PEMBENTUKAN PANTAI STABIL DENGAN STRUKTUR T-HEAD GROIN DI PANTAI CIWADAS KABUPATEN KARAWANG Arfan Nurhadi1 dan Dr. Ir. Syawaluddin Hutahaean, MT.2 Program Studi Teknik Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, Jl Ganesha 10 Bandung 40132 1
[email protected] dan
[email protected] Abstrak: Pantai yang merupakan daerah transisi daratan dan perairan menjadi lokasi dengan perubahan kontur yang paling dinamis akibat beban periodik dari gelombang. Beban gelombang akan menyebabkan berbagai fenomena morfodinamis yang berpengaruh pada peralihan material sedimen pantai. Pantai yang cenderung stabil tidak akan mengalami perubahan garis pantai yang signifikan. Sebaliknya pantai yang tidak stabil akibat ketidaksetimbangan perpindahan sedimen akan menyebabkan perubahan garis pantai yang jika tidak ditanggulangi kerap merugikan. Pantai Ciwadas, Kabupaten Karawang termasuk pantai yang tidak stabil, terutama akibat adanya gangguan dari struktur berupa tidal inlet buatan berbentuk jetty sepanjang 1.5km ke arah laut lepas. Struktur tersebut menyebabkan ketidaksetimbangan perpindahan sedimen sejajar pantai sehingga menyebabkan erosi di satu sisi, sedimentasi di sisi lain. Dalam laporan Tugas Akhir dengan judul Pembentukan Pantai Stabil Dengan Struktur T-Head Groin Di Pantai Ciwadas Kabupaten Karawang, dipilih struktur berjenis T-head groin sebagai satu metode pengaman pantai Ciwadas. Pembahasan kajian bertujuan untuk mendapatkan layout serta dimensi struktur pelindung jenis T-head groin yang efektif dalam melindungi lokasi kajian dari erosi. Basis perencanaan desain struktur pelindung pantai Ciwadas adalah pengaplikasian struktur detached breakwater guna membentuk salah satu fenomena morfologi garis pantai berupa tombolo; yang digabung dengan aplikasi struktur groin untuk memerangkap sedimen yang berpindah di sepanjang garis pantai (littoral sedimen transport). Sehingga diharapkan pengaplikasian struktur T-head groin dapat membentuk kondisi pantai stabil. Dari hasil analisis data didapatkan dimensi struktur pelindung T-head groin dengan elevasi puncak struktur 1.6m dari Mean Sea Level (MSL), serta layout struktur berupa panjang groin 100m, panjang detached breawater 250m, dengan lebar celah antara struktur sebesar 210m. Kata Kunci: breakwater, groin, parabolic shape, refraksi, tombolo.
PENDAHULUAN Perubahan profil dan planform garis pantai (shoreline) disebabkan oleh interaksi harian antara gelombang serta pasang surut dengan material pantai, khususnya sedimen. Gelombang dan pasang surut berpengaruh terhadap pergerakan sedimen dan berpotensi menimbulkan arus di daerah pesisir yang menghempaskan endapan sedimen sejajar (long-shore) maupun tegak lurus pantai (cross-shore). Pergerakan sedimen yang terjadi di daerah pesisir berpengaruh terhadap berbagai jenis perubahan profil dan planform garis pantai. Perubahan dapat terjadi secara sementara untuk kemudian kembali ke bentuk semula maupun terjadi secara masif; juga dapat terjadi secara lambat dalam durasi orde tahunan, maupun secara singkat selama badai dalam durasi orde jam-jam-an (Dean, 2002). Selain diakibatkan oleh interaksi natural, perubahan profil dan garis pantai dapat pula dipengaruhi oleh struktur bangunan pantai yang terletak di area pesisir. Struktur bangunan pantai seperti breakwater, groin, jetty, hingga dermaga berpotensi memengaruhi gerak gelombang dan atau memengaruhi transpor sedimen. 1
Dalam laporan tugas akhir Pembentukan Pantai Stabil Dengan Struktur T-Head Groin Di Pantai Ciwadas Kabupaten Karawang, yang menjadi latar belakang masalah adalah struktur eksisting Saluran Pengambilan Air Laut (kemudian ditulis SPAL) pada area tambak Proyek Pandu-Tambak Inti Rakyat (kemudian ditulis PP-TIR) di Kabupaten Karawang, Jawa Barat. Secara terminologi, struktur SPAL yang dibangun pada 1987 ini merupakan pasangan jetty yang terbuat dari beton pre-cast masif, dengan panjang 1.500 meter dan berjarak 100 meter satu sama lainnya. Struktur ini termasuk jenis saluran pasang-surut (tidal inlet) buatan yang memanfaatkan fenomena pasang-surut untuk menyuplai air asin bagi area pertambakan PP-TIR seluas 300 ha. Struktur SPAL berfungsi dengan baik, namun bukan tanpa masalah. Seiring berjalannya waktu struktur beton masif SPAL menyebabkan littoral transport terperangkap di satu sisi dan menyebabkan erosi di sisi lain. Tepatnya, struktur eksisting tersebut menyebabkan masalah sedimentasi di sisi Selatan dan erosi di sisi Utara SPAL.
Gambar 1 Peta lokasi studi, Pantai Ciwadas, Kabupaten Karawang, Jawa Barat. Berdasarakan pengamatan lokasi yang penulis lakukan pada pertengahan 2010, erosi di sepanjang Pantai Ciwadas pada sebelah Utara struktur SPAL sudah mencapai tingkat mengkhawatirkan. Erosi menyebabkan kemunduran garis pantai hingga hampir menggerus lokasi tambak, kerusakan jalan raya utama antar desa, hingga kerusakan rumah penduduk di 2
pesisir pantai. Mengingat lokasi pesisir yang terkena erosi sangat vital bagi keberlangsungan kegiatan ekonomi masyarakat umum, maka diperlukan sebuah penanggulangan erosi yang sesuai. Metode perlindungan pantai umumnya dipilih berdasarkan analisa aspek kondisi lingkungan serta studi kelayakan (feasibility study). Opsi yang dipilih sangat beragam, mulai dari pembangunan bermacam struktur pelindung pantai, beach nourishment (reklamasi), atau perpaduan metode tersebut. Tentunya metode yang dipilih diharapkan dapat membentuk kondisi pantai stabil (equilibrium shape) sesuai kriteria yang direncanakan. Berkaitan dengan hal tersebut di atas, penulis akan membahas topik kajian tentang pembentukan pantai stabil dengan struktur T-Head Groin di Pantai Ciwadas. Maksud kajian pada laporan tugas akhir ini adalah untuk menganalisa efektifitas pengaruh struktur bangunan pantai jenis T-Head Groin sebagai opsi struktur pelindung untuk mengurangi dampak erosi di lokasi studi. Sementara tujuan kajian adalah untuk mendapatkan bentuk serta layout struktur pelindung jenis T-Head Groin yang paling optimal dan efektif dalam mengurangi dampak erosi di lokasi studi.
METODOLOGI Metodologi pembahasan laporan diuraikan dalam flowchart dan poin-poin berikut:
Gambar 2 Diagram alir metodologi kajian.
3
Sementara itu, metodologi perencanaan struktur T-head groin diuraikan dalam paragraf berikut: Pertama, perencanaan layout struktur terhadap garis pantai. Tahapan ini dilakukan melalui perencanaan jarak detached breakwater relatif terhadap garis pantai terlindungi. Kriteria yang digunakan adalah jarak aplikasi breakwater untuk membentuk tombolo dan atau salient sempurna. Dengan input perhitungan berupa kedalaman gelombang pecah (h ), serta kriteria pembentukan tombolo, maka akan didapatkan jarak struktur detached breakwater terhadap garis pantai. Dari output jarak struktur tersebut dapat diketahui kedalaman perairan serta tinggi gelombang tempat dimana struktur breakwater diaplikasikan. Kriteria pembentukan tombolo yang dimaksud adalah persamaan beach response index (I ) yang digunakan untuk menentukan layout peletakan struktur breakwater relatif terhadap garis pantai adalah perbandingan antara panjang desain struktur breakwater (L ) dengan jarak struktur breakwater relatif terhadap garis pantai (Y ). Ahrens dan Cox (1990) mendefinisikan persamaan sebagai berikut: I =e
.
.
(1)
Dimana Pope dan Dean (1986) membuat kriteria nilai sebagai berikut: = 1, akan terbentuk formasi tombolo permanen; = 2, akan terbentuk tombolo periodik; = 3, akan terbentuk salient sempurna; = 4, akan terbentuk salient lunak (subdued); = 5, tidak ada sedimentasi. Sementara untuk menentukan jarak celah (gap) antara struktur digunakan grafik berikut:
Gambar 3 Rasio jarak dan gap struktur detached breakwater terhadap sudut datang gelombang (dari Silvester, 1970).
4
Dimana β adalah nilai sudut datang gelombang relatif terhadap head struktur, rasio a/b adalah perbandingan antara jarak ‘a’ atau jarak struktur detached breakwater terhadap garis pantai (Ls) dan jarak gap ‘b’ (atau Lg). Kedua, perencanaan dimensi struktur. Input yang digunakan untuk perencanaan adalah kedalaman perairan serta tinggi gelombang tempat pengaplikasian struktur. Dengan menggunakan data gelombang rencana dengan periode ulang 10 tahunan yang didapat dari analisis refraksi pada tahap Kajian Lokasi, dihitung tinggi gelombang hasil refraksi di tiap kedalaman (relatif terhadap MSL). Tinggi gelombang rencana untuk tiap segmen struktur THead groin ditentukan sesuai letak kedalaman tempat struktur diaplikasikan. Secara umum hasil analisa refraksi dapat dilihat pada grafik berikut:
Gambar 4 Hasil pemodelan refraksi gelombang datang dari arah Utara. Atas: Kontur batimetri dan tinggi gelombang di lokasi tertentu. Bawah: Grid data tinggi gelombang (Z) pada jarak X dari garis pantai. 5
Gambar 5 Hasil pemodelan refraksi gelombang datang dari arah Timur Laut. Atas: Kontur batimetri dan tinggi gelombang di lokasi tertentu. Bawah: Grid data tinggi gelombang (Z) pada jarak X dari garis pantai. 6
Gambar 6 Hasil pemodelan refraksi gelombang datang dari arah Timur. Atas: Kontur batimetri dan tinggi gelombang di lokasi tertentu. Bawah: Grid data tinggi gelombang (Z) pada jarak X dari garis pantai. 7
Ketiga, analisis pantai stabil menggunakan persamaan parabolic shape yang dikembangkan oleh Hsu dan Evans (1989), sebagai berikut: =C +C
β θ
+C
β θ
untuk θ ≥ β
(2)
Sketsa definisi persamaan parabolic shape dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 7 Sketsa definisi persamaan parabolic shape. dimana R = radius kurva pada sudut θ relatif terhadap muka gelombang datang, R = radius garis kontrol, β = sudut antara garis puncak gelombang datang dengan R0, dan θ = sudut antara garis puncak gelombang datang dengan R, serta C , C , dan C adalah koefisien persamaan yang tergantung pada β. Berikut ini adalah tabel hubungan antara koefisien C dan β: Tabel 1 Hubungan Koefisien C dan Sudut β
Lewat Persamaan 2, dapat diperkirakan kondisi pantai stabil yang terbentuk akibat pengaplikasian struktur pelindung T-Head Groin. 8
HASIL DAN PEMBAHASAN Dengan cara coba-coba penentuan jarak struktur breakwater relatif terhadap garis pantai, serta penentuan panjang struktur breakwater, sebesar 200m, 250m, dan 300m, akan didapat nilai . Setelah nilai . Ditentukan jarak breakwater dari garis pantai (MHW) = 100 dan panjang struktur = 250 . Dengan design tersebut, jenis tombolo yang terjadi adalah tombolo periodik. Selanjutnya detached breakwater tersebut akan digabung dengan groin sepanjang 100meter dengan maksud untuk memerangkap sedimen yang membentuk tombolo sehingga diharapkan akan terbentuk garis pantai stabil. Layout struktur tersebut akan berbentuk T-head groin. Selanjutnya akan ditentukan jarak/gap antara detached breakwater emnggunakan grafik hubungan antara sudut gelombang datang (β) dengan rasio antara jarak struktur dari garis pantai (a) dengan lebar gap (b) yang diambil dari hasil percobaan Silvester (1993), seperti tertera pada Gambar 2. Dengan layout perencanaan dimana struktur groin tegak lurus pantai dan struktur detached breakwater sejajar dengan garis pantai, maka didapat nilai sudut datang gelombang (gelombang rencana menggunakan gelombang signifikan periode ulang 10 tahun, terbesar datang dari arah Utara). Nilai sudut gelombang (β) adalah 55 0. Sesuai grafik pada Gambar 2, maka didapat nilai rasio a/b sebesar 0.48. Karena jarak a atau jarak struktur detached breakwater terhadap garis pantai, Ls = 100m, maka jarak gap, b (atau Lg) = 100/0.48 = 208.3m. diambil nilai gap sebesar 210m. Hasil perhitungan dimensi struktur groin sesuai hasil perhitungan gelombang rencana hasil anaalisis refraksi, dan dengan langkah-langkah pada Shore Protection Manual, 1984, dapat dilihat pada Tabel 2 dan Gambar 4. Sementara hasil perhitungan layout struktur T-head groin dan perkiraan perubahan garis pantai dapat dilihat pada Gambar 5, dan Gambar 6.
Tabel 2 Hasil Perhitungan Dimensi Groin Parameter Desain
Nilai
Tinggi gelombang rencana pada lokasi berjarak 100m dari garis pantai (kedalaman -0.4m dari MSL)
0.68m
Berat Armor Groin Tebal lapisan armor Berat batu lapisan filter Tebal lapisan filter Berat core Lebar Puncak Groin Runup pada struktur Elevasi puncak groin
82kg 1m 8.2kg 0.3m 0.4kg 2.2m 0.6m 1.2m
9
Gambar 8 Dimensi struktur T-head Groin hasil perhitungan.
Gambar 9 Sketsa desain layout T-Head Groin.
10
Gambar 10 Layout aplikasi struktur T-head groin sepanjang Pantai Ciwadas, serta kemungkinan pembentukan garis pantai setelah aplikasi groin. (Berdasar definisi grafik pada Gambar 2).
KESIMPULAN Dari hasil pengolahan data berupa tinggi gelombang dari laut dalam sebesar 3.4m, dan perioda 8.2m (gelombang signifikan terbesar arah Utara, periode ulang 10 tahun), didapatkan tinggi gelombang rencana hasil pemodelan refraksi di kedalaman -0.37m dari MSL (jarak ujung struktur dari garis pantai [MHW], tempat struktur diaplikasikan) adalah sebesar 0.68m. Dari tinggi gelombang rencana didapatkan parameter desain armor struktur T-Head groin dengan penggunaan armor tipe rubble mound yaitu sebagai berikut: berat armor sebesar 82kg, berat armor lapisan pertama sebesar 8.2kg, serta berat core sebesar 0.4kg. Sementara parameter desain dimensi struktur T-Head groin sebagai berikut: lebar puncak struktur sebesar 2.2m, serta elevasi puncak struktur sebesar 1.6m dari Mean Sea Level (MSL). Sedangkan dari hasil analisa kriteria pembentukan tombolo didapat layout T-head groin berupa: panjang head struktur sebesar 250m, panjang struktur T-Head groin sebesar 100m dari garis pantai eksisting, serta lebar celah antara struktur sebesar 210m. Dengan desain layout tersebut, didapat perkiraan pembentukan garis pantai stabil di Pantai Ciwadas yang menandakan pengaplikasian struktur pelindung jenis T-head groin cukup efektif melindungi pantai dari erosi. 11
DAFTAR PUSTAKA Coastal Engineering Research Center, Coastal Engineering Manual, US Army Corps of Engineers, Washington, 2001. Coastal Engineering Research Center, Empirical Methods For The Functional Design Of Detached Breakwaters For Shoreline Stabilization, Coastal Engineering Technical Note, US Army Engineer Waterways Experiment Station, Mississippi, 2001. Coastal Engineering Research Center, Shore Protection Manual, Volume I, US Army Corps of Engineers, Washington, 1984. Dean, Robert G., dan Dalrymple, Robert A., Coastal Processes With Engineering Applications, Cambridge University Press, Cambridge, 2004. Gonzalès, Mauricio & Medina, Raul (2001). A Procedure For Determining The Static Equilibrium Shoreline Of Headland-bay Beaches. SASME Book of Abstracts, Topic 2.2, Project 3: 1-3. Gonzalès, Mauricio & Medina, Raul (2001). Determination Of The Shoreline Response To An Offshore Breakwater Using A Static Equilibrium Shoreline Formulation. SASME Book of Abstracts, Topic 2.2, Project 3: 1-3. Hang Tuah, Prof., Hidraulika Pantai (Coastal Engineering), Diktat Kuliah, ITB, Bandung, 2003. Hanson, Hans & Kraus, Nicholas C. (2001). Chronic Beach Erosion Adjacent to Inlets and Remediation by Composite (T-Head) Groins. ERDC/CHL CHETN-IV-36: 1-15. Klein, A. H. Da Fontoura, Vargas, Ariel, Raabe, A. L. A., dan Hsu, John R. C. (2003). Visual Assesment Of Bayed Beach Stability With Computer Software. Computers & Geosciences, 29: 1249-1257. Reeve, Dominic, Chadwick, A., dan Fleming, C., Coastal Engineering Processes, Theory, And Design Practice, Spon Press, New York, 2004. Triatmodjo, Bambang, Pelabuhan, Beta Offset, Yogyakarta, 2008.
12
