STUDI ANGKUTAN SEDIMEN SEJAJAR PANTAI DI PANTAI PONDOK PERMAI SERDANG BEDAGAI SUMATERA UTARA TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi Syarat untuk menempuh Colloqium Doqtum/Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh: Alfiansyah Hasibuan 09 0404 026 BIDANG STUDI TEKNK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2016
ABSTRAK Suatu proses yang terjadi di pantai dan perlu diperhatikan adalah angkutan sedimen sejajar pantai (longshore sediment transport). Proses angkutan sedimen sejajar pantai dapat mengakibatkan perubahan garis pantai. Angin yang bertiup di atas permukaan laut merupakan pembangkit utama gelombang dan juga menjadi penentu arah angkutan sedimen. Jumlah sedimen yang di bawa oleh arus juga dipengaruhi oleh karakteristik sedimen itu sendiri. Pantai Pondok Permai merupakan pantai yang akan ditinjau jumlah angkutan sedimennya, khususnya pada kondisi sepanjang garis pantai (longshore transport sediment). Tahapan yang dilakukan dalam studi angkutan sedimen sejajar pantai di Pantai Pondok Permai adalah tinjauan kepustakaan, pengambilan data primer yang berupa sampel sedimen, pengumpulan data sekunder dari pihak yang pernah meneliti sebelumnya, kemudian pengolahan dan analisa data. Dalam menganalisa data digunakan dua metode, yaitu: metode Energi Fluks untuk menganalisa jumlah angkutan sedimen pada daerah surfzone dan metode Integral untuk menganalisa jumlah angkutan sedimen di daerah offshore. Banyaknya angkutan sedimen sejajar pantai adalah penjumlahan hasil analisa angkutan sedimen dengan metode Energi Fluks dan metode Integral. Analisa data selain dengan rumusan numerik juga dilakukan dengan uji laboratorium untuk mendapatkan parameter konsentrasi sedimen. Hasil uji konsentrasi sedimen yang dilakukan dengan pengujian di laboratorium akan digunakan dalam Metode Integral untuk mendapatkan jumlah angkutan sedimen. Selain konsentrasi sedimen, parameter gelombang seperti tinggi, periode dan gelombang pecah juga akan dianalisa dengan rumus numerik dan bantuan grafik peramalan gelombang. Kemudian nilai tinggi gelombang pecah akan digunakan dalam menghitung kedalaman air pada saat gelombang pecah Dari hasil analisa data dapat diketahui untuk daerah Pantai Pondok Permai, tinggi gelombang (H) adalah 0,8 m; periode (T) adalah 4,7 detik serta gelombang pecah terjadi pada kedalaman (h b ) adalah 1,089 m dengan tinggi gelombang pecah (H b ) sebesar 0,85 m. Besarnya angkutan sedimen rata-rata dengan menggunakan metode Fluks Energi untuk pantai berlumpur dan berpasir masing-masing adalah 0,043 kg/dtk dan 0,024 kg/dtk, sedangkan dengan metode Integral angkutan sedimen adalah 0,093 kg/dtk. Jadi, jumlah angkutan sedimen sejajar pantai di Pantai Pondok Permai adalah 0,136 kg/dtk. Jumlah angkutan sedimen tersebut cukup besar jika dibandingkan dengan jumlah angkutan sedimen di Pantai Punggur Malaysia yang hanya 1/1000 dari jumlah angkutan sedimen di Pantai Pondok Permai. Tetapi hal tersebut dapat diantisipasi dengan membangun bangunan pelindung pantai. Kata Kunci : Longshore sediment transport, angin, gelombang, surfzone, offshore, garis pantai, bangunan pelindung pantai i
KATA PENGANTAR Tiada kata yang pantas diucapkan selain rasa syukur penulis kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia yang diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Adapun judul tugas akhir ini adalah Studi Angkutan Sedimen Sejajar Pantai di Pantai Pondok Permai. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (S1) di Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Dalam penyusunan tugas akhir ini, saya telah mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik dari segi moril maupun materil sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Untuk itu, pada kesempatan kali ini, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,. 3. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, Selaku Koordinator Bidang Studi Teknik Sumberdaya Air, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc, selaku pembimbing yang telah menyediakan waktu untuk memberikan pengarahan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak Ir. Alferido Malik, Bapak Ivan Indrawan, ST. MT sebagai dosen pembanding yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Bapak dan Ibu Staff Pengajar yang telah membimbing dan mendidik selama masa studi pada jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 7. Bapak dan Ibu Staff Pegawai Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 8. Bapak Ramos L. Tobing, ST An. Kepala Seksi dan Informasi Stasiun Meteorologi Maritim Belawan, atas kasediaannya untuk memberikan data-data yang penulis butuhkan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Orang tua tercinta, Ayahanda Ahmad Soleh Hasibuan dan Ibunda Roisyah Tanjung atas kasih dan kesabarannya, serta abang, kakak, dan adikku yang telah memberikan motivasi dan semangat hingga selesainya perkuliahan. 10. Teman-teman seperjuangan Sipil 09 : Yoppie, Sandy, Dewi, Ryan D, Sby, Rian. 11. Anak-anak TSA : Tofik, Ozan, Gun, Panjul, Khairun, Afri, Kiut, Idris. 12. Senior 06, senior 07, senior 08, junior 10, junior 11, junior 12 dan teman teman di luar daerah yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Penulis telah berusaha dengan seluruh daya dan upaya dalam menyelesaikan tugas akhir ini, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan. Keterbatasan
pengetahuan dan kurangnya pengalaman merupakan penyebab ketidaksempurnaan tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritikan dan saran dari Bapak dan Ibu dosen serta rekan-rekan mahasiswa demi kemajuan penulisa nantinya. Sebagai penutup, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, 2016 Hormat saya Alfiansyah Hasibuan NIM : 09 0404 026
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI.. v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL.. x DAFTAR SIMBOL xi DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 2 1.3 Tujuan.. 3 1.4 Ruang Lingkup... 3 1.5 Metodologi Penelitian. 4 1.6 Sistematika Penulisan. 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pantai... 8 2.2 Gelombang... 11 2.3 Arus.. 21
2.4 Pasang Surut 22 2.5 Sedimen... 26 2.5.1 Ukuran dan Bentuk.... 26 2.5.2 Massa Jenis (Densitas).... 28 2.5.3 Perembesan (Porosity)... 29 2.6 Angkutan Sedimen.... 30 2.6.1 Angkutan Sedimen Sepanjang Pantai. 31 2.6.2 Metode Energi Fluks di Pantai Berpasir. 34 2.6.3 Metode Energi Fluks di Pantai Berlumpur... 35 2.6.4 Metode Longuet Higgins... 36 2.6.5 Metode Integral 38 2.7 Bangunan Pelindung Pantai. 39 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian... 45 3.2 Metode Pengumpulan Data... 45 3.2.1 Data Primer.. 46 3.2.2 Data Sekunder..... 46 3.3 Analisa Data... 46 3.4 Hidroosenoggrafi... 48 3.4.1 Angin... 48 3.4.2 Gelombang.. 48 3.4.3 Arus... 49
3.4.4 Peta Bathimetri 50 3.4.5 Sedimen 51 3.4.6 Angkutan Sedimen.. 54 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Data Angin... 56 4.2 Panjang Fetch Efektif..... 57 4.3 Analisa Gelombang... 61 4.4 Analisa Bathimetri. 66 4.5 Analisa Sedimen... 71 4.6 Analisa Angkutan Sedimen... 81 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 98 5.2 Saran 100 DAFTAR PUSTAKA... xiv LAMPIRAN.... xv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1: Definisi dan Batasan Pantai Gambar 2.2: Bentuk Profil Pantai Gambar 2.3: Sketsa Definisi Gelombang Gambar 2.4: Pergerakan Partikel Zat Cair pada Gelombang Gambar 2.5: Grafik Hubungan antara Kecepatan Angin di Darat dan di Laut Gambar 2.6: Grafik Peramalan Gelombang Gambar 2.7: Gelombang Pembentuk Pantai Gambar 2.8: Gelombang Perusak Pantai Gambar 2.9: Pasang Surut Purnama dan Perbani Gambar 2.10: Tipe Pasang Surut Gambar 2.11: Pergerakan Sedimen Sepanjang Pantai Gambar 2.12: Sistem Koordinat Gambar 2.13: Efek dari Nilai Г atau P yang Bervariasi Terhadap Surfzone Gambar 3.1: Lokasi Pantai Pondok Permai Gambar 3.2: Titik Pengambilan Sampel di Lokasi Penelitian Gambar 3.3: Alat Depth Integrating Sediment Tipe DH-48 Gambar 3.4: Saringan Whatman No. 1 Gambar 3.5: Diagram Alir Metodologi Penelitian Gambar 4.1: Hasil Perhitungan Wind Rose Tahun 2014 Gambar 4.2: Hasil Perhitungan Overlay Wind Rose di Plot ke Dalam Peta Runway Google Earth Gambar 4.3: Panjang fetch arah Utara Gambar 4.4: Panjang fetch arah Timur Laut Gambar 4.5: Panjang fetch arah Timur
Gambar 4.6: Grafik Hubungan antara Kecepatan Angin di Darat dan di Laut dengan Nilai Kecepatan Angin di Darat 3.2 m/dtk Gambar 4.7: Grafik Peramalan Gelombang Gambar 4.8: Membuka Data (Global Mapper 10) Gambar 4.9: Pengaturan Kontur (Global Mapper 10) Gambar 4.10: Peta Bathimetri Pantai Pondok Permai Gambar 4.11: Grafik Profil Pantai Pondok Permai Gambar 4.12: Grafik Analisa Ayakan 1 Gambar 4.13: Grafik Analisa Ayakan 2 Gambar 4.14 Grafik Analisa Ayakan 3 Gambar 4.15: Grafik Analisa Ayakan 4 Gambar 4.16: Grafik Analisa Ayakan 5 Gambar 4.17: Grafik Analisa Ayakan 6 Gambar 4.18: Grafik Persamaan Z yang Diplotkan antara Nilai y b Hingga y o dengan Nilai Z
DAFTAR TABEL Tabel 2.1: Tabel 2.2: Tabel 2.3: Ukuran Partikel Sedimen Berdasarkan Skala Wentworth Data Massa Jenis dari Beberapa Zat Porositas dari Beberapa Bahan Sedimen Tabel 3.1: Data Angin Rata-rata Bulanan Tahun 2014 Tabel 4.1: Tabel 4.2: Tabel 4.3: Tabel 4.4: Tabel 4.5: Perhitungan fetch arah Utara Perhitungan fetch arah Timur Laut Perhitungan fetch arah Timur Perhitungan Bangkitan Gelombang akibat Kecepatan Angin Rata- Rata Bulanan Tahun 2014 dari Panjang Fetch Arah Timur Pengukuran Profil Pantai di Lokasi Penelitian Tabel 4.6: Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 1 Tabel 4.7: Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 2 Tabel 4.8: Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 3 Tabel 4.9: Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 4 Tabel 4.10: Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 5 Tabel 4.11: Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 6 Tabel 4.12: Tabel 4.13: Tabel 4.14: Tabel 4.15: Tabel 4.16: Percobaan Hidrometer Hasil Uji Konsentrasi Sedimen Angkutan Sedimen dengan Nilai Sudut Datang Gelombang Berbeda Hasil Perhitungan U x Hasil Perhitungan Nilai Z
DAFTAR SIMBOL c f C C C g C lb dy f g h h b H H b K K s K r L m n P 1 Q m Q o Q s R L = factor gesekan dasar laut = kecepatan rambat gelombang = konsentrasi sedimen rata-rata = kecepatan kelompok = koefisien proporsional di daerah surfzone = interval kordinat y = fetch = percepatan gravitasi = kedalaman air laut = kedalaman air pada saat pecah = tinggi gelombang = tinggi gelombang pecah = komponen empiris (untuk daerah yang landai 0.2 K 0.3) = koefisien shoaling = koefisien refraksi = panjang gelombang = kemiringan dasar pantai = porositas sedimen = fluks energy = jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai dipantai berlumpur = jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai di daerah offshore = jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai di pantai berpasir = factor korelasi akibat perbedaan ketinggian
T U U A U L U x U xb U w v V total V void y b y o ρ ρ s = periode gelombang = kecepatan angin = factor tegangan angin = kecepatan angin di darat = kecepatan arus sepanjang pantai = kecepatan arus pada daerah beaking = kecepatan angin di laut = volume = volume rongga + bahan padat = volume rongga = jarak dari garis pantai menuju titik gelombang pecah = jarak dari garis pantai menuju daerah offshore terminus = massa jenis air laut = massa jenis sedimen α = konstanta yang ditetapkan = 0.4 α q = konstanta proporsional = 1 m γ b b o Γ = kemiringan dasar pantai = fluktuasi muka air = indeks gelombang pecah (breaker indeks) = sudut datang gelombang = sudut awal datang gelombang = parameter tidak berdimensi yang mewakili kepentingan relative dari pencampuran horizontal yang di dalamnya terdapat nilai N
DAFTAR LAMPIRAN 1. Foto Dokumentasi 2. Analisa Saringan 3. Profil Pantai di dalam dan Luar Groin 4. Tampak Atas Profil Pantai Pondok Permai ( Data diolah ke AutoCAD 2010) 5. Pengaturan Kontur (Global Mapper 10)