BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Daerah Studi Daerah yang menjadi objek dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah pesisir Kecamatan Muara Gembong yang terletak di kawasan pantai utara Jawa Barat. Posisi geografisnya yaitu 5,92 o -6,11 o LS dan 106,9 o -107,1 o BT (Gambar 2.1). Kecamatan ini mempunyai luas ± 14.000 Ha atau 11% dari total luas Kabupaten Bekasi (www.jabarprov.go.id). Terdapat enam desa di Kecamatan Muara Gembong yaitu Jayasakti, Pantai Harapanjaya, Pantai Sederhana, Pantai Bahagia, Pantai Bakti, dan Pantai Mekar. Sedangkan batas administratifnya adalah sebagai berikut: a. Utara: Laut Jawa b. Timur: Kabupaten Karawang c. Selatan: Kecamatan Cabangbungin, Kecamatan Tambelang, dan Kecamatan Babelan d. Barat: Laut Jawa dan DKI Jakarta Berdasarkan topografinya, Kecamatan Muara Gembong umumnya berupa daratan dengan kemiringan topografi 0-5 o. Sebagian besar daerah ini mempunyai ketinggian kurang dari 1 meter di atas permukaan laut. Selain itu, di daerah ini mengalir Sungai Citarum yang langsung bermuara ke Laut Jawa. Hal ini semakin menambah ancaman banjir. Suhu udara di Kecamatan Muara Gembong berkisar antara 29 o -34 o C dengan suhu rata-rata 32 o C. Curah hujan rata-rata 1.697 mm/tahun dengan nilai tertinggi terjadi antara Januari-Februari, yaitu saat angin musim barat bertiup dari arah utara (Jamil, 2007). 6
Gambar 2.1 Daerah Studi Menurut Ubayanti (2009), kehidupan masyarakat sekitar Muara Gembong sebagian besar adalah mengelola tambak ikan. Sebagian lainnya mempunyai profesi sebagai petani pengelola sawah tadah hujan. Kecamatan Muara Gembong ini dipilih menjadi daerah studi karena permasalahan yang terjadi sangat beragam. Mulai dari abrasi di daerah pantai, sedimentasi di daerah aliran sungai, konversi lahan bakau menjadi lahan tambak bahkan industri, banjir tiap musim hujan, dan sengketa lahan dengan beberapa instansi seperti PT Perhutani dan pemerintah setempat. Selain itu, kehidupan masyarakatnya cukup tertinggal jika dibandingkan dengan kecamatan lain di Kabupaten Bekasi sehingga dibutuhkan penanganan serius agar tingkat kehidupan masyarakat tidak semakin turun. 7
2.2 Gelombang Laut dan Pemodelannya Gelombang laut dapat didefinisikan sebagai suatu bentuk perambatan energi yang ditunjukan oleh pergerakan naik dan turun air dengan arah tegak lurus permukaan air (Windupranata, 2010). Gaya pembangkit energi gelombang ini antara lain angin yang bertiup di permukaan laut, pasang surut yang disebabkan tarik-menarik benda langit, tsunami yang terjadi karena letusan gunung atau gempa di laut. Bentuk gelombang di alam sangat kompleks dan sulit untuk digambarkan secara matematis karena ketidaklinieran, bentuk gelombang yang acak, serta setiap deret gelombang mempunyai tinggi dan periode berbeda. Oleh karena itu, yang dapat dilakukan adalah melakukan pendekatan berdasarkan jenis, tingkat kekompleksan, dan ketelitian yang diharapkan. Untuk memudahkan perhitungan matematis, gelombang digambarkan dalam kurva sinusoidal seperti pada Gambar 2.2. Gambar 2.2 Gelombang Parameter gelombang yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: a. Hsig (tinggi gelombang signifikan), yaitu rata-rata dari 1/3 tinggi gelombang dalam satuan m (meter) b. Arah datang gelombang c. T (periode), yaitu waktu yang diperlukan untuk terjadinya 1 gelombang dalam satuan detik 8
Pada Tugas Akhir ini, jenis gelombang yang diteliti adalah gelombang yang dibangkitkan oleh angin. Gelombang ini dapat menyebabkan perubahan bentuk garis pantai, menimbulkan arus, transpor sedimen, dan menyebabkan gaya-gaya yang bekerja pada bangunan pelindung pantai. Dalam proses penjalaran gelombang dari laut ke pantai, terjadi beberapa perubahan mulai dari cepat rambat dan panjang gelombang, hingga perubahan bentuk/transformasi, antara lain sebagai berikut: a. Refraksi Refraksi merupakan peristiwa berubahnya arah penjalaran gelombang atau arah orthogonal karena melewati kedalaman yang berbeda. Hal ini menimbulkan variasi cepat rambat gelombang sepanjang garis puncak gelombang karena gelombang di laut dalam bergerak lebih cepat dibandingkan gelombang di laut dangkal, sehingga puncak gelombang akan membelok dan berusaha sejajar garis kontur dasar laut seperti pada Gambar 2.3. Refraksi sangat penting dipelajari karena mampu mengubah arah dan tinggi gelombang. Gambar 2.3 Refraksi Gelombang (Triatmodjo, 1999) 9
b. Difraksi Apabila gelombang datang terhalang oleh rintangan seperti pemecah gelombang atau pulau, maka akan terjadi pembelokan di sekitar ujung rintangan menuju daerah terlindung di belakangnya (Triatmodjo, 1999), seperti pada Gambar 2.4. Peristiwa ini dikenal dengan istilah difraksi. Difraksi menyebabkan terjadinya transfer energi dalam arah tegak lurus penjalaran gelombang. Gambar 2.1 2.4 Difraksi Gelombang (Triatmodjo, 1999) c. Gelombang pecah Pada proses penjalarannya, semakin dangkal perairan yang dilewati maka puncak gelombang semakin tajam dan lembah gelombang semakin datar. Saat kemiringan tertentu (H/L, yaitu tinggi gelombang terhadap panjang gelombang), gelombang akan pecah dan terjadilah transfer energi yang cukup besar. Bangunan pelindung pantai dibangun di lokasi gelombang pecah. Seperti telah dijelaskan pada bagian Latar Belakang (Bab I), data gelombang dapat diperoleh melalui pengukuran langsung dan pemodelan. Namun, karena biaya pengukuran yang mahal, maka akan lebih efisien jika melakukan 10
pemodelan gelombang. Salah satu perangkat lunak yang mampu melakukan pemodelan gelombang adalah SWAN (Simulating WAve Nearshore). SWAN merupakan perangkat lunak gratis (freeware) pemodelan gelombang generasi ketiga yang dapat digunakan untuk mendapatkan perkiraan realistis parameter gelombang di wilayah pesisir, danau dan muara dari data angin, dan kedalaman laut yang diberikan. Perangkat lunak ini dikembangkan oleh Fakultas Geosains dan Teknik Sipil TU Delft, Belanda. SWAN termasuk jenis pemodelan spektral, karena memodelkan distribusi energi gelombang total. Selain itu, pemodelan dapat dilakukan dalam skala spasial dan temporal yang besar. Keunggulan SWAN dibanding dengan perangkat lunak pemodelan yang lain yaitu kemampuannya untuk memperkirakan tinggi dan periode gelombang realistis di suatu wilayah berdasarkan data angin dengan elevasi 10 m di atas permukaan laut dalam 1D maupun 2D. Selain itu, SWAN melakukan prediksi dengan memperhitungkan parameter gelombang acak. Penggunaan SWAN lebih spesifik pada pemodelan di daerah pesisir atau perairan dangkal dengan proses perhitungan yang dapat dirangkum dalam persamaan (1) dan (2) (The SWAN Team, 2011a, 2011b dan Ris, dkk. 1994). N + c g,λ N + (cos φ) 1 c g,φ N + c θ N + c σ N = S tot t λ φ θ σ σ (1) dengan N t = perubahan energi tiap waktu c g,λ N λ = perambatan energi dan kecepatan gelombang grup tiap pergerakan spasial dalam arah bujur (cos φ) 1 c g,φ N φ = perambatan energi dan kecepatan gelombang grup tiap pergerakan spasial dalam arah lintang 11
c θ N θ = perambatan energi dan kecepatan gelombang grup berdasarkan perbedaan arah dalam refraksi karena kedalaman dan arus c σ N σ = perambatan energi dan kecepatan gelombang grup berdasarkan perbedaan frekuensi dalam variasi kedalaman dan arus S tot σ = total perambatan energi tiap perbedaan frekuensi S tot = S in + S nl3 + S nl4 + S ds,w + S ds,b + S ds,br (2) dimana S in = masukan angin S nl3 = interaksi gelombang triad, yaitu interaksi ketika tiga gelombang bertemu S nl4 = interaksi gelombang quadruplet, yaitu interaksi ketika empat gelombang bertemu S ds,w = penghamburan karena white-capping, yaitu hilangnya energi karena buih gelombang S ds,b = penghamburan karena kekasaran dasar laut S ds,br = penghamburan karena gelombang pecah oleh kedalaman. Proses selanjutnya adalah menghitung perambatan energi menjadi parameterparameter gelombang, antara lain tinggi gelombang signifikan, arah gelombang, dan periode puncak gelombang dengan menggunakan rumus (3), (4), dan (5) (The SWAN Team, 2011a). 12
H S = 4 E ω, θ dωdθ (3) DIR = arctan sin θe σ,θ dσdθ cos θe σ,θ dσdθ (4) T = 2π ωe(σ,θ)dσdθ E(σ,θ)dσdθ 1 (5) dengan H S DIR T = tinggi gelombang signifikan = arah gelombang = periode gelombang E ω, θ, E σ, θ = variansi densitas spektrum ω, σ, θ = frekuensi absolut berdasarkan hubungan dispersi Doppler SWAN mempunyai beberapa keterbatasan yaitu menurunnya tingkat keakuratan hasil perhitungan di daerah perairan dalam. Selain itu pembentukan arus gelombang tidak dihitung, sehingga arus harus diberikan sebagai masukan. Keterbatasan lain yang muncul yaitu difraksi yang dilakukan dengan maksud membatasi, jadi model harus dijalankan dalam area yang mempunyai variansi ketinggian gelombang besar dalam skala horizontal (Sutanto, 2010). 2.3 Bangunan Pelindung Pantai Bangunan pelindung pantai adalah suatu konstruksi buatan manusia yang mampu meredam kerusakan pantai yang disebabkan oleh gelombang dan arus. Cara untuk melindungi pantai dapat dilakukan dengan menahan serangan gelombang, mengubah laju transpor sedimen, mengurangi energi gelombang yang sampai ke pantai, dan menambah suplai sedimen. Penentuan jenis bangunan pelindung pantai bergantung kepada tinggi gelombang, lokasi gelombang pecah, dan morfologi pantai di daerah tersebut. 13
Sesuai fungsinya, bangunan pelindung pantai diklasifikasikan menjadi: a. Konstruksi yang dibangun di pantai dan sejajar dengan garis pantai, berupa revetmen dan dinding pantai b. Konstruksi yang dibangun kira-kira tegak lurus pantai, disebut groin c. Konstruksi yang dibangun sejajar garis pantai, disebut pemecah gelombang (breakwater) Menurut Triatmodjo (2012) dan Hidayat (2006) dalam penentuan bangunan pelindung pantai, informasi yang harus tersedia yaitu: a. Kecepatan dan arah angin b. Keadaan gelombang, yaitu tinggi, arah gelombang, dan periode gelombang c. Kedalaman laut d. Kemiringan dasar pantai e. Sedimen dan morfologi sepanjang pantai f. Fungsi daerah pantai, apakah itu sebagai pemukiman, kota, pelabuhan, wisata, pertanian, perikanan, industri, sumber energi, maupun cagar alam g. Kualitas air, mencakup polutan dan angkutan sedimen h. Kecepatan dan arah arus i. Pasang surut air laut j. Laju kerusakan pantai k. Kontur tanah (topografi) l. Faktor gempa m. Keadaan sosial budaya masyarakat n. Daya dukung tanah o. Aspek lingkungan p. Perubahan garis pantai q. Bahan bangunan yang tersedia Secara umum, struktur bangunan pelindung pantai dapat dilihat pada Gambar 2.5. 14
Gambar 2.5 Bangunan Pelindung Pantai (Triatmodjo, 1999) 15