KAJIAN SEDIMENTASI ALUR PELAYARAN PELABUHAN BELAWAN
TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana
Oleh Chairunnisa NIM 15503012
Program Studi Teknik Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, Tuhan pencipta seluruh alam semesta atas rahmat dan rahim-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam semoga tercurah kepada Nabi Muhammad SAW, para shahabatnya, keluarganya, dan segenap umatnya yang selalu berpegang teguh kepada sunnahnya. Tugas Akhir dengan judul “Kajian Sedimentasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan” ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada pendidikan tahap Sarjana (Strata 1) di Program Studi Teknik Kelautan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut teknologi Bandung. Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini penulis mendapat begitu banyak dukungan dari berbagi pihak. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Mamah, Bapa, kaka & mzImam, yang selama ini selalu mengasihi penulis. Mami n Buciii, BiCicih dan seluruh keluarga besar atas doa serta pengertiannya. Bapak Prof. Dr. Hang Tuah, M.Oc.E selaku dosen pembimbing yang telah meberikan banyak pelajaran kepada penulis selama mengerjakan Tugas Akhir. Bapak Irsan Soemantri, Ph.D dan Ibu Dr. Nita Yuanita, ST., MT. selaku dosen penguji seminar dan sidang Tugas Akhir Bapak Krisnaldi Idris, Ph.D selaku koordinator Tugas Akhir di Program Studi Teknik Kelautan ITB. Seluruh Staff pengajar di Program Studi Teknik Kelautan Miama Rahma, “jewel in the offshore platform”, makasi ya, maaa, da jadi temen sejalan seperjuangan selama di KL ini, smoga tetep berlanjut. Mis 2000; Pak Syahril, BuYaya, pakIwan, MasShem, MasAm, T’Efi, MasBudi, MasArno, masBagus n masFarid, bahkan sampai detik terakhir, nuhun pisan atas semuanya... Neng Ida, qantazz, nda, nda-kyuu, dihhh, ti n pyy & makhluk2 cantik lainyaa yg slalu nyemangatin n jdi tempat crita2..
i
KL 2003, Wistie (temen Kpkyuu), Ana , Nana, Ami, para wanita tangguh.. juga temen 2003 co, meng2, oki yg baik hati, micoww, dim2, wen2, kucyiiing, maminceuu, priyo, frans, awan (co terkeren di03), yusyus, andes, anatona, rejos, onal, erik, fan-fan, nyoman, memen, gusti, yaser, bogel, ridhooww, bang-amm, iwan, uthek, andri n Eooo... pokoknya seneng nngabisin waktu kuliah bareng klean semuaaahh.. KL 2002 ( Cirul sasa, Renal, T-Berta, Anin, Widia, dkk), KL 2004 (pebii, herda, imo, enggar, lelly, diana dkk), KL 2005 (Retno, Inon dkk). Temen2 Sipil, OmDatuuk, Sanceuuu yg ceurewet n ceuria, Adi Yudo, Jejen, Andhika, dkk. Pak Yatno, Pak Aeb, Pak Tumin, Kang Isep, Bu Nunung, dan Bu Witri selaku staff Tata Usaha Program Studi Teknik Kelautan ITB. Pak Carsa dan pak Ayi (wilujeng enjing, Pak), dari PPKPL. Semua yg adda, dimanapun. Semua pihak yang banyak membantu tetapi tidak disebutkan diatas yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, koreksi dan kritik yang konstruktif sangat diharapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Bandung, 28 Juni 2008
Chairunnisa 15503012
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
i
DAFTAR ISI
iii
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vii
BAB I
1–1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
1–1
1.2
Maksud dan Tujuan
1–2
1.3
Ruang Lingkup Tugas Akhir
1–2
1.4
Metodologi
1–3
1.5
Sistematika Pembahasan
1–3
BAB II 2.1
2.2
2.3
2.4
TEORI DASAR
2–1
Pasang Surut
2–1
2.6.1
Pembangkit Pasang Surut
2–2
2.6.2
Komponen Pasang Surut
2–4
2.6.3
Metode Peramalan Pasang Surut
2–5
2.6.4
Tipe Pasang Surut
2–7
2.6.5
Elevasi Muka Air Rencana
2–7
Gelombang
2–8
2.2.1
Umum
2–8
2.2.2
Klasifikasi Gelombang
2 – 10
2.2.3
Karakteristik Gelombang
2 – 10
2.2.4
Analisa Data Gelombang
2 – 11
Sedimen
2 – 18
2.3.1
Deskripsi Umum Sedimen
2 – 19
2.3.2
Karakteristik Sedimen
2 – 20
2.3.3
Angkutan Sedimen
2 – 26
2.3.4
Mekanisme Angkutan Sedimen
2 - 38
Morfologi Muara Sungai
2 – 42
2.4.1
2 – 42
Muara Sungai yang Didominasi Gelombang Laut
iii
2.5
2.4.2
Muara Sungai yang Debit Sungai
2 – 44
2.4.3
Muara Sungai yang Pasang Surut
2 – 45
Model Matematika
2 – 45
2.5.1
Model Hidrodinamika
2 – 46
2.5.2
Model Sedimen
2 - 65
BAB III KONDISI FISIK LOKASI KAJIAN
3–1
3.1
Kondisi Umum Lokasi Studi
3–1
3.2
Kondisi Topografi dan Bathimetri
3–4
3.2.1
Topografi
3–4
3.2.2
Bathimtri
3–4
3.3
Kondisi Klimatologi
3–5
3.4
Hidro-Oseanografi
3–6
3.4.1
Pasang Surut
3–6
3.4.2
Gelombang
3 – 11
3.4.3
Sedimen Layang dan Sedimen Dasar
3 – 12
3.5
3.6
Hidrometri
3 – 16
3.5.1
Arus
3 – 16
3.5.2
Debit Sungai
3 – 20
Pengerukan
3 - 21
BAB IV PEMODELAN MATEMATIKA PERILAKU SEDIMENTASI
4-1
4.1
Umum
4–1
4.2
Pemodelan Kawasan Besar
4–3
4.3
Pemodelan Kawasan Kecil
4–5
4.3.1
Skenario 1 (Kondisi Eksisting)
4–7
4.3.2
Skenario 2a (Pengembangan dengan Pelebaran Alur Eksisting
4 – 13
dengan Lebar 140 meter pada Kedalaman -14.0) 4.3.3
Skenario 2b (Pengembangan dengan Pelebaran Alur Eksisting
4 – 16
dengan Lebar 120 meter pada Kedalaman -12.0) 4.3.4
Skenario 2c (Pengembangan dengan Pelebaran Alur Eksisting dengan Lebar 120 meter pada Kedalaman -10.5)
iv
4 – 18
4.3.5
Skenario 3 (Pengembangan dengan Pelebaran Alur Eksisting dengan
4 – 21
Lebar 140 meter pada Kedalaman -14.0 dan Adanya Tambahan Breakwater) 4.3.6
Skenario 4a (Pengembangan dengan Adanya Alur Baru dengan Lebar
4 – 24
140 meter pada Kedalaman -14.0) 4.3.7
Skenario 4b (Pengembangan dengan Adanya Alur Baru dengan
4 – 26
Lebar 120 meter pada Kedalaman -12.0) 4.3.8
Skenario 4c (Pengembangan dengan Adanya Alur Baru dengan Lebar
4 – 29
120 meter pada Kedalaman -10.5) 4.3.9
Skenario 5a (Pengembangan dengan Adanya Alur Baru dengan Lebar
4 – 32
140 meter pada Kedalaman -14.0 dan Pengurangan Source Sedimen Menjadi 75%) 4.3.10
Skenario 5b (Pengembangan dengan Adanya Alur Baru dengan
4 – 33
Lebar 140 meter pada Kedalaman -14.0 dan Pengurangan Source Sedimen Menjadi 50%) 4.3.11
Skenario 5c (Pengembangan dengan Adanya Alur Baru dengan Lebar
4 – 33
140 meter pada Kedalaman -14.0 dan Pengurangan Source Sedimen Menjadi 25%) 4.3.12
Skenario 5d (Pengembangan dengan Adanya Alur Baru dengan
4 – 34
Lebar 140 meter pada Kedalaman -14.0 dan Pengurangan Source Sedimen Menjadi 0% dengan Membuat Sudetan) 4.3.13
BAB V 5.1
5.2
Skenario 6 (Pengembangan Ultimate )
KESIMPULAN
4 – 37
5–1
Kesimpulan dan Rekomendasi
5–1
5.1.1
Kesimpulan
5–1
5.1.2
Rekomendasi
5–2
Saran
5–3
DAFTAR PUSTAKA
v
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1
Komponen Pasang Surut
2-5
Tabel 2. 2
Tipe Pasang Surut
2-7
Tabel 2. 3
Elevasi Muka Air
2-7
Tabel 2. 4
Klasifikasi Gelombang Menurut Kedalaman Relatif
2 - 10
Tabel 2. 5
Persamaan Cepat Rambat dan Panjang Gelombang Menurut Kedalaman Relatif
2 - 11
Tabel 2.6
Data Yang diperlukan Untuk Kajian Model Matematik
2 - 64
Tabel 3.1
Hasil pengamatan pasang surut di S. Koala Besar 7 – 21 September 2007
3-7
Tabel 3.2
Hasil pengamatan pasang surut di S. Belawan 8 – 22 September 2007
3-7
Tabel 3.3
Hasil pengamatan pasang surut di S. Percut 9 – 23 September 2007
3-7
Tabel 3.4
Komponen Pasang Surut Hasil Pengamatan
3-8
Tabel 3.5
Elevasi Muka Air Penting di S. Koala Besar
3 - 10
Tabel 3.6
levasi Muka Air Penting di S. Belawan
3 - 10
Tabel 3.7
Elevasi Muka Air Penting di S. Percut
3 - 10
Tabel 3.8
Hasil analisis laboratorium sedimen layang
3 - 13
Tabel 3.9
Hasil analisis laboratorium sedimen dasar
3 - 15
Tabel 3.10
Kecepatan dan arah arus lokasi 12 (neap)
3 - 17
Tabel 3.11
Kecepatan dan arah arus lokasi 12 (spring)
3 - 19
Tabel 3.12
Volume pengerukan alur dan kolam pelabuhan periode tahun 1979 – 1990
Tabel 3.13
3 - 22
Volume pengerukan alur dan kolam pelabuhan periode tahun 19972002
Tabel 5.1
3 - 23
Volume Sedimentasi di alur dan kolam Pelabuhan Belawan selama satu tahun
5-1
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Lokasi Pelabuhan Belawan
1-1
Gambar 1.2
Bagan Alir Rencana dan Langkah Kerja yang akan Dilakukan
1-4
Gambar 2. 1
Bagan Alir Analisa Data Pasang Surut
2-2
Gambar 2. 2
Pergerakan Bumi-Bulan-Matahari
2-3
Gambar 2. 3
Kedudukan Bumi-Bulan-Matahari Saat Pasang Purnama
2-4
Gambar 2. 4
Kedudukan Bumi-Bulan-Matahari Saat Pasang Perbani
2-4
Gambar 2. 5
Sketsa definisi gelombang
2-8
Gambar 2.6
Grafik Rasio Amplifikasi
2 - 14
Gambar 2. 7
Grafik Rasio Kecepatan Angin di atas Laut dengan di Daratan
2 - 15
Gambar 2.8
Kondisi Pergerakan Sedimen
2 - 21
Gambar 2. 9
Definisi Gaya-Gaya yang Bekerja pada Material Sedimen
2 - 22
Gambar 2.10
Daerah Terjadinya Angkutan Sedimen Tersuspansi
2 - 31
Gambar 2.11
Konsep model difusi - dispersi
2 - 31
Gambar 2.12
Skema Penurunan Persamaan Kontinuitas
2 - 32
Gambar 2.13
Diagram skema pergerakan sedimen, erosi, transpor, dan deposisi akibat efek hidrodinamika
2 - 39
Gambar 2.14
Transport Sedimen di Sungai, Muara, dan Pantai
2 - 40
Gambar 2.15
Pola sedimentasi muara sungai yang didominasi oleh gelombang
2 - 43
Gambar 2.16
Proses pembentukan endapan di mulut sungai
2 - 43
Gambar 2.17
Pola sedimentasi muara sungai yang didominasi debit sungai
2 - 44
Gambar 2.18
Pola sedimentasi muara sungai yang didominasi debit pasang surut
2 - 45
Gambar 2.19
Skema Konvergensi Newton
2 - 51
Gambar 2.20
Titik Stagnasi
2 - 54
Gambar 2.21
Sistem koordinat dan variabel-variabel yang digunakan
2 - 56
Gambar 2.22
Kecepatan rata-rata kedalaman pada arah sumbu x
2 - 56
Gambar 2.23
Batas daerah hitungan dan pengertian “jauh” dari batas studi
2 - 60
Gambar 2.24
Pemilihan daerah kondisi batas komputasi
2 - 61
Gambar 2.25
Batas Domain dan Pemilihan daerah dan jenis kondisi batas
2 - 62
vii
Gambar 2.26
Batas daerah studi dengan angin
2 - 62
Gambar 2.27
Perubahan bentuk elemen
2 - 63
Gambar 2.28
Bentuk dan ukuran elemen
2 - 63
Gambar 2.29
Struktur program RMA-2
2 - 64
Gambar 2.30
Bagan Alir Pemodelan SED-2D
2 - 72
Gambar 2.31
Letak dan pemilihan jenis kondisi batas
2 - 72
Gambar 2.32
Pemilihan daerah kalibrasi bila kondisi batas hanya 1
2 - 73
Gambar 2.33
Arus oleh angin di daerah dangkal (tepi pantai)
2 - 74
Gambar 3.1
Layout Lokasi Terminal-terminal Pelabuhan Belawan
3-2
Gambar 3.2
Daerah Lingkungan Kerja dan Alur Pelayaran Belawan
3-3
Gambar 3.3
Daerah Aliran Sungai Belawan dan Deli serta batas wilayah administratif yang dilaluinya
3-4
Gambar 3.4
Bathimetri Perairan Belawan
3-5
Gambar 3.5
Lokasi Pengamatan Pasang Surut
3-6
Gambar 3.6
Pasang surut Sungai Koala Besar
3-9
Gambar 3.7
Pasang surut Sungai Belawan
3-9
Gambar 3.8
Pasang surut Sungai Percut
3-9
Gambar 3.9
Waverose di Pelabuhan Belawan
3 - 11
Gambar 3.10
Lokasi pengukuran arus dan pengambilan sampel air dan sedimen
3 - 12
Gambar 3.11
Klasifikasi tanah berdasarkan USDA
3 - 14
Gambar 3.12
Kecepatan & arah terhadap waktu di lokasi 12 (neap) pada 0.2d, 0.6d, 0.8d
Gambar 3.13
3 - 18
Kecepatan & arah terhadap waktu di lokasi 12 (spring) pada 0.2d, 0.6d, 0.8d
3 - 20
Gambar 3.14
Debit Aliran Sungai Belawan dan Deli untuk Periode 1 Tahun
3 - 21
Gambar 3.15
Konsentrasi Sedimen Tersuspensi Sungai Belawan dan Deli untuk Periode 1 Tahun
Gambar 3.16
3 - 21
Profil Memanjang As Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan berdasarkan Pre Dredge Sounding Tahun 1993 -1996, dan final Sounding Tahun 1993 – 1996
3 - 24
viii
Gambar 4.1
Kawasan Pemodelan
4-1
Gambar 4.2
Bagan Alir Pemodelan
4-2
Gambar 4.3
Hasil Simulasi Arus Global pada jam ke-206
4-4
Gambar 4.4
Hasil Simulasi Arus Global pada jam ke-350
4-4
Gambar 4.5
Perbandingan Elevasi Muka Air
4-5
Gambar 4.6
Deskripsi Model Skenario 1
4-7
Gambar 4.7
Daerah Lingkungan Kerja dan Alur Pelayaran Belawan
4-7
Gambar 4.8
Perbandingan Elevasi Muka Air
4-8
Gambar 4.9
Perbandingan Kecepatan Arus
4-8
Gambar 4.10
Perbandingan Arah Arus
4-8
Gambar 4.11
Pola Arus Skenario 1 Pada Fase A
4-9
Gambar 4.12
Pola Arus Skenario 1 Pada Fase B
4-9
Gambar 4.13
Pola Arus Skenario 1 Pada Fase C
4 - 10
Gambar 4.14
Pola Arus Skenario 1 Pada Fase D
4 - 10
Gambar 4.15
Pola Arus Skenario 1 pada Fase E
4 - 11
Gambar 4.16
Konsentrasi Sedimen di Lokasi 12
4 - 12
Gambar 4.17
Sedimentasi setelah 1 Tahun
4 - 12
Gambar 4.18
Deskripsi Model Skenario 2a
4 - 13
Gambar 4.19
Pola Arus Skenario 2a (Pasang)
4 - 14
Gambar 4.20
Pola Arus Skenario 2a Surut)
4 - 14
Gambar 4.21
Sedimentasi Skenario 2a Setelah 1 Tahun
4 - 15
Gambar 4.22
Deskripsi Model Skenario 2b
4 - 16
Gambar 4.23
Pola Skenario 2b (Pasang)
4 - 17
Gambar 4.24
Pola Arus Skenario 2b (Surut)
4 - 17
Gambar 4.25
Sedimentasi Selama 1 Tahun
4 - 18
Gambar 4.26
Deskripsi Model Skenario 2c
4 - 19
Gambar 4.27
Pola Arus Skenario 2c (Pasang)
4 - 19
Gambar 4.28
Pola Arus Skenario 2c (Surut)
4 - 20
Gambar 4.29
Sedimentasi Skenario 2c Setelah 1 Tahun
4 - 21
Gambar 4.30
Deskripsi Model Skenario 3
4 - 22
Gambar 4.31
Pola Arus Skenario 3 (Pasang)
4 - 22
Gambar 4.32
Pola Arus Skenario 3 (Surut)
4 - 23
Gambar 4.33
Sedimentasi Skenario 3 Setelah 1 Tahun
4 - 24
ix
Gambar 4.34
Deskripsi Model Skenario 4a
4 - 24
Gambar 4.35
Pola Arus Skenario 4a (Pasang)
4 - 25
Gambar 4.36
Pola Arus Skenario 4a (Surut)
4 - 25
Gambar 4.37
Sedimentasi Skenario 4a Setelah 1 Tahun
4 - 26
Gambar 4.38
Deskripsi Model Skenario 4b
4 - 27
Gambar 4.39
ola Arus Skenario 4b (Pasang)
4 - 27
Gambar 4.40
Pola Arus Skenario 4b (Surut)
4 - 28
Gambar 4.41
Sedimentasi Skenario 4b Setelah 1 Tahun
4 - 29
Gambar 4.42
Deskripsi Model Skenario 4c
4 - 30
Gambar 4.43
Pola Arus Skenario 4c (Pasang)
4 - 30
Gambar 4.44
Pola Arus Skenario 4c (Surut)
4 - 31
Gambar 4.45
Sedimentasi Skenario 4c Setelah 1 Tahun
4 - 31
Gambar 4.46
Sedimentasi Skenario 5a Setelah 1 Tahun (Sedimentasi 75%)
4 - 32
Gambar 4.47
Sedimentasi Skenario 5b Setelah 1 Tahun (Sedimentasi 50%)
4 - 33
Gambar 4.48
Sedimentasi Skenario 5c Setelah 1 Tahun (Sedimentasi 25%)
4 - 34
Gambar 4.49
Deskripsi Model Skenario 5d
4 - 35
Gambar 4.50
Pola Arus Skenario 5d (Surut)
4 - 35
Gambar 4.51
Pola Arus Skenario 5d (Pasang)
4 - 36
Gambar 4.52
Sedimentasi Skenario 5d Setelah 1 Tahun
4 - 37
Gambar 4.53
Deskripsi Model Skenario 6
4 - 37
Gambar 4.54
Pola Arus Skenario 6 (Pasang)
4 - 38
Gambar 4.55
Pola Arus Skenario 6 (Surut)
4 - 38
Gambar 4.56
Sedimentasi Selama 1 Tahun
4 - 39
x
