ANALISA PERUBAHAN BENTUK SPEKTRAL GELOMBANG PADA PEMECAH GELOMBANG TERAPUNG

Transkripsi

1 ANALISA PERUBAHAN BENTUK SPEKTRAL GELOMBANG PADA PEMECAH GELOMBANG TERAPUNG Asrin Ginong PRATIKINO 1 *, Haryo Dwito ARMONO 1 dan Mahmud MUSTAIN 1 1 Jurusan Teknik Kelautan, FTK-ITS Surabaya * asringinong@gmail.com Abstrak Sekarang pemecah gelombang terapung (Floating Breakwater) telah banyak digunakan karena memiliki banyak keunggulan. Sebagai bangunan pelindung pantai, perlu dilakukan penelitian mengenai efektifitas redamannya. Penelitian ini dilakukan untuk melihat efektifitas redaman dari gelombang terapun (Floating Breakwater) dengan melihat perubahan bentuk spektrum gelombang sebelum dan sesudah melewati gelombang terapun (Floating Breakwater). Dari penelitian ini diketahui perubahan bentuk spektrum gelombang dengan melihat besarnya pengurangan energi spectrum gelombang setelah melewati pemecah gelombang terapung (Floating Breakwater) dengan nilai maksimum 10,548 x10-4 m 2 /Hz, nilai minimumnya 1,279 x10-4 m 2 /Hz dan rata-rata 4,123 x10-4 m 2 /Hz. Sedangkan hubungan koefisien transmisi dengan perubahan spectrum gelombang pada pemecah gelombang terapung (Floating Breakwater) dapat dinyatakan dalam satu bentuk persamaan yaitu Et = (-0,17. Ln B + 0,302) 2. Ei dengan koefisien regresi (R 2 ) = 0,917 L Keyword : Floating Breakwater, perubahan bentuk spektral (spectral evolution), koefisien transmisi. Pendahuluan Sekarang pemecah gelombang jenis terapung (Floating Breakwater) mulai banyak digunakan karena begitu banyak keunggulan pemecah gelombang jenis ini dibandingkan dengan jenis yang terpasang didasar laut (Fixed Breakwater). Menurut Watanabe (2004), pemecah gelombang terapung (Floating Breakwater) lebih efesiensi konstruksinya, ramah lingkungan, lebih murah dan cepat dalam pengerjaannya, tahan terhadap gempa, mudah dipindahkan atau diperbaiki, tidak mengalami proses konsolidasi maupun setlemen, serta Cocok untuk pembuatan konstruksi yang mengedepankan estetika model. Sebagai struktur pelindung pantai, pada pemecah gelombang terapung (Floating Breakwater) perlu dilakukan penelitian mengenai efektifitas redamannya. Telah dilakukan penelitian-penelitian mengenai efektifitas redaman dari pemecah gelombang terapung (Floating Breakwater) dengan membandingkan tinggi gelombang setelah melewati struktut dengan tinggi gelombang sebelum melewati struktur. Namun sebagai bangunan pelindung pantai, menurut Bleck dan Oumeraci (2002) perubahan spektral gelombang tidak dapat diabaikan. Untuk itu

2 perlu di lakukan penelitian untuk melihat perubahan bentuk spektral gelombang pada pemecah gelombang terapung (Floating Breakwater) dan melihat pengaruh perubahan tersebut pada koefisien transmisi gelombang untuk menggambarkan efektifitas redamannya. Transmisi gelombang Ketika suatu gelombang mengenai struktur maka gelombang akan teredam/ditransmisikan, tetapi akan ada sisa-sisa energi gelombang yang terjadi setelah melewati struktur. Transmisi adalah penerusan gelombang melalui suatu bangunan 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 ). dengan : Hi = tinggi gelombang sebelum mengenai struktur Ht = tinggi gelombang setelah melewati struktur E i = energi gelombang sebelum mengenai struktur E t = energi gelombang setelah melewati struktur 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 = 1,5 m). Desain pengujian model fisik dapat terlihat pada gambar 1, dengan lebar tiap konfigurasi berturut-turut ( B = 0,1 m; 0,2 m; 0,3 m ). Konfiguras A Konfiguras B Konfiguras C Gambar 1. Konfigurasi pengujian pemecah gelombang

3 Gambar 2. Desain pengujian model di wave flume Model akan diuji dengan variasi tinggi gelombang (H), periode gelombang (T) dan lebar pemecah gelombang (B) seperti pada tabel dibawah ini. Kemudian model dikenai tipe gelombang irregular selama 60 detik. Secara umum data pengujian model floaton dapat ditabulasi sebagai berikut: Tabel Desain pengujian model floaton di wave flume No Tinggi gel. (cm) Periode Gel. (dtk) Jenis Gel. 1 3,5 2 4,5 3 5,5 1,1 1,3 1,5 1,1 1,3 1,5 1,1 1,3 1,5 Ireguler Ireguler Ireguler Analisa Data dan Pembahasan Umum Spectum gelombang mengalami perubahan setelah melewati pemecah gelombang terapung (Floating Breakwater). Bentuk spectum gelombang sebelum dan sesudah melewati pemecah gelombang terapung (Floating Breakwater) dapat di lihat pada gambar 4.1. Parameter yang digunakan untuk menggambarkan perubahan bentuk spectrum gelombang setelah melewati pemecah gelombang terapung adalah perbedaan luasan di bawah kurva spectrum sebelum dan sesudah melewati pemecah gelombang terapung,

4 yang merupakan nilai dari energi yang teredam, dengan nilai maksimum 10,548 x10-4 dan nilai minimumnya 1,279 x10-4 dan rata-rata 4,123 x10-4 m 2 /Hz Sebelum Struktur Setelah Struktur f (Hz) f (Hz) Gambar 3. Perubahan Bentuk Spektrum Analisa Data Koefisien transmisi (Kt) dihitung dengan menggunakan tinggi gelombang signifikan di depan dan di belakang pemecah gelombang terapung. Secara umum koefisien transmisi dalam penelitian ini, tergantung pada parameter berikut : Kt = f (Hi, Ti, Li, B, g, ρ) dengan: Hi = tinggi gelombang datang (m) Ti = periode gelombang datang (detik) Li = panjang gelombang datang (m) B = lebar struktur (m) g = percepatan grafitasi (m/s 2 ) ρ = massa jenis air (kg/m 3 ) dengan analisa matriks didapatkan parameter tidak berdimensi yang akan digunakan untuk menganalisa data dalam penelitian ini adalah : Panjang relatif pemecah gelombang terapung merupakan parameter terbaik untuk menjelaskan gelombang transmisi. Dari hasil pengolahan data dalam penelitian ini, di dapatkan hubungan koefisien transmisi dengan panjang relatif pemecah gelombang terapung sebagai berikut : H t Hi B Kt f,, 2 Hi gt L B L B L Kt = -0,17. Ln + 0,302

5 dengan koefisien regresinya (R 2 ) = 0,741. Dapat dilihat pada gambar 4.2, dengan nilai koefisien transmisi terbesar 0,924, koefisien terkecil 0,538 dan rata-ratanya 0,696. Gambar 4. Hubungan koefisien transmisi dengan panjang relatif pemecar gelombang terapung Hubungan Koefisien Transmisi dengan Perubahan Spectrum Gelombang. Dalam penelitian ini, hubungan koefisien transmisi dengan perubahan spectrum gelombang pemecah gelombang terapung berdasarkan pada persamaan di bawah ini. Sehingga energi gelombang di belakang pemecah gelombang terapung dalam penelitian dapat kita susun dalam satu bentuk persamaan, yaitu : Et = Kt 2. Ei dengan hasil analisa koefisien transmisi sebelumnya, Kt = -0,17(B/L) + 0,302. Sehingga, Et = (-0,17. Ln B + 0,302) 2. Ei L Pendekatan ini menghasilkan korelasi yang cukup baik dengan hasil dari data yang diukur seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.3, yang dinyatakan dengan koefisien regresi (R 2 ) = 0,917

6 Gambar 5. Hubungan nilai Ei percobaan dengan Ei perhitungan Kesimpulan 1. Parameter yang digunakan untuk menggambarkan perubahan bentuk spektrum gelombang setelah melewati pemecah gelombang terapung adalah perbedaan luasan di bawah kurva spectrum gelombang sebelum dan sesudah melewati pemecah gelombang terapung, yang merupakan nilai dari energi yang teredam. Dalam penelitian ini redaman dari pemecah gelombang terapung yang terbesar ialah 10,548 x10-4 m 2 dan yang terkecil 1,279 x10-4 m 2, dengan rata-rata 4,123 x10-4 m Perubahan bentuk spektrum gelombang dilihat dari perbedaan luasannya di bawah kurva spektrum. Luasan di bawah kurva spectrum gelombang merupakan nilai dari energi gelombang, sehingga pendekatan hubungan antara koefisien transmisi dengan perubahan bentuk spektrum gelombang pada pemecah gelombang terapung (Floating Breakwater) dapat dinyatakan dalam satu bentuk persamaan yaitu, : B Et = (-0,17. Ln + 0,302) 2. Ei dengan koefisien regresi (R 2 ) = 0,917 L Dalam penelitian lebih lanjut, perlu dilakukan pengujian dengan variasi tinggi gelombang dan periode yang lebih banyak, serta melihat hubungan koefisien transmisi dengan perubahan spectrum gelombang, dari sisi perubahan periode gelombang atau periode puncak spektrum.

7 Daftar Pustaka Bleck dan Oumeraci,2001. Wave Dampening and Spectral Evolution at Artificial Reefs,Beethovenstr.Germany Bruce L.f McCartney. FLOATING BREAKWATER DESIGN, Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, Vol. I l l, No. 2, March, ASCE, ISSN X/85/ /$ Paper No Dally, W. R., Dean, R. G., and Dalrymple, R. A. (1984), Modeling Wave Transformation in the Surf Zone, Miscellaneous Paper CERC Djatmiko, E.B., (2002). Analisis Gelombang Acak, Materi perkuliahan jurusan Teknik Kelautan, FTK ITS, Surabaya. Goda, Y Random seas and design of maritime structures. University of Tokyo Press Harinaldi, Prinsip-Prinsip Statistik Untuk Teknik dan Sains, Erlangga, Jakarta. Hudson et al, 1979). Hudson, R. Y., et al Coastal hydraulic models, CERC Special Report 5, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS M. W. Fousert. 2006, Floating Breakwater : Theoretical study of a dynamic wave attenuating system, Final report of the master thesis, Delft Riduwan Abdullah M., Perangkat Lunak Terpadu pada Analisa Model Gelombang Acak di Saluran Gelombang Jurusan Teknik Kelautan ITS, FTK-ITS, Surabaya. Steven A. Hughes; Julie Cohen; Hugh F. Acuff, 2008, Physical Model Study of Wave Action in New Thomsen Harbor, Sitka, Alaska Tazaki and Ishida, Floating breakwater, Tokyo. Jepang Warnock, J. E. 1950, Hydraulic Similitude, in Engineering Hydraulics, editing by H. Rouse, John wiley & Sons, New york Watanabe, Very Large Floating Structures :Applocations, Analysis and Design, Kyoto, Jepang