Analisa pasang surut dilakukan untuk menentukan elevasi muka air rencana bagi

Transkripsi

1 BAB II TEORI DASAR. PASANG SURUT Analisa asang suru dilakukan unuk menenukan elevasi muka air rencana bagi erencanaan fasilias lau (dermaga, jaringan ia, revemen, dan breakwaer), mengeahui ie asang suru yang erjadi dan meramalkan flukuasi muka air. Daa masukan unuk analisa asang suru ini adalah daa hasil engamaan asang suru di laangan. Uruan analisa asang suru adalah sebagai beriku:. Menguraikan komonen-komonen asang suru.. Penenuan ie asang suru yang erjadi. 3. Meramalkan flukuasi muka air akiba asang suru. 4. Menghiung elevasi muka air ening. Menguraikan komonen-komonen asang suru adalah menguraikan flukuasi muka air akiba asang suru menjadi komonen-komonen harmonik enyusunnya. Besaran yang dieroleh adalah amliudo dan fasa seia komonen. Meode yang biasa digunakan unuk menguraikan komonen-komonen asang suru adalah meode admiraly dan leas suare. Bagan alir analisa daa asang suru daa diliha ada Gambar.. Pengamaan asang suru dilakukan ada lokasi yang reresenaif dengan lama engamaan 5 x 4 jam. Pengamaan dilakukan dengan cara memasang ala duga muka air yang dibaca seia jam. Elevasi hasil engamaan muka air selanjunya diikakan ada iik ea yang ada (Bench Mark). Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan -

2 Mulai Daa Pengamaan Pasang Suru 5 x 4 jam Komonen Pasang Suru Amliudo dan Beda Fase Tie Pasang Suru (Bil. Formzall) Peramalan Flukuasi Muka Air Klasifikasi Pasang Suru Grafik Flukuasi Muka Air Elevasi Muka Air HHWL (Highes High Waer Level) MHWS (Mean High Waer Sring) MHWL (Mean High Waer Level) MSL (Mean Sea Level) MLWL (Mean Low Waer Level) MLWS (Mean Low Waer Sring) LLWL (Lowes Low Waer Level) Elevasi Muka Air Rencana Hasil Tie Pasang Suru Grafik Flukuasi Muka Air Elevasi Muka Air Rencana Selesai Gambar. Bagan Alir Analisa Daa Pasang Suru... Pembangki Pasang Suru Pasang suru adalah flukuasi muka air lau karena adanya gaya arik benda-benda di langi, eruama maahari dan bulan erhada massa air di bumi. Bumi beroasi sendiri dalam mengelilingi maahari dalam waku 4 jam, sedangkan bulan beroasi sendiri dalam mengelilingi bumi ada saa yang bersamaan dalam waku 4 jam 50 meni. Selisih 50 meni ini menyebabkan besar gaya arik bulan bergeser erlamba 50 meni dari inggi air yang diimbulkan oleh gaya arik maahari. Gerak roasi bumi mengelilingi maahari melalui suau linasan yang memunyai benuk elliis yang disebu bidang elliis. Sudu inklinasi bumi erhada bidang elliis Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan -

3 sebesar 66.50, sedangkan sudu inklinasi bulan erhada bidang roasi bumi adalah Jarak erdeka anara osisi bulan dan bumi disebu erigee dan jarak erjauh disebu aogee (Gambar. ). Keadaan asang ada saa erigee dan keadaan suru ada saa aogee. orbi bumi Bm Bm M Bm Bl Aogee Bm Bl Perigee Gambar. Pergerakan Bumi-Bulan-Maahari. Besar engaruh bulan dan maahari erhada ermukaan air lau di bumi disesuaikan dengan gaya-gaya yang bekerja sau sama lainnya. Adanya gaya arik bulan dan maahari menyebabkan laisan air yang semula berbenuk bola menjadi ellis. Peredaran bumi dan bulan ada orbinya menyebabkan osisi bumi-bulan-maahari selalu berubah seia saa. Revolusi bulan erhada bumi diemuh dalam waku 9.5 hari (jumlah hari dalam sau bulan menuru kalender ahun kamariah, yaiu ahun yang didasarkan ada eredaran bulan). Pada sekiar anggal dan 5 (bulan muda dan urnama) osisi bumibulan-maahari kira-kira berada ada sau garis lurus (Gambar.3) sehingga gaya arik bulan dan maahari erhada bumi saling memerkua. Dalam keadaan ini erjadi asang suru urnama (asang besar, sring ide), di mana inggi asang suru sanga besar dibandingkan ada hari-hari yang lain. Sedangkan sekiar anggal 7 dan (seerema dan iga erema revolusi bulan erhada bumi) di mana bulan dan maahari membenuk sudu siku-siku erhada bumi (Gambar.4) maka gaya arik bulan erhada bumi saling mengurangi. Dalam keadaan ini erjadi asang suru erbani (asang kecil, nea ide)di mana inggi asang suru kecil dibandingkan dengan harihari yang lain. Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan - 3

4 Bulan Purnama Bulan Mai Bm M Bl a : ana engaruh bulan dan maahari b : engaruh maahari c : engaruh bulan d : engaruh bulan dan maahari d c b a Bl Gambar. 3 Kedudukan Bumi-Bulan-Maahari Saa Pasang Purnama Seerema Perama Bl Bm M Seerema Akhir Bl d c b a a : ana engaruh bulan dan maahari b : engaruh maahari c : engaruh bulan d : engaruh bulan dan maahari Gambar. 4 Kedudukan Bumi-Bulan-Maahari Saa Pasang Perbani.. Komonen Pasang Suru Guna memerkirakan keadaan asang suru, maka erdaa banyak komonenkomonen yang memengaruhi asang suru. Komonen uama adalah akiba gaya arik bulan dan maahari (lunar dan solar komonen). Komonen lainnya adalah komonen non asronomis. Komonen asang suru yang ada sebanyak 9 (sembilan). Penjabaran ke delaan komonen asang suru ersebu seeri ada Tabel.. Hasil enguraian asang suru adalah arameer amliudo dan beda fase mag-mag komonen asang suru. Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan - 4

5 Tabel. Komonen Pasang Suru. Komonen Simbol Periode (jam) Keerangan Uama bulan M.406 Uama maahari S.0000 Bulan akiba variasi bulanan jarak bumi-bulan N.659 Maahari-bulan akiba erubahan sudu deklinasi maahari-bulan K.9673 Maahari-bulan K Uama bulan O Uama maahari P Uama bulan M Maahari-bulan MS Pasang Suru Semi Diurnal Pasang Suru Diurnal Perairan Dangkal..3 Meoda Peramalan Pasang Suru Ada beberaa meoda yang biasa digunakan dalam eramalan asang suru dianaranya adalah meoda admiraly, meoda harmonik, dan meoda leas suare. Dalam enyelesaian ugas akhir ini meoda eramalan asang suru yang digunakan adalah meoda eraaan kuadra erkecil (leas suare). Meoda ini menggunakan rinsi bahwa kesalahan eramalan harus sekecil-kecilnya, sehingga jumlah selisih kuadra anara eramalan dengan daa engamaan harus minimum. Kia misalkan jumlah konsiuen adalah sau, sehingga ersamaan modelnya menjadi: Z k Z 0 A B i i i k. i Misalkan daa engamaan kia adalah D, maka ersamaan errornya akan menjadi: ε ( Z D) k ε ( Z A B D). 0 i i i k i berhubung jumlah konsiuen, k, maka ersamaan di aas menjadi: ε ( Z A B D) 0 Unuk mendaakan harga minimum, maka ersamaan di aas diurunkan secara arsial unuk seia variabelnya. ( ε ) δ δz 0 ( ε ) δ δa 0 0 Z A B D 0 ( Z A B ) D 0 Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan - 5

6 Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan - 6 ( ) D B A Z B 0 ) ( 0 δ ε δ Misalkan adalah jumlah engamaan dan adalah nomor engamaan, maka keiga ersamaan di aas daa diulis sebagai beriku: D B A Z 0 ) (. 3 [ ] D B A Z 0 ) (. 4 [ ] D B A Z 0 ) (. 5 Keiga ersamaan di aas bila diamilkan dalam benuk mariks akan seeri di bawah ini: D D D B A Z 0. 6 Mariks di aas daa diselesaikan dengan banuan Eliminasi Gauss sehingga nila Z0, A, dan B daa diemukan. Penyelesaian di aas daa ula dierakan ada ersamaan gerak harmonik dengan 9 buah konsana. Unuk memermudah, enyelesaian di aas daa dilakukan dengan banuan komuer...4 Tie Pasang Suru Dengan didaakannya nilai amliudo dari komonen asang suru, daa dienukan ie asang suru yang erjadi ada lokasi, yaiu dengan melakukan erhiungan Formzall (F) dengan ersamaan sebagai beriku: F AO AK AM AS. 7 di mana: AO amliudo komonen O AK amliudo komonen K

7 AM amliudo komonen M AS amliudo komonen S Macam ie asang suru berdasarkan angka formzall daa diliha ada Tabel. beriku. Tabel. Tie Pasang Suru. Bilangan Formzall (F) Tie Pasang Suru Keerangan F < 0.5 Pasang harian ganda (semidiurnal) Dalam hari erjadi kali air asang dan kali air suru dengan keinggian yang hamir sama dan erjadi beruruan secara eraur. Periode asang suru raa-raa adalah jam 4 meni. 0.5 < F <.5 Camuran, condong ke semi diurnal Dalam hari erjadi kali air asang dan kali air suru dengan keinggian dan eriode yang berbeda..5<f<3.0 F < > 3.0 Camuran, condong ke diurnal Pasang harian unggal (diurnal) Dalam hari erjadi kali air asang dan kali air suru dengan keinggian yang berbeda. Kadang-kadang erjadi kali air asang dalam hari dengan erbedaan yang besar ada inggi dan waku. Dalam hari erjadi kali air asang dan kali air suru. Periode asang suru adalah 4 jam 50 meni..5 Elevasi Muka Air Rencana Penenuan muka air dilakukan dengan menggunakan komonen asang suru yang elah dihasilkan. Dari enenuan ersebu daa dienukan beberaa elevasi muka air ening seeri ada Tabel.3. Dari beberaa elevasi muka air ersebu, diilih salah sau muka air yang akan digunakan sebagai acuan dalam erencanaan yang disebu elevasi muka air rencana. Tabel. 3 Elevasi Muka Air. Elevasi Muka Air HHWL (Highes High Waer Level) MHWS (Mean High Waer Sring) MHWL (Mean High Waer Level) MSL (Mean Sea Level) MLWL (Mean Low Waer Level) MLWS (Mean Low Waer Sring) LLWL (Lowes Low Waer Level) Keerangan Air eringgi ada saa asang suru urnama aau bulan mai. Raa-raa muka air inggi saa urnama. Reraa dari muka air inggi selama eriode 9 ahun. Muka air reraa anara muka air inggi reraa dan muka air rendah reraa. Reraa dari muka air rendah selama eriode 9 ahun. Raa-raa muka air rendah saa urnama. Air erendah ada saa asang suru urnama aau bulan mai. Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan - 7

8 . GELOMBANG.. Umum Gelombang meruakan salah sau fenomena roses fisik yang erjadi di anai. Gelombang ada erairan daa didefinisikan sebagai erubahan elevasi erairan secara harmonik yang diimbulkan oleh beberaa gaya, yaiu gaya angin, gaya gema di lau, kaal yang bergerak, dan lain-lain. Skesa definisi gelombang daa diliha ada Gambar.5. C Z X Ha/ η SWL d aau h L z -d Gambar. 5 Skesa definisi gelombang. Dari gambar di aas, daa diliha beberaa hal: x koordina horizonal z koordina verikal aau h kedalaman dihiung dari SWL SWL Sill Waer Level (muka air raa-raa) n ( x, ) a (kx-) elevasi muka air erhada muka air reraa a amliudo gelombang (H/) H inggi gelombang a L anjang gelombang T eriode gelombang, inerval waku yang dierlukan oleh arikel kembali ada kedudukan yang sama dengan kedudukan sebelumnya. C keceaan ramba gelombang L/T k angka gelombang jumlah gelombang (π/l) frekuensi gelombang (π/t) Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan - 8

9 Beberaa karakerisik gelombang yang sering digunakan dalam berbagai analisa gelombang adalah erioda gelombang (T), inggi gelombang (H), keceaan gelombang (C), keceaan sudu gelombang (), bilangan gelombang (k), dan arah gelombang. Perioda gelombang selalu meruakan besaran yang dikeahui dan selalu ea besarnya ada seluruh medan gelombang. Tinggi gelombang daa dikeahui ada suau osisi dan ada osisi lain adalah meruakan suau besaran yang dicari melalui analisa ransformasi gelombang. Dengan dikeahuinya erioda gelombang (T) dan kedalaman erairan (h), daa dicari karakerisik gelombang yang lainnya. Persamaan yang menghubungkan anara T dan k dinyaakan dalam suau ersamaan imlisi yang disebu dengan ersamaan disersi seeri di bawah ini: ( kh) σ gk anh. 8 di mana: g erceaan graviasi h kedalaman erairan Dengan dikeahuinya T dan h, maka k daa dicari melalui ersamaan disersi di aas dengan banuan meoda ierasi. Selanjunya anjang gelombang daa dicari sebagai beriku: π π k dan σ, maka ersamaan disersi di aas menjadi: L T π π π g anh T L L Bila anjang gelombang di lau dalam dikeahui, maka anjang gelombang di kedalaman erairan erenu daa dienukan dengan banuan abel anjang gelombang yang daa diliha ada SPM Volume, 984. Dengan subsiusi L C x T ke ersamaan anjang gelombang di aas, maka akan dieroleh: C gt πh anh π CT Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan - 9

10 Semenara iu keceaan gru gelombang, Cg, daa dicari dengan ersamaan di bawah ini: C g kh C kh h( ). Di anara beberaa benuk gelombang ersebu, yang aling dominan adalah gelombang angin (gelombang yang dibangkikan oleh gaya angin). Gelombang meruakan fakor ening di dalam erencanaan elabuhan. Gelombang memunyai energi, maka semua bangunan dalam erencanaan elabuhan harus daa memikul gaya gelombang ersebu. Fasilias elabuhan direncanakan dengan menggunakan gaya erencanaan ersebu. Selain iu, gelombang juga bisa menimbulkan arus dan ransor sedimen di sekiar daerah anai. Layou elabuhan harus direncanakan sedemikian rua sehingga sedimenasi di elabuhan daa dihindarkan... Klasifikasi Gelombang Berdasarkan kedalaman relaif, yaiu erbandingan anara kedalaman air d dan anjang gelombang L, gelombang daa diklasifikasikan menjadi iga macam seeri ada Tabel.4. Klasifikasi ini dilakukan unuk menyederhanakan rumus-rumus yang mereresenasikan karakerisik gelombang. Tabel. 4 Klasifikasi Gelombang Menuru Kedalaman Relaif Klasifikasi d/l πd/l Tanh (πd/l) Lau dalam D/L > ½ > π Lau ransisi /5 < d/l < ½ /4 samai π Tanh (πd/l) Lau dangkal d/l < /5 < ¼ πd/l..3 Karakerisik Gelombang Seeri asang suru, angin, dan fenomena roses fisik lainnya gelombang juga memiliki beberaa karakerisik, seeri cea ramba gelombang, anjang gelombang, keceaan gelombang, erceaan gelombang, dan lain-lain. Seia karakerisik ini diwakili mag-mag oleh sebuah ersamaan maemaik erenu. Persamaan-ersamaan ersebu didaa dari enurunan ersamaan disersi. Adaun ersamaan karakerisik Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan - 0

11 gelombang yang akan umum digunakan dalam erencanaan elabuhan sudi kasus secara lengka berdasarkan kedalaman relaifnya daa diliha ada Tabel.5. Tabel. 5 Persamaan Cea Ramba dan Panjang Gelombang Menuru Kedalaman Relaif Cea ramba gelombang Panjang gelombang Lau Dalam (d/l > ½) gt π Lau Transisi (/5 < d/l < ½) Lau Dangkal (d/l < /5) gt πd C 0 C anh C gd π L gt gt πd L0 L anh π π L L T gd..4 Analisa Daa Gelombang..4. Hindcag Salah sau cara eramalan gelombang adalah dengan melakukan engolahan daa angin. Prediksi gelombang disebu hindcag jika dihiung berdasarkan kondisi meeorologi yang elah lamau dan forecag jika dihiung berdasarkan kondisi meeorologi hasil rediksi. Prosedur enghiungan keduanya sama, erbedaannya hanya ada sumber daa meeorologinya. Gelombang lau yang akan diramal adalah gelombang di lau dalam suau erairan yang dibangkikan oleh angin, kemudian meramba ke arah anai dan ecah seiring dengan mendangkalnya erairan di deka anai. Hasil eramalan gelombang berua inggi dan erioda gelombang signifikan unuk seia daa angin. Daa-daa yang dibuuhkan unuk meramal gelombang erdiri dari:. Daa angin yang elah dikonversi menjadi wind sress facor (UA).. Panjang fech efekif Penenuan Wind Sress Facor (UA) Daa angin yang berua keceaan erlu dikoreksi unuk mendaakan wind sress facor (UA). Adaun koreksi ersebu meliui:. Koreksi Elevasi Daa angin yang digunakan adalah daa angin yang diukur ada elevasi 0 m dari ermukaan anah. Aabila angin idak diukur ada elevasi ersebu, maka harus dikoreksi dengan ersamaan: Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan -

12 0 7 u0 uz. z di mana: u0 keceaan angin hasil koreksi elevasi (m/s) uz keceaan angin yang idak diukur ada keinggian 0 m (m/s) z elevasi ala ukur (m). Koreksi Durasi Daa angin yang ersedia biasanya idak disebukan duraya aau meruakan daa hasil engamaan sesaa. Kondisi sebenarnya keceaan angin adalah selalu berubah-ubah meskiun ada arah yang sama. Unuk melakukan hindcag, dierlukan juga durasi aau lama angin beriu, di mana selama dalam durasi ersebu diangga keceaan angin adalah konsan. Oleh karena iu, koreksi durasi ini dilakukan unuk mendaakan keceaan angin raa-raa selama durasi angin beriu yang diinginkan. Berdasarkan daa hasil engamaan angin sesaa, daa dihiung keceaan angin raa-raa unuk suau durasi angin erenu, dengan rosedur sebagai beriku: a. Dikeahui keceaan angin sesaa adalah uf. Akan dienukan keceaan angin dengan durasi deik (u). 609 de. 3 u f b. Menghiung u3600. u f c u 3600 u f u3600 c. 4 dengan: 45 c anh 0.9log unuk < < 3600 deik c 0.5log.5334 unuk 3600 < < deik Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan -

13 c. Menghiung u, durasi yang dienukan. u u3600 u c u c dengan: 45 c anh 0.9log unuk < < 3600 deik c 0.5log.5334 unuk 3600 < < deik di mana uf keceaan angin maksimum hasil koreksi elevasi (m/s) u keceaan angin raa-raa unuk durasi angin yang diinginkan (m/s) durasi waku yang diinginkan (deik) 3. Koreksi Sabilias Aabila erdaa erbedaan emeraur anara udara dan lau, maka keceaan angin efekif daa dieroleh dengan melakukan koreksi sabilias sebagai beriku: di mana: u u. R. 6 RT rasio amlifikasi, dieroleh dari grafik ada Gambar.6. u keceaan angin hasil koreksi durasi (m/s) Aabila daa erbedaan emeraur idak dikeahui, maka SPM 984 menyarankan enggunaan RT,. Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan - 3

14 Gambar.6 Grafik Rasio Amlifikasi 4. Koreksi Lokasi Pengamaan Aabila engukuran daa angin dilakukan di aas daraan, maka erlu ada koreksi lokasi unuk menjadikan daa angin di aas daraan menjadi daa angin hasil engukuran di lau. Beriku ini adalah ersamaan yang digunakan: u u. R L. 7 di mana: RL rasio keceaan angin di aas lau dengan di daraan, dieroleh dari grafik ada Gambar.7. u keceaan angin hasil koreksi sabilias (m/s) Unuk engukuran angin yang dilakukan di anai aau di lau, koreksi ini idak erlu dilakukan (RL ). Laoran Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan - 4