Pola Transport Sedimen Akibat Arus Yang Dibangkitkan Gelombang Di Pelabuhan Pulau Baai Bengkulu

Transkripsi

1 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 013 Pola Transport Sedimen Akiat Arus Yang Diangkitkan Gelomang Di Pelauhan Pulau aai engkulu Supiati 1), Suwarsono ), dan Ichsan Setiawan 3) 1), ) Jurusan Fisika FMIPA Universitas engkulu Gedung T FMIPA Universitas engkulu 3) Jurusan Ilmu Kelautan, Koordinatorat Kelautan dan Perikanan, Universitas Siah Kuala ichsansetiawan@ahoo.com 1) supiati_116@ahoo.co.id ) suwarsono@uni.ac.id Astrak. Pelauhan Pulau aai terletak di pantai arat Pulau Sumatera dengan koordinat geografis uur Timur dan Lintang Selatan. Untuk mengatasi permasalahan agar pengerukan efektif diperlukan pengetahuan tentang hidrodinamika dan transport sedimen di daerah terseut dengan pendekatan model numerik dinamika oseanografi. Pada penelitian ini dilakukan pemodelan transport sedimen akiat arus ang diangkitkan gelomang dengan dua skenario aitu tanpa ett dan perlakuan penamahan ett ang menghasilkan pola erosi dan sedimentasi. Hasil verifikasi model dengan memandingkan hasil pengukuran lapangan Arifin et al menunukkan kesesuaian ang memperlihatkan daerah sedimentasi dominan teradi di agian pantai arat daa dan daerah erosi dominan di agian pantai timur laut. erdasarkan hasil perlakuan model dengan skenario penamahan dua ett pada pantai arat daa dan dua ett pada pantai timur laut mampu menghamat netto sedimen seesar 14 m 3 pada pantai arat daa dan seesar 8 m 3 pada pantai timur laut. Kata Kunci : Arus, gelomang, erosi, sedimentasi, ett, Pulau aai engkulu PENDAHULUAN Pelauhan Pulau aai terletak di pantai arat Pulau Sumatera ang erada pada teluk ang teruat secara alami oleh proses alam, sehingga ika kapal ersandar di pelauhan ini akan aman oleh gelomang laut. Teluk ini erhadapan langsung dengan Samudera Hindia dengan koordinat geografis uur Timur dan Lintang Selatan. Pelauhan ini merupakan pelauhan vital ang merupakan satusatuna alur laut mengangkut keluar dan masuk keutuhan pokok untuk keperluan Provinsi engkulu. Deit sedimen sepanang pantai mencapai m 3 /tahun dan Kedalaman alurna saat ini hana -3,5 LWS (Low Water Spring). Proses pendangkalan di kolam dan alur pelauhan ang sangat cepat inilah ang menadi permasalahan ang dihadapi di pelauhan Pulau aai sekarang ini. Selama ini untuk mengatasi pendangkalan agar tetap isa menaga kesetailan keeradaan pelauhan setiap tahun dilakukan pengerukan dengan iaa ang cukup esar mencapai Rp 8-30 milar pertahun. Oleh sea itu agar pengerukan efektif diperlukan pengetahuan tentang hidrodinamika air laut dan transport sedimen di daerah terseut. Hidrodinamika ini selain diseakan pasang surut air laut, ada uga arus ang diangkitkan gelomang pendek ang diseakan oleh angin. Dalam memahami hidrodinamika dan transport sedimen ini dapat dilakukan eerapa cara, salah satu ang leih efisien dan ekonomis adalah dengan suatu simulasi model numerik, karena kaian mengenai angkutan sedimen ang diseakan oleh dinamika gerak air laut secara langsung sangat sulit dilakukan karena kompleksna proses-proses ang terliat di dalamna Semirata 013 FMIPA Unila 91

2 Supiati dkk: Pola Transport Sedimen Akiat Arus Yang Diangkitkan Gelomang Di Pelauhan Pulau aai engkulu serta memutuhkan waktu ang relatif lama dan iaa ang cukup mahal. Seiring dengan semakin erkemangna kemampuan komputer untuk menghitung, menadikan model numerik seagai alternatif ang cukup ekonomis dan seagai data verifikasi adalah melakukan survei lapangan. METODE PENELITIAN Model Dinamika Oseanografi Akiat Gelomang Memodelkan arus akiat gelomang menggunakan persamaan kekekalan momentum dan kekekalan massa ang dintegrasikan terhadap kedalaman ang dituliskan seagai erikut: u u u C f u u v u v g Rx M t x x h v v v C f v u v u v g R M t x h u h v h 0 t x x (1) () (3) dengan t adalah waktu, (x,) koordinat katesian dalam idang horizontal, ( uv, ) komponen kecepatan arus, ( C f ) koefisien gesekan dasar, ( Rx, R ) stress radiasi dalam arah x dan, g percepatan grafitasi, h kedalaman perairan, dan adalah elevasi muka air. Untuk peruahan momentum ang diseakan oleh pusaran arus turulen ang cenderung menear karena pengaruh gaa gelomang meleihi daerah ketaaman gelomang pecah, maka percampuran lateral dapat dituliskan seagai erikut [3]: u u M x x x (4) v v M x x (5) dengan: N l g h erdasarkan hasil penelitian N = konstanta ang nilaina kurang dari 0,016 l = arak ke lepas pantai = h tan tan = kemiringan dasar rata-rata Untuk kemiringan dasar tak eraturan, percampuran lateral dituliskan: u u Mx AH x v v M AH x (6) dengan A H adalah koefisien viskositas horizontal. Jika gelomang datang mendekati pantai dengan mementuk sudut terhadap garis pantai, maka gaa radiasina adalah seagai erikut [5]. E S n 1 Ensin E Sx nsin (7) (8) 1 dengan E = 8 gh dan n adalah rasio antara kecepatan grup gelomang dan kecepatan fase gelomang. Gaa ang meneakan teradina arus seaar pantai adalah seanding dengan gradien stress radias : 1 S S xx x Rx d x (9) 1 Sx S R d x (10) dengan adalah elevasi muka air. Model Transport Sedimen dan Peruahan Morfologi Dasar Transport sedimen total pada kasus gelomang dan arus didefinisikan seagai penumlahan transport sedimen dasar dan transport sedimen melaang, dengan suatu pendekatan sederhana dari transport sedimen total dituliskan dalam entuk persamaan: 0,05U t g 5 / cw C s w w keterangan: = densitas air w = densitas sedimen s D 50 (1) 9 Semirata 013 FMIPA Unila

3 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 013 D = diameter utiran sedimen 50 c 1 uˆ gu / C U = stress geser ang erkaitan dengan arus dan gelomang uˆ H / T sinh kh 1 = amplitudo kecepatan gelomang dekat dasar c = parameter tak f w g erdimensi ang dikaitkan dengan kekasaran dasar f w = koefisien gesekan dasar gelomang. Huungan matematis untuk kesetimangan sedimen dari prinsip kekekalan massa untuk gerakan utiranutiran sedimen dituliskan seagai: tx t 0 t x (3) dengan: t menatakan transport sedimen total dan adalah peruahan level dasar [6]. Diskritisasi persamaan (1) (3) menggunakan metoda eksplisit eda pusat untuk turunan terhadap ruang dan eda mau untuk turunan terhadap waktu. Kestailan numerik pada metoda ini ditentukan oleh kriteria stailitas: x max U g h t t (13 ) Skema diskritisasi untuk komponen kecepatan ui,, vi, dan diperlihatkan pada Gamar 3.1. i, Sarat awal ang digunakan dalam simulasi arus pada saat t = 0, ini menatakan kondisi perairan diasumsikan keadaan tenang tanpa adana gerakan vertikal maupun horizontal, ang secara matematis dirumuskan: u v 0 (44) u ; v i, txi, ; i, 1 ti, 1 ; i, i, v ; i, ti, x u ; i1, txi 1, Gamar 1. Skema Diskritisasi u, v,,,, dan txi, txi, i, x,,, i i i Sedangkan sarat atas ang digunakan ada dua, aitu: 1. Sarat atas teruka untuk atas laut adalah:. Sarat atas elevasi c. Sarat atas kecepatan terdiri dari: - Sarat atas radiasi [7] n1 n n n u ( ) u u u 1 t dengan c 1, c g h x n1 n n n v v ( v v ) 1 - Gradien arah normal v 0 x u 0. Sarat atas tertutup digunakan sarat atas dinding (wall oundar condition), kecepatan tegak lurus (arah normal) idang atas sama dengan nol. Sedangkan kecepatan seaar (arah tangensial) terhadap idang atas di hitung, secara matematis dirumuskan: v 0 dan v 0 n t Dimana sarat atas ini menggamarkan ahwa kecepatan dengan arah normal terhadap sarat atas tertutup (sarat atas dinding) sama dengan nol. Semirata 013 FMIPA Unila 93

4 Supiati dkk: Pola Transport Sedimen Akiat Arus Yang Diangkitkan Gelomang Di Pelauhan Pulau aai engkulu Untuk desain model transport sedimen dan peruahan morfologi dasar,pada awal simulasi (t = 0) di anggap elum ada transport sedimen dan peruahan morfologi dasar ang teradi sehingga 0, tx t oleh karena itu kedalaman lokal dianggap sama dengan kedalaman awal ( 0 ). Sedangkan sarat atas ang digunakan dalam model ini adalah: 1. Sarat atas teruka menggunakan sarat atas radiasi, ang erlaku huungan: n n ( ) t t t 1 (19) n n ( ) Vsedimentasi ( t). x. untuk ( t) 0 1 V ( t). x. untuk ( t) 0 n1 n t n1 n. Sarat atas tertutup untuk sarat atas pantai arah normal garis pantai sama dengan nol, sedangkan sarat atas arah tangensial (seaar) pantai di hitung, secara matematis di tulis: tn 0 tt 0 dan 0 0 n HASIL DAN PEMAHASAN Arus Akiat Gelomang Hasil ang diperoleh dari penelitian ini adalah simulasi arus akiat gelomang dengan skenario tanpa ett dan skenario penamahan ett menunukan kondisi arus maksimum akiat gelomang untuk kedua skenario terseut dapat dilihat pada Tael 1 dan Tael. Verifikasi model arus ini diandingkan dengan lapangan secara kualitatif. erdasarkan hsil pengukuran dari Nasrun et al [8], untuk gelomang datang arah arat t kecepatan rata-rata arus seaar pantai kurang dari 0,8 knot (< 0,4 m/s) ang ergerak menuu timur laut. POLA EROSI DAN SEDIMENTASI Pola erosi dan sedimentasi dengan tanpa skenario ett dan skenario ett di Perairan Pulau aai engkulu ditunukkan pada Gamar dan Gamar 3. Volume tersedimentasi dan tererosi tiap sel dihitung dari tinggi elevasi dasar dikalikan dengan satuan luas ang dituliskan seagai: erosi sehingga netto volume total diperoleh dari selisih antara penumlahan tiap-tiap sel volume tersedimentasi dan penumlahan tiap-tiap sel volume tererosi ang tergantung dari daerah cakupan perhitungan volume. Selanutna, perlu diketahui ahwa dalam perhitungan volume terseut hana memantu menunukkan pola dominan sedimentasi atau erosi. Simulasi 30 hari menunukkan ahwa sedimentasi teradi di pantai agian arat daa dengan netto volume 46 m 3 tanpa skenario ett (Tael 3) dan 30 m 3 dengan skenario penamahan ett (Tael 4) sedangkan erosi teradi di agian timur laut dengan netto volume 164 m 3 tanpa skenario ett (Tael 3) dan 8 m 3 skenario penamahan ett (Tael 4). Hal ini menunukkan ahwa dengan penamahan ett mampu menghamat netto sedimen seesar 14 m 3 pada pantai arat daa dan seesar 8 m 3 pada pantai timur laut. TAEL 1. Magnitudo kecepatan arus di perairan pantai Pulau aai hasil simulasi pada keadaan tunak tanpa ett Magnitudo Kecepatan Arus (m/s) Angin arat Daa Mulut Alur Timur Laut Arah arat 0,4 0,6 0,3 94 Semirata 013 FMIPA Unila

5 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 013 TAEL. Magnitudo kecepatan arus di perairan pantai Pulau aai hasil simulasi pada keadaan tunak dengan skenario ett Magnitudo Kecepatan Arus (m/s) Angin arat Daa Mulut Alur Timur Laut Arah arat 0,4 0,7 0,4 TAEL 3. Volume Tersedimentasi dan Tererosi akiat arus ang diangkitkan gelomang dari arah arat Pantai Waktu Volume Volume Netto Simulasi Tersedimentasi Tererosi (hari) (m 3 ) (m 3 (m 3 ) ) arat Daa (Tersedimentasi) Timur Laut (Tererosi) arat Daa (Tersedimentasi) Timur Laut (Tererosi) arat Daa (Tersedimentasi) Timur Laut (Tererosi) arat Daa (Tersedimentasi) Timur Laut (Tererosi) TAEL 4. Volume Tersedimentasi dan Tererosi akiat arus ang diangkitkan gelomang dari arah arat dengan skenario ett Pantai Waktu Volume Volume Netto Simulasi Tersedimentasi Tererosi (hari) (m 3 ) (m 3 (m 3 ) ) arat Daa (Tersedimentasi) Timur Laut (Tererosi) arat Daa (Tersedimentasi) Timur Laut (Tererosi) arat Daa (Tersedimentasi) Timur Laut (Tererosi) arat Daa (Tersedimentasi) Timur Laut (Tererosi) Gamar. Pola Erosi dan Sedimentasi Perairan Pulau aai engkulu dengan Skenario tanpa Jett selama 30 hari Semirata 013 FMIPA Unila 95

6 03 54'00" S RIKET LAMPU HIJAU KAWASAN INDUSTRI LAMPU MERAH SAMUDERA INDONESIA AREA PENUMPUKAN PETI KEMAS Supiati dkk: Pola Transport Sedimen Akiat Arus Yang Diangkitkan Gelomang Di Pelauhan Pulau aai engkulu Gamar 3. Pola Erosi dan Sedimentasi Perairan Pulau aai engkulu dengan Skenario Jett selama 30 hari VERIFIKASI HASIL SIMULASI MODEL Verifikasi pola erosi dan sedimentasi dengan data pengukuran Arifin et al [1] seperti pada (Gamar 4) menunukkan kesesuaian hasil ahwa secara kualitatif sedimentasi teradi diagian perairan pantai arat daa dan erosi teradi diagian perairan pantai timur laut '00" E 10 17'00" E 10 18'00" E 10 19'00" E 0" E 55'40" S 03 55'00" S 03 53'00" S GREEN AREA STOCK PILE ATU ARA DERMAGA SAMUDERA ANGKATAN LAUT Dermaga atuara PERTAMINA DERMAGA PERTAMINA Dermaga PERTAMINA LAMPU PENUNTUN PIPA PERTAMINA Dermaga PELINDO PACKING PLAN PT. SEMEN PADANG UNDED ZONE DERMAGA NUSANTARA DERMAGA LOKAL PPI A S D P DAM PENUTUP DOCKING SUNGAI JENGGALU PERTAMINA TERMINAL CURAH CAIR COMMUNITY ZONE OFFICE CENTRE TANGGUL KETERANGAN GEOLOGI MORFOLOGI / RELIEF Endapan sedimen pantai (resistensi rendah) Pedataran relief rendah GARIS PANTAI PROSES PETA KARAKTERISTIK PANTAI PERAIAN PULAU AAI ENGKULU Pantai pasir Akrasi / sedimentasi Arasi / erosi Manggrov Arah pengangkutan sedimen angunan pantai alternatif (tanggul sedimentasi) U Gamar 4. Peta searan sedimentasi dan erosi di pelauhan Pulau aai engkulu 96 Semirata 013 FMIPA Unila

7 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 013 KESIMPULAN 1. Hasil verifikasi model arus dengan memandingkan pola arus dari Nasrun et al [8] menunukkan kesesuaian hasil ang menatakan ahwa arus menuu ke timur laut.. Hasil simulasi model transport sedimen secara kualitatif pada umumna sesuai dengan data pola erosi dan sedimentasi dari Arifin et al [1] ang memperlihatkan ahwa sedimentasi dominan teradi diagian pantai arat daa dan erosi dominan teradi diagian pantai timur laut Pulau aai. 3. Simulasi model transport sedimen dengan pemangkit gelomang dan arus akiat gelomang selama 1 ulan menghasilkan pola, aitu; (a) sedimentasi dominan teradi diagian pantai arat daa dengan netto sedimen 46 m 3 (tanpa skenario ett) dan 30 m 3 (dengan skenario ett); () erosi dominan teradi diagian pantai timur laut dengan netto sedimen 164 m 3 (tanpa skenario ett) dan 8 m 3 (dengan skenario ett). UCAPAN TERIMA KASIH Penulis menampaikan terima kasih kepada DPM DIKTI atas pemiaaan penelitian ini melalui penelitian Hiah ersaing ke- tahun 011 dengan nomor kontrak: No. 1714/H HK/011. Penulis uga menampaikan terimakasih kepada Lemaga Penelitian Universitas engkulu dan Lemaga Penelitian Universitas Siah Kuala ang telah memerikan kepercaaan atas kelancaran penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA Arifin, L., Darlan,Y., Hutagaol, J.P., Hanafi, M., Supriadi. (001), Kaian Proses Sedimentasi untuk Alur Transportasi atuara di Pulau aai, engkulu Propinsi engkulu, Pusat Penelitian dan Pengemangan Geologi Kelautan, andung. PT PELINDO II, (009), Tak Tuntas Pathawa, Pelindo II Keruk Alur Rakat engkulu, engkulu Horikawa, K. (1988), Nearshore Dnamics and Coastal Processes, Universit of Toko Press. Longuet-Higgins, M. S. (1970), On the Longshore Currents generated Oliuel Incident Sea Wave,, Journal of Geophsics, Res., 75, this issue. Van Rin,L.C. (1990), Principles of Fluid Flow and Surface Waves in Rivers, Estuaries, Seas, and Oceans, Universit of Utrecht, Department of Phsical Geograph. Koutitas, C.G. (1988), Mathematical Model in Coastal Engineering, London. Chapman, D.C. (1985), Numerical Treatment of Cross-Shelf Open oundaries in a arotropic Coastal Ocean Model, Journal of Phsical Oceanograph, Volume 15. Nasrun, Luis, S., Kurnio, H., Situmorang, M., Noviandi, Y., Supriadi, udiman, Hartono. (1996), Penelidikan Geologi dan Geofisika Dalam Pengolahan, Pengemangan dan Pemanfaatan Kawasan Pulau aai dan Sekitarna, engkulu. Semirata 013 FMIPA Unila 97