STUDI JUMLAH ANGKUTAN SEDIMEN SEPANJANG GARIS PANTAI PADA LOKASI PANTAI BERLUMPUR ( Studi Kasus Di Pantai Bunga Batubara, Sumatera Utara) TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian Pendidikan Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh: NURHAFNY 06 0404 038 SUBJURUSAN TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2011
ABSTRAK Pantai didefenisikan sebagai daerah di tepi perairan yang dipengaruhi oleh air pasang tertinggi dan air surut terendah. Sedangkan garis pantai adalah batas pertemuan antara bagian laut dan daratan dimana posisinya tidak tetap dan dapat berpindah sesuai dengan pasang surut air laut dan erosi pantai yang terjadi. Garis pantai dapat berubah akibat pengaruh erosi dan deposit sedimen. Erosi dan deposit sedimen ini dapat terjadi karena gelombang dan arus yang menuju dan meninggalkan pantai. Sedimen yang terakut oleh gelombang dan arus ini adalah dampak dari perubahan garis pantai. Pantai Bunga Batubara merupakan pantai yang akan ditinjau jumlah angkutan sedimennya, khususnya pada kondisi sepanjang garis pantai (longshore transport sediment). Dalam penelitian jumlah angkutan sedimen disepanjang garis pantai Bunga Batubara tahapan yang dilakukan adalah tinjauan kepustakaan, pengambilan data primer yang berupa sampel sedimen suspensi, 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. Total jumlah angkutan sedimen sepanjang garis 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 dan periode gelombang juga akan dianalisa dengan rumus numerik dan bantuan grafik peramalan gelombang. Tinggi gelombang pecah juga dianalisa dengan rumus numerik. Kemudian nilai tinggi gelombang pecah akan digunakan dalam menghitung kedalaman air pada saat gelombang pecah. Parameter gelombang tersebut digunakan dalam metode Energi Fluks dan Integral untuk mendapatkan jumlah angkutan sedimen. Untuk daerah Pantai Bunga Batubara dengan kondisi pantai yang landai dan jenis sedimen pantainya adalah berlumpur, banyaknya sedimen yang terangkut adalah 0.000018 kg/dt untuk daerah surfzone. Sedangkan angkutan sedimen untuk daerah pecahnya gelombang hingga offshore jumlahnya adalah 0.3194 kg/dt. Sehingga jumlah keseluruhan angkutan sedimen sepanjang pantai di Pantai Bunga Batubara adalah 0.319418 kg/dt. Dengan jumlah angkutan sedimen tersebut, tidak menutup kemungkinan akan terjadinya perubahan garis pantai. Tetapi hal tersebut dapat diantisipasi dengan membangun bangunan pelindung pantai.
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 Jumlah Angkutan Sedimen Sepanjang Garis Pantai Pada Lokasi Pantai Berlumpur. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (S1) di Departemen Teknik Sipil. Dalam penyusunan tugas akhir ini, saya telah mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, bagi 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 Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc, selaku pembimbing I yang telah menyediakan waktu untuk membimbing dan memberikan pengarahan dalam menyelesaikan tugas akhir ini 4. Ibu Emma Patricia Bangun, ST, M.Eng, selaku pembimbing II yang telah menyediakan waktu untuk membimbing dan memberikan pengarahan dalam menyelesaikan tugas akhir ini;
5. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, Bapak Ir. Sufrizal, M. Eng, dan 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. Orang tua tercinta, Ayahanda Arsyad dan Ibunda Mariana atas kasih dan kesabarannya dan adik-adikku tersayang yang telah memberikan motivasi dan semangat hingga selesainya perkuliahan. 9. Teman-teman seperjuangan Sipil 06 : Wynda, Citra, Diana, Didik, Faim, Tami, Riki, Ucup, Rahmat, Atha, Radi, Rivan, Tosek, dan banyak lagi yang tidak bisa disebutkan. 10. Anak-anak TSA : Adhe, Irin, Yo, Ijul, Fauzi, Andi, Nurul, Alfi, Iqbal, Anggi, Asep, Dhani, Juangga, Yowa, Alvi, Saki, Dean, Gorbi, Iwan, dan banyak lagi yang tidak bisa disebutkan. 11. Senior 03, senior 04, senior 05, junior 07, junior 09 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 dari ketidaksenpurnaan tugas akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritikan
dan saran dari Bapak dan Ibu dosen serta rekan-rekan mahasiswa demi kemajuan penulis nantinya Sebagai penutup, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Oktober 2011 Hormat saya NURHAFNY NIM : 06 0404 038
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR SIMBOL... xi DAFTAR LAMPIRAN...xiv 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 Penulisan... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pantai... 8 2.2 Gelombang... 11 2.3 Arus... 22 2.4 Pasang Surut... 23 2.5 Sedimen... 26 2.5.1 Ukuran dan Bentuk... 27 2.5.2 Massa Jenis (Densitas)... 28 2.5.3 Perembesan (Porosity)... 39 2.6 Angkutan Sedimen... 31 2.6.1 Angkutan Sedimen Sepanjang Pantai... 34 2.6.2 Metode Energi Fluks Di Pantai Berpasir... 36 2.6.3 Metode Energi Fluks Di Pantai Berlumpur... 38
2.6.4 Metode Longuet Higgins... 39 2.6.5 Metode Integral... 41 2.7 Bangunan Pelindung Pantai... 42 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian... 47 3.2 Metode Pengumpulan Data... 48 3.2.1 Data Primer... 48 3.2.2 Data Sekunder... 48 3.3 Hidrooseonografi... 49 3.3.1 Gelombang... 49 3.3.2 Arus... 50 3.3.3 Pasang Surut... 50 3.3.4 Bathimetri... 52 3.3.5 Sedimen... 52 3.3.6 Angkutan Sedimen... 56 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Gelombang... 57 4.2 Analisa Sedimen... 62 4.3 Analisa Angkutan Sedimen... 63 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 76 5.2 Saran... 77 DAFTAR PUSTAKA.78 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1: Gambar 2.2: Gambar 2.3: Gambar 2.4: Gambar 2.5: Gambar 2.6: Gambar 2.7: Gambar 2.8: Gambar 2.9: Definisi dan Batasan Pantai Bentuk Profil Pantai Sketsa Definisi Gelombang Pergerakan Partikel Zat Cair Pada Gelombang Grafik Hubungan antara Kecepatan Angin Di Darat dan Di Laut Grafik Peramalan Gelombang Gelombang Pembentuk Pantai Gelombang Perusak Pantai 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 Γ atau P Yang Bervariasi Terhadap Surfzone Gambar 3.1: Gambar 3.2: Gambar 3.3: Gambar 4.1: Peta Lokasi Penelitian Alat Depth Integrating Sediment Sampler Tipe DH-48 Saringan Whatman No.1 Grafik Hubungan antara Kecepatan Angin Di Darat dan Di Laut Dengan Nilai Kecepatan Angin Di Darat 4 m/dt Gambar 4.2: Grafik Peramalan Gelombang dengan Nilai U A =6.43 m/dt dan fetch=94.861 km Gambar 4.3: 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: Tabel 3.1: Tabel 3.2: Tabel 3.3: Ukuran partikel sedimen berdasarkan skala Wentworth Data Massa Jenis dari Beberapa Zat Porositas dari Beberapa Bahan Sedimen Panjang Fetch Efektif Pantai Bunga Data Pengukuran Arus Data Hasil Pengamatan Pasang Surut Tabel 3.4: Hasil Analisa Ayakan Sampel 1 Tabel 3.5: Hasil Analisa Ayakan Sampel 2 Tabel 4.1: Tabel 4.2: Hasil Uji Konsentrasi Sedimen Angkutan Sedimen dengan Nilai Sudut Datang Gelombang Berbeda-Beda Tabel 4.3: Tabel 4.5: 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 : faktor gesekan dasar laut : kecepatan rambat gelombang : konsentrasi sedimen rata-rata : kecepatan kelompok : koefisien poporsional di daerah surfzone : interval koordinat y : fetch : percepatan grafitasi : kedalaman air laut : kedalaman air pada saat pecah : tinggi gelombang : tinggi gelombang pecah K : komponen empiris (untuk daerah yang landai 0.2 K 0.3) K K L m n P l Q m Q o Q s R L : koefisien shoaling : koefisien refraksi : panjang gelombang : kemiringan dasar pantai : porositas sedimen : Fluks energi : jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai di pantai berlumpur : jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai di daerah offshore : jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai di pantai berpasir : faktor korelasi akibat perbedaan ketinggian
T U U A U L U x U xb U w v V total V void y b : periode gelombang : kecepatan angin : faktor 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 y o ρ ρ s : 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 η γ b θ b θ b Γ : kemiringan dasar pantai : fluktuasi muka air : indek gelombang pecah (breaker indeks) : sudut datang gelombang : sudut awal datang gelombang : parameter tidak berdimensi yang mewakili kepentingan relatif dari pencampuran horizontal yang didalamnya terdapat nilai N
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A LAMPIRAN B : BATHIMETRI PANTAI BUNGA BATUBARA : PROFIL MELINTANG PANTAI BUNGA BATUBARA