ANGKUTAN SEDIMEN
Dalam ilmu alam, kata sedimen digunakan sebagai material yang lepas dari permukaan bumi, yang dihasilkan dari pelapukan bebatuan dan kemudian terbawa kerena angin, air atau es. Dalam ilmu teknik/aplikasi, sedimen tidak hanya berkenaan dengan material asli, tapi juga material khusus yang terbawa (potensi dapat terbawa) di dalam aliran atau sistem. Dinamika angkutan sedimen sangatlah luas, yang melibatkan berbagai disiplin ilmu dalam ilmu bumi dan teknik, seperti geologi, geomorfologi, geografi, oseanografi, ilmu dan teknik lingkungan.
SEDIMEN
Sebelum mempelajari lebih jauh mengenai pergerakan sedimen, perlu dikaji terlebih dahulu berkenaan ukuran, bentuk dan densiti dari meterialnya.
Aliran
bed partikel
% lolos
50
d50
d
Informasi diameter yang digunakan
AWAL PERGERAKAN SEDIMEN
Bila aliran pada dasar yang terdapat butiran tidak kohesif, gaya-gaya yang bekerja pada butiran tersebut dapat dilihat pada gambar.
FL U*
FD
W
z
u
F2
Fp
W
Gaya-gaya yang menggerakkan:
Gaya seret akibat aliran pada butiran:
Gaya angkat:
Gaya berat:
Keseimbangan gaya:
D'
Freds e
Friction force
sudut geser sedimen
Bila dilihat Shields Parameter:
dan
Dari kedua persamaan dapat dikatakan bahwa sedimen mulai bergerak
bila:
dapat diperoleh dari Shields Grafik yang merupakan fungsi Bilangan
Reynold
.
Laminer
Madsen et.al (1976) memberikan parameter parameter ).
Turbulen
(sediment fluid
Contoh soal: Dik :
Dit :
= 2650 kg/m
3
= 0,2 mm = 1025 kg/m -6
2
= 10 m /s = ...
3
⁄
Penyelesaian:
dari Gambar diperoleh
BED FORM
Sewaktu gaya traktif ditingkatkan pada suatu titik dimulainya sediment transport , maka bentuk dasar akan berubah sesuai dengan besaran gaya yang
terjadi dan butiran sedimennya.
flat bed
Plane bed ripper bed
ripper Dune
Standing wove
Breaking anti dune wave
anti Dune
=
skin friction
=
form friction
BED-LOAD SEDIMENT TRANSPORT
Sewaktu tegangan geser pada dasar melebihi harga kritis, sedimen akan terangkut. Untuk bed-load transport pergerakan butirannya ada yang melompat, bergeser dan menggelinding.
Distribusi kecepatan
d V
Bed-load transport terjadi pada saat
dimensi dikenal sebagai shields parameter ( ) dapat ditulis:
terjadi angkutan sedimen
dalam bentuk tanpa
BED-LOAD TRANSPORT LOAD
Bed-load transport (
) sering dijelaskan dalam bentuk non-dimensi:
FREDS E
Memberikan:
atau dalam bentuk lain:
di mana fraksi butiran pada permukaan dasar yang bergerak ( ):
dynamic friction (
):
= sudut geser butiran
MEYER-PETER FORMULA
Memberikan nilai
dari hasil eksperimen:
KALINSKE-FRIJLINK FORMULA
=
tegangan geser pada dasar
=
tegangan geser efektif
()
EINSTEIN-BROWN FORMULA
catatan:
= tinggi ripples
flat bed rippled bed
MEYER-PETER AND MULLER
Membangun rumus empiris pada saluran alam:
(
= bed-load discharge (lb/sec-ft width) 3
= total water discharge (ft /s) 3
= part of water discharge pada dasar (ft /s) = particle size 90 % = effective diameter of bed material = Manning roughness on the bed
Untuk sungai yang lebar dan licin:
dan
= velocity (ft/s) = flow depth (ft)
Untuk saluran persegi:
Untuk saluran trapesium:
)
SCHOKLITSCH
√
1. Ungranulas sediment (
=
= 0,00532
)
= mean diameter of sediment (inc) = bed-load discharge (lb/s) 3 = discharge (ft /s)
= width (ft)
∑ ∑
2. Mixtures of different size (
= 0,0638
)
= number of size fraction = mean grain size (ft)
= bed-load discharge (lb/s, ft) = fraction of each grain size fraction
SUSPENDED LOAD SEDIMENT TRANSPORT (BEBAN MELAYANG)
Sedimen melayang adalah sediment yang berada melayang-layang di
dalam air, karena turbulensi aliran, jumlah sedimen yang melayang sangat erat berhubungan dengan konsentrasi sedimen di dalam air, yang dikenal dengan “ ”, 3
3
dengan satuan m /m , l/l. Distribusi konsentrasi sedimen melayang terhadap kedalaman aliran.
z U(z) c(Z)
h ca
a=ks
0
Bijker (1992):
= batas antara bed-load dan suspended load
Pada
sampai
merupakan daerah di mana proses angkutan dasar
(bed-load ) terjadi.
Pada
load terjadi.
sampai
merupakan daerah di mana proses angkutan suspended
Suspended load merupakan fungsi dari kecepatan ( ), konsentrasi ( )
dan kedalaman air ( ):
Z
∫
daerah suspended load U(z)=
a=Ks Ks
U* ln (z/zo) K
daerah bed load
= diameter butiran yang mewakili butiran dari material pada dasar saluran
Laming:
atau
Boundary layer thicknes
D
LAPIS BATAS
V0 S S
SL sub lapis batas
sub lapis batas
transisi
turbulensi
Kekasaran permukaan
SL Ks
permukaan halus
SL K
transisi
SL
K
turbulen
sehingga:
∫ ∫ ∫ di mana:
dan
merupakan Integral Einstein
di mana:
Bijker (1992) Memberikan:
Untuk memperoleh harga 1992).
Maimun:
dan
dapat digunakan Grafik (Simons,
TOTAL SEDIMENT TRANSPORT
Total sediment transport (
) merupakan jumlah sedimen dasar dan
melayang yang terjadi pada suatu saluran.
Bijker:
Engelund:
