5. mekanisme transpor sedimen
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
1/25
Kuliah ke-5TRANSPOR SEDIMEN
“Mekanisme Transpor”
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
2/25
Pada saluran dengan dasar mobile bed (material sedimen non kohesif yang dapatbergerak), akan terjadi interaksi antara aliran
dengan dasar. Perubahan aliran dapat menyebabkan terjadinya
perubahan konfigurasi dasar (tinggi kekasaran);
dan sebaliknya, perubahan kekasaran akanmempengaruhi aliran itu sendiri.
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
3/25
Contoh
Akibat aliran terjadi gelombang pasir
sebelum terjadi gelombang pasir k ≈ d,
setelah terjadi gelombang pasir k >> d.
→ berubah dengan angka k
Jenis / phase dari konfigurasi dasar sangat tergantungdari sifat / jenis aliran dan bahan penyusun materialdasar (pasir, kerikil).
=
k
Ruu
12log75,5 *
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
4/25
FLOW REGIME (Resim Aliran)
Pada aliran dalam saluran terbuka, angka Froude, Fr,sering digunakan sebagai kriteria suatu aliran. Untuk
tujuan klasifikasi konfigurasi dasar (bed form ), dibedakan3 regim aliran, yaitu :
a. Lower flow regime, Fr < 1.
b. Transition flow regime, Fr ≈ 1.
c. Upper flow regime, Fr > 1.
Sketsa / bentuk ideal dari konfigurasi dasar diperlihatkanpada gambar, dengan penjelasan sebagai berikut ini.
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
5/25
Pada waktu kecepatan aliran masih sangat kecil,tegangan gesek kritik, ττττocr, dari dasar masihbelum terlampaui, dan material sedimen tidak /belum bergerak → dasar masih rata (plane bed ).
Apabila pada phase ini mulai terjadi angkutan
sedimen (kecepatan aliran bertambah) :- butiran akan bergerak secara menggelinding,
menggeser atau meloncat secara randomterhadap ruang (dan waktu).
- apabila material sedimen adalah halus, dapatterjadi saltasi , awan (clouds ), dan suspended load .
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
6/25
Dengan bertambahnya kecepatan, intensitas angkutansedimen bertambah (secara random ), dan terbentukkonfigurasi dasar. Bentuk konfigurasi dasar yangterjadi pada “lower flow regime ” biasanya mempunyaikarakteristik seperti bukit-bukit pasir. Bentuk bukit – bukitpasir tersebut sering dikenal sebagai “ripples ” atau“dunes ”.
A. Ripple
misal Hr = 1 cm, Lr = 5 – 10 cm
mempunyai amplitudo, Hr, relatif kecil terhadap panjang
gelombang, Lr → Hr > d
Tiga dimensi
Relatif simetris
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
7/25
B. Dunes
Gelombang dengan sisi sebelah hulu lebih landai dansisi sebelah hilir lebih curam
Bentuk kurang teratur dan asimetris Kemiringan yang curam pada sisi hilir dari dunes
tersebut menyebabkan terjadinya separasi aliran,sehingga bukit / gundukan pasir bergerak ke arah hilir
dan bergabung (menjadi satu) dengan dunes di sebelahhilirnya panjang dunes bertambah dan puncaknyamendatar bars , dimana shape/form roughness berkurang.
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
8/25
Antara lower flow regime dan upper flow regime ,
terdapat kondisi transition . Pada kondisi inidunes seperti dibersihkan (tergelontor).
Konfigurasi dasar tidak teratur dari bentuk dunes sampai flat / plane bed .
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
9/25
Apabila kecepatan aliran terus bertambah, the upperflow regime akan tercapai. Bentuk konfigurasi yangpertama kali diamati adalah plane bed (sheet flow ), k ≈d. Apabila kecepatan terus bertambah, permukaan air
menjadi tidak stabil, dan dasar plane bed berubahterbentuk gelombang pasir antidunes .
Apabila angka Froude tidak terlalu besar (meskipun Fr >1), muka air hanya bergelombang (antidunes standing wave ), tetapi apabila angka Fr sangat besar, muka airyang bergelombang tersebut akan berkembang, menjaditidak stabil dan pecah (antidunes breaking wave ). Bilahal ini terjadi, bentuk anti dunes rusak, dan dasar
menjadi rata kembali.
Aktifitas antidunes yang sangat kuat akan menghasilkanchutes & pool flows.
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
10/25
Apabila dunes menjadi satu, gundukan-gundukan pasirakan sangat besar dengan ukuran ≈ lebar saluran.
Bentuk ini dikenal dengan nama bars .
Bars biasanya terbentuk pada waktu debit / kecepatan
besar dan akan tampak sebagai pulau – pulau kecilpada waktu debit kecil (air dangkal).
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
11/25
PARAMETER DALAM PENENTUAN KONFIGURASIDASAR SUNGAI
Karena pada prinsipnya konfigurasi dasar terbentuksebagai hasil gesekan pada dasar, maka akan logisuntuk menggunakan kriteria tegangan (kecepatan)gesek sebagai parameter konfigurasi dasar.
Liu (1957) merumuskan suatu parameter untuk
presentasi data (yang dikenal sebagai Liu’s mobilitynumber )
Liu hanya melakukan penyelidikan bentuk konfigurasidasar ripple.
)( **
v
d u f
w
u=
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
12/25
Albertson, Simons dan Richardson (1958),memperluas hubungan tersebut untuksemua konfigurasi dasar :
1. Plane bed 2. Ripples
3. Dunes
4. Transisi 5. Antidunes
;D : kedalaman aliran/hidraulik
),( **
gD
u
v
d u f
w
u=
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
13/25
Menurut Tsubaki, jika , maka ada
kecenderungan butir akan bergerak dalam /
sebagai suspensi – saltasi (saltation ).
Bogardi membuat hubungan serupa dengan
Albertson, dkk, dengan parameter :atau
3
5*>
w
u
2
*u
gd 22
*∗∗∗∗
==== Fr gd
u
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
14/25
I : plane bed
II : ripple
III : dune
IV : transistion
V : antidune
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
15/25
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
16/25
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
17/25
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
18/25
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
19/25
Contoh soal :
Data sebuah sungai, diketahui :
B = 100 m, h = 5 m, Q = 400 m3 /d, I (=S o) = 5,12 x 10-5
Bahan dasar pasir bulat, d = 1,7 mm
t air = 20°C, g = 9,81 m/d2
Pertanyaan :
a. Phase transportasi sedimen (konfigurasi dasar)
b. Tinggi kekasaran dasar sungai (k)
Jawab :a. Mencari , R ≈ h
m/d
w
u*
05,01012,5581,9 5* =×××== −ghI u
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
20/25
Diagram S1
t = 20°C w = 25 cm/d = 0,25 m/d
d = 1,7 mm
= = 0,2
Diagram S4 (Richardson, dkk)d = 1,7 mm
= 0,2
w
u*250
050
,
,
w
u*DUNES
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
21/25
Cara lain :
= = 85DUNES
d = 1,7 mm
v
d u Re ** = 6
3
101
1071050−
−
×
×× , ,
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
22/25
b.
0,8 m/d=×
==5100
400
A
QU
k
RlogU ,U *
12755=
k512log05,075,58,0
××××⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====
k = 0,10 m = 100 mm >> d = 1,7 mm(hal ini disebabkan karena dasar bergelombang)
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
23/25
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
24/25
-
8/17/2019 5. Mekanisme Transpor Sedimen
25/25
Contoh soal:Sebuah sungai dengan kemiringan 0,0001,
mempunyai tampang trapesium dengan lebar 95
m dan V:H = 1:1,5. Pada pengaliran normalkedalaman airnya 1,63 m. dari contoh pasir didasar sungai diketahui dm = 1 mm, d65 = 1,3mm, d90 = 3 mm, rapat massa butir 2700 kg/m3,rapat massa air 1000 kg/m3, suhu air 20oC, g =9,8 m/det2. Ditanya :
a. Hitung debit normal sungai
b. Tentukan konfigurasi dasar saluran padakondisi normal, sifat pengaliran ditinjau daribilangan Froud-nya.