BAB 3 METODOLOGI
3.1
Pasut
Dalam pengambilan data pasut, ada dua cara pengukuran yang dapat dilakukan, yitu pengukuran secara manual dan otomatis. Pengukuran manual menggunakan alat palem, sementara dalam pengukuran otomatis dapat menggunakan tide gauge tipe pelampung, tide gauge tipe tekanan, tide gauge tipe akustik, GPS buoy, dan satelit altimetri. Dalam pengolahan data pasut, dilakukan analisis harmonik pasut. Analisis harmonik pasut dapat dilakukan dengan dua metode, yakni metode least square dan metode Admiralty. 3.1.1
Pengambilan Data Pasut
Data pasut yang dipakai merupakan data pasut hasil pengamatan langsung. Data pasut diamati secara periodik dengan interval waktu tiap jam selama 15 hari mulai tanggal 12 April 2012 pukul 06.00 sampai 27 April 2012 pukul 05.00. Pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan alat manual yakni palem dengan satuan desimeter. Total data yang didapat berjumlah 360 data ketinggian muka air laut selama pengamatan.
Gambar 3.1 Foto stasiun pengamatan pasut di Kecamatan Muara Gembong 13
3.1.2
Pengolahan Data Pasut
Pengolahan data pasut yang dilakukan adalah analisis harmonik pasut. Pengolahan data ini menghasilkan nilai dari amplitudo dan fasa dari masing-masing komponenkomponen pasut. Terdapat sepuluh komponen pasut yang dihasilkan dari analisis harmonik pasut yakni S2, K2, M2, N2, K1, P1, O1, Q1, Mf, M4. Sehingga setelah didapatkan komponen-komponen pasut dapat diketahui karakteristik pasut di daerah penelitian dan dapat dilakukan prediksi pasut. Analisis harmonik pasut dapat dilakukan dengan dua metode, yakni metode Admiralty dan metode least square. Dalam penelitian ini analisis harmonik pasut dilakukan dengan metode least square. 1. Metode Admiralty Analisis harmonik pasut dengan menggunakan metode Admiralty dikembangkan oleh Doodson pada tahun 1921. Analisis harmonik pasut dengan metode ini hanya digunakan untuk menganalisis data pasut jangka waktu pendek (29 hari, 15 hari, 7 hari, dan 1 hari). Dalam proses perhitungannya digunakan tabel-tabel untuk mempermudah perhitungannya. Terdapat 2 parameter yang dihitung, yaitu parameter tetap dan parameter yang berubah terhadap waktu. Komponen yang dihasilkan dengan menggunakan metode ini hanya 9 komponen, yaitu M2, S2, K2, N2, O1, K1, P1, MS4, dan M4. 2. Metode Least Square Gelombang pasut memiliki bentuk sinusodial dan merupakan penjumlahan dari berbagai gelombang penyusunnya, maka persamaan gelombang pasut dapat dituliskan seperti berikut: ( )
0
∑
i
i
(
i
i
i)
(1)
Dari persamaan gelombang (1), variabel amplitudo ( i) dan fasa (gi) adalah variabel yang akan dihasilkan dari analisis harmonik pasut. Harga frekuensi gelombang ( i) sudah diketahui nilainya, dapat dilihat pada tabel .. Nilai Vi dan fi merupakan fungsi waktu pada konstanta tersebut dan dapat dicari dengan menggunakan persamaan (2) dan (6) atau bisa didapatkan dari tabel pada metode Admiralty. Nilai y(t) merupakan 14
nilai tinggi muka air yang didapatkan dari hasil pengamatan pasut pada saat t. Z0 merupakan nilai rata-rata dari seluruh nilai tinggi muka air laut hasil pengamatan. ·
Perhitungan V untuk beberapa konstanta, dengan nilai s, h, dan p didapatkan dari persamaan 4a, 4b, dan 4c : -
(2a)
-
(2b) (2c)
1 01
-
(2d) (2e) (2f) (2g) (2h)
·
Perhitungan f untuk beberapa konstanta dengan nilai N didapatkan dari persamaan 4e : (
-
)
(3a) (3b)
-
1
(
-
1
) ( (
( ) )-
)
(3c)
(
) (
(3d) )
(3e) (3f)
(
)
(3g) (3h)
·
Perhitungan s, h, p, dan N dengan nilai s’, h’, p’, dan
’ didapat dari persamaan
5a, 5b, 5c, 5d : 600
(4a)
h h -int(h )
600
(4b)
p p -int(p )
600
(4c) 15
[ -int(s )]
600
[ -int( )] ·
(4e)
Perhitungan s’, h’, p’ dan ’ dengan nilai T didapat dari persamaan 6c : [
s {
]
}
6000. T 0.000 T ]
trunc[ 0.1
h {
trunc[
(5b)
06 .0 T 0.010 T ]
.
}
60
(5c)
.1 T 0.00 1T ]
trunc[ 5 .16 1
{ ·
}
60
p {
(5a)
}
60
(5d)
Perhitungan D, i, dan T ( i int [
T
) (6a)
tahun-1 01
]
(6b)
{[ 65 (tahun-1 00)]
i}
(6c)
65
Untuk melakukan analisis pasut dengan menggunakan metode least square, perlu dilakukan linearisasi dari persamaan (1) tersebut. Hasil linearisasi dari persamaan (1) adalah sebagai berikut: ()
0
∑
i
(
i
i)
(
i
i)
(7)
Parameter yang dicari dalam persamaan (7) adalah nilai dari Ci dan Si. Sementara harga amplitudo ai dan fasa gi dapat diperoleh dari hubungan: ai √
i
fi
i
gi arctan ( ) i
i
(8) (9)
Persamaan (7) dapat dituliskan dalam persamaan matriks: Y=A.X
(10)
Dengan metode least square bisa diperoleh harga variabel Ci dan Si dalam matriks X dengan hubungan: 16
X=(AT.P.A)-1.ATPY
(11)
Setelah nilai Ci dan Si diketahui, maka bisa diperoleh nilai dari amplitudo ai dan fasa gi dapat dihitung (Windupranata, 2011b). 3.1.3
Pengikatan Pasut
Tinggi muka laut di daerah penelitian kemudian diikatkan terhadap benchmark terdekat dari titik pengamatan pasut. Pada tahap ini diukur beda tinggi antara benchmark yang digunakan untuk pengikatan tinggi muka laut dengan palem yang digunakan dalam pengamatan pasut. Pengukuran beda tinggi dilakukan dengan menggunakan metode sipat datar. Gambar 3.2 adalah foto dari benchmark titik GPS PTM-2158 milik Pertamina yang digunakan untuk pengikatan tinggi muka laut hasil pengamatan pasut.
Gambar 3.2 Benchmark yang digunakan untuk pengikatan pasut 3.2
Arus
Teknik pengukuran arus dapat dilakukan dengan dua pendekatan, yaitu lagrangian dan eulerian. Pendekatan lagrangian dilakukan dengan pengamatan gerakan massa air permukaan pada rentang waktu tertentu. Pendekatan eulerian dilakukan dengan pengamatan arus pada suatu titik yang menghasilkan nilai kecepatan dan arah arus. Pengukuran arus yang dilakukan dengan metode eulerian dengan cara mekanik menggunakan alat current meter. Pengukuran arus dengan metode eulerian dapat
17
pula dilakukan dengan cara akustik dengan menggunakan alat current profiler. Prinsip pengukuran arus dengan cara akustik menggunakan prinsip efek Doppler. 3.2.1
Pengambilan Data Arus
Data arus yang diolah didapatkan dari hasil pengukuran selama 22 jam dari mulai pukul 12.00 tanggal 26 April 2012 sampai pukul 10.00 tanggal 27 April 2012. Pengambilan data arus dilakukan tiap jam selama 5-10 menit tiap sesinya. Data arus yang diukur merupakan data arus di permukaan. Pengambilan data arus dilakukan dengan menggunakan alat current meter. Data yang dihasilkan dari alat ini berupa kecepatan dan arah pergerakan arus tiap detik. Tabel di bawah ini menunjukkan data hasil pengukuran arus yang dilakukan: Tabel 3. 1 Data arus hasil pengukuran Tanggal 26/04/2012 26/04/2012 26/04/2012 26/04/2012 26/04/2012 26/04/2012 26/04/2012 26/04/2012 26/04/2012 .... .... 27/04/2012 27/04/2012 27/04/2012 27/04/2012 27/04/2012 27/04/2012 27/04/2012 27/04/2012 27/04/2012 27/04/2012
Waktu Kecepatan 11:57:54 0,094 11:57:55 0,115 11:57:56 0,092 11:57:57 0,097 11:57:59 0,09 11:58:00 0,122 11:58:01 0,104 11:58:02 0,07 11:58:03 0,128 .... .... .... .... 10:18:56 0,05 10:19:08 0,046 10:19:15 0,05 10:19:30 0,044 10:19:41 0,046 10:19:47 0,054 10:19:55 0,054 10:19:59 0,058 10:20:05 0,054 10:20:12 0,052
Arah 234,72 233,7 233,59 232,75 234,26 236,43 236,73 239,82 241,15 .... .... 202,04 204,71 203,42 200,17 201,45 199,71 199,47 193,41 196,63 197,64
18
3.2.2
Pengolahan Data Arus
Dari data kecepatan dan arah yang didapat dari hasil pengukuran diubah menjadi vektor dengan komponen utara/selatan (v) dan komponen timur/barat (u). Hal ini dilakukan untuk mengetahui arus yang khusus ke arah timur-barat dan utara-selatan. Pengubahan nilai kecepatan dan arah menjadi komponen u dan v dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut: u = kecepatan.sin (arah)
(12)
v = kecepatan.cos (arah)
(13)
Setelah di dapatkan nilai u dan v dari seluruh nilai kecepatan dan arah, nilai u dan v dirata-ratakan tiap set data, sehingga tiap satu set data menghasilkan satu nilai u dan satu nilai v. Vektor inilah yang merepresentasikan arus pada jam tersebut. Dari nilai u dan v rata-rata tiap jam dapat diturunkan menjadi arah dan kecepatan rata-rata tiap jam dengan persamaan sebagai berikut: kecepatan rata-rata √u
(14)
arah rata-rata tan-1 u
(15)
Dari hasil pengolahan data arus didapatkan nilai kecepatan dan arah rata-rata arus tiap jam dan nilai komponen u dan v tiap jam. Dari data-data tersebut dibuat grafik kecepatan rata-rata terhadap arah rata-rata arus tiap jam, scatter plot dari komponen u dan v, grafik kecepatan arus terhadap tinggi muka air laut, dan grafik arah arus terhadap tinggi muka air laut untuk kemudian dilakukan analisis dari masing-masing grafik yang dihasilkan.
19
