BAB III PENGAMBILAN DAN PENGOLAHAN DATA
Pembahasan yang dilakukan pada penelitian ini, meliputi dua aspek, yaitu pengamatan data muka air dan pengolahan data muka air, yang akan dibahas dibawah ini sebagai berikut, 3.1 Pengamatan Data Pasang Surut Data pengamatan pasang surut
yang didapatkan, merupakan data pengamatan
sekunder. Pengamatan data pasang surut dilakukan di desa Bual-Bual dan desa Sempayau. Waktu pengamatan pasang surut dilakukan secara bersamaan selama 15 hari dimulai pada tanggal 21 November 2011 hingga 6 desember 2011. Berikut ini adalah lokasi pengamatan pasang surut,
Gambar 3.1 Lokasi Pengamatan Pasang Surut
18
Pengamatan pasang surut laut bertujuan untuk memperoleh model tinggi muka air laut yang mewakili lokasi survei dan sekitarnya, dengan cara mengambil sampel data tinggi muka air laut dengan periode waktu tertentu atau minimal selama 15 hari, sehingga diperoleh data muka air minimum dan maksimum. Pengamatan pasang surut dilakukan menggunakan palem, dengan interval setiap satu jam. Pengamatan pasang surut laut dilakukan untuk mendapatkan nilai dari Konstanta pasang surut, yang akan digunakan untuk melakukan prediksi tinggi muka air, dan penentuan chart datum. Palem diletakkan pada setiap stasiun pengamatan.
Gambar 3.2 Stasiun Pasang Surut (Sumber: Laporan Teknis Indika Survei)
Metode pengamatan dilakukan dengan cara manual, yakni melakukan pencatatan dari tinggi muka air yang ada di palem, dengan interval setiap satu jam, selama 15 hari. Pada pengamatan pasang surut, kali ini tidak dilakukan pengikatan dari palem ke BM terdekat, sehingga, perbedaan tinggi antara muka air terhadap BM tidak diketahui. Nilai chart datum didapatkan dari pengamatan pasang surut yang dilakukan di desa Bual-Bual, kemudian akan dilakukan transformasi chart datum, untuk mendapatkan nilai chart datum di desa Sempayau. Data hasil pengamatan pasang surut terdapat pada lampiran.
19
3.2 Pengolahan Data Pasang Surut 3.2.1 Penghalusan (Smoothing) Data Pengamatan Pasang surut Tahapan awal dari pengerjaan adalah melakukan smoothing dari data pengamatan yang didapatkan. Smoothing dari data pengamatan ini bertujuan untuk mendapatkan hasil data pengamatan pasang surut yang baik, dengan cara membuang noise yang ada pada data pengamatan pasang surut yang didapat. Agar data pengamatan yang didapat dapat aktual dan kontinu serta bebas dari faktor-faktor ganggguan seperti banjir, ombak, ataupun naik-turunnya air akibat lalu-lintas kapal. Proses smoothing dilakukan secara manual menggunakan spreadsheet 2003. 2.5
Meter
2 1.5 1 0.5 0 21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
November 2011
2
3
4
5
6
5
6
Desember 2011
Gambar 3.3 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Bual-Bual
2.5 Meter
2 1.5 1 0.5 0 21
22
23
24
November 2011
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
Desember
Gambar 3.4 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Bual Hasil Smoothing 20
6 5 Meter
4 3 2 1 0 21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
November 2011
3
4
5
6
Desember 2011
Meter
Gambar 3.5 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Sempayau
5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 21
22
23
24
November 2011
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
5
6
Desember 2011
Gambar 3.8 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Sempayau Hasil Smoothing Bagian yang diberi tanda bulat, menandakan data pengamatan yang kosong. Data pengamatan yang kosong tersebut, dapat diakibatkan kesalahan pencatatan data, ataupun faktor cuaca, yang tidak memungkinkan untuk diadakannya pencatatan.
21
3.2.2 Interpolasi Data Pasang Surut Dari data pengamatan pasang surut yang didapatkan, ternyata hasilnya tidak terlalu baik karena terdapat beberapa data pengamatan yang kosong. Data pengamatan yang kosong terdapat di masing-masing stasiun pengamatan, baik dari stasiun pasang surut di desa Bual-Bual, maupun dari stasiun pasang surut di desa Sempayau. Oleh karena itu, dilakukan interpolasi untuk mengisi data pengamatan yang kosong. Proses interpolasi dilakukan dengan menggunakan data ketinggian muka air dan data waktu yang ada diantara data yang kosong. …………………...………….(3.1) Dimana, T2 = Nilai ketinggian muka air sesudah data yang kosong T1 = Nilai ketinggian muka air sebelum data yang kosong T0 = Nilai ketinggian muka air yang dicari/yang datanya kosong JD2 = Waktu pada saat T2 dalam Julian date JD1 = Waktu pada saat T1 dalam Julian date JD0 = Waktu pada saat T0 dalam Julian date
Pada proses interpolasi ini, sistem waktu yang digunakan adalah dalam waktu Julian, hal tersebut dilakukan agar seluruh data pengamatan berada dalam satu sistem, sehingga hasil interpolasi yang didapatkan juga baik karena semua waktu berada di dalam satu sistem. Selain itu penggunaan waktu Julian juga mempermudah dalam hal perhitungan. Waktu Julian adalah sistem waktu yang membuat semua waktu dalam satu tahun menjadi satu sistem dengan cara menghitung semua waktu dari tanggal 1 januari hingga 31 desember pada satu tahun. Berikut ini adalah grafik pengamatan pasang surut sesudah dan sebelum interpolasi.
22
2.5
Meter
2 1.5 1 0.5 0 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
1
2
November 2011
3
4
5
6
Desember 2011
Meter
Gambar 3.4 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Bual-Bual Hasil Interpolasi 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 November 2011
1
2
3
4
5
6
Desember 2011
Gambar 3.5 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Sempayau Hasil Interpolasi 3.2.3 Analisis Data Pengamatan Pasang Surut Pengolahan data pasang surut dimaksudkan untuk memperoleh konstanta komponen harmonik pasut di daerah pengamatan. Perhitungan konstanta pasut dilakukan menggunakan perangkat lunak yang berbasiskan MATLAB yaitu 23
world tide buatan John Boon. Perangkat lunak ini menggunakan analisis harmonik dengan menggunakan metode Least Square. Metode ini menjelaskan bahwa kesalahan peramalan harus sekecil-kecilnya, yakni selisih kuadrat antara peramalan dengan pengamatan harus sekecil mungkin. Persamaan gerak harmonik : ………………………..(3.2) Dimana :
y(t)
= tinggi muka air pada saat t
S0
= tinggi muka air laut rata-rata
Ri
= amplitudo gelombang penyusun pasut (konstanta pasut) ke-i = kecepatan sudut konstanta pasut ke-i pada saat t = fase konstanta pasut ke-i
Dimana nilai yang diketahui dalam persamaan ini adalah nilai kecepatan sudut dari konstanta pasang surut. Analisis harmonik melalui metode least squares dapat dilakukan dengan mengabaikan suku yang dipengaruhi oleh faktor meteorologi sehingga persamaan dapat ditulis dalam bentuk lain seperti berikut:
……………..(3.3) Untuk memecahkannya dimisalkan : ……………………………(3.4) Sehingga persamaannya menjadi : …………...(3.5) Besarnya y(t) hasil perhitungan akan mendekati hasil pengamatan yt jika memenuhi : …………………………..(3.6)
24
Fungsi
akan bernilai minimum bila dipenuhi syarat : …………………………..(3.7)
Kemudian persamaan 3.5 akan diturunkan sesuai dengan syarat pada persamaan 3.7, akan didapatkan,
1.
J So
N
i 1
(S 0
N
Ai cos i t n
ti n
N
Bi sin i t n )
ti n
N
y(t
ti n
i
)
2.
N N N N J ( S 0 cos i t n Ai cos 2 i t n Bi sin i t n cos i t n ) y(t i ) Ai i 1 ti n ti n ti n
3.
N N N N J ( S 0 sin i t n Ai cos i t n sin i t n Bi sin i t n sin i t n ) y(t i ) B i 1 ti n ti n ti n
Kemudian dapat dibentuk matriks dimana matriks A adalah :
Matriks X adalah :
Kemudian matriks F adalah :
25
Nilai dari matiks X dapat dicari dengan (ATA)-1ATF=X. setelah matriks X didapatkan, dapat dicari dengan, Amplitudo =
dan fase/
B arctan , hasil pengolahan data menggunakan program adalah sebagai A
berikut, Tabel 3.1 Konstanta pasut desa Bual-Bual Konstanta O1 P1 K1 N2 M2 S2 K2 M3 M4 MS4 S4 M6 M8
Periode (jam) 25.82
24.065 23.93 12.66 12.42 12 11.97 8.28 6.2 6.1 6 4.14 3.1
Amplitudo (meter) 0.202 0.318 0.055 0.079 0.563 0.32 0.101 0.031 0.013 0.023 0.025 0.005 0.006
Fase (derajat/jam) 221.58 305.22 16.98 340.22 99.48 214.86 29.42 325.07 240.05 350.37 97.02 146.63 32.46
Tabel 3.2 Kontanta pasut desa Sempayau Konstanta O1 P1 K1 N2 M2 S2 K2 M3 M4 MS4 S4 M6 M8
Periode (jam) 25.82
24.065 23.93 12.66 12.42 12 11.97 8.28 6.2 6.1 6 4.14 3.1
Amplitudo (meter) 0.224 0.198 0.383 0.134 0.888 0.406 0.551 0.044 0.081 0.088 0.034 0.028 0.008
Fase (derajat/jam) 213.34 218.8 287.07 30.67 100.95 308.39 123.03 38.03 302.02 38.63 161.61 197.43 235.39
26
O1
=
Konstanta pasut diurnal bulan
P1
=
Konstanta pasut diurnal matahari
K1
=
Konstanta pasut semidiurnal bulan dan matahari
N2
=
Konstanta pasut semidiurnal bulan
M2
=
Konstanta pasut semidiurnal bulan
S2
=
Konstanta pasut semidiurnal matahari
K2
=
Konstanta pasut semidiurnal matahari
M3
=
Konstanta pasut air dangkal ter-diurnal
M4
=
Konstanta pasut air dangkal kuarter diurnal
MS4
=
Konstanta pasut air dangkal kuarter diurnal
S4
=
Konstanta pasut air dangkal kuarter diurnal
M6
=
Konstanta pasut air dangkal enam diurnal
M8
=
Konstanta pasut air dangkal delapan diurnal
Nilai muka air rata-rata dari stasiun pengamatan Desa Bual-Bual adalah 0.85 meter pada bacaan palem dan nilai muka air rata-rata pada Desa Sempayau adalah 2.6 meter pada bacaan palem. Dengan menggunakan rumus bilangan Formzahl, didapatkan nilai bilangan Formzahl dari Desa Bual-Bual adalah 0.29 dan nilai bilangan Formzahl dari Desa Sempayau adalah 1.29 dengan demikian tipe dari pasang surut yang diamati pada kedua daerah pengamatan adalah, pasang surut campuran yang condong ke harian berganda. Kemudian dengan melakukan prediksi selama 18.6 tahun, dengan menggunakan World Tide maka didapatkan bahwa nilai dari LAT perkiraan yang ada di daerah pengamatan desa Bual-Bual, sebesar 1.54 meter dibawah nilai muka laut rata-rata.
27
3.3 Transformasi Chart Datum Untuk dapat melakukan transformasi chart datum, terdapat dua syarat yang harus dipenuhi, yaitu tipe pasang surut, baik yang dijadikan referensi atau yang dicari chart datumnya harus sama, dan waktu pengamatan dari pasang surut harus dilakukan pada saat yang bersamaan.
r R Muka air rata-rata …………………………………………………………………………………………………………… m’ M Chart Datum Referensi Chart Datum Baru
Gambar 3.9 Ilustrasi Transformasi Chart Datum (sumber Canadian Tidal Manual) Transformasi chart datum dapat dilakukan menggunakan rumus berikut, (Sumber: Departement Fisheries and Ocean)………………………(3.8) m’= nilai Z0 yang ingin ditentukan M = nilai Z0 yang dijadikan referensi R = nilai amplitudo pasut pada chart datum referensi r = nilai amplitudo pasut pada chart datum yang ingin ditentukan Tahap pertama dalam melakukan transformasi chart datum adalah menentukan amplitudo dari pasang surut yang diamati. Nilai amplitudo dari pasang surut dapat
28
ditentukan dengan selisih antara nilai rata-rata muka air tinggi (HWL) dengan nilai rata-rata muka air rendah (LWL), pada saat kondisi bulan purnama/mati. Tabel 3.3 Perhitungan Transformasi Chart Datum Desa Bual-Bual
Mean (Meter) R (Meter)
HWL (Meter)
LWL (Meter)
1.4 1.7 1.68 2.24 2.26 2.34 2.37 2.13 1.96 1.81 1.83
0.35 0.25 0.09 0.07 0.05 0.05 0.092 0.068 0.06 0.08 0.29
1.974545455
0.131818182
1.842727273
Desa Sempayau HWL LWL (Meter (Meter) 3.25 2.03 3.7 1.83 3.99 1.58 3.99 1.58 4.37 1.34 4.47 1.33 4.41 1.23 4.24 1.41 4.27 1.46 4.68 1.71 3.6 1.83 4.088182
1.575455
2.512727
Dengan menggunakan rumus dari persamaan (3.4) didapatkan chart datum yang terdapat di desa sempayau adalah 2.1 meter dibawah muka air rata-rata hasil pengamatan desa Sempayau. Kemudian apabila tinggi muka air dari hasil pengamatan direduksi dengan chart datum sebagai bidang referensi nol.
29
2.5 2 1.5 1
Meter
0.5 0 -0.5 -1 -1.5 CD Bual-Bual CD Sempayau-2 -2.5
21
Bual-Bual Semapayau
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
5
Desember 2011
November 2011
Gambar 3.10 Grafik tinggi muka air hasil reduksi dengan chart datum
Setelah dilakukan reduksi tinggi muka air hasil pengamatan dengan chart datum, didapatkan muka air maksimum dan muka air minimum dari dua daerah pengamatan yang telah direduksi terhadap chart datum. Tabel 3.4 Tinggi Muka Air Muka air maksimum (meter) minimum (meter)
Desa Bual-Bual 2.96 0.58
Desa Sempayau 4.24 0.73
30
6
3.4 Syarat Draft Kapal Untuk Pelayaran Dari data hasil survei batimetri yang didapatkan kedalaman alur sungai bervariasi antara -1.8 m s/d <-20 m dari chart datum. Area kritis terdapat pada alur yang berada dekat dengan Desa Sempayau sepanjang 7 km ke arah hilir, kedalaman maksimumnya mencapai 4.8 m dan kedalaman minimumnya sekitar 1.8 m, dari chart datum.
Gambar 3.11 Area Kritis Pelayaran yang Dapat Dilewati Kapal Pada Saat Waktu Tertentu (Sumber Laporan Teknis Indika Survei) Karena nilai muka air minimum dari desa Sempayau adalah 0.73 meter diatas chart datum, dan kedalaman minimumnya adalah 1.8 meter dibawah chart datum, serta ketinggian maksimumnya adalah 4.24 meter, maka hanya kapal dengan draft maksimum berukuran 5 meter yang dapat melewati sungai ini. Agar kapal dengan draft berukuran 5 meter dapat melewati perairan tersebut, diperlukan tambahan kedalaman sebesar 5 - (0.73+1.8) meter, yaitu sebesar 2.47 meter dari muka air minimum dengan tambahan ketinggian muka air sebagai pengaman sebesar 0.3 meter. Sehingga kapal hanya dapat berlayar, pada hari-hari berikut,
31
Hari yang Dapat Dilayari 4.5 4 draft 5 meter
3.5
Meter
3 draft 4 meter
2.5 2
draft 3 meter
1.5 1
tinggi muka air
0.5 0 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 November 2011
1
2
3
4
5
6
chart datum
Desember 2011
Gambar 3.12 Hari yang Dapat Dilewati Oleh Kapal Dari gambar diatas, dapat dilihat bahwa kapal dengan draft sebesar 5 meter hanya dapat melayari aliran kritis dari sungai ini apabila tinggi muka air dari sungai ini minimal sebesar 3.5 meter diatas chart datum, kapal dengan draft sebesar 4 meter dapat melayari aliran kritis dari sungai ini apabila tinggi muka air dari sungai ini minimal sebesar 2.5 meter diatas chart datum, dan kapal dengan draft sebesar 3 meter dapat melewati aliran kritis dari sungai ini, apabila ketinggian air sebesar 1.5 meter diatas chart datum, dimana pada grafik diatas, dapat dilewati dengan aman setiap hari.
32
