Sedimentasi

Sedimen merupakan hasil dari proses erosi, yang pada umumnya mengendap di bagian bawah kaki bukit, di daerah genangan banjit, di salurah air, sungai, dan waduk. Hasil sedimen yang disebut sebagai sediment yield merupakan besarnya sedimen yang dihasilkan dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu. Hasil sedimen biasanya diperoleh dari pengukuran sedimen terlarut dalam sungai (suspended sediment) atau dengan pengukuran langsung di dalam waduk.

Bentuk hubungan antara erosi yang berlangsung di daerah tangkapan dan besarnya sedimen yang terukur di daerah hilir mempunyai mekanisme kasualitas yang rumit dan belum banyak dimengerti. Uraian berikut ini merupakan kajian tentang proses interaksi terjadinya erosi di daerah hulu dan terbentuknya sedimen di daerah hilir.

Berdasarkan pada jenis sedimen dan ukuran partikel-partikel tanah serta komposisi mineral dari bahan induk yang menyusunnya, dikenal bermacam jenis sedimen seperti pasir, liat, dan lain sebagainya, tergantung dari ukuran partikelnya, sedimen ditemukan terlarut dalam sungai atau disebut muatan sedimen (suspended sediment) dan merayap di dasar sungai atau dikenal sebagai sedimen merayap (bed load). Menurut ukuran, sedimen dibedakan menjadi liat dengan ukuran partikel < 0,0039, debu dengan ukuran partikel 0,0039-0,0625, pasir dengan ukuran partikel 0,0625-2,00, dan pasir besar dengan ukuran partikel 2,0-64,0.

Telah dikemukakan bahwa kecepatan aliran sungai lebih besar di badan aliran sungai dibandingkan ditempat-tempat dekat dengan permukaan tebing atau berputar-putar (turbulence flow) tenaga momentum yang diakibatkan oleh kecepatan aliran yang tak menentu tersebut akan dipindahkan ke arah aliran air yang lebih lambat oleh gulungan-gulungan air yang berawal dan berakhir secara tidak menentu pula. Gulungan-gulungan aliran air ini akan mengakibatkan terjadinya bentuk perubahan tenaga kinetis yang dihasilkan oleh adanya gerakan aliran air sungai tersebut menjadi tenaga panas, artinya ada tenaga yang hilang oleh adanya gulungan-gulungan air tersebut. Namun demikian, ada sebagian tenaga kinetis yang bergerak ke dasar sungai yang memungkinkan terjadinya gerakan partikel-partikel besar sedimen yang tinggal di dasar sungai dan dikenal sebagai sedimen merayap (bed load).

Dengan demikian tampak bahwa perbedaan antara muatan sedimen dan sedimen merayap adalah terletak pada cara partikel-partikel sedimen tersebut bergerak yang ditentukan oleh besar kecilnya ukuran partikel. Lebih rinci lagi, muatan sedimen adalah gerakan partikel-partikel tanah yang karena kecil ukurannya dapat terlarut dalam air. Sementara jenis partikel yang lebih besar, tidak dapat larut dalam aliran air, dan oleh karenanya mengendap di atas permukaan tanah untuk kemudian bergerak merayap apabila tenaga pendorong dari luar (energi kinetis) yang bekerja pada partikel tanah berukuran besar tersebut lebih besar dari pada tenaga resisten yang bekerja pada benda tersebut.

Kecepatan transpor sedimen adalah hasil perkalian antara berat partikel suatu benda (dalam hal ini adalah partikel sedimen) dengan kecepatan rata-rata partikel tersebut. Tidak diketahui bahwa perkalian antara gaya yang bekerja pada suatu benda dengan jarak adalah tenaga penggerak (work). Sementara kecepatan gerak suatu benda adalah jarak dibagi lama waktu benda tersebut bergerak. Tenaga (penggerak) dibagi lama waktu yang diperlukan benda bergerak dari suatu titik ke titik lainnya adalah kekuatan (power). Dengan demikian, kekuatan yang diperlukan untuk menggerakkan suatu benda adalah (berat kali jarak)/waktu. Laju transpor sedimen oleh karenanya ditentukan besarnya kekuatan (penggerak) tersebut diatas. Dalam memprakirakan besarnya, kekuatan untuk transpor sedimen ini besarnya koefisien gesekan juga perlu diperhitungkan.

Proses yang terjadi ketika aliran air sungai mengangkut sedimen dapat disamakan dengan alat transportasi pada umumnya yang memiliki hubungan karakteristik sebagai berikut. Kekuatan yang tersedia di dalam aliran sungai berasal dari gerakan massa air dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah. Energi potensial yang ditentukan oleh ketinggian dari titik datum atau tinggi permukaan air laut pada dasarnya adalah energi yang berasal dari tenaga matahari. Energi matahari ini yang akan menyebabkan berlangsungnya proses evaporasi air dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi dan oleh adanya proses kondensasi sebagian air ditempat tersebut, air kemudian akan jatuh sebagai hujan di daerah yang lebih tinggi dari permukaan air laut.

Oleh karena kecepatan aliran air sungai ke hilir relatif konstan, penurunan ketinggian permukaan sungai, terutama yang terjadi secara tiba-tiba karena adanya beda tinggi dasar sungai, dapat mengakibatkan perubahan dari energi petensial menjadi energi kinetik yang dalam konteks transpor sedimen energi tersebut akan hilangnya energi ini sebagian besar karena terjadinya perubahan energi kinetik menjadi tenaga panas (dan hilang oleh proses radiasi) oleh adanya gesekan akibat perubahan kecepatan aliran air dan sebagian lagi dimanfaatkan untuk transpor sedimen atau pengikisan tebing sungai.

Proses Sedimentasi

Sedimentasi selalu terkait dengan erosi, yang biasanya disebabkan oleh faktor iklim (terutama intensitas hujan), topografi, karakteristik tanah, vegetasi penutup tanah, serta tata guna lahan (landuse). Foster dan Meyer (1977) berpendapat bahwa erosi sebagai penyebab timbulnya sedimentasi yang disebabkan oleh air terutama meliputi proses pelepasan (detachment), penghanyutan (transportation), dan pengendapan (depotition) dari partikel-partikel tanah yang terjadi akibat tumbukan air hujan dan aliran air.

Proses sedimentasi dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu :

  1. Proses sedimentasi secara geologis  :  Sedimentasi secara geologis merupakan proses erosi tanah yang berjalan secara normal, artinya proses pengendapan yang berlangsung masih dalam batas-batas yang diperkenankan atau dalam keseimbangan alam dari proses degradasi dan agradasi pada perataan kulit bumi akibat pelapukan.
  2. Proses sedimentasi yang dipercepat  :  Sedimentasi yang dipercepat merupakan proses terjadinya sedimentasi yang menyimpang dari proses secara geologi dan berlangsung dalam waktu yang cepat, bersifat merusak atau merugikan dan dapat mengganggu keseimbangan alam atau kelestarian lingkungan hidup. Kejadian tersebut biasanya disebabkan oleh kegiatan manusia dalam mengolah tanah. Cara mengolah tanah yang salah dapat menyebabkan erosi tanah dan sedimentasi yang tinggi.

Proses pengangkutan sedimen (sediment transport) dapat diuraikan meliputi tiga proses sebagai berikut :

  1. Pukulan air hujan (rainfall detachment) terhadap bahan sedimen yang terdapat diatas tanah sebagai hasil dari erosi percikan (splash erosion) dapat menggerakkan partikelpartikel tanah tersebut dan akan terangkut bersama-sama limpasan permukaan (overland flow).
  2. Limpasan permukaan (overland flow) juga mengangkat bahan sedimen yang terdapat di permukaan tanah, selanjutnya dihanyutkan masuk kedalam alur-alur (rills), dan seterusnya masuk kedalam selokan dan akhirnya ke sungai.
  3. Pengendapan sedimen, terjadi pada saat kecepatan aliran yang dapat mengangkat (pick up velocity) dan mengangkut bahan sedimen mencapai kecepatan pengendapan (settling velocity) yang dipengaruhi oleh besarnya partikel-partikel sedimen dan kecepatan aliran.

Konsentrasi sedimen yang terkandung pada pengangkutan sedimen adalah darihasil erosi total (gross erosion) merupakan jumlah dari erosi permukaan (interill erosion) dengan erosi alur (rill erosion) (Foster dan Meyer, 1971 : Foster, Meyer, dan Onstad, 1977).

 

Pengangkutan Sedimen

1.  Perhitungan debit melayang ( suspended load )

Suspended load adalah sedimen bergerak di dalam alur sungai sebagai sedimen tersuspensi (Suspended Sediment) dalam air yang mengalir dan sebagai muatan dasar (bed load ) yang bergeser atau menggelinding sepanjang dasar saluran. Metode perhitungan yang digunakan berdasarkan pengukuran sesaat.

2.  Perhitungan sedimen dasar ( Bed Load )

1.   Pengukuran sedimen dasar secara langsung adalah pengukuran dengan cara mengambil sampel secara langsung dari sungai (lokasi pos duga air) dengan menggunakan alat ukur muatan sedimen dasar.

2.   Pengukuran sedimen dasar dengan cara tidak langsung.

  • Proses sedimentasi  :  Pengukuran dapat dilakukan dengan cara pemetaan endapan sedimen  secara berkala. Pada evaluasi sedimen dasar, maka material halus terutama yang berasal dari endapan muatan sedimen melayang dipisahkan dari total volume endapan. Volume endapan sedimen dasar diperoleh dengan cara mengurangi volume endapan dengan volume sedimen melayang yang masuk dan keluar waduk.
  • Pemetaan dasar sungai  :  Laju dari muatan sedimen dasar dapat diperoleh dengan cara memperkirakan posisi gugus pasir yang dihitung dengan cara pemetaan dasar sungai secara berkala.
  • Pemetaan muatan sedimen dasar dengan rumus empiris.

3.  Volume sedimen total

Volume sedimen total adalah penjumlahan dari volume angkutan sedimen melayang dengan volume angkutan dasar. (Bendungan Tipe Urugan, DR. Suyono Sosrodarsono)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s