perubahan pola gelombang dipantai akibat akibat ... · kecepatan rambat gelombang bergantung pada...

18

Seminar Ilmiah Nasional Teknik Sipil Universitas Bosowa SINALTSUB – I , 4 DESEMBER 2017

PERUBAHAN POLA GELOMBANG DIPANTAI AKIBAT AKIBAT PENAMBANGAN

PASIR LAUT

Sri Fitria Retnawaty1), Mubarak2), Yeeri Badrun3) 1,3Fakultas MIPA dan Kesehatan, Universitas Muhammadiyah Riau

Email: [email protected] 2 Program Pascasarjana Ilmu Lingkungan Universitas Riau

.

ABSTRAK Aktivitas penambangan pasir lepas pantai akan menimbulkan perubahan terhadap oseanografi dan lingkungan.

Kajian ini dilakukan untuk memprediksi perubahan pola gelombang akibat perubahan dasar perairan di lokasi

rencana penambangan pasir laut. Penelitian dilaksanakan di Kecamatan Pantai Labu Kabupaten Deli Serdang-

Sumatera Utara (perairan Selat Malaka) yang jarak 6,629 mil laut dari pantai terdekat. Metodologi kajian ini

dilakukan dengan Penyiapan data sekunder meliputi pembuatan mawar angin (wind rose), serta

pemilihan rentang waktu pasang surut untuk pemodelan. Penyiapan daerah komputasi untuk pemodelan

numerik yang meliputi proses scanning peta batimetri dan digitasi daerah kajian menjadi daerah komputasi.

Pemodelan numerik perubahan hidrodinamika perairan yaitu analisa perubahan pola gelombang disekitar

pantai. Hasil analisa menunjukkan bahwa penambagan pasir laut dengan kedalaman 4 m yang berjarak sekitar 4

mil dari pantai, perubahan pola gelombang di lokasi pemantauan akan terjadi perubahan arah gelombang

hanya pada Musim Barat dengan besaran sudut 0,02 hingga 1,64o, sedangkan tinggi gelombang dan energi

gelombang tidak mengalami perubahan baik Musim Barat maupun Musim Timur.

Kata Kunci: Penambangan Pasir, Gelombang, Model Hidrodinamika, Pantai.

1. PENDAHULUAN

Aktivitas penambangan pasir lepas pantai akan menimbulkan perubahan terhadap

oseanografi dan lingkungan. Dampak awal dari pengambilan pasir di laut adalah perubahan batimetri.

Perubahan tersebut akan menimbulkan dampak turunan terhadap perubahan arah gelombang dan

pola abrasi di pantai yang akhirnya juga akan merubah pola perubahan garis pantai.

Kajian ini dilakukan untuk memprediksi perubahan pola gelombang akibat perubahan dasar

perairan di lokasi rencana penambangan pasir laut di Kecamatan Pantai Labu Kabupaten Deli

Serdang-Sumatera Utara (perairan Selat Malaka) yang jarak 6,629 mil laut dari pantai terdekat.

2. KAJIAN LITERATUR

Dalam kajian ini akan ditinjau pengaruh kegiatan penambangan pasir laut terhadap

oseanografi, khususnya pola gelombang di pantai. Untuk melihat pengaruh tersebut maka dilakukan

tahapan-tahapan sebagai berikut :

1. Pengumpulan data sekunder dari referensi dan studi sebelumnya di sekitar daerah kajian yang

meliputi peta batimetri laut daerah kajian, data angin, data pasang surut di sekitar daerah

kajian, dan data gelombang yang meliputi tinggi gelombang signifikan dan periode

gelombang.

2. Penyiapan data sekunder meliputi pembuatan mawar angin (wind rose), serta pemilihan

rentang waktu pasang surut untuk pemodelan.

mailto:[email protected]

19


3. Penyiapan daerah komputasi untuk pemodelan numerik yang meliputi proses scanning

peta batimetri dan digitasi daerah kajian menjadi daerah komputasi

4. Pemodelan numerik perubahan hidrodinamika perairan yaitu analisa perubahan pola

gelombang disekitar pantai.

5. Perubahan kedalaman dasar perairan dilokasi tambang 4 m.

3. METODE PENELITIAN

3.1. Gelombang

Perubahan morfologi dasar laut atau batimetri akan menimbulkan perubahan arah

gelombang atau yang disebut dengan refraksi. Studi refraksi berdasarkan persamaan berikut ini:

sin 𝜑1 = 𝐶1/𝐶0 𝑠𝑖𝑛𝜑0

Dimana,

𝜑1 = Sudut datang gelombang di perairan pantai,

𝜑0= Sudut datang gelombang i laut dalam,

𝐶1 = Cepat rambat gelombang di daerah pantai dan

𝐶0 = Cepat rambat gelombang di laut dalam.

Selanjutnya tinggi gelombang pada kedalaman tertentu dapat dihitung dengan menggunakan

formulasi pada persamaan berikut ini :

𝐻 = 𝐾𝑠ℎ . 𝐾 𝑟. 𝐻0

Di mana ,

H = Tinggi gelombang dititik yang ditinjau,

Ho = Tinggi gelombang di laut dalam,

Ksh = Koefisien Shoaling, Kr = Koefisien Refraksi.

Ksh = [1/tanh (2πd/L)(1+ (4 πd/L)/sinh 4 πd/L)

3.2. Persamaan Dasar Hydrodinamika

Persamaan Dasar Hydrodinamika Model matematik yang digunakan untuk prediksi

hidrodinamika aliran didasarkan pada 2 persamaan dasar, yaitu persamaan konservasi massa

(persamaan kontinuitas) dan persamaan momentum, sebagai berikut :

1) Persamaan kontinuitas:

2) Persamaan Momentum :

Persamaan momentum untuk aliran dua dimensi pada arah x dan y dapat ditulis dalam bentuk

persamaan berikut ini:

dengan :

u = kecepatan horisontal aliran arah-x,

v = kecepatan horisontal arah-y,

t = fungsi waktu ,

g = percepatan gravitasi ,

h = kedalaman air,

a0 = elevasi dari dasar tampang,

= massa jenis,

20


xx = koef. pertukaran turbulensi normal arah x

xy = koef pertukaran turbulensi tangensial arah-x,

yx = koef. pertukaran turbulensi tangensial arah-y,

yy = koef. pertukaran turbulensi normal arah-y

C = koef. kekasaran Chezy (atau koef. Manning, n = 1/C h1/6)

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pra Processing

Tahap ini merupakan tahapan awal sebelum dilakukan simulasi atau pemodelan. Beberapa

proses yang harus dipersiapkan, antara lain: penentuan domain model dan Input Parameter Model.

4.1.1. Domain Model

Domain model merupakan batas yang digunakan dalam pemodelan dan digunakan sebagai

penempatan input model dan kondisi batas. Batas domain merupakan laut dan batas darat. Batas

domain dibuat lebih besar dibanding dengan area yang ditinjau. Hal ini untuk menghindari boundary

effect yang terjadi dalam hitungan numerik hidrodinamika arus.

Langkah awal dalam kajian adalah penetapan domain model, yaitu kawasan perairan proyek dimana

pola arus akan disimulasikan. Domain model ini akan direpresentasikan ke dalam jaring elemen

(mesh) diskrit yang dibuat dari peta batimetry.

Gambar 1. Batimetri (kedalaman perairan) di lokasi penambangan

(polygon merah adalah lokasi penambangan pasir laut)

4.1.2. Input Parameter Model

Setelah jaring elemen terbentuk maka langkah selanjutnya adalah input parameter model.

Input Parameter Model adalah parameter dasar yang membentuk hasil pemodelan hidrodinamika.

Parameter dasar tersebut seperti: Batimetri, data pasang-surut, arah dan kecepatan angin, dan

gelombang.

21


Gambar 2. Jaringan elemen (meshing) domain model

a. Batimetri

Informasi mengenai kedalaman perairan di sekitar perairan lokasi kegiatan diperoleh dari peta

kedalaman yang dikeluarkan oleh Dinas Hidro-Oseanografi TNI-AL maupun data dari SRTM

(Shuttle Radar Topography Mission) dari U.S Geology Survey. Perairan di daerah lokasi

penambangan memiliki kedalaman berkisar antara 12-14 meter.

22


b. Pasang Surut

Input data pasang surut di letakkan pada kondisi batas sebelah luar (laut lepas) yang

lokasinya diambil jauh dari lokasi yang akan dikaji. Hal ini dilakukan untuk menghindari

boundary effect pada hasil hitungan numerik.

Pasang surut adalah naiknya turunya air laut yang dipengaruhi oleh adanya daya tarik

menarik antara bumi dengan planet-planet/bintang terutama Bulan dan Matahari. Data

pasang surut diperlukan untuk mengetahui kedudukan permukaan air laut dan pola pasang

surut di daerah kajian.

Tipe pasang surut dapat ditentukan secara kuantitatif berdasarkan bilangan Formzal (F),

yakni bilangan yang dihitung dari nilai perbandingan antara amplitudo (tinggi gelombang)

komponen harmonic pasang surut tunggal utama dan amplitude komponen harmonic

pasang surut ganda utama, yang dinyatakan dalam bentuk (Wyrkti, 1961; Pond and Pickard,

1983) :

dengan ketentuan :

F ≤ 0.25 = Pasang surut tipe ganda (semidiurnal tides)

0.25<F≤1.5 = Pasang surut tipe campuran condong harian ganda (mixed mainly

semidiurnal tides)

1.50<F≤3.0 = Pasang surut tipe campuran condong harian tunggal (mixed mainly diurnal

tides)

F > 3.0 = Pasang surut tipe tunggal (diurnal tides)

dimana :

F : bilangan Formzal

AK1 : amplitudo komponen pasang surut tunggal utama yang disebabkan oleh gaya

tarik bulan dan matahari

AO1 : amplitudo komponen pasang surut tunggal utama yang disebabkan oleh gaya

tarik bulan

AM2 : amplitudo komponen pasang surut ganda utama yang disebabkan oleh gaya

tarik bulan

AS2 : amplitudo komponen pasang surut ganda utama yang disebabkan oleh gaya

tarik matahari

Dari data pasang surut (Gambar 3), diperoleh komponen pasang surut sebagai berikut:

M2 : 0,65

S2 : 0,33

K1 : 0,20

O1 : 0,03

Sehingga nilai Fromzalnya adalah 0,25, maka jenis pasang surut di daerah lokasi studi

adalah tipe semi diurnal atau pasang surut harian ganda, dimana dalam satu hari terjadi dua kali

pasang dan dua kali air surut dengan tinggi yang hampir sama. Pasang dan surut terjadi secara

22

11

ASAMAKAOF

23


berurutan secara teratur. Pada umumnya tipe pasang surut di Selat Malaka dan Laut Andaman

adalah semi diurnal (Bambang T, 1996).

Gambar 3. Pasang surut di lokasi studi

c. Gelombang

Gelombang yang terlihat secara visual di permukaan laut umumnya dibangkitkan oleh

angin. Karakter gelombang demikian, seperti: tinggi, periode dan panjang gelombang

tergantung dari kecepatan angin pada arah tertentu, lamanya angin bertiup pada arah

tersebut dan jarak (panjang) wilayah perairan terbuka dimana angin bertiup (fetch).

Gelombang demikian disebut sebagai gelombang angin dan gelombang tunggal yang tiba

di pantai dari laut bebas disebut swell.

Berdasarkan data dari ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts),

tinggi gelombang signifikan selama 10 tahun terakhir (2004-2014) di sekitar lokasi studi,

dominan berkisar dari <0,25 (calm) – 0,5 m sepanjang tahun. Dari gambar waverose,

terlihat bahwa pada Musim Barat arah gelombang berasal dari Timur Laut dan Utara,

sedangkan pada Musim Timur berasal dari Barat Laut (Gambar 4 dan 5).

Gambar 4. Wave rose pada Musim Barat

24


Gambar 5. Wave rose pada Musim Timu

4.2. Eksekusi Model

4.2.1. Hydrodinamika

Arus permukaan di perairan pesisir timur Sumatera Utara dipengaruhi oleh sistem

sirkulasi arus di Selat Malaka. Pergerakan arus permukaan di Selat Malaka kurang dipengaruhi

oleh arah tiupan angin lokal, tetapi lebih dipengaruhi oleh beda tinggi muka air sepanjang Selat

Malaka (Wyrtki, 1961). Berdasarkan hasil observasi dilapangan, kecepatan arus terendah 0,05

m/s dan tertinggi 0,55 m/s. Arah arus bergerak ke arah Barat Laut ketika surut dan ke arah

Tenggara ketika pasang (Gambar 6). Perubahan pergerakan pasang surut terjadi tiap enam jam

sekali.

Gambar 6. Kecepatan dan arah arus

4.2.2. Perubahan Pola Gelombang

Analisa perubahan pola gelombang dilakukan terhadap:

a. Arah gelombang

b. Tinggi gelombang

c. Energi gelombang

Ketiga komponen tersebut dapat mempengaruhi terjadinya perubahan garis pantai.

A. Arah Gelombang

Analisa perubahan pola gelombang akan dilakukan terhadap perubahan arah

gelombang dan tinggi gelombang signifikan di daerah pantai. Gelombang akan mengalami

perubahan arah akibat variasi kedalaman dasar laut karena kecepatan rambat gelombang

25


tergantung kepada kedalaman dasar laut. Peristiwa berubahnya arah perambatan dan tinggi

gelombang disebut dengan refraksi.

Kecepatan rambat gelombang bergantung pada kedalaman air dimana gelombang

menjalar. Bila cepat rambat gelombang berkurang dengan kedalaman, panjang gelombang

juga berkurang secara linier. Variasi cepat rambat gelombang terjadi sepanjang garis puncak

gelombang yang bergerak dengan membentuk sudut terhadap garis kedalaman laut karena

bagian dari gelombang di laut dalam bergerak lebih cepat daripada bagian di laut yang lebih

dangkal. Variasi tersebut menyebabkan puncak gelombang membelok dan sejajar dengan garis

kontur dasar laut. Selama perambatan gelombang dari laut dalam menuju pantai, gelombang

akan mengalami refraksi yaitu perubahan karakteristik gelombang yang disebabkan oleh

perubahan kedalaman air (Sorensen, 1978).

Besarnya perubahan sudut arah gelombang dan tinggi signifikan di daerah pantai

diperoleh dengan membandingkan arah gelombang datang di sekitar pantai pada kondisi

eksisting dengan arah gelombang datang setelah terjadinya perubahan kedalaman akibat

penambangan pasir laut (-4 m).

Pemodelan dilakukan dalam 2 skenario, yaitu ketika musim Barat dan Musim Timur.

Pada Musim Barat, arah dominan gelombang datang dari lepas pantai dari arah Timur Laut

(45o). sedangkan pada Musim Timur arah dominan gelombang datang dari lepas pantai dari

arah Barat Laut (315o).

1) Musim Barat

Analisa perubahan arah gelombang dilakukan dengan menempatkan titik observasi yang

berada di pantai yang diperkirakan mengalami perubahan arah gelombang, seperti yang

terlihat pada gambar berikut ini:

Gambar 7. Lokasi penempatan titik observasi pada Musim Barat

Arah gelombang datang dominan pada Musim Barat pada sudut 45o seperti yang terlihat pada

Gambar 11. Gelombang datang dari lepas pantai menuju ke pantai tersebut akan melewati dasar

laut dengan kedalaman yang berbeda-beda, sehingga sudut gelombang yang sampai dipantai

akan berubah.

Gambar 8. Arah gelombang datang pada Musim Barat

26


Arah gelombang datang dipantai dan perubahan arah gelombang baik sebelum dan

sesudah kegiatan penambangan pasir pada titik observasi bervariasi seperti yang terlihat pada

Tabel 1 dan grafik perbedaan sudut arah gelombang datang sebelum dan sesudah kegiatan

penambangan pada Musim Barat dapat dilihat pada Gambar 9 hingga Gambar 13.

Tabel 1. Perubahan arah gelombang di titik-titik observasi pada Musim Barat

Tititk

Observasi

Sudut Arah Gelombang (o) Perubahan

Arah

Gelombang

(o)

Sebelum

Penambangan

Sesudah

Penambangan

t1 43,42 43,44 0,02

t2 46,22 47,86 1,64

t3 48,69 47,61 1,08

t4 53,33 52,89 0,44

t5 38,49 37,35 1,14

Gambar 9. Grafik fluktuasi arah gelombang datang di titik t1 sebelum (garis hitam) dan sesudah

(garis biru) penambangan

27


Gambar 10. Grafik fluktuasi arah gelombang datang di titik t2 sebelum (garis hitam) dan

sesudah (garis biru) penambangan



28






2) Musim Timur

Analisa perubahan arah gelombang dilakukan dengan menempatkan titik observasi yang

berada di pantai yang diperkirakan mengalami perubahan arah gelombang, seperti yang

terlihat pada gambar berikut ini:

Gambar 14. Lokasi penempatan titik observasi pada Musim Timur

29


Gambar 15. Arah gelombang datang pada Musim Timur

Arah gelombang datang dipantai dan perubahan arah gelombang baik sebelum dan

sesudah kegiatan penambangan pasir pada titik observasi bervariasi seperti yang terlihat pada

Tabel 2 dan grafik perbedaan sudut arah gelombang datang sebelum dan sesudah kegiatan

penambangan dapat dilihat pada Gambar 16 hingga Gambar 19.

Tabel 2. Perubahan arah gelombang di titik-titik observasi pada Musim Timur

Tititk

Observasi

Sudut Arah Gelombang (o) Perubahan

Arah

Gelombang

(o)

Sebelum

Penambangan

Sesudah

Penambangan

t1 2,97 4,41 1,43

t2 334,55 335,14 0,60

t3 353,43 351,37 2,06

t4 343,61 346,06 2,46

30








31




B. Perubahan tinggi gelombang signifikan

1) Musim Barat

Hasil pemodelan menunjukkan bahwa tidak terjadi perubahan tinggi gelombang signifikan

di area pantai antara sebelum dan sesudah terjadinya perubahan batimetri, seperti yang

terlihat pada tabel berikut ini.

Tabel 3. Perubahan tinggi gelombang signifikan di titik-titik observasi pada Musim Barat

Tititk Observasi

Tinggi Gelombang signifikan (m) Perubahan tinggi

Gelombang signifikan (m) Sebelum

Penambangan

Sesudah

Penambangan

t1 0,2 0,2 0

t2 0,2 0,2 0

t3 0,2 0,2 0

t4 0,2 0,2 0

t5 0,3 0,3 0

2) Musim Timur

Hasil pemodelan menunjukkan bahwa tidak terjadi perubahan tinggi gelombang signifikan

di area pantai antara sebelum dan sesudah terjadinya perubahan batimetri, seperti yang

terlihat pada tabel berikut ini.

Tabel 4. Perubahan tinggi gelombang signifikan di titik-titik observasi pada Musim Timur

32


Tititk Observasi

Tinggi Gelombang signifikan (m) Perubahan tinggi

Gelombang signifikan (m) Sebelum

Penambangan

Sesudah

Penambangan

t1 0,15 0,15 0

t2 0,14 0,14 0

t3 0,16 0,16 0

t4 0,22 0,22 0

C. Perubahan energi gelombang

Energi gelombang dihitung berdasarkan persamaan :

𝐸 =𝑔ℎ2

8

Dimana:

𝐸 = energi gelombang

𝑔 = gaya gravitasi

ℎ = tinggi gelombang

Dari persamaan di atas, bahwa energi gelombang dipengaruhi oleh tinggi gelombang.

Sedangkan dari hasil pemodelan tidak menunjukkan perubahan tinggi gelombang secara

signifikan, sehingga dapat dinyatakan bahwa perubahan batimetri dengan kedalaman 4 m

akibat penambangan pasir laut tidak menimbulkan perubahan energi gelombang.

5. KESIMPULAN

Hasil analisa menunjukkan bahwa penambagan pasir laut dengan kedalaman 4 m yang

berjarak sekitar 4 mil dari pantai, perubahan pola gelombang di lokasi pemantauan akan terjadi

perubahan arah gelombang hanya pada Musim Barat dengan besaran sudut 0,02 hingga 1,64o,

sedangkan tinggi gelombang dan energi gelombang tidak mengalami perubahan baik Musim

Barat maupun Musim Timur.

DAFTAR PUSTAKA

1. Bambang Triatmodjo, 1996, Pelabuhan, Beta Offset, Yogyakarta.

2. Sorensen, R.M., 1978. Basic Coastal Engineering. New York: John Wiley and Sons.

3. Wyrtki, K., 1961, Physical Oceanography of the South East Asian Waters, Naga Report

Vol.2 Scripps, Institute Oceanography, California.

perubahan pola gelombang dipantai akibat akibat ... · kecepatan rambat gelombang bergantung pada...

Documents