Model Hidrodinamika Pasang Surut Di Perairan Pulau Baai Bengkulu

Transkripsi

1 Jrnal Gradien Vol. No.2 Jli 2005 : 5-55 Model Hidrodinamika Pasang Srt Di Perairan Pla Baai Bengkl Spiyati Jrsan Fisika, Fakltas Matematika dan Ilm Pengetahan Alam, Universitas Bengkl, Indonesia Diterima 9 April 2005; direvisi 28 Mei 2005; disetji 0 Jni 2005 Abstrak - Pemodelan nmerik hidrodinamika pasang srt di perairan Pla Baai Bengkl menggnakan model 2D horizontal dengan pendekatan ata pemecahan nmerik eksplisit beda hingga. Verifikasi model nmerik yang dibangn dalam penelitian ini dilakkan dengan membandingkan hasil simlasi dengan pengamatan lapangan di daerah tersebt. Hasil yang diperoleh sangat baik dengan perbedaan ± 4,6 cm dari tnggang (range) 207,7 cm ntk elevasi dan ± 6,8 cm/s dari kecepatan maksimm 33 cm/s ntk kecepatan. Hasil simlasi model mennjkan kecepatan ars terbesar di alr pelabhan pada saat pasang prnama sebesar 95,4 cm/s, sedangkan pada saat srt prnama sebesar 54, cm/s. Kata knci: Pla Baai; hidrodinamika pasang srt; ars pasang srt.. Pendahlan Pelabhan Pla Baai terletak di pantai barat Pla Smatera dengan koordinat geografis Bjr Timr dan Lintang Selatan (DISHIDROS TNI-AL). Pelabhan ini dignakan sebagai sat-satnya jalr lat pengangktan kebthan pokok dan smber daya alam ntk keperlan domestik mapn ekspor kelar negeri di Provinsi Bengkl. Salah sat permasalahan yang terjadi di kawasan pla Baai ini adalah terjadinya proses pendangkalan di daerah alr pelayaran []. Untk mengatasi masalah tersebt, selama ini pengelola pelabhan setiap tahn melakkan pengerkan di sepanjang alr sehingga diperlkan biaya yang besar ntk tetap bisa menjaga kestabilan keberadaan pelabhan tersebt. Agar pengerkan efektif diperlkan pengetahan tentang karakteristik oseanografi di daerah tersebt, salah satnya adalah hidrodinamika pasang srt. Dalam memahami hidrodinamika pasang srt ini ada beberapa cara, salah satnya adalah dengan sat model nmerik. Pendekatan dengan model nmerik secara ekonomi lebih mrah dibandingkan dengan srvei lapangan langsng ata membangn sat model hidrolik... Model Hidrodinamika Sirklasi yang disebabkan oleh ars pasang srt di perairan pantai digambarkan oleh hkm kekekalan momentm dan massa air. Dalam koordinat kartesian da dimensi, pergerakan ars pasang srt di perairan pantai dapat digambarkan oleh persamaan pengatr [2], sebagai berikt: Persamaan kontinitas: ς ( h) ( vh) + + = 0 () Persamaan momentm arah x dan y: ς τ + + v = g + + A + (2) h ρh ς τ + + v = g + ρh v v + Ah + (3)

2 Spiyati / Jrnal Gradien Vol. No.2 Jli 2005: dimana dan v menyatakan kecepatan ars yang dirata-ratakan terhadap kedalaman yang didefinisikan sebagai: r v τ = ρ +, τ = ρrv + v (5) 2. Metode Penelitian 2.. Solsi nmerik persamaan hidrodinamika Solsi nmerik persamaan hidrodinamika (Persamaan -3) diselesaikan dengan menggnakan metoda beda hingga eksplisit beda maj ntk trnan terhadap wakt dan beda tengah ntk trnan terhadap rang [2]. Ssnan grid (staggered grid) komponen kecepatan, v dan ς metoda ini dapat dilihat pada gambar. y y i, j v i, j+ ζ i, j i +, j syarat batas terbka, ntk dan v menggnakan syarat batas radiasi [3] dan ntk elevasi mengnakan elevasi hasil interpolasi peramalan ς ς past dengan menggnakan model ORITIDE, 996. = dz, v = vdz (4) (2.4) h h Sedangkan batas terttp menggnakan syarat batas h0 h0 dinding yang dikenal dengan wall bondary dan ς adalah elevasi mka lat, h adalah kedalaman condition [4]. Daerah model memiliki las 500 m total yang didefinisikan sebagai: h = h 0 + ς, dimana x 5050 m, didiskritisasi dengan lebar grid dx = dy = h adalah kedalaman air rata-rata. τ 0 dan τ 50, sehingga jmlah total grid 02 x 0 grid. Simlasi model selama 5 hari dengan interval wakt adalah stress dasar (m 2 /det 2 ) yang didefinisikan: detik. 3. Hasil dan pembahasan (2.5) 3.. Verifikasi elevasi mka air dan ars pasang srt Verifikasi elevasi hasil simlasi model dengan data lapangan hasil pengkran [5] secara mm mennjkkan kesesaian yang ckp baik. dengan perbedaan rata-rata ± 4,6 cm dari tnggang (range) 207,7 cm seperti yang ditnjkkan Gambar 2. Dan kesalahan rata-rata verifikasi hasil pengkran dan simlasi model adalah 2.93 %. Untk ars pasang srt verifikasinya secara mm jga memperlihatkan kesesaian antara hasil simlasi model dengan hasil pengkran. Walapn ada beberapa titik yang arahnya tidak sesai, dengan perbedaan rata-rata ± 6.8 cm/s dari kecepatan maksimm 33 cm/s seperti yang ditnjkkan pada Gambar 3. x v i, j Gambar. Staggered grid ntk elevasi dan kecepatan 2.2. Penerapan model hidrodinamika di Perairan Pla Baai Bengkl x Perbedaan ini terjadi diakibatkan karena ars hasil pengkran tidak beratran pada beberapa pengamatan yang kemngkinan di sebabkan oleh adanya ganggan pada saat pengkran lapangan it sendiri, misal adanya kapal yang lewat ata lain sebagainya. Pada awal simlasi (t=0) kondisi perairan diasmsikan keadaan tenang tanpa adanya gerakan vertikal mapn horizontal, yang di rmskan: = v = ς = 0. Syarat batas yang dignakan adalah

3 Spiyati / Jrnal Gradien Vol. No.2 Jli 2005: Elevasi (dm) Wakt (jam) Hasil Model Hasil pengkran Gambar 2. Grafik verifikasi elevasi mka air (4 5 November 200) Gambar 3. Grafik verifikasi kecepatan ars pasang srt (4 5 November 200) 3.2 Simlasi hidrodinamika Ars bergerak dari elevasi yang tinggi ke elevasi yang lebih rendah. Perbedaan elevasi ini diakibatkan oleh adanya pergerakan ars yang menyebabkan terjadinya penmpkan massa air yang pada akhirnya mengakibatkan terjadinya perbedaan elevasi mka air.

4 Spiyati / Jrnal Gradien Vol. No.2 Jli 2005: = m/s = m/s = m/s = m/s Gambar 4. Pola ars saat srt prnama Gambar 5. Elevasi mka air saat srt prnama (m) = m/s = m/s = m/s = m/s Gambar 6. Pola ars saat pasang prnama Gambar 7. Elevasi mka air saat pasang prnama (m) Secara keselrhan ntk kondisi past perbani dan past prnama kecepatan ars yang mask lebih besar dari ars yang kelar kolam pelabhan. Pola elevasinya terlihat mennjkkan jga perbahan sesai dengan perbahan pergerakan ars. Hal ini bersesain dengan hasil pengkran yang telah dilakkan [5]. Kecepatan ars terbesar yang memaski kolam pelabhan adalah saat pasang prnama sebesar 95,4 cm/s. Sedangkan ars yang kelar kolam pelabhan terbesar saat srt prnama sebesar 54, cm/s. Pola pergerakan ars ini akan menyebabkan terjadinya pergerakan yang pada akhirnya akan mengakibatkan perbahan berbagai aspek osenografi yang lain, sehingga mengakibatkan terjadinya pendangkalan di alr pelabhan Pla Baai.

5 Spiyati / Jrnal Gradien Vol. No.2 Jli 2005: Tabel. Hasil simlasi ars pasang srt total No Kondisi Past Saat pasang maksimm Saat pasang menj srt (air srt) Saat srt minimm Saat srt menj pasang (air pasang) Ars Maksimm Perbani Prnama 0.38m/s 0.36 m/s 0.36m/s 0.54 m/s 0.53m/s 0.83 m/s 0.52m/s 0.95 m/s Arah Ars Kelar kolam pelabhan menj ke lat lepas Kelar kolam pelabhan menj ke lat lepas Dari lat lepas mask ke kolam pelabhan Dari lat lepas mask ke kolam pelabhan 4. Kesimplan Verifikasi model mennjkan hasil yang baik, yait dengan membandingkan elevasi mka air dan kecepatan ars dari perhitngan model dengan hasil pengkran lapangan. Perbedaan elevasi dari perbandingan tersebt adalah ± 4,6 cm dari tnggang (range) 207,7 cm, dan ntk kecepatan adalah ± 6,8 cm/s dari kecepatan maksimm 33 cm/s. Ars past total hasil simlasi memperlihatkan bahwa ars bergerak ke tenggara, yait memaski kolam pelabhan pada saat air pasang, dan sebaliknya ars bergerak ke barat lat, yait ke lar kolam saat air srt. Kecepatan ars terbesar di alr pelabhan pada saat pasang prnama sebesar 95,4 cm/s, sedangkan pada saat srt prnama sebesar 54, cm/s. [3]. Chapman, D.C., Nmerical Treatment of Cross-Shelf Open Bondaries in a Barotropic Coastal Ocean Model, 985, Jornal of Physical Oceanography, Volme 5. [4]. Ptri. M.R, Perlakan Nmerik pada Syarat Batas dan Penyesaian Koefisien Gesekan Dasar dan Permkaan, Serta Trblensi dalam Model Hidrodinamika 2 D Horizontal, 997, Bandng [5]. Arifin, L., Darlan,Y., Htagaol, J.P., Hanafi, M., Spriadi, Kajian Proses Sedimentasi ntk Alr Transportasi Batbara di Pla Baai, Bengkl Propinsi Bengkl, 200, Psat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelatan, Bandng. Saran Hasil simlasi model perl di validasi lebih lanjt dengan menggnakan data pengkran yang lebih banyak dan detail sehingga menghasilkan hasil yang lebih baik. Gnakan wakt simlasi yang lebih lama dengan tetap memperhatikan wakt komptasi, dan lakkan simlasi dengan menggnakan model nmerik 3D agar diperoleh hasil yang lebih akrat. Daftar Pstaka []. PT (Persero) PELINDO II, Perencanaan Pembangnan Pelabhan Pla Baai Bengkl, - Bengkl. [2]. Kotitas, C.G., Mathematical Model in Coastal Engineering, 988, London.