Pemodelan Gelombang menggunakan modul Spectral Waves (SW) Mike 21

Dalam pembangunan struktur pantai, informasi mengenai gelombang laut penting untuk dikaji. Tinggi gelombang signifikan dan magnitude gelombang merupakan informasi yang dibutuhkan dalam perencanaan pembangunan struktur pantai. Secara geografis, letak Indonesia yang berada pada daerah ekuator menimbulkan asumsi bahwa indonesia akan terbebas dari gelombang badai. Hal tersebut benar adanya akan tetapi kemungkinan terkena gelombang masih tetap ada meskipun dari ekor badai. Pada kajian ini digunakan modul gelombang Spectral Waves (SW) pada mike 21 untuk mensimulasikan perambatan gelomba

ng dari lokasi pembangkitan sampai menuju lokasi pembangunan dermaga.

Aplikasi utama dari Modul SW digunakan pada kegiatan penyusunan desain struktur lepas pantai, pantai dan pelabuhan dimana perhitungan beban gelombang yang akurat sangat penting untuk mendapatkan desain struktur yang aman dan ekonomis. Modul SW menggunakan beberapa proses fisis berikut dalam menggambarkan penjalaran gelombang :

Pembangkitan gelombang akibat angin Interaksi nonlinear gelombang Disipasi disebabkan oleh white-capping Disipasi disebabkan oleh bottom friction Disipasi disebabkan oleh depth-induced wave breaking Refraksi dan shoaling disebabkan oleh perbedaan kedalaman Interaksi arus gelombang Efek dari waktu kedalaman yang berbeda - beda dan flooding and drying

Modul SW pada mike 21Modul SW memiliki kemampuan untuk melakukan simulasi pembangkitan gelombang, penjalaran gelombang dan kehilangan energi gelombang akibat perubahan kedalaman. MIKE 21 SW menggunakan dua persamaan yang berbeda, yaitu formulasi directional decoupled parametric dan formulasi fully spectral. Kedua persamaan gelombang tersebut sama – sama menggunakan persamaan kekekalan gelombang sebagai persamaan pembangun. Perbedaan dari kedua persamaan tersebut terletak pada solusi yang digunakan. formulasi directional decoupled parametric menggunakan peneyelesian sesuai Holthuijsen (1989) sedangkan formulasi fully spectral menggunakan penyelesian sesuai dengan yang dilakukan Komen et al. (1994) dan Young (1999). Berikut merupakan persamaan kekekalan gelombang yang dirumuskan oleh Komen et al. (1994) dan Young (1999) masing-masing pada koordinat kartesian dan sperical. ∂N∂ t

+∇ . ( ν⃗ .N )=Sσ

Dimana :

N = Rapat gaya yang terdiri dari (posisi pada koordinat kartesian, sperichal, polar dan waktu)ν⃗ = adalah kecepatan grup gelombang pada koordinat kartesian, sperichal dan polarS = sourcePada koordinat Spherical

N̂=NR 2cos φ= ER2cos φσ

N̂ = rapat gaya yang terdiri dari (posisi pada koordinat kartesian, spherical, polar dan waktu)E = rapat energi normal R = jari – jari bumi

Sedangkan pada koordinat polar persamaan pembangun yang digunakan sebagai berikut :

∂ N̂∂ t

+ ∂∂ ϕcϕ N̂+ ∂

∂ λc λ N̂+ ∂

∂ σcσ N̂+ ∂

∂θcθ N̂= S

σS = SR2 total source / sink

Kondisi Lokasi Pemodelan

Lokasi pemodelan terletak di daerah Bontang. Berikut merupakan gambar lokasi pemodelan

Lokasi pemodelan

Secara geografis kejadian datangnya gelombang disimulasikan dari daerah timur, utara dan selatan domain model.

Skenario pemodelan

Pemodelan dilakukan dengan menggunakan skenario secara umum sesuai dengan tabel Holmbom (2011). Berikut merupakan tabel skenario model Holmbom (2011).

Skenario model secara spesifik dapat dilihat pada tabel berikut ini :

No Parameter Solusi / Nilai KeteranganWaktu Simulasi 300 detik

Persamaan dasar

Spectral formulation = Directionally decoupled parametric formulation, Time formulation = (Quasi stationary formulation)

Solusi teknik Newton-Raphson iteration

Maksimal iterasi 100, Toleransi RMS 1e-006,

Kondisi muka air -

Kondisi arus -

Angin -

Gelombang pecah -

Gesekan dasar -

Nilai awal -

Kondisi Batas 1 Batas tertutup Utara domain model

Kondisi Batas 2 Batas tertutup Selatan domain model

Kondisi Batas 3Batas terbuka (sumber) Hm0 = 1, 2, 3, 4, 5 m, T =

10 detikArah datang 55, 90, 110

Pemberian batas model

Batas yang digunakan seperti disebutkan pada tabel.. terbagi menjadi dua jenis batas, yaitu batas tertutup dan batas terbuka. Pada skenario model yang digunakan terdapat dua batas tertutup dan satu batas terbuka. Berikut merupakan batas yang digunakan pada model.

Batas model

Hasil dan Analisis

Hasil pemodelan gelombang menggunakan aplikasi SW pada mike 21 mendapatkan hasil sebagai berikut :

Tinggi gelombang awal 1m

Simulasi dengan tinggi gelombang datang sebesar 1 meter dilakukan sebanyak 3 kali. Masing – masing simulasi menggunakan arah datang gelombang datang yang berbeda, yaitu 55o, 99o dan 110o. Setelah simulasi dilakukan selama 50 menit, kemudian nilai tinggi gelombang di daerah pembangunan dermaga di gambarkan dalam bentuk grafik. Berikut merupakan hasil simulasi gelombang dengan tinggi gelombang datang sebesar 1 meter :