8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Daerah Penelitian
Kecamatan Muara Gembong merupakan daerah pesisir di Kabupaten Bekasi yang
berada pada zona 48 M (50 59’ 12,8” LS ; 107
0 02’ 43,36” BT), dikelilingi oleh
perairan laut Jawa yang luas dan terletak di antara Jakarta Utara dengan Kabupaten
Karawang. Kebanyakan penduduk di Muara Gembong adalah bermata pencaharian
sebagai nelayan, beternak ikan, kepiting dan juga udang untuk dijual ke Jakarta
khususnya ke daerah Cilincing, Ancol, dan Muara Angke. Kecamatan ini terdiri dari
6 desa utama yaitu Pantai Mekar 235 Ha , Pantai Sederhana 65 Ha, Pantai Bahagia
265 Ha, Pantai Bakti 2,90 Ha, dan Pantai Harapan Jaya dengan lahan terluas 275 Ha.
Daerah penelitian dilakukan di pesisir Pantai Mekar dan Pantai Harapan Jaya.
Gambar 2.1 Peta Kecamatan Muara Gembong
(Windupranata, 2012)
9
Daerah penelitian ini dipilih karena adanya fenomena pesisir yang terjadi, salah
satunya adalah fenomena arus pasang surut laut yang mengakibatkan abrasi pantai.
Proses abrasi pantai ini berdampak terhadap perubahan garis pantai sehingga
diperlukan pengamatan pergerakan arus, pasang surut, angin, morfologi pantai dan
sedimentasi.
Perubahan garis pantai karena adanya abrasi dan sedimentasi pada daerah ini cukup
menarik perhatian. Menurut warga sekitar yang telah diwawancarai, perubahan yang
terjadi selama dua tahun silam 2010-2012 cukup besar sehingga menyebabkan warga
harus meninggalkan rumahnya karena terendam air laut (Gambar 2.2). Melihat
kondisi ini, dilakukanlah pengukuran dan pemodelan arus pasang surut agar dapat
diketahui seberapa besar pasut yang terjadi dan seberapa besar arus yang bergerak di
wilayah ini.
Gambar 2.2 Rumah Warga Yang Ditinggalkan Akibat Abrasi Pantai
10
2.2 Garis Pantai
Pengertian garis pantai menurut IHO (1970) merupakan garis pertemuan antara
pantai (daratan) dan air (lautan). Walaupun secara periodik permukaan garis pantai
selalu berubah, suatu tinggi muka air tertentu yang tetap harus dipilih untuk
menjelaskan posisi garis pantai. Pada peta laut, garis pantai yang digunakan adalah
muka air tinggi (High Water Level). Sedangkan untuk acuan kedalaman
menggunakan muka air rendah (Low Water Level) sebagai garis pantai (Gambar 2.3).
(Poerbandono dan Djunarsjah, 2005)
Permukaan air laut yang selalu berbuah dan muka air laut rata-rata (Mean Sea Level)
tertentu yang tetap, dapat ditentukan dan digunakan dalam penentuan posisi garis
pantai. Masih terdapat adanya perbedaan dalam penetapan garis pantai yang
disesuaikan berdasarkan tetapan hukum yang mengaturnya.
Gambar 2.3 Kedudukan Garis Pantai
(Djunarsjah, 2012)
Garis pantai bisa berubah karena abrasi pantai yang diakibat salah satunya arus
pasang surut, sehingga pengikisan ini menyebabkan berkurangnya area daratan. Oleh
karena itu, perlu dilakukan pengukuran arus dan pasang surut serta pemodelannya
sehingga dapat dianalisis dan dicari solusi yang terbaik untuk mengatasinya.
11
Walaupun secara teoritis, garis pantai ditentukan dari muka air tertinggi (High Water
Level), pada kenyataannya, penentuan garis pantai di lapangan akan menghadapi
berbagai kendala melihat karakteristik pantai itu sendiri berdasarkan unsur
pembentuknya. Sehingga dalam penentuan garis pantai di lapangan dapat dilakukan
dengan cara sebagai berikut (Poerbandono dan Djunarsjah, 2005) :
a. Daerah pantai pasir, garis pantai ditentukan dengan melihat jejak atau bekas
air laut di pantai saat pasang tertinggi (lihat Gambar 2.4).
b. Daerah pantai lumpur, garis pantai ditentukan dari pertemuan antara daratan
(tanah keras) dengan daratan (lumpur) bekas pasang tertinggi (lihat Gambar
2.5).
c. Daerah pantai pepohonan, garis pantai diwakili oleh batas tumbuhan terluar
ke arah laut (lihat Gambar 2.6).
d. Daerah pantai buatan, garis pantai ditetntukan berdasar garis batas terluar
suatu bangunan permanen buatan manusia yang terletak di pinggir pantai
(lihat Gambar 2.7)
Gambar 2.4 Garis Pantai Daerah Pantai Berpasir
(Djunarsjah, 2012)
12
Gambar 2.5 Garis Pantai Daerah Pantai Lumpur
(Djunarsjah, 2012)
Gambar 2.6 Garis Pantai Daerah Pantai Pepohonan
(Djunarsjah, 2012)
13
Gambar 2.7 Garis Pantai Daerah Pantai Buatan
(Djunarsjah, 2012)
2.3 Pasang Surut Air Laut
Fenomena yang terjadi di laut sangatlah banyak, salah satunya adalah fenomena
pasang surut air laut. Fenomena ini merupakan perubahan ketinggian muka air laut
dari pasang tertinggi (High Water Level) menjadi surut terendah (Low Water Level)
dan sebaliknya. Fenomena pasang surut ini disebabkan tiga faktor yaitu Bumi dengan
Bulan, Bumi dengan Matahari, dan interaksi Bumi-Bulan-Matahari.
Menurut Pariwono (1989), fenomena pasang surut diartikan sebagai naik turunnya
muka laut secara berkala akibat adanya gaya tarik benda-benda angkasa terutama
matahari dan bulan terhadap massa air di bumi.
Menurut Dronkers (1964) pasang surut laut merupakan suatu fenomena pergerakan
naik turunnya permukaan air laut secara berkala yang diakibatkan oleh kombinasi
gaya gravitasi dan gaya tarik menarik dari benda-benda astronomi terutama oleh
matahari, bumi, dan bulan. Pengaruh benda angkasa lainnya dapat diabaikan karena
jaraknya lebih jauh atau ukurannya lebih kecil. Fenomena pasang surut ini
merupakan salah satu faktor penyebab pergerakan arus.
14
2.3.1 Tipe Pasang Surut
Pasang surut di tiap daerah tidak sama. Di suatu daerah dalam satu hari dapat terjadi
satu kali pasang surut atau dua kali pasang surut. Secara umum pasang surut di
berbagai daerah dapat dibedakan dalam empat tipe, yaitu pasang surut harian tunggal
(diurnal tide), harian ganda (semidiurnal tide) dan dua jenis campuran. Gambar 2.8
menunjukkan keempat jenis pasang surut tersebut. (Triatmodjo, 1990)
1. Pasang surut harian ganda (semi diurnal tides)
Dalam satu hari terjadi dua kali air pasang dan dua kali air surut dengan
tinggi yang hampir sama dan pasang surut terjadi secara berurutan secara
teratur. Periode pasang surut rata-rata adalah 12 jam 24 menit. Pasang surut
jenis ini terjadi di selat Malaka sampai laut Andaman.
2. Pasang surut harian tunggal (diurnal tides)
Dalam satu hari terjadi satu kali air pasang dan satu kali air surut. Periode
pasang surut adalah 24 jam 50 menit. Pasang surut tipe ini terjadi di perairan
selat Malaka.
3. Pasang surut campuran condong ke harian ganda (mixed tide prevelailing
semidiurnal tide)
Dalam satu hari terjadi dua kali air pasang dan dua kali air surut, tetapi tinggi
dan periodenya berbeda. Pasang surut jenis ini banyak terjadi di Indonesia
bagian Timur.
4. Pasang surut campuran condong ke harian tunggal (mixed tide prevelailing
diurnal tide)
Dalam satu hari terjadi satu kali air pasang dan satu kali air surut, tetapi
terkadang untuk sementara waktu terjadi dua kali pasang dan dua kali surut
dengan tinggi dan periode yang sangat berbeda. Pasang surut jenis ini
terdapat di selat Kalimantan dan pantai utara Jawa Barat.
15
Gambar 2.8 Tipe Pasang Surut
(Triatmodjo, 1990)
Tipe pasang surut di suatu daerah dapat diketahui dengan cara mendapatkan
bilangan/konstata pasut (Tidal Formzahl) yang dihitung dengan menggunakan
metode Admiralti yang merupakan perbandingan jumlah amplitudo komponen
diurnal terhadap amplitudo semi diurnal, yang dinyatakan dengan :
Dimana :
F adalah bilangan Formzahl
F = 0,00-0,25 ; Pasang surut harian ganda (semi diurnal tide)
F = 0,26-1,50 ; Pasang surut campuran, condong ke semi diurnal
F = 1,51-3,00 ; Pasang surut campuran, condong ke diurnal
F = > 3,00 ; Pasang surut harian tunggal (diurnal)
16
AK1 adalah amplitudo komponen pasang surut tunggal utama yang disebabkan oleh
gaya tarik bulan dan matahari
AO1 adalah amplitudo komponen pasang surut tunggal utama yang disebabkan oleh
gaya tarik bulan
AM2 adalah amplitudo komponen pasang surut ganda utama yang disebabkan oleh
gaya tarik bulan
AS2 adalah amplitudo komponen pasang surut ganda utama yang disebabkan oleh
gaya tarik matahari
2.3.2 Metode Pengukuran Pasut
Pengukuran pasang surut di suatu wilayah perairan dapat dilakukan dengan metode :
a. Manual dengan cara memasang palem di stasiun pasut.
b. Otomatis dengan cara mengukur tekanan, pelampung, akustik, dan radar
(yang dipancarkan adalah sensitivitas panjang gelombang terhadap
permukaan laut).
Mengukur pasut dengan cara mengukur tekanan, yang diukur adalah perubahan
tekanan air laut saat pasang surut yang kemudian ditransformasikan kedalam
ketinggian sehinngga didapatkan nilai pasang surutnya.
Dimana :
P = tekanan air laut
= massa jenis air (1000 kg/m3)
= kecepatan gravitasi (9,81 m/s2)
= ketinggian
17
Mengukur pasut dengan pelampung, menempatkan pelampung di permukaan laut
yang diikatkan pada stasiun pasut. Pelampung ini akan bergerak naik turun sesuai
dengan pasang surut yang terjadi dan akan merekam secara otomatis naik turunnya
pasut.
2.4 Arus Laut
Arus merupakan gerakan yang sangat luas terjadi di seluruh permukaan laut di dunia.
Arus laut merupakan pergerakan massa air menuju kondisi awal (initial condition)
yang menyebabkan perpindahan horizontal dan vertikal massa air.
Arus merupakan gerakan horizontal atau vertikal dari massa air menuju kestabilan
yang terjadi secara terus menerus. Gerakan yang terjadi merupakan hasil resultan
dari berbagai macam gaya yang bekerja pada permukaan, kolom, dan dasar perairan.
Hasil dari gerakan massa air adalah vektor yang mempunyai besaran kecepatan dan
arah. Ada dua jenis gaya yang bekerja yaitu eksternal dan internal. Gaya eksternal
antara lain adalah gradien densitas air laut, gradien tekanan mendatar dan gesekan
lapisan air (Gross,1990)
Pergerakan arus dibedakan menurut letaknya yaitu arus atas dan arus bawah. Arus
atas adalah arus yang bergerak di permukaan laut. Sedangkan arus bawah adalah arus
yang bergerak di bawah permukaan laut.
2.4.1 Klasifikasi Arus
Pengklasifikasian arus berdasarkan faktor penyebabnya, terbagi atas:
a. Arus angin
Angin adalah faktor yang membangkitkan arus, arus yang ditimbulkan oleh
angin mempunyai kecepatan yang berbeda menurut kedalaman. Kecepatan
arus yang dibangkitkan oleh angin memiliki perubahan yang kecil seiring
pertambahan kedalaman hingga tidak berpengaruh sama sekali.
b. Arus termohalin
Arus termohalin terjadi karena adanya perubahan densitas air. Perubahan
densitas air ini disebabkan terjadinya perubahan suhu dan salinitas antara 2
18
massa air yang densitasnya tinggi akan tenggelam dan menyebar dibawah
permukaan air sebagai arus dalam (downwelling), sedangkan massa air
dengan densitas rendah akan naik dan menyebar di permukaan (upwelling) .
c. Arus pasut
Arus yang disebabkan oleh gaya tarik menarik antara bumi dan benda benda
angkasa.
d. Arus turbulensi
Suatu gerakan yang terjadi pada lapisan batas air dan terjadi karena adanya
gaya gesekan antar lapisan tersebut.
Secara umum pola arus di perairan Utara Jawa dipengaruhi oleh angin musim. Pada
musim Timur pada bulan Mei-September, arus permukaan ke arah Barat. Sedangkan
pada musim Barat pada bulan Desember-Februari, arus permukaan menuju ke arah
Timur (Bappeda Provinsi Jawa Barat, 2007).
2.4.2 Metode Pengukuran Arus
Pengukuran arus di suatu wialyah perairan dapat dilakukan dengan dua metode:
1. Metode Euler merupakan pengukuran arus diam dengan menempatkan alat
ukur di satu titik yang sama dan tidak berpindah tempat.
2. Metode Langrange merupakan pengukuran arus dengan menempatkan benda
hanyut (driffter) di atas permukaan ari laut. Benda hanyut ini akan merekam
arah dan kecepatan arus yang terjadi.
19
2.5 Pengamatan Arus dan Pasut Laut
Pengamatan arus dan pasut dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pengukuran
langsung di lapangan dan pemodelan hidrodinamika dengan metode numerik.
2.5.1 Pengukuran Arus dan Pasut Langsung
Pengukuran arus yang dilakukan dengan metode titik tetap (Euler) dan menggunakan
alat current meter. Current Meter merupakan pengembangan dari Free-floating
drogued buoy. Metode Euler akan menghasilkan arus dalam bentuk sinusoidal.
Prinsip kerja alat ini adalah baling-baling dimana sewaktu alat dimasukkan akan ada
perputaran dari baling-baling tersebut sehingga menimbulkan percepatan. Current
meter mempunyai 2 bagian yaitu kecepatan (speed) dan arah (direction).
Pengukuran pasut yang dilakukan dengan memasang palem di titik stasiun pasut
yang telah ditentukan.
2.5.2 Pemodelan Hidrodinamika dengan Metode Numerik.
Model merupakan suatu bentuk atau pola dari sesuatu yang akan dibuat atau
dihasilkan. Model juga dapat didefinisikan sebagai abstraksi dari bentuk yang
sebenarnya, dalam gambaran yang lebih sederhana. Pemodelan merupakan suatu
bentuk usaha untuk membuat suatu replika atau tiruan dari suatu sistem yang
sebenarnya dengan memanfaatkan suatu media untuk merepresentasikan sistem
tersebut.
Pemodelan hidrodinamika yang dilakukkan merupakan suatu proses penggambaran
pergerakan air laut dengan mengkonversi fenomena oseanografi kedalam
perhitungan matematika yang bersifat diskrit. Dengan menggunakan persamaan ini
dapat dibuat pemodelan dari yang sederhana hingga yang rumit.
Perhitungan matematika secara umum terbagi menjadi dua, yaitu perhitungan
analitik dan perhitungan numerik. Dalam pemodelan hidrodinamika ini, perhitungan
matematika yang digunakan adalah perhitungan numerik yang bersifat diskrit.
Metode numerik yang digunakan berasal dari perhitungan persamaan turunan Navier
Stokes yang dapat menjelaskan pergerakan dari suatu fluida seperti cairan dan gas.
20
Persamaan Stokes menyatakan perubahan dalam momentum (percepatan) partikel
fluida bergantung pada gaya viskos tekanan eksternal yang bekerja pada fluida. Oleh
karena itu persamaan Navier Stokes menjelaskan hubungan kesetimbangan gaya-
gaya yang terjadi pada fluida dan memprediksi pergerakan dari suatu fluida.
Persamaan ini digunakan dalam perangkat lunak Delft3D untuk memodelkan arus
dan pasut.
Persamaan Navier Stokes untuk pergerakan arus dalam arah x, y, dan z yaitu :
a. Pada arah x :
(
)
(
)
(
)
(
) ∑
.................................. (2.4)
b. Pada arah y :
(
)
(
)
(
)
(
) ∑
.................................. (2.5)
c. Pada arah z :
(
)
(
)
(
)
(
) ∑
................................ (2.6)
Untuk persamaan momentum pada arah z keadaan hidrostatik diasumsikan :
.......................... (2.7)
21
Dimana :
P = tekanan dari fluida
= kecepatan arus terhadap sumbu u
= kecepatan arus terhadap sumbu v
= kecepatan arus terhadap sumbu w
ρ = densitas fluida
= kecepatan gravitasi
F = gaya dari luar (angin, gelombang, Coriolis)
σ = tekanan Reynold
τ = regangan Reynold
t = waktu
Dari rumus Navier Stokes diatas yang merupakan turunan dari persamaan numerik
bersifat diskrit, pergerakan arus didapatkan dari hasil perhitungan u, v, dan w.
Tekanan (P) dicari dengan tujuan untuk mencari ketinggian (h) yang diperoleh dari
pembagian tekanan dengan hasil kali densitas fluida dan gravitasi sehingga
didapatkan nilai dari pasang surut.
Perhitungan rumus Navier Stokes ini yang kemudian digunakan dalam pemodelan
hidrodinamika untuk mendapatkan hasil model dan peta arus dan pasut yang
diinginkan.
Pemodelan hidrodinamika dengan metode numerik untuk penelitian ini dilakukan
dengan beberapa tahapan, yaitu :
1. Membuat domain model
Pembuatan domain atau daerah model merupakan tahap awal dalam proses
pemodelan. Dalam tahap ini juga akan dilakukan pembuatan grid dan
interpolasi kontur kedalaman untuk domain model. Untuk membuat domain
model diperlukan data kedalaman laut (batimetri) dan data garis pantai.
22
2. Menentukan syarat batas dan syarat awal
Pada tahap ini akan ditentukan nilai masukan yang diperlukkan untuk proses
pemodelan. Nilai yang digunakan adalah komponen pasut yang dimasukkan
di sepanjang batas-batas domain model. Perangkat lunak yang digunakan
akan menghitung perubahan nilai masukan di batas domain untuk
menggambarkan nilai di domain model yang telah ditentukan.
3. Penentuan masukan parameter model
Pada tahap ini dilakukan penentuan parameter masukan model. Parameter
masukkan ini ditentukan berdasarkan kebutuhan akan pemodelan dalam
penelitian yang dilakukan.
4. Model Uji sensitivitas
Model Uji sensitivitas ini dilakukan untuk mengetahui masukan parameter
mana yang sangat berpengaruh terhadap pemodelan.
5. Simulasi dua musim
Model dua musim dilakukan untuk mendapatkan nilai pasang surut dan arus
maksimum pada dua musim yang berbeda, yaitu musim angin barat dan
musim angin timur.
6. Pemetaan parameter dinamika laut
Membuat peta arus saat maksimum dari dua musim angin yang berbeda.
7. Analisis
Dilakukan analisis terhadap hasil pemodelan dan perubahan garis pantai.