BAB III PEGAMBILA DA PEGOLAHA DATA Pembahasan yang dilakukan pada penelitian ini, meliputi dua aspek, yaitu pengamatan data muka air dan pengolahan data muka air, yang akan dibahas dibawah ini sebagai berikut, 3.1 Pengamatan Data Pasang Surut Data pengamatan pasang surut yang didapatkan, merupakan data pengamatan sekunder. Pengamatan data pasang surut dilakukan di desa Bual-Bual dan desa Sempayau. Waktu pengamatan pasang surut dilakukan secara bersamaan selama 15 hari dimulai pada tanggal 1 ovember 011 hingga 6 desember 011. Berikut ini adalah lokasi pengamatan pasang surut, Gambar 3.1 Lokasi Pengamatan Pasang Surut 18
Pengamatan pasang surut laut bertujuan untuk memperoleh model tinggi muka air laut yang mewakili lokasi survei dan sekitarnya, dengan cara mengambil sampel data tinggi muka air laut dengan periode waktu tertentu atau minimal selama 15 hari, sehingga diperoleh data muka air minimum dan maksimum. Pengamatan pasang surut dilakukan menggunakan palem, dengan interval setiap satu jam. Pengamatan pasang surut laut dilakukan untuk mendapatkan nilai dari Konstanta pasang surut, yang akan digunakan untuk melakukan prediksi tinggi muka air, dan penentuan chart datum. Palem diletakkan pada setiap stasiun pengamatan. Gambar 3. Stasiun Pasang Surut (Sumber: Laporan Teknis Indika Survei) Metode pengamatan dilakukan dengan cara manual, yakni melakukan pencatatan dari tinggi muka air yang ada di palem, dengan interval setiap satu jam, selama 15 hari. Pada pengamatan pasang surut, kali ini tidak dilakukan pengikatan dari palem ke BM terdekat, sehingga, perbedaan tinggi antara muka air terhadap BM tidak diketahui. ilai chart datum didapatkan dari pengamatan pasang surut yang dilakukan di desa Bual-Bual, kemudian akan dilakukan transformasi chart datum, untuk mendapatkan nilai chart datum di desa Sempayau. Data hasil pengamatan pasang surut terdapat pada lampiran. 19
Meter Meter 3. Pengolahan Data Pasang Surut 3..1 Penghalusan (Smoothing) Data Pengamatan Pasang surut Tahapan awal dari pengerjaan adalah melakukan smoothing dari data pengamatan yang didapatkan. Smoothing dari data pengamatan ini bertujuan untuk mendapatkan hasil data pengamatan pasang surut yang baik, dengan cara membuang noise yang ada pada data pengamatan pasang surut yang didapat. Agar data pengamatan yang didapat dapat aktual dan kontinu serta bebas dari faktor-faktor ganggguan seperti banjir, ombak, ataupun naik-turunnya air akibat lalu-lintas kapal. Proses smoothing dilakukan secara manual menggunakan spreadsheet 003..5 1.5 1 0.5 0 1 3 4 5 6 7 8 9 30 1 3 4 5 6 ovember 011 Desember 011 Gambar 3.3 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Bual-Bual.5 1.5 1 0.5 0 1 3 4 5 6 7 8 9 30 1 3 4 5 6 ovember 011 Desember Gambar 3.4 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Bual Hasil Smoothing 0
Meter Meter 6 5 4 3 1 0 1 3 4 5 6 7 8 9 30 1 3 4 5 6 ovember 011 Desember 011 Gambar 3.5 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Sempayau 5 4.5 4 3.5 3.5 1.5 1 0.5 0 1 3 4 5 6 7 8 9 30 1 3 4 5 6 ovember 011 Desember 011 Gambar 3.8 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Sempayau Hasil Smoothing Bagian yang diberi tanda bulat, menandakan data pengamatan yang kosong. Data pengamatan yang kosong tersebut, dapat diakibatkan kesalahan pencatatan data, ataupun faktor cuaca, yang tidak memungkinkan untuk diadakannya pencatatan. 1
3.. Interpolasi Data Pasang Surut Dari data pengamatan pasang surut yang didapatkan, ternyata hasilnya tidak terlalu baik karena terdapat beberapa data pengamatan yang kosong. Data pengamatan yang kosong terdapat di masing-masing stasiun pengamatan, baik dari stasiun pasang surut di desa Bual-Bual, maupun dari stasiun pasang surut di desa Sempayau. Oleh karena itu, dilakukan interpolasi untuk mengisi data pengamatan yang kosong. Proses interpolasi dilakukan dengan menggunakan data ketinggian muka air dan data waktu yang ada diantara data yang kosong.....(3.1) Dimana, T = ilai ketinggian muka air sesudah data yang kosong T1 = ilai ketinggian muka air sebelum data yang kosong T0 = ilai ketinggian muka air yang dicari/yang datanya kosong JD = Waktu pada saat T dalam Julian date JD1 = Waktu pada saat T1 dalam Julian date JD0 = Waktu pada saat T0 dalam Julian date Pada proses interpolasi ini, sistem waktu yang digunakan adalah dalam waktu Julian, hal tersebut dilakukan agar seluruh data pengamatan berada dalam satu sistem, sehingga hasil interpolasi yang didapatkan juga baik karena semua waktu berada di dalam satu sistem. Selain itu penggunaan waktu Julian juga mempermudah dalam hal perhitungan. Waktu Julian adalah sistem waktu yang membuat semua waktu dalam satu tahun menjadi satu sistem dengan cara menghitung semua waktu dari tanggal 1 januari hingga 31 desember pada satu tahun. Berikut ini adalah grafik pengamatan pasang surut sesudah dan sebelum interpolasi.
Meter Meter.5 1.5 1 0.5 0 1 3 4 5 6 7 8 9 30 1 3 4 5 6 ovember 011 Desember 011 Gambar 3.4 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Bual-Bual Hasil Interpolasi 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00.50.00 1.50 1.00 0.50 0.00 1 3 4 5 6 7 8 9 30 1 3 4 5 6 ovember 011 Desember 011 Gambar 3.5 Grafik Pengamatan Pasang Surut di Desa Sempayau Hasil Interpolasi 3..3 Analisis Data Pengamatan Pasang Surut Pengolahan data pasang surut dimaksudkan untuk memperoleh konstanta komponen harmonik pasut di daerah pengamatan. Perhitungan konstanta pasut dilakukan menggunakan perangkat lunak yang berbasiskan MATLAB yaitu 3
world tide buatan John Boon. Perangkat lunak ini menggunakan analisis harmonik dengan menggunakan metode Least Square. Metode ini menjelaskan bahwa kesalahan peramalan harus sekecil-kecilnya, yakni selisih kuadrat antara peramalan dengan pengamatan harus sekecil mungkin. Persamaan gerak harmonik : Dimana : y(t) = tinggi muka air pada saat t..(3.) S 0 R i = tinggi muka air laut rata-rata = amplitudo gelombang penyusun pasut (konstanta pasut) ke-i = kecepatan sudut konstanta pasut ke-i pada saat t = fase konstanta pasut ke-i Dimana nilai yang diketahui dalam persamaan ini adalah nilai kecepatan sudut dari konstanta pasang surut. Analisis harmonik melalui metode least squares dapat dilakukan dengan mengabaikan suku yang dipengaruhi oleh faktor meteorologi sehingga persamaan dapat ditulis dalam bentuk lain seperti berikut:..(3.3) Untuk memecahkannya dimisalkan : (3.4) Sehingga persamaannya menjadi :...(3.5) Besarnya y(t) hasil perhitungan akan mendekati hasil pengamatan y t jika memenuhi :..(3.6) 4
Fungsi akan bernilai minimum bila dipenuhi syarat :..(3.7) Kemudian persamaan 3.5 akan diturunkan sesuai dengan syarat pada persamaan 3.7, akan didapatkan, J 1. ( S 0 Ai cos itn Bi sin itn ) y( ti ) So i 1 J. ( S0 cos itn Ai cos itn Bi sin itn cos itn ) y( ti ) A i i 1 J 3. ( S0 sin itn Ai cos itn sin itn Bi sin itn sin itn ) y( ti ) B i 1 Kemudian dapat dibentuk matriks dimana matriks A adalah : Matriks X adalah : Kemudian matriks F adalah : 5
ilai dari matiks X dapat dicari dengan (A T A) -1 A T F=X. setelah matriks X didapatkan, dapat dicari dengan, Amplitudo = dan fase/ B arctan, hasil pengolahan data menggunakan program adalah sebagai A berikut, Tabel 3.1 Konstanta pasut desa Bual-Bual Konstanta Periode (jam) Amplitudo (meter) Fase (derajat/jam) O1 5.8 0.0 1.58 P1 4.065 0.318 305. K1 3.93 0.055 16.98 1.66 0.079 340. M 1.4 0.563 99.48 S 1 0.3 14.86 K 11.97 0.101 9.4 M3 8.8 0.031 35.07 M4 6. 0.013 40.05 MS4 6.1 0.03 350.37 S4 6 0.05 97.0 M6 4.14 0.005 146.63 M8 3.1 0.006 3.46 Tabel 3. Kontanta pasut desa Sempayau Konstanta Periode (jam) Amplitudo (meter) Fase (derajat/jam) O1 5.8 0.4 13.34 P1 4.065 0.198 18.8 K1 3.93 0.383 87.07 1.66 0.134 30.67 M 1.4 0.888 100.95 S 1 0.406 308.39 K 11.97 0.551 13.03 M3 8.8 0.044 38.03 M4 6. 0.081 30.0 MS4 6.1 0.088 38.63 S4 6 0.034 161.61 M6 4.14 0.08 197.43 M8 3.1 0.008 35.39 6
O1 = Konstanta pasut diurnal bulan P1 = Konstanta pasut diurnal matahari K1 = Konstanta pasut semidiurnal bulan dan matahari = Konstanta pasut semidiurnal bulan M = Konstanta pasut semidiurnal bulan S = Konstanta pasut semidiurnal matahari K = Konstanta pasut semidiurnal matahari M3 = Konstanta pasut air dangkal ter-diurnal M4 = Konstanta pasut air dangkal kuarter diurnal MS4 = Konstanta pasut air dangkal kuarter diurnal S4 = Konstanta pasut air dangkal kuarter diurnal M6 = Konstanta pasut air dangkal enam diurnal M8 = Konstanta pasut air dangkal delapan diurnal ilai muka air rata-rata dari stasiun pengamatan Desa Bual-Bual adalah 0.85 meter pada bacaan palem dan nilai muka air rata-rata pada Desa Sempayau adalah.6 meter pada bacaan palem. Dengan menggunakan rumus bilangan Formzahl, didapatkan nilai bilangan Formzahl dari Desa Bual-Bual adalah 0.9 dan nilai bilangan Formzahl dari Desa Sempayau adalah 1.9 dengan demikian tipe dari pasang surut yang diamati pada kedua daerah pengamatan adalah, pasang surut campuran yang condong ke harian berganda. Kemudian dengan melakukan prediksi selama 18.6 tahun, dengan menggunakan World Tide maka didapatkan bahwa nilai dari LAT perkiraan yang ada di daerah pengamatan desa Bual-Bual, sebesar 1.54 meter dibawah nilai muka laut rata-rata. 7
3.3 Transformasi Chart Datum Untuk dapat melakukan transformasi chart datum, terdapat dua syarat yang harus dipenuhi, yaitu tipe pasang surut, baik yang dijadikan referensi atau yang dicari chart datumnya harus sama, dan waktu pengamatan dari pasang surut harus dilakukan pada saat yang bersamaan. r R Muka air rata-rata m M Chart Datum Referensi Chart Datum Baru Gambar 3.9 Ilustrasi Transformasi Chart Datum (sumber Canadian Tidal Manual) Transformasi chart datum dapat dilakukan menggunakan rumus berikut, (Sumber: Departement Fisheries and Ocean) (3.8) m = nilai Z 0 yang ingin ditentukan M = nilai Z 0 yang dijadikan referensi R = nilai amplitudo pasut pada chart datum referensi r = nilai amplitudo pasut pada chart datum yang ingin ditentukan Tahap pertama dalam melakukan transformasi chart datum adalah menentukan amplitudo dari pasang surut yang diamati. ilai amplitudo dari pasang surut dapat 8
ditentukan dengan selisih antara nilai rata-rata muka air tinggi (HWL) dengan nilai rata-rata muka air rendah (LWL), pada saat kondisi bulan purnama/mati. Tabel 3.3 Perhitungan Transformasi Chart Datum Mean (Meter) R (Meter) Desa Bual-Bual Desa Sempayau HWL (Meter) LWL (Meter) HWL LWL (Meter (Meter) 1.4 0.35 3.5.03 1.7 0.5 3.7 1.83 1.68 0.09 3.99 1.58.4 0.07 3.99 1.58.6 0.05 4.37 1.34.34 0.05 4.47 1.33.37 0.09 4.41 1.3.13 0.068 4.4 1.41 1.96 0.06 4.7 1.46 1.81 0.08 4.68 1.71 1.83 0.9 3.6 1.83 1.974545455 0.13181818 4.08818 1.575455 1.847773.5177 Dengan menggunakan rumus dari persamaan (3.4) didapatkan chart datum yang terdapat di desa sempayau adalah.1 meter dibawah muka air rata-rata hasil pengamatan desa Sempayau. Kemudian apabila tinggi muka air dari hasil pengamatan direduksi dengan chart datum sebagai bidang referensi nol. 9
Meter.5 1.5 1 0.5 0-0.5-1 -1.5 CD Bual-Bual CD Sempayau- -.5 1 3 4 5 6 7 8 9 30 1 3 4 5 6 Bual-Bual ovember 011 Desember 011 Semapayau Gambar 3.10 Grafik tinggi muka air hasil reduksi dengan chart datum Setelah dilakukan reduksi tinggi muka air hasil pengamatan dengan chart datum, didapatkan muka air maksimum dan muka air minimum dari dua daerah pengamatan yang telah direduksi terhadap chart datum. Tabel 3.4 Tinggi Muka Air Muka air Desa Bual-Bual Desa Sempayau maksimum (meter).96 4.4 minimum (meter) 0.58 0.73 30
3.4 Syarat Draft Kapal Untuk Pelayaran Dari data hasil survei batimetri yang didapatkan kedalaman alur sungai bervariasi antara -1.8 m s/d <-0 m dari chart datum. Area kritis terdapat pada alur yang berada dekat dengan Desa Sempayau sepanjang 7 km ke arah hilir, kedalaman maksimumnya mencapai 4.8 m dan kedalaman minimumnya sekitar 1.8 m, dari chart datum. Gambar 3.11 Area Kritis Pelayaran yang Dapat Dilewati Kapal Pada Saat Waktu Tertentu (Sumber Laporan Teknis Indika Survei) Karena nilai muka air minimum dari desa Sempayau adalah 0.73 meter diatas chart datum, dan kedalaman minimumnya adalah 1.8 meter dibawah chart datum, serta ketinggian maksimumnya adalah 4.4 meter, maka hanya kapal dengan draft maksimum berukuran 5 meter yang dapat melewati sungai ini. Agar kapal dengan draft berukuran 5 meter dapat melewati perairan tersebut, diperlukan tambahan kedalaman sebesar 5 - (0.73+1.8) meter, yaitu sebesar.47 meter dari muka air minimum dengan tambahan ketinggian muka air sebagai pengaman sebesar 0.3 meter. Sehingga kapal hanya dapat berlayar, pada hari-hari berikut, 31
Meter 4.5 Hari yang Dapat Dilayari 4 3.5 3.5 1.5 draft 5 meter draft 4 meter draft 3 meter 1 0.5 0 1 3 4 5 6 7 8 9 30 1 3 4 5 6 chart datum tinggi muka air ovember 011 Desember 011 Gambar 3.1 Hari yang Dapat Dilewati Oleh Kapal Dari gambar diatas, dapat dilihat bahwa kapal dengan draft sebesar 5 meter hanya dapat melayari aliran kritis dari sungai ini apabila tinggi muka air dari sungai ini minimal sebesar 3.5 meter diatas chart datum, kapal dengan draft sebesar 4 meter dapat melayari aliran kritis dari sungai ini apabila tinggi muka air dari sungai ini minimal sebesar.5 meter diatas chart datum, dan kapal dengan draft sebesar 3 meter dapat melewati aliran kritis dari sungai ini, apabila ketinggian air sebesar 1.5 meter diatas chart datum, dimana pada grafik diatas, dapat dilewati dengan aman setiap hari. 3