## Studi Kapasitas Angkut dan Gerusan Lokal pada Penampang Sungai Brantas Akibat Pilar Jembatan Tol Mojokerto-Kertosono
Aisyah Amelia, Umboro Lasminto dan Bambang Sarwono Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : bambang_s@ce.its.ac.id
Abstrak –– Jalan  Tol  Mojokerto-Kertosono  melintasi  sungai Brantas  di  Kecamatan  Gedeg,  Mojokerto,  untuk  itu dibutuhkan  jembatan  sepanjang  299  m.  Konstruksi  jembatan tersebut  berpotensi  mengakibatkan  terjadinya  gerusan  lokal pada  dasar sungai  maupun  perubahan  morfologi sungai. Oleh sebab  itu  perlu  dilakukan  studi  kapasitas  angkut  dan  gerusan lokal  pada  penampang  sungai  akibat  pilar  jembatan.  Pada tugas  akhir  ini,  dilakukan  perhitungan  debit  rencana  dengan metode  Gumbel.  Dalam  analisa  gerusan  lokal  digunakan modul  Users  Manual  dan  Reference  Manual  pada  program Hec-Ras  5.0.3  untuk  memprediksi  kedalaman  gerusan. Sedangkan  analisa  angkutan  sedimen  dihitung  dengan permodelan  sedimen  pada  program  Hec-Ras  5.0.3.  Hasil  studi ini menghasilkan debit banjir rencana di sungai Brantas untuk 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, 25 tahun, 50 tahun, dan 100 tahun secara  berturut-turut  adalah  1.213,58  m 3 /dt,  1.444,48  m 3 /dt, 1.597,36  m 3 /dt,  1.790,53  m 3 /dt,  1.933,83  m 3 /dt,  2.076,07  m 3 /dt. Akibat  dari contraction  scour atau  penyempitan  sungai sebelum  dibangun  jembatan,  pada  debit  100  tahun  terjadi gerusan  sedalam  0,47  m  di  bagian  kanan  penampang  sungai. Sedangkan  setelah  dibangun  jembatan,  diperkirakan  gerusan akibat contraction  scour dan  pilar  menjadi  7,4  m,  kedalaman ini  mendekati  hitungan  analitis  sebesar  8,07  m.  Angkutan sedimen  sebelum  ada  jembatan  adalah  386.551  m 3 dan penurunan  dasar  sungai  rata-rata  sebesar  1,03m.  Sedangkan setelah  ada  jembatan,  volume  angkutan  sedimen  kumulatif yang  terangkut  adalah  569.775  m 3 dengan  penurunan  dasar saluran rata-rata sebesar 1,51 m.
Kata  Kunci –– Angkutan  sedimen,  Gerusan  lokal,  Morfologi, Sungai Brantas

## I. PENDAHULUAN
ERKEMBANGAN  ekonomi  dan  teknologi  mengalami kemajuan  yang  sangat  pesat,  hal  ini  menyebabkan adanya  tuntutan-tuntutan  untuk  mempercepat  pemenuhan infrastruktur  sebagai  penunjang  kegiatan  manusia,  salah satunya jembatan. Jembatan merupakan prasarana transportasi yang berfungsi untuk memperlancar perpindahan barang dan manusia dari satu tempat ke tempat lainnya.  Jembatan  menghubungkan  daerah-daerah  yang terpisah  karena  adanya  rintangan,  seperti  selat,  sungai,  atau jalan raya. Tol Mojokerto-Kertosono merupakan bagian dari proyek Trans  Java  Tollway  System yang  dimulai  dari  barat pulau Jawa tepatnya di Merak, Jawa Barat hingga Ketapang, Jawa  Timur.  Di  Kecamatan  Gedeg,  Mojokerto,  alinemen jalan tol ini melintang di atas Sungai Brantas sepanjang 299 m.
Adanya  penghalang  seperti  bangunan  bawah  jembatan dapat  menyebabkan  perubahan  pada  morfologi  sungai berupa  agradasi  atau  degradasi  sedimen.  Jika  terjadi agradasi,  dasar  sungai  akan  mengalami  pendangkalan  dan tinggi  bebas  antara  muka  air  sungai  dengan  bagian  bawah jembatan  juga  berkurang.  Jika  terjadi  degradasi,  maka  erosi
dasar  sungai  akan  mengakibatkan  sungai  semakin  dalam, erosi  tebing  yang  mengakibatkan  sungai  semakin  lebar, sehingga  menyebabkan  terjadinya  deposisi  meander  sungai. Selain  itu,  perubahan  pola  aliran  yang  disebabkan  oleh adanya  pilar  dan  abutment  juga  dapat  mengakibatkan keseimbangan  material  dasar  sungai  terganggu.  Sedimen yang  terus-menerus  mengendap  dapat  menyebabkan  banjir karena  kapasitas  tampungan  sungai  yang  berkurang, sedangkan  sedimen  yang  terus-menerus  terkisis  akibat bertambahnya  kecepatan  aliran  akan  membuat  struktur jembatan yang berada di atasnya menjadi tidak stabil.
Oleh  karena  itu,  dibutuhkan  analisa  sedimen  terhadap morfologi  sungai  dan  analisa scouring pada  penampang jembatan terhadap aliran  sungai  untuk  mengetahui seberapa besar pengaruh yang terjadi akibat adanya jembatan.
II. METODOLOGI PENELITIAN
P
Gambar 1. Bagan Alir Penelitian.

## III. PEMBAHASAN

## A. Analisa Hidrologi
Analisa hidrologi yang dilakukan adalah perhitungan debit periode  ulang  yang  melintasi  ruas  sungai  pada  lokasi  studi. Debit  periode  ulang  adalah  debit  yang  terjadi  satu  kali  di mana  besarnya  akan  disamai  atau  dilampaui  dalam  periode tersebut.
Dalam tugas akhir ini debit periode ulang yang digunakan adalah  2  tahun,  5  tahun,  10  tahun,  25  tahun,  50  tahun,  dan 100  tahun.  Data  yang  digunakan  adalah  data  debit  harian yang  tercatat  dari  pos pengamatan  di  Menturus  dari  Januari 1999 sampai dengan Januari 2011.
Dalam  perhitungan  debit  periode  ulang  ini  metode  yang digunakan adalah metode Gumbel. Adapun langkah-langkah perhitungan adalah sebagai berikut:
1. Menghitung besar debit maksimum di setiap tahun.
2. Menghitung debit rata-rata maksimum.
3. Menghitung standar deviasi.
4. Menghitung konstanta α dan u.
5. Menghitung faktor reduksi Gumbel (Y T ).
6. Menghitung debit periode ulang.
Berikut  ini  adalah  salah  satu  contoh  perhitungan  debit periode ulang 2 tahun.
Tabel 1. Data Debit Maksimum Tahun X X - µ (X - µ) 2 1999 1.120 -136,5 18.632,25 2000 1.019 -237,5 56.406,25 2001 1.170 -86,5 7.482,25 2002 1.304 47,5 2.256,25 2003 955 -301,5 90.902,25 2004 1.600 343,5 117.992,3 2005 949 -307,5 945.56,25 2006 1.219 -37,5 1.406,25 2007 1.707 450,5 202.950,3 2008 1.329 72,5 5.256,25 2009 1.224 -32,5 1.056,25 2010 1.482 225,5 50.850,25 2011 828 -428,5 183.612,3 Jumlah 649.747 µ 1.256,5
Sumber: Hasil Perhitungan Ket: µ = nilai rata-rata = √ ∑ 𝑋  −  µ − = √ 9 − = , α = √ s π = , u = µ + , α = .
, Y T = −ln [ln T
T − ]   = −ln [ln − ] = , Sehingga, besarnya debit periode ulang 2 tahun adalah: X T = u + Y T α = . , + , × , = . , m 3 /dt
Untuk perhitungan debit periode ulang lainnya sama seperti di atas dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Perhitungan Debit Rencana Periode Ulang Periode Ulang Yt Xt (m 3 /dt) 2 tahun 0,367 1.213,58 5 tahun 1,499 1.444,48 10 tahun 2,250 1.597,36 25 tahun 3,198 1.790,53 50 tahun 3,902 1.933,83 100 tahun 4,600 2.076,07 Sumber: Hasil Perhitungan

## B.  Analisa Hidrolika
Analisa  hidrolika  pada  tugas  akhir  ini  dilakukan  dengan menggunakan  program  bantu  Hec-Ras  5.0.3.  Jenis  simulasi pada  program  ini  ada  dua,  yaitu steady dan unsteady  flow . Steady  flow adalah  aliran  di  mana  ada  kemungkinan perbedaan  sifat-sifat  aliran  di  setiap  titik,  tetapi  tidak berubah  terhadap  waktu.  Sedangkan unsteady  flow adalah aliran  di  mana  sifat  aliran  tidak  tetap  dan  bergantung terhadap waktu.
C. Analisa Gerusan di Sekitar Pilar 1. Permodelan Gerusan pada Hec-Ras Permodelan  gerusan pada  program  Hec-Ras  dilakukan dengan  memilih  menu Hydraulic  Design  Function pada
tampilan utama dan  memilih Bridge Scour pada Type. Pada analisa  ini  jenis scouring yang  dapat  diketahui,  yaitu contraction scour, gerusan akibat pilar dan abutmen [1]. 2. Permodelan Kondisi Sebelum Ada Jembatan Permodelan  kondisi  sebelum  ada  jembatan  dimaksudkan untuk  mengetahui  gerusan  yang  terjadi  akibat  penyempitan sungai.  Pada  kondisi  ini  pilar  dihilangkan,  sehingga  pada penampang hanya terlihat deck jembatan saja. Beberapa data akan  terisi  secara  otomatis,  untuk contraction data  yang dibutuhkan  adalah  ukuran  sedimen  d50,  dan  koefisien  K1 yang bisa dihitung otomatis oleh program.
Berikut  Gambar  2,  Gambar  3,  Gambar  4,  Gambar  5, Gambar  6,  dan  Gambar  7  adalah  hasil  simulasi contraction scour pada program Hec-Ras 5.0.3:
Gambar 2. Contraction Scour Yang Terjadi dengan Debit Rencana 2 Tahun Gambar 3. Contraction Scour Yang Terjadi dengan Debit Rencana 5 Tahun.
Gambar 4. Contraction Scour Yang Terjadi dengan Debit Rencana 10
Tahun
Gambar 5. Contraction Scour Yang Terjadi dengan Debit Rencana 25 Tahun
Gambar 6. Contraction Scour Yang Terjadi dengan Debit Rencana 50 Tahun
Gambar 7. Contraction Scour Yang Terjadi dengan Debit Rencana 100 Tahun
Hasil  analisa  kedalaman contraction scour  disajikan  dalam Tabel 3 di bawah ini.
Tabel 3. Kedalaman Contraction Scouring terhadap Debit Periode Ulang pada Permodelan Hec-Ras
Periode Ulang  Debit (m 3 /dt) Contraction Scour Left (m) Channel (m) Right (m) 2 tahun 1.213,58 - 0 0,11 5 tahun 1.444,48 - 0 0,38 10 tahun 1.597,36 0 0 0,37 25 tahun 1.790,53 0 0 0,37 50 tahun 1.93383 0 0 0,43 100 tahun 2.076,07 0 0 0,47
3. Permodelan Kondisi Sesudah Ada Jembatan Permodelan  sesudah  ada  jembatan  dimaksudkan  untuk mengetahui  prediksi  kedalaman  gerusan  total  akibat contraction  scour dan  pilar.  Bentuk  pilar  adalah circular cylinder ,  data  yang  diisi  adalah  sudut  datang  dan  ukuran sedimen d95.
Kondisi pilar jembatan dari gambar desain masih berada di atas dasar sungai, sedangkan bagian bawahnya yang berupa
0 50 100 150 200 250 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 2 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour 0 50 100 150 200 250 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 5 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour 0 50 100 150 200 250 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 10 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour 0 50 100 150 200 250 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 25 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour 0 50 100 150 200 250 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 50 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour 0 50 100 150 200 250 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 100 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour
pile  cap  berada  di  bawah  dasar  sungai,  sehingga  dapat diketahui  bahwa scouring yang  akan  terjadi  adalah  pada bagian pile  cap tersebut.  Namun  pada  tugas  akhir  ini disimulasikan  pilar  jembatan  selebar  5,5  m  tanpa  adanya pile  cap ,  ada  pun  alasannya  adalah  karena  lebar pile  cap yang sangat besar, yaitu 20 m, sehingga hasil scouring yang akan terjadi dapat diprediksikan tidak rasional.
Berikut  Gambar  8,  Gambar  9,  Gambar  10,  Gambar  11, Gambar  12,  dan  Gambar  13  menunjukkan  hasil  simulasi untuk gerusan akibat contraction scouring dan pilar jembatn pada program Hec-Ras 5.0.3:
Gambar 8. Total Scouring Yang Terjadi dengan Debit Rencana 2 Tahun
Gambar 9. Total Scouring Yang Terjadi dengan Debit Rencana 5 Tahun
Gambar 10. Total Scouring Yang Terjadi dengan Debit Rencana 10 Tahun
Gambar 11. Total Scouring Yang Terjadi dengan Debit Rencana 25 Tahun
Gambar 12. Scouring Yang Terjadi dengan Debit Rencana 50 Tahun
Gambar 13. Scouring Yang Terjadi dengan Debit Rencana 100 Tahun
Hasil  analisa  kedalaman total  scouring disajikan  dalam Tabel 4 di bawah ini.
Tabel 4. Kedalaman Total Scouring terhadap Debit Periode Ulang
Periode Ulang  Debit (m 3 /dt) Scouring Contraction (m) Pier (m) Total (m) 2 tahun 1.213,58 0,06 6,28 6,34 5 tahun 1.444,48 0,09 6,53 6,62 10 tahun 1.597,36 0,1 6,74 6,84 25 tahun 1.790,53 0,11 6,97 7,08 50 tahun 1.933,83 0,11 7,14 7,25 100 tahun 2.076,07 0,11 7,29 7,4 Sumber: Program Hec-Ras 5.0.3
4.  Analisa  Angkutan  Sedimen antara  Dua  Penampang Sungai
Analisa  angkutan  sedimen  antara  dua  penampang dilakukan dengan menggunakan rumus yang diusulkan oleh Neill (1973) untuk mengetahui gerusan antara dua pilar [2].
0 50 100 150 200 250 5 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 2 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour Total Scour
0 50 100 150 200 250 5 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 5 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour Total Scour 0 50 100 150 200 250 5 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 10 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour Total Scour 0 50 100 150 200 250 5 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 25 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour
Total Scour
0 50 100 150 200 250 5 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 50 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour Total Scour 0 50 100 150 200 250 5 10 15 20 25 30 35 Bridge Scour RS = 14.8 Station (m) E le v a ti o n ( m ) Legend WS 100 tahun Ground Levee Bank Sta Contr Scour Total Scour
Caranya  adalah  dengan  menentukan  batas  kecepatan  tidak tergerus  ( non-eroding  velocity ),  yaitu  batas  kecepatan  di mana  butiran  sedimen  tidak  bergerak.  Dalam  perhitungan ini,  kecepatan  rata-rata  yang  dihasilkan  oleh  debit maksimum  diasumsikan  tidak menghasilkan  adanya gerusan.  Setelah  itu,  besarnya  U competent atau  batas kecepatan tidak tergerus dapat ditentukan  dari Gambar 2.12 pada  BAB  II  dengan  menggunakan  kedalaman  air  di penampang dan ukuran butir sedimen.
Debit maksimum yang digunakan dalam analisa ini adalah debit periode ulang 100 tahun, yaitu 2.076,07 m 3 /dt dengan butir sedimen d50 rata-rata berdiameter 0,129 mm. Gerusan akan  terjadi  apabila  Urata-rata  lebih  besar  daripada U competent.
Hasil  perhitungan  yang  ditampilkan  pada  Tabel  5  di bawah, kolom jarak menyatakan jarak  penampang dari hilir lokasi  studi  dan  sta  0  menunjukkan  titik  tinjau  hilir.  Selain itu,  dapat  diketahui  bahwa  sebagian  besar  penampang mengalami  gerusan,  salah  satunya  adalah  sta  14,8  yang merupakan penampang jembatan Tol Mojokerto-Kertosono. Hasil  analisa  ini  dapat  dijadikan  dasar  untuk  analisa angkutan sedimen.
Tabel 5.
Hasil Analisa Angkutan Sedimen dengan Debit 100 tahun Jarak
(m) River Sta Max Chnl Depth (m) Vel Chnl (m/s) Competent Vel (m/s) Ket. 1.634,31  48 8,94 1,73 1,7 scouring 1.583,7  47 8,96 1,68 1,7 no scouring 1.533,62  46 9,55 1,75 1,8 no scouring 1.482,74  45 9,04 1,75 1,7 scouring 1.432,63  44 10,36 1,75 1,8 no scouring 1.390,81  43 10,71 1,68 1,8 no scouring 1.347,23  42 10,13 1,67 1,8 no scouring 1.304,97  41 10,16 1,57 1,8 no scouring 1.257,29  40 10,71 1,47 1,8 no scouring 1.209,66  39 10,43 1,41 1,8 no scouring 1.151,98  38 10,16 1,33 1,8 no scouring 1.100,19  37 9,55 1,47 1,7 no scouring 1.046,99  36 9,64 1,53 1,7 no scouring 996,45 35 9,41 1,61 1,7 no scouring 947,57 34 9,32 1,67 1,7 no scouring 898,24 33 9,06 1,78 1,7 scouring 872,91 32 10,91 1,63 1,8 no scouring 845,57 31 9,52 1,77 1,8 no scouring 823,58 30 8,99 1,82 1,7 scouring 803,13 29 9,05 1,92 1,7 scouring 781,31 28 9,59 1,85 1,8 scouring 760,09 27 9,75 1,78 1,8 no scouring 737,98 26 8,58 1,88 1,7 scouring 716,12 25 8,69 1,91 1,7 scouring 697,57 24 8,37 1,96 1,7 scouring 679 23 8,3 1,9 1,7 scouring 660,06 22 8,72 1,91 1,7 scouring 639,16 21 8,64 1,94 1,7 scouring 619,22 20 8,56 1,95 1,7 scouring Tabel 5 (lanjutan) Jarak (m) River Sta Max Chnl Depth (m) Vel Chnl (m/s) Competent Vel (m/s) Ket. 596,7 19 8,56 2,1 1,7 scouring 576,58 18 8,6 2,09 1,7 scouring 555,71 17 8,4 2,08 1,7 scouring 535,33 16 8,25 2,4 1,7 scouring 515,94 15 8,29 2,21 1,7 scouring 522,09  14,8 8,21 2,47 1,7 scouring 493,1 14 8,37 2 1,7 scouring 469,96 13 8,37 1,94 1,7 scouring 486,66  12,3 8,33 2,07 1,7 scouring
444,54 12 9,45 1,9 1,8 scouring 419,14 11 8,15 2 1,7 scouring 393,03 10 8,77 2,04 1,7 scouring 367,9 9 8,14 2,05 1,7 scouring 343,42 8 8,08 2,01 1,7 scouring 319 7 8,61 1,92 1,7 scouring 285,4 6 7,8 1,94 1,6 scouring 253,3 5 7,67 1,92 1,6 scouring 202,27 4 7,96 1,78 1,6 scouring 149 3 7,72 1,86 1,6 scouring 102 2 7,28 1,95 1,6 scouring 57 1 6,48 2,32 1,5 scouring 0 0 4,21 3,36 1,3 scouring
Sumber: Hasil Perhitungan
5. Perhitungan Analitik Gerusan pada Pilar Perhitungan  gerusan  atau scouring secara  analitik  [3] dilakukan  dengan  menggunakan  beberapa  rumus,  yaitu Garde & Raju, Lacey, dan Neil (1964). Berikut adalah salah satu  perhitungan scouring dengan  debit  periode  ulang  2 tahun.
Diketahui: Gs : 2,59 t/m 3 D50 : 0,129 mm a : 5,5 m Q2 : 1.213,578 m3 V2 : 1,18 m/s d : 7,66 m
1. Garde dan Raju
= [ 𝛼 𝜂 𝜂 𝜂 𝜂 𝑈 √ 𝑦 𝑛∗ ] 𝑦
= [ , . , . , . , . , .( , √ , × , ) , ] . ,
D = 5,29 m
2. Lacey
𝑑 = , × ( 𝑄 ) , 𝑑 = , × ( . , , × √ , ) , = ,
3. Neill (1964) y s y = , ( b y ) . y s , = , ( , , ) .
y s = 9,11 m Berikut  Tabel  6  adalah  hasil  perhitungan  untuk  debit rencana lainnya.
Tabel 6.

## Perhitungan Gerusan dengan Analitik
Periode Ulang Debit (m3/dt) Kecepatan (m/s) Garde & Raju Lacey Neil Rata- rata 2 1.213,58 1,18 5,29 5,73 9,11 6,71 5 1.444,48 1,29 6 6,07 9,28 7,12 10 1.597,36 1,34 6,38 6,27 9,39 7,35 20 1.744,01 1,40 6,8 6,46 9,47 7,58
50 1.933,82 1,48 7,33 6,68 9,57 7,87 100 2.076,07 1,53 7,7 6,84 9,65 8,07

## D. Analisa Angkutan Sedimen

## 1. Permodelan Angkutan Sedimen pada Hec-Ras
Permodelan  angkutan  sedimen  yang  dilakukan  dalam tugas  akhir  ini  menggunakan  pilihan  analisa  aliran  tak permanen-semu  atau quasi-unsteady  flow yang  terdapat pada  Hec-Ras  5.0.3.  Data-data  yang  akan  dianalisa dimasukkan  melalui  opsi data  editor pada  Hec-Ras,  yaitu quasi-unsteady flow editor dan dan sediment data editor . Hasil  analisa  angkutan  sedimen  pada  Hec-Ras  5.0.3 menunjukkan bahwa terjadi agradasi dan degradasi sedimen pada  dasar  sungai.  Sebelum  ada  jembatan,  degradasi terdalam  yang  terjadi  adalah  5,97  meter  dan  agradasi setinggi  3,11  meter,  dengan  volume  angkutan  sedimen kumulatif  adalah  386.551  m3  serta  penurunan  dasar  sungai rata-rata  sebesar  1,03  m.  Sedangkan  setelah  ada  jembatan, degradasi  yang  terdalam  adalah  6,00  m  dan  agradasi tertinggi  adalah  2,97  m,  volume  angkutan  sedimen kumulatif  yang  terangkut  adalah  569.775  m3  dengan penurunan dasar sungai rata-rata sebesar 1,51m.
Seperti hasil analisa angkutan sedimen untuk gerusan pada Tabel  5,  dapat  diketahui  bahwa  perubahan  dasar  sungai menunjukkan  hal  yang  sama,  yaitu  terjadinya  gerusan  di sebagian  besar  penampang  yang  ditunjukkan  oleh  Gambar 14.  Sedangkan  perubahan  dasar  sungai  untuk  profil memanjang  pada  kondisi  sebelum  dan  setelah  adanya jembatan  ditampilkan  oleh  Gambar  15  dan  Gambar  16  di bawah ini.
Gambar 14. Hasil Analisa Angkutan Sedimen pada Profil Memanjang
Gambar 15. Perubahan Dasar Sungai Sebelum Ada Jembatan
Gambar 16. Perubahan Dasar Sungai Setelah Ada Jembatan

## E. Perhitungan Analitik Angkutan Sedimen
Konsentrasi
angkutan sedimen dasar dihitung menggunakan rumus Laursen [4]. Debit air yang digunakan adalah  debit  air  bulanan  rata-rata  dari  data  yang  tersedia, sedangkan kedalaman yang digunakan dari analisa Hec-Ras. Berikut  adalah  contoh  perhitungan  untuk  penampang  A29 yang berada di sta 48.
Diketahui:
D50 : 0,129 mm S : 0,002 Suhu : 25 o C
B   : 89 m
Q  : 576,8 m 3 /dt γs : 2,59 t/m 3 γ : 1 t/m 3
g : 9,81 m/s 2
Langkah perhitungannya adalah sebagai berikut:
Hal yang perlu diperhatikan adalah perhitungan analitis ini menggunakan satuan US Customary.
Kecepatan  jatuh  diperoleh  dari  grafik  hubungan  diameter butiran dengan kecepatan jatuh. Untuk diameter 0,129 mm, suhu air 25C, dan shape factor diasumsikan 0,7 karena pasir alami  maka  diperoleh  kecepatan  jatuh=  ω=  27  cm/s=0,27 m/s= 0,886 ft/s.
Kedalaman  rata-rata  penampang  diperoleh  dari  trial  dan eror  sehingga  diperoleh  nilai  koefisien  Manning  sesuai dengan data yaitu 0,03. Koefisein manning tersebut dihitung dengan persamaan
Di mana
dicoba  nilai  kedalaman  rata-rata=D=h=    3,075  m= 10,088 ft Luas  penampang  basah =  ( 𝑏 + ℎ ℎ =3047,264 Keliling bash = 320,527 Jari-jari hidrolis, R = 9,507 Kecepatan rata- ft/s, V = 6,681 ft/s Keofisien Manning  = 0,03 (OK) Kecepatan geser
= √ ,  x 3,075 x 0,002 = 0,806 ft/s
Angka Reynold, Re = 31,684
Tegangan geser = 1,669 lb/ft2
Tegangan  geser  kritis  diperoleh  dari  diagram  Shield dengan  berdasarkan  pada  besar  angka  Reynold.  Dari  grafik tersebut  terlebih  dahulu  didapatkan  nilai  dimensionless
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 5 10 15 20 25 30 35 TugasAkhir       Plan: angkutan setelah ada jembatan    26-Jul-2017 Main Channel Distance (m) E le v a ti o n ( m ) Legend EG  01Jan2011 0000 WS  01Jan2011 0000 Crit  01Jan2011 0000 Ground Sungai Brantas Mojokerto
shear  stress τ ∗ ) ,  sehingga  tegangan  geser  kritis  dapat dihitung.
Untuk  Re=  31,684  diperoleh  besar  τ =0.035,  maka tegangan geser kritis  τ c = τ ∗ ( γ s − γ ). d 50 0,00147 Konsentrasi sedimen
t = 1.067 ppm Debit muatan sedimen per satuan lebar penampang 𝑞 = 𝑞 × = 0,494 × 2,217 = 1,096 kg/s /m Debit muatan sedimen
𝑄 = 𝑞 ×   = 1,096 × 145 = 158,85 kg/s Hasil perhitungan analitik ini kemudian dibandingkan dengan hasil yang didapatkan pada simulasi sedimen di Hec-Ras, dan menunjukkan hasil yang saling berdekatan, seperti yang dapat dilihat pada Tabel 7 dan Gambar 17.
Tabel 7.
Perbandingan konsentrasi sedimen simulasi Hec-Ras dan Analitik
Tahun Hec Ras Analitik 1999 868,29 988,48 2000 859,72 972,00 2001 808,58 1.031,96 2002 1.170,17 909,53 2003 1.155,70 1.083,19 2004 1.211,98 1.132,91 2005 1.281,38 1.170,43 2006 1.272,59 1.167,79 2007 1.473,36 1.165,6 2008 1.383,83 1.137,51 2009 1.383,29 1.162,43 2010 2.391,99 1.073,44
Gambar 17. Grafik Perbandingan Analisa Hec-ras dan Perhitungan Analitik

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  studi  yang  telah  dilakukan,  didapatkan kesimpulan sebagai berikut.
1. Besar  debit  aliran  rencana  di  sungai  Brantas  untuk  2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, 25 tahun, 50 tahun, dan 100 tahun  secara  berturut-turut  adalah  1.213,58  m 3 /dt, 1.444,48  m 3 /dt,  1.597,36  m 3 /dt,  1.790,53  m 3 /dt, 1.933,83 m 3 /dt, 2.076,07 m 3 /dt.
2. Hasil  analisa  angkutan  sedimen  pada  Hec-Ras menunjukkan  bahwa  terjadi  agradasi  dan  degradasi sedimen  pada  dasar  sungai.  Sebelum  ada  jembatan, degradasi terdalam yang terjadi adalah 5,97 meter dan agradasi setinggi 3,11 meter, dengan volume angkutan sedimen  kumulatif  adalah  386.551m 3 serta  penurunan dasar  sungai  rata-rata  sebesar  1,03m.  Sedangkan setelah  ada  jembatan,  degradasi  yang  terdalam  adalah 6,00  m  dan  agradasi  tertinggi  adalah  2,97  m,  volume angkutan  sedimen  kumulatif  yang  terangkut  adalah 569.775  m 3 dengan  penurunan  dasar  sungai  rata-rata sebesar 1,51 m.
3. Berdasarkan  hasil  permodelan,  dapat  diketahui  jika keberadaan  jembatan  memberikan  pengaruh  terhadap angkutan  sedimen  di  penampang  sungai  disekitarnya. Pada  tugas  akhir  ini,  adanya  jembatan  tol  Mojokerto- Kertosono  memberikan  pengaruh  pada  angkutan sedimen.
4. Dari  analisa  pada  permodelan  Hec-Ras,  dapat diketahui bahwa pilar jembatan menyebabkan terjadinya  gerusan  lokal.  Kedalaman  gerusan  yang terjadi pada debit rencana 100 tahun adalah 7,4 m yang mendekati hasil perhitungan analitik dengan kedalaman rata-rata didapat 8,07 m.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] G. W. Bruner, HEC-RAS 5.0 Reference Manual . Davis: US Army
Corps of Engineers, 2016.
[2] E.  L.  Pemberton  and  J.  M.  Lara, “ Computing  Degradation  and Local Scour, ” Colorado, 1984.
[3] H. N. . Breusers and A. J. Raudkivi, Scouring . Netherlands: A.A. Balkema Publishers, 1991.
[4] C.  T.  Yang, Sediment  Transport:  Theory  and  Practice . Singapore: Mc Graw Hill, 1996. 0 1000 2000 1999 2004 2009 Ko n se sn tr as i S e d ime n (p p m) Tahun

## Perbandingan Hecras dan Analitik
Program Hec-Ras Analitik