PENGANGKUTAN SEDIMEN DI DEKAT PANTAI. Oleh : Endah Kurniyasari Dosen Pembimbing : Drs. Kamiran, M.Si

Transkripsi

1 PENGANGKUTAN SEDIMEN DI DEKAT PANTAI Oleh : Endah Kurniyasari Dosen Pemiming : Drs. Kamiran, M.Si Jurusan Matematika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopemer Suraaya 0 Astrak Pengangkutan sedimen terjadi di daerah antara gelomang pecah dan garis pantai akiat sedimen yang diawanya. Pengangkutan sedimen pantai anyak menimulkan fenomena peruahan dasar perairan seperti pendangkalan muara sungai, erosi pantai, peruahan garis pantai, dan seagainya. Fenomena yang timul akiat pengangkutan sedimen ini iasanya merupakan permasalahan terutama pada daerah pelauhan sehingga prediksi mengenai anyaknya sedimen yang terangkut sangat diperlukan dalam perencanaan ataupun penentuan metode penanggulangan. Dalam tugas akhir ini dipelajari huungan antara lapisan atas dengan pengangkutan sedimen. Konsep pemodelan yang telah terukti efisien dierikan dalam memprediksi kekuatan lapisan atas, dimana dalam pemodelan turulensinya mengekspresikan spesifik energi kinetik turulen (k). Model k-ε digunakan untuk memprediksi lapisan atas gelomang di pantai dengan leih aik. Dari hasil yang diperoleh menunjukkan ahwa ketealan lapisan atas erpengaruh terhadap pengangkutan sedimen. Dari sini ditemukan ahwa uprush memiliki ukuran pengangkutan sedimen leih esar daripada ackwash. Selain itu, diperoleh relasi pantai erdasarkan utiran sedimennya. Dari relasi pantai ini, profil arus dan pengangkutan sedimen di daerah surf dan swash dapat dipelajari. Kata kunci : lapisan atas, model k-ε, pengangkutan sedimen. Pendahuluan Gelomang laut adalah salah satu representasi gejala alam yang menarik. Gelomang yang terentuk di lautan lepas meramat dan tia di pantai ersama dengan sejumlah esar tenaga yang sangat erpotensi untuk merusak tetapi sealiknya juga erpeluang untuk dapat dimanfaatkan. Gelomang yang tia di dekat pantai ini akan memerikan energinya ke pantai. Bagaimana dan seerapa esar energi yang dierikan oleh gelomang sangat ditentukan oleh profil kedalaman serta entuk lautnya. Energi yang dierikan oleh gelomang dimanifestasikan dalam entuk pengangkutan sedimen. Pemasangan suatu struktur di pantai akan menimulkan dampak kerusakan pantai yang sangat serius. Untuk mencegah itu perlu diperkirakan seerapa anyak pengangkutan sedimen. Hal inilah yang mendasari ahwa pemahaman pengangkutan sedimen sangat diperlukan untuk pengelolaan pantai yang enar. Dalam tugas akhir ini lapisan atas diselesaikan dengan menggunakan model k-ε untuk masalah pengangkutan sedimen di dekat pantai. Hal pertama yang diperlukan dalam menyelesaikan lapisan atas adalah menentukan jenis aliran, yaitu aliran laminar dan aliran turulen. Akan tetapi ada juga aliran yang diseut aliran transisional yaitu suatu aliran peralihan dari aliran laminar menjadi aliran turulen. Di daerah dekat pantai aliran yang dominan terjadi adalah aliran turulen sehingga model yang digunakan disini adalah model persamaan turulensi. Salah satu versi dari model persamaan turulensi yaitu model k-ε

2 yang telah terukti efisien dalam memprediksi kekuatan lapisan atas. Disini model k-ε digunakan untuk memprediksi ketealan lapisan atas gelomang yang terkait dengan koefisien gesekan kulit dan tegangan geser di dekat pantai. Pemodelan k-ε pada dasarnya menitikeratkan pada mekanisme yang terjadi pada aliran turulen dengan pendekatan energi kinetik. Pengaruh gelomang permukaan ditransmisikan ke dasar laut melalui lapisan atas. Oleh karena itu, suatu agian penting dari pengangkutan sedimen diatur oleh ketealan lapisan atas.. Tinjauan Pustaka. Gelomang Proses-proses yang terjadi di pantai mempunyai skala spasial mulai dari orde 0-m, -00m, -km dan -0km atau leih. Proses-proses terseut saling mempengaruhi satu sama lainnya dan resultannya akan mementuk pola atau entuk pantai. Skala terkecil terjadi di daerah swash zone. Di daerah ini proses yang dominan terjadi adalah pengangkutan (transport) sedimen akiat turulensi. Swash zone adalah daerah antara gelomang pecah sampai iir pantai dan ciri khasnya adalah adanya uih yang erwarna putih. Bentuk uih ini menyatakan aliran yang turulen. Skala yang kedua dengan panjang antara m sampai km diseut proses garis pantai. Proses yang dominan terjadi adalah pengangkutan sedimen oleh arus imuh gelomang dimana arus yang sangat terkenal dinamakan arus sejajar pantai atau arus susur pantai (longshore currents). Kumpulan dari skala ini akan memerikan suatu sistem sirkulasi sel yang sering diseut daerah surf. Sirkulasi ini mempunyai skala yang ketiga yaitu -km. Seenarnya panjang skala ini tidaklah mutlak enar karena morfologi pantai sangat dinamik. Akumulasi atau resultan dari ketiga proses diatas memangun suatu entuk pantai (each form atau each profile) yang mempunyai skala spasial leih esar dari km. Gamar. Proses-proses pemangunan entuk pantai (reproduksi dari Short A.D 999). Pada saat gelomang mendekati pantai maka akan terjadi peruahan pada panjang dan tinggi gelomang. Panjang gelomang akan memendek dan tinggi gelomang akan naik. Terdapat suatu kondisi kritis pada tinggi gelomang dimana kecepatan partikel air akan leih esar dari kecepatan fase gelomang. Pada kondisi ini maka gelomang akan pecah dan mendistriusikan energinya ke pantai. Dalam terminologi geomorfologi pantai, daerah dimana gelomang pecah sampai iir pantai dinamakan zona surf (surf zone). Daerah ini merupakan daerah yang paling aktif karena terjadi transformasi enrgi yaitu dari energi gelomang ke energi yang lain misalnya energi disipasi. Berdasarkan pengamatan selama ertahuntahun eerapa ilmuwan atau insinyur teknik pantai telah mengemangkan formulasi empirik yang dapat digunakan untuk memprakirakan gelomang pecah secara cukup akurat. Parameter yang sering digunakan untuk melihat perilaku gelomang pecah adalah parameter surf similaritas atau sering diseut ilangan Iriarren (Ni) yang didefinisikan seagai: tan gt N i L0 H L, 0 dengan β adalah sudut kemiringan pantai dan T adalah periode gelomang. Terdapat suatu relasi empiris antara kemiringan pantai (β) dengan tinggi gelomang yang dinyatakan seagai erikut (Short,A D 999): 0. H T gd

3 Dengan H adalah tinggi gelomang pecah, dan D adalah ukuran diameter utir ratarata. Tetapi pada kemiringan pantai dapat diukur sehingga relasi ini jarang digunakan. Relasi ini dapat digunakan untuk estimasi tinggi gelomang pecah, karena yang mudah kita lakukan adalah mengukur T, D dan β. Dari hasil pengamatan (Sulaiman, Soehardi (008)) ternyata gelomang pecah anyak macamnya dan secara umum dapat digolongkan dalam empat golongan yaitu:.. Gelomang pecah tipe spilling Pada tipe spilling, muka gelomang pecah akan meluruh searah pantai dan lama kelamaan akan mementuk uih di iir pantai (Ni < 0.4)... Gelomang pecah tipe plunging Pada tipe plunging, muka gelomang memecah dengan cara ergulung-gulung dan akhirnya akan mementuk uih yang dicirikan dengan adanya limpasan yang ikut di pantai. Gelomang pecah tipe ini sangat aik untuk kegiatan surfing (0.4<Ni<.3)..3 Gelomang pecah tipe collapsing Pada tipe collapsing, muka gelomang tidak eruah (pecah) tetapi semakin mendekati pantai akan mementuk gelomang pipih yang semakin mengecil dan akhirnya akan menghasilkan aliran turulen di iir pantai (.3<Ni<3.)..4 Gelomang pecah tipe surging Pada tipe surging, muka gelomang juga tidak akan mengalami peruahan (pecah) tetapi semakin mendekati pantai semakin mengecil dan akhirnya memecah pada daerah yang sangat dekat dengan iir pantai. (Ni > 3.) Biasanya gelomang pecah tipe plunging dan spilling terjadi di pantai yang eratasan dengan samudra, misalnya pantai selatan Jawa dll. Sedangkan gelomang pecah tipe surging dan collapsing terjadi pada pantai dengan laut tertutup atau semi tertutup, misalnya pantai utara Jawa.. Teori Lapisan Batas Lapisan atas merupakan lapisan tipis pada permukaan solid surface yang mematasi daerah inviscid dan daerah viscous. Lapisan atas terjadi karena adanya gesekan antara fluida yang mengalir dengan permukaan enda. Konsep lapisan atas ditemukan oleh Ludwig Prandlt pada tahun 904 yang merupakan seorang ahli aerodinamika Jerman. Prandtl mengklasifikasikan aliran yang melewati suatu kontur permukaan menjadi dua daerah, yaitu :. Daerah di dalam lapisan atas (dekat permukaan kontur) dimana efek viskositas sangat erpengaruh (viscous flow). Daerah ini sering diseut seagai lapisan atas (oundary layer), adalah suatu lapisan tipis yang erada di seelah dari peratasan enda. Pada kawasan ini kecepatan aliran adalah nol pada dinding, dan ertamah dengan cepatnya dalam perandingan terhadap kecepatan permukaan eas. Dalam kawasan lapisan atas, distriusi kecepatan sangat dipengaruhi oleh gaya geseran.. Daerah di luar lapisan atas dimana efek viskositas diaaikan (inviscid flow). Pada daerah ini pengaruh viskositas sangat kecil sehingga cenderung diaaikan, gaya geseran dapat diaaikan ila diandingkan dengan gaya inersia. Dalam hal ini fluida dapat dianggap inviscid (non viscous) dan tanpa rotasi (irotasi). Teal oundary layer sendiri digolongkan menjadi dua, yaitu ketealan lapisan atas dan ketealan perpindahan lapisan atas. Ketealan lapisan atas (δ) didefinisikan seagai jarak dari permukaan solid ke lapisan di daerah yang mengalami hamatan karena gesekan. Namun kenyataannya karena pengaruh gesekan terjadi terus menerus, pada perhitungan, dipergunakan definisi teal lapisan atas adalah jarak dari permukaan penampang ke titik dimana kecepatannya ernilai 99% dari kecepatan aliran eas. Ketealan perpindahan lapisan atas (δ*) didefinisikan seagai teal aliran tanpa gesekan yang laju massa alirannya sama dengan pengurangan laju massa aliran fluida ergesekan. Sehingga perhitungan teal perpindahan ini didasarkan pada laju massa aliran seelum ergesekan dengan permukaan solid dikurangi laju aliran setelah ergesekan..3 Model k-ε Salah satu versi dari model persamaan turulensi, yaitu model k-ε yang telah terukti efisien dalam memprediksi kekuatan lapisan 3

4 atas. Dalam tugas akhir ini model k-ε standart yang dipergunakan untuk memprediksi ketealan lapisan atas gelomang. Pada model k-ε, k adalah energi kinetik turulen, dan ε adalah tingkat dissipasi turulen (m /s 3 ). Untuk idang aliran seragam, tegangan gesekan erkaitan dengan kecepatan fluida aliran eas melalui koefisien gesekan C melalui huungan kuadrat seagai erikut : u C U f Dengan menggunakan nilai akhir dari u, nilai k dan ε pada idang didefinisikan oleh Bakhtyar, Ghaheri, Yeganeh, dan Barry (009) seagai: u k, C 3 uz u z exp 6, v uz v t uz exp 6v Untuk idang halus C =0,09 dekat dinding. Dari model k-ε ketealan lapisan atas (δ) pada gelomang pantai dapat dihitung, Zhang dan Liu ( 008): dimana k c 0 H c0 dengan H adalah tinggi H gelomang pecah (m), H adalah tinggi gelomang (m)..4 Pengangkutan sedimen Sedimen adalah material atau pecahan dari atuan, mineral dan material organik yang melayang-layang di dalam air, udara, maupun yang dikumpulkan di dasar sungai atau laut oleh pemawa atau perantara alami lainnya. Sedimen dapat diangkut dengan tiga cara: Suspension: umumnya terjadi pada sedimensedimen yang sangat kecil ukurannya (seperti lempung) sehingga mampu diangkut oleh aliran air atau angin yang ada. f Bedload: terjadi pada sedimen yang relatif leih esar (seperti pasir, kerikil, kerakal, ongkah) sehingga gaya yang ada pada aliran yang ergerak dapat erfungsi memindahkan pertikel-partikel yang esar di dasar. Pergerakan dari utiran pasir dimulai pada saat kekuatan gaya aliran meleihi kekuatan inertia utiran pasir terseut pada saat diam. Gerakan-gerakan sedimen terseut isa menggelundung, menggeser, atau ahkan isa mendorong sedimen yang satu dengan lainnya. Saltation: umumnya terjadi pada sedimen erukuran pasir dimana aliran fluida yang ada mampu menghisap dan mengangkut sedimen pasir sampai akhirnya karena gaya grafitasi yang ada mampu mengemalikan sedimen pasir terseut ke dasar. Di kawasan pantai terdapat dua arah pengangkutan sedimen. Yang pertama adalah pergerakan sedimen tegak lurus pantai (crossshore pengangkutan) atau oleh juga diseut dengan pergerakan sedimen menuju dan meninggalkan pantai (onshore-offshore transport). Yang kedua, pergerakan sedimen sepanjang pantai atau sejajar pantai yang iasa diistilahkan dengan longshore transport..4. Pergerakan sedimen tegak lurus pantai (cross-shore transport) Pengangkutan sedimen tegak lurus pantai dapat dilihat pada entuk pantai (kemiringan pantai) dan entuk dasar lautnya (ar & trough). Secara penampakan geomorfologi, proses pengangkutan sedimen tegak lurus pantai iasanya terjadi di teluk..4. Pengangkutan sedimen sejajar pantai (longshore transport) Orang sering menyeut pengangkutan sedimen sejajar pantai (dalam ahasa ilmiahnya littoral sediment transport) atau longshore sediment transport. Proses ini iasanya terjadi di pantai yang eratasan dengan samudra dan merupakan proses yang penting karena erdampak sangat esar terhadap suatu struktur yang diuat manusia misalnya jetti atau groin. Pengangkutan sedimen dekat pantai dan perkemangannya telah dianalisis di eerapa penelitian. Rumus teranyak yang digunakan 4

5 untuk menjelaskan mengenai pengangkutan sedimen didasarkan pada huungan antara parameter Shields dan ukuran dasar pengangkutan sedimen. Rumus pengangkutan sedimen oleh Meyer Peter dan Muller (948) adalah: 0, cr n C cr, cr Dengan: adalah parameter Shield, gd S adalah tegangan geser, adalah ukuran pengangkutan (m /s), D adalah diameter sedimen (m), dan secara erturut-turut adalah S kepadatan partikel dan fluida, adalah tegangan geser kritis di atas yang cr memungkinkan perpindahan sedimen, C dan n adalah konstanta empiris oleh Wilson (987) (C= dan n=.5). Dasar pengangkutan sedimen dan rumus digunakan untuk menghitung pengangkutan sedimen ersih yang sesuai dengan penghitungan dasar pengangkutan pada akhir deuran yang mengarah ke laut. Madsen (99) memperoleh rumus dasar pengangkutan sedimen untuk ed-load q (t) (m /s) : q ( t) ( s ) gd 3 C tan tan cr fu cr, gds cr gds disini adalah sudut kemiringan lereng pantai, s adalah erat khusus dari sedimen, adalah pergeseran sudut untuk perpindahan grain, f adalah faktor pergeseran gelomang, t adalah waktu (s), dan suscript cr gerak sedimen. Secara fisik aliran uprush dan ackwash sangat ereda, hal ini dikarenakan ahwa model pengangkutan sedimen pada daerah ini memiliki peredaan parameter. Menurut 3 u u Masselink dan Hughes (998) diperlukan konstanta empiris yang ereda (C) untuk menghuungkan perhitungan kecepatan dan pengangkutan sedimen di uprush dan ackwash. Nielsen (00) menganjurkan persamaan seagai erikut: 0, ( t) C signu *( t), C C uprush ackwash Metodologi Penelitian Metode yang digunakan pada tugas akhir dalam menyelesaikan permasalahan adalah:. Kajian Literatur. Pemodelan Gelomang Pantai 3. Pemodelan Ketealan Lapisan Batas Gelomang dengan model k-ε 4. Pemodelan Pengangkutan Sedimen 5. Simulasi dengan Matla 6. Analisis Hasil Simulasi 7. Kesimpulan 4. Hasil dan Pemahasan 4. Analisis Tipe Pantai Untuk menentuka tipe pantai pada gelomang pecah, cara yang paling sederhana adalah dengan mendapatkan suatu relasi yang menghuungkan parameter gelomang dengan parameter tipe pantai. Gaurlag pada tahun 968 mempulikasikan penelitiannya tentang relasi empirik antara parameter gelomang (tinggi gelomang H dan periode T) dengan parameter pantai (kecepatan jatuh Ws) untuk mendapatkan tipe pantai. relasi ini dinyatakan oleh (Short, A D 999): H W T s Berikut ini akan ditaelkan relasi tipe pantai dengan parameter seperti diatas: Tael. Karakteristik tipe pantai (reproduksi Short A.D 999) Relasi Reflektif Intermediate Dissipassif Ω=H/(WsT) < -5 >6 Tipe surging spilling- spilling 5

6 Gelomang plunging Banyaknya gelomang di surf -3 >3 Profil arus uprush, ackwash arus RIP, arus longshore ore wave, arus alik dasar Bentuk pantai curam ritmik datar Sandar tidak ada sedikit anyak Kemiringan lereng >4-6 < Pengangkutan sedimen di pantai rendah medium tinggi Jenis sedimen edload campuran suspended Teksture sedimen mediumcoarse finemedium fine (kompak) Swash zone curam sedang flat (tanpa pola) Surf zone <0 m ~0 m ~00 m Dengan: H adalah tinggi gelomang pecah diasumsikan 0.56 m. gd W s s 8v Percepatan gravitasi, g = 9.8 m/s, D, 0.5- mm. Massa jenis sedimen, s =.65 g/cm 3 (=.65 ton/m 3 ), Massa jenis fluida, =.05 g/cm 3 (=.05 ton/m 3 ), viskositas air laut, v=.x -3 kg/ms pada suhu ruang(=. x -6 ton/ms), W = m/s, s T = 3-5 detik Sehingga diperoleh 0.003< Ω <0.6. Dari relasi ini dapat diketahui ahwa tipe pantai yang dimaksudkan disini adalah tipe pantai reflektif. Diperoleh keterangan seagai erikut, ( Sulaiman, Soehardi, (008)) : Medium-Coarse sand merupakan sedimen dengan ukuran 0.5- mm, Fine-Medium sand merupakan sedimen dengan ukuran mm, Fine(kompak) sand merupakan sedimen dengan ukuran mm. Dari keterangan terseut menunjukkan ahwa pantai yang dimaksudkan disini memiliki jenis sedimen medium-coarse. Tipe gelomang surging yang dihasilkan memerikan arti ahwa pengangkutan sedimen terjadi pada pantai laut tertutup atau semi tertutup misalnya pantai utara Jawa. Pengangkutan sedimen ini tergolong rendah dengan jenis sedimen yang diawanya erupa edload. Bentuk pantainya pun curam dengan kemiringan >4 0. Dari tael terseut juga dapat diketahui secara eksak jarak nearshore yang dimaksudkan disini yaitu <0 m pada daerah surf. Di daerah ertipe reflektif ini profil arusnya erdasarkan uprush dan ackwash, sehingga dari profil arus ini dapat digunakan untuk menghitung pengangkutan sedimen di dekat pantai. Kriteria lain yang didapat adalah jika Ω< maka pantai akan curam dan stail, jika Ω> maka pantai akan tererosi. Karena pantai yang dimaksudkan disini adalah tipe pantai dengan relasi reflektif, pantai akan curam namun stail dan tak tererosi. 4. Profil Kecepatan Logaritma Gamar. Profil kecepatan logaritma. (z adalah jarak arus dari idang dasar dengan z = y + Δ z) Gelomang yang menjalar dari laut dalam (deep water) menuju ke pantai akan mengalami peruahan entuk karena adanya peruahan kedalaman laut. Pada Gamar.4.7, Δ z = 0.03, Δ z = dan Δ z = m sempat mengalami perlamatan, hal ini dikarenakan apaila gelomang ergerak mendekati pantai, pergerakan gelomang di agian awah yang eratasan dengan dasar laut akan melamat. Ini adalah akiat dari friksi/gesekan antara air dan dasar pantai. 6

7 Sementara itu, agian atas gelomang di permukaan air akan terus melaju. Semakin menuju ke pantai, puncak gelomang akan semakin tajam dan lemahnya akan semakin datar. Fenomena ini yang menyeakan gelomang terseut kemudian pecah dan mentransfer energi dan massa ke daratan. Transfer energi terjadi dalam entuk tranfer panas atau energi kinetik dimana kita melihatnya seagai uih yang ada di lautan, entuk uih ini menyatakan aliran yang turulen. Sedangkan ε adalah rata-rata disipasi energi kinetik turulen. Besaran ini dapat diukur oleh peralatan. Salah satu contoh adalah Modular Microstructure Profiler (MMP) yang dikemangkan oleh laoratorium Fisika terapan Universitas Washington. 4.3 Persamaan Gelomang Permukaan Laut Gelomang permukaan laut pada dasarnya adalah fenomena dinamika fluida. Segala macam perilaku fluida harus memenuhi hukum fisika. Hukum fisika adalah hukum tentang kekekalan. Dalam fluida terdapat dua hukum kekekalan yaitu kekekalan massa dan kekekalan energi (atau kekekalan momentum). Hukum kekekalan energi adalah juga hukum kekekalan momentum, hal ini mudah dimengerti jika kita menggunakan mekanika Lagrange atau mekanika Hamilton Hukum Kekekalan Massa Hukum kekekalan massa menyatakan ahwa massa fluida kekal dimana saja dan secara matematik akan diperikan oleh seuah persamaan yang dinamakan persamaan kontinuitas (Rijn, 994). Persaman kekekalan massa dapat ditulis U W 0 x x 4.3. Hukum Kekekalan Momentum Untuk aliran fluida incompressile non viscous 0, Euler (70-783) mengaplikasikannya pada persamaan kekekalan momentum untuk elemen fluida. U U W P U W t x z x U U W P U W g t x z z Dari persamaan Hukum Kekekalan Massa dan Hukum Kekekalan Momentum dapat diperoleh persamaan gelomang permukaan. Persamaan gelomang arah horizontal dengan kedalaman z di awah permukaan air pada jarak x dan pada waktu t. H cosh[ k( z h)] A sin( t kx) sinh( kh) Dari persamaan di atas dapat diperoleh kecepatan fluida arah horizontal dengan kedalaman z di awah permukaan air pada jarak x dan pada waktu t. dx U = dt d H cosh kz h sin t kx dt sinhkh H cosh kz h cos t kx. 0. sin t kx sinhkh H cosh k z h = cost kx sinhkh Persamaan gelomang arah vertikal dengan kedalaman z di awah permukaan air pada jarak x dan pada waktu t. H sinhk z h B cost kx sinhkh Dari persamaan di atas dapat diperoleh kecepatan fluida arah horizontal dengan kedalaman z di awah permukaan air pada jarak x dan pada waktu t. dy W= dt d H sinhk z h cos t kx dt sinhkh H sinhk z h sin t kx. 0. cos t kx sinhkh H sinhk z h = sin t kx sinhkh Dari persamaan gelomang permukaan terseut, dapat diketahui ahwa massa dan momentum memiliki peranan penting pada gelomang permukaan. Tujuan dari lapisan atas adalah untuk memungkinkan fluida eruah kecepatannya 7

8 dari nilai U di sekitar permukaan gelomang menjadi nol pada idang dasar( Munson, Young, Okiishi(00)). Dengan diketahui profil kecepatan, merupakan masalah yang mudah untuk menentukan kecepatan gesekan dinding. Kecepatan gesekan ini dapat digunakan untuk menentukan tegangan geser dinding. Akiat gesekan dinding terjadilah pengangkutan sedimen. Oleh karena itu, ketealan lapisan atas memiliki pengaruh yang esar dalam pengangkutan sedimen. 4.4 Simulasi dan Analisis Pengangkutan Sedimen Pada Sua ini akan dilakukan dua macam simulasi, yaitu simulasi pengangkutan sedimen edload dan distriusi spasial pengangkutan sedimen Simulasi Pengangkutan Sedimen Bedload Kedalaman air yang digunakan dalam penelitian ini sekitar 0.56 m. Gamar menunjukkan pengangkutan sedimen crossshore dengan sudut kemiringan β = 4. 0, pada jarak = meter dan ukuran diameter sedimen meter. Semakin esar sudut kemiringan yang dierikan menyeakan edload yang terangkut dalam satu kali deuran terseut meningkat Simulasi Distriusi Spasial Pengangkutan Sedimen Pengangkutan sedimen cross-shore di daerah swash dan surf untuk pantai dengan diameter sedimen erukuran D = meter, jarak = meter diilustrasikan pada Gamar. Dengan θ.5 (tegangan geser yang menyeakan perpindahan sedimen dengan kekasaran idang.5d) kurang dari (a) () Gamar. 4. Distriusi Spasial dari Pengangkutan Sedimen cross-shore dengan a) θ=0.0, )θ=0.03. (a) Pada kondisi seperti yang ditunjukkan Gamar 4, ketika Parameter Shield (θ.5 )< 0.05 pengangkutan sedimen aik di uprush maupun di ackwash ernilai 0. Seperti yang tertera pada model distriusi spasial pengangkutan sedimen yang dikemukakan oleh Nielsen. () Gamar 3. Pengangkutan Sedimen Jenis Bedload a) β = 4. 0, ) β =

9 Tael. Distriusi spasial dari pengangkutan sedimen maksimum (a) () Gamar 5. Distriusi Spasial dari Pengangkutan Sedimen cross-shore dengan a)θ.5 =0.,)θ.5 =. Sedangkan ketika Parameter Shield (θ.5 ) > 0.05, pengangkutan sedimen maksimum memiliki nilai yang eragam. Peruahan nilai pada Parameter Shield (θ.5 ) (ukuran diameter sedimen diasumsikan meter dan jarak diasumsikan meter), erpengaruh terhadap pengangkutan sedimen. Aliran turulen yang terjadi pada fluida menyeakan peruahan kecepatan gesekan karenan sifat acak dan tak eraturannya turulensi. Kecepatan gesekan akan menurun seiring penurunan ketealan lapisan atas egitu juga sealiknya. Peruahan ketealan lapisan atas pada aliran turulensi menyeakan pengangkutan sedimen yang terjadi pada lapisan atas turut eruah. Dari Gamar 5, pengangkutan sedimen terendah terjadi pada ketealan lapisan atas yang sama yaitu meter sedangkan untuk pengangkutan sedimen tertinggi terjadi pada ketealan lapisan atas meter (aik di uprush maupun ackwash). Nilai negatif (-) pada distriusi spasial pengangkutan sedimen menunjukkan ahwa sedimen cenderung mengendap, sedangkan untuk nilai positif (+) menunjukkan terjadinya pengangkutan sedimen. θ.5 < θ.5 > 0 Tael 4.6. Distriusi spasial dari pengangkutan sedimen minimum Pengangkutan θ Diameter Jarak Sedimen.5 meter (meter) Maximum ) θ.5 < θ.5 >0 θ Diameter Jarak.5 (meter) meter) Pengangkutan Keteal Sedimen Minimum an Lapisan uprush ackwash Batas (meter) uprush ackwash Ketealan Lapisan Batas (meter) Melalui grafik distriusi spasial pengangkutan sedimen menunjukkan ahwa pengangkutan sedimen leih esar pada ketealan lapisan atas gelomang yang leih kecil. Selain itu, dari tael menunjukkan ahwa uprush memawa sedimen leih anyak diandingkan dengan ackwash, sehingga 9

10 muncul indikasi ahwa uprush leih penting daripada ackwash untuk pengangkutan sedimen. 5. Kesimpulan dan Saran 5.. Kesimpulan Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan seagai erikut :. Pengangkutan sedimen edload mengalami kenaikan ketika sudut kemiringan pantai (β) dan jarak gelomang dari iir pantai (x) diperesar. Pada saat β diperesar pengangkutan sedimen maksimum mencapai m /s pada β=5.9 0, sedangkan pada saat x diperesar pengangkutan sedimen maksimum mencapai m /s pada x=30 meter. Namun pengangkutan sedimen mengalami penurunan ketika diameter (D) sedimen diperesar, pada kondisi ini leih anyak sedimen yang tertinggal daripada sedimen yang terangkut. Pada saat diameter diperesar, nilai pengangkutan sedimen maksimum mencapai m /s pada D= meter dan pengangkutan sedimen minimum ernilai m /s pada D=0.00 meter.. Distriusi spasial pengangkutan sedimen ernilai 0 untuk Parameter Shield (θ.5 ) < Sedangkan ketika Parameter Shield (θ.5 ) > 0.05, pengangkutan sedimen memiliki nilai yang eragam dan semakin meningkat seiring meningkatnya parameter shield. Ketika θ.5 = pengangkutan sedimen maksimum ernilai m /s di uprush dan m /s di ackwash pada saat ketealan lapisan atas , , 0.057, dan meter untuk masing masing kondisi (peruahan diameter). Ketika θ.5 = pengangkutan sedimen maksimum ernilai m /s di uprush dan 3.57 m /s di ackwash pada saat ketealan lapisan atas , 0.063, 0.6, dan meter untuk masing masing kondisi (peruahan jarak). Begitu juga pada pengangkutan sedimen minimum. 3. Peruahan ketealan lapisan atas pada aliran turulensi menyeakan pengangkutan sedimen yang terjadi pada lapisan atas turut eruah. Oleh karena itu, ketealan lapisan atas memiliki pengaruh yang esar dalam pengangkutan sedimen. 5.. Saran Untuk penelitian selanjutnya disarankan dilakukan pada daerah yang memiliki jenis sedimen dan tipe pantai yang ereda agar pengangkutan sedimen yang dihasilkan eredaeda kemudian diandingkan hasilnya. Selain itu dapat pula digunakan model turulensi lain yang leih akurat, mengingat model-model aru pada turulensi ini senantiasa erkemang tiap waktu. Hal ini dimaksudkan agar dapat diperoleh pemodelan turulensi dengan leih aik. 6. Daftar Pustaka Bakhtyar, R., Ghaheri, A., Yeganeh, A., Barry, D.A Process-ased model for nearshore hydrodynamics, sediment transport and morphological evolution in the surf and swash zones. Applied Ocean Research Madsen, OS. 99. Mechanics of cohesionless sediment transport in coastal waters. Coastal sediments. p Meyer-Peter, E., Muller, R. 948.Formulas for edload transport. In: Proceedings of 3rd meeting of the international association for hydraulic research. p Munson, Bruce R., Young, Donald F., Okiishi, Theodore H. 00. Mekanika Fluida. Diterjemahkan oleh Dr. Ir. Harinaldi dan Ir Budiarso, M. Eng. Edisi keempat. Jakarta : Penerit Erlangga. Nielsen, P. 00. Shear stress and sediment transport calculations for swash zone modeling. Coastal Engineering 45: Rijn, Leo C.van Principle of fluid flow and surface wave in rivers, estuaries, seas and oceans. Second edition. Netherlands : Aqua Pulication. Short, D.A Handooks of Beach & Shoreface Morphology. New York : John Willey & Son. Sulaiman, A., Soehardi, I Geomorfologi Pantai. BPPT. Zhang, Qinghai., Liu, Philip L.F A numerical study of swash flows generated y ores. Coastal Engineering