STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul...

24
Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air 1 STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH GELOMBANG TENGGELAM DI PANTAI TANJUNG KAIT Rian M Azhar 1) , Andojo Wurjanto 2) , Nita Yuanita 3) 1 Program Studi Magister Pengelolaan Sumber Daya Air - Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha No.10 Bandung 40132, e-mail :[email protected] 2 Kelompok Keahlian Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha No.10 Bandung 40132, e-mail : [email protected] 3 Kelompok Keahlian Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha No.10 Bandung 40132, e-mail : [email protected] Magister Pengelolaan Sumber Daya Air Email :[email protected];Hp : 08156028813 ABSTRAK Penanganan erosi di pantai Tanjung Kait dengan menggunakan tipe pemecah gelombang tenggelam menimbulkan proses sedimentasi di depan struktur. Sedimentasi yang terjadi dapat menimbulkan majunya garis pantai, sehingga besarnya sedimentasi yang terjadi dapat mengurangi proses kerusakan pantai. Studi ini mengambil kajian tentang sedimentasi yang terjadi di depan struktur tipe pemecah gelombang tenggelam. Proses sedimentasi dieperkirakan karena adanya angkutan sedimen sejajar pantai. Dengan menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, Spectral Wave/SW, Sand Transport/ST. MIKE 21 modul Hydrodynamic/HD, Spectral Wave/SW, Sand Transport/ST digunakan untuk memdelkan proses sedimentasi yang terjadi setelah pemasangan struktur pengamanan pantai berupa pemecah gelombang tenggelam akibat pengaruh arus dan gelombang yang terjadi di pantai Tanjung Kait. Kalibrasi hidrodinamika dilakukan dengan membandingkan output dari model (arus dan elevasi muka air) dengan hasil pengamatan. Skenario pemodelan melakukan running model selama pada saat pemasangan bulan Mei 2011, dibandingkan dengan hasil monitoring yang dilakukan pada saat bulan Desember 2011. Sehingga hasil pemodelan menganalisa pola sedimentasi yang terjadi akibat proses hidrodinamik dan gelombang di sekitar struktur pengamanan pantai pemecah gelombang tenggelam. Kata Kunci: Mike 21, model hidrodinamika,gelombang, transportasi sedimen, gelombang, pemecah gelombang tenggelam, Tanjung Kait ABSTRACT Erosion Handling on shore Tanjung Kait by using subemerge breakwater type generates sedimentation process in front of structure. Sedimentation that happened can generate changing coastline, until level of sedimentation that happened can lessen process of coast damage. This Study takes about sedimentation that happened in front of submerge breakwater type. Sedimentation process are predicted caused by longshore current transportation. By using software Mike 21 with module Hydrodynamic/HD, Spectral Wave/SW, Sand Transport/ST. MIKE 21 modules Hydrodynamic/HD, Spectral Wave/SW, Sand Transport/ST are used for modelling sedimentation process that happened after installation of beach protection structure have the shape of submerge breakwater type consequence of current influence and wave that happened on shore Tanjung Kait. Calibrate hydrodynamics is conducted by compare to output from model (current and water elevation) with perception result. Modeling Scenario conducted running model during when installation on Mei 2011, compared to monitoring result that conducted when on December 2011. Until result of pattern analysis modeling sedimentation that happened because of hydrodynamic process and wave around structure of billows beach protection submerge breakwater type. Keyword: Mike 21, hydrodynamics model ,wave, sediment transportation, submerge breakwater, Tanjung Kait

Transcript of STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul...

Page 1: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

1

STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH GELOMBANG

TENGGELAM DI PANTAI TANJUNG KAIT

Rian M Azhar1) , Andojo Wurjanto2), Nita Yuanita3)

1 Program Studi Magister Pengelolaan Sumber Daya Air - Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha No.10

Bandung 40132, e-mail :[email protected] 2 Kelompok Keahlian Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha

No.10 Bandung 40132, e-mail : [email protected] 3 Kelompok Keahlian Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha

No.10 Bandung 40132, e-mail : [email protected] Magister Pengelolaan Sumber Daya Air

Email :[email protected];Hp : 08156028813

ABSTRAK Penanganan erosi di pantai Tanjung Kait dengan menggunakan tipe pemecah gelombang tenggelam

menimbulkan proses sedimentasi di depan struktur. Sedimentasi yang terjadi dapat menimbulkan majunya garis

pantai, sehingga besarnya sedimentasi yang terjadi dapat mengurangi proses kerusakan pantai. Studi ini

mengambil kajian tentang sedimentasi yang terjadi di depan struktur tipe pemecah gelombang tenggelam. Proses

sedimentasi dieperkirakan karena adanya angkutan sedimen sejajar pantai. Dengan menggunakan perangkat

lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, Spectral Wave/SW, Sand Transport/ST. MIKE 21 modul

Hydrodynamic/HD, Spectral Wave/SW, Sand Transport/ST digunakan untuk memdelkan proses sedimentasi

yang terjadi setelah pemasangan struktur pengamanan pantai berupa pemecah gelombang tenggelam akibat

pengaruh arus dan gelombang yang terjadi di pantai Tanjung Kait. Kalibrasi hidrodinamika dilakukan dengan

membandingkan output dari model (arus dan elevasi muka air) dengan hasil pengamatan.

Skenario pemodelan melakukan running model selama pada saat pemasangan bulan Mei 2011, dibandingkan

dengan hasil monitoring yang dilakukan pada saat bulan Desember 2011. Sehingga hasil pemodelan menganalisa

pola sedimentasi yang terjadi akibat proses hidrodinamik dan gelombang di sekitar struktur pengamanan pantai

pemecah gelombang tenggelam.

Kata Kunci: Mike 21, model hidrodinamika,gelombang, transportasi sedimen, gelombang, pemecah gelombang

tenggelam, Tanjung Kait

ABSTRACT Erosion Handling on shore Tanjung Kait by using subemerge breakwater type generates sedimentation process in front of structure. Sedimentation that happened can generate changing coastline, until level of sedimentation that happened can lessen process of coast damage. This Study takes about sedimentation that happened in front of submerge breakwater type. Sedimentation process are predicted caused by longshore current transportation. By using software Mike 21 with module Hydrodynamic/HD, Spectral Wave/SW, Sand Transport/ST. MIKE 21 modules Hydrodynamic/HD, Spectral Wave/SW, Sand Transport/ST are used for modelling sedimentation process that happened after installation of beach protection structure have the shape of submerge breakwater type consequence of current influence and wave that happened on shore Tanjung Kait. Calibrate hydrodynamics is conducted by compare to output from model (current and water elevation) with perception result. Modeling Scenario conducted running model during when installation on Mei 2011, compared to monitoring result that conducted when on December 2011. Until result of pattern analysis modeling sedimentation that happened because of hydrodynamic process and wave around structure of billows beach protection submerge breakwater type. Keyword: Mike 21, hydrodynamics model ,wave, sediment transportation, submerge breakwater, Tanjung Kait

Page 2: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

2

1. PENDAHULUAN

Pantai adalah daerah pertemuan antara daratan dan lautan yang tersusun dari bermacam material yang antara lain

pasir-kerikil, lempung-lanau, bahkan batuan serta material-material lainnya. Perubahan garis pantai umumnya

disebabkan tidak saja oleh faktor alam tetapi juga akibat kegiatan manusia. Faktor alam diantaranya adalah

gelombang, arus, aksi angin, sedimentasi, sungai, kondisi tumbuhan pantai serta aktifitas tektonik dan vulkanik.

Sedangkan perubahan karena faktor manusia antara lain adalah kegiatan pembangunan pelabuhan,

pertambangan, pengerukan, perusakan vegetasi pantai, pertambakan, perlindungan pantai, reklamasi pantai, dan

kegiatan wisata pantai.

Wilayah Pesisir pantai Kabupaten Tangerang merupakan kawasan pesisir Utara Jawa bagian utara berhadapan

langsung dengan Laut Jawa. Sebagaimana daerah pantai di kawasan Pantai Utara Jawa lainnya, pesisir pantai di

Kabupaten Tangerang ini umumnya didominasi oleh pantai berlumpur dan sebagian pantai berpasir. Pantai

berpasir ini memberi peluang bagi pengembangan wisata pantai/wisata bahari seperti Pantai Tanjung Kait di

Desa Tanjung Anom Kecamatan Mauk yang karena keindahan hamparan pasirnya, telah menjadi tempat tujuan

wisata di Kabupaten Tangerang (lihat gambar 1 dan 2).

Eksploitasi dan pemanfaatan daerah pantai secara besar-besaran terhadap sumberdaya pesisir dan laut dalam

rangka pembangunan ekonomi yang dilakukan beberapa tahun yang lalu telah menyebabkan terjadinya

kerusakan lingkungan yang parah. Dampak negatif dari eksploitasi secara berlebihan dan tidak terarah tersebut

telah dapat dirasakan langsung oleh masyarakat desa pesisir dengan tergerusnya garis pantai (erosi/abrasi) dan

bertambah dangkalnya perairan pantai (sedimentasi/pengendapan). Di beberapa lokasi pantai, masalah erosi dan

abrasi ini telah mengancam dan merusak tempat wisata, daerah permukiman, tempat ibadah, areal pertambakan,

dan prasarana umum lainnya. Untuk menghindari kerusakan yang terus berlanjut pihak pemerintah dalam hal ini

BBWS Cidanau-Ciujung-Cidurian membuat pengamanan pantai berupa pemecah gelombang ambang

rendah/tenggelam. Pemecah gelombang tenggelam dibuat pada bulan Mei 2011 dengan menggunakan tipe

geotube berbahan geotekstil, struktur ini dipasang sejajar garis pantai sebanyak 3 buah dengan panjang 20 m,

pada kedalaman berkisar 1,3 m (berdasarkan MSL=0) dan dibuat bercelah dengan jarak antar struktur 5 m.

Pemasangan struktur ini pada lokasi yang terjadi permasalahan erosi yakni di pantai Tanjung Kait. Struktur ini

bertujuan selain untuk melindungi pantai dari hantaman energi gelombang juga berfungsi sebagai struktur yang

dapat menangkap sedimen agar dapat menambah maju garis pantai yang sebelum penanganan merupakan daerah

yang tererosi.

Gambar 1 Peta Lokasi Pantai Tanjung Kait (sumber : google earth)

Gambar 2 Lokasi Kajian yang berada bersebelahan dengan pelabuhan Tanjung Kait (sumber : google earth)

Page 3: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

3

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dimensi dan Derajat Submergensi PEGAR

2.1.1 Pemecah Gelombang Tenggelam

Adaptasi teknologi khususnya terhadap struktur pemecah gelombang lepas pantai telah menghasilkan struktur

pemecah gelombang lepas pantai tenggelam yang sekarang dikenal dengan LCB atau Low-Crested

Breakwaters.Beberapa literatur menyimak merebaknya penggunaan LCB di berbagai negara seperti USA, UK,

Jepang, dan Itali (Durgappa, 2008), bahkan di Jepang penggunaan LCB menjadi sangat popular dan lebih

banyak digunakan dari pada breakwaters konvensional (Pilarczyk, 2003). Keunggulan LCB antara lain mampu

mengurangi dampak estetika, lebih murah, sirkulasi air yang lebih baik yang memungkinkan meningkatnya

kualitas air dan produktivitas biologi, dan mengurangi efek hambatan terhadap angkutan sediment (Kularatne et

al, 2008).

Pengurangan energi gelombang yang mengenai pantai dapat dilakukan dengan pembuatan bangunan pemecah

gelombang sejajar pantai (offshore breakwaters). Pemecah gelombang ini menirukan prinsip perlindungan alami

oleh terumbu karang. Gelombang besar yang menghempas pantai ditahan dan dihancurkan sebelum garis pantai,

sehingga ketika mencapai garis pantai energi gelombang berkurang. Dengan berkurangnya energi gelombang di

daerah bayangan pemecah gelombang, maka transportasi sedimen di daerah tersebut akan berkurang dan akan

terjadi pengendapan seperti pada gambar 3.

Pemecah gelombang tenggelam dapat diklasifikasikan ke dalam 3 (tiga) kategori yaitu : dynamically stable reef

breakwater, statically stable low-crested breakwater dan statically stable submerged breakwater (van der Meer,

1991). Pemakaian pemecah gelombang tenggelam, termasuk submerged breakwater belakangan ini sudah

banyak dipakai (Pina, 1990). Submerged breakwater adalah pemecah gelombang tenggelam dengan elevasi awal

ambang terletak di bawah elevasi muka air diam (SWL). Pemecah gelombang ini mungkin tidak efektif pada saat

pasang. Untuk mendapatkan hasil yang efektif, pemecah gelombang ini sebaiknya dipasang pada lokasi dengan

pasang surut rendah. Fungsi utama dari pemecah gelombang tenggelam adalah meredam energi gelombang yang

datang ke pantai melalui mekanisme gelombang pecah, disipasi, gesekan, dan refleksi gelombang.

Gambar 3 Pemecah gelombang dan garis pantai yang terbentuk (Sumber : Durgappa (2008))

Perancangan pemecah gelombang tenggelam berarti menentukan tinggi gelombang transmisi dan refleksi yang

diharapkan masih melewati puncak pemecah gelombang (lihat gambar 4). Gelombang transmisi dapat

disebabkan oleh gelombang overtopping dan run-up yang melewati struktur. Keadaan ini dapat dipengaruhi oleh

berbagai faktor antara lain lebar puncak struktur, kedalaman air di kaki struktur, kemiringan sisi bangunan,

porositas dan diameter nominal dari unit lapis lindung. Apabila struktur pemecah gelombang permeabel,

transmisi gelombang juga disebabkan oleh penetrasi gelombang melalui pori-pori struktur. Proses perubahan

garis pantai secara teori dapat dilihat pada gambar 5.

Gambar 4 Pemecah Gelombang Tenggelam (Submerged Breakwater)

Breakwater

gelombang

erosi

tombolo

Garis pantai asal

salient salient

gap

gap

Page 4: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

4

Gambar 5 Kondisi pola arus yang terjadi disekitar lokasi pemecah gelombang tenggelam (Sumber : Caseres,

dkk 2005)

Refleksi gelombang adalah proses transfer energi dari satu arah ke arah lain ketika gelombang datang

diintersepsi oleh suatu penghalang. Sebagian atau seluruh energi gelombang datang kemungkinan akan

direfleksikan kembali ke arah laut oleh penghalang tersebut. Besarnya gelombang yang direfleksikan sangat

tergantung dari kedalaman air di kaki struktur (Ahrens 1987, Van der Meer 1991), sedangkan kemiringan sisi

struktur tidak begitu besar pengaruhnya (Datattri et al., 1978).

Dari beberapa hasil penelitian terdahulu dapat disimpulkan elevasi muka air dan tinggi gelombang rencana

merupakan faktor penentu dalam perencanaan pemecah gelombang. Kinerja suatu pemecah gelombang pada

umumnya dihubungkan dengan stabilitas struktur terhadap gaya-gaya gelombang.

Perencanaan suatu pemecah gelombang adalah menentukan berat unit lapis lindung yang tahan terhadap

gelombang rencana. Stabilitas pemecah gelombang dipengaruhi oleh dua faktor yaitu kondisi lingkungan pantai

dan karakter fisik struktur. Faktor lingkungan pantai antara lain tinggi gelombang (Hs), periode gelombang (Ts),

durasi (jumlah) gelombang, arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur antara lain

diameter nominal unit lapis lindung, bentuk dan kekasaran lapis lindung, kemiringan lereng, lebar puncak

struktur, tinggi struktur dan permeabilitas inti. Faktor lain yang juga mempengaruhi tingkat stabilitas struktur

tumpukan batu adalah metode penempatan lapis lindung.

2.1.2 Transmisi dan Transformasi Gelombang

Respon garis pantai terhadap keberadaan pemecah gelombang dikendalikan oleh sedikitnya 14 variabel (Hanson

and Kraus, 1991) delapan diantaranya adalah variabel yang sangat berperan yaitu (1) jarak dari pantai; (2)

panjang struktur; (3) karakteristik transmisi dari struktur; (4) kemiringan dasar pantai; (5) tinggi gelombang; (6)

periode gelombang; (7) orientasi sudut dari struktur; dan (8) arah gelombang dominan.

Analisis transformasi gelombang pada pemecah gelombang dilakukan dengan mempertimbangkan berbagai

variabel non-dimensional dalam bentuk grafik. Proses transmisi gelombang didefinisikan sebagai Kt, yaitu rasio

antara tinggi gelombang transmisi (Ht) dan tinggi gelombang datang (Hi). Gelombang refleksi didefinisikan

sebagai Kr, yaitu rasio antara tinggi gelombang refleksi (Hr) dan tinggi gelombang datang (Hi).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien transmisi tergantung dari tinggi relative pemecah gelombang

(hc/Hi) dan kecuraman gelombang (wave steepness, sp). Efek tinggi gelombang datang, kemiringan sisi struktur,

dan lebar puncak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya transmisi gelombang.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur dengan sisi lebih curam (sudut lebih besar), melewatkan

gelombang lebih besar dibandingkan dengan sisi yang lebih landai, baik untuk kondisi puncak tenggelam

maupun tidak. Secara fisik perbedaan ini dapat dijelaskan dengan efek gesekan dasar. Energi gelombang yang

berjalan sepanjang slope akan terdisipasi melalui gesekan permukaan. Sisi yang landai mempunyai panjang yang

lebih besar dibandingkan dengan sisi tegak, sehingga energi gelombang akan terdisipasi lebih besar yang

menyebabkan trasnmisi gelombang menjadi lebih kecil.

Refleksi gelombang juga sangat dipengaruhi oleh tinggi relatif pemecah gelombang (hc/Hi) dan periode

gelombang. Parameter surf merupakan ratio antara kemiringan sisi struktur (slope) dengan tinggi dan periode

gelombang. Trend data memperlihatkan bahwa refleksi gelombang meningkat secara signifikan dengan

bertambah besarnya nilai .

Page 5: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

5

Tingkat kerusakan pemecah gelombang yang dikenai oleh berbagai jenis gelombang sangat tergantung dari

tinggi gelombang datang. Kombinasi antara tekanan, drag, gaya angkat berpotensi untuk mengangkat unit lapis

lindung dari tempatnya semula dan memindahkan ke tempat lain. Parameter lain yang mempengaruhi stabilitas

struktur antara lain kedalaman air dan bentuk geometri bangunan.

2.2 Mike 21

Mike 21 adalah suatu perangkat lunak rekayasa profesional yang berisi sistem pemodelan yang komprehensif

untuk program komputer untuk 2D free-surface flows. Mike 21 dapat diaplikasikan untuk simulasi hidrolika dan

fenomena terkait di sungai, danau, estuari, teluk, pantai dan laut.Program ini dikembangkan oleh DHI Water

&Environment. Mike 21 terdiri dari beberapa modul, diantaranya adalah sebagai berikut :

2.2.1 Hydrodinamic (HD) Modul

Mike 21 hydrodynamic (HD) module adalah model matematik untuk menghitung perilaku hidrodinamika air

terhadap berbagai macam fungsi gaya, misalnya kondisi angin tertentu dan muka air yang sudah ditentukan di

open model boundaries.Hydrodynamic module mensimulasi perbedaan muka air dan arus dalam menghadapi

berbagai fungsi gaya di danau, estuari dan pantai. Efek dan fasilitasi yang termasuk di dalamnya yaitu:

bottom shear stress

wind shear stress

barometric pressure gradients

Coriolis force

momentum dispersion

sources and sinks

evaporation

flooding and drying

wave radiation stresses

Modul yang akan digunakan pada tesis ini dan persamaan pengaturnya dijelaskan berikut ini :

Model hidrodinamik dalam Mike 21 HD adalah sistem model numerik umum untuk muka air dan aliran di

estuari, teluk dan pantai.Model ini mensimulasi aliran dua dimensi tidak langgeng dalam fluida satu lapisan

(secara vertikal homogen). Persamaan berikut, konservasi massa dan momentum, menggambarkan aliran dan

perbedaan muka air: 𝜕𝜁

𝜕𝑡+

𝜕𝑝

𝜕𝑥+

𝜕𝑞

𝜕𝑦=

𝜕𝑑

𝜕𝑡 (1)

𝜕𝑝

𝜕𝑡+

𝜕

𝜕𝑥 𝑝2

𝑕 +

𝜕

𝜕𝑦 𝑝𝑞

𝑕 + 𝑔𝑕

𝜕𝜁

𝜕𝑥+

𝑔𝑝 𝑝2 + 𝑞2

𝐶2 ∙ 𝑕2−

1

𝜌𝑤

𝜕

𝜕𝑥 𝑕𝜏𝑥𝑥 +

𝜕

𝜕𝑦 𝑕𝜏𝑥𝑦

−Ωq − fVVx +𝑕

𝜌𝑤

𝜕

𝜕𝑥 𝑝𝑎 = 0 (2)

𝜕𝑞

𝜕𝑡+

𝜕

𝜕𝑦 𝑞2

𝑕 +

𝜕

𝜕𝑥 𝑝𝑞

𝑕 + 𝑔𝑕

𝜕𝜁

𝜕𝑦+

𝑔𝑝 𝑝2 + 𝑞2

𝐶2 ∙ 𝑕2−

1

𝜌𝑤

𝜕

𝜕𝑦 𝑕𝜏𝑦𝑦 +

𝜕

𝜕𝑥 𝑕𝜏𝑥𝑦

−Ωp − fVVy +𝑕

𝜌𝑤

𝜕

𝜕𝑥𝑦 𝑝𝑎 = 0 (3)

Dimana:

𝑕 𝑥, 𝑦, 𝑡 = kedalaman air (=ζ – d, m)

𝑑 𝑥, 𝑦, 𝑡 = kedalaman air dalam berbagai waktu (m)

𝜁 𝑥, 𝑦, 𝑡 = elevasi permukaan (m)

𝑝, 𝑞 𝑥, 𝑦, 𝑡 = flux density dalam arah x dan y (m3/s/m) = (uh,vh); (u,v) = depth averaged velocity dalam

arah x dan y

𝐶 𝑥, 𝑦 = tahanan Chezy (m½/s)

𝑔 = kecepatan gravitasi (m/s2)

𝑓(𝑉) = faktor gesekan angin

𝑉, 𝑉𝑥 , 𝑉𝑦 𝑥, 𝑦, 𝑡 = kecepatan angin dalam arah x dan y (m/s)

Ω 𝑥, 𝑦 = parameter Coriolis (s-1

)

𝑝𝑎 𝑥, 𝑦, 𝑡 = tekanan atmosfer (kg/m/s2)

𝜌𝑤 = berat jenis air (kg/m3)

𝑥, 𝑦 = koordinat ruang (m)

𝑡 = waktu (s)

𝜏𝑥𝑥 , 𝜏𝑥𝑦 , 𝜏𝑦𝑦 = komponen effective shear stress

Page 6: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

6

2.2.2 Spectral Wave (SW) Modul

MIKE 21 SW mensimulasi pembangkitan, kehilangan energi dan transmisi wind-generated waves dan swell di

pantai dan lepas pantai. MIKE 21 SW menggunakan dua persamaan yang berbeda:

Formulasi directional decoupled parametric

Formulasi fully spectral

Formulasi directional decoupled parametric didasarkan pada parameterisasi persamaan pergerakan kekekalan

gelombang. Parameterisasi dibuat dalam domain frekuensi dengan memperkenalkan momen ke-0 dan ke-1 dari

spektrum pergerakan gelombang sebagai variabelyang bergantung mengikuti Holthuijsen (1989). Pendekatan

yang sama digunakan dalam MIKE 21 NSW Nearshore Spectral Wind-Wave Module.

Formulasi fully spectral didasarkan pada persamaan pergerakan kekekalan gelombang, seperti yang dijelaskan di

Komen et al. (1994) dan Young (1999), dimana spektrum directional-frequency wave action adalah variabel

yang bergantung. MIKE 21 SW memasukkan fenomena fisik berikut:

Pembangkitan gelombang akibat angin

Interaksi non-linear wave-wave

Disipasi disebabkan oleh white-capping

Disipasi disebabkan oleh bottom friction

Disipasi disebabkan oleh depth-induced wave breaking

Refraksi dan shoalingdisebabkan oleh perbedaan kedalaman

Interaksi arus-gelombang

Efek dari waktu-kedalaman yang berbeda-beda dan flooding and drying

Diskritisasi persamaan pengatur dalam domain geographical and spectral dilakukan menggunakan metoda cell-

centered finite volume. Dalam domain geographical, digunakan teknik unstructured mesh. Integrasi waktu

dilakukan mengggunakan pendekatan fractional step dimana metoda multi-sequence explicitditerapkan untuk

propagasi aksi gelombang. MIKE 21 SW digunakan untuk perhitungan gelombang di lepas pantai dan pantai

dalam mode hindcast dan forecast.

Aplikasi utamanya adalah desain struktur lepas pantai, pantai dan pelabuhan dimana perhitungan beban

gelombang yang akurat sangat penting untuk mendapatkan desain struktur yang aman dan ekonomis.Data hasil

pengukuran dalam perioda yang cukup lama sering tidak tersedia untuk estimasi keadaan laut ekstrim yang

cukup akurat. Dalam kasus ini data hasil pengukuran dapat ditambahkan dengan data hindcast melalui simulasi

kondisi gelombang selama historical storms menggunakan MIKE 21 SW.

MIKE 21 SW dapat digunakan untuk prediksi gelombang dan analisa dalam skala regional dan skala

lokal.MIKE 21 SW juga digunakan dalam hubungannya dengan perhitungan transportasi sedimen, yang mana

sebagian besar ditentukan oleh kondisi gelombang dan wave-induced currents. Wave-induced current

disebabkan oleh gradien radiation stresses yang terjadi di surf zone. MIKE 21 SW dapat digunakan untuk

menghitung kondisi gelombang dan radiation stresses. Dalam modul ini, persamaan pengaturnya adalah

persamaan keseimbangan gaya gelombang baik dalam koordinat kartesian maupun spherical yang dirumuskan

oleh Komen et al. (1994) dan Young (1999).

Koordinat kartesian 𝜕𝑁

𝜕𝑡+ ∇ ∙ 𝑣 𝑁 =

𝑆

𝜎 (4)

Dimana:

𝑁 𝑥 , 𝜎, 𝜃, 𝑡 = rapat gaya

𝑡 = waktu

𝑥 𝑥, 𝑦 = koordinat Cartesian

𝑣 𝑐𝑥 , 𝑐𝑦 , 𝑐𝜎 , 𝑐𝜃 = kecepatan propagasi grup gelombang empat dimensi

𝑆 = source

Koordinat spherical

𝑁 = 𝑁𝑅2 cos 𝜙 =𝐸𝑅2 cos 𝜙

𝜎 (5)

Dimana:

𝑁 𝑥 , 𝜎, 𝜃, 𝑡 = rapat gaya

𝑥 𝜙, 𝜆 = koordinat spherical, dimana 𝜙 = latitude dan 𝜆 = longitude

𝐸 = rapat energi normal

𝑅 = jari-jari bumi

Dalam koordinat polar persamaan keseimbangan gaya gelombang dapat ditulis sebagai berikut: 𝜕𝑁

𝜕𝑡+

𝜕

𝜕𝜙𝑐𝜙𝑁 +

𝜕

𝜕𝜆𝑐𝜆𝑁 +

𝜕

𝜕𝜎𝑐𝜎𝑁 +

𝜕

𝜕𝜃𝑐𝜃𝑁 =

𝑆

𝜎 (6)

Page 7: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

7

Dimana:

𝑆 𝑥 , 𝜎, 𝜃, 𝑡 = 𝑆𝑅2 = total source dan sink function (7)

Energi source, S, menunjukkan superposisi source function dari berbagai macam fenomena fisik.

𝑆 = 𝑆𝑖𝑛 + 𝑆𝑛𝑙 + 𝑆𝑑𝑠 + 𝑆𝑏𝑜𝑡 + 𝑆𝑠𝑢𝑟𝑓 (8)

Dimana:

𝑆𝑖𝑛 = pembentukan energi oleh angin

𝑆𝑛𝑙 = transfer energi gelombang akibat non linear wave-wave interaction

𝑆𝑑𝑠 = disipasi energi gelombang akibat whitecapping

𝑆𝑏𝑜𝑡 = disipasi akibat bottom friction

𝑆𝑠𝑢𝑟𝑓 = disipasi energi gelombang akibat depth-induced breaking

Untuk mengetahui koefisien transmisi gelombang yang terjadi pada saat kondisi gelombang transmisi setelah

melewati struktur menggunakan persamaan sebagai berikut :

𝐾𝑜𝑒𝑓. 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑠𝑖 𝐺𝑒𝑙𝑜𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔(𝐾𝑇) =𝐻𝑇

𝐻𝐼∗ 100% (9)

Dimana :

HT = Tinggi gelombang transmisi (setelah melewati struktur)

Hi = Tinggi Gelombang datang (sebelum struktur)

2.2.3 Sand Transport (ST) Modul

Modul Sand Transport (ST) merupakan aplikasi model dari angkutan sedimen non kehesif. MIKE 21 Flow

Model FM adalah satu sistem modeling berbasis pada satu pendekatan mesh fleksibel.Dikembangkan untuk

aplikasi di dalam oceanographic, rekayasa pantai dan alam lingkungan muara sungai.

Sand Transport Module menghitung hasil dari pergerakan material non kohesif berdasarkan kondisi aliran di

dalam modul hidrodinamik serta kondisi gelombang dari perhitungan gelombang (modul spectral wave).

Pendekatan formula yang digunakan dalam sediment transport di modul ini adalah Engelund-Hansen model,

Van-Rijn model, Engelund-Fredsøe model, serta Meyer-Peter-Müller model. Formula yang digunakan tersebut

memadukan antara pengaruh arus dan gelombang dalam pergerakan sedimen.

Persamaan pengatur yang digunakan dalam modul ini adalah sebagai berikut :

𝜕𝑧

𝜕𝑡=

𝑧 1+𝑎−𝑒𝑧

𝑒𝑧 𝑧−1 +1

1

𝑈0

𝑑𝑈0

𝑑𝑡+

30𝐾

𝑘

𝐾2𝑈02+𝑧2𝑈𝑓0

2 +2𝐾𝑧𝑈𝑓0𝑈0𝑐𝑜𝑠𝛾

𝑒𝑧 𝑧−1 +1 (10)

Dimana : K = Konstanta Von Karman

t = waktu

z = parameter tebal boundary layer

U0 = kecepatan orbit dasar gelombang terdekat

Uf0 = kecepatan geser arus dalam lapisan batas gelombang

= sudut antara arus dan gelombang

k = kekasaran dasar permukaan 2.5 d50 untuk lapisan plane bed

dan 2.5 d50 + kR untuk ripple covered bed

d50 = rata ukuran diammeter

kR = ripple yang berkaitan dengan kekasaran

Beberapa item output yang dihasilkan dari Modul Sand Transport (ST) ini adalah :

Total load, x-component

Total load, y-component

Rate of bed level change

Bed level change

Bed level

2.3 Akurasi Simulasi Model

Akurasi dilakukan untuk mengetahui besarnya penyimpangan yang terjadi antara data dari hasil pengukuran di

lapangan dengan data hasil simulasi model.

Setelah diketahui besarnya penyimpangan maka model dikalibrasi untuk menyesuaikan dengan data hasil

pengukuran tersebut. Metode kalibrasi yang dilakukan pada studi ini adalah root mean square error (RMSE)

dan persentase kesalahan

Page 8: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

8

2.3.1 Root Mean Square Error (RMSE)

Definis RMSE :

𝑅𝑀𝑆𝐸 = 1

𝑁 𝑋 𝑖 − 𝑋𝑖

2𝑁𝑖=1 (11)

Dimana:

𝑅𝑀𝑆𝐸 = Akar dari rata – rata kuadrat kesalahan

𝑋 𝑖 = Hasil pemodelan

𝑋𝑖 = Data lapangan

N = Jumlah data

2.3.2 Persentase Kesalahan

Definis error :

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =1

𝑁

𝑋 𝑖−𝑋𝑖

𝑇𝑃 𝑁

𝑖=1 ∗ 100% (12)

Dimana:

𝑋 𝑖 = Hasil pemodelan

𝑋𝑖 = Data lapangan

TP = Tunggang pasang, rentang besar hasil observasi yaitu selisih antara nilai terbesar dan terkecil

N = Jumlah data

Penyimpangan pada model yang baik adalah mendekati nol persen (lihat gambar 6).

Gambar 6 Ilustrasi dari formulasi akurasi pemodelan

3. METODOLOGI

3.1 Diagram Alir Pemodelan

Proses pemodelan dimulai dengan pengumpulan data-data yang diperlukan dalam pemodelan. Data-data tersebut

disiapkan untuk digunakan sebagai input pemodelan. Untuk data kondisi bathimetri digunakan data dari

DISHIDROS berupa peta laut yang sudah dilakukan digitasi terlebih dahulu dan data bathimetri hasil

pengukuran. Setelah itu dilakukan pengaturan konfigurasi model yaitu penyusunan mesh dan batimetri

pemodelan.

Tahap selanjutnya adalah persiapan input data hydrodynamic module untuk domain besar (global) dan spectral

wave module menggunakan domain sedang (medium). Data yang disiapkan untuk hydrodynamic module adalah

syarat-syarat batas yang berupa data pasang surut dari data NAOTIDE. Sedangkan untuk spectral wave module

disiapkan data-data tinggi dan perioda gelombang signifikan hasil analisa hindcasting, juga output HD domain

besar berupa elevasi muka air untuk dijadikan input di modul SW. Namun sebelum digunakan untuk modul SW

dan HD domain kecil (detail), hasil HD domain besar harus dilakukan kalibrasi terlebih dahulu dengan

menggunakan data pasang surut dan arus yang telah disiapkan untuk proses kalibrasi. Setelah melakukan proses

kalibrasi maka proses pemodelan dapat masuk ke tahap berikutnya yakni pemodelan modul SW domain sedang

dan HD domain kecil.

Setelah didapatkan hasil model HD domain kecil dan SW domain sedang maka tahap selanjutnya melakukan

verifikasi dengan data pengukuran pasut di lokasi kajian dan melakukan analisa sementara hasil dari SW domain

sedang dan HD domain kecil.

ix̂

ix

Page 9: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

9

Kemudian tahap selanjutnya adalah melakukan proses pemodelan sedimen ST dengan menggunakan domain

kecil. Diagram alir pemodelan dapat dilihat pada gambar 7 berikut di bawah ini :

Gambar 7 Diagram alir pemodelan

3.2 Kompilasi Data

Data yang digunakan untuk pemodelan Mike 21 seperti peta topografi, peta bathimetri, peta laut, data pasang

surut, dan data lainnya diperoleh dari berbagai sumber. Berikut merupakan data-data yang digunakan untuk

pemodelan Mike 21, seperti pada tabel 1 di bawah ini :

Tabel 1 Data-data yang diperoleh dan digunakan dalam pemodelan Mike 21

3.3 Penyusunan Mesh dan Bathimetri Pemodelan

Penyusunan mesh adalah pekerjaan yang penting dalam proses pemodelan. Penyusunan mesh pada pemodelan

ini berdasarkan flexible mesh dengan menggunakan mesh generator dari MIKE 21 (gambar 4.2). Mesh file

menggabungkan kedalaman perairan dengan posisi geografi yang berbeda dan berisi informasi-informasi sebagai

berikut, yaitu:

1. Computational grid

2. Kedalaman perairan

3. Boundary information

Tahap-tahap dalam pembentukan mesh ini adalah sebagai berikut:

- Mengimpor batas-batas model

- Mengedit batas daratan

- Spesifikasi batas-batas

- Pembentukan mesh

Page 10: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

10

- Memperhalus batas-batas daratan

- Interpolasi batimetri terhadap mesh

- Memperhalus mesh

Pada gambar 8 berikut di bawah adalah mesh domain besar (global), domain sedang (medium), dan domain kecil

(detail).

Gambar 8 Mesh pemodelan domain besar (kiri), domain sedang (tengah) dan domain kecil (kanan)

3.4 Waktu Simulasi

Waktu simulasi yang digunakan untuk HD domain besar dan SW menggunakan 15 (lima belas) bulan dengan

time step interval yang digunakan 3600 detik dengan jumlah time step sebanyak 10965. Sedangkan untuk HD

domain kecil dan ST menggunakan 2 (dua) bulan dengan time step interval yang digunakan 3600 detik dengan

jumlah time step sebanyak 1465.

3.5 Syarat Batas

Untuk domain besar terdapat 5 syarat batas, sedangkan untuk domain sedang dan kecil terdapat 3 syarat batas.

Gambar pada masing-masing kondisi syarat batas dapat dilihat pada gambar 9 berikut :

Gambar 9 Syarat batas pemodelan domain besar (kiri), domain sedang (tengah) dan domain kecil (kanan)

4. SIMULASI PEMODELAN

4.1 Kalibrasi Pasang Surut

4.1.1 Domain Besar

Kalibrasi pasang surut dilakukan untuk mendapatkan model yang sesuai dengan kondisi lapangan yaitu untuk

domain desar dengan cara membandingkan data pasang surut hasil simulasi modul HD dengan data pasang surut

stasiun pengamatan yang terdekat. Dalam hal ini penulis mengambil 3 lokasi stasiun pengamatan yang

digunakan sebagai proses kalibrasi untuk domain besar, lokasi tersebut adalah :

1 Stasiun Bakauheni

2 Stasiun Suralaya

3 Stasiun Tanjung Priok

Ketiga lokasi tersebut menggunakan data pasang surut pada bulan Oktober 2010, lokasi ketiga stasiun dapat

dilihat pada gambar 10 berikut :

Page 11: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

11

Gambar 10 Lokasi stasiun pengamatan untuk proses kalibrasi

Dari hasil percobaan simulasi dengan berbagai nilai chezy number lalu dilakukan proses kalibrasi untuk

mendapatkan nilai/hasil yang paling mendekati dengan data hasil pengamatan pada stasiun yang dipilih, hasil

rekapitulasi proses kalibrasi dapat dilihat pada tabel 2 berikut :

Tabel 2 Hasil rekapitulasi kalibrasi modul HD domain besar

Dari hasil tersebut dipilih nilai chezy number = 30, hal tersebut dikarenakan nilai minimal yang tertera dalam

manual mike untuk perubahan nilai chezy ini berkisar 30-50, sehingga nilai di bawah 30 tidak digunakan. Hasil

dari kalibrasi dengan 3 stasiun pengamatan di atas dapat dilihat pada gambar 11 sampai dengan 13.

Gambar 11 Grafik kalibrasi pasang surut di stasiun Bakauheni

Gambar 12 Grafik kalibrasi pasang surut di stasiun Suralaya

Page 12: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

12

Gambar 13 Grafik kalibrasi pasang surut di stasiun Tanjung Priok

4.1.2 Domain Kecil

Untuk domain kecil digunakan utnuk memverifikasi data hasil pengukuran dengan hasil simulasi HD untuk

domain detail (lihat gambar 14). Dari hasil simulasi diperoleh nilai error = 6,2% dan RMSE = 0,072. Dari proses

tersebut dapat dilihat hasil sebagai berikut :

Gambar 14 Grafik kalibrasi pasang surut di lokasi kajian

4.2 Kalibrasi Arus

4.2.1 Domain Besar

Dalam proses kalibrasi domain besar dilakukan dengan membandingkan data hasil simulasi dengan data

pengukuran yang dilakukan di pantai Pasir Putih, Anyer pada bulan Oktober 2010 (lihat gambar 15 dan 16).

Perbandingan tersebut dengan menggunakan berbagai nilai chezy, diperoleh gambar sebagai berikut :

Gambar 15 Grafik kalibrasi arus di lokasi pantai Pasir Putih, Anyer

Gambar 16 Diagram kalibrasi arus di lokasi pantai Pasir Putih, Anyer

Dari hasil simulasi diperoleh nilai prosesntase error sebesar 17,062 % dan RMSE = 0,118.

Page 13: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

13

4.2.2 Domain Kecil

Untuk domain kecil dilakukan dengan membandingkan data arus hasil simulasi dengan data arus hasil

pengukuran di lokasi kajian. Pada gambar 17 berikut di bawah dapat dilihat hasil diagram arus di lokasi kajian.

Gambar 17 Diagram kalibrasi arus di lokasi kajian

4.3 Analisa Pasang Surut dan Arus

4.3.1 Kondisi Domain Besar

1. Kondisi Pasang Tinggi

Pada saat kondisi pasang tinggi pergerakan air menuju ke perairan Selat Sunda dan sebagian kecil

menuju ke arah tenggara, sehingga pada perairan Selat Sunda menyebabkan kondisi kecepatan arus

yang cukup tinggi berkisar 0,3 -0,4 m/detik (lihat gambar 18).

Gambar 18 Kondisi elevasi muka air dan arus pada saat kondisi pasang tinggi

2. Kondisi Menuju Surut

Pada saat kondisi menuju surut terlihat pergerakan arus menjadi semakin cepat, dari utara jawa bagian

barat arus menjadi terbagi dua menuju arah tenggara dan barat daya (lihat gambar 19).

Gambar 19 Kondisi elevasi muka air dan arus pada saat kondisi menuju surut

Page 14: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

14

3. Kondisi Surut Rendah

Pada saat kondisi surut rendah air bergerak dari perairan Selat Sunda dan Jawa bagian tengah menuju

ke utara Jawa bagian barat (lihat gambar 20).

Gambar 20 Kondisi elevasi muka air dan arus pada saat kondisi surut rendah

4. Kondisi Menuju Pasang

Pergerakan arus pada saat menuju pasang dari bagian utara dan Timur Jawa bergerak menuju perairan

Selat Sunda, kecepatan disekitar peraiaran Selat Sunda lebih kecil di bandingkan pada saat 3 kondisi

diatas (lihat gambar 21).

Gambar 21 Kondisi elevasi muka air dan arus pada saat kondisi menuju pasang

4.3.2 Kondisi Domain Kecil

Dari hasil analisa HD untuk kondisi domain kecil terlihat pada saat pasang tinggi struktur tidak nampak namun

kondisi pergerakan arus disekitar struktur pemecah gelombang tenggelam terjadi pola yang berbeda terlihat

pergerakan arus disekitar struktur (lihat gambar 22 dan gambar 23).

Gambar 22 Kondisi elevasi muka air (kiri) dan arus (kanan) pada saat kondisi pasang tinggi

Page 15: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

15

Gambar 22 Kondisi elevasi muka air (kiri) dan arus (kanan) pada saat kondisi surut rendah

Pada saat kondisi surut rendah struktur mulai terlihat, jika melihat dari pergerakan hasil simulasi pada saat

kondisi pasang dan kondisi surut terlihat pergerakan arus saat pasang menuju ke sebelah barat laut sedangkan

pada saat surut menuju ke sebelah tenggara, sehingga dapat disimpulkan bahwa arus dominan yang terjadi hanya

bergerak dari arah barat laut menuju tenggara atau sebaliknya.

4.4 Analisa Gelombang

4.4.1 Transmisi Gelombang

Grafik transmisi gelombang hasil simulasi dengan kondisi sebelum dan sesudah struktur pada saat musim barat

dan timur. Dengan menggunakan persamaan :

𝐾𝑜𝑒𝑓. 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑠𝑖 𝐺𝑒𝑙𝑜𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔(𝐾𝑇) =𝐻𝑇

𝐻𝐼∗ 100%

Diperoleh hasil sebagai berikut :

Koefisen transmisi gelombang pada titik 1 dan 2 = 78 %

Koefisen transmisi gelombang pada titik 3 dan 4 = 75 %

Koefisen transmisi gelombang pada titik 5 dan 6 = 77 %

Untuk kondisi grafik pada saat musim timur dapat dilihat pada gambar 23 sampai dengan 25 berikut :

Gambar 23 Kondisi tranformasi gelombang hasil simulasi saat musim timur pada titik 1 dan 2

Gambar 24 Kondisi tranformasi gelombang hasil simulasi saat musim timur pada titik 3 dan 4

Page 16: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

16

Gambar 25 Kondisi tranformasi gelombang hasil simulasi saat musim timur pada titik 5 dan 6

Pada saat musim barat diperoleh hasil sebagai berikut :

Koefisen transmisi gelombang pada titik 1 dan 2 = 65 %

Koefisen transmisi gelombang pada titik 3 dan 4 = 62 %

Koefisen transmisi gelombang pada titik 5 dan 6 = 64 %

Untuk kondisi grafik pada saat musim timur dapat dilihat pada gambar 26 sampai dengan 28, berikut :

Gambar 26 Kondisi tranformasi gelombang hasil simulasi saat musim barat pada titik 1 dan 2

Gambar 27 Kondisi tranformasi gelombang hasil simulasi saat musim barat pada titik 3 dan 4

Gambar 28 Kondisi tranformasi gelombang hasil simulasi saat musim barat pada titik 5 dan 6

4.5 Analisa Transportasi Sedimen

Dari hasil simulasi pemodelan numerik untuk modul sand transport (ST) dapat dilihat pada gambar 29 dan 30,

berikut di bawah ini :

Page 17: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

17

Gambar 29 Kondisi pada saat awal simulasi (kiri) dan akhir simulasi selama 2 bulan Mei-Juni 2011 (kanan)

Sedangkan jika melihat kondisi hasil monitoring yang dilakukan pada bulan Desember 2011 (lihat gambar 30),

terlihat terdapat perbedaan pola sedimentasi yang terjadi.

Gambar 30 Kondisi pada saat monitoring yang dilakukan pada bulan Desember 2011

Selanjutnya untuk mengamati perubahan sedimentasi di lokasi kajian dilakukan dengan membuat beberapa

potongan melintang pantai. Gambar potongan melintang yang digunakan dapat dilihat pada gambar 31, berikut

di bawah ini :

Gambar 31 Potongan melintang pengamatan perubahan kedalaman

1. Potongan I-I

Laju perubahan sedimentasi dan arus pada potongan I-I dapat dilihat pada gambar 32 dan 33.

Page 18: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

18

Gambar 32 Perubahan kedalaman (bed level change) di potongan I-I

Gambar 33 Kondisi perubahan arus (modul HD) yang ada di potongan I-I

Laju perubahan sedimentasi pada potongan I-I terlihat kondisi pada awal pada saat simulasi jika dibandingkan

dengan akhir simulasi terjadi perubahan kedalaman dan menunjukan pola sedimentasi terutama pada daerah di

tengah-tengah antara garis pantai dan lokasi pemecah gelombang berada dan erosi pada jarak 60 m dari garis

pantai. Sedangkan jika membandingkan kondisi laju sedimentasi hasil monitring menunjukan trend yang tidak

sama. Hal ini mungkin disebabkan karena data pembanding hasil monitoring tidak diperoleh pada bulan Juni

2011, sehingga hanya diambil rata-rata perubahan yang diambil dari asumsi.

Namun jika melihat kondisi arus yang diambil pada dua kondisi yang berbeda yakni sebelum dilakukan

pemasangan struktur dan sesudah dilakukan pemasangan struktur tidak menunjukan perubahan yang signifikan.

2. Potongan II-II

Laju perubahan sedimentasi dan arus pada potongan II-II dapat dilihat pada gambar 34 sampai dengan

36.

Gambar 34 Perubahan kedalaman (bed level change) di potongan II-II

Page 19: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

19

Gambar 35 Kondisi perubahan arus (modul HD) yang ada di potongan II-II

Gambar 36 Kondisi perubahan arus (modul ST) yang ada di potongan II-II

3. Potongan III-III

Laju perubahan sedimentasi dan arus pada potongan III-III dapat dilihat pada gambar 37 dan 39.

Gambar 37 Perubahan kedalaman (bed level change) di potongan III-III

Page 20: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

20

Gambar 38 Kondisi perubahan arus (modul HD) yang ada di potongan III-III

Gambar 39 Kondisi perubahan arus (modul ST) yang ada di potongan III-III

4. Potongan IV-IV

Laju perubahan sedimentasi dan arus pada potongan IV-IVdapat dilihat pada gambar 40 dan 42.

Gambar 40 Perubahan kedalaman (bed level change) di potongan IV-IV

Page 21: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

21

Gambar 41 Kondisi perubahan arus (modul HD) yang ada di potongan IV-IV

Gambar 42 Kondisi perubahan arus (modul ST) yang ada di potongan IV-IV

5. Potongan V-V

Laju perubahan sedimentasi dan arus pada potongan V-V dapat dilihat pada gambar 43 dan 44.

Gambar 43 Perubahan kedalaman (bed level change) di potongan V-V

Page 22: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

22

Gambar 44 Kondisi perubahan arus (modul HD) yang ada di potongan V-V

Jika melihat kondisi pada potongan II-II, III-III, dan IV-IV pada saat awal simulasi dengan akhir simulasi terlihat

terjadi pengendapan sedimentasi pada bagian tengah-tengah jarak antara garis pantai dengan struktur pemecah

gelombang namun semakin mengecil, sedangkan jika kita melihat pada potongan V-V terjadi sedimentasi di

bagian tengahnya dan erosi pada jarak 55 m dari garis pantai.

Hal ini terjadi akibat pengaruh dari struktur pemecah gelombang yang membentuk proses salien dan pada bagian

kiri dan kanan terjadi proses erosi. Proses sedimentasi ini terjadi akibat peredaman energi gelombang yang

datang oleh struktur pemecah gelombang yang membawa partikel-partikel pasir, sehingga pada saat transmisi

energi gelombang di belakang struktur semakin mengecil dan akhirnya dapat mengendapkan partikel-partikel

pasir dan membentuk salien. Sedangkan pada bagian kiri dan kanan salien terjadi erosi akibat proses difraksi

gelombang yang masuk menuju garis pantai dan membawa pasir mengendap di daerah endapan (salien).

Sedangkan jika kita melihat kondisi arus di belakang struktur pada potongan II-II, III-III dan IV-IV terlihat

perubahan kecepatan arus (modul HD) pada saat setelah pemasangan struktur (after) semula 0,033 – 0,039

m/detik, menjadi (modul ST) 0,075 – 0,077 m/detik (lihat tabel 3 ). Hal ini menandakan bahwa proses

sedimentasi yang terjadi di lokasi kajian merupakan akibat dari pengaruh gelombang (longshore current). Jika

kita melihat proses input data yang dilakukan pada modul ST digunakan input tinggi gelombang, priode dan

arah, sedangkan pada modul HD hanya input pasang surut dan wave radiation stress.

Jika kita melihat kondisi sebelum dan sesudah dilakukan pemasangan struktur pemecah gelombang tipe

tenggelam terlihat bahwa terjadi penurunan kecepatan arus baik pada modul HD maupun pada modul ST hal ini

terjadi karena adanya pengaruh struktur sehingga terjadi perubahan kecepatan (perlambatan) pada kondisi di

belakang struktur.

Tabel 3 Rekapitulasi perubahan kecepatan arus

5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 1) Dalam simulasi Kalibrasi HD Global diperoleh parameter bed resistance yang digunakan adalah Chezy

dengan nilai 30 (m^(1/2)/s). Kalibrasi yang hasilnya paling baik terdapat di stasiun Tanjung Priok.

2) Hasil verifikasi pasang surut untuk model HD domain kecil hasil simulasi dengan data pengukuran

diperoleh Error = 6,2% dan RMSE = 0,072.

3) Hasil koefisien transmisi hasil simulasi pada kondisi sebelum struktur dan setelah struktur pada saat

musim timur 75 – 78 %, sedangkan pada saat musim barat koefisen transmisi 62 – 65 %.

4) Pada bulan Mei-Juni melihat dari hasil analisa hindcasting, gelombang dominan bergerak dari arah

timur dan barat. Namun jika melihat posisi lokasi, pantai berada di sebelah barat tanjungan dan relatif

lebih terlindungi dari gelombang yang bergerak dari arah barat.

II-II

III-III

IV-IV

Page 23: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

23

5) Hasil simulasi kondisi garis pantai di belakang struktur pemecah gelombang terdapat perubahan

kedalaman garis pantai yang menjadi lebih landai/dangkal terutama pada potongan II-II, III-III dan IV-

IV yakni ditengah-tengah antara jarak garis pantai terhadap struktur, sedangkan di sekitar potongan I-I

dan V-V terdapat bagian yang tererosi.

6) Pola arus pada potongan melintang II-II, III-III dan IV-IV terlihat perubahan kecepatan arus (modul

HD) pada saat setelah pemasangan struktur (after) semula 0,033 – 0,039 m/detik, menjadi (modul ST)

0,075 – 0,077 m/detik. Sehingga dapat disimpulkan bahwa di lokasi tersebut proses sedimentasi yang

terjadi di lokasi kajian merupakan akibat dari pengaruh gelombang (longshore current).

5.2 Saran

1) Perlu dilakukan kalibrasi modul SW dan modul ST, sehingga diperoleh kondisi gelombang yang

mewakili kondisi yang ada di lokasi kajian.

2) Perlu dilakukan running model modul ST untuk jangka waktu sesuai dengan pelaksanaan monitoring

yakni pada bulan desember untuk mengetahui kondisi perubahan bathimetri yang ada di lokasi kajian.

3) Penggunaan software Mike 21 terbaru sudah dilengkapi dengan fasilitas jenis struktur : diantaranya

submerge breakwater, sehingga disarankan untuk melakukan kajian lebih lanjut dengan penggunaan

software yang lebih baru.

1) Proses running model dengan kondisi pemecah gelombang ambang rendah bercelah memerlukan

performa komputer yang cukup baik, karena dengan kondisi bercelah proses simulasi di lokasi tersebut

menjadi lebih lama.

Daftar Pustaka

Ahrens, J.P., 1987, “Characteristics of Reef Breakwaters.” Technical Report CERC-87-17, Coastal Engineering

Research Center, U.S. Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station, Vicksburg,

MS, 62 pp.

Balai Pantai, 2009, “Pengembangan Teknologi Pemanfaatan Energi Gelombang Laut” , PUSLITBANG SDA.

Balai Pantai, 2011 dan 2012, “Monitoring Hasil Pengembangan Teknologi Pelindung Pantai”, PUSLITBANG

SDA.

Bambang Triatmodjo, 1999, “Teknik Pantai”. Beta Offset, Yogyakarta.

Caceres, I., Sanchez-Archilla, A., Alsina, J., Gonzalez-Marco, D., 2005, “Coastal dynamics around a submerged

barrier”, 5 th International Conference on Coastal Dynamics, pp 158-162.

Coastal Engineering Research Center, 2003, “Coastal Engineering Manual”, Department of the Army,

Waterways Experiment Station, Corps of Engineers, Vicksburg, Mississippi.

Dattatri, J., Raman, H. and Shankar, N.J, 1978, “Performance Characteristics of Submerged Breakwater”, Proc.

of the 16th

Coastal Engineering Conf., Hamburg, Germany, pp.2153-2171.

DISHIDROS, 1997 “Peta Laut Perairan Laut Jawa dan Selat Sunda”

DHI Software, 2007, “MIKE21 Flow Model FM, Hydrodynamic Module, User Guide”, DHI Water and

Environment.

DHI Software, 2007, “MIKE21 Flow Model FM Hydrodynamic and Sand Transport Module, Spectral Wave,

Scientific Documentation”, DHI Water and Environment.

DHI Software, 2007, “MIKE21 Flow Model FM, Sand Transport Module, User Guide”, DHI Water and

Environment.

DHI Software, 2007, “MIKE21 Flow Model FM, Spectoral Wave Module, User Guide”, DHI Water and

Environment.

Durgappa H.R., 2008, “Coastal Protection Works”, Proceedings of COPEDEC VII, Dubai, UAE.

Google Earth, 2012, “Peta Wilayah Pantai Tanjung Kait”

Hanson, H. and Kraus, N.C., 1990, "Shoreline Response to a Single Transmissive Detached Breakwater," Proc.

22nd Coastal Engineering Conf. ASCE. The Hague.

Jose Felix and Stone, G. W., 2006, “Forecast of Nearshore Wave Parameters Using Mike 21 Spectral Wave

Model”, Gulf Coast Association of Geological Societies Transactions.

Kularatne S.R., J.W. Kamphuis, and M.A. Dabees, 2008, “Morphodynamics Around Low Crested Breakwaters

– a Numerical Study”, Proceedings of COPEDEC VII, Dubai, UAE.

Page 24: STUDI PENGAMANAN PANTAI TIPE PEMECAH … menggunakan perangkat lunak Mike 21 dengan modul Hydrodynamic/HD, ... arah gelombang datang, dan kelompok gelombang. Faktor fisik struktur

Program Magister Manajemen Pengelolaan Sumber Daya Air

24

Pilarczyk, K.W. 2003, “Design of Low Crested (Submerged) Structures- an Overview”, Proceedings of

COPEDEC VI, Colombo, Sri Lanka.

Pina, G.G. and J.M. Valdes F. Alarcon, 1990, “Experiments on Coastal Protection Submerged Breakwaters”: A

Way to Look at the Results, Proc. of the 22nd

Coastal Engineering Conf., Delft, the Netherlands,

pp.1592-1605.

Prasetio, Fauzi Budi, 2010, “Simulasi Numerik Transportasi Sedimen di Pantai Cirebon Akibat Pengaruh

Gelombang dan Sedimentasi dari Sungai”, Tesis Magister Kelautan, ITB

PUSLITBANG SDA, 2010, “ Laporan Advis Teknis Perencanaan Pengamanan Pantai Tanjung Kait”.

T. Liiv, U. Liiv, 2005, “Sediment Transport Balance Investigation for the Saaremaa Harbour with Mike 21

Models”, Envvironmental Research, Engineering and Management.

Van der Meer, J.W., 1991, “Stability and Transmission at Low Crested Structures”, Delft Hydraulics Publication

No. 453.

Yuanita, Nita, 2007, ”Development of Cimanuk River Delta, Indonesia”, Dissertation, Water Engineering and

Management, Asian Institute of Technology.