7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
1/16
INCIPIENT MOTION OF SEDIMENT TRANSPORT
1. Gaya-Gaya PadaPartikel di Dasar
Gerakawalpartikel(Incipient motion of
particles)dalahkondisidimanasedimenakanmulaibergerakakibatadanyaaliran.
Saatsebuahpartikelmulaiberpindah, iaakanterusbergerakdenganjarak yang
tidakdiketahuidanwaktu yang jugatidakdiketahui. Incipient motion
inibergantungdenganperubahanaliransungaidanbiasanyahanyasedikitpartikelsedimen yang
terangkatpadakondisiini.Jenissedimensaatmengalamiincipient motion:
1. Gravel: Aliran yang bergerak akan mengangkat partikel dengan jumlah banyak.
ukuran partikel dan besar gradien ukuran partikel yang berbeda akan mengurangibesar gerakan sedimen.
. Sands: !erat partikel akan mengurangi besar gerakan sedimen
". Clay dan silt: #ohesi yang terjadi akan mengurangi besar gerakan sedimen
dibandingkan dengan berat partikel.
Saataliran laminar $laminar flow%, pergerakan incipient sediment
dapatdiketahuidenganmudahkarenasaatarusdatang, semuasedimenpartikelbergerak.Sementara,
saataliranturbulen$turbulen flow%, gaya yang terjadipadapartikelakan&luktuati&sepanjangwaktu
$'ang danShen, 1()*%.
Ada tigajenisgaya yang bekerjapadapartikelsedimen, yaituweight, contact
forcesantarpartikel, danfluid forces.
Gambar1. Gaya-gayaDasarpadaPartikelSedimen
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
2/16
Gambar2.Viscous Shear StressdanPerbedaanTekananBekerjapadaPermukaanSedimen
Fluid forcesmemilikikomponengaya+gayatertentu, dimanafluid
forcessendiriialahresultandarikomponen+komponengayanya. #omponen yang parallel
terhadapdasardisebutdrag, sedangkankomponen yang berarah normal
terhadapdasardisebutlift.artikelsedimenakanmulaibergerakketikakombinasidragdanliftitucukupb
esaruntukmengimbangigayaberatdangayagesekan.
Gambar3.Gaya-gayakeseluruhan yang BekerjapadaPartikelSedimen
ersamaanumumgayagra-itasi:
Fg=c1(YsY)ds3
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
3/16
ersamaancritical drag force:
#eduapersamaantersebut, bentuk&isisnyadapatterlihatdariGambar 1.1.
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
4/16
Gambar 1.Gaya+gaya yang terjadipadapartikelsaatarusbergerakmenurun
enelitian+penelitiansebelumnyamenunjukkanbahwajikapartikelsedimenmemilikiukuran
yang sama, intensitasturbulensiakanbertambahbesarseiringdenganbesarnyaukuranpartikeldidasar.
2. Critial S!ear Stress
#ondisiiniterjadisaatadasuatugayapadapartikelakibat air yang
datangmengangkatpartikelsehinggapartikelbergerak $Gessler, 1(1%. /enurut Shield,
tidakadapergerakan material sedimen yang seragamsaatterjadicritical shear stress.Incipient
motion of sediment berhubungandengancritical shear stress
yangterjadipadapartikelsaat&luidamengalir.
adasaatterjadikondisiini, pergerakanpartikelterbagimenjadi ":
1. ergerakan yang lemah terlihat dari partikel pasir yang paling kecil bergerak di
sebuah spot yang terisolasi dan kuantitas dalam 1 cmbeddapat terhitung.
. ergerakan medium terjadi saat kondisi sand grainyang bergerak memiliki ukuran
dalam diameter dengan jumlah yang sulit terhitung. 0amun ia tidak mengubah
kon&igurasi dasar.
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
5/16
". ergerakan umum terjadi ketikasand grainstermasuk yang memiliki diameter besar
bergerak dan terjadi disetiap sisi pada setiap saat.
". #riteriaIncipient Motion$%t$kSedime%&erbe%t$k&$lat
#riteriagerakawaluntuksedimenbulat:
!ed load transport
Sediment berbentuk bulat yang seragam
asarnya hori2ontal
#anal3saluran terbuka
4ujuan paper iniadalahmembandingkandenganteori shield $kur-a Shield% dan data 5anoni
$1(6*% mengenainilaiawalsedimenuntukmulaibergulir $rolling% danmulaiterangkat $li&ting%.
Shield $1("6% dalam 7ing $1(88% adalah orang pertama yang merumuskanpersamaancritical
shear stress $takberdimensi% untukgerakawalsedimen
( s)d=F(udv)0
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
6/16
0=
critical shear stress
s= berat spesi&ik sediment
= berat spesi&ik &luida
d= diameter sedimen
0/
u=kecepatan gesek
F= &ungsi
v= -iskositas kinematic
Gambar'.#o
alam paper inidinyatakanbahwanilaiambangsedimen agar mulaibergulir $rolling%
dalamaliranturbulendenganbilangan9eynold yang besardirumuskansebagaiberikut:
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
7/16
Sementarauntuksedimenmulaiterangkat, dirumuskansebagaiberikut:
L=Ls+L
m+L
c
Ls= shear angkat
Lm= gaya magnus atau spin angkat
Lc=
gaya sentri&ugal
#etikanilaiambangmuaiterpenuhi, maka bola 1 akanmulaibergulir.
Jikaaliranterjadisecaraterusmenerusdanmemilikigaya yang cukup, maka bola 1
dapatbergulirmelewati bola ",*danseterusnyasaatkecepatannyabertambah. #ecepatansudut bola 1
akanmaksimumsaatpartikelberotasisecarabebas, dinyatakandalam
Asumsidalam paper iniadalah bola 1 akanteruskontakdengan bola+bola lainnyasaatbergulir,
sampaisudahsaatnyauntukmulaiterangkat. an bola 1 akanmulaiterangkatsaat
engan
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
8/16
ersamaan di atasberlakuuntuksedimendalamaliranturbulendenganbilangan 9eynolds yang besar
Sementarauntuksedimen yang beradapadaaliraturbulendenganbilangan 9eynolds yang
kecildinyatakansebagaiberikut:
9olling:
7i&ting:
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
9/16
dengan
engan nilai cos=1 saat
ud
v 3
ancos=0.92 saat
ud
v 3
4ernyatauntuksemuabilangan 9eynolds, berlakupersamaanberikut
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
10/16
9olling:
7i&ting:
dengan
al diatasmenyatakanbahwanilaiambang rolling dan li&ting jauhdaribilangan 9eynolds
kecil,
tetapisemakindekatdenganbilangan9eynoldbesar.ianalisisbahwamungkinterdapathubungan
yang unikyaitu critical shear stress tidakdapatdiperolehdarinilaiud
v
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
11/16
#onsepdari stress geser yang berlebihanmemilikiperananbesaruntukmemprediksilaju
transport sedimen. Intidarikonsepiniyaitu&enomenaincipient motion,
yaitutransisidarikondisistasionermenujukondisisesaatsebelumsedimenbergerak. Shields $1("6,
dalam SI/
$parameter Shields% danbilangan 9eynolds berdasar stress geser, R
, yang dinyatakan dalam
=
( s ) gd, R
=U
d
v $1%
dengan ? merupakan stress geserdasar@ dan s merupakan densitas air dan sedimen@ -
merupakan -iskositas kinematik air@ dan BC merupakan stress geser $ U=/ %.
Dalin $1(dalam SI/ dan 9C, parameter Dalin: 9C3>EdC", dengan dC merupakan
diameter butirnondimensisebagaiberikut:
d=
[(s1 )g
v2
]
1
3d
$%
dengan s merupakanspesi&ikgra-itasidarisedimen $ s=s
%. ermasalahan yang timbul akibat
persamaan baru tersebut yaitu persebaran datanya.ersebaran ini bisa dilihat pada gambar (.1
dimanakur-aambangempirisaphitis $;;1% dibandingkandengan data pengukuran.Fanke
$;;"dalam SI/
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
12/16
Gambar(.1. iagram Shields untukincipent motion dariaphitis $;;1%
danperbandingannyadengan data pengukuran $Sumber: SI/ yaitu
= 4
3Cd
2
$"%
al iniberimplikasijika>c, memilikikur-a uni-ersal sebagai&ungsidari 9C $atau dC%,
merupakancuntukkondisiincipient motion.aphitis $;;1dalam SI/
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
13/16
Gambar(.2. Ambangincipient motion dariaphitis $;;1% danperbandingannyadengan data
pengukuran $Sumber: SI/
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
14/16
4abel(.1. Sumber data yang digunakandalamstudi $Sumber: SI/
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
15/16
ata
padatabel(.1.secaraacakdibagimenjadiduakelompokdenganpendekatanukurandanjumlahnya,
data denganjumlahganjildimasukkandalamkelompok 1, sedangkan data
denganjumlahgenapdimasukkandalamkelompok . #elompok 1
digunakanuntukmenemukanpersamaanyasedangkankelompok
digunakanuntukmem-alidasipersamaan yang dihasilkan.ersamaan yang
ditemukanmelaluiprosedurnonlinear least!s#uaresyaitu
c=0.215+6.79
d1.7
0.075 e2.62x 103d
$6%
enggunaanpersamaan $6% menghasilkankur-a yang lebihmendekati data hasilpengukuran.
Gambar(.).4urunanambangdariincipient motionpersamaan $6% da perbandingannyadengan data
lapangan.
0amun, persamaan $6%
merupakankecocokanempirisdan-alidasinyaterbataspadakondisihidrauliktertentudankarakteristik
partikelpadakelompok 1.
7/24/2019 Incipient Motion of Sediment Transport
16/16
4abel(.2. arameter kecocokandalamstatistik $Sumber: SI/
Top Related