadi angkutan

sedimen (kecepatan aliran bertambah) :- butiran akan bergerak secara menggelinding,

menggeser atau meloncat secara randomterhadap ruang (dan waktu).

- apabila material sedimen adalah halus, dapatterjadi saltasi , awan (clouds ), dan suspended load .


6/25

Dengan bertambahnya kecepatan, intensitas angkutansedimen bertambah (secara random ), dan terbentukkonfigurasi dasar. Bentuk konfigurasi dasar yangterjadi pada “lower flow regime ” biasanya mempunyaikarakteristik seperti bukit-bukit pasir. Bentuk bukit – bukitpasir tersebut sering dikenal sebagai “ripples ” atau“dunes ”.

A. Ripple

misal Hr = 1 cm, Lr = 5 – 10 cm

mempunyai amplitudo, Hr, relatif kecil terhadap panjang

gelombang, Lr → Hr > d

Tiga dimensi

Relatif simetris


7/25

B. Dunes

Gelombang dengan sisi sebelah hulu lebih landai dansisi sebelah hilir lebih curam

Bentuk kurang teratur dan asimetris Kemiringan yang curam pada sisi hilir dari dunes

tersebut menyebabkan terjadinya separasi aliran,sehingga bukit / gundukan pasir bergerak ke arah hilir

dan bergabung (menjadi satu) dengan dunes di sebelahhilirnya panjang dunes bertambah dan puncaknyamendatar bars , dimana shape/form roughness berkurang.


8/25

Antara lower flow regime dan upper flow regime ,

terdapat kondisi transition . Pada kondisi inidunes seperti dibersihkan (tergelontor).

Konfigurasi dasar tidak teratur dari bentuk dunes sampai flat / plane bed .


9/25

Apabila kecepatan aliran terus bertambah, the upperflow regime akan tercapai. Bentuk konfigurasi yangpertama kali diamati adalah plane bed (sheet flow ), k ≈d. Apabila kecepatan terus bertambah, permukaan air

menjadi tidak stabil, dan dasar plane bed berubahterbentuk gelombang pasir antidunes .

Apabila angka Froude tidak terlalu besar (meskipun Fr >1), muka air hanya bergelombang (antidunes standing wave ), tetapi apabila angka Fr sangat besar, muka airyang bergelombang tersebut akan berkembang, menjaditidak stabil dan pecah (antidunes breaking wave ). Bilahal ini terjadi, bentuk anti dunes rusak, dan dasar

menjadi rata kembali.

Aktifitas antidunes yang sangat kuat akan menghasilkanchutes & pool flows.


10/25

Apabila dunes menjadi satu, gundukan-gundukan pasirakan sangat besar dengan ukuran ≈ lebar saluran.

Bentuk ini dikenal dengan nama bars .

Bars biasanya terbentuk pada waktu debit / kecepatan

besar dan akan tampak sebagai pulau – pulau kecilpada waktu debit kecil (air dangkal).


11/25

PARAMETER DALAM PENENTUAN KONFIGURASIDASAR SUNGAI

Karena pada prinsipnya konfigurasi dasar terbentuksebagai hasil gesekan pada dasar, maka akan logisuntuk menggunakan kriteria tegangan (kecepatan)gesek sebagai parameter konfigurasi dasar.

Liu (1957) merumuskan suatu parameter untuk

presentasi data (yang dikenal sebagai Liu’s mobilitynumber )

Liu hanya melakukan penyelidikan bentuk konfigurasidasar ripple.

)( **

v

d u f

w

u=


12/25

Albertson, Simons dan Richardson (1958),memperluas hubungan tersebut untuksemua konfigurasi dasar :

1. Plane bed 2. Ripples

3. Dunes

4. Transisi 5. Antidunes

;D : kedalaman aliran/hidraulik

),( **

gD

u

v

d u f

w

u=


13/25

Menurut Tsubaki, jika , maka ada

kecenderungan butir akan bergerak dalam /

sebagai suspensi – saltasi (saltation ).

Bogardi membuat hubungan serupa dengan

Albertson, dkk, dengan parameter :atau

3

5*>

w

u

2

*u

gd 22

*∗∗∗∗

==== Fr gd

u


14/25

I : plane bed

II : ripple

III : dune

IV : transistion

V : antidune


15/25


16/25


17/25


18/25


19/25

Contoh soal :

Data sebuah sungai, diketahui :

B = 100 m, h = 5 m, Q = 400 m3 /d, I (=S o) = 5,12 x 10-5

Bahan dasar pasir bulat, d = 1,7 mm

t air = 20°C, g = 9,81 m/d2

Pertanyaan :

a. Phase transportasi sedimen (konfigurasi dasar)

b. Tinggi kekasaran dasar sungai (k)

Jawab :a. Mencari , R ≈ h

m/d

w

u*

05,01012,5581,9 5* =×××== −ghI u


20/25

Diagram S1

t = 20°C w = 25 cm/d = 0,25 m/d

d = 1,7 mm

= = 0,2

Diagram S4 (Richardson, dkk)d = 1,7 mm

= 0,2

w

u*250

050

,

,

w

u*DUNES


21/25

Cara lain :

= = 85DUNES

d = 1,7 mm

v

d u Re ** = 6

3

101

1071050−

−

×

×× , ,


22/25

b.

0,8 m/d=×

==5100

400

A

QU

k

RlogU ,U *

12755=

k512log05,075,58,0

××××⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====

k = 0,10 m = 100 mm >> d = 1,7 mm(hal ini disebabkan karena dasar bergelombang)


23/25


24/25


25/25

Contoh soal:Sebuah sungai dengan kemiringan 0,0001,

mempunyai tampang trapesium dengan lebar 95

m dan V:H = 1:1,5. Pada pengaliran normalkedalaman airnya 1,63 m. dari contoh pasir didasar sungai diketahui dm = 1 mm, d65 = 1,3mm, d90 = 3 mm, rapat massa butir 2700 kg/m3,rapat massa air 1000 kg/m3, suhu air 20oC, g =9,8 m/det2. Ditanya :

a. Hitung debit normal sungai

b. Tentukan konfigurasi dasar saluran padakondisi normal, sifat pengaliran ditinjau daribilangan Froud-nya.

5. mekanisme transpor sedimen

Documents