SUNGAI DAN PENGALIRANNYA

Sungai merupakan salah satu unsur penting dan kehidupan manusia, dan manejemen sungai ini dilakukan oleh berbagai profesi. Ahli sipil misalnya mengelola sungai untuk keperluan reservoir, pembangunan pelabuhan dan jembatan. Untuk keperluan tersebut diperlukan pengetahuan tentang sungai, misalnya morfologi dan perkembangannya.

Morfologi sungai adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang geometri (bentuk dan ukuran), jenis, sifat dan perilaku sungai dengan segala aspek perubahannya dalam matra ruang dan waktu. Dengan demikian morfologi sungai ini akan menyangkut sifat dinamik sungai dan lingkungannya yang saling terkait.

Ada dua proses penting dalam pengaliran sungai yaitu erosi dan pengendapan. Erosi akan terjadi pada dinding atau dasar sungai dibawah kondisi aliran yang bersifat turbulen. Pengendapan akan terjadi jika material yang dipindahkan jauh lebih besar untuk digerakkan oleh kecepatan dan kondisi aliran.

Aliran laminar

Ketika air mengalir dengan lambat, partikel akan bergerak dalam arah paralel. Kecepatan air meningkat dari bawah ke atas.

Aliran turbulen

Aliran di alam akan cukup cepat dan mengakibatkan terganggunya aliran laminer. Kecapatan aliran akan berbeda pada atas, tengah, bawah, depan dan belakang. Aliran seperti ini dinamakan aliran turbulen, sebagai akibat dari adanya perubahan friksi, yang akan mengakibatkan perubahan gradien kecepatan. Kecepatan maksium pada aliran turbulen umumnya terjadi pada kedalaman 1/3 dari permukaan air terhadap kedalaman sungai.

Secara horizontal, kecepatan aliran juga akan berbeda dan secara umum kecepatan terbesar akan terjadi di bagian tengah sungai.

Kekuatan air membawa material ke dalam dan pada tebing sungai atau tanggul tergantung pada gaya geser dan gaya tahan. Gaya geser dilambangkan dengan t₀ merupakan fungsi khusus dari berat spesific fluida (g), rata-rata jari-jari hidraulik (R) dan slope (S) sungai.

Geometri sungai seperti digambarkan berikut (R dinamakan juga sebagai perimeter basah) dan persamaan tractive force (gaya geser) adalah sebagai berikut :

t₀ = g R S

Material batuan merupakan faktor yang berperan dalam proses pembentukan dan bentuk sungai. Ukuran partikel dari material berpengaruh terhadap kemampuan air untuk memindahkannya. Besarnya kecepatan aliran air untuk menggerakkan partikel lempung akan lebih kecil dibandingkan dengan kecepatan aliran air untuk menggerakkan partikel pasir.

Kemampuan aliran air untuk memindahkan partikel akan tergantung pada rata-rata kecepatan dibandingkan dengan kecepatan aliran dekat kontak antara air dengan dasar sungai. Empat cara material terangkut adalah dalam bentuk larutan, suspensi, saltasi dan dalam bentuk rolling dan sliding. Umumnya beban saltasi dan rolling serta sliding bergerak bersama dinamakan sebagai bed load, sedangkan suspended load dibagi kedalam dua kategori yaitu suspensi permanen dan temporer.

MORFOMETRI DAERAH ALIRAN SUNGAI

Morfometri DAS atau basin morfometri adalah bagian bentang alam atau lahan dimuka bumi yang dibatasi oleh punggungan atau rangkaian perbukitan sehingga semua aliran permukaan masuk ke sungai induk dan keluar melalui outlet tunggal.

Penentuan batas Daerah Aliran Sungai :

1. Mencari kontur ganda

2. Mencari ujung sungai dari orde terkecil

3. Melihat hubungan dari bukit-bukit

A. Plain

Bidang Daerah Aliran Sungai (space) = L²
Linement (linier) = L
Linear/space =

B. Parameter

Luas Daerah Aliran Sungai = A
Panjang Daerah Aliran Sungai = L
Lebar Daerah Aliran Sungai = W = garis terpanjang yang tegak lurus terhadap L, sedangkan lebar rata-rata =
Form factor (R_f)

akan = 1 jika berbentuk lingkaran

R_f < 1 bentuk memanjang dan semakin mendekati 1 artinya semakin kompak

Koefisien kekompakkan (Cc)

P = perimeter sesungguhnya

P_c = perimeter pengandaian

Seandainya DAS tersebut berbentuk lingkaran, dengan luas A

Jika A berbentuk lingkaran maka

Nisbah lingkar (R_c)

Nisbah memanjang atau elongation ratio (R_e)

L = panjang sesungguhnya

D_c = diameter pengandaian

C. Satuan-satuan ukuran

1. Linear

Panjang di peta x penyebut skala dengan satuan yang sama

2. Luas

- planimeter :

- Grid cell

- Komparasi berat / luas kertas gambar

- Triangle space

Contoh :

- Simpson rule

SISTEM DAN POLA PENGALIRAN

1. Sistem pengaliran

Sistem pengaliran sungai adalah aliran sungai baik utama maupun cabang-cabangnya yang membentuk satu kesatuan sistem sungai mengalir melalui suatu lembah pengaliran dalam satu cekungan dan terpisah dari cekungan lainnya oleh suatu batas pemisah air (J.R. Desaunettes).

2. Pola pengaliran

Menurut beberapa ahli morfologi, pola pengaliran mempunyai pengertian :

kumpulan jalur-jalur pengaliran hingga bagian terkecilnya yang mengalami pelapukan dan tidak ditempati oleh sungai secara permanen (A. D. Howard, 1966)
Susunan garis-garis alamiah yang mempunyai pola tertentu pada suatu daerah yang dikaitkan dengan kondisi geologi lokal dan sejarah geologinya (J. R. Dessaunettes, 1972).
Merupakan gabungan beberapa individu sungai yang saling berhubungan membentuk suatu pola dalam kesatuan ruang (W. D. Thornburry, 1954).

Istilah yang lebih baik digunakan adalah tata pengaliran karena mencerminkan hubungan yang lebih erat dari masing-masing individu sungai dibandingkan dengan garis-garis aliran yang terbentuk pada pola dasar pengaliran yang umum.

Faktor-faktor yang mempengaruhi perkembangan pola aliran:

kemiringan lereng
perbedaan resistensi batuan
kontrol stuktur
pembentukan pegunungan
proses geologi kuarter
sejarah dan stadia geomorfik dari cekungan pola pengaliran

3. Klasifikasi pola aliran menurut Arthur Davis Howard, 1967

Pola Aliran Dasar

1. Dendritik

2. Paralel

3. Trellis

4. Rectanguler

5. Radial

6. Anular

7. Multibasinal

8. Contorted

Pola Aliran Ubahan

1. Ubahan dendritik

- subdendritik

- pinnate

- anastomatic

- distributary

2. Ubahan paralel

- subparalel

- colinier

3. Ubahan trellis

- subtrellis

- directional trellis

- recurved trellis

- fault trellis

- joint trellis

4. Ubahan rectanguler

- angulate

5. Ubahan radial

- centripetal

6. Penggabungan beberapa pola dasar

- complex

- compound

7. Perkembangan pola baru

- palimpsest

4. Ukuran-ukuran jaring-jaring

Sistem notasi jaring ditujukan untuk memberikan peringkat atau orde sungai. Orde sungai adalah urutan-urutan sungai berdasarkan cabang yang dimilikinya.

Pembagian orde sungai menurut Strahler :

- orde 1 tidak mempunyai cabang

- orde 2 merupakan gabungan orde 1

- orde 3 merupakan gabungan 2

- dan seterusnya

Pembagian orde sungai menurut Shreve :

- orde 1 tidak mempunyai cabang

- orde selanjutnya merupakan gabungan dari orde sebelumnya.

4.1 Frekuensi sungai (N_u)

N_u = S sungai orde u

N_u+1 = S sungai orde u+1

Semakin besar frekuensi maka N_u semakin kecil, semakin besar orde sungai maka semakin sedikit jumlah sungai

4.2 Panjang sungai

Total panjang sungai orde-u = L_u

Rata-rata panjang sungai orde-u =

4.3 Jumlah panjang sungai

Jumlah panjang sungai orde-u = SL_u = SL₁ + (SL_u+1) + ….. + (SL_u+n)

4.4 Drainage density (kerapatan pengaliran, D_D)

dengan L = jumlah panjang segmen

A = luas daerah pengaliran

Koreksi untuk :

D_D jika dihitung dari peta topografi (1 : 50.000) menurut Eyler, 1969 :

D_D = 1,35 d + 0,26 s + 2,80

Dimana D_D = kerapatan drainage actual (km/km²)

d = kerapatan drainage dari peta topografi (km/km²)

s = kemiringan lereng rata-rata (%)

4.5 Bifucartion ratio (nisbah percabangan/tingkat percabangan sungai, R_b)

Kriteria untuk R_b:

a. Jika R_b antara 3 – 5 artinya jaring-jaring sungai dalam Daerah Aliran Sungai terpengaruh oleh struktur geologi hanya terjadi erosional saja.. Nilai R_b yang normal selama alami tidak kurang dari 2.

Nilai R_b antara 2 – 3 artinya ada stuktur geologi tetapi hanya antiklin atau sinklin
Nilai R_b > 5 artinya DAS tersebut sangat dipengaruhi oleh stuktur geologi

5. Relief Sungai

5.1 Relief Sungai (H_u)

H_u = a – b

a = titik tertinggi yang dicapai oleh sungai orde u

b = titik terendah