Tahapan analisa pasang surut adalah sebagai berikut: 1. Menguraikan komponen-komponen pasang surut. 2. Penentuan tipe pasang surut yang terjadi.

Transkripsi

1 BAB II KONDISI FISIK.. PASANG SURUT.. Umum Pengetahuan tentang asang surut enting di dalam enentuan elevasi muka air rencana untuk erencanaan bangunan antai dan elabuhan, mengetahui tie asang surut yang terjadi dan eramalan fluktuasi muka air. Data masukan untuk analisa asang surut ini adalah data hasil engamatan asang surut di laangan. Tahaan analisa asang surut adalah sebagai berikut:. Menguraikan komonen-komonen asang surut.. Penentuan tie asang surut yang terjadi. 3. Meramalkan fluktuasi muka air akibat asang surut. 4. Menghitung elevasi muka air enting. Fluktuasi muka air akibat asang surut diuraikan menjadi komonen-komonen harmonik enyusunnya. Besaran yang dieroleh adalah amlitudo dan fasa setia komonen. Metode yang biasa digunakan untuk menguraikan komonen-komonen asang surut adalah metode admiralty dan least square. Bagan alir analisa data asang surut daat dilihat ada Gambar.. Pengamatan asang surut dilakukan ada lokasi yang reresentatif dengan lama engamatan 5 x 4 jam. Pengamatan dilakukan dengan cara memasang alat duga muka air yang dibaca setia jam. Elevasi hasil engamatan muka air selanjutnya diikatkan ada bench mark. Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II -

2 Mulai Data Pengamatan asang surut 5 x 4 jam Komonen asang surut Amlitudo dan beda fasa Tie asang surut (Bil. Formzahl) Peramalan fluktuasi muka air Klasifikasi asang surut Grafik fluktuasi muka air Elevasi muka air HHWL (Highest High Water Level) MHWS (Mean High Water Sring) MHWL (Mean High Water Level) MSL (Mean Sea Level) MLWL (Mean Low Water Level) MLWS (Mean Low Water Sring) LLWL (Lowest Low Water Level) Elevasi muka air rencana Hasil Tie asang surut Grafik fluktuasi muka air Elevasi muka air rencana Selesai Gambar. Bagan Alir Analisa Data Pasang Surut Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II -

3 ... Gaya Pembangkit Pasang Surut Pasang surut adalah fluktuasi muka air laut karena adanya gaya tarik benda-benda di langit, terutama matahari dan bulan terhada massa air di bumi. Bumi berotasi sendiri dalam mengelilingi matahari dalam waktu 4 jam, sedangkan bulan berotasi sendiri dalam mengelilingi bumi ada saat yang bersamaan dalam waktu 4 jam 50 menit. Selisih 50 menit ini menyebabkan besar gaya tarik bulan bergeser terlambat 50 menit dari tinggi air yang ditimbulkan oleh gaya tarik matahari. Besar engaruh bulan dan matahari terhada ermukaan air laut di bumi disesuaikan dengan gaya-gaya yang bekerja satu sama lainnya. Adanya gaya tarik bulan dan matahari menyebabkan laisan air yang semula berbentuk bola menjadi ellis. Peredaran bumi dan bulan ada orbitnya menyebabkan osisi bumi-bulan-matahari selalu berubah setia saat. Revolusi bulan terhada bumi ditemuh dalam waktu 9.5 hari (jumlah hari dalam satu bulan menurut kalender tahun kamariah, yaitu tahun yang didasarkan ada eredaran bulan). Pada sekitar tanggal dan 5 (bulan muda dan urnama) osisi bumi-bulanmatahari kira-kira berada ada satu garis lurus (Gambar. ) sehingga gaya tarik bulan dan matahari terhada bumi saling memerkuat. Dalam keadaan ini terjadi asang surut urnama (asang besar, sring tide), di mana tinggi asang surut lebih besar dibandingkan ada hari-hari yang lain. Sedangkan sekitar tanggal 7 dan (seeremat dan tiga eremat revolusi bulan terhada bumi) di mana bulan dan matahari membentuk sudut siku-siku terhada bumi (Gambar. 3) maka gaya tarik bulan terhada bumi saling mengurangi. Dalam keadaan ini terjadi asang surut erbani (asang kecil, nea tide) di mana tinggi asang surut kecil dibandingkan dengan hari-hari yang lain. Bulan Purnama Bulan Mati Bm M Bl a : tana engaruh bulan dan matahari b : engaruh matahari c : engaruh bulan d : engaruh bulan dan matahari d c b a Bl Gambar. Kedudukan Bumi-Bulan-Matahari Saat Pasang Purnama Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 3

4 Seeremat Pertama Bl Bm M Seeremat Akhir Bl d c b a a : tana engaruh bulan dan matahari b : engaruh matahari c : engaruh bulan d : engaruh bulan dan matahari Gambar. 3 Kedudukan Bumi-Bulan-Matahari Saat Pasang Perbani... Komonen Pasang Surut Dalam memerkirakan keadaan asang surut terdaat banyak komonen-komonen yang memengaruhi asang surut. Komonen utama adalah akibat gaya tarik bulan dan matahari (lunar dan solar komonen). Komonen lainnya adalah komonen non astronomis. Komonen asang surut yang ada sebanyak 9 (sembilan). Penjabaran ke delaan komonen asang surut tersebut seerti ada Tabel.. Hasil enguraian asang surut adalah arameter amlitudo dan beda fasa masing-masing komonen asang surut. Tabel. Komonen Pasang Surut Komonen Simbol Periode (jam) Keterangan Utama bulan M.406 Utama matahari S.0000 Bulan akibat variasi bulanan jarak bumi-bulan N.659 Matahari-bulan akibat erubahan sudut deklinasi matahari-bulan K.9673 Matahari-bulan K Utama bulan O Utama matahari P Utama bulan M Matahari-bulan MS Pasang Surut Semi Diurnal Pasang Surut Diurnal Perairan Dangkal...3 Metoda Peramalan Pasang Surut Ada beberaa metoda yang biasa digunakan dalam eramalan asang surut diantaranya adalah metoda admiralty, metoda harmonik, dan metoda kuadrat terkecil (least square). Dalam enyelesaian tugas akhir ini metoda eramalan asang surut yang digunakan adalah metoda least square. Metoda ini menggunakan rinsi bahwa kesalahan Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 4

5 eramalan harus sekecil-kecilnya, sehingga jumlah selisih kuadrat antara eramalan dengan data engamatan harus minimum. Kita misalkan jumlah konstituen adalah satu, sehingga ersamaan modelnya menjadi: Z t k = Z0 + A cosω t + Bi sinωt. i i= i= k Misalkan data engamatan kita adalah D, maka ersamaan errornya akan menjadi: ε = ( Z t D) k ε = ( Z + A cosω t + B sinω t D). 0 i i= i= k i berhubung jumlah konstituen, k=, maka ersamaan di atas menjadi: ε = ( Z + A cosω t + B sinω t D) 0 Untuk mendaatkan harga minimum, maka ersamaan di atas diturunkan secara arsial untuk setia variabelnya. ( ε ) δ δz 0 ( ε ) δ δa ( ε ) δ δb 0 Z + A cosω t + B sinω t = D = 0 = 0 ( Z + A cosω t + B sinω t)cosω t = Dcosω t 0 = 0 ( Z + A cosω t + B sinω t)sinω t = Dsinω t 0 Misalkan q adalah jumlah engamatan dan adalah nomor engamatan, maka ketiga ersamaan di atas daat ditulis sebagai berikut: q = q q ( Z + A cosω t + B sinω t = D. 3 0 ) = [ Z + A cos t + B sinωt )cosωt ] = = q q 0 D cos = ( ω ω t. 4 [ Z + A cos t + B sinωt )sinωt ] = = ( 0 ω D sinω t. 5 q = Ketiga ersamaan di atas bila ditamilkan dalam bentuk matriks akan seerti di bawah ini: Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 5

6 Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 6 = = = = = = = = = = = = q q q q q q q q q q q t D t D D B A Z t t t t t t t t t t t t q 0 sin cos sin sin sin cos sin cos sin cos cos cos sin cos ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω. 6 Matriks di atas daat diselesaikan dengan bantuan Eliminasi Gauss sehingga nilai Z 0, A, dan B daat ditemukan. Penyelesaian di atas daat ula diterakan ada ersamaan gerak harmonik dengan 9 buah konstanta. Untuk memermudah, enyelesaian di atas daat dilakukan dengan bantuan komuter....4 Tie Pasang Surut Dengan didaatkannya nilai amlitudo dari komonen asang surut, daat ditentukan tie asang surut yang terjadi ada lokasi, yaitu dengan menghitung bilangan Formzahl (F) dengan ersamaan sebagai berikut: F = AO AK AM AS di mana: AO = amlitudo komonen O AK = amlitudo komonen K AM = amlitudo komonen M AS = amlitudo komonen S Macam tie asang surut berdasarkan bilangan Formzahl daat dilihat ada Tabel. berikut.

7 Tabel. Tie Pasang Surut Bilangan Formzall (F) Tie Pasang Surut Keterangan F < 0.5 Pasang harian ganda (semidiurnal) Dalam hari terjadi kali air asang dan kali air surut dengan ketinggian yang hamir sama dan terjadi berurutan secara teratur. Periode asang surut rata-rata adalah jam 4 menit. 0.5 < F <.5 Camuran, condong ke semi diurnal Dalam hari terjadi kali air asang dan kali air surut dengan ketinggian dan eriode yang berbeda..5<f<3.0 F < 3.0 Camuran, condong ke diurnal Pasang harian tunggal (diurnal) Dalam hari terjadi kali air asang dan kali air surut dengan ketinggian yang berbeda. Kadang-kadang terjadi kali air asang dalam hari dengan erbedaan yang besar ada tinggi dan waktu. Dalam hari terjadi kali air asang dan kali air surut. Periode asang surut adalah 4 jam 50 menit...5 Elevasi Muka Air Rencana Penentuan muka air dilakukan dengan menggunakan komonen asang surut yang telah dihasilkan. Dari enentuan tersebut daat ditentukan beberaa elevasi muka air enting seerti ada Tabel. 3. Dari beberaa elevasi muka air tersebut, diilih salah satu muka air yang akan digunakan sebagai acuan dalam erencanaan yang disebut elevasi muka air rencana. Tabel. 3 Elevasi Muka Air Elevasi Muka Air HHWL (Highest High Water Level) MHWS (Mean High Water Sring) MHWL (Mean High Water Level) MSL (Mean Sea Level) MLWL (Mean Low Water Level) MLWS (Mean Low Water Sring) LLWL (Lowest Low Water Level) Keterangan Air tertinggi ada saat asang surut urnama atau bulan mati. Rata-rata muka air tinggi saat urnama. Rerata dari muka air tinggi selama eriode 9 tahun. Muka air rerata antara muka air tinggi rerata dan muka air rendah rerata. Rerata dari muka air rendah selama eriode 9 tahun. Rata-rata muka air rendah saat urnama. Air terendah ada saat asang surut urnama atau bulan mati... Analisa Data Pasang Surut Lokasi Studi Pengamatan asang surut muka air laut telah dilaksanakan di lokasi studi dari tanggal 3 Maret 004 s.d 5 Aril 004 (Tabel.4). Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 7

8 Tabel.4 Data Pengamatan Pasang Surut (cm) Tanggal Jam Maret 003 Aril Data kondisi asang surut ada lokasi studi diolah dari data hasil engamatan elevasi muka air yang didaat dari survey. Kondisi hasil engamatan terhada erubahan tinggi muka air jam-jaman tersebut kemudian diolah dengan menggunakan metode Least square. Dengan bantuan komuter maka daat dihitung komonen asang surut dan hasilnya disajikan ada Tabel.5. Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 8

9 Tabel.5 Komonen Pasang Surut di Lokasi Studi di mana: Konstanta Amlitudo Fasa (cm) ( ) S M S N K O M MS K P M = komonen utama bulan (semi diurnal) S = komonen utama matahari (semi diurnal) N = komonen bulan akibat variasi bulanan jarak bumi-bulan (semi diurnal) K = komonen matahari-bulan akibat erubahan sudut deklinasi matahari-bulan (semi diurnal) K = komonen matahari-bulan (diurnal) O = komonen utama bulan (diurnal) P = komonen utama matahari (diurnal) M4 = komonen utama bulan (kuartel diurnal) MS4 = komonen matahari-bulan Dengan didaatkannya nilai amlitudo dari komonen asang surut, daat ditentukan tie asang surut yang terjadi ada lokasi, yaitu dengan melakukan erhitungan Formzahl (F) dengan ersamaan.7 sebagai berikut: F = A0 + AK AM + AS Hasil enentuan tie asang surut untuk lokasi studi berdasarkan bilangan Formzahl (F) daat dilihat ada tabel berikut ini. Tabel.6 Tie Pasang Surut Lokasi Studi Amlitudo A (cm) Bilangan Formzahl Tie F = O + K Pasang Surut O K M S M + S Camuran Semi diurnal Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 9

10 Hasil enaksiran asang surut dibandingkan dengan data engamatan asang surut lokasi survei daat disimak ada gambar berikut ini Tinggi Muka Air (cm) Jam ke- Jam Data asli Ramalan Gambar.4 Perbandingan Pasang Surut Hasil Survei dan Hasil Peramalan Pantai Nusa Penida Hasil enaksiran dibaca untuk menentukan elevasi-elevasi acuan asang surut disajikan ada Tabel.7. Dari elevasi enting asang surut yang ada, maka ditetakan nilai LLWL sebagai datum (elevasi nol acuan). Tabel.7 Elevasi Muka Air Acuan Nusa Penida No Jenis Elevasi Acuan Referensi MSL (m) Referensi LLWL (m) Highest High Water Level Mean High Water Sring Mean High Water Level Mean Sea Level Mean Low Water Level Mean Low Water Sring Lowest Low Water Level Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 0

11 . ANGIN... Umum Posisi bumi terhada matahari yang berbeda-beda dan berubah-ubah seanjang tahun akan menyebabkan erbedaan temeratur ada beberaa bagian bumi. Hal ini akan mencitakan erbedaan tekanan udara ada bagian-bagian bumi tersebut. Gerakan udara dari tekanan tinggi menuju tekanan rendah disebut dengan angin. Angin meruakan embangkit gelombang laut. Oleh karena itu data angin daat digunakan untuk memerkirakan tinggi dan arah gelombang di lokasi. Data angin yang dierlukan adalah data angin maksimum harian tia jam berikut informasi mengenai arahnya yang dieroleh dari Badan Geofisika dan Meteorologi setemat. Data angin diklasifikasikan berdasarkan keceatan dan arah yang kemudian dihitung besarnya ersentase kejadiannya. Arah angin dinyatakan dalam bentuk delaan enjuru arah mata angin (Utara, Timur Laut, Timur, Tenggara, Selatan, Barat Daya, Barat dan Barat Laut). Keceatan angin disajikan dalam satuan knot, di mana: knot = mil laut / jam mil laut = 6080 kaki (feet) = 853,8 meter knot = 0,55 meter / detik Pengolahan data angin dilakukan mengikuti ola yang diberikan ada Gambar.5 Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II -

12 Mulai Data Angin harian maksimum (5 tahun) Pengelomokan menurut bulan Pengelomokan menurut interval keceatan Persentase kejadian harian maksimum bulanan Hasil Gambar Windrose tia bulan selama 5 tahun Selesai Gambar. 5 Bagan Alir Analisa Data Angin.... Analisa Data Angin ada Lokasi Studi Data yang digunakan adalah data angin harian maksimum tahun dari Stasiun Klimatologi Bandara Ngurah Rai Denasar. Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II -

13 Tabel.8. Persentase Kejadian Data Angin berdasarkan Kejadian Musiman Persentase Kejadian Angin dalam Persen (%) Musim Angin Barat Transisi Arah Jan Feb Rata-rata Mar Calm Utara Timur Laut Timur Tenggara Selatan Barat Daya Barat Barat Laut Total Persentase Kejadian Angin dalam Persen (%) Musim Angin Timur Transisi Arah Ar Mei Jun Jul Agu Se Okt Rata-rata Nov Des Rata-rata Calm Utara Timur Laut Timur Tenggara Selatan Barat Daya Barat Barat Laut Total Dari Tabel.8. daat dilihat beberaa hal sebagai berikut: Pada musim angin Utara di bulan Januari hingga Februari, angin bertiu dominan dari arah Barat (rata-rata 5.06 %) dengan keceatan rata-rata 5-9 m/det. Saat transisi menuju musim angin Timur di bulan Maret dimana komonen angin arah Barat agak melemah (4.73%) dan angin dari Timur menguat (7.0%). Dari bulan Aril hingga Oktober di mana terjadi musim angin Timur sebagian besar angin dominan bertiu dari arah Tenggara (rata-rata 47.7%) dengan keceatan ratarata 5-7 m/det. Pada bulan November terjadi kondisi transisi menuju musim angin Barat di mana komonen angin arah Barat menguat (30.33%), sebaliknya dari arah Tenggara melemah (5.6%). Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 3

14 Hasil analisa data angin disajikan dalam bentuk ersentase kejadian statistik total (semua tahun data yang berhasil dikumulkan) sebagaimana Tabel.9. Dari tabel tersebut daat disimulkan bahwa angin Timur meruakan angin dominan (34.69%) dengan keceatan 9 meter/detik. Tabel.9 Total Presentase Kejadian Angin Maksimum Ngurah Rai Tahun Frekuensi Kejadian Angin dalam Persen Keceatan Angin (m/detik) Arah Calm > Jumlah Utara Timur Laut Timur Tenggara Selatan Barat Daya Barat Barat Laut Total Kumulatif Hasil engolahan ersentase kejadian angin yang telah dilakukan, kemudian disajikan dalam bentuk visual yang dikenal dengan nama windrose. Penggambaran windrose dilakukan untuk tia bulannya, yang daat dilihat di Lamiran A. Berikut daat disimak mawar angin (windrose) maksimum harian selama 5 tahun. Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 4

15 Windrose Angin Maksimum Harian Gambar.6 Windrose 5 Tahun Ngurah Rai.3 GELOMBANG.3. Umum Gelombang ada erairan daat didefinisikan sebagai erubahan elevasi erairan secara harmonik yang ditimbulkan oleh beberaa gaya, yaitu gaya angin, gaya gema di laut, kaal yang bergerak, dan lain-lain. Sketsa definisi gelombang daat dilihat ada Gambar. 3 C Z X H=a/ η SWL d atau h L z = -d Gambar. 7 Sketsa definisi gelombang Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 5

16 Dari gambar di atas, daat dilihat beberaa hal: x = koordinat horizontal z = koordinat vertikal h = kedalaman dihitung dari SWL SWL = Still Water Level (muka air rata-rata) n ( x, t) = a cos (kx-ωt) = elevasi muka air terhada muka air rerata a = amlitudo gelombang = (H/) H = tinggi gelombang = a L = anjang gelombang T = eriode gelombang, interval waktu yang dierlukan oleh artikel kembali ada kedudukan yang sama dengan kedudukan sebelumnya. C = keceatan rambat gelombang = L/T k = angka gelombang = jumlah gelombang = (π/l) ω = frekuensi gelombang = (π/t) Beberaa karakteristik gelombang yang sering digunakan dalam berbagai analisa gelombang adalah erioda gelombang (T), tinggi gelombang (H), keceatan gelombang (C), keceatan sudut gelombang (ϖ), bilangan gelombang (k), dan arah gelombang. Perioda gelombang selalu meruakan besaran yang diketahui dan selalu teta besarnya ada seluruh medan gelombang. Tinggi gelombang daat diketahui ada suatu osisi dan ada osisi lain adalah meruakan suatu besaran yang dicari melalui analisa transformasi gelombang. Dengan diketahuinya erioda gelombang (T) dan kedalaman erairan (h), daat dicari karakteristik gelombang yang lainnya. Persamaan yang menghubungkan antara T dan k dinyatakan dalam suatu ersamaan imlisit yang disebut dengan ersamaan disersi seerti di bawah ini: ( kh) σ = gk tanh. 8 di mana: g = erceatan gravitasi h = kedalaman erairan Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 6

17 Dengan diketahuinya T dan h, maka k daat dicari melalui ersamaan disersi di atas dengan bantuan metoda iterasi. Selanjutnya anjang gelombang daat dicari sebagai berikut: k π = dan L π σ =, maka ersamaan disersi di atas menjadi: T π π π = g tanh T L L. 9 Bila anjang gelombang di laut dalam diketahui, maka anjang gelombang di kedalaman erairan tertentu daat ditentukan dengan bantuan tabel anjang gelombang yang daat dilihat ada SPM Volume, 984. Dengan substitusi L = C x T ke ersamaan anjang gelombang di atas, maka akan dieroleh: gt πh C = tanh. 0 π CT Sementara itu keceatan gru gelombang, C g, daat dicari dengan ersamaan di bawah ini: C g kh = + C kh sinh( ). Di antara beberaa bentuk gelombang tersebut, yang aling dominan adalah gelombang angin (gelombang yang dibangkitkan oleh gaya angin). Gelombang meruakan faktor enting di dalam erencanaan elabuhan. Gelombang memunyai energi, maka semua bangunan dalam erencanaan elabuhan harus daat memikul gaya gelombang tersebut. Fasilitas elabuhan direncanakan dengan menggunakan gaya erencanaan tersebut. Selain itu, gelombang juga bisa menimbulkan arus dan transor sedimen di sekitar daerah antai. Layout elabuhan harus direncanakan sedemikian rua sehingga sedimentasi di elabuhan daat dihindarkan..3. Klasifikasi Gelombang Berdasarkan kedalaman relatif, yaitu erbandingan antara kedalaman air d dan anjang gelombang L, gelombang daat diklasifikasikan menjadi tiga macam seerti ada Tabel.0. Klasifikasi ini dilakukan untuk menyederhanakan rumus-rumus yang mereresentasikan karakteristik gelombang. Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 7

18 Tabel.0 Klasifikasi Gelombang Menurut Kedalaman Relatif Klasifikasi d/l πd/l Tanh (πd/l) Laut dalam D/L > ½ > π Laut transisi /5 < d/l < ½ /4 samai π Tanh (πd/l) Laut dangkal d/l < /5 < ¼ πd/l.3.3 Karakteristik Gelombang Seerti asang surut, angin, dan fenomena roses fisik lainnya gelombang juga memiliki beberaa karakteristik, seerti ceat rambat gelombang, anjang gelombang, keceatan gelombang, erceatan gelombang, dan lain-lain. Setia karakteristik ini diwakili masingmasing oleh sebuah ersamaan matematik tertentu. Persamaan-ersamaan tersebut didaat dari enurunan ersamaan disersi. Adaun ersamaan karakteristik gelombang yang akan umum digunakan dalam erencanaan elabuhan studi kasus secara lengka berdasarkan kedalaman relatifnya daat dilihat ada Tabel. Tabel. Persamaan Ceat Rambat dan Panjang Gelombang Menurut Kedalaman Relatif Laut Dalam (d/l > ½) Laut Transisi (/5 < d/l < ½) Laut Dangkal (d/l < /5) Ceat rambat gelombang gt gt πd C 0 = C = tanh C = gd π π L Panjang gelombang gt gt πd L0 = L = tanh π π L L = T gd.3.4 Analisa Data Gelombang.3.4. Hindcasting Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 8

19 Salah satu cara eramalan gelombang adalah dengan melakukan engolahan data angin. Prediksi gelombang disebut hindcasting jika dihitung berdasarkan kondisi meteorologi yang telah lamau dan forecasting jika dihitung berdasarkan kondisi meteorologi hasil rediksi. Prosedur enghitungan keduanya sama, erbedaannya hanya ada sumber data meteorologinya. Gelombang laut yang akan diramal adalah gelombang di laut dalam suatu erairan yang dibangkitkan oleh angin, kemudian merambat ke arah antai dan ecah seiring dengan mendangkalnya erairan di dekat antai. Hasil eramalan gelombang berua tinggi dan erioda gelombang signifikan untuk setia data angin. Data-data yang dibutuhkan untuk meramal gelombang terdiri dari:. Data angin yang telah dikonversi menjadi wind stress factor (U A ).. Panjang fetch efektif. Perhitungan gelombang rencana mengikuti ola yang diberikan ada Gambar.8 Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 9

20 Mulai Data: Fetch efektif, Keceatan angin max, Arah angin, Durasi Konversi keceatan angin Durasi angin minimum Penentuan jenis embentuk gelombang Terbatas fetch Pembentukan semurna Terbatas waktu H /3 & T /3 max H /3 gelombang (H /...H ) Penentuan H maksimum untuk eriode ulang 5 thn Hasil H rencana untuk eriode ulang 5 tahun Selesai Gambar.8 Bagan Alir Analisa Data Gelombang (Hindcasting) Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 0

21 a. Penentuan Wind Stress Factor (U A ) Data angin yang berua keceatan erlu dikoreksi untuk mendaatkan wind stress factor (U A ). Adaun koreksi tersebut meliuti:. Koreksi Elevasi Data angin yang digunakan adalah data angin yang diukur ada elevasi 0 m dari ermukaan tanah. Aabila angin tidak diukur ada elevasi tersebut, maka harus dikoreksi dengan ersamaan: 0 7 u0 = uz. z di mana: u 0 = keceatan angin hasil koreksi elevasi (m/s) u z = keceatan angin yang tidak diukur ada ketinggian 0 m (m/s) z = elevasi alat ukur (m). Koreksi Durasi Data angin yang tersedia biasanya tidak disebutkan durasinya atau meruakan data hasil engamatan sesaat. Kondisi sebenarnya keceatan angin adalah selalu berubah-ubah meskiun ada arah yang sama. Untuk melakukan hindcasting, dierlukan juga durasi atau lama angin bertiu, di mana selama dalam durasi tersebut diangga keceatan angin adalah konstan. Oleh karena itu, koreksi durasi ini dilakukan untuk mendaatkan keceatan angin rata-rata selama durasi angin bertiu yang diinginkan. Berdasarkan data hasil engamatan angin sesaat, daat dihitung keceatan angin rata-rata untuk suatu durasi angin tertentu, dengan rosedur sebagai berikut: a. Diketahui keceatan angin sesaat adalah u f. Akan ditentukan keceatan angin dengan durasi t detik (u t ). 609 b. t = det. 3 u f c. Menghitung u u f = c u 3600 Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II -

22 d. u f u3600 =. 4 c dengan: 45 c = tanh 0.9log t untuk < t < 3600 detik c = 0.5log t untuk 3600 < t < detik e. Menghitung u t, t = durasi yang ditentukan. u t = u3600 c ut u3600 =. 5 c dengan: 45 c = tanh 0.9log t untuk < t < 3600 detik c = 0.5logt untuk 3600 < t < detik di mana u f = u t = keceatan angin maksimum hasil koreksi elevasi (m/s) keceatan angin rata-rata untuk durasi angin yang diinginkan (m/s) t = durasi waktu yang diinginkan (detik) 3. Koreksi Stabilitas Aabila terdaat erbedaan temeratur antara udara dan laut, maka keceatan angin efektif daat dieroleh dengan melakukan koreksi stabilitas sebagai berikut: u = u t. R t. 6 di mana: R t = rasio amlifikasi u t = keceatan angin hasil koreksi durasi (m/s) Aabila data erbedaan temeratur tidak diketahui, maka SPM 984 menyarankan enggunaan R T =,. Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II -

23

24 Setelah data keceatan angin melalui koreksi-koreksi di atas, maka data tersebut dikonversi menjadi wind stress factor (U A ) dengan menggunakan ersamaan di bawah ini:.3 = 0. U. 8 UA 7 di mana: U = keceatan angin hasil koreksi-koreksi sebelumnya (m/s) U A = wind stress factor (m/s) b. Daerah Pembentukan Gelombang (Fetch Efektif) Fetch adalah daerah embentukan gelombang yang diasumsikan memiliki arah dan keceatan angin yang relatif konstan. Karakteristik gelombang yang ditimbulkan oleh angin ditentukan juga oleh anjang fetch. Fetch efektif di titik tertentu adalah area dalam radius erairan yang melingkui titik tersebut di mana dalam area tersebut angin bertiu dengan keceatan konstan dari arah manaun menuju titik tersebut. Penghitungan anjang fetch efektif ini dilakukan dengan menggunakan bantuan eta toografi lokasi dengan skala yang cuku besar, sehingga daat terlihat ulau-ulau atau daratan yang memengaruhi embentukan gelombang di suatu lokasi. Penentuan titik fetch diambil ada osisi laut dalam dari lokasi erairan yang ditinjau. Ini karena gelombang yang dibangkitkan oleh angin terbentuk di laut dalam suatu erairan, kemudian merambat ke arah antai dan ecah seiring dengan mendangkalnya dasar erairan di dekat antai. Pada eramalan gelombang, data yang digunakan adalah data-data besar keceatan angin maksimum harian berikut arahnya yang kemudian diroyeksi ke delaan arah mata angin utama. Selain itu juga dibutuhkan informasi tentang anjang fetch efektif untuk delaan arah mata angin utama. Untuk menghitung anjang fetch digunakan rosedur sebagai berikut:. Tarik garis fetch untuk suatu arah.. Tarik garis fetch dengan enyimangan sebesar 5 0 dan 5 0 dari suatu arah samai ada batas areal yang lain. Pengambilan nilai 5 0 ini dilakukan mengingat adanya keadaan bahwa angin bertiu dalam arah yang bervariasi atau sembarang, maka anjang fetch diukur dari titik engamatan dengan interval 5 0. Tia garis ada Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 4

25 akhirnya memiliki 9 garis fetch. 3. Ukur anjang fetch tersebut samai menyentuh daratan terdekat, kalikan dengan skala eta. 4. Panjang fetch efektif adalah: Feff k F i i= = k i= cosα cosα i i. 9 di mana: F i = anjang fetch ke-i α i = sudut engukuran fetch ke-i i = nomor engukuran fetch k = jumlah engukuran fetch c. Peramalan Tinggi dan Perioda Gelombang Untuk menentukan tinggi gelombang dan erioda gelombang, digunakan data hasil hindcasting yang berua F eff dan U A. Kedua arameter tersebut digunakan ke dalam tiga ersamaan berikut sesuai dengan rosedur eramalan gelombang dari SPM 984: 0.006xU gxf A eff H = mo. 0 g U A xU gxf A eff T =. g U A = 68.8x 3 eff 7.5x 4. A gxt U di mana: gxf 0 U A H mo = tinggi gelombang signifikan menurut energi sektral (m) T P = erioda uncak sektrum (detik) g = erceatan gravitasi bumi = 9.8 (m/s ) U A = wind stress factor (m/s) F eff = anjang fetch efektif (m) Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 5

26 T = durasi angin yang bertiu (detik) Adaun rosedur eramalan gelombang adalah sebagai berikut:. Analisa erbandingan ada ersamaan. di atas. Jika tidak memenuhi ersamaan tersebut, maka gelombang yang terjadi meruakan hasil embentukan gelombang semurna. Penghitungan tinggi dan erioda gelombangnya menggunakan ersamaan-ersamaan berikut: H mo 0.433xU A =. 3 g T 8.34xU A =. 4 g Jika hasil analisa erbandingan memenuhi ersamaan. di atas, maka gelombang yang terjadi meruakan hasil embentukan gelombang tidak semurna. Pembentukan gelombang tidak semurna ini ada (dua) jenis, yaitu embentukan gelombang terbatas fetch dan terbatas durasi. Untuk membedakannya erlu diketahui terlebih dahulu durasi kritis (t c ), sebagai berikut: xU gxf A eff t = c. 5 g U A. Periksa durasi data yang ditentukan (t), lalu bandingkan terhada durasi kritis (t c ). d. Jika t t c, maka gelombang yang terjadi meruakan gelombang hasil embentukan terbatas fetch. Pada embentukan jenis ini, durasi angin yang bertiu cuku lama. Penghitungan tinggi dan erioda gelombangnya dilakukan dengan menggunakan ersamaan.0 dan.. e. Jika t < t c, maka gelombang yang terjadi meruakan gelombang hasil embentukan terbatas durasi. Pada embentukan ini, durasi angin yang bertiu tidak cuku lama. Penghitungan tinggi dan erioda gelombangnya dilakukan dengan menggunakan ersamaan.0 dan. dengan terlebih dahulu mengganti anjang F eff dengan F min berikut ini: 3 U min 68.6 A gxt F =. 6 g xu A Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 6

27 .3.4. Statistik Gelombang dengan Metode Rayleigh Salah satu kontribusi berharga dalam deskrisi statistik gelombang laut adalah bahwa distribusi tinggi gelombang daat didekati dengan distribusi Rayleigh (Longuet- Higgins,95). Kondisi gelombang ada suatu erairan bersifat acak. Untuk erencanaan bangunan antai dierlukan suatu tinggi gelombang tertentu yang mewakili. Untuk mendaatkan gelombang monokromatik tersebut dilakukan analisis statistik untuk memeroleh H. Setelah data diurutkan dari terbesar ke terkecil, maka H adalah harga rata-rata m data terbesar, dimana adalh m/n. Tahaan analisis tersebut adalah :. Mengurutkan data dari terbesar ke terkecil. Menjumlahkan data m terbesar 3. Menghitung H Bila terdaat 5 data (N = 5) yang telah diurutkan dari besar ke kecil maka H / 3 = ( H + H + H 3 + H 4 + H 5 )/5, dimana m = 5 sehingga = 5/5 = /3. H daat dihitung berdasarkan ersamaan berikut: H = dimana: C. H rms.7 H = tinggi gelombang m maksimum dari N data C = koefisien koreksi untuk H = ln + π erfc ln H rms = tinggi gelombang root mean square = N N i= Hi / Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 7

28 Gambar. Bagan Alir Analisa Statistik Gelombang dengan Metode Rayleigh Untuk memermudah erhitungan, nilai C dihitung dengan bantuan komuter (software Fortran). Nilai C daat dilihat ada Tabel. berikut ini. Tabel. Nilai koefisien C / H/Hrms Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 8

29 Analisa Frekuensi Gelombang Penentuan tinggi gelombang rencana dengan eriode ulang tertentu daat dihitung menggunakan metode analisa frekuensi. Beberaa metoda yang sangat dikenal antara lain adalah Metoda Normal, Log Normal, Gumbell, Pearson Tye III dan, Log Pearson Tye III. Metoda yang diakai nantinya harus ditentukan dengan melihat karakteristik distribusi gelombang daerah setemat. Periode ulang yang akan dihitung ada masingmasing metode adalah untuk eriode ulang, 3, 5, 0, 5, 50,00 serta 00 tahun. a. Metode Distribusi Normal Distribusi normal atau kurva normal dikenal ula dengan nama distribusi Gauss yang memunyai rumus sebagai berikut: X t = X + K. S X. 8 di mana: X t = tinggi gelombang untuk eriode ulang T tahun (m) X = gelombang maksimum rata-rata S X = standar deviasi K = faktor variabel reduksi Gauss untuk Distribusi Normal b. Metode Distribusi Log Normal Parameter Distribusi log normal meruakan hasil transformasi dari distribusi normal, yaitu dengan mengubah nilai variat X menjadi nilai logaritmik variat X. Untuk distribusi log normal dua arameter memunyai ersamaan transformasi: Log X t = LogX + K. S logx. 9 di mana: Log X t = LogX = nilai logaritmik tinggi gelombang untuk eriode ulang T tahun (m) nilai logaritmik tinggi gelombang maksimum rata-rata S logx = standar deviasi logaritmik nilai X k = faktor variabel reduksi Gauss untuk distribusi Log Normal Parameter Aabila erhitungan tana nilai logaritmik, daat digunakan ersamaan berikut: X t = X + k. S X. 30 di mana: Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 9

30 X t = nilai tinggi gelombang untuk eriode ulang T tahun (m) X = nilai tinggi gelombang maksimum rata-rata S X = standar deviasi nilai X k = nilai karakteristik distribusi Log Normal Parameter yang nilainya bergantung dari koefisien variasi (C V ) C V = S X. 3 X c. Metode Distribusi Log Normal 3 Parameter Distribusi Log Normal 3 Parameter daat dituliskan sebagai: X t = X + K.S X. 3 di mana: Xt = nilai tinggi gelombang untuk eriode ulang T tahun (m) X = nilai tinggi gelombang maksimum rata-rata S X = standar deviasi nilai X k = nilai karakteristik distibusi Log Normal 3 Parameter yang nilainya bergantung dari koefisien kemencengan (C S ) d. Metode Distribusi Gumbell. Metoda distribusi Gumbell yang banyak digunakan dalam analisa frekuensi memunyai rumus: X t = X + K. S x. 33 K = (Y t - Y n )/S n.. 34 Y t = T log T di mana: X t = tinggi gelombang untuk eriode ulang T tahun (m) X = tinggi gelombang maksimum rata-rata S x = standar deviasi K = faktor frekuensi Y n = nilai rata-rata dari reduksi variat, nilainya tergantung dari jumlah data Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 30

31 S n = deviasi standar dari reduksi variat, nilainya tergantung dari jumlah data e. Metode Distribusi Pearson III Metode ini memiliki bentuk kurva seerti bel. Mode terletak ada titik nol dan nilai X terletak a X. Persamaan distribusi Pearson III daat dijelaskan sebagai berikut: X t = X + K.S x.36 dimana: X t = tinggi gelombang untuk eriode ulang T tahun (m) X S x K = tinggi gelombang maksimum rata-rata = standar deviasi = faktor sifat distribusi Pearson III yang meruakan fungsi dari C s (koefisien skewness) Nilai Cs yang dieroleh digunakan untuk mendaatkan nilai KT dari tabel. Persamaan distribusi Pearson III akan meruakan garis lengkung aabila digambarkan ada kertas eluang normal. f. Metode Distribusi Log Pearson Tye III Metoda ini memunyai ersamaan sebagai berikut: Log X t = logx + K.S. 37 dimana: Log X t = logaritmik tinggi gelombang untuk eriode ulang T tahun logx = logaritmik tinggi gelombang maksimum rata-rata. = log X n. 38 S logx = standar deviasi = (logx logx) n. 39 K = karakteristik dari distribusi Log Pearson III yang nilainya bergantung ada harga C S Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 3

32 (logx logx) C S = koefisien skewness = 3 (n ).(n )Si. 40 Aabila nilai C S = 0, maka distribusi Log Pearson III identik dengan distribusi Log Normal sehingga distribusi kumulatifnya akan tergambar sebagai garis lurus ada kertas grafik log normal. Perioda gelombang rencana bisa didaatkan dengan cara memetakan tinggi gelombang yang didaat dari analisa frekuensi di atas ke scatter diagram erioda gelombang Analisa Data Gelombang ada Lokasi Studi A. Fetch Efektif Fetch angin erairan masing-masing lokasi studi dibuat dengan titik usat yang diangga mewakili koordinat zona erairan laut dalam. Penggambaran fetch angin untuk lokasi studi daat dilihat ada Gambar. berikut ini. Gambar. Fetch Daerah Mentigi, Kutami, Nusa Penida Panjang fetch efektif untuk masing-masing arah mata angin ada lokasi studi daat dilihat ada Tabel.3 berikut ini. Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 3

33 Tabel.3 Panjang Fetch Efektif Lokasi Studi Arah Fetch eff (m) Utara 35, Timur Laut 63, Timur 64,0.000 Tenggara 4, Selatan Barat Daya Barat Barat Laut 9, B. Gelombang Rencana Perhitungan atau eramalan gelombang rencana dilakukan dengan menggunakan data angin harian maksimum yang dieroleh dari Stasiun Meteorologi Bandara Ngurah Rai Denasar. Hasil eramalan tinggi gelombang maksimum untuk tia tahun berdasarkan arah daat dilihat ada Tabel.4. Tabel.4. Harga Tinggi Gelombang Maksimum Tahunan Per Arah Tahun Utara Timur Laut Timur Tenggara Barat Laut Untuk menentukan tinggi gelombang dengan erioda ulang tertentu digunakan analisa frekuensi dengan menggunakan metode distribusi Normal, Normal arameter, Normal 3 arameter, Gumbel, Pearson III, Log Pearson III. Data masukkan untuk analisa adalah gelombang tertinggi. Hasil erhitungan analisa frekuensi tinggi gelombang dengan Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 33

34 beberaa metode untuk eriode ulang H, H 5, H 0, H 5, H 50 dan H 00 daat dilihat ada Lamiran B. Dari analisa, maka tinggi gelombang berdasarkan erioda ulang untuk lokasi Nusa Penida adalah sebagai berikut Tabel.5 Tinggi Gelombang Berdasarkan Perioda Ulang H (m) Tr Utara Timur Laut Timur Tenggara Barat Laut Dalam erencanaan dermaga ini digunakan eriode ulang 5 tahun. Untuk gelombang dengan fetch tertentu, erioda gelombang dicari berdasarkan tinggi gelombang rencana dengan menggunakan rumus 0.006xU gxf A eff H = mo.4 g U A xU gxf A eff T =.4 g U A Sedangkan untuk gelombang yang anjang fetch-nya tidak terbatas digunakan rumus dari Pierson Moskovitz T 9,66 H =.43 Dengan menggunakan rumus diatas dieroleh harga erioda gelombang rencana untuk ke-5 arah datang gelombang seerti yang ditunjukkan ada Tabel.6 Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 34

35 Tabel.6 Tinggi dan Periode Gelombang Rencana Arah H (m) T (dtk) Utara Timur Laut Timur Tenggara Barat Laut C. Waverose Tinggi gelombang yang dieroleh dari hasil eramalan gelombang dengan menggunakan data angin yang ada kemudian dikelomokkan menurut bulan kejadian. Langkah selanjutnya dicari ersentase kejadian tinggi dan eriode gelombang setia bulannya menurut besar dan arahnya. Hasil eramalan gelombang disajikan dalam bentuk ersentase kejadian statistik total tahun sebagaimana Tabel.7. Dari tabel tersebut daat disimulkan bahwa selama kurun waktu sesuai dengan tahun data yang dieroleh terlihat gelombang dominan untuk Nusa Penida berasal dari arah Timur (34,8%) dengan tinggi gelombang antara,4,8 m. Tabel.7 Presentase Kejadian Gelombang Total Nusa Penida Tahun Persentase Kejadian Tinggi Gelombang Tinggi Gelombang (m) Arah Calm >. Jumlah Utara Timur Laut Timur Tenggara Selatan Barat Daya Barat Barat Laut Total Kumulatif Persentase Kejadian Ada Gelombang : 66.50% Persentase Kejadian Tidak Ada Gelombang : 33.50% Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 35

36 Berikut daat disimak mawar gelombang (waverose) selama 5 tahun di lokasi studi. Waverose Gelombang Maksimum Harian Tahun Gambar.3 Waverose 5 Tahun di Nusa Penida.4. TRANSFORMASI GELOMBANG.4.. Umum Gelombang yang merambat dari laut dalam menuju laut dangkal akan mengalami transformasi yang diakibatkan oleh adanya engaruh erubahan kedalaman laut. Di laut dalam, gelombang menjalar tana diengaruhi oleh dasar laut. Namun di laut transisi dan laut dangkal, dasar laut memengaruhi ergerakan gelombang. Gelombang yang merambat dari erairan dalam menuju erairan dangkal akan mengalami 3 eristiwa utama, yaitu refraksi, shoaling, dan breaking, di mana ketiga eristiwa tersebut mengakibatkan erubahan ada arah erambatan dan tinggi gelombang. a. Refraksi Refraksi adalah embelokan arah gelombang akibat erubahan kedalaman. Seerti diketahui bahwa C adalah fungsi dari T dan h, yaitu C = f(t,h). Makin dangkal atau makin kecil h, akan makin kecil keceatan. Kondisi ini menyebabkan gelombang yang datang Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 36

37 L0 Laoran Tugas Akhir dengan membentuk sudut terhada batimetri berubah arah dan front gelombang cenderung berevolusi sejajar antai atau ray akan tegak lurus antai. Di daerah erairan dangkal, aabila ditinjau suatu garis uncak gelombang, bagian uncak gelombang yang berada di air yang lebih dangkal akan menjalar dengan keceatan yang lebih kecil dariada bagian dari uncak gelombang yang berada di air yang lebih dalam. Akibatnya garis uncak gelombang akan membelok dan berusaha untuk sejajar dengan garis kedalaman laut. Garis orthogonal gelombang, garis yang tegak lurus dengan garis uncak gelombang dan menunjukkan arah enjalaran gelombang, juga akan membelok dan berusaha untuk menuju tegak lurus garis kontur dasar laut. Efek embelokan ini disebut sebagai refraksi. Sketsa deskrisi refraksi gelombang ada kontur lurus dan sejajar daat dilihat ada Gambar.4 Ortogonal gelombang b 0 α 0 x Kontur kedalaman b α x L Pantai Gambar. 4 Refraksi Gelombang ada Kontur Lurus dan Sejajar Fenomena refraksi ini sangat enting untuk dielajari dalam teknik antai dan elabuhan karena:. Transor sedimen antai sangat bergantung ada arah gelombang, sehingga dalam melakukan analisa transor sedimen antai harus benar-benar diketahui sudut datang gelombang. Demikian juga halnya dengan analisa gelombang, erlu diketahui sudut datang gelombang.. Peristiwa refraksi juga daat mengakibatkan erubahan tinggi gelombang. Untuk kondisi suatu kontur daat mengakibatkan engkonsentrasian energi gelombang Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 37

38 (konvergen), dan ada kondisi kontur lain daat mengakibatkan enyebaran energi gelombang (divergen). Kondisi konvergen daat menyebabkan tinggi gelombang makin besar, sedangkan ada kondisi divergen terjadi engurangan tinggi gelombang. Hal yang enting dari analisa refraksi adalah engaruh refraksi terhada tinggi, arah dan distribusi energi gelombang yang terjadi di erairan dangkal. Analisa enghitungan refraksi dimulai dengan menentukan tinggi gelombang terbesar beserta erioda dan arah gelombang tersebut. Dilatarbelakangi oleh hukum konservasi energi, di mana energi gelombang di erairan dalam sama dengan energi gelombang di erairan dangkal, daat ditentukan tinggi gelombang yang terjadi di erairan dangkal. Analisa refraksi ini daat dilakukan dengan menggunakan ketentuan yang terdaat di dalam SPM 984. Untuk garis kontur yang sederhana dan sejajar antai, arameter-arameter yang enting dalam analisa refraksi ini adalah:. Persamaan Hukum Snellius. C sinα = C sin α. 44. Koefisien Refraksi. b cosα K = 0 = 0 r. 45 b cosα 3. Tinggi gelombang akibat refraksi. H = K. 46 rh di mana: α = sudut antara garis uncak gelombang dengan kontur dasar di mana gelombang melintas. α = sudut yang sama diukur saat garis uncak gelombang melintas dasar kontur berikutnya. C = keceatan gelombang ada kedalaman kontur ertama. C = keceatan gelombang ada kedalaman kontur kedua. b 0 = jarak antara garis orthogonal di laut dalam. b = jarak antara garis orthogonal di titik. Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 38

39 b. Shoaling Dalam erjalanan gelombang dari erairan dalam menuju erairan dangkal terjadi erubahan keceatan, yaitu menjadi lebih lambat. Perubahan ini selain mengakibatkan erubahan arah, juga mengakibatkan embesaran tinggi gelombang, di mana eristiwa tersebut dikenal sebagai shoaling. Penghitungan koefisien tinggi gelombang akibat shoaling ini dinyatakan dengan ersamaan berikut: K s =. 47 kh + tanh( ) sinh( ) kh kh atau daat juga dihitung dengan: Cg K S =. 48 C g Tinggi gelombang akibat refraksi dan shoaling adalah: H = K K. 49 r S H c. Breaking Gelombang memasuki erairan yang lebih dangkal akan mengalami shoaling dan ada akhirnya akan ecah. Peristiwa ecah ini akan terjadi terus menerus samai mencaai tinggi gelombang stabil, yaitu ada tinggi gelombang H S = 0.4 h. Jarak mulai ecah samai dengan menjadi stabil ada umumnya adalah 0.5 L. Hal ini terjadi terus menerus samai gelombang mencaai antai. Gelombang ecah terjadi di laut dalam dan laut dangkal. Kaan gelombang mulai ecah di laut dalam dinyatakan oleh Michell (893) dengan ersamaan berikut: H L 0 0 πh 0.4 tanh L. 50 Hal ini daat terjadi bila sudut yang dibentuk oleh uncak gelombang sebesar 0 0. Pada sudut batas ini, keceatan artikel di uncak gelombang hamir sama dengan keceatan rambat gelombang. Penambahan kecuraman sudut uncak gelombang akan mengakibatkan keceatan artikel di uncak gelombang lebih besar dariada ceat Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 39

40 rambat gelombang, sehingga terjadilah ketidakstabilan yang menyebabkan gelombang ecah. Persamaan ini juga menyatakan tinggi gelombang maksimum yang daat terjadi ada suatu kedalaman untuk suatu erioda gelombang. Sementara itu, kriteria gelombang ecah di laut dangkal secara umum adalah sebagai berikut: H h d. Wave Set-u dan Wave Set-down Akibat adanya gelombang, maka akan terjadi erubahan elevasi muka air rata-rata atau kedalaman rata-rata. Perubahan tersebut dengan wave set-u atau wave set-down. Wave set-u atau wave set-down ini daat dicari dengan menggunakan ersamaan berikut: δη 3 δh = η η =. 5 δx 6 ( h + η) δx Kehilangan Energi akibat Friksi Pada erairan antai, friksi dengan dasar erairan cuku berengaruh dalam mereduksi tinggi gelombang. Kehilangan energi akibat friksi daat dihitung dengan ersamaan: 3 4 f ( Hσ ) x E loss = π ghsinh ( kh') Tinggi gelombang yang dihasilkan adalah sebagai berikut: H f = H E loss. 54 di mana: f = koefisien gesek yang berkisar antara h = h + η. 55 e. Difraksi Gelombang Difraksi adalah fenomena di mana energi dialihkan secara lateral seanjang uncak gelombang aabila gelombang datang terhalang oleh suatu rintangan seerti emecah gelombang atau ulau. Pada Gambar.7.a ditunjukkan aabila tidak terjadi difraksi gelombang maka daerah di belakang rintangan akan tenang. Bila terjadi difraksi (Gambar.7.b), maka daerah di belakang rintangan akan terengaruh oleh gelombang Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 40

41 datang. Garis uncak gelombang di belakang rintangan akan membelok dan memunyai busur lingkaran dengan usatnya ada ujung rintangan. Pada daerah ini, tinggi gelombang akan berkurang, semakin jauh dari ujung rintangan maka berkurangnya tinggi gelombang akan semakin besar. Sedangkan untuk daerah di dean rintangan akan terjadi suerosisi antara gelombang datang dan gelombang balik yang dikenal dengan short crested waves (gelombang hasil suerosisi beberaa gelombang yang sudut datang/erginya tidak sama). Puncak gelombang Puncak gelombang Arah Gelombang Arah Gelombang L Perairan tenang L θ r β K' Titik tinjau P P Rintangan Rintangan a. Tidak Terjadi Difraksi b. Terjadi Difraksi Gambar. 5 Pola Gelombang di Belakang Rintangan Untuk mendaatkan model difraksi, maka erlu digunakan beberaa asumsi sebagai berikut:. Fluida adalah ideal (tidak memunyai kekentalan dan tidak mamu mamat).. Gelombang amlitudo kecil (Teori Gelombang Linier). 3. Aliran tidak berutar. 4. Kedalaman di belakang rintangan adalah konstan. 5. Gelombang diantulkan semurna oleh rintangan. Berdasarkan asumsi di atas, enghitungan difraksi gelombang berdasarkan jenis rintangan yang dilalui daat dibedakan menjadi (dua) jenis, yaitu difraksi gelombang melewati celah tunggal dan melewati dua celah. Difraksi Gelombang Melewati Celah Tunggal Contoh difraksi gelombang melewati celah tunggal daat dilihat ada Gambar.7.a. Tinggi gelombang di suatu temat di daerah terlindung tergantung keada: Perencanaan Pembangunan Dermaga Penyeberangan Ferry di Nusa Penida Bab II - 4