TRANSFORMASI GELOMBANG LAUT DI PANTAI MUTIARA KECAMATAN PANTAI CERMIN KABUPATEN SERDANG BEDAGAI SUMATERA UTARA

Transkripsi

1 TRANSFORMASI GELOMBANG LAUT DI PANTAI MUTIARA KECAMATAN PANTAI CERMIN KABUPATEN SERDANG BEDAGAI SUMATERA UTARA TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh : IKHSAN WIRATAMA BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 LEMBAR PENGESAHAN TRANSFORMASI GELOMBANG LAUT DI PANTAI MUTIARA KECAMATAN PANTAI CERMIN KABUPATEN SERDANG BEDAGAI SUMATERA UTARA TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum / Ujian Sarjana Teknik Sipil Dikerjakan oleh: IKHSAN WIRATAMA Pembimbing Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia Tarigan, M.Sc NIP Penguji I Penguji II Ir. Terunajaya M.Sc. Ivan Indrawan S.T, M.T. NIP NIP Mengesahkan: Ketua Departemen Teknik Sipil Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

3 ABSTRAK Pantai Mutiara berada di Kota Pari Kecamatan Pantai Cermin sekitar 43 Km dari Kota Medan Kabupaten Serdang Bedagai yang terletak pada posisi Lintang Utara, Bujur Timur, Bujur Barat Sumatera Utara. Dalam Tugas akhir ini penulis mencoba prediksi arah lintasan dan tinggi gelombang laut di sekitar perairan Pantai Mutiara dengan memperhatikan pengaruh transformasi gelombang berupa shoaling dan refraksi. Untuk itu dibutuhkan beberapa parameter gelombang yaitu data batimetri, tinggi gelombang laut dalam, periode gelombang, koefisien pendangkalan, koefisien refraksi, dan sudut datang gelombang. Metodologi yang digunakan pada penelitian terdiri dari: mengumpulkan literatur, mengumpulkan data sekunder, mengolah data, menentukan profil tinggi gelombang dan menggambar arah lintasan gelombang. Data batimetri diperoleh dari hasil pengukuran di lapangan. Tinggi gelombang laut dalam diperoleh dari dari hubungan skala Beufrot dan data angin. Data angin merupakan data sekunder. Periode gelombang diperoleh dari hubungan panjang fetch efektif dan kecepatan angin di laut. Kecepatan angin diperoleh dari pengolahan dan analisis data angin. Koefisien pendangkalan merupakan fungsi dari nilai asimtot dan panjang gelombang. Panjang gelombang ditentukan dari hubungan dispersi. Koefisien refraksi ditentukan dari jarak ortogonal antara dua lintasan gelombang sebelum dan sesudah dibiaskan. Sudut datang gelombang dibuat bervariasi, yaitu 0 o, 45 o, dan 90 o searah jarum jam dari arah utara. Arah gelombang lokal ditentukan dengan hukum Snellius Hasil simulasi menunjukkan bahwa lintasan gelombang mengalami proses pembelokan (refraksi) diantaranya ada lintasan gelombang yang saling mendekat (konvergensi) sehingga memberikan tinggi gelombang maksimum sebesar 1,635 meter dan ada lintasan gelombang yang saling menjauh (divergensi) yang memberikan tinggi gelombang minimum sebesar 0,871 meter. Kata kunci : lintasan, pendangkalan, refraksi, dispersi, energi, tinggi gelombang

4 KATA PENGANTAR Penullis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia yang diberikan kepada penulis sehingga penulisan laporan tugas akhir ini yang berjudul Transformasi Gelombang Laut di Pantai Mutiara Kecamatasn Pantai Cermin Kabupaten Serdang Bedagai Sumatera Utara dapat diselesaikan dengan baik. Tujuan penulisan laporan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik tingkat sarjana Strata 1 (S-1) di Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan sumbangannya baik berupa bimbingan, bantuan dan dukungan baik material maupun spiritual sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan, khususnya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah berkenaan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing, dan mengarahkan penulis hingga selesainya tugas akhir ini.

5 4. Bapak Ir. Terunajaya M.Sc, dan Bapak Ivan Indrawan, ST. MT selaku Dosen Pembanding / Penguji yang telah memberikan masukkan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak dan Ibu staf pengajar yang telah membimbing dan mendidik selama masa studi pada jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 6. Abang-abang dan kakak-kakak pegawai Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 7. Orang tua ku tercinta, Mama Suwitta, S.Pd dan Papa Ali Amran, BE yang telah sabar membesarkan, mendidik, selalu senantiasa memberikan dukungan semangat dan doa kepada penulis. Semoga Allah SWT membalas dengan kebaikan dan kasih sayang yang tiada henti. 8. Adik-adik ku tersayang Rizka Atikah, Firman Wiratama, Suci Annisa Wiratami, Amrina Rasyada Wiratami, Misbach Wiratama, Ikhlas Wiratama, Aulia Wiratama yang selalu memberikan dukungan dan doa kepada penulis sehingga tetap semangat mengerjakan tugas akhir ini. 9. Abang-abang seperjuangan, Bang Tofan, Bang Andi, Bang Maulana, Bang Iyan, Bang Taufiq, Bang Rozi, Bang Posma. 10. Teman-teman seperjuangan di kampus diantaranya Yudha, Hardi, Riki, Taslim, Derry, Adlin, Dede, Himawan, Ijep, Iwan, dek Dwi dan yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih kepada semuanya yang telah banyak membantu selama ini.

6 11. Keluarga ku di Kolat MP USU, Bang Wikas, Bang Febri, Aan, Bang Rahmat, Bang Roni, Vicky, Nur, Isra, Leli, Rama, Miftah, Tara, dan yang lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih kepada semuanya yang telah memberikan pelajaran berharga kepada penulis selama ini. 12. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin penulis tuliskan satu persatu. Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan penulis ucapkan terima kasih. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kelemahan dalam penulisan tugas akhir ini, untuk itu penulis dengan tulus dan terbuka menerima kritikan dan saran untuk kesempurnaan tugas akhir ini. Sebagai penutup, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, November 2015 Penulis Ikhsan Wiratama

7 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR ASISTENSI ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR NOTASI i ii iv v viii xi xii xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Pembatasan Masalah Manfaat Sistematika Penulisan 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pantai Bentuk Pantai Sifat-Sifat Sedimen Pantai Transpor Sedimen Pantai Gelombang Laut Bentuk Sifat, dan Karakteristik Gelombang Laut Faktor-Faktor Pembentuk Gelombang dan Jenis- Jenis Gelombang Pergerakan Gelombang Laut Parameter Gelombang Laut yang Disebabkan Oleh Angin Persamaan Pengatur 28

8 2.2.6 Persamaan Gelombang Linear Klasifikasi Gelombang Laut Transformasi Gelombang Laut Energi Gelombang Tenaga Gelombang Fluks Energi 43 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Mengumpulkan Literatur Mengumpulan Data-Data Mengolah Data Menentukan Fetch Peta Batimetri Menentukan Periode dan Tinggi Gelombang Laut Dalam Menentukan Kecepatan dan Panjang Gelombang Laut Dalam Menentukan Parameter-Parameter Transformasi Gelombang Menggambarkan Arah Lintasan Gelombang Menentukan Tinggi Gelombang Pecah 50 BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISIS 4.1 Gambaran Umum Lokasi Peramalan Pembangkitan Gelombang Panjang Fetch Efektif Batimetri Kecepatan Angin Menjalaran Gelombang Laut Dalam Transformasi Gelombang Analisis Lintasan Gelombang di Pantai Mutiara Simulasi Lintasan Gelombang Analisis Lintasan Gelombang dengan Sudut Datang 0 o 66

9 4.5.3 Analisis Lintasan Gelombang dengan Sudut Datang 45 o Analisis Lintasan Gelombang dengan Sudut Datang 90 o Tinggi Gelombang Pecah 70 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran 76 DAFTAR PUSTAKA 77 LAMPIRAN A1. Nilai-nilai Sudut Datang (θi), Sudut Bias (θr), Jarak Ortogonal Antar Lintasan (B 1 dan B 2 ), dan Koefisien Refraksi (Kr) dengan Sudut Datang 0 o 78 A2. Nilai-nilai Sudut Datang (θi), Sudut Bias (θr), Jarak Ortogonal Antar Lintasan (B 1 dan B 2 ), dan Koefisien Refraksi (Kr) dengan Sudut Datang 45 o 80 A3. Nilai-nilai Sudut Datang (θi), Sudut Bias (θr), Jarak Ortogonal Antar Lintasan (B 1 dan B 2 ), dan Koefisien Refraksi (Kr) dengan Sudut Datang 90 o 83 FOTO DOKUMENTASI 85

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Klasifikasi gelombang berdasarkan periode 12 Tabel 2.2 Klasifikasi gelombang berdasarkan kedalaman relatif 31 Tabel 2.3 Koefisien refleksi 40 Tabel 4.1 Hasil perhitungan panjang fetch efektif 53 Tabel 4.2 Data kejadian angin 56 Tabel 4.3 Hasil perhitungan nilai bilangan gelombang (k) untuk tiaptiap kedalaman (h) 61 Tabel 4.4 Kecepatan gelombang, panjang gelombang dan pengklasifikasian gelombang 62 Tabel 4.5 Nilai-nilai koefisien pendangkalan (Ks) dan faktor asimtot (n) untuk tiap-tiap kedalaman (h) 65 Tabel 4.6 Seleksi informasi dari Skala Beaufrot 71 Tabel 4.7 Perhitungan tinggi gelombang pecah (H) dengan persamaan dispersi (H 0 = 1 m) pada sudut datang 0 o 72 Tabel 4.8 Perhitungan tinggi gelombang pecah (H) dengan persamaan dispersi (H 0 = 1 m) pada sudut datang 45 o 73 Tabel 4.9 Perhitungan tinggi gelombang pecah (H) dengan persamaan dispersi (H 0 = 1 m) pada sudut datang 90 o 74

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Terminologi umum pantai 5 Gambar 2.2 Proses pembentukan pantai 7 Gambar 2.3 Gelombang yang berada pada sistem koordinat x-z 16 Gambar 2.4 Hubungan kecepatan angin di laut dan di darat 25 Gambar 2.5 Grafik peramalan gelombang 25 Gambar 2.6 Kedalaman relatif dan asimtot-asimtot terhadap fungsi parabolik 31 Gambar 2.7 Peristiwa refraksi gelombang 34 Gambar 2.8 Garis refraksi yang melewati garis kontur sejajar pantai 35 Gambar 2.9 Batimetri kontinu dan diskret 36 Gambar 2.10 Refraksi gelombang di belakang rintangan 39 Gambar 3.1 Diagram alir metodologi penelitian 45 Gambar 4.1 Pencitraan satelit Pantai Mutiara 52 Gambar 4.2 Peta fetch Pantai Mutiara 53 Gambar 4.3 Membuka data 54 Gambar 4.4 Pengaturan kontur 55 Gambar 4.5 Peta batimetri Pantai Mutiara 55 Gambar 4.6 Grafik hubungan antara kecepatan angin di laut dan di darat 56 Gambar 4.7 Grafik peramalan gelombang 57 Gambar 4.8 Simulasi lintasan gelombang dengan sudut datang -30 o dan 30 o 66 Gambar 4.9 Lintasan-lintasan gelombang dengan sudut datang 0 o 66 Gambar 4.10 Lintasan-lintasan gelombang dengan sudut datang 45 o 68 Gambar 4.11 Lintasan-lintasan gelombang dengan sudut datang 90 o 69

12 DAFTAR NOTASI B 1 = jarak ortogonal antara dua lintasan gelombang sebelum gelombang melintasi kontur dasar. C D DD 50 f F FF eeeeee g H H o h h bb K s K r k L M PP llll Q ls QQ 0 R L t = kecepatan rambat gelombang = lama hembus angin = ukuran partikel rata-rata = frekuensi gelombang = fetch = fetch rerata efektif = percepatan grafitasi = tinggi gelombang = tinggi gelombang pada laut dalam. = kedalaman laut (jarak antara muka air rerata dan dasar laut) = kedalaman air pada saat gelombang pecah = koefisien pendangkalan (shoaling coefficient). = koefisien refraksi (refraction coefficient). = angka gelombang = panjang gelombang = kemiringan dasar laut = komponen fluks energi gelombang sepanjang pantai saat pecah = angkutan sedimen sejajar pantai = jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai = faktor korelasi akibat perbedaan ketinggian = waktu

13 T U U A U L U W U x U xb αα αα qq ω φ θθ 0 θθ bb η p ss ρ γγ bb = periode gelombang = kecepatan angin = faktor tergangan angin = kecepatan angin di darat = kecepatan angin di laut = kecepatan arus = daerah pecahnya gelombang = deviasi pada kedua sisi dari arah angin = konstanta proporsional = frekuensi gelombang = potensial kecepatan = sudut awal gelombang datang = sudut datang gelombang pecah = fluktuasi muka air = porositas = massa jenis air = indeks gelombang pecah