8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Daerah Penelitian

Kecamatan Muara Gembong merupakan daerah pesisir di Kabupaten Bekasi yang

berada pada zona 48 M (50 59’ 12,8” LS ; 107

0 02’ 43,36” BT), dikelilingi oleh

perairan laut Jawa yang luas dan terletak di antara Jakarta Utara dengan Kabupaten

Karawang. Kebanyakan penduduk di Muara Gembong adalah bermata pencaharian

sebagai nelayan, beternak ikan, kepiting dan juga udang untuk dijual ke Jakarta

khususnya ke daerah Cilincing, Ancol, dan Muara Angke. Kecamatan ini terdiri dari

6 desa utama yaitu Pantai Mekar 235 Ha , Pantai Sederhana 65 Ha, Pantai Bahagia

265 Ha, Pantai Bakti 2,90 Ha, dan Pantai Harapan Jaya dengan lahan terluas 275 Ha.

Daerah penelitian dilakukan di pesisir Pantai Mekar dan Pantai Harapan Jaya.

Gambar 2.1 Peta Kecamatan Muara Gembong

(Windupranata, 2012)

9

Daerah penelitian ini dipilih karena adanya fenomena pesisir yang terjadi, salah

satunya adalah fenomena arus pasang surut laut yang mengakibatkan abrasi pantai.

Proses abrasi pantai ini berdampak terhadap perubahan garis pantai sehingga

diperlukan pengamatan pergerakan arus, pasang surut, angin, morfologi pantai dan

sedimentasi.

Perubahan garis pantai karena adanya abrasi dan sedimentasi pada daerah ini cukup

menarik perhatian. Menurut warga sekitar yang telah diwawancarai, perubahan yang

terjadi selama dua tahun silam 2010-2012 cukup besar sehingga menyebabkan warga

harus meninggalkan rumahnya karena terendam air laut (Gambar 2.2). Melihat

kondisi ini, dilakukanlah pengukuran dan pemodelan arus pasang surut agar dapat

diketahui seberapa besar pasut yang terjadi dan seberapa besar arus yang bergerak di

wilayah ini.

Gambar 2.2 Rumah Warga Yang Ditinggalkan Akibat Abrasi Pantai

10

2.2 Garis Pantai

Pengertian garis pantai menurut IHO (1970) merupakan garis pertemuan antara

pantai (daratan) dan air (lautan). Walaupun secara periodik permukaan garis pantai

selalu berubah, suatu tinggi muka air tertentu yang tetap harus dipilih untuk

menjelaskan posisi garis pantai. Pada peta laut, garis pantai yang digunakan adalah

muka air tinggi (High Water Level). Sedangkan untuk acuan kedalaman

menggunakan muka air rendah (Low Water Level) sebagai garis pantai (Gambar 2.3).

(Poerbandono dan Djunarsjah, 2005)

Permukaan air laut yang selalu berbuah dan muka air laut rata-rata (Mean Sea Level)

tertentu yang tetap, dapat ditentukan dan digunakan dalam penentuan posisi garis

pantai. Masih terdapat adanya perbedaan dalam penetapan garis pantai yang

disesuaikan berdasarkan tetapan hukum yang mengaturnya.

Gambar 2.3 Kedudukan Garis Pantai

(Djunarsjah, 2012)

Garis pantai bisa berubah karena abrasi pantai yang diakibat salah satunya arus

pasang surut, sehingga pengikisan ini menyebabkan berkurangnya area daratan. Oleh

karena itu, perlu dilakukan pengukuran arus dan pasang surut serta pemodelannya

sehingga dapat dianalisis dan dicari solusi yang terbaik untuk mengatasinya.

11

Walaupun secara teoritis, garis pantai ditentukan dari muka air tertinggi (High Water

Level), pada kenyataannya, penentuan garis pantai di lapangan akan menghadapi

berbagai kendala melihat karakteristik pantai itu sendiri berdasarkan unsur

pembentuknya. Sehingga dalam penentuan garis pantai di lapangan dapat dilakukan

dengan cara sebagai berikut (Poerbandono dan Djunarsjah, 2005) :

a. Daerah pantai pasir, garis pantai ditentukan dengan melihat jejak atau bekas

air laut di pantai saat pasang tertinggi (lihat Gambar 2.4).

b. Daerah pantai lumpur, garis pantai ditentukan dari pertemuan antara daratan

(tanah keras) dengan daratan (lumpur) bekas pasang tertinggi (lihat Gambar

2.5).

c. Daerah pantai pepohonan, garis pantai diwakili oleh batas tumbuhan terluar

ke arah laut (lihat Gambar 2.6).

d. Daerah pantai buatan, garis pantai ditetntukan berdasar garis batas terluar

suatu bangunan permanen buatan manusia yang terletak di pinggir pantai

(lihat Gambar 2.7)

Gambar 2.4 Garis Pantai Daerah Pantai Berpasir

(Djunarsjah, 2012)

12

Gambar 2.5 Garis Pantai Daerah Pantai Lumpur

(Djunarsjah, 2012)

Gambar 2.6 Garis Pantai Daerah Pantai Pepohonan

(Djunarsjah, 2012)

13

Gambar 2.7 Garis Pantai Daerah Pantai Buatan

(Djunarsjah, 2012)

2.3 Pasang Surut Air Laut

Fenomena yang terjadi di laut sangatlah banyak, salah satunya adalah fenomena

pasang surut air laut. Fenomena ini merupakan perubahan ketinggian muka air laut

dari pasang tertinggi (High Water Level) menjadi surut terendah (Low Water Level)

dan sebaliknya. Fenomena pasang surut ini disebabkan tiga faktor yaitu Bumi dengan

Bulan, Bumi dengan Matahari, dan interaksi Bumi-Bulan-Matahari.

Menurut Pariwono (1989), fenomena pasang surut diartikan sebagai naik turunnya

muka laut secara berkala akibat adanya gaya tarik benda-benda angkasa terutama

matahari dan bulan terhadap massa air di bumi.

Menurut Dronkers (1964) pasang surut laut merupakan suatu fenomena pergerakan

naik turunnya permukaan air laut secara berkala yang diakibatkan oleh kombinasi

gaya gravitasi dan gaya tarik menarik dari benda-benda astronomi terutama oleh

matahari, bumi, dan bulan. Pengaruh benda angkasa lainnya dapat diabaikan karena

jaraknya lebih jauh atau ukurannya lebih kecil. Fenomena pasang surut ini

merupakan salah satu faktor penyebab pergerakan arus.

14

2.3.1 Tipe Pasang Surut

Pasang surut di tiap daerah tidak sama. Di suatu daerah dalam satu hari dapat terjadi

satu kali pasang surut atau dua kali pasang surut. Secara umum pasang surut di

berbagai daerah dapat dibedakan dalam empat tipe, yaitu pasang surut harian tunggal

(diurnal tide), harian ganda (semidiurnal tide) dan dua jenis campuran. Gambar 2.8

menunjukkan keempat jenis pasang surut tersebut. (Triatmodjo, 1990)

1. Pasang surut harian ganda (semi diurnal tides)

Dalam satu hari terjadi dua kali air pasang dan dua kali air surut dengan

tinggi yang hampir sama dan pasang surut terjadi secara berurutan secara

teratur. Periode pasang surut rata-rata adalah 12 jam 24 menit. Pasang surut

jenis ini terjadi di selat Malaka sampai laut Andaman.

2. Pasang surut harian tunggal (diurnal tides)

Dalam satu hari terjadi satu kali air pasang dan satu kali air surut. Periode

pasang surut adalah 24 jam 50 menit. Pasang surut tipe ini terjadi di perairan

selat Malaka.

3. Pasang surut campuran condong ke harian ganda (mixed tide prevelailing

semidiurnal tide)

Dalam satu hari terjadi dua kali air pasang dan dua kali air surut, tetapi tinggi

dan periodenya berbeda. Pasang surut jenis ini banyak terjadi di Indonesia

bagian Timur.

4. Pasang surut campuran condong ke harian tunggal (mixed tide prevelailing

diurnal tide)

Dalam satu hari terjadi satu kali air pasang dan satu kali air surut, tetapi

terkadang untuk sementara waktu terjadi dua kali pasang dan dua kali surut

dengan tinggi dan periode yang sangat berbeda. Pasang surut jenis ini

terdapat di selat Kalimantan dan pantai utara Jawa Barat.

15

Gambar 2.8 Tipe Pasang Surut

(Triatmodjo, 1990)

Tipe pasang surut di suatu daerah dapat diketahui dengan cara mendapatkan

bilangan/konstata pasut (Tidal Formzahl) yang dihitung dengan menggunakan

metode Admiralti yang merupakan perbandingan jumlah amplitudo komponen

diurnal terhadap amplitudo semi diurnal, yang dinyatakan dengan :

Dimana :

F adalah bilangan Formzahl

F = 0,00-0,25 ; Pasang surut harian ganda (semi diurnal tide)

F = 0,26-1,50 ; Pasang surut campuran, condong ke semi diurnal

F = 1,51-3,00 ; Pasang surut campuran, condong ke diurnal

F = > 3,00 ; Pasang surut harian tunggal (diurnal)

16

AK1 adalah amplitudo komponen pasang surut tunggal utama yang disebabkan oleh

gaya tarik bulan dan matahari

AO1 adalah amplitudo komponen pasang surut tunggal utama yang disebabkan oleh

gaya tarik bulan

AM2 adalah amplitudo komponen pasang surut ganda utama yang disebabkan oleh

gaya tarik bulan

AS2 adalah amplitudo komponen pasang surut ganda utama yang disebabkan oleh

gaya tarik matahari

2.3.2 Metode Pengukuran Pasut

Pengukuran pasang surut di suatu wilayah perairan dapat dilakukan dengan metode :

a. Manual dengan cara memasang palem di stasiun pasut.

b. Otomatis dengan cara mengukur tekanan, pelampung, akustik, dan radar

(yang dipancarkan adalah sensitivitas panjang gelombang terhadap

permukaan laut).

Mengukur pasut dengan cara mengukur tekanan, yang diukur adalah perubahan

tekanan air laut saat pasang surut yang kemudian ditransformasikan kedalam

ketinggian sehinngga didapatkan nilai pasang surutnya.

Dimana :

P = tekanan air laut

= massa jenis air (1000 kg/m3)

= kecepatan gravitasi (9,81 m/s2)

= ketinggian

17

Mengukur pasut dengan pelampung, menempatkan pelampung di permukaan laut

yang diikatkan pada stasiun pasut. Pelampung ini akan bergerak naik turun sesuai

dengan pasang surut yang terjadi dan akan merekam secara otomatis naik turunnya

pasut.

2.4 Arus Laut

Arus merupakan gerakan yang sangat luas terjadi di seluruh permukaan laut di dunia.

Arus laut merupakan pergerakan massa air menuju kondisi awal (initial condition)

yang menyebabkan perpindahan horizontal dan vertikal massa air.

Arus merupakan gerakan horizontal atau vertikal dari massa air menuju kestabilan

yang terjadi secara terus menerus. Gerakan yang terjadi merupakan hasil resultan

dari berbagai macam gaya yang bekerja pada permukaan, kolom, dan dasar perairan.

Hasil dari gerakan massa air adalah vektor yang mempunyai besaran kecepatan dan

arah. Ada dua jenis gaya yang bekerja yaitu eksternal dan internal. Gaya eksternal

antara lain adalah gradien densitas air laut, gradien tekanan mendatar dan gesekan

lapisan air (Gross,1990)

Pergerakan arus dibedakan menurut letaknya yaitu arus atas dan arus bawah. Arus

atas adalah arus yang bergerak di permukaan laut. Sedangkan arus bawah adalah arus

yang bergerak di bawah permukaan laut.

2.4.1 Klasifikasi Arus

Pengklasifikasian arus berdasarkan faktor penyebabnya, terbagi atas:

a. Arus angin

Angin adalah faktor yang membangkitkan arus, arus yang ditimbulkan oleh

angin mempunyai kecepatan yang berbeda menurut kedalaman. Kecepatan

arus yang dibangkitkan oleh angin memiliki perubahan yang kecil seiring

pertambahan kedalaman hingga tidak berpengaruh sama sekali.

b. Arus termohalin

Arus termohalin terjadi karena adanya perubahan densitas air. Perubahan

densitas air ini disebabkan terjadinya perubahan suhu dan salinitas antara 2

18

massa air yang densitasnya tinggi akan tenggelam dan menyebar dibawah

permukaan air sebagai arus dalam (downwelling), sedangkan massa air

dengan densitas rendah akan naik dan menyebar di permukaan (upwelling) .

c. Arus pasut

Arus yang disebabkan oleh gaya tarik menarik antara bumi dan benda benda

angkasa.

d. Arus turbulensi

Suatu gerakan yang terjadi pada lapisan batas air dan terjadi karena adanya

gaya gesekan antar lapisan tersebut.

Secara umum pola arus di perairan Utara Jawa dipengaruhi oleh angin musim. Pada

musim Timur pada bulan Mei-September, arus permukaan ke arah Barat. Sedangkan

pada musim Barat pada bulan Desember-Februari, arus permukaan menuju ke arah

Timur (Bappeda Provinsi Jawa Barat, 2007).

2.4.2 Metode Pengukuran Arus

Pengukuran arus di suatu wialyah perairan dapat dilakukan dengan dua metode:

1. Metode Euler merupakan pengukuran arus diam dengan menempatkan alat

ukur di satu titik yang sama dan tidak berpindah tempat.

2. Metode Langrange merupakan pengukuran arus dengan menempatkan benda

hanyut (driffter) di atas permukaan ari laut. Benda hanyut ini akan merekam

arah dan kecepatan arus yang terjadi.

19

2.5 Pengamatan Arus dan Pasut Laut

Pengamatan arus dan pasut dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pengukuran

langsung di lapangan dan pemodelan hidrodinamika dengan metode numerik.

2.5.1 Pengukuran Arus dan Pasut Langsung

Pengukuran arus yang dilakukan dengan metode titik tetap (Euler) dan menggunakan

alat current meter. Current Meter merupakan pengembangan dari Free-floating

drogued buoy. Metode Euler akan menghasilkan arus dalam bentuk sinusoidal.

Prinsip kerja alat ini adalah baling-baling dimana sewaktu alat dimasukkan akan ada

perputaran dari baling-baling tersebut sehingga menimbulkan percepatan. Current

meter mempunyai 2 bagian yaitu kecepatan (speed) dan arah (direction).

Pengukuran pasut yang dilakukan dengan memasang palem di titik stasiun pasut

yang telah ditentukan.

2.5.2 Pemodelan Hidrodinamika dengan Metode Numerik.

Model merupakan suatu bentuk atau pola dari sesuatu yang akan dibuat atau

dihasilkan. Model juga dapat didefinisikan sebagai abstraksi dari bentuk yang

sebenarnya, dalam gambaran yang lebih sederhana. Pemodelan merupakan suatu

bentuk usaha untuk membuat suatu replika atau tiruan dari suatu sistem yang

sebenarnya dengan memanfaatkan suatu media untuk merepresentasikan sistem

tersebut.

Pemodelan hidrodinamika yang dilakukkan merupakan suatu proses penggambaran

pergerakan air laut dengan mengkonversi fenomena oseanografi kedalam

perhitungan matematika yang bersifat diskrit. Dengan menggunakan persamaan ini

dapat dibuat pemodelan dari yang sederhana hingga yang rumit.

Perhitungan matematika secara umum terbagi menjadi dua, yaitu perhitungan

analitik dan perhitungan numerik. Dalam pemodelan hidrodinamika ini, perhitungan

matematika yang digunakan adalah perhitungan numerik yang bersifat diskrit.

Metode numerik yang digunakan berasal dari perhitungan persamaan turunan Navier

Stokes yang dapat menjelaskan pergerakan dari suatu fluida seperti cairan dan gas.

20

Persamaan Stokes menyatakan perubahan dalam momentum (percepatan) partikel

fluida bergantung pada gaya viskos tekanan eksternal yang bekerja pada fluida. Oleh

karena itu persamaan Navier Stokes menjelaskan hubungan kesetimbangan gaya-

gaya yang terjadi pada fluida dan memprediksi pergerakan dari suatu fluida.

Persamaan ini digunakan dalam perangkat lunak Delft3D untuk memodelkan arus

dan pasut.

Persamaan Navier Stokes untuk pergerakan arus dalam arah x, y, dan z yaitu :

a. Pada arah x :

(

)

(

)

(

)

(

) ∑

.................................. (2.4)

b. Pada arah y :

(

)

(

)

(

)

(

) ∑

.................................. (2.5)

c. Pada arah z :

(

)

(

)

(

)

(

) ∑

................................ (2.6)

Untuk persamaan momentum pada arah z keadaan hidrostatik diasumsikan :

.......................... (2.7)

21

Dimana :

P = tekanan dari fluida

= kecepatan arus terhadap sumbu u

= kecepatan arus terhadap sumbu v

= kecepatan arus terhadap sumbu w

ρ = densitas fluida

= kecepatan gravitasi

F = gaya dari luar (angin, gelombang, Coriolis)

σ = tekanan Reynold

τ = regangan Reynold

t = waktu

Dari rumus Navier Stokes diatas yang merupakan turunan dari persamaan numerik

bersifat diskrit, pergerakan arus didapatkan dari hasil perhitungan u, v, dan w.

Tekanan (P) dicari dengan tujuan untuk mencari ketinggian (h) yang diperoleh dari

pembagian tekanan dengan hasil kali densitas fluida dan gravitasi sehingga

didapatkan nilai dari pasang surut.

Perhitungan rumus Navier Stokes ini yang kemudian digunakan dalam pemodelan

hidrodinamika untuk mendapatkan hasil model dan peta arus dan pasut yang

diinginkan.

Pemodelan hidrodinamika dengan metode numerik untuk penelitian ini dilakukan

dengan beberapa tahapan, yaitu :

1. Membuat domain model

Pembuatan domain atau daerah model merupakan tahap awal dalam proses

pemodelan. Dalam tahap ini juga akan dilakukan pembuatan grid dan

interpolasi kontur kedalaman untuk domain model. Untuk membuat domain

model diperlukan data kedalaman laut (batimetri) dan data garis pantai.

22

2. Menentukan syarat batas dan syarat awal

Pada tahap ini akan ditentukan nilai masukan yang diperlukkan untuk proses

pemodelan. Nilai yang digunakan adalah komponen pasut yang dimasukkan

di sepanjang batas-batas domain model. Perangkat lunak yang digunakan

akan menghitung perubahan nilai masukan di batas domain untuk

menggambarkan nilai di domain model yang telah ditentukan.

3. Penentuan masukan parameter model

Pada tahap ini dilakukan penentuan parameter masukan model. Parameter

masukkan ini ditentukan berdasarkan kebutuhan akan pemodelan dalam

penelitian yang dilakukan.

4. Model Uji sensitivitas

Model Uji sensitivitas ini dilakukan untuk mengetahui masukan parameter

mana yang sangat berpengaruh terhadap pemodelan.

5. Simulasi dua musim

Model dua musim dilakukan untuk mendapatkan nilai pasang surut dan arus

maksimum pada dua musim yang berbeda, yaitu musim angin barat dan

musim angin timur.

6. Pemetaan parameter dinamika laut

Membuat peta arus saat maksimum dari dua musim angin yang berbeda.

7. Analisis

Dilakukan analisis terhadap hasil pemodelan dan perubahan garis pantai.