TUGAS AKHIR

STUDI VOLUME OVERTOPPING PADA PEMECAH GELOMBANG

KEMIRINGAN GANDA (30° DAN 60°)

OLEH :

ANDI MUH. ARIF RAHMAN

D111 14 024

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2018

i

TUGAS AKHIR

STUDI VOLUME OVERTOPPING PADA PEMECAH GELOMBANG

KEMIRINGAN GANDA (30° DAN 60°)

OLEH :

ANDI MUH. ARIF RAHMAN

D111 14 024

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2018

ii

iii

1)Andi Muh. Arif Rahman 2)Muhammad Arsyad Thaha, 3)Rita Tahir Lopa

Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin

Abstract

Sea waves, besides inflict damage to the shore, also have energy that can be

developed as power plant. This research examines the ability of the sloping wall of

a breakwater building to capture wave energy through an overtopping mechanism.

In this research, used a building with a double slope which is 30° at the base and

60° at the top section. This research purpose is to determine parameters that affect

overtopping volume in period variation : (T) 1.1 seconds to 1.5 seconds and at depth

variation (d) 25 cm, 27.5 cm and 30.0 cm. The research was conduct in wave flume

with variations of wave height (H) is 4 to 6 cm. The results showed that overtopping

volume that will determine the amount of electrical power produced is significantly

affected by wave steepness (Hi / L) and freeboard height (Fb) and wave period (T).

Overtopping volume increases with the smaller freeboard and increasing in wave

steepness (Hi / L). Keywords: Seawaves , Breakwater, Double Slope, Freeboard,

Overtopping Volume

Abstrak

Gelombang laut selain memberikan dampak kerusakan pada pantai, gelombang juga

memiliki energi yang bisa dikembangkan menjadi pembangkit listrik. Penelitian ini

mengkaji kemampuan dinding miring bangunan pelindung pantai untuk menangkap

energi gelombang melalui mekanisme overtopping. Pada penelitian ini di gunakan

bangunan dengan kemiringan ganda yaitu 30° pada bagian dasar dan 60° pada

bagian atas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui parameter yang

mempengaruhi volume overtopping pada variasi periode (T) 1,1 detik s.d. 1,5 detik

dan pada variasi kedalaman (d) 25 cm s.d. 30,0 cm. Pengujian dilakukan pada wave

flume dengan variasi tinggi gelombang (H) yaitu 4 s.d. 6 cm. Hasil penelitian

menunjukkan volume overtopping yang akan menentukan besarnya daya listrik

yang dihasilkan cukup signifikan dipengaruhi oleh kecuraman gelombang (Hi/L)

dan tinggi freeboard (Fb) serta periode gelombang (T). Volume overtopping

meningkat dengan semakin kecilnya freeboard dan membesarnya nilai kecuraman

gelombang (Hi/L).

Kata Kunci : Gelombang Pantai, Breakwater, Kemiringan Ganda, Freeboard,

Volume Overtopping

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan hidayah-

Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebagai salah satu syarat

untuk menyelesaikan studi pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin.

Pada kesempatan ini penulis juga ingin menyampaikan maaf atas segala

kekurangan dan kesalahan yang telah dilakukan selama penyusunan laporan tugas

akhir ini, baik yang disengaja maupun yang tidak disengaja. Penulis menyadari

bahwa selama penyusunan laporan tugas akhir ini tidak jauh dari segala hambatan

dan rintangan. Namun hal tersebut dapat diatasi berkat bantuan dari berbagai pihak.

Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1 Bapak Dr. Ir. H. Muhammad Arsyad Thaha, MT. selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Hasanuddin.

2 Bapak Ir. H. Achmad Bakri Muhiddin, MSc, Ph.D. selaku Sekretaris Jurusan

Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

3 Bapak Dr. Ir. Muhammad Arsyad Thaha, MT. sebagai Dosen Pembimbing

I dalam penyusunan tugas akhir ini.

4 Ibu Dr. Eng. Ir. Hj. Rita Tahir Lopa, MT. sebagai Kepala Laboratorium

Hidrolika dan Dosen Pembimbing II dalam penyusunan tugas akhir ini.

5 Bapak-Ibu staff dosen dan administrasi pada Jurusan Sipil Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin.

6 Kanda Ildha Dwi Puspita ST. MT. yang menjadi rekan dalam penelitian ini.

7 Pak Ahmad Yani selaku Laboran di Laboratorium Hidraulika Jurusan Sipil

Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin.

8 Terkhusus penulis persembahkan rasa sujud dan terima kasih kepada kedua

orang tua Ayahanda Andi Bahri. dan Ibunda Nurpanca atas doa, kasih

sayang dan segala dukungan selama ini serta selalu memberi dukungan

secara moril maupun materil serta doanya demi kesuksesan penulis.

9 Kepada adik Uji, Dilla, Afifah atas doa dan bantuannya kepada penulis.

v

10 Spesial untuk kak Hasbullah, kak Bahrul, kak Cica, selaku kakak sepupu

yang selalu memberi dukungan dan bantuan secara moril maupun materil

selama masa studi penulis.

11 Terspesial rekan sesama Asisten Hidrolika Departemen Sipil, Nabilah dan

Wahid yang telah banyak memberikan dukungan, semangat dan bantuan

baik secara moril maupun materil dalam kelancaran penulis selama masa

penyusunan Tugas Akhir.

12 Rekan Konsentrasi Keairan, Sri, Nabilah, Anjaz, Abi, Dadang, Eka,

Ocang, Richard, Arafat, Fadel, Wiry yang membantu selama melakukan

penelitian di Laboratorium.

13 Saudara Sipil 2014, terutama Alvin, Ikki, Arif S, Iccang S, Arif R, Rifdah,

Fenty, Renald, Fuah, Utta, Iqra, Diana, dan teman-teman Rantau

Kampung.

14 Serta seluruh pihak lain yang turut membantu penyusunan tugas akhir ini

yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu, dengan bantuan dan doa

kalian akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis sadar bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini, tidak luput dari

segala kesalahan dan kekurangan sehingga tidak menutup kemngkinan dalam tugas

akhir ini terdapat kekeliruan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis akan

menerima segala kritik dan saran yang sifatnya membangun. Tiada imbalan yang

dapat diberikan penulis selain do’a kepada Allah SWT, yang melimpahkan karunia

Nya kepada kita semua, Aaamiin. Semoga karya ini dapat bermanfaat bagi dunia

Teknik Sipil dan bagi kita semua.

Gowa, April 2018

Penulis

vi

DAFTAR ISI

Halaman SAMPUL.................................................................................................................. i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

ABSTRAK ............................................................................................................. iii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv

DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi

BAB I ...................................................................................................................... 1

I.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1

I.2 Rumusan dan Batasan Masalah.......................................................................... 3

I.2.1 Rumusan Masalah .......................................................................................... 3

I.2.2 Batasan Masalah ............................................................................................ 3

I.3 Maksud dan Tujuan Penelitian ........................................................................... 4

I.3.1 Maksud Penelitian .......................................................................................... 4

I.3.2 Tujuan Penelitian ............................................................................................ 4

I.4 Manfaat Penelitian ............................................................................................. 4

I.5 Sistematika Penulisan ......................................................................................... 4

BAB II ..................................................................................................................... 6

II.1 Pemecah Gelombang (Breakwater).................................................................... 6

II.2 Teori Dasar Gelombang ...................................................................................... 9

II.3 Klasifikasi Teori Gelombang ............................................................................. 10

II.4 Parameter Gelombang ..................................................................................... 11

II.5 Teori Redaman Gelombang .............................................................................. 13

II.6 Gelombang Berdiri Parsial ................................................................................ 14

II.8 Overtopping ..................................................................................................... 17

II.9 Kemiringan Lereng ........................................................................................... 18

II.10 Hukum Dasar Model ......................................................................................... 19

II.10.1 Sebangun Geometrik ................................................................................ 19

II.10.2 Sebangun Kinematik ................................................................................. 20

II.10.3 Sebangun Dinamik .................................................................................... 20

vii

BAB III.................................................................................................................. 22

III.1 Jenis Penelitian ................................................................................................. 22

III.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ............................................................................ 22

III.3 Pra penelitian ................................................................................................... 22

III.3.1 Kalibrasi Alat ............................................................................................. 22

III.3.2 Saluran gelombang (Wave Flume) ............................................................ 23

III.4 Karateristik gelombang .................................................................................... 25

III.5 Sumber Data..................................................................................................... 26

III.6 Alat dan Bahan ................................................................................................. 26

III.7 Parameter Yang Diteliti .................................................................................... 28

III.8 Prosedur dan Rancangan Penelitian ................................................................. 29

III.8.1 Prosedur ................................................................................................... 29

III.8.2 Perancangan Penelitian ............................................................................ 31

III.9 Pelaksanaan Penelitian ..................................................................................... 35

III.10 Pengambilan Data Tinggi Air Pada Reservoir .................................................... 36

BAB IV ................................................................................................................. 37

IV.1 Hasil Penelitian ................................................................................................. 37

IV.1.1 Data Tinggi Gelombang ............................................................................ 37

IV.1.2 Hubungan Periode Gelombang (T) dengan Volume Limpasan (V) ............ 39

IV.1.3 Hubungan Tinggi Gelombang Datang (Hi) dengan Volume Limpasan (V) . 41

IV.1.4 Hubungan Tinggi Freeboard (Fb) dengan Volume Limpasan (V) .............. 42

IV.1.5 Hubungan Kecuraman Gelombang (Hi/L) dengan Volume Limpasan (V) . 43

IV.1.6 Hubungan Tinggi Freeboard dan Gelombang Datang (Fb/Hi) dengan Debit

Limpasan (Q) ............................................................................................................ 47

IV.1.7 Hubungan Freeboard dan Panjang Gelombang (Fb/L) dengan Koefisien

Refleksi (Kr) .............................................................................................................. 50

IV.1.8 Hubungan Freeboard dan Panjang Gelombang (Fb/L) dengan Koefisien

Dissipasi (Kd) ............................................................................................................ 50

IV.1.9 Hubungan Volume Limpasan dan V0 (V/V0) dengan (d.Hi) dan (Fb.L) . 51

IV.2 Volume Overtopping Gelombang Pada Tiap Variasi ......................................... 52

IV.3 Dokumentasi Selama Proses Penelitian ........................................................... 55

BAB V ................................................................................................................... 57

V.1 Kesimpulan ....................................................................................................... 57

viii

V.2 Saran ................................................................................................................ 57

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 58

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Keuntungan dan Kerugian Ketiga Tipe Pemecah

Gelombang ........................................................................ 7

Tabel 2.2 Batasan Gelombang Air Dangkal, Air Transisi, dan

Air Dalam .......................................................................... 10

Tabel 3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan Dalam Proses

Penelitian ........................................................................... 27

Tabel 3.2 Nilai Variasi Parameter Model .......................................... 32

Tabel 3.3 Nilai Variasi Parameter Gelombang .................................. 32

Tabel 3.4 Dimensi Model .................................................................. 33

Tabel 3.5 Variasi Simulasi ................................................................. 34

Tabel 3.6 Volume Overtopping Gelombang Pada Tiap Variasi ........ 35

Tabel 4.1 Tinggi gelombang pada model kemiringan ganda (30˚

dan 60˚) T = 1.1 - 1.5 detik ............................................... 38

Tabel 4.2 Data Kecuraman Gelombang (Hi/L ) dan Volume

Limpasan (V) pada model kemiringan ganda ( 30˚ dan

60˚ ) , Fb/d = 0.167 - 0.4 ................................................... 45

Tabel 4.3 Nilai Fb/Hi dengan Q pada model kemiringan ganda

(30˚ dan 60˚), Hi = 2.72 – 9.47 cm ................................. 48

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Ilustrasi Pelindung Pantai pada Areal Pelabuhan ............. 6

Gambar 2.2 Profil Melintang Struktur Breakwater Sisi Miring ............ 8

Gambar 2.3 Parameter Fungsi Kedalaman Relatif ................................ 10

Gambar 2.4 Partikel Air Dalam Gelombang ......................................... 11

Gambar 2.5 Profil Gelombang Berdiri Parsial ...................................... 14

Gambar 2.6 Runup Gelombang ............................................................. 16

Gambar 2.7 Skema dari proses Overtopping ......................................... 17

Gambar 3.1 Wave Flume yang Digunakan Untuk Uji Model. .............. 23

Gambar 3.2 Pembangkit Gelombang Tipe Flap ................................... 24

Gambar 3.3 Ilustrasi Gerakan Flap Pembangkit Gelombang .............. 25

Gambar 3.4 Sketsa Pengaturan Tinggi dan Periode Gelombang

(H & T) melalui Pengaturan Stroke dan Variator .............. 26

Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian ..................................................... 30

Gambar 3.6 Sketsa Model Pelindung Pantai Sebagai Penangkap

Energi Gelombang ............................................................. 31

Gambar 3.7 Foto Model Pelindung Pantai Sebagai Penangkap

xi

Energi Gelombang Pada Wave Flume .............................. 31

Gambar 3.8 Tampak Samping Wave Flume dan Posisi Model Uji ...... 34

Gambar 4.1 Hubungan antara Periode (T) dengan Volume Limpasan

(V) untuk Hi = 2.72 cm s.d. 4.92 cm ................................. 41

Gambar 4.2 Hubungan antara Periode (T) dengan Volume Limpasan

(V) untuk Hi = 5.02 cm s.d. 6.65 cm ................................. 41

Gambar 4.3 Hubungan antara Periode (T) dengan Volume Limpasan

(V) untuk Hi = 7.02 cm s.d. 9.47 cm ................................. 42

Gambar 4.4 Hubungan antara V dan Hi dengan Fb = 5 cm s.d. 10 cm

pada Model Kemiringan Ganda ( 30˚ dan 60˚) ................. 43

Gambar 4.5 Hubungan antara Fb dan Hi dengan Variasi T (Periode)

= 1.1 detik s.d. 1.5 detik ................................................... 44

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Hi/L dengan V Pada Model

Kemiringan Ganda ( 30˚ dan 60˚) ..................................... 47

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara Fb/Hi dengan Q ....................... 50

Gambar 4.8 Hubungan Antara Fb/L dengan Kr Pada Model

Kemiringan Ganda ( 30˚ dan 60˚) ..................................... 51

Gambar 4.9 Hubungan Antara Fb/L dengan Kd Pada Model

xii

Kemiringan Ganda ( 30˚ dan 60˚) ..................................... 52

Gambar 4.10 Hubungan Antara V/V0 dengan d.Hi/Fb.L Pada Model

Kemiringan Ganda ( 30˚ dan 6

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Indonesia yang tiga perempat wilayahnya berupa laut (5,8 juta km²),

mempunyai 17,504 pulau besar dan kecil, serta garis pantai sepanjang 81.000 km

yang merupakan garis pantai tropis terpanjang atau terpanjang ke dua (setelah

Kanada) di dunia. Negara Kepulauan ini merupakan daerah yang kebanyakan

tumbuh dan berkembangnya dimulai dari tepian pantai. Wilayah pantai merupakan

daerah yang sangat intensif dimanfaatkan untuk kegiatan dan aktifitas manusia.

Adanya berbagai kegiatan tersebut dapat menimbulkan peningkatan kebutuhan

akan lahan serta sarana dan prasarana yang selanjutnya akan menimbulkan masalah

masalah seperti erosi pantai yang dapat merusak kawasan pemukiman dan

prasarana kota yang berupa mundurnya garis pantai. Erosi pantai dapat terjadi

secara alami oleh serangan gelombang atau adanya kegiatan manusia tanpa

memperhatikan wilayah sempadan pantai oleh karena itu kita harus melakukan

langkah dalam hal penanggulangan masalah erosi pantai dengan membuat

bangunan bangunan pantai

Besarnya gelombang yang dapat merusak daerah pantai adalah bersumber

dari gelombang yang datangnya dari perairan laut dalam dan tergantung pada besar

atau tingginya gelombang. Gelombang yang tiba di pantai tergantung pada arah atau

besarnya tiupan angin. Rambatan gelombang yang menuju pantai dari laut dalam

akan mengalami perubahan bentuk struktur gelombang, akibatnya akan terbentuk

tinggi gelombang yang besar dan akhirnya menjadi pecah (Triatmodjo, 1999).

Tinggi gelombang saat akan pecah tersebut mempunyai tinggi atau energi

yang lebih besar dari tinggi atau energi gelombang di laut dalam. Letak gelombang

saat pecah tersebut bila terlalu dekat dengan pantai maka yang tidak mempunyai

perlindungan alami atau buatan akan dengan mudah rusak. Kerusakan pantai ini

dapat berupa abrasi (berkurangnya atau hilangnya garis pantai) atau erosi

(terkikisnya daratan dan pindah ke daerah laut dekat pantai). Kerusakan pantai

2

akibat pengaruh gelombang pada umumnya terjadi pada daerah yang mempunyai

struktur tanah lunak atau berpasir halus. Oleh sebab itu, pembangunan struktur

pantai merupakan alternatif untuk menjaga garis pantai dari gempuran ombak atau

dengan mereduksi energi gelombang agar tidak sampai ke daerah pantai. Salah satu

struktur pantai yang dapat mereduksi energi gelombang adalah struktur pemecah

gelombang.

Selain gelombang memberikan dampak kerusakan pada pantai, gelombang

juga memiliki energi yang bisa dikembangkan menjadi pembangkit listrik.. Energi

gelombang laut adalah satu potensi laut dan samudra yang belum banyak diketahui

masyarakat umum adalah potensi energi laut dan samudra untuk menghasilkan

listrik. Negara yang melakukan penelitian dan pengembangan potensi energi

samudra untuk menghasilkan listrik adalah Inggris,Prancis dan Jepang.

Secara umum, potensi energi samudera yang dapat menghasilkan listrik

dapat dibagi kedalam 3 jenis potensi energi yaitu energi pasang surut (tidal power),

energi gelombang laut (wave energy) dan energi panas laut (ocean thermal energy)..

Energi gelombang laut adalah energi yang dihasilkan dari pergerakan gelombang

laut menuju daratan dan sebaliknya. Meskipun pemanfaatan energi jenis ini di

Indonesia masih memerlukan berbagai penelitian mendalam, tetapi secara

sederhana dapat dilihat bahwa probabilitas menemukan dan memanfaatkan potensi

energi gelombang laut dan energi panas laut lebih besar dari energi pasang surut.

Metode yang digunakan untuk memanfaatkan energi gelombang laut

sampai saat ini ada beberapa dan masih terus dikembangkan, diantaranya adalah

dengan mengunakan overtopping yang dihasilkan dari gelombang laut kemudian

ditampung pada sebuah reservoir yang akan menghasilkan energi potensial yang

mampu menggerakkan turbin. Penelitian sebelumnya yang mendalami mengenai

overtopping ada beberapa, seperti Thaha(2015), H, Desman (2017) serta A, Isra

(2017) dengan berfokus pada rekayasa gometrik untuk melihat pengaruh dari

perubahan kemiringan lereng terhadap besaran volume overtopping yang

dihasilkan. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh H, Desman menunjukkan

pada variasi kemiringan lereng 45° dan 60° pengaruh tinggi Freeboard (Fb), tinggi

3

dan periode gelombang dating (T) terhadap besarnya volume overtopping

gelombang adalah semakin besar nilai parameter tak berdimensi pada tinggi

gelombang datang terhadap periode (Hi/gT²) maka semakin besar secara linear

volume overtopping pada semua nilai tinggi Freeboard (Fb) yang ditentukan.

Untuk Isra, A pada penelitian yang dilakukan dengan kemiringan lereng tunggal

yakni 45° menunjukkan nilai volume overtopping yang dihasilkan semakin

meningkat dengan menurunnya nilai Fb yang ditentukan.

Dari permasalahan-permasalahan tersebut maka judul ini diangkat dalam

bentuk penulisan tugas akhir atau skripsi dengan judul : “STUDI VOLUME

OVERTOPPING PADA PEMECAH GELOMBANG KEMIRINGAN GANDA

(30° DAN 60°)”

I.2 Rumusan dan Batasan Masalah

I.2.1 Rumusan Masalah

Bagaimana cara untuk mengetahui parameter-parameter apa saja yang

mempengaruhi besarnya volume overtopping pada pemecah gelombang sisi miring

lereng ganda dengan sudut kemiringan lereng tetap ( 30⁰ dan 60°) ?

I.2.2 Batasan Masalah

Berdasarkan fasilitas dan kondisi yang ada, maka batasan penelitian

ditetapkan sebagai berikut :

1. Arah datang gelombang tegak lurus terhadap struktur.

2. Gelombang yang dibangkitkan adalah gelombang dengan kondisi belum

pecah.

3. Gaya gelombang terhadap stabilitas model uji tidak dikaji.

4. Air yang terdapat pada flum merupakan air tawar.

5. Dasar perairan model berupa rata dan kedap.

6. Struktur model dianggap kokoh/tidak bergeser.

7. Model yang digunakan adalah struktur yang kedap air dengan sisi miring

dan terbuat dari bahan akrilik.

4

I.3 Maksud dan Tujuan Penelitian

I.3.1 Maksud Penelitian

Maksud dari penelitian adalah melakukan percobaan terhadap besarnya

volume overtopping yang bisa tertampung pada reservoir yang dipasang pada

puncak bangunan pemecah gelombang sisi miring.

I.3.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini adalah :

1. Untuk mempelajari parameter-parameter yang berpengaruh terhadap

besarnya volume overtopping pada pemecah gelombang sisi miring

lereng ganda.

2. Untuk mendapatkan besaran pengaruh tinggi freeboard (Fb), tinggi dan

periode gelombang datang (Hi & T) terhadap besarnya volume

overtopping gelombang pada pemecah gelombang dengan kemiringan

ganda.

I.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penulisan skripsi ini yaitu :

1. Dapat dijadikan sebagai acuan dalam perencanaan struktur penangkap

energi gelombang.

2. Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan untuk penelitian-penelitian

selanjutnya yang berkaitan dengan permasalahan tersebut.

I.5 Sistematika Penulisan

Guna memudahkan penyusunan skripsi serta untuk memudahkan pembaca

memahami uraian dan makna secara sistematis, maka skripsi disusun berpedoman

pada pola sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Pendahuluan terdiri atas latar belakang, penelitian, rumusan

masalah, batasan masalah, tujuan penelitian dan manfaat

penelitian.

5

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Dalam bab ini dijelaskan mengenai kerangka acuan yang memuat

berisi tentang teori singkat yang digunakan dalam menyelesaikan

dan membahas permasalahan penitian.

BAB III : METODE PENELITIAN

Dalam hal ini dijelaskan langkah-langkah sistematis penelitian

terdiri atas lokasi dan waktu penelitian, langkah-langkah kegiatan

penelitian, jenis penelitian, perolehan data, hokum dasar model,

variable yang diteliti, perancangan model, perancangan simulasi,

bahan dan alat penelitian, dan simulasi model.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini akan dibahas mengenai hasil penelitian dan

pembahasan.

BAB V : PENUTUP

Bab ini merupakan penutup dari keseluruhan isi penelitian berupa

kesimpulan dan saran atas permasalahan yang telah dibahas pada

bab sebelumnya.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Pemecah Gelombang (Breakwater)

Pemecah gelombang (Breakwater) adalah prasarana yang dibangun untuk

memecah gelombang dengan menyerap sebagian gelombang. Pemecah gelombang

digunakan utuk mengendalikan abrasi yang menggerus pantai. Serta berfungsi juga

sebagai penenang gelombang sehingga kapal dapat bersandar di pelabuhan dengan

lebih mudah dan cepat. Belakangan ini breakwater dikembangkan lebih lanjut tidak

hanya sebagai pelindung pantai, namun sebagai penghasil energi listrik yang

dihasilkan oleh gerakan gelombang. Overtopping adalah saah satu metodenya,

dengan memfokuskan penangkapan gelombang pada sebuah reservoir dibelakang

lereng breakwater air yang melimpas ditampung hingga dapat menghasilkan head

yang dapat memutar turbin dengan kapasitas kecil. Penelitian difokuskan kepada

rekayasa geometrik pada lereng breakwater agar dapat mengefisienkan overtopping

dan kehilangan energi pada lereng dapat berkurang. Penelitian sebelumnya

mengenai overtopping gelombang dengan rekayasa geometrik pada lereng telah

dilakukan oleh A. Isra (2017) dan H, Desman (2017) dengan variasi kemiringan

yang berbeda.

Overtopping gelombang telah menjadi sebuah topik hangat penelitian dalam

rekayasa pesisir (Chini dan Stansby, 2012). Studi eksperimental baru-baru ini

fokus pada aspek yang berbeda seperti efek gelombang dengan puncak rendah dan

kecuraman gelombang yang rendah pada volume overtopping (Norgaard et al.,

2013), gelombang soliter pada seawall (Lin, 2012). Selain itu, beberapa model

numerik berdasarkan metode yang berbeda dikembangkan untuk simulasi gerakan

gelombang terkait dengan overtopping seperti run-up gelombang, focus dan break

selama proses overtopping Selain itu, ketidakpastian dalam tes eksperimental dan

numerik juga dianalisis untuk prediksi debit overtopping.

7

Gambar 2.1. Ilustrasi Overtopping Gelombang pada Breakwater dengan

Reservoir

Berdasarkan bentuknya, pemecah gelombang terdiri dari pemecah

gelombang sisi miring, pemecah gelombang sisi tegak dan pemecah gelombang

campuran (Triatmodjo, 1999). Keuntungan dan kerugian ketiga tipe tersebut

disajikan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Keuntungan dan Kerugian Ketiga Tipe Pemecah Gelombang

No Tipe Keuntungan Kerugian

1 Pemecah Gelombang

Sisi Miring

Elevasi puncak

bangunan rendah.

Gelombang refleksi

kecil.

Kerusakan berangsur-

angsur.

Perbaikan mudah.

Murah.

Dibutuhkan jumlah

material besar.

Pelaksanaan

pekerjaan lama.

Kemungkinan

kerusakan pada waktu

pelaksanaan besar.

Lebar dasar besar.

2 Pemecah Gelombang

Sisi Tegak

Pelaksanaan

pekerjaan cepat.

Kemungkinan

kerusakan pada waktu

pelaksanaan kecil.

Mahal.

Elevasi puncak

bangunan tinggi.

Tekanan gelombang

besar.

8

Lanjutan Tabel 2.1.

No Tipe Keuntungan Kerugian

2 Pemecah Gelombang

Sisi Tegak

Luas perairan

pelabuhan lebih

besar.

Sisi dalamnya

dapat digunakan

sebagai dermaga.

Biaya perawatan.

kecil.

Kesulitan saat

perbaikan.

Diperlukan peralatan

berat.

Erosi pada kaki

pondasi

3 Pemecah Gelombang

Campuran

Pelaksanaan

pekerjaan cepat.

Kemungkinan

kerusakan pada

waktu pelaksanaan

kecil.

Luas perairan

pelabuhan besar

Mahal.

Diperlukan peralatan

berat.

(Sumber : Triatmodjo, 1999)

Sementara untuk tipe bangunan sisi miring, pemecah gelombang lepas

pantai bisa dibuat dari beberapa lapisan material yang di tumpuk dan di bentuk

sedemikian rupa (pada umumnya apabila dilihat potongan melintangnya

membentuk trapesium) sehingga terlihat seperti sebuah gundukan besar batu,

Dengan lapisan terluar dari material dengan ukuran butiran sangat besar.

9

Gambar 2.2. Profil Melintang Struktur Breakwater Sisi Miring

Dari Gambar 2.2 dapat kita lihat bahwa konstruksi terdiri dari beberapa

lapisan yaitu:

1. Inti (core) pada umumnya terdiri dari agregat galian kasar, tanpa

partikel-partikel halus dari debu dan pasir.

2. Lapisan bawah pertama(under layer) disebut juga lapisan

penyaring(filter layer) yang melindungi bagian inti(core) terhadap

penghanyutan material, biasanya terdiri dari potongan-potongan tunggal

batu dengan berat bervariasi dari 500 kg sampai dengan 1 ton.

3. Lapisan pelindung utama (main armorstone layer) seperti namanya,

merupakan pertahanan utama dari pemecah gelombang terhadap

serangan gelombang pada lapisan inilah biasanya batu-batuan ukuran

besar dengan berat antara 1-3 ton atau bisa juga menggunakan batu

buatan dari beton dengan bentuk khusus dan ukuran yang sangat besar

seperti tetrapod, quadripod, dolos, tribar, dan xbloc accropode.

II.2 Teori Dasar Gelombang

Gelombang di alam memiliki bentuk sangat kompleks dan sulit

digambarkan secara matematis karena ketidak-linieran, tiga dimensi dan

mempunyai bentuk yang random. Adapun beberapa teori gelombang yang ada

hanya menggambarkan bentuk gelombang yang sederhana dan merupakan

pendekatan gelombang alam.

10

Terdapat beberapa teori untuk menjelaskan fenomena gelombang yang

terjadi di alam, antara lain sebagai berikut :

1. Teori gelombang linier (Airy Wave, Small Amplitude Wave Theory).

2. Teori gelombang non linier (Finite-Amplitude Wave Theories),

diantaranya :

a. Gelombang Stokes orde 2, orde 3, orde 4 dan seterusnya.

b. Gelombang Cnoidal.

c. Gelombang Solitary.

Masing-masing teori tersebut mempunyai batasan keberlakuan yang

berbeda. Teori gelombang Airy merupakan gelombang amplitude kecil, teori yang

lain adalah gelombang amplitude terbatas (finite amplitude waves).

II.3 Klasifikasi Teori Gelombang

Jika ditinjau dari kedalaman relatif dimana gelombang menjalar, maka

gelombang dikelompokkan dalam 3 kategori yaitu, gelombang laut dangkal,

gelombang laut transisi, dan gelombang laut dalam. Batasan dari ketiga kategori

tersebut didasarkan pada rasio antara kedalaman dan panjang gelombang (d/L).

Batasan penggunaannya dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2. Batasan Gelombang Air Dangkal, Air Transisi, dan Air Dalam

Kategori Gelombang d/L 2πd/L Tan h(2πd/L)

Laut Dalam ˃ 0,5 ˃ π ≈ 1

Laut Transisi 0,05 – 0,5 0,25 - π Tan h(2πd/L)

Laut Dangkal ˂ 0,05 ˂ 0,25 2πd/L

(Sumber : Triatmodjo, 1999)

Klasifikasi ini dilakukan untuk menyederhanakan rumus rumus

gelombang.Penyederhanaan ini dapat dijelaskan dengan menggunakan Gambar 2.3

yang menunjukkan berbagai parameter sebagai fungsi dari kedalaman relatif.

11

Gambar 2.3. Parameter fungsi kedalaman relatif

Dalam gelombang terdapat partikel-partikel air yang berubah selama

penjalaran gelombang dari laut dalam sampai laut dangkal. Bentuk partikel yang

terdapat dalam gelombang yang bergerak menuju laut dangkal digambarkan pada

Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Partikel Air Dalam Gelombang

II.4 Parameter Gelombang

Berdasarkan teori Airy maka gerak gelombang dianggap sebagai kurva sinus

harmonis (sinusoidal progressive wave), gelombang dapat dijelaskan secara

geometris (Triatmodjo, 1999) berdasarkan :

12

1. Tinggi gelombang (H), yaitu jarak antara puncak gelombang dan lembah

gelombang dalam satu periode gelombang.

2. Panjang gelombang (L), jarak antara dua puncak gelombang yang

berurutan.

𝐿 =𝑔𝑇2

2𝜋tanh (

2𝜋

𝐿0)……………………………………………….(2.1.)

Keterangan : L : Panjang Gelombang (meter)

g : Percepatan Gravitasi (9,81 m/s2)

L0 : Panjang Gelombang pada Laut Dalam (meter)

Dengan menggunakan cara literasi maka persamaan (2.1) dapat

diselesaikan untuk menetukan panjang gelombang (L). Pada persamaan

(2.1) diperlukan panjang gelombang awal (𝐿0) dengan menggunakan

persamaan berikut:

𝐿0 = 1,56 × 𝑇2………………………………...………………………...(2.2.)

Keterangan : L0 : Panjang Gelombang Laut Dalam (meter)

T : Periode (detik)

3. Jarak antara muka air rata-rata dan dasar laut (d) atau kedalaman laut.

Ketiga parameter tersebut diatas digunakan untuk menentukan parameter

gelombang lainnya, seperti :

1. Kemiringan gelombang (wave steepness) = H/L

2. Ketinggian relatif (relative height) = H/d

3. Kedalaman relatif (relative depth) = d/L

Parameter penting lainnya seperti :

1 Amplitudo gelombang (A), biasanya diambil setengah tinggi gelombang

( 𝐻

2 )

13

2 Periode gelombang (T), yaitu interval waktu yang dibutuhkan antara 2

puncak gelombang (wave crest),

3 Frekuensi (f), yaitu jumlah puncak gelombang yang melewati titik tetap

perdetik. Frekuensi berbanding terbalik dengan periode, f = 1

𝑇. Satu

periode gelombang dapat juga dinyatakan dalam ukuran sudut (Ѳ) = 2π.

II.5 Teori Redaman Gelombang

Gelombang yang menjalar melalui suatu rintangan, sebagian dari energi

gelombang akan dihancurkan melalui proses gesekan, turbulensi dan gelombang

pecah, dan sisanya akan dipantulkan (refleksi), dihancurkan (disipasi) dan yang

diteruskan (transmisi) tergantung dari karateristik gelombang datang (periode,

tinggi gelombang dan panjang gelombang), tipe perlindungan pantai (permukaan

halus atau kasar) dan dimensi serta geometeri perlindungan (kemiringan, elevasi

dan lebar halangan) serta kondisi lingkungan setempat (kedalaman air dan kontur

dasar pantai) (CERC, 1984). Parameter refleksi gelombang biasanya dinyatakan

dalam bentuk koefisien refleksi (Kr) yang didefinisikan sebagai berikut :

iH

rH

rK =√

𝐸𝑟

𝐸𝑖..................................................................................................(2.3)

Keterangan : Kr : Koefisien Refleksi

Hr : Tinggi Gelombang Refleksi (meter)

Hi : Tinggi Gelombang Datang (meter)

Er : Energi Gelombang Refleksi

Ei : Energi Gelombang Datang

Dimana energi refleksi Er = 1

8𝜌𝑔𝐻𝑟² energi gelombang datang adalah Ei =

1

8𝜌𝑔𝐻𝑖²

dengan ρ adalah rapat massa zat cair dan g adalah percepatan gravitasi. Nilai Kr

berkisar dari 1,0 untuk refleksi total dan 0 untuk tidak ada refleksi.

14

II.6 Gelombang Berdiri Parsial

Apabila gelombang yang merambat melewati suatu penghalang, maka

gelombang tersebut akan dipantulkan kembali oleh penghalang tersebut. Apabila

pemantulannya sempurna atau gelombang datang dipantulkan seluruhnya, maka

tinggi gelombang di depan penghalang menjadi dua kali tinggi gelombang datang

dan disebut gelombang berdiri (standing wave). Akan tetapi jika penghalang

memiliki porositas atau tidak dapat memantulkan secara sempurna, maka tinggi

gelombang di depan penghalang akan kurang dari dua kali tinggi gelombang datang

dan pada kondisi ini disebut gelombang berdiri parsial (sebagian). Contoh kejadian

gelombang parsial adalah gelombang yang membentur pantai atau pemecah

gelombang (breakwater) mengalami pemantulan energi yang tidak sempurna.

Jika suatu gelombang yang mengalami pemantulan yang tidak sempurna

membentur suatu penghalang, maka tinggi gelombang datang Hi akan lebih besar

dari tinggi gelombang yang direfleksikan Hr. Periode gelombang datang dan yang

dipantulkan adalah sama, sehingga panjang gelombangnya juga sama (Dean dan

Dalrymple, 2000).

Karena pemantulan yang tidak sempurna, menyebabkan tidak ada node

yang sebenarnya dari profil gelombang tersebut. Profil gelombang untuk

gelombang berdiri parsial ini dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Profil Gelombang Berdiri Parsial

Untuk memisahkan tinggi gelombang datang dan tinggi gelombang yang

direfleksikan, maka persamaan (2.5) ditulis dalam bentuk lain seperti berikut:

15

ℎ𝑡 =𝐻𝑖

2(cos 𝑘𝑥 cos 𝑆𝑡 + sin 𝑘𝑥 . sin 𝑆𝑡) +

𝐻𝑟

2(cos(𝑘𝑥 + 𝑒) . cos 𝑆𝑡 − sin 𝑘𝑥/𝑒) . sin 𝑆𝑡)…....(2.4)

ℎ𝑡 = (𝐻𝑖

2cos 𝑘𝑥 +

𝐻𝑟

2cos(𝑘𝑥 + 𝑒)) cos 𝑆𝑡 + (

𝐻𝑖

2sin 𝑘𝑥 −

𝐻𝑟

2sin(𝑘𝑥 + 𝑒)) sin 𝑆𝑡 …………....(2.5)

Dengan menguraikan persamaan (2.4) dan (2.5) diperoleh elevasi muka air

maksimum dan minimum untuk gelombang berdiri sebagian seperti berikut

(Paotonan.C, 2006) :

𝐻𝑖 =𝐻𝑚𝑎𝑥+𝐻𝑚𝑖𝑛

2…………………………………….…………………………(2.6)

Keterangan : Hmax : Tinggi gelombang maksimum (meter)

Hmin : Tinggi gelombang minimum (meter)

𝐻𝑟 =𝐻𝑚𝑎𝑥−𝐻𝑚𝑖𝑛

2……………………………………………….………………(2.7)

Keterangan : Hmax : Tinggi gelombang maksimum (meter)

Hmin : Tinggi gelombang minimum (meter)

Jika gelombang datang menghantam penghalang sebagian ditransmisikan,

maka gelombang yang lewatpun akan mengalami hal yang sama seperti ketika

membentur penghalang. Apabila gelombang yang ditransmisikan terhalang oleh

suatu penghalang, maka tinggi gelombang transmisi Ht dapat dihitung dengan

rumus:

ℎ𝑡𝑚𝑎𝑥 =𝐻𝑖+𝐻𝑟

2…………………………………………...…………………….(2.8)

Keterangan : htmax : Tinggi gelombang transmisi maksimum (meter)

Hi : Tinggi gelombang datang (meter)

Hr : Tinggi gelombang refleksi (meter)

ℎ𝑡𝑚𝑖𝑛 =𝐻𝑖−𝐻𝑟

2………………………………………….............................…..(2.9)

Keterangan : htmin : Tinggi gelombang transmisi minimum (meter)

16

Hi : Tinggi gelombang datang (meter)

Hr : Tinggi gelombang refleksi (meter)

𝐻𝑡 =(𝐻𝑚𝑎𝑥)𝑡+(𝐻𝑚𝑖𝑛)𝑡

2…………………………………………………………(2.10)

Keterangan : Ht : Tinggi gelombang transmisi (meter)

Htmax : Tinggi gelombang transmisi maksimum (meter)

Htmin : Tinggi gelombang transmisi minimum (meter)

Dengan demikian untuk eksperimen di laboratorium, dilakukan pengukuran

pada beberapa titik baik di depan model maupun di belakang model guna

menentukan tinggi gelombang maksimum dan minimum. Selanjutnya dengan

menggunakan persamaan (2.8) sampai (2.10) tinggi gelombang datang, refleksi dan

transmisi dapat dihitung.

II.7 Run Up Gelombang

Pada waktu gelombang menghantam suatu bangunan , gelombang tersebut

akan naik (runup) pada permukaan bangunan (Gambar 2.6 ). Elevasi bangunan yang

direncanakan tergantung pada runup dan limpasan yang diijinkan. Runup

tergantung pada bentuk dan kekasaran bangunan, kedalaman air pada kaki

bangunan, kemiringan dasar laut di depan bangunan, dan karakteristik gelombang.

Karena banyaknya variable yang berpengaruh, maka besarnya runup sangat sulit

ditentukan secara analitik.(Triatmodjo, 1999). Berdasarkan Hukum Konservasi

Energi, teori deformasi gelombang dan tipe-tipe pecahnya gelombang serta

mengacu ke penelitian-penelitian terdahulu seperti yang dilakukan di antaranya oleh

Van Der Meer & Jansen (1995), Samuel (2010), Lee & Lea (2013) dan

Dwipuspita (2014) serta Thaha (2015), maka potensi meninggikan run-up

gelombang pada dinding dapat dilakukan dengan rekayasa profil lereng dan

pemasangan dinding pemusat energi. Diperkirakan bahwa perbaikan geometrik

profil lereng bangunan dapat meningkatkan besarnya volume overtopping.

17

Gambar 2.6. Runup gelombang (Bambang T, 1999)

II.8 Overtopping

Overtopping gelombang merupakan suatu kondisi dimana ketika gelombang

menghantam suatu bangunan, gelombang tersebut terlebih dahulu akan naik (run-

up) pada permukaan bangunan, dan kemudian akan melimpas melewati puncak

bangunan tersebut yang disebut dengan overtopping.

Debit overtopping gelombang bervariasi hingga beberapa kali lipat dari satu

gelombang ke yang lain dalam kondisi gelombang acak. Overtopping gelombang

tidak hanya tergantung pada parameter gelombang seperti tinggi gelombang,

periode gelombang, panjang gelombang, permukaan air tetapi juga pada geometris

tata letak dan bahan sifat struktur (SDC-R-90163, 2009 dan Mozahedy, 2010).

Namun banyak peneliti telah berusaha untuk mengembangkan metode dan formula

untuk memprediksi debit overtopping struktur pantai pada kondisi tertentu. Rumus

prediksi ini sangat beragam dan dalam variasi hasil yang luas. Adapun sketsa dan

gambar mengenai overtopping gelombang dapat dilihat pada Gambar 2.7. Pada

proses overtopping gelombang, selain dipengaruhi oleh karakteristik gelombang

seperti tinggi gelombang (H) dan periode gelombang (T), juga dipengaruhi oleh

karakteristik struktur seperti tinggi freeboard (yaitu ketinggian puncak

bangunan/struktur terhadap muka air) dan kemiringan struktur.

18

Gambar 2.7. Skema dari proses overtopping (Brito, 2010)

Secara umum, debit overtopping rata-rata diekspresikan oleh dua tipe

formula dibawah, dimana a dan b adalah koefisien yang berubah berdasarkan

geometry struktur. Q dan R adalah parameter tak berdimensi dari debit overtopping

dan tinggi freeboard.

𝑄 = 𝑎 𝑒𝑥𝑝(−𝑏𝑅)..............................................................................................(2.11)

II.9 Kemiringan Lereng

Lereng adalah kenampakan permukan alam disebabkan adanya beda tinggi

apabila beda tinggi dua tempat tesebut di bandingkan dengan jarak lurus mendatar

sehingga akan diperoleh besarnya kelerengan. Lereng juga biasa disebut medan

atau daerah yang permukaan tanahnya atau letaknya miring. Bentuk lereng

bergantung pada proses erosi juga gerakan tanah dan pelapukan. Lereng merupakan

parameter topografi yang terbagi dalam dua bagian yaitu kemiringan lereng dan

beda tinggi relatif, dimana kedua bagian tersebut besar pengaruhnya terhadap

penilaian suatu bahan kritis. Kestabilan lereng dipengaruhi oleh geometri lereng,

struktur batuan, sifat fisik dan mekanik batuan serta gaya luar yang bekerja pada

lereng tersebut. Suatu cara yang umum untuk menyatakan kestabilan suatu lereng

adalah dengan faktor keamanan. Faktor ini merupakan perbandingan antara gaya

penahan yang membuat lereng tetap stabil..

19

II.10 Hukum Dasar Model

Konsep dasar pemodelan dengan bantuan skala model adalah membentuk

kembali masalah atau fenomena yang ada di prototipe dalam skala yang lebih kecil,

sehingga fenomena yang terjadi di model akan sebangun (mirip) dengan yang ada

di prototipe. Kesebangunan yang dimaksud adalah berupa sebangun geometrik,

sehingga kinematik (Nur Yuwono, 1996).

Hubungan antara model dan prototipe diturunkan dengan skala, untuk

masing-masing parameter mempunyai skala tersendiri dan besarnya tidak sama.

Skala dapat didefinisikan sebagai rasio antara nilai yang ada di prototipe dengan

nilai parameter tersebut pada model.

II.10.1 Sebangun Geometrik

Sebangun geometrik adalah suatu kesebangunan dimana bentuk yang ada

dimodel sama dengan bentuk prototipe tetapi ukurannya yang berbeda.

Perbandingan antara model dan prototipe adalah sama. Ada dua macam

kesebangunan geometrik, yaitu sebangun geometrik sempurna (tanpa distorsi) dan

sebangun geometrik dengan distorsi (distorted). Pada sebangun geometrik

sempurna skala panjang arah horizontal (skala panjang) dan skala arah vertikal

(skala tinggi) adalah sama. Sebangun geometrik dapat dinyatakan dalam bentuk:

𝑛𝐿 =

𝐿𝑝

𝐿𝑚

........................................................................................................... (2.12)

𝑛ℎ= ℎ𝑝

ℎ𝑚

............................................................................................................ (2.13)

Dengan :

𝑛𝐿 = skala panjang

𝑛ℎ = skala tinggi

𝐿𝑝 = ukuran panjang prototipe

𝐿𝑚 = ukuran panjang model

ℎ𝑝 = ukuran tinggi pada prototype

ℎ𝑚 = ukuran tinggi pada model

20

II.10.2 Sebangun Kinematik

Sebangun kinematik adalah kesebangunan yang memenuhi kriteria

sebangun geometrik dan perbandingan kecepatan dan percepatan aliran di dua titik

pada model dan prototipe pada arah yang sama adalah sama besar. Pada model tanpa

distorsi, perbandingan kecepatan dan percepatan pada semua arah adalah sama,

sedangkan pada model dengan distorsi perbandingan yang sama hanya pada arah

tertentu saja, yaitu pada arah vertikal atau horizontal. Oleh sebab itu pada

permasalahan yang menyangkut tiga dimensi sebaiknya tidak menggunakan

distorted model.

𝑛𝑢 =𝑢𝑝

𝑢𝑚=

𝑛𝐿

𝑛𝑇…………………………………………………………………(2.14)

𝑛𝑎 =𝑎𝑝

𝑎𝑚=

𝑛𝐿

𝑛𝑇2………………………………………………………………...(2.15)

𝑛𝑄 =𝑄𝑝

𝑄𝑚=

𝑛𝐿2

𝑛𝑇………………………………………………………………...(2.16)

𝑛𝑇 =𝑇𝑝

𝑇𝑚……………………………………………………………………….(2.17)

Dengan :

𝑛𝑢 = skala kecepatan

𝑛𝑎 = skala tinggi

𝑛𝑄 = skala debit

𝑛𝑇 = skala waktu

II.10.3 Sebangun Dinamik

Sebangun dinamik adalah kesebangunan yang memenuhi kriteria sebangun

geometrik dan kinematik, serta perbandingan gaya-gaya yang bekerja pada model

dan prototipe untuk seluruh pengaliran pada arah yang sama adalah sama besar.

Gaya-gaya yang dimaksud adalah gaya inersia, gaya tekanan, gaya berat, gaya

gesek, gaya kenyal dan tegangan permukaan.

Beberapa sebangun dinamik yaitu sebangun dinamik Reynold (Reynold

number) yang diekspresikan sebagai perbandingan gaya inersia terhadap gaya

21

gesek, sebangun dinamik froude (froude number) yaitu perbandingan gaya inersia

dan gaya gravitasi, bilangan Cauchy (Cauchy Number) yaitu perbandingan gaya

inersia dan gaya elastik serta bilangan Weiber (Weiber Number) yaitu perbandingan

antara gaya inersia dan gaya tegangan permukaan.

Untuk penelitian refleksi dan overtopping gelombang terhadap gelombang

yang merambat melalui pemecah gelombang ini banyak dipengaruhi gaya gravitasi

sehingga digunakan kesebangunan Froud. Dengan pertimbangan fasilitas yang ada

di laboratorium, maka pada penelitian ini, akan menggunakan skala panjang yang

sama dengan skala tinggi (undistorted models) dan menggunakan kesebangunan

Froude.

𝐹𝑟 =(𝑟𝐿3)(

𝑈2

𝐿)

𝑟𝑔𝐿3 =𝑈2

𝑔𝐿…………………………………………………………... (2.18)

Dengan demikian bila gaya gravitasi memegang peranan penting dalam

permasalahan, maka perbandingan gaya inersia dan gaya gravitasi pada model dan

prototipe harus sama.

𝑛𝐹𝑟 =𝑛𝑣

𝑛𝐿0.5…………………………………………………………………….(2.19)

𝑛𝐹𝑟 = 𝐹𝑓𝑝

𝐹𝑡𝑚= 1 ................................................................................................. (2.20)

Oleh karena digunakan model tanpa distorsi, maka skala panjang gelombang nL,

skala panjang struktur nB, skala kedalaman nd dan skala sarat ns adalah sama seperti

berikut :

𝜂𝑇 = 𝜂𝐿1

2 ......................................................................................................... (2,21)

𝜂𝑔 = 1 .............................................................................................................. (2,22)

22

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

III.1 Jenis Penelitian

Jenis penelitian yang digunakan adalah pemodelan fisik secara experimental

di laboratorium. Adapun definisi eksperimen yaitu observasi dibawah kondisi

buatan (artificial condition). Dengan demikian penelitian model fisik adalah

penelitian yang dilakukan dengan membuat replika sistem dalam ukuran lebih kecil

sehingga dapat dilakukan simulasi/perlakuan tertentu secara terkontrol dengan

tujuan untuk menyelidiki pengaruh beberapa parameter serta hubungan antar

parameter penelitian.

III.2 Lokasi dan Waktu Penelitian

Kegiatan penelitian dilaksanakan di Laboratorium Hidrolika Departemen

Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, Kampus Gowa, dengan waktu

penelitian selama kurang lebih dua bulan terhitung dari tanggal 04 Februari sampai

dengan 01 April 2018.

III.3 Pra penelitian

Pra penelitian dilakukan untuk mengetahui kapasitas saluran gelombang

(wave flume), jenis mesin pembangkit gelombang (wave generator). Karakteristik

gelombang yang dihasilkan, mengetahui metode pengambilan data dan mengetahui

output data yang dihasilkan dari laboratorium. Informasi tersebut berguna dalam

merancang dimensi model yang akan digunakan.

III.3.1 Kalibrasi Alat

Kalibrasi peralatan meliputi 2 macam yaitu, pertama: kalibrasi pembangkit

gelombang yang bertujuan mengetahui korelasi antara tinggi gelombang yang

dihasilkan dengan variasi kedalaman air (d). Kedua: kalibrasi rutin setiap kali

melakukan running untuk variasi periode (T) , dengan mengatur ulang posisi mistar

(skala) pembacaan pada flume sesuai dengan panjang gelombang yang terjadi.

23

Dharma (1994) dan Surendro (1995) dalam Dirgayusa (1997) melakukan

kalibrasi pada saluran dengan periode gelombang tetap (reguler) dan medapatkan

hasil bahwa nilai perbandingan antara tinggi gelombang terukur dan tinggi

gelombang hasil perhitungan menunjukkan nilai yang tidak tetap. Berkenaan

dengan hal tersebut, maka tinggi gelombang yang dipakai dalam analisis adalah

tinggi gelombang hasil pencatatan (pengukuran).

Pada kegiatan ini telah dilakukan percobaan pendahuluan untuk

mendapatkan kisaran tinggi gelombang yang dapat dibangkitkan dengan

melakukan variasi pada variator (kisaran periode gelombang) dan tinggi

gelombang.

III.3.2 Saluran gelombang (Wave Flume)

Penelitian gelombang ini dilakukan pada saluran gelombang (wave flume)

yang berukuran panjang 15 m dan lebar 30 cm. kedalaman efektif adalah 45 cm,

seperti pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Wave Flume Yang Digunakan Untuk Uji Model.

24

Mesin pembangkit gelombang (wave generator) adalah tipe flap. Gerakan

gelombang diciptakan oleh (wave making flap), bagian bawah flap merupakan

engsel dan bagian atas flap dihubungkan dengan piringan penggerak menggunakan

stroke seperti yang dapat terlihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Pembangkit Gelombang Tipe Flap.

Pulley

Mesin Utama

Stroke

Panel Kontrol

Flap

25

Gerakan flap adalah gerakan rotasi yang dikontrol melalu gerak putar

piringan penggerak. Gerakan/kepakan bolak-balik flap inilah yang membangkitkan

gelombang. Ilustrasi gerakan flap dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Ilustrasi Gerakan Flap Pembangkit Gelombang (Alegre, 2011).

III.4 Karateristik gelombang

Karateristik gelombang yang biasa dibangkitkan oleh wave generator pada

saluran gelombang adalah berkisar 2-12 cm dengan periode berkisar 0,6-6 detik.

Sedangkan jenis gelombang yang dibangkitkan adalah gelombang regular. Tinggi

gelombang dapat divariasikan dengan melakukan penyetelan pada stroke atau

piringan dalam beberapa variasi untuk merubah besaran simpangan flap. Demikian

juga periode gelombang (T) dapat divariasikan dengan menyetel kecepatan putar

piringan. Sebagai contoh ditunjukkan pada Gambar 3.4., jika panjang stroke

divariasi dalam 3 macam (S1, S2, S3) maka akan menghasilkan tinggi gelombang

3 macam yaitu, (H1, H2, H3). Demikian juga kecepatan variator v1, v2, v3 akan

menghasilkan periode gelombang T1, T2, T3, seperti pada Gambar 3.4.

26

Gambar 3.4. Sketsa Pengaturan Tinggi dan Periode Gelombang (H & T) Melalui

Pengaturan Stroke dan Variator.

III.5 Sumber Data

Pada penelitian ini akan menggunakan 2 sumber data yaitu :

1 Data primer, yaitu data yang diperoleh langsung dari simulasi model

fisik di laboratorium.

2 Data sekunder, yaitu data yang diperoleh dari literature dan hasil

penelitian terdahulu yang berkaitan dengan penelitian konversi energi

gelombang.

III.6 Alat dan Bahan

Untuk melaksanakan proses pemodelan fisik, alat-alat dan bahan yang

digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 3.1

27

Tabel 3.1. Alat dan bahan yang digunakan dalam proses penelitian.

No Alat dan Bahan

1

Peralatan laboratorium, terdiri dari

wave flume dilengkapi dengan

penggerak gelombang

2

Mistar untuk mengukur tinggi

gelombang dan stopwatch untuk

mengukur periode gelombang.

3

Formulir pencatatan dan alat tulis

serta kamera untuk dokumentasi.

4

Peralatan mekanik untuk

mengganti putaran piringan, serta

peralatan workshop untuk

membuat model.

28

Lanjutan Tabel 3.1

III.7 Parameter Yang Diteliti

Sesuai dengan tujuan penelitian dan untuk membuktikan hipotesa yang telah

dikemukakan pada bab sebelumnya, maka variabel yang diteliti adalah Volume

Overtopping gelombang (V) yang diperkirakan dipengaruhi oleh periode

gelombang (T), tinggi gelombang datang (Hi), tinggi freeboard (Fb), dan

kemiringan sisi depan struktur (tan Ѳ).

No Alat dan Bahan

5

Akrilik sebagai bahan dasar model.

6

Bahan perekat.

29

III.8 Prosedur dan Rancangan Penelitian

III.8.1 Prosedur

Secara garis besar prosedur penelitian ini digambarkan pada

flowchart berikut :

Persiapan Alat dan Bahan,

Pembuatan Model

Simulasi Model

Mulai

Studi literatur,

parameter, dan variabel

Perancangan Model

Pra penelitian

Kalibrasi Alat

A

30

Gambar 3.5. Diagram Alir Penelitian

Ya

Tidak

1. Parameter yang berpengaruh terhadap

besarnya overtopping gelombang pada

pemecah gelombang kemiringan ganda

2. Pengaruh tinggi freeboard, tinggi dan

periode gelombang datang (Hi & T)

terhadap besarnya volume overtopping

gelombang.

Analisa Teori Gelombang Airy

Selesai

Pengambilan data Hmax, Hmin,

dan Volume Overtopping

Data memenuhi

Tinggi Hi

Range 2,717 – 9,467 cm

A

31

III.8.2 Perancangan Penelitian

1. Perancangan Model

Pada penelitian ini akan dilakukan modifikasi bentuk bangunan

pelindung pantai sisi miring dengan melengkapinya dengan reservoir yang terletak

pada puncak bangunan. Fungsi reservoir adalah untuk menangkap overtopping

gelombang pada sisi depan model tersebut. Gelombang yang tertangkap ke dalam

reservoir tersebut dalam bentuk volume overtopping akan menghasilkan beda tinggi

muka air antara reservoir dengan muka air laut yang selanjutnya dapat

dimanfaatkan untuk menghasilkan daya. Namun kajian dari penelitian ini dibatasi

hanya pada kajian kemampuan model dalam menangkap gelombang yang melimpas

pada puncak struktur melalui mekanisme overtopping dalam hal ini volume

overtopping, yang dipengaruhi oleh karakteristik gelombang dan karakteristik

struktur, dan tidak membahas mengenai turbin dan sisi ke-listrikan-nya. Sketsa dan

foto model pelindung pantai sebagai penangkap energi gelombang dengan beberapa

parameter yang terlibat disajikan pada Gambar 3.6. dan 3.7.

Gambar 3.6. Sketsa Model Pelindung Pantai Sebagai Penangkap Energi

Gelombang (Syahril, 2015).

Fb

32

Gambar 3.7. Foto Model Pelindung Pantai Sebagai Penangkap Energi

Gelombang Pada Wave Flume.

2. Variasi Parameter Model dan Parameter Gelombang

Penelitian ini mengkaji mengenai kemampuan model pelindung pantai

dalam menangkap gelombang yang dipengaruhi oleh parameter model/struktur dan

parameter gelombang. Parameter modelnya adalah ketinggian muka air pada model

(d) dan kemiringan sisi depan model (tan θ), sedangkan parameter gelombangnya

adalah tinggi gelombang datang di depan model (Hi), dan periode gelombang (T).

Adapun variasi parameter model yaitu nilai ketinggian freeboard (Fb) dan

kemiringan sisi depan struktur (tan θ) yang dipakai ditunjukkan pada Tabel 3.2

Tabel 3.2. Nilai Variasi Parameter Model.

No. Jenis Variasi Nilai Variasi

1. Tinggi freeboard (Fb) 25, 27.5, dan 30 cm

2. Kemiringan model (tan θ) 0,57 dan 1,73

33

Untuk variasi parameter gelombang yaitu periode gelombang (T) dan

ketinggian gelombang (H) yang digunakan dalam penelitian ditunjukkan pada

Tabel 3.3

Tabel 3.3. Nilai Variasi Parameter Gelombang.

No. Jenis Variasi Nilai Variasi

1. Tinggi gelombang (H) 4, 5, 6 (cm)

2. Periode gelombang (T) 1,1-1,2-1,3-1,4-1,5 (s)

Variasi parameter model/struktur akan divariasi terhadap variasi parameter

gelombang, begitupun sebaliknya. Serta pada masing-masing jenis variasi dalam

variasi parameter model dan parameter gelombang juga akan divariasi satu sama

lainnya.

3. Penentuan Skala, Dimensi Model, dan Rancangan Simulasi

Penentuan skala geometri disesuaikan dengan kemampuan dan kapasitas

flume tank di laboratorium yang dibandingkan dengan ukuran prototipe.

Pada penelitian ini akan digunakan model tak terdistorsi (undistorted

models). Pada model tak terdistorsi bentuk geometri antara model dan prototipe

adalah sama tetapi berbeda ukuran dengan suatu perbandingan ukuran atau skala

tertentu.

Pada penelitian ini direncanakan kedalaman perairan diasumsikan yaitu 6 m

dan kedalaman yang dioperasikan didalam wave flume yaitu 30 cm, sehingga skala

percobaan yaitu :

𝑛𝐿₌ 𝐿𝑝

𝐿𝑚 ₌

600

30 ₌ 20

Skala panjang (nL) diatas berlaku untuk semua penskalaan jarak (panjang

dan tinggi) pada penelitian ini, termasuk tinggi gelombang (H), sehingga :

𝑛𝐿 ₌ 𝑛𝐻₌ 𝑛𝐺 ₌ 𝑛𝑆 ₌ 20

34

Skala panjang (nL) dipakai dalam penentuan dimensi model yang dibuat.

Untuk penentuan periode gelombang (T) digunakan penskalaan waktu

menggunakan keserupaan Froude.

𝑛𝑡 ₌ √𝑛𝐿 ₌ √20 ₌ 4,47

Adapun dimensi model yang akan digunakan pada penelitian ini disajikan

pada Tabel 3.4.

Tabel 3.4. Dimensi Model

No. Dimensi Simbol Model (cm)

A Struktur

1. Tinggi H 35,5

2. Panjang L 70

B. Reservoir

1. Panjang L 27,5

2. Tinggi H 35.5

C. Tinggi Muka Air - Slope

1. Tinggi Freeboard Fb 10

7,5

5

2. Slope Tan ɵ 30 & 60 0,57 & 1,73

Posisi penempatan model dalam wave flume serta peralatan ukur

diperlihatkan pada Gambar 3.8. Model diletakkan di tengah wave flume, pada

bagian depan model terdapat mesin pembangkit gelombang yang menyuplai

gelombang datang dengan tinggi dan periode tertentu,. Pada bagian belakang model

terdapat wave absorber untuk mereduksi pengaruh gelombang refleksi pada wave

flume.

Gambar 3.8. Tampak Samping Wave Flume dan Posisi Model Uji.

35

Rancangan simulasi model disajikan pada Tabel 3.5

Tabel 3.5. Variasi Simulasi.

No. Fb (cm) Stroke/Tinggi

Gelombang (H0) T(s)

1 10 4,5,6 5 Variasi

2 7.5 4,5,6 5 Variasi

3 5 4,5,6 5 Variasi

III.9 Pelaksanaan Penelitian

Pada penelitian yang dilakukan di laboratorium ini dalam rangka

pengambilan data, dilakukan prosedur-prosedur pengambilan data. Secara garis

besar prosedur pengambilan data diantaranya sebagai berikut :

1. Atur tinggi muka air diam yang direncanakan (h ₌ 30 cm) dengan

menggunakan mesin pompa pada flume hingga tercapai kedalaman yang

ditentukan dan atur jarak pukulan pada flap menjadi stroke 4 serta

mengatur variasi periode gelombang (T ₌ 1,1 detik).

2. Pasang tripod pada posisi yang tepat sehingga alat recorder dapat

merekam fluktuasi muka air pada 9 titik yang telah ditentukan

sebelumnya.

3. Nyalakan alat perekam yang terpasang pada masing masing tripod, atur

agar fokus lensa nya jelas dan tidak ada gangguan di depannya.

4. Setelah semua komponen siap,running dimulai dengan membangkitkan

gelombang dengan menyalakan mesin pada unit pembangkit gelombang.

5. Setelah 30 detik, matikan mesin pembangkit gelombang, lalu matikan

juga alat perekam nya. Kemudian hitung volume overtopping yang

masuk pada reservoir untuk variasi ini. Lalu hasil rekaman diputar ulang

kemudian diamati dan dicatat tinggi muka airnya pada 9 titik didepan

36

6. model. Kemudian didapatkan nilai pembacaan muka air maksimum dan

minimum di depan model untuk variasi ini.

7. Setelah selesai, periode kemudian diubah menjadi T2 = 1.2, T3 = 1.3, T4

= 1.4, dan T5 = 1.5.

8. Prosedur ke-2 sampai ke-6 dilakukan kembali untuk variasi kedalaman

h2 ₌ 27,5 cm, h3 ₌ 25 cm.

III.10 Pengambilan Data Tinggi Air Pada Reservoir

Pada penelitian yang dilakukan di laboratorium dilakukan pengambilan data

volume overtopping, yaitu menghitung volume air yang melimpas masuk dalam

reservoir.

Gambar 3.9. Ilustrasi Breakwater dengan Kemiringan Ganda (30° dan 60°)

37

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Penelitian

Adapun uraian dari keseluruhan hasil penelitian yang dilakukan akan

dipaparkan sebagai berikut :

IV.1.1 Data Tinggi Gelombang

Data utama yang diamati dan dicatat selama pengujian di laboratorium

adalah tinggi gelombang di depan model. Dari hasil eksperimen dan pencatatan

tinggi gelombang di 9 titik didepan model pada lokasi pengamatan diambil nilai

maksimum Hmax dan tinggi gelombang minimum Hmin. Pencatatan mengunakan

metode pembacaan manual pada mistar yang ditempelkan pada kaca flume. Untuk

rekapitulasi tinggi gelombang dan volume overtopping berdasarkan periode dapat

dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Tinggi gelombang pada model kemiringan ganda (30˚ dan 60˚),

T = 1.1 - 1.5 detik

No Fb

(cm) Stroke

T

(detik)

Hmax

(cm)

Hmin

(cm)

Hi

(cm)

Volume

(cm3)

1 10 4 1.1 7.367 2.467 4.917 0.0

2 10 4 1.2 6.583 1.733 4.158 0.0

3 10 4 1.3 5.600 1.167 3.383 0.0

4 10 4 1.4 4.833 0.600 2.717 0.0

5 10 4 1.5 4.933 1.067 3.000 0.0

6 10 5 1.1 11.333 3.167 7.250 1462.7

7 10 5 1.2 8.100 1.567 4.833 0.0

8 10 5 1.3 6.167 1.833 4.000 0.0

9 10 5 1.4 6.367 1.367 3.867 1346.9

38

Lanjutan Tabel 4.1.

No Fb

(cm) Stroke

T

(detik)

Hmax

(cm)

Hmin

(cm)

Hi

(cm)

Volume

(cm3)

10 10 5 1.5 5.800 1.000 3.400 0.0

11 10 6 1.1 9.933 1.967 5.950 2232.6

12 10 6 1.2 8.633 2.267 5.450 0.0

13 10 6 1.3 8.033 3.000 5.517 0.0

14 10 6 1.4 9.300 2.100 5.700 3723.8

15 10 6 1.5 9.100 2.467 5.783 0.0

16 7.5 4 1.1 9.300 1.467 5.383 713.1

17 7.5 4 1.2 6.567 1.833 4.200 3327.7

18 7.5 4 1.3 12.600 1.433 7.017 648.3

19 7.5 4 1.4 5.767 1.433 3.600 0.0

20 7.5 4 1.5 7.133 2.033 4.583 0.0

21 7.5 5 1.1 10.267 2.133 6.200 8319.2

22 7.5 5 1.2 8.167 1.867 5.017 7526.9

23 7.5 5 1.3 10.967 3.567 7.267 2218.4

24 7.5 5 1.4 6.767 2.367 4.567 1188.5

25 7.5 5 1.5 10.700 2.600 6.650 554.6

26 7.5 6 1.1 12.167 2.533 7.350 16638.3

27 7.5 6 1.2 9.200 3.433 6.317 14657.6

28 7.5 6 1.3 13.633 5.300 9.467 10696.1

29 7.5 6 1.4 7.833 1.967 4.900 396.2

39

Lanjutan Tabel 4.1.

No Fb

(cm) Stroke

T

(detik)

Hmax

(cm)

Hmin

(cm)

Hi

(cm)

Volume

(cm3)

30 7.5 6 1.5 12.100 3.800 7.950 6417.6

31 5 4 1.1 8.467 1.667 5.067 6259.2

32 5 4 1.2 7.100 1.300 4.200 5150.0

33 5 4 1.3 7.067 1.400 4.233 3169.2

34 5 4 1.4 6.700 0.333 3.517 3010.7

35 5 4 1.5 8.467 2.067 5.267 2773.1

36 5 5 1.1 10.300 2.600 6.450 13865.3

37 5 5 1.2 8.300 2.333 5.317 3723.8

38 5 5 1.3 8.733 1.433 5.083 9903.8

39 5 5 1.4 7.400 1.567 4.483 10458.4

40 5 5 1.5 8.967 1.933 5.450 7368.4

41 5 6 1.1 12.833 2.100 7.467 25184.6

42 5 6 1.2 9.567 2.933 6.250 19807.5

43 5 6 1.3 11.500 3.500 7.500 19294.6

44 5 6 1.4 8.733 2.333 5.533 17752.8

45 5 6 1.5 11.600 2.633 7.116667 13469.1

IV.1.2 Hubungan Periode Gelombang (T) dengan Volume Limpasan (V)

Berdasarkan hasil pengolahan data diperoleh perbandingan periode

gelombang (T) dengan volume limpasan (V), jika digambarkan dalam bentuk grafik

dengan mengambil T sebagai variabel sumbu X dan V sebagai variabel Y untuk

40

interval Hi = 2.72 cm s.d. 4.92 cm ; 5.02 cm s.d.6.65 cm ; dan 7.02 cm s.d. 9.47 cm

dan disajikan dalam grafik seperti pada Gambar 4.1, 4.2, dan 4.3.

Gambar 4.1. Hubungan antara Periode (T) dengan Volume Limpasan (V) untuk

Hi = 2.72 cm s.d. 4.92 cm.

Gambar 4.2. Hubungan antara Periode (T) dengan Volume Limpasan (V) untuk

Hi = 5.02 cm s.d. 6.65 cm.

0

1500

3000

4500

6000

7500

9000

10500

12000

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

V (

cm3)

T (detik)

Hi = 5.02cm - 6.65cm

Fb=5 Fb=7.5 Fb=10

0

1500

3000

4500

6000

7500

9000

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

V (

cmᵌ)

T (detik)

Hi = 2.72cm - 4.92cm

Fb=5 Fb=7.5 Fb=10

41

Gambar 4.3. Hubungan antara Periode (T) dengan Volume Limpasan (V) untuk

Hi = 7.02 cm s.d. 9.47 cm.

Berdasarkan grafik pada Gambar 4.1, 4.2, 4.3, dapat kita lihat bahwa

hubungan antara T dengan V adalah semakin kecil nilai T maka semakin besar

volume limpasan yang dihasikan.. Dilihat dari grafik hubungan antara T dengan

volume limpasan (V) diatas, dapat disimpulkan bahwa periode sangat berperan

penting dalam mempengaruhi besarnya volume limpasan yang dihasilkan. Adapun

interval sebaran data pada suatu variasi periode yang besar disebabkan karena

pengaruh dari refleksi gelombang yang terjadi sehingga dalam periode yang sama

dapat terjadi perbedaan yang cukup besar pada volume limpasannya, walaupun

freeboard sama. Pada grafik ini juga tak menunjukkan adanya garis trendline untuk

Fb=10 dikarenakan tidak ada data yang terekam mencapai interval 7.02 - 9.47 cm

pada variasi Freeboard tersebut.

IV.1.3 Hubungan Tinggi Gelombang Datang (Hi) dengan Volume Limpasan

(V)

Berdasarkan hasil pengolahan data diperoleh perbandingan tinggi

gelombang dating (Hi) dengan volume limpasan (V), jika digambarkan dalam

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

V (

cm3)

T (detik)

Hi = 7.02cm - 9.47cm

Fb=5 Fb=7.5 Fb=10

42

bentuk grafik dengan mengambil Hi sebagai variabel sumbu X dan V sebagai

variabel Y dan disajikan dalam grafik seperti pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Hubungan antara V dan Hi dengan Fb = 5 cm s.d. 10 cm pada

Model Kemiringan Ganda ( 30˚ dan 60˚)

Dari gambar diatas dapat dilihat hubungan antara tinggi gelombang datang

dan volume limpasan adalah berbanding lurus. Besarnya volume limpasan yang

masuk kedalam reservoir selain dipengaruhi oleh Hi juga dipengaruhi oleh besaran

nilai Freeboard. Nilai V yang terbesar pada grafik dihasilkan oleh Freeboard 5 cm

(garis abu-abu), walaupun nilai Hi terbesar tidak dihasilkan oleh variasi ini. Sebaran

data yang terlihat pada Gambar 4.4 dipengaruhi oleh refleksi gelombang yang

terjadi sehingga interval tiap datanya tinggi.

IV.1.4 Hubungan Tinggi Freeboard (Fb) dengan Volume Limpasan (V)

Selain parameter Hi dengan V, perlu diketahui juga pengaruh parameter Fb

dengan Volume Limpasan (V). Berdasarkan hasil pengolahan data diperoleh

variabel gelombang dan struktur (Fb & T) dengan Volume Limpasan (V), jika

digambarkan dalam bentuk grafik dengan mengambil Fb sebagai variabel sumbu X

R² = 0.2177

R² = 0.2586

R² = 0.6428

0.0

5000.0

10000.0

15000.0

20000.0

25000.0

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00

Vo

lum

e (c

m3)

Hi (cm)

Fb=10

Fb=7.5

Fb=5

43

dan V sebagai variabel sumbu Y dan disajikan dalam grafik seperti pada Gambar

4.5.

Gambar 4.5. Hubungan antara Fb dan Hi dengan Variasi T (Periode) = 1.1 detik

s.d. 1.5 detik.

Berdasarkan grafik pada Gambar 4.5. dapat kita lihat bahwa hubungan

antara Fb dengan V adalah semakin besar nilai Fb maka semakin kecil volume

limpasan yang dihasikan. Hal ini berbanding terbalik dengan hubungan antara Hi

dengan V. Dapat dilihat juga pada Gambar 4.5, ada pengaruh dari periode (T) pada

volume limpasan tiap variasi freeboard. Semakin kecil nilai periode gelombang

maka nilai volume limpasannya semakin tinggi. Periode gelombang yang

menghasilkan volume limpasan terbesar adalah T = 1.1 detik (garis biru pada

grafik).

IV.1.5 Hubungan Kecuraman Gelombang (Hi/L) dengan Volume Limpasan

(V)

Untuk menganalisis hubungan antara model dengan parameter tinggi

gelombang (Hi), panjang gelombang (L) dan volume limpasan (V) terhadap

freeboard dan kedalaman air (Fb/d) digunakan parameter (Hi/L ) dengan Volume

Limpasan (V) sebagai parameter yang mempersentasikan karakteristik gelombang

yang digunakan. Data Hi/L dan V disajikan pada Tabel 4.2.

0

2500

5000

7500

10000

12500

15000

17500

20000

22500

25000

4.50 5.50 6.50 7.50 8.50 9.50

Vo

lum

e (c

m3)

Fb (cm)

T=1.1 T=1.2 T=1.3 T=1.4 T=1.5

44

Tabel 4.2. Data Kecuraman Gelombang (Hi/L ) dan Volume Limpasan (V) pada

model kemiringan ganda ( 30˚ dan 60˚ ) , Fb/d = 0.167 - 0.4

No Fb/d Hi/L Volume

(cm3)

1 0.4 0.0332 0.00

2 0.4 0.0297 0.00

3 0.4 0.0267 0.00

4 0.4 0.0245 0.00

5 0.4 0.0227 0.00

6 0.4 0.0332 1462.73

7 0.4 0.0297 0.00

8 0.4 0.0267 0.00

9 0.4 0.0245 1346.91

10 0.4 0.0227 0.00

11 0.4 0.0332 2232.59

12 0.4 0.0297 0.00

13 0.4 0.0267 0.00

14 0.4 0.0245 3723.81

15 0.4 0.0227 0.00

16 0.27 0.0321 713.07

17 0.27 0.0270 3327.66

18 0.27 0.0259 648.32

45

Lanjutan Tabel 4.2.

No Fb/d Hi/L Volume

(cm3)

19 0.27 0.0222 0.00

20 0.27 0.0218 0.00

21 0.27 0.0321 8319.15

22 0.27 0.0270 7526.85

23 0.27 0.0259 2218.44

24 0.27 0.0222 1188.45

25 0.27 0.0218 554.61

26 0.27 0.0321 16638.30

27 0.27 0.0270 14657.55

28 0.27 0.0259 10696.05

29 0.27 0.0222 396.15

30 0.27 0.0218 6417.63

31 0.167 0.0311 6259.17

32 0.167 0.0248 5149.95

33 0.167 0.0250 3169.20

34 0.167 0.0204 3010.74

35 0.167 0.0210 2773.05

36 0.167 0.0311 13865.25

37 0.167 0.0248 3723.81

46

Lanjutan Tabel 4.2.

No Fb/d Hi/L Volume

(cm3)

38 0.167 0.0250 9903.75

39 0.167 0.0204 10458.36

40 0.167 0.0210 7368.39

41 0.167 0.0311 25184.60

42 0.167 0.0248 19807.50

43 0.167 0.0250 19294.64

44 0.167 0.0204 17752.80

45 0.167 0.0210 13469.10

Berdasarkan hasil pengolahan data diperoleh perbandingan kecuraman

gelombang (Hi/L) dengan volume limpasan (V), jika digambarkan dalam bentuk

grafik dengan mengambil Hi/L sebagai variabel sumbu X dan V sebagai variabel Y

maka dihasilkan grafik seperti pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6. Grafik Hubungan Antara Hi/L (Kecuraman Gelombang) dengan V

Pada Model Kemiringan Ganda ( 30˚ dan 60˚)

R² = 0.011

R² = 0.1252

R² = 0.0872

0.0

5000.0

10000.0

15000.0

20000.0

25000.0

30000.0

0.0000 0.0100 0.0200 0.0300 0.0400

Vo

lum

e (c

m3)

Hi/L

Fb/d = 0.4

Fb/d = 0.27

Fb/d=0.167

47

Berdasarkan grafik pada Gambar 4.6 diatas, dapat kita lihat bahwa hubungan

antara kecuraman gelombang (Hi/L) terhadap V adalah semakin besar nilai Hi/L

maka semakin tinggi secara linier V yang dihasilkan pada rentang Hi/L 0.02 – 0.04.

IV.1.6 Hubungan Tinggi Freeboard dan Gelombang Datang (Fb/Hi) dengan

Debit Limpasan (Q)

Untuk menganalisis hubungan antara model dengan parameter tinggi

freeboard (Fb), tinggi gelombang datang (Hi) terhadap debit limpasan (Q)

digunakan parameter (Fb/Hi ) dengan debit limpasan (Q) sebagai parameter yang

mempersentasikan karakteristik gelombang yang digunakan. Data Fb/Hi dan Q

disajikan pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Nilai Fb/Hi dengan Q pada model kemiringan ganda (30˚ dan 60˚),

Hi = 2.72 – 9.47 cm

No Fb

(cm) Fb/Hi

Debit

(cm3/dt)

1 10 2.03 0.0

2 10 2.40 0.0

3 10 2.96 0.0

4 10 3.68 0.0

5 10 3.33 0.0

6 10 1.38 0.0

7 10 2.07 0.0

8 10 2.50 0.0

9 10 2.59 0.0

10 10 2.94 0.0

11 10 1.68 0.0

12 10 1.83 0.0

48

Lanjutan Tabel 4.3.

No Fb

(cm) Fb/Hi

Debit

(cm3/dt)

13 10 1.81 0.0

14 10 1.75 13.205

15 10 1.73 18.5

16 7.5 1.39 21.6

17 7.5 1.79 23.8

18 7.5 1.07 39.6

19 7.5 2.08 44.9

20 7.5 1.64 48.8

21 7.5 1.21 73.9

22 7.5 1.50 74.4

23 7.5 1.03 92.435

24 7.5 1.64 100.358

25 7.5 1.13 105.64

26 7.5 1.02 110.9

27 7.5 1.19 124.1

28 7.5 0.79 124.127

29 7.5 1.53 171.665

30 7.5 0.94 208.639

31 5 0.99 213.921

32 5 1.19 245.613

49

Lanjutan Tabel 4.3.

Berdasarkan hasil pengolahan data diperoleh hubungan Fb/Hi dengan Q, dan

disajikan seperti pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7. Grafik Hubungan Antara Fb/Hi dengan Q

No Fb

(cm) Fb/Hi

Debit

(cm3/dt)

33 5 1.18 250.9

34 5 1.00 277.3

35 5 0.95 308.997

36 5 0.78 330.125

37 5 0.94 348.612

38 5 0.98 356.535

39 5 1.12 448.97

40 5 0.92 462.175

41 5 0.67 488.6

42 5 0.80 554.6

43 5 0.67 591.76

44 5 0.90 643.15475

45 5 0.70 839.4865

R² = 0.6337

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

- 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Deb

it (

cm3 /

det

ik)

Fb/Hi

50

Berdasarkan grafik pada Gambar 4.7. diatas, dapat kita lihat bahwa

hubungan antara Fb/Hi dengan Q pada rentang Fb/Hi 0,50 - 2,00 menghasilkan

debit limpasan diatas nilai 0. Artinya untuk model kemiringan ganda ( 30˚ dan 60˚)

menghasilkan debit limpasan pada rentang nilai Fb/Hi tersebut, berkisar 0.50 – 2.00.

IV.1.7 Hubungan Freeboard dan Panjang Gelombang (Fb/L) dengan

Koefisien Refleksi (Kr)

Setelah mengetahui hubungan antara Fb/Hi dan Q kemudian harus diketahui

pula hubungan antara Fb/L dengan koefisien refleksi (Kr) Berdasarkan hasil

pengolahan data diperoleh Fb/L dengan Kr, jika disajikan dalam bentuk grafik

dengan mengambil Fb/L sebagai variabel sumbu X dan Kr sebagai variabel Y maka

dihasilkan grafik seperti pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8. Hubungan antara Fb/L dengan Kr pada model kemiringan ganda

( 30˚ dan 60˚)

Berdasarkan grafik pada Gambar 4.8, dapat kita lihat bahwa hubungan antara

Fb/L dengan Kr adalah semakin besar nilai Fb/L maka semakin kecil nilai koefisien

refleksi yang terjadi.

IV.1.8 Hubungan Freeboard dan Panjang Gelombang (Fb/L) dengan

Koefisien Dissipasi (Kd)

Setelah mengetahui hubungan antara Fb/L dan Kr kemudian harus diketahui

pula hubungan antara Fb/L dengan koefisien dissipasi (Kd) Berdasarkan hasil

pengolahan data diperoleh hubungan Fb/L dengan Kd, dan disajikan seperti pada

Gambar 4.9.

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000

Kr

Fb/L

51

Gambar 4.9. Hubungan antara Fb/L dengan Kd pada model kemiringan ganda

( 30˚ dan 60˚)

Berdasarkan grafik pada Gambar 4.9. dapat kita lihat bahwa hubungan antara

Fb/L dengan Kd adalah semakin besar nilai Fb/L maka semakin besar nilai koefisien

dissipasi yang terjadi. Dapat dilihat juga pada Gambar 4.9 sebaran data yang

memiliki interval yang sebar dan tidak rapat disebabkan karena pengaruh dari

gelombang refleksi yang terjadi.

IV.1.9 Hubungan Volume Limpasan dan V0 (V/V0) dengan (d.Hi) dan

(Fb.L)

Berdasarkan hasil pengolahan data diperoleh hubungan V/V0 dengan

d.Hi/Fb.L, dan disajikan dalam grafik seperti pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10 Hubungan antara V/V0 dengan d.Hi/Fb.L pada model kemiringan

ganda ( 30˚ dan 60˚)

0.200

0.250

0.300

0.350

0.400

0.450

0.500

0.550

0.600

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000

Kd

Fb/L

R² = 0.1039

R² = 0.296

R² = 0.51620.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

V/V

0

d.Hi/Fb.L

d/Fb = 2.5

d/Fb = 3.67

d/Fb = 6

52

Berdasarkan grafik pada Gambar 4.10, dapat kita lihat bahwa hubungan

antara V/V0 dengan d.Hi/Fb.L adalah semakin besar nilai d.Hi/Fb.L maka semakin

tinggi secara linier nilai V/V0 yang dihasilkan. Hal ini juga dipengaruhi oleh variasi

d/Fb yang ada, dapat dilihat bahwa d/Fb = 6 menghasilkan hubungan yang lebih

tinggi dibanding dua variasi lainnya. Sejalan dengan teori yang ada bahwa semakin

kecil jarak antara Freeboard dan muka air maka volume limpasan yang dihasilkan

juga semakin besar. Adapun V0 didefinisikan sebagai volume gelombang yang

melimpas jika mercu bangunan sama rata dengan permukaan air normal.

IV.2 Volume Overtopping Gelombang Pada Tiap Variasi

Pada penelitian yang dilakukan di laboratorium dilakukan pengambilan data

volume overtopping, yaitu menghitung volume air yang melimpas masuk dalam

reservoir. Data ditunjukkan pada Tabel 4.4

Tabel 4.4. Volume Overtopping Gelombang Pada Tiap Variasi

No Stroke Tinggi Muka Air

(cm)

Periode

(detik)

Volume Overtopping

(cm3 )

1 4 25.5

1.1 0.0

1.2 0.0

1.3 0.0

1.4 0.0

1.5 0.0

2 5 25.5

1.1 1462.7

1.2 0.0

1.3 0.0

1.4 1346.9

1.5 0.0

3 6 25.5

1.1 2232.6

1.2 0.0

53

Lanjutan Tabel 4.4.

No Stroke Tinggi Muka Air

(cm)

Periode

(detik)

Volume Overtopping

(cm3 )

3 6 25.5

1.3 0.0

1.4 3723.8

1.5 0.0

4 4 27.5

1.1 713.1

1.2 3327.7

1.3 648.3

1.4 0.0

1.5 0.0

5 5 27.5

1.1 8319.2

1.2 7526.9

1.3 2218.4

1.4 1188.5

1.5 554.6

6 6 27.5

1.1 16638.3

1.2 14657.6

1.3 10696.1

1.4 396.2

1.5 6417.6

7 4 30

1.1 6259.2

1.2 5150.0

54

Lanjutan Tabel 4.4.

No Stroke Tinggi Muka Air

(cm)

Periode

(detik)

Volume Overtopping

(cm3 )

7 4 30

1.3 3169.2

1.4 3010.7

1.5 2773.1

8 5 30

1.1 13865.3

1.2 3723.8

1.3 9903.8

1.4 10458.4

1.5 7368.4

9 6 30

1.1 25184.6

1.2 19807.5

1.3 19294.6

1.4 17752.8

1.5 13469.1

55

IV.3 Dokumentasi Selama Proses Penelitian

Gambar 4. 11. Proses perekaman tinggi gelombang dan pengukuran volume

overtopping

Gambar 4.12. Pembacaan tinggi volume overtopping yang ditampung pada

reservoir

56

Gambar 4.13. Model pemecah gelombang dengan kemiringan ganda pada

lerengnya serta dilengkapi dengan reservoir

57

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa :

1. Parameter parameter yang berpengaruh terhadap besarnya overtopping

pada pemecah gelombang kemiringan ganda adalah periode gelombang

(T), tinggi gelombang (Hi), tinggi freeboard (Fb).

2. Nilai volume overtopping pada bangunan pemecah gelombang

kemiringan ganda yang dihasilkan berdasarkan pengaruh tinggi

Freeboard (Fb), tinggi dan periode gelombang datang (Hi & T) adalah

semakin besar nilai parameter tak berdimensi pada kecuraman

gelombang (Hi/L), maka semakin besar secara linear volume overtopping

pada semua variasi nilai tinggi Freeboard, (5 cm , 7.5cm, dan 10cm).

Pada freeboard 5cm, dihasilkan besaran volume overtopping tertinggi

sebanyak 25184,6 cm3, untuk freeboard 7.5cm sebesar 16638.3 cm3,

freeboard 10cm menghasilkan volume overtopping sebesar 3723,8 cm3.

V.2 Saran

Penelitian ini jauh dari sempurna, oleh karena itu disarankan penelitian

ini masih perlu dikaji untuk beberapa kondisi sebagai berikut:

1. Variasi kemiringan sisi bangunan, hanya satu jenis variasi yaitu

kemiringan ganda 30° dan 60°, sehingga diharapkan ada penelitian lain

yang mengkaji lebih lanjut untuk kemiringan ganda dengan sudut yang

berbeda

2. Pembacaan gelombang dilakukan di sembilan titik depan model dengan

metode manual, sebaiknya dilakukan pembacaan dengan menggunakan

alat sensor gelombang dengan jumlah titik pengamatan yang sama, agar

dapat mengefisienkan waktu penelitian.

58

DAFTAR PUSTAKA

A, Isra. (2017). Studi volume overtopping pada pemecah gelombang lereng tunggal,

Skripsi, S.1 Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

Brito, S. F. (2010). Study of Overtopping at Coastal Structure. unknown: unknown.

CERC, 1984, Shore Protection Manual Volume I, US Army Coastal Engineering.

Research Center, Washington.

Dean, R.G. Dalrymple, R.A. 2000. Water Wave Mechanics For Engineer and

Scienties. Singapore : World Scientific.

J.Q.H. Norgaard, T.L. Andersen, H.F. Burcharth, et al.(2013).Analysis of

overtopping flow on sea dikes in oblique and short-crested waves

Coast. Eng, 43-54.

Lee, B., & Lee, C. (2013). Development Of wave Power Generation Device With

Resonance Channels. 7th International Conference on Asianand

Pacific Coasts (APAC) (pp. 533-537). Bali: 7th International

Conference on Asian and Pacific Coasts (APAC) Press.

Mozahedy, A.B.M.K. (2010).Composite Seawall For Wave Energi Conversion.

Master Thesis. Netherlands: Delft University of Technology.

MD, Hawari. (2017). Studi volume gelombang pada pemecah gelombang lereng

ganda. Skripsi. S.1 Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Hasanuddin

N. Chini, P.K. Stansby. (2012). Extreme values of coastal wave overtopping

accounting for climate change and sea level rise. Coast. Eng., 27-37

Paotonan C., (2006), Unjuk Kerja Susunan Bambu Sebagai Pemecah Gelombang

Terapung, Tesis, Program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada,

Yogyakarta.

Samuel. (2010). Analisa Gelombang Overtopping Untuk Pemodelan Seawave

Slot-Cone Generator (SSG).Surabaya: ITS Library

SDC-R-90163, (2009), Manual Design Bangunan Pengaman Pantai, Sea

Defence Consultants, Universitas Hasanuddin, Makassar.

59

Syahril, M. (2015),Studi Hubungan Dispasi Gelombang Dengan Besarnya

Volume Overtopping, Indonesia.

T.C. Lin, K.S. Hwang. (2012). An experimental observation of a solitary wave

impingement run-up and overtopping on a sea wall. J. Hydrodyn., 76

- 85

Thaha, A., Maricar, F., Aboe, A., & Dwipuspita, A. (2015). The breakwater, from

wave breaker to wave catcher. Procedia Engineering Elsevier, 691-

698.

Triatmodjo, B. 1999. Teknik Pantai. Yogyakarta : Beta Offset.

Triatmodjo, B. 1999. Pelabuhan. Yogyakarta : Beta Offset.

V.D. Meer. (2002). Wave Run-up and Wave Overtopping At Dikes Technical

Report, Road and Hydraulic Engineering Institute, Delft

Yuwono, Nur. 1996. Perencanaan Model Hidraulik. Yogyakarta : Laboratorium

Hidraulik dan Hidrologi Pusat Antar Universitas Ilmu Teknik

Universitas Gadjah Mada.

60