44
BAB IV IDENTIFIKASI MASALAH DAN ANALISA DATA
4.1
Identifikasi Masalah Secara Administratif Pantai Suradadi terletak di Desa Suradadi dan
Bojongsana Kecamatan Suradadi Kabupaten Tegal, Jawa Tengah. Batas wilayah kedua desa tersebut yaitu:
Utara
: berbatasan dengan Laut Jawa
Timur
: berbatasan dengan Desa Kademangan Kecamatan Warureja
Selatan : berbatasan dengan Desa Jatimulyo
Barat
: berbatasan dengan Desa Purwahamba Lokasi..
Gambar 4.1. Peta Lokasi Pantai Suradadi Permasalahan yang timbul di daerah pantai biasanya berkembang tergantung pada pertumbuhan manusia dan aktivitasnya di daerah yang bersangkutan. Semakin ramai aktivitas suatu daerah tentunya sekecil apapun permasalahan yang timbul akan dirasakan lebih banyak orang. Permasalahan kerusakan pantai yang timbul di daerah pantai Suradadi terutama disebabkan oleh rob (luapan air laut) dan abrasi pantai.
44
45 Abrasi pantai Suradadi ini disebabkan karena faktor alam, dalam hal ini adalah gelombang angin. Gelombang angin adalah gelombang yang timbul akibat tiupan angin di permukaan laut. Gelombang dapat menimbulkan energi untuk membentuk pantai, menimbulkan arus dan transpor sedimen dalam arah tegak lurus dan sepanjang pantai. Hal ini sangat mengkhawatirkan karena hampir sepanjang tepian pantai ini berupa perumahan penduduk dengan jarak sekitar 50 meter. Bahkan ada yang sudah mencapai pagar rumah. Kepala Dinas Perikanan dan Peternakan Kabupaten Tegal Ir. Suhadi di Tegal, Minggu (31/12/2006), mengatakan, tingkat abrasi yang terjadi di sepanjang pantai Warurejo dan Suradadi itu meluas hingga permukiman penduduk. (Sumber: Kapanlagi.com) Oleh karena itulah maka meskipun tingkat abrasi di Suradadi tidak separah di Desa Maribaya Kecamatan Kramat, namun dengan kondisi pantai yang berupa pemukiman maka penanganan di pantai ini lebih diprioritaskan Dinas Perikanan Kelautan dan Pertanian (PKP) Kabupaten Tegal. Untuk Desa Kedungkelor, Kecamatan Warurejo dan Desa Suradadi, Kecamatan Suradadi, yang parah abrasinya, penanganannya akan diprioritaskan.(Wawasan ,3 Agustus 2007) Berdasarkan hasil pengamatan langsung di lapangan pada tanggal 12 September 2007 dan 4 Desember 2007 dapat dilihat beberapa akibat abrasi dan penangan yang telah ada sebagai berikut:
Pekarangan rumah yang terabrasi
Groin
Utara
Gambar 4.2. Rumah yang telah tersentuh abrasi di dekat Muara Pekijingan
45
46
Pemukiman nelayan
Utara
Gambar 4.3. Bibir Pantai Suradadi yang digunakan sebagian besar nelayan untuk menyandarkan kapal
Dari panjang pantai sejauh 2,3 kilometer beberapa bagiannya telah dilindungi dengan groin dari pasangan batu. Di sisi Kali Cenang ke arah timur sejauh 1 km telah dibangun groin. Di sisi Kali Pekijingan ke arah barat sepanjang 200 m jaga telah dipasang groin dengan panjang tiap groin masing-masing 25 m. Namun demikian proses abrasi masih berlangsung. Bukan hanya pada bagian yang belum terlindungi tapi juga pada daerah yang telah dipasangi groin. Kondisi pantai berlumpur (hasil studi pengujian tanah di Sungai Ketiwon dari Untag) kurang sesuai untuk penggunaan groin.
46
47 4.2
ANALISIS HYDRO-OCEANOGRAPHY
4.2.1 Pasang Surut Pasang surut adalah fluktuasi muka air laut karena adanya gaya tarik benda-benda di langit, terutama matahari dan bulan terhadap massa air laut di Bumi. Elevasi muka air tertinggi (pasang) dan muka air terendah (surut) sangat penting untuk perencanaan bangunan pantai (Triatmodjo, 1999) Data pasang surut yang diperlukan adalah: •
HHWL : Highest High Water Level, yaitu elevasi tertinggi muka air selama periode tertentu.
•
MHWL : Mean High Water Level, yaitu rata-rata elevasi pasang (tinggi) muka air selama periode tertentu.
•
MSL : Mean Sea Level, yaitu elevasi tinggi muka air rata-rata.
•
MLWL : Mean Low Water Level, yaitu rata-rata elevasi surut (rendah) muka air pada periode tertentu.
•
LLWL : Lowest Low Water Level, yaitu elevasi muka air terendah selama periode tertentu. Dari data pasang surut yang diperoleh dari BMG Maritim Semarang, tahun
2006, didapat data sebagai berikut:
Tabel 4.1 Tinggi muka air laut bulanan tahun 2006 di Pantai Suradadi Tegal
Bulan MSL(m) MHWL(m) MLWL(m) Januari 50,8 83,3 21,5 Februari 46,8 77,4 20,0 Maret 49,2 86,0 23,1 April 56,8 88,5 29,1 Mei 58,2 97,1 19,4 Juni 53,3 91,5 8,4 Juli 48,9 86,4 20,0 Agustus 46,4 83,5 4,6 September 43,8 80,5 19,1 Oktober 43,0 86,6 18,9 November 48,2 84,7 13,7 Desember 46,3 82,8 10,6 (Olahan data pasut hasil pengamatan BMG maritim Semarang, 2007)
47
48
140 120 Series1
(cm)
100
HHWL
80
MHWL
60
MSL MLWL
40
LLWL 20 0 1
366 731 1096 1461 1826 2191 2556 2921 3286 3651 4016 4381 4746 5111 5476 5841 6206 6571 6936 JAM
Gambar 4.4 Grafik muka air laut Pantai Suradadi Tegal Tahun 2006
MHWL =
∑ MHWL tiap bulan = 86,7 cm
MLWL =
∑ MLWL tiap bulan = 18,6 cm
MSL =
12
12
∑ MSL tiap bulan = 49,3 cm 12
HHWL = 128 cm LLWL = 0 cm
4.2.2 Angin Data angin yang diperoleh akan digunakan untuk menentukan arah angin dominan serta tinggi gelombang rencana. Data angin yang diperlukan adalah data arah angin dan kecepatan angin dimana data tersebut didapat dari Stasiun Meteorologi dan Geofisika (BMG) Maritim Semarang, tahun 2001 – 2006.
Tabel 4.2 Persentase kejadian angin tahun 1997-2006 KEC.ANGIN (knot) 0-5 6-10 11-15 16-20 21-25 25-30 Jumlah
U 1,26 4,85 0,44 0,00 0,00 0,00 6,55
TL 1,42 10,90 1,26 0,00 0,00 0,00 13,59
Arah Angin T TG S 0,08 0,19 1,26 0,36 0,79 16,76 0,05 0,16 1,86 0,00 0,05 0,14 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,49 1,21 20,02
BD 4,35 28,59 5,92 0,30 0,00 0,00 39,17
B 0,16 1,12 0,66 0,14 0,03 0,00 2,11
Keterangan BL Jumlah 1,10 9,83 9,18 72,56 5,18 15,53 1,18 1,81 0,16 0,19 0,08 0,08 16,87 100,00
(Data angin BMG Kota Tegal)
48
49
Gambar 4.5 Windrose tahun 1997-2006
Mengingat posisi Pantai Suradadi membujur dari barat ke timur dengan bagian lautnya di sebelah utara, maka gelombang bisa terbentuk dari arah utara, barat laut dan timur laut. Arah angin dominan dari arah barat laut (16,87 %).
49
50
4.2.3 Fetch Fetch efektif akan digunakan pada grafik peramalan gelombang untuk mengetahui tinggi, durasi dan periode gelombang. Fetch rata-rata efektif dihitung dengan persamaan berikut ini (Triatmodjo, 1999) :
Keterangan : Feff
= Fetch rata – rata efektif
Xi
= Panjang segmen fetch yang diukur dari titik observasi gelombang ke ujung akhir fetch
α
= Deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan pertambahan 6o sampai Sudut 42o pada kedua sisi dari arah mata angin.
Posisi Pantai Suradadi membujur dari Barat ke Timur dengan laut di sebelah Utara. Dari windrose di dapatkan arah angin dominan datang dari arah Barat Laut. Sehingga dalam perhitungan fetch efektif, posisi garis fetch utama (0o) ditarik ke arah Barat Laut, timur laut dan utara. Perhitungan fetch selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 4.3
Gambar 4.6 Segmen Fetch utara
50
51 Tabel 4.3 Perhitungan panjang fetch efektif
TIMUR LAUT LAUT
BARAT LAUT
UTARA
Arah
panjang x. cos A Fetch Sudut(o) cos A (km) (km) efektif(km) 42 0,7431 570,21 423,723 36 0,8090 597,60 483,458 30 0,8660 571,46 494,880 24 0,9135 483,89 442,034 18 0,9511 460,65 438,124 12 0,9781 510,87 499,677 6 0,9945 1278,41 1271,376 0 1,0000 698,45 698,445 590,108 6 0,9945 595,53 592,250 12 0,9781 485,97 475,322 18 0,9511 483,48 459,833 24 0,9135 494,06 451,322 30 0,8660 520,41 450,675 36 0,8090 481,40 389,453 42 0,7431 541,16 402,136 42 0,7431 476,35 353,977 36 0,8090 495,65 400,979 30 0,8660 1362,38 1179,825 24 0,9135 346,03 316,100 18 0,9511 329,76 313,635 12 0,9781 1029,31 1006,770 472,205 6 0,9945 379,87 377,783 0 1,0000 410,69 410,688 6 0,9945 383,62 381,506 12 0,9781 358,13 350,285 18 0,9511 79,78 75,875 24 0,9135 77,18 70,508 42 0,7431 496,08 368,637 36 0,8090 468,43 378,961 30 0,8660 362,45 313,880 24 0,9135 335,81 306,761 18 0,9511 341,42 324,728 12 0,9781 366,62 358,595 412,656 6 0,9945 356,83 354,869 0 1,0000 369,07 369,072 6 0,9945 442,08 439,649 12 0,9781 451,30 441,413 18 0,9511 497,23 472,917 24 0,9135 490,32 447,907
Untuk perhitungan selanjutnya digunakan fetch efektif sebesar 590,108 km
51
52
4.2.4 Peramalan Tinggi Dan Periode Gelombang Akibat Angin Pembangkitan gelombang menggunakan menggunakan data angin maksimum dari BMG Kota Tegal dengan menggunakan rumus Pembangkitan gelombang pada laut dangkal (kedalaman 15-90 meter) dari SPM. Berikut contoh perhitungan pembangkitan gelombang di Pantai Suradadi:
Tabel 4.4 Perhitungan pembangkitan gelombang Januari 1997
Tgl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
U Arah U (10) (knot) Angin (knot) 17 20,194 BL 12 14,255 BL 6 7,127 BL 9 10,691 BL 10 11,879 BL 7 8,315 BL 12 14,255 BL 10 11,879 S 10 11,879 BL 13 15,442 BL 8 9,503 BL 10 11,879 S 7 8,315 BL 10 11,879 BL 9 10,691 BL 6 7,127 BL 10 11,879 BL 15 17,818 BL 12 14,255 BL 12 14,255 BL 12 14,255 BL 7 8,315 BL 25 29,697 BL 15 17,818 BL 10 11,879 BL 14 16,630 BL 12 14,255 BL 12 14,255 BL 6 7,127 BL 5 5,939 BL 11 13,067 BL
UL (10) (m/s) 10,380 7,327 3,663 5,495 6,106 4,274 7,327 6,106 6,106 7,937 4,885 6,106 4,274 6,106 5,495 3,663 6,106 9,159 7,327 7,327 7,327 4,274 15,264 9,159 6,106 8,548 7,327 7,327 3,663 3,053 6,716
RL 1,15 1,27 1,50 1,36 1,33 1,45 1,27 1,33 1,33 1,24 1,40 1,33 1,45 1,33 1,36 1,50 1,33 1,19 1,27 1,27 1,27 1,45 1,02 1,19 1,33 1,21 1,27 1,27 1,50 1,56 1,30
UW (m/s) 11,937 9,277 5,486 7,485 8,103 6,180 9,277 8,103 8,103 9,839 6,846 8,103 6,180 8,103 7,485 5,486 8,103 10,915 9,277 9,277 9,277 6,180 15,590 10,915 8,103 10,384 9,277 9,277 5,486 4,757 8,699
UA Fetch Ho To (m/s) (km) (m) (detik) 14,991 590 4,040 9,206 10,995 590 2,778 7,600 5,761 590 0,941 4,317 8,444 590 1,869 6,105 9,308 590 2,183 6,641 6,671 590 1,239 4,942 10,995 590 2,778 7,600 9,308 590 2,183 6,641 9,308 590 2,183 6,641 11,819 590 3,056 8,014 7,565 590 1,552 5,538 9,308 590 2,183 6,641 6,671 590 1,239 4,942 9,308 590 2,183 6,641 8,444 590 1,869 6,105 5,761 590 0,941 4,317 9,308 590 2,183 6,641 13,428 590 3,572 8,702 10,995 590 2,778 7,600 10,995 590 2,778 7,600 10,995 590 2,778 7,600 6,671 590 1,239 4,942 20,820 590 5,552 9,914 13,428 590 3,572 8,702 9,308 590 2,183 6,641 12,630 590 3,321 8,382 10,995 590 2,778 7,600 10,995 590 2,778 7,600 5,761 590 0,941 4,317 4,835 590 0,670 3,660 10,158 590 2,486 7,141
52
53 Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada lampiran. Cara perhitungan tabel diatas akan dijelaskan di bawah ini: 1. Kolom 4 Konversi kecepatan dari ketinggian pengukuran angin 3 meter diubah menjadi kecepatan angin pada ketinggian 10 meter. Contoh menggunakan data pada 1 Januari 1997. Ua = 17 knot 1
U (10)
10 = U(z) Z
U (10)
10 7 = 17 x = 20,194 knot 3
7
1
2. Kolom 5 Konversi kecepatan dari knot menjadi meter. UL = 20, 194 x 0,514 =10,380 m/s 3. Kolom 6 Mencari angka koreksi kecepatang angin di darat ke laut.(gambar 2.14) UL = 10,380 m/s
RL= 1,15
4. Kolom 7 Menghitung kecepatan angin di laut. UW = RL x UL = 1,15 x 10,38 = 11,937 m/s 5. Kolom 8 Menghitung tegangan angin (UA)
U A = 0,71xUW
1, 23
U A = 0,71x11,9371, 23 = 14,991 m/s 6. Kolom 10 Menghitung tinggi gelombang (H), dengan g = 9,8 m/d2 ; Fetch = 590 km; UA = 14,991 m/s dan d=50 meter adalah:
53
54 1
2 gF 0,00565 3 2 U 2A U A gd 4 H = 0,283 x tanh 0,53 2 x tanh x 3 g U A gd 4 tanh 0 , 53 2 U A 1 9,8 x590 x1000 2 3 0,00565 2 14,9912 9,8 x50 4 x 14,991 = 0,283 x tanh 0,53 x tanh 2 3 9,8 14,991 9,8 x50 4 tanh 0 , 53 14,9912 = 4,040 m
gd T = 7,54 x tanh 0,833 2 U A
3
1 3 0,00379 gF 8 U 2A U 2A x tanh x 3 8 gd g tanh 0 , 833 2 U A
1 3 9 , 8 x 590 x 1000 0,00379 3 14,9912 9,8 x50 8 14,9912 = 7,54 x tanh 0,833 x tanh x 2 3 9,8 14,991 gd 8 tanh 0,833 2 14,991
= 9,206 detik
Tabel 4.5 Pembangkitan gelombang Pantai Suradadi 1997- 2006 Tinggi gelombang (m) <0,75 0,75-1,0 1,0-1,25 1,25-1,5 1,5-2,0 2,0-3,0 >3,0 Jumlah
U
TL
T
1,26 0,60 1,07 0,00 2,41 1,07 0,14 6,55
1,42 1,67 2,36 0,00 4,11 3,56 0,47 13,59
0,08 0,05 0,03 0,00 0,11 0,19 0,03 0,49
Arah Gelombang TG S BD 0,19 0,19 0,16 0,00 0,36 0,14 0,16 1,21
1,26 1,86 3,18 0,00 7,34 5,89 0,49 20,02
4,35 3,15 5,75 0,00 10,98 13,01 1,92 39,17
B
BL
Keterangan Jumlah
0,16 0,14 0,25 0,00 0,47 0,52 0,58 2,11
1,10 1,07 1,94 0,00 3,15 6,19 3,42 16,87
9,83 8,74 14,74 0,00 28,92 30,57 7,20 100,00
54
55
Gambar 4.7 Waverose Pantai Suradadi tahun 1997-2006
Waverose pada Gambar 4.7 dibuat berdasarkan data gelombang maksimum dari Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG) Tegal, dari tahun 19972006. Untuk keperluan perencanaan bangunan pantai, perlu dipilih tinggi dan periode gelombang tunggal yang dapat mewakili suatu spektrum gelombang. Bentuk yang paling banyak digunakan adalah Gelombang 33% (H33) atau tinggi rerata dari 1/3 nilai tertinggi dari pencatatan gelombang. Nilai tersebut dapat juga disebut tinggi gelombang signifikan (Triatmodjo, 1996). Perhitungan gelombang 33% (gelombang signifikan, Hs) adalah : Jumlah data selama 10 tahun = 10 x 365 + 2 (tahun kabisat) = 3652 n = 33% x 3652 data = 1217,33 ≈ 1217 data H 33 = T33 =
∑H 1217
∑T 1217
=
=
3234,86 = 2,657 m 1217
8937,67 = 7,342 detik 1217
55
56 Jadi tinggi dan periode gelombang signifikan tahun 1997-2006 adalah 2,657 meter dan 7,342 detik. Setelah didapatkan data gelombang signifikan kemudian dilanjutkan dengan perhitungan periode ulang gelombang untuk 2,5,10, 25, 50 dan 100 tahun.
4.2.5 Periode Ulang Gelombang Digunakan dua metode yang digunakan untuk gelombang dengan periode ulang tertentu, yaitu distribusi Gumbel (Fisher-Tippett Type I) dan distribusi Weibull. Tabel 4.6 Pedoman pemilihan jenis dan kala ulang gelombang Gelombang rencana NO
Jenis Bangunan Jenis Gelombang
Kala Ulang
Hs
10 -50 th
1
Struktur fleksibel (”rubble strcture”)
2
Struktur semi-kaku
H0,1 – H0,01
10 -50 th
3
Struktur kaku (rigid)
H0,01 – Hmaks
10 -50 th (Yuwono, 1982)
4.2.5.1 Metode Fisher-Tippett Type I Dalam metode Fisher-Tippett Type I, data probabilitas ditetapkan untuk setiap tinggi gelombang sebagai berikut (Triatmodjo, 1999): P( H s ≤ H sm ) = 1 −
m − 0,44 N T + 0,12
Dimana: P(Hs≤Hsm)
: Probabilitas dari tinggi gelombang representatif ke-m yang tidak dilampaui.
Hsm
: Tinggi gelombang urutan ke-m.
m
: Nomor urut tinggi gelombang signifikan. : 1,2,3,….N
NT
: Jumlah kejadian gelombang selama pencatatan.
Tinggi gelombang signifikan untuk berbagai periode ulang dihitung dari fungsi distribusi probabilitas dengan rumus sebagai berikut dengan  dan B adalah
56
57 perkiraan dari parameter skala dan lokal yang diperoleh dari analisis regresi linear (Triatmodjo, 1999): Hsr = Â yr+B
→ y r = − ln{− ln(1 −
1 )} LTr
→ y m = − ln{− ln P( H s ≤ H sm )} Dimana: Hsr : Tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang Tr Tr
: Periode ulang (tahun)
K
: Panjang data (tahun)
L
: Rerata jumlah kejadian per-tahun = NT / K
Perhitungan selengkapnya ditunjukkan pada Tabel 4.6 berikut ini:
Tabel 4.7 Hitungan gelombang dengan periode ulang (Metode Fisher Tippett Type I) Tahun ke1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Jml rata2
(HsmHsm Ĥsm)2 (m) P Ym Hsm.Ym Ym² 2 3 4 5 6 7 3,025 0,945 2,866 8,670 8,214 0,152 2,892 0,846 1,787 5,170 3,194 0,066 2,763 0,747 1,232 3,404 1,518 0,016 2,701 0,648 0,836 2,258 0,699 0,004 2,690 0,549 0,513 1,379 0,263 0,003 2,602 0,451 0,227 0,590 0,051 0,001 2,586 0,352 -0,044 -0,113 0,002 0,002 2,528 0,253 -0,318 -0,804 0,101 0,012 2,420 0,154 -0,626 -1,515 0,392 0,046 2,149 0,055 -1,063 -2,284 1,129 0,237 26,357 5,000 5,410 16,755 15,564 0,540 2,636 0,541
Keterangan: 1. Kolom 1 menunjukkan jumlah tahun yang ditinjau (1997-2006) 2. Kolom 2 merupakan tinggi gelombang signifikan yang terjadi tiap tahun dari 1997-2006, dan diurutkan dari nilai terbesar sampai terkecil. 3. Kolom 3 dihitung dengan rumus P( H s ≤ H sm ) = 1 −
m − 0,44 N T + 0,12
57
58 4. Kolom 4 dihitung dengan rumus y m = − ln{− ln P( H s ≤ H sm )}
Dari Tabel 4.7, didapat beberapa parameter berikut ini: • N (jumlah data tinggi gelombang signifikan) =10 • NT (jumlah kejadian gelombang selama pencatatan) = 10 • v=
N 10 = =1 NT 10
• H sm =
26,357 = 2,636 m 10
• K (panjang data) = 10 tahun • λ=1 • ym =
5.410 = 0.541 10
• Deviasi standar data tinggi gelombang signifikan:
1
1/ 2
N
σH s = ( H sm − H sm ) 2 ∑ N − 1 i =1
1 = x0,540 10 − 1
1/ 2
= 0,245
Dari beberapa nilai di atas dapat dihitung parameter  dan Bˆ berdasarkan data Hsm dan ym pada kolom 2 dan 4 Tabel 4.6 dengan menggunakan persamaan berikut ini (Triatmodjo, 1999): Hsr =  yr+ Bˆ Dengan:  =
n∑ H sm ym − ∑ H sm ∑ ym n∑ ym − (∑ ym ) 2
2
=
10(16,775) − 26,357 x5,410 = 0,197 2 10(15,564 ) − (5,410 )
Bˆ = H sm – Â y m = 2,636 – 0,197 x 0.541 = 2,529 Persamaan regresi yang diperoleh adalah: Hsr=0,197yr+2,529
58
59 Selanjutnya hitungan tinggi gelombang signifikan dengan beberapa periode ulang tertentu dilakukan dalam Tabel 4.8. Tabel 4.8 Gelombang dengan periode ulang tertentu (Metode Fisher Tippett Type I) Periode Yr Hsr σnr σr Hs-1,28σr Hs+1,28σr Ulang (m) (m) (m) (tahun) 1 2 3 4 5 6 7 2 0,367 2,601 0,337 0,082 2,496 2,707 5 1,500 2,825 0,571 0,140 2,646 3,004 10 2,250 2,973 0,780 0,191 2,729 3,218 25 3,199 3,160 1,062 0,260 2,828 3,493 50 3,902 3,299 1,277 0,313 2,899 3,699 100 4,600 3,437 1,492 0,365 2,970 3,905 Keterangan: •
Kolom 1 merupakan periode ulang yang diperhitungkan.
•
Kolom 2 dihitung dengan menggunakan rumus (Triatmodjo, 1999): 1 y r = − ln − ln1 − LT r Dengan:
•
Tr
: Periode ulang (tahun)
K
: Panjang data (tahun)
L
: Rerata jumlah kejadian per tahun = NT/K
Kolom 3 adalah perkiraan tinggi gelombang yang dihitung dengan persamaan regresi linier yang telah didapatkan dari perhitungan sebelumnya: Hsr=0,197yr+2,529
•
Kolom 4 didapat dengan menggunakan rumus (Triatmodjo, 1999):
σ nr =
[1 + α ( y N
1
r
− c + ε ln v )
]
2 1/ 2
Dengan:
σnr
: Standar deviasi yang dinormalkan dari tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang Tr
N
: Jumlah data tinggi gelombang signifikan
59
60
α = α1eα
2N
−1 , 3
+ k − ln v
= 0,64e9, 0 x10
−1 , 3
+ 0 , 93 − ln 1
= 1,005
α1, α2, e, ε, k : Koefisien empiris yang diberikan oleh Tabel 4.8 Tabel 4.9 Koefisien untuk menghitung deviasi standar (Triatmodjo, 1999) Distribusi Fisher-Tippett Type I Weibull (k=0,75) Weibull (k=1,0) Weibull (k=1,4) Weibull (k=2,0) •
α1 0,64 1,65 1,92 2,05 2,24
α2 9 11,4 11,4 11,4 11,4
k 0,93 -0,63 0 0,69 1,34
c 0 0 0,3 0,4 0,5
ε 1,33 1,15 0,9 0,72 0,54
Kolom 5 didapat dengan menggunakan rumus (Triatmodjo, 1999):
σ r = σ nr σH s Dengan :
σr
: Kesalahan standar dari tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang Tr.
σHs
: Deviasi standar dari data tinggi gelombang signifikan = 0,197
4.2.5.2 Metode Weibull Hitungan perkiraan tinggi gelombang ekstrim dilakukan dengan cara yang sama seperti Metode Fisher-Tippet Type I, hanya persamaan dan koefisien yang digunakan disesuaikan dengan Metode Weibull. Rumus probabilitas yang digunakan untuk Metode Weibull adalah sebagai berikut (Triatmodjo, 1999): m − 0,22 − P ( H s ≤ H sm ) = 1 −
N T + 0,2 +
0,27 k 0,23 k
Dimana: P(Hs≤Hsm)
: Probabilitas dari tinggi gelombang representatif ke-m yang tidak dilampaui.
Hsm
: Tinggi gelombang urutan ke-m.
m
: Nomor urut tinggi gelombang signifikan.
60
61 : 1,2,3,….N NT
: Jumlah kejadian gelombang selama pencatatan
k
: Parameter bentuk (Kolom pertama Tabel 4.9), dalam laporan ini dipakai k=0,75
Tinggi gelombang signifikan untuk berbagai periode ulang dihitung dari fungsi distribusi probabilitas dengan rumus sebagai berikut dengan Aˆ dan Bˆ adalah perkiraan dari parameter skala dan lokal yang diperoleh dari analisis regresi linier (Triatmodjo, 1999): Hm = Â ym+ Bˆ atau Hsr = Â ym+ Bˆ Dimana ym diberikan oleh bentuk berikut:
y m = [− ln{1 − P( H s ≤ H sm )}]
1/ k
Sedangkan yr diberikan oleh bentuk berikut: y r = {ln (LTr )}
1/ k
Dengan: Hsr
: Tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang Tr.
Tr
: Periode ulang (tahun)
K
: Panjang data (tahun)
L
: Rerata jumlah kejadian per tahun = NT/K
Tabel 4.10 Hitungan gelombang dengan periode ulang (Metode Weibull) Tahun ke- Hsm(m) P Ym Hsm.Ym Ym² (Hsm-Ĥsm)2 1 2 3 4 5 6 7 1 3,025 0,955 4,534 13,714 20,553 0,152 2 2,892 0,860 2,460 7,114 6,050 0,066 3 2,763 0,764 1,633 4,512 2,667 0,016 4 2,701 0,669 1,142 3,084 1,303 0,004 5 2,690 0,573 0,807 2,170 0,651 0,003 6 2,602 0,478 0,562 1,462 0,316 0,001 7 2,586 0,382 0,377 0,975 0,142 0,002 8 2,528 0,286 0,235 0,594 0,055 0,012 9 2,420 0,191 0,126 0,305 0,016 0,046
61
62 10
2,149 26,357 2,636
Jml rata2
0,095 5,253
0,047 11,921 1,192
0,100 34,031
0,002 31,754
0,237 0,540
Keterangan: 1. Kolom 1 menunjukkan jumlah tahun yang ditinjau (1997-2006) 2. Kolom 2 merupakan tinggi gelombang signifikan yang terjadi tiap tahun dari 1997-2006, dan diurutkan dari nilai terbesar sampai terkecil. m − 0,22 − 3. Kolom 3 dihitung dengan rumus P ( H s ≤ H sm ) = 1 −
N T + 0,2 +
0,27 k 0,23 k
4. Kolom 4 dihitung dengan rumus y m = [− ln{1 − P( H s ≤ H sm )}]
1/ k
Dari Tabel 4.9, didapat beberapa parameter berikut ini: • N (jumlah data tinggi gelombang signifikan) =10 • NT (jumlah kejadian gelombang selama pencatatan) = 10 • v=
N 10 = =1 N T 10
• H sm =
26,357 = 2,636 m 10
• K (panjang data) = 10 tahun • λ=1 • ym =
11,921 = 1,192 10
• Deviasi standar data tinggi gelombang signifikan: 1/ 2
1 N σH s = ( H sm − H sm ) 2 ∑ N − 1 i =1
1 = x0,540 10 − 1
1/ 2
= 0,245
Dari beberapa nilai di atas dapat dihitung parameter  dan Bˆ berdasarkan data Hsm dan ym pada kolom 2 dan 4 Tabel 4.10 dengan menggunakan persamaan berikut ini (Triatmodjo, 1999): Hsr =  yr+ Bˆ Dengan:
62
63
 =
n∑ H sm ym − ∑ H sm ∑ ym n∑ ym − (∑ ym )
2
2
=
10(34,031) − 26,357 x11,921 = 0,149 2 10(31,754 ) − (11,921)
Bˆ = H sm – Â y m = 2,636 – 0,149 x 1,192 = 2,458 Persamaan regresi yang diperoleh adalah : Hsr=0,149 yr+2,458 Selanjutnya hitungan tinggi gelombang signifikan dengan beberapa periode ulang tertentu dilakukan dalam Tabel 4.11.
Tabel 4.11 Gelombang dengan periode ulang tertentu (Metode Weibull) Periode Ulang (tahun) 1 2 5 10 25 50 100
Yr
Hsr (m)
σnr
2 0,613 1,886 3,041 4,753 6,164 7,662
3 2,550 2,739 2,911 3,166 3,376 3,598
4 0,378 0,709 1,071 1,631 2,099 2,599
σr
5 0,092 0,174 0,262 0,399 0,514 0,636
Hs-1,28σr (m)
Hs+1,28σr (m)
6 2,431 2,517 2,575 2,654 2,718 2,784
7 2,668 2,961 3,247 3,677 4,033 4,413
Keterangan: •
Kolom 1 merupakan periode ulang yang diperhitungkan.
•
Kolom 2 dihitung dengan menggunakan rumus (Triatmodjo, 1999): y r = {ln (LTr )}
1/ k
Dengan: Tr
: Periode ulang (tahun)
L
: Rerata jumlah kejadian per tahun = NT/K
K
: Panjang data (tahun)
k
: Parameter bentuk = 0,75
63
64 •
Kolom 3 adalah perkiraan tinggi gelombang yang dihitung dengan persamaan regresi linier yang telah didapatkan dari perhitungan sebelumnya: Hsr=0,827 yr+2,413
•
Kolom 4 didapat dengan menggunakan rumus (Triatmodjo, 1999):
σ nr =
[1 + α ( y N
1
r
− c + ε ln v )
]
2 1/ 2
Dengan:
σnr
: Standar deviasi yang dinormalkan dari tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang Tr
N
: Jumlah data tinggi gelombang signifikan
α = α1eα
2N
−1, 3
+ k − ln v
= 1,65e11, 4 x10
−1 , 3
− 0 , 63 − ln 1
= 1,133
α1, α2, e, ε, k : Koefisien empiris yang diberikan oleh Tabel 4.8 •
Kolom 5 didapat dengan menggunakan rumus (Triatmodjo, 1999):
σ r = σ nr σH s Dengan :
σr
: Kesalahan standar dari tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang Tr.
σHs
: Deviasi standar dari data tinggi gelombang signifikan = 0,245
Tabel 4.12 Perbandingan gelombang dengan periode ulang tertentu (Metode Weibull & Metode Fisher-Tippet Tipe I) Periode Ulang (tahun) 2 5 10 25 50 100
Fisher-Tippett Hs1,28σr Hsr Hs+1,28σr (m) (m) (m) 2,496 2,601 2,707 2,646 2,825 3,004 2,729 2,973 3,218 2,828 3,160 3,493 2,899 3,299 3,699 2,970 3,437 3,905
Weibull 0,75 Hs1,28σr Hsr Hs+1,28σr (m) (m) (m) 2,431 2,550 2,668 2,517 2,739 2,961 2,575 2,911 3,247 2,654 3,166 3,677 2,718 3,376 4,033 2,784 3,598 4,413
64
65
Perbandingan Fisher-Weibull
Hs (m)
5.0 4.5
+1,28σr
4.0
Fisher -1,28σr
3.5
+1,28σr
3.0
weibull
2.5
-1,28σr
2.0 2
5
10
25
50
100
Periode Ulang (tahun)
Gambar 4.8 grafik perbandingan Fisher-Weibull
Tinggi Hs dari kedua metode tersebut hampir sama. Pada Laporan ini diambil Hs dari metode Weibul dengan periode ulang 50 tahun. Sehingga diperoleh Hs = 3,299 m.
Tinggi Gelombang-Periode 12 10
T (detik)
8 6 4
y = 0.0079x 5 - 0.1403x 4 + 0.902x 3 - 2.7704x 2 + 5.6898x + 0.8273 R2 = 0.9994
2 0 0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
H (m)
Gambar 4.9 grafik perbandingan tinggi gelombang-periode
Dari grafik di atas didapat persamaan yang paling mewakili perbandingan antara tinggi gelombang (H) dan periode (T).
65
66 5
y = 0,0079x - 0,1403x
4
+ 0,902x
3
- 2,7704x
2
+ 5,6898x + 0,8273
sehingga T untuk Hs = 3,299 m bisa dihitung 5
4
3
Ts = 0,0079 x 3,299 -0,1403x3,299 + 0,902x3,299 - 2,7704x3,299
2
+ 5,6898x 3,299+ 0,8273 = 8,301 detik
4.2.6 Penentuan Tinggi dan Kedalaman Gelombang Pecah Pantai Suradadi adalah pantai yang membujur dari Barat ke Timur. Arah gelombang datang dari arah Utara (αo=0o). Data gelombang dari perhitungan gelombang signifikan adalah: - Tinggi gelombang (Hs) = 3,299 meter - Periode gelombang (T) = 8,301 detik - Kemiringan dasar (m) dari peta bathimetri Bakosurtanal = 0,01
● Perhitungan Koefisien Pendangkalan (Shoaling) Lo = 1,56 xT 2 = 1,56 x8,3012 = 107,49 m Untuk kedalaman d = 2 meter dari MSL, maka: d 2 = = 0,019 Lo 107,49 Dari lampiran Tabel L-1 didapat: Co = L=
d = 0,05611 → n = 0,9609 L
Lo 107,49 = = 12,95 m/d T 8,301
d 2 = = 34,644 m 0,05611 0,05611
66
67
● Perhitungan Koefisien Refraksi C=
L 34,644 = = 4,3 m/d T 8,301
Sinα =
C 4,3 sin α o = sin 0 o = 0 ⇒ α = 0 o Co 12,95
Maka nilai Koefisien Refraksi adalah:
cos αo = cos α
Kr =
cos 0 =1 cos 0
Dari perhitungan koefisien di atas didapatkan tinggi gelombang ekivalen adalah sebagai berikut: H’o = Kr x H = 1 x 3,299 = 3,299 m
H 'o 3,299 = = 0,00488 2 gT 9,81x8,3012 Dari Grafik Penentuan Tinggi Gelombang Pecah pada Gambar 2.19, diperoleh: Hb = 1 ,05 H 'o Hb = 3,299 x 1,05 = 3,464 m
(
)
(
)
a = 43,75 1 − e −19 m = 43,75 1 − e −19 x 0, 01 = 7,5705 b=
1,56 1,56 = = 0,856 −19 , 5 m 1+ e 1 + e −19,5 x 0, 01
(
) (
)
Maka: db = Hb
1 aH b b − 2 gT
db = 3, 464
1 3, 464 x 7 ,570 0 ,856 − 2 9 ,81 x 8 ,301
d b = 4,239 m
Jadi tinggi gelombang pecah (Hb) dan kedalaman (db) gelombang pecah adalah 3,464 m dan 4,239 m.
67
68
4.2.7
Transpor Sedimen
Angkutan sedimen sepanjang pantai dihitung dengan rumus (Triatmodjo, 1999): Qs = K P l n
ρg
Pl =
8
Hb2 Cb sin αb cos αb
Keterangan : Qs
: Angkutan sedimen sepanjang (m3/hari)
Pl
: Komponen fluks energy gelombang sepanjang pantai pada saat pecah (Nm/d/m)
ρ
: Rapat massa air laut (kg/m3)
Hb : Tinggi gelombang pecah (m) Cb : Cepat rambat gelombang pecah (m/d) =
αb
gd b
: Sudut gelombang pecah
K, n : Konstanta Perhitungan : •
Utara Dari hasil perhitungan gelombang rata-rata yang bisa dilihat pada lampiran untuk arah utara diperoleh : Jumlah data gelombang dari arah utara 1127 data Jumlah H = 1.689,8 m
Hrata-rata ( H100 )
= 1,499 m
Jumlah T = 6.012,079 detik
Trata-rata ( T100 )
= 5,335 detik
Kemudian dapat dicari : Lo = 1,56 x T2 = 1,56 x 5,3352 = 44,4 m Untuk kedalaman d = 2 meter dari MSL, maka:
68
69
Co =
Lo 44,4 = = 8,323 m/d T 5,335
d 2 = = 0,045 Lo 44,4
● Perhitungan Koefisien Refraksi
cos αo = cos α
Kr =
cos 0 =1 cos 0
Dari perhitungan koefisien di atas didapatkan tinggi gelombang ekivalen (H) adalah sebagai berikut: H’o = Kr x H = 1 x 1,499 = 1,499 m
H 'o 1,499 = = 0,00536 2 gT 9,81x5,335 2 Dari grafik penentuan tinggi gelombang pecah pada Gambar 2.19, diperoleh: Hb = 1,05 H 'o Hb = 1,561 x 1,05 = 1,639 m
(
)
(
)
a = 43,75 1 − e −19 m = 43,75 1 − e −19 x 0, 01 = 7,5705 b=
1,56 1,56 = = 0,856 −19 , 5 m 1+ e 1 + e −19,5 x 0,01
(
) (
)
Maka: db = Hb
1 aH b b − 2 gT
db = 1,639
1 7.5705 x1,639 0,856 − 2 9,81x5,335
d b = 2,020 m
69
70 Cb =
gd b
=
9,81 × 2,020
= 4,451 Sin αb = =
cb sin α c 4,451 sin 0° 8,23
= 0
αb = 0o Pl = =
ρg 8
Hb2 Cb sin αb cos αb
1,03 × 1,639 2 × 4,451 × sin 0° × cos 0° 8
= 0 ton m/hari/m
•
Barat Laut Dari hasil perhitungan gelombang rata-rata yang bisa dilihat pada lampiran untuk arah barat laut diperoleh : Jumlah data gelombang dari arah barat laut 769 data Jumlah H = 1.639,229 m
Hrata-rata ( H100 )
= 2,132 m
Jumlah T = 4.916,115 detik
Trata-rata ( T100 )
= 6,393 detik
Kemudian dapat dicari : Lo = 1,56 x T2 = 1,56 x 5,3352 = 63,76 m
Untuk kedalaman d = 2 meter dari MSL, maka: Co =
Lo 63,76 = = 9,9731 m/d T 6,393
d 2 = = 0,031 Lo 63,76
70
71
Dari lampiran Tabel L-1 didapat: L=
d = 0,07261 L
2 = 27,544 0,07261
● Perhitungan Koefisien Refraksi C=
L 27,544 = = 4,309 m/d T 6,393
Sinα =
C 4,309 sin α o = sin 45 o = 0,306 ⇒ α = 17,79 o Co 9,9731
Maka nilai Koefisien Refraksi adalah:
Kr =
cos α o = cos α
cos 45 = 0,862 cos 17,79
Dari perhitungan koefisien di atas didapatkan tinggi gelombang ekivalen (H) adalah sebagai berikut: H’o = Kr x H = 0,862 x 2,132 = 1,837 m
H 'o 1,837 = = 0,00458 2 gT 9,81x6,393 2 Dari Grafik Penentuan Tinggi Gelombang Pecah pada Gambar 2.19, diperoleh: Hb = 1,05 H 'o Hb = 1,837 x 1,05 = 1,929 m
(
)
(
)
a = 43,75 1 − e −19 m = 43,75 1 − e −19 x 0, 01 = 7,5705 b=
1,56 1,56 = = 0,856 −19 , 5 m 1+ e 1 + e −19,5 x 0,01
(
) (
)
Maka: db = Hb
1 aH b b − 2 gT
71
72
db = 1,929
1 7,5705 x1,929 0,856 − 2 9,81x6,393
d b = 2,357 m Cb =
gd b
=
9,81 × 2,357
= 4,809 Sin αb = =
cb sin α o c0 4,809 sin 45 ° 9,973
= 0,341
αb = 19,94o Pl = =
ρg 8
Hb2 Cb sin αb cos αb
1,03 × 1,929 2 × 4,809 × sin 19,94 × cos 19,94 8
= 0,739 tm/dt/m = 0,739 x 24 x 3.600 = 63.817 ton m/hari/m
•
Timur Laut Dari hasil perhitungan gelombang rata-rata yang bisa dilihat pada lampiran untuk timur laut laut diperoleh : Jumlah data gelombang dari arah barat laut 678 data Jumlah H = 1.209,973 m
Hrata-rata ( H100 )
= 1,785 m
Jumlah T = 3.999,767 detik
Trata-rata ( T100 )
= 5,899 detik
Kemudian dapat dicari : Lo = 1,56 x T2 = 1,56 x 5,8992
72
73 = 54,29 m Untuk kedalaman d = 2 meter dari MSL, maka: Co =
Lo 54,29 = = 9,202 m/d T 5,899
2 d = = 0,037 Lo 63,76 Dari lampiran Tabel L-1 L=
d = 0,0798 L
d 2 = = 25,349 0,0798 0,798
● Perhitungan Koefisien Refraksi C=
L 25,349 = = 3,965 m/d T 6,393
Sinα =
C 3,965 sin α o = sin 45 o = 0,305 ⇒ α = 17,73 o Co 9,202
Maka nilai Koefisien Refraksi adalah: Kr =
cos α o = cos α
cos 45 = 0,742 cos 17,73
Dari perhitungan koefisien di atas didapatkan tinggi gelombang ekivalen adalah sebagai berikut: H’o =Kr x H = 0,742 x 1,671 = 1,240 m
H 'o 1,240 = = 0,00363 2 gT 9,81x5,899 2 Dari Grafik Penentuan Tinggi Gelombang Pecah pada Gambar 2.5, diperoleh: Hb = 1,1 H 'o Hb = 1,240 x 1,1 = 1,364 m
73
74
(
)
(
)
a = 43,75 1 − e −19 m = 43,75 1 − e −19 x 0, 01 = 7,5705 b=
1,56 1,56 = = 0,856 −19 , 5 m 1+ e 1 + e −19,5 x 0,01
(
) (
)
Maka: db = Hb
1 aH b b − 2 gT
db = 1,364
1 7,5705 x1,364 0,856 − 2 9,81x5,899
d b = 1,652 m Cb =
gd b
=
9,81 × 1,652
= 4,025 Sin αb =
=
cb sin α o co
4,025 sin 45° 9,202
= 0,309
αb = 18,02 Pl = =
ρg 8
Hb2 Cb sin αb cos αb
1,03 × 1,364 2 × 4,025 × sin 18,02 × cos 18,02 8
= 0,284 tm/dt/m = 0,284 x 24 x 3.600 = 24.506 ton m/hari/m
74
75
Perhitungan Dengan Rumus CERC •
Barat Laut P1
= 63.817 ton m/hari/m
Qs
= 0,401 x P1 = 0,401 x 63.817 = 25.591 m3/hari
•
Timur Laut P1
= 24.506 ton m/hari/m
Qs
= 0,401 x P1 = 0,401 x 24.506 = 9.827 m3/hari
Dari hasil pengamatan tersebut , dimana terdapat selisih jumlah sedimen antara arah barat laut dan timur laut, maka dapat dipastikan bahwa di Pantai Suradadi terdapat angkutan sedimen ke satu arah (longshore transport) . Hal inilah yang menyebabkan terjadinya proses abrasi maupun sedimentasi pada pantai-pantai tertentu. Namun untuk mengetahui perubahan garis pantai Suradadi, perlu perhitungan yang lebih kompleks. Hal ini bisa dikalkulasi oleh program genesis yang akan ditampilkan di bab berikutnya.
75
