Prediksi Parameter Gelombang Yang Dibangkitkan Oleh Angin Untuk Lokasi Pantai Cermin

(1)

PREDIKSI PARAMETER GELOMBANG YANG DIBANGKITKAN

OLEH ANGIN UNTUK LOKASI PANTAI CERMIN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh

Ujian Sarjana Teknik Sipil

Oleh:

VIOLA HERTA PURBA 09 0424 045

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

i KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan rahmatNya yang telah diberikan kepada saya sehingga Tugas Akhir ini yang berjudul "Prediksi Parameter Gelombang Yang Dibangkitkan Oleh Angin Untuk Lokasi Pantai Cermin" dapat diselesaikan dengan baik.

Dalam proses pembuatan Tugas Akhir ini, penulis telah mendapatkan bimbingan, dukungan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa material, spiritual, informasi, maupun administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya penulis menyampaikan terimakasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara;

2. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, sebagai Koordinator Program Pendidikan Sarjana Ekstensi Jurusan Teknik Sipil;

3. Bapak Dr. Ir. A. Perwira Mulia Tarigan, M.Sc sebagai dosen pembimbing yang telah membimbing penulis dalam penulisan tugas akhir ini, terima kasih banyak pak atas pengertian dan bantuannya;

4. Bapak Ir. Makmur Ginting, M.Sc. dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT, selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberi masukan yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini;

5. Seluruh dosen dan pegawai Universitas Sumatera Utara khususnya Jurusan Teknik Sipil;

(3)

ii 6. Terima kasih yang teristimewa, penulis ucapkan kepada Kedua Orangtua saya, Bapak Putra Purba dan Nande Roslianaty Tarigan yang telah sabar mendidik, membimbing, membesarkan, dan selalu senantiasa memberikan dukungan dan doa kepada saya;

7. Buat kakak dan adik saya, Diana Rehulina Purba dan Tifany Purbani Purba, serta dua keponakan saya yang selalu bisa membuat saya tersenyum dan semangat, Obama Jeremia Tuahta Simanjuntak dan Albert Salomo Mehaga Simanjuntak, Love You All;

8. Kepada BTPS yang telah banyak membantu dan selalu mendukung, mendoakan, memberikan semangat, serta selalu sabar, makasi banyak BTPS;

9. Kepada sahabat-sahabat baik saya di Binjai, yang selalu memotivasi, Bos terbaik saya di kantor yang selalu mendukung dan memberikan ijin kapan saja kepada saya untuk urusan ke kampus, makasi banyak dukungannya bos;

10. Kepada seluruh rekan-rekan mahasiswa ekstensi 2009, yang telah sama-sama berjuang dan saling memotivasi hingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini; 11. Abang/Kakak pegawai Jurusan Kak Lince, Bang Zul, Bang Edi, dan Bang Amin.

Semoga Tuhan Yesus Kristus membalas dan melimpahkan berkat dan rahmatNya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan penulis ucapkan banyak terima kasih. Akhirnya, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Pebruari 2015 Hormat Saya

VIOLA HERTA PURBA NIM. 090424045

(4)

iii ABSTRAK

Pantai Cermin adalah salah satu objek wisata yang ada di Sumatera utara, khususnya di Kabupaten Serdang Bedagai. Pantai dapat terbentuk karena adanya hantaman gelombang ke tepi daratan tanpa henti. Dalam perencanaan pembangunan kontruksi di daerah pantai, perlu mempertimbangkan dan memperhitungkan kondisi lapangan yang ada, salah satunya adalah data angin dan data gelombang. Data angin yang dapat digunakan untuk pertimbangan penematan posisi pemecah gelombang, alur pelayaran, dan perhitungan konstruksi bangunan pelabuhan. Sedangkan Tinggi gelombang dapat digunakan untuk perencanaan elevasi dermaga, dan perhitungan konstruksi pemecah gelombang.

Tahap awal dalam menyelesaikan tugas akhir ini adalah dengan mengumpulkan data yang dibutuhkan baik primer maupun sekunder, dan data yang paling penting adalah data angin berupa arah angin dan kecepatan angin rata-rata dari tahun 2002 - 2012 yang dalam hal ini didapat dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan.

Dari data angin yaitu arah angin diperoleh arah angin dominan, yaitu terjadi pada arah Timur Laut. Total persentasi angin Wind Rose dari arah timur laut yaitu sebesar 65,91%, dimana kecepatan angin dominan terjadi pada interval 3-5 knot, dengan presentase sebesar 46,21%. Perhitungan Fetch arah Timur Laut adalah sebesar 257,25 km. Dari ketiga rumus untuk menghitung tinggi gelombang Wave Rose, diperoleh tinggi gelombang yang paling dominan terjadi pada interval 0,20 – 0,40 meter, sehingga dipergunakan tinggi gelombang sebesar 0,40 meter. Rata-rata Periode Gelombang yang diperoleh dari ketiga perhitungan rumus diperoleh periode gelombang sebesar 5,793 detik.

Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa Pantai Cermin masih tergolong aman dari frekuensi gelombang tinggi yang berbahaya. Untuk mendapatkan hasil analisa yang lebih baik diperlukan suatu studi yang lebih lanjut, dan didukung oleh data lapangan yang lebih lengkap dan dalam jangka waktu yang lebih lama, sehingga nantinya dapat berguna dalam merencanakan pembangunan di sekitar Pantai Cermin ke depannya.

(5)

iv DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR NOTASI ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Umum ... 1

1.2 Latar Belakang ... 2

1.3 Perumusan Masalah ... 4

1.4 Tujuan Tugas Akhir ... 5

1.5 Manfaat ... 5

1.6 Ruang Lingkup dan Pembatasan Masalah ... 6

1.7 Metodologi Penulisan ... 7

1.8 Sistematika Penulisan ... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Pantai ... 9

2.2 Gelombang ... 10

(6)

2.4 Pembangkit Gelombang Oleh Angin (Davidson_Arnott, 2010)... 12

2.5 Data Angin ... 18

2.6 Konversi Kecepatan Angin ... 20

2.7 Fetch (Panjang Penjalaran Gelombang)... 22

2.8 Menentukan Tinggi Gelombang berdasarkan Peramalan Gelombang di Laut Dalam ... 22

BAB III LOKASI DAN METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Data Umum Penelitian ... 25

3.2 Tahap Penelitian ... 26

3.3 Pengumpulan Data ... 26

3.4 Analisa Data ... 27

BAB IV ANALISA DATA 4.1 Data Teknis ... 34

4.1.1 Data Angin ... 34

4.1.2 Perhitungan Gelombang Berdasarkan Panjang Fetch ... 39

4.2 Menentukan Tinggi Gelombang berdasarkan Peramalan Gelombang di Laut Dalam ... 42

4.2.1 Jonswap Parameters ... 42

4.2.2 Finite Water Depth ... 43

4.3 Pengukuran Dilapangan ... 67

4.3.1 Tinggi Gelombang ... 67

(7)

vi 4.3.3 Perbandingan Perhitungan Rumus dengan Pengukuran di

Lapangan ... 68

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 70 5.2 Saran ... 71 DAFTAR PUSTAKA

(8)

vii DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Defenisi dan batasan pantai ... 8

Gambar 2.2 Karakteristik gelombang ... 14

Gambar 2.3 Nomogram untuk peramalan ... 17

Gambar 2.4 Mawar Angin... 19

Gambar 2.5 Hubungan antara kecepatan angin di laut dan darat ... 20

Gambar 3.1 Peta Lokasi Pantai Cermin ... 24

Gambar 3.2 Mawar Angin... 27

Gambar 3.3 Hubungan Antara Kecepatan Angin di Laut dan Darat ... 28

Gambar 3.4 Diagram Alir Tugas Akhir ... 32

Gambar 4.1 Wind Rose Daerah Pantai Cermin Periode Tahun 2002 - 2012 ... 37

Gambar 4.2 Panjang Fetch Arah Timur Laut ... 39

Gambar 4.3 Wave Rose Daerah Pantai Cermin Periode Tahun 2002 – 2012 (Jonswap Parameters Cara Pertama) ... 47

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Angin Laut (UW) dan di Darat (UL) Cara Pertama ... 48

Gambar 4.5 Wave Rose Daerah Pantai Cermin Periode Tahun 2002 – 2012 (Jonswap Parameters Cara Kedua) ... 55

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Angin Laut (UW) dan di Darat (UL) Cara Kedua ... 56

Gambar 4.7 Wave Rose Daerah Pantai Cermin Periode Tahun 2002 – 2012 (Finite Water Depth Cara Ketiga) ... 63

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Angin Laut (UW) dan di Darat (UL) Cara Ketiga ... 64

(9)

viii DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Notasi untuk gelombang ... 14 Tabel 2.2 Contoh data persentase kejadian angin ... 18 Tabel 3.1 Contoh data persentase kejadian angin ... 27 Tabel 4.1 Kecepatan dan Arah Angin Rata – Rata Bulanan dari tahun 2002 – 2012 ... 34 Tabel 4.2 Penggolongan Data Kecepatan dan Arah Angin Periode 2002 - 2012 ... 36 Tabel 4.3 Presentase Data Kecepatan dan Arah Angin Periode 2002 - 2012 ... 37 Tabel 4.4 Perhitungan Fetch Arah Timur Laut ... 40 Tabel 4.5 Perhitungan Tinggi Gelombang Dan Periode Gelombang Tahun 2002 Berdasarkan Fetch (Jonswap Parameters Cara Pertama) ... 44 Tabel 4.6 Jumlah Kejadian Gelombang Berdasarkan Arah Angin Tahun

2002-2012 (Jonswap Parameters Cara Pertama) ... 45 Tabel 4.7 Presentase Kejadian Gelombang Tahun 2002-2012 (Jonswap Parameters Cara Pertama) ... 46 Tabel 4.8 Perhitungan Tinggi Gelombang Dan Periode Gelombang Tahun 2002 Berdasarkan Fetch (Jonswap Parameters Cara Kedua) ... 51 Tabel 4.9 Jumlah Kejadian Gelombang Berdasarkan Arah Angin Tahun

2002-2012 (Jonswap Parameters Cara Kedua) ... 53 Tabel 4.10 Presentase Kejadian Gelombang Tahun 2002-2012 (Jonswap Parameters Cara Kedua) ... 54 Tabel 4.11Perhitungan Tinggi Gelombang Dan Periode Gelombang Tahun 2002 Berdasarkan Fetch (Finite Water Depth Cara Ketiga) ... 60

(10)

Tabel 4.12 Jumlah Kejadian Gelombang Berdasarkan Arah Angin Tahun 2002-2012 (Finite Water Depth Cara Ketiga) ... 61

Tabel 4.13 Presentase Kejadian Gelombang Tahun 2002-2012 (Finite Water Depth Cara Ketiga) ... 62

Tabel 4.14 Tabel Tinggi Gelombang ... 67

(11)

x DAFTAR NOTASI

d = kedalaman laut (m) Feff = fetch rerata efektif

Xi = panjang segmen fetch yang di ukur dari titik observasi gelombang ke

ujung akhir fetch

α

= deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan pertambahan 60 sampai sudut sebesar 420 pada kedua sisi dari arah angin

H = tinggi gelombang (m)

Hmo = tinggi gelombang hasil peramalan (m)

T = periode gelombang (detik) U = kecepatan angin

UA = kecepatan angin terkoreksi (m/dtk)

g = percepatan gravitasi (9,81 m/dtk) t = waktu (jam)

(12)

iii ABSTRAK

(13)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1Umum

Defenisi pantai memiliki makna yang lebih sempit dari pada pesisir. Terminologi pantai digunakan untuk menyatakan lokasi yang langsung membatasi antara darat dan laut. Sedangkan pesisir menyiratkan makna kawasan yang lebih luas di mana pasang surut masih terpengaruh. Garis pantai dapat dinyatakan sebagai garis kontur 0 yang berada di bawah bibir pantai di mana rerata pasang tertinggi terjadi.

Dalam Triatmodjo (1996), gelombang di laut dapat dibedakan menjadi beberapa macam yang tergantung pada gaya pembangkitnya. Gelombang tersebut adalah gelombang angin yang dibangkitkan oleh tiupan angin di permukaan laut, gelombang pasang surut yang dibangkitkan oleh gaya tarik benda-benda langit terutama matahari dan bulan terhadap bumi, gelombang tsunami yang terjadi karena letusan gunung berapi atau gempa di laut dan gelombang yang dibangkitkan oleh kapal yang bergerak.

Di antara beberapa bentuk bentuk gelombang tersebut yang paling penting salah satunya adalah gelombang angin (yang untuk selanjutnya disebut gelombang). Gelombang dapat menimbulkan energi untuk membentuk pantai, menimbulkan arus dan transport sendimen dalam arah tegak lurus dan sepanjang pantai, serta menyebabkan gaya-gaya yang bekerja pada bangunan pantai. Gelombang merupakan faktor utama di dalam penentuan tata letak (layout) pelabuhan, alur pelayaran, perencanaan bangunan pantai (Triatmodjo, 1996). Besarnya gelombang laut tergantung dari beberapa faktor, yaitu: kecepatan angin,

(14)

2 lamanya angin bertiup, kedalaman laut dan luasnya perairan. Oleh karena itu, pengetahuan tentang gelombang harus dipahami dengan baik yaitu dengan cara memahami karakteristik dan perilaku gelombang baik di laut dalam, selama penjalarannya menuju pantai maupun di daerah pantai, dan pengaruhnya terhadap pantai.

Sirkulasi udara yang kurang lebih sejajar dengan permukaan bumi disebut angin. Angin terjadi karena perbedaan tekanan udara, sehingga udara mengalir dari tempat yang bertekanan tinggi menuju daerah yang bertekanan rendah. Angin sangat berpengaruh karena angin: mengendalikan kapal pada gerbang, memberikan gaya horisontal pada kapal dan bangunan pelabuhan, mengakibatkan terjadinya gelombang laut, mempengaruhi kecepatan arus, di mana kecepatan arus yang rendah dapat menimbulkan sedimentasi. Data angin dicatat tiap jam dan harus diolah terlebih dahulu setelah itu data disajikan dalam bentuk tabel (ringkasan) atau diagram yang disebut dengan mawar angin (wind rose), sehingga karakteristik angin dapat dibaca dengan cepat.

Data gelombang dicatat tiap hari dan harus diolah terlebih dahulu setelah itu data disajikan dalam bentuk tabel (ringkasan) atau diagram yang disebut dengan mawar gelombang (wave rose), sehingga karakteristik gelombang dapat dibaca dengan cepat.

1.2Latar Belakang

Pantai dapat terbentuk karena adanya hantaman gelombang ke tepi daratan tanpa henti, sehingga mengalami pengikisan, gelombang penghancur tersebut dinamakan gelombang destruktif. Pantai selalu menyesuaikan bentuk profilnya

(15)

3 sedemikian sehingga mampu menghancurkan energi gelombang yang datang. Penyesuaian bentuk tersebut merupakan tanggapan dinamis alami pantai terhadap laut. Ada dua tipe tanggapan pantai terhadap kondisi gelombang, yaitu tanggapan terhadap kondisi gelombang normal dan tanggapan terhadap kondisi gelombang badai. Kondisi gelombang terjadi dalam waktu yang lebih lama, pada saat badai terjadi gelombang yang mempunyai energi besar sehingga pantai tidak mampu menahan serangan gelombang dan menyebabkan terjadinya erosi. Setelah gelombang besar reda, pantai akan kembali ke bentuk semula oleh pengaruh gelombang normal. Tetapi ada kalanya pantai yang tererosi tersebut tidak kembali ke bentuk semula karena material pembentuk pantai terbawa arus ke tempat lain dan tidak kembali ke lokasi semula. Dengan demikian pantai tersebut mengalami erosi. Erosi merupakan proses terbawanya tanah dan lumpur ke dalam laut dan meninggalkan pasir dan kerikil yang tetap berada di daerah pantai.

Selain erosi gelombang juga menyebabkan terjadinya abrasi, yaitu pengikisan pantai oleh hantaman gelombang laut yang menyebabkan berkurangnya areal daratan. Perbandingan dari penambahan dan pengurangan sedimen merupakan keseimbangan yang akan merefleksikan kestabilan garis pantai, sebaliknya bila terjadi abrasi akan terjadi pengurangan pada pantai, dinamika yang terjadi akan mengarah kepada perubahan bentuk dan garis pantai. Perubahan garis pantai baik maju atau mundur menimbulkan berbagai permasalahan, di antaranya pemanfaatan lahan, bertambah atau berkurangnya luas daratan, terancamnya aktivitas manusia dan lain sebagainya. Perubahan – perubahan yang terjadi ini mempunyai skala waktu (bulan, tahun, dekade bahkan

(16)

4 abad) dan ruang (dari suatu daerah pantai, lokal, regional, sampai tingkat nasional).

Dalam perencanaan pembangunan kontruksi di daerah pantai, perlu mempertimbangkan dan memperhitungkan kondisi lapangan yang ada, salah satunya adalah data angin dan data gelombang. Data angin yang dapat digunakan untuk pertimbangan penematan posisi pemecah gelombang, alur pelayaran, dan perhitungan konstruksi bangunan pelabuhan. Sedangkan Tinggi gelombang dapat digunakan untuk perencanaan elevasi dermaga, dan perhitungan konstruksi pemecah gelombang.

1.3Perumusan Masalah

Permasalahan erosi di pantai biasanya disebabkan oleh terhentinya atau berkurangnya suplai sedimen yang dapat dibangkitkan oleh gelombang di pantai tersebut. Untuk dapat memahami secara sistematis arah dan besar dari suplai sedimen, pengamatan parameter gelombang sangat diperlukan. Pengukuran parameter gelombang, yaitu arah, tinggi dan periode, secara langsung di laut sangat jarang dilakukan karena membutuhkan peralatan yang mahal untuk dioperasikan. Tidak jarang peralatan pengukur gelombang (wave gages) yang dipasang di perairan pantai hilang terseret arus dan gelombang ataupun rusak karena terbentur oleh kapal-kapal (nelayan). Oleh karenanya data parameter gelombang untuk sebuah lokasi pantai dari hasil pengukuran di lapangan untuk waktu yang relatif lama sangatlah jarang ditemukan. Sebagai gantinya, karena pembangkit utama gelombang adalah angin, data pengamatan angin dari stasiun meteorologi BMKG terdekat dapat diolah untuk mengestimasi parameter

(17)

5 gelombang yang datang ke lokasi sebuah pantai. Data kecepatan dan arah angin yang tersedia untuk puluhan tahun yang dikaitkan dengan fetchnya dapat dikonversi menjadi data parameter gelombang yang diperlukan dalam memahami dinamika pantai yang terjadi.

1.4Tujuan Tugas Akhir

Secara khusus tugas akhir ini bertujuan menghasilkan wind rose (mawar angin) yang menggambarkan pola variasi kecepatan dan arah angin sesuai dengan data observasi anginnya. Setelah itu wave rose (mawar gelombang), yang menggambarkan pola variasi tinggi dan arah gelombang dapat dihasilkan.

Wind rose dan wave rose ini pada gilirannya dapat digunakan sebagai dasar dalam penentuan parameter gelombang yang dipakai dalam mensimulasi atau memodelkan profil dan garis pantai.

1.5Manfaat

Penulisan Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat untuk:

1. Memperoleh parameter gelombang yang dibangkitkan oleh angin yaitu

windrose dan waverose yang merupakan gaya-gaya yang bekerja pada

perencanaan bangunan pantai.

2. Terutama bagi penulis sendiri sebagai penambah ilmu pengetahuan dan pengalaman agar mampu melaksanakan kegiatan yang sama pada saat bekerja atau terjun ke lapangan.

3. Pihak mahasiswa lainnya yang membutuhkan informasi sebagai referensi atau contoh apabila mengambil topik bahasan yang sama.

(18)

6 1.6Ruang Lingkup dan Pembatasan Masalah

Ruang lingkup tugas akhir ini adalah:

a. Lokasi penelitian terletak di Pantai Cermin Kabupaten Serdang Bedagai Propinsi Sumatera Utara.

b. Data angin yang dipergunakan adalah data arah angin dan kecepatan angin. Data tersebut didapat dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan, yaitu dari tahun 2002 – 2012.

c. Parameter gelombang berupa tinggi gelombang, arah gelombang dan periode gelombang dihitung berdasarkan data angin di atas dengan mempertimbangkan fetchnya.

Pembatasan masalah tugas akhir ini adalah:

a. Tugas akhir ini tidak membahas tentang gelombang ekstrim dengan periode ulang tertentu.

b. Data angin yang digunakan adalah dari data Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan yang jauhnya 37,91 km dari lokasi studi. Hal ini karena stasiun Meteorologi Kuala Namu yang lebih dekat baru mempunyai data untuk awal tahun 2014.

c. Tugas akhir ini tidak membahas aplikasi parameter gelombang yang dihitung untuk perencanaan bangunan pantai.

(19)

7 1.7 Metodologi Penulisan

Tahapan dari tugas akhir ini adalah:

a. Studi literature tugas akhir ini meliputi pengambilan teori serta rumus dari beberapa sumber bacaan buku, jurnal ilmiah, makalah, hasil seminar atau symposium ilmiah, serta tata perencanaan dan aturan pemerintah yang berkaitan dengan tugas akhir ini.

b. Studi lapangan, yaitu pengambilan data-data di lapangan dengan melakukan survey di Pantai Cermin.

Teknik Pengumpulan Data:

a. Data Primer, yaitu data lapangan yang bersumber langsung dari pengamatan dan survey langsung di lapangan.

b. Data Sekunder, yaitu pengumpulan data atau informasi melalui survey ke instansi atau lembaga terkait, misalnya Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan.

1.8 Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran garis besar penulisan tugas akhir ini, maka isi tugas akhir ini dapat diuraikan sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Meliputi latar belakang, perumusan masalah, maksud dan tujuan, pembatasan masalah, metodologi penelitian, sistematika penelitian, time schedule tugas akhir.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Merupakan kajian berbagai literature serta hasil studi yang relevan dengan pembahasan ini. Bab ini berisikan penjelasan

(20)

8 mengenai teori-teori yang mendukung terhadap penelitian ini di antaranya penjelasan tentang pantai, penjelasan tentang angin, penjelasan gelombang laut.

BAB III : LOKASI DAN METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisikan tentang metode yang dipakai dalam penelitian termasuk pemilihan lokasi penelitian, gambaran umum tempat penelitian, pengumpulan data, langkah-langkah dalam penelitian serta analisa data dan perhitungan dalam menganalisis.

BAB IV : ANALISIS DATA

Berisikan pembahasan mengenai data-data yang dikumpulkan lalu dianalisis sehingga diperoleh kesimpulan

(21)

9 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Definisi Pantai

Ada dua istilah tentang kepantaian dalam bahasa indonesia yang sering rancu pemakaiannya, yaitu pesisir (coast) dan pantai (shore). Penjelasan mengenai kepantaian dapat dilihat pada Gambar 2.1. Pesisir adalah daerah darat di tepi laut yang masih mendapat pengaruh laut seperti pasang surut, angin laut dan perembesan air laut. Sedang pantai adalah daerah di tepi perairan yang dipengaruhi oleh air pasang tertinggi di air surut terendah.

Garis pantai adalah garis batas pertemuan antara daratan dan air laut, dimana posisinya tidak tetap dan dapat berpindah sesuai dengan pasang surut air laut dan erosi pantai yang terjadi.

(22)

10 Sempadan pantai adalah kawasan tertentu sepanjang pantai yang mempunyai manfaat penting untuk mempertahankan kelestarian fungsi pantai. Kriteria sempadan pantai adalah daratan sepanjang tepian yang lebarnya sesuai dengan bentuk dan kondisi fisik pantai, minimal 100 m dari titik pasang tertinggi ke arah daratan.

Perubahan garis pantai merupakan rangkaian proses pantai yang diakibatkan oleh faktor eksternal (arus, gelombang, angin dan pasang surut) dan internal (karakteristik dan tipe sedimen serta lapisan dasar dimana sedimen tersebut berada). Perubahan garis pantai akan merujuk kepada aktivitas dan pengendapan sedimen, yaitu peristiwa pengendapan material batuan yang telah diangkut oleh tenaga air atau angin yang terjadi di pantai.

2.2 Gelombang

Gelombang di laut dapat dibedakan menjadi beberapa macam yang tergantung pada gaya pembangkitnya. Gelombang tersebut adalah gelombang angin yang dibangkitkan oleh tiupan angin di permukaan laut, gelombang pasang surut dibangkitkan oleh gaya tarik benda-benda langit terutama matahari dan bulan terhadap bumi, gelombang tsunami terjadi karena letusan gunung berapi atau gempa di laut, gelombang yang dibangkitkan oleh kapal yang bergerak, dan sebagainya. Gelombang angin merupakan salah satu bentuk gelombang yang paling penting. Gelombang dapat menimbulkan energi untuk membentuk pantai, menimbulkan arus dan transpor sedimen dalam arah tegak lurus dan sepanjang pantai, serta menyebabkan gaya-gaya yang bekerja pada bangunan pantai.

(23)

11 Gelombang merupakan faktor utama di dalam penentuan tata letak (layout) pelabuhan, alur pelayaran, perencanaan bangunan pantai, dan sebagainya (Triatmodjo, 1999).

2.3 Pembangkit Gelombang Oleh Angin (Triatmodjo, 1999)

Angin yang berhembus di atas permukaan air akan memindahkan energinya ke air. Kecepatan angin akan menimbulkan tegangan pada permukaan laut, sehingga permukaan air yang semula tenang akan terganggu dan timbul riak gelombang kecil di atas permukaan air. Apabila kecepatan angin bertambah, riak tersebut menjadi semakin besar, dan apabila angin berhembus terus akhirnya akan terbentuk gelombang. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besar gelombang yang terbentuk.

• Mengendalikan kapal pada gerbang.

• Memberikan gaya horisontal pada kapal dan bangunan pelabuhan.

• Mengakibatkan terjadinya gelombang laut yang menimbulkan gaya yang bekerja pada bangunan pelabuhan.

• Mempengaruhi kecepatan arus, dimana kecepatan arus yang rendah dapat menimbulkan sedimentasi.

(24)

12 Tinggi dan perioda gelombang yang dibangkitkan dipengaruhi oleh angin yang meliputi kecepatan angin U, lama hembus angin D, arah angin, dan fetch F. Fetch adalah daerah dimana kecepatan dan arah angin adalah konstan. Arah angin masih bisa dianggap konstan apabila perubahan-perubahannya tidak lebih dari 15o. Sedangkan kecepatan angin masih dianggap konstan jika perubahannya tidak lebih dari 5 knot (2,5 m/d) terhadap kecepatan rerata. Panjang fetch membatasi waktu yang diperlukan gelombang untuk terbentuk karena pengaruh angin, jadi mempengaruhi waktu untuk mentransfer energi angin ke gelombang. Fetch ini berpengaruh pada periode dan tinggi gelombang yang dibangkitkan. Gelombang dengan periode panjang akan terjadi jika fetch besar. Gelombang di lautan bias mempunyai periode 20 detik atau lebih, tetapi pada umumnya berkisar antara 10 dan 15 detik.

2.4 Pembangkit Gelombang Oleh Angin (Davidson_Arnott, 2010)

Gelombang yang dibangkitkan oleh angin adalah energi yang paling penting ke zona pesisir dan bersamaan dengan arus gelombang yang dihasilkan, gelombang yang diakibatkan oleh angin inilah yang bertanggung jawab untuk erosi pantai dan transportasi sedimen. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya modifikasi pantai dan menciptakan erosi dan pengendapan (Davidson-Arnott, 2010).

Gelombang angin hanyalah perpindahan vertikal dari permukaan air yang dihasilkan dari transfer energi dari angin ke permukaan air. Dihasilkan angin gelombang periodik, ditandai dengan titik tinggi, atau puncak, diikuti dengan titik

(25)

13 rendah, atau palung. Mereka juga progresif dalam bentuk pergerakan gelombang sepanjang permukaan air searah dengan angin bertiup. Energi yang ditransfer dari angin dinyatakan dalam energi potensial yang dihasilkan dari perpindahan puncak dan palung gelombang di atas dan di bawah permukaan air awal, dan dalam energi kinetik dari gerak melingkar partikel air dalam gelombang. Selain gelombang yang dihasilkan oleh angin, berbagai gelombang lain yang ditemukan di lautan dan danau mulai dari gelombang waktu yang sangat panjang, seperti gelombang pasang yang dihasilkan oleh gaya gravitasi bulan dan matahari, gelombang dengan periode lebih pendek, seperti gelombang yang dihasilkan oleh refleksi gelombang angin dari dinding laut.

Tinggi, panjang, dan periode gelombang meningkat dengan meningkatnya kecepatan angin dan dengan lamanya waktu dan jarak di atas air yang ditiup angin. Meskipun mekanisme yang tepat dari transfer energi masih belum sepenuhnya dipahami, sekarang ada model komputer yang memungkinkan peramalan kondisi gelombang berdasarkan pengetahuan tentang kondisi angin dan transformasi berikutnya dari gelombang saat mereka melakukan perjalanan melintasi danau atau laut. Model ini juga memungkinkan kita untuk mengetahui kondisi gelombang dari data cuaca masa lalu dan dengan demikian dapat memperhitungkan iklim gelombang untuk pantai tertentu. Ini menyediakan data penting untuk masukan ke dalam pengelolaan wilayah pesisir dan pembangunan pertahanan laut dan pelabuhan.

(26)

14 2.4.1 Definisi dan Karakteristik Gelombang

Bentuk dan gerakan air yang terkait dengan gelombang individu diilustrasikan pada Gambar 2.2 dan untuk bentuk gelombang, orbit partikel air dan arah gerakan gelombang diberikan dalam Tabel 2.1. Perhitungan dari bentuk permukaan gelombang angin semua memanfaatkan sinus atau fungsi cosinus. Ketinggian H gelombang sama dengan jarak dari palung ke puncak dan amplitudo sebuah perpindahan dari permukaan air di atas SWL (Still Water Level) adalah sama dengan yang untuk perpindahan bawahnya. Gelombang panjang L adalah jarak antara puncak gelombang berturut-turut, atau antara dua titik yang sama seperti palung gelombang, dan periode gelombang T adalah waktu yang dibutuhkan untuk perjalanan dua poin tersebut. Ketika kita menggambarkan sifat lebih dari satu gelombang lebih baik menggunakan frekuensi gelombang daripada periode: ini didefinisikan sebagai 1/T dan dinyatakan dalam Hz . Ini deskripsi dasar untuk dapat digunakan untuk menandai berbagai jenis gelombang di permukaan laut.

SIMBOL NAMA KETERANGAN

Puncak puncak tertinggi atau bagian dari gelombang

Palung bagian terendah dari gelombang

Swl Still water level permukaan air tanpa adanya gelombang H Height (Tinggi) jarak vertikal antara puncak dan palung

ɑ Amplitude (Amplitudo) jarak vertikal dari puncak atau palung untuk SWL

L Length (Panjang) jarak antara dua puncak T Period waktu antara dua puncak F Frequency (Frekuensi) 1/T

Σ Frekuensi radian 2π/T

C Celerity (Kecepatan) kecepatan pergerakan bentuk gelombang individual

CG Kecepatan grup

gelombang

kecepatan gerakan dari sekelompok gelombang

(27)

15 K Jumlah sudut gelombang 2π/L

Ƞ Elevasi permukaan air Elevasi permukaan airwater yang

ditentukan terhadap waktu (t) dan jarak (x) H Kedalaman air Jarak vertical dari swl ke dasar

Z Jarak bawah swl z = - h at the bed O Kedalaman air h > 0.5 Lo

S Air dangkal H < 0.05 Lo

B Titik gelombang pecah Kondisi pecah Tabel 2.1 Notasi untuk gelombang

Gambar 2.2 Karakteristik gelombang: (A) sketsa definisi dari karakteristik pergerakan sederhana gelombang angin di perairan dalam; (B) gerakan gelombang orbit, di perairan dalam, menengah dan dangkal.

(28)

16 Gelombang angin adalah pergerakan gelombang di mana bentuk pergerakan gelombang di permukaan air dan kecepatan di mana adalah kecepatan gelombang C. Bentuk kemajuan gelombang dari suatu panjang gelombang dalam periode T dan dengan demikian kecepatan dapat didefinisikan sebagai:

C = L / T (2.1)

Persamaan (2.1) sangat berguna karena salah satu dari sifat dapat diperoleh jika dua lainnya diketahui. Untuk tujuan praktis T tidak berubah terhadap gelombang yang mendekati pantai, perubahan C langsung mengontrol perubahan L.

2.4.2 Gelombang Prediksi

Istilah prediksi Gelombang dapat digunakan untuk memasukkan berbagai teknik yang digunakan untuk meramalkan kondisi gelombang di lokasi tertentu selama beberapa periode waktu . Peramalan gelombang mengacu pada prediksi kondisi gelombang di daerah untuk jangka waktu jam atau satu atau dua hari ke depan, dan pada dasarnya mirip dengan peramalan data meteorologi seperti kecepatan dan arah angin, suhu, dan curah hujan. Memang, peramalan dari kondisi gelombang memanfaatkan kecepatan angin dan arah dan perkiraan menggunakan gradien yang berasal dari grafik meteorologi. Kemampuan untuk melakukannya sekarang telah sangat meningkat dengan ketersediaan data satelit yang tidak hanya meningkatkan cakupan ruang data meteorologi tetapi juga menyediakan data tentang kondisi gelombang yang diamati yang dapat membantu keakuratan prediksi pertumbuhan gelombang. Peramalan gelombang digunakan untuk berbagai tujuan, terutama yang berkaitan dengan pengiriman , memancing

(29)

17 dan berkapal; memang upaya besar pertama di peramalan gelombang muncul dari kebutuhan oleh pasukan Amerika dan Inggris (dan sekutu mereka) untuk perkiraan yang akurat dari kondisi gelombang di lokasi pendaratan di Pasifik dan di Normandia selama Perang Dunia Kedua.

2.4.3 Model Prediksi Gelombang

Telah dilihat sebelumnya bahwa gelombang yang dihasilkan oleh transfer energi dari angin ke permukaan air karena tiupan angin, dan bahwa karakteristik gelombang sederhana seperti tinggi gelombang dan periode dikendalikan oleh kecepatan angin, durasi, dan pengambilan panjang. Karena teori pembangkitan gelombang masih belum sepenuhnya dikembangkan, model untuk memprediksi karakteristik gelombang sangat bergantung pada beberapa bentuk korelasi data empiris, pencocokan karakteristik gelombang diukur dengan pengukuran kecepatan angin, arah dan durasi, seperti yang terlihat pada Gambar 2.3.

(30)

18 Gambar 2.3 Nomogram untuk peramalan (A) periode puncak gelombang Tp dan (B) awal pengotakan tinggi gelombang Hrms di daerah yang dibatasi fetch

(Donelan 1980). Grafik dimasukkan sejajar horizontal dari kiri pada tingkat kecepatan angin yang tepat. Titik persimpangan dari tingkat horizontal dan garis tepat fetch (vertikal) atau durasi (garis putus-putus), mana yang lebih dahulu, mendefinisikan Tp (A) atau Hrms (B) - ini ditunjukkan oleh garis padat. Daerah di

sebelah kanan yang diagonal adalah zona penuh pengembangan gelombang, untuk itu kombinasi dari mengambil panjang dan kecepatan angin yang tinggi dan jangka waktu tidak lagi dapat meningkat. Perhatikan bahwa H1 / 3 ≈ 4 Hrms.

2.5 Data Angin

Data angin yang digunakan untuk peramalan gelombang adalah data di permukaan laut pada lokasi pembangkitan. Data tersebut dapat diperoleh dari pengukuran langsung di atas permukaan laut atau pengukuran di darat di dekat lokasi peramalan yang kemudian dikonversi menjadi data angin di laut. Kecepatan

(31)

19 angin diukur dengan anemometer, dan biasanya dinyatakan dalam knot. Satu knot adalah panjang satu menit garis bujur melalui katulistiwa yang ditempuh dalam satu jam, atau 1 knot = 1,852 km/jam = 0,5 m/d. Data angin dicatat dan biasanya disajikan dalam tabel. Dengan pencatatan angin tersebut akan dapat diketahui angin dengan kecepatan tertentu, kecepatan angin maksimum, dan arah angin.

Data pengamatan tersebut diolah dan disajikan dalam bentuk tabel (ringkasan) atau diagram yang disebut dengan mawar angin. Penyajian tersebut dapat diberikan dalam bentuk bulanan, tahunan atau untuk beberapa tahun pencatatan. Dengan tabel atau mawar angin tersebut maka karakteristik angin dapat dibaca dengan cepat. Tabel 2.2 adalah contoh penyajian data angin dalam bentuk tabel. Sedangkan Gambar 2.4 adalah contoh mawar angin yang dibuat berdasarkan data dalam Tabel 2.2.

(32)

20 Gambar 2.4 Mawar Angin

Tabel 2.2 dan Gambar 2.4 tersebut menunjukkan persentase kejadian angin dengan kecepatan tertentu dari berbagai arah dalam perioe waktu pencatatan. Sebagai contoh, persentasi kejadian angin dengan kecepatan 10-13 knot dari arah utara adalah 1,23% dari 11 tahun pencatatan.

Dalam Gambar 2.4 garis-garis radial adalah arah angin dan tiap lingkaran menunjukkan perentasi kejadian angin dalam periode waktu pengukuran.

2.6 Konversi Kecepatan Angin

Biasanya pengukuran angin dilakukan di daratan, padahal di dalam rumus-rumus pembangkitan gelombang data angin yang digunakan adalah yang ada di atas permukaan laut. Oleh karena itu diperlukan konversi data angin di atas daratan yang terdekat dengan lokasi studi ke data angin di atas permukaan laut.

(33)

21 Hubungan antara angin di atas laut dan angin di atas daratan terdekat diberikan oleh persamaan berikut (Triatmodjo, 1996):

RL = Uw / UL (2.2)

dimana :

UL = Kecepatan angin yang diukur di darat (m/dt)

Uw = Kecepatan angin di laut (m/dt)

RL = Tabel koreksi hubungan kecepatan angin di darat dan di laut (Gambar 2.5)

Gambar 2.5 Hubungan antara kecepatan angin di laut dan darat

Rumus-rumus dan grafik-grafik pembangkitan gelombang mengandung variable UA, yaitu faktor tegangan angin (wind-stress factor) yang dapat dihitung

dari kecepatan angin. Setelah dilakukan berbagai konversi kecepatan angin, kecepatan angin dikonversikan pada faktor tegangan angin dengan menggunakan rumus berikut:

(34)

UA = 0,71 U1,23 (2.3)

dimana U adalah kecepatan angin dalam m/dt.

2.7 Fetch (Panjang Penjalaran Gelombang)

Di dalam tinjauan pembangkitan gelombang di laut, fetch dibatasi oleh bentuk daratan yang mengelilingi laut. Di daerah pembentukan gelombang, gelombang tidak hanya dibangkitkan dalam arah yang sama dengan arah angin, tetapi juga dalam berbagai sudut terhadap arah angin. Fetch rerata efektif diberikan oleh persamaan berikut:

Dimana:

Feff = fetch rerata efektif

Xi = panjang segmen fetch yang di ukur dari titik observasi gelombang ke

ujung akhir fetch

α

= deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan pertambahan 60 sampai sudut sebesar 420 pada kedua sisi dari arah angin

2.8 Menentukan Tinggi Gelombang berdasarkan Peramalan Gelombang di Laut Dalam

Data gelombang didapatkan dari perhitungan fetch berdasarkan arah angin dominan dan peta topografi yang telah diperoleh. Dari data gelombang diketahui arah dan tinggi gelombang, kemudian data tersebut diolah untuk mendapatkan presentase kejadian gelombang. Setelah itu dibuat wave rose

(35)

23 (mawar gelombang) yang menggambarkan antara arah dan tinggi gelombang dan presentase kejadian serta mengetahui arah gelombang dominan. Berikut ini beberapa cara dalam memperhitungkan tinggi gelombang.

2.8.1 Jonswap Parameters (William, 2000)

Metode Jonswap untuk mencari perhitungan gelombang menggunakan dimensi sebagai berikut:

(2.5)

a. Tinggi gelombang

H*mo = 0,0016 (F*)1/2 …………. Cara Pertama (2.6) H*mo = 0,243` …………. Cara Kedua (2.7)

b. Periode gelombang

T*p = 0,286 (F*)1/3 …………. Cara Pertama (2.8) T*p = 8,13 …………. Cara Kedua (2.9)

dimana :

Hmo : tinggi gelombang hasil peramalan (m)

T : periode gelombang (dtk) Feff : panjang fetch efektif (km)

(36)

24 g : percepatan gravitasi (9,81 m/dtk)

t : waktu (jam)

2.8.2 Finite Water Depth (William, 2000)

Jika kedalaman di daerah pembangkit terbatas, gesekan dengan bagian bawah akan menghasilkan gelombang yang lebih kecil. CERC (1984) membahas generasi gelombang secara mendalam yang dikembangkan oleh Bretschneider (1958) dari Bretschneider dan Reid (1953). Rumus yang dikembangkan lebih lanjut oleh Young dan Verhagen (1996), yaitu:

2.9 Skala Beaufort

Skala Beaufort adalah ukuran empiris yang berkaitan dengan kecepatan angin untuk pengamatan kondisi di darat atau di laut. Skala ini ditemukan oleh Francis Beaufort pada tahun 1805. Beaufort mengukur kecepatan angin dengan menggambarkan pengaruhnya pada kecepatan kapal dan gelombang air laut. Skala Beaufort menggunakan angka dan simbol.

(2.10)

(37)

25 Semakin besar angka skala Beaufort, maka semakin kencang angin berhembus dan bahkan bisa semakin merusak. Skala Beaufort dimulai dari angka 1 untuk embusan angin yang paling tenang sampai angka 12 untuk embusan angin yang dapat menyebabkan kehancuran. Skala Beaufort tetap berguna dan dipakai sampai sekarang. Skala Beaufort dalam dilihat pada table 2.3.

(38)

25 BAB III

LOKASI DAN METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Data Umum Penelitian

Data umum dari Penelitian Prediksi Parameter Gelombang yang Dibangkitkan Oleh Angin Untuk Lokasi Pantai Cermin adalah sebagai berikut: 1. Lokasi : Pantai Cermin, Serdang Bedagai, Sumatera Utara

2. Jenis Data : Data Arah Angin dan Kecepatan Angin mulai dari tahun 2002 – 2012

3. Sumber Data : Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan

4. Peta Lokasi : Dapat dilihat pada Gambar 3.1

(39)

26 3.2. Tahap Penelitian

Tahap persiapan merupakan rangkaian kegiatan sebelum memulai tahapan pengumpulan data dan pengolahannya. Dalam tahap awal ini disusun hal–hal penting yang harus dilakukan dengan tujuan mengefektifkan waktu pekerjaan.

Adapun yang termasuk dalam tahap persiapan ini meliputi:

1. Studi pustaka terhadap materi Tugas Akhir untuk mendapatkan gambaran mengenai mawar angin (wind rose) dan mawar gelombang (wave rose)

2. Menentukan kebutuhan data yang akan digunakan 3. Pendataan instansi yang dapat dijadikan nara sumber 4. Melengkapi persyaratan administrasi untuk pencarian data

5. Survey lokasi untuk mendapatkan gambaran umum kondisi lapangan

Persiapan diatas harus dilakukan dengan cermat untuk menghindari pekerjaan yang berulang sehingga tahap pengumpulan data menjadi tidak optimal.

3.3 Pengumpulan Data

Pengumpulan data ini dilakukan sejak awal perencanaan sampai tahap akhir penelitian. Metode pengumpulan data ini dilakukan dengan melalui cara-cara sebagai berikut:

(40)

27 1. Data Primer, yaitu data lapangan yang bersumber langsung dari pengamatan

dan survey langsung di lapangan.

2. Data Sekunder, yaitu pengumpulan data atau informasi melalui survey ke instansi atau lembaga terkait, misalnya Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan.

3.4 Analisa Data

Pada tahap ini dilakukan pengolahan data- data yang telah diperoleh dari data sekunder. Tahap analisis data ini meliputi:

3.4.1 Data Angin

Data angin yang diperoleh dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan berupa data angin bulanan dari tahun 2002 – 2012, dari data angin ini diketahui arah dan kecepatan angin, kemudian data tersebut diolah untuk mendapatkan presentase kejadian angin wind rose (mawar angin) serta mengetahui arah angin dominan.

Data pengamatan tersebut diolah dan disajikan dalam bentuk tabel (ringkasan) atau diagram yang disebut dengan mawar angin. Penyajian tersebut dapat diberikan dalam bentuk bulanan, tahunan atau untuk beberapa tahun pencatatan. Dengan tabel atau mawar angin tersebut maka karakteristik angin dapat dibaca dengan cepat. Tabel 3.1 adalah contoh penyajian data angin dalam bentuk tabel. Sedangkan Gambar 3.2 adalah contoh mawar angin yang dibuat berdasarkan data dalam Tabel 3.1.

(41)

28 Tabel 3.1 Contoh data persentase kejadian angin

Gambar 3.2 Mawar angin

Tabel 3.1 dan Gambar 3.2 tersebut menunjukkan persentase kejadian angin dengan kecepatan tertentu dari berbagai arah dalam perioe waktu pencatatan. Sebagai contoh, persentasi kejadian angin dengan kecepatan 10-13 knot dari arah utara adalah 1,23% dari 11 tahun pencatatan.

Dalam gambar tersebut garis-garis radial adalah arah angin dan tiap lingkaran menunjukkan perentasi kejadian angin dalam periode waktu pengukuran.

(42)

29 3.4.2 Konversi Kecepatan Angin

Biasanya pengukuran angin dilakukan di daratan, padahal di dalam rumus-rumus pembangkitan gelombang data angin yang digunakan adalah yang ada di atas permukaan laut. Oleh karena itu diperlukan transformasi data angin di atas daratan yang terdekat dengan lokasi studi ke data angin di atas permukaan laut. Hubungan antara angin di atas laut dan angin di atas daratan terdekat diberikan oleh persamaan berikut (Triatmodjo, 1996):

RL = Uw / UL (3.1)

dimana :

UL = Kecepatan angin yang diukur di darat (m/dt)

Uw = Kecepatan angin di laut (m/dt)

RL = Tabel koreksi hubungan kecepatan angin di darat dan di laut (Gambar 3.3)

Gambar 3.3 Hubungan antara kecepatan angin di laut dan darat

Rumus-rumus dan grafik-grafik pembangkitan gelombang mengandung variable UA, yaitu faktor tegangan angin (wind-stress factor) yang dapat dihitung

(43)

30 kecepatan angin dikonversikan pada factor tegangan angin dengan menggunakan rumus berikut:

UA = 0,71 U1,23 (3.2)

dimana U adalah kecepatan angin dalam m/dt.

3.4.3 Fetch (Panjang Penjalaran Gelombang)

Di dalam tinjauan pembangkitan gelombang di laut, fetch dibatasi oleh bentuk daratan yang mengelilingi laut. Di daerah pembentukan gelombang, gelombang tidak hanya dibangkitkan dalam arah yang sama dengan arah angin, tetapi juga dalam berbagai sudut terhadap arah angin. Fetch rerata efektif diberikan oleh persamaan berikut:

Dimana:

Feff = fetch rerata efektif

Xi = panjang segmen fetch yang di ukur dari titik observasi gelombang ke

ujung akhir fetch

α

= deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan pertambahan 60 sampai sudut sebesar 420 pada kedua sisi dari arah angin

3.4.4 Data Gelombang

(44)

31 mendapatkan presentase kejadian gelombang. Setelah itu dibuat wave rose

(mawar gelombang) yang menggambarkan antara arah dan tinggi gelombang dan presentase kejadian serta mengetahui arah gelombang dominan. Berikut ini beberapa cara dalam memperhitungkan tinggi gelombang.

3.4.4a Jonswap Parameters (William, 2000)

Metode Jonswap untuk mencari perhitungan gelombang menggunakan dimensi sebagai berikut:

a. Tinggi gelombang

H*mo = 0,0016 (F*)1/2 …………. Cara Pertama (3.5) H*mo = 0,243` …………. Cara Kedua (3.6)

b. Periode gelombang

T*p = 0,286 (F*)1/3 …………. Cara Pertama (3.7) T*p = 8,13 …………. Cara Kedua (3.8)

dimana :

Hmo : tinggi gelombang hasil peramalan (m)

T : periode gelombang (dtk) Feff : panjang fetch efektif (km)

UA : kecepatan angin terkoreksi (m/dtk)

(45)

32 g : percepatan gravitasi (9,81 m/dtk)

t : waktu (jam)

3.4.4b Finite Water Depth (William, 2000)

Tinggi gelombang dapat digunakan untuk perencanaan elevasi dermaga, dan perhitungan konstruksi pemecah gelombang.

Dalam penyelesaian tugas ini Saya membuat bagan alur dalam menyelesaikan baik itu dari perencanaan awal, melakukan survey dan pencarian data, pengelohan data dan sampai akhirnya penulis dapat memperoleh kesimpulan dari permasalahan yang diangkat dalam tugas besar. Untuk dapat memahami lebih lanjut, dapat diperhatikan melalui Gambar 3.4.

(3.9)

(46)

33 Gambar 3.4 Diagram alir tugas akhir

Studi Literatur

Menentukan Data-data yang Diperlukan

Melakukan Survey di Lokasi Penelitian

Pembatasan Masalah

Pengolahan Data

Mengolah data angin menjadi wind rose (mawar angin)

Kesimpulan Data berupa: - Data Arah Angin - Data Kecepatan Angin - Peta Topografi

Data gelombang didapatkan dari perhitungan fetch

berdasarkan arah angin dominan dan peta topografi

Diperoleh data tinggi gelombang, periode gelombang dan arah gelombang

(47)

34 BAB IV

ANALISIS DATA

4.1 Data Teknis

Dalam memprediksikan parameter gelombang memerlukan berbagai data meliputi data peta topografi, data keceptan angin dan arah angin. Data tersebut diperlukan sebagai dasar perhitungan. Data - data ini diperoleh dari instansi terkait yaitu Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan.

4.1.1 Data Angin

Data angin yang diperlukan adalah data arah angin dan kecepatan angin. Data tersebut didapat dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan, yaitu dari tahun 2002 - 2012 (sebelas tahun terakhir).

Adapun langkah - langkah untuk mencari kecepatan dan arah angin dominan adalah sebagai berikut:

1. Penggolongan berdasarkan jumlah kecepatan dan arah angin tiap tahun dalam Tabel 4.1. Dalam perhitngan disini dihitung komulatif 11 (sebelas) tahun seperti dilihat dalam Tabel 4.2;

2. Dari Tabel tersebut dapat dicari persentase masing - masing arah dan kecepatan angin seperti dilihat dalam Tabel 4.3;

(48)

35 kecepatan sesuai dengan persentase yang telah dicari, dapat dilihat pada Gambar 4.1;

4. Untuk perencanaan diambil arah angin yang dominan dengan persentase terbesar.

5. Data arah angin dan kecepatan angin yang bersumber dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan, dapat diuraikan dalam Tabel sebagai berikut:

Tabel 4.1 Kecepatan dan arah angin rata – rata bulanan dari tahun 2002 – 2012

No. Bulan

Tahun 2002 Tahun 2003 Tahun 2004 Tahun 2005 Tahun 2006 Tahun 2007 Kec. Arah Kec. Arah Kec. Arah Kec. Arah Kec. Arah Kec. Arah

1 Januari 4.2 TL 3.7 B 3.0 TL 4.0 U 2.9 TL 3.8 B

2 Pebruari 4.2 TL 3.9 U 3.0 U 3.0 U 3.0 U 3.4 TL

3 Maret 4.4 TL 5.0 TL 3.2 U 3.5 TL 3.5 TL 4.9 U

4 April 4.3 U 3.9 TL 2.7 TL 4.1 TL 3.4 TL 4.0 TL

5 Mei 4.3 TL 4.4 TL 2.8 TL 3.3 TL 3.3 TL 4.3 TL

6 Juni 4.8 TL 4.3 TL 2.8 TL 3.1 TL 4.2 TL 3.7 TL

7 Juli 4.6 TL 4.7 S 2.1 TL 3.0 TL 4.3 TL 4.2 TL

8 Agustus 4.3 TL 3.9 S 3.2 TL 3.4 TL 4.3 T 5.6 T

9 September 4.7 TL 4.3 S 2.7 TL 3.2 TL 4.6 TL 6.1 T

10 Oktober 3.9 TL 3.5 TL 2.6 TL 2.3 U 5.6 BD 4.8 TL

11 Nopember 4.0 TL 3.5 TL 2.9 B 2.3 U 4.4 U 5.2 TL

(49)

No. Bulan

Tahun 2008 Tahun 2009 Tahun 2010 Tahun 2011 Tahun 2012 Kec. Arah Kec. Arah Kec. Arah Kec. Arah Kec. Arah

1 Januari 5.8 B 3.4 U 3.8 TL 2.2 U 2.6 TL

2 Pebruari 5.9 TL 3.1 U 4.1 U 2.7 U 2.7 TL

3 Maret 5.4 TL 3.6 U 4.3 U 2.6 U 2.7 TL

4 April 5.1 TL 4.0 TL 3.6 U 2.8 TL 2.6 TL

5 Mei 5.6 TL 4.0 TL 3.2 TL 3.0 U 2.5 TL

6 Juni 4.9 TL 3.7 TL 3.2 TL 2.8 TL 2.4 TL

7 Juli 5.1 T 4.1 TL 3.3 TL 2.9 TL 2.3 TL

8 Agustus 3.7 T 3.3 TL 3.2 TL 2.9 U 2.2 TL

9 September 4.2 TL 3.0 TL 2.7 TL 2.9 TL 2.0 TL

10 Oktober 4.0 TL 3.3 TL 2.9 U 2.3 TL 2.0 TL

11 Nopember 3.4 B 3.2 TL 2.6 U 1.7 U 2.1 TL

12 Desember 3.7 B 3.2 TL 2.4 U 1.5 U 2.0 TL

Keterangan Satuan:

T = Timur

TG = Tenggara

S = Selatan

BD = Barat Daya

B = Barat

BL = Barat Laut

U = Utara

TL = Timur Laut

(50)

37 Dari Tabel 4.1 dapat diperoleh komulatif penggolongan kecepatan berdasarkan jumlah kecepatan dan arah angin dari tahun 2002 - 2012 adalah sebagai berikut:

Tabel 4.2 Penggolongan data kecepatan dan arah angin periode 2002 - 2012

Kecepatan (Knot)

Arah Angin

Jumlah Kejadian

U TL T TG S BD B BL

0 - 2 12 26 0 0 0 0 1 0 39

3 - 5 16 61 4 0 3 1 7 0 92

6 - 8 0 0 1 0 0 0 0 0 1

9 - 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0

12 - 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Jumlah 28 87 5 0 3 1 8 0 132

Dari Tabel 4.2 dapat dicari persentase arah angin masing-masing data dengan cara sebagai berikut:

Dilihat pada data angin dengan range kecepatan 3 - 5 knot dengan arah angin Timur Laut (terletak pada 0o/360o) yang mempunyai 61 buah data, sehingga jika dihitung persentasenya menjadi:

Demikian seterusnya untuk masing – masing arah, kemudian disajikan dalam bentuk Tabel Persentase (Tabel 4.3) data kecepatan arah angin sebagai berikut:

(51)

38 Tabel 4.3 Persentase data kecepatan dan arah angin periode 2002 - 2012

Kecepatan (Knot)

Arah Angin

Jumlah (%)

U TL T TG S BD B BL

0 - 2 9.09 19.70 0.00 0.00 0.00 0.00 0.76 0.00 29.55 3 - 5 12.12 46.21 3.03 0.00 2.27 0.76 5.30 0.00 69.70 6 - 8 0.00 0.00 0.76 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.76 9 - 11 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 12 - 14 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Jumlah 21.21 65.91 3.79 0.00 2.27 0.76 6.06 0.00 100.00

Dari Tabel 4.3 dapat dibuat Gambar Mawar Angin (Wind Rose) untuk menggambarkan persentase data arah angin dominan, seperti Gambar 4.1 berikut:

(52)

39 Dari analisa angin dengan Wind Rose diatas dapat disimpulkan bahwa angin dominan terjadi pada arah Timur Laut dengan persentase 65,91%. Untuk perencanaan ini arah angin yang dipakai untuk perhitungan adalah:

Arah Timur Laut, dimana kecepatan dominan terjadi pada interval 3-5 knot, dengan persentase sebesar 46,21%.

4.1.2 Perhitungan Gelombang Berdasarkan Panjang Fecth

Selain berdasarkan data gelombang H dan T dapat juga dicari dengan perhitungan data angin dengan penentuan panjang fetch nya.

Didalam tinjauan pembangkitan gelombang dilaut, fetch dibatasi oleh bentuk daratan yang mengelilingi laut. Didaerah pembentukan gelombang, gelombang tidak hanya dibangkitkan dalam arah yang sama dengan gelombang angin tetapi juga dalam berbagai sudut terhadap arah angin.

Besarnya fetchdapat dicari dengan menggunakan persamaan:

Dimana:

Feff = fetch rerata efektif

Xi = panjang segmen fetch yang di ukur dari titik observasi gelombang ke

ujung akhir fetch

(53)

α

= deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan pertambahan 60 sampai sudut sebesar 420 pada kedua sisi dari arah angin

Pada perhitungan disini menggunakan peta dengan skala 1:100.000. Sesuai dengan arah dominan angin dan gelombang, maka untuk perhitungan fetch

menggunakan arah timur laut. Penggambaran panjang fetch untuk arah timur laut dapat dilihat pada Gambar 4.2 berikut ini:

Gambar 4.2 Panjang fetch arah timur laut

(54)

41 Tabel 4.4 Perhitungan fetch arah timur laut

No. α (….°) cos α Jarak Pada Peta

(m)

Jarak Sebenarnya

(km) Xi Xi cos α

1 42 0.7431 337,167.60 337.17 250.55

2 36 0.8090 348,632.67 348.63 282.04

3 30 0.8660 311,037.33 311.04 269.36

4 24 0.9135 356,107.49 356.11 325.30

5 18 0.9511 324,309.27 324.31 308.45

6 12 0.9781 249,185.40 249.19 243.73

7 6 0.9945 254,921.62 254.92 253.52

8 0 1 228,422.69 228.42 228.42

9 6 0.9945 229,998.90 230.00 228.73

10 12 0.9781 219,664.65 219.66 214.85

11 18 0.9511 206,541.08 206.54 196.44

12 24 0.9135 187,590.12 187.59 171.36

13 30 0.8660 208,022.32 208.02 180.15

14 36 0.8090 195,814.06 195.81 158.41

15 42 0.7431 221,029.85 221.03 164.25

Jumlah 13.5106 3,475.58

Sehingga:

(55)

42 4.2 Menentukan Tinggi Gelombang berdasarkan Peramalan Gelombang di

Laut Dalam

Untuk memperoleh data gelombang diperlukan data angin. Data angin tersebut didapatkan dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Stasiun Meteorologi Maritim Belawan, yaitu dari tahun 2002 - 2012. Dalam perencanaan tinggi gelombang ada beberapa metode untuk menghitung tinggi gelombang antara lain:

4.2.1 Jonswap Parameters

Metode Jonswap untuk mencari perhitungan gelombang menggunakan dimensi sebagai berikut:

a. Tinggi gelombang

H*mo = 0,0016 (F*)1/2 …………. Cara Pertama (4.3) H*mo = 0,243` …………. Cara Kedua (4.4)

b. Periode gelombang

T*p = 0,286 (F*)1/3 …………. Cara Pertama (4.5) T*p = 8,13 …………. Cara Kedua (4.6)

(56)

43 dimana :

Hmo : tinggi gelombang hasil peramalan (m)

T : periode gelombang (dtk) Feff : panjang fetch efektif (km)

UA : kecepatan angin terkoreksi (m/dtk)

g : percepatan gravitasi (9,81 m/dtk) t : waktu (jam)

4.2.2 Finite Water Depth

Adapun langkah – langkah untuk mencari tinggi dan arah gelombang dominan dengan menggunakan metode fetch limited adalah sebagai berikut:

1. Penggolongan berdasarkan jumlah tinggi dan arah gelombang tiap tahun. Dalam perhitungan disini diambil data angin tertinggi tiap bulan selama 11 (sebelas) tahun seperti dilihat dalam Tabel 4.5 dan 4.6

Adapun perhitungan tinggi gelombang menggunakan rumus:

H = 1,616 x 10-2 . UA . Feff (4.9)

UA = 0,71 x UW1,23 (4.10)

UW = RL x UL (4.11)

UL = kec, tertinggi (knot) x 0,514 = ……. (m/dt) (4.12) (4.7)

(57)

44 2. RL diperoleh dari Grafik Hubungan Antar Kecepatan Angin Didarat dan

Dilaut (pada Gambar 4.4);

3. Dari Tabel 4.6 dapat dicari persentase masing – masing arah dan tinggi gelombang seperti dilihat dalam Tabel 4.7;

4. Gambar Wave Rose (mawar gelombang) untuk masing – masing arah dan tinggi sesuai dengan persentase yang telah dicari, dapat dilihat pada Gambar 4.3;

5. Untuk perencanaan, diambil arah gelombang yang dominan dengan persentase terbesar.

a. Jonswap Parameters Cara Pertama:

1). Tinggi Gelombang

H*mo = 0,0016 (F*)1/2

2). Periode gelombang

(58)

45 Tabel 4.5 Perhitungan tinggi gelombang dan periode gelombang tahun 2002 berdasarkan fetch (Jonswap Parameters Cara Pertama)

No. Bulan Arah

Angin

Kec. Angin (knot)

Kec. (UL)

(m/dt) RL

UW (m/dt) UA (m/dt) Fetch Eff (km) F* (km) Tinggi Gel. (m) Periode Gel. (detik)

1 Januari TL 4.2 2.1588 1.77047 3.8221 3.6939 257.25 184.946 0.303 6.136

2 Pebruari TL 4.2 2.1588 1.77047 3.8221 3.6939 257.25 184.946 0.303 6.136

3 Maret TL 4.4 2.2616 1.75772 3.9753 3.8768 257.25 167.906 0.318 6.235

4 April U 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 257.25 176.064 0.310 6.186

5 Mei TL 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 257.25 176.064 0.310 6.186

6 Juni TL 4.8 2.4672 1.73456 4.2795 4.2450 257.25 140.048 0.348 6.427

7 Juli TL 4.6 2.3644 1.74665 4.1298 4.0630 257.25 152.871 0.333 6.334

8 Agustus TL 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 257.25 176.064 0.310 6.186

9 September TL 4.7 2.4158 1.74019 4.2040 4.1530 257.25 146.321 0.340 6.380

10 Oktober TL 3.9 2.0046 1.79274 3.5937 3.4244 257.25 215.211 0.281 5.983

11 Nopember TL 4.0 2.0560 1.78461 3.6692 3.5130 257.25 204.490 0.288 6.034

(59)

Demikian seterusnya untuk tahun 2003 – 2012 (lihat lampiran), dari data dan tinggi gelombang diatas dapat dicari komulatif jumlah arah gelombang berdasarkan penggolongan tinggi gelombang dan dihitung jumlah data untuk masing – masing range, disajikan dalam Tabel berikut:

Tabel 4.6 Jumlah kejadian gelombang berdasarkan arah angin tahun 2002-2012

(Jonswap Parameters Cara Pertama)

Tinggi Gel. (meter)

Arah Angin

Jumlah Kejadian

U TL T TG S BD B BL

0.00 - 0.20 10 23 0 0 0 0 0 0 33

0.20 - 0.40 18 62 3 0 3 0 7 0 93

0.40 - 0.60 0 2 2 0 0 1 1 0 6

0.60 - 0.80 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0.80 - 1.00 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Jumlah 28 87 5 0 3 1 8 0 132

Dari Tabel jumlah data diatas dapat kita cari persentase gelombang dominan dengan cara sebagai berikut:

Pada data gelombang tinggi 0,20 – 0,40 meter dan mempunyai arah angin Timur Laut terdapat 62 buah data, sehingga jika dihitung berdasarkan jumlah data persentasenya sebesar: 46,97 %.

(60)

47 Demikian seterusnya untuk masing – masing arah,sehigga dapat dibuat tabel persentase arah angin dan tinggi gelombang sebagai berikut:

Tabel 4.7 Persentase kejadian gelombang tahun 2002-2012

(Jonswap Parameters Cara Pertama)

Tinggi Gel. (meter)

Arah Angin

Jumlah (%)

U TL T TG S BD B BL

0.00 - 0.20 7.58 17.42 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 25.00 0.20 - 0.40 13.64 46.97 2.27 0.00 2.27 0.00 5.30 0.00 70.45 0.40 - 0.60 0.00 1.52 1.52 0.00 0.00 0.76 0.76 0.00 4.55 0.60 - 0.80 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.80 - 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Jumlah 21.21 65.91 3.79 0.00 2.27 0.76 6.06 0.00 100.00

Dari Tabel diatas dapat dibuat gambaran Wave Rose untuk menggambarkan persentase data arah gelombang dominan, dengan cara yang sama seperti pada penggambaran Wind Rose, Wave Rose dapat digambarkan sebagai berikut:

(61)

48 Gambar 4.3 Wave rose daerah pantai cermin periode tahun 2002 – 2012

(Jonswap Parameters Cara Pertama)

Dari analisa gelombang dengan Wave Rose diatas dapat disimpulkan bahwa prevailing wind terjadi pada arah timur laut dengan persentase 65,91% sedangkan tinggi gelombang yang paling dominan terjadi pada interval 0,20 – 0,40 meter dengan persentase 46,97% untuk perencanaan ini arah gelombang yang dipakai untuk perhitungan adalah:

Arah timur laut tinggi gelombang 0,40 meter yang terjadi pada interval 0,20 – 0,40 meter, dengan persentase sebesar 46,97%.

(62)

49 Adapun perhitungan tinggi (H) dan periode gelombang (T) berdasarkan

fetch dapat dicari dengan langkah – langkah sebagai berikut:

1. Berdasarkan kecepatan maksimum yang terjadi tiap bulan dalam 1 tahunnya (dalam perhitungan kali ini, digunakan data angin tahun 2002 pada Tabel 4.5) dicari dari nilai RL dengan mengggunakan grafik hubungan antara kecepatan angin laut dan di darat, Misal pada bulan Januari 2002 untuk arah Timur Laut, kecepatan angin = 4.2 knot, maka UL = 4,2 knot x 0,514 = 2,1588 m/det, Berdasarkan grafik hubungan antara kecepatan angin laut (UW) dan di darat (UL) sebagai berikut:

Gambar 4.4 Grafik Hubungan antara kecepatan angin laut (UW) dan di darat (UL) Cara Pertama

(63)

50 2. Hitung UW dengan rumus

UW = UL x RL

= 2,1588 x 1,77047 = 3,8221 m/det

3. Hitung UA dengan rumus : UA = 0,71 x 3,82211,23

= 3,6939 m/det

4. Berdasarkan nilai UA dan besarnya fetch, tinggi dan periode gelombang dapat dicari dengan menggunakan rumus Jonswap Parameters Cara Pertama, sebagai berikut:

1). Tinggi Gelombang

H*mo = 0,0016 (F*)1/2

(64)

51 2). Periode gelombang

T*p = 0,286 (F*)1/3

Tp = 6,136 detik

Dari Grafik Perhitungan cara pertama Metode Jonswap didapatkan hasil Tinggi Gelombang (m), dan Periode Gelombang (detik), yaitu:

Tinggi Gelombang : 0,303 m Periode Gelombang : 6,136 detik

b. Jonswap Parameters Cara Kedua: 1). Tinggi Gelombang

H*mo = 0,243

2). Periode gelombang

(65)

52 Tabel 4.8 Perhitungan tinggi gelombang dan periode gelombang tahun 2002 berdasarkan fetch (Jonswap Parameters Cara Kedua)

No. Bulan Arah Angin Kec. Angin (knot)

Kec. (UL)

(m/dt) RL

UW (m/dt)

UA (m/dt)

Tinggi Gel. (m)

Periode Gel. (detik)

1 Januari TL 4.2 2.1588 1.77047 3.8221 3.6939 0.338 6.123

2 Pebruari TL 4.2 2.1588 1.77047 3.8221 3.6939 0.338 6.123

3 Maret TL 4.4 2.2616 1.75772 3.9753 3.8768 0.373 6.426

4 April U 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 0.355 6.275

5 Mei TL 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 0.355 6.275

6 Juni TL 4.8 2.4672 1.73456 4.2795 4.2450 0.447 7.036

7 Juli TL 4.6 2.3644 1.74665 4.1298 4.0630 0.409 6.734

8 Agustus TL 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 0.355 6.275

9 September TL 4.7 2.4158 1.74019 4.2040 4.1530 0.428 6.883

10 Oktober TL 3.9 2.0046 1.79274 3.5937 3.4244 0.291 5.676

11 Nopember TL 4.0 2.0560 1.78461 3.6692 3.5130 0.306 5.823

(66)

Tabel 4.9 Jumlah kejadian gelombang berdasarkan arah angin tahun 2002-2012

(Jonswap Parameters Cara Kedua)

Tinggi Gel. (meter)

Arah Angin

Jumlah Kejadian

U TL T TG S BD B BL

0.00 - 0.20 18 37 0 0 0 0 1 0 56

0.20 - 0.40 9 38 2 0 2 0 5 0 56

0.40 - 0.60 1 10 1 0 1 0 1 0 14

0.60 - 0.80 0 2 2 0 0 1 1 0 6

0.80 - 1.00 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Jumlah 28 87 5 0 3 1 8 0 132

Dari Tabel jumlah data diatas dapat kita cari persentase gelombang dominan dengan cara sebagai berikut:

Pada data gelombang tinggi 0,20 – 0,40 meter dan mempunyai arah angin Timur Laut terdapat 38 buah data, sehingga jika dihitung berdasarkan jumlah data persentasenya sebesar: 28,79 %.

Demikian seterusnya untuk masing – masing arah,sehigga dapat dibuat tabel persentase arah angin dan tinggi gelombang sebagai berikut:

(67)

54 Tabel 4.10 Persentase kejadian gelombang tahun 2002-2012

(Jonswap Parameters Cara Kedua)

Tinggi Gel. (meter)

Arah Angin

Jumlah (%)

U TL T TG S BD B BL

0.00 - 0.20 13.64 28.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.76 0.00 42.42 0.20 - 0.40 6.82 28.79 1.52 0.00 1.52 0.00 3.79 0.00 42.42 0.40 - 0.60 0.76 7.58 0.76 0.00 0.76 0.00 0.76 0.00 10.61 0.60 - 0.80 0.00 1.52 1.52 0.00 0.00 0.76 0.76 0.00 4.55 0.80 - 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Jumlah 21.21 65.91 3.79 0.00 2.27 0.76 6.06 0.00 100.00

Dari Tabel 4.10 dapat dibuat gambaran Wave Rose (Gambar 4.5) untuk menggambarkan persentase data arah gelombang dominan, dengan cara yang sama seperti pada penggambaran Wind Rose, Wave Rose dapat digambarkan sebagai berikut:

(68)

Gambar 4.5 Wave rose daerah pantai cermin periode tahun 2002 – 2012

(Jonswap Parameters Cara Kedua)

Dari analisa gelombang dengan Wave Rose diatas dapat disimpulkan bahwa prevailing wind terjadi pada arah timur laut dengan persentase 65,91% sedangkan tinggi gelombang yang paling dominan terjadi pada interval 0,20 – 0,40 meter dengan persentase 28,79% untuk perencanaan ini arah gelombang yang dipakai untuk perhitungan adalah:

Arah timur laut tinggi gelombang 0,40 meter yang terjadi pada interval 0,20 – 0,40 meter, dengan persentase sebesar 28,79%.

(69)

56 Adapun perhitungan tinggi (H) dan periode gelombang (T) berdasarkan

fetch dapat dicari dengan langkah – langkah sebagai berikut:

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara kecepatan angin laut (UW) dan di darat (UL) Cara Kedua

(70)

57 2. Hitung UW dengan rumus

UW = UL x RL

= 2,1588 x 1,77047 = 3,8221 m/det

3. Hitung UA dengan rumus : UA = 0,71 x 3,82211,23

= 3,6939 m/det

4. Berdasarkan nilai UA dan besarnya fetch, tinggi dan periode gelombang dapat dicari dengan menggunakan rumus Jonswap Parameters Cara Kedua sebagai berikut:

1). Tinggi Gelombang

H*mo = 0,243

(71)

58 2). Periode gelombang

T*p = 8,13

Tp = 6,123 detik

Dari Grafik Perhitungan cara kedua Metode Jonswap didapatkan hasil Tinggi Gelombang (m), dan Periode Gelombang (detik), yaitu:

Tinggi Gelombang : 0,338 m Periode Gelombang : 6,123 detik

c. Finite Water Depth Cara Ketiga:

(72)

59 2). Periode gelombang

(73)

60 Tabel 4.11 Perhitungan tinggi gelombang dan periode gelombang tahun 2002 berdasarkan fetch (Finite Water Depth Cara Ketiga)

No. Bulan Arah

Angin Kec. Angin (knot) Kec. (UL) (m/dt)

RL UW

(m/dt) UA (m/dt) Fetch Eff (km) F* (km) H* (m) Tinggi Gel. H (m) T* (detik) Periode Gel. T (detik)

1 Januari TL 4.2 2.1588 1.77047 3.8221 3.6939 257.25 184.946 0.021 0.292 1.882 7.086

2 Pebruari TL 4.2 2.1588 1.77047 3.8221 3.6939 257.25 184.946 0.021 0.292 1.882 7.086

3 Maret TL 4.4 2.2616 1.75772 3.9753 3.8768 257.25 167.906 0.020 0.306 1.833 7.245

4 April U 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 257.25 176.064 0.020 0.299 1.857 7.167

5 Mei TL 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 257.25 176.064 0.020 0.299 1.857 7.167

6 Juni TL 4.8 2.4672 1.73456 4.2795 4.2450 257.25 140.048 0.018 0.336 1.746 7.554

7 Juli TL 4.6 2.3644 1.74665 4.1298 4.0630 257.25 152.871 0.019 0.321 1.788 7.403

8 Agustus TL 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 257.25 176.064 0.020 0.299 1.857 7.167

9 September TL 4.7 2.4158 1.74019 4.2040 4.1530 257.25 146.321 0.019 0.328 1.767 7.478

10 Oktober TL 3.9 2.0046 1.79274 3.5937 3.4244 257.25 215.211 0.023 0.270 1.960 6.843

11 Nopember TL 4.0 2.0560 1.78461 3.6692 3.5130 257.25 204.490 0.022 0.277 1.934 6.924

(74)

Tabel 4.12 Jumlah kejadian gelombang berdasarkan arah angin tahun 2002-2012

(Finite Water Depth Cara Ketiga)

Tinggi Gel. (meter)

Arah Angin

Jumlah Kejadian

U TL T TG S BD B BL

0.00 - 0.20 12 26 0 0 0 0 1 0 39

0.20 - 0.40 16 60 4 0 3 1 6 0 90

0.40 - 0.60 0 1 1 0 0 0 1 0 3

0.60 - 0.80 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0.80 - 1.00 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Jumlah 28 87 5 0 3 1 8 0 132

Dari Tabel jumlah data diatas dapat kita cari persentase gelombang dominan dengan cara sebagai berikut:

Pada data gelombang tinggi 0,20 – 0,40 meter dan mempunyai arah angin Timur Laut terdapat 60 buah data, sehingga jika dihitung berdasarkan jumlah data persentasenya sebesar: 45,45 %.

(75)

62 Demikian seterusnya untuk masing – masing arah,sehigga dapat dibuat tabel persentase arah angin dan tinggi gelombang sebagai berikut:

Tabel 4.13 Persentase kejadian gelombang tahun 2002-2012

(Finite Water Depth Cara Ketiga)

Tinggi Gel. (meter)

Arah Angin

Jumlah (%)

U TL T TG S BD B BL

0.00 - 0.20 9.09 19.70 0.00 0.00 0.00 0.00 0.76 0.00 29.55 0.20 - 0.40 12.12 45.45 3.03 0.00 2.27 0.76 4.55 0.00 68.18 0.40 - 0.60 0.00 0.76 0.76 0.00 0.00 0.00 0.76 0.00 2.27 0.60 - 0.80 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.80 - 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Jumlah 21.21 65.91 3.79 0.00 2.27 0.76 6.06 0.00 100.00

(76)

63 Gambar 4.7 Wave rose daerah pantai cermin periode tahun 2002 – 2012

(Finite Water Depth Cara Ketiga)

Dari analisa gelombang dengan Wave Rose diatas dapat disimpulkan bahwa prevailing wind terjadi pada arah timur laut dengan persentase 65,91% sedangkan tinggi gelombang yang paling dominan terjadi pada interval 0,20 – 0,40 meter dengan persentase 45,45% untuk perencanaan ini arah gelombang yang dipakai untuk perhitungan adalah:

Arah timur laut tinggi gelombang 0,40 meter yang terjadi pada interval 0,20 – 0,40 meter, dengan persentase sebesar 45,45%.

(77)

64 Adapun perhitungan tinggi (H) dan periode gelombang (T) berdasarkan

fetch dapat dicari dengan langkah – langkah sebagai berikut:

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara kecepatan angin Laut (UW) dan di darat (UL) Cara Ketiga

(78)

65 2. Hitung UW dengan rumus

UW = UL x RL

= 2,1588 x 1,77047 = 3,8221 m/det

3. Hitung UA dengan rumus : UA = 0,71 x 3,82211,23

= 3,6939 m/det

4. Berdasarkan nilai UA dan besarnya fetch, tinggi dan periode gelombang dapat dicari dengan menggunakan rumus Finite Water Depth Cara Ketiga, sebagai berikut:

1). Tinggi Gelombang

(79)

66 2). Periode gelombang

Tp = 7,086 detik

Dari Grafik Perhitungan cara pertama Metode Jonswap didapatkan hasil Tinggi Gelombang (m), dan Periode Gelombang (detik), yaitu:

Tinggi Gelombang : 0,292 m Periode Gelombang : 7,086 detik

(80)

67 4.3 Pengukuran Dilapangan

Berdasarkan hasil pengukuran di lokasi Pantai Cermin pada tanggal 06 September 2014, diperoleh hasil pengukuran parameter gelombang dengan mengambil 10 (sepuluh) kali sampel pengukuran, yaitu sebagai berikut:

4.3.1 Tinggi Gelombang

Dari 10 (sepuluh) kali sampel pengukuran tinggi gelombang yang dapat di lihat pada Tabel 4.14 diperoleh tinggi gelombang tertinggi sebesar 0,55 meter, tinggi gelombang terendah sebesar 0,25 meter, dan tinggi gelombang rata-rata sebesar 0,415 meter.

4.14 Tabel tinggi gelombang

NO. DIPUNCAK

(meter)

DILEMBAH (meter)

TINGGI GELOMBANG (meter)

1 1.5 1.2 0.30

2 1.6 1.15 0.45

3 1.6 1.3 0.30

4 1.7 1.15 0.55

5 1.7 1.15 0.55

6 1.6 1.2 0.40

7 1.5 1.2 0.30

8 1.7 1.2 0.50

9 1.75 1.2 0.55

10 1.55 1.3 0.25

(81)

68 4.3.2 Periode Gelombang

Menghitung waktu 10 puncak, START pada puncak ke-1, STOP pada puncak ke-11. Dari 10 (sepuluh) kali sampel pengukuran periode gelombang seperti yang terlihat pada Tabel 4.15, diperoleh periode gelombang tertinggi sebesar 2,8 detik, periode gelombang terendah sebesar 2,0 detik, dan periode gelombang rata-rata sebesar 2,5 detik.

4.15 Tabel periode gelombang

NO. Waktu (t) Periode (T)

1 27" 2,7”

2 27,94" 2,8”

3 28,26" 2,8”

4 24,21" 2,4”

5 20,09" 2,0”

6 27,31" 2,7”

7 26,46" 2,6”

8 22,32" 2,2”

9 25,29" 2,5”

10 26,05" 2,6”

Periode Gelombang Rata-Rata 2,5”

4.3.3 Perbandingan Perhitungan Rumus dengan Pengukuran di Lapangan Untuk pengukuran tinggi gelombang, metode yang paling mendekati hasil perhitungannya dengan pengukuran di lapangan adalah dengan menggunakan Metode Jonswap Parameters Cara Kedua karena memperoleh tinggi

(82)

69 gelombang dengan rentang 0,20 - 0,40 meter dimana nilai ini lebih sesuai dengan pengamatan di lapangan.

Untuk pengukuran periode gelombang, metode yang paling mendekati hasil perhitungannya dengan pengukuran di lapangan adalah juga dengan menggunakan Metode Jonswap Parameters Cara Kedua.

Berdasarkan Metode Jonswap Parameters Cara Kedua tinggi gelombang maksimum sebesar 0,727 meter terjadi pada bulan September tahun 2007 dan sebesar 0,657 meter terjadi pada bulan Januari 2008 serta sebesar 0,679 meter pada bulan Pebruari tahun 2008.

Untuk Periode maksimum berdasarkan Metode Jonswap Parameters

Cara Kedua adalah sebesar 8,976 detik terjadi pada bulan September tahun 2007 dan sebesar 8,529 detik terjadi pada bulan Januari 2008 serta sebesar 8,672 detik pada bulan Pebruari tahun 2008.

(83)

70 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian dan perhitungan yang dilakukan maka kesimpulan yang didapat adalah:

1. Parameter yang terjadi di Pantai Cermin, yaitu:

a. Arah angin dominan terjadi pada arah Timur Laut.

b. Tinggi gelombang Wave Rose paling dominan terjadi pada interval 0,20 – 0,40 meter, sehingga dipergunakan tinggi gelombang rata-rata sebesar 0,30 meter.

c. Rata-rata Periode Gelombang yang diperoleh dari ketiga perhitungan rumus diperoleh periode gelombang sebesar 5,793 detik.

2. Total persentasi angin Wind Rose dari arah timur laut yaitu sebesar 65,91%, dimana kecepatan angin dominan terjadi pada interval 3-5 knot, dengan persentase sebesar 46,21%.

3. Perhitungan Fetch arah Timur Laut adalah sebesar 257,25 km.

4. Untuk pengukuran tinggi gelombang dan periode gelombang, metode yang paling mendekati hasil perhitungannya dengan pengukuran di lapangan adalah dengan menggunakan Metode Jonswap Parameters Cara Kedua.

(84)

71 5. Dari hasil parameter yang diperoleh diharapkan perhitungan yang lebih mendekati untuk mahasiswa-mahasiswa berikutnya dengan data yang lebih mendekati.

5.2 Saran

1. Hendaknya terdapat stasiun Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) di daerah sekitar Pantai Cermin, sehingga data perhitungan dapat lebih detail dan mendekati.

(1)

1 Januari B 3.8 1.9532 1.80057 3.5169 3.3345 257.25 226.965 0.263 6.760 2 Pebruari TL 3.4 1.7476 1.83022 3.1985 2.9672 257.25 286.642 0.234 6.407 3 Maret U 4.9 2.5186 1.72995 4.3571 4.3398 257.25 133.996 0.343 7.631 4 April TL 4.0 2.0560 1.78461 3.6692 3.5130 257.25 204.490 0.277 6.924 5 Mei TL 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 257.25 176.064 0.299 7.167 6 Juni TL 3.7 1.9018 1.81019 3.4426 3.2481 257.25 239.198 0.256 6.679 7 Juli TL 4.2 2.1588 1.77047 3.8221 3.6939 257.25 184.946 0.292 7.086 8 Agustus T 5.6 2.8784 1.69031 4.8654 4.9706 257.25 102.140 0.394 8.123 9 September T 6.1 3.1354 1.66370 5.2164 5.4153 257.25 86.056 0.429 8.449 10 Oktober TL 4.8 2.4672 1.73456 4.2795 4.2450 257.25 140.048 0.336 7.554 11 Nopember TL 5.2 2.6728 1.71220 4.5764 4.6100 257.25 118.747 0.365 7.846 12 Desember B 5.4 2.7756 1.70000 4.7185 4.7867 257.25 110.139 0.379 7.983

(2)

1 Januari B 5.8 2.9812 1.67865 5.0044 5.1459 257.25 95.302 0.408 8.253 2 Pebruari TL 5.9 3.0326 1.67269 5.0726 5.2323 257.25 92.180 0.414 8.317 3 Maret TL 5.4 2.7756 1.70000 4.7185 4.7867 257.25 110.139 0.379 7.983 4 April TL 5.1 2.6214 1.71707 4.5011 4.5169 257.25 123.690 0.357 7.773 5 Mei TL 5.6 2.8784 1.69031 4.8654 4.9706 257.25 102.140 0.394 8.123 6 Juni TL 4.9 2.5186 1.72846 4.3533 4.3352 257.25 134.280 0.343 7.628 7 Juli T 5.1 2.6214 1.71707 4.5011 4.5169 257.25 123.690 0.357 7.773 8 Agustus T 3.7 1.9018 1.81019 3.4426 3.2481 257.25 239.198 0.256 6.679 9 September TL 4.2 2.1588 1.77047 3.8221 3.6939 257.25 184.946 0.292 7.086 10 Oktober TL 4.0 2.0560 1.78461 3.6692 3.5130 257.25 204.490 0.277 6.924 11 Nopember B 3.4 1.7476 1.83022 3.1985 2.9672 257.25 286.642 0.234 6.407 12 Desember B 3.7 1.9018 1.81019 3.4426 3.2481 257.25 239.198 0.256 6.679

(3)

1 Januari U 3.4 1.7476 1.83022 3.1985 2.9672 257.25 286.642 0.234 6.407 2 Pebruari U 3.1 1.5934 1.85191 2.9508 2.6871 257.25 349.495 0.211 6.121 3 Maret U 3.6 1.8504 1.81851 3.3650 3.1582 257.25 253.006 0.249 6.593 4 April TL 4.0 2.0560 1.78461 3.6692 3.5130 257.25 204.490 0.277 6.924 5 Mei TL 4.0 2.0560 1.78461 3.6692 3.5130 257.25 204.490 0.277 6.924 6 Juni TL 3.7 1.9018 1.81019 3.4426 3.2481 257.25 239.198 0.256 6.679 7 Juli TL 4.1 2.1074 1.77756 3.7460 3.6037 257.25 194.321 0.284 7.006 8 Agustus TL 3.3 1.6962 1.83860 3.1186 2.8763 257.25 305.037 0.226 6.316 9 September TL 3.0 1.5420 1.85878 2.8662 2.5927 257.25 375.419 0.204 6.021 10 Oktober TL 3.3 1.6962 1.83860 3.1186 2.8763 257.25 305.037 0.226 6.316 11 Nopember TL 3.2 1.6448 1.84343 3.0321 2.7784 257.25 326.907 0.219 6.216 12 Desember TL 3.2 1.6448 1.84343 3.0321 2.7784 257.25 326.907 0.219 6.216

(4)

1 Januari TL 3.8 1.9532 1.80057 3.5169 3.3345 257.25 226.965 0.263 6.760 2 Pebruari U 4.1 2.1074 1.77756 3.7460 3.6037 257.25 194.321 0.284 7.006 3 Maret U 4.3 2.2102 1.76424 3.8993 3.7860 257.25 176.064 0.299 7.167 4 April U 3.6 1.8504 1.81851 3.3650 3.1582 257.25 253.006 0.249 6.593 5 Mei TL 3.2 1.6448 1.84343 3.0321 2.7784 257.25 326.907 0.219 6.216 6 Juni TL 3.2 1.6448 1.84343 3.0321 2.7784 257.25 326.907 0.219 6.216 7 Juli TL 3.3 1.6962 1.83860 3.1186 2.8763 257.25 305.037 0.226 6.316 8 Agustus TL 3.2 1.6448 1.84343 3.0321 2.7784 257.25 326.907 0.219 6.216 9 September TL 2.7 1.3878 1.88008 2.6092 2.3097 257.25 473.050 0.181 5.709 10 Oktober U 2.9 1.4906 1.86587 2.7813 2.4985 257.25 404.267 0.196 5.919 11 Nopember U 2.6 1.3364 1.88544 2.5197 2.2127 257.25 515.449 0.174 5.597 12 Desember U 2.4 1.2336 1.90000 2.3438 2.0243 257.25 615.860 0.159 5.372

(5)

1 Januari U 2.2 1.1308 1.91550 2.1660 1.8371 257.25 747.759 0.144 5.137 2 Pebruari U 2.7 1.3878 1.88008 2.6092 2.3097 257.25 473.050 0.181 5.709 3 Maret U 2.6 1.3364 1.88544 2.5197 2.2127 257.25 515.449 0.174 5.597 4 April TL 2.8 1.4392 1.87130 2.6932 2.4015 257.25 437.576 0.189 5.812 5 Mei U 3.0 1.5420 1.85878 2.8662 2.5927 257.25 375.419 0.204 6.021 6 Juni TL 2.8 1.4392 1.87130 2.6932 2.4015 257.25 437.576 0.189 5.812 7 Juli TL 2.9 1.4906 1.86587 2.7813 2.4985 257.25 404.267 0.196 5.919 8 Agustus U 2.9 1.4906 1.86587 2.7813 2.4985 257.25 404.267 0.196 5.919 9 September TL 2.9 1.4906 1.86587 2.7813 2.4985 257.25 404.267 0.196 5.919 10 Oktober TL 2.3 1.1822 1.90770 2.2553 1.9306 257.25 677.065 0.151 5.256 11 Nopember U 1.7 0.8738 1.95191 1.7056 1.3692 257.25 1346.170 0.106 4.485 12 Desember U 1.5 0.7710 1.96661 1.5163 1.1847 257.25 1798.059 0.091 4.193

(6)

1 Januari TL 2.6 1.3364 1.88544 2.5197 2.2127 257.25 515.449 0.174 5.597 2 Pebruari TL 2.7 1.3878 1.88008 2.6092 2.3097 257.25 473.050 0.181 5.709 3 Maret TL 2.7 1.3878 1.88008 2.6092 2.3097 257.25 473.050 0.181 5.709 4 April TL 2.6 1.3364 1.88544 2.5197 2.2127 257.25 515.449 0.174 5.597 5 Mei TL 2.5 1.2850 1.89141 2.4305 2.1167 257.25 563.260 0.166 5.484 6 Juni TL 2.4 1.2336 1.90000 2.3438 2.0243 257.25 615.860 0.159 5.372 7 Juli TL 2.3 1.1822 1.90770 2.2553 1.9306 257.25 677.065 0.151 5.256 8 Agustus TL 2.2 1.1308 1.91550 2.1660 1.8371 257.25 747.759 0.144 5.137 9 September TL 2.0 1.0280 1.93240 1.9865 1.6516 257.25 925.130 0.129 4.891 10 Oktober TL 2.0 1.0280 1.93240 1.9865 1.6516 257.25 925.130 0.129 4.891 11 Nopember TL 2.1 1.0794 1.92490 2.0777 1.7454 257.25 828.384 0.136 5.017 12 Desember TL 2.0 1.0280 1.93240 1.9865 1.6516 257.25 925.130 0.129 4.891

Prediksi Parameter Gelombang Yang Dibangkitkan Oleh Angin Untuk Lokasi Pantai Cermin