## ANALISIS ANGKUTAN SEDIMEN DASAR SUNGAI CIBEET DENGAN HEC-RAS DAN UJI LABORATORIUM
Ivan Andrian 1 dan Wati A. Pranoto 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: ivan.325150061@stu.untar.ac.id
2 Program Studi Magister Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: watip@ft.untar.ac.id
Masuk: 20-01-2020, revisi: 05-02-2020, diterima untuk diterbitkan: 06-02-2020

## ABSTRACT
Cibeet  River  is  a  tributary  river  of  the  Citarum  River.  Length  of  the  Cibeet  River  is  101km  with  its  upstream located  on  Lemo  Mountain  and  downstream  on  the  Citarum  River.  This  river  carries  sediment  to  the  Citarum River  and  is  one  of  the  largest  supplier  of  sediment  to  the  Citarum  River.  Research  The  Cibeet  River  sediment transport is only bedload sediment transport. Sediment transport research is carried out by laboratory testing and calculation by HEC-RAS. Laboratory testing is carried out with a circular flume. At HEC-RAS, the method used is Engelund-Hansen, Meyer-Peter and Muller, and Yang. The results of sediment transport with the Meyer-Peter and Muller method are the closest to the results of laboratory testing, between 24.54 % to 50.25 % depends on the flow of water.

## Keywords: River; Transport; Sediment; HEC-RAS

## ABSTRAK
Sungai  Cibeet  merupakan  anak  Sungai  Citarum.  Panjang  Sungai  Cibeet  101km  dengan  hulu  berada  di  Gunung Lemo dan hilir di Sungai Citarum. Sungai ini membawa sedimen ke Sungai  Citarum dan salah satu penyumbang sedimen  terbesar  ke  Sungai  Citarum.  Penelitian  Angkutan  sedimen  Sungai  Cibeet  dibatasi  hanya  pada  sedimen dasar. Penelitian angkutan sedimen dilakukan dengan pengujian laboratorium dan perhitungan dengan HEC-RAS. Pengujian  laboratorium  dilakukan  dengan  alat  circular  flume.  Pada  HEC-RAS,  metode  yang  digunakan  adalah Engelund-Hansen, Meyer-Peter and Muller, dan Yang. Hasil angkutan sedimen dengan metode Meyer-Peter and Muller  paling  mendekati  dengan  hasil  pengujian  laboratorium.  Perbedaan  rata-rata  yang  didapat  antara  24,54  % hingga 50,25 % tergantung pada debit alirannya.
Kata kunci : Sungai; Angkutan; Sedimen; HEC-RAS

## 1. PENDAHULUAN

## Latar belakang
Sungai Cibeet terletak di Jawa Barat, tepatnya di daerah Cianjur sampai Karawang. Sungai Cibeet merupakan anak sungai dari Sungai Citarum. Pada awalnya, sungai ini bernama Tjitaroem Twee Rivier atau Sungai Citarum Dua dan berubah nama menjadi Sungai Cileog. Hulu Sungai Cibeet terletak di Gunung Lemo, Kabupaten Cianjur dan bergerak  ke  utara  menuju  hilir  yang  terletak  di  Sungai  Citarum.  Sungai  ini  memiliki  panjang  101  kilometer dan merupakan salah satu sungai pemasok air ke saluran irigasi Tarum Barat atau Kalimalang.
Air yang mengalir di Sungai Cibeet tidak hanya air, melainkan membawa material dan partikel lainnya. Material dan partikel ini berasal dari hasil erosi pada dinding dan dasar sungai yang dilewati aliran dari hulu hingga menuju hilir. Sebagian material dan partikel akan mengendap ke dasar sungai akibat proses sedimentasi dan sebagian lagi akan  mengalir  ke  sungai  utama,  yaitu  Sungai  Citarum.  Endapan  ini  banyak  terjadi  di  sekitar  hilir  sungai  dan akhirnya menghambat laju aliran tersebut. Ada beberapa faktor yang menentukan angkutan sedimen pada sungai, yaitu kecepatan aliran, debit, bentuk penampang dan sebagainya.
Pada program HEC-RAS tersedia beberapa metode untuk menghitung angkutan sedimen, diantaranya ada  metode Ackers-White,  Yang,  Engelund-Hansen,  Meyer-Peter and Muller,  Laursen,  dan  Toffaleti.  Dari  beberapa  metode yang tersedia, dipakai 3 metode  yaitu Engelund-Hansen, Meyer-Peter and Muller, dan Yang. Pada penelitian ini, digunakan program HEC-RAS untuk memprediksi besar angkutan sedimen pada Sungai Cibeet dengan beberapa
metode  yang  telah  disebutkan.  Untuk  mendapat  hasil  uji  laboratorium,  pemodelan  angkutan  sedimen  ini  dibuat pada alat circular flume.

## Rumusan masalah
1. Berapa besar angkutan sedimen yang didapat saat pengujian di laboratorium?
2. Berapa besar angkutan sedimen yang didapat melalui program HEC-RAS?
3. Bagaimana  perbandingan  hasil  antara  metode  perhitungan  dari  program  HEC-RAS  dan  pengujian  di laboratorium?

## Maksud dan tujuan penelitian
Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengukur dan mengetahui seberapa besar angkutan sedimen yang dibawa Sungai Cibeet dengan cara pemodelan pada alat circular flume berdasarkan pengujian laboratorium, dan program HEC-RAS dengan metode Engelund-Hansen, Meyer-Peter and Muller, dan Yang.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui keakuratan dari   ketiga  metode yang dipakai dalam program HEC-RAS.  Hasil  dari  metode  ini  juga  akan  dibandingkan  dengan  hasil  pengujian  laboratorium  yang  akan dilaksanakan di Laboratorium Hidrolika Universitas Tarumanagara.

## Analisa saringan
Analisa  saringan  umumnya  dipakai  untuk  menentukan  ukuran  butiran  sedimen  kasar,  seperti  kerikil  dan  pasir. Cara kerja analisa saringan ini adalah dengan mengayak butiran sedimen di saringan yang sudah disusun, dimana pada  susunan  teratas  adalah  saringan  dengan  lubang  terbesar  dan  yang  paling  bawah  adalah  saringan  dengan lubang  terkecil,  biasanya  saringan  200.  Untuk  menentukan  butiran  dengan  diameter  yang  lolos  saringan  200, digunakan hidrometer. Rumus yang digunakan dalam  menentukan persentase pasir adalah (Sandjaja, 2015):
% 𝑅𝑒𝑡𝑎𝑖𝑛𝑒𝑑 = W 𝑅𝑒𝑡𝑎𝑖𝑛𝑒𝑑 W Total 𝑥 100% (1) % Passing = 100 – Σ % Retained (2)
Dimana  W Retained =  Berat  pasir  yang  tertinggal  pada  tiap  saringan,  % Retained =  persentase  tertahan  butiran, % Passing = persentase butiran yang lolos saringan.

## Angkutan sedimen dasar
Angkutan sedimen dasar adalah partikel-partikel kasar yang bergerak sepanjang dasar sungai dan gerakannya tidak pernah lepas dari dasar sungai. Partikel ini bergerak sampai jarak tertentu, bahkan sampai di bagian muara sungai (Yang, 1996). Berikut ini adalah rumus untuk menghitung debit angkutan sedimen dasar:
Q   = v x B x H (3) Qb = Q x (Ct / 1000 / B) (4)
Dengan  Ct=  Konsentrasi    angkutan  sedimen  (ppm),  Q=  Debit  air  (m 3 /s),  v=  Kecepatan  air  (m/s), B= Lebar saluran (m), H= Tinggi air (m), Qb= Angkutan sedimen dasar (kg/m.s).

## Program HEC-RAS
HEC-RAS software ( Hydrologic Engineering Center-River Analysis System ) merupakan program yang digunakan untuk menganalisa hidrolik sungai satu dimensi. Program HEC-RAS pertama kali dirilis tahun 1995, dimana pada awal kemunculannya digunakan sebagai perhitungan profil permukaan air untuk aliran tetap satu dimensi. Saat ini, HEC-RAS  memiliki  kemampuan  memodelkan  sistem  sungai  secara  sederhana  hingga  kompleks  seperti  struktur hidrolik (gorong-gorong, jembatan, dan lainnya). (Brunner, 2005)
Untuk  perhitungan  angkutan  sedimen,  HEC-RAS  dapat  melakukan  pemodelan  penampang  untuk  mendapat kapasitas  angkutan  sedimen.  Ada  beberapa  metode  yang  disediakan  HEC-RAS  untuk  perhitungan  angkutan sedimen, diantaranya Ackers-White; Engelund-Hansen; Laursen (dengan modifikasi Copeland); Meyer-Peter and Muller; Toffaleti; dan Yang (untuk pasir dan kerikil). (Brunner,2016)

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Melakukan  pengujian  laboratorium  untuk  mendapatkan  hasil  dari  angkutan  sedimen  Sungai  Cibeet.  Setelah mendapatkan  besar  angkutan  sedimen,  dilakukan  analisis  data  dari  hasil  laboratorium  lalu  akan  dibandingkan dengan analisis data menggunakan metode Engelund-Hansen, Meyer-Peter and Muller, dan Yang. Analisis data ini dilakukan dengan cara perhitungan melalui program HEC-RAS.
Hasil  yang  didapat  dari  analisis  data  akan  dibuat  kesimpulan  untuk  mengetahui  seberapa  besar  angkutan  sedimen pada Sungai Cibeet dan seberapa akurat metode yang dipakai pada program HEC-RAS dalam menentukan prediksi angkutan  sedimen.  Setelah  itu  membuat  saran  untuk  penelitan  selanjutnya,  baik  dalam  pengujian  maupun  dalam pengolahan data HEC-RAS.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Analisa saringan
Tabel 1 menjelaskan hasil analisa saringan pada sampel Sungai Cibeet. Dari hasil yang didapat menunjukkan bahwa ukuran pasir yang mendominasi sampel sedimen Sungai Cibeet adalah  ukuran 0.25mm.
Tabel 1. Analisa saringan No. Sieve No D (mm) Wt. retained % retained % passsing 1 4 4,75 3,9 0,780 % 99,220 % 2 10 2 6,2 1,246 % 97,974 % 3 20 0,85 24,9 4,986 % 92,989 % 4 40 0,425 100,3 20,066 % 72,923 % 5 60 0,25 183,3 36,666 % 36,257 % 6 140 0,106 56,8 11,366 % 24,891 % 7 200 0,075 3,8 0,766 % 24,126 % 8 pan - 0,8 0,166 % 23,960 % sum 380

## Kecepatan kritis
Pada tabel 2 adalah rangkuman hasil kecepatan kritis pada  pengujian yang dilakukan di Laboratorium Hidrolika. Hasil  yang  didapat  menunjukkan  bahwa  kedalaman  tidak  mempengaruhi  hasil  kecepatan  kritis  pada  sampel tersebut. Hasil kecepatan kritis rata-rata pada pengujian dapat dilihat pada gambar 1.
Tabel 2. Hasil Kecepatan kritis Perbandingan Kecepatan Kritis (m/s) Depth Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 0 0,176 0,174 0,155 -3 0,161 0,171 0,161 -6 0,177 0,150 0,156 -9 0,168 0,161 0,163 -12 0,171 0,155 0,166

## Gambar 1. Grafik perbandingan kecepatan kritis rata-rata

## Berat jenis
Pengambilan  berat  jenis  sedimen  dilakukan  pada  bagian  permukaan  sampel.  Hasil  yang  didapatkan  dari perhitungan ini adalah berat jenis sampel basah dan berat jenis sampel kering. Pada tabel 3 dan tabel 4  adalah rangkuman dari berat jenis sedimen yang didapat dari pengujian:
Tabel 3. Hasil berat jenis basah
Perbandingan Sampel Berat Jenis Basah Sampel BJ (gr/cm 3 ) Berat Jenis Rata-Rata 1 1,488 1,484 1,489 1,474 2 1,471 1,451 1,454 1,426 3 1,523 1,513 1,470 1,544 Tabel 4. Hasil berat jenis kering Perbandingan Sampel Berat Jenis Kering Sampel BJ (gr/cm 3 ) BJ Rata-Rata 1 1,075 1,076 1,085 1,069 2 1,124 1,106 1,102 1,092 3 1,102 1,101 1,072 1,131
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 D ept h (cm ) Kecepatan Kritis (m/s ) Kecepatan Kritis Rata-Rata kecepatan kritis rata- rata

## Hasil penelitian
Pada  gambar  2  menunjukkan  bahwa  kecepatan  mempengaruhi  konsentrasi  sedimen,  dimana  semakin  besar kecepatan, maka konsentrasi sedimen yang didapat semakin besar.
Gambar 2. Perbandingan kecepatan dengan konsentrasi sedimen
Hasil dari uji laboratorium akan dibandingkan dengan hasil perhitungan dari HEC-RAS. Pada HEC-RAS, dibuat penampang  yang  menyesuaikan  flum  yang  digunakan  pada  laboratorium.  Terdapat  3  sampel  untuk  pengujian angkutan sedimen. Pada tabel 5 sampai tabel 7 adalah hasil perbandingan angkutan sedimen pada HEC-RAS dan uji laboratorium:
Tabel 5. Hasil angkutan sedimen sampel 1 Angkutan Sedimen Sampel 1 (kg/m.s) depth kondisi Laboratorium Meyer-Peter and Muller Engelund- Hansen Yang 0 kecil 1,3471E-03 8,6642E-04 1.72889E-07 4.03407E-07 sedang 7,8153E-03 1,0746E-02 1.07941E-06 6.6425E-07 besar 3,4590E-02 3,5994E-02 2.44622E-06 2.49514E-06 -3 kecil 1,9987E-03 6,0152E-04 1.27376E-07 2.3036E-07 sedang 9,4291E-03 9,4236E-03 9.48968E-07 5.45152E-07 besar 3,9519E-02 3,8362E-02 2.72544E-06 3.00048E-06 -6 kecil 1,4777E-03 9,8981E-04 1.89262E-07 4.80434E-07 sedang 1,1022E-02 1,2960E-02 1.1836E-06 7.60889E-07 besar 3,2586E-02 3,7861E-02 2.6606E-06 2.85952E-06 -9 kecil 1,8164E-03 5,0503E-04 1.12288E-07 1.84946E-07 sedang 7,4868E-03 6,8106E-03 7.51569E-07 3.66149E-07 besar 1,4633E-02 2,2662E-02 1.76328E-06 1.44269E-06 -12 kecil 1,0599E-03 6,7445E-04 1.37648E-07 2.75296E-07 sedang 5,3808E-03 6,5980E-03 7.28946E-07 3.64473E-07 besar 1,7518E-02 2,4274E-02 1.85013E-06 1.57261E-06
Tabel 6. Hasil angkutan sedimen sampel 2 Angkutan Sedimen Sampel 2 (kg/m.s) depth kondisi Laboratorium Meyer-Peter and Muller Engelund- Hansen Yang 0 kecil 1,4506E-03 6,8706E-04 1.38152E-07 2.76304E-07 sedang 7,5792E-03 9,0607E-03 9.2356E-07 5.22012E-07 besar 4,2835E-02 3,0309E-02 2.17217E-06 2.02895E-06 -3 kecil 1,2048E-03 6,2441E-04 1.30691E-07 2.45045E-07 sedang 5,5570E-03 8,7856E-03 8.99514E-07 4.9973E-07 besar 1,7571E-02 2,8660E-02 2.08393E-06 1.91816E-06 -6 kecil 1,1643E-03 6,0097E-04 1.27257E-07 2.30146E-07 sedang 4,7031E-03 5,2129E-03 6.12242E-07 4.45267E-07 besar 1,5555E-02 1,5027E-02 1.31695E-06 9.06755E-07 -9 kecil 1,4593E-03 5,7299E-04 1.23738E-07 2.15197E-07 sedang 6,8921E-03 5,1359E-03 6.10579E-07 4.44058E-07 besar 2,3292E-02 1,6824E-02 1.42624E-06 1.03128E-06 -12 kecil 1,4552E-03 6,3699E-04 1.32541E-07 2.45952E-07 sedang 6,4859E-03 5,5096E-03 6.35508E-07 4.67285E-07 besar 2,0748E-02 1,7865E-02 1.48279E-06 1.10656E-06 Tabel 7. Hasil angkutan sedimen sampel 3 Angkutan Sedimen Sampel 3 (kg/m.s) depth kondisi Laboratorium Meyer-Peter and Muller Engelund- Hansen Yang 0 kecil 1,6110E-03 6,0097E-04 1.27257E-07 2.30146E-07 sedang 6,9597E-03 4,1736E-03 5.20857E-07 4.31054E-07 besar 2,1991E-02 1,7510E-02 1.4565E-06 1.08134E-06 -3 kecil 1,3020E-03 5,2525E-04 1.15588E-07 1.86004E-07 sedang 4,4798E-03 4,4562E-03 5.4411E-07 4.17151E-07 besar 1,7310E-02 2,5791E-02 1.93624E-06 1.67963E-06 -6 kecil 9,3766E-04 4,3899E-04 1.00879E-07 1.42265E-07 sedang 5,6241E-03 3,7115E-03 4.76771E-07 3.8848E-07 besar 2,1535E-02 1,6757E-02 1.42542E-06 1.03069E-06 -9 kecil 1,3007E-03 9,7319E-04 1.74401E-07 3.92402E-07 sedang 6,5096E-03 9,5059E-03 9.50152E-07 6.46912E-07 besar 2,5154E-02 2,8975E-02 2.11097E-06 1.94494E-06 -12 kecil 1,3106E-03 7,8951E-04 1.55016E-07 2.39571E-07 sedang 4,6852E-03 6,1051E-03 6.8287E-07 4.55246E-07 besar 1,6915E-02 2,4367E-02 1.85114E-06 1.57347E-06
Dari  gambar  3,  terlihat  bahwa  debit  air  mempengaruhi  hasil  angkutan  sedimen  yang  didapat,  hal  ini  dibuktikan dengan  kenaikkan  grafik  yang  konstan  sesuai  dengan  debit  air.  Semakin  besar  kenaikkan  debit  air,  maka  hasil angkutan sedimen yang didapat semakin besar
Gambar 3. Grafik perbandingan hasil angkutan sedimen
.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan pada pengujian angkutan sedimen Sungai Cibeet adalah sebagai berikut:
1. Hasil  angkutan  sedimen  yang  didapat  pada  pengujian  pada  3  sampel  secara  laboratorium  berkisar  antara 9,3766E-04  Kg/m.s  hingga  4,2834E-02  Kg/m.s  dengan  debit  air  antara  1,94E-03  m 3 /s  hingga  3,581E-03  m 3 /s. Semakin  besar  kecepatan  maka  debit  air  semakin  besar,  dan  angkutan  sedimen  yang  dibawa  akan  semakin banyak.
2. Pada  perhitungan  dengan  program  HEC-RAS,  metode  Meyer-Peter and Muller  mendapatkan  hasil  angkutan sedimen antara  4,38992E-04 Kg/m.s hingga  3,8361662E-02 Kg/m.s. Metode Engelund-Hansen mendapat hasil angkutan  sedimen  antara  1.00879E-07  Kg/m.s  hingga  2.72544E-06  Kg/m.s.  Metode  Yang  mendapat  hasil angkutan sedimen antara 1.42265E-07 Kg/m.s hingga 3.00048E-06 Kg/m.s.
3. Dari  hasil  perbandingan  angkutan  sedimen  yang  telah didapat,  metode  Meyer-Peter and Muller  memiliki  hasil yang  paling  mendekati  dengan  pengujian  laboratorium.  Pada  debit  kecil  (rata-rata  0.00206  m3/s)  didapat persentase  rata-rata  sebesar  50.25  %.  Pada  debit  sedang  (rata-rata  0.00289  m3/s)  didapat  persentase  rata-rata sebesar 24.45 %. Pada debit besar (rata-rata 0.00348 m3/s)  didapat persentase rata-rata sebesar 26.99 %.
4. Perbedaan  hasil  angkutan  sedimen  pada  pengujian  laboratorium  dan    metode  Meyer-Peter and Muller dikarenakan  beberapa  alasan,  yaitu  pada  pengujian  laboratorium,  sedimen  tidak  memenuhi  dasar  saluran, sehingga kemungkinan hasil yang didapat berbeda. Lalu karena adanya asumsi kemiringan pada saluran, dapat menyebabkan hasil angkutan sedimen berbeda, dikarenakan pada flume tidak ada kemiringan dasar saluran. Pada kasus metode Engelund-Hansen, hasil yang didapat berbeda karena metode ini hanya digunakan pada sedimen dasar  dengan  bentuk  gundukan  atau  dune  bedload.  Terbatasnya  gradasi  butiran  pada  metode  ini  juga menyebabkan ketidakakuratan untuk hasil yang didapat. Pada metode Yang, hasil yang didapat berbeda karena rumus  yang  digunakan  merupakan  rumus  pada  penelitian  lapangan,  dimana  kecepatan  aliran  dan  ukuran penampang sudah disesuaikan dengan penelitian sampel Yang.
Saran untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut:
1. Diperlukan pemahaman lebih lanjut dalam mengolah program HEC-RAS, terutama dalam penelitian sedimen dan  pemakaian  metode  lainnya.  Lalu  dibutuhkan  penampang  dan  alur  sungai  yang  asli  agar  hasil  yang didapat lebih akurat, dikarenakan ada beberapa metode yang memakai perhitungan sesuai kondisi lapangan.
2. Untuk  percobaan  laboratorium,  sedimen  yang  digunakan  lebih  bervariasi  seperti  penelitian total  bed  load transport , sedimen melayang pada Sungai Cibeet, dan lokasi pengambilan sampel lebih beragam seperti pada hulu dan tengah sungai.

## DAFTAR PUSTAKA
Brunner, Gary.W and Stanford Gibson. “Sediment Transport Modeling in HEC-RAS.” ASCE (2005). Brunner, Gary.W. HEC-RAS, River Analysis  System Hydraulic Reference Manual. Davis: US  Army Corps of Engineers, 2016.
Sandjaja, Gregorius.S and Aniek Prihatiningsih. Petunjuk Praktikum Mekanika Tanah. Jakarta: Jurusan Teknik Sipil Universitas Tarumanagara, 2015.
Yang,  Chih  Ted.  Sediment  Transport  Theory  and  Practice.  United  States  of  America:  The  McGraw-Hill Companies, 1996.