1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Gelombang air laut adalah pergerakan naik dan turunnya air dengan arah tegak lurus permukaan air laut yang membentuk kurva atau grafik sinusodial. Terjadinya gelombang air laut dapat disebabkan oleh adanya angin, gempa di dasar laut, pergerakan kapal, dan gaya tarik menarik antara bumi, bulan, dan matahari. Angin di atas lautan mentransfer energinya ke dalam perairan, menyebabkan alun atau bukit bukit yang kita sebut sebagai gelombang air laut. Gelombang air laut memberikan manfaat antara lain untuk menjaga kestabilan suhu dan iklim dunia. Melalui permukaan ombak, gelombang air laut juga memungkinan terjadinya pertukaran gas antara air laut dan udara sehingga memungkinkan mahkluk hidup dalam air untuk bernafas. Gelombang air laut juga dapat membatu pembentukan pantai. Namun perlu diperhatikan bahwa selain memberikan manfaat, gelombang permukaan air laut juga dapat memberikan dampak negatif. Gelombang tsunami adalah salah satu contoh gelombang permukaan air laut yang dapat meluluhlantahkan daerah di sekitar pantai. Demikian juga halnya dengan gelombang pasang. Kedua gelombang tersebut dapat merusak pantai karena amplitudo gelombang yang mencapai pantai sangat besar. Oleh karena itu, rerdasarkan sifatnya, gelombang dikelompokan menjadi gelombang pembangun atau gelombang pembentuk pantai, dan gelombang perusak pantai. Gelombang air laut dikatakan sebagai pembangun atau pembentuk pantai jika 1
2 mempunyai ketinggian (amplitudo) kecil dan kecepatan rambatnya rendah. Sedangkan gelombang perusak pantai mempunyai ketinggian (amplitudo) dan kecepatan yang tinggi. Pada dasarnya, suatu gelombang yang melewati dasar dengan kedalaman berbeda akan terpecah menjadi dua bagian yaitu gelombang transmisi dan gelombang refleksi. Banyak para ahli yang memanfaatkan fakta alam tersebut untuk berupaya mengurangi dampak kerusakan pantai dan sekitarnya, yaitu dengan cara membuat pemecah gelombang. Pemecah gelombang ini bertujuan untuk mereduksi amplitudo gelombang datang sehingga amplitudo gelombang yang menabrak pantai menjadi sekecil mungkin. Terumbu karang buatan telah berhasil ditanamkan di Surfers Paradise, Australia s Gold Coast untuk mengurangi erosi akibat gelombang air (L.A. Jackson CP Eng, 2003). Pemecah gelombang juga dapat berupa sejumlah balok yang kuat dan kokoh dengan ukuran tertentu serta jarak antar balok disesuaikan dengan kebutuhan. Ukuran balok yang optimum dapat mereduksi amplitudo gelombang datang secara maksimal (Pudjaprasetya & Chendra, Submerged Parallel Bars as a Wave Reflector, 2009). Kajian numerik mengenai balok terendam pun sudah diteliti (Pudjaprasetya & Khatizah, Longshore Submerged Wave Breaker for a Reflecting Beach, 2012). Resonansi Bragg memberikan pengaruh yang signifikan terhadap besarnya amplitudo gelombang datang yang direduksi. Resonansi Bragg terjadi ketika suatu gelombang merambat melalui dasar sinusoidal yang impermeable dan memiliki bilangan gelombang sebesar dua kali bilangan gelombang yang datang (Mei, 2004). Pengaruh resonansi Bragg dan arus pada perambatan gelombang di atas dasar berpori juga telah dikaji (C.L. Ting, M.C. Lin, C.L. Kuo, 2000). L. H. Wiryanto pada tahun
3 2010 juga telah mengkaji perambatan gelombang unsteady melalui dasar yang permeable. Fenomena Resonansi Bragg tidak mampu mereduksi amplitudo gelombang datang ketika pantai yang berada setelah dasar sinusoidal berupa hard-wall. Hal ini justru akan memperbesar amplitudo yang menuju pantai sehingga dapat merusak pantai. Keadaan ini bisa dihindari ketika pantai memiliki kemampuan untuk menyerap sebagian gelombang (Noviantri & Pudjaprasetya, 2010). Berdasarkan latar belakang tersebut, penulis tertarik untuk mengkaji lebih dalam mengenai pengaruh dasar laut tak rata trehadap perambatan gelombang permukaan. Bukan hanya mengulas mengenai dasar laut yang berbentuk sinusoidal, tetapi juga mengulas mengenai bentuk dasar lainnya secara lebih umum. Pemodelan matematika untuk perambatan gelombang melalui dasar tak rata diperoleh melalui persamaan Laplace beserta syarat awal dan batasnya. Masalah nilai awal dan batas ini kemudian didekati melalui metode pertubasi dan transformasi Fourier. Kemudian diselesaikan dengan teorema residu. Pada akhirnya, pemodelan matematika ini memberikan suatu koefisien transmisi dan refleksi. Koefisien ini memberikan gambaran seberapa besar dasar tak rata tersebut mampu mereduksi amplitudo gelombang. Simulasi dari pemodelan matematika ini disajikan secara numerik dengan menggunakan Phyton. Hasil numerik tersebut menunjukkan kesesuaian dengan penelitian-penelitian sebelumnya yaitu resonansi Bragg terjadi ketika bilangan dasar sinusoidal sebesar dua kali bilangan gelombang datang.
4 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang terurai di atas, formulasi masalahnya adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana model matematika untuk perambatan gelombang permukaan yang melalui dasar laut yang tak rata? 2. Bagaimana pengaruh dasar tak rata terhadap gelombang di permukaan air? 1.3 Ruang Lingkup Agar pelaksaanaan tugas akhir ini tidak meluas dan menyimpang dari pembahasan maka perlu diberikan suatu pembatasan masalah. Pembatasan masalah pada skripsi ini adalah sebagai berikut: 1. Permasalahan ini ditinjau dalam masalah dua dimensi (2-D). 2. Simulasi model gelombang bergerak dari kiri ke kanan. 3. Gelombang air dianggap sebagai gelombang air dangkal dan bersifat monochromatic. 4. Dasar laut bersifat impermeable, sehingga tidak ada air yang masuk ke dalam dasar. 5. Penelitian meninjau kondisi setimbang (tidak bergantung pada waktu). 1.4 Tujuan dan Manfaat Menurut ruang lingkup, maka tujuan dari tugas akhir ini, antara lain: 1. Membuat model perambatan gelombang akibat permukaan dasar laut yang tak rata, 2. Mengetahui hubungan dasar tak rata dengan amplitudo gelombang melalui koefisien transmisi dan refleksi, dan
5 3. Membuat software untuk meninjau pengaruh dasar tak rata terhadap perambatan gelombang permukaan. Melalui penelitian ini, kita dapat mengetahui permodelan dan karakteristik dari gelombang permukaan yang melewati dasar tak rata. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi inspirasi untuk penelitian selanjutnya yang akan membahas pengaruh bentuk dasar laut lain terhadap amplitudo gelombang datang. Penelitian ini juga bisa dikembangkan secara numerik sehingga kita bisa melihat perbandingan antara hasil analitis dan numerik, serta metode mana yang lebih mendekati keadaan sebenarnya. Selain itu, hasil yang diperoleh dari penelitian ini dapat dijadikan suatu dasar perhitungan untuk mendesain suatu pemecah gelombang. 1.5 Metode Analisis Analisis dalam penelitian ini dibagi menjadi beberapa bagian: 1. Analisis tentang dasar tak rata yang ditinjau. 2. Analisis tentang pengaruh dasar tak rata terhadap gelombang air laut. 3. Analisis perbandingan bentuk dasar tak rata terhadap gelombang air laut. 1.6 Sistematika Penulisan Dalam penulisan materik skripsi ini, maka penulisan dibagi menjadi beberapa bagian sebagai berikut ini: BAB 1: PENDAHULUAN Pada bab ini dijelaskan mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, ruang lingkup, tujuan dan manfaat, serta sistematika penulisan. BAB 2: LANDASAN TEORI Pada bab ini dijelaskan mengenai teori teori yang digunakan dalam penelitian ini.
6 BAB 3: METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini dijelaskan mengenai cara dalam menganalisis data untuk mendapatkan hasil akhir penelitian. BAB 4: HASIL DAN BAHASAN Pada bab ini dijelaskan mengenai hasil dari penelitian dan perbandingannya. BAB 5: SIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini dijelaskan tentang hasil penelitian yang telah dilakukan serta saran untuk penelitian penelitian berikutnya.