Perubahan Spektrum Gelombang pada Moored Floating Breakwater

Transkripsi

1 Perubahan Spektrum Gelombang Moored Floating Breakwater Syawindah Anggryana Puspasari * (1) Haryo Dwito Armono (2) Sujantoko (2) 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Kelautan FTK ITS. * syawi.anggryana@gmail.com 2 Dosen Jurusan Teknik Kelautan FTK ITS ITS-Surabaya. Abstrak Floating breakwater merupakan struktur pelindung pantai pemecah gelombang yang mengapung di atas laut. Seperti yang telah diketahui saat ini floating breakwater telah banyak digunakan karena keunggulannya dibanding dengan submerged breakwater. Sebagai bangunan mengapung banyak keuntungan yang bisa diperoleh dari konstruksinya, antara lain; ekonomis dan instalasinya yang mudah. kinerja bangunan pelindung pantai diukur berdasarkan efektifitas redaman gelombangnya. Untuk itu dilakukan penelitian untuk mengetahui perubahan bentuk spektrum gelombang sebelum dan sesudah mengenai floating breakwater untuk mengetahui efektifitas redamannya. Perubahan bentuk spektrum gelombang diketahui dengan melihat perbedaan antara energi gelombang datang dengan energi gelombang yang ditransmisikan oleh floating breakwater. Hasil pengujian menunjukkan ada pengurangan energi gelombang oleh floating breakwater. Persamaan untuk memperkirakan energi dan periode gelombang transmisi telah berhasil disusun. Keyword : floating breakwater, wave spectrum 1. Pendahuluan Seperti kita ketahui breakwater sangat efektif dalam mencegah abrasi pantai, akan tetapi pembangunan breakwater dapat menjadi sangat mahal karena biaya konstruksi bergantung kedalaman air. Breakwater konvesional berupa tumpukan batu merupakan tipe struktur yang berpotensi menyebabkan masalah lingkungan, seperti fenomena erosi pantai yang serius, perubahan kualitas air dan pertimbangan estetika. Untuk itu struktur yang dapat mereduksi gelombang tetapi memberi dampak yang lebih positif, mulai banyak dicoba sebagai alternatif, seperti floating breakwater. Penggunaan floating breakwater secara kontinu terus bertambah karena kecepatan dan konstruksinya yang tidak mahal, memungkinkan untuk dipindah dan ditarik kembali. Floating breakwater ini biasanya ditahan dengan pile atau dengan menambatkan kabel (mooring). Pile digunakan kedalaman air kurang dari 10m dengan kondisi dasar laut yang baik, dan mooring bisa digunakan kedalaman yang lebih tanpa memperdulikan kondisi dasar laut. * Corresponding author Phone : address: syawi.anggryana@gmail.com Kinerja bangunan pelindung pantai diukur berdasarkan efektifitas redaman gelombangnya. untuk itu dilakukan penelitian untuk mengetahui perubahan bentuk spektrum gelombang sebelum dan sesudah mengenai floating breakwater untuk mengetahui efektifitas redamannya, karena menurut Bleck dan Oumeraci (2002) perubahan spectral bangunan pelindung pantai tidak dapat diabaikan. Penelitian ini dilakukan untuk melihat perubahan bentuk spektral gelombang Floating Breakwater dan melihat pengaruh perubahan tersebut koefisien transmisi gelombang untuk menggambarkan efektifitas redamannya. 2. Transmisi Gelombang Transmisi gelombang adalah sisa energi gelombang setelah melewati struktur, yang perameternya dinyatakan sebagai perbandingan antara tinggi gelombang yang ditransmisikan (H t ) dengan tinggi gelombang datang (H i ) atau akar dari energi gelombang trasnmisi (E t ) dan energi gelombang datang (E i ). Dalam menilai tingkat efektifitas suatu struktur penahan gelombang dapat dilihat dari banyaknya energi transmisi gelombang yang melewati struktur

2 tersebut. Semakin besar pengurangan energi gelombang maka semakin kecil koefisien transmisinya. Hal ini berarti kinerja struktur tersebut baik karena energi gelombang yang ditransmisikan melewati struktur tersebut kecil. (1) 3. Desain Pengujian Model Pengujian model dilakukan di Laboratorium Lingkungan & Energi Lautan Jurusan Teknik Kelautan FTK-ITS dengan wave flume ( panjang = 20,3 m; lebar = 2,0 m; tinggi = m). Desain pengujian model fisik dengan lebar tiap konfigurasi berturut-turut ( B = 0,1 m; 0,2 m; 0,3 m ). Gambar 2. Konfigurasi sudut 90 0 floating breakwater tipe 1, 2, dan 3 Gambar 1. Konfigurasi sudut 45 0 floating breakwater tipe 1, 2 dan 3 Gambar 3. Konfigurasi sudut cross floating breakwater tipe 1, 2, dan 3 Model akan diuji dengan variasi tinggi gelombang (H), periode gelombang (T) dan lebar pemecah gelombang (B) seperti tabel dibawah ini. Kemudian model dikenai tipe gelombang irregular selama 60 detik. Secara umum data pengujian model floaton dapat dilihat dalam table berikut:

3 Tabel 1. Desain rencana pengujian model floating breakwater di wave flume dan setelah melewati struktur dapat dilihat gambar 4. no tinggi gel (cm) periode gel (sec) jenis gel 1 3,5 2 4,5 3 5,5 irreguler a. Gelombang datang 4. Parameter Analisis Dari hasil pengolahan data gelombang dengan bantuan MATLAB didapatkan nilai tinggi gelombang signifikan (Hs), periode (T), dan luasan dibawah kurva spectrum (m 0 ) di depan dan di belakang pemecah gelombang terapung. Koefisien transmisi (Kt) dihitung dengan menggunakan tinggi gelombang signifikan di depan dan di belakang floating breakwater. Secara umum koefisien transmisi dan Km-1 dalam penelitian ini, tergantung parameter berikut : Kt, Km-1 = f (Hi, Ti, Li, B, g, ρ) (2) parameter tidak berdimensi yang akan digunakan untuk menganalisa data dalam penelitian ini adalah: 5. Analisa Data dan Pembahasan (3) Spektrum gelombang mengalami perubahan setelah melewati Floating Breakwater. Bentuk spektrum gelombang sebelum dan sesudah melewati Floating Breakwater dapat di lihat gambar 4. Pada sumbu x menunjukkan frekuensi domain (Hz) dan sumbu y menunjukkan energy spectrum (m 2 /Hz). Parameter yang digunakan untuk menggambarkan perubahan bentuk spektrum gelombang setelah melewati pemecah gelombang terapung adalah perbedaan luasan di bawah kurva spectrum sebelum dan sesudah melewati pemecah gelombang terapung, yang merupakan nilai dari energi yang teredam. Spectrum gelombang sebelum melewati struktur b. Gelombang transmisi Gambar 4. Perubahan bentuk spectrum gelombang Parameter terbaik untuk menjelaskan gelombang transmisi yaitu dengan menggunakan panjang relatif floating breakwater. Dari hasil pengolahan data dalam penelitian ini telah di dapatkan hubungan koefisien transmisi dengan panjang relatif pemecah gelombang terapung untuk masingmasing konfigurasi sudut yang digunakan. Dari ketiga sudut yang digunakan dalam percobaan, diketahui sudut 90 0 yang memiliki koefisien regresi paling baik yaitu R 2 =0,72 dengan persamaan koefisien transmisi K t = - 0,12. Ln + 0,474. Lalu konfigurasi sudut dengan koefisien regresi terendah adalah sudut cross dengan R 2 =0,463 dengan persamaan koefisien transmisi K t = -0,08. Ln + 0,605. Dan konfigurasi sudut 45 0 dengan R 2 =0,576 dengan persamaan koefisien transmisi K t = - 0,09. Ln + 0,523.

4 1.2 konfigurasi sudut cross, dan R 2 = R² = R² = R² = derajat cross Gambar 5. Hubungan koefisien transmisi dengan panjang relatif floating breakwater Konfigurasi sudut 45 0, 90 0, dan cross 6. Hubungan Koefisien Transmisi dengan Perubahan Spectrum Gelombang. Dalam penelitian ini akan digunakan dua pendekatan parameter untuk mengetahui hubungan koefisien transmisi dengan perubahan spectrum gelombang, yaitu parameter m 0 dan T - 10 dengan menggunakan persamaan berikut: (4) Sehingga energi gelombang di belakang pemecah gelombang terapung dalam penelitian dapat kita susun dalam satu bentuk persamaan, yaitu : dan, (5) Gambar 6. Hubungan nilai Ei percobaan dan Ei perhitungan Dengan hasil analisa koefisien transmisi sebelumnya maka dari ketiga konfigurai sudut didapatkan, konfigurasi sudut 90 0, konfigurasi sudut cross, dan Hasil pendekatan ini menunjukkan korelasi yang cukup baik dengan hasil terukur percobaan, dengan R 2 = konfigurasi sudut 90 0, R 2 = konfigurasi sudut cross, dan R 2 = (6) Dengan hasil analisa koefisien transmisi sebelumnya maka dari ketiga konfigurai sudut didapatkan, Et =( -0,08. Ln + 0,605) 2.Ei konfigurasi sudut 90 0, Et =( -0,09. Ln + 0,523) 2.Ei konfigurasi sudut cross, dan Et =( -0,12. Ln + 0,474) 2.Ei konfigurasi sudut Hasil pendekatan ini menunjukkan korelasi yang cukup baik dengan hasil terukur percobaan, dengan R 2 = konfigurasi sudut 90 0, R 2 = Gambar 7. Hubungan tingkat keakuratan nilai T -10,t percobaan dan T -10,t perhitungan

5 7. Kesimpulan Perubahan spektrum gelombang yang terjadi floating breakwater dapat dilihat dari perbedaan luasan di bawah kurva antara spektrum gelombang transmisi dan gelombang datang yang merupakan nilai dari energi gelombang teredam, dan perbedaan periode gelombang, yang penelitian kali ini digunakan parameter T -10. Persamaan untuk mencari energi dan periode gelombang transmisi telah berhasil dirumuskan. Luasan di bawah kurva spektrum gelombang merupakan nilai dari energi gelombang, sehingga pendekatan hubungan antara koefisien transmisi dengan perubahan bentuk spectrum gelombang floating breakwater dapat dinyatakan dalam persamaan-persamaan untuk masing-masing parameter sudut. Korelasi hubungan nilai energy gelombang teredam perhitungan dari persamaan dan nilai energy gelombang teredam hasil percobaan di lab menunjukkan hasil yang cukup bagus sudut 90 0 dengan nilai koefisien determinasinya Dan pendekatan hubungan koefisien transmisi dengan perubahan spectrum gelombang ditinjau dari perbedaan periode gelombang T-10 dinyatakan juga dengan persamaan untuk masing-masing parameter sudut, dengan hasil cukup baik sudut 90 0 juga dengan koefisien determinasi Dengan demikian dari pendekatan kedua parameter tersebut, m 0 dan T -10, dapat diketahui bahwa tingkat keakuratan persamaan-persamaan tersebut dengan hasil pengukuran/percobaan di wave flume cukup baik. Dan dari hasil analisa yang dilakukan terlihat bahwa pedekatan m 0 penelitian ini sedikit lebih baik dalam menjelaskan hubungan antara koefisien transmisi dan perubahan spektrum gelombang. 8. Daftar Pustaka Bhattacharyya, 1972, Dynamic of Marine Vehicles, a Wiley Interscience Publication, John Wiley&Sons, New York Bleck dan Oumeraci, Wave Damping and Spectral Evolution at Artificial Reefs, Beethovenstr. Germany. Dean, Robert G., Robert A. Dalrymple Water Wave Mechanic for Engineer and Scientist. Advanced Series on Ocean Engineering - Volume 2, World Scientific : Singapore. Diamantoulaki, Ioanna., et al, Performance of pile-restrained flexible floating breakwaters, Applied Ocean Research 30 (2008) 243_255. Djatmiko, E.B., Analisis Gelombang Acak, Materi perkuliahan Jurusan Teknik Kelautan, FTK ITS, Surabaya. Ferrante, Vincenzo., Spectral Analysis of Wave Transmission Behind Submerged Breakwater. Fousert, M. W., 2006, Floating Breakwater: a Theoretical Study of a Dynamic Wave Attenuating System, Section of Hidraulic Engineering, Faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft University of Technology, Netherland. Goda, Y Random seas and design of maritime structures. University of Tokyo Press. Harinaldi, Prinsip-Prinsip Statistik Untuk Teknik dan Sains, Erlangga, Jakarta. Hegde, A. Vittal., et al, 2007, Performance Characteristics of Horizontal Interlaced Multilayer Moored Floating Pipe Breakwater, Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, Vol. 133, No. 4, July 1. Journee, J.M.J and Pinkster, J., 2002, Introduction in Ship Hydromechanics. Delft University of Technology. Kamphuis, J. W. 2000, Introduction to Coastal Engineering and Management, Advance Series on Ocean Engineering- Volume 16, World Scientific, Singapore. Koutandos, E. V., et al, Floating Breakwaters Efficiency in Intermediate and Shallow Waters, Division of Hydraulics and Environmental Engineering, Dept. of Civil Engineering, Aristotle University of Thessaloniki, 54006, Greece. McCartney, Bruce L., 1985, Floating Breakwater Design, Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, Vol. I l l, No. 2, March. Pratikto, dkk, 1996, Diktat Kuliah, Perencanaan Fasilitas Pantai dan Lautan, Kerjasama Segitiga Biru T. Kelautan ITS, Surabaya. Riduwan Abdullah M., Perangkat Lunak Terpadu Analisa Model Gelombang Acak di Saluran Gelombang. Jurusan Teknik Kelautan ITS, FTK-ITS, Surabaya Stewart. Robert. H., 2005, Introduction to Physical Oceanography, Texas A&M University Tsinker, Gregory P., 1986, Floating Port: Design and Contruction Practices, Gulf Publishing Company Texas.