SIMULASI SEDIMENTASI DI ALUR MASUK PELABUHAN PULAU BAAI DENGAN PERANGKAT LUNAK SMS 8.1

Transkripsi

1 SIMULASI SEDIMENTASI DI ALUR MASUK PELABUHAN PULAU BAAI DENGAN PERANGKAT LUNAK SMS 8.1 TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh Andreas Gunawan Senjaya NIM Program Studi Teknik Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 PROGRAM STUDI TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG TUGAS AKHIR Diberikan kepada: Nama : Andreas Gunawan Senjaya NIM : Judul Tugas Akhir adalah Simulasi Sedimentasi di Alur Masuk Pelabuhan Pulau Baai dengan Perangkat Lunak SMS 8.1, dengan isi Tugas Akhir sebagai berikut: Bab I Pendahuluan Bab II Dasar Teori Bab III Kondisi Fisik Lokasi Studi Bab IV Pemodelan Bab V Penutup Tugas Akhir ini dibuat rangkap tujuh dengan rincian sebagai berikut: 1. Untuk Mahasiswa 1 buah 2. Untuk Pembimbing Tugas Akhir 1 buah 3. Untuk Penguji Sidang Tugas Akhir 2 buah 4. Untuk Tata Usaha PST Kelautan 1 buah 5. Untuk Perpustakaan Teknik Kelautan 1 buah 6. Untuk Perpustakaan Pusat ITB 1 buah Menyetujui Koordinator Tugas Akhir, Pembimbing, Krisnaldi Idris, Ph.D. NIP Andojo Wurjanto, Ph.D. NIP

3 SIMULASI SEDIMENTASI DI ALUR MASUK PELABUHAN PULAU BAAI DENGAN PERANGKAT LUNAK SMS 8.1 TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh Andreas Gunawan Senjaya NIM Program Studi Teknik Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

4 Lembar Pengesahan Tugas Akhir Sarjana SIMULASI SEDIMENTASI DI ALUR MASUK PELABUHAN PULAU BAAI DENGAN PERANGKAT LUNAK SMS 8.1 Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, Februari 2008 Penulis Pasfoto 3x4 Andreas Gunawan Senjaya NIM Bandung, Februari 2008 Pembimbing Andojo Wurjanto, Ph.D NIP Mengetahui: Program Studi Teknik Kelautan Ketua, Dr. Ir. Muslim Muin, MSOE NIP

5 Aku tidak percaya kepada takdir dan nasib. Aku percaya kepada belas kasihan dan anugerah dari Allah, Sang Tritunggal, serta upaya dan kerja keras manusia dalam segala kelemahannya untuk meraih mahkota anugerah itu. Tidak ada alasan untuk bermegah. Untuk oran-orang terkasih, dari segala cinta dan kekuranganku

6 PENGANTAR Terpujilah Tritunggal Yang Kudus; Allah Bapa Kekal, Yesus Kristus Sang Penebus, dan Roh Kudus Sang Pemelihara dan Penuntun, untuk segala kasih serta anugerah yang begitu besar dan tidak ada akhirnya. Tugas Akhir dengan judul Simulasi Sedimentasi di Alur Masuk Pelabuhan Pulau Baai dengan Perangkat Lunak SMS 8.1 ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada pendidikan tahap Sarjana (strata satu) di Program Studi Teknik Kelautan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung. Laporan Tugas Akhir ini tidak sempurna dan memiliki banyak kekurangan akan tetapi sangat diharapkan untuk dapat memberikan manfaat bagi pembaca, terutama mahasiswa dan praktisi yang menekuni bidang pemodelan hidrodinamika dan sedimentasi di daerah pantai. Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini penulis mendapatkan begitu banyak masukan, ide kreatif serta dukungan moril yang sangat besar dari berbagai pihak yang begitu berkontribusi dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Mamah, Bapak, Euni yang begitu mengasihi penulis dan yang sangat penulis kasihi. 2. A Dadang dan Teh Yanti, Teh Nina dan A Omay yang senantiasa dekat di hati penulis serta keponakan-keponakan penulis, Maya, Candra, Dandi, Rena, Fira, Alya dan Caca dorca yang istimewa. 3. Bapak Andojo Wurjanto, Ph.D., yang telah menjadi pembimbing dalam Tugas Akhir yang dikerjakan penulis. 4. Bapak Irsan Soemantri Brodjonegoro, Ph.D. dan Bapak Harman Ajiwibowo, Ph.D., sebagai penguji dalam seminar dan sidang tugas akhir. 5. Mas ERG yang telah memberikan pencerahan-pencerahan yang brilian. 6. Iyus, kirconer sejati yang banyak membantu penulis dan kedua orang tuanya yang begitu baik. 7. Para pejuang doa bagi penulis: Ratri, Novi, Andri, Yullis, Jose, Yos, Sarah, Mungki, Loret, Emanuelia, Arum dan Pemuda GKJKc lainnya. i

7 8. KL 2003: Awan (buku TOEFL-nya sangat berguna), Amri (print aja, pegawai negeri gak ada yang liat), Iwan tukang kok, Arab (yang masih punya utang traktiran, utang joystik dan utang janji lainnya), Mice si paku payung? (kata iyus), Nanakon dan Anakon yang berbahaya, Leo si ahli dermaga keblinger, Icakonta si ahli bakau, Rahma si gak mau rugi, Wistie si nini-nini cengeng, Mendy si naik pitam alias si gelap mata (awas cepet mati lu), Dimas yang badannya paling gede tapi hobby jackpot, Priyo si jawa cabul, Ganjar si kucing dalam karung, Rudi si entah super baik atau super dudul, Chen Tze Wen si bakpao babi, Rejos si ganteng bercucuk dan adiknya si entepreneur sejati (atas pinjaman notebook, dan makan siang sebelum sidang), Mico prince of charm, Yasser si penipu busuk, Gusti bangsawan ternate dalam perantauan, Erik si tukang badminton, Anton balubur (lu dimana skarang cuy, ko ilang-ilang aja), Rido si santai sampe mampus, Zenal Onal (atas panduan GENESIS-nya), Mamin si Korlas Pengecut, Fantri UKSU, Oki the Ex-Administrator, Andriyansah, Utek Nurjamin dan KL03 lain yang telah tiada, namun tetap ada di hati penulis (Riggy, Nyoman, Hafi, Boris, Moly, Iqbal). KL 2003, sebusuk apapun kalian... baunya akan tetap tercium dan dikenang oleh banyak orang. 9. KL 2002 (Cirul, Maria, Gunawan, Anin, dkk), 2004 (Fega si kepala jamur, Nanda, Mpeb si lion-maru, Mamat, Diana, Alin dkk), 2005 (Indra, Manuntun, Ramdan, dkk) 10. Jestanger & kru BJ29: Teh Er, Cibs, K, Pak OK, serta segenap kru lainnya. 11. Semua pihak lain yang jika disebut satu persatu akan membuat laporan ini dua kali lipat lebih tebal. Terimakasih, Tuhan memberkati. ii

8 ABSTRAK Permasalahan sedimentasi yang terjadi di Alur Masuk Pelabuhan Pulau Baai menyebabkan terganggunya distribusi komoditas dan aktivitas kepelabuhanan lainnya di Bengkulu. Permasalahan sedimentasi yang serius tersebut membutuhkan penanganan yang tepat baik dalam konteks teknik maupun finansial. Model numerik dibutuhkan untuk memberikan gambaran mengenai proses sedimentasi yang terjadi serta menjadi salah satu alat yang dapat digunakan dalam upaya pengambilan keputusan terkait dengan penanganan yang perlu dilakukan. Laporan Tugas Akhir ini menyajikan simulasi dari proses sedimentasi yang terjadi di alur masuk Pelabuhan Pulau Baai serta pemodelan upaya penanganan permasalahan sedimentasi yang mungkin untuk dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak SMS 8.1. iii

9 DAFTAR ISI PENGANTAR ABSTRAK DAFTAR ISI... i... iii... iv DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... viii Bab 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Tugas Akhir Ruang Lingkup Pembahasan Metodologi Analisis Sistematika Penyajian Bab 2 DASAR TEORI Hindcasting Data Angin Daerah Pembentukan Gelombang (Fetch Efektif) Peramalan Data Gelombang Analisis Frekuensi Gelombang Transport Sedimen Sejajar Pantai Persamaan Kontinuitas Persamaan Kekekalan Momentum Pasang Surut Analisis Pasang Surut iv

10 2.5.2 Persamaan Regresi Bab 3 KONDISI FISIK LOKASI STUDI Kondisi Eksisting Pelabuhan Pulau Baai Bengkulu Kondisi Hidro-Oseanografi Pelabuhan Pulau Baai Gelombang Pasang Surut Bab 4 PEMODELAN Model Transport Sedimen Sejajar Pantai - GENESIS Input Data GENESIS Hasil Pemodelan Transport Sedimen dengan GENESIS Pemodelan Sedimentasi dengan SMS Pengenalan SMS Pemodelan Skenario I Pemodelan Skenario II Pemodelan Skenario III Bab 5 KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Elevasi Muka Air Kondisi Batas pada Bulan Januari 2007 v

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Peta lokasi studi Gambar 1.2 Peta Pelabuhan Pulau Baai Gambar 2.1 Perhitungan harga rasio RL sebagai fungsi dari UL Gambar 2.2 Grafik Nilai RT vs ΔT (SPM 1984) Gambar 2.3 Flowchart peramalan tinggi dan periode gelombang Gambar 2.4 Ilustrasi Komponen Energi Gelombang Setelah Pecah Gambar 2.5 Ruang tilik kubus dalam fluida Gambar 2.6 Definisi h dan η Gambar 2.7 Gaya-gaya yang bekerja pada elemen fluida Gambar 3.1 Windrose Pelabuhan P. Baai Bengkulu Gambar 3.2 Peta fetch untuk kawasan perairan pelabuhan Pulau Baai Gambar 3.3 Waverose Pelabuhan P. Baai Bengkulu Gambar 3.4 Elevasi muka air hasil peramalan DISHIDROS & NAOTIDE Gambar 3.5 Probabilitas terlampaui elevasi-elevasi acuan pasang surut di Pulau Baai Gambar 4.1 Ilustrasi transpor sedimen sejajar pantai Gambar 4.2 Arah datang gelombang dalam GENESIS Gambar 4.3 Diskritisasi garis pantai Pulau Baai Gambar 4.4 Orientasi model garis pantai Pulau Baai Gambar 4.5 Data gelombang hasil hincasting dan kaitannya dengan posisi baseline Gambar 4.6 Grid Pemodelan GENESIS Pulau Baai, Selatan Bengkulu Gambar 4.7 Grid Pemodelan Pantai Selatan Bengkulu Gambar 4.8 Input gelombang GENESIS Gambar 4.9 Transport Sedimen Gambar 4.10 Transport Sedimen Gambar 4.11 Transport Sedimen Gambar 4.12 Transport Sedimen Gambar 4.13 Transport Sedimen vi

12 Gambar 4.14 Transport Sedimen Gambar 4.15 Transport Sedimen Gambar 4.16 Transport Sedimen Gambar 4.17 Transport Sedimen Gambar 4.18 Transport Sedimen 2005 (Januari-Desember) Gambar 4.19 Diagram Alir Pemodelan SMS Gambar 4.20 Elemen 1D Gambar 4.21 Elemen 2D sisi lurus Gambar 4.22 Elemen-elemen yang berpotensi menimbulkan error Gambar 4.23 Skema Newton-Rhapson Gambar 4.24 Diagram alir proses pemodelan Gambar 4.25 Mesh dan domain pemodelan Skenario I Gambar 4.26 Batimetri lokasi kajian Gambar 4.27 Pembagian jenis material dalam domain Gambar 4.28 Kondisi batas pemodelan Gambar 4.29 Vektor kecepatan arus model Skenario I Gambar 4.30 Lokasi kalibrasi EMA model skenario I Gambar 4.31 Perbandingan EMA hasil simulasi Skenario I dengan data DISHIDROS Gambar 4.32 Kondisi batas SED2D Gambar 4.33 Sebaran konsentras sedimen Skenario I Gambar 4.34 Pengendapan sedimen di akhir simulasi bulan ke-1 (time-step 725) Gambar 4.35 Layout potongan Skenario I Gambar 4.36 Potongan melintang A-A Gambar 4.37 Potongan melintang B-B Gambar 4.38 Potongan melintang C-C Gambar 4.39 Potongan melintang D-D Gambar 4.40 Potongan melintang E-E Gambar 4.41 Potongan melintang F-F Gambar 4.42 Potongan memanjang G-G Gambar 4.43 Potongan melintang H-H Gambar 4.44 Potongan melintang I-I Gambar 4.45 Potongan melintang J-J Gambar 4.46 Perhitungan volume endapan Gambar 4.47 Wilayah perhitungan volume endapan sedimen Skenario I vii

13 Gambar 4.48 Mesh dan domain pemodelan Skenario II Gambar 4.49 Vektor kecepatan arus model Skenario II Gambar 4.50 Lokasi kalibrasi EMA model Skenario II Gambar 4.51 Perbandingan EMA hasil simulasi skenario II dengan data DISHIDROS Gambar 4.52 Sebaran konsentras sedimen Skenario II time-step 725, bulan ke Gambar 4.53 Pengendapan sedimen di akhir simulasi bulan ke-1, Skenario II Gambar 4.54 Layout potongan pada model Skenario II Gambar 4.55 Potongan melintang A-A (model Skenario II) Gambar 4.56 Potongan melintang B-B (model Skenario II) Gambar 4.57 Potongan melintang C-C (model Skenario II) Gambar 4.58 Potongan melintang D-D (model Skenario II) Gambar 4.59 Potongan melintang E-E (model Skenario II) Gambar 4.60 Potongan melintang F-F (model Skenario II) Gambar 4.61 Potongan memanjang G-G (model Skenario II) Gambar 4.62 Potongan melintang H-H (model Skenario II) Gambar 4.63 Potongan melintang I-I (model Skenario II) Gambar 4.64 Potongan melintang J-J (model Skenario II) Gambar 4.65 Wilayah perhitungan volume endapan sedimen Skenario II Gambar 4.66 Kondisi batas tambahan pada model Skenario III Gambar 4.67 Kondisi batas tambahan pada model Skenario III Gambar 4.68 Sebaran konsentras sedimen model Skenario III Gambar 4.69 Pengendapan sedimen Skenario III (bulan 1, time-step 725) viii

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pengelompokan Arah Angin Berhembus Tabel 3.1 Fasilitas Dermaga yang Ada di Pelabuhan Bengkulu Tabel 3.2 Fasilitas Tanah, Lapangan dan Gudang Penumpukan di Pelabuhan Bengkulu Tabel 3.3 Fasilitas Bongkar Muat yang Ada di Pelabuhan Bengkulu Tabel 3.4 Fasilitas Perkapalan yang Ada di Pelabuhan Bengkulu Tabel 3.5 Kinerja Pelayanan Kapal di Pelabuhan Bengkulu Tabel 3.6 Distribusi Arah Angin di Perairan pelabuhan Pulau Baai ( ) Tabel 3.7 Panjang Fetch Efektif Lepas Pantai Pulau Baai Tabel 3.8 Persentase Distribusi Gelombang di Perairan Pelabuhan Pulau Baai berdasarkan Peramalan Data Angin ( ) Tabel 3.9 Elevasi Muka Air Pulau Baai Bulan Januari 2007 Hasil Peramalan DISHIDROS dan NAOTIDE Tabel 3.10 Komponen-Komponen Pasang Surut Tabel 3.11 Kriteria Jenis Pasang Surut Tabel 3.12 Harga Elevasi-Elevasi Acuan di Perairan Pelabuhan Baai Tabel 4.1 Hasil Penyesuaian Arah Datang Gelombang Tabel 4.2 Spesifikasi Mesh pada Domain Pemodelan Skenaio I Tabel 4.3 Jenis Material pada Mesh Skenario I Tabel 4.4 Debit Bulanan Sungai Jenggalu Tabel 4.5 Debit Bulanan Sungai Jenggalu Tabel 4.6 Parameter Pemodelan SED2D Tabel 4.7 Data Pengerukan Alur Pelayaran Pulau Baai Tabel 4.8 Spesifikasi Mesh pada Domain Pemodelan Skenario II Tabel 4.9 Selisih Volume endapan hasil simulasi Skenario I dan III pada akhir bulan ke ix