Archive for July 19, 2010



I. Definisi

Sedimen secara alami diuraikan oleh proses pelapukan dan erosi dan kemudian diangkut oleh tindakan cairan seperti angin, air, atau es, dan/atau oleh gaya gravitasi yang bekerja pada partikel itu sendiri.

Batuan sediment adalah batuan yang terbentuk dari akumulsi material hasil rombakan batuan yang sudah ada sebelumnya atau hasil aktifitas kimia maupun organisme yang diendapkan pada cekungan sedimentasi yang kemudian mengalami pembatuan. Dalam batuan sediment dapat dijumpai fragmen batuan maupun mineral. Mineral-mineral yang umumnya ditemukan dalam batuan sediment antara lain: kuarsa, feldspar, kalsit, dolomite, mika, dan mineral lempung. Batuan sediment terjadi dari pembatuan atau litifikasi hancuran batuan lain atau litifikasi hasil reaksi kimia atau biokimia. Sedangkan litifikasi sendiri berarti proses terubahnya materi pembentuk batuan yang lepas-lepas (unconsolidated rock-forming materials) menjadi batuan yang kompak keras (consolidated/coherent rocks). Litifikasi tersebut dapat terjadi melalui proses penyemenan (cementation), pemadatan (compaction), keluarnya air dari pori-pori karena pemadatan atau penguapan (desiccation), pengkristalan (crystallization).

Berdasarkan proses terjadinya batuan sediment dibedakan menjadi sediment klastik dan nonklastik. Batuan sediment klastik adalah batuan sediment yang terbentuk dari hasil litifikasi material-material hasil rombakan batuan yang telah ada sebelumnya. Sedangkan batuan nonklastik adalah batuan sediment yang terbentuk dari material-material hasil aktifitas kimia, biokimia, maupun biologis. Dari kedua macam mekanisme pembentukan batuan sediment tersebut dikenal tekstur klastik dan nonklastik. Batuan sediment mudah sekali untuk kita temukan karena jumlahnya yang banyak di lingkungan sekitar kita ini.

II. Klasifikasi Ukuran Butiran

Sedimen dapat diklasifikasikan berdasarkan ukuran butir dan / atau komposisi. Ukuran sedimen diukur pada log basis 2 skala, yang disebut “Phi” skala, yang mengklasifikasikan partikel berdasarkan ukuran dari “koloid” ke “batu”.

Pembagian berdasarkan ukuran butir digunakan sebagai awal untuk mengklasifikasikan dan menamakan sedimen dan batuan sedimen klastik terrigenous ; kerikil dan konglomerat tersusun oleh klastik berdiameter lebih dari 2 mm, butir berukuran pasir antara 2 mm sampai 1/16 mm (63 μm) ; lumpur (termasuk lempung dan lanau) terdiri dari partikel berdiameter kurang dari 63 μm. Ada beberapa jenis skema dan pembagian kategori, tetapi sedimentologist cenderung menggunakan Skala Wentworth (Gambar 2.2) untuk menentukan dan menamakan endapan klastik terrigenous. Dikenal umum dengan nama Skala Wentworth, skema ini digunakan untuk klasifikasi materi partikel aggregate ( Udden 1914, Wentworth 1922). Pembagian skala dibuat berdasarkan faktor 2 ; contoh butiran pasir sedang berdiameter 0,25 mm – 0,5 mm, pasir sangat kasar 1 mm – 2 mm, dan seterusnya. Skala ini dipilih karena pembagian menampilkan pencerminan distribusi alami partikel sedimen ; sederhananya, blok besar hancur menjadi dua bagian, dan seterusnya.

Empat pembagian dasar yang dikenalkan :

1. lempung (< 4 μm)

2. lanau (4 μm – 63 μm)

3. pasir (63 μm – 2 mm)

4. kerikil / aggregate (> 2 mm)

Skala phi adalah angka perwakilan pada skala Wentworth. Huruf Yunani ‘Ф’ (phi) sering digunakan sebagai satuan skala ini. Dengan menggunakan logaritma 2, ukuran butir dapat ditunjukkan pada skala phi sebagai berikut :

Ф = – log 2 (diameter butir dalam mm)

Tanda negatif digunakan karena biasa digunakan untuk mewakili ukuran butir pada grafik, bahwa ukuran butir semakin menurun dari kanan ke kiri. Dengan menggunakan rumus ini, butir yang berdiameter 1 mm adalah 0Ф; 2mm adalah -1Ф, 4 mm adalah -2Ф, dan seterusnya; ukuran butir yang semakin menurun, 0,5 mm adalah +1Ф, 0,25 mm adalah 2Ф, dan seterusnya.

III. Tekstur Sedimen

Tekstur mencakup ukuran, bentuk, dan keteraturan komponen penyusun batuan. Tekstur pada dasarnya merupakan mikro-geometri batuan. Istilah “berbutir kasar”, “menyudut”, dan “terimbrikasi” merupakan ungkapan yang digunakan untuk mernyata-kan tekstur. Seorang ahli geologi mungkin tidak puas hanya dengan ungkapan seperti itu. Dia ingin memberikan pemerian yang lebih teliti; dia ingin tahu seberapa kasar komponen penyusun suatu batuan, bagaimana bentuk sudut-sudutnya, serta arah dan kemiringan imbrikasinya.

Beberapa aspek tekstur bersifat kompleks dan tergantung pada aspek-aspek lain yang lebih mendasar. Sebagai contoh, porositas tergantung pada pembandelaan (packing), bentuk, dan pemilahan partikel penyusun batuan. Berbeda dengan tekstur, yang pada dasarnya berkaitan dengan hubungan antar partikel penyusun batuan, struktur merupa-kan gejala batuan berskala besar seperti perlapisan dan gelembur (ripple mark). Tekstur sebaiknya dipelajari dalam sampel genggam (hand specimen) atau sayatan tipis. Struktur, di lain pihak, sebaiknya dipelajari pada singkapan, meskipun ada juga struktur yang terlihat pada sampel genggam.

Sedimen yang baru terbentuk memiliki porositas yang tinggi. Porositas awal dari pasir sekitar 35–40%, sedangkan porositas awal dari lanau dan lempung mungkin sekitar 80%. Salah satu perbedaan utama antara batuan sedimen dengan batuan beku dan batuan metamorf adalah bahwa batuan sedimen memiliki porositas, sedangkan batuan beku dan batuan metamorf hanya sedikit atau tidak memiliki porositas. Namun, dari waktu ke waktu, ruang pori sedimen akan mengecil hingga mendekati nol. Ruang pori sedimen mengecil karena terjadinya presipitasi mineral dalam ruang pori. Mineral yang dipresipitasikan dalam ruang pori berasal dari larutan yang ada dalam ruang pori atau larutan yang masuk kedalamnya. Tekstur presipitat kimia itu, dan tekstur yang terbentuk akibat alterasi unsur-unsur rangka sedimen, disebut tekstur diagenetik (diagenetic texture). Sebagian besar komponen batuan yang memper-lihatkan tekstur diagenetik merupakan material kristalin. Tekstur diagenetik terkadang demikian pervasif sehingga tekstur awal (tekstur pengendapan) dari batuan itu tertindih atau bahkan hilang sama sekali. Walau demikian, dalam kasus-kasus umum, kemas awalnya masih terlihat sebagai relik atau “ghost” yang terlihat samar.

Dari penjelasan di atas bisa disimpulkan bahwa hampir semua sedimen memperlihatkan dua kemas: kemas hidrodinamik dan kemas diagenetik. Kesimpulan ini tidak hanya sahih untuk batupasir, namun juga untuk sebagian besar batugamping. Jadi, perbedaan antara batupasir dengan batugamping sebenarnya terletak pada komponen penyusunnya, bukan pada kemasnya.

IV. Konsep Besar Butir

Apabila partikel penyusun sedimen klastika semuanya berbentuk bola, maka tidak akan muncul berbagai kesulitan yang berkaitan dengan masalah pengertian besar butir seperti sekarang ini. Hanya dengan menyatakan diameternya, orang sudah paham maksudnya. Kenyataannya, kita justru hampir tidak pernah menemukan partikel sedimen yang berbentuk bola; yang ada justru partikel yang tidak beraturan. Karena itu, para ahli sedimentologi dituntut untuk membuat suatu skema penggolongan yang sesuai dengan kenyataan tersebut. Jika ada yang mengatakan bahwa konglomerat A tersusun oleh kerikil berdiameter x, maka pertanyaannya adalah: Apa yang dimaksud dengan kata “diameter” dari partikel yang tidak beraturan seperti itu?

Pengukuran langsung diameter partikel yang tidak beraturan banyak menimbulkan masalah. Beberapa peneliti memakai istilah panjang, lebar, dan tebal untuk menyatakan ukuran partikel, tanpa menjelaskan pengertian ketiga istilah itu. Istilah diameter terpendek, diameter terpanjang, dan diameter menengah dari suatu elipsoid triaksial memang mudah dikatakan namun sukar dipraktekkan. Haruskah setiap diameter itu melalui suatu titik pusat? Haruskah kita mengkombinasikan nilai ketiga diameter itu dan kemudian membaginya untuk mendapatkan nilai diameter “rata-rata”? Atau apakah kita cukup menyatakan diameter menengahnya saja? Krumbein (1941) mengangkat pertanyaan-pertanyaan tersebut dan membuat suatu kerangka definisi operasionalnya (gambar 3-1). Definisi-definisi yang agak berbeda dari berbagai definisi yang dikemukakan Krumbein (1941), diajukan oleh Humbert (1968).
Dalam praktek, istilah diameter memiliki pengertian yang beragam, tergantung cara pengukurannya. Semua metoda pengukuran partikel sedimen didasarkan pada suatu premis, yaitu bahwa semua partikel berbentuk bola atau hampir berbentuk bola atau bahwa hasil pengukuran dinyatakan sebagai diameter ekivalen bola.

Karena tidak ada kondisi faktual yang memenuhi per-syaratan itu, maka nilai besar butir yang selama ini dikemukakan orang sebenarnya tidak ada yang benar. Jadi, besar butir suatu partikel sebenarnya tidak dapat diukur. Sebagai gantinya, beberapa sifat lain dipakai untuk “mengukur” diameter dan hasilnya kemudian dikonversikan ke dalam nilai diameter. Pengkonversian dilakukan dengan memakai beberapa asumsi. Sebagian orang meng-ukur volume suatu partikel, kemudian menghitung diameter bola yang volumenya sama dengan volume partikel itu. Diameter seperti itu disebut diameter nominal (nominal diameter) oleh Wadell (1932). Metoda itu tidak tergantung pada densitas atau bentuk partikel. Jadi, sahih untuk dipakai. Ahli lain “menguku” diameter berdasarkan settling velocity partikel. Karena settling velocity tidak hanya tergantung pada besar butir, namun juga pada bentuk dan densitasnya, maka metoda ini hanya sahih jika densitas dan bentuk butir partikel tetap. Hasil pengukuran itu selanjutnya direduksi dan dikonversikan ke dalam harga diameter atau jari-jari dengan asumsi bahwa butirannya berbentuk bola dengan densitas 2,65 (densitas kuarsa).

V. Istilah Istilah Besar Butir

Istilah-istilah psefit (psephite), psamit (psammite), dan pelit (pelite) yang diambil dari Bahasa Yunani serta istilah ekivalen-nya—rudit (rudite), arenit (arenite), dan lutit (lutite)—yang diambil dari Bahasa Latin, diusulkan untuk menggantikan istilah gravel, pasir, dan lempung. Ketiga istilah yang disebut terakhir ini tidak hanya menyatakan besar butir, namun mengimplikasikan juga komposisi atau sifat lain. Istilah lempung, misalnya saja, sekarang ini memiliki arti ganda, yaitu sebagai istilah besar butir dan jenis mineral. Jika istilah lempung kemudian disepakati untuk digunakan secara terbatas hanya untuk menyatakan jenis mineral, maka kita perlu mencari istilah lain untuk menyatakan besar butir yang semula disebut lempung. Istilah yang agaknya dapat digunakan sebagai pengganti istilah lempung dalam pengertian besar butir adalah lutit; suatu istilah yang sebenarnya tidak terlalu asing bagi kita karena dipakai dalam penamaan batugamping (ingat, batugamping klastika halus disebut kalsilutit).

Sebenarnya, dalam prakteknya, pemakaian istilah lempung dalam pengertian berganda seperti tersebut di atas kurang disetujui oleh para ahli. Sebagai buktinya, agaknya tidak ada ahli geologi yang setuju untuk menamakan lumpur gamping murni sebagai lempung. Dengan dipakainya istilah lutit, kita dapat menamakan sedimen seperti itu sebagai kalsilutit (calcilutite). Sedimen lain yang disusun oleh partikel klastika berukuran lempung dapat disebut argilutit (argillutite). Analog dengan itu, pasir karbonat murni akan disebut batugamping, bukan batupasir. Tyrell (1921) mengusulkan agar istilah-istilah yang berasal dari Bahasa Latin digunakan untuk menamakan batuan sedimen, sedangkan istilah-istilah yang berasal dari Bahasa Yunani digunakan untuk menamakan batuan metamorf yang berasal dari batuan sedimen.

Istilah-istilah manapun yang dipilih, setiap istilah itu kemungkinan besar akan dipersepsikan secara beragam oleh orang yang terlibat dalam suatu bentuk komunikasi. Sebagai contoh, ketika seseorang mengatakan bahwa dia menemukan pasir, orang-orang yang mendengarnya mungkin mempersepsikan pasir itu dengan besar butir yang berbeda-beda karena limit-limit kelas pasir itu sendiri memang beragam. Fakta ini mendorong kita untuk membuat pembakuan. Sayang sekali, hingga kini keinginan itu masih belum tercapai. Para ahli rekayasa, ahli tanah, dan ahli geologi masih memakai rujukan yang berbeda. Sebernarnya, jangankan kesepakatan diantara orang-orang yang disiplin ilmunya berbeda-beda, diantara ahli-ahli sedimentologi sendiri masih belum ada kesepakatan.

Skala besar butir yang biasa digunakan oleh para ilmuwan di Amerika Utara adalah karya J.A. Udden (1898, 1914). Udden mengembangkan suatu skala geometri dan menggunakan istilah umum untuk menamakan setiap kelas besar butir (gravel, pasir, lanau, dan lempung). Pada 1922, Wentworth menyempurnakan skala Udden dengan mempertimbangkan pendapat para ahli yang didapatkannya melalui kuestioner. Pada 1947, suatu komite ahli geologi dan hidrologi mendukung penggunaan skala dan istilah besar butir Udden-Wentworth, kecuali untuk granul (granule) (Lane dkk, 1947). Sejak itu, skala Udden-Wentworth digunakan secara luas oleh para peneliti di Amerika Utara. Kemudian, setelah dilengkapi dengan notasi phi yang diperkenalkan oleh Krumbein pada 1938, skala besar butir Udden-Wentworth juga banyak dipakai di tempat lain.

Committee on Sedimentation dari National Research Council (Amerika Serikat) telah menerbitkan sejumlah laporan tentang tatanama sedimen, termasuk didalamnya pendefinisian ulang istilah-istilah besar butir. Definisi-definisi baru yang mereka ajukan adalah sbb:

  1. Bongkah (boulder) adalah suatu massa batuan lepas yang agak membundar karena terabrasi selama terangkut dan memiliki diameter minimal 256 mm. Bongkah hasil pelapukan in situ disebut bongkah disintegrasi (boulder of disintegration) atau bongkah ekstrafolasi (boulder of extrafolation). Blok (block) adalah fragmen batuan yang berukuran sama dengan bongkah, namun menyudut dan tidak memperlihatkan jejak pengubahan oleh media pengangkut.
  2. Kerakal (cobble) adalah suatu massa batuan lepas yang agak membundar karena terabrasi selama terangkut dan memiliki diameter 64–256 mm. Kerakal hasil pelapukan in situ disebut kerakal exfoliasi (cobble of exfoliation).
  3. Kerikil (pebble) adalah suatu fragmen batuan yang lebih besar dari pasir kasar atau granul dan lebih kecil dari kerakal serta membundar atau agak membundar karena terabrasi oleh aksi air, angin, atau es. Jadi, diameter kerikil adalah 4–64 mm.
  4. Akumulasi bongkah, kerakal, kerikil, atau kombinasi ketiganya dan tidak terkonsolidasi disebut gravel. Berdasarkan besar butir partikel dominannya, suatu gravel dapat disebut gravel bongkah (boulder gravel), gravel kerakal (cobble gravel), atau gravel kerikil (pebble gravel). Bentuk ekivalen dari gravel, namun sudah terkonsolidasi, disebut konglomerat (conglomerate). Seperti juga gravel, konglomerat dapat berupa konglomerat bongkah (boulder conglomerate), konglomerat kerakal (cobble conglomerate), atau konglomerat kerikil (pebble conglomerate). Rubble adalah akumulasi fragmen batuan yang lebih kasar dari pasir, menyudut, dan belum terkonsolidasi. Bentuk ekivalen dari rubble, namun telah terkonsolidasi, disebut breksi (breccia).
  5. Istilah pasir (sand) digunakan untuk menamakan agregat partikel batuan yang berdiameter lebih dari 1/16–2 mm.
  6. Wentworth (1922) mengusulkan istilah granul (granule) untuk menamakan material yang berukuran 2–4 mm.
  7. Lanau (silt) adalah agregat partikel batuan yang berukuran 1/125–1/16 mm.
  8. Lempung (clay) adalah agregat partikel batuan yang berukuran kurang dari 1/256 mm.

VI. Fall Velocity (Kecepatan Jatuh)

Sedimen yang diangkut didasarkan pada kekuatan dari aliran yang membawa dan ukuran sendiri, volume, kepadatan, dan bentuk. Mengalir kuat akan meningkatkan lift dan tarik pada partikel, menyebabkan ia naik, sementara partikel yang lebih besar atau lebih padat akan lebih cenderung jatuh melalui aliran.

Sungai membawa sedimen di aliran mereka. Sedimen ini dapat berada di berbagai lokasi dalam aliran, tergantung pada keseimbangan antara kecepatan ke atas pada partikel (tarik dan kekuatan angkat), dan menyelesaikan kecepatan dari partikel. Hubungan ini diberikan dalam tabel berikut untuk nomor Rouse, yang merupakan rasio kecepatan jatuh sedimen ke atas kecepatan.

Konstanta Von Karman

Dalam dinamika fluida, Von Karman yang konstan (atau Karman konstanta), yang ditemukan Theodore von Kármán, adalah sebuah konstanta berdimensi menggambarkan logaritmik profil kecepatan turbulen dari aliran fluida di dekat perbatasan dengan kondisi tanpa-slip.

Kecepatan jatuh dapat diplot untuk kedua formula dan hasilnya dibandingkan dengan pengukuran empiris. Gibbs, et al., 1971 Sementara plot garis-garis teoritis secara konsisten di atas data percobaan, itu masih dapat dilihat bahwa ada hubungan yang konsisten antara ukuran butir lebih kecil dan penurunan kecepatan jatuh.

The Rouse Number

Adalah dimensi non-nomor dalam dinamika fluida yang digunakan untuk menentukan profil konsentrasi sedimentasi dan yang juga menentukan bagaimana sedimen akan diangkut dalam fluida yang mengalir. Ini adalah perbandingan antara sedimen kecepatan jatuh w s dan kecepatan di atas butir sebagai produk dari von Karman konstan κ dan kecepatan geser u *.

Kecepatan Geser

Adalah suatu bentuk dengan mana tegangan geser dapat ditulis ulang dalam satuan kecepatan. Hal ini berguna sebagai metode dalam mekanika fluida untuk membandingkan kecepatan sejati, seperti kecepatan dari aliran di sungai, untuk sebuah kecepatan yang menghubungkan antara lapisan geser aliran. Kecepatan geser digunakan untuk menggambarkan gerak terkait geser dalam fluida yang bergerak. Hal ini digunakan untuk menjelaskan:

  • Difusi dan dispersi dari partikel, pelacak, dan kontaminan dalam fluida mengalir
  • Profil kecepatan di dekat perbatasan aliran (lihat hukum logaritmik dinding)
  • Transportasi sedimen di saluran

VII. Kecepatan Endap (Settling Velocity)

Interaksi antara partikel butiran sedimen terhadap aliran zat cair dipengaruhi oleh adanya kecepatan endap butiran tersebut. Bentuk konfigurasi dasar saluran dipengaruhi oleh nilai kecepatan endap dari butiran sedimen seperti yang ditunjukkan pada beberapa hasil penelitian serta dalam studi sedimen suspensi, bahwa kecepatan endap mempunyai pengaruh yang sangat penting.

Kecepatan endap dapat diturunkan dari persamaan Navier Stokes dengan tanpa memperhitungankan pengaruh gaya inersia aliran yang bekerja pada suatu butiran sedimen berbentuk bola. Turunan persamaan ini menghasilkan persamaan hambatan selama butiran mengendap.

Penurunan persamaan kecepatan endap didasarkan asumsi berikut (Kironoto, 1997) :

  1. Gaya-gaya inersia dianggap dapat diabaikan karena bilangan Reynolds yang digunakan sangat kecil sehingga pengaruh gaya viskositas jauh lebih dominan dari pengaruh gaya inersia.
  2. Butiran yang dipergunakan hanya butiran berbentuk bola, sehingga untuk butiran yang berbentuk selain bola kemungkinan terjadi kesalahan bisa saja terjadi.
  3. Antara butiran sedimen dan zat cair tidak ada bidang slip.
  4. Butiran yang mengendap terjadi pada zat cair diam, dan pergerakan butiran tidak dipengaruhi oleh bidang batas.

Kecepatan endap yang memperhitungkan adanya gaya inersia yang bekerja pada butiran masih didasarkan persamaan Navier Stokes tetapi dalam bentuk yang agak berbeda. Pergerakan sedimen dalam zat cair akan mengalami gaya hambat yang ditimbulkan karena adanya gesekan antara zat cair dengan partikel sedimen. Gaya hambat menurut Newton merupakan fungsi dari luas bidang kontak atau luar permukaan butiran yang mendapat  gaya dan kecepatan endap. Sedangkan menurut Stokes gaya hambat yang ditimbulkan oleh partikel sedimen terhadap air merupakan fungsi dari diameter butiran, viskositas dinamik zat cair dan kecepatan endap.

Banyak peneliti yang sudah dilakukan untuk mengetahui besarnya pengaruh bentuk partikel teratur terhadap koefisien hambat, baik secara eksperimental ataupun secara analisis. Sedangkan material berbentuk tidak teratur seperti pasir alam sebagian besar hanya berdasarkan pada eksperimen.

Secara empirik hubungan antara koefisien hambat dengan bilangan Reynolds dapat ditulis sebagai berikut (Kironoto (1997), Graf (1984)):

  1. Partikel bola                            CD = 24 / Re
  2. Partikel disk lingkaran            CD = 20,37 / Re

Persamaan diatas memperlihatkan bahwa baik butiran berbentuk bola dan disk lingkaran, nilai koefisien hambat tidak banyak berbeda, Sehingga dapat disimpulkan bahwa pada daerah Stroke’s range, koefisien hambat tidak dipengaruhi oleh tebal partikel, dengan catatan bahwa butiran tidak terlalu panjang atau terlalu tebal.

Karakteristik bentuk dari butiran sedimen dinyatakan dalam suatu bilangan tak berdimensi yang dikenal dengan faktor bentuk (Shape factor) yang didefinisikan sebagai (Albertson et.al. (1953) dalam Graf (1984)) :

Sf = c / (a b)1/2

Dengan a, b, cmerupakan diameter terpanjang, menengah, kecil. Faktor bentuk untuk pasir alamdari hasil penelitian Schulz, Wilde dan Albertson, dalam Graf (1984) bervariasi berkisar antara 0,6 – 0,7 .

VIII. Distribusi Massa Sedimen

Distribusi massa partikel sering ditunjukkan dengan pendekatan distribusi probabilitas Normal-Logaritmik (Semilogaritmic). Kurva yang dihasilkan merupakan hubungan antara ukuran butir sebagai absis dan persen lolos kumulatif sebagai ordinat.

Keseragaman butiran sedimen yang menyusun suatu gradasi dapat dinyatakan dengan koefisien keseragaman Kramer, Mk (Kramer’s Coeffisient of Uniformity),

Dalam Garde (1997), derajat penyebaran dari suatu ukuran butiran diukur dengan penyebaran baku. Material yang mempunyai nilai penyebaran baku sangat kecil atau mendekati 1 maka material disebut dengan material berbutir seragam.

IX. Gerak Awal Butiran

Gaya-gaya hidrodinamik yang timbul sebagai akibat adanya aliran, bekerja pada material sedimen dasar yang cenderung menyebabkan butiran sedimen tersebut bergerak. Kondisi dimana gaya-gaya hidrodinamika yang bekerja menyababkan suatu butiran mulai bergerak disebut kondisi kritis atau gerak awal butiran sedimen. Hasil dari penelitian tentang gerak awal suatu butiran sedimen menunjukkan sangat subjektif sekali karena sifat fisik dari material sedimen tidak sama. Seperti material yang mempunyai kandungan fraksi lanau atau lempung yang cenderung mempunyai sifat kohesif, gaya-gaya yang melawan gaya hidrodinamik lebih disebabkan oleh sufat kohesifitasnya. Berbeda dengan material yang sifat kohesifnya kecil seperti pasir atau batuan, gaya perlawanan terhadap gaya hidrodinamik lebih disebabkan oleh gaya berat butiran itu sendiri.

Gerak awal butiran dasar dapat dijelaskan dengan cara seperti (Graf, 1984):

  1. Dengan menggunakan persamaan kecepatan kritis yakni dengan mempertimbangkan pengaruh aliran terhadap butiran.
  2. Dengan kondisi tegangan gesek kritis yakni dengan mempertimbangkan hambatan gesek dari aliran butiran.
  3. Kriteria gaya angkat yakni dengan mempertimbangkan perbedaan tegangan yang menyebabkan terjadinya gradien kecepatan.

IX.1 Persamaan Kecepatan Kritis

Gaya-gaya yang bekerja pada suatu butiran dasar terdiri dari gaya hambat, FD, gaya angkat, FL, dan gaya berat, W.

Hjulstrom (1953) dalam Graf (1984) mengadakan penelitian dan membuat laporan tentang garis batas erosi, transportasi dan deposisi. Dalam analisis data yang lebih luas, untuk pergerakan material dasar lepas dengan ukuran seragam, Hjulstrom menggunakan kecepatan rerata sebagai pengganti kecepatan dasar. Dengan alasan ini, dianggap bahwa kecepatan rerata 40% lebih besar dari kecepatan dasar untuk aliran yang kedalamannya melebihi 1,00 m.

IX.2 Kriteria Tegangan Gesek Kritis

Gaya-gaya yang bekerja pada aliran permanen seragam dapat dikategorikan sebagai gaya pendorong berupa gaya tekan hidrostatis yang saling meniadakan, gaya tekan atmosfir, gaya berat, dan gaya penghambat yang merupakan gaya perlawanan terhadap gaya pendorong. Gaya hambat biasa disebut dengan gaya gesek dasar. Berdasarkan prinsip kesetimbangan gaya atau hukum Newton tentang gerak, maka penurunan kedua jenis gaya diatas pada saluran lebar menhasilkan gaya gesek dasar (τo) yang dinyatakan sebagai:

τo = ρ g h Sf

dimana:

ρ          = rapat massa air,

Sf = gradien hidraulis,

h          = kedalaman aliran.

Aplikasi dari persamaan tegangan gesek ke persamaan koefisien sedimen didapat persamaan tegangan gesek dasar kritis sebagai berikut:

A” = (τo)cr / (γs – γ) d

Shields (1936) memasukkan kecepatan gesek dasar, U* = (τo / ρ)1/2, yang digunakan dalam pengembangan persamaan angkutan sedimen dengan menggunakan butiran sedimen seragam pada dasar rata, sehingga koefisien sedimen A” menjadi:

o)cr / (γs–γ)d = fct (dU*/v) atau (τo)cr / (γs–γ)d = fct (Re)

Kurva hubungan tegangan gesek kritis dengan bilangan Reynolds tersebut, oleh shields (1936) dinyatakan dengan hukum distribusi logaritmik.

Pada sub-lapis laminer, δ, bilangan Reynolds dinyatakan sebagai:

(dU*/v) = 11,6 (d / δ)

X. Mekanisme Transportasi Sungai

Sedimen mengalami transportasi oleh sungai melalui tiga cara, yaitu dengan mekanisme bed load, mekanisme suspended load dan mekanisme dissolved load. (Plummer dkk, 2003:231-232). Mekanisme bed load Partikel partikel sedimen terangkut pada dasar sungai. Partikel  partikel tersebut umumnya berukuran butir gravel – sand. Pada mekanisme bed load ada beberapa macam cara partikel-partikel tertransportasikan :

  1. Traksi, yaitu pengangkutan dengan cara terseret pada dasar sungai.
  2. Rolling, partikel partikel tersebut tertransportasikan dengan cara menggelinding di dasar sungai.
  3. Saltasi, partikel partikel tertransportasikan dengan cara melompat – lompat pada dasar sungai.
  4. Mekanisme suspended load, Material material sedimen tertransportasikan oleh sungai dengan cara melayang layang di atas dasar sungai oleh turbulensi air. Material yang terangkut dengan cara ini umumnya berukuran butir lanau sampai lempung.
  5. Mekanisme dissolved load

Umumnya material yang tertransportasikan dengan cara ini merupakan larutan hasil pelapukan kimia, misalnya ion – ion bikarbonat, kalsium, potassium, sodium, klorit, dan sulfat.

Proses Deposisi Pada Sungai

Proses deposisi berlangsung apabila sungai tidak dapat lagi mentrasportasikan material-material yang dibawanya. Menurut Thornbury (1964, hal. 164 – 165), hal tersebut dapat terjadi karena beberapa hal, antara lain :

  • Penurunan kecepatan aliran sungai.
  • Adanya hambatan disepanjang channel, misalnya akibat adanya aliran lava atau gerakan massa.
  • Penambahan material – material yang ditransportasikan sungai.
  • Berkurangan debit aliran akibat perubahan iklim.
  • Proses deposisi yang berlangsung secara terus – menerus dapat membentuk dataran banjir, braided streams, endapan gosong, alluvial fan, dan delta. Di samping air, angin juga merupakan pelaku dalam proses erosi. Erosi oleh angin dibagi menjadi dua macam yaitu deflasi dan abrasi. Deflasi adalah proses perpindahan materi permukaan bumi yang lepas‑lepas disebabkan oleh tiupan angin. Abrasi adalah pengikisan materi permukaan bumi oleh angin dan butir‑butir materi yang terangkut.
  • Hasil pengendapan oleh angin yang tebal dan luas dan terdiri dari butir‑butir kuarts, feldspar, mika dan kalsit berukuran butir lempung, lanau dan pasir.
  • Gerakan Massa, yaitu proses berpindahnya tanah atau batuan disebabkan oleh gaya gravitasi bumi.

Gerakan massa ada beberapa macam yaitu :

  • Creeping (rayapan tanah) yaitu gerakan massa tanah sepanjang bidang batas dengan batuan induknya. Gerakannya sangat lambat, tidak dapat diikuti dengan pengamatan mata langsung. Baru diketahui setelah nampak adanya pohon atau tiang listrik/telpon yang miring.
  • Mudflow (aliran lumpur) yaitu gerakan massa yang relatif cair dan gerakannya relatif cepat. Sebagai contohya adalah aliran lahar
  • Debris Flow (aliran bahan rombakan) yaitu gerakan massa bahan rombakan yang kering dan bersifat lepas. Gerakannya relatif cepat
  • Rock Fall (jatuhan batuan) dan debris fall (jatuhan bahan rombakan) yaitu gerakan massa batuan atau bahan rombakan yang jatuh bebas karena adanya tebing terjal menggantung. Gerakannya cepat.
  • Debris slide dan Rock slide (Geseran bahan rombakan dan geseran batuan) yaitu gerakan massa batuan atau bahan rombakan yang menggeser sepanjang bidang rata dan miring, misalnya di sepanjang permukaan bidang lapisan batuan.
  • Slump adalah geseran melalui bidang lengkung
  • Subsidence (Amblesan) adalah gerakan massa tanah atau batuan yang relatif vertikal secara perlahan‑lahan.

XI. Proses sedimentasi

Proses sedimentasi terjadi ketika sungai tidak mampu lagi mengangkut material yang dibawanya. Apabila tenaga angkut semakin berkurang, maka material yang berukuran kasar akan diendapkan terlebih dahulu baru kemudian diendapkan material yang lebih halus. Ukuran material yang diendapkan berbanding lurus dengan besarnya energi pengangkut, sehingga semakin ke arah hillir ukuran butir material yang diendapkan semakin halus.

Pola Penyaluran

Bentuk-bentuk tubuh air disebut pengaliran / penyaluran (drainage), meliputi laut, danau, sungai, rawa dan sejenisnya. Satu sungai atau lebih beserta anak sungai dan cabangnya dapat membentuk suatu pola atau sistem tertentu yang dikenal sebagai pola pengaliran / pola penyaluran (drainage pattern). Pola pengaliran dapat dibedakan menjadi beberapa macam. Tiap-tiap macam pola pengaliran dapat bervariasi, dan variasi tersebut antara lain disebabkan oleh adanya struktur dan variasi batuan dimana pola pengaliran itu terdapat.

Macam-macam pola pengaliran :

  1. Dendritik : pola pengaliran dengan bentuk seperti pohon, dengan anak-anak sungai dan cabang-cabangnya mempunyai arah yang tidak beraturan. Umumnya berkembang pada batuan yang resistensinya seragam, batuan sedimen datar, atau hampir datar, daerah batuan beku masif, daerah lipatan, daerah metamorf yang kompleks. Kontrol struktur tidak dominan di pola ini, namun biasanya pola aliran ini akan terdapat pada daerah punggungan suatu antiklin.
  1. Radial, adalah pola pengaliran yang mempunyai pola memusat atau menyebar dengan 1 titik pusat yang dikontrol oleh kemiringan lerengnya.
  1. Rectanguler : pola pengaliran dimana anak-anak sungainya membentuk sudut tegak lurus dengan sungai utamanya, umumnya pada daerah patahan yang bersistem (teratur).
  1. Trellis, adalah bentuk seperti daun dengan anak-anak sungai sejajar. Sungai utamanya biasanya memanjang searah dengan jurus perlapisan batuan. Umumnya terbentuk pada batuan sedimen berselang-seling antara yang mempunyai resistensi rendah dan tinggi. Anak-anak sungai akan dominan terbentuk dari erosi pada batuan sedimen yang mempunyai resistensi rendah.

Jadi secara umum, pembentukan sungai utama lebih disebabkan oleh kontrol struktrur dan pembentukan anak sungai lebih disebabkan oleh kontrol litologi.

  1. Annular, adalah pola pengaliran dimana sungai atau anak sungainya mempunyai penyebaran yang melingkar. Sering dijumpai pada daerah kubah berstadia dewasa. Pola ini merupakan perkembangan dari pola radier. Pola penyaluran ini melingkar mengikuti jurus perlapisan batuannya.
  1. Multi basinal atau sink hole adalah pola pengaliran yang tidak sempurna, kadang nampak di permukaan bumi, kadang tidak nampak, yang dikenal sebagai sungai bawah tanah. Pola pengaliran ini berkembang pada daerah karst atau daerah batugamping.
  2. Contorted, adalah pola pengaliran dimana arah alirannya berbalik / berbalik arah. Kontrol struktur yang bekerja berupa pola lipatan yang tidak beraturan yang memungkinkan terbentuknya suatu tikungan atau belokan pada lapisan sedimen yang ada.

Macam-macam Bentang Alam Fluviatil

a. Sungai Teranyam (Braided Stream)

Terbentuk pada bagian hilir sungai yang memiliki slope hampir datar – datar, alurnya luas dan dangkal. terbentuk karena adanya erosi yang berlebihan pada bagian hulu sungai sehingga terjadi pengendapan pada bagian alurnya dan membentuk endapan gosong tengah. Karena adanya endapan gosong tengah yang banyak, maka alirannya memberikan kesan teranyam. Keadaan ini disebut juga anastomosis( Fairbridge, 1968).

b. Bar deposit

Adalah endapan sungai yang terdapat pada tepi atau tengah dari alur sungai. Endapan pada tengah alur sungai disebut gosong tengah (channel bar) dan endapan pada tepi disebut gosong tepi (point bar).Bar deposit ini bisa berupa kerakal, berangkal, pasir, dll.

c. Dataran banjir ( Floodplain) dan Tanggul alam (Natural levee)

Sungai stadia dewasa mengendapkan sebagian material yang terangkut saat banjir pada sisi kanan maupun kiri sungai, seiring dengan proses yang berlangsung kontinyu akan terbentuk akumulasi sedimen yang tebal sehingga akhirnya membentuk tanggul alam.

d. Kipas Aluvial (alluvial fan)

Bila suatu sungai dengan muatan sedimen yang besar mengalir dari bukit atau pegunungan, dan masuk ke dataran rendah, maka akan terjadi perubahan gradien kecepatan yang drastis, sehingga terjadi pengendapan material yang cepat, yang dikenal sebagai kipas aluvial, berupa suatu onggokan material lepas, berbentuk seperti kipas, biasanya terdapat pada suatu dataran di depan suatu gawir. Biasanya pada daerah kipas aluvial terdapat air tanah yang melimpah. Hal ini dikarenakan umumnya kipas aluvial terdiri dari perselingan pasir dan lempung sehingga merupakan lapisan pembawa air yang baik.

e. Meander

Bentukan pada dataran banjir sungai yang berbentuk kelokan karena pengikisan tebing sungai, daerah alirannya disebut sebagai Meander Belt. Meander ini terbentuk apabila pada suatu sungai yang berstadia dewasa/tua mempunyai dataran banjir yang cukup luas, aliran sungai melintasinya dengan tidak teratur sebab adanya pembelokan aliran Pembelokan ini terjadi karena ada batuan yang menghalangi sehingga alirannya membelok dan terus melakukan penggerusan ke batuan yang lebih lemah.

f. Danau tapal kuda

Terbentuk jika lengkung meander terpotong oleh pelurusan air.

g. Delta

Adalah bentang alam hasil sedimentasi sungai pada bagian hilir setelah masuk pada daerah base level. Selanjutnya akan dibahas dalam bentang Alam Pantai dan Delta.

XII. Teknik Analisis Granulometri

Teknik yang digunakan akan bergantung pada ukuran butir material yang diteliti. Kerikil biasanya langsung diukur di lapangan. Sebuah kuadran diletakkan pada material lepas atau di permukaan konglomerat, dan tiap klastik di dalam daerah kuadran diukur. Ukuran kuadran yang diperlukan bergantung pada ukuran klastik: kuadran satu meter persegi untuk material berukuran kerakal dan berangkal.

Contoh pasir yang tidak terkonsolidasi diambil dari potongan batupasir yang semennya hancur akibat proses mekanik atau kimia. Kemudian timbunan pasir disaring dengan penyaring yang memiliki satuan interval setengah atau satu Φ (2.2.2). Semua pasir yang melewati 500μm (Φ=1) tapi tertahan oleh jala 250μm (Φ=2) memiliki ukuran butir pasir sedang. Dengan menimbang kandungan tiap saringan, distribusi ukuran butir yang berbeda dapat ditentukan.

Tidak mudah menyaring material yang lebih halus dari lanau kasar, jadi proporsi material berukuran lempung dan lanau ditentukan dengan cara lain. Banyak teknik laboratorium digunakan dalam analisis granulometri partikel berukuran lempung dan lanau berdasarkan kecepatan pengendapan yang diprediksikan dengan hukum Stoke (4.2.5). Jenis metode yang menggunakan pipa dan pipet (Krumben & Pettijohn 1938; Lewis & McConchie 1994), semua berdasarkan prinsip bahwa partikel setiap ukuran butir akan tenggelam menempuh jarak tertentu di dalam pipa berisi air dengan waktu yang dapat diperkirakan. Sampel dipindahkan pada suatu interval waktu, dikeringkan dan ditimbang untuk menentukan proporsi lempung dan lanau. Teknik pengendapan ini tidak sepenuhnya dapat menghitung efek bentuk butir atau berat jenis pada kecepatan pengendapan dan perlu hati-hati dalam membandingkan hasil analisis ini dengan data distribusi ukuran butir yang diperoleh dari teknik yang lebih canggih seperti alat hitung Coulter, yang menentukan ukuran butir berdasarkan sifat listrik butiran yang tersuspensi dalam fluida.

Hasil dari analisis diplot dalam salah satu dari tiga bentuk diagram: histogram persentase berat tiap fraksi ukuran, kurva frekuensi atau kurva frekuensi kumulatif (Gambar 10). Catatan, bahwa ukuran kasar diplot di kiri dan material yang halus diplot di bagian kanan grafik. Tiap-tiap grafik mewakili distribusi ukuran butir, memungkinkan menghitung nilai rata-rata ukuran butir dan pemilahan (deviasi standar dari distribusi normal). Nilai lain yang dapat dihitung adalah kecondongan distribusi, petunjuk apakah histogram ukuran butir simetri atau condong ke material kasar atau halus; dan kurtosis, nilai yang menunjukkan apakah histogram memiliki puncak yang tajam atau datar (Pettijohn 1975: Lewis & McConchie 1994).

Menggunakan Hasil Analisis Granulometri

Distribusi ukuran butir ditentukan oleh proses transportasi dan distribusi. Sedimen glacial biasanya terpilah sangat buruk, sedimen sungai terpilah sedang dan endapan pantai serta aeolian sering terpilah baik. Alasan perbedaan ini dibahas dibab selanjutnya. Dalam banyak kondisi karakter pemilahan dapat ditafsirkan secara kualitatif, dan bayak fitur seperti struktur sedimen tertentu yang menunjukkan lingkungan pengendapannya. Analisis granulometri kuantitatif sering tidak diperlukan dan tidak memberikan banyak informasi dibandingkan dengan bukti-bukti lainnya.

Analisis granulometri menyediakan informasi kuantitatif ketika memerlukan perbandingan karakter dari endapan sedimen di dalam lingkungan yang telah diketahui, seperti di pantai atau sepanjang sungai. Ini sangat umum digunakan dalam analisis dan kuantifikasi proses transportasi dan pengendapan masa sekarang.


Alat pemandu pelayaran diperlukan untuk keselamatan, efesiensi dan kenyamanan pelayaran kapal. Alat ini dapat dipasang di sungai, saluran, pelabuhan dan di sepanjang pantai sehingga pelayaran kapal tidak menyimpang dari jalurnya. Selain sebagai pemandu pelayaran, alat ini juga berfungsi sebagai peringatan pada kapal akan adanya bahaya seperti karang, tempat-tempat dangkal dan juga sebagai pemandu agar kapal dapat berlayar dengan aman di sepanjang pantai, sungai, saluran serta memandu kapal masuk pelabuhan. Alat pemandu pelayaran tersebut bisa berupa konstruksi tetap maupun konstruksi terapung. Untuk alat pemandu tipe konstruksi terapung ini berupa pelampung (buoy) yang diletakan disuatu tempat tertentu

PELAMPUNG (BUOY) SEBAGAI SISTEM PERINGATAN DINI TSUNAMI
   Gempa bumi adalah peringatan alami mengenai datangnya tsunami. Bila Anda merasakan gempa kuat, janganlah berada di lokasi yang mungkin terkena terjangan tsunami. Bila Anda mendengar adanya gempa bumi, waspadalah dengan kemungkinan datangnya tsunami. carilah informasi di radio atau televisi mengenai hal itu. Ingat bahwa sebuah gempa bisa memicu terjadinya tsunami ribuan kilometer jauhnya pada waktu beberapa jam.
   Para saksi mata melaporkan bahwa tsunami Aceh didahului dengan turunnya permukaan air secara tiba-tiba yang kemudian berbalik menjadi gelombang dahsyat. Bila Anda menyaksikan permukaan laut turun secara tiba-tiba, waspadalah karena itu tanda gelombang raksasa akan datang. Larilah ke daerah tinggi dengan segera.
Sebagian korban tsunami Aceh tewas karena mereka justru pergi ke pantai untuk melihat bagaimana air menghilang dan dasar laut menjadi tampak. Banyak yang tidak sadar hal itu merupakan awal hadirnya malapetaka. Para ahli memperkirakan, penyusutan permukaan laut akan memberi waktu sekitar lima menit bagi orang-orang untuk segera meninggalkan wilayah itu.
   Karena tsunami bisa mendekati pantai dengan kecepatan 160 kilometer per jam, maka seringkali terlambat bagi kita untuk menyingkir saat kita melihat kehadirannya.
   Ingatlah pula bahwa tsunami adalah rangkaian gelombang, dan gelombang pertama mungkin bukan yang paling berbahaya. Bahaya dari tsunami bisa berlangsung selama beberapa jam setelah kedatangan gelombang pertama. Rangkaian gelombang tsunami bisa datang berurutan dengan jeda antara lima menit hingga satu jam. Hindarilah lokasi kejadian sampai benar-benar aman.
   Mereka yang selamat dari tsunami lalu menceritakan bahwa laut surut secepat dan sekuat ketika ia menerjang daratan. Beberapa orang terseret ke laut saat gelombang itu berbalik.
   Terjangan tsunami bisa saja hanya kecil di satu titik namun sangat besar di titik lain. Jangan beranggapan karena tanda-tanda tsunami hanya kecil di suatu tempat, maka gejalanya akan sama seperti itu di tempat lain.
   Tsunami bisa menjelajah cepat lewat sungai dan aliran yang berhubungan dengan laut, Menjauhlah dari sungai atau aliran air yang menuju ke laut, seperti halnya Anda sebaiknya menghindari pantai dan laut bila ada tsunami.
   Adalah gagasan yang baik untuk selalu mempersiapkan bahan persedian guna menghadapi kondisi darurat, termasuk obat-obatan, air, dan kebutuhan pokok lain setidaknya untuk 72 jam. Tsunami, gempa bumi, badai, dan bencana lain bisa muncul dengan sedikit tanda atau sama sekali tanpa peringatan.
   NOAA menyarankan, karena aktivitas gelombang tsunami tidak terlalu terasa di lautan terbuka, kapal-kapal sebaiknya tidak kembali ke pelabuhan bila mereka sedang berada di laut dan mendengar adanya peringatan mengenai tsunami di area tersebut. Tsunami bisa menyebabkan perubahan permukaan laut sangat cepat dan menghasilkan gelombang dahsyat di pelabuhan dan tepi pantai. Orang-orang sebaiknya tidak naik ke kapal yang berada di pelabuhan karena tsunami bisa menghancurkannya. (nationalgeographic.com/wsn)

Meramalkan bencana

Sampai saat ini kita belum bisa meramalkan terjadinya gempa bumi. Yang bisa dilakukan adalah mencegah jatuhnya terlalu banyak korban. Tidak mungkin mengosongkan seluruh daerah rawan gempa dari penduduk. Konstruksi tahan gempa adalah salah satu alternatif. Demikian pula dengan tsunami, tidak mungkin mengosongkan seluruh daerah pantai di sekitar daerah rawan gempa.

Yang mungkin adalah mengadakan sistem peringatan dini dan prosedur evakuasi manakala peringatan dini terjadi. Memang ini tidak menyelesaikan seluruh masalah karena apabila pusat gempa terjadi tidak jauh dari pantai, tsunami bisa datang dalam hitungan menit sehingga tidak mungkin ada kesempatan untuk melarikan diri. Tapi prosedur evakuasi masih bisa dilakukan untuk berjaga-jaga manakala gempa yang mungkin menimbulkan tsunami terjadi jauh dari daerah kita sehingga memberi kesempatan untuk evakuasi.

Bukan hal yang gampang dan jelas dibutuhkan biaya yang besar untuk ini. Pendidikan pada masyarakat harus diberikan dan ini tidak mudah. Seringkali pengungsian setelah adanya peringatan tidak berjalan dengan baik karena masyarakat butuh bekerja dan makan. Para penduduk desa di lereng Merapi yang dulu sempat diterjang ‘wedus gembel’ alias glowing avalanche atau aliran gas, bebatuan dan debu super panas di tahun 1994 pun segera kembali ke tempat tinggalnya lagi setelah diungsikan. Mereka butuh tempat tinggal dan lahan bercocok tanam. Cerita serupa pasti terjadi juga di daerah-daerah rawan bencana lain di Indonesia. Maka kembali lagi, harus kita pikirkan tindakan-tindakan yang bisa mengurangi jumlah korban yang bisa kita lakukan. Alam memang terlalu kuat untuk kita lawan.

a. DART


  1. 1. Permanent Magnet Linear Buoy

Peneliti Universitas Oregon mempublikasikan temuan teknologi terbarunya yang diberinama Permanent Magnet Linear Buoy. Diberinama buoy karena memang pada prinsip dasarnya teknologi terbaru tersebut dipasang untuk memanfaatkan gelombang laut di permukaan. Berbeda dengan buoy yang digunakan untuk mendeteksi gelombang laut yang menyimpan potensi tsunami.

  1. 2. Sistim Kerja Permanent Magnet Linear Buoy

Peneliti Oregon menjelaskan prinsip dasar buoy penghasil listrik tersebut yaitu dengan mengapungkannya dipermukaan. Gelombang laut yang terus mengalun dan berirama bolak-balik dalam buoy ini akan diubah menjadi gerakan harmonis listrik

Sekilas bila dilihat dari bentuknya, buoy ini mirip dengan dinamo sepeda. Bentuknya silindris dengan perangkat penghasil listrik pada bagian dalamnya. Buoy di apungkan di permukaan laut dengan posisi sebagian tenggelam dan sebagian lagi mengapung.

Kuncinya, terdapat pada perangkat elektrik yang berupa koil (kuparan yang mengelilingi batang magnet di dalam buoy). Saat ombak mencapai pelampung, maka pelampung tersebut akan bergerak naik dan turun secara relatif terhadap batang magnet sehingga bisa menimbukan beda potensial dan listrik dibangkitkan. Oregon State University (OSU).

3. Manfaat

Annette von Jouanne, teknisi dari Oregon State University (OSU). menuturkan dalam percobaan sistem ini diletakkan kurang lebih satu atau dua mil laut dari pantai. Kondisi ombak yang cukup kuat dan mengayun dengan gelombang yang lebih besar akan menghasilkan listrik dengan tegangan yang lebih tinggi. Berdasarkan hasil penelitian Universitas Oregon, setiap pelampung mampu menghasilkan daya sebesar 250 kilowatt

Dibandingkan dengan energi angin atau matahari, energi gelombang laut kerapatannya jauh lebih tinggi. Peneliti yang sama dari OSU, Alan Wallace menyebutkan penyediaan energi gelombang ini dengan hanya 200 buoy yang diapungkan, satu buah pelabuhan atau kota besar seperti Portland sudah dapat memanfaatkan energinya dengan sangat melimpah tanpa harus menarik bayaran.

Peneliti percaya jika hasil penelitian tersebut benar-benar di optimalkan di sepanjang pantai, seluruh energi listrik di dunia sudah bisa terpenuhi. ”Jumlah ini ditaksir hanya mengambil 0,2 persen energi pantai,” kata Alan. Keyakinannya semakin lebih diperkuat dengan efisiensi penghasilan energi yang tinggi dan besar, energi gelombang laut ini bisa menjadi energi utama pengganti energi sekarang.

Di samping nilai ekonomis yang cukup menjanjikan ada hal-hal lain yang dapat memberikan keuntungan di bidang lingkungan hidup. Energi ini lebih ramah lingkungan, tidak menimbulkan polusi suara, emisi CO2, maupun polusi visual dan sekaligus mampu memberikan ruang kepada kehidupan laut untuk membentuk koloni terumbu karang di sepanjang jangkar yang ditanam di dasar laut. Pada kasus-kasus seperti ini biasanya lebih menguntungkan karena ikan dan binatang laut selalu lebih banyak berkumpul.

Penempatan buay dengan ukuran yang tidak terlalu besar juga tidak mengganggu pelayaran. Rata-rata dengan besar buoy kurang dari dua meter, kapal besar atau kecil bisa melihat objek tersebut dan dapat menghindarinya.

Bantalan Rel


Bantalan rel adalah landasan tempat rel bertumpu dan diikat dengan penambat rel.

Fungsi bantalan adalah:

  1. Mengikat rel, sehingga lebar sepur tetap terjaga
  2. Mendistribusikan beban dari rel ke balas (gaya vertikal)
  3. Stabilitas ke arah luar jalan rel, dengan mendistribusikan gaya longitudinal dan lateral dari rel ke balas.
  4. Jenis Bantalan

Jenis bantalan yang banyak dipakai perkeretaapian adalah:

Bantalan kayu

Bantalan kayu digunakan pada jalan rel, karena bahannya mudah didapat dan mudah dibentuk.

Secara umum, syarat bahan bantalan kayu adalah utuh dan padat, tidak bermata, tidak ada lubang bekas ulat dan tidak ada tanda-tanda mulai lapuk, kadar air maksimum 25%. Bantalan kayu harus terbuat dari kayu mutu A, dengan kelas kuat I atau II dan kelas awet I atau II.

Ukuran bantalan kayu, dengan toleransinya adalah sebagai berikut:

Bantalan kayu jalan lurus            : Panjang         : L        = 2000 (+40, -20) mm

Lebar              : b        = 220 (+20, -10) mm

Tinggi             : t         = 130 (+10, -0) mm

Bantalan kayu jembatan  : Panjang         : L        = 1800 (+40, -20) mm

Lebar              : b        = 220 (+20, -10) mm

Tinggi             : t         = 200 (+10, -0) mm

Bantalan kayu pada bagian tengah maupun bagian bawah rel harus mampu menahan momen maksimum sebesar:

Kelas kayu Momen maksimum (Kg-m)
I 800
II 530

Perencanaan dimensi bantalan, sepenuhnya memakai teori tegangan lentur, dengan momen lentur dihitung berdasarkan teori balok berhingga di atas tumpuan elastis.

Jika penampang persegi, maka:

Momen maksimum yang dapat dipikul, dihitung berdasarkan tegangan ijin lentur kayu, yaitu:

Kelas I : σlt = 125 kg/cm2

Kelas II           : σlt = 83 kg/cm2

Kekuatan balas (tahanan balas) dalam menahan gaya sentrifugal di lengkung dan gaya tekuk akibat suhu pada pemakaian rel menerus, adalah gesekan pada sisi, bawah dan ujung bantalan.

Salah satu cara untuk memperbesar parameter tahanan balas adalah dengan memperluas permukaan bantalan yang biasa disebut anger bantalan kayu. Pemakaian angker ini, biasanya pada lalu lintas berat, lengkung dengan radius kecil dan pada pemakaian rel panjang menerus.

Kerusakan bantalan kayu lebih banyak diakibatkan karena terjadinya penurunan kekuatan akibat melapuknya kayu, beberapa kerusakan juga diakibatkan oleh tingginya beban, sehingga alat penambat kendor dan beban langsung menekan kepada kayu baik vertikal maupun lateral. Kerusakan lainnya adalah karena susutnya kayu, sehingga untuk ini perlu dipasang pelat pengaman, yang dipasang pada ujung bantalan.

Bantalan besi

Bantalan besi digunakan dalam jalan rel karena umurnya panjang dan ringan sehingga memudahkan pengangkutan dan dipasang.

Jika dilihat pada penampangnya, maka bantalan besi kurang baik stabilisasinya baik vertikal, lateral maupun longitudinal, dibandingkan bantalan kayu maupun beton. Berat sendirinya kecil dan gesekan antara permukaan bantalan dengan balas relative lebih kecil, sehingga tidak bisa dipakai untuk jalan dengan kecepatan tinggi dan pemakaian rel panjang menerus.

Untuk mengurangi timbulnya karat, bantalan besi harus selalu kering, sehingga struktur di bawahnya harus dapat meloloskan air, sedangkan pada daerah-daerah yang sulit kering, dan sering terendam misalnya di perlintasan, maka tidak boleh digunakan bantalan besi.

Pada jalur lurus, bantalan besi mempunyai ukuran:

Panjang                       : 2000 mm

Lebar atas        : 144 mm

Lebar bawah   : 232 mm

Tebal baja        : minimal 7 mm

Bantalan besi pada bagian tengah bantalan maupun pada bagian bawah rel, arus mampu menahan momen sebesar 650 kg-m. Tegangan izin bantalan besi adalah 1600 kg/cm2, sedang momen tahanan bantalan besi minimal 40,6 cm3.

Seperti halnya pada bantalan kayu, maka perencanaan dimensi bantalan, sepenuhnya memakai teori tegangan lentur, dengan momen lentur dihitung berdasarkan teori balok berhingga di atas tumpuan elastis.

Dengan persyaratan tahanan momen dan tegangan izin yang dipakai, maka beban yang dapat diterima dapat dihitung, baik beban statis, maupun beban dinamisnya, sehingga beban gandar maupun kecepatan dapat ditentukan.

Seperti dijelaskan sebelumnya, bahwa salah satu kelemahan bantalan besi adalah dalam stabilitas lateral, sehingga tidak bisa untuk pemakaian rel panjang menerus. Untuk memperbesar tahanan tersebut, maka dapt dipakai ‘anchoring device’ atau ‘safety caps’ seperti pada bantalan kayu, bisa juga dengan mengubah bentuk geometri bantalan besi.

Bantalan beton

Keuntungan pemakaian bantalan beton adalah stabilitas jalan rel lebi baik, umur lebih lama, pemeliharaan renda dan komponen-komponennya lebih sedikit. Berat sendiri bantalan beton cukup besar (160-200 kg), dapat menahan gaya vertikal, lateral dan longitudinal lebih baik, sehingga kereta api dengan tonase berat ataupun dengan kecepatan tinggi cocok menggunakan bantalan beton.

Menurut bentuk geometrinya, ada dua jenis bantalan beton yaitu:

-                Bantalan beton pratekan blok tunggal (monoblok), baik dengan proses ‘posttension’, maupun ‘pretension’.

-                Bantalan beton blok ganda (biblok).

Dari segi produksi, dikenal dua macam produksi yaitu:

-                Longline Production

-                Thosti Operation

Ide pembuatan bantalan beton pratekan bermula dari usaha untuk mengurangi retak-retak yang biasanya timbul pada bagian-bagian yang mengalami tegangan tarik. Pada bantalan beton pratekan, setelah bebannya lewat, retakan-retakan itu relatif merapat kembali karena adanya gaya tekan dari kabel-kabel pratekannya.

Ada dua cara penarikan kabel, yaitu:

-                Kabel ditarik sebelum dicor (pretension)

-                Kabel ditarik setelah dicor (post tension)

Pada proses pretension, penyaluran gaya dari kabel ke beton melalui tegangan geser antara kabel dan beton, sedangkan pada proses post tension melalui suatu sistem penjangkauan di ujung kabel, sistem penjangkauan ini biasanya dipatenkan.

Bantalan Beton Pratekan Blok Tunggal dengan Proses ‘Pretension’

1)            Ukuran bantalan

Pada jalur lurus, bantalan beton pratekan dengan proses pretension, mempunyai ukuran panjang:

Di mana:

l           = jarak antara dua sumbu vertikal rel (mm)

α          = 80 -160

Φ   = diameter kabel baja prategang (mm)

2)            Mutu campuran beton harus mempunyai kuat tekan karakteristik tidak kurang dari 500 kg/cm2, mutu baja untuk tulangan geser tidak kurang dari U-24 dan mutu baja prategang ditetapkan dengan tegangan putus minimum sebesar 17000 kg/cm2.

3)            Bantalan beton pratekan dengan proses pretension harus dapat memikul momen minimum sebagai berikut:

Bagian Momen positif (kg-m) Momen negatif (kg-m)
Bawah rel (Mr) (+1500) -750
Tengah bantalan (Mc) 660 -930 (-765)

4)            Pada setiap titik potong vertikal pada dudukan rel, tegangan minimum adalah 3,5 MPa pada kondisi pratekan awal.

5)            Gaya cabut shoulder minimum 5500 kg/buah, pada kondisi uncrack.

6)            Bentuk penampang bantalan beton arus menyerupai trapesium.

7)            Pusat berat baja prategang diusahakan sedekat mungkin dengan pusat berat beton.

8)            Perhitungan kehilangan tegangan pada gaya prategang cukup diambil sebesar 25% gaya prategang awal, kecuali jika diadakan hitungan teoritis, maka dapat diambil lain dari 25%.

Bantalan Beton Pratekan Blok Tunggal dengan Proses ‘Posttension’

1)            Ukuran bantalan

Pada jalur lurus, bantalan beton pratekan dengan proses posttension, mempunyai ukuran panjang:

Di mana:

l           = jarak antara dua sumbu vertikal rel (mm)

γ    = panjang penyaluran, daerah regulasi tegangan, yang tergantung kepada angker yang dipakai

2)            Mutu campuran beton harus mempunyai kuat tekan karakteristik tidak kurang dari 500 kg/cm2, mutu baja untuk tulangan geser tidak kurang dari U-24 dan mutu baja prategang ditetapkan dengan tegangan putus minimum sebesar 17000 kg/cm2.

3)            Bantalan beton pratekan dengan proses pretension harus dapat memikul momen minimum sebagai berikut:

Bagian Momen positif (kg-m) Momen negatif (kg-m)
Bawah rel (Mr) (+1500) -750
Tengah bantalan (Mc) 660 -930 (-765)

4)            Pada setiap titik potong vertikal pada dudukan rel, tegangan minimum adalah 3,5 MPa pada kondisi pratekan awal.

5)            Gaya cabut shoulder minimum 5500 kg/buah, pada kondisi uncrack.

6)            Bentuk penampang bantalan beton arus menyerupai trapesium.

7)            Pusat berat baja prategang diusahakan sedekat mungkin dengan pusat berat beton.

8)            Perhitungan kehilangan tegangan pada gaya prategang cukup diambil sebesar 20% gaya prategang awal, kecuali jika diadakan hitungan teoritis, maka dapat diambil lain dari 20%.

9)            Pusat berat baja prategang harus selalu terletak pada daerah galih sepanjang tubuh bantalan.

Perencanaan Bantalan Beton Pratekan

Momen lentur yang terjadi pada bantalan akan menyebabkan terjadinya tegangan tarik dan tekan, tegangan izin tarik beton sangat rendah, maka untuk menjadikan tegangan tarik yang bekerja tetap di bawah tegangan izin tarik, maka pada balok diberikan gaya tekan, sehingga dapat dihitung dengan persamaan:

Gaya tekan N dihasilkan oleh kabel yang ditarik lebih dahulu sehingga kabel bertambah panjang, dan apabila dilepas akan berusaha memendek yang ditahan oleh beton, sedangkan M dihitung berdasarkan teori balok di atas tumpuan elastis.

Kehilangan Tegangan (Prestressing Loose)

Bermacam-macam kejadian fisik menyebabkan gaya tekan N yang bekerja pada beton menjadi lebih kecil dari gaya P yang ditegangkan. Berkurangnya gaya tekan ini disebut kehilangan tegangan dan umumnya disebabkan oleh perpendekan elastis, rangkak beton, susut beton, dan relaksasi baja.

Bantalan Beton Biblok

-          Pada jalur lurus, satu bantalan blok ganda mempunyai ukuran sebagai berikut:

Panjang                      : 700 mm

Lebar              : 300 mm

Tinggi rata-rata           : 200 mm

-          Pada bagian jalur lain, dengan pelebaran sepur, panjang batang penghubungnya diatur atau komponen penambatnya diatur.

-          Mutu campuran beton harus mempunyai kuat tekan karakteristik minimal 385 kg/cm2, mutu baja tulangan lentur minimal U-32, dan mutu baja penghubung minimal U-32.

-          Panjang batang penghubung harus dibuat sedemikian rupa, sehingga cukup untuk meletakkan angker penambat.

Pengujian

Pada akhirnya kekuatan bantalan dalam menerima beban harus dibuktikan di lapangan, dan sebelum ini dilakukan diperlukan uji laboratorium, yang meliputi:

-          Uji beban statis

-          Uji cabut

-          Uji dinamis

Konstruksi Penahan Anjlogan

Dalam mengatasi anjlognya roda kendaraan rel, maka dipasang rel pengaman, sehingga jika roda anjlog, maka tidak akan bergerak jauh, sehingga tidak akan fatal. Fungsi utama lainnya untuk mencegah keausan rel, jika dipasang pada jalan lengkung dan pada rel dalam maka pergerakan flens roda rel luar akan terhambat gerakan flens roda rel dalam, sehingga keausan rel luar akan berkurang.

Slab-track

Adalah bantalan yang langsung menjadi satu dengan badan jalan yang dicor dalam bentuk slab. Pengerjaan harus sangat teliti untuk mendapatkan kualitas penggunaan yang nyaman.

Investasi untuk pembangunan lintasan dengan bantalan slab lebih besar dari bantalan beton atau baja tetapi biaya perawatannya jauh lebih rendah.

Digunakan untuk membangun lintasan kereta api cepat, lintasan yang arus lalu lintas kereta apinya tinggi.

Pemilihan jenis bantalan umumnya ditentukan oleh karakteristik beban, umur rencana, harga bantalan serta kondisi tanah dasarnya.

Sungai


Sungai adalah bagian permukaan bumi yang letaknya lebih rendah dari tanah disekitarnya dan menjadi tempat mengalirnya air tawar menuju ke laut, danau,rawa, atau ke sungai yang lain

Karateristik dan Jenis Sungai di Indonesia dan dunia

  • Berdasarkan sumber airnya air sungai dibedakan menjadi tiga macam :
  1. Sungai Hujan, adalah sungai yang airnya berasal dari air hujan atau sumber mata air. Contohnya adalah sungai-sungai yang ada dipulau Jawa dan Nusa Tenggara.
  2. Sungai Gletser, adalah sungai yang airnya berasal dari pencairan es. Contoh Sungai yang airnya murni dari pencairan es saja (ansich) pada bagian hulu sungai Gangga di India (yang berhulu di peg.Himalaya) dan hulu sungai Phein Jerman (yang Berhulu di Peg.Alpen)  dapat dikatakan sebagai contoh jenis sungai ini.
  3. Sungai Campuran, adalah sungai yang airnya berasal dari pencarian es (gletser) dari hujan, dan sumber mata air. Contoh sungai jenis ini adalah Sungai Digul dan Sungai Mamberano di Papua (Irian Jaya).
  • Berdasarkan  debit airnya (volume airnya), sungai dibedakan menjadi :
  1. Sungai Permanen, adalah sungai yang debit airnya sepanjang tahun relative tetap. Contoh Sungai Kapuas, Kahayan, Barito dan Mahakam Di Kalimantan. Sungai Musi, Batanghari dan Indragiri di Sumatera.
  2. Sungai periodik, adalah sungai yang pada musin hujan airnya banyak sedangkan pada musim kemarau airnya kecil. Contoh sungai ini banyak dipulau Jawa seperti Bengawan Solo, sungai Opak, Sungai Progo, Sungai Code, dan Sungai Brantas.
  3. Sungai Episodik, adalah Sungai yang pada musim kemarau airnya kering dan pada musim hujan airnya banyak. Contoh : Sungai kalada dipulau Sumba.
  4. Sungai Ephemeral, adalah sungai yang ada airnya hanya pada saat musim hujan, pada musim hujan airnya belum tentu banyak.
  • Berdasarkan asal kejadiannya sungai dibedakan menjadi :
  1. Sungai Konsekuen, adalah sungai yang airnya mengalir mengikuti arah lereng awal.
  2. Sungai Subsekuen atau strike valley, adalah sungai yang aliran airnya mengikuti strike batuan.
  3. Sungai Obsekuen, adalah sungai yang aliran airnya berlawanan arah dengan sungai konsekuen atau berlawanan arah dengan kemiringan lapisan batuan serta bermuara ke sungai subsekuen.
  4. Sungai Resekuen, adalah sungai yang airnya mengalir mengikuti arah kemiringan lapisan batuan  dan bermuara di sungai subsekuen.
  5. Sungai Insekuen, adalah sungai yang mengalir tanpa dikontrol oleh struktur geologi.
  • Berdasarkan Struktur Geologinya sungai dibedakan menjadi :
  1. Sungai Anteseden, adalah sungai yang tetap mempertahankan arah aliran airnya walaupun ada struktur geologi (batuan ) yang melintang ,hal ini karena kuatnya arus sehingga mampu menembus batuan yang merintangi.
  2. Sungai Superposed, adalah sungai yang melintang, struktur dan prosesnya dibimbing oleh lapisan batuan yang menutupinya.
  • Berdasarkan pola aliranya sungai dibedakan menjadi :
  1. Dendritik, adalah pola  aliran yang tidak teratur, pola lairanya seperti pohon, dimana sungai induk memperoleh aliran dari anak sungainya .
  2. Trellis, adalah pola aliran yang menyirip seperti daun.
  3. Rektanguler, adalah pola aliran yang membentuk sudut siku-siku atau hampir siku-siku 90 ”.
  4. Pinate, adalah pola aliran dimana muara-muara anak sungainya membentuk sudut lancip.
  5. Anular, adalah pola aliran sungai yang membentuk lingkaran.

Permasalahan serta penanggulangannya pada sungai-sungai yang ada di Indonesia :

  1. Di Indonesia, pentingnya konservasi tanah dan air pada satuan sistem DAS mulai disadari setelah terjadi banjir besar Bengawan Solo tahun 1966. Kesadaran tersebut ditindaklanjuti dengan upaya penanggulangan pada skala luas melalui Proyek Penghijauan Departemen Pertanian 001 pada tahun 1969. Sistem pengelolaan DAS untuk mendukung pelaksanaan konservasi tanah diformulasikan pada tahun 1972 melalui proyek Upper Solo Watershed Management and Upland Development Project (TA INS/72/006). Konservasi tanah diartikan sebagai penempatan setiap bidang tanah pada cara penggunaan yang sesuai dengan kemampuan tanah tersebut dan memperlakukannya sesuai dengan syarat-syarat yang diperlukan agar tidak terjadi kerusakan tanah (Arsyad, 2000).
  2. Pengelolaan DAS dapat menghasilkan dampak positif berupa produksi pertanian, hasil hutan, peternakan, rekreasi, air dan sebagainya. Selain itu pengelolaan DAS dapat pula menghasilkan efek negatif berupa erosi, sedimentasi, kehilangan unsur hara, longsor, dan sebagainya. Penurunan pada dampak negatif pengelolaan DAS akan meningkatkan output. Apabila dampak positif yang dapat diperoleh dari pengelolaan DAS lebih besar dibandingkan dengan dampak negatifnya, maka pengelolaan DAS tersebut memberikan manfaat bersih yang positif. Jadi, tujuan pengelolaan DAS adalah untuk memaksimumkan manfaat sosial ekonomi bersih pada kegiatan penggunaan lahan di dalam DAS. Pengelolaan DAS yang baik membutuhkan adanya jejaring kerja yang baik antar institusi pengelola SDA di DAS dalam suatu kerangka kerja yang disepakati bersama. Konsensus akan kerangka kerja tersebut perlu dibangun dari seluruh pihak yang terkait.
  1. Pembukaan lahan secara besar-besaran menyebabkan air hujan langsung mengalir ke sungai sehingga menyebabkan terjadinya banjir pada daerah sekitar sungai.
  2. Penambangan pasir dan kerikil secara ilegal menyebabkan terjadinya erosi pada tebing-tebing sumgai, pendangkalan sungai, dan pelebaran sungai.
  3. Pembuangan limbah/sampah ke sungai yang menyebabkan terjadinya polusi, banjir, dan menimbulkan sumber penyakit, pencemaran seperti ini umumya terjadi diseluruh kota-kota besar yang ada di Indonesia.
  4. Banjir luapan sungai yang disebabkan oleh curah hujan yang tinggi dimana kedatangannya secara perlahan, diawali hujan yang  turun secara periodik mengikuti musim hujan serta dapat dipengaruhi oleh aktivitas manusia. Contohnya : Banjir yang melanda tiga kecamatan di Kabupaten Tapanuli Selatan, Sumatera Utara (Sumut), diperkirakan menyebabkan kerugian sekitar Rp 22 miliar. Jumlah itu bersumber dari kerusakan rumah penduduk, pertanian, jembatan dan sarana sosial lainnya.
  5. Banjir pasang surut yang disebabkan oleh pasang surut pada daerah pasang surut yang datang secara periodik mengikuti pola pasamg surut dan berkaitan dengan subsiden.
  6. Dalam ekspedisi Bengawan Solo Kompas 2007 terdapat beberapa masalah yang ditemukan pada sungai Bengawan Solo antara lain :

-          Erosi yang terjadi sejak hulu hingga hilir, pada musim hujan air sudah sangat keruh sejak dari hulu dan terdapat material dari tebing yang tersuspensi dalam air tersebut, sedangkan pada musim kemarau air terlihat lebih jernih, tetapi material tersuspensi tetap ada.

-          Terjadi sedimentasi yang parah di Bendungan Serbaguna Wonogiri (Waduk Gajah Mungkur) dan  Bendung Colo, Sukoharjo.

-          Maraknya penambangan pasir yang meninggalkan lubang-lubang besar di dalam sungai menyebabkan ketidakstabilan tebing yang memperparah longsor serta bangunan-bangunan di sekitarnya seperti jembatan yang terancam ambruk.

-          Pendangkalan sungai, waduk, dan bendung karena sedimentasi ini selanjutnya menyebabkan banjir di lembah Bengawan Solo.

-          Pencemaran akibat sampah dan limbah lainnya baik yang bersifat organik ataupun anorganik, membuat air terlihat berbusa dan berbau selepas Bendung Colo, Sukoharjo.

-          Buruknya kualitas air sungai akibat pencemaran tidak memenuhi syarat oleh Intalasi Pengolahan Air minum (IPA) karena dapat berdampak buruk pada kesehatan manusia.

-          Akibat tercemarnya pada muara Bengawan Solo, vegetasi mangrove di muara tersebut sangat kurang, padahal muara itu adalah tempat pemijahan ikan.

  1. Permasalahan banjir yang terus menerue melanda Ibu Kota kita yaitu Jakarta. Banjir akibat luapan sungai Ciliwung yang tidak sanggup menampung air yang berasal dari daerah tangakapan sungai yang alirannya berasal dari Bogor, selain itu badan sungai Ciliwung semakin menyempit karena pada daerah hulu ataupun hilirnya sudah dipenuhi oleh pemukiman penduduk, baik yang berdiri dipinggir sungai ataupun perumahan disekitarnya.

Solusinya adalah :

Direktur Tata Ruang dan Perumahan Bappenas Salysra Widya mengutarakan, permasalahan egoisme wilayah dalam menyusun langkah mengatasi banjir dapat dijembatani oleh pemerintah pusat. Jakarta, Bogor, Depok, dan Tangerang dapat duduk bersama dengan pemerintah pusat untuk merealisasikan ide rekayasa sungai dan pembatasan peralihan penggunaan lahan di kawasan daerah resapan air. Namun, Pemprov DKI Jakarta perlu memberikan kompensasi tertentu kepada pemerintah-pemerintah daerah yang bersangkutan agar mereka tetap dapat memperoleh PAD jika menjalankan rencana itu. Dengan demikian, semua daerah saling diuntungkan meskipun Jakarta harus mengeluarkan dana besar untuk itu.

Solusi di hulu harus berkesinambungan, antara pembatasan penggunaan lahan, reboisasi intensif, dan pembangunan bendungan. Jika hanya satu langkah yang dilaksanakan, langkah lain akan menjadi kurang efektif. Di hilir, selain pembuatan Banjir Kanal Timur, Firdaus mengusulkan pembuatan penampungan air bawah tanah dalam skala besar atau deep tunnel reservoir. Penampungan air bawah tanah, seperti yang diterapkan Chicago (Amerika Serikat) dan Singapura mampu menampung sekitar 200 juta meter kubik air dan dapat bertahan 125 tahun. Ide penampungan air bawah tanah adalah menampung semua limpahan air banjir dan limbah cair dari sanitasi lingkungan ke dalam bendungan bawah tanah. Air tampungan itu dapat diolah dan digunakan sebagai cadangan air baku bagi Jakarta.

Peristiwa banjir besar yang melanda kota Jakarta bulan Februari 2007 lalu tidak lantas membuat Pemprov DKI tinggal diam. Wakil Gubernur DKI Jakarta Fauzi Bowo telah melakukan persiapan-persiapan untuk mengantisipasi jika bencana banjir terjadi kembali.

Dia mengatakan upaya lain yang akan dilakukan adalah dengan mengeruk seluruh sungai yang ada di Jakarta. Untuk melakukan pengerukan ini Pemprov membutuhkan biaya sebesar Rp 1,2 triliun.
Untuk pengerukan tersebut dibutuhkan lahan sebesar 100 hektar, dengan kedalaman 2 meter. Wagub juga telah melakukan kontak dengan perwakilan Bank Dunia untuk membicarakan soal pembiayaan dan perawatan lahan tersebut.

  1. Pada kota Banjarmasin tahun 2004 terjadi  banjir yang disebabkan karena beberapa masalah, padahal sungai pada Banjarmasin itu sendiri sangat banyak sampai-sampai terdapat pasar terapung. Beberapa msalahnya sebagai berikut :

-          Perumahan serta pemukiman penduduk yang tidak lagi memperhatikan bantaran sungai, diuruk hingga 30 meter ke arah badan sungai. Bahkan banyak sungai yang hanya tinggal nama karena sudah berubah menjadi badan jalan, bangunan kantor, dan peruntukkan lainnya.

-          Permasalahan sampah yang membuat beberapa sungai menjadi mati karena aliran sungai terhambat oleh sampah.

-          Masalah kesehatan timbul karena buruknya kualitas air sungai yang sudah tidak higienis serta kumuh.

-          Permasalahan pun dapat timbul karena tata ruang kota yang kurang memperhatikan lingkungan, baik itu pencemaran udara, air serta pembuangan limbah pada badan sungai dan pembangunan yang tidak memperhatikan aliran sungai beserta hutan-hutan yang berfungsi membantu mengurangi luapan air berlebihan pada sungai.


I. Pendahuluan

Indonesia memiliki lebih dari 5.590 sungai yang sebagian besar di antaranya memiliki kapasitas tampung yang kurang memadai sehingga tidak bisa terhindar dari bencana alam banjir, kecuali sungai-sungai di Pulau Kalimantan dan beberapa sungai di Jawa. Secara umum sungai-sungai yang berasal dari gunung berapi (volcanic) mempunyai perbedaan slope dasar sungai yang besar antara daerah hulu (upstream), tengah (middlestream) dan hilir (downstream) sehingga curah hujan yang tinggi dan erosi di bagian hulu akan menyebabkan jumlah sedimen yang masuk ke sungai sangat tinggi. Tingginya sedimen yang masuk akhirnya menimbulkan masalah pendangkalan sungai terutama di daerah hilir yang relatif lebih landai dan rata, sehingga sering terjadi banjir di dataran rendah. Sungai-sungai tersebut dikelompokkan menjadi 90 (sembilan puluh) Satuan Wilayah Sungai (SWS) yang terdiri dari 73 SWS propinsi dan 17 SWS pusat yang berlokasi dilintas propinsi.

Permasalahan yang dihadapi dalam pengembangan dan pengelolaan sungai, meliputi: (i) ketidakjelasan peran dan batasan wewenang antara kabupaten, kota, propinsi, dan pusat dalam penanganan, pengelolaan dan pembiayaan sungai; (ii) kecenderungan peningkatan potensi konflik pemanfaatan air di daerah dan wilayah sungai; (iii) tidak terkendalinya penambangan galian c (pasir) di badan sungai sehingga menurunkan fungsi bangunan pengambilan air; (iv) sedimentasi tinggi akibat rusaknya daerah hulu/catchment area; (v) makin cepatnya penurunan kapasitas pengaliran air sungai dan bangunan pengendali banjir; (vi) makin besarnya perbedaan aliran dasar sungai pada musim hujan dan musim kemarau (Qmax-Qmin); (vii) makin menurunnya kualitas air sungai, khususnya di daerah aliran tengah dan hilir; (viii) tidak terkendalinya permukiman penduduk di daerah bantaran sungai sehingga meningkatkan risiko banjir; (ix) belum memadainya database sungai.

II. Hidrolika Sungai

Sungai atau saluran terbuka menurut Triatmodjo (1996:103) adalah saluran dimana air mengalir dengan muka air bebas. Pada saluran terbuka, misalnya sungai (saluran alam), variabel aliran sangat tidak teratur terhadap ruang dan waktu. Variabel tersebut adalah tampang lintang saluran, kekasaran, kemiringan dasar, belokan, debit aliran dan sebagainya.

Tipe aliran saluran terbuka menurut Triatmodjo (1996:104) adalah turbulen, karena kecepatan aliran dan  kekasaran dinding relatif besar. Aliran melalui saluran terbuka akan turbulen apabila angka Reynolds Re > 1.000, dan laminer apabila  Re < 500. Aliran melalui saluran terbuka dianggap seragam (uniform) apabila berbagai variabel aliran  seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan, dan debit pada setiap tampang saluran terbuka adalah konstan. Aliran melalui saluran terbuka disebut tidak seragam atau berubah (non uniform flow atau  varied flow), apabila variabel aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan di sepanjang saluran tidak konstan. Apabila  perubahan aliran terjadi pada jarak yang pendek maka disebut aliran berubah cepat, sedang apabila terjadi pada jarak yang panjang disebut aliran berubah tidak beraturan. Aliran disebut mantap apabila variabel aliran di suatu titik seperti kedalaman dan kecepatan tidak berubah terhadap waktu, dan apabila berubah terhadap waktu disebut aliran tidak mantap. Selain itu aliran melalui saluran terbuka juga dapat dibedakan menjadi aliran sub kritis (mengalir) jika Fr <1, dan super kritis (meluncur) jika Fr >1. Diantara kedua tipe tersebut aliran adalah kritis ( Fr =1).

III. Bentuk Daerah Aliran Sungai (DAS)

Bentuk DAS akan berpengaruh pada banyaknya dan kecepatan aliran air berkaitan dengan kemungkinan terjadinya variabilitas pada sifat-sifat tanah, kemiringan, topografi, vegetasi serta sistem drainase yang ada. Secara umum bentuk DAS dapat di golongkan ke dalam tiga bentuk (Sudarsono dan Takeda, 1980) yaitu: (i) sempit memanjang dengan sistem percabangan sungai tersusun seperti  bulu burung, (ii) melebar (membulat atau persegi empat) dengan sistem percabangan akan terpusat pada tempat-tempat tertentu, dan (iii) segi tiga dengan sistem percabangan sungai yang juga akan terpusat di dekat out-let. Pada DAS yang berbentuk sempit memanjang, sedimen yang tinggi juga akan merusak sarana dan fasilitas  irigasi dan instalasi air minum yang ada. Sedimentasi juga akan mendangkalkan sungai dan waduk. Kapasitas tampung sungai dan waduk akan berkurang dan kemampuan transportasi sungai juga terhambat.

IV. Transpor Sedimen

Gerusan yang terjadi pada suatu sungai terlepas  dari ada dan tidaknya bangunan sungai selalu berkaitan dengan peristiwa transpor sedimen. Transpor sedimen merupakan suatu  peristiwa terangkutnya material dasar sungai yang terbawa aliran sungai. Kironoto (1997) dalam Mira (2004:13), menyebutkan bahwa akibat adanya aliran air timbul gaya-gaya aliran yang bekerja pada material sedimen. Gaya-gaya tersebut mempunyai kecenderungan untuk menggerakkan/ menyeret material sedimen. Untuk material sedimen kasar (pasir dan batuan / granuler), gaya untuk melawan gaya-gaya aliran tersebut tergantung dari besar butiran sedimen. Untuk material sedimen halus yang mengandung fraksi lanau (silt) atau lempung (clay) yang cenderung bersifat kohesif, gaya untuk melawan gaya-gaya aliran tersebut lebih disebabkan kohesi daripada berat material (butiran) sedimen.

V. Muara Sungai (Estuaria)

Estuaria adalah perairan yang semi tertutup yang berhubungan bebas dengan laut, sehingga air laut dengan salinitas tinggi dapat bercampur dengan air tawar (Pickard, 1967). Kombinasi pengaruh air laut dan air tawar tersebut akan menghasilkan suatu komunitas yang khas, dengan kondisi lingkungan yang bervariasi, antara lain 1. tempat bertemunya arus sungai dengan arus pasang surut, yang berlawanan menyebabkan suatu pengaruh yang kuat pada sedimentasi, pencampuran air, dan ciri-ciri fisika lainnya, serta membawa pengaruh besar pada biotanya. 2. pencampuran kedua macam air tersebut menghasilkan suatu sifat fisika lingkungan khusus yang tidak sama dengan sifat air sungai maupun sifat air laut. 3. perubahan yang terjadi akibat adanya pasang surut mengharuskan komunitas mengadakan penyesuaian secara fisiologis dengan lingkungan sekelilingnya. 4. tingkat kadar garam di daerah estuaria tergantung pada pasang-surut air laut, banyaknya aliran air tawar dan arus-arus lain, serta topografi daerah estuaria tersebut.

Secara umum estuaria mempunyai peran ekologis penting antara lain : sebagai sumber zat hara dan bahan organik yang diangkut lewat sirkulasi pasang surut (tidal circulation), penyedia habitat bagi sejumlah spesies hewan yang bergantung pada estuaria sebagai tempat berlindung dan tempat mencari makanan (feeding ground) dan sebagai tempat untuk bereproduksi dan/atau tempat tumbuh besar (nursery ground) terutama bagi sejumlah spesies ikan dan udang. Perairan estuaria secara umum dimanfaatkan manusia untuk tempat pemukiman, tempat penangkapan dan budidaya sumberdaya ikan, jalur transportasi, pelabuhan dan kawasan industri (Bengen, 2004).

Aktifitas yang ada dalam rangka memanfaatkan potensi yang terkandung di wilayah pesisir, seringkali saling tumpang tindih, sehingga tidak jarang pemanfaatan sumberdaya tersebut justru menurunkan atau merusak potensi yang ada. Hal ini karena aktifitas-aktifitas tersebut, baik secara langsung maupun tidak langsung, mempengaruhi kehidupan organisme di wilayah pesisir, melalui perubahan lingkungan di wilayah tersebut. Sebagai contoh, adanya buangan baik dari pemukiman maupun aktifitas industri, walaupun limbah ini mungkin tidak mempengaruhi tumbuhan atau hewan utama penyusun ekosistem pesisir di atas, namun kemungkinan akan mempengaruhi biota penyusun lainnya. Logam berat, misalnya mungkin tidak berpengaruh terhadap kehidupan tumbuhan bakau (mangrove), akan tetapi sangat berbahaya bagi kehidupan ikan dan udang-udangnya (krustasea) yang hidup di hutan tersebut (Bryan, 1976).

VI. Fluvial

Proses fluvial terdiri dari gerakan sedimen dan erosi  atau endapan di sungai. Erosi oleh air bergerak terjadi dalam dua cara. Pertama, gerakan air di ranjang ini memiliki efek (Hal ini disebut sebagai tindakan hidrolik). Kedua, sedimen diangkut di sungai itu memakai tempat tidur (Abrasion) dan fragmen sendiri tanah turun menjadi lebih kecil dan lebih bundar (Gesekan).

Sedimen diangkut baik sebagai bedload (The kasar fragmen yang bergerak dekat dengan tempat tidur) dan beban yang ditangguhkan (Finer fragmen dibawa dalam air). Ada juga sebuah komponen dibawa sebagai bahan dibubarkan.

Untuk setiap ukuran butir ada kecepatan tertentu di mana butir mulai bergerak, yang disebut Entrainment kecepatan. Namun butir akan terus diangkut bahkan jika kecepatan turun di bawah kecepatan entrainment akibat berkurangnya (atau dihapus) gesekan antara butir dan sungai tempat tidur. Akhirnya akan jatuh kecepatan cukup rendah untuk butir yang akan didepositkan. Hal ini diperlihatkan oleh Kurva hjulstrom. Sebuah sungai terus mengambil dan menjatuhkan partikel padat batu dan tanah dari tempat tidur di seluruh panjangnya. Mana aliran sungai cepat, lebih partikel mengambil daripada menjatuhkan. Mana aliran sungai lambat, lebih partikel yang dijatuhkan daripada mengambil. Daerah di mana lebih partikel yang dijatuhkan disebut dataran aluvial atau banjir, dan partikel menjatuhkan disebut aluvium.

Bahkan sungai kecil membuat endapan aluvial, tetapi di dataran banjir dan delta-delta sungai yang besar besar, secara geologis-endapan aluvial yang signifikan ditemukan.

Jumlah materi yang dibawa oleh sungai besar sangat besar. Nama-nama dari banyak sungai yang berasal dari warna bahwa masalah yang diangkut memberikan air. Sebagai contoh, Huang He di Cina adalah secara harfiah diterjemahkan “Sungai Kuning”, dan Sungai Mississippi di Amerika Serikat juga disebut Big Muddy. Diperkirakan bahwa setiap tahunnya Sungai Mississippi membawa 406 juta ton endapan ke laut,Huang Dia 796 juta ton, dan Sungai Po di Italia 67 juta ton.

VII. Karakteristik Daerah Aliran Sungai (DAS)

Data yang diperlukan dalam penyusunan Karakteristik DAS diambil dari data yang telah ada (data sekunder) dan dilengkapi data yang dirasa masih kurang dalam rangka mendukung analisis pemahaman dan pengetahuan mengenai Karakteristik DAS yang diteliti. Data data yang diperlukan dalam rangka penyusunan Karakteristik DAS terdiri dari :

Morphologi DAS yang meliputi :

a. Bentuk DAS.

b. Relief/ topografi/ land form.

c. Bentuk drainase ( drainage pettern ).

Morphometri DAS yang Meliputi :

a. Kepadatan drainase ( drainage density ).

b. Keliling DAS.

c. Kemiringan DAS.

d. Gradien sungai utama.

e. Panjang sungai utama.

f. Perbedaan tinggi maksimum.

Hidro- orologi DAS :

a. Debit sungai.

b. Curah Hujan.

c. Erosi.

d. Kandungan lumpur.

Geologi :

a. Jenis batuan induk yang dominan.

b. Jenis mineral batuan dan mineral

c. Penyebaran jenis batuan dan mineral

Tanah :

a. Jenis Tanah.

b. Asosiasi tanah.

c. Sifat fisik dan kimia tanah.

Penutupan lahan :

a. Penutupan lahan masa lalu ( > 5 tahun )

b. Penutupan lahan saat ini ( < 5 tahun )

Sosial Ekonomi dan Sosial budaya masyarakat :

a. Demografi penduduk.

b. Sosial masyarakat ( tingkat pendidikan, kelembagaan dll. )

c. Ekonomi masyarakat ( mata pencaharian, tingkat pendapatan ) .

d. Budaya masyarakat ( adat istiadat, kebiasaan dll. ).

VIII. Klasifikasi Karakteristik DAS

Karakteristik yang telah dijelaskan sebelumnya dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

Geometri : Panjang ( hulu hilir sungai induk)

Morphometri : Lebar L/P, Luas( DAS, genangan/ sawah/ rawa/ danau menentukan volume sedimen yang mengalir ke outlet), sistem drainase/ kerapatan alur sungai, kelerengan DAS hulu – tengah – hilir (m/Km)

Pola Aliran : Dendritik, radial, retangular, trelis.

Bentuk DAS : Memanjang, radial, paralel, komplek.

Iklim : Curah hujan, suhu, kelembaban, Etp/ evapotranspirasi/ harian/ bulanan.

Landform System/ Unit Geologi/ Rock : Aluvial/ plain/ hills/ mountain/ lahar

Geomorphologi : Kondisi per Sub DAS/ order2- luas sebaran geologinya.

Soil Type/Group : Kondisi fisik dan kimia tanah.

Slope : Kelerengan per Sub DAS.

Erosion Type : Sheet, rill, gully.

Land Cover : Kawasan hutan, luar kawasan hutan ( pertanian, perkebunan, industri, perladangan berpindah, pemukiman/ perkotaan/ pedesaan, penggunaan lainnya).

Sosial Ekonomi : Populasi/jenis kelamin, kepadatan, pertumbuhan, angkatan kerja, mata pencaharian per Sub DAS, tingkat pendapatan, kepemilikan lahan/ land status, sarana/ prasarana/ pendidikan/ perekonomian/ sosial.

Kelembagaan : Instansi yang ada, kelompok tani, Instansi lain yang terkait.

Tata Air : Tinggi muka air sungai, debit aliran sungai, kandungan lumpur/ sedimen.

IX. Teori tentang Karakteristik dan Variabel DAS

Karakteristik dan variabel Daerah Aliran Sungai meliputi beberapa variabel yang dapat diperoleh melalui pengukuran langsung, data sekunder, peta dan dari data penginderaan jauh. Data meteorologi/ klimatologi diperoleh dari data sekunder. Disamping itu diperlukan pengamatan dan pengukuran di lapangan bagi data yang membutuhkan ketelitian geometris yang tinggi. Seyhan (1977) menyatakan bahwa karakteristik DAS dikelompokkan menjadi 2 (dua) katagori yaitu :

  1. Faktor lahan (Ground Factors) yang meliputi topografi, tanah, geologi dan geomorphologi.

2.   Vegetasi dan penggunaan lahan.

Topografi atau bentuk lahan mempunyai korelasi langsung terhadap aliran permukaan (runoff ) dan aliran air bumi, semakin tinggi kelerengan akan berpengaruh terhadap semakin besarnya aliran permukaan (runoff) dan aliran air bumi. Tanah, geologi dan geomorphologi dari suatu DAS, berfungsi sebagai faktor kontrol terhadap besar kecilnya infiltrasi, kapasitas penahan air dan aliran air bumi, sedangkan vegetasi dan penggunaan lahan berfungsi sebagai penghambat, penyimpan dan pengatur aliran permukaan dan infiltrasi. Menurut Seyhan (1977) sistem Daerah Aliran Sungai (watershed) dapat diamati melalui 3 (tiga) tahapan utama yaitu :

1. Sistem Input ( precipitation).

2. Sistem struktur kerja dalam DAS ( operation of the watershed )

3. Sistem output ( runoff )

Avery (1975) dan Seyhan (1977) menyatakan bahwa karakteristik fisik (physical characteristic) dari suatu Daerah Aliran Sungai ( DAS ) terdiri dari :

1. Luas ( Area )

Luas DAS dapat diukur pada potret udara, peta topografi atau dengan peta – peta planimetri yang telah didelineasi batas batas yang akan diukur luasnya, dengan menggunakan planimeter atau dot grid atau dengan fasilitas komputer GIS.

2. Bentuk ( Shape )

Bentuk DAS mempunyai pengaruh pada pola aliran sungai dan ketajaman puncak discharge banjir. Bentuk daerah aliran sungai ini sulit untuk dinyatakan secara kuantitatif. Dengan membandingkan konfigurasi basin, dapat dibuat suatu indeks yang didasarkan pada derajat kekasaran atau circularity  dari DAS.

3. Lereng ( Slope )

Kecepatan dan tenaga erosif dari overland flow sangat dipengaruhi oleh tingkat kelerengan lapangan. Untuk mengukur lereng dapat dilakukan dengan menggunakan alat Abney Level atau clinometer. Pada potret udara pengukuran lereng dapat dilakukan dengan menggunakan slope meter atau dengan mencari beda tinggi dengan paralaks meter.

4. Ketinggian ( Elevation ) DAS

Elevasi rata rata dan variasi ketinggian pada suatu DAS merupakan faktor penting yang berpengaruh terhadap temperatur dan pola hujan, khususnya pada daerah daerah dengan topografi bergunung. Ketinggian suatu tempat dapat diketahui dari peta topografi, diukur dilapangan atau melalui foto udara, jika terdapat salah satu titik kontrol sebagai titik ikat. Hubungan antara elevasi dengan luas DAS dapat dinyatakan dalam bentuk hipsometrik (Hypsometric Curve).

5. Orientasi DAS (Aspect)

Transpirasi, evaporasi dan faktor – faktor yang berpengaruh pada jumlah air yang tersedia untuk aliran sungai, seluruhnya dipengaruhi oleh orientasi umum atau arah dari DAS. Orientasi DAS secara normal dinyatakan dalam derajat azimuth atau arah kompas seperti arah utara, timur laut, timur dan sebagainya. Tanda arah anak panah yang menunjukkan arah DAS dapat dipakai sebagai muka DAS (faces). Arah aliran sungai utama dapat juga dipakai sebagai prtunjuk umum orientasi DAS. LEE (1963) menyatakan bahwa arah DAS dapat dinyatakan sebagi azimuth dari garis utara searah jarum jam.

6. Jaringan Sungai ( Drainage network )

Pola aliran atau susunan sungai pada suatu DAS merupakankarakteristik fisik setiap drainase basin yang penting karena pola aliran sungai mempengaruhi efisiensi sistem drainase serta karakteristik hidrografis dan pola aliran menentukan bagi pengelola DAS untuk mengetahui kondisi tanah dan permukaan DAS khususnya tenaga erosi.

7. Pola Aliran ( Drainage Pattern )

Bentuk pola aliran (drainage pattern) ada bermacam – macam yang masing – masing dicirikan oleh kondisi yang dilewati oleh sungai tersebut. Bentuk pola aliran yang biasa dijumpai ada delapan jenis yaitu :

-  Dendritik.

-  Paralel.

-  Trelis.

-  Rectangular.

-  Radial.

-  Annural.

-  Multibasional.

-  Contorted.

Bentuk pola aliran pada sebagian besar sungai sungai di Indonesia adalah dendritik dengan kondisi yang berbeda beda menurut batuannya.

Batuan limestone dan shale teranyam bertopografi solusional dapat memiliki pola aliran dendritik. Pada topografi dengan lereng seragam, pola aliran yang terbentuk adalah dendritik medium, sedang pada topografi berteras kecil, pola lairan dendritik yang terbentuk adalah dendritik halus.

8. Kerapatan Pengaliran ( Drainage Density )

Metode kuantitatif lain dalam jaringan sungai suatu DAS adalah penentuan kerapatan aliran (drainage density). Lynsley (1949) menyatakan bahwa jika nilai kepadatan aliran lebih kecil dari 1 mile/mile2 (0,62 Km/ Km2), DAS akan mengalami penggenangan, sedangkan jika nilai kerapatan aliran lebih besar dari 5 mile/mile2 (3,10 Km/Km2), DAS sering mengalami kekeringan.

9. Evapotranspirasi

Disamping karakteristik DAS yang telah disebutkan diatas, faktor lain yang juga penting adalah cuaca dan iklim. Karakteristik ini meliputi curah hujan (presipitasi) dan unsur cuaca yang lain (temperatur udara, kelembaban relatif, angin, evaporasi dan jumlah penyinaran matahari).

10.  Pusat Gravitasi DAS

Penentuan pusat gravitasi DAS ialah dengan meletakkan grid pada seluruh DAS, kemudian dihitung secara sistematik banyaknya knot dari grid pada sumbu xi dan yi, menurut sistem koordinat x, y.

11.  Gradien Sungai

Salah satu cara menghitung gradien sungai rata rata adalah dengan slope faktor yang dikembangkan oleh Benson (1962) yaitu dengan menghitung lereng saluran antara 10 % dan 85 % jarak dari outlet.

12.  Panjang Sungai Terpanjang dan Sungai Induk

Panjang sungai terpanjang dalam DAS diukur dari outlet ke sumber asal air.

13.  Variabel Vegetasi dan Penggunaan Lahan

Vegetasi memegang peranan penting dalam proses hidrologi suatu DAS yaitu intercepting hujan yang jatung dan transpirating air yang terabsorbsi oleh akarnya . Perlakuan terhadap vegetasi diperlukan dalam analisis hidrologi tertentu. Tipe vegetasi yang dipilih tergantung pada tujuan analisis yang dilakukan, misalnya untuk pembuatan model pertanian, maka klasifikasi vegetatif dan penggunaan detail sangat diperlukan. Untuk reboisasi, pemilihan jenis vegetasi dan penggunaan lahan dapat kurang rinci, tetapi perbedaan tipe vegetasi di seluruh wilayah sangat penting. Seyhan (1976) menyebutkan beberapa variabel vegetasi dan penggunaan lahan yang digunakan untuk analisa beberapa masalah hidrologi rekayasa adalah :

  • Persentase tanaman pertanian.
  • Persentase rumput dan tanaman penggembalaan.
  • Persentase hutan jarang.
  • Persentase pemukiman dan jalan yang kedap air.
  • Persentase padang rumput dan pohon – pohon yang tersebar.
  • Persentase lahan kosong.
  • Persentase rawa dan danau.

14.  Variabel Tanah dan Batuan

Tipe dan distribusi tanah dalam suatu daerah aliran sungai sangat berpengaruh dalam mengontrol aliran bawah permukaan (Subsurface flow) melalui infiltrasi. Variasi dalam tipe tanah dengan kedalaman dan luas tertentu akan mempengaruhi karakteristik infiltrasi dan timbunan kelembaban tanah (soil moisture storage). Pemilihan variabel tanah juga merupakan fungsi dari tujuan studi, misalnya untuk mempelajari overland flow dalam single watershed, maka watershed tersebut dibagi dalam zona zona menurut tipe tanah, tetapi jika untuk mempelajari yang lebih detail lagi, maka perlu klasifikasi tipe tanah yang detail juga, yang didasarkan pada pembatas permukaan geologi DAS yang bersangkutan yaitu : persentase batuan permeabel, persentase batuan kurang permeabel. Variabel lain yang perlu diperhatikan adalah kedalaman lapisan kedap dan permeabilitas rata rata dari horizon.

15.  Sosial Ekonomi dan Budaya

Data sosial ekonomi dan budaya diperoleh dari data sekunder, informasi sosial ekonomi dan budaya masyarakat setempat dapat diperoleh dari statistik yang dikeluarkan oleh Pemda setempat, mulai dari tingkat Kelurahan/ Desa, sampai dengan Kabupaten dan Propinsi.

X. Eko-Hidraulik

Sejarah ekohirdolik tidak terlepas dari eksplotasi sungai, ekspolitasi itu antara lain

• Koreksi sungai (Rver correction)

• Transpotasi sungai (WaterWay)

• Bangunan tenaga air (Hydropower Plant

Sungai termasuk salah satu wilayah keairan , sungai bisa dibagi menjadi beberapa bagian yaitu sungai kecil, menegah dan sungai besar. Secara ekologi sungai terbagi menjadi wilyah keairan diam atau wilayah keairan dinamis. Wilayah keairan diam misalnya danau dimana pendukung ekosistem merupakan ekosistem yang tertutup. Sedangkan wilayah keairan mengalir merupakan suatu ekosistem yang terbuka dengan factor dominan adalah wilayah air, dari hulu hingga hilir.

Sungai dapat terbagi menjadi beberapa bagian dan dapat diklasifikasikan dengan menggunakan zona memenjang sungai. Zona memanjang pada umumnya diawali dengan kali kecil dari mata air didaerah pegunungan , kemudian sungai menengaha di daerah peralihan antara pegunungan dan dataran rendah, dan selanjutnya sunngai besar pada dataran rendah sampai daerah pantai. Dari literature pada umumnya diketemukan 3 zona sungai yaitu bagian hulu ‘upstrem’ , bagian tengah ‘midle-strem’ dan bagian hilir ‘downsteram’ dari hilir kehulu dapat dailihat perubahan kemiringan seperti tampak pada gambar potongan memanjang sungai juga dapat terbagi menjadi zona melintang dimana dpat dibedakan menjadi 3 yaitu zona akuatik , zona amphibi, dan zona teras sungai.

Sungai juga mempunyai morfologi dimana morfologi sungai menggambarkan keterpaduan antara karakteristik abiotik dan karakteristik biotik daerah yang dilaluinya. Adapun keseimbangan morfologi sungai dapat dibedakan menjadi 4 yaitu :

  1. Keseimbangan statis (tidak ada perubahan sama sekali dalam kurun waktu tak terbatas)
  2. Keseimbangan seragam, yaitu kesetimbngan dimana ada satu atau lebih factor penyusun kondisi memiliki tedensi statis
  3. Keseimbangan dinamis, kesetimbangan yang berbagai factor penyusun suatu kondisi berubah secara bersama-sama
  4. Keseimbanggan dinamis metastabil seragam, kesetimbanggan yang faktor berfluktuasi secara dinamis seragam serta berubah ekstrim secara kontinu.

Seluruh komponen yang membentuk sungai memiliki skala perubahan waktu dan ruang yang berbeda tergantung kekuatan ekologinya dan fisik-hidrauliknya masing-masing. Perubahan skala ruang waktu menurut kern sangatlah penting guna memahami perubahan alami yang biasa terjadi pada sungai dan perubahan yang terjadi karena suatu aktifitas tertentu di sungai. Sebagai contoh adalah jika suatu sungai diluruskan maka dampak dari aktifitas ini akan berpengaruh terhadap seluruh komponen sungai sungai tersebut. Hal ini yang nantinya akan dibahas lebih lanjut pada bahasan tentang ekohidraulik. Selain itu sungai juga akan terpengaruh pada struktur dasar sungai yang mempengaruhi pembentukan sungai itu sendiri.

XI. Eko-Hidraulika sungai

Fungsi sungai sebagai saluran eko-drainase (suatu usaha membuang /mengalirkan air kelebihan ke sungai dengan waktu seoptimal mungkin sehingga tidak menyebabkan terjadinya masalah kesehatan dan banjir di sungai yang terkait, maryono,2001). Selain itu juga bisa sebagi saluran irigasi dan sebagi fungsi ekologi dimana sebagai tempat hidupnya flora dan fauna. Dengan pengetahuan itu perlu diterapkan konsep yang menyentuh semua fungsi sungai di atas maka salah satunya dengan konsep eko-hidrolik dimana konsep ini mempertahankan kondisi sungai tersebut semaksimal mungkin masih seperti semula. Dalam konsep eko-hidraulik tidak ada satu factor apapun yang tidak penting. Maka diperlukan banyak data pendukung seperti data social, fisik hidraulik , ekologi.

Konsep hidraulik murni hanya memperhatikan dua unsure yaitu aliran air dan aliran sedimen, sedangkan pada konsep eko-hidraulik disamping dua itu juga memperhatikan pula komponen vegetasi.

Eko-Engineering dalam Eko-hidraulik

Dalam perkembanganya eko-hidraulik telah menghasilkan rekayasa-rekayasa baru yang dapat digunakan dalam penyelesaian maslah keairan dengan memanfaatkan faktor ekologi yang ada ( misalanya menangani longsor yang ada dengan mengunkan vegetasi yang ada). Penerapan eko-engineering dengan konsep Eko-hidraulik dapat diterapkan misalnya pada penanganan longsoran tebing dengan melakukan penanaman bambu, rumput dan karangkungan atau perlindungan tebing dengan menggunakan ikatan batang atau dengan batu tanah yang ada. Dan bisa juga dengan menggunakan bending rendah pada dasr sungai dengan kayu mati yang akan membuat turunya erosi di dasar sungai.

Konservasi dan pemeliharaan sungai integratif

Konservasi atau pemeliharaan sungai didefinisikan sebagai upaya untuk menjaga keberlangsungan mekanisme ekosistem sungai (perpaduan antara habitat dan organisme sungai) secara mikro maupun secara makro dari hulu hingga hilir, sehingga sungai dapat bermanfaat dan dimanfaatkan secara berkelanjutan. Komponen yang menjadi dasar dalam pemeliharaan sungai terdiri dari:

a) Komponen hidraulik

Meliputi berbagai hal yang berhubungan dengan aliran air dan sedimen. Yang dominan misalnya debit aliran, kecepatan aliran, tinggi permukaan, tekanan air, turbulensi makro, distribusi kecepatan mikro pada lokasi tertentu dan lai-lain.dalam konsep eko hidraulik aliran bukan hanya berhububungan energy potensial tapi juga dengan flora dan fauna di sekiar sungai. Dan yang penting juga adalah mata air disekitar sungai

b) Komponen sedimen dan morfologi sungai

semua sedimen yang ada disungai termasuk sedimen organic dan anorganik

c) Komponen ekologi

segala komponen biotic yang hidup di sungai (flora dan fauna )

d) Komponen sosial

persepsi masyarakat yang ada disekitar bantaran sungai terhadap komponen-komponen di atas

Pemeliharaan sungai intergratif

1. Mempertahankan kondisi abiotik dan biotik

  • dengan cara mempertahan morfologi alur sungai tersebut dengan mempertahankan liku dan alur sungai tanpa mengubahnya, karena bentuk ini yang paling stabil
  • mempertahankan komponen sedimen transport sungai
  • mempertahankan vegetasi yang ada

2. Revitalisasi – Restorasi sungai

adalah upaya konservasi atau pemelihraan sungai dengan cara melakukan restorasi (penerapan eko-hidraulik)

3. koreksi bangunan-bangunan sungai skala kecil

  • koreksi kontruksi perkerasan tebing sungai kecil dengan mengganti perkersan tebing dengan batu atau cor dengan menggunkan vegetasi misalnya bamboo
  • koreksi konstruksi gorong-gorong dengan cara membuat lebih landai gorong-gorong yang berkemiringan tajam yaitu dipasang undak-undak agar ikan dapat bermigrasi
  • koreksi abutmen jembatan bisa dengan cara mempelebar atau pembanguna sempadan untuk jembatan yang lebar

4. pemeliharaan sungai dengan konsep eko-hidraulik dan penanggulangan banjir dalam konsep eko-hidrolik penangulangan banjir secara berbais DAS. Sehingga penangulangan banjir dapat dilakukan dengan cara konsevasi terlebih dahulu terhadap sungai itu sendiri.

Analisa Morfologi Sungai

XII. Komponen Morfologi Sungai Sesayap

Sungai sesayap dikategorikan sebagai sungai aluvial di mana morfologi sungainya merupakan hasil dari proses pengangkutan dan pengendapan partikel-partikel sedimen dari hasil gerusan permukaan (floodplain deposit) dan gerusan tebing sungai ke dalam badan sungai. Letak sumber sedimen tergantung pada iklim, vegetasi, geologi dan perilaku manusia (pembukaan lahan untuk permukiman, pertambangan dan perkebunan).

Geometri dari alur sungai tergantung pada fenomena hidrologi, geologi, dan sedimentasi di DAS. Bentuk tipikal alur sungai adalah hasil dari proses alamiah yang panjang  yang dilakukan oleh interaksi yang kompleks dari beberapa variabel sehingga menghasilkan planform sungai yang kita lihat sekarang ini. Variabel yang dimaksud adalah waktu, geologi, iklim, tipe dan kepadatan vegetasi, catatan panjang debit dan angkutan sedimen di sungai, geometri bantaran sungai, debit rata-rata, karakteristik aliran (kedalaman, kecepatan, turbulensi, dsb). Jika variabel-variabel tersebut berada dalam kondisi relatif konstan maka sungai akan membentuk planform yang relatif konstan pula atau mengalami kondisi yang disebut equilibrium condition. Pada kondisi ini sungai tetap mengalami perubahan bentuk yang dinamis (quasi-quilibrium) namun perubahan tersebut tidak ekstrim  dan sangat lambat. Dalam tinjauan skala waktu geologi yang panjang, morfologi sungai difokuskan pada evolusi landscape yang dipengaruhi oleh iklim, base level (formasi batuan di dasar sungai), dan stabilitas tektonik.

Perubahan karakteristik DAS Sesayap akibat pembukaan lahan yang terus menerus belakangan ini mengakibatkan kondisi morfologi sungai tidak stabil. Distribusi angkutan sedimen sangat bervariasi dalam ukuran waktu dan ruang. Debit, pola aliran, angkutan sedimen, kecepatan arus dapat berubah dalam waktu yang singkat dan sungai  secara reaktif mengalami perubahan planform. Hingga kini belum ada catatan yang merekam riwayat perubahan planform Sungai Sesayap, namun dari besarnya angkutan sedimen, proses sedimentasi dan erosi yang cukup intensif di floodplain dan tebing sungai terutama di ruas Sungai Malinau, dapat dikatakan planform Sungai Sesayap akan terus berubah secara dinamis hingga ditemukan suatu kondisi quasi-equilibrium yang baru. Fenomena ini dapat terlihat jika ada rekaman planform sungai dalam waktu  10 hingga 100 tahun (dalam skala waktu menengah). Jika tinjauan dilakukan dalam skala waktu yang lebih singkat lagi, maka dapat dilihat perubahan topografi dasar sungai (bed topography) yang tersusun dari formasi seperti ripple, dan dune yang ditentukan oleh variasi debit  harian dan karakteristik partikel sedimen. Mengingat usia guna infrastruktur sungai, maka tinjauan morfologi sungai dalam rentang waktu menengah dan singkat lebih relevan untuk ditinjau.

Yang menjadi  titik tekan dalam meninjau  planform sungai ini adalah :

-          Profil memanjang alur sungai (longitudinal profile)

-          Karakteristik meander sungai :

  • Tipe sungai (straight, meandering, braided)
  • Kelengkungan
  • Radius tikungan
  • Frekuensi terbentuknya tikungan di sepanjang sungai
  • Jarak antara meander loop
  • Jarak antara formasi bar

-          Geometri penampang sungai

-          Topografi dasar sungai

XIII. Tinjauan Penampang Melintang

Secara umum alur sungai semakin ke hilir semakin melebar. Semakin ke hilir kapasitas sungai  semakin bertambah untuk mengalirkan debit dari anak-anak sungai dan catchment area di hilir. Pada pengamatan dengan sounding yang dilakukan pada tanggal 23 Juli 2007 diketahui lebar Sungai Sesayap di Tanjung Lapang adalah sekitar 170 meter, di sekitar Jembatan Malinau sebesar  215 m dan  di depan intake lama PDAM kota sebesar 225 meter.

Pertambahan lebar sungai yang signifikan terjadi di sekitar jalan Seluwing (sedikit ke hulu sebelum muara Sungai Sembuak). Kedua tebing sungai sebelah kiri dan kanan mengalami erosi. Fenomena tersebut dapat disebabkan oleh masuknya debit tambahan dari Sungai Sembuak sehingga badan Sungai Sesayap melebar untuk menambah kapasitas sungai. Selain hal tersebut, interaksi gaya hidraulik dan proses erosi-sedimentasi di sungai juga sebagai salah satu penyebab.

Planform sungai yang menikung  mengakibatkan vektor kecepatan di permukaan mengarah ke tebing luar disertai dengan naiknya elevasi muka air di tebing luar, sedangkan di bagian dasar sungai vektor kecepatan menunjukkan arus menjauhi tebing karena kelebihan tekanan hidrostatis. Mekanisme ini melahirkan arus sekunder di tebing luar.

Arus sekunder  atau helical flow  menggerus dasar tebing sehingga stabilitas lereng terganggu, kemudian terjadi keruntuhan tebing. Produk runtuhan tebing di dorong oleh helical flow ke arah tengah sungai dan terdeposisi di tengah sungai bersama-sama dengan hasil angkutan sedimen dari hulu. Sedimentasi di tengah bentang ini dapat disebabkan oleh landainya slope dasar sungai di sekitar Malinau atau dapat pula karena lokasinya yang dekat dari muara sungai Sembuak . Hasil sedimentasi ini membentuk diamond bar.

Diamond bar tumbuh perlahan-lahan seiring dengan terus bertambahnya sumbangan sedimen dari hulu. Formasi bar ini saat ini baru terlihat jika muka air sedang turun. Tumbuhnya mid-channel bar memicu sungai melakukan koreksi terhadap batimetrinya untuk mempertahankan kapasitas pengalirannya, koreksi dilakukan dalam bentuk pelebaran sungai melalui gerusan tebing kiri dan kanan sungai. Gerusan terhadap dasar sungai kemungkinan tidak terjadi karena diperkirakan terdapat formasi bedrock di dasar  sungai.  Diamond bar yang lebih besar terlihat di lokasi  sedikit ke hilir Malinau dan di hulu Tanjung Lapang. Di sekitar Tanjung Lapang, lebar sungai tampak lebih seragam, di tebing kiri vegetasi masih cukup padat untuk melindungi tebing dari gerusan, di tebing kanan  perumahan penduduk sudah  lebih mendominasi dan tanaman asli telah berkurang sehingga lebih rawan gerusan.

Ruas Tanjung Lapang adalah bagian dari kurvatur tikungan beradius cukup besar, di lokasi ini aliran sudah mencapai kondisi axi-simetris dimana arah dan magnitud aliran dan angkutan sedimen telah konstan baik ditinjau melintang maupun memanjang sungai. Helical flow tidak terjadi lagi (decay), dan gerusan yang terjadi secara setempat di tebing sebelah kanan lebih disebabkan  properties tanah.

XIV. Karakteristik Meander

Bagian hulu sungai selalu ditandai dengan kecepatan aliran yang tinggi, endapan sedimen berukuran besar di dasar dan tepi sungai dan kemiringan dasar saluran (slope) yang besar. Tingginya kecepatan di bagian hulu tidak terlepas dari bentuk planform sungai yang cenderung lurus sehingga resistensi sungai terhadap arus cukup rendah. Selain itu kemiringan/ slope dasar sungai yang curam juga menyebabkan kecepatan aliran tinggi.

Bagian ruas tengah (middlestream) hingga ke hilir (downstream) sungai umumnya berkelok-kelok atau bermeander. Semakin ke hilir, kecepatan aliran semakin berkurang sehingga ukuran sedimen yang terangkut pun semakin kecil. Dengan membentuk planform meander,  secara alamiah sungai telah meningkatkan resistensi terhadap aliran sehingga mengurangi intensitas gerusan terhadap tebimg dan dasar sungai. Meander  membuat slope dasar sungai menjadi lebih landai dan kecepatan aliran secara umum berkurang.    Terbentuknya meander di sungai dapat dijelaskan sebagai hasil interaksi antara pola aliran, pengangkutan sedimen, serta karakteristik sedimen di dasar sungai.

Dengan membayangkan suatu sungai berplanform lurus (straight channel), gravitasi mendorong air mengalir kearah hilir yang besarnya berbanding lurus dengan kemiringan dasar saluran. Saat debit mulai rendah (kondisi setelah banjir)  sedimen memilih mengendap di zona  penampang sungai yang kecepatan alirannya rendah yakni di dasar tebing kiri dan kanan .

Perlahan-lahan bar mulai tumbuh  seiring dengan mengendapnya sedimen yang terangkut dari hulu. Setelah ukuran bar cukup besar, aliran terdefleksi ke sisi yang lain dari sungai dengan vektor kecepatan yang terkonsentrasi sehingga kapasitas angkut sedimen menjadi tinggi di sisi  tersebut dan mengakibatkan gerusan di sisi tersebut.

Kecepatan arus yang terkonsentrasi ke arah tebing mengakibatkan gaya sentrifugal (Fc) yang kemudian mengangkat elevasi muka air. Naiknya elevasi muka air dalam arah melintang. Pertambahan elevasi muka air menimbulkan gaya hidrostatis (Fp) yang berlawanan arah dengan Fc. Di permukaan sungai nilai  Fc lebih besar dari Fp sehingga  arus mengalir searah Fc ke arah luar, sedangkan di bagian bawah  ( semakin mendekati dasar sungai nilai Fp semakin besar), Fp lebih besar dari Fc sehingga aliran di bagian bawah bergerak ke arah dalam. Mekanisme ini menghasilkan helical flow.

Helical flow mulai menggerus dasar tebing luar sehingga stabilitas tebing luar terganggu, kemudian terjadi keruntuhan dan gerusan terhadap tebing luar menghasilkan planform cekungan (concave bank). Hasil gerusan tebing terangkut ke bagian hilir cekungan dan mengendap membentuk formasi bar yang baru tepat di ujung hilir cekungan. Adanya bar tersebut mengakibatkan vektor kecepatan kembali terdefleksi ke arah tebing yang lain. Kemudian mekanisme yang sama terulang lagi hingga terbentuk cekungan baru dan bar baru kemudian  alur sungai mulai tampak berkelok.

Akibat gerusan terus menerus, cekungan bermigrasi dalam arah lateral dan produk gerusannya mengendap di sisi yang lain  (lateral migration of bend) sehingga mempertegas kelengkungan meander sungai.

Menurut Planformnya,  sungai dikategorikan sebagai berikut :

Pertama, sungai lurus (straight river) yang kelengkungan (sinuosity) tikungannya kurang dari 1,5.

Kedua, sungai braided yang ditandai dengan banyaknya bar di tengah sungai sehingga terbentuk multi-channel saat kondisi muka air rendah.

Ketiga, sungai bermeander yang mempunyai kelengkungan tikungan lebih dari 1,5.

Geometri tikungan dicirikan oleh  radius, amplitudo, dan panjang gelombang tikungan (valley wavelength). Kelengkungan (sinuosity) adalah jarak  antara dua titik diukur mengikuti alur sungai (Ls)  dibagi dengan jarak lurus  antara kedua titik tersebut (Lv). Sinuosity = Ls/Lv.

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.