42

BAB IV

ANALISA DATA

4.1 ANALISA HIDROLIKA

Debit banjir rencana untuk aliran Kali Silandak setelah pembangunan tanggul dikanan

dan kiri sungai sesuai dengan data yang diperoleh dari Dinas PSDA Propinsi Jawa Tengah,

adalah sebesar 145 m3/dtk dengan kala ulang 25 tahunan. Dalam analisa hidrolika ini

evaluasi penampang eksisting dilakukan dengan menggunakan metode Passing Capacity

tujuannya untuk menganalisa besarnya debit banjir rencana secara langsung dengan

memperhatikan kondisi keadaan sungai,tinggi muka air dan data penampang sungai yang

ada apakah sesuai dengan debit rencana Q25 di atas.

Analisa hidrolika dalam laporan tugas akhir ini dibantu dengan program HEC-RAS.

Tujuan dari penggunaan program HEC – RAS adalah untuk mengevaluasi kinerja

penampang saluran pada Kali Silandak, sehingga dapat diketahui apakah penampang

eksisting masih cukup mampu menampung debit banjir rencana atau tidak. Adapun lokasi

yang ditinjau adalah dari ujung muara hingga aliran sungai yang berjarak satu kilometer

dari muara sungai.

4.1.1 Evaluasi Penampang Eksisting

Metode yang digunakan dalam menganalisis penampang saluran adalah metode

Passing Capacity. Metode ini digunakan sebagai kontrol terhadap hasil debit banjir

rencana yang ada.

Persamaan metode passing capacity untuk penampang ganda :

Gambar 4.1. Penampang saluran ganda

B1 B2 B3

H2

H1

m

1,5

mH1 mH2 mH1 mH2

n1

n2

n3 H

43

( )21231 221 mHBHAA +×== ( 4.1 )

( )22131 1 mHBPP +×+== ( 4.2 )

1

131 P

ARR == ( 4.3 )

21

32

131

1 IRn

VV ××== ( 4.4 )

1131 VAQQ ×== ( 4.5 )

( ) ( )2221212 mHBHmHBHA +×++×= ( 4.6 )

( )2122 12 mHBP +×+= ( 4.7 )

2

22 P

AR = ( 4.8 )

321total

222

21

32

22

1

QQQQ

VAQ

IRn

V

++=

×=

××=

( 4.10 )

dimana :

V = kecepatan rencana (m/dtk)

i = kemiringan saluran

A = luas penampang basah (m2)

P = keliling basah (m)

n = koefisien kekasaran manning, m1/3/dtk

R = jari-jari hidrolis (m)

Hasil perhitungan passing capacity, sebagai berikut :

Diketahui :

Data diperoleh dari penampang melintang ( cross section ) sungai pada

Sta 1 + 000 Km ( Bagian hilir sungai ).

H1 = 3,0 m

H2 = 0,5 m

B1 = B3 = 2 m

B2 = 40,00 m

( 4. 9 )

( 4. 11 )

44

m = 1,5

I = 0,00014

n = 0,03

Penyelesaian :

A1 = A3 = ( 2B1 + m.H2 ) x ½ H2

= ( 2x2 + 1,5. 0,50 ) x ½ 0,50 = 1,188 m2

P1 = P3 = B1 + H221 m+

= 2 + 0,5 25,11+ = 2,90 m

R1 = R3 = A1 / P1

= 1,188 / 2,90 = 0,409 m

Q1 = A1.V1

= A1 x 1/n x R12/3 x I1/2

= 1,188 x 1/ 0,03 x 0,4092/3 x 0,000141/2

= 0,214 m3/dtk

( ) ( )2221212 mHBHmHBHA +×++×=

A2 = 3 x ( 40 + 1,5.3) + 0,5 x ( 2 + 1,5.0,5 )

= 134,875 m3/dtk

( )2122 12 mHBP +×+=

P2 = 40 + 2.3. 25,11+

= 50,816 m

R2 = A2 / P2

= 134,875 / 50,816 = 2,654 m

Q2 = A2.V2

= A2 x 1/n x R22/3 x I1/2

= 134,875 x 1/ 0,03 x 2,6542/3 x 0,000141/2

= 101,971 m3/dtk

Qtotal = Q1 + Q2 + Q3

= 0,214 + 101,971 + 0,214

= 102,399 m3/dtk

45

Besarnya debit rencana hasil perhitungan Passing Capacity 102,399 m3/dtk lebih kecil

daripada debit banjir rencana Q25 = 145 m3/dtk. Adapun program HEC – RASnya sebagai

berikut :

Langkah – langkah operasi HEC – RAS :

1. In put

Geometrik data

Membuat gambar alur sungai ( river reach )

Gambar 4.2 Gambar alur sungai

Memasukan data masing –masing cross section

Nomor stasiun

Stasiun dan elevasi

Jarak antar cross section

Nilai koefisien manning’s

Profil saluran utama

Nilai koefisien kontraksi dan ekspansi.

46

Gambar 4.3 Tabel input data cross section

Memasukan data debit (steady flow data)

Gambar 4.4 Tabel Input data debit

47

2. Running ( eksekusi data )

Gambar 4.5 Gambar dialog box untuk running data

3. Out put data

Profil penampang melintang ( cross section )

Gambar 4.6 Gambar output data tiap cross section

48

Tabel Out put Cross section data.

- Debit (Q) m3/det

- Kecepatan (V) m/det

- Tinggi muka air (h) m

- Lebar muka air (l) m

Gambar 4.7.a Tabel output data HEC-RAS

Gambar 4.7.b Tabel output data HEC-RAS

49

Profil alur sungai 3 dimensi.

Gambar 4.8 Gambar 3D output alur sungai

50

4.2 ANALISIS HYDRO-OCEANOGRAPHY

4.2.1 Gelombang

4.2.1.1 Analisa Data Angin

Data angin digunakan untuk menentukan arah dan tinggi gelombang. Data yang

diperlukan adalah data arah dan kecepatan angin dimana data tersebut didapatkan dari

Stasiun Meteorologi Maritim Semarang tahun 1997 – 2006. Dari data tersebut dibuat

dalam bentuk tabel dan gambar windrose seperti pada gambar berikut ini

Tabel 4.1. Kejadian angin rata – rata tahun 1997 – 2006

Tabel 4.2. Persentase kejadian angin tahun 1997 – 2006

Sumber: Stasiun Meteorologi Maritim Semarang

Kecepatan angin Arah angin Keterangan(knot) U TL T TG S BD B BL Jumlah % 0 -- 5 79,00 17,00 55,00 78,00 4,00 7,00 17,00 83,00 340,00 9,30 6 -- 10 463,00 126,00 419,00 643,00 15,00 55,00 94,00 580,00 2395,00 65,49

11 -- 15 135,00 40,00 96,00 172,00 2,00 21,00 80,00 170,00 716,00 19,58 16 -- 20 26,00 5,00 11,00 18,00 1,00 4,00 39,00 51,00 155,00 4,24 21 -- 25 6,00 1,00 2,00 5,00 1,00 0,00 6,00 13,00 34,00 0,9326 -- 30 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,00 8,00 11,00 0,30

>30 1,00 0,00 0,00 2,00 0,00 0,00 3,00 0,00 6,00 0,16 Jumlah 710,00 190,00 583,00 918,00 23,00 87,00 241,00 905,00 3657,00 100,00

Kecepatan angin Arah angin Keterangan (knot) U TL T TG S BD B BL Jumlah % 0 -- 5 2,16 0,46 1,50 2,13 0,11 0,19 0,46 2,27 9,30 6 -- 10 12,66 3,45 11,46 17,58 0,41 1,50 2,57 15,86 65,49

11 -- 15 3,69 1,09 2,63 4,70 0,05 0,57 2,19 4,65 19,58 16 -- 20 0,71 0,14 0,30 0,49 0,03 0,11 1,07 1,39 4,24 21 -- 25 0,16 0,03 0,05 0,14 0,03 0,00 0,16 0,36 0,93 26 -- 30 0,00 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,05 0,22 0,30

>30 0,03 0,00 0,00 0,05 0,00 0,00 0,08 0,00 0,16

Jumlah 19,41 5,20 15,94 25,10 0,63 2,38 6,59 24,75 100,00

51

Gambar 4.9. Windrose tahun 1997 – 2006

Dengan melihat windrose yang diperoleh serta mempertimbangkan orientasi pantai

yang terletak disebelah Utara menuju Laut Jawa, maka dapat disimpulkan arah angin yang

paling dominan adalah berasal dari Barat Laut.

Angin dari arah Utara meskipun prosentasenya cukup besar namun kecepatan

anginnya relatif rendah apalagi pada arah ini pantai terlindung oleh beberapa pulau di

Kepulauan Karimun Jawa. Sedangkan angin dari arah Barat Laut kecepatannya relatif lebih

tinggi. Oleh karena itu angin yang berpengaruh pada pantai adalah angin dari arah Barat

Laut, Utara, Timur Laut yang dominan dan mempengaruhi pada muara Kali Silandak.

52

4.2.2 Fetch

Fetch efektif digunakan dalam grafik peramalan gelombang untuk mengetahui

tinggi, durasi dan periode gelombang. Fetch rerata efektif dihitung dengan persamaan

berikut :

Feff = ∑∑

αα

coscosXi

( 4.12 )

( dalam Triatmodjo, 1999 )

Dengan :

Feff = fetch rerata efektif

Xi = panjang segmen fetch yang diukur dari titik observasi gelombang ke ujung akhir

fetch

α = deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan pertambahan 6o

sampai sudut sebesar 42o pada kedua sisi dari arah angin

Tabel 4.3 Perhitungan fetch rerata efektif

α (...º) Cos α Xi (km) X Cos α 42 0,743 241,92 179,78 36 0,809 214,38 173,44 30 0,866 205,74 178,18 24 0,914 512,46 468,16 18 0,951 255,42 242,92 12 0,978 256,50 250,89 6 0,995 51,84 51,56 0 1,000 52,38 52,386 0,995 51,30 51,02

12 0,978 190,08 185,93 18 0,951 196,02 186,43 24 0,914 174,42 159,34 30 0,866 191,70 166,02 36 0,809 220,86 178,68 42 0,743 221,40 164,53

Total 13,511 2689,241

Feff = ∑∑

αα

coscosXi

= 511,13

241,2689

= 199 km

Jadi fetch efektif sebesar: 199 km

53

Gambar 4.10 Panjang fetch

4.2.3 Mawar Gelombang ( waverose )

Data yang diperlukan adalah data tinggi gelombang dimana data tersebut didapatkan

dari Stasiun Meteorologi Klas II Maritim Semarang tahun 1997 – 2006. Dari data tersebut

dibuat dalam bentuk tabel dan gambar waverose seperti pada gambar berikut ini :

Tabel 4.4 Persentase kejadian arah angin yang menimbulkan gelombang tahun 1997 – 2006

Tinggi gelombang Arah Gelombang (%) Keterangan (m) U TL BL Jumlah <0,1 10,414 1,500 7,553 19,467

0,1-0,25 8,775 1,277 9,275 19,328 0,25-0,5 0,639 0,361 2,610 3,610 0,5-0,75 0,666 0,278 1,611 2,555 0,75-1,0 0,305 0,083 0,555 0,944

>1,0 0,944 0,111 0,500 1,555Jumlah 21,744 3,610 22,105 47,459

Sumber: Stasiun Meteorologi Maritim Semarang

54

Gambar 4.11. Waverose tahun 1997 – 2006

Dengan melihat waverose yang diperoleh serta mempertimbangkan lokasi perairan

yang terletak disebelah Utara menuju Laut Jawa, maka dapat disimpulkan arah angin yang

paling dominan adalah berasal dari arah Barat Laut, Utara, dan Timur Laut.

4.2.4 Pasang Surut

Definisi pasang surut adalah suatu gerakan naik – turunnya permukaan air laut, dimana

amplitudo dan fasenya berhubungan langsung terhadap gaya geofisika yang periodik,

yakni gaya yang ditimbulkan oleh gerak reguler benda-benda angkasa, terutama bulan –

bumi – matahari.

Dari hasil perkiraan elevasi pasang surut inilah datum-datum ini dapat dicari. Beberapa

datum yang biasa digunakan adalah :

55

HHWL : Highest high water level, yaitu elevasi tertinggi muka air selama periode

tertentu.

MHWL : Mean high water level, yaitu rata-rata elevasi pasang (tinggi) muka air

selama periode tertentu.

MSL : Mean sea level, yaitu elevasi tinggi muka air rata-rata.

MLWL : Mean low water level, yaitu rata-rata elevasi surut (rendah) muka air pada

periode tertentu.

LLWL : Lowest low water level, yaitu elevasi muka air terendah selama periode

tertentu.

Data pasang surut yang diperoleh dari Stasiun Meteorologi Klas II Maritim Semarang dari

tahun 2004 – 2006 diolah sehingga didapat data pasang surut maksimum dan minimum per

hari. Elevasi pasang surut Kali Silandak tahun 2004 – 2006 adalah sebagai berikut :

MSL = 2

minimum nilainilaimaksimum nilainilainx

∑ ∑ −+−

= 210954385,1204

x+ = 0,75 m

MHWL = n

∑ − maksimum nilainilai

= 1095

5,1204 = 1,10 m

MLWL = n

∑ − minimum nilai nilai

= 1095438 = 0,40 m

HHWL = nilai tertinggi dalam suatu periode waktu tertentu = 1,52 m

LLWL = nilai terendah dalam suatu periode waktu tertentu = 0,12 m

Perbedaan ketinggian Bench Mark antara daerah Pelabuhan dengan daerah Kali Silandak

adalah 15 cm atau 0,15 m maka kondisi elevasi pasang surutnya sebagai berikut :

HHWL = 1,52 – 0,15 = 1,37 m 1,37 – 0,60 = 0,77 m

MHWL = 1,10 – 0,15 = 0,95 m 0,95 – 0,60 = 0,35 m

MSL = 0,75 – 0,15 = 0,60 m 0,60 – 0,60 = 0,00 m

MLWL = 0,40 – 0,15 = 0,25 m 0,25 – 0,60 = -0,35 m

LLWL = 0,12 – 0,15 = -0,03 m -0,03 – 0,60 = -0,63 m

56

Gambar 4.12. Tingkatan elevasi muka air laut tahun 2004 - 2006

4.2.5 Peramalan Gelombang Di Laut Dalam

Pembentukan gelombang di laut dalam dianalisa dengan formula-formula empiris yang

diturunkan dari model parametrik berdasarkan spektrum gelombang JONSWAP (ShoProtection

Manual, 1984). Prosedur peramalan tersebut berlaku baik untuk kondisi fetch terbatas (fetch limited

condition) maupun kondisi durasi terbatas (duration Limited) sebagai berikut :

21

220 ..0016,0

.⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

AA

m

UFg

UHg ( 4.15 )

31

22

..2857,0.

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

AA

p

UFg

U

Tg ( 4.16 )

32

22

..8,68.

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

AA

d

UFg

Utg ( 4.17 )

dimana :

- Hm0 = tinggi gelombang signifikan menurut energi spektral (m)

- Tp = periode gelombang (dtk)

- F = nilai panjang fetch efektif. (km)

- UA = faktor tegangan angin (yang dimodifikasi dari kecepatan angin) (m/dtk)

- HS = tinggi gelombang signifikan (m)

- T = lamanya/durasi angin bertiup (jam)

Air tinggi tertinggi pada pasang surut besar (HHWL)

Air rendah terendah pada pasang surut besar (LLWL)

Air tinggi tertinggi rata-rata (MHHWL)

Air rendah terendah rata-rata (MLLWL)

Muka laut rata-rata (duduk tengah) (MSL)

Elevasi datum

Benk Mark

Tung

gang

Air

rata

-rata

HHWL : 0,77 m

MHWL : 0,35 m

MSL : 0,00 m

MLWL : -0,35 m

LLWL : -0,63 m

57

312

1

311

212

).(1093,8

)..(10238,6

..10616,1

A

AP

Aom

UFxt

FUxT

FUxH

−

−

−

=

=

=

A

AP

Aom

Ut

UxT

UxH

.027,2

.1030,8

.10481,21

2

=

=

=−

−

Gambar 4.13. Diagram alir proses peramalan gelombang berdasarkan data angin

Tabel 4.5 Kecepatan angin maksimum dan rata – rata terbesar per tahun

Tahun Vmax Vrata-rata

1997 30 14 1998 25 6 1999 25 10 2000 30 13 2001 40 18 2002 40 11 2003 35 11 2004 30 8 2005 30 8 2006 22 -

Start

Finish Finish

43

2

2 1015,7..8,68 xU

FgUgt

AA

≤⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

43

2

2 1015,7.

.8,68 xU

FgUgt

AA

≤⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gU

UgtF A

A

223

min ..8,68 ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Yes

(non Fully Developed)

No (Duration Limited)

Yes (Fetch Limited)

F = Fmin

No (Fully Developed)

58

Tabel 4.6 Perbandingan Perhitungan Tinggi Gelombang (Hmo), Periode Gelombang (Tmo)

dan Lama Hembusan Angin (t) antara Duration Limited dan Fetch Limited

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

t Fetch Hmo Tm Fetch Hmo Tmo t Knot (m/dtk) (m/dtk) (m/dtk) (jam) (km) (m) (dtk) (km) (m) (dtk) (jam)

1997 30 15,44 0,93 14,30 18,72 1 5,13 0,68 2,86 199 4,27 9,67 11,461998 25 12,86 0,96 12,34 15,61 1 4,68 0,54 2,61 199 3,56 9,10 12,181999 25 12,86 0,96 12,34 15,61 1 4,68 0,54 2,61 199 3,56 9,10 12,182000 30 15,44 0,93 14,30 18,72 1 5,13 0,68 2,86 199 4,27 9,67 11,462001 40 20,58 0,88 18,05 24,93 1 5,92 0,98 3,30 199 5,68 10,64 10,422002 40 20,58 0,88 18,05 24,93 1 5,92 0,98 3,30 199 5,68 10,64 10,422003 35 18,01 0,90 16,20 21,83 1 5,54 0,83 3,08 199 4,98 10,18 10,892004 30 15,44 0,93 14,30 18,72 1 5,13 0,68 2,86 199 4,27 9,67 11,462005 30 15,44 0,93 14,30 18,72 1 5,13 0,68 2,86 199 4,27 9,67 11,462006 22 11,32 0,98 11,12 13,75 1 4,39 0,46 2,45 199 3,13 8,72 12,71

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

t Fetch Hmo Tm Fetch Hmo Tmo t Knot (m/dtk) (m/dtk) (m/dtk) (jam) (km) (m) (dtk) (km) (m) (dtk) (jam)

1997 14 7,20 1,07 7,72 8,76 1 3,51 0,26 1,95 199 2,00 7,51 14,761998 6 3,09 1,26 3,89 3,77 1 2,30 0,09 1,28 199 0,86 5,67 19,561999 10 5,15 1,14 5,88 6,27 1 2,97 0,17 1,65 199 1,43 6,72 16,512000 13 6,69 1,09 7,27 8,14 1 3,38 0,24 1,88 199 1,86 7,33 15,132001 18 9,26 1,02 9,46 11,26 1 3,98 0,36 2,21 199 2,57 8,16 13,582002 11 5,66 1,12 6,35 6,89 1 3,11 0,20 1,73 199 1,57 6,93 15,992003 11 5,66 1,12 6,35 6,89 1 3,11 0,20 1,73 199 1,57 6,93 15,992004 8 4,12 1,19 4,91 5,02 1 2,66 0,13 1,48 199 1,14 6,24 17,782005 8 4,12 1,19 4,91 5,02 1 2,66 0,13 1,48 199 1,14 6,24 17,782006 0 0,00 0,00 0,00 0,00 1 0,00 0,00 0,00 0 0,00 0,00 0,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

t Fetch Hmo Tm Fetch Hmo Tmo t Knot (m/dtk) (m/dtk) (m/dtk) (jam) (km) (m) (dtk) (km) (m) (dtk) (jam)

1997 30 15,44 0,93 14,30 18,72 2 14,50 1,15 4,04 199 4,27 9,67 11,461998 25 12,86 0,96 12,34 15,61 2 13,24 0,91 3,69 199 3,56 9,10 12,181999 25 12,86 0,96 12,34 15,61 2 13,24 0,91 3,69 199 3,56 9,10 12,182000 30 15,44 0,93 14,30 18,72 2 14,50 1,15 4,04 199 4,27 9,67 11,462001 40 20,58 0,88 18,05 24,93 2 16,73 1,64 4,66 199 5,68 10,64 10,422002 40 20,58 0,88 18,05 24,93 2 16,73 1,64 4,66 199 5,68 10,64 10,422003 35 18,01 0,90 16,20 21,83 2 15,66 1,39 4,36 199 4,98 10,18 10,892004 30 15,44 0,93 14,30 18,72 2 14,50 1,15 4,04 199 4,27 9,67 11,462005 30 15,44 0,93 14,30 18,72 2 14,50 1,15 4,04 199 4,27 9,67 11,462006 22 11,32 0,98 11,12 13,75 2 12,43 0,78 3,46 199 3,13 8,72 12,71

UW UA Time Duration Limited Fetch LimitedTahun U UL RL

UW UATime Duration Limited Fetch Limited

TahunU UL

RL

TahunU UL

RLUW UA Time Duration Limited Fetch Limited

59

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

t Fetch Hmo Tm Fetch Hmo Tmo t Knot (m/dtk) (m/dtk) (m/dtk) (jam) (km) (m) (dtk) (km) (m) (dtk) (jam)

1997 14 7,20 1,07 7,72 8,76 2 9,92 0,44 2,76 199 2,00 7,51 14,761998 6 3,09 1,26 3,89 3,77 2 6,51 0,15 1,81 199 0,86 5,67 19,561999 10 5,15 1,14 5,88 6,27 2 8,39 0,29 2,34 199 1,43 6,72 16,512000 13 6,69 1,09 7,27 8,14 2 9,56 0,41 2,66 199 1,86 7,33 15,132001 18 9,26 1,02 9,46 11,26 2 11,25 0,61 3,13 199 2,57 8,16 13,582002 11 5,66 1,12 6,35 6,89 2 8,80 0,33 2,45 199 1,57 6,93 15,992003 11 5,66 1,12 6,35 6,89 2 8,80 0,33 2,45 199 1,57 6,93 15,992004 8 4,12 1,19 4,91 5,02 2 7,51 0,22 2,09 199 1,14 6,24 17,782005 8 4,12 1,19 4,91 5,02 2 7,51 0,22 2,09 199 1,14 6,24 17,782006 0 0,00 0,00 0,00 0,00 2 0,00 0,00 0,00 0 0,00 0,00 0,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

t Fetch Hmo Tm Fetch Hmo Tmo t Knot (m/dtk) (m/dtk) (m/dtk) (jam) (km) (m) (dtk) (km) (m) (dtk) (jam)

1997 30 15,44 0,93 14,30 18,72 3 26,64 1,56 4,95 199 4,27 9,67 11,461998 25 12,86 0,96 12,34 15,61 3 24,33 1,24 4,52 199 3,56 9,10 12,181999 25 12,86 0,96 12,34 15,61 3 24,33 1,24 4,52 199 3,56 9,10 12,182000 30 15,44 0,93 14,30 18,72 3 26,64 1,56 4,95 199 4,27 9,67 11,462001 40 20,58 0,88 18,05 24,93 3 30,74 2,23 5,71 199 5,68 10,64 10,422002 40 20,58 0,88 18,05 24,93 3 30,74 2,23 5,71 199 5,68 10,64 10,422003 35 18,01 0,90 16,20 21,83 3 28,77 1,88 5,34 199 4,98 10,18 10,892004 30 15,44 0,93 14,30 18,72 3 26,64 1,56 4,95 199 4,27 9,67 11,462005 30 15,44 0,93 14,30 18,72 3 26,64 1,56 4,95 199 4,27 9,67 11,462006 22 11,32 0,98 11,12 13,75 3 22,83 1,06 4,24 199 3,13 8,72 12,71

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

t Fetch Hmo Tm Fetch Hmo Tmo t Knot (m/dtk) (m/dtk) (m/dtk) (jam) (km) (m) (dtk) (km) (m) (dtk) (jam)

1997 14 7,20 1,07 7,72 8,76 3 18,23 0,60 3,38 199 2,00 7,51 14,761998 6 3,09 1,26 3,89 3,77 3 11,96 0,21 2,22 199 0,86 5,67 19,561999 10 5,15 1,14 5,88 6,27 3 15,42 0,40 2,86 199 1,43 6,72 16,512000 13 6,69 1,09 7,27 8,14 3 17,57 0,55 3,26 199 1,86 7,33 15,132001 18 9,26 1,02 9,46 11,26 3 20,66 0,82 3,84 199 2,57 8,16 13,582002 11 5,66 1,12 6,35 6,89 3 16,17 0,45 3,00 199 1,57 6,93 15,992003 11 5,66 1,12 6,35 6,89 3 16,17 0,45 3,00 199 1,57 6,93 15,992004 8 4,12 1,19 4,91 5,02 3 13,80 0,30 2,56 199 1,14 6,24 17,782005 8 4,12 1,19 4,91 5,02 3 13,80 0,30 2,56 199 1,14 6,24 17,782006 0 0,00 0,00 0,00 0,00 3 0,00 0,00 0,00 0 0,00 0,00 0,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

t Fetch Hmo Tm Fetch Hmo Tmo t Knot (m/dtk) (m/dtk) (m/dtk) (jam) (km) (m) (dtk) (km) (m) (dtk) (jam)

1997 30 15,44 0,93 14,30 18,72 4 41,02 1,93 5,71 199 4,27 9,67 11,461998 25 12,86 0,96 12,34 15,61 4 37,46 1,54 5,22 199 3,56 9,10 12,181999 25 12,86 0,96 12,34 15,61 4 37,46 1,54 5,22 199 3,56 9,10 12,182000 30 15,44 0,93 14,30 18,72 4 41,02 1,93 5,71 199 4,27 9,67 11,462001 40 20,58 0,88 18,05 24,93 4 47,33 2,76 6,59 199 5,68 10,64 10,422002 40 20,58 0,88 18,05 24,93 4 47,33 2,76 6,59 199 5,68 10,64 10,422003 35 18,01 0,90 16,20 21,83 4 44,29 2,34 6,17 199 4,98 10,18 10,892004 30 15,44 0,93 14,30 18,72 4 41,02 1,93 5,71 199 4,27 9,67 11,462005 30 15,44 0,93 14,30 18,72 4 41,02 1,93 5,71 199 4,27 9,67 11,462006 22 11,32 0,98 11,12 13,75 4 35,15 1,31 4,89 199 3,13 8,72 12,71

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

t Fetch Hmo Tm Fetch Hmo Tmo t Knot (m/dtk) (m/dtk) (m/dtk) (jam) (km) (m) (dtk) (km) (m) (dtk) (jam)

1997 14 7,20 1,07 7,72 8,76 4 28,07 0,75 3,91 199 2,00 7,51 14,761998 6 3,09 1,26 3,89 3,77 4 18,41 0,26 2,56 199 0,86 5,67 19,561999 10 5,15 1,14 5,88 6,27 4 23,74 0,49 3,31 199 1,43 6,72 16,512000 13 6,69 1,09 7,27 8,14 4 27,05 0,68 3,77 199 1,86 7,33 15,132001 18 9,26 1,02 9,46 11,26 4 31,81 1,02 4,43 199 2,57 8,16 13,582002 11 5,66 1,12 6,35 6,89 4 24,89 0,55 3,47 199 1,57 6,93 15,992003 11 5,66 1,12 6,35 6,89 4 24,89 0,55 3,47 199 1,57 6,93 15,992004 8 4,12 1,19 4,91 5,02 4 21,24 0,37 2,96 199 1,14 6,24 17,782005 8 4,12 1,19 4,91 5,02 4 21,24 0,37 2,96 199 1,14 6,24 17,78

UW UA Time Duration Limited Fetch LimitedTahun U UL RL

UW UA Time Duration Limited Fetch LimitedTahun U UL RL

UW UA Time Duration Limited Fetch LimitedTahun

U ULRL

UW UA Time Duration Limited Fetch LimitedTahun U UL RL

UW UA Time Duration Limited Fetch LimitedTahun U UL RL

Berdasarkan hasil perhitungan diatas kondisi fetch limited memiliki nilai tinggi

gelombang dan periode gelombang dibandingkan dengan kondisi duration limited.

60

4.2.6 Statistik Gelombang

Pengukuran gelombang di suatu tempat memberikan pencatatan muka air sebagai

fungsi waktu. Pengukuran ini dilakukan dalam waktu yang sangat panjang, sehingga data

gelombang akan sangat banyak. Mengingat kekompleksan dan besarnya jumlah data

tersebut, maka gelombang alam dianalisis secara statistik untuk mendapatkan bentuk

gelombang yang bermanfaat dalam bidang perencanaan dan perancangan.

Untuk keperluan perencanaan bangunan-bangunan pantai perlu dipilih tinggi dan

periode gelombang individu (individual wave) yang dapat mewakili suatu spektrum

gelombang. Gelombang tersebut dikenal dengan gelombang representatif. Apabila tinggi

gelombang dari suatu pencatatan diurutkan dari nilai tertinggi ke terendah atau sebaliknya,

maka akan dapat ditentukan tinggi Hn yang merupakan rerata dari n persen gelombang

tertinggi. Dengan bentuk seperti itu akan dapat dinyatakan karakteristik gelombang alam

dalam bentuk gelombang tunggal. Bentuk yang paling banyak digunakan adalah H33 atau

tinggi rerata dari 33% nilai tertinggi dari pencatatan gelombang, yang juga disebut sebagai

tinggi gelombang signifikan Hs. Cara yang sama juga dapat digunakan untuk periode

gelombang. Tetapi biasanya periode signifikan didefinisikan sebagai periode rerata untuk

sepertiga gelombang tertinggi. Untuk memberikan kejelasan mengenai gelombang

representatif, berikut ini adalah perhitungan dari hasil peramalan gelombang yang telah

dilakukan sebelumnya pada tahun 1997 - 2006 di muara Kali Silandak Semarang

4.2.6.1 Gelombang Signifikan

Gelombang signifikan dihitung berdasarkan 33% data yang tertinggi dari

keseluruhan hasil perhitungan gelombang selama 10 tahun. Gelombang signifikan dapat

digunakan sebagai masukan perhitungan untuk menghitung tinggi rayapan gelombang

(wave run up) pada struktur, sehingga dapat ditentukan elevasi puncak bangunan rencana

yang ada. Cara penghitungan gelombang signifikan (Hs) yaitu H33 atau 1/3 nilai tertinggi

dari hasil perhitungan gelombang yang telah diurutkan begitu juga dengan periodenya.

Perhitungan gelombang signifikan diurutkan mulai dari gelombang tertinggi sampai

gelombang terendah dari seluruh data tahun 1997 - 2006. Data tinggi gelombang yang

dipakai untuk “Perencanaan Bangunan Pengaman Muara Kali Silandak” dalam Tugas

Akhir ini berdasarkan data tinggi gelombang yang sudah ada dari Stasiun Meteorologi Klas

II Maritim Semarang untuk tahun 1997 – 2006 adalah sebagai berikut :

61

Tabel 4.7 Data Tinggi Gelombang Tahun 1997 – 2006

H (m) Tahun 1997

H (m) Tahun 1998

H (m) Tahun 1999

H (m) Tahun 2000

H (m) Tahun 2001

H (m) Tahun 2002

H (m) Tahun 2003

H (m) Tahun 2004

H (m) Tahun 2005

H (m) Tahun 2006

1,20 0,06 0,02 0,11 0,06 0,18 0,06 0,25 0,11 0,11 0,50 0,06 0,06 0,25 0,18 0,18 0,06 0,25 0,06 0,40 0,30 0,06 0,06 0,06 0,11 0,30 0,06 0,25 0,11 2,00 0,30 0,11 0,06 0,02 0,06 0,18 0,02 0,25 0,11 0,40 0,11 0,11 0,11 0,06 0,11 0,18 0,02 0,06 0,25 0,18 0,25 0,18 0,06 0,06 0,06 0,11 0,06 0,02 0,06 0,11 0,30 0,11 0,18 0,11 0,06 0,02 0,11 0,11 0,06 0,25 0,60 0,11 0,11 0,11 0,02 0,11 0,06 0,06 0,06 0,40 0,25 0,11 0,06 0,06 0,25 0,06 0,11 0,06 0,06 0,30 0,30 0,11 0,25 0,06 0,40 0,11 0,18 0,02 0,11 0,40 0,11 0,11 0,06 0,02 0,25 0,11 0,25 0,06 0,06 0,30 0,18 0,06 0,02 0,06 0,06 0,11 0,11 0,06 0,06 0,40 0,25 0,06 0,02 0,06 0,06 0,06 0,11 0,11 0,18 0,30 0,40 0,25 0,25 0,11 0,06 0,11 0,06 0,11 0,11 0,30 0,18 0,11 0,18 0,11 0,18 0,06 0,25 0,06 0,30 0,70 0,11 0,25 0,11 0,06 0,11 0,06 0,11 0,06 0,25 0,70 0,50 0,11 0,25 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,30 0,40 0,25 0,06 0,25 0,06 0,06 0,11 0,06 0,02 0,40 1,60 0,25 0,11 0,25 0,06 0,02 0,06 0,11 0,02 0,25 2,10 0,30 0,11 0,25 0,30 0,11 0,11 0,11 0,06 0,18 0,70 0,40 0,18 0,11 0,40 0,11 0,25 0,11 0,02 0,40 1,00 0,50 0,18 0,06 0,70 0,02 0,25 0,25 0,02 0,30 1,00 0,40 0,18 0,11 0,60 0,11 0,11 0,25 0,06 0,50 2,10 0,40 0,06 0,25 0,40 0,06 0,06 0,18 0,06 0,30 1,40 0,30 0,11 0,06 0,18 0,06 0,11 0,01 0,25 0,25 1,80 0,70 0,18 0,18 0,50 0,11 0,18 0,11 0,11 0,18 1,80 0,50 0,18 0,06 0,50 0,11 0,18 0,11 0,11 0,06 2,10 0,50 0,18 0,11 0,30 0,11 0,30 0,18 0,02 0,06 2,10 0,50 0,30 0,11 0,30 0,18 0,50 0,18 0,02 0,11 0,70 0,40 0,25 0,18 0,18 0,06 0,18 0,06 0,06 0,18 0,40 0,3 0,18 0,06 0,11 0,02 0,30 0,11 0,06 0,06 0,70

0,25 0,11 0,18 0,25 0,11 0,4 0,01 0,02 0,11 0,70 0,25 0,06 0,6 0,4 0,06 0,3 0,01 0,4 0,11 0,70 0,11 0,06 0,7 0,8 0,02 0,6 0,06 0,06 0,06 0,50 0,11 0,18 0,7 0,5 0,06 0,6 0,18 0,06 0,11 1,40 0,25 0,18 0,5 0,11 0,06 0,6 0,6 0,18 0,11 0,70 0,06 0,06 0,5 0,18 0,25 0,6 0,5 0,4 0,25 0,30 0,11 0,11 0,25 0,3 0,25 0,5 0,18 0,4 0,25 0,70

( Sumber: Stasiun Meteorologi Klas II Maritim Semarang )

Lanjutan dari Tabel 4.7 Data Tinggi Gelombang dapat dilihat di halaman Lampiran

62

Banyaknya data = 3604 data, maka diperoleh:

Gelombang 33,3 % (gelombang signifikan, Hs) untuk konstruksi bangunan fleksibel.

n = 33,3 % x 3604 = 1189 data

H33 = 0,593 m

T33 = 5,009 dtk

Gelombang H10 = 1,27 x Hs digunakan untuk konstruksi bangunan semi kaku

H10 = 1,27 x 0,593 = 0,753 m

T10 = 5,424 dtk

Gelombang H5 = 1,37 x Hs digunakan untuk konstruksi bangunan semi kaku

H5 = 1,37 x 0,593 = 0,812 m

T5 = 5,562 dtk

Gelombang H1 = 1,67 x Hs digunakan untuk konstruksi bangunan kaku seperti kaison.

H1 = 1,67 x 0,593 = 0,990 m

T1 = 5,950 dtk

.

4.2.6.2 Perkiraan Gelombang Dengan Periode Ulang

Perkiraan gelombang dengan periode ulang dilakukan dengan menggunakan

distribusi Gumbel (Fisher-Tippett Type I) dan distribusi Weibull (CERC,1992). Dari

perhitungan kedua metode distribusi tersebut dilakukan untuk kemudian dipilih yang

memberikan hasil terbaik.

1. Distribusi Fisher-Tippett Type I

Perhitungan probabilitas gelombang metode Fisher Typpett dinyatakan dalam bentuk

persamaan berikut :

12,044,01)(

+−

−=≤T

sms NmHHP ( 4.18 )

Dimana:

P(Hs ≤ Hsm) : probabilitas dari tinggi gelombang representatif ke m yang tidak

dilampaui

Hsm : tinggi gelombang urutan ke m

m : nomor urut tinggi gelombang signifikan = 1,2,…..N

N : jumlah kejadian gelombang selama pencatatan.

Hitungan data selanjutnya dilakukan dengan analisis regresi linear dari hubungan

berikut :

63

Hm = Âym + B^ ( 4.19 )

dimana nilai ym diberikan oleh bentuk berikut ini :

ym = -ln { - ln P (Hs ≤ Hsm)} ( 4.20 )

Dengan  dan B^ adalah perkiraan dari parameter skala dan lokal yang diperoleh dari

analisis regresi linear.

Tinggi gelombang signifikan untuk berbagai periode ulang dihitung dari fungsi

distribusi probabilitas dengan rumus sebagai berikut :

Hsr = Â yr + B^ ( 4.21 )

dimana yr diberikan oleh bentuk berikut ini :

yr = -ln { - ln (rTL.

11− )} ( 4.22 )

dengan :

Hsr : tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang Tr

T r : periode ulang (tahun)

K : panjang data (tahun)

L : rerata jumlah kejadian per tahun =NT/K

Proses perhitungan gelombang dengan periode ulang metode Fisher Typpett Type I

adalah sebagai berikut :

Tabel 4.8. Gelombang terbesar tiap tahun

TAHUN H (m) 2006 2,40 2001 1,80 1997 1,20 2000 1,10 2002 0,80 2003 0,80 2004 0,70 1999 0,70 2005 0,50 1998 0,30

64

Tabel 4.9. Perhitungan gelombang dengan periode ulang

( Metode Fisher Tippett Type I )

No. urut Hsm P Ym HsmYm Y2

m (Hsm-Hr)2

1 2,400 0,945 2,866 6,878 8,214 1,6612 2 1,800 0,846 1,787 3,217 3,194 0,4746 3 1,200 0,747 1,232 1,479 1,518 0,0079 4 1,100 0,648 0,836 0,919 0,699 0,0001 5 0,800 0,549 0,513 0,410 0,263 0,0968 6 0,800 0,451 0,227 0,181 0,051 0,0968 7 0,700 0,352 -0,044 -0,031 0,002 0,1690 8 0,700 0,253 -0,318 -0,223 0,101 0,1690 9 0,500 0,154 -0,626 -0,313 0,392 0,3735 10 0,300 0,055 -1,063 -0,319 1,129 0,6579

Jumlah 10,300 5,000 5,410 12,200 15,564 3,707

Dari tabel 4.9. didapat beberapa parameter yang digunakan dalam perhitungan

gelombang dengan periode ulang, yaitu :

N = 10 K = 10

NT = 10 λ = 1

v = N / NT = 10/10 = 1

Hsm = 10,300 / 10 = 1,030 ym = 5,410 / 10 = 0,541

Dari beberapa nilai di atas selanjutnya dihitung parameter  dan B^ berdasar data Hsm

dan ysm seperti terlihat pada Tabel 4.9. dengan menggunakan persamaan berikut ini :

Hsm = Â ym + B^

Dengan :

 = ( )22 ∑∑∑ ∑∑

−

−

mm

msmsmsm

yyn

yHyHn ( 4.23 )

= 2)410,5()564,15(10410,5300,30)200,12(10

−− x

= 0,524

B^ = Hsm – Â ym ( 4.24 )

= 1,030 - 0,524 x 0,541

= 0,827

Persamaan regresi yang diperoleh adalah :

Hsr = 0,524yr + 0,827

65

Hasil perhitungan tinggi gelombang signifikan dengan beberapa periode ulang dapat

dilihat pada tabel 4.10.

Tabel 4.10. Tinggi gelombang dengan periode ulang tertentu

Kala Ulang Yr Hr σnr σr HS-1,28 σt HS+1,28 σt

2 0,367 0,795 0,337 0,155 0,597 0,994 5 1,500 1,251 0,571 0,263 0,915 1,588 10 2,250 1,553 0,780 0,360 1,093 2,013 25 3,199 1,935 1,062 0,489 1,308 2,561 50 3,902 2,210 1,277 0,588 1,465 2,971 100 4,600 2,499 1,492 0,688 1,618 3,379

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1 2 3 4 5 6

PERIODE (TAHUN)

TIN

GG

I GEL

OM

BA

NG

(M)

Hr HS-1,28 σt HS+1,28 σt

Gambar 4.14. Grafik tinggi gelombang dengan periode ulang tertentu

(Metode Fisher Tippett Type I)

2 10 25 50 100 5

66

2. Metode Weibull

Hitungan perkiraan tinggi gelombang ekstrim dilakukan dengan cara yang sama seperti

Metode Fisher-Tippett Type I, hanya persamaan dan koefisien yang digunakan

disesuaikan untuk Metode Weibull. Rumus-rumus probabilitas yang digunakan untuk

Metode Weibull adalah sebagai berikut :

kN

km

HHPT

sms 23,02,0

27,02,01)(

++

−−−=≤

( 4.25 )

Hitungan didasarkan pada analisis regresi linear dari hubungan Persamaan (4.22)

dengan nilai ym ditentukan dari persamaan sebagai berikut :

ym = [-ln {1 - P (Hs ≤ Hsm)}] 1/k ( 4.26 )

Tinggi gelombang signifikan ditentukan oleh persamaan ( 4.26 ) dengan nilai yr

didapatkan dari persamaan :

( ){ } krr LTy

1ln= ( 4.27 )

Tabel 4.11. Perhitungan gelombang dengan periode ulang

(Metode Weibull)

No. urut Hsm P Ym HsmYm Y2m (Hsm-Hr)2

1 2,400 0,953 4,452 10,686 19,823 1,661 2 1,800 0,858 2,437 4,387 5,939 0,475 3 1,200 0,762 1,621 1,945 2,627 0,008 4 1,100 0,667 1,134 1,247 1,285 0,000 5 0,800 0,571 0,801 0,641 0,641 0,097 6 0,800 0,476 0,558 0,446 0,311 0,097 7 0,700 0,380 0,374 0,262 0,140 0,169 8 0,700 0,284 0,232 0,163 0,054 0,169 9 0,500 0,189 0,124 0,062 0,015 0,373 10 0,300 0,093 0,045 0,014 0,002 0,658

Jumlah 10,300 5,234 11,779 19,852 30,839 3,707 Dari tabel diatas 4.11, didapat beberapa parameter yang digunakan dalam perhitungan

gelombang dengan periode ulang, yaitu :

N = 10 K = 10

NT = 10 λ = 1

v = N / NT = 10/10 = 1

Hsm = 10,300 / 10 = 1,030 ym = 11,779/10 = 1,178

67

Dari beberapa nilai di atas selanjutnya dihitung parameter  dan B^ dengan

berdasarkan pada data Hsm dan ysm seperti pada Tabel 4.11. Perhitungan tinggi

gelombang dengan periode ulang tertentu menggunakan persamaan berikut ini :

Hsm = Â ym + B^ ( 4.28 )

Dengan :

 = ( )22 ∑∑∑ ∑∑

−

−

mm

msmsmsm

yyn

yHyHn

( 4.29 )

 = )2)779,11()839,30(10779,11300,10852,19(10

−− x

= 0,455

B^ = Hsm – Â ym ( 4.30 )

= 1,030 – 0,455 x 1,178

= 0,518

Persamaan regresi yang diperoleh adalah :

Hsr = 0,455 yr + 0,518

Selanjutnya hitungan tinggi gelombang signifikan dengan beberapa periode ulang

dilakukan dengan Tabel 4.12.

Tabel 4.12. Tinggi gelombang dengan periode ulang tertentu

(Metode Weibull)

Kala Ulang Yr Hr σnr σr HS-1,28 σt HS+1,28 σt

2 0,367 0,706 0,319 0,173 0,484 0,927 5 1,500 1,156 0,768 0,417 0,622 1,689 10 2,250 1,454 1,180 0,640 0,634 2,274 25 3,199 1,830 1,719 0,933 0,636 3,024 50 3,902 2,118 2,124 1,152 0,634 3,585 100 4,600 2,387 2,527 1,371 0,632 4,142

68

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1 2 3 4 5 6

PERIODE (TAHUN)

TIN

GG

I GEL

OM

BA

NG

(M)

Hr HS-1,28 σt HS+1,28 σt

Gambar 4.15.Grafik tinggi gelombang dengan periode ulang tertentu Metode Weibull

Hasil perhitungan probabilitas tinggi gelombang dengan kedua metode di atas ditampilkan

dalam tabel 4.13.

Tabel 4.13. Rekapitulasi perhitungan tinggi gelombang

dengan periode ulang tertentu

Periode Ulang Metode Fisher Metode Webull (tahun) Hr Hs-1,28 σt Hs+1,28 σt Hr Hs-1,28 σt Hs+1,28 σt

2 0,795 0,597 0,994 0,706 0,484 0,927 5 1,251 0,915 1,588 1,156 0,622 1,689 10 1,553 1,093 2,013 1,454 0,634 2,274 25 1,935 1,308 2,561 1,830 0,636 3,024 50 2,210 1,465 2,971 2,118 0,634 3,585 100 2,499 1,618 3,379 2,387 0,632 4,142

`

2 5 10 25 50 100

69

4.2.6.3 Perhitungan gelombang laut dalam ekivalen :

Ho’ = Ks x Kr x Ho ( 4.31 )

dengan :

Ks = Koefisien shoaling

Kr = koefisien refraksi

Ho = tinggi gelombang laut dalam (m)

Ho’ = tinggi gelombang laut dalam ekivalen (m)

Tinggi gelombang (Ho) = 0,990 m

Periode gelombang (T) = 5,950 dtk

Arah datang gelombang (α0) = 45o

Kedalaman (d) = 3 m

a) Perhitungan koefisien shoaling (Ks)

Lo = 1,56 x T2 = 1,56 x 5,9502 = 55,228 m

Co = TLO =

950,5228,55 = 9,282 m/dtk

0Ld = 0,054 n1 = 0,8924

Dari lampiran tabel L-1 didapat : Ld = 0,09829

L = 09829,0

3 = 30,522

Ks = nL

Ln OO = 522,308924,0

228,555,0x

x = 1,007

b) Perhitungan koefisien refraksi (Kr)

C = TL =

950,5522,30 = 5,129 m/dtk

Sin α = αsinoC

C = 282,9129,5 sin 45 = 0,391 α = 22,999

Kr = oα

αcoscos = o

o

999,22cos45cos = 0,876

Dari perhitungan di atas koefisien didapat tinggi gelombang ekivalen (Ho’) adalah

sebagai berikut :

(Ho’) = Ks x Kr x Ho

= 1,007 x 0,876 x 0,990 = 0,873 m

70

c) Perhitungan tinggi gelombang pecah dengan Metode SPM

Ho’ = 0,873 m

2

'gTH o = 2950,581,9

873,0×

= 0,0025 dimasukkan ke grafik 4.15

Gambar 4.16. Grafik penentuan tinggi gelombang pecah (Hb)

'o

b

HH

= 1,25

Hb = Ho’ x 1,25 = 0,873 x 1,25 = 1,091 m

71

d) Perhitungan kedalaman gelombang pecah dengan Metode SPM

2

'gTH b = 2950,581,9

091,1×

= 0,0031 dimasukkan ke grafik 4.16

Gambar 4.17. Grafik penentuan kedalaman gelombang pecah (d)

Dari grafik 4.16 diatas dapat diketahui kondisi kedalaman gelombang pecah minimum

β = 1,17 untuk kondisi kemiringan dasar pantai m = 0,02

(db)min = β x Hb = 1,17 x 1,091 = 1,276 m

Jadi tinggi gelombang pecah Hb = 1,091 m dan kedalaman gelombang pecah dipakai

adalah db = 1,276 m

72

4.2.7 Transpor Sedimen

Angkutan sedimen sepanjang pantai di hitung dengan rumus :

Qs = K Pln ( 4.35 )

Pl = 16

gρ Hb2 Cb sin bα cos bα ( 4.36 )

dimana :

Qs = angkutan sedimen sepanjang pantai (m3/hari)

Pl = komponen fluks energi gelombang sepanjang pantai pada saat pecah (Nm/dtk/m)

ρ = rapat massa air laut (kg/m3)

Hb = tinggi gelombang pecah (m)

Cb = cepat rambat gelombang pecah (m/dtk) = bgd

bα = sudut gelombang pecah

K,n = konstanta

Berikut perhitungannya :

Dari data besarnya angin untuk arah yang berpengaruh dapat diprediksikan besarnya

transpor sedimen yang terjadi di Muara Kali Silandak. Contoh data untuk bulan Januari

arah Barat Laut dan bulan April arah Timur Laut tahun 1997 sebagai berikut :

• Arah Barat Laut

U = 25 knot

UL = 25 x 0,514 = 12,850 m/dtk

RL = 0,960 dari grafik

UW = 12,850 x 0, 960 = 12,340 m/dtk

UA = 0,71 x 12,3401,23 = 15,610 m/dtk

Dari grafik peramalan gelombang dengan kondisi fetch efektif 199 km di peroleh:

Tinggi gelombang (H) = 1,840 m

Periode gelombang (T) = 7,300 dtk

Rapat massa air laut (ρ) = 1030 kg/m3 = 1,03 ton/m3

Kedalaman gelombang datang (d) = 3,0 m

Sudut datang gelombang (α ) = 450

Kemudian dapat dicari :

73

• Perhitungan koefisien shoaling (Ks)

Lo = 1,56 x T2 = 1,56 x 7,3002 = 83,132 m

Co = TLO =

300,7132,83 = 11,388 m/dtk

0Ld = 0,0720 n1 = 0,08591

Dari lampiran tabel L-1 didapat : Ld = 0,11582

L = 11582,0

3 = 51,805 m

Ks = nL

Ln OO = 805,5108591,0

132,835,0x

x = 0,966

• Perhitungan koefisien refraksi (Kr)

C = TL =

300,7805,51 = 7,051 m/dtk

Sin α = αsinoC

C = 388,11051,7 sin 45 = 0,442 α = 26,234

Kr = oα

αcoscos = o

o

234,26cos45cos = 0,888

Dari perhitungan di atas koefisien didapat tinggi gelombang ekivalen (Ho’) adalah

sebagai berikut :

(Ho’) = Ks x Kr x Ho

= 0,966 x 0,888 x 1,840 = 1,527 m

• Perhitungan tinggi dan kedalaman gelombang pecah

Ho’ = 1,527 m

2

'gTH o = 2300,781,9

527,1×

= 0,00298

'o

b

HH

= 3/1)/'{3,31

LoH o

'o

b

HH

= 3/1)132,83/527,1{3,31

'o

b

HH

= 1,141

74

Hb = 1,141 x 1,527 = 1,742 m

Dari peta bathimetri, diperoleh kemiringan dasar laut sebesar m = 0,02

)1(75,43 19mea −−=

= )1(75,43 02.019xe−− = 13,831

( )meb 5,191

1−+

=

= ( )02.05,1911

xe−+ = 0,596

)(1

2gTaHbHd

bb

b

−=

=b

b

Hd

)300,781,9/742,1831,13(596,0

12xx−

575,1=b

b

Hd

db = 1,575 x 1,742 = 2,744 m

Cb = bgd = 744,281,9 x = 5,188 m/dtk

Sin bα = αsin

CoCb

= 279,11188,5 sin o45 = 0,325 bα = 18,981

Pl = 16

gρ Hb2 Cb sin bα cos bα

P1 = °° 981,18cos981,18sin188,5141,11603,1 2 x

= 0,134 tm/dtk/m

= 0,134 x 24 x 3600 P1 = 11577,60 tm/hari/m

Qs = 0,401 x P1. ( 4.37 )

= 0,401 x 11577,60

= 462,618 m3/hari

Qs = 1694555,424 m3/tahun

75

• Arah Timur Laut

U = 18 knot

UL = 18 x 0,514 = 9,260 m/dtk

RL = 1,020 dari grafik

UW = 9,260 x 1,020 = 9,460 m/dtk

UA = 0,71 x 9,4601,23 = 11,260 m/dtk

Dari grafik peramalan gelombang dengan kondisi fetch efektif 199 km di peroleh:

Tinggi gelombang (H) = 1,320 m

Periode gelombang (T) = 6,500 dtk

Rapat massa air laut (ρ) = 1030 kg/m3 = 1,03 ton/m3

Sudut datang gelombang (α ) = 450

Kemudian dapat dicari :

• Perhitungan koefisien shoaling (Ks)

Lo = 1,56 x T2 = 1,56 x 6,5002 = 65,505 m

Co = TLo =

500,6505,65 = 10,109 m/dtk

Dari lampiran tabel L-1 didapat : Ld = 0,1340 n1 = 0,8238

L = 44,776 m

Ks = nL

Ln OO = 776,448238,0

505,655,0x

x = 0,942

• Perhitungan koefisien refraksi (Kr)

C = TL =

480,6776,44 = 6,909 m/dtk

Sin α = αsinoC

C = 109,10909,6 sin 45 = 0,483 α = 28,899

Kr = oαα

coscos = o

o

899,28cos45cos = 0,899

Dari perhitungan di atas koefisien didapat tinggi gelombang ekivalen (Ho’) adalah

sebagai berikut :

(Ho’) = Ks x Kr x Ho

= 0,942 x 0,899 x 1,320

(Ho’) = 1,092 m

76

• Perhitungan tinggi dan kedalaman gelombang pecah

Ho’ = 1,092 m

2

'gTH o = 2500,681,9

092,1×

= 0,00265

'o

b

HH

= 3/1)/'{3,31

LoH o

'o

b

HH

= 3/1)505,65/092,1{3,31

'o

b

HH

= 1,186

Hb = 1,092 x 1,186 = 1,295 m

Dari peta bathimetri, diperoleh kemiringan dasar laut sebesar m = 0,02

)1(75,43 19mea −−=

= )1(75,43 02.019xe−− = 13,831

( )meb 5,191

1−+

=

= ( )02.05,1911

xe−+ = 0,596

)(1

2gTaHbHd

bb

b

−=

=b

b

Hd

)500,681,9/295,1831,13(596,0

12xx−

558,1=b

b

Hd

db = 1,558 x 1,295 = 2,018 m

Cb = bgd = 018,281,9 x = 4,449 m/dtk

Sin bα = αsin

CoCb

= 109,10449,4 sin o45 = 0,311 bα = 18,132

77

P1 = °° 132,18cos132,18sin449,4295,11603,1 2 x

= 0,142 tm/dtk/m

= 0,142 x 24 x 3600 P1 = 12268,80 tm/hari/m

Qs = 0,401 x P1.

= 0,401 x 12268,80

= 4919,789 m3/hari

Qs = 1795722,912 m3/tahun

Dari hasil perhitungan diatas kemudian di dapat jumlah angkutan sedimen sepanjang

pantai, yaitu dengan cara :

∆Q = QBL – QTL ( 4.38 )

= 1694555,424 – 1795722,912

∆Q = - 101167,488 m3/tahun

4.3 ANALISA DATA TANAH

Data hasil penyelidikan tanah digunakan untuk menghitung daya dukung tanah ( soil

bearing capacity ). Dikarenakan tidak tersedianya data penyelidikan tanah pada bagian

muara Kali Silandak, maka digunakan data hasil penyelidikan tanah pada Proyek Review

Desain Muara Kali Silandak. Adapun sampel yang digunakan adalah pada titik terdekat

dengan muara Kali Silandak.

78

Tabel 4.14. Hasil uji tanah

No Jenis Uji Hasil Uji Ket

1 Berat jenis 2,20

2 Liquid Limit (LL) 53,10

3 Plastic Limit (PL) 28,57

4 Plasticity Index (PI) 24.63

5 Kadar air 50,0

6 Sudut geser 21,01o

7 Kohesi (C) 0,0901

8 Tegangan maksimum (qu) 0,676

9 Konsolidasi 0,3887

Sebagaimana telah dikemukakan sebelumnya, dalam perhitungan daya dukung tanah

ketiadaan data sondir, pengeboran, maupun Standard Penetration Test (SPT) dapat diatasi

dengan pendekatan menggunakan metode yang dikemukakan oleh Bowles. Dalam kondisi

ini daya dukung tanah dapat diketahui dengan menghitung daya dukung batas (Qult)

asalkan diketahui jenis material dan gradasi butiran materialnya. Rumus Terzaghi yang

digunakan untuk mengetahui daya dukung tanah sekali lagi disajikan sebagai berikut :

Qult = C . Nc + Df . γ . Nq + 0,5B . γ . Nγ

dengan :

Qult : Kuat dukung batas (t/m2)

Nc,Nγ, Nq : konstanta tanah tergantung φ

Df : kedalaman pondasi (m)

B : lebar pondasi (m)

C : kohesi tanah

γ : berat jenis/unit tanah (t/m3)

79

Tabel 4.15. Nilai-nilai faktor daya dukung tanah menurut Terzaghi

φ (o) Keruntuhan Geser Umum

Nc Nq Nγ 0 5,7 1,0 0,0 5 7,3 1,6 0,5 10 9,6 2,7 1,2 15 12,9 4,4 2,5 20 17,7 7,4 5,0 25 25,1 12,7 9,7 30 37,2 22,5 19,7 34 52,6 36,5 35,0 35 57,8 41,4 42,4 40 95,7 81,3 100,445 172,3 173,3 297,5 48 258,3 287,9 780,1 50 347,6 415,1 1153,2

Berdasarkan persamaan diatas, maka sebagai simulasi digunakan hitungan berikut

ini. Misal kedalaman pondasi 5 m dan 6 m :

Untuk kedalaman pondasi 5 m, γ = 2,463 t/m3, φ = 21,01o, dan lebar = 1m, dari hasil

interpolasi faktor-faktor Terzaghi didapatkan nilai-nilai untuk φ = 21,01 adalah Nc =

19,20, Nq =8,47, dan Nγ = 5,95. Dengan demikian, maka diperoleh :

Qult = C . Nc + Df . γ . Nq + 0,5B . γ . Nγ

= 0,0901*19,2 + 5*2,2*8,47 + 0,5*1*2,20*5,95

= 101,44 t/m2

Dari gambaran tersebut dengan mengambil angka keamanan 2, maka Qs = 50,72 t/m2,

artinya tanah pasir tersebut masih aman sampai beban diatasnya sebesar 50,72 ton tiap m2.

Sedangkan untuk kedalaman pondasi 8 m,diperoleh :

Qult = C . Nc + Df . γ . Nq + 0,5B . γ . Nγ

= 0,0901*19,2 + 2*4.8*8,47 + 0,5*1*2,2*5,95

= 211,55 t/m2.

Untuk angka aman 2, sehingga Qs = 105,70 t/m2, sehingga beban yang dapat didukung

adalah 105,70 ton tiap m2.