## Kajian Sedimentasi pada Muara Sungai Batang Arau Kota Padang
Tipani Ulfah Sabrina, Taufiq Hidayat, Hartati, Zahrul Umar Politeknik Negeri Padang.
fani.sabrina06@gmail.com

## Abstrak
Sungai  Batang  Arau  mempunyai  panjang  sungai  ±  29,72  km  dengan  luas  Daerah  Aliran  Sungai (DAS) ± 172 km 2 , hulu sungai berada pada puncak bukit Punggung Lading Kecamatan Lubuk Kilangan dan Gunung Gadut Kecamatan Pauh Kota Padang, dan pada daerah hilir terdapat Pelabuhan Muara. Pelabuhan Muara dibangun pertama kali pada abad ke-17 hingga awal abad ke-20. Saat ini pelabuhan Muara berfungsi sebagai pintu gerbang antar pulau terutama menuju ke Kepulauan Mentawai, Pulau Sikuai, dan sekitarnya, serta kembali lagi ke kota Padang.
Akhir-akhir ini fungsi  pelabuhan di muara sungai Batang Arau tempat keluar masuknya kapal – kapal terganggu karena terjadinya pendangkalan sungai. Ini terjadi karena tingginya tingkat pertambahan  penduduk    sehingga  mempengaruhi  perubahan  tata  guna  lahan  dari  hutan  sekunder, kebun  dan  sawah  menjadi  kawasan  permukiman,  serta  bertambah  luasnya  kawasan  tambang  batu kapur yang digunakan untuk dasar pembuatan semen oleh PT Semen Padang pada DAS Batang Arau yang mengakibatkan bertambahnya debit puncak run off, meningkatnya erosi dan konsentrasi sedimen di DAS Batang Arau.
Untuk menghitung angkutan sedimen di pelabuhan muara di DAS Batang Arau dilakukan dengan metoda Yang’s dan  metoda Engelund& Hansen. Dari hasil perhitungan yang dilakukan dengan Metode Yang’s  didapat  hasil  28703,83  ton/tahun  dan    dengan  Metoda  Engelund  &  Hansen  didapat  hasil 34587,43 ton/tahun. Dan untuk estimasi tebal endapan  di pelabuhan Muara Batang Arau kota Padang didapat  dari  hasil  kajian  angkutan  sedimen    yang  berdasarkan  angkutan  sedimen  terbesar  Metoda Engelund & Hansen hasilnya adalah 21,64 cm per tahun.
Kata Kunci : angkutan sedimen, erosi, tebal endapan.

## PENDAHULUAN
Secara  geografis,  DAS  Batang  Arau kota  Padang  terletak  pada  0 o 48 ‟ sampai dengan  0 o 56 ‟LS  dan  100 o 21  sampai  dengan 100 o 33 ‟ BT,  dengan  ketinggian  0  sampai
dengan  1.210  m  dari  permukaan  laut  (dpl). Secara administrasi, sebelah utara berbatasan dengan  DAS  Batang  Kuranji,  sebelah  selatan berbatasan  dengan  DAS  Timbalun  dan  DAS Batang  Tarusan,  sebelah  timur  berbatasan
dengan  Kabupaten  Solok  dan  sebelah  barat  : berbatasan dengan Samudera Indonesia.
Sungai  Batang  Arau  mempunyai  panjang sungai  ±  29,72  km  dengan luas  Daerah  Aliran Sungai  (DAS)  ±  172  km 2 ,  hulu  sungai  berada pada puncak bukit Punggung Lading Kecamatan Lubuk Kilangan dan Gunung Gadut Kecamatan  Pauh  Kota  Padang,  dan  pada daerah  hilir  terdapat  Pelabuhan  Muara. Pelabuhan Muara dibangun pertama kali pada abad  ke-17  hingga  awal  abad  ke-20.  Saat  ini pelabuhan  Muara  berfungsi  sebagai  pintu gerbang  antar  pulau  terutama  menuju  ke Kepulauan  Mentawai,  Pulau  Sikuai,  dan sekitarnya, serta kembali lagi ke kota Padang
Akhir-akhir ini daerah hulu terjadi pengurangan  luas  tutupan  hutan  karena adanya  pembukaan  lahan-lahan  hutan  untuk ladang (pertanian lahan kering) berpindah dan maraknya  penebangan  liar , pertambahan penduduk yang mencapai 2 sampai 3 kali lipat sehingga  penduduk  mulai membuka  lahan hutan  untuk  pertanian,  karena  sebagian  lahan pertanian produktif telah dijadikan pemukiman, perkantoran dan lahan usaha, industri dan jasa, serta  bertambah  luasnya  kawasan  tambang batu  kapur  yang  digunakan  dasar  pembuatan semen  oleh  PT  Semen  Padang  pada  DAS Batang Arau.
Akibat penurunan luas tutupan lahan daerah hulu, maka terjadi kecenderungan peningkatan debit maksimum, sehingga secara keseluruhan fungsi lahan sebagai penahan aliran
permukaan
semakin menurun,
dan menyebabkan penurunan infiltrasi dan
perkolasi serta meningkatkan aliran
permukaan.  Peningkatan  aliran  permukaan pada musim hujan akan  menyebabkan peningkatan  debit  maksimum,  peningkatan
erosi  dan  konsentrasi    sedimentasi  di  bagian DAS hilir sehingga menyebabkan
pendangkalan di daerah muara sungai Batang Arau

## Gambar 1 Lokasi Studi

## Analisis rerata hujan kawasan
Analisis  hidrologi  untuk  menentukan  rerata hujan  kawasan  ada  beberapa  metode  yaitu metode aritmatik, metode poligon thiessen dan metode  Isohyet.  Pada  penelitian ini  digunakan metode Poligon Thiessen sebagai berikut :
P     = (A1P1)+(A2.P2)+⋯+(AnPn)
A1+A2+⋯+An ........(1)
Dengan : P = hujan rerata kawasan P 1 ,P 2 ,P 3 = hujan pada stasiun 1,2,3...,n A 1 ,A 2 ,A 3 =  luas  daerah  yang  mewakili  stasiun 1,2,3...n.

## Analisis Frekuensi
Analisis  frekuensi  bertujuan  untuk  mencari hubungan  besarnya  suatu  kejadian  ekstrem terhadap  frekuensi  kejadian  berdasarkan distribusi probabilitas. Beberapa jenis distribusi
frekuensi  yang  digunakan  yaitu  Metoda Distribusi  Gumbel,  Normal,  Log  Normal  dan
Gumbel. Setelah
selesai analisis distribusi probabilitas dengan ke empat metode tersebut, maka    dilakukan  uji  distribusi  probabilitas dengan  metoda  Smirnov  Kolmogorov  dan Metoda  Chi-Kuadrat.  Uji  distribusi  probabilitas dimaksudkan untuk mengetahui apakah persamaan  distribusi  probabilitas  yang  dipilih dapat  mewakili  distribusi  sampel  data  yang dianalisis.

## Analisis Debit Banjir Rancangan
Beberapa  metode  debit  banjir  rancangan yang  dikembangkan  berdasarkan  karakteristik DAS  dan  sebaran  hujan.  Metode  yang digunakan antara lain : a.  Metode Hasper
Qp = α x β x I x A ........(2)
b.   Metode Melchior Qp = α x I x A........               .(3) c. Metode Nakayasu
Qp= C x 1 3.6 x A x
R0 0.3 x tp+t0.3 ...(4)
Dimana :
Qp   = Debit maksimum   (m 3 /dt)
Α     = Koefisien pengaliran Β     = Koefisien reduksi I      = Intensitas hujan  (m 3 /dt/km 2 )
A     = Luas daerah pengaliran (km 2 )
C    = Koefisien pengaliran A    = Luas daerah pengaliran (km 2 )
Ro    = Curah hujan satuan (mm) t p =Tenggang  waktu  dari  permulaan    hujan
sampai puncak banjir (jam)
t 0.3 = Waktu  yang  diperlukan  pada  penurunan debit puncak sampai ke debit sebesar 30 % dari puncak (jam)

## AngkutanSedimen
Ada  tiga  macam  angkutan  sedimen  yang terjadi  di  dalam  alur  sungai  (Mulyanto,  2007) yaitu :
a. Bed  load  transport yaitu  peng-  angkutan material terjadi pada aliran yang berkecepatan  relative  lambat,  sehingga material  yang  terbawa  arus  bersifat menggelinding sepanjang saluran.
b. Saltation load transport yaitu pengangkutan material  terjadi  pada  aliran  berkecepatan relative  cepat,  sehingga  material  yang terbawa  arus  membuat  loncatan-loncatan akibat  dari  gaya  dorong  pada  material tersebut.
c. Suspended  load  transport yaitu  Jika kecepatan  aliran  semakin  cepat,  gerakan loncatan  material  akan  semakin  sering terjadi  sehingga  apabila  butiran    tersebut tergerus  oleh  aliran  utama  atau  aliran turbulen kearah permukaan, maka material tersebut tetap bergerak (melayang) didalam aliran dalam selang waktu tertentu.

## Analisis Angkutan Sedimen Total
Angkutan  sedimen  total  dapat  dianggap sebagai  penjumlahan bed  load (T b )  dan suspended  load (T s ),  cara  penjumlahan  ini dipakai  oleh  Einstein.  Dan  Chih  Ted  Yang (1996) dalam buku Sedimen Transport Theory and  Practice perhitungan  angkutan  sedimen total  terdiri  dari  metode  :  a)  Yang  (1973)  ;  b) Ackers  dan  White  (1973)  ;  c)  Engelund  dan Hansen (1967) ; d) Shen dan Hung (1972) ; e) Colby  (1955)  ;  f)  Bagnold  (1966)  ;  g)  Laursen (1985).
Dalam makalah ini penulis hanya menyajikan 2 metode yaitu :
a.  Metode Yang (1973)
Log Ct=5,435−0,286 log ω d ϑ − 0,457 log U∗ ω +
(1,799 −   0,409 log ω d ϑ − 0,314 log U∗ ω ) log ( V.S ω − Vcr ω . S ..
.................................................(5) Dimana : Ct = Total konsentrasi sedimen (PPM
; mg/lt) Vcr ω = 2,5 log ( U*d ∂ ) -0,06 +0,66untuk 1,2 < U*d ∂ < 70
...............................................(6) Vcr ω = 2,05 untuk 70 ≤ U*d ∂ .........(7)
Dimana :
Ct  = Konsentrasi sedimen total  (mg/lt)
ω =Kecepatan jatuh sedimen (ft/sec)
d = Diameter tengah partikel (ft)
ϑ = Viskositas kinematik (ft 2 /sec)
U*  = Kecepatan geser (ft/sec) Vcr  = Kecepatan kritis (ft/sec)
S = Kemiringan sungai
V     = Kecepatan aliran (ft/sec)
b.  Metode Engelund dan Hansen (1967)
qs=0,05 γs.V 2 [ d g ( γs γ -1 ) ] 1 2 [ τ0 ( γs-γ ) d ] 3 2 … … (8)
τ 0 = γ x D x S ... (9) Qs = W x qs .          ........(10) Gw= γ x W x D x V ..................(11) Cs = Qs Gw ..................(12) Dimana : V  = Kecepatan aliran (ft/s) d  = Diameter tengah partikel (ft) g  = Gravitasi (ft 2 /sec) γs = Massa jenis sedimen (lb/ft 3 ) τ 0 = Tegangan geser (lb/ft 2 ) γw = Massa jenis air (lb/ft 3 )
D  = Kedalaman sungai (ft)
S  = Kemiringan sungai W  = Lebar sungai (ft)
Qs = Muatan sedimen (lb/sec) Cs = Konsentrasi sedimen total (mg/lt)
Untuk  perhitungan  selanjutnya  adalah memilih  hasil  maksimum  dari  kedua  metoda angkutan sedimen di atas  dan membandingkan hasilnya dengan perkiraan besarnya erosi yang terjadi  dalam  Daerah  Aliran  Sungai  (DAS) menggunakan  model  USLE  ( Universal  Soil Loss  Equation )  dari  USDA  ( United  States Departement of Agriculture ) untuk
memperkirakan  besarnya  erosi  permukaan suatu  DAS  (Ditjen  Sumber  Daya  Air,  2003). Faktor  yang  mempengaruhi  meliputi  faktor erosivitas  hujan,  erodibilitas  tanah,  kemiringan dan  panjang  lereng,  jenis  penutup  lahan  dan pengolahan tanah.
Untuk menghitung tingkat erosi atau jumlah tanah yang hilang adalah sebagai berikut:
A = R x K x LS x C x P ........(13)
Dimana :
A  = Jumlah tanah yang hilang (ton/ha/tahun) R  = Erosivitas hujan rata-rata K  = Indeks erodibilitas tanah LS  = Indeks panjang dan kemiringan lereng C  = Indeks pengelolaan pertanian P  = Indeks upaya konservasi tanah
Sedimen  yang  terbawa  oleh  sungai  lebih sedikit  dibandingkan  dengan  erosi  total  dari DAS  yang  ditinjau,  besarnya  sedimen  yang terbawa  oleh  aliran  sungai  disebut  juga  Yield (hasil)  merupakan  perkalian  antara  SDR ( Sediment  Delivery  Ratio )  dengan  erosi  total (A T )  dari  DAS  tersebut.  Rasio  pengantaran sedimen  tergantung  dari  luas  DAS  dan  erosi total (A T ) atau dengan rumus :
Y = A T x SDR ......(14) SDR = 0,41 x A -0,3 ....(15)
(A dalam km 2 ) (Kodoatie R.J dan Sjarief.R.,
2008)

## METODE PENELITIAN
Metode penelitian  ini  dilakukan  pada  DAS Batang  Arau  di  pelabuhan  muara,  dengan mengumpulkan data primer dan data sekunder. Data Primer adalah data yang didapat langsung dari  lapangan,  dengan  cara  peninjauan langsung  ke  lokasi  penelitian  seperti  foto dokumentasi sungai, kedalaman aliran ,penampang melintang sungai dan
pengambilan  sampel  sedimen tahun  2018.
Data  Sekunder  adalah  data  topografi  Sungai Batang  Arau,  peta  tataguna  lahan  dan  data curah hujan tahun 2013-2015 dari BWSS V.
Dan selanjutnya dilakukan :
1.Analisis hidrologi dengan luaran curah hujan rencana dan debit banjir rencana
2.Analisis butiran sedimen di laboratorium
3.Analisis angkutan sedimen
5.Analisis tebal endapan sedimen

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Analisis uji distribusi probabalitas
Hasil analisis rerata hujan kawasan dengan metode  Poligon,    datanya  dipakai  untuk analisis  distribusi  probabilitas  .  Rekapitulasi hasil  analisis  distribusi  probabilitas  sebagai berikut :
Tabel 1.Hasil Analisis Distribusi Probabilitas
Kemudian  ke  empat  metode  tersebut  diuji distribusi  probabilitas  dengan  Chi Kuadrat  dan Smirnov  Kolmogorov  dan  yang  dapat  diterima setelah  diuji  dengan  ke  dua  metoda  tersebut adalah dengan  Metode Normal.

## Analisis Debit Banjir Rancangan
Selanjutnya  data  curah  hujan  dengan metoda  normal  dipakai  untuk    analisis  debit banjir rencana dengan beberapa periode ulang sebagai berikut :
Tabel 2. Rekapitulasi Perhitungan Debit Banjir
Rencana Periode Ulang (tahun) Debit banjir rencana Hasper (m3/det) Melchior (m3/det) Nakayasu (m3/det) 2 362,740 368,284 434,76 5 447,295 454,131 536,11 10 491,586 499,099 589,11 25 527,584 535,891 623,63 50 569,095 577,793 682,09
Dari  ketiga  metoda  analisis  debit  rancangan, debit  yang  akan  dipakai  untuk  tahap  analisis selanjutnya adalah  dengan metoda Nakayasu dengan periode ulang 2 tahun.

## Analisis Karakteristik  Sedimen
Pemeriksaan  analisis  sampel  sedimen    di laboratorium  ini  bertujuan  untuk  menentukan ukuran butira sedimen dan berat jenis sedimen. Untuk mendapatkan ukuran butiran D 35 , D 50 dan D 90 langsung  diplot  pada  grafik  hubungan antara ukuran saringan dan komulatif persentase lolos (Gambar 1).
Berdasarkan  gambar  1  dibawah  diperoleh D 35 = 0,12 mm, D 50 = 0,25 mm dan D 90 = 0,38 mm.
Normal Log Normal Gumbel Log Pearson Tipe III 2 155,33 149,44 146,60 154,69 5 191,54 191,93 198,25 192,91 10 210,50 218,82 230,69 212,58 25 226,02 243,59 268,52 232,81 50 243,69 275,24 302,08 245,27 Hujan Rencana Harian Maksimum Metode Distribusi Probabilitas Periode Ulang

## Gambar 1. Hubungan antara ukuran
saringan dan komulatif lolos

## Analisis Angkutan Sedimen Total
Untuk analisis ini data debit yang digunakan adalah  debit  maksimum  yaitu  dengan  periode ulang 2 tahunan yang diperoleh dari perhitungan debit banjir menggunakan Metode Nakayasu  yaitu  434,76  m 3 /dt.  Angkutan sedimen  total  dihitung  dengan  menggunakan Metode Yang, dan Engelund & Hansen.
Hasil  analisis  angkutan  sedimen  dengan Metode Yang, dan Engelund & Hansen tertera pada tabel 3.
Tabel 3. Rekapitulasi Angkutan Sedimen Total
Periode Ulang (tahun) Metode Angkutan Sedimen Total (ton/tahun) Yang's Engelund and Hansen 2 362,740 34587.427 5 447,295 39913.701 10 491,586 42527.465 25 527,584 44667.941 50 569,095 47047.962 Analisis erosi dengan Metode USLE Dengan diketahui : 1)  Indeks  erodibiltas  tanah  (K)  diambil sebesar  0,11  (tanah  regosol  yang  bahan induknya batu liat berkapur)
2)  Faktor panjang dan kemiringan lereng (LS), diambil  sebesar  1,4  (kemiringan  lereng  8- 15%)
3)  Indeks  pengelolaan  tanaman  (C),  diambil sebesar  0,5  (kebun  campuran  dengan
kerapatan rendah) 4)  Indeks upaya pengelolaan (P), diambil 0,75 (pengelolaan tanah dan penanaman menurut garis kontur kemiringan 9-20%)
5)  Indeks  Erosivitas  Curah  Hujan  (R)  untuk periode hujan 2003 – 20155 didapat R rata- rata 533,94
Maka besaran erosi yang terjadi pada muara DAS Batang Arau dengan luas DAS = 172 km 2 adalah :
A = R x K x LS x C x P A = 535,94 x 0,11 x 1,4 x 0,5 x 0,75 = 30,95 ton/ha/tahun
Sehingga besaran erosi adalah sebagai berikut :
A das = 30,95 x 17200 = 532350,77 ton/tahun Dan  yang  diperkirakan  masuk  kesungai  “Y ‘hasil adalah :
SDR  =  0,41  x  (A das ) -0,3 =  0,41  x  (172) -0,3 = 0,087524
Y’hasil  =  0,087524  x  532350,77  =  46593,27 ton/tahun

## Analisis sedimentasi
Analisis  angkutan  sedimen  total  didapat dengan  mengkonversi  endapan  sedimen  yang masih  dalam  satuan  mg/l  ke  ton/tahun,  maka, hasilnya sebagai berikut:
Diketahui  panjang  sungai  Batang  Arau  dan anak sungai utamanya = 86.660 m,
lebar  sungai  rata-rata =  40 m,  dan  kedalaman air  rata-rata  (b)  =  2,31  m,  maka  volume  air sungai adalah = 86.660 x 40 x 2,31 = 8.007.384 m 3 = 8.007.384.000 liter
Dan  hasil  berat  Sedimen  yang  sudah dikonversi ke ton per tahun terlihat pada Tabel 4:
Tabel 4. Berat sedimen untuk metoda Yang’S dan Metoda Engelund Hansen
N o Metode Vol. Air Sungai (lt) Berat Sedimen Mg/lt Ton/thn 1 Yang’S 8007384000.0 0 3584..6
7
28703.8 3 2 Engelun d & Hansen 8007384000.0 0 4319.44 34587.4 3
Dari Tabel 4, terlihat berat sedimen dengan metode  Engelund  dan  Hansen  hasilnya  paling mendekati dengan yield (hasil) erosi tanah yang hilang,  Y  =  46593,27  ton/tahun.  Selanjutnya untuk perhitungan tebal endapan yang terjadi di Muara  Batang  Arau,  hasil  digunakan  adalah angkutan sedimen dengan metode Engelund & Hansen.
Analisis  tebal  endapan  dengan  data-data pendukung  yang  diketahui    seperti  data  kurva air  balik  1755  m,  massa  jenis  (γs)  =  2,53  , Porositas (ε) = 0,4 (Breusers.H.N.C, 1988) dan Lebar  sungai  =  60  m,  maka  tebal  endapan  di pelabuhan muara adalah sebagai berikut:
a.  Volume  sedimen  padat  =  34587,43/2,53 =
13670,9 m 3
b.  Volume sedimen total =
13670,9 1− 0,4
=22784,9 m 3
c.  Luas penampang sungai
= 1755 x 60 = 105300 m 2

## d.  Tebal endapan
= 22784,9
105300
= 0,2164 m = 21,64 cm

## KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Debit  banjir  yang  terjadi  di  DAS  Batang Arau  untuk  periode  ulang  2  tahun  adalah 434,76 m 3 /dt.
2. Besar  angkutan  sedimen  dengan  metode Yang’s adalah 3584,671 mg/lt atau setara dengan 28703,835 ton/tahun, dan dengan metode  Engelund  &  Hansen  adalah 4319,442mg/lt atau setara dengan 34587,427 ton/tahun.
3. Besar  erosi  yang  terjadi  dengan  metoda USLE  adalah  532350,77  ton/tahun  dan yang diperkirakan masuk kesungai adalah 46593,27 ton/tahun.
4.  Hasil  kajian  angkutan  sedimen  Metode Engelund & Hansen dipakai untuk menganalisis  tebal  endapan  di  pelabuhan Muara  Batang  Arau  adalah  21,64  cm  per tahun.

## Saran
1. Hasil  dari  penelitian  ini  menjadi  masukan untuk  pihak  terkait  untuk  melakukan pengendalian erosi pada DAS Batang Arau dengan melakukan konservasi tanah secara agronomis, mekanis dan secara kimia.
2. Hasil  penelitian  ini  menjadi  masukan  untuk perlu  dibangun  chekdam  atau  tampungan sementara sebelum air buangan atau limbah galian tambang masuk ke DAS Batang Arau.
3. Sebaiknya dilakukan pembuangan sedimen minimal  sekali  dalam  3  tahun,  untuk kelancaran  keluar  masuknya  kapal  di Pelabuhan Muara Padang.
4. Melakukan penelitian terkait dengan melakukan  tinjauan  aspek  lain  seperti pengaruh air pasang surut air laut dll.

## DAFTAR PUSTAKA
Asdak.C.,  2002.  Hidrologi  dan  Daerah  aliran sungai.  Gajah  Mada  University  Prees, Yogyakarta.
Bambang  Triatmojo,2008.Hidrologi  Terapan.
Gajah Mada University Prees,
Yogyakarta.
Breusers.H.N.C.,  1988. Lecture  notes  on sediment  transport  1 .  Inertnational course  in  hydraulic  engineering,  Delft 1988.
Departemen  Permukiman  dan  Prasarana
Wilayah,  Dit-jen  Sumber  Daya  Air,
2003.
Pedoman Pengelolaan Kerusakan Lingkungan DAS.
Gandakoesoema,  1970.  Hidrolika,  halaman 131. Penerbit Sumur, Bandung.
Kodoatie,  R.J  dan  Sjarif.R,  2008.  Pengelolaan Sumber  Daya  Air  Terpadu  Edisi  2, Penerbit Andi, Yogyakarta.
Kamiana,  I  Made,  2011.  Teknik  Perhitungan Debit  Banjir  Rencana  Bangunan  Air, Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta.
Mulyanto H.R., 2007. Sungai danSifat-sifatnya, PenerbitGrahaIlmu, Yogyakarta.
Nikken  Consultan’s.Inc  2001.  Additional Consulting services on detailed design of  Anai-Kandis  River  improvement  in Padang flood control project.
Siswoko, 2010. Upaya mengatasi banjir secara menyeluruh,