ESTIMASI KONSENTRASI SEDIMEN TERSUSPENSI MENGGUNAKAN INSTRUMEN HIDRO-AKUSTIK (Studi Kasus: Muara Gembong, Bekasi) TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh Ingga Febriansyah NIM 15102012 Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Lembar Pengesahan Tugas Akhir Sarjana ESTIMASI KONSENTRASI SEDIMEN TERSUSPENSI MENGGUNAKAN INSTRUMEN HIDRO-AKUSTIK 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, April 2008 Ingga Febriansyah NIM 15102012 Bandung, April 2008 Pembimbing Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Dr. rer. nat. Poerbandono NIP. 132 163 654 Ir. Irdam Adil, MT. NIP. 131 473 908 Mengetahui: Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua, Dr. Ir. Wedyanto Kuntjoro, M.Sc. NIP. 131 690 328
Terima kasih atas ridhamu Ya Allah Kupersembahkan untuk: Orang-orang yang mendukung dan perhatian pada-ku Terutama kedua Orang tua-ku
KATA PENGANTAR Tiada kata yang pantas terucap saat memperoleh nikmat, kemudahan, kesuksesan dan kemenangan selain bertasbih memuji Allah yang Maha Tinggi dan beristigfar memohon ampunan seraya bertaubat kepada-nya. Segala puji, puja serta syukur saya panjatkan kehadirat Illahi Robbi yang telah memberikan ridhonya untuk dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini : 1. Dr. rer. nat. Poerbandono, selaku pembimbing I yang telah memberikan fasilitas dan dukungan sepenuhnya serta memberikan pemikiran, saran selama penyusunan tugas akhir ini. 2. Ir. Irdam Adil, MT., selaku pembimbing II. Terima kasih atas masukan dan sarannya dalam mengerjakan tugas akhir ini saat sidang. 3. Dr. Eka Djunarsjah dan Dr. rer. nat. Wiwin Windupranata, selaku dosen penguji. Terima kasih atas masukan dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini. 4. Dr. Bambang Setyadji, selaku dosen wali penulis. Terima kasih karena telah memberikan saran-saran perkuliahan mulai dari TPB sampai saat ini. 5. Dr. Wedyanto Kuntjoro, selaku Ketua Program Studi Teknik Geodesi ITB. 6. Seluruh staf dosen Teknik Geodesi dan Geomatika ITB, terima kasih atas ilmu-ilmu yang bermanfaat sehingga penulis berhasil menyelesaikan studinya. Penulis berharap semoga tugas akhir ini menambah wawasan pada bidang penginderaan jauh dan hidrografi di Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB, serta menjadi sarana untuk pengembangan lebih lanjut dan lebih baik dari tugas akhir ini, khususnya bagi penulis sendiri umumnya bagi mahasiswa Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika. Bandung, April 2008 Ingga Febriansyah iii
LEMBAR PENGHARGAAN Penghargaan yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada : 1. Kedua Orang tua-ku tercinta yang telah membesarkanku dengan kasih sayang yang tulus serta kesabarannya. Terima kasih karena selalu memberikan semangat dan selalu mengingatkan-ku jangan sampe lupa makan. 2. Kedua Saudara-ku, Alfha Lee Hikmah yang penyabar dan Faried Yunanda yang suka aneh. Terima kasih atas dukungan dan nasehatnya. Maafkan adikmu yang tidak sopan, memanggil dengan nama saja. 3. Uwa Madan dan Uwa Sri atas tumpangan rumahnya dari mulai SMU sampai kuliah. 4. Uwa Payut dan Tante Emi. Uwa Joko dan Uwa Ciah yang setiap hari selalu masak buatku dan bertanya ingin makan apa. Keponakan-ku yang lucu dan pintar: Kevin dan Axcel. 5. Datuk dan Nenek-ku serta Pa Uwo Ramlan dan Ma Juri di Sungai Pagar. Keluarga besar di Batam yang sering kumpul bersama: Pa Ito dan Tante Yanti, Pa Imin dan T Ipau, Pa Wang dan Tante Uti, 6. Adik-adik sepupuku yang lucu: Reza, Najwa, Arif, dan Gian; dan sepupu-ku yang sedang puber: Mba Tia, Ressa, dan Sarah. 7. Seluruh pengajar formal maupun non formal sejak penulis lahir hingga sekarang, terima kasih atas segala ilmu berharga yang telah diberikan sebagai bekal kehidupan dunia dan akhirat. 8. Teman -teman S2 serta staf di Lab Kelautan yang telah banyak memberikan semangat dan membantu dalam mengerjakan tugas akhir: Aget, Ankiq, Fineza, T Dwi, Pa Dani, dan Bu Dina. 9. Teman-teman main dan diskusi yang sering memberikan nasehat dan komentar yang berlebihan, tidak penting: Bimo (emang Bimo sudah bekerja ), Dipo (ini dia yang suka kasih nasehat ga penting), Hikmat (korban sinetron), Ichfan (oi TA oiii), Ici (cari aja di CMD), Nikki (ganti tuh warna page fs, jadi curiga jangan-jangan??? ), Wahyu Permana (dugem terussss, inget tuh duit), Wendi (g jelas), Agus IRWANSYAH (masih pacaran g sih ma Acha ), Casimin (preman oii), Pa Ustad Fuad (cepetan sidangnya biar bareng wisuda), Satya, Wahyu Prabowo. Terima kasih atas kebersamaannya selama ini dan jangan lupa bertobat, kiamat sudah dekat. 10. Yang hampir selalu menemani-ku saat malam dan pagi,,,,,,,kopi susu. 11. Yang selalu memberi-ku semangat, membuat-ku tersenyum dan tertawa. 12. Orang-orang dan benda-benda yang belum disebutkan karena keterbatasan kertas. Terima kasih atas dukungan dan semangat baik secara langsung maupun tidak langsung. iv
ABSTRAK Tugas akhir ini membahas teknik pengukuran, keterandalan instrumen dan persamaan empirik yang digunakan untuk estimasi konsentrasi sedimen tersuspensi. Area studi tugas akhir ini terletak di Muara Gembong, Bekasi. Instrumen hidroakustik yang digunakan adalah Acoustic Doppler Current profiler (ADCP) berfrekuensi 600 khz. Selain kecepatan arus, ADCP juga mengukur intensitas pantulan balik. Intensitas pantulan balik tersebut merupakan nilai relatif konsentrasi sedimen tersuspensi. Penggunaan ADCP juga harus dikalibrasi dengan pengambilan sampel (direct sampling) sedimen tersuspensi. Persamaan empirik digunakan untuk mengubah intensitas pantulan balik menjadi konsentrasi sedimen tersuspensi. Konstanta persamaan empirik tersebut merupakan hasil kalibrasi di Meldorf Bight, Laut Utara Jerman. Persamaan empirik dievaluasi dengan membandingkan hasil estimasi ADCP dan direct sampling. Hasil evaluasi menunjukkan kesalahan rata-rata absolut = 0,06 kg/m 3, kesalahan rata-rata relatif = 74%, dan tingkat kesesuaian faktor 2 = 64%. Berdasarkan hasil evaluasi, konstanta persamaan empirik hasil kalibrasi pengukuran di Meldorf Bight dapat digunakan untuk pengukuran di Muara Gembong. v
ABSTRACT This final project discusses measurement technique, instrument reliability and empirical equation used to estimate suspended sediments concentration in Muara Gembong, Bekasi employing echo intensity recorded by a 600 khz Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP). Although it is designed to measure current velocity, ADCP also measures echo intensity. ADCP must be calibrated by direct sampling of suspended sediments. Empirical equation developed in Meldorf Bight of German North Sea is used to convert this echo intensity into suspended sediments concentration. Empirical equation is evaluated by comparing ADCP estimation results to direct sampling results. The results show that the absolute average error = 0,06 kg/m 3, relative average error = 74%, and discrepancy factor of 2 = 64%. Considering such errors and discrepancies, empirical equation constants based on measurement in Meldorf Bight is applicable in Muara Gembong. vi
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... iii LEMBAR PENGHARGAAN...iv ABSTRAK...v ABSTRACT...vi DAFTAR ISI...vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN...1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Tujuan dan Ruang Lingkup Kajian...2 1.3 Area Studi dan Data Penelitian...2 1.4 Metodologi Penelitian...3 1.5 Sistematika Pembahasan...4 BAB II DASAR TEORI DAN METODE...6 2.1 Teknik Pengukuran...6 2.1.1 Prinsip Kerja Instrumen...6 2.1.2 Keterandalan Data...8 2.2 Persamaan Empirik untuk Estimasi Konsentrasi Sedimen Tersuspensi.10 2.3 Teknik Evaluasi...11 2.4 Estimasi Laju Angkutan dan Debit Sedimen Tersuspensi...12 BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN...14 3.1 Evaluasi Persamaan Empirik...14 3.2 Konsentrasi dan Laju Angkutan Sedimen Tersuspensi...17 3.3 Debit Sedimen Tersuspensi...21 BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN...22 4.1 Kesimpulan...22 4.2 Saran...23 DAFTAR PUSTAKA...24 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Area studi...3 Gambar 1.2 Diagram penelitian...4 Gambar 2.1 Acoustic Doppler Current Profiler 600 khz...7 Gambar 2.2 Perambatan gelombang akustik...7 Gambar 2.3 Proses penggerbangan waktu...7 Gambar 2.4 Keterbatasan ADCP....8 Gambar 2.5 Proses kalibrasi menggunakan ADCP dan water sampler...11 Gambar 2.6 Skema estimasi debit sedimen pada suatu penampang...13 Gambar 3.1 Sebaran data di Muara Gembong terhadap persamaan hasil kalibrasi di Meldorf Bight...15 Gambar 3.2 Kalibrasi data di Meldorf Bight...15 Gambar 3.3 Tingkat kesesuaian faktor 2 = 94% (Meldorf Bight)...16 Gambar 3.4 Tingkat kesesuaian faktor 2 = 64% (Muara Gembong)....16 Gambar 3.5 Pengukuran saat kecepatan arus minimum, 24 Desember 2006...18 Gambar 3.6 Pengukuran saat kecepatan arus maksimum, 24 Desember 2006...18 Gambar 3.7 Pengukuran saat kecepatan arus minimum, 25 Desember 2006...19 Gambar 3.8 Pengukuran saat kecepatan arus maksimum, 25 Desember 2006...19 Gambar 3.9 Konsentrasi rata-rata sedimen tersuspensi terhadap waktu...20 Gambar 3.10 Laju angkutan rata-rata sedimen tersuspensi terhadap waktu...20 Gambar 3.11 Debit sedimen tersuspensi...21 DAFTAR TABEL Tabel 1 Perbandingan konsentrasi sedimen tersuspensi hasil pengukuran dan estimasi...16 viii