Hubungan Antara Kemiringan dan Kecepatan Aliran Air

Beberapa hari yang lalu kita telah membahas kemiringan, dan malam ini kita masih membahas topik yang masih ada hubungannya dengan kemiringan, yakni hubungan antara kemiringan dasar saluran dan kecepatan aliran.

Sebelum kita membahas topik yang menarik ini penulis ingin meminta Anda para pembaca untuk sejenak mencoba membandingkan dasar saluran tersier (got) dengan dasar saluran primer (sungai), apakah ada perbedaan diantara keduanya ? Tentu ada banyak perbedaan diantara keduanya, kalau got yang permanen dalam artian dasarnya sudah di semen tentu permukaannya rata dan menampakan aliran laminar. Kalau sungai sedikit berbeda karena dasar salurannya bervariasi sebap ada yang rata, landai, bergelombang ataupun perpaduan dari ketiganya dan menampakan aliran tidak seragam (non uniform flow).

Yups, kalau alirannya tidak seragam kita bisa tebak bahwa ada perbedaan tinggi (elevasi) antara satu bagian sungai dengan bagian lainnya atau ada gangguan, misalnya ada kayu besar yang tumbang di sungai dan memecah aliran air. Kalau ada elevasi pasti ada kemiringan lereng dan jika ada kemiringan lereng pasti ada sudut yang dibentuknya yang disebut dengan gradien. Gradien biasanya ditunjukan dengan perbandingan antara jarak vertikal dan jarak horizontal, semakin terjal lerengnya semakin tinggi gradiennya. Agar lebih jelas Anda bisa lihat hubungan antara lereng dan sudut lereng pada gambar dibawah ini. 

Penulis ingin bertanya kepada Anda para pembaca, jika Anda membuat dua buah kapal dari kertas lalu Anda ambil kapal yang pertama dan taruh di got yang rata dan kapal yang kedua Anda taruh di got yang miring, mana yang melaju dengan cepat ? Pasti kapal yang berada di got yang miring, bahkan kalau kemiringan gotnya besar dan alirannya deras tentu kapalnya bisa tenggelam.

Ilustrasi ini jelas menggambarkan bahwa ada hubungan yang erat antara kemiringan saluran dan kecepatan aliran air. Kalau di saluran tersier (got) kecepatan alirannya seragam, sedangkan kecepatan aliran di sungai tidak seragam. Semakin besar kemiringan lereng maka semakin tinggi juga gradiennya dan jika gradien tinggi maka air akan mengalir dengan cepat. Pasti Anda akan bertanya kepada penulis, kira-kira kecepatannya berapa ? Agar lebih jelas Anda bisa lihat tabel kemiringan banding kecepatan dibawah ini.

Dari tabel tersebut jelas tergambarkan hubungan antara kemiringan saluran dan kecepatan rata-rata aliran air. Jika kemiringan semakin besar maka kecepatan rata-rata aliran air pun bertambah besar. Bukan hanya itu saja cara untuk mengetahui kecepatan rata-rata aliran air, tapi juga ada cara lainnya yaitu dengan berpatokan pada Formula Manning dan Chezy. Kalau sudah masuk formula, itu sudah masuk ke ranah perhitungan dan pasti mengacu pada daftar tabel yang panjang (semacam angka tetapan), dan itu tidak bisa dijelaskan dalam ruang di blog yang terbatas ini, harus kita belajar kelompok bersama dan saling share baru kita bisa paham.

Kesimpulan dari pembahasan kita kali ini adalah jika kemiringan dasar saluran besar, maka kecepatan rata-rata aliran air juga bertambah besar. Dari pembahasan kita kali ini jangan Anda menarik sebuah konklusi bahwa saluran yang baik adalah saluran yang mempunyai kemiringan yang besar, karena dapat mengalirkan air buangan dengan cepat. Kemiringan bak dua sisi mata uang yang berbeda, di satu sisi kemiringan yang besar dapat meningkatkan energi air sehingga cenderung bertindak destruktif. Misalnya, kemiringan dasar sungai yang terlalu besar meningkatkan energi air sungai sehingga air menggerus dan memperdalam dasar saluran (erosi lateral) serta menggerus dan memperlebar tebing sungai (erosi vertikal). Sedangkan di sisi lainnya, kemiringan yang kecil ataupun dalam artian sangat landai membuat air buangan mengalir dengan lambat serta membuat kotoran atau partikel tanah mengendap dan membuat dasar saluran menjadi dangkal. Banyaknya endapan membuat saluran banyak ditumbuhi tumbuhan air seperti enceng gondok atau alga dan ini biasa disebut dengan gejala eutrofikasi. Banyaknya enceng gondok atau alga yang tumbuh di perairan bisa mengindikasikan bahwa tingkat sedimentasi di suatu badan air besar dan kesuburan perairan meningkat.

Saluran yang baik adalah saluran yang mempunyai kemiringan masih dalam tahap wajar atau masih bisa ditorerir, sehingga kecepatan maksimum aliran tidak lebih besar dari kecepatan maksimum yang diijinkan sehingga tidak terjadi kerusakan dan kecepatan minimum aliran tidak lebih kecil dari kecepatan minimum yang diijinkan sehingga tidak terjadi pengendapan dan pertumbuhan tanaman air (Wesly,Ir.,2008, Drainase Perkotaan, hal 84).

So, kira-kira seperti itu acara belajar bersama kita melalui media bloger di malam hari ini. Tapi sebenarnya ini bukan waktu yang tepat untuk belajar karena sudah larut malam. Anda bisa saksikan siaran tunda alias baca arsipnya besok pagi atau siang hari. Selamat Malam dan Selamat Beristirahat. Have Nice a Dream. (*)

Agradasi dan Degradasi

Seperti yang kita ketahui bersama bahwa tanah hasil erosi akan diendapakan di sungai, waduk, kali, saluran drainase atau badan-badan air lainnya. Tanah yang diendapkan ini yang disebut dengan sedimen.

Sedimen bergerak di dalam sungai sebagai sedimen tersuspensi (suspended sediment) dalam air yang mengalir dan sebagai muatan dasar atau (bed load ) bergeser atau menggelinding sepanjang dasar saluran serta juga bergerak dalam bentuk loncatan (saltation) yaitu, gerakan partikel yang kelihatannya melenting di sepanjang dasar saluran. Kalau bed load itu transportasi dari partikel-partikel sedimen yang masih ada kontak dengan dasar saluran sedangkan sedimen tersuspensi itu tidak melakukan kontak dengan dasar saluran, tapi ikut terlarut bersama air (larutan). Contohnya Anda lihat air yang keruh ketika banjir, butiran-butiran tanah sudah terlarut bersama air.

Kalau sedimen tersuspensi membuat air menjadi keruh sedangkan muatan dasar (bed load) sudah kita ketahui bahwa akan terakumulasi dan membuat saluran air menjadi dangkal. Sedimen ini akan mengendap di bagian sungai yang landai yang kecepatan aliran airnya lambat. Ini sudah kita lihat bersama dalam program noramalisasi sungai dimana alat berat mengeruk sedimen (bed load) agar sungai tidak mengalami pendangkalan. Kasus seperti itu kita sebut dengan agradasi atau peninggian dasar sungai.

Selain agradasi, ada satu hal lain yang perlu kita ketahui terkait dengan sedimen yaitu degradasi. Degradasi adalah penurunan dasar sungai dalam arah memanjang pada suatu bagian sungai. Agar lebih paham Anda bisa melihat ilustrasinya pada gambar di bawah ini. 

Dari A ke B merupakan bagian sungai yang landai sehingga kecepan aliran air lambat dan sedimen pun mengendap dari titik A ke B. Akumulasi sedimen dari titik A sampai B membuat dasar sungai semakin meninggi. Apabila hal ini terjadi tentu akan terjadi perbedaaan tinggi (elevasi) antara bagian sungai yang satu dengan yang lain, yakni bagian C dan D. Jika hal ini terjadi akan terbentuk kemiringan (slope ) pada dasar sungai dan gradien sungai pun akan semakin besar. Jika gradien sungai bertambah tentu kecepatan aliran sungai juga bertambah besar.

Suplai sedimen di titik C dan B kecil akibat dari kemampuan transport sedimen yang besar akibat dari kecepatan aliran sungai yang besar karena dipengaruhi gradien yang besar pula, sehingga terjadi degradasi atau gerusan pada dasar sungai.

Konsep dasarnya begini, kalau suplai sedimen besar dari kemampun transpor maka akan terjadi agradasi. Sedangkan kalau suplai sedimen lebih kecil dari kemampuan transpor akan terjadi degradasi. Kemampuan transpor sendiri dipengaruhi oleh debit, kecepatan aliran rata-rata, kemiringan (slope), tegangan geser dan karakteristik sedimen.

Agar tidak terjadi agradasi dan degradasi harus diciptakan kondisi seimbang dalam suatu sungai. Kondisi seimbang akan terjadi apabila suplai sedimen (dominan dari DAS) sama dengan kapasitas transport sedimen sistem sungai. Ibarat saluran pencernaan, makanan akan tercerna dengan baik apabila kita mengkonsumsi air yang cukup, jangan sampai kita makan banyak tapi kurang minum air, sehingga terjadi dehidrasi. (*)

( Sumber : Robert J. Kondoatie, Ph.D. dan Roestam Sjarief, Ph.D / Pengelolaan Sumber Daya Air/2008, Andi Yogyakarta )

Pola Aliran Sungai

Air Yang Mengalir Di Sungai Kojabu 

Well, sekarang kita akan membahas sebuah topik yang menarik di pagi hari ini yakni, pola aliran sungai. Hari ini sedikit berbeda karena kita membahasnya di pagi hari berhubung penulis bangun di subuh hari, akibat tadi malam penulis tidur agak cepat karena hujan seharian mengguyur Kota Jayapura dan dingin, ya kondisi demikian bagusnya untuk tidur. Daripada duduk melamun di pagi hari, ya apa salahnya kita belajar bersama.

Pasti Anda para pembaca pernah melihat sungai dan pola alirannya, baik itu secara langsung maupun melalui media elektronik maupun online. Mungkin Bagi Anda yang pernah nonton film Anakonda atau Kanibal yang settingnya di Sungai Amason, pasti melihat pola aliran sungai Amason dan anak-anak sungainya yang berliku-liku macam ular maupun teranyam. Itulah yang disebut pola aliran.

Apa yang mempengaruhi sehingga sungai bisa mengalir dalam pola-pola tertentu ? pola aliran dipengaruhi oleh lereng, kekerasan batuan, struktur sejarah diastrofisme, sejarah geologi dan geomorfologi dari daerah aliran sungai.

Sederhanannya Anda bisa lihat beberapa sungai yang ada di Kota Jayapura, tebing sungai dan struktur batuan di sepanjang tebing sungai turut mempengaruhi pola aliran sungai. Tapi, sebaiknya Anda cari sungai yang bagian tebingnya belum dipasang talud serta dasar sungainya banyak dipenuhi batu, agar kelihatan natural dan Anda bisa belajar disitu.

Pola aliran terbagi menjadi beberapa macam, ada dendritik, rectangular, paralel, trellis, deranged, radial sentrifugal, radial centripental, anullar, pinnate, multibasinal. Kalau dendritik itu seperti percabangan pohon, annular itu melingkar, kalau multibasinal percabangan sungai tidak pada muara sungai namun masuk dibawah tanah, itu biasa terdapat di daerah karst. Kalau kali Acai itu bukan multibasinal, karena nanti keluar di dekat gereja Mozes. Kalau di perbatasan antara Kabupaten Maybrat dan Sorong Selatan ada sebuah sungai yang bernama Sungai Taputar, airnya masuk di goa bawah tanah. Kalau Anda jatuh kedalam Sungai Taputar berarti Anda bisa hilang selamanya. Syukur Anda bisa keluar dan jangan sampai alam bawa pergi (mitos)

Pola aliran di wilayah pegunungan umumnya dendritik atau radial. Pola dendritik membentuk sungai dan anak-anak sungai seperti urat daun, sedangkan sungai pada pola radial mengalir keluar seperti jeruji roda.

Kecepatan aliran sungai dipengaruhi oleh gradien. Apa itu gradien ? Gradien adalah sudut dari kemiringan lereng. Anda bisa lihat di pembahasan kita yang lalu, pada gambar hubungan antara kemiringan lereng dan sudut yang terbentuk. Semakin terjal lerengnya, semakin tinggi gradiennya. Aliran sungai di pegunungan memiliki kecepatan aliran yang tinggi, sedangkan pada dataran rendah aliran sungai semakin melemah.

Intinya seperti itu, pelajaran fisika kan menyatakan bahwa air menempati ruang, kalau wadahnya gelas, air juga akan mengikuti wadahnya. Kalau wadahnya botol, ya air akan seperti botol. Begitupun air di sungai, wadahnya tersusun atas struktur batuan, kemiringan lereng,dll. Air terpukul di batu besar lalu batu kecil, terus dapat belokan sungai dan zig-zag kemudian meluncur deras di bagian sungai yang gradiennya besar. Kalau pada sungai yang dasarnya bukan batu-batu lagi tapi sampah, ya alirannya tersumbat. (*berbagai sumber*)