SIMULASI SEDIMENTASI DI ALUR MASUK PELABUHAN PULAU BAAI DENGAN PERANGKAT LUNAK SMS 8.1 TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh Andreas Gunawan Senjaya NIM 15503004 Program Studi Teknik Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
PROGRAM STUDI TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG TUGAS AKHIR Diberikan kepada: Nama : Andreas Gunawan Senjaya NIM : 155 03 004 Judul Tugas Akhir adalah Simulasi Sedimentasi di Alur Masuk Pelabuhan Pulau Baai dengan Perangkat Lunak SMS 8.1, dengan isi Tugas Akhir sebagai berikut: Bab I Pendahuluan Bab II Dasar Teori Bab III Kondisi Fisik Lokasi Studi Bab IV Pemodelan Bab V Penutup Tugas Akhir ini dibuat rangkap tujuh dengan rincian sebagai berikut: 1. Untuk Mahasiswa 1 buah 2. Untuk Pembimbing Tugas Akhir 1 buah 3. Untuk Penguji Sidang Tugas Akhir 2 buah 4. Untuk Tata Usaha PST Kelautan 1 buah 5. Untuk Perpustakaan Teknik Kelautan 1 buah 6. Untuk Perpustakaan Pusat ITB 1 buah Menyetujui Koordinator Tugas Akhir, Pembimbing, Krisnaldi Idris, Ph.D. NIP. 131 570 002 Andojo Wurjanto, Ph.D. NIP. 131 473 923
SIMULASI SEDIMENTASI DI ALUR MASUK PELABUHAN PULAU BAAI DENGAN PERANGKAT LUNAK SMS 8.1 TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh Andreas Gunawan Senjaya NIM 15503004 Program Studi Teknik Kelautan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Lembar Pengesahan Tugas Akhir Sarjana SIMULASI SEDIMENTASI DI ALUR MASUK PELABUHAN PULAU BAAI DENGAN PERANGKAT LUNAK SMS 8.1 Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, Februari 2008 Penulis Pasfoto 3x4 Andreas Gunawan Senjaya NIM 15503004 Bandung, Februari 2008 Pembimbing Andojo Wurjanto, Ph.D NIP 131 473 923 Mengetahui: Program Studi Teknik Kelautan Ketua, Dr. Ir. Muslim Muin, MSOE NIP 131 570 005
Aku tidak percaya kepada takdir dan nasib. Aku percaya kepada belas kasihan dan anugerah dari Allah, Sang Tritunggal, serta upaya dan kerja keras manusia dalam segala kelemahannya untuk meraih mahkota anugerah itu. Tidak ada alasan untuk bermegah. Untuk oran-orang terkasih, dari segala cinta dan kekuranganku
PENGANTAR Terpujilah Tritunggal Yang Kudus; Allah Bapa Kekal, Yesus Kristus Sang Penebus, dan Roh Kudus Sang Pemelihara dan Penuntun, untuk segala kasih serta anugerah yang begitu besar dan tidak ada akhirnya. Tugas Akhir dengan judul Simulasi Sedimentasi di Alur Masuk Pelabuhan Pulau Baai dengan Perangkat Lunak SMS 8.1 ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada pendidikan tahap Sarjana (strata satu) di Program Studi Teknik Kelautan, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung. Laporan Tugas Akhir ini tidak sempurna dan memiliki banyak kekurangan akan tetapi sangat diharapkan untuk dapat memberikan manfaat bagi pembaca, terutama mahasiswa dan praktisi yang menekuni bidang pemodelan hidrodinamika dan sedimentasi di daerah pantai. Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini penulis mendapatkan begitu banyak masukan, ide kreatif serta dukungan moril yang sangat besar dari berbagai pihak yang begitu berkontribusi dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Mamah, Bapak, Euni yang begitu mengasihi penulis dan yang sangat penulis kasihi. 2. A Dadang dan Teh Yanti, Teh Nina dan A Omay yang senantiasa dekat di hati penulis serta keponakan-keponakan penulis, Maya, Candra, Dandi, Rena, Fira, Alya dan Caca dorca yang istimewa. 3. Bapak Andojo Wurjanto, Ph.D., yang telah menjadi pembimbing dalam Tugas Akhir yang dikerjakan penulis. 4. Bapak Irsan Soemantri Brodjonegoro, Ph.D. dan Bapak Harman Ajiwibowo, Ph.D., sebagai penguji dalam seminar dan sidang tugas akhir. 5. Mas ERG yang telah memberikan pencerahan-pencerahan yang brilian. 6. Iyus, kirconer sejati yang banyak membantu penulis dan kedua orang tuanya yang begitu baik. 7. Para pejuang doa bagi penulis: Ratri, Novi, Andri, Yullis, Jose, Yos, Sarah, Mungki, Loret, Emanuelia, Arum dan Pemuda GKJKc lainnya. i
8. KL 2003: Awan (buku TOEFL-nya sangat berguna), Amri (print aja, pegawai negeri gak ada yang liat), Iwan tukang kok, Arab (yang masih punya utang traktiran, utang joystik dan utang janji lainnya), Mice si paku payung? (kata iyus), Nanakon dan Anakon yang berbahaya, Leo si ahli dermaga keblinger, Icakonta si ahli bakau, Rahma si gak mau rugi, Wistie si nini-nini cengeng, Mendy si naik pitam alias si gelap mata (awas cepet mati lu), Dimas yang badannya paling gede tapi hobby jackpot, Priyo si jawa cabul, Ganjar si kucing dalam karung, Rudi si entah super baik atau super dudul, Chen Tze Wen si bakpao babi, Rejos si ganteng bercucuk dan adiknya si entepreneur sejati (atas pinjaman notebook, dan makan siang sebelum sidang), Mico prince of charm, Yasser si penipu busuk, Gusti bangsawan ternate dalam perantauan, Erik si tukang badminton, Anton balubur (lu dimana skarang cuy, ko ilang-ilang aja), Rido si santai sampe mampus, Zenal Onal (atas panduan GENESIS-nya), Mamin si Korlas Pengecut, Fantri UKSU, Oki the Ex-Administrator, Andriyansah, Utek Nurjamin dan KL03 lain yang telah tiada, namun tetap ada di hati penulis (Riggy, Nyoman, Hafi, Boris, Moly, Iqbal). KL 2003, sebusuk apapun kalian... baunya akan tetap tercium dan dikenang oleh banyak orang. 9. KL 2002 (Cirul, Maria, Gunawan, Anin, dkk), 2004 (Fega si kepala jamur, Nanda, Mpeb si lion-maru, Mamat, Diana, Alin dkk), 2005 (Indra, Manuntun, Ramdan, dkk) 10. Jestanger & kru BJ29: Teh Er, Cibs, K, Pak OK, serta segenap kru lainnya. 11. Semua pihak lain yang jika disebut satu persatu akan membuat laporan ini dua kali lipat lebih tebal. Terimakasih, Tuhan memberkati. ii
ABSTRAK Permasalahan sedimentasi yang terjadi di Alur Masuk Pelabuhan Pulau Baai menyebabkan terganggunya distribusi komoditas dan aktivitas kepelabuhanan lainnya di Bengkulu. Permasalahan sedimentasi yang serius tersebut membutuhkan penanganan yang tepat baik dalam konteks teknik maupun finansial. Model numerik dibutuhkan untuk memberikan gambaran mengenai proses sedimentasi yang terjadi serta menjadi salah satu alat yang dapat digunakan dalam upaya pengambilan keputusan terkait dengan penanganan yang perlu dilakukan. Laporan Tugas Akhir ini menyajikan simulasi dari proses sedimentasi yang terjadi di alur masuk Pelabuhan Pulau Baai serta pemodelan upaya penanganan permasalahan sedimentasi yang mungkin untuk dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak SMS 8.1. iii
DAFTAR ISI PENGANTAR ABSTRAK DAFTAR ISI... i... iii... iv DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... viii Bab 1 PENDAHULUAN... 1-1 1.1 Latar Belakang... 1-1 1.2 Tujuan Tugas Akhir... 1-4 1.3 Ruang Lingkup Pembahasan... 1-4 1.4 Metodologi Analisis... 1-4 1.5 Sistematika Penyajian... 1-4 Bab 2 DASAR TEORI... 2-1 2.1 Hindcasting... 2-1 2.1.1 Data Angin... 2-2 2.1.2 Daerah Pembentukan Gelombang (Fetch Efektif)... 2-7 2.1.3 Peramalan Data Gelombang... 2-8 2.1.4 Analisis Frekuensi Gelombang... 2-11 2.2 Transport Sedimen Sejajar Pantai... 2-14 2.3 Persamaan Kontinuitas... 2-18 2.4 Persamaan Kekekalan Momentum... 2-24 2.5 Pasang Surut... 2-34 2.5.1 Analisis Pasang Surut... 2-34 iv
2.5.2 Persamaan Regresi... 2-35 Bab 3 KONDISI FISIK LOKASI STUDI... 3-1 3.1 Kondisi Eksisting Pelabuhan Pulau Baai Bengkulu... 3-1 3.2 Kondisi Hidro-Oseanografi Pelabuhan Pulau Baai... 3-4 3.2.1 Gelombang... 3-4 3.2.2 Pasang Surut... 3-11 Bab 4 PEMODELAN... 4-1 4.1 Model Transport Sedimen Sejajar Pantai - GENESIS... 4-1 4.1.1 Input Data GENESIS... 4-2 4.1.2 Hasil Pemodelan Transport Sedimen dengan GENESIS... 4-11 4.2 Pemodelan Sedimentasi dengan SMS 8.1... 4-17 4.2.1 Pengenalan SMS 8.1... 4-17 4.2.2 Pemodelan Skenario I... 4-33 4.2.3 Pemodelan Skenario II... 4-58 4.2.4 Pemodelan Skenario III... 4-72 Bab 5 KESIMPULAN... 5-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Elevasi Muka Air Kondisi Batas pada Bulan Januari 2007 v
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Peta lokasi studi..... 1-2 Gambar 1.2 Peta Pelabuhan Pulau Baai... 1-3 Gambar 2.1 Perhitungan harga rasio RL sebagai fungsi dari UL... 2-5 Gambar 2.2 Grafik Nilai RT vs ΔT (SPM 1984)... 2-7 Gambar 2.3 Flowchart peramalan tinggi dan periode gelombang... 2-11 Gambar 2.4 Ilustrasi Komponen Energi Gelombang Setelah Pecah... 2-16 Gambar 2.5 Ruang tilik kubus dalam fluida... 2-19 Gambar 2.6 Definisi h dan η... 2-23 Gambar 2.7 Gaya-gaya yang bekerja pada elemen fluida... 2-26 Gambar 3.1 Windrose Pelabuhan P. Baai Bengkulu... 3-6 Gambar 3.2 Peta fetch untuk kawasan perairan pelabuhan Pulau Baai.... 3-8 Gambar 3.3 Waverose Pelabuhan P. Baai Bengkulu... 3-10 Gambar 3.4 Elevasi muka air hasil peramalan DISHIDROS & NAOTIDE... 3-12 Gambar 3.5 Probabilitas terlampaui elevasi-elevasi acuan pasang surut di Pulau Baai.... 3-14 Gambar 4.1 Ilustrasi transpor sedimen sejajar pantai... 4-2 Gambar 4.2 Arah datang gelombang dalam GENESIS.... 4-3 Gambar 4.3 Diskritisasi garis pantai Pulau Baai.... 4-4 Gambar 4.4 Orientasi model garis pantai Pulau Baai.... 4-4 Gambar 4.5 Data gelombang hasil hincasting dan kaitannya dengan posisi baseline... 4-6 Gambar 4.6 Grid Pemodelan GENESIS Pulau Baai, Selatan Bengkulu... 4-7 Gambar 4.7 Grid Pemodelan Pantai Selatan Bengkulu.... 4-8 Gambar 4.8 Input gelombang GENESIS... 4-9 Gambar 4.9 Transport Sedimen 1996-1997... 4-12 Gambar 4.10 Transport Sedimen 1997-1998... 4-12 Gambar 4.11 Transport Sedimen 1998-1999... 4-13 Gambar 4.12 Transport Sedimen 1999-2000... 4-13 Gambar 4.13 Transport Sedimen 2000-2001... 4-14 vi
Gambar 4.14 Transport Sedimen 2001-2002... 4-14 Gambar 4.15 Transport Sedimen 2002-2003... 4-15 Gambar 4.16 Transport Sedimen 2003-2004... 4-15 Gambar 4.17 Transport Sedimen 2004-2005... 4-16 Gambar 4.18 Transport Sedimen 2005 (Januari-Desember)... 4-16 Gambar 4.19 Diagram Alir Pemodelan SMS... 4-18 Gambar 4.20 Elemen 1D... 4-21 Gambar 4.21 Elemen 2D sisi lurus... 4-21 Gambar 4.22 Elemen-elemen yang berpotensi menimbulkan error... 4-23 Gambar 4.23 Skema Newton-Rhapson.... 4-27 Gambar 4.24 Diagram alir proses pemodelan... 4-29 Gambar 4.25 Mesh dan domain pemodelan Skenario I... 4-35 Gambar 4.26 Batimetri lokasi kajian... 4-37 Gambar 4.27 Pembagian jenis material dalam domain.... 4-39 Gambar 4.28 Kondisi batas pemodelan.... 4-40 Gambar 4.29 Vektor kecepatan arus model Skenario I... 4-42 Gambar 4.30 Lokasi kalibrasi EMA model skenario I... 4-44 Gambar 4.31 Perbandingan EMA hasil simulasi Skenario I dengan data DISHIDROS... 4-44 Gambar 4.32 Kondisi batas SED2D... 4-47 Gambar 4.33 Sebaran konsentras sedimen Skenario I... 4-49 Gambar 4.34 Pengendapan sedimen di akhir simulasi bulan ke-1 (time-step 725).... 4-49 Gambar 4.35 Layout potongan Skenario I.... 4-51 Gambar 4.36 Potongan melintang A-A.... 4-51 Gambar 4.37 Potongan melintang B-B.... 4-52 Gambar 4.38 Potongan melintang C-C.... 4-52 Gambar 4.39 Potongan melintang D-D.... 4-53 Gambar 4.40 Potongan melintang E-E.... 4-53 Gambar 4.41 Potongan melintang F-F... 4-54 Gambar 4.42 Potongan memanjang G-G.... 4-54 Gambar 4.43 Potongan melintang H-H.... 4-55 Gambar 4.44 Potongan melintang I-I.... 4-55 Gambar 4.45 Potongan melintang J-J... 4-56 Gambar 4.46 Perhitungan volume endapan.... 4-57 Gambar 4.47 Wilayah perhitungan volume endapan sedimen Skenario I.... 4-57 vii
Gambar 4.48 Mesh dan domain pemodelan Skenario II... 4-59 Gambar 4.49 Vektor kecepatan arus model Skenario II... 4-61 Gambar 4.50 Lokasi kalibrasi EMA model Skenario II.... 4-62 Gambar 4.51 Perbandingan EMA hasil simulasi skenario II dengan data DISHIDROS... 4-62 Gambar 4.52 Sebaran konsentras sedimen Skenario II time-step 725, bulan ke-1... 4-64 Gambar 4.53 Pengendapan sedimen di akhir simulasi bulan ke-1, Skenario II. 4-64 Gambar 4.54 Layout potongan pada model Skenario II... 4-66 Gambar 4.55 Potongan melintang A-A (model Skenario II).... 4-66 Gambar 4.56 Potongan melintang B-B (model Skenario II).... 4-67 Gambar 4.57 Potongan melintang C-C (model Skenario II)... 4-67 Gambar 4.58 Potongan melintang D-D (model Skenario II)... 4-68 Gambar 4.59 Potongan melintang E-E (model Skenario II).... 4-68 Gambar 4.60 Potongan melintang F-F (model Skenario II)... 4-69 Gambar 4.61 Potongan memanjang G-G (model Skenario II).... 4-69 Gambar 4.62 Potongan melintang H-H (model Skenario II)... 4-70 Gambar 4.63 Potongan melintang I-I (model Skenario II)... 4-70 Gambar 4.64 Potongan melintang J-J (model Skenario II).... 4-71 Gambar 4.65 Wilayah perhitungan volume endapan sedimen Skenario II.... 4-71 Gambar 4.66 Kondisi batas tambahan pada model Skenario III... 4-73 Gambar 4.67 Kondisi batas tambahan pada model Skenario III... 4-73 Gambar 4.68 Sebaran konsentras sedimen model Skenario III... 4-75 Gambar 4.69 Pengendapan sedimen Skenario III (bulan 1, time-step 725).... 4-75 viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Pengelompokan Arah Angin Berhembus... 2-3 Tabel 3.1 Fasilitas Dermaga yang Ada di Pelabuhan Bengkulu... 3-2 Tabel 3.2 Fasilitas Tanah, Lapangan dan Gudang Penumpukan di Pelabuhan Bengkulu... 3-2 Tabel 3.3 Fasilitas Bongkar Muat yang Ada di Pelabuhan Bengkulu... 3-3 Tabel 3.4 Fasilitas Perkapalan yang Ada di Pelabuhan Bengkulu... 3-3 Tabel 3.5 Kinerja Pelayanan Kapal di Pelabuhan Bengkulu... 3-4 Tabel 3.6 Distribusi Arah Angin di Perairan pelabuhan Pulau Baai (1996 2005)... 3-5 Tabel 3.7 Panjang Fetch Efektif Lepas Pantai Pulau Baai... 3-8 Tabel 3.8 Persentase Distribusi Gelombang di Perairan Pelabuhan Pulau Baai berdasarkan Peramalan Data Angin (1996 2005)... 3-9 Tabel 3.9 Elevasi Muka Air Pulau Baai Bulan Januari 2007 Hasil Peramalan DISHIDROS dan NAOTIDE... 3-11 Tabel 3.10 Komponen-Komponen Pasang Surut... 3-13 Tabel 3.11 Kriteria Jenis Pasang Surut... 3-13 Tabel 3.12 Harga Elevasi-Elevasi Acuan di Perairan Pelabuhan Baai... 3-14 Tabel 4.1 Hasil Penyesuaian Arah Datang Gelombang... 4-6 Tabel 4.2 Spesifikasi Mesh pada Domain Pemodelan Skenaio I... 4-35 Tabel 4.3 Jenis Material pada Mesh Skenario I.... 4-39 Tabel 4.4 Debit Bulanan Sungai Jenggalu... 4-41 Tabel 4.5 Debit Bulanan Sungai Jenggalu... 4-45 Tabel 4.6 Parameter Pemodelan SED2D... 4-46 Tabel 4.7 Data Pengerukan Alur Pelayaran Pulau Baai.... 4-58 Tabel 4.8 Spesifikasi Mesh pada Domain Pemodelan Skenario II... 4-59 Tabel 4.9 Selisih Volume endapan hasil simulasi Skenario I dan III pada akhir bulan ke-1... 4-76 ix