BAB II METODOLOGI 2.1. Metode Penelitian Penelitian ini termasuk ke dalam penelitian rekayasa, yaitu penelitian yang menerapkan ilmu pengetahuan menjadi suatu rancangan guna mendapatkan kinerja sesuai dengan persyaratan yang ditentukan. 1 Dalam tugas akhir ini dilakukan beberapa eksperimen penghitungan atas berbagai input guna memperoleh hasil yang dapat digunakan sebagai acuan dari analisa. Penelitian ini ditujukan untuk mengukur pergerakan tumpahan minyak yang mungkin terjadi di perairan Delta Mahakam. Pencemaran minyak adalah fenomena pencemaran lingkungan akibat kegiatan eksplorasi minyak baik itu di darat, laut maupun akibat kegiatan transportasi minyak itu sendiri. Di laut, pencemaran lingkungan akibat minyak disebut juga oil spill atau tumpahan minyak. Oil Spill dapat terjadi karena banyak sebab, misalnya pipa penyalur minyak yang bocor, produced water akibat proses separation dari reservoir minyak, atau akibat kegiatan pelayaran serta kegiatan onloading/offloading kapal. Analisa pergerakan tumpahan minyak dalam penelitian ini diukur dengan menggunakan sebuah perangkat lunak, yang bisa digolongkan ke dalam jenis penelitian rekayasa. Perangkat lunak yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah Model Tumpahan Minyak (MoTuM). 2.1.1. Teknik Pengumpulan Data Data-data dalam penelitian ini berguna sebagai input terhadap pengaplikasian perangkat lunak MoTuM serta penghitungan risk assessment. Teknik pengumpulan data yang digunakan yaitu pengumpulan data sekunder. Data sekunder yang dikumpulkan yaitu berupa data-data statistik, serta studi literatur. Studi literatur yang penulis lakukan berguna untuk mengetahui penjelasan yang mendalam mengenai tumpahan minyak, serta kondisi dan keadaan di wilayah yang menjadi fokus penelitian ini, yaitu di daerah Delta Mahakam, Kalimantan Timur. 1
http://209.85.175.104/search?q=cache:9PBz8LP9YvEJ:www.isekolah.org/file/h_1090893369.doc+des kripsi+penelitian&hl=id&ct=clnk&cd=1&gl=id
6
Studi literatur mencakup referensi yang penulis dapatkan dari buku, jurnal, artikel, serta hasil penelitian lain yang pantas dan sesuai untuk dijadikan acuan dalam penulisan tugas akhir ini. 2.2. Metode Analisis Setelah data-data terkumpul, maka dilakukan analisa data yang urutannya sebagai berikut: 1. Persiapan 2. Penghitungan 3. Pembahasan 2.2.1. Persiapan Kegiatan yang penulis lakukan dalam langkah ini antara lain mempersiapkan kelengkapan data-data sebagai input dari simulasi perhitungan yang akan dilakukan untuk mengukur tumpahan minyak di perairan Delta Mahakam. 2.2.2. Penghitungan Dalam langkah ini, data-data yang sudah dipersiapkan lalu diproses ke dalam penghitungan. Penghitungan probabilitas adanya tumpahan minyak diukur dengan menggunakan
risk
assessment,
sedangkan
pergerakan
tumpahan
minyak
disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak MoTuM. 2.2.2.1. Model Tumpahan Minyak (MoTuM) MoTuM adalah sebuah software yang dibuat oleh Muslim Muin PhD. Software ini dijalankan dalam OS windows (under windows) sebagai suatu sistem pendukung pengambil keputusan dalam penanggulangan dan penanganan tumpahan minyak yang terjadi di perairan. Perangkat lunak ini dapat mensimulasikan hidrodinamika dan pergerakan tumpahan minyak di suatu perairan baik itu di laut lepas, muara, sungai, selat, ataupun teluk. MoTuM menyelaraskan antara the latest state of the art dari model hidrodinamika laut dengan model tumpahan minyak dalam Geographic Information System (GIS).
7
GIS dapat didefinisikan sebaga “A system for capturing, storing, analyzing and managing data and associated attributes which are spatially referenced to the Earth.” 2 GIS adalah suatu sistem yang memiliki kemampuan untuk menangkap, menyimpan, dan menampilkan informasi-informasi referensi secara geografis, di mana data diidentifikasi berdasarkan dari lokasinya di bumi. GIS didefinisikan pula sebagai sebuah sistem yang berisi data spasial, prosedur, serta operating personnel. GIS merupakan perangkat lunak berisi database dengan presentasi visual di sebuah peta sehingga user dapat melihat peta dan informasi yang dibutuhkan secara bersamaan. Adapun
hasil keluaran yang dihasilkan dari software ini adalah sebagi
berikut: •
Elevasi muka air dan arus (Model Hidrodinamika) dalam format time series serta animasi vektor
•
Probabilitas daerah yang tercemar
•
Sebaran jejak partikel minyak serta tebal atau konsentrasi minyak
•
Animasi penelusuran probabilitas lokasi sumber pencemaran minyak
Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan perlunya MoTuM diterapkan dalam proses analisis tumpahan minyak. Faktor-faktor tersebut yaitu: •
Padatnya lalu lintas alur pelayaran di perairan Indonesia oleh kapal tanker. Hal ini menyebabkan perairan Indonesia menjadi sangat rentan terhadap tumpahan minyak.
•
Sebagai negara yang berada di jalur pelayaran dunia, selat-selat penting seperti Selat Malaka, Selat Makassar, dan Selat Lombok menjadi jalur utama tanker dari Timur Tengah Singapura dan negara Timur Jauh lainnnya, sehingga volume kapal yang melintas pun banyak jumlahnya.
•
Indonesia merupakan negara yang kaya akan hasil minyak dan gas bumi, baik di daratan maupun di lautan. Untuk sumber minyak dan gas di lepas pantai dibuat anjungan lepas pantai. Anjungan lepas pantai yang cukup banyak ini pun mempunyai potensi sangat besar untuk mencemari laut.
2
http://en.wikipedia.org/wiki/Geographic_information_system
8
Maka dari itu, pemerintah beserta stakeholder lainnya perlu menyediakan perangkat yang dapat membantu instansi-instansi terkait. Perangkat tersebut harus dapat memadukan unsur-unsur yang sesuai dengan keadaan di lapangan, dan dapat mendukung proses penentuan kebijaksanaan yang tepat dan cepat agar dapat mencegah dampak buruk dari tumpahan minyak. Ketika tumpahan minyak terjadi, yang menjadi persoalan secara umum adalah 4 hal, yaitu Direction, Concentration, Spreading dan Amount. Direction, yaitu mengenai arah sebaran gumpalan minyak yang tumpah di perairan. Concentration menyangkut konsentrasi minyak yang tumpah. Spreading berkaitan dengan area yang akan tercemar, sedangkan Amount berkaitan dengan banyaknya minyak yang akan terperangkap di daerah pesisir. Dalam program MoTuM, untuk menyelesaikan persamaan momentum dan kekekalan massa, digunakan motode Non-Orthogonal Curvilinear Coordinate Technique dan Semi-Implisit. Non-Orthogonal Curvilinear Coordinate Technique yang digunakan ini memberi kemudahan dalam mensimulasikan tumpahan di daerah dengan geometri yang sangat rumit dan tidak terjangkau oleh grid biasa. Diskritisasi dalam bentuk boundary fitted grid dibuat mengikuti garis pantai sehingga diperoleh pendekatan yang lebih akurat. Hasil pemodelan yang kemudian diperoleh akan sangat membantu untuk menentukan metode penanggulangan yang paling tepat. Apabila probabilitas pencemaran tumpahan minyak dapat diukur dengan menggunakan MoTuM, maka probabilitas terjadinya tumpahan minyak akibat tinggi gelombang dihitung secara manual dengan menggunakan risk assessment. 2.2.2.2 Risk Assessment ”Risk assessment is the determination of quantitative or qualitative value of risk related to a concrete situation and a recognised threat.” 3 Risk assessment adalah penentuan yang dilakukan secara kuantitatif atau kualitatif, yang bertujuan untuk menaksir atau memperkirakan resiko atau bahaya dari suatu kejadian. Dalam tugas akhir ini, yang akan diukur resikonya yaitu tumpahan minyak.
3
http://en.wikipedia.org/wiki/Risk_assessment
9
Risk assessment merupakan suatu proses yang rumit dan bergantung pada kualitas data ilmiah yang tersedia. Dengan adanya risk assessment maka resiko dari penyebaran minyak dapat diperkirakan segera setelah tumpahan minyak terjadi. Tumpahan minyak memiliki berbagai dampak yang sifatnya merugikan terhadap ekosistem di sekitar kawasan tumpahan minyak tersebut. Dampak-dampak tersebut antara lain kematian atau rusaknya kelangsungan hidup dari berbagai biota laut seperti ikan dan terumbu karang. Kerugian fisik juga akan dialami oleh ekosistem di sekitar perairan. Laut dan pesisir akan terkena dampak estetika akibat pencemaran, yang secara tidak langsung juga berakibat terhadap sektor pariwisata dan ekonomi dari suatu daerah. Selain itu, tumpahan minyak juga mengakibatkan terhalangnya akses transportasi yang harus melalui daerah tumpahan minyak tersebut. Resiko pencemaran minyak diwakilkan oleh bilangan Oil Spill Risk Number (OSRN). Bilangan ini dapat diperoleh dari hasil perkalian Environmental Sensitivity Index Number (ESIN) area tersebut dengan probabilitas tercemar dan dengan konsekuensi akibat tinggi gelombang. Perhitungan OSRN dapat dirumuskan sebagai berikut: OSRN = Probabilitas Tercemar x ESIN x Konsekuensi Tinggi Gelombang 2.2.2.3 Environmental Sensitivity Index Number Environmental Sensitivity Index Number (ESIN) menunjukkan nilai kepekaan atau sensitifitas suatu daerah terhadap pencemaran. Semakin besar nilai ESIN yang didapat, maka semakin sensitif area tersebut terhadap pencemaran. Wilayah yang mempunyai nilai ESIN tinggi biasanya sulit untuk dibersihkan dari pencemaran, dan dapat menimbulkan bahaya untuk kehidupan makhluk hidup di sekitarnya. Dengan adanya pencemaran di daerah tersebut, maka kerugian yang berpotensi diderita suatu komunitas cukup besar. Langkah awal untuk menentukan ESIN adalah dengan mengetahui land use (peta tata guna lahan) wilayah yang bersangkutan. Penentuan ESIN didasarkan pada beberapa faktor, antara lain : •
Tingkat kesulitan dalam menangani dan membersihkan minyak di area tersebut.
•
Sensitivitas makhluk hidup disekitarnya
10
•
Human use (aktifitas manusia)
•
Sensitivitas dan vulnerability area-area yang terhubung dengan laut
•
Mudah tidaknya minyak bercampur dan terlarut dalam air laut
Berikut ditampilkan The ESI shoreline sensitivity rankings menurut National Oceanic and Atmospheric Association (NOAA) yang diaplikasikan pada tiga lingkungan akuatik yang berbeda: Tabel 2.1. Environmental Sensitivity Index ESI NO. 1A 1B 2A 2B
ESTUARINE
LACUSTRINE
RIVERINE (large rivers)
Exposed rocky shores Exposed, solid man-made structures Exposed wave-cut platforms in bedrock, mud, or clay Exposed scarps and steep slopes in clay
Exposed rocky shores Exposed, solid manmade structures
Expose Rocky banks Exposed, solid man-made structures Rocky shoals, bedrock ledges
Shelving bedrock shores
3A
Fine to medium-grained sand beaches
3B
Scarps and steep slopes in sand
4
Coarse-grained sand beaches
Sand beaches
5
Mixed sand and gravel beaches
Mixed sand and gravel beaches
6A
Gravel beaches
Gravel beaches
6B 7
Riprap Exposed flats
9A
Riprap Exposed tidal flats Sheltered rocky shores and sheltered scarps in bedrock, mud, or clay sheltered, solid man-made structures Sheltered riprap Vegetated, steeply-sloping bluffs Sheltered tidal flats
9B
Vegetated low banks
8A 8B 8C 8D
10A 10B 10C 10D
Salt and brackish-water marshes Fresh water marshes Swamps Scrub-shrub wetlands
Eroding scarps in unconsolidated sediment
Exposed, eroding banks in unconsolidated sediments
Sandy bars and gently sloping banks Mixed sand and gravel bars and gently sloping banks Gravel bars and gently sloping banks Riprap
Sheltered scarps in bedrock, mud, or clay sheltered, solid manmade structures Sheltered riprap
Sheltered sand/mud flats Sheltered, vegetated low banks
Fresh water marshes Swamps Scrub-shrub wetlands
sheltered, solid manmade structures Sheltered riprap Vegetated, steeplysloping bluffs Vegetated low banks
Fresh water marshes Swamps Scrub-shrub wetlands
11
2.2.2.4. Model Hidrodinamika Model hidrodinamika yang digunakan dalam penelitian yaitu sebagai berikut:
Persamaan Kontinuitas Jr cos θ
∂ (ϖD ) ∂ ∂ζ ∂ + cos θJu c D + cos θJv c D + Jr cos θ =0 ∂t ∂ξ ∂η ∂σ
(
)
(
)
Persamaan Momentum •
Arah ξ
θ η θ η + cos 2 θφη θφη D g ⎧ ∂u c D ∂D ∂ζ ∂λ ⎫ =− + (4 ρ − 2 ρ s ) +D ⎬ ⎨[λ + (ρ s − 2 ρ )(1 − ρ )] 2 ∂t 2 ⎩ ∂ξ ∂ξ ∂ξ ⎭ J ρ 0 r cos θ 2 θ ξ θ η + cos θφξ φη Dg ⎧ ∂D ∂ξ ∂λ ⎫ + + (4 ρ − 2 ρ s ) +D ⎨[λ + (ρ s − 2 ρ )(1 − σ )] ⎬ 2 2 2 ⎩ ∂η ∂η ∂η ⎭ J ρ 0 r cos θ θη ⎡∂ ⎤ ∂ 2 c c 2 c c 2 c c 2 c c − 2 ⎢ ∂ξ φξ cos θJu u D + φη cos θJu v D + ∂η φ ξ cos θJu v D + φη cos θJv v D ⎥ 2 J r cos θ ⎣ ⎦ φη ⎡∂ ⎤ ∂ + 2 θξ cos 2 θJu cu c D + θη cos 2 θJu c v c D + θξ cos 2 θJu c v c D + θη cos 2 θJv c v c D ⎥ ∂η J r cos 2 θ ⎢⎣ ∂ξ ⎦
(
)
(
−
•
)
[(
(
)
(
)
) ]
fD ∂ 4 ∂ ⎛ ∂u c wu c D + θ ξ θ η + cos 2 θφξ θ η u c + θ η θ η + cos 2 θφη θ η v c + ⎜ Av J cos θ ∂σ D ∂σ ⎜⎝ ∂σ
(
)
)
(
⎞ ⎟⎟ ⎠
Arah η
θ η θξ + cos 2 θφη θφξ D g ⎧ ∂ζ ∂λ ⎫ ∂v c D ∂D =− + (4 ρ − 2 ρ s ) +D ⎬ ⎨[λ + (ρ s − 2 ρ )(1 − ρ )] 2 ∂ξ ∂ξ ∂ξ ⎭ ∂t 2 ⎩ J ρ 0 r cos θ 2 θ ξ θ ξ + cos θφξ φξ Dg ⎧ ∂ξ ∂λ ⎫ ∂D + + (4 ρ − 2 ρ s ) +D ⎨[λ + (ρ s − 2 ρ )(1 − σ )] ⎬ 2 2 ∂η ∂η ∂η ⎭ 2 ⎩ J ρ 0 r cos θ
θξ
⎡∂ ⎤ ∂ 2 c c 2 c c 2 c c 2 c c ⎢ ∂ξ φξ cos θJu u D + φη cos θJu v D + ∂η φξ cos θJu v D + φη cos θJv v D ⎥ J r cos θ ⎣ ⎦ φη ⎡∂ ⎤ ∂ 2 c c 2 c c 2 c c 2 c c + 2 ⎢ ∂ξ θ ξ cos θJu u D + θ η cos θJu v D + ∂η θ ξ cos θJu v D + θ η cos θJv v D ⎥ 2 J r cos θ ⎣ ⎦ c fD ∂ ⎛ ⎞ 4 ∂ ∂u wu c D − − θ ξ θ ξ + cos 2 θφξ θ ξ u c + θ ξ θ η + cos 2 θφξ θ η v c + ⎜ Av ⎟ J cos θ ∂σ D ∂σ ⎜⎝ ∂σ ⎟⎠ −
2
(
2
)
(
(
)
(
)
[(
)
(
)
(
)
) ]
2.2.3. Pembahasan Setelah melakukan simulasi serta penghitungan risk assessment, maka akan didapat output yang dapat digunakan sebagai acuan analisa. Analisa ini didasarkan kepada probabilitas, Oil Spill Risk Number, serta data-data lain yang telah diolah.
12
