SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Transkripsi

1 TRANSFORMASI GELOMBANG DAN PENGARUHNYA TERHADAP DINAMIKA PANTAI MUARA AJKWA TAHUN MUKTI TRENGGONO SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Transformasi Gelombang dan Pengaruhnya Terhadap Dinamika Pantai Muara Ajkwa Tahun adalah karya saya sendiri di bawah bimbingan Komisi Pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal dan/atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Agustus 2009 Mukti Trenggono

3 ABSTRACT MUKTI TRENGGONO. Wave Transformation and Its Effect to Coastal Dynamic of Ajkwa Estuary in Under direction of I WAYAN NURJAYA and NYOMAN METTA N. NATIH. The coast of Ajkwa estuary is a place that Ajkwa river flows into the Arafuru Sea. It is influenced by wave transformation. Based on the wave climate from wind data for the Ajkwa coast, wave transformation has been modelled by analytical and numerical, providing the needed information for potential longshore drift estimates. Furthermore the satellite remote sensing technology and GIS was used to detect and analyze the spatial changes as well as quantify the result of coastal change in Ajkwa estuary. According to its coastline orientation, different sectors of the coast present varying longshore drift patterns. Estimates have been made for the yearly-averaged wave climate as well as for each season, showing thereby the longshore drift patterns along the year. Based on the results of the potential longshore drift intensities and directions and on the shoreline outline in plan, it has been possible to identify a strongly drift dominated in the west coast than the east coast. Contrasting patterns of longshore drift between the western and eastern coast indicate a sediment surplus in the central portion (middle estuary), making sediment available for riverine transport processes, either on-or offshore. Considering long-term aspects, the longshore drift patterns are in agreement with the coastal infilling process which has mainly been driven by persistent surplus from littoral sediment drift. Key word: wave transformation, longshore drift, littoral sediment drift, Ajkwa estuary coast.

4 RINGKASAN MUKTI TRENGGONO. Transformasi Gelombang dan Pengaruhnya terhadap Dinamika Pantai Muara Ajkwa Tahun Dibimbing oleh I WAYAN NURJAYA dan NYOMAN METTA N. NATIH. Pantai muara Ajkwa, merupakan bagian dari daerah hilir aliran sungai Ajkwa yang langsung menghadap ke perairan laut Arafuru. Sungai Ajkwa mengalirkan material sedimen, baik secara alami maupun akibat aktifitas manusia berupa limbah tailing. Sebagai sungai dengan debit aliran yang besar, sungai Ajkwa seharusnya mampu mengalirkan volume air dan sedimen dari daerah atas. Namun berdasarkan kajian yang dilakukan oleh PT. Freeport Indonesia tahun 2006, material sedimen yang terbawa aliran sungai tidak sepenuhnya mengalir ke laut lepas. Pengaruh faktor hidrooseanografi terutama gelombang diduga lebih dominan dari faktor lainnya. Hasil kajian melalui citra satelit menunjukkan, bahwa akresi pantai di muara Ajkwa mengalami peningkatan yang signifikan dari tahun ke tahun. Akresi ini berpengaruh terhadap morfologi pantai bahkan terhadap sistem muara Ajkwa. Secara ekologis tingginya endapan akan berdampak terhadap komponen-komponen lingkungan di daerah muara, bahkan lebih jauh lagi dapat mencapai daerah di atasnya. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pola transformasi gelombang perairan dalam menuju pantai di muara Ajkwa menggunakan model STWave, menganalisis besar pengaruh gelombang terhadap transpor sedimen menyusur pantai di sepanjang pantai muara Ajkwa, dan melihat dinamika pantai yang terjadi berdasarkan budget sedimen secara spasial dari pengaruh gelombang melalui volume dan arah transpor sedimen menyusur pantai dengan menggunakan metode Fluks Energi. Hasil keseluruhan dari penelitian ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan masukan dalam menyusun strategi pengelolaan dan pemantauan lingkungan yang terintegrasi di perairan muara Ajkwa. Hasil analisis terhadap gelombang peramalan menunjukkan, pada musim barat dan pancaroba I, gelombang tertinggi dari arah baratdaya. Karakteristik gelombang musim timur memperlihatkan perubahan arah gelombang yang signifikan dibanding musim barat dan musim pancaroba I. Pada musim timur, gelombang maksimum berasal dari arah selatan sedangkan gelombang minimum yang tumbuh berasal dari tenggara. Kecepatan angin yang besar dari tenggara tidak berkorelasi positif terhadap ketinggian gelombang, hal ini dipengaruhi oleh panjang fetch tenggara yang masih dibawah fetch maksimum 200 km. Seperti halnya gelombang musim timur, pada musim pancaroba II gelombang maksimum berasal dari arah selatan, namun ketinggian gelombang yang sama juga tumbuh dari arah baratdaya. Fenomena ini sesuai dengan pergeseran kondisi angin yang bervariasi dari arah baratdaya seiring pergeseran musim menuju musim barat. Adanya perbedaan fetch efektif yang mempengaruhi pertumbuhan tinggi gelombang pada tiap arah angin memperlihatkan posisi perairan Ajkwa lebih terbuka terhadap angin dari selatan dan barat daya. Kecepatan merambat (C) pada keseluruhan musim berkisar dari 8,4 9,5 m/det sedangkan panjang gelombang (L) berkisar dari m. Nilai C dan L di laut dalam hanya dipengaruhi oleh

5 periode gelombang, dimana semakin besar periodenya maka kecepatan dan panjang gelombangnya juga besar. Gelombang yang merambat dari laut dalam menuju pantai mengalami perubahan bentuk yang disebabkan oleh proses transformasi seperti refraksi dan shoaling karena pengaruh perubahan kedalaman laut. Pada saat kelancipan gelombang (steepnes) mencapai batas maksimum, gelombang akan pecah dengan membentuk sudut tertentu terhadap garis pantai. Transpor sedimen terjadi setelah gelombang pecah pada kedalaman tersebut sedangkan arah transpor sedimen akan searah dengan arus menyusur pantai. Pada pantai timur, arah baratlaut arus dan transpor sedimen menyusur pantai bergerak ke kanan sedangkan arah tenggara bergerak ke kiri pantai (dari pengamat yang berdiri di pantai menghadap kearah laut). Pada pantai barat, arah timurlaut arus dan transpor sedimen menyusur pantai bergerak ke kiri sedangkan arah baratdaya bergerak ke kanan. Pergerakan arus sepanjang pantai pada musim barat dipantai barat mengarah ke timurlaut, sedangkan di pantai timur mengarah ke tenggara. Kekuatan arus musim ini paling besar dibandingkan pada musim lainnya. Selanjutnya pada musim pancaroba I, pada pantai barat arah arus berbalik menuju baratdaya, sedangkan di pantai timur arah mengarah ke tenggara. Arah sebaliknya menuju baratlaut terjadi di pantai timur pada musim timur, sedangkan pada pantai barat, berkolaborasi dengan arah arus musim pancaroba I ke arah baratdaya. Sementara pada musim pancaroba II, arah arus di pantai barat menuju ke baratlaut dan bertemu dengan aliran dari sungai Ajkwa, sedangkan pada pantai barat arus mengarah ke baratdaya seiring aliran sungai Ajkwa. Arus terbesar terjadi pada musim barat, dimana pada pantai barat terjadi pada profil P3 (0,382 m/det) ke timurlaut dan di pantai timur di profil P6 (0,139 m/det) ke tenggara. Faktor yang mempengaruhi kondisi di profil P3 dan P6 adalah kemiringan yang lebih besar dibanding profil lainnya. Volume transpor sedimen terbesar di pantai barat terjadi pada musim timur, dimana arus sepanjang pantainya ke baratdaya. Selanjutnya pada pantai timur, volume transpor sedimen terbesar terjadi pada musim barat, dengan arah transpor menuju tenggara. Faktor yang mempengaruhi transpor sedimen adalah perbedaan frekwensi dan karakteristik gelombang pecah, kemiringan pantai dan diameter sedimen. Perbandingan hasil analisis budget sedimen dan analisis citra tahun 1996, 2003 dan 2006 menunjukkan ada perbedaan pada beberapa sel. Beberapa hal yang menyebabkan adalah perbedaan faktor penghitung yang digunakan dalam kedua analisis. Pada analisis budget yang hanya memperhatikan pengaruh gelombang terhadap arus dan transpor sedimen sepanjang pantai, masukan dari aliran tidak diperhatikan. Dalam analisis citra, semua faktor yang berpengaruh terhadap akresi dan abrasi diperhitungkan, sehingga masing-masing faktor yang awalnya bekerja sendiri-sendiri dan berpengaruh kecil akan menjadi pengaruh besar setelah bekerja secara simultan dengan faktor lainnya.

6 @ Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, Tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebut sumber. a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa ijin Institut Pertanian Bogor 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa ijin Insititut Pertanian Bogor.

7 TRANSFORMASI GELOMBANG DAN PENGARUHNYA TERHADAP DINAMIKA PANTAI MUARA AJKWA TAHUN MUKTI TRENGGONO Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Kelautan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

8 Judul : Transformasi Gelombang dan Pengaruhnya Terhadap Dinamika Pantai Muara Ajkwa Tahun N a m a : Mukti Trenggono N R P : C Disetujui Komisi Pembimbing Dr.Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc. Ketua Dr.Ir. Nyoman Metta N. Natih, M.Si Anggota Diketahui, Ketua Program Studi Ilmu Kelautan Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Neviaty P. Zamani, M.Sc Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S Tanggal Ujian : 13 Agustus 2009 Tanggal Lulus :

9 Penguji Luar Komisi : Dr. Ir. Erizal, M.Agr

10 PRAKATA Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, hidayah dan karunia-nya sehingga penyusunan tesis dengan judul: Transformasi Gelombang dan Pengaruhnya Terhadap Dinamika Pantai Muara Ajkwa Tahun , dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc. dan Dr. Ir Nyoman Metta N. Natih, M.Si sebagai pembimbing Ketua dan Anggota yang telah banyak membantu memberikan masukan saran dan kritik dalam penyusunan tesis ini. 2. Ibu Dr. Ir. Neviaty P. Zamani, M.Sc sebagai Ketua Program Studi Ilmu Kelautan. 3. Bapak Dr. Ir. Erizal, M.Agr. sebagai penguji luar komisi. 4. Bapak Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S. sebagai Dekan Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. 5. Staf pengajar Program Studi Ilmu Kelautan yang telah banyak memberikan ilmu dan pengatahuan serta pengalamannya. 6. Teristimewa istriku Riyanti, kedua anakku Nadya dan Zalfaa, orang tuaku dan mertuaku tercinta, serta keluarga besarku yang telah memberikan dukungan baik moral dan spiritual, yang tak terhingga. 7. Keluarga besar PT. Freeport Indonesia. 8. Bapak Dr. Denny Nugroho ST. MSi atas bantuan fasilitas dan masukkan saran dalam pengambilan data. 9. Rekan-rekanku IKL angkatan 2006 yang telah memberikan doa dan dukungan, serta semua pihak yang telah memberi motivasi dan dukungannya selama ini. Akhir kata, penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat dan berguna dalam pengembangan ilmu khususnya bidang oseanografi. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan tesis ini. Oleh karenanya saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan.. Bogor, Agustus 2009 P e n u l i s

11 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Purbalingga pada tanggal 30 Nopember 1979 sebagai anak bungsu dari pasangan Sudamri dan Kursinah. Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Ilmu Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan UNDIP Semarang dari tahun Selama menempuh studi sarjana, penulis aktif pada organisasi HMIK, unit selam UKSA-387 UNDIP. Tahun 2006, penulis diterima di program Studi Ilmu Kelautan pada Program Pascasarjana IPB sampai sekarang. Selama ini penulis pernah terlibat dalam kegiatan Studi Analisis Mengenai Dampak Lingkungan (Amdal) Pulau-pulau Pemukiman di Gugus Pulau Panggang, Kelapa, Kelapa Dua, Harapan, Kepulauan Seribu (Asisten Peneliti Oseanografi PPSMLUI, ); Studi Penyebaran Fenol dan Merkuri di Perairan Utara Jawa Barat (BP Oil West Java) (Asisten Peneliti Oseanografi, PPSMLUI- BP Oil West Java, ); Studi Parameter Oseanografi dan Aplikasi Model Matematika di Perairan Kepulauan Karimunjawa (DUE-LIKE Dikti, 2003); Studi Kelayakan Kawasan Ekowisata Pulau Panjang, Kab. Jepara (Asisten Peneliti Oseanografi PSPLT-UNDIP, 2003); Supply of Coastal Zone Baseline Spatial Data Sets MCRMP (Sumatera Barat, Sumatera Utara, Sulawesi Selatan, Sulawesi Tenggara, Jambi, NTT, NTB) ( Asisten Peneliti Oseanografi DKP, ); Kajian Pengembangan Sumber Daya Pesisir dan Laut Pantai Nias dan Nias Selatan (Pasca Tsunami) (Asisten Peneliti Oseanografi BRR Nias- Aceh, 2006); Kajian Dampak Tailing terhadap Ekosistem Pesisir (Asisten Peneliti Hidrooseanografi PT. Freeport-Ecostar, 2007); Penyusunan Rencana Zonasi Wilayah Pesisir Kabupaten Pamekasan (Tenaga Ahli SIG DKP-PT. Ridatama Kreasindo, 2008); Inventarisasi dan Identifikasi Potensi Kapal Tenggelam Menunjang Wisata Bahari (Tenaga Ahli Oseanografi-SIG DKP-PT. Pusparaya Karsa Perdana, 2008).

12 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... PENDAHULUAN Halaman Latar Belakang... 1 Perumusan Masalah... 2 Tujuan dan Manfaat... 4 TINJAUAN PUSTAKA Angin sebagai Pembangkit Gelombang... 6 Gelombang... 6 Transformasi Gelombang... 7 Karakteristik Sedimen... 9 Debit Sungai Arus di Dekat Pantai Transpor Sedimen Pantai Pasang Surut Muara yang Didominasi Gelombang Laut Citra Satelit Penginderaan Jauh Kondisi Umum Perairan Muara Ajkwa METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Alat dan Bahan Pengambilan Data Primer Pasang surut Arus Gelombang Sedimen Batimetri Pengambilan Data Sekunder Angin Sedimen Suspensi Citra Satelit Landsat Analisis Data Arus Pasang surut Bathimetri Sedimen Angin Peramalan Gelombang Parameter Gelombang Pecah vii ix xi

13 Transformasi Gelombang Arus Menyusur Pantai Transpor Sedimen Analisis Budget Sedimen Analisis Morfologi Spit dan Garis Pantai Berdasarkan Citra HASIL DAN PEMBAHASAN Angin Profil Perairan Ajkwa Arus Pasang surut Karakteristik Gelombang Gelombang Peramalan Gelombang Pengukuran Pola Transformasi Gelombang Musim Barat Musim Pancaroba I Musim Timur Musim Pancaroba II Arus Menyusur Pantai dan Volume Transpor Sedimen Menyusur Pantai Sebaran Sedimen Analisis Budget Sedimen, Morfologi Spit di Muara dan Pantai Analisis Dinamika Garis Pantai Berdasarkan Citra KESIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 87

14 vii DAFTAR TABEL Halaman 1 Klasifikasi ukuran butir Penilaian harga kepencengan atau skewness Penilaian harga kurtosis Laju endap untuk berbagai ukuran partikel sedimen Alat dan bahan yang digunakan Persamaan parameter gelombang amplitudo kecil (CHL 2002) Frekwensi kejadian angin selama musim barat Frekwensi kejadian angin selama musim pancaroba I Frekwensi kejadian angin selama musim timur Frekwensi kejadian angin selama musim pancaroba II Data kemiringan pantai pada kedalaman referensi 3 m Hasil analisa harmonik pasut perairan estuari Ajkwa Tunggang air pasang surut untuk tipe pasang surut diurnal pada referensi MSL Panjang fetch efektif di perairan muara Ajkwa Hasil peramalan gelombang laut dalam (d= 40 m) berdasarkan angin maksimum per musim ( ) dan F eff Perbandingan karakteristik gelombang signifikan peramalan dan survey perairan Ajkwa Perubahan karakteristik gelombang musim barat pada tiap profil dari baratdaya (231,4 0 ) Perubahan karakteristik gelombang musim pancaroba I pada tiap profil dari barat (247,5 0 ) Perubahan karakteristik gelombang musim pancaroba I pada tiap profil dari barat daya (238,8 0 ) Perubahan karakteristik gelombang musim pancaroba I pada tiap profil dari selatan (196,7 0 ) Perubahan karakteristik gelombang musim pancaroba I pada tiap profil dari tenggara (147 0 ) Perubahan karakteristik gelombang musim timur pada tiap profil dari tenggara (133,0 0 ) Perubahan karakteristik gelombang musim pancaroba II pada tiap profil dari barat daya (235,9 o )... 63

15 viii 24 Perubahan karakteristik gelombang musim pancaroba II pada tiap profil dari selatan (202,1 o ) Perubahan karakteristik gelombang musim pancaroba II pada tiap profil dari tenggara (114,1 0 ) a) Nilai parameter gelombang pecah, kecepatan arus dan volume transpor sedimen menyusur pantai pada profil b) Nilai parameter gelombang pecah, kecepatan arus dan volume transpor sedimen menyusur pantai pada profil Bentuk butir sedimen tiap stasiun Hasil analisis budget sedimen berdasarkan transpor sedimen menyusur pantai setiap sel pantai selama tahun Pertambahan akresi perairan muara Ajkwa Tabel 30 Perubahan sel pantai hasil perhitungan berdasarkan budget sedimen dan analisis citra... 79

16 ix DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Diagram alir penelitian Diagram segitiga campuran lumpur, pasir, dan kerikil Peta lokasi penelitian Peta Fetch Efektif perairan muara Ajkwa Diagram alir koreksi kecepatan angin Rasio koreksi angin pada ketinggian 10 m Rasio durasi kecepatan angin (U t ) pada kecepatan 1 jam (U 3600 ) Perbandingan/rasio (R L ) kecepatan angin di atas laut (U W ) dengan angin di darat (U L ) Skematik grid dalam STWave Windrose musim barat Windrose musim pancaroba I Windrose musim timur Windrose musim pancaroba II Kondisi batimetri perairan Ajkwa Scatter plot arus di kedalaman 12 m perairan offshore Ajkwa Grafik hubungan kecepatan arus dan elevasi pasut di perairan offshore Ajkwa Grafik pasut perairan muara Ajkwa Grafik gelombang hasil peramalan tanggal September Grafik hubungan tinggi gelombang dan pasut di perairan Offshore Ajkwa Hubungan gelombang peramalan dengan survey Kontur puncak gelombang maksimum dan arah penjalaran dari baratdaya (231,4 o ) Kontur puncak gelombang maksimum dan arah penjalaran dari barat (247,5 o ) Kontur puncak gelombang maksimum dan arah penjalaran dari barat daya (238,8 o ) Kontur puncak gelombang maksimum dan arah penjalaran dari selatan (196,7 o ) Kontur puncak gelombang maksimum dan arah penjalaran dari

17 x tenggara (147 o ) Kontur puncak gelombang maksimum dan arah penjalaran dari tenggara (133,0 o ) Kontur puncak gelombang maksimum dan arah penjalaran dari barat daya (235,9 o ) Kontur puncak gelombang maksimum dan arah penjalaran dari selatan (202,1 o ) Kontur puncak gelombang maksimum dan arah penjalaran dari tenggara (114,1 o ) Garis pecah gelombang berdasarkan analisis citra Arah pergerakan arus dan transpor sedimen tiap musim per profil a) Grafik kandungan sedimen tersuspensi di perairan muara Ajkwa.. 71 b) Grafik total produksi tailing PT Freeport Persentase sebaran ukuran butir Hasil analisis model budget sedimen berdasarkan transpor sedimen menyusur pantai setiap sel pantai selama tahun Kondisi pasang surut perekaman citra Sebaran spasial lokasi pertambahan akresi di perairan Ajkwa berdasarkan analisis citra satelit Landsat: a) akresi tahun b) akresi tahun c) akresi tahun Perubahan garis pantai antara tahun 1996, 2003 dan

18 xi DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Analisis frekwensi kejadian angin maksimum selama 15 tahun Data pasut lengkap pengamatan Konversi data angin Hubungan antara faktor tegangan angin dan panjang fetch Hasil pengukuran gelombang perairan Ajkwa tanggal September Hasil analisis empiris parameter gelombang pecah perbulan selama tahun di pantai barat Hasil analisis empiris parameter gelombang pecah perbulan selama tahun di pantai timur Persentase sebaran butir sedimen tiap stasiun

19 PENDAHULUAN Latar Belakang Daerah muara merupakan daerah yang unik karena di kawasan ini terjadi interaksi antara daratan dan lautan. Bentuk interaksi ini berupa inflow (masukan) dari laut melalui dinamika air laut seperti arus, gelombang dan pasang surut dan sebaliknya outflow (keluaran) berbagai material termasuk sedimen dari daratan melalui sistem aliran sungai. Keterkaitan fenomena yang terjadi di daratan dan lautan memberikan pengaruh yang cukup besar untuk daerah muara sungai dan pantai sekitarnya (Pethick, 1989). Pantai muara Ajkwa, merupakan bagian dari daerah hilir aliran sungai Ajkwa yang mengalirkan material sedimen, baik secara alami maupun akibat aktifitas manusia berupa limbah tailing. Pada saat sedimen tersuspensi dari tailing masuk ke badan sungai dan mengalir ke muara, maka terjadi proses percampuran dengan sedimen tersuspensi badan air laut. Dinamika perairan laut berpengaruh dalam proses percampuran ini. Akresi yang terbentuk di daerah muara dan pantai merupakan indikator yang menunjukkan dinamisnya interaksi antara sedimen dan faktor-faktor hidrooseanografi. Gelombang besar yang terjadi pada daerah pantai dapat menimbulkan transpor sedimen baik tegak lurus maupun sejajar pantai. Volume transpor sedimen tergantung pada karakteristik gelombang dan ketersediaan sedimen. Semakin besar gelombang dan semakin besar angkutan sedimen, maka semakin banyak sedimen yang mengendap di pantai. Muara Ajkwa merupakan sistem sungai yang langsung menghadap ke perairan lepas, laut Arafuru. Dengan debit aliran yang besar, sungai Ajkwa seharusnya mampu mengalirkan volume air dan sedimen dari daerah atas. Namun berdasarkan kajian yang dilakukan oleh PT. Freeport Indonesia, material sedimen yang terbawa aliran sungai tidak sepenuhnya mengalir ke laut lepas. Pengaruh faktor hidrooseanografi terutama gelombang diduga lebih dominan dari faktor lainnya. Hasil kajian melalui citra satelit menunjukkan, bahwa akresi pantai di muara Ajkwa mengalami peningkatan yang signifikan dari tahun ke tahun (PTFI, 2006). Akresi ini berpengaruh terhadap morfologi pantai bahkan terhadap sistem muara Ajkwa. Secara ekologis tingginya endapan akan berdampak terhadap

20 2 komponen-komponen lingkungan di daerah muara, bahkan lebih jauh lagi dapat mencapai daerah di atasnya. Sangat diperlukan Kajian yang mendalam mengenai interaksi sedimen dan faktor hidrooseanografi terutama gelombang untuk menentukan penanggulangan dampak negatif terhadap lingkungan sekitar. Perumusan Masalah Pola hidrodinamika pantai disekitar muara bergantung pada bentuk, karakteristik dan faktor dominan yang mempengaruhi morfologi muara itu sendiri. Faktor-faktor tersebut adalah gelombang, debit sungai, dan pasang surut (Yuwono, 1994; Triatmodjo, 1999). Ketiga faktor tersebut bekerja secara simultan, namun biasanya salah satu dari ketiga faktor mempunyai pengaruh lebih dominan dari yang lainnya. Gelombang memberikan pengaruh lebih dominan pada muara kecil yang berada di laut terbuka. Sebaliknya, muara yang besar di laut tenang akan didominasi oleh debit sungai. Gelombang yang datang menuju pantai dapat menimbulkan arus pantai yang berpengaruh terhadap proses dinamika di pantai. Pola arus pantai disekitar muara ditentukan terutama oleh besarnya sudut yang dibentuk antara gelombang datang dengan garis pantai. Dyer (1986) menyatakan bahwa modifikasi bentuk pantai di sekitar muara merupakan fungsi dari pengaruh arus sepanjang pantai yang menghasilkan morfologi spit di depan muara. Lebih lanjut mengenai arus sepanjang pantai dapat ditimbulkan oleh gelombang pecah dengan membentuk sudut terhadap garis pantai (Triatmodjo, 1999). Gelombang yang merambat dari perairan dalam menuju ke perairan dangkal akan mengalami perubahan perilaku gelombang (transformasi) dari sifat dan parameter gelombang seperti proses refraksi, shoaling, refleksi maupun difraksi akibat pengaruh karakteristik dan bentuk pantai. Pantai selalu menyesuaikan bentuk profilnya sedemikian rupa, sehingga mampu mereduksi energi gelombang yang datang. Akumulasi sedimen di pantai dapat menyerap dan memantulkan atau kombinasi dari keduanya secara bersama-sama terhadap energi yang berasal dari gelombang. Apabila seluruh energi gelombang terserap maka pantai dalam kondisi seimbang. Sebaliknya pantai dalam kondisi tidak seimbang apabila

21 3 muncul proses abrasi dan akresi yang selanjutnya menyebabkan perubahan garis pantai. Proses keseimbangan pantai dimaksud dapat disebabkan oleh daya tahan material penyusun pantai dilampaui oleh kekuatan eksternal yang ditimbulkan oleh pengaruh hidrodinamika, maupun ada atau tidak gangguan terhadap keseimbangan pasokan sedimen yang masuk ke arah pantai dan kemampuan angkutan sedimen pada suatu bagian pantai. Berdasarkan uraian di atas maka dalam penelitian ini akan dijawab: 1. Bagaimana pola transformasi gelombang dari perairan dalam menuju perairan muara Ajkwa? 2. Bagaimana pengaruh gelombang terhadap arus transpor sedimen sejajar/menyusur pantai di sepanjang pantai muara Ajkwa? 3. Bagaimana dinamika pantai yang terjadi berdasarkan budget sedimen dari pengaruh gelombang melalui volume dan arah transpor sedimen menyusur pantai dengan menggunakan metode Fluks Energi. Pemahaman mengenai proses-proses di pantai yang mengendalikan angkutan sedimen dan perubahan morfologi pantai memerlukan strategi. Penelitian ini adalah bagian dari strategi tersebut, dimana dalam penelitian ini mencoba menghubungkan dua teknik, yaitu model analitik dan model numerik. Untuk menunjang kedua teknik ini, digunakan juga penginderaan jauh. Model analitis hanya dapat menyelesaikan beberapa persamaan tertentu saja sehingga sangat ideal digunakan untuk sistem dengan karakteristik linear. Model numeris dapat menyelesaikan baik permasalahan linear maupun nonlinear. Metode numeris dapat menyelesaikan perumusan kompleks dengan kemudahan perhitungan. Kecepatan arus menyusur pantai sekitar muara menggunakan metode analitik yang dikembangkan oleh coastal engineering research center (CERC) (1984) dan coastal hydraulic laboratory (CHL) (2002). Transpor sedimen sepanjang pantai menggunakan metode Fluks Energi (CHL 2002) yang hanya memperhitungkan pengaruh parameter gelombang pecah dan kemiringan pantai. Pola transformasi gelombang diselesaikan dengan menggunakan model STWave. Model ini berbasis pada persamaan mild slope, yang diselesaikan secara

22 4 numerik dengan menggambarkan transformasi lengkap dari gelombang amplitudo kecil yang meliputi fenomena refraksi dan difraksi. Tujuan dan Manfaat Tujuan penelitian ini adalah menganalisis pola transformasi gelombang perairan dalam menuju pantai di muara Ajkwa menggunakan model STWave, menganalisis besar pengaruh gelombang terhadap transpor sedimen menyusur pantai di sepanjang pantai muara Ajkwa, dan melihat dinamika pantai yang terjadi berdasarkan budget sedimen secara spasial dari pengaruh gelombang melalui volume dan arah transpor sedimen menyusur pantai dengan menggunakan metode Fluks Energi. Selanjutnya hasil analisa ini bisa digunakan setidaknya sebagai masukan dalam upaya pengelolaan dan pengembangan daerah pantai di muara Sungai. Hasil keseluruhan dari penelitian ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan masukan dalam menyusun strategi pengelolaan dan pemantauan lingkungan yang terintegrasi di perairan muara Ajkwa.

23 Pasut MSL Pendekatan Model Analitik Data primer Batimetri Sedimen Koreksi kedalaman Arus P E N E L I T I A N Survey Lapangan Pendekatan Model Data sekunder Gelombang Angin Citra Landsat Peta RBI, Batimetri Grid model Metode SMB Akresi/Abrasi Tidak Model Gelombang STWAVE Verifikasi gelombang Gelombang ramalan Sedimen Budget Ya Arus pantai Transpor sedimen Pendekatan Model Numerik Parameter gelombang (T, H, Arah) : Batas Pendekatan Model Analitik-Numerik Gambar 1 Diagram alir penelitian 5

24 TINJAUAN PUSTAKA Angin sebagai Pembangkit Gelombang Angin merupakan massa udara yang bergerak (Lakitan, 2002). Angin dapat bergerak secara horisontal maupun secara vertikal dengan kecepatan yang bervariasi dan berfluktuasi secara dinamis. Faktor pendorong bergeraknya massa udara adalah adanya perbedaan tekanan udara antara satu tempat dengan tempat yang lain. Arah tiupan angin dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah, hal ini terjadi jika tidak ada gaya lain yang mempengaruhi. Adanya perputaran bumi berpengaruh terhadap arah pergerakan angin ini yang dikenal dengan pengaruh Coriolis (Coriolis Effect). Menurut Davis (1991), ada tiga faktor penentu karakteristik gelombang yang dibangkitkan oleh angin yaitu:(1) lama angin bertiup atau durasi angin, (2) kecepatan angin dan (3) fetch (jarak yang ditempuh oleh angin dari arah pembangkit gelombang atau daerah pembangkitan gelombang). Semakin lama angin bertiup, semakin besar jumlah energi yang dihasilkan dalam pembangkitan gelombang. Demikian halnya dengan fetch, gelombang yang bergerak keluar dari daerah pembangkitan gelombang hanya memperoleh sedikit tambahan energi. Faktor lain yang turut mempengaruhi karakteristik gelombang adalah lebar fetch, kedalaman perairan, kekasaran dasar, stabilitas atmosfer dan sebagainya (Yuwono, 1994). Gelombang Gelombang timbul akibat adanya gaya-gaya alam yang bekerja di laut seperti tekanan atau tegangan dari atmosfir (angin), gempa bumi, gaya gravitasi bumi dan benda-benda angkasa (bulan dan matahari), gaya coriolis (akibat rotasi bumi), dan tegangan permukaan (Sorensen 1991; Komar 1998). Bascom (1959) dalam Bird (1984) menambahkan bahwa gelombang adalah gerakan berombak dari permukaan air yang dihasilkan oleh tiupan angin yang bergerak di atasnya. Pergerakan gelombang yang mendekati pantai akan mengalami pembiasan (reflection) dan akan memusat (convergence) jika mendekati semenanjung dan mengalami penyebaran (divergence ) jika mendekati cekungan. (Triatmodjo, 1999; CERC, 1984; CHL, 2002). Keadaan gelombang sangat dipengaruhi oleh

25 7 keadaan topografi dari dasar laut, yaitu keadaan dasar, kelengkungan garis pantai dan tonjolan dasar laut. Ippen (1966); Triatmodjo (1999); CHL (2002), mengklasifikasikan gelombang pada kedalaman relatif berdasarkan perbandingan antara kedalaman air (d) dan panjang gelombang L (d/l) sebagai berikut : 1. Gelombang laut dangkal, jika d / L 1/20 2. Gelombang laut transisi, jika 1/20 < d / L <1/2 3. Gelombang laut dalam, jika d / L 1/2 Klasifikasi berdasarkan kedalaman relatif dimaksudkan untuk menyederhanakan rumus-rumus gelombang. Transformasi Gelombang Gelombang akan pecah apabila tinggi gelombang telah mencapai titik batas tertentu yang berhubungan dengan panjang gelombang dan kedalaman air (CERC, 1984; Horikawa, 1988; Triatmodjo, 1999). Daerah dengan kedalaman air lebih besar dari setengah panjang gelombang, gelombangnya menjalar tanpa dipengaruhi oleh dasar laut. Pada daerah transisi dan dangkal, penjalaran gelombang dipengaruhi oleh kedalaman perairan. Sedangkan difraksi gelombang dapat terjadi apabila tinggi gelombang di suatu titik pada garis didekatnya yang mengakibatkan perpindahan energi sepanjang puncak gelombang ke arah tinggi gelombang yang lebih kecil. Gelombang pecah berbeda bentuknya, pada prinsipnya tergantung pada tinggi dan periode gelombang serta perubahan kemiringan laut. Bentuk gelombang pecah diklasifikasikan menjadi empat kategori (Iversen, 1952; Hayami, 1958; Wiegel, 1964; Galvin, 1968, 1972) dalam Horikawa (1988), yaitu spilling, plunging, surging dan collapsing. Triatmodjo (1999) menyatakan bahwa gelombang pecah dipengaruhi oleh kemiringan, yaitu perbandingan antara tinggi dan panjang gelombang. Di laut dalam kemiringan gelombang maksimum, sedangkan gelombang mulai tidak stabil.

26 8 Posisi dengan kemiringan tersebut, kecepatan partikel di puncak gelombang sama dengan kecepatan rambat gelombang. Kemiringan yang lebih tajam dari batas maksimum menyebabkan kecepatan partikel di puncak gelombang lebih besar dari kecepatan rambat gelombang, sehingga terjadi ketidakstabilan. Pergerakan gelombang menuju laut dangkal tergantung dari kedalaman relatif d/l dan kemiringan laut m. Gelombang dari laut dalam bergerak menuju pantai bertambah kemiringannya sampai tidak stabil dan pecah pada kedalaman tertentu, disebut kedalaman gelombang pecah (d b ) Munk (1949) dalam Triatmodjo (1999). Pada pertumbuhan gelombang laut dikenal beberapa istilah seperti : 1. Fully developed seas, kondisi di mana tinggi gelombang mencapai harga maksimum (terjadi jika fetch cukup panjang). 2. Fully limited-condition, pertumbuhan gelombang dibatasi oleh fetch. Dalam hal ini panjang fetch (panjang daerah pembangkit angin) dapat dibatasi oleh garis pantai atau dimensi ruang dari medan angin 3. Duration limited-condition, pertumbuhan gelombang dibatasi oleh lamanya waktu dari tiupan angin 4. Sea waves, gelombang yang tumbuh di daerah medan angin. Kondisi gelombang di sini adalah curam yaitu panjang gelombang berkisar antara 10 sampai 20 kali lebih tinggi gelombang 5. Swell waves (swell), gelombang yang tumbuh (menjalar) di luar medan angin. Kondisi gelombang di sini adalah landai yaitu panjang gelombang berkisar antara 30 sampai 500 kali tinggi gelombang, (Ningsih 2000). Pada umumnya bentuk gelombang di alam adalah sangat rumit dan sulit digambarkan secara matematis (Triatmodjo, 1999; CHL, 2002). Kerumitan tersebut akibat perambatan yang tidak linier, tiga dimensi dan mempunyai bentuk yang acak (suatu deret gelombang mempunyai tinggi dan periode berbeda). Beberapa teori yang ada hanya menggambarkan bentuk gelombang yang sederhana dan merupakan pendekatan gelombang alam. Ada beberapa teori dengan berbagai kerumitan dan ketelitian untuk menggambarkan gelombang di alam, diantaranya adalah teori Airy, Stokes, Gerstner, Mich, Knoidal, dan teori gelombang tunggal (solitari wave). Teori gelombang Airy merupakan gelombang

27 9 amplitudo kecil, sedang teori yang lain adalah gelombang amplitudo terbatas (finite amplitude waves). Pengembangan pemahaman gelombang yang lebih lanjut adalah menentukan spektrum gelombang, yang menyatakan permukaan laut nyata sebagai superposisi dari sejumlah besar gelombang yang menjalar dengan periode, amplitudo, dan arah yang berbeda-beda (Bowden, 1983 dalam Massel, 1994). Bila distribusi energi gelombang hanya tergantung pada frekwensi, maka distribusi energi tersebut dinamakan spektrum searah atau spektrum frekwensi. Spektrum ini dikemukakan berdasarkan pada pengamatan gelombang laut. Spektrum gelombang laut kadang-kadang memiliki pola yang sangat rumit dimana terlihat spektrum frekwensi yang memliki puncak lebih dari satu. Bentuk spektrum ini merupakan respon dari sejumlah mekanisme. Salah satunya adalah superposisi beberapa sistem gelombang yang mendekati titik pengamatan. Spektrum yang umum dikenal antara lain spektrum Pierson-Moskowitz (1964), spektrum Bretschneider (1959), spektrum Goda (1985), dan spektrum JONSWAP (1973). Karakteristik Sedimen Berdasarkan sumbernya, Barnes (1969) membagi jenis sedimen, yakni sedimen dari limpasan sungai yang jenisnya banyak mempengaruhi pembentukan morfologi pantai di sekitar muara sungai (disebut sedimen of inlets) dan sedimen dari darat yang terangkut ke laut oleh angin dan drainase atau penguraian sisa-sisa organisme (disebut pyroclastic sediment). Seibold dan Berger (1993) menyatakan bahwa terdapat tiga jenis utama sedimen, yaitu sedimen yang memasuki perairan laut dalam bentuk partikel, tersebar dan kemudian mengendap di dasar laut atau disebut lithogenous, sedimen yang berasal dari presipitasi langsung dari cairan atau hydrogenous dan sedimen yang berasal dari organisme yang lazim disebut biogenous. Parker dan Mehta (1982) dalam Kennedy (1982) menyatakan bahwa suspensi yang bergerak (mobile), mengendap atau mengumpul menjadi lumpur diam, kemudian sebagian dapat teraduk dan kembali ke suspensi bergerak dan sebagian lagi mengalami konsolidasi atau pemadatan menjadi sedimen lumpur

28 10 selanjutnya sebagian dapat tererosi lagi menjadi suspensi yang bergerak atau mobile suspensi. Sedangkan menurut Wentworth (1922) dalam Dyer (1986) mengklasifikasikan sedimen berdasarkan ukuran butir penyusun fraksi sedimen yaitu kelompok lempung (clay), lanau (silt), pasir (sand), kerikil (cobble), koral (pebble), dan batu (boulder). Tabel 1 Klasifikasi ukuran butir Kelas Ukuran Butir Diameter Butir ø (phi) φ 2 (mm) Boulder < -8 > 256 Cobble -6 s.d Pebble -2 s.d Granule -1 s.d Very Coarse Sand 0 s.d Coarse Sand 1 s.d Medium Sand 2 s.d Fine Sand 3 s.d Very Fine Sand 4 s.d Silt 8 s.d Clay > 8 < Sumber: Wentworth (1922) dalam Dyer (1986) Dalam distribusinya di perairan, berbagai jenis sedimen mengalami percampuran seiring dinamika perairan, sehingga membutuhkan metode penamaan yang mendeskripsikan percampuran ini. Penamaan sampel sedimen tersebut menggunakan sistem grafik trianguler seperti pada gambar di bawah. Gambar 2 Diagram segitiga campuran lumpur, pasir, dan kerikil. (Sumber : Buchanan, 1984 dalam Holme dan Mc Intyre, 1984)

29 11 Krumbein (1934) dalam Dyer (1986) mengembangkan skala Wentworth dengan menggunakan unit phi (φ). Hal ini dimaksudkan untuk mempermudah pengklasifikasian jika suatu sampel sedimen mengandung partikel yang berukuran kecil dalam jumlah yang besar. Skala phi didasarkan pada logaritma negatif berbasis dua dengan bentuk konversi φ = log 2 d, simbol d merupakan diameter partikel dalam unit mm dan tanda negatif digunakan agar partikel dengan diameter <1 mm memiliki nilai phi yang positif. Untuk mengkonversi unit phi menjadi milimeter (mm) digunakan φ D = 2, (CHL, 2002). Ukuran suatu partikel mencerminkan (1) keberadaan partikel dari jenis yang berbeda, (2) daya tahan (resistensi) partikel terhadap proses pelapukan (weathering). erosi atau abrasi dan (3) proses pengangkutan dan pengendapan material, misalnya kemampuan angin atau air untuk memindahkan partikel (Friedman and Sanders 1978). Selanjutnya Gross (1993) menjelaskan bahwa ukuran partikel sangat penting dalam menentukan tingkat pengangkutan sedimen dari ukuran tertentu dan tempat sedimen tersebut terakumulasi di laut. Ukuran butir median D 50 adalah yang paling banyak digunakan untuk ukuran butir pasir. Untuk mengukur derajat penyebaran ukuran butir terhadap nilai rerata sering digunakan koefisien S 0 yang merupakan hubungan antara D 75 dan D 25. kisaran nilai S 0 akan memberikan interpretasi, bahwa ukuran butir pasir seragam (1,0 S 0 1,5), penyebaran ukuran butir pasir sedang (1,5 S 0 2,0), gradasi ukuran pasir sangat bervariasi (2,0 S 0 ). Parameter penting lain dalam mekanisme transpor sedimen adalah kecepatan endap butir sedimen, terutama untuk sedimen suspensi. Untuk sedimen non kohesif, seperti pasir, kecepatan endap dapat dihitung dengan rumus Stokes yang bergantung pada rapat massa sedimen dan air, viskositas air, dimensi dan bentuk partikel sedimen. Untuk sedimen non kohesif, kecepatan endap dipengaruhi oleh banyak faktor seperti konsentrasi sedimen suspensi, salinitas dan diameter partikel. Konsentrasi suspensi adalah parameter paling penting dalam proses flokulasi, yang berarti juga pada kecepatan endap. Interpretasi berlangsungnya proses akresi dapat menggunakan analisis distribusi ukuran butir, dimana penyebaran ukuran butir sedimen mencerminkan

30 12 kondisi lingkungan pengendapan, yaitu proses yang berperan dan besarnya energi pengendapan tersebut. Adapun parameter statistik yang sering digunakan adalah mean grain size, skewness dan kurtosis (Folk 1974; Dyer, 1986). 1. Rata-rata (Mean) Mean merupakan nilai statistik rata-rata dari ukuran butir. Pickard (1990) menyatakan bahwa mean akan memperhatikan energi yang disebabkan oleh air atau angin dalam mentranspor sedimen, disamping itu penyebaran frekwensi besar butir akan sensitif terhadap proses lingkungan pengendapan. 2. Kepencengan (Skewness) Kepencengan atau skewness adalah penyimpangan distribusi ukuran butir terhadap distribusi normalnya. Distribusi normal adalah suatu distribusi ukuran butir dimana pada bagian tengah dari populasi mempunyai jumlah butiran yang paling banyak, dan butiran yang lebih halus tersebar di sisi kanan dan sisi kiri dari grafik dalam jumlah yang sama. Apabila ukuran butir terdistribusi secara normal maka kepencengannya bernilai nol. Apabila dalam suatu distribusi ukuran butir kelebihan partikel halus, maka kepencengannya bernilai positif. Sebaliknya bila kelebihan partikel kasar kepencengannya bernilai negatif. Dengan demikian skewness dapat digunakan untuk mengetahui dinamika akresi. Tabel 2 Penilaian harga kepencengan atau skewness Harga kepencengan >0,30 +0, ,10 +0,10-0,10-0,10-0,30 < -0,30 Sumber : Folk dan Ward dalam David (1977) Tingkat kepencengan Menceng sangat halus Menceng halus Menceng simetris Menceng kasar Menceng sangat kasar 3. Kurtosis Kurtosis ini dapat dihitung melalui grafik kurtosis serta menggambarkan hubungan antara sortasi bagian tengah kurva dengan bagian bawah kurva.

31 13 Tabel 3 Penilaian harga kurtosis Keterangan : Leptokurtic = < 0,67 0,67 0,90 0,90 1,11 1,11 1,50 1,50 3,00 > 3,00 Tingkat kurtosis Harga kurtosis Very platykurtic Platykurtic Mesokurtic Leptokurtic Very leptokurtic Extremely leptokurtic Sumber : Folk dan Ward dalam David (1977). Kurva yang bentuk puncaknya lebih runcing daripada mesokurtic. Nilai kurtosisnya > 3. Mesokurtic = Kurva normal. Nilai kurtosisnya sama dengan 3. Platykurtic = Kurva yang bentuk puncaknya lebih datar daripada mesokurtic. Nilai kurtosisnya < 3. Debit Sungai Fenomena yang terjadi di perairan pantai yang langsung berhubungan dengan sungai, sangat dipengaruhi oleh debit sungai yang dapat menimbulkan terbentuknya perbedaan (gradien) densitas. Interaksi air tawar dan air asin menentukan sirkulasi air dan proses percampuran yang diakibatkan oleh perbedaan densitas antara dua jenis air. Debit Sungai merupakan volume air yang mengalir pada suatu penampang melintang pada titik tertentu persatuan waktu, umumnya dinyatakan dalam meter kubik per detik (Sosrodarsono dan Takeda, 1993). Debit air sungai dipengaruhi oleh sifat curah hujan yang meliputi intensitas curah hujan, lama kejadian, frekwensi kejadian dan tinggi hujan. Pengukuran debit sungai selama satu tahun ditentukan berdasarkan debit limpasan dan luas DAS. Sungai sebagai salah satu media transpor sedimen mempunyai karakteristik dalam membawa sedimen tersebut. Volume sedimen yang terbawa aliran sungai bergantung pada kecepatan aliran sungai, debit aliran perubahan musim serta aktifitas manusia di daerah aliran sungai. Arus di Dekat Pantai Triatmodjo (1999) mengatakan bahwa daerah pantai yang menjadi lintasan gelombang di pantai adalah offshore zone, surf zone dan swash zone. Daerah offshore zone, gelombang menimbulkan gerak orbit partikel air. Orbit lintasan

32 14 partikel tidak tertutup sehingga menimbulkan transpor massa air. Daerah surf zone (daerah antara gelombang pecah dan garis pantai) ditandai dengan gelombang pecah dan penjalaran gelombang setelah pecah ke arah pantai. Setelah pecah gelombang melintasi surf zone menuju pantai. Daerah swash zone, gelombang yang sampai di garis pantai menyebabkan massa air bergerak ke atas dan kemudian turun kembali ke permukaan pantai dan menyebabkan terjadinya arus. Arus yang terjadi di daerah tersebut sangat tergantung pada arah datang gelombang (CERC, 1984). Triatmodjo (1999) menyebutkan bahwa apabila garis puncak gelombang sejajar dengan garis pantai (sudut datang gelombang pecah tegak lurus garis pantai) maka akan terjadi arus dominan di pantai berupa sirkulasi sel dengan rip current, apabila gelombang pecah membentuk sudut terhadap garis pantai akan menimbulkan arus sejajar pantai di sepanjang pantai (longshore current). Rip current terjadi pada tempat dimana tinggi gelombang pecah adalah kecil. Arus sepanjang pantai yang ditimbulkan oleh gelombang pecah (Hb) dengan membentuk sudut terhadap garis pantai (α b ) dibangkitkan oleh momentum yang dibawa oleh gelombang. Sorensen (1991) menambahkan bahwa berbagai arus di perairan pantai dapat disebabkan oleh angin, aliran dari sungai atau oleh pasang surut, tetapi kebanyakan arus perairan pantai merupakan aliran menyusur pantai. Menurut King (1963) dalam Schwartz (1982), refraksi gelombang merupakan salah satu penyebab timbulnya arus di perairan pantai. Hal ini dapat ditunjukkan bahwa zona bergelombang tinggi akan bergantian dengan zona gelombang rendah, terutama pada relief lepas pantai yang lebih kompleks dan garis pantai berlekuk serta gelombang datang memiliki puncak yang panjang. Apabila garis puncak gelombang sejajar dengan garis pantai, maka akan terjadi arus dominan di pantai berupa sirkulasi sel dengan rip current yang menuju ke laut. Kejadian ekstrim lainnya terjadi apabila gelombang pecah dengan membentuk sudut terhadap garis pantai (α b > 5 o ), dapat menimbulkan arus sejajar pantai di sepanjang pantai. Kombinasi dari kedua kondisi tersebut biasanya terjadi di lapangan.

33 15 Transpor Sedimen Pantai Proses input sedimen merupakan akibat proses-proses baik yang dilakukan manusia maupun alami. Sedimen yang masuk dapat berasal dari angkutan sejajar pantai, angkutan sedimen dari sungai, erosi tebing (sea-cliff erosion), angkutan sedimen ke pantai (on shore transport), endapan biogenus, angkutan angin (wind transport), endapan hidrogenus (hydrogenous deposition). Sebaliknya sedimen keluar dapat terjadi akibat angkutan sejajar pantai, angkutan ke lepas pantai (offshore transport), angkutan angin, pelarutan dan abrasi dan penambangan pasir (sand mining) (Dirjen P3K DKP, 2004). Proses dinamika pantai dan sistem fisik perairan pantai adalah angkutan sedimen litoral yang didefinisikan sebagai pergerakan sedimen pada zona perairan pantai oleh gelombang dan arus. Transpor sedimen pada perairan pantai dapat diklasifikasikan menjadi transpor menuju dan meninggalkan pantai (onshoreoffshore transport) dan transpor sepanjang pantai (longshore transport). Transpor menuju dan meninggalkan pantai mempunyai arah rata-rata tegak-lurus garis pantai, sedang transpor sepanjang pantai mempunyai arah rata-rata sejajar pantai (CHL, 2002). Transpor sedimen sepanjang pantai merupakan gerakan sedimen di daerah pantai yang disebabkan oleh gelombang dan arus yang dibangkitkan. Transpor sedimen ini terjadi pada gelombang pecah dan garis pantai sehingga berpengaruh terhadap perubahan garis pantai akibat sedimen yang dibawanya (Komar, 1998; Horikawa, 1988). Angkutan sedimen di pantai terjadi dalam dua bentuk yaitu angkutan dasar (bedload) yang merupakan pergerakan butiran material secara menggelinding (sliding) melalui dasar sebagai akibat pergerakan air di atasnya, dan suspended load transport jika pergerakan butiran dilakukan oleh arus setelah butiran tersebut terangkat dari dasar oleh proses turbulen. Kedua bentuk angkutan sedimen di atas biasanya terjadi pada waktu yang bersamaan tetapi sulit ditentukan tempat berakhirnya angkutan dasar dan permulaan dari angkutan suspensi (van Rijn, 1993; Allen, 1985). Selanjutnya Heinemann (1999) menjelaskan bahwa angkutan sedimen kohesif sering diistilahkan dengan suspended load transport karena

34 16 kebanyakan sifatnya yang melayang dalam kolom air, sementara angkutan sedimen non-kohesif disebut bed load transport. Transpor sedimen banyak menimbulkan perubahan dasar perairan seperti pendangkalan muara sungai, erosi pantai, perubahan garis pantai dan sebagainya (Yuwono, 1982; CERC, 1984; Triatmodjo, 1999). Perubahan dasar perairan biasanya merupakan permasalahan, terutama pada daerah semi tertutup seperti muara dan pelabuhan, sehingga prediksinya sangat diperlukan dalam perencanaan ataupun penentuan metode pendangkalan. Ada beberapa cara yang biasanya digunakan (Sorensen, 1991; Triatmodjo, 1999; CHL 2002) antara lain: a. Melakukan pengukuran debit sedimen pada setiap titik yang ditinjau, sehingga dapat di ketahui besar transpor sedimen. b. Menggunakan peta atau foto udara atau pengukuran yang menunjukkan perubahan elevasi dasar perairan tertentu. c. Rumus empiris yang didasarkan pada kondisi gelombang dan sedimen pada daerah yang di tinjau. Berbagai persamaan yang menjelaskan kondisi suspensi pada kolom air tidak lepas hubungannya dengan nilai tekanan dasar serta kecepatan shear (u * ) dari profil arus vertikal, sedangkan kecepatan geser (shear) digambarkan pada profil arus secara vertikal dalam determinasi lapisan batas dan pengadukan massa air. Pada daerah pantai kecepatan geser umumnya diakibatkan oleh aktifitas gelombang dengan amplitudo tinggi dan kecepatan geser maksimum terjadi pada daerah pecahnya gelombang (Dake, 1985). Di laut dalam, gerak partikel air oleh gelombang jarang mencapai dasar laut. Sedangkan di laut dangkal, partikel air di dekat dasar bergerak maju dan mundur secara periodik. Kecepatan partikel air di dekat dasar naik dengan bertambahnya tinggi gelombang dan berkurang dengan kedalaman, (Triatmodjo, 1999). Menurut Wibisono (2005) transpor partikel sedimen di dalam kolom air laut sangat ditentukan oleh sifat-sifat fisika baik dari partikelnya maupun dari kolom air-lautnya. Transpor ke arah vertikal ke bawah yang mempunyai implikasi kecepatan endap/ laju endap sangat tergantung dari besar butir partikel yang diendapkan.

35 17 Berdasarkan hukum stokes, maka diperoleh angka laju endap untuk beberapa jenis ukuran partikel sebagai berikut: Tabel 4 Laju endap untuk berbagai ukuran partikel sedimen Jenis partikel Ukuran (mikron) Laju endap (cm/detik) Pasir (sand) 100 2,5 Lanau (silt) 10 0,025 Lempung (clay) 1 0,0025 Pasang Surut Pasang surut merupakan satu fenomena alam yang terjadi diwilayah lautan secara periodik. Pasang surut merupakan gelombang air dangkal (shallow water wave) yang digerakkan oleh gaya gravitasi akibat posisi bulan dan matahari yang bervariasi terhadap lautan (Heinemann, 1999). Penurunan kedalaman selama perambatan gelombang pasang surut akan menaikkan amplitudo gelombang tersebut. Kekasaran dasar yang akan mereduksi energi akan berpengaruh pula pada amplitudo gelombang. Akibatnya pada daerah dangkal gelombang pasang surut akan berjalan lebih lambat dibanding di laut lepas dengan amplitudo yang lebih besar. Reaksi yang diberikan oleh perairan dangkal terhadap gaya gravitasi menyebabkan massa air bergerak secara vertikal dan horisontal dengan periode tertentu (Ingmanson dan William, 1989; Gross, 1993). Pasang surut menjadi komponen penting dalam dinamika pantai yang menghasilkan arus dan perpindahan sedimen. Proses pasang surut sangat berpengaruh pada daerah dengan energi gelombang yang relatif lemah, lagoon, teluk dan muara (Viles dan Spencer, 1994). Komponen harmonik pasang surut merupakan komponen yang menyebabkan terjadinya pasang surut di laut. Secara umum komponen-komponen tersebut adalah S 0, M 2, S 2,N 2,K 1,O 1,M 4,MS 4,K 2 dan P 1. Dari komponen-komponen ini dapat untuk menentukan posisi muka laut. Untuk mendapatkan tipe pasut, digunakan istilah Konstanta Pasut (Tidal Constanta) melalui hubungan sebagai berikut : F = AK AM 1 + AO1 + AS 2 2