METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian Perolehan Data

Transkripsi

1 METODE PENELITIAN Waktu dan Lkasi Penelitian Kegiatan penelitian dilakukan dengan menganalisis data hasil sunding ADCP (Acustic Dppler Current Prfiler), Current Meter, knversi angin dan Tide and Wave Gauge. Kegiatan penelitan ini merupakan salah satu prgram penelitian dari Pusat Penelitian Oseangrafi (P O) LIPI untuk mengatasi dampak arasi yang sedemikian esar di daerah Eretan Kuln, Indramayu. Pengamilan data lapangan dilakukan pada 3 peride yaitu pada Bulan Feruari 006, Mei 006, dan Agustus 006, peride ini diharapkan dapat menjadi gamaran untuk setiap peruahan musim. Peruahan yang diseakan pergantian musim diharapkan dapat menjelaskan mengenai transfrmasi gelmang dan pla arus menyusur pantai selama satu tahun. Penelitian dilakukan di pesisir Eretan yang secara gegrafis erada pada psisi lintang selatan dan ujur timur, erada di Kaupaten Indramayu yang merupakan salah satu kaupaten di daerah pantai utara Jawa Barat, Gamar 13. Perlehan Data Data yang diperleh melalui penelitian yang dilakukan ersama-sama dengan Kelmpk Peneliti Fisika - Pusat Penelitian Oseangrafi (P O) LIPI, Jakarta. Alat pengukur arus dan gelmang ditempatkan pada dua uah mring / tripd (Gamar 14), yang ditenggelamkan selama satu minggu dalam setiap peride pengamilan data (Gamar 15), alat digantungkan pada kaki-kaki mring. Mring I di tempatkan pada jarak 500 m dari pantai, sedangkan mring II ditempatkan pada jarak 1000 m dari pantai. Kedua mring mementuk garis tegak lurus terhadap pantai. Alat-alat ini (Lampiran 1) merekam data selama satu minggu dengan interval 10 menit, sehingga akan mendapatkan data secara peridik selama satu minggu.

2 Gamar 13. Peta Lkasi Penelitian

3 5 3 m Current Meter Tide and Wave Gauge 3,5 m 8 m Gamar 14. Skema Bentuk Mring Peralatan yang di pergunakan dalam penelitian secara detail ditaulasikan pada Tael : Tael. Alat-alat yang Digunakan dalam Penelitian Alat dan Bahan Tipe Perlehan Data Alat : Acustic Dppler Current Prfiler (ADCP) Current Meter RCM 108 GPS ADCP Furun Mdel Cl-35h Garmin SRV II Garmin Map 76 c Tide and Wave Gauge Mdel 0-03 Bahan : Peta Rupa Bumi Indnesia (RBI) Hardware dan Sftware Kmputer (MS. Excel, Surfer, RCPWave, WRPLOT view, Map Inf dan Arc View ) Bathimetri Arus Kecepatan Arah Arus Psisi Arus Pasang Surut Gelmang Peta dasar Analisis Data

4 Gamar 15. Diagram Alur Pengukuran Parameter Oseangrafi di Eretan Kuln, Indramayu

5 7 Pengukuran Kedalaman Perairan dan Batimetri Kedalaman perairan dan atimetri didapat dengan menggunakan ADCP (Acustic Dppler Current Prppeler) yang menyapu lkasi penelitian. Daerah terseut dipltkan dalam peta digital guna mendapatkan gamaran kedalaman laut. Penyapuan dilakukan sepanjang garis pantai eretan kuln (sekitar km) dan ke arah laut lepas sekitar 1,5 km dari pantai. Data Arah dan Kecepatan Angin Data arah dan kecepatan angin diperleh dari Stasiun Meterlgi Jatiwangi (SM Jatiwangi). Data angin diperlukan untuk memprediksi gelmang laut dalam erdasarkan data angin maksimum ulanan selama 10 tahun. Data terseut cukup representatif untuk memprediksi gelmang dan pengaruhnya terhadap pemangkitan arus dan transpr sedimen menyusur pantai Pengukuran Gelmang Pengukuran gelmang dengan menggunakan instrumen Tide and Wave yang dipasang pada Mring selama 7 hari. Hasil pengukuran dikreksi dengan menggunakan gelmang hasil dari penurunan angin. Pengukuran Arus Kecepatan arus dengan menggunakan instrumen Current Meter yang dipasang pada Mring selama 7 hari. Hasil pengukuran dikreksi dengan menggunakan nilai kecepatan arus hasil dari perhitungan Gelmang. Analisis data Analisis data dilakukan mencakup transfrmasi gelmang di perairan dangkal, dan distriusi tegak lurus pantai untuk arus menyusur pantai (lngshre current).

6 8 Kedalaman Kedalaman yang diperleh di lapangan dipltkan ke dalam peta digital erdasarkan psisi GPS untuk memuat peta kntur kedalaman. Kedalaman yang dipltkan terleih dahulu dikreksi terhadap MSL (mean sea level) seagai titik referensi dengan menggunakan persamaan erikut: Δd = d t ( h t MSL) (1) dimana: Δd = Kedalaman suatu titik pada dasar perairan; MSL = Permukaaan air laut rata-rata; d t = Kedalaman suatu titik pada dasar laut pada pukul t; h t = Ketinggian permukaan air pasut pada pukul t. Peta kedalaman yang diperleh, dianalisis untuk mengetahui kemiringan pantai pada tiap prfil yang ditentukan dan memandingkannya dengan peta kntur kedalaman dari Dishidrs (1991). Data kemiringan pantai dari Dishidrs digunakan seagai data awal untuk menganalisis perilaku gelmang dan pengaruhnya terhadap pemangkitan arus menyusur pantai. Parameter Gelmang Peramalan Gelmang Seelum perhitungan prediksi (peramalan) gelmang, terleih dahulu dilakukan analisis perhitungan panjang fetch efektif (F eff ) dan data angin yang diperleh dari SM Jatiwangi, Indramayu Perhitungan panjang fetch efektif menggunakan Peta RBI dan Peta Alur Pelayaran dengan persamaan: Xi csα F eff = () csα dimana: Xi = Panjang fetch yang diukur dari titik servasi gelmang sampai memtng garis pantai. α = Deviasi pada kedua sisi (kanan dan kiri) arah angin dengan menggunakan pertamahan 5 sampai sudut 45. Metde ini didasarkan pada asumsi seagai erikut : a. Angin erhemus melalui permukaan air melalui lintasan yang erupa garis lurus.

7 9. Angin erhemus dengan mentransfer energinya dalam arah gerakan angin menyear dalam radius 45 pada sisi kanan dan kiri dari arah anginnya. c. Angin mentransfer satu unit energi pada air dalam arah dan pergerakan angin dan ditamah satu satuan energi yang ditentukan leh harga ksinus sudut antara jari-jari terhadap arah angin. d. Gelmang diasrpsi secara sempurna di pantai. Berdasarkan data angin maksimum yang diperleh dari SM Jatiwangi yang diukur di darat, maka perlu dikreksi menjadi data angin di laut untuk dapat digunakan dalam peramalan gelmang. Urutan analisis kreksi data kecepatan angin erdasarkan petunjuk dari CHL (00) seagaimana disajikan pada Gamar Dalam memudahkan pemacaan data arah dan kecepatan angin, maka divisualisasikan dalam entuk tael dan diagram mawar angin (wind rse) setiap ulan selama peride peramalan dengan menggunakan sftware WRPLOT view versi Gamar 16. Diagram alir kreksi kecepatan angin (siml lihat dalam teks). Keterangan: U L = kecepatan angin di darat; U W = kecepatan angin di laut; R T = kndisi atmsfer; U A = faktr tegangan angin

8 30 Gamar 17. Rasi Kreksi Angin pada Ketinggian 10 m. Gamar 18. Rasi durasi kecepatan angin (U t ) pada kecepatan 1 jam (U 3600 ). Gamar 19. Perandingan/rasi (R L ) kecepatan angin di atas laut (U W ) dengan angin di darat (U L ) (CHL, 00). Keterangan : Pemakaian R L, nrmalnya jika jarak alat pencatat angin 16 km dari laut

9 31 Peramalan gelmang dimaksudkan untuk mengalihragamkan (transfrmasi) data angin menjadi data gelmang. Di dalam perencanaan angunan pantai diperlukan data gelmang yang mencakup seluruh musim, terutama pada musim dimana gelmang-gelmang esar terjadi. Salah satu metde peramalan gelmang adalah metde yang dikenalkan leh Sverdrup dan Munk (1947) dan dilanjutkan leh Bretschneider (1958), metde terseut di kenal dengan metde SMB (Sverdrup Munk Bretschneider) (CERC 1984), yang diangun erdasarkan pertumuhan energi gelmang. Kecepatan angin yang digunakan adalah kecepatan angin maksimum yang dapat memangkitkan gelmang, yakni kecepatan 10 knt dari arah utara, arat laut, arat, timur dan timur laut, sedangkan arah lain tidak dihitung karena erasal dari darat. Parameter gelmang perairan dalam dari metde SMB adalah: Tinggi gelmang signifikan: 3 0,5U A Hs = 1, 6x10 F* (1) g U A dan H s = 0.43 ; untuk F * > x 10 4 (fully develped waves) () g Peride puncak signifikan gelmang: 1/3 U A Ts = 0, 857 F (3) g U dan T 8.13 A s = ; untuk F * > x 10 4 m (fully develped waves) (4) g Durasi pertumuhan gelmang: / 3 U A t = 68,8 F (5) g 4 U A dan t = 7,15x10 ; untuk F * > x 10 4 m (fully develped waves) (6) g g Feff Dalam hal ini, F = U = fetch tak erdimensi; U A = faktr tegangan angin; A t = durasi pertumuhan gelmang (detik); F eff = panjang fetch efektif (m); g = percepatan gravitasi (m/det ). Analisis parameter gelmang diselesaikan dengan menggunakan teri gelmang amplitud kecil (small- amplitude wave thery). Berdasarkan teri ini,

10 3 untuk penyederhanaan rumus-rumus gelmang maka dilakukan klasifikasi gelmang erdasarkan kedalaman, seagaimana dalam Tael 3 (CHL, 00) Tael 3. Persamaan Parameter Gelmang Amplitud Kecil (CHL, 00) Kedalaman Relatif Kecepatan gelmang Perairan Perairan Transisi Perairan Dalam Dangkal 1 d 1 d 1 d 1 L < < < < 5 0 L L L L gt πd L gt C = = gd C = = tanh C = C = = T T π L T π Panjang gelmang L = T gd = CT L = gt πd tanh π L gt L = L = π = C T Kecepatan grup C g = C = gd C g 1 4πd L = nc = 1 + sinh4 π ( d L) C 1 gt C g = C = 4π Energi gelmang Dimana : d = Kedalaman Perairan L = Panjang Gelmang (m) T = Peride Gelmang (detik) C = Kecepatan Gelmang (m/detik) g = Gravitasi (m/detik ) E = gh L 8 Analisis Parameter Gelmang Pecah Perhitungan parameter gelmang pecah perlu diketahui keadaan kemiringan pantai pada segmen yang ditinjau sehingga indeks gelmang (γ ) pecah yang akan digunakan dalam perhitungan dapat ditentukan. Arah gelmang datang tidak selalu tegak lurus dengan garis pantai, sehingga perlu memperhitungkan pengaruh transfrmasi gelmang utama yakni pengaruh refraksi dan shaling (peruahan kedalaman). Penentuan esar sudut datang gelmang di perairan dalam disesuaikan dengan sudut datang angin. Analisis transfrmasi gelmang, dapat dilakukan dengan menentukan gelmang dalam ekivalen ( H ) dengan menggunakan persamaan (CHL, 00): H = H ' K s K r ' dimana K s dan K r adalah kefisien shaling dan refraksi yang dihitung dengan persamaan: C g K s = () C g (1)

11 33 csθ K r = (3) csθ Indeks gelmang pecah dihitung dengan persamaan (Weggel 197 dalam CHL, 00): H γ = a (4) gt dimana a dan merupakan fungsi kemiringan pantai tan β dan dierikan leh persamaan: 19 tan β a = 43,75(1 e ) (5) 19 tan β a = 43,75(1 e ) (6) Kmar dan Gaughan (1973) dalam CHL (00) memperleh huungan semi empiris indeks gelmang pecah (Ω ) untuk teri gelmang linear dengan persamaan: ' H Ω = 0.56 L 1/5 Sehingga parameter gelmang pecahnya dapat dihitung: Gelmang pecah: H = / H Ω Kedalaman gelmang pada saat pecah: d H = (9) γ Lear daerah hempasan gelmang pecah: H X = (10) γ tan β Kecepatan grup gelmang pecah: C = C = gd (11) g Tipe gelmang pecah: 0.5 H ξ = tan β (1) L (7) (8)

12 34 dimana ξ = surf similarity; tan β = kemiringan pantai; H dan L = tinggi dan panjang gelmang di perairan dalam. Selanjutnya tipe pecah dapat diduga erdasarkan surf similarity dengan kriteria seagai erikut: Surging/Cllapsing ξ > 3,3 Plunging 0.5 < ξ < 3,3 Spilling ξ < 0,5 Suskri () menunjukkan sudut dan kecepatan gelmang seelum pecah. Perhitungan sudut datang gelmang pecah diperleh dari hasil analisis dengan menggunakan prgram RCPWave yang diinterpertasikan melalui hasil peta transfrmasi gelmang pada setiap arah dan prfil pantai yang ditinjau. Analisis Transfrmasi Gelmang Menggunakan Mdel RCPWave Selain hasil analisis dengan menggunakan persamaan empiris di atas, penelitian ini juga menggunakan mdel RCPWave seagai slusi numerik dalam penyelesaian prses transfrmasi gelmang yakni untuk prses refraksi dan difraksi (Bruce et al. 1986). Mdel ini erisi suatu algritma yang dapat memperkirakan kndisi gelmang dalam surf zne, sehingga mdel gelmang pecah dapat diuat pada dua dimensi hrizntal. Berdasarkan entuk pantai Eretan Kuln yakni pantai yang menghadap arah utara, sehingga input data kedalaman pada prgram disesuaikan dengan hal terseut. Arah gelmang dari utara, arat laut dan timur laut dalam prgram esar sudutnya masing-masing 0, 45 dan -45. Prgram ini dengan input data gelmang maksimum, rata-rata dan minimum, sedangkan untuk yang hanya satu karakteristik gelmang digunakan yang memiliki peride diatas 3 detik, dikarenakan pada prgram ini hanya dapat mensimulasikan peride minimal 3 detik. Jumlah grid yang digunakan seanyak [50,50], karena semakin anyak grid yang diuat maka akan semakin esar tingkat ketelitiannya. Output dari mdel ini terdiri dari dua agian (Lampiran ), agian pertama yaitu FNPRNT yang erupa data hasil gelmang secara keseluruhan, terdiri dari data kedalaman, sudut gelmang, tinggi gelmang, ilangan gelmang, dan indeks pecah

13 35 gelmang pada setiap grid, dan agian kedua adalah savespec yang erupa data muka gelmang dalam satu aris tertentu. Aplikasi prgram ini dengan memasukkan mdel input data erupa tinggi, peride, dan arah gelmang laut dalam (H, T, dan θ ). Mdel input juga memasukkan spesifikasi kntur kedalaman dasar pada grid (matriks). Variael sudut gelmang lkal, sudut gelmang air dalam dan sudut kntur kedalaman dalam mdel ini didefinisikan pada Gamar 0. Gamar 0. Definisi Sudut Dalam Mdel. Keterangan : θ = Sudut gelmang laut dalam; θ = sudut gelmang lkal; θ c = sudut kntur daerah ff-shre; d i = kntur kedalaman ke-i, i = 1,,3,... dst Hasil tinggi gelmang pecah (H ) yang diperleh setiap grid dari mdel akan dilihat dan ditest erdasarkan hasil perhitungan kedalaman gelmang pecah (d ) dari persamaan empirik Weggel (1976) dalam Bruce et al. (1986) dengan syarat d d, yakni: H d = a 1+ gt dimana a dan dihitung erdasarkan persamaan (5) dan (6). (13)

14 36 Hasil analisis dari RCPWave ini akan divisualisasikan melalui prgram Surver dan ArcView untuk memudahkan dalam analisis deskriptif. Lngshre Current Kecepatan arus menyusur pantai atau Lngshre Current (v) akiat pengaruh gelmang pecah dihitung dengan 3 persamaan empirik erikut, yakni: 1. Lngshre current iasanya terjadi didaerah mid-surf dan ila erdasarkan Lnguet-Higgins (1970), maka didapat perandingan antara lngshre current dan lear surf-zne yang sangat kasar. Dengan menggaungkan data lapangan di Califrnia leh Putnam, Munk dan Traylr (1949); Saville (1950); dan Brener dan Kamphuis (1963) serta memperhitungkan teri gelmang linear (Kmar, 1979) maka didapat : v = 1,17 gh sinα csα (Kmar dan Inman 1970 dalam Kmar 1998). Dilatar elakangi prediksi dari Lnguet-Higgins (1970) yang diadaptasi dari Bruun (1963) dan Galvin (1963) dengan menggunakan dua set data dari data lapangan di Califrnia leh Putnam, Munk dan Traylr (1949) dan data laratrium leh Galvin dan Eaglesn (1965) maka didapat mdifikasi persamaan empirik v = 0,7 gh tan β sin θ (CERC 1984). 3. Berdasarkan pementukkan lngshre current yang diangkitkan leh gelmang (Lnguet-Higgins (1970)) ditamah dengan asumsi ahwa athimetri dan tinggi gelmang hmgen, memperhitungkan adanya gelmang linear, sudut gelmang pecah yang kecil, kemiringan pantai yang tidak sama, tidak adanya lateral mixing, dan gelmang pecah erada di surfzne. Faktr-faktr diatas menghasilkan persamaan empirik aru yaitu : 5π tan β v = γ gd sinα csα (CHL, 00) 16 C f tan β* = kemiringan pantai untuk wave setup tan β = 3γ 1 + 8

15 37 C f adalah kefisien gesekan dasar = 1, 74 + Lg 10 H 0,001 dimana: H = tinggi gelmang pecah; d = kedalaman gelmang pada saat pecah α = sudut gelmang pada saat pecah; tan β = m = kemiringan pantai; γ = indeks gelmang pecah; g = percepatan gravitasi (m/det ).