garispanduan pencerapan dan analisa pengangkutan

PPPeeennnccceeerrraaapppaaannn DDDaaannn AAAnnnaaallliiisssaaa PPPeeennngggaaannngggkkkuuutttaaannn EEEnnndddaaapppaaannn SSSuuunnngggaaaiii

GGGAAARRRIIISSSPPPAAANNNDDDUUUAAANNN

JABATAN PENGAIRAN DAN SALIRAN, MALAYSIA

Oktober, 2003

KERAJAAN MALAYSIA

JABATAN PENGAIRAN DAN SALIRAN MALAYSIA

GARISPANDUAN

Pencerapan Dan Analisa Pengangkutan Endapan Sungai

Disediakan oleh :

Prof. Madya Dr. Aminuddin Ab. Ghani

Prof. Madya Dr. Nor Azazi Zakaria

Dr. Rozi Abdullah

Chang Chun Kiat

Shanker Kumar Sinnakaudan

Ir. Lariyah Mohd. Sidek

Oktober, 2003

Pusat Penyelidikan Kejuruteraan Sungai dan Saliran Bandar (REDAC) Kampus Kejuruteraan, Universiti Sains Malaysia Seri Ampangan, 14300 Nibong Tebal, Pulau Pinang, Malaysia.

i

PENGHARGAAN

Pihak Juruperunding ingin merakamkan setinggi-tinggi penghargaan kepada :

BAHAGIAN KEJURUTERAAN SUNGAI JABATAN PENGAIRAN DAN SALIRAN MALAYSIA

UNIT PERANCANG EKONOMI JABATAN PERDANA MENTERI

BAHAGIAN HIDROLOGI DAN SUMBER AIR

JABATAN PENGAIRAN DAN SALIRAN MALAYSIA

JABATAN PENGAIRAN DAN SALIRAN NEGERI PERAK DARUL RIDZUAN

INSTITUT PENYELIDIKAN HIDRAULIK KEBANGSAAN MALAYSIA

(NAHRIM)

BAHAGIAN PEMBANGUNAN KORPORAT UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

USAINS HOLDING SDN BHD

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

di atas segala kerjasama yang diberikan semasa Kajian Pengumpulan Data Dan Analisis Endapan Sungai dijalankan. Pusat Penyelidikan Kejuruteraan Sungai dan Saliran Bandar (REDAC) Kampus Kejuruteraan, Universiti Sains Malaysia Seri Ampangan, 14300 Nibong Tebal, Pulau Pinang, Malaysia.

GARISPANDUAN Pencerapan Dan Analisa Pengangkutan Endapan Sungai

ii

Kandungan

1.0 Pengenalan 1

2.0 Ragam Pengangkutan Endapan Sungai 1

3.0 Pencerapan Data Endapan Sungai 3

Pemilihan Tapak Pencerapan 3 Pencerapan Data Kadar Aliran (Flow Discharge) 3 Pencerapan Data Bahan Dasar (Bed Material) 3 Pencerapan Data Beban Endapan Dasar (Bed Load) 7 Pencerapan Data Beban Endapan Terampai (Suspended Load) 10 Pencerapan Data Berkaitan 10 Pembangunan Pengkalan Data Endapan Sungai 11 Lengkung Kadaran Endapan 13 Perubahan Keratan Rentas 16

4.0 Pemilihan Persamaan Pengangkutan Endapan 17

5.0 Permodelan Sungai 19

6.0 Senarai Manual Pengangkutan Endapan Sungai 24

7.0 Senarai Rujukan Buku Pengangkutan Endapan Sungai 25

8.0 Lain-Lain Rujukan Berkaitan Pengangkutan Endapan Sungai 25

Lampiran A : Contoh Analisa Ayakan Bahan Dasar 26

Lampiran B : Contoh Analisa Ayakan Beban Endapan Dasar 27

Lampiran C : Contoh Pengiraan Persamaan Jumlahan Beban 28 Bahan Dasar


1

1.0 Pengenalan Garispanduan ini dirangka bagi tujuan pembangunan pengkalan data endapan sungai yang merangkumi topik seperti kaedah pencerapan, jenis peralatan dan tatacara pencerapan, analisis data, pembangunan lengkung kadar pengangkutan endapan, penilaian persamaan sedia ada dan permodelan sungai. Garispanduan ini memfokuskan kepada endapan tak berjelekit (non-cohesive sediment) iaitu bagi saiz endapan lebih kasar dari 0.0625 mm. Garispanduan ini adalah berdasarkan maklumat yang diperolehi dari manual dan buku teks berkaitan pengangkutan endapan sungai terkini seperti yang disenaraikan dalam Seksyen 6.0 dan Seksyen 7.0. 2.0 Ragam Pengangkutan Endapan Sungai Definisi ragam pengangkutan endapan secara fizikal (Jadual 2.1, Rajah 2.1 dan 2.2) dihuraikan seperti berikut (ASCE 1997, Abu Hasan 1998, FISRWG 2001) : Beban Endapan Dasar (Bed Load) : Zarah endapan bergolek atau bergelingsir di sepanjang dasar saluran. Beban Endapan Terampai (Suspended Load) : Zarah endapan kecil (halaju jatuh rendah) teriring dalam aliran oleh gelora aliran. Jumlahan Beban Bahan Dasar (Total Bed Material Load) : Gabungan pengangkutan beban endapan dasar dan terampai berasal dari saluran sungai. Beban Hasil Hakis (Wash Load) : Zarah-zarah halus yang terhakis dari kawasan tadahan dan bergerak secara terampai. Secara umum saiz zarah ini berlainan dari saiz bahan dasar dan diambil lebih halus dari 0.0625 mm. Einstein mencadangkan bahan hasil hakis diwakili oleh endapan yang mempunyai saiz lebih halus dari d10 (USACE 1995, Julien 2002) manakala beban bahan dasar bagi endapan lebih kasar dari d10. Jadual 2.2 (Nalluri & Featherstone 2001) memberikan klasifikasi ragam pengangkutan berdasarkan parameter boleh gerak (movability parameter). Jumlahan Beban (Total Load) : Gabungan jumlahan beban bahan dasar dan beban hasil hakis.


2

Jadual 2.1 : Klasifikasi Ragam Pengangkutan Endapan Sungai (FISRWG 2001)

Rajah 2.1: Ragam Pergerakan Endapan (Abu Hasan 1998)

Rajah 2.2 : Klasifikasi Ragam Pengangkutan Endapan (ASCE 1997)

Total Sediment Load

Wash Load (silt/clay)

Bed-Material Load

Suspended Bed-Material Load (sand)

Bed-Material Load (sand and/or gravel)

Suspended Load As Normally Reported


3

Jadual 2.2 : Definisi Ragam Pengangkutan Endapan Berdasarkan Parameter Boleh Gerak (Nalluri & Featherstone 2001)

3.0 Pencerapan Data Endapan Sungai Seksyen ini menghuraikan kriteria pemilihan tapak pecerapan data, kaedah pencerapan dan ringkasan data parameter hidraulik dan endapan yang diperlukan untuk membangunkan pengkalan data endapan sungai. 3.1 Pemilihan Tapak Pencerapan Tapak pencerapan yang ideal mempunyai keratan rentas yang stabil bagi julat kadar alir yang berbeza dan seharusnya berdekatan stesen pencerapan kadar alir. Antara kriteria yang perlu diberikan perhatian dalam memilih tapak pencerapan endapan sungai adalah seperti berikut (Edwards & Glyssons 1999) :

- Elakkan aliran masuk dari anak sungai - Elakkan aliran air balik - Elakkan keratan rentas yang mengalami hakisan tebing yang aktif

Dari segi ekonomi dan mudah untuk dilawati, tapak pencerapan yang biasa dipilih adalah di jambatan. Pencerapan data perlulah dilakukan di keratan rentas yang sama sepanjang tempoh pencerapan yang ditetapkan. Gambar-gambar berkaitan tapak pencerapan yang dicadangkan atau dipilih perlu diambil bagi tujuan merekodkan jajaran ruas, paras air bagi kadar alir berbeza serta data bahan dasar dan bahan tebing. 3.2 Pencerapan Data Kadar Aliran (Flow Discharge) Tatacara pencerapan kadar aliran adalah seperti yang disyorkan oleh Prosedur Hidrologi No. 15 “River Discharge Measurement by Current Meter” (JPS 1976). Data kadar aliran perlulah dicerap pada waktu pencerapan data endapan dilakukan. 3.3 Pencerapan Data Bahan Dasar (Bed Material) Pencerapan data bahan dasar perlu dilakukan untuk mengenalpasti taburan saiz bahan dasar yang akan digunakan untuk membangunkan lengkung kadaran pengangkutan jumlahan beban bahan dasar manakala perisian komputer seperti HEC-6, FLUVIAL,

State of Suspension Movability Parameter (U* / Ws) Mode Of Transport

Intensive Saltation

Lower-half in Suspension

0.25

1 Bed Load

Particles Reach Surface

Well Developed Suspension

Homogenecy Suspension

3

20

200

Suspended Load


4

dan MIKE 11 memerlukan taburan saiz bahan dasar bagi mengira keupayaan pengangkutan endapan bagi keratan rentas atau ruas sungai (Morris & Fan 1998). Alat yang digunakan untuk mencerap bahan dasar bagi tujuan kajian pengangkutan endapan perlulah boleh mengaut dasar sungai sedalam sekurang-kurangnya 2 inci atau 5 cm (USACE 1995, Morris & Fan 1998). Contoh alat yang biasa digunakan adalah pensampel kaut Van Veen (Rajah 3.1). Tujuh sampel bahan dasar dicadangkan dicerap dititik yang sama untuk pencerapan beban endapan dasar (Rajah 3.1). Sampel yang dicerap dihantar ke makmal untuk analisa ayakan bagi sampel yang mempunyai berat melebihi 100g (Yuqian 1989, USACE 1995). Contoh analisa ayakan diberikan dalam Lampiran A. Contoh lengkung taburan endapan bahan dasar berdasarkan analisis ayakan diberikan dalam Rajah 3.2. dan contoh ringkasan data taburan saiz endapan bahan dasar diberikan dalam Jadual 3.1. Nilai pekali keseragaman endapan perlulah dikira untuk menentukan sama ada endapan tersebut seragam atau tidak seragam. Ada beberapa definisi endapan seragam berdasarkan saiz ayakan seperti berikut (Raudkivi 1993, Julien 2002) :

10

60

dd < 3 (3.1a)

5

95

dd

< 5 (3.1b)

2/1

16

84

dd

< 1.5 (3.1c)

Saiz endapan hampir seragam boleh diwakili oleh saiz ayakan d50. Manakala saiz endapan tidak seragam diwakili oleh sama ada d75 atau d80. Halaju jatuh boleh dianggarkan berdasarkan Rajah 3.3.

Rajah 3.1 : Pensampel Kaut Van Veen Dan Titik Pencerapan


5

Rajah 3.2 : Perubahan Saiz Purata Bahan Dasar Sungai Pari @ Buntong

15 Oktober 2002 (9.30 am)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

Saiz Partikel (mm)

Pera

tus

Telu

s (%

)

d50=1.20 mm

14 Oktober 2002 (9.30am)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00Saiz Partikel (mm)

Pera

tus

Telu

s (%

) d50=1.20 mm

16 Oktober 2002 (9.30 am)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

Saiz Partikel (mm)

Pera

tus

Telu

s (%

) d50=1.10 mm

16 Oktober 2002 (2.00 pm)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

Saiz Partikel (mm)

Pera

tus

telu

s (%

)

d50=0.90 mm

17 Oktober 2002 (9.30 am)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

Saiz Partikel (mm)

Pera

tus

Telu

s (%

) d50=0.85 mm

22 Oktober 2002 (9.30 am)

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

Saiz Partikel (mm)

Pera

tus

Telu

s (%

) d50=1.10 mm


6

Jadual 3.1 : Ringkasan Data Bahan Dasar Sungai Pari @ Buntong

Nombor Tarikh Masa Saiz Partikel (mm) d60/d10 Sampel d10 d35 d50 d60 d65 d75 d90 SPB1 14-Oct-02 9.30 pg 0.40 0.85 1.20 1.75 2.00 2.65 4.20 4.375 SPB2 14-Oct-02 11.30 pg 0.40 0.85 1.20 1.70 2.00 2.70 4.40 4.250 SPB3 14-Oct-02 2.00 ptg 0.40 0.80 1.10 1.60 1.90 2.60 4.25 4.000 SPB4 14-Oct-02 4.00 ptg 0.38 0.80 1.00 0.40 1.70 2.50 4.00 1.053 SPB5 15-Oct-02 9.30 pg 0.41 0.85 1.20 1.80 2.15 2.80 4.50 4.390 SPB6 15-Oct-02 11.30 pg 0.40 0.80 1.20 1.70 2.00 2.65 4.40 4.250 SPB7 15-Oct-02 2.00 ptg 0.40 0.80 1.10 1.65 2.00 2.60 4.40 4.125 SPB8 15-Oct-02 4.00 ptg 0.37 0.75 1.00 1.35 1.65 2.35 3.60 3.649 SPB9 16-Oct-02 9.30 pg 0.40 0.80 1.10 1.55 1.80 2.50 4.20 3.875

SPB10 16-Oct-02 11.30 pg 0.37 0.70 0.90 1.15 1.40 2.00 3.30 3.108 SPB11 16-Oct-02 2.00 ptg 0.37 0.60 0.90 1.10 1.25 1.80 3.25 2.973 SPB12 16-Oct-02 4.00 ptg 0.37 0.60 0.90 1.15 1.40 2.00 3.30 3.108 SPB13 17-Oct-02 9.30 pg 0.36 0.57 0.85 1.00 1.15 1.65 3.00 2.778 SPB14 17-Oct-02 11.30 pg 0.40 0.80 1.10 1.55 1.80 2.50 4.10 3.875 SPB15 17-Oct-02 2.00 ptg 0.40 0.85 1.20 1.80 1.15 2.70 4.15 4.500 SPB16 17-Oct-02 4.00 ptg 0.41 0.85 1.10 1.65 1.90 2.60 4.20 4.024 SPB17 22-Oct-02 9.30 pg 0.45 0.85 1.10 1.50 1.70 2.30 3.50 3.333 SPB18 22-Oct-02 11.30 pg 0.46 0.85 1.10 1.50 1.70 2.35 3.60 3.261 SPB19 22-Oct-02 2.00 ptg 0.47 0.90 1.10 1.55 1.75 2.40 3.80 3.298 SPB20 22-Oct-02 4.00 ptg 0.47 0.90 1.20 1.60 1.80 2.50 4.00 3.404

Rajah 3.3 : Hubungan Antara Saiz Zarah Endapan dan Halaju Jatuh (USACE 1995, Yang 1996)


7

3.4 Pencerapan Data Beban Endapan Dasar (Bed Load) Pencerapan beban endapan dasar adalah perlu terutama ruas sungai yang terdiri dari ruas berpasir (Simons & Simons 1987). Pensampel beban endapan dasar Helley-Smith (Rajah 3.4) yang mempunyai bukaan muncung 76 mm × 76 mm telah digunakan secara meluas sejak penampilannya pada awal 1970 (Yuqian 1989, USACE 1995, Morris & Fan 1998). Pensampel ini mempunyai satu kurung sampel dengan mesh bersaiz 0.25 mm. Bagi setiap lokasi kajian, tujuh sampel dicadangkan dicerap pada jarak yang sama (Rajah 3.4). Tempoh masa pensampelan dicadangkan antara 5 hingga 10 minit bergantung kepada nilai kadar alir. Tempoh masa yang lebih singkat digunakan untuk aliran tinggi.

Rajah 3.4 : Pensampel Beban Endapan Dasar Helley-Smith

Sampel yang dicerap dihantar ke makmal untuk penimbangan berat kering dan analisa ayakan dilakukan bagi sampel yang mempunyai berat melebihi 100g (Yuqian 1989, USACE 1995). Contoh analisa ayakan diberikan dalam Lampiran B. Jadual 3.2 memberikan contoh jadual pengiraan beban endapan dasar. Pengiraan beban endapan dasar (Rajah 3.5) bagi satu keratan rentas adalah seperti berikut :

Aliran Rendah Aliran Tinggi


8

∑=

8

1nbG

nB

Tb = Tb = Kadar beban endapan dasar bagi satu keratan rentas (kg/s) Gb = Gb = Kadar beban endapan bagi setiap seksyen (kg/s)

b =

Wi = Berat sampel bagi satu titik pencerapan (kg) T = Tempoh pencerapan (s) hs = Lebar muncung Helley-Smith (m)

Lokasi : Sungai Raia @ Kg Tanjung Tarikh : 26/8/2000 Masa : 10 am W1 = 0 kg T = 600s B = 25 m W2 = 0.782 kg hs = 0.076 m n = 8 Gb1 = = 0.0268 kg/s Tb = Gb1 + Gb2 + Gb3 + Gb4 + Gb5 + Gb6 + Gb7+ Gb8 = 0.0268 + 0.0626 + 0.1146 + 0.1204 + 0.0808 + 0.0921 + 0.1985 + 0.1454 = 0.08412 kg/s

Rajah 3.5 : Contoh Pengiraan Beban Endapan Dasar bagi Tujuh Titik Pencerapan

bhT

w

s

i ×× )(

( )

×

×+

825

076.06002/782.00

No. Seksyen Titik Pencerapan No. Pugak

Tebing Kiri Tebing Kanan

Kaedah 7 Titik :


9

Jadual 3.2 : Ringkasan Pengiraan Data Beban Endapan Dasar Sungai Pari @ Manjoi

Tarikh No. Masa B Berat Sampel bagi Setiap Ttik Pencerapan (g) Sampel (s) (m) 1 (LB) 2 3 4 5 6 7 (RB)

07-Oct-02 SPM1 300 20.3 272 122 763 1681 175 1005 1128 07-Oct-02 SPM2 300 20.3 670 854 1000 1005 719 836 694 07-Oct-02 SPM3 300 20.3 0 636 510 589 930 252 1485 07-Oct-02 SPM4 300 20.3 70 522 601 335 823 274 1222 08-Oct-02 SPM5 300 20.3 0 1471 1441 51 109 398 93 08-Oct-02 SPM6 300 20.3 0 1334 65 1412 270 1675 1400 08-Oct-02 SPM7 300 20.3 0 1644 94 1351 288 1438 1345 08-Oct-02 SPM8 300 20.3 0 1573 2017 42 87 150 338 09-Oct-02 SPM9 300 20.3 0 1881 1528 716 1412 1179 516 09-Oct-02 SPM10 300 20.3 0 549 891 748 1826 901 503 09-Oct-02 SPM11 300 20.3 0 1549 986 1542 884 52 915 09-Oct-02 SPM12 300 20.3 0 1390 1625 1107 1143 992 35 10-Oct-02 SPM13 300 20.3 235 567 518 1061 573 884 907 10-Oct-02 SPM14 300 20.3 0 1429 1670 152 151 233 458 10-Oct-02 SPM15 300 20.3 801 84 764 1587 162 1305 902 10-Oct-02 SPM16 300 20.3 454 1321 0 199 402 1283 1453 21-Oct-02 SPM17 300 20.3 275 459 1375 1895 850 721 81 21-Oct-02 SPM18 300 20.3 318 427 1280 623 593 658 313 21-Oct-02 SPM19 300 20.3 378 350 877 625 803 780 145 21-Oct-02 SPM20 300 20.3 310 450 923 1527 785 570 245

(a) Data

Tarikh No. Masa Kadar Beban Endapan Dasar bagi Satu Seksyen, Gb (kg/s) Tb Sampel (s) 1 2 3 4 5 6 7 8 (kg/s)

7-Oct-02 SPM1 300 0.0151 0.0219 0.0492 0.1360 0.1033 0.0657 0.1187 0.0628 0.5727 7-Oct-02 SPM2 300 0.0373 0.0848 0.1032 0.1116 0.0959 0.0865 0.0851 0.0386 0.6431 7-Oct-02 SPM3 300 0.0000 0.0354 0.0638 0.0612 0.0845 0.0658 0.0967 0.0826 0.4899 7-Oct-02 SPM4 300 0.0039 0.0329 0.0625 0.0521 0.0644 0.0610 0.0832 0.0680 0.4281 8-Oct-02 SPM5 300 0.0000 0.0819 0.1620 0.0830 0.0089 0.0282 0.0273 0.0052 0.3965 8-Oct-02 SPM6 300 0.0000 0.0742 0.0779 0.0822 0.0936 0.1082 0.1711 0.0779 0.6851 8-Oct-02 SPM7 300 0.0000 0.0915 0.0967 0.0804 0.0912 0.0960 0.1549 0.0748 0.6856 8-Oct-02 SPM8 300 0.0000 0.0875 0.1998 0.1146 0.0072 0.0132 0.0272 0.0188 0.4682 9-Oct-02 SPM9 300 0.0000 0.1047 0.1897 0.1249 0.1184 0.1442 0.0943 0.0287 0.8049 9-Oct-02 SPM10 300 0.0000 0.0306 0.0801 0.0912 0.1432 0.1517 0.0781 0.0280 0.6030 9-Oct-02 SPM11 300 0.0000 0.0862 0.1411 0.1407 0.1350 0.0521 0.0538 0.0509 0.6598 9-Oct-02 SPM12 300 0.0000 0.0773 0.1678 0.1520 0.1252 0.1188 0.0571 0.0019 0.7003 10-Oct-02 SPM13 300 0.0131 0.0446 0.0604 0.0879 0.0909 0.0811 0.0997 0.0505 0.5281 10-Oct-02 SPM14 300 0.0000 0.0795 0.1724 0.1014 0.0169 0.0214 0.0385 0.0255 0.4555 10-Oct-02 SPM15 300 0.0446 0.0492 0.0472 0.1308 0.0973 0.0816 0.1228 0.0502 0.6238 10-Oct-02 SPM16 300 0.0253 0.0988 0.0735 0.0111 0.0334 0.0938 0.1523 0.0809 0.5689 21-Oct-02 SPM17 300 0.0153 0.0408 0.1021 0.1820 0.1528 0.0874 0.0446 0.0045 0.6295 21-Oct-02 SPM18 300 0.0177 0.0415 0.0950 0.1059 0.0677 0.0696 0.0540 0.0174 0.4688 21-Oct-02 SPM19 300 0.0210 0.0405 0.0683 0.0836 0.0795 0.0881 0.0515 0.0081 0.4405 21-Oct-02 SPM20 300 0.0173 0.0423 0.0764 0.1363 0.1287 0.0754 0.0454 0.0136 0.5353

(b) Pengiraan


10

3.5 Pencerapan Data Beban Endapan Terampai (Suspended Load) Pencerapan data beban endapan terampai adalah penting bagi aliran tinggi. Tatacara yang dicadangkan adalah berdasarkan HP 19 (JPS 1977) bertajuk “The Determination of Suspended Sediment Discharge”. Selain dari nilai kepekatan endapan, analisa taburan saiz endapan perlu dilakukan untuk tujuan pengasingan data beban hasil hakis (wash load). Contoh pengiraan beban endapan terampai berdasarkan taburan saiz endapan ditunjukkan dalam Jadual 3.3.

Jadual 3.3 : Pengiraan Beban Endapan Berdasarkan Taburan Saiz Bahan Dasar (USACE 1995)

Total Bed Load, tons/day ...................130 Total Suspended Load, tons/day .....1,500 Water Discharge: 35,000 cfs Total Sediment Load ........................1,630

Grain Size Diameter, mm Classification

Percent Bed Load

Bed Load

tons/day

Percent Suspended

Load

Suspended Load,

tons/day

Total Load

Column (4) + (6) tons/day

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) < 0.0625 Silt and clay 0.04 0.05 54 810 810 0.0625 - 0.125 Very fine sand 0.10 0.13 10 150 150 0.125 - 0.25 Fine sand 2.75 4.00 13 195 199 0.25 - 0.50 Medium sand 16.15 21.00 19 285 306 0.50 - 1.0 Coarse sand 13.28 17.00 4 60 77 1.0 - 2.0 Very coarse sand 1.19 2.00 2 2 - 4 Very fine gravel 1.00 1.00 1 4 - 8 Fine gravel 1.41 2.00 2 8 - 16 Medium gravel 2.34 3.00 3 16 - 32 Coarse gravel 6.33 8.00 8 32 - 64 Very coarse gravel 23.38 30.00 30 > 64 Cobbles and larger 32.03 42.00 42 TOTAL 100.00 130.18 100 1,500 1,630 Notes: 1 The distribution of sizes in the bed load is usually computed using a bed-load transport function

and field samples of bed-material gradation. The bed-load rate is rarely measured and may have to be computed.

2 The suspended load and its gradation can be obtained from field measurements. The bed-material portion of the suspended load may be calculated using a sediment transport function, but the wash load can only be obtained through measurement.

3.6 Pencerapan Data Berkaitan Cerun Saluran Cerun saluran di setiap keratan rentas adalah berdasarkan cerun permukaan air yang boleh dicerap menggunakan “Electronic Digital Measurement” (EDM) seperti ditunjukkan dalam Rajah 3.5. Jarak ruas untuk tujuan pengukuran cerun permukaan air


11

perlulah sekurang-kurangya 100 m (FISRWG 2001). Sebagai alternatif, staf paras air bolehlah dipasang berhampiran tapak pencerapan endapan sungai (USACE 1995).

Rajah 3.5 : “Electronic Digital Measurement” (EDM) Suhu Aliran Suhu aliran boleh diukur dengan menggunakan termometer atau meter ketumpatan (Rajah 3.6).

Rajah 3.6 : Meter Ketumpatan 3.7 Pembangunan Pengkalan Data Endapan Sungai Contoh ringkasan data hidraulik dan endapan sungai bagi satu keratan rentas diberikan dalam Jadual 3.4. Data bahan dasar seperti yang diberikan dalam Jadual 3.1 perlu disertakan bersama Jadual 3.4 bagi tujuan pengiraan keupayaan pengangkutan endapan dan rintangan aliran.


12

Jadual 3.4 : Ringkasan Data Aliran dan Endapan bagi Sungai Pari @ Manjoi

Nama Nombor Tarikh Masa Q V B Yo A P R S0 Tb Tt Tj d50 Suhu Ws Tb / Tj Tt / Tj n

Sungai Sampel (m3/s) (m/s) (m) (m) (m2) (m) (m) (kg/s) (kg/s) (kg/s) (mm) (oC) (m/s) (%) (%)

Sungai SPM1 07-Oct-02 9.30 pg 35.911 1.102 20.3 1.61 32.598 23.512 1.39 0.0011 0.5727 13.1074 13.6801 3.00 30 0.240 4.19 95.81 0.037 Pari @ SPM2 07-Oct-02 11.30 pg 33.095 1.069 20.3 1.52 30.948 23.349 1.33 0.0011 0.6431 8.3399 8.9829 2.30 30 0.219 7.16 92.84 0.037 Manjoi SPM3 07-Oct-02 2.00 ptg 30.881 1.043 20.3 1.46 29.597 23.216 1.27 0.0011 0.4899 7.9981 8.4880 2.60 30 0.229 5.77 94.23 0.037

SPM4 07-Oct-02 4.00 ptg 28.719 1.019 20.3 1.39 28.173 23.076 1.22 0.0011 0.4281 2.5560 2.9841 2.50 30 0.224 14.35 85.65 0.037 SPM5 08-Oct-02 9.30 pg 34.748 1.104 20.3 1.55 31.478 23.401 1.35 0.0011 0.3965 13.4821 13.8786 2.10 30 0.210 2.86 97.14 0.037 SPM6 08-Oct-02 11.30 pg 29.914 1.022 20.3 1.44 29.264 23.183 1.26 0.0011 0.6851 7.5682 8.2533 2.30 30 0.219 8.30 91.70 0.038 SPM7 08-Oct-02 2.00 ptg 26.343 0.953 20.3 1.36 27.631 23.022 1.20 0.0011 0.6856 7.2444 7.9300 2.00 30 0.199 8.65 91.35 0.039 SPM8 08-Oct-02 4.00 ptg 23.573 0.923 20.3 1.26 25.540 22.816 1.12 0.0011 0.4682 6.2234 6.6916 2.10 30 0.210 7.00 93.00 0.039 SPM9 09-Oct-02 9.30 pg 47.899 1.260 20.3 1.87 38.011 24.045 1.58 0.0011 0.8049 16.8124 17.6173 3.00 30 0.240 4.57 95.43 0.036 SPM10 09-Oct-02 11.30 pg 42.166 1.000 20.3 1.79 42.166 23.882 1.77 0.0011 0.6030 14.7160 15.3190 2.50 30 0.224 3.94 96.06 0.048 SPM11 09-Oct-02 2.00 ptg 36.443 1.049 20.3 1.71 34.756 23.724 1.46 0.0011 0.6598 12.6092 13.2689 3.00 30 0.240 4.97 95.03 0.041 SPM12 09-Oct-02 4.00 ptg 33.445 0.997 20.3 1.65 33.549 23.605 1.42 0.0011 0.7003 12.1406 12.8408 3.00 30 0.240 5.45 94.55 0.042 SPM13 10-Oct-02 9.30 pg 14.157 0.768 20.3 0.91 18.441 22.117 0.83 0.0011 0.5281 1.7130 2.2410 1.70 30 0.173 23.56 76.44 0.038 SPM14 10-Oct-02 11.30 pg 13.622 0.764 20.3 0.88 17.837 22.057 0.81 0.0011 0.4555 1.7300 2.1856 2.30 30 0.219 20.84 79.16 0.038 SPM15 10-Oct-02 2.00 ptg 12.760 0.742 20.3 0.85 17.200 21.995 0.78 0.0011 0.6238 1.5822 2.2060 2.50 30 0.224 28.28 71.72 0.038 SPM16 10-Oct-02 4.00 ptg 12.180 0.728 20.3 0.82 16.721 21.947 0.76 0.0011 0.5689 1.5103 2.0793 2.00 30 0.199 27.36 72.64 0.038 SPM17 21-Oct-02 9.30 pg 12.479 0.799 20.3 0.77 15.620 21.839 0.72 0.0011 0.6295 1.0483 1.6778 2.20 30 0.211 37.52 62.48 0.033 SPM18 21-Oct-02 11.30 pg 11.069 0.744 20.3 0.73 14.872 21.765 0.68 0.0011 0.4688 0.7859 1.2547 2.10 30 0.210 37.36 62.64 0.035 SPM19 21-Oct-02 2.00 ptg 10.316 0.719 20.3 0.71 14.345 21.713 0.66 0.0011 0.4405 0.8356 1.2761 2.20 30 0.211 34.52 65.48 0.035 SPM20 21-Oct-02 4.00 ptg 9.722 0.692 20.3 0.69 14.053 21.685 0.65 0.0011 0.5353 0.8652 1.4006 2.20 30 0.211 38.22 61.78 0.036

12

GA

RISPA

ND

UA

N Pencerapan Dan Analisa Pengangkutan Endapan Sungai


13

3.8 Lengkung Kadaran Endapan Contoh lengkung kadaran endapan diberikan dalam Rajah 3.7 bagi jumlahan beban endapan (Tj) dan Rajah 3.8 bagi beban endapan dasar (Tb).

Rajah 3.7 : Lengkung Kadaran Jumlahan Beban Endapan bagi Sungai Pari @ Manjoi

Rajah 3.8 : Lengkung Kadaran Beban Endapan Dasar bagi Sungai Pari @ Manjoi Lengkung kadaran jumlahan beban bahan dasar (TBM) tidak mengambilkira beban hasil hakis (wash load), TWL. Berdasarkan rujukan sedia ada (Garde & Ranga Raju 1985, Julien 1995), beban hasil hakis dikategorikan bagi endapan yang mempunyai saiz bahan dasar lebih kecil dari 0.0625 mm. Pengiraan jumlahan beban bahan dasar diberikan dalam Rajah 3.9 yang memperincikan pecahan beban endapan berdasarkan taburan saiz bahan dasar (Ti). Jumlahan beban bahan dasar (TBM) adalah hasil tolak jumlahan beban endapan (Tj) kepada beban hasil hakis (TWL). Jadual 3.5 memberikan nilai TWL dan TBM bagi satu keratan rentas manakala Rajah 3.10 memberikan contoh lengkung kadaran jumlahan beban bahan dasar. Rajah 3.11 memberikan contoh lengkung kadaran beban endapan berdasarkan taburan saiz bahan dasar (Ti).

0.1

1

10

100

1 10 100Q (m3/s)

T j (k

g/s)

0.1

1

10

100

1 10 100Q (m3/s)

T b (k

g/s)


14

Lokasi : Sungai Raia @ Batu Gajah :

Beban Endapan Dasar, Tb = 0.8158 kg/s Beban Endapan Terampai, Tt = 0.3200 kg/s Jumlahan Beban Endapan, Tj = 1.0158 kg/s Pecahan Jumlah Beban Endapan Berdasarkan Taburan Saiz Bahan Dasar

Tarikh No. Agihan % Julat % Ti

Sampel Saiz Zarah Sampel Telus Saiz Zarah Sampel Tertahan (mm) (kg/s)

25.00 mm 100.00 10.00 mm 99.31 >10.00 0.69 0.0070 5.30 mm 98.17 5.30 - 10.00 1.14 0.0116 4.00 mm 95.31 4.00 - 5.30 2.86 0.0290 3.35 mm 93.14 3.35 - 4.00 2.17 0.0221 2.00 mm 85.23 2.00 - 3.35 7.91 0.0804 1.18 mm 69.17 1.18 - 2.00 16.06 0.1631 0.71 mm 42.49 0.71 - 1.18 26.69 0.2711 0.60 mm 32.69 0.60 - 0.71 9.80 0.0995 0.43 mm 15.29 0.43 - 0.60 17.40 0.1767 0.30 mm 4.86 0.30 - 0.43 10.43 0.1059 0.15 mm 0.40 0.15 - 0.30 4.46 0.0453 0.08 mm 0.14 0.08 - 0.15 0.26 0.0026 0.05 mm 0.09 < 0.08 0.14 0.0014

30-Jan-2001 SRBG2

0.00 (PAN) 0.00 Jumlah 100.00 1.0158 Beban hasil Hakis, TWL = Ti (<0.08mm) = % Sampel Tertahan(<0.08mm) × Tj =

= 0.0014 kg/s TBM = Tj - TWL = (1.0158 - 0.0014) kg/s = 1.0144 kg/s

Tarikh No. Sampel Tj TWL TBM Q (kg/s) (kg/s) (kg/s) (m3/s)

30-Jan-01 SRBG2 1.0158 0.0014 1.0144 7.000

Rajah 3.9 : Contoh Pengiraan Jumlahan Beban Bahan Dasar (TBM)

0158.1100

14.0×


15

Jadual 3.5 : Data Jumlahan Beban Bahan Dasar Sungai Pari @ Manjoi

Tarikh No. Sampel Tj TWL TBM Q (kg/s) (kg/s) (kg/s) (m3/s)

07-Oct-02 SPM1 13.6801 0.0000 13.6801 35.911 07-Oct-02 SPM2 8.9829 0.0000 8.9829 33.095 07-Oct-02 SPM3 8.4880 0.0000 8.4880 30.881 07-Oct-02 SPM4 2.9841 0.0000 2.9841 28.719 08-Oct-02 SPM5 13.8786 0.0000 13.8786 34.748 08-Oct-02 SPM6 8.2533 0.0000 8.2533 29.914 08-Oct-02 SPM7 7.9300 0.0000 7.9300 26.343 08-Oct-02 SPM8 6.6916 0.0000 6.6916 23.573 09-Oct-02 SPM9 17.6173 0.0000 17.6173 47.899 09-Oct-02 SPM10 15.3190 0.0000 15.3190 42.166 09-Oct-02 SPM11 13.2689 0.0000 13.2689 36.443 09-Oct-02 SPM12 12.8408 0.0000 12.8408 33.445 10-Oct-02 SPM13 2.2410 0.0000 2.2410 14.157 10-Oct-02 SPM14 2.1856 0.0000 2.1856 13.622 10-Oct-02 SPM15 2.2060 0.0000 2.2060 12.760 10-Oct-02 SPM16 2.0793 0.0000 2.0793 12.180 21-Oct-02 SPM17 1.6778 0.0000 1.6778 12.479 21-Oct-02 SPM18 1.2547 0.0000 1.2547 11.069 21-Oct-02 SPM19 1.2761 0.0000 1.2761 10.316 21-Oct-02 SPM20 1.4006 0.0000 1.4006 9.722

Rajah 3.10 : Lengkung Kadaran Jumlahan Beban Bahan Dasar bagi Sungai Pari @ Manjoi

0.01

0.1

1

10

100

1 10 100Q (m3/s)

T BM (k

g/s)


16

Rajah 3.11 : Lengkung Kadaran Beban Endapan Berdasarkan Taburan Saiz Bahan Dasar bagi Sungai Pari@ Manjoi 3.9 Perubahan Keratan Rentas Pengangkutan endapan berlaku seiring dengan proses hakisan dan pengendapan. Sehubungan itu perubahan keratan rentas akan dapat menunjukkan tindakbalas sungai sejajar dengan perubahan yang berlaku dalam lembangan saliran. Beberapa contoh perubahan keratan rentas diberikan dalam Rajah 3.12 dan Rajah 3.13. Saiz purata endapan bahan dasar dan kadaralir aliran dan waktu pencerapan turut diberikan untuk menunjukkan kesan proses pengangkutan endapan.

Rajah 3.12 : Perubahan Paras Dasar Cerapan di Jambatan Manjoi 3380 m Sungai Pari Pada Pukul 9.30 Pagi Berdasarkan Tarikh yang Berbeza

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

9.00 14.00 19.00 24.00 29.00 34.00 39.00 44.00 49.00 54.00Q (m3/s)

T i (kg

/s)

> 10.00 mm 5.30 mm - 10.0 mm 4.00 mm - 5.30 mm 3.35 mm - 4.00 mm2.00 mm - 3.35 mm 1.18 mm - 2.00 mm 0.71 mm - 1.18 mm 0.60 mm - 0.71 mm0.43 mm -0.60 mm 0.30 mm - 0.43 mm 0.15 mm - 0.30 mm 0.08 mm - 0.15 mm< 0.08 mm

34.5

35.0

35.5

36.0

36.5

37.0

37.5

38.0

0 5 10 15 20Lebar Saluran (m)

Ara

s Da

sar

(m)

7/10/02 (35.91 Cumecs) 9/10/02 (47.89 Cumecs)21/10/02 (7.05 Cumecs) Aras Dasar Rekabentuk

D50 = 2.20 mm

D50 = 3.00 mm

D50 = 3.00 mm


17

Rajah 3.13 : Perubahan Paras Dasar Cerapan di Jambatan Manjoi 3380 m Sungai Pari Pada Pukul 4.00 Petang Berdasarkan Tarikh yang Berbeza 4.0 Pemilihan Persamaan Pengangkutan Endapan Beberapa cadangan pemilihan persamaan pengangkutan endapan sediaada telah dihasilkan berdasarkan penilaian yang telah dilakukan oleh beberapa penyelidik seperti White et al., ASCE, Alonso, Brownlie, dan Yang (Chang 1988). ASCE (1997) memberikan cadangan pemilihan persamaan berdasarkan jenis saluran (Jadual 4.1). Cadangan pemilihan persamaan berdasarkan jenis ragam pengangkutan diberikan dalam Jadual 4.2. Cadangan pemilihan persamaan bagi beberapa ruas sungai di Malaysia diberikan dalam Jadual 4.3. Penilaian persamaan dibuat berdasarkan nilai nisbah kelainan iaitu nisbah beban ramalan/beban cerapan. Jika peratusan nilai nisbah kelainan antara 0.5 dan 2.0 adalah tinggi, maka persamaan berkenaan boleh digunakan untuk meramalkan kadar pengangkutan endapan sungai terbabit. Contoh pengiraan persamaan jumlahan beban bahan dasar yang biasa digunakan iaitu Yang, Ackers-White, Engelund-Hansen dan Graf diberikan dalam Lampiran C.

34.5

35.035.5

36.036.5

37.037.5

38.0

0 5 10 15 20Lebar Saluran (m)

Ara

s Da

sar

(m)

7/10/02 (28.7 Cumecs) 9/10/02 (33.4 Cumecs)21/10/02 (6.81 Cumecs) Aras Dasar Rekabentuk

D50 = 2.20 mm D50 = 3.00 mm D50 = 3.00 mm


18

Jadual 4.1 : Cadangan Pemilihan Persamaan Berdasarkan Jenis Saluran (ASCE 1997)

Sediment Transport Functions

Class of channel Suggested functions Reference

Laursen-Madden U.S. Hydrologic Engineering Center (1993) Large sand-bed rivers

Toffaleti Toffaleti (1968)

Laursen-Madden U.S. Hydrologic Engineering Center (1993) Intermediate-size sand-

bed rivers Yang unit stream power Yang (1973, 1984)

Yang unit stream power Yang (1973, 1984) Small sand-bed rivers Colby for streams with high

sediment concentration Colby (1964a, 1964b)

Yang unit stream power Yang (1973, 1984) Sand and gravel-bed rivers Toffaleti combined with

Meter-Peter and Mü ller See above and below

Gravel-bed rivers Meyer-Peter and Mü ller Meyer-Peter and Muller (1948)

Jadual 4.2 : Cadangan Pemilihan Persamaan Berdasarkan Ragam Pengangkutan (Yang 1996)

Summary of rating of selected sediment transport formulas (ASCE, 1982)

Formula number (1)

Reference (2)

Type (3)

Comments (4)

1 Ackers-White (1973) Total load rank† = 3

2 Engelund-Hansen (1967) Total load rank = 4

3 Laursen (1958) Total load rank = 2

4 MPME‡ Total load rank = 6

5 Yang (1973) Total load rank = 1,

best overall prediction

6 Bagnold (1956) Bed load rank = 5

7 Meyer-Peter and Mü ller (1948) Bed load rank = 7

8 Yalin (1963) Bed load rank = 8

†Based on mean discrepancy ratio (calculated over observed transport rate) from 40 tests using field data and 165 tests using flume data.

‡Meyer-Peter and Mü ller’s (1948) formula for bed-load and Einstein’s (1950) formula for suspended load.


19

Jadual 4.3 : Ringkasan Penilaian Persamaan bagi Lembangan Sungai Kinta, Sungai Kerayong, Sungai Kulim dan Sungai Langat

Nisbah Kelainan (0.5 hingga 2.0) Persamaan Bilangan Data Peratus Data (%)

Jumlah Data

Einstein 0 0 Einstein – Brown 1 0.29 Meyer-Peter-Muller 2 0.58 Shields 2 0.58 Yang 82 23.70 Engelund & Hansen 76 21.97 Ackers & White 44 12.72 Graf 46 13.29

346

Yang (1996) mencadangkan prosedur pemilihan persamaan seperti berikut : (a) Cerap data lapangan untuk menilai persamaan sediaada dan pilih persamaan yang

dapat meramalkan data cerapan yang paling tepat. Guna persamaan tersebut untuk meramalkan kadar pengangkutan endapan di luar julat data cerapan.

(b) Jika data cerapan tidak ada, cadangan berikut diberikan:

(i) Guna persamaan Meyer-Peter-Muller jika saiz bahan dasar melebihi 5 mm (ii) Guna kaedah Einstein jika bahagian beban endapan dasar adalah besar (iii) Guna persamaan Karim & Kennedy bagi sungai semulajadi (iv) Guna persamaan Yang bagi sungai semulajadi (v) Guna persamaan Ackers-White dan Engelund-Hansen bagi aliran subkritikal

(c) Jika tiada persamaan sedia ada boleh memberikan keputusan yang memuaskan,

guna data cerapan dan plot jumlahan beban bahan dasar melawan kadar alir, halaju, cerun membujur, kedalaman aliran, tegasan ricih, kuasa sungai atau unit kuasa sungai. Plotan yang unik dipilih sebagai lengkung kadar pengangkutan bagi stesen berkenaan.

5.0 Permodelan Sungai Sungai semulajadi adalah sebagai pengatur diri yakni mereka mengubahsuai sifat-sifatnya dalam tindakbalas kepada apa-apa perubahan di dalam persekitarannya. Perubahan-perubahan persekitaran ini, berkemungkinan terjadi secara semulajadi atau hasil akibat dari aktiviti-aktiviti manusia seperti pembangunan, perlombongan pasir dan kerikil, pembinaan lebuhraya dan jambatan, dan pengaturan sungai. Perubahan-perubahan sedemikian mengubah bentuk keseimbangan semulajadi sesuatu sungai: dalam proses ke arah untuk mengimbangi keseimbangan, sama ada pengerukan dan pengendapan atau kedua-duanya akan berlaku. Secara amnya, perubahan yang terjadi akibat proses-proses di atas ialah perubahan dalam kelebaran saluran dan paras dasar saluran. Perubahan-perubahan ini adalah saling berhubungan dan boleh diramal dengan menggunakan beberapa kaedah seperti:


20

SIMPANAN SUNGAI

Lebar 16 @ 18 m

Dal

am 2

.0 @

2.

5 m

Paras Dasar Konkrit bentuk L

Papak konkrit

Aras tanah

a) pemerhatian secara insani b) menggunakan model fizikal c) menggunakan model-model komputer, dan d) gabungan kesemuanya atau sebahagian dari kaedah-kaedah di atas

Permodelan sungai memainkan peranan yang penting dalam meramalkan tindakbalas sungai terhadap perubahan yang berlaku samaada secara semulajadi atau buatan. Permodelan sungai juga boleh digunakan untuk memilih persamaan pengangkutan endapan sedia ada dan membangunkan lengkung kadar pengangkutan (Chang 1988). Bagi menjayakan penggunaan sesuatu model, data yang mencukupi adalah satu kemestian. Antara data yang diperlukan bagi tujuan penentukuran dan penyelakuan adalah (USACE 1995) : a) Data Geometri

Tujuan permodelan sungai yang melibatkan pengiraan pergerakan sempadan longgar (mobile bed) adalah untuk menentukan paras permukaan air dan paras dasar. Sehubungan itu geometri permulaan iaitu keratan rentas (Rajah 5.1) dan jajarannya (Rajah 5.2) perlu diberikan. Model akan mengubah bentuk keratan rentas bergantung kepada proses hakisan dan pengendapan yang berlaku. Kedudukan keratan rentas tidak berubah sepanjang permodelan dilakukan. Jarak antara keratan rentas bergantung kepada keupayaan model untuk meramalkan sejarah perubahan keratan rentas yang pernah berlaku melalui penentuukuran. b) Taburan Saiz Bahan Dasar

Taburan saiz bahan dasar diperlukan untuk mengira keupayaan pengangkutan endapan bagi setiap keratan rentas. Sekurang-kurangnya dua sampel diperlukan (Rajah 5.3) iaitu di bahagian hulu dan hilir kawasan kajian.

Rajah 5.1 : Keratan Rentas Semasa Sungai Pari (Ehsan JPS Kinta/ Batang Padang, 2001)


21

Taburan Purata Saiz Endapan Bahan Dasar Untuk Sungai Pari

0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

Saiz Partikel, mm

Pera

tus

Telu

s, %

Cerapan Dasar Hilir Cerapan Dasar Hulu

d50 = 2.50 mm

d50 = 1.80 mm

Rajah 5.2 : Jajaran Ruas Kajian Sungai Pari (Ehsan JPS Kinta/Batang Padang, 2001)

Rajah 5.3 : Agihan Purata Saiz Bahan Dasar Sungai Pari

c) Data Hidrologi

Hidrograf aliran (Rajah 5.4) diperlukan bagi suatu jangkamasa yang melibatkan tempoh yang hendak dikaji kerana tindakbalas sungai adalah perlahan berbanding perubahan paras air. Selain dari hidrograf, lengkung kadaran aliran (Rajah 5.5) dan profil aliran berayun (Rajah 5.6) juga diperlukan.

CH

. 122

0 (u

/stre

am)

CH

1220

(u/st

ream

)

Manjoi Bridge

Channelized Reach

CH. 4160 m

CH. 2475 m

CH. 3600 m

CH. 3020 m Empang Limpah Batu CH. 1220 m

Jambatan Kati CH. 2260 m

Jambatan Silibin CH. 4540 m

Jambatan Manjoi CH. 3380 m

Ruas Kajian Hulu Hilir


22

Rajah 5.4 : Hidrograf Banjir Tahun 1999, 2000 dan 2001 (Ehsan JPS Malaysia)

Rajah 5.5 : Lengkung Kadaran Aliran Sungai Raia

Puncak Hidrograf Tahun 1999 Sungai Pari

0

20

40

60

80

100

6240 6260 6280 6300 6320 6340Masa, jam

Kada

ralir

, m3 /s


0

20

40

60

80

100

120

2390 2400 2410 2420 2430 2440 2450Masa, jam

Kada

ralir

, m3 /s


0

20

40

60

80

2820 2840 2860 2880 2900 2920 2940Masa, jam

Kad

aral

ir, m3

/s

40.00

42.00

44.00

46.00

48.00

50.00

52.00

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00Kadaralir, m3/s

Para

s, m

n=0.045 n =0.025 Sungai (Asal) Semula Jadi


23

Rajah 5.6 : Perubahan Masa Aliran Berhayun Sungai Pari @ Jambatan Silibin d) Lengkung Kadaran Endapan Lengkung kadaran endapan (Rajah 5.7) dan lengkung kadaran endapan berdasarkan taburan saiz bahan dasar (Rajah 3.11) di bahagian hulu diperlukan berdasarkan sejarah pengangkutan endapan jika boleh diperolehi. Lengkung kadaran endapan perlu dibangunkan berdasarkan persamaan pengangkutan endapan yang bersesuaian jika tiada data cerapan. e) Ketepatan Profil Paras

Kejituan ramalan paras air sepatutnya berada dalam julat ± 0.15 m bagi kebanyakan sungai semulajadi. Sehubungan itu, data paras air (Rajah 5.8) sewaktu aliran rendah dan tinggi perlu diperolehi bagi tujuan menguji kejituan ramalan model. Perubahan keratan rentas (Rajah 3.12 dan Rajah 3.13) boleh digunakan untuk meneliti keupayaan model untuk meramalkan perubahan yang sebenar terjadi.

Rajah 5.8 : Paras Air Cerapan Sungai Pari bagi Tarikh yang Berbeza

Profil Aliran Berhayun Sungai Pari

33.0

34.0

35.0

36.0

37.0

38.0

39.0

40.0

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500Masa, jam

Para

s Ai

r, m

Perbezaan Paras Air Sungai Pari

34.00

35.00

36.00

37.00

38.00

39.00

2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000Keratan Rentas, m

Para

s, m

P. Air 7/10/2002 (35.00 Cumecs) P. Air 8/10/2002 (34.70 Cumecs)P. Air 9/10/2002 (47.80 Cumecs) P. Air 10/10/2002 (14.15 Cumecs)P. Air 21/10/2002 (7.05 Cumecs)


24

6.0 Senarai Manual Pengangkutan Endapan Sungai American Society of Civil Engineers. (1996). River Hydraulics, Technical Engineering and Design Guide No. 18, ASCE Press, New York. American Society of Civil Engineers. (1997). Channel Stability Assessment for Flood Control Projects, Technical Engineering and Design Guide No. 20, ASCE Press, New York. Edwards, T. K. & Glysson G. D. (1999). Field Methods For Measurement Of Fluvial Sediment. U.S. Geological Survey Techniques Of Water-Resources Investigations, Book 3, Chapter C2. <http://water.usgs.gov/pubs/twri/twri3-c2/> Fan, S. (1988). Twelve Selected Computer Stream Sedimentation Models Developed In The United States, Water Resources Publication, Colorado. Lagasse, P. F., Schall, J. D. & Richardson, E. V. (2001). Stream Stability At Highway Structures, US Department Of Transportation, Federal Highway Administration. Publication No. FHWA NHI 01-002 (Hydraulic Engineering Circular No. 20), 3rd Edition. <http://www.fhwa.dot.gov/bridge/hec20.pdf> Morris, G.L. & Fan, J. (1998). Reservoir Sedimentation Handbook – Design And Management of Dams, Reservoirs, And Watersheds For Sustainable Use, McGraw-Hill, New York, USA Raudkivi, A.J. (1993). Sedimentation : Exclusion And Removal Of Sediment From Diverted Water, Hydraulic Structures Design Manual No. 6, International Association For Hydraulic Research, A.A. Balkema Publishers, Rotterdam. Richardson, E. V., Simons, D. B. & Lagasse, P. F. (2001). River Engineering For Highway Encroachments – Highways In The River Enviroment, US Department Of Transportation, Federal Highway Administration. Publication No. FHWA NHI 01-004 (Hydraulic Design Series Number 6). <http://199.79.179.19/OLPFiles/FHWA/010589.pdf> United States Army Corps of Engineers. (1995). Sedimentation Investigations Of Rivers And Reservoirs. USACE Engineering and Design Manual. Publication No. EM 1110-2-4000. <http://www.usace.army.mil/inet/usace-docs/eng-manuals/em1110-2-4000/toc.htm> Vanoni, V.A. (1975). Sedimentation Engineering, ASCE Manual No.54. Yuqian, L. (1989). Manual On Operational Methods For The Measurement of Sediment Transport. World Meteorological Organisation – Operational Hydrology Report No. 29.

http://water.usgs.gov/pubs/twri/twri3-c2/

http://www.fhwa.dot.gov/bridge/hec20.pdf

http://199.79.179.19/OLPFiles/FHWA/010589.pdf

http://www.usace.army.mil/inet/usace-docs/eng-manuals/em1110-2-4000/toc.htm


25

7.0 Senarai Rujukan Buku Pengangkutan Endapan Sungai Chang, H.H. (1988). Fluvial Processes in River Engineering. John Wiley & Sons, USA. FISRWG - Federal Interagency Stream Restoration Working Group. (1998). Stream Corridor Restoration : Principles, Processes, and Practices. Portland: Federal Interagency Stream Restoration Working Group (15 Federal agencies of the US Government). <http://www.usda.gov/stream_restoration/> Garde, R. J, and Ranga Raju, K. J. (1985). Mechanics Of Sediment Transport And Alluvial Stream Problems. Wiley Eastern Limited. Graf, W.H. (1970). Hydraulics Of Sediment Transport. McGraw-Hill, New York. Julien, P.Y. (1995). Erosion And Sedimentation, Cambridge Universiti Press, UK. Julien, P.Y. (2002). River Mechanics, Cambridge Universiti Press, UK. Nalluri, C. & Featherstone, R.E. (2001). Civil Engineering Hydraulics. Blackwell Sceince, Oxford, UK. Raudkivi, A.J. (1990). Loose Boundary Hydraulics, Pergamon Press, Oxford, Third Edition. Simons, D.B. & Senturk, F. (1992). Sediment Transport Technology : Water And Sediment Dynamics. Water Resources Publication, Colorado, USA. Sundborg, A. (1982). Sedimentation Problems In River Basins. UNESCO. Yang, C. T. (1996). Sediment Transport : Theory and Practice. McGraw-Hill, New York. 8.0 Lain-Lain Rujukan Berkaitan Pengangkutan Endapan Sungai Abu Hasan, Z. (1998). Evaluation Of Scour And Deposition In Malaysian Rivers Undergoing Training Works: Case Studies Of Pari And Kerayong Rivers. MSc. Thesis. Penang : Universiti Sains Malaysia. Jabatan Pengairan dan Saliran Malaysia. (1976). River Discharge Measurement By Current Meter – Hydrological Procedure No. 15 Jabatan Pengairan dan Saliran Malaysia. (1977). The Determination Of Suspended Sediment Discharge – Hydrological Procedure No. 19 Simons, D.B. & Simons, R.K. (1987). Differences Between Gravel-And Sand-Bed Rivers, in Sediment Transport in Gravel-Bed Rivers, Eds. C. R. Thorne, J.C. Bathurst, & R.D. Hey, John Wiley & Sons, New York, USA.


26

Lampiran A

Nama Sungai : Lokasi :No. Sampel : SPM1 Tarikh : 7/10/2002 Masa :Disediakan Oleh : Chang Chun Kiat Disemak Oleh : Prof. Madya .Dr. Aminuddin Ab. Ghani

Saiz Partikel (mm) Saiz Partikel (mm)




PUSAT PENYELIDIKAN KEJURUTERAAN SUNGAI DAN SALIRAN BANDAR (REDAC)KAMPUS KEJURUTERAAN


KAJIAN PENGUMPULAN DATA DAN ANALISIS ENDAPAN SUNGAI

Projek : Ujian Analisa Ayakan Untuk Bahan DasarSungai Pari Manjoi

9.30 am

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

G2A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

G1A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

G3A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

G5A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

G4A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

G6A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

PURATA

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

G7A

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

d50=3.00 mm


27

Lampiran B

Nama Sungai : Lokasi :No. Sampel : SPM1 Tarikh : 7/10/2002 Masa :Disediakan Oleh : Chang Chun Kiat Disemak Oleh : Prof. Madya .Dr. Aminuddin Ab. Ghani





PUSAT PENYELIDIKAN KEJURUTERAAN SUNGAI DAN SALIRAN BANDAR (REDAC)KAMPUS KEJURUTERAAN


KAJIAN PENGUMPULAN DATA DAN ANALISIS ENDAPAN SUNGAI

Projek : Ujian Analisa Ayakan Untuk Beban Endapan DasarSungai Pari Manjoi

9.30 am

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

HS2A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

HS1A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

HS3A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

HS5A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

HS4A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

HS6A

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

PURATA

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00

HS7A

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

Pera

tus

Telu

s (%

)

d50=2.50 mm

Jisim Sampel =175g Jisim Sampel = 1005g

Jisim Sampel = 763g Jisim Sampel = 1681g

Jisim Sampel = 122gJisim Sampel = 272g

Jisim Sampel = 1128g


28

Persamaan Jumlahan Beban Bahan Dasar Persamaan Yang (Saluran dasar berpasir)

Engelund-Hansen

f = 2gyoSo / V2

Lampiran C

s S (ppm) C (ppm) C mana di

}

W U

log 0.457 - d W

0.286 - 5.435 C log

T v

s * 50 s

T

=

W S V

- W VS

log s

o c s o

=

W U log 0.314 -

d W log 0.409 - (1.799

s * 50 s

ν

ν

: oleh diberikan V kritikal, Halaju c

70 Re* bagi 2.05 W V

dan

70 - 1.2 d U

Re* bagi

s cr

50 *

≥ =

= ν

=

) × + {

06.006.0

Ulog

5.2WV

*s

c +−

ν

=

5.21

f0.1

ψ

=φ


29

Persamaan Ackers – White

Nilai-nilai n, Agr, m dan C bergantung kepada nilai Dgr dimana Dgr = d50 ( (Ss – 1) g / ν2)1/3 Bagi 1 < Dgr < 60 n = 1.00 – 0.56 log Dgr

Bagi Dgr > 60 n = 0.0 m = 1.78 Agr = 0.17 C = 0.025 Persamaan Graf

52.21 10.39

=

ψφ

Lampiran C

2 gr gr

gr

gr gr

) D (log 0.98 - D log 2.79 3.46 - C log

D / 6.83 1.67 m

D / 0.23 0.14 A

+ =

+ =

+ =

8

A

k

mana di

)C J (1k d 1) - (S g

V

1

2/

1.0

50gr

v50s

1

m

ns

dR

m

−

=

+=

λ

m1

2/ns

n1gr

50

C8

BRA

dR

J

λ

=

−


30

Persamaan Yang

Ciri-ciri aliran & endapan Sungai Raia @ Batu Gajah (30 Januari 2001, 11.00 pagi) :

Q = 8.365 m3/s A = 12.740 m2

V = 0.657 m/s P = 21.27B = 20.0 m R = 0.60 myo = 0.64 m Tb (Cerap) = 0.8158 kg/sSo = 0.0017 Tt (Cerap) = 0.2000 kg/sd50 = 0.80 mm Tj (Cerap) = 1.0158 kg/sws = 0.110 m/s

wsd50/ν = (0.110) x (0.80 x 10-3) / (1x10-6) = 88

U* = (gRSo)1/2 = (9.81x0.60x0.0017)1/2 = 0.0999

U*/ws = 0.0999 / 0.110 = 0.909

Re = U*d50/ν = 0.0999 x (0.80x10-3) / 10-6 = 79.95

VSo/ws = 0.657 x 0.0017 / 0.110 = 0.0101

Jika : Re < 70, Vc / ws =

Re > 70, Vc / ws = 2.05

Maka, VcSo/ws = 2.05 x 0.0017 = 0.0035

log CT =

= 2.68498

CT (ppm) = 0.00048

Cv (ppm) = CT (ppm) / 2.65 = 0.00018

Tj = Cv (ppm) x Q x ρs = (0.00018)x(8.365)x(2650)= 4.0498 kg/s

Nisbah Kelainan = =

= 3.99

0.5 < N.K < 2.0, Persamaan Yang Tidak Sesuai bagi ciri-ciri aliran tersebut.

66.006.0Ulog

5.2*

+

−

υ

−×

−

υ−+

−υ

−

s

c

s

o

s

*50s

s

*50s

wV

wVSlog

wUlog314.0dwlog409.0799.1

wUlog457.0dwlog286.0435.5

cerapanj

persamaanj

TT

−

−

0158.10498.4

*

*

*

Lampiran C


31

Persamaan Engelund-Hansen


Q = 8.365 m3/s A = 12.740 m2

V = 0.657 m/s P = 21.27B = 20.0 m R = 0.60 myo = 0.64 m Tb (Cerap) = 0.8158 kg/sSo = 0.0017 Tt (Cerap) = 0.2000 kg/sd50 = 0.80 mm Tj (Cerap) = 1.0158 kg/s

τ = ρgRSo = (1000)(9.81)(0.60)(0.0017) = 9.987 N/m2

τ 3/2 = (9.987)3/2 = 31.561

V2 = (0.657)2 = 0.4311

qs =

= 0.05 x γs x (γs / γ − 1)−1/2 x ( γs / γ)3/2 x τ3/2 x V2 / d50

= 0.05 (2650 x 9.81) (1.65)-1/2 (2650 x 9.81 - 1000 x 9.81)-3/2 .τ3/2.V2 / d50

= 1.569 x 10-4 x τ3/2 x V2 / d50

Qs = 1.569 x 0.0001 x τ3/2 x V2 x B / d50 = 53.368 N/s

Qs = 53.368 / 9.81 = 5.44016 kg/s

Gw = 1000 x V x yo x B = 1000 x 0.657 x 0.64 x 20= 8364.69 kg/s

CT = Qs / Gw = 5.44016 / 8364.69 = 0.00065

Cv = CT / 2.65 = 0.00065 / 2.65 = 0.00025

Qst = Cv x Q = 0.00025 x 8.365 = 0.0021 m3/s

Tj = Qst x ρs = 0.0021 x 2650 = 5.4402 kg/s

Nisbah Kelainan =

=

= 5.36

0.5 < N.K < 2.0, Persamaan Engelund-Hansen Tidak Sesuai bagi ciri-ciri aliran tersebut.

cerapanj

persamaanj

TT

−

−

0158.14402.5

( ) ( )

2/3

50s

o2/1

s

502s d/1/g

dV05.0

γγ

τ

−γγ

γ

Lampiran C


32

Persamaan Ackers-White


Q = 8.365 m3/s A = 12.740 m2


Dgr = =

= 20.24 ( 1 < Dgr < 60 )

Maka, n = 1.00 - 0.56 log(Dgr) = 1.00 - 0.56 log(20.24)= 0.269

Agr = 0.14 + 0.23 / (Dgr)1/2 = 0.14 + 0.23 / (20.24)1/2

= 0.191

m = 1.67 + 6.83 / Dgr = 1.67 + (6.83 / 20.24)= 2.008

log C = (-3.46) + 2.79log(Dgr) - 0.98 [log(Dgr)]2

= (-3.46) + 2.79 log(20.24) - 0.98 log(20.24)2

= -1.488

C = 0.0325

λs = 8GRSo / V2 = 8 x 9.81 x 0.60 x 0.0017 / (0.657)2

= 0.1853

K =

=

= 3.030

1 / K = 0.330

3/1

250)1(

−

νgS

d S3/1

263

)10()81.9)(165.2()1080.0(

−× −

−

2/ns

n11.0

50gr

8

dR3.11A

λ

−

2/269.0

269.011.0

3

81853.0

1080.060.03.11191.0

×

−

−

Lampiran C


33

Persamaan Ackers-White (Sambungan)

J =

=

= 25.628

Persamaan Ackers-White :

Cv =

=

= 0.00121

Qj = Cv x Q= 0.00121 x 8.365= 0.01016 m3/s

Tj = Qj x ρs

= (0.01016)(2650)= 26.9252 kg/s

Nisbah Kelainan =

=

= 26.51

0.5 < N.K < 2.0, Persamaan Graf Tidak Sesuai bagi ciri-ciri aliran tersebut.

m/12/n

s

n1gr

50

C8BR

AdR

λ

−

008.2/12/269.0269.01

3

0325.08

1853.060.020

191.01080.0

60.0

×

×

−

−

( )m/1v

50s

JC1Kd)1S(g

V+=

−

m

50s

J

1d)1S(gK

V

−−

008.2

3

628.25

11080.0)165.1(81.9330.0

657.0

−×− −

cerapanj

persamaanj

TT

−

−

0158.19252.26

Lampiran C


34

Persamaan Graf


Q = 8.365 m3/s A = 12.740 m2


= 1.297

Persamaan Graf :

= 5.399

Dari definasi :

=

= 0.00125

Qj = Cv x Q= (0.00125)(8.365)= 0.0105 m3/s

Tj = Qj x ρs

= (0.105)(2650)= 27.7111 kg/s

Nisbah Kelainan =

=

= 27.28

0.5 < N.K < 2.0, Persamaan Graf Tidak Sesuai bagi ciri-ciri aliran tersebut.

)0017.0)(60.0()1080.0)(165.2(

RSd)1S( 3

o

50S−×−

=−

=Ψ

52.2

297.1139.10

=φ

350S

v

d)1S(g

VRC

−=φ

VRdSg

C Sv

350 ))(1( −φ

=

)60.0)(657.0()1080.0)(165.2)(81.9()399.5( 3−×−

cerapanj

persamaanj

TT

−

−

( ) 52.239.10 −ψ=φ

0158.17111.27

Lampiran C

garispanduan pencerapan dan analisa pengangkutan

Documents