III METODOLOGI 3.1. Waktu dan lokasi Penelitian dilakukan dalam dua tahap yaitu pada Bulan Maret dan Juli 2007. Analisis sampel dan analisis data lapangan dilakukan setelah kegiatan lapangan. Sedimen yang diambil dianalisa di Laboratorium P2O LIPI. Lokasi penelitian yaitu di Pesisir Pantai Indramayu khususnya pada posisi 06015’ – 06018’LS dan 107 000’45”108015’30”BT (Gambar 6.) 3.2. Alat dan bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini serta kegunaannya ditabulasikan dalam Tabel 2. Tabel 2. Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Penelitian. Alat Dan Bahan Perangkat survei lapangan : − Facum pump dan kertas saring − GPS (global positioning system) − Bottom sedimen grab − Sedimen trap dan core
Kegunaan − − − −
− Tide Gauge (SP2 Cyberd 1NC. USA) − ADCP (RD Instrument 1NC USA) − Kapal
Penyang sedimen suspensi Penentuan posisi Pengambilan sampel sedimen dasar Pengambilan sampel sedimen secara horisontal dengan garis pantai (arah x dan y) − Pengukuran pasang surut dan gelombang − Mengukur kecepatan aliran − Alat bantu survei untuk pengukuran arus dan batimetri
Bahan : − Peta batimetri lokasi penelitian − Kantong plastik dan ember − ATK
− Peta dasar dalam penelitian − Wadah penyimpanan sampel sedimen dari lapangan − Pencatatan data lapangan
Perangkat analisa data : − Sieving shaker − Gelas ukur Pipet − Wadah-wadah sedimen − Timbangan digital − Hardwere dan softwere komputer − Oven
− − − − − −
Ayakan untuk penentuan butiran sedimen Alat bantu untuk analisa butiran sedimen. Wadah untuk sedimen saat dikeringkan Menentukan berat sedimen Analisa data Mengeringkan sampel sedimen sebelum dan sesudah diayak
III METODOLOGI 3.1. Waktu dan lokasi Penelitian dilakukan dalam dua tahap yaitu pada Bulan Maret dan Juli 2007. Analisis sampel dan analisis data lapangan dilakukan setelah kegiatan lapangan. Sedimen yang diambil dianalisa di Laboratorium P2O LIPI. Lokasi penelitian yaitu di Pesisir Pantai Indramayu khususnya pada posisi 06015’ – 06018’LS dan 107 000’45”108015’30”BT (Gambar 6.) 3.2. Alat dan bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini serta kegunaannya ditabulasikan dalam Tabel 2. Tabel 2. Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Penelitian. Alat Dan Bahan Perangkat survei lapangan : − Facum pump dan kertas saring − GPS (global positioning system) − Bottom sedimen grab − Sedimen trap dan core
Kegunaan − − − −
− Tide Gauge (SP2 Cyberd 1NC. USA) − ADCP (RD Instrument 1NC USA) − Kapal
Penyang sedimen suspensi Penentuan posisi Pengambilan sampel sedimen dasar Pengambilan sampel sedimen secara horisontal dengan garis pantai (arah x dan y) − Pengukuran pasang surut dan gelombang − Mengukur kecepatan aliran − Alat bantu survei untuk pengukuran arus dan batimetri
Bahan : − Peta batimetri lokasi penelitian − Kantong plastik dan ember − ATK
− Peta dasar dalam penelitian − Wadah penyimpanan sampel sedimen dari lapangan − Pencatatan data lapangan
Perangkat analisa data : − Sieving shaker − Gelas ukur Pipet − Wadah-wadah sedimen − Timbangan digital − Hardwere dan softwere komputer − Oven
− − − − − −
Ayakan untuk penentuan butiran sedimen Alat bantu untuk analisa butiran sedimen. Wadah untuk sedimen saat dikeringkan Menentukan berat sedimen Analisa data Mengeringkan sampel sedimen sebelum dan sesudah diayak
23
10 7°5 4'
107 °57'
10 8°0 0'
10 8°3 '
108 °6'
10 8°9 '
PETA TEL UK I ND R AMA YU JAW A BAR A T
6°12'
6°12'
N
St 18
&
St 19
1
&
St 1
1
2 Km
&
#
St 3
& St & St
St& 3
15 16
St 5#
St 6
St 2 & St& 1
&
#
St 4
St &9&
St 10
#
6°18'
St &8&
St 7
6°18'
0 St 6#
1 0 8 °
7 °
Ke teran gan :
# # #
Stasiun sedimen Tit ik samplin g sePantai dimen p an tai Tit Stasiun ik sedimen sedimen p erair Teluk an Tit ik Mo ring Titik moring
6°21'
6°21'
DEG E N E. K A LA Y C5 51 060 011
10 7°5 4'
107 °57'
10 8°0 0'
10 8°3 '
108 °6'
10 8°9 '
Gambar 6. Peta Lokasi Penelitian (Teluk Indramayu)
6 °
1 0 8 °
St 2
St& 11
1 0 7 °
St 1
#
&
7 °
#
&
St 14
6°15'
&
&
Pe ta Petunjuk J aw a B ara t
St 4
1 0 7 °
St 5
St 12 6°15'
0
St 13
6 °
&
Sk ala 1:187034
PRO GRA M ST U DI ILM U KE LAU TA N - IPB
24
3.3. Metode Penelitian 3.3.1. pengambilan data a. Garis Pantai Penentuan garis pantai dilakukan dengan cara tracking sepanjang garis pantai dengan menggunakan GPS (Global Positioning System). Selain itu acuan untuk melihat perubahan garis pantai digunakan data sekunder yang berasal dari peta rupa bumi dan batimetri serta citra satelit dengan kisaran waktu yang berbeda. Citra yang digunakan memiliki waktu berbeda ini sebenarnya mengacu dari pendapatpendapat yang telah disampaikan dari awal bahwa perubahan garis pantai selain dilihat berdasarkan skala ruang juga harus dilihat berdasarkan skala waktu.
a
b
c
d
Gambar 7. Beberapa Peralatan yang Digunakan dalam Penelitian. a. Tide Gauge; b. ADCP; c. Bottom Sediment Grab dan d. Sediment Trap.
b. Sedimen Sedimen yang diambil adalah sedimen dasar di bagian tengah teluk (laut) dan sedimen dekat pantai, stasiun pengambilan sampel sedimen disesuaikan dengan posisi teluk dan karakteristik pantai. Pengambilan sedimen dasar pada bagian
25
tengah teluk dengan menggunakan bottom sediment grab di 19 stasiun dan di dekat pantai dengan menggunkaan sediment core sebanyak 7 transek. Untuk melihat volume dan arah pergerakan sedimen transpor sepanjang pantai digunakan sediment trap (6 stasiun) yang dipasang selama 24 jam. Setiap trap dipasang 4 tabung, ke empat tabung ini akan diletakan tegak lurus arah mata angin. Titik pemasangan trap adalah merupakan titik terluar dari core. c. Arus Pengukuran kecepatan arus dilakukan dengan menggunakan ADCP (acoustic dopller current profile), yang pengukurannya langsung dilakukan dengan melakukan pelayaran kapal atau tracking (Gambar 8). Kecepatan kapal (± 3-5 knot) saat melakukan tracking di sesuaikan dengan kemampuan ADCP supaya proses perekaman kecepatan arus bisa dilakukan secara baik. Hasil pengukuran akan memperlihatkan pola aliran dan kecepatan arus pada kolom perairan. Arus yang bergerak sepanjang pantai (longshore current) didapat pendekatan dengan menggunakan data gelombang.
Gambar 8. Lintasan Tracking Pengukuran Arus di Lokasi Penelitian pada Bulan Maret dan Juli 2007 (sumber : Wahyu BS – P2O LIPI).
26
d. Gelombang dan Pasang Surut Pengukuran gelombang dan pasang surut dengan alat Tide Guage yang memakai metode mooring.
Data gelombang diukur per 5 menit dan interval waktu
pengukuran per 3 jam. Sedangkan pasang surut diukur per 24 jam. Lama waktu pengukuran di lapangan adalah selama 6 hari. Hasil rekaman langsung ditransfer ke komputer. Untuk gelombang beberapa komponen yang tercatat diantara, tinggi, periode dan panjang gelombang. Sedangkan pasang surut adalah data beda tinggi air setiap jam. Selain itu untuk kedua data ini, digunakan juga data sekunder. Untuk data angin (Tahun 1993 – 2007) diperoleh dari Badan Meteorologi dan Geofisika Stasiun Jatiwangi – Cirebon dan data pasang surut (bulan Maret dan Juli 2007) dari Dishidros TNI AL. 3.3.2. Manfaat Dan Kegunaan Data Tabel 3. Manfaat Dan Keguanaan Data Input Data
Proses
Output
Merupakan hasil pengukuran lapang yang kemudian disesuaikan dengan peta dan citra satelit yang digunakan
Pola perubahan garis pantai yang mengarah kepada perubahan bentuk dan morfologi (abrasi atau akresi)
Sedimen
Data hasil ayakan sampel sedimen diolah dengan menggunakan program microsof exel
Arah gerak tansport massa air, besarnya angkutan yang terangkut sepanjang pantai, distribusi sedimen tegak lurus pantai dan struktur serta sedimen yang berada sepanjang pantai serta sudut datang gelombang.
Arus
Hasil pengukuran lapangan untuk melihat pola arus teluk dan analisa data gelombang untuk arus sepanjang pantai
Kecepatan aliran massa air yang bergerak dan mengakibatkan abrasi atau akresi
Pasang surut
Analisa menggunakan microsoft exel untuk melihat perubahan muka air
Tipe pasang surut
Gelombang
Menggunakan data lapangan dan data angin untuk menghitung beberapa komponen gelombang dengan menggunakan microsoft exel
Tinggi gelombang, besar energi gelombang dan kecepatan arus yang ditimbulkan oleh gelombang yang tiba di pantai dan berdampak pada abrasi atau akresi
Batimetri
Dari peta rupa bumi melihat kontur perairan.
Perubahan-perubahan kedalaman perairan
Garis pantai
untuk
27
3.4. Analisis laboratorium Analisis sedimen dilakukan pada Laboratorium Geologi Laut P2O LIPI Jakarta, dilakukan untuk melihat tekstur sedimen yang didasarkan pada ukuran butiran. Analisisnya menggunakan metode Buchanan (1984) dalam Holme and McIntyre (1984), yaitu: ♦
Sampel ditambang sebanyak 25 gram, lalu disaring dengan saringan ukuran 0.063 mm dan diayak dalam baskom yang diisi 1 liter aquades hingga terbagi menjadi dua bagian, yaitu sampel yang mengendap dan sampel yang tersaring.
♦
Sampel yang tidak lolos saringan dimasukan dalam oven pada temperatur 7001000C hingga kering.
♦
Sampel disaring dengan saringan bertingkat (2.000 mm, 1.000 mm, 0.500 mm, 0.250 mm, 0.125 mm dan 0.064 mm) dan kemudian masing-masing hasil ayakan ditimbang.
♦
Sampel yang lolos paling bawah ditimbang dan dicampur dengan sampel yang lolos pada saringan pertama, kemudian dipindahkan dalam gelas ukur volume 1 liter, dikocok hingga homogen untuk melakukan pemipetan (jarak dan waktu pemipetan seperti pada Tabel 4).
♦
Masing masing hasil pemipetandiletakan pada cawan yang sebelumnya ditimbang dan dimasukan pada oven pada temperatur 1000C hingga kering. Sampel diambil dan dimasukan dalam desikator selama 10 menit. Kemudian ditimbang untuk mendapatkan presentase masing-masing fraksi. Tabel 4. Jarak dan Waktu Pemipetan Sedimen. Diameter (mm) 0.0625 0.0312 0.0156 0.0070 0.0039
Jarak Tenggelam (cm) 20 10 10 10 10
Jam
Waktu Menit
2
1 7 31 3
Detik 58 56 44 0 0
28
3.5. Analisis Data Secara umum analisis data dilakukan beberapa tahapan sesuai dengan komponen-komponen data yang diperoleh dan digunakan dalam penelitian ini. 3.5.1. Sedimen Menurut Dyer (1986) dari ukuran partikel sedimen dapat menentukan lingkungan sedimentasi dan analisis fisik sedimen dengan pendekatan parameter statistik, yakni besar ukuran partikel rata-rata (mean grain size), standar deviasi (sorting), kecondongan (skweness) dan kurtosis. Besar ukuran partikel rata-rata (mean grain size) merupakan fungsi ukuran partikel dari suatu populasi sedimen atau nilai terbesar partikel dimana 50% halus dan sebaliknya kasar. Hal ini dapat dihitung dengan mengggunakan persamaan berikut (USACE, 1998) :
Mϕ =
ϕ16 + ϕ50 − ϕ 84 3
..................................................................... (3.1)
Dimana :
ϕ16 : ukuran partikel 16% ϕ 50 : ukuran partikel 50% ϕ84 : ukuran partikel 84% Standart deviasi merupakan metode pemilihan keragaman distribusi ukuran partikel yakni penyortirannya. Dimana penyortiran dapat menunjukan batas ukuran partikel, tipe pengendapan, karakteristik arus pengendapan serta lamannya waktu pengendapan dari suatu populasi sedimen. Hal ini dapat dihitung dengan mengggunakan persamaan berikut (USACE, 1998) :
σϕ =
ϕ84 − ϕ16 ϕ95 − ϕ 5 + 4 6
.............................................. (3.2)
σϕ : Sorting ϕ : ukuran partike (persentase 84, 16, 95 dan 5)
Skweness mencirikan dinamika sedimentasi yang menunjukan kearah mana ukuran partikel dari suatu populasi tersebut, mungkin simetri, condong kearah ukuran
29
kasar atau kearah ukuran halus. Nilai skweness dapat dihitung dengan menggunkan persamaan
berikut :
σϕ =
ϕ16 + ϕ84 − ϕ 50 ϕ 5 + ϕ95 − 2ϕ50 + 2(ϕ84 − ϕ16 ) 2(ϕ 95 − ϕ5 )
................................ (3.3)
σϕ : Skweness ϕ : ukuran partike (persentase 84, 16, 95, 50 dan 5)
Kurtosis merupakan nisbah antara sebaran ekor dengan pusat sebaran pada bentuk kurva sedimen distribusi normal. Mengacu pada bentuk kurva distribusi normal, tinggi rendahnya atau runcing datarnya bentuk kurva dapat ditentukan dengan perhitungan. Bila kurva distribusi normal tidak terlalu runcing atau tidak terlalu datar disebut mesokurtik, kurva yang runcing disebut leptokurtik dan kurva yang datar disebut platikurtik. Dalam mentukan ukuran kurtosis dapat dihitung dengan menggunakan formula berikut (USACE, 1998) ;
βϕ =
ϕ 95 − 2ϕ 50 ......................................................... (3.4) 2,44(ϕ 75 − ϕ 25 )
βϕ : Kuretosis ϕ : ukuran partike (persentase 95, 50, 75 dan 25) Tabel 5. Distibusi Kualitatif Sedimen Untuk Standar Deviasi, Skweness dan Kurtosis (CHL, 2002) Standar deviasi Very well sorted Well sorted Moderately well sorted Moderately sorted Poorly sorted Very Poorly sorted Extreme Poorly sorted
Skweness
<0.35 0.35-0.50 0.50-0.71 0.71-1.00 1.00-2.00 2.00-4.00 >4.00
Very coarse skewed coarse skewed Near symmetrical Fine skewed Very fine skewed
Kurtosis < -0.3 -0.3 – 0.1 -0.1 – 0.1 0.1 – 0.3 > 0.3
Very platykurtik (flat) Platykurtik Mesokurtik (normal peakedness) Leptokurtik (peaked) Very leptokurtik Extremely leptokurtik
< 0.65 0.65-0.90 0.90-1.11 1.11-1.50 1.50-3.00 >3.00
Selain itu dari sedimen yang diperoleh dengan menggunakan trap dapat dihitung arah gerak dari partikel sepanjang garis pantai. untuk menghitung besar dan arah Resultante Vektor total dari pergerakan sedimen menggunakan rumus:
Rt = =
∑ Fx
2
+
∑ Fy
2
(Fs - Fu) + (Fb - Ft) 2
............................................. (3.5) 2
30
dimana
?Fx = Jumlah gaya pada sumbu-x (Fs-Fu) ?Fy = Jumlah gaya pada sumbu-y (Fb-Ft) Fu
= Gaya dari arah utara
Ft
= Gaya dari arah timur
Fs
= Gaya dari arah selatan
Fb
= Gaya dari arah barat
Arah dari resultan vektornya adalah ? = tan-1 (?Fy/?Fx) = tan-1 ((Fs-Fu)/(Fb-Ft)) ............................................. (3.6) Azimut (a) dari resultan vektor total adalah a = 90º - ?
.................................................................... (3.7)
Jadi azimuthnya adalah N aº E Analisis volume transpor sedimen total menggunakan metode Metode Fluks Energi yang dikembangkan oleh CERC (1984), metode ini tergantung pada komponen besar fluks energi (power) arus menyusur pantai. Metode ini kemudian dimodifikasi oleh CHL (2002), persamaannya :
5 ρ g H 2 sin (2α ) Ql = K 1 b 16γ 2 (ρ − ρ )(1 − n ) b b s
................................. (3.8)
Dimana, K
: komponen empirik (K = 0,2)
?
: densitas air dan sedimen (? = 1025 kg/m 3),
?s
: densitas sedimen (?s = 2650 kg/m 3)
n
: porositas sedimen (n = 0,4).
γb
: indeks gelombang pecah
g
: percepatan grafitasi (9.8 m 2/det)
3.5.2. gelombang a. Peramalan Gelombang Untuk
perhitungan
gelombang,
menggunakan
dua
data.
Pertama
menggunakan data hasil pengukuran dari lapangan dan kedua menggunakan data
31
angin untuk 10 tahun belakangan untuk mendapatkan kondisi gelombang rata-rata yang terjadi pada perairan Teluk Indramayu selama 10 tahun terakhir. Prediksi gelombang diawali dengan analisis panjang fetch efektif (Feff) dan data angin BMG. Perhitungan panjang fetch efektif menggunakan Peta RBI dan Peta Alur Pelayaran dengan persamaan (Latief, 1996 dalam Baharudin, 2006):
Feff = dimana
∑ Xi cos α ∑ cos α
......................................................................... (3.9)
Xi = panjang fetch yang diukur dari titik observasi gelombang sampai
memotong garis pantai, a = deviasi pada kedua sisi (kanan dan kiri) arah angin dengan menggunakan pertambahan 5o sampai sudut 45o. Metode ini didasarkan pada asumsi sebagai berikut : a. Angin berhembus melalui permukaan air melalui lintasan yang berupa garis lurus. b. Angin berhembus dengan mentransfer energinya dalam arah gerakan angin menyebar dalam radius 45o pada sisi kanan dan kiri dari arah anginnya. c. Angin mentransfer satu unit energi pada air dalam arah dan pergerakan angin dan ditambah satu satuan energi yang ditentukan oleh harga kosinus sudut antara jari-jari terhadap arah angin. d. Gelombang diabsorpsi secara sempurna di pantai.
Berdasarkan data angin maksimum yang diperoleh dari BMG yang diukur di darat, maka harus dikoreksi menjadi data angin di laut untuk dapat digunakan dalam prediksi gelombang. Urutan analisis koreksi data kecepatan angin berdasarkan petunjuk dari CHL (2002), terlihat pada Gambar 9. Untuk mempermudah pembacaan data arah dan kecepatan angin, maka divisualisasikan dalam bentuk tabel dan diagram mawar angin (wind rose) setiap bulan selama periode peramalan dengan menggunakan software WRPLOT view.
32
Data Angin SM Koreksi Angin pada Ketinggian 10 m Gambar 10 Koreksi untuk Durasi Angin Gambar 11
< 10 mil /16 ,09 km
Panjang Fetch
> 10 mil /16 ,09 km Koreksi Angin Darat ke Laut U W = R L UL
Koreki Angin Darat ke Laut U W = 1 ,2 U L
Koreksi Angin Terhadap Kondisi Atmosfer UC = R T L R T = 1,U1
Koreki Tegangan Angin 1 ,23 U A = 0,71 U W
Koreki Tegangan Angin 1, 23 U A = 0 ,71 U W Peramalan Gelombang SMB
Gambar 9
Diagram Alir Koreksi Kecepatan Angin (Simbol Lihat Dalam Teks). Keterangan: UL=Kecepatan Angin di Darat; UW=Kecepatan Angin di Laut; RT=Kondisi Atmosfer; UA=Faktor Tegangan Angin
Gambar 10. Rasio Koreksi Angin pada Ketinggian 10 m.
33
Gambar 11. Rasio Durasi Kecepatan Angin (Ut ) pada Kecepatan 1 Jam (U3600).
Gambar 12. Perbandingan/Rasio (RL) Kecepatan Angin di Atas Laut (UW ) Dengan Angin di Darat (UL) (CHL 2002). (Keterangan: Pemakaian RL, Normalnya Jika Jarak Alat Pencatat Angin 16 km dari Laut).
Peramalan ditujukan untuk transformasi data angin menjadi data gelombang. Salah satu metodenya adalah metode SMB (Sverdrup Munk Bretschneider) (CERC 1984),
peramalannya dibangun berdasarkan pertumbuhan energi gelombang.
Kecepatan angin yang digunakan adalah kecepatan angin maksimum yang dapat membangkitkan gelombang, yakni kecepatan ≥10 knot, arahnya disesuaikan dengan posisi pantai terhadap arah angin dan mengabaikan angin yang datang dari arah darat.
34
Parameter gelombang perairan dalam dari metode ini berdasarkan US. Army Corps of Enginers, USACE (2002) adalah: Tinggi gelombang :
gX gHmo = 4.31 x 10 - 2 2 2 U* U*
1/ 2
................................................................... (3.10)
Periode gelombang:
gX gTmo = 4.31 x 10 - 2 2 2 U* U*
1/ 2
................................................................... (3.11)
Durasi pertumbuhan gelombang:
t=
1609 Uf
untuk satuan Uf meter per detik
.................................... (3.12)
Analisis parameter gelombang menggunakan teori gelombang amplitudo kecil (small-amplitude wave theory). Dari teori ini penyederhanaan rumus-rumus gelombang dilakukan klasifikasi gelombang berdasarkan kedalaman. Gelombang yang ditransformasi ke pantai juga memiliki energi, komponen tersebut dengan persamaan (Horikawa, 1988 dan Triatmodjo, 1999): Energi gelombang (kinetik dan potensial) : = Ek + Ep =
?gH 2 L ...... (3.13) 8
dimana g
: percepatan grafitasi (9.8 m 2/det)
T : perioda gelombang (detik) ρ
: densitas perairan (1025 Kg/m 3)
H : tinggi gelombang (m) Tabel 6. Persamaan Parameter Gelombang Amplitudo Kecil (CHL 2002) Perairan Dangkal
Kecepatan gelombang Panjang gelombang Kecepatan grup
Perairan Transisi 1 d 1 < < 20 L 2
d 1 < L 20
Kedalaman Relatif
C=
L = gd T
L = T gd = CT
C g = C = gd
L gT 2π d = tanh T 2π L gT 2 2πd L= tanh 2π L 1 4π d L C g = nC = 1 + C 2 sinh (4πd L ) C =
Perairan Dalam
d 1 < L 2
C = Co = L = Lo =
L gT = T 2π
gT 2 = Co T 2π
1 gT Cg = C = 2 4π
35
b. Analisis Parameter Gelombang Pecah Diketahui bahwa arah datang gelombang tidak selalu tegak lurus garis pantai, karena itu pengaruh transformasi gelombang yaitu refraksi dan shoaling (perubahan kedalaman) perlu dihitung. Selain besar sudut datang gelombang pada perairan dalam disesuaikan dengan sudut datang angin. Untuk menghitung parameter gelombang pecah faktor yang perlu diketahui juga adalah indeks gelombang (?b) pecah, maka harus harus diketahui keadaan kemiringan pantai. Analisis
transformasi
gelombang,
dapat
dilakukan
dengan
menentukan
gelombang dalam ekivalen ( H o' ) menggunakan persamaan (CHL 2002):
H o' = H mo K s K r
.............................................................................. (3.14)
dimana Ks dan Kr adalah koefisien shoaling dan refraksi. Kedua komponen diatas dihitung dengan menggunakan persamaan:
Ks =
Kr =
C go
........................................................... (3.15)
Cg
cos θ o cos θ
........................................................... (3.16)
Indeks gelombang pecah menggunakan persamaan (Weggel 1972 dalam CHL 2002):
γb = b −a
Hb gT 2
........................................................... (3.17)
dimana a dan b adalah fungsi kemiringan pantai tan β.
a = 43,75 (1 − e −19 tan β )
........................................................... (3.18)
b = 1,56 (1 − e −19, 5 tan β ) −1
........................................................... (3.19)
Hubungan semi empiris indeks gelombang pecah (Ω b) untuk teori gelombang linear diperoleh dengan menggunakan persamaan (Komar dan Gaughan, 1973 dalam CHL, 2002) :
H' Ω b = 0.56 o Lo
−1 / 5
....................................................................... (3.20)
36
Parameter- parameter gelombang pecah yang dihitung: Gelombang pecah: H b =
H mo Ωb
........................................................... (3.21)
Kedalaman gelombang pada saat pecah: d b=
Lebar daerah hempasan gelombang pecah: Kecepatan grup gelombang pecah: Tipe gelombang pecah: ξ o
Hb γb
Xb =
Cb = C gb =
H = tan β mo Lo
........................ (3.22)
Hb γ b tan β gd b
............ (3.23)
........................ (3.24)
− 0 .5
.................................... (3.25)
dimana ξo
: surf similarity;
tan ß
: kemiringan pantai;
Hmo dan L o : tinggi dan panjang gelombang di perairan dalam. Selanjutnya tipe pecah dapat diduga berdasarkan surf similarity dengan kriteria sebagai berikut: Surging/Collapsing
ξ o > 3,3
Plunging
0.5 < ξ o < 3,3
Spilling
ξ o < 0,5
Subskrib (o) menunjukkan parameter gelombang sebelum pecah. c. Analisis Transformasi Gelombang Menggunakan Model STWave Permodelan gelombang menggunakan program STWave (Steady-State Spectral Wave Model) merupakan bagian dari program SMS (surface water modeling system). Hal ini merupakan solusi numerik untuk menganalis transformasi gelombang diperairan dengan menggunakan algoritma yang ada. Hubungan gelombang dengan arus atau disebut dispersi gelombang (Jonsson et al., 1990 dalam Smith et al., 2001).
? r = gk tanh kd
.................................... (3.26)
Dispersi absolutnya
? a = ? r + kU cos(δ − α ) ........................ (3.27)
37
dimana k
: angka gelombang (2π/L)
U : kecepatan arus α : sudut datang gelombang g
: gravitasi (9.8 m 2/det)
d
: kedalaman perairan (m)
δ
: kecepatan arus relatif pada sumbu x.
refraksi dan shoaling memerlukan cepat rambat gelombang Cr dan cepat rambat group gelombang Cg.
?r k
Cr =
2 kd C g = 0.5Cr 1 + sinh 2kd
................................... (3.28)
cepat rambat relatif dari gelombangnya adalah
Ca = Cr + U cos (d − a ) (C ga )i =
(C ) + (U ) g i
.......................................................... (3.29)
i
Nilai absolut cepat rambat group gelombang didefenisikan sebagai arah aliran gelombang, yang dihitung dengan persmaan :
C g sin α + U sin δ -1 µ = tan Cg cos α + U cos δ
.............................................. (3.30)
Arah orthogonal gelombang untuk kondisi steady-state, dihitung dengan persamaan :
C ga
C r k Dd k i DU i Da =− DR sinh 2kd Dn k Dn
Dimana D : derivatif R : koordinat arah lintasan gelombang n
: koordinat normal dari ortogonal gelombang.
........... (3.31)
38
Persamaan yang dipakai untuk konservasi steady-state pada aksi gelombang spektral sepanjang lintasan gelombang adalah :
(C )
ga i
∂ Ca C ga cos (µ − α )E(ω a , α ) S =∑ ∂xi ωr ωr
........................ (3.32)
Dimana E : densitas energi gelombang pemisah (ρ wg) ρ w : densitas air S : sumber energi dan sink terms.
Untuk pemakian model ini beberapa asumsi yang dipakai adalah : ϕ Dasar perairan sedikit miring dan refleksi gelombang diabaikan (Mild bottom slope and negligible wave reflection). ϕ Kondisi gelombang offshore secara spasial homogen (Spatially homogeneous offshore wave conditions). ϕ Gelombang, arus dan angin berada dalam kondisi steady-state (Steady-state waves, currents, and winds). ϕ Refraksi dan shoaling linear (Linear refraction and shoaling). ϕ Arus pada kedalaman seragam (Depth-uniform current). ϕ Gesekan dasar diabaikan (Bottom friction is neglected). ϕ Tekanan radiasi linear (Linear radiation stress).
39
Spektral Gel-angin Dan Tinggi Muka Air
Data Batimetri
Data Arus
STWAVE (Surface Water Modeling System )
Tinggi, Arah dan Perioda Gel
Gradien Tekanan
Data Garis Pantai
Breacker Indices
GENESIS
Longshore Transport
Selected Wave
Struktur dan Kondisi Dasar
Coastline Change
Gambar 13. Tahapan Analisis Numerik Dengan Menggunakan Program SMS
3.5.3. Arus Analisa arus didasarkan pada data pengukuran lapangan dan data gelombang. Data lapangan digunakan untuk melihat pola aliran massa air pada teluk secara menyeluruh. Sedangkan yang dihitung dari komponen gelombang ditujukan untuk mengetahui kecepatan massa air yang bergerak sepanjang pantai (longshore current) dan sangat mempengaruhi transpor sedimen sepanjang pantai akibat perubahan profil pantai. persamaan yang digunakan untuk menghitung longshore current adalah :
V = 1,17( gH b )1 / 2 sin α b cos α b
............................................... (3.33)
Dimana, V : kecepatan arus sepanjang pantai (m/det) g
: percepatan gravitasi (9.8 m 2/det)
Hb : tinggi gelombang pecah (m) α b : sudut datang gelombang pecah
40
3.5.4. Pasang Surut Dari data pasang surut yang diperoleh pada pengukuran lapang dan data dari hasil pengamatan dishidros akan digunakan untuk melihat fluktuasi muka air sebagai pengaruh pasang surut. Untuk kepentingan ini data lapangan dioleh dengan menggunakan progran microsoft exel. Tipe pasut ditentukkan berdasarkan kriteria Courtier guna memperoleh bilangan Formzal (F) yang dinyatakan dalam bentuk:
F= dimana:
AO 1 + AK1 AM 2 + AS2
....................................................................... (3.34)
AK1 dan AO 1 adalah amplitudo komponen pasang surut harian utama;
AM 2 dan AS2 adalah amplitudo komponen pasang surut ganda utama. dengan ketentuan : F=0,25
=
0,25
Pasang surut tipe ganda (semidiurnal) Pasang surut tipe campuran condong keharian ganda (mixed tide prevailing semidiurnal)
1,5
= Pasang surut tipe campuran condong keharian tunggal (mixed tide prevailing diurnal)
F>3.0
=
Pasang surut tipe tunggal (diurnal)
Data pasang surut, analisisnya akan menggunakan Metode Admiralty (Djaja 1989 dalam Ongkosongo dan Suyarso, 1989) guna mendapatkan nilai konstanta harmonik pasutnya (So, K1, S2, M 2, O1, P1, N2, M 4, dan MS4). Hasil tersebut juga selanjutnya digunakan untuk memperoleh tipe pasut, tunggang air pasut dan koreksi kedalaman.
3.5.5. Perubahan Garis Pantai Analisis Sediment Budget Guna mengetahui perubahan garis pantai sebagai akibat transpor sedimen dengan membagi garis pantai dalam bagian-bagian (profil) berdasarkan morfologi pantai dikenal sebagai konsep coastal cell (sediment budget). Interaksi antara gelombang yang membangkitkan dengan sedimen di daerah dekat pantai menyebabkan sedimen tersebut bergerak/terangkut dan diendapkan pada batas-batas tertentu. Analisis budget sedimen pantai didasarkan pada hukum kontinuitas
41
(kekekalan massa sedimen) sehingga diketahui daerah pantai yang mengalami erosi atau akresi (sedimentasi) dari aktifitas energi yang bekerja.
1 2 3 4 5 6 7 8
Gambar 14. Pembagian Segmen Pantai Untuk Menghitung Perubahan Garis Pantai.
Besarnya budget sedimen permusim dapat ditentukan dari perhitungan laju transpor dari masing-masing profil berdasarkan volume dan arah pergerakan prediksi netto sediment transport musiman. Budget sedimen adalah selisih antara sedimen yang masuk dengan yang keluar pada suatu profil pantai. Apabila nilai budget sedimennya nol maka pantai pada profil tersebut dalam kondisi seimbang, jika nilainya positif pantai mengalami akresi dan sebaliknya untuk nilai budget negatif pantai mengalami erosi. Hasil analisis budget sediment pada setiap sel/segmen tersebut sebagai dasar input kedalaman (perubahan kedalaman dengan penambahan dan pengurangan berdasarkan hasil budget).
Perhitungan budget sediment juga
memperhitungkan arah datang gelombang yang menyebabkan perbedaan arah transport sedimen menyusur pantai (barat – timur dan timur – barat). Hal lain yang harus diperhatikan adalah karakteristik masing-masing sel/segmen.
Pembagian
sel/segmen tidak dasarkan pada faktor-faktor tertentu, yang terpenting adalah luas wilayah dari tiap sel/segmen sama besar.
42
Data Citra Salah satu metode untuk melihat perubahan pantai juga adalah dengan memanfaatkan data citra (Landsat 7 ETM+). Pengelohan data citra dilakukan lewat beberapa tahapan. Pertama koreksi geometri, meliputi penyiapan data pengambilan titik kontrol bumi antara citra dengan peta, penentuan titik kontrol dilakukan dengan sistem UTM (Universal Transvere Mercator) karena daerah penelitian realtif kecil. Kedua pemotongan (croping), untuk membatasi citra sesuai lokasi yang diteliti sehingga tampilan pada citra hanya menampilkan daerah kajian. Ketiga penajaman citra (enchancement) dan pemilihan kombinasi kanal, penajaman kanal menggunakan komposit kanal 5, 4 dan 2 (RGB 542) sebab ketiga kanal sesuai untuk mendeteksi perubahan garis pantai kemudian menggunakan band 4 sebagai gray scale. Keempat delinasi garis pantai, merupakan tahapan terakhir sebab dengan menggunakan band empat secara langsung akan memisahkan komponen laut dan darat. Citra yang akan dipakai adalah citra tahun 2001 dan 2006. Citra yang ada akan diklasifikasikan menjadi dua kelas (darat dan laut), kemudian dilakukan overlay untuk mengetahui seberapa besar perubahan luas pada masing-masing kelas. Hasil overlay tersebut akan didapatkan citra perubahan garis pantai.
