Analisa Gelombang dan Angkutan Sedimen Sejajar Pantai di Pantai Cermin

ANALISA GELOMBANG DAN ANGKUTAN SEDIMEN SEJAJAR PANTAI DI PANTAI CERMIN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Menempuh

Ujian Sarjana Teknik Sipil

Disusun Oleh :

11 0404 009

DWI DAMAYANTI

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Salah satu proses yang terjadi di pantai dan sangat perlu diperhatikan adalah angkutan sedimen sejajar pantai (longshore sediment transport). Proses angkutan sedimen sejajar pantai dapat mengakibatkan perubahan garis pantai. Gelombang yang terjadi merupakan salah satu penyebab terjadinya angkutan sedimen sejajar pantai.Angin yang bertiup di atas permukaan laut merupakan pembangkit utama gelombang.Gelombang yang terjadi juga menjadi penentu arah angkutan sedimen.Jumlah sedimen yang di bawa oleh arus juga dipengaruhi oleh karakteristik sedimen itu sendiri. Pantai Cermin merupakan pantai yang akan ditinjau karakteristik gelombangnya serta angkutan sedimen sejajar pantai.

Tujuan yang akan dibahas dalam penelitian ini meliputi karakteristik gelombang yang terjadi di Pantai Cermin sehingga dapat diketahui besarnya nilai angkutan sedimen yang terjadi.

Dalam penelitian ini, tahapan yang dilakukan adalah tinjauan kepustakaan, pengumpulan data sekunder dari pihak yang terkait serta dari pihak yang pernah meneliti sebelumnya, kemudian pengolahan dan analisa data.Analisa data dilakukan dengan rumusan numerik untuk menganalisa jumlah angkutan sedimen sejajar pantai. Sebagai bahan perbandingan dalam menentukan jumlah angkutan sedimen sejajar pantai maka digunakan tiga metode dalam perhitungan yaitu metode Fluks Energi untuk menganalisa jumlah angkutan sedimen di daerah surfzone, metode Dimensional Analysis, dan metode Integral untuk menganalisa jumlah angkutan sedimen di daerah offshore.

Dari hasil analisa data dapat diketahui untuk daerah Pantai Cermin, tinggi gelombang (H) adalah 0,8 m; periode (T) adalah 4,7 detik serta gelombang pecah terjadi pada kedalaman (h_b) 1,102 m dengan tinggi gelombang pecah (H_b) sebesar 0,86 m. Besarnya angkutan sedimen rata-rata dengan menggunakan metode Fluks Energi adalah 3.066.876 m3/tahun, besarnya angkutan sedimen dengan menggunakan metode Dimensional Analysis adalah 410,507 m3/thn sedangkan dengan metode Integral besarnya angkutan sedimen adalah 3,367 x 10-10m3/thn. Dengan jumlah angkutan sedimen tersebut, akan terjadi perubahan garis pantai. Tetapi hal tersebut dapat diantisipasi dengan membangun bangunan pelindung pantai berupa groin.

KATA PENGANTAR

Penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat

dan karunia yang diberikan kepada penulis sehingga penulisan laporan tugas akhir

ini yang berjudul “Analisa Gelombang dan Angkutan Sedimen Sejajar Pantai di

Pantai Cermin” dapat diselesaikan dengan baik.

Tujuan penulisan laporan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi sebagian

persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik tingkat sarjana Strata – 1

(S-1) di Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua

pihak yang telah memberikan sumbangannya baik berupa bimbingan, bantuan dan

dukungan baik material maupun spiritual sehingga tugas akhir ini dapat

diselesaikan, khususnya kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc, selaku dosen pembimbing

yang telah berkenaan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk

membantu, membimbing, dan mengarahkan penulis hingga selesainya

tugas akhir ini.

4. Bapak Ir. Teruna Jaya M.Sc, dan Bapak Ivan Indrawan , ST.MT selaku

Dosen Pembanding / Penguji yang telah memberikan masukkan dan

5. Bapak dan Ibu staf pengajar yang telah membimbing dan mendidik selama

masa studi pada jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara.

6. Abang dan kakak pegawai Jurusan.

7. Orang tua tersayang, Ibunda Sri Hariani dan Ayahanda Rusdi yang telah

sabar mendidik, membimbing, membesarkan, dan selalu senantiasa

memberikan dukungan dan doa kepada penulis.

8. Buat kakak tersayang Eka Syahfitri, Spd dan adik tersayang Rembang

Syahputra yang telah memberikan dukungan dan doa dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Teman-teman seperjuangan Sipil’11 Tere, Nurul, Elvan, Shinta Taufik,

Reza, Mima,Weni, Siti, Sylda, dan yang lainnya yang tidak dapat

disebutkan satu persatu, terima kasih kepada semuanya yang telah banyak

membantu selama ini.

10. Untuk Devi,Wiwin,Putri yang telah memberi semangat dalam

penyelesaian tugas akhir ini dan telah menjadi keluarga kecil selama masa

perkuliahan.

Semoga Allah SWT membalas dan melimpahkan rahmat dan karunia-Nya

kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan penulis ucapkan

terima kasih.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kelemahan dalam

penulisan tugas akhir ini , untuk itu penulis sangat mengharapkan sumbangan

Sebagai penutup, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat

bermanfaat bagi kita semua.

Medan, September 2015

Penulis

11 0404 009 Dwi Damayanti

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR NOTASI ... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Pembatasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan Penelitian ... 4

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

1.6 Metodologi Penelitian ... 4

1.7 Sistematika Penulisan ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pantai ... 8

2.2 Gelombang ... 10

2.2.1 Pergerakan Gelombang ... 13

2.2.2 Pembangkitan Gelombang oleh Angin ... 14

2.2.2.1 Distribusi Kecepatan Angin ... 16

2.2.2.2 Data Angin ... 17

2.2.2.3 Konversi Kecepatan Angin ... 18

2.3 Fetch ... 22

2.4 Sedimen Pantai ... 24

2.4.1 Karakteristik Sedimen Daerah Pantai ... 26

2.5 Angkutan Sedimen Sepanjang Pantai ... 28

2.5.1 Metode Fluks Energi ... 29

2.5.2 Metode Dimensional Analysis ... 31

2.5.3 Metode Integral ... 32

2.5.3.1 Metode Longuet Higgins... 33

2.6 Bangunan Pelindung Pantai ... 35

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Persiapan Penelitian ... 39

3.3 Metode Pengumpulan Data ... 40

3.3.1 Data Sekunder ... 40

3.4 Analisa Data ... 41

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Data Angin ... 45

4.2 Panjang Fetch Efektif ... 47

4.3 Analisa Gelombang ... 51

4.4 Analisa Sedimen... 56

4.5 Analisa Angkutan Sedimen ... 58

4.5.1 Metode Fluks Energi ... 58

4.5.2 Metode Dimensional Analysis ... 62

4.5.3 Metode Integral ... 64

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 77

5.2 Saran ... 80

DAFTAR PUSTAKA ... 81

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Definisi pantai berkaitan dengan karakteristik ... 9

gelombang disekitarnya Gambar 2.2 Sketsa definisi gelombang ... 11

Gambar 2.3 Pergerakan partikel zat cair pada gelombang ... 12

Gambar 2.4 Mawar Angin ... 18

Gambar 2.5 Grafik hubungan antara kecepatan angin di laut ... 19

dan di darat Gambar 2.6 Fetch ... 23

Gambar 2.7 Grafik peramalan gelombang ... 24

Gambar 2.8 Transpor sedimen sepanjang pantai... 28

Gambar 3.1 Peta lokasi penelitian ... 40

Gambar 3.2 Diagram alir metode penelitian ... 43

Gambar 4.1 Wind rose daerah pantai Cermin tahun 2014 ... 47

Gambar 4.2 Peta fetch pantai Mutiara ... 50

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara kecepatan angin di darat ... 51

di darat 3,2 m/det

Gambar 4.4 Grafik peramalan gelombang ... 53

Gambar 4.5 Grafik persamaan Z yang diplotkan dari nilai ... 74

yb hingga y0

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Data angin rata-rata bulanan tahun 2014 dalam m/s ... 44

Tabel 4.1 Data angin rata-rata bulanan tahun 2014 dalam knot ... 45

Tabel 4.2 Penggolongan data kecepatan dan arah angin 2014 ... 46

Tabel 4.3 Persentase data kecepatan dan arah angin periode 2014 ... 46

Tabel 4.4 Perhitungan panjang fetch efektif ... 48

Tabel 4.5 Perhitungan bangkitan gelombang akibat kecepatan ... 54

angin rata-rata bulanan tahun 2014 Tabel 4.6 Hasil uji analisa saringan sampel 1 ... 56

Tabel 4.7 Hasil uji analisa saringan sampel 2 ... 56

Tabel 4.8 Hasil uji analisa saringan sampel 3 ... 57

Tabel 4.9 Hasil uji analisa saringan sampel 4 ... 57

Tabel 4.10 Hasil uji analisa saringan sampel 5 ... 57

Tabel 4.11 Hasil uji analisa saringan sampel 6 ... 57

Tabel 4.12 Angkutan sedimen dengan nilai sudut datag ... 63

gelombang berbeda-beda Tabel 4.13 Hasil perhitungan Ux ... 67

Tabel 4.14 Hasil perhitungan nilai Z ... 70

DAFTAR NOTASI C = kecepatan rambat gelombang

�� = cepat rambat gelombang pecah �̅ = konsentrasi sedimen rata-rata

�̅� = konsentrasi rata-rata didaerah surfzone �� = faktor gesekan dasar laut

D = lama hembus angin

�50 = ukuran partikel rata-rata

dy = interval koordinat y

e = angka pori

F = fetch

���� = fetch rerata efektif g = percepatan grafitasi

H = tinggi gelombang

Hb = tinggi gelombang pecah

Hmax = tinggi gelombang maksimum

Hm0 = tinggi gelombang hasil peramalan

h = kedalaman laut (jarak antara muka air rerata dan dasar laut)

ℎ� = kedalaman air pada saat gelombang pecah �′ _{= parameter tak berdimensi}

K = konstanta

�� = konstanta berdimensi L = panjang gelombang

m = kemiringan dasar pantai

��� = komponen fluks energi gelombang sepanjang pantai saat pecah Qls = angkutan sedimen sejajar pantai

�0 = jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai

RL = faktor korelasi akibat perbedaan ketinggian

T = periode gelombang

U = kecepatan angin

UA = faktor tergangan angin

UL = kecepatan angin di darat

UW = kecepatan angin di laut

Ux = kecepatan arus

y = jarak dari garis pantai

yo = jarak dari garis pantai menuju daerah offshore terminus

� = deviasi pada kedua sisi dari arah angin �� = konstanta proporsional

�0 = sudut awal gelombang datang

�� = sudut datang gelombang pecah

η = fluktuasi muka air

p_� = porositas

ρ = massa jenis air �� = massa jenis sedimen �� = massa dari campuran �� = indeks gelombang pecah

ABSTRAK

Salah satu proses yang terjadi di pantai dan sangat perlu diperhatikan adalah angkutan sedimen sejajar pantai (longshore sediment transport). Proses angkutan sedimen sejajar pantai dapat mengakibatkan perubahan garis pantai. Gelombang yang terjadi merupakan salah satu penyebab terjadinya angkutan sedimen sejajar pantai.Angin yang bertiup di atas permukaan laut merupakan pembangkit utama gelombang.Gelombang yang terjadi juga menjadi penentu arah angkutan sedimen.Jumlah sedimen yang di bawa oleh arus juga dipengaruhi oleh karakteristik sedimen itu sendiri. Pantai Cermin merupakan pantai yang akan ditinjau karakteristik gelombangnya serta angkutan sedimen sejajar pantai.

Tujuan yang akan dibahas dalam penelitian ini meliputi karakteristik gelombang yang terjadi di Pantai Cermin sehingga dapat diketahui besarnya nilai angkutan sedimen yang terjadi.

Dalam penelitian ini, tahapan yang dilakukan adalah tinjauan kepustakaan, pengumpulan data sekunder dari pihak yang terkait serta dari pihak yang pernah meneliti sebelumnya, kemudian pengolahan dan analisa data.Analisa data dilakukan dengan rumusan numerik untuk menganalisa jumlah angkutan sedimen sejajar pantai. Sebagai bahan perbandingan dalam menentukan jumlah angkutan sedimen sejajar pantai maka digunakan tiga metode dalam perhitungan yaitu metode Fluks Energi untuk menganalisa jumlah angkutan sedimen di daerah surfzone, metode Dimensional Analysis, dan metode Integral untuk menganalisa jumlah angkutan sedimen di daerah offshore.

Dari hasil analisa data dapat diketahui untuk daerah Pantai Cermin, tinggi gelombang (H) adalah 0,8 m; periode (T) adalah 4,7 detik serta gelombang pecah terjadi pada kedalaman (h_b) 1,102 m dengan tinggi gelombang pecah (H_b) sebesar 0,86 m. Besarnya angkutan sedimen rata-rata dengan menggunakan metode Fluks Energi adalah 3.066.876 m3/tahun, besarnya angkutan sedimen dengan menggunakan metode Dimensional Analysis adalah 410,507 m3/thn sedangkan dengan metode Integral besarnya angkutan sedimen adalah 3,367 x 10-10m3/thn. Dengan jumlah angkutan sedimen tersebut, akan terjadi perubahan garis pantai. Tetapi hal tersebut dapat diantisipasi dengan membangun bangunan pelindung pantai berupa groin.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan Negara kepulauan yang banyak memiliki wilayah

pantai sepanjang kurang lebih 81.000 km (Murdianto, 2004 dalam Wibowo

2012).Daerah pantai dapat dimanfaatkan untuk berbagai kegiatan manusia

misalnya pemukiman penduduk, pelabuhan, industri, pertambakan maupun

pariwisata.

Salah satu proses yang terjadi dipantai dan sangat perlu diperhatikan

adalah transpor sedimen sejajar pantai (longshore sediment transport). Proses

transpor sedimen sejajar pantai (longshore sediment transport) dapat

mengakibatkan perubahan garis pantai seperti erosi yang berdampak pada

mundurnya garis pantai (abrasi), atau menyebabkan pendangkalan yang berakibat

pada majunya garis pantai (akresi) yang akhirnya mengurangi fungsi pantai atau

bangunan pantai.

Pantai mempunyai keseimbangan dinamis yaitu cenderung menyesuaikan

bentuk profilnya sedemikian sehingga mampu menghancurkan energi gelombang

yang datang. Gelombang normal yang datang akan mudah dihancurkan oleh

mekanisme pantai, sedang gelombang besar/badai yang mempuyai energi besar

walaupun terjadi dalam waktu singkat akan menimbulkan erosi. Kondisi

berikutnya akan terjadi dua kemungkinan yaitu pantai akan kembali seperti

kembali lagi sehingga disatu tempat timbul erosi dan ditempat lain akan

menyebabkan sedimentasi (Pranoto, 2007 dalam Hakim, 2012).

Kondisi arus secara umum akan homogen tergantung kepada kondisi

batimetri dan morfologi garis pantai. Apabila muka laut mendapatkan tekanan

angin (wind stress), terbentuklah tinggi gelombang dan selanjutnya arus

permukaan akan terbentuk. Jika tinggi gelombang kuat, maka kecepatan arus

berubah membesar dan terbentuklah longshore current yang kuat, yang

mengakibatkan sedikit demi sedikit pantai tersebut akan terjadi abrasi. Penentu

adanya abrasi selain oleh gelombang dan arus, juga ditentukan pula oleh kondisi

batimetri yang tidak stabil (Hadikusumah, 2009).

Abrasi merupakan salah satu masalah yang mengancam kondisi pesisir,

yang dapat mengancam garis pantai sehingga mundur kebelakang, merusak

tambak ataupun fasilitas pantai lainnya yang berada di pinggir pantai, dan juga

mengancam bangunan-bangunan yang berbatasan langsung dengan air laut, baik

bangunan yang difungsikan sebagai penunjang wisata maupun rumah penduduk.

Abrasi pantai didefinisikan sebagai mundurnya garis pantai dari posisi asalnya

(Triatmodjo,1999). Abrasi atau erosi pantai disebabkan oleh adanya angkutan

sedimen menyusur pantai sehingga mengakibatkan berpindahnya sedimen dari

satu tempat ke tempat lainnya. Angkutan sedimen menyusur pantai terjadi bila

arah gelombang datang membentuk sudut dengan garis normal pantai

(Hakim,2012).

Pantai Cermin merupakan salah satu pantai yang terdapat di Kabupaten

daerah pantai yang perubahan morfologinya dominan, yaitu terjadinya angkutan

sedimen di sepanjang garis pantai yang disebabkan oleh gelombang.

1.2 Perumusan Masalah

Wilayah pantai merupakan wilayah yang perlu diperhatikan dengan serius

karena wilayah ini merupakan daerah yang banyak dimanfaatkan untuk berbagai

kegiatan.Transpor sedimen sejajar pantai merupakan hal yang perlu diperhatikan

karena dapat mengakibatkan terjadinya perubahan garis pantai seperti erosi yang

dapat menyebabkan mundurnya garis pantai (abrasi).

Gelombang yang terjadi merupakan salah satu penyebab terjadinya transpor

sedimen sejajar pantai. Apabila muka laut mendapatkan tekanan angin (wind

stress), terbentuklah tinggi gelombang dan selanjutnya arus permukaan akan terbentuk. Gelombang yang terjadi juga menjadi penentu arah transpor

sedimen.Jumlah sedimen yang terbawa oleh arus juga dipengaruhi oleh

karakteristik sedimen itu sendiri.

1.3 Pembatasan Masalah

Penelitian ini mempunyai batasan masalah sebagai berikut :

1. Lokasi yang digunakan untuk penulisan tugas akhir ini dibatasi pada

daerah Pantai Mutiara.

2. Sedimen budget atau sedimen yang masuk dan keluar pada lokasi yang

ditinjau tidak dikaji.

3. Perhitungan angkutan sedimen sejajar pantai menggunakan metode Fluks

4. Perhitungan laju potensi angkutan sedimen sejajar pantai akibat dari

aktivitas gelombang, terutama gelombang yang dibangkitkan oleh angin.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk menganalisa karakteristik gelombang yang dibangkitkan oleh angin

di Pantai Cermin, khususnya yang dominan menyebabkan angkutan

endapan sejajar pantai.

2. Untuk menganalisa karakteristik sedimen yang ada pada lokasi studi.

3. Untuk memprediksi arah dan besarnya laju angkutan endapan sejajar

pantai di Pantai Cermin.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Dapat memberikan masukan yang penting bagi pemerintah dalam

menentukan kebijakan untuk memanfaatkan dan melestarikan pantai

2. Dapat memberikan manfaat dalam pengembangan penelitian dalam bidang

angkutan sedimen di pantai.

1.6 Metodologi Penelitian

Penelitian tugas akhir yang bertempat di Pantai Cermin ini berada di

Kabupaten Serdang Bedagai.Pada penelitian ini data yang dibutuhkan adalah data

sekunder. Yaitu berupa data angin yang di dapat dari instansi terkait serta data

Metodologi yang digunakan dalam penyelesaian tugas akhir ini mempunyai

tahapan sebagai berikut:

1. Studi pustaka/literatur

Studi pustaka dilakukan untuk mengumpulkan data-data dan informasi

dari buku, serta jurnal-jurnal yang berhubungan dengan bahasan dalam

tugas akhir ini serta masukan-masukan dari dosen pembimbing.

2. Pengumpulan Data

• Pengambilan data sekunder

Dilakukan pengumpulan data sekunder dari instansi yang terkait. Data

sekunder yang diambil yaitu data arah dan kecepatan angin yang

tersedia di Bandara Kuala Namu yang diperoleh dari Badan

Meteorologi dan Geofisika serta pengumpulan data data lain berupa

data gradasi butiran sedimen di Pantai Cermin yang di dapat dari

penelitian sebelumnya.

3. Pengolahan Data

Data yang diperoleh dari literatur dan lapangan yang berhubungan dengan

pokok bahasan, disusun secara sistematis dan logis sehingga diperoleh

suatu gambaran umum yang akan dibahas dalam tugas akhir ini.

4. Analisa Data

Dari hasil pengolahan data akan didapat karakteristik gelombang di

kawasan Pantai Cermin. Dalam pengolahan data yang menghasilkan

dengan menggunakan metode Fluks Energi, metode Dimensional Analysis

dan metode Integral.

5. Kesimpulan dan saran

Dari hasil pengolahan data maka akan di buat suatu kesimpulan yang

berhubungan serta saran untuk menjadi masukan bagi pembaca atau

peneliti selanjutnya.

1.7 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang akan digunakan dalam penyusunan tugas akhir

ini adalah sebagi berikut:

Bab I : Pendahuluan

Merupakan bingkai studi atau rancangan yang akan dilakukan, meliputi latar

belakang, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan, manfaat, metodologi

penelitian, dan sistematika penulisan.

Bab II : Tinjauan Pustaka

Menguraikan tentang teori yang berhubungan dengan penelitian agar dapat

memberikan gambaran yang akan digunakan dalam perencanaan dan menganalisa

masalah agar tujuan dari penulisan tugas akhir ini tercapai.

Menjelaskan tentang proses pengumpulan data yang berkaitan dengan tugas akhir

dan gambaran mengenai lokasi wilayah studi. Menampilkan bagaimana kerangka

pemikiran dari keseluruhan penelitian ini dengan membahas semua tahapan yang

dilakukan dari awal penellitian sampai proses pengambilan kesimpulan.

Bab IV : Analisa Data dan Pembahasan

Menguraikan tentang pengolahan data yang dilakukan dan analisa yang dihasilkan

terkait hasil pengolahan data.

Bab V : Kesimpulan dan saran

Menjelaskan mengenai hasil dan kesimpulan yang dapat diambil setelah

dilakukan penelitian serta beberapa saran untuk penelitian selanjutnya atau untuk

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pantai

Pantai secara umum diartikan sebagai batas antara wilayah yang bersifat

daratan dengan wilayah yang bersifat lautan. Pantai merupakan daerah di tepi

perairan yang dipengaruhi oleh air pasang tertinggi dan air pasang surut terendah

(Ramadhani,2013).

Daerah pantai sering juga disebut daerah pesisir atau wilayah

pesisir.Daerah pantai atau pesisir adalah suatu daratan beserta perairannya dimana

pada daerah tersebut masih dipengaruhi baik oleh aktivitas darat maupun oleh

aktivitas kelautan (Yuwono, 2005 dalam Ramadhani, 2013).

Beberapa definisi pantai dibagi dalam beberapa bagian daerah berkaitan

dengan karakteristik gelombang di daerah sekitar pantai (Triatmodjo, 1999),

diantaranya:

• Coast, merupakan daratan pantai yang masih terpengaruh laut secara langsung, misalnya pengaruh pasang surut, angin laut dan ekosistem

• Swash zone, merupakan daerah yang dibatasi oleh garis batas tertinggi naiknya gelombang dan batas terendah turunnya gelombang di pantai.

• Surf zone, merupakan daerah yang terbentuk antara bagian dalam dan gelombang pecah sampai batas naik-turunnya gelombang di pantai.

• Breaker zone, merupakan daerah dimana terjadi gelombang pecah.

• Off shore, adalah daerah dari gelombang (mulai) pecah sampai ke laut lepas.

• Fore shore, adalah daerah yang terbentang dari garis pantai pada saat surut terendah sampai batas atau dari uprush pada saat air pasang tertinggi.

• Inshore, adalah daerah antara offshore dan foreshore.

• Backshore, adalah daerah yang dibatasi oleh foreshore dan garis pantai yang terbentuk pada saat terjadi gelombang badai bersamaan dengan muka

air tertinggi

Gambar 2.1. Definisi Pantai berkaitan dengan karakteristik gelombang disekitarnya(Triatmodjo, 1999)

Pantai berlumpur terjadi di daerah pantai dimana terdapat banyak muara

sungai yang membawa sedimen suspensi dalam jumlah besar ke laut.Selain itu

kondisi gelombang di pantai tersebut relatif tenang sehingga tidak mampu

membawa sedimen tersebut ke laut lepas.Sedimen suspensi tersebut dapat

menyebar pada suatu daerah perairan yang luas sehingga membentuk pantai yang

luas, datar, dan dangkal.Kemiringan dasar laut/pantai sangat kecil.

Pada umumnya, sedimen yang berada di daerah pantai (perairan pantai,

muara sungai atau estuari, teluk) adalah sedimen kohesif dengan diameter butiran

sangat kecil, yaitu dalam beberapa mikron. Sifat-sifat sedimen lebih tergantung

pada gaya-gaya permukaan daripada gaya berat. Gaya-gaya permukaan tersebut

adalah gaya tarik dan gaya tolak. Apabila resultannya merupakan gaya tarik,

partikel akan berkumpul dan membentuk flukon dengan dimensi yang jauh lebih

besar daripada dimensi partikel individu. Fenomena ini disebut dengan

flukolasi.Sebagian besar sedimen yang terjadi di perairan pantai merupakan hasil

flukolasi sedimen kohesif (Triatmodjo, 1999).

2.2 Gelombang

Gelombang merupakan fenomena alam penaikan dan penurunan air secara

periodik dan dapat dijumpai disemua tempat di seluruh dunia. Beberapa definisi

gelombang antara lain :

• Garrison (1993), mendeskripsikan tentang sebuah gelombang hingga kini belum jelas dan akurat, oleh karena permukaan laut merupakan suatu

• Gross (1993), mendefinisikan gelombang sebagai gangguan yang terjadi dipermukaan air.

• Svedrup et al (1946) mendefinisikan gelombang sebagai sesuatu yang terjadi secara periodik terutama gelombang yang disebabkan oleh adanya

peristiwa pasang surut.

Gelombang dilaut dapat dibedakan menjadi beberapa macam, tergantung

pada gaya pembangkitnya antara lain yaitu:

• Gelombang angin yang dibangkitkan oleh tiupan angin dipermukaan laut

• Gelombang pasang surut dibangkitkan oleh gaya tarik benda-benda langit

• Gelombang tsunami terjadi karena letusan gunung atau gempa di laut

• Gelombang yang dibangkitkan oleh kapal, dan sebagainya.

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

Gambar 2.2. Sketsa Definisi Gelombang (Zakaria, 2009)

Gambar 2.2 menunjukkan suatu gelombang yang berada pada sistem

koordinat x-y. Gelombang menjalar pada arah sumbu x. Beberapa notasi yang

digunakan adalah:

h : kedalaman laut (jarak antara muka air rerata dan dasar laut)

η : fluktuasi muka air H : tinggi gelombang

L : panjang gelombang, yaitu jarak antara dua gelombang yang berurutan

C : kecepatan rambat gelombang = L/T

Selama penjalaran gelombang dari laut dangkal, orbit partikel mengalami

perubahan bentuk.Gambar 2.3 menunjukkan perubahan pergerakan zat cair pada

gelombang.Orbit perubahan partikel berbentuk lingkaran pada seluruh kedalaman

dilaut dalam.Dilaut transisi dan dangkal, lintasan partikel berbentuk elips.Semakin

besar kedalaman, bentuk elips semakin pipih, dan di dasar gerak partikel adalah

horizontal.

Gambar 2.3. Pergerakan partikel zat cair pada gelombang (Faiqun,2008)

a. Puncak gelombang (Crest) adalah titik tertinggi dari sebuah gelombang.

b. Lembah gelombang (Trough) adalah titik terendah gelombang, diantara

dua puncak gelombang.

c. Panjang gelombang (Wave length) adalah jarak mendatar antara dua

puncak gelombang atau antara dua buah gelombang.

d. Tinggi gelombang (Wave height) adalah jarak tegak antara puncak dan

lembah gelombang.

e. Periode gelombang (Wave period) adalah waktu yang diperlukan oleh dua

puncak gelombang yang berurutan untuk melalui satu titik.

Untuk aplikasi penelitian gelombang, diharuskan memilih sebuah tinggi

gelombang yang merupakan karakteristik dari kondisi laut.Yang digunakan oleh

para ahli oseanografi adalah tinggi gelombang signifikan atau H1/3, yaitu tinggi

gelombang rata-rata dari 1/3 gelombang yang tertinggi dari semua gelombang

yang terjadi dalam periode waktu tertentu.Dalam pencatatan gelombang terdapat

juga tinggi gelombang maksimum, Hmax. Prediksi Hmax untuk periode waktu

tertentu merupakan harga yang penting untuk desain bangunan.

2.2.1 Pergerakan Gelombang

Berdasarkan kedalamannya, gelombang yang bergerak mendekati pantai

dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu gelombang laut dalam dan gelombang

permukaan.Gelombang laut dalam merupakan gelombang yang dibentuk dan

dibangun dari bawah kepermukaan. Sedangkan gelombang permukaan merupakan

Gelombang permukaan terjadi karena adanya pengaruh angin. Peristiwa ini

merupakan peristiwa pemindahan energi angin menjadi energi gelombang

dipermukaan laut dan gelombang ini sendiri akan meneruskan energinya

kemolekul air. Gelombang akan menimbulkan riak dipermukaan air dan akhirnya

dapat berubah menjadi gelombang yang besar. Gelombang yang bergerak dari

zona laut lepas hingga tiba dizona dekat pantai (nearshore beach) akan melewati

beberapa zona.

Gelombang mula-mula terbentuk didaerah pembangkit (generated area),

selanjutnya gelombang-gelombang tersebut akan bergerak pada zona laut dalam

dengan panjang dan periode yang relative pendek. Setelah masuk kebadan

perairan dangkal, gelombang akan mengalami refraksi (pembelokan arah) akibat

topografi dasar laut yang menanjak sehingga sebagian kecepatan gelombang

menjadi berkurang periodenya semakin lama dan tingginya semakin bertambah,

gelombang kemudian akan pecah pada zona surf dengan melepaskan sejumlah

energinya dan naik kepantai (swash) dan setelah beberapa waktu kemudian

gelombang akan kembali turun (backswash) yang kecepatannya bergantung pada

kemiringan pantai (slope).

Pada zona surf terjadi angkutan sedimen karena arus sepanjang pantai

terjadi dengan baik. Pada kedalaman dimana gelombang tidak menyelesaikan

orbitalnya, gelombang akan semakin tinggi dan curam, dan akibatnya mulai

pecah. Tinggi maksimum gelombang diperairan dalam (deep water) terbatas pada

kecuraman gelombang maksimum untuk bentuk gelombang yang relative stabil.

Gelombang yang mencapai batas kecuraman (limited steepness)akan mulai pecah

2.2.2 Pembangkitan Gelombang oleh Angin

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 akan semakin besar, dan apabila angin berhembus terus akhirnya akan

terbentuk gelombang.

Angin yang bertiup diatas permukaan laut merupakan pembangkit utama

gelombang.Bentuk gelombang yang dihasilkan cenderung tidak menentu dan

bergantung pada beberapa sifat gelombang, periode dan tinggi dimana gelombang

dibentuk. Gelombang seperti ini disebut sea. Bentuk gelombang lain yang

disebabkan oleh angin adalah gelombang yang bergerak dengan jarak yang sangat

jauh sehingga semakin jauh meninggalkan daerah pembangkitnya, gelombang ini

tidak lagi dipengaruhi oleh angin. Gelombang ini akan lebih teratur dan jarak

yang ditempuh selama pergerakannya dapat mencapai ribuan mil. Jenis

gelombang ini disebut swell.

Tinggi gelombang rata-rata yang dihasilkan oleh angin merupakan fungsi

dari kecepatan angin, waktu dimana angin bertiup, dan jarak dimana angin bertiup

tanpa rintangan.Umumnya semakin kencang angin bertiup semakin besar

gelombang yang terbentuk dan pergerakan gelombang mempunyai kecepatan

yang tinggi sesuai dengan panjang gelombang yang besar. Gelombang yang

dibandingkan dengan tipe gelombang yang dibangkitkan dengan angin yang

berkecepatan kecil atau lemah.

Saat angin mulai bertiup, tinggi gelombang, kecepatan, panjang gelombang

seluruhnya cenderung berkembang dan meningkat sesuai dengan meningkatnya

waktu peniupan berlangsung. Jarak tanpa rintangan dimana angin bertiup

merupakan fetch yang sangat penting untuk digambarkan dengan membandingkan

gelombang yang terbentuk pada kolam air yang relatif lebih kecil seperti danau

dengan yang terbentuk di lautan bebas.

Di laut yang terbuka, gelombang yang dibangkitkan oleh angin mempunyai

kucuraman (H/L) sekitar 0,03-0,06. Secara umum, semakin besar perbedaan

kecepatan dan gelombang, semakin curam gelombangnya.Kecepatan gelombang

dilaut dalam tidak ada hubungannya dengan kecuraman gelombang, tetapi

panjang gelombangnya, semakin cepat gelombang berjalan.

Pertumbuhan gelombang yang tidak signifikan terjadi jika kecepatan angin

melebihi 1 m/s, kemudian gelombang curam yang kecil akan terbentuk dengan

meningkatnya kecepatan angin. Bahkan sampai angin mencapai kecepatan yang

konstan, gelombang terus tumbuh dengan kenaikan yang cepat sampai mencapai

ukuran dan panjang gelombang yang sebanding dengan 1/3 kecepatan angin.

Tinggi dan periode 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 perubahannya tidak lebih dari 150.

Sedangkan kecepatan angin masih dianggap konstan jika perubahannya tidak

periode dan tinggi gelombang yang dibangkitkan. Gelombang dengan periode

panjang akan terjadi jika fetch besar.

2.2.2.1 Distribusi Kecepatan Angin

Distribusi kecepatan angin diatas permukaan laut terbagi dalam tiga

daerah sesuai dengan elevasi diatas permukaan, yaitu daerah geostropik, berada

diatas 1000 m, kecepatan angin adalah konstan. Dibawah elevasi tersebut terdapat

dua daerah yaitu daerah Ekman yang berada pada elevasi 100 sampai 1000 m dan

daerah dimana tegangan konstan yang berada pada elevasi 10 sampai 100 m.

Dikedua daerah tersebut kecepatan dan arah angin berubah sesuai dengan elevasi,

karena adanya gesekkan dengan permukaan laut dan perbedaan temperatur antara

air dan udara.

2.2.2.2 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 di konversi menjadi data angin di laut.

Penentuan tinggi gelombang dapat dilakukan dengan pengukuran langsung

dilapangan atau dengan menganalisa data angin yang ada.Pegukuran langsung di

lapangan biasanya kurang representatif karena dilakukan dalam jangka waktu

yang singkat. Jadi, analisa gelombang menggunakan data angin dinilai paling

Pengukuran data angin di permukaan laut adalah yang paling sesuai untuk

peramalan gelombang.

Jumlah data angin diolah dan disajikan dalam bentuk ringkasan atau

diagram yang disebut mawar angin (wind rose). Data tersebut dapat disajikan

dalam bentuk bulanan, tahunan atau untuk beberapa tahun pencatatan.Dengan

mawar angin tersebut maka karakteristik angin dapat dibaca dengan cepat.

Gambar 2.4. Mawar Angin (Wind Rose) (Triatmodjo, 1999)

2.2.2.3 Konversi Kecepatan Angin

Untuk mencari tinggi gelombang (H) dan periode gelombang (T) disuatu

tempat di laut, maka kita harus menghitung kecepatan angin di laut (UW). Nilai

kecepatan angin di darat (UL) harus ditransformasikan menjadi kecepatan angin di

laut dengan hubungan yang ada pada persamaan :

�� = �� _�

�

� (2.1)

Gambar 2.5. Grafik hubungan antara kecepatan angin di laut dan di darat

Peramalan gelombang berdasarkan pada kecepatan angin, lama hembus

angin, dan fetch serta hubungan fetch (F) dan faktor tegangan angin (UA)

�� = 0,71�_�1,23 (2.2)

Untuk meramalkan tinggi dan periode gelombang harus dihubungkan

dengan nilai �� dan fetch yang dapat diplotkan pada grafik peramalan gelombang seperti pada Gambar 2.5.

Grafik tersebut adalah grafik peramalan gelombang, dengan absis x adalah

besarnya panjang fetch dalam kilometer (km) dan ordinat y merupakan nilai faktor

tegangan angin (wind stress factor �_�) dalam m/dt. Dengan menggunakan grafik tersebut maka diperoleh :

• Nilai tinggi gelombang (significant H)

Ditunjukkan oleh garis tegas yang tebal. Untuk mengetahui nilai tinggi

gelombang maka nilai panjang fetch dan faktor tegangan angin diplotkan

tersebut dengan garis tegas yang tebal yang menyatakan nilai tinggi

gelombang. Perhitungan interpolasi perlu dilakukan jika garis sejajar yang

dibuat dari titik pertemuan nilai fetch dan faktor tegangan angin tidak

berada tepat pada garis yang menunjukkan nilai tinggi gelombang.

• Periode gelombang (Peak spectral Period)

Ditunjukkan oleh garis tegas yang tipis. Ditentukan dengan cara

memplotkan nilai fetch dan faktor tegangan angin pada grafik hingga

bertemu pada satu titik. Kemudian dibuat garis sejajar dari titik tersebut

dengan garis tegas yang tipis yang menyatakan nilai periode

gelombang.Perhitungan interpolasi juga dilakukan jika garis sejajar yang

dibuat tidak berada tepat pada garis yang menunjukkan nilai periode

gelombang.

• Durasi gelombang (Minimum Duration), ditunjukkan oleh garis putus-putus

Cara analitis juga dapat digunakan untuk peramalan gelombang dengan

menggunakan metode SMB.Metode SMB dikemukakan oleh Svedrup, Munk dan

Bretchsneider pada tahun 1958.Hasil peramalan gelombang ini berupa tinggi

gelombang signifikan dan periode gelombang. Formulasi metode SMB adalah

sebagai berikut :

• Untuk kondisi fetch limited ���0

�_�2 = 1,6�10− 3_���

�_�2� 1

2

�

(2.3)

���

�� = 2,857�10 −1_���

�_�2� 1

3

�

(2.4)

��

�_�2 = 6,88 � � �� �_�2�

1 3

�

• Untuk kondisi fully developed ���0

�_�2 = 2,433�10−1 (2.6)

���

�� = 8,134 (2.7)

��

�_�2 = 7,15�10

4 _(2.8)

• Untuk kondisi shallow water wave � = 0,283����ℎ �0,53���

�_�2�� 3

4

�

�tanh�

0,00565���

��2� ��� ℎ�0,53���

��2�� 3 4 �� 1 2 � � ��2

� (2.9)

�= 7,54����ℎ �0,833���_�

�2��

3 8

�

�tanh�

0,00379���

��2� 1

3

�

��� ℎ�0,833���

��2�� 3

8

� � � ��2

� (2.10)

dimana F adalah panjang fetch efektif; g adalah percepatan grafitasi (g=9,81

m/det2); Hm0 adalah tinggi gelombang hasil peramalan (m); Tm adalah periode

gelombang puncak (det); UA adalah kecepatan angin yang sudah dikoreksi (m/det)

; T adalah lama angin berhembus (det).

Selain tinggi dan periode gelombang, parameter gelombang yang penting

lainnya adalah tinggi gelombang pecah (Hb) yang dihitung dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut :

�� = �� . ℎ� (2.11)

dimana�_�adalah indeks gelombang pecah; ℎ_� adalah kedalaman air pada saat gelombang pecah (m).

Untuk laut akan didapat perbandingan antara tinggi gelombang dan

kedalaman air (breaker indeks ��) sekitar 0,78 sehingga Persamaan 2.11 dapat ditullis menjadi :

ℎ� = ��

0,78 (2.12)

Terdapat parameter �_� yang belum diketahui nilainya, maka untuk mencari nilai �� digunakan persamaan lain seperti berikut ini :

�� = �.��.�� =�.��_���

�� .�

cos�0 cos�_�

= �.�

�.� 2�

� �_0,78�� .�

cos�0

cos�_� (2.13)

dimana H adalah tinggi gelombang (m); g adalah percepatan grafitasi (g=9,81

m/det2); �₀ sudut awal gelombang datang; �_� adalah sudut datang gelombang pecah.

2.3 Fetch

Didalam 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 dapat

ditentukan dengan persamaan :

dimana �_��� adalah fetch rerata efektif (m); �_� adalah panjang segmen fetch yang diukur dari titik observasi gelombang ke ujung akhir fetch; �adalah deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan pertambahan 60 sampai sudut

sebesar 420 pada kedua sisi dari arah angin.

Gambar 2.7. Grafik peramalan gelombang (Triatmodjo,1999)

2.4 Sedimen Pantai

Sedimen pantai adalah partikel-partikel yang berasal dari hasil

pembongkaran batuan-batuan dari daratan dan potongan-potongan kulit (shell)

serta sisa-sisa rangka organisme laut. Tidaklah mengherankan jika ukuran

dan akibatnya sedimen yang terdapat pada berbagai tempat di dunia mempunyai

sifat-sifat fisik yang sangat berbeda satu sama lain.

Keseimbangan antara sedimen yang dibawa sungai dengan kecepatan

pengangkutan sedimen di muara sungai akan menentukan berkembangnya dataran

pantai. Apabila jumlah sedimen yang di bawa ke laut dapat segera diangkut oleh

ombak dan arus laut, maka pantai akan dalam keadaan stabil. Sebaliknya, apabila

jumlah sedimen melebihi kemampuan ombak dan arus laut dalam

pengangkutannya, maka dataran pantai akan bertambah.

Sifat-sifat sedimen adalah sangat penting didalam mempelajari proses

erosi dan sedimentasi. Sifat sedimen yang paling mendasar adalah ukuran dan

bentuknya, setelah itu densitas, kecepatan jatuh, dan lain-lain.

Pengangkutan atau pergerakan sedimen pantai adalah gerakan sedimen

didaerah pantai yang disebabkan oleh gelombang dan arus. Sedimen dapat

diangkut dengan 3 cara:

• Suspension, umumnya terjadi pada sedimen-sedimen yang sangat kecil ukurannya (seperti lempung) sehingga mampu diangkut oleh aliran air

atau angin yang ada.

• Bedload, terjadi pada sedimen yang relatif lebih besar (seperti pasir,kerikil,kerakal,bongkahan) sehingga gaya yang ada pada aliran yang

bergerak dapat berfungsi memindahkan partikel-partikel yang besar di

dasar. Gerakan-gerakan tersebut bisa menggelinding, menggeser, atau

• Saltation, umumnya terjadi pada sedimen berukuran pasir dimana aliran fluida yang ada mampu menghisap dan mengangkut sedimen pasir

tersebut kedasar.

Di kawasan pantai terdapat dua arah pengangkutan sedimen, yaitu:

• Pergerakan sedimen tegak lurus pantai (crosshore sediment transport) Pengangkutan sedimen tegak lurus pantai dapat dilihat pada bentuk pantai

(kemiringan pantai).Secara penampakan geomorfologi, proses

pengangkutan sedimen tegak lurus pantai biasanya terjadi di teluk.

• Pengangkutan sedimen sepanjang pantai (longshore sediment transport) Sering juga disebut pengangkutan sedimen sejajar pantai (littoral sediment

transport) atau longshore sediment transport. Proses ini biasanya terjadi di pantai yang berbatasan dengan samudra dan merupakan proses yang

penting karena berdampak sangat besar terhadap struktur yang dibuat

manusia misalnya jetty atau groin.

2.4.1 Karakteristik Sedimen Daerah Pantai

Di sungai, daerah muara, dan garis pantai, pergerakan sedimen dapat

terlihat pada erosi atau akresi pada kedua area lokal dan banyak lagi pada daerah

geografis yang lebih luas.Hal ini dapat terjadi dalam skala waktu beberapa jam

(akibat dari badai dan banjir), dalam beberapa bulan dan tahun (akibat dari musim

gelombang dan arus), selama beberapa dekade dan dari faktor luar (akibat dari

iklim dan alam dan campur tangan manusia).Fasilitas-fasilitas penting buatan

penurunan kapasitas waduk, menghalangi pintu masuk operasi pelabuhan dan

menutup atau mengubah jalur sungai.Erosi atau penggerusan dapat merusak

struktur pada atau di dalam sungai dan garis pantai.

Secara sederhana, ukuran pasir dan batu kerikil telah dikelompokkan

berdasarkan skala Wenthworth. Pasir sangat halus (0.0625 – 0.037 mm), halus

(0.037 – 0.25 mm), sedang (0.25 – 0.5 mm), kasar (0.5 – 1 mm) dan sangat kasar

(1 – 2 mm). Material yang ukurannya lebih besar didefinisikan sebagai batu

kerikil, yang dibagi menjadi glanular (2 – 4 mm), batu kerikil (4- 64 mm), cobble

(64 – 256 mm), dan boulder (>256 mm).Kerikil bulat, dari sejumlah besar pantai

Inggris, disebut sebagai sirap (shingle).

Ada beberapa sifat fisik pasir dan kerikil pantai yang penting dalam studi

angkutan sedimen pantai. Yang pertama adalah massa jenis sedimen (��), biasanya 2650 kg/m3 untuk kuarsa. Sisanya dilihat dari keadaan pantai yang

terdiri dari campuran bahan pantai , diselingi dengan rongga (void) yang dapat di

isi dengan udara atau air. Jadi, bulk density (��),di definisikan sebagai massa dari campuran /volume campuran , porositas (p_�), sebagai volume udara atau air /

volume campuran, biasanya sekitar 0.4 untuk pasir pantai, rasio rongga,(�)

sebagai volume udara atau air / volume butir dan sudut (∅) pada saat butiran mulai bergulir,biasanya mulai 32o di udara. Dalam air berkurang menjadi 28o.

Ukuran material pada setiap pantai tertentu biasanya akan terdiri dari

berbagai ukuran butir, sehingga diperlukan standard practice untuk mengukur

distribusi ukuran butir dengan analisis saringan dengan presentase berat material

melewati berbagai ukuran saringan yang diplot terhadap ukuran partikel. Ukuran

massa yang lebih halus. Sebaran ukuran sering ditunjukkan oleh nilai-nilai �₈₄dan �16. Sebuah sampel yang baik adalah terdapat perbedaan ukuran yang kecil antar

butiran (�85

�16 < 2 ), sedangkan sampel tercampur memiliki berbagai macam ukuran

(�85

�16 < 16 ).

2.5 Angkutan Sedimen Sepanjang Pantai (Longshore Sedimen Transport) Angkutan sedimen sepanjang pantai terdiri dari dua komponen, yaitu

pergerakan sedimen dalam bentuk mata gergaji di garis pantai dan transpor

sepanjang pantai di surf zone. Pada waktu gelombang menuju pantai dengan

membentuk sudut terhadap garis pantai maka gelombang tersebut akan naik ke

pantai (uprush) yang juga membentuk sudut. Massa air yang naik tersebut

kemudian turun lagi dalam arah tegak lurus pantai.Gerak air tersebut membentuk

lintasan seperti mata gergaji, yang disertai dengan terangkutnya sedimen dalam

arah sepanjang pantai.Komponen kedua adalah transpor sedimen yang

ditimbulkan oleh arus sepanjang pantai yang dibangkitkan oleh gelombang

pecah.Transpor sedimen ini terjadi di surf zone.

Transpor sedimen sepanjang pantai banyak menyebabkan permasalahan

seperti pendangkalan di pelabuhan, erosi pantai dan sebagainya.Oleh karena itu

prediksi transpor sedimen sepanjang pantai adalah sangat penting. Beberapa cara

yang biasanya digunakan untuk memprediksi transpor sedimen adalah sebagai

berikut:

a. Cara terbaik untuk memperkirakan transpor sedimen sepanjang pantai

pada suatu tempat adalah mengukur debit sedimen dilokasi yang ditinjau.

b. Peta atau pengukuran yang menunjukkan perubahan elevasi dasar dalam

suatu periode tertentu dapat memberikan petunjuk tentang angkutan

sedimen. Cara ini terutama baik apabila didaerah yang ditinjau terdapat

bangunan yang bisa menangkap transpor sedimen sepanjang pantai,

misalnya groin, pemecah gelombang suatu pelabuhan, dan sebagainya.

c. Rumus empiris yang didasarkan pada kondisi gelombang didaerah yang

ditinjau.

Distribusi transpor sedimen pada lebar surf zone, dimana transpor sedimen

terjadi, tidak dapat diketahui. Hal ini menyebabkan terbatasnya pemakaian rumus

tersebut pada pantai yang mempunyai groin pendek. Selain itu rumus CERC tidak

memperhitungkan sifat-sifat sedimen dasar. Rumus tersebut diturunkan untuk

pantai yang terdiri dari pasir agak seragam dengan diameter rerata bervariasi dari

0,175 sampai 1 mm. oleh karena itu rumus tersebut bisa digunakan untuk pantai

lain yang memiliki sedimen dengan sifat serupa.

Pendekatan fluks energy didasarkan pada prinsip laju berat terendam

transport sedimen sejajar pantai, ��� sebanding dengan kekuatan gelombang sejajar pantai per satuan panjang pantai., ���. Rumus yang paling banyak digunakan dalam ketegori ini umumnya dikenal sebagai persamaan CERC (US Army Corps

of Engineers 1984).

Di daerah pantai berlumpur hubungan antara pergerakan sedimen dengan

komponen flux energi sepanjang pantai mempunyai bentuk seperti yang

ditunjukkan Persamaan 2.15

��� = ��₈ �2��sin��cos�� (2.15) dimana�_�� adalah komponen fluks energy gelombang sepanjang pantai saat pecah (tm/hari/m); �_� adalah tinggi gelombang pecah (m); �_� cepat rambat gelombang pecah (m/det); �� adalah sudut datang gelombang pecah; ρ adalah massa jenis air laut (ρ= 1030kg/m3); g adalah percepatan grafitasi (g=9,81 m/det).

Untuk jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai pada daerah surf zone

ditunjukkan dalam persamaan 2.16.

��� = �_I��′ (2.16)

dengan

��� =� ∗ �_�� (2.17)

dan

I′ = (ρs−ρ)∗g

dimanaQls adalah angkutan sedimen sejajar pantai (m3/tahun); ρs adalah massa

jenis sedimen (ρ = 2650 kg/m3

); �′adalah parameter tak berdimensi; K adalah konstanta ; e adalah angka pori (e=0.5).

Perlu dicatat bahwa untuk gelombang acak, pemilihan tinggi gelombang

yang digunakan dalam rumus CERC (��atau ���� ) harus dihubungkan dengan nilai K atau kesalahpahaman dapat terjadi, karena beberapa sumber menggunakan

H tanpa merinci �_� atau �_���. Untuk gelombang acak yang mengikuti distribusi Reyleigh, nilai K untuk �_��� adalah dua kali nilai Kuntuk �_�. Nilai K yang diusulkan dalam Shore Protection Manual (US Army Corps of Engineers, 1984)

adalah 0.77 untuk sedimen jenis pasir jika digunakan �_��� atau 0.39 jika digunakan gelombang signifikan �_�.

Penelitian terbaru dari Schoonees dan Theron (1993,1994) berdasarkan 46

titik data lapangan, menunjukkan kesesuaian yang sangat baik (best fit) antara

data dengan persamaan fluks energi gelombang (berdasarkan �_� ). Untuk �50 < 1.0 mm, laju transport massa sedimen terendam adalah :

��� = 0.41 �_�� (2.19)

Nilai K = 0.82 pada persamaan tersebut jika menggunakan ����. 2.5.2 Metode Dimensional Analysis

Analisis dimensi terhadap laju sedimen total dalam zona gelombang pecah

dengan melibatkan pengaruh perioda gelombang (T) kemiringan pantai (α) dan

Lebih lanjut Schooness dan Theron (1996) menganalisa lebih banyak data

(123 titik data) dan menyimpulkan:

��� = 6,3433����� ℎ��� (�

3

��ℎ��

� ) (2.20)

Dimana

����� ℎ��� =_(1−�1)_��

� ���0

1.25_�

��2 (tan�)0.75�_�1₅₀�

0.25

(sin 2�_�)0.6 _(2.21)

dimana Qls adalah angkutan sedimen sejajar pantai (m3/tahun); ρ adalah massa

jenis air laut (ρ = 1030 kg/m3_{); ρ}

s adalah massa jenis sedimen (ρs = 2650 kg/m3); �

adalah porositas (� = 0,5); �_� adalah perioda gelombang (�_� = 4,4 dtk); L0 adalah

panjang gelombang (m); D50 adalah diameter median partikel sedimen (mm).

2.5.3 Metode Integral

Angkutan sedimen sepanjang garis pantai dapat ditentukan dengan

mengintegrasikan rumus semi empiris sedimen fluks terhadap lebar dari zona

pergerakan. Integrasi dari rumus semi empiris sedimen fluks ditunjukkan pada

persamaan berikut ini : �0 = ��∫ �̅

��

�� ��ℎ�� (2.22)

dimana�₀ adalah jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai (kg/det); �� adalah konstanta proporsional (��=1);�̅ adalah konsentrasi sedimen rata-rata (kg/det);�� adalah kecepatan arus sepanjang pantai (m/det); h adalah kedalaman air (m); yb

adalah jarak dari garis pantai menuju titik gelombang pecah (m); yo adalah jarak

dari garis pantai menuju daerah offshore terminus (m); dy adalah interval

Pada persamaan diatas, rumusan yang digunakan untuk mengetahui

jumlah angkuatan sedimen sepanjang pantai pada daerah offshore. Kecepatan arus

sepanjang pantai (Ux) diselesaikan dengan menggunakan metode

Longuet-Higgins . Untuk konsentrasi sedimen rata-rata yang terjadi didaerah offshore (�̅) dapat dianalisa dengan menggunakan persamaan berikut ini :

�̅= �̅_�exp(−�_�(� − �_�)) ; y ≥ �_� (2.23) dimana�̅� adalah konsentrasi rata-rata didaerah surfzone (kg/det); �� adalah konstanta berdimensi.

Nilai �_� ditetapkan 1.5 x 10-3 berdasarkan studi di Pantai Punggur yang mempunyai karakteristik pantai berlumpur sama seperti karakteristik tempat studi

(Tarigan,2002).

2.5.3.1 Metode Longuet Higgins

Dalam menghitung jumlah angkutan sedimen di daerah lepas pantai

(offshore), Longuet-Higgins memberikan solusi dalam perhitungan kecepatan arus (Ux) yang mempunyai hubungan terhadap jarak dari garis pantai (y) dan

kedalaman air (h). Longuet-Higgins (dalam Tarigan, 2002) menerapkan konsep

tegangan radiasi untuk persamaan gerak sampai terjadinya arus sejajar pantai yang

maksimum pada daerah pecahnya gelombang (Uxb). Nilai Uxb dapat dihitung

dengan persamaan berikut :

��� = 5� 8

��

�� ��ℎ�sin�� (2.24)

dimana α adalah konstanta yang telah ditetapkan (α = 0,4); m adalah kemiringan dasar pantai(m = 0,02); �_� adalah faktor gesekan dasar laut; ℎ_� adalah kedalaman

air pada daerah gelombang pecah; �_� adalah sudut antara gelombang pecah dengan garis pantai normal.

Faktor gesekan dasar laut dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

�� = �1.742 + 2 ���10(

��

0.001)�

−2

(2.25)

Longuet-Higgins juga memberikan rumusan terhadap profil kecepatan

sepanjang pantai dalam variabel tidak berdimensi, yaitu:

Ũ� = �ỹ + �₁ỹ�1 _{, 0 <} ỹ _{< 1 (2.26)}

Ũ� = �1ỹ�2 1 < ỹ < ∞ (2.27)

dimana :

ỹ = �

�� , Ũ� = ��

��� (2.28)

dan A, B1, B2, �1 dan �1adalah konstanta yang dipengaruhi oleh nilai�′.

� = 1

1−5�′�₂ ; �1 =

�2− 1

�1−�2 � ; �2 = �1− 1 �2−�1 � �1 = −

3 4+ �

9 16+

1

�′ �2 = − 3 4− �

9 16+

1

�′ (2.29)

�′_{adalah parameter tak berdimensi yang mewakili kepentingan relatif dari} percampuran horizontal yang didalamnya terdapat nilai N.

�′ ₌ π

2 mN

αc_f (2.30)

Dengan menggunakan pendekatan Inman (1971) dalam Tarigan (2002),

untuk memperkirakan nilai viskositas pusaran di dalam daerah surf zone,

konstanta N dihitung dengan persamaan berikut :

� = ����.ℎ�

� (2.31)

2.6 Bangunan Pelindung Pantai

Bangunan pantai merupakan salah satu masalah serius perubahan garis

pantai.Selain prose salami, seperti angin, arus dan gelombang, aktivitas manusia

menjadi penyebab terjadinya erosi pantai.Salah satu metode penanggulangan erosi

pantai adalah penggunaan struktur pelindung pantai, dimana struktur tersebut

berfungsi sebagai peredam energy gelombang pada lokasi tertentu.

Bangunan pantai digunakan untuk melindungi pantai terhadap kerusakan

karena serangan gelombang dan arus. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan

untuk melindungi pantai, yaitu:

1. Memperkuat pantai atau melindungi pantai agar mampu menahan

kerusakan karena serangan gelombang. 2. Mengubah laju transpor sedimen pantai.

3. Mengurangi energi gelombang yang sampai ke pantai.

4. Reklamasi dengan menambah suplai ke pantai atau dengan cara lain.

Sesuai dengan fungsinya, bangunan pantai dapat diklasifikasikan dalam

tiga kelompok, yaitu:

1. Konstruksi yang dibangun di pantai dan sejajar garis pantai.

2. Konstruksi yang dibangun tegak lurus pantai.

3. Konstruksi yang dibangun di lepas pantai dan sejajar garis pantai.

Beberapa macam bangunan pelindung pantai antara lain, yaitu:

Groin adalah bangunan pelindung pantai yang difungsikan untuk

menahan/menangkap angkutan pasir (longshore transport) atau untuk

mengurangi angkutan pasir.Groin dibangun menjorok relative tegak lurus

terhadap arah pantai.Bahan konstruksinya umumnya kayu, baja, beton

(pipa beton), dan batu.

Penggunaan groin dengan menggunakan satu buah groin tidaklah

efektif. Biasanya perlindungan pantai dilakukan dengan membuat suatu

seri bangunan yang terdiri dari beberapa groin yang ditempatkan dengan

jarak tertentu. Hal ini dimaksudkan agar perubahan garis pantai tidak

terlalu signifikan.

b. Jetty

Jetty adalah bangunan tegak lurus pantai yang diletakkan di kedua sisi

muara sungai yang berfungsi untuk mengurangi pendangkalan alur oleh

sedimen pantai.Pada penggunaan muara sungai sebagai alur pelayaran,

pengendapan di muara mengganggu lalu lintas kapal.Untuk keperluan

tersebut, jetty harus panjang sampai ujungnya berada di luar sedimen

sepanjang pantai juga sangat berpengaruh terhadap pembentukan endapan

tersebut. Dengan jetty panjang transport sedimen sepanjang pantai dapat

tertahan dan pada alur pelayaran kondisi gelombang tidak pecah, sehingga

memungkinkan kapal masuk kemuara sungai.

Selain untuk melindungi alur pelayaran, jetty juga dapat digunakan

untuk mencegah pendangkalan dimuara dalam kaitannya dengan

pengendalian banjir.Sungai-sungai yang bermuara pada pantai yang

penyumbatan muara oleh endapan pasir, karena pengaruh gelombang dan

angin, endapan pasir terbentuk di muara. Transpor akan terdorong oleh

gelombang masuk ke muara dan kemudian diendapkan.

c. Breakwater

Breakwater atau pemecah gelombang lepas pantai adalah bangunan

yang dibuat sejajar pantai dan berada pada jarak tertentu dari garis

pantai.Pemecah gelombang dibangun sebagai salah satu bentuk

perlindungan pantai, sehingga terjadi endapan dibelakang

bangunan.Endapan ini dapat menghalangi transpor sedimen sepanjang

pantai.

Breakwater atau pemecah gelombang dapat dibedakan menjadi dua

macam yaitu pemecah sambung pantai dan lepas pantai.Tipe pertama

banyak digunakan pada perlindungan perairan peabuhan, sedangkan tipe

kedua untuk perlindungan pantai terhadap erosi. d. Seawall

Seawall hampir serupa dengan revetment (struktur pelindung pantai

yang dibuat sejajar pantai dan biasanya memiliki permukaan miring), yaitu

dibuat sejajar pantai tapi seawall memiliki dinding relative tegak atau

lengkung.Seawall juga dapat dikatakan sebagai dinding banjir yang

berfungsi sebagai pelindung/penahan terhadap kekuatan gelombang.

Seawall pada umumnya dibuat dari konstruksi padat seperti beton, turap

baja/kayu, pasangan batu atau pipa beton sehingga seawall tidak meredam

energi gelombang, tetapi gelombang yang memukul permukaan seawall

dasarnya.

e. Artificial Headland

Tanjung buatan adalah struktur batuan yang dibnagun sepanjang ujung

pantai mengikis bukit-bukit untuk melindungi titik strategis, yang

memungkinkan proses-proses alam untuk melanjutkan sepanjang bagian

depan yang tersisa. Tanjung buatan berungsi menstabilkan daerah pesisir

pantai, membentuk garis pantai semakin stabil. Stabilitas akan tergantung

pada panjang dan jarak dari tanjung. Struktur pendek dengan celah

panjang akan memberikan perlindungan lokal tetapi tidak mungkin

mengizinkan bentuk rencana stabil akan dikembangkan.

f. Beach Nourishment

Beach nourishment merupakan usaha yang dilakukan untuk

memindahkan sedimentasi pada pantai ke daerah yang terjadi erosi,

sehingga menjaga pantai tetap stabil.Stabilitas pantai dapat dilakukan

dengan penambahan suplai pasir ke daerah yang terjadi erosi. Apabila

erosi terjadi secara terus menerus maka suplai pasir akan dilakukan secara

berkala dengan laju sama dengan kehilangan pasir. Untuk pantai yang

panjang maka penambahan pasir dengan cara pembelian kurang efektif

sehingga digunakan alternatif pasir diambil dari hasil sedimentasi sisi lain

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Persiapan Penelitian

Tahapan persiapan merupakan rangkaian kegiatan sebelum memulai

pengumpulan data, analisa serta pengolahan data.Dalam tahap persiapan ini

disusun hal-hal penting dengan tujuan agar waktu dan pekerjaan menjadi efektif.

Tahap persiapan tersebut meliputi :

1. Studi pustaka/literatur mengenai masalah yang berhubungan dengan angin,

gelombang serta sedimentasi di pantai.

2. Menentukan data apa saja yang dibutuhkan dalam melakukan penelitian.

3. Pengadaan persyaratan administrasi.

4. Survey ke lokasi untuk mendapatkan gambaran umum kondisi lokasi

penelitian.

3.2 Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian tugas akhir ini adalah di Kabupaten Serdang Bedagai

yang terletak pada posisi 3038’59” Lintang Utara dan 98057’50” Bujur Timur.

Kabupaten Serdang Bedagai memiliki banyak potensi di daerah pesisir

Kota Pari Kecamatan Pantai Cermin sekitar 43 Km dari Kota Medan.Gambar 3.1

menunjukkan peta lokasi penelitian yang diambil dengan menggunakan bantuan

software Google Earth.

Gambar 3.1. Peta Lokasi Penelitian

3.3 Metode Pengumpulan Data

Teknik yang digunakan dalam pengumpulan data dalam penelitian analisa

gelombang dan angkutan sedimen sejajar pantai di Pantai Cermin adalah dengan

mencari semua data yang diperlukan yaitu data sekunder.

3.3.1 Data Sekunder

Data sekunder adalah data yang diperoleh dari instansi terkait yang akan

digunakan pada penelitian. Data sekunder yang akan digunakan pada penelitian

ini adalah data arah dan kecepatan angin yang tersedia di Bandara Internasional Pantai Mutiara

Kuala Namu. Data sekunder lainnya yang dipakai dalam penelitian ini adalah data

dari penelitian sebelumnya yaitu data sedimen pada lokasi penelitian.

3.4 Analisa Data

Data yang telah terkumpul selanjutnya dilakukuan analisa dan pengolahan data

1. Analisa data angin

Data angin yang didapat, diolah dan disajikan dalam bentuk diagram yang

disebut dengan mawar angin (wind rose).Dari mawar angin yang tersaji dapat

diketahui arah angin dominan. 2. Analisa gelombang

Setelah membuat wind rose, selanjutnya melakukan proses perhitungan

karakteristik gelombang yang dibangkitkan oleh angin. Proses perhitunganya

adalah sebagai berikut:

• Kecepatan angin yang didapat dari data perlu dikoreksi untuk mendapatkan wind stress factor.

• Menghitung panjang fetch berdasarkan arah angin yang berpengaruh pada lokasi penelitiaan.

3. Analisa sedimen

Setelah memperoleh frekuensi kejadian angin, wind rose, fetch, tinggi

gelombang, periode gelombang, maka dilakukan perhitungan potensial laju

dalam perhitungan laju angkutan sedimen adalah metode Fluks Energi,

metode Dimensional Analysis dan metode Integral.

4. Kesimpulan dan Saran

Setelah pengolahan data serta analisa data mendapatkan hasil, ditambah

dengan uraian, informasi yang diperoleh dilapangan dan juga teori-teori yang

digunakan sebagai landasan berpikir, selanjutnya dapat ditarik kesimpulan.

Beberapa saran juga diperlukan sebagai masukan bagi penelitian

selanjutnya serta dapat digunakan juga dalam pihak-pihak terkait dalam

pengambilan kesimpulan untuk tetap menjaga kelestarian pantai.

Gambar 3.2. Diagram alir metode penelitian

Studi Pustaka/Literatur

Pengumpulan Data

Data Sekunder

1. Data Arah dan Kecepatan Angin rata-rata Bulanan

2. Data Analisa Gradasi Butiran

Pengolahan dan Analisa Data

Kesimpulan dan Saran

Selesai Mulai

Data Angin

1. Membuat wind rose 2. Perhitungan peramalan

gelombang yang

dibangkitkan oleh angin

Sedimen

1. Perhitungan laju angkutan sedimen sejajar pantai dengan metode Fluks Energi, metode Dimensional Analysis dan metode Integral

Data angin yang tersedia dan dekat dengan lokasi penelitian adalah data

angin yang didapat dari stasiun Kuala Namu.Data angin yang tersedia adalah data

angin rata-rata bulanan selama satu tahun yaitu data angin pada tahun 2014. Data

angin tersebut dapat dilihat pada tabel 3.1

Tabel 3.1 Data Angin Rata-rata Bulanan Tahun 2014

Bulan

Tahun 2014 Kecepatan

(m/s) Arah

Januari 3,2 BL

Februari 3,53 U

Maret 3,5 U

April 3,25 U

Mei 2,9 U

Juni 3,15 TL

Juli 2,75 TL

Agustus 2,85 TG

September 2,9 CALM

Oktober 2,9 U

November 2,7 B

Desember 2,4 B

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Data Angin

Data angin yang diperoleh akan digunakan untuk menentukan arah angin

dominan serta tinggi gelombang. Data angin yang diperlukan adalah data arah

angin dan kecepatan angin dimana data tersebut didapat dari Stasiun Klimatologi

Sampali Medan seperti yang terdapat pada tabel 3.1.

Adapun langkah-langkah untuk mencari kecepatan dan arah angin

dominan adalah sebagai berikut:

1. Identifikasi data mentah yang merupakan data kecepatan rata-rata dan arah

angin tahun 2014 yang tersaji dalam Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Kecepatan dan Arah Angin Bulanan Tahun 2014 No Bulan

Tahun 2014 Kec

(knot) Arah

1 Januari 6,4 BL

2 Februari 7,06 U

3 Maret 7 U

4 April 6,5 U

5 Mei 5,8 U

6 Juni 6,3 TL

7 Juli 5,5 TL

8 Agustus 5,7 TG

10 Oktober 5,8 U

11 November 5,4 B

12 Desember 4,8 B

Sumber:Stasiun Klimatologi Sampali Medan

Tabel 4.2 Penggolongan Data Kecepatan dan Arah Angin 2014 Kecepatan

(knot)

Arah Angin Jumlah

Kejadian U TL T TG S BD B BL

0-2 2 1 0 2 0 0 2 0 7

3-5 3 1 0 0 0 0 0 1 5

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

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

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

Jumlah 5 2 0 2 0 0 2 1 12

2. Dari Tabel 4.2 dapat dicari persentase masing-masing arah dan kecepatan

angin seperti terlihat dalam Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Persentase Data Kecepatan dan Arah Angin Periode 2014 Kecepatan

(knot)

Arah Angin Jumlah

(%)

U TL T TG S BD B BL

0-2 16,67 8,33 0 16,67 0 0 16,67 0 58,34

3-5 25 8,33 0 0 0 0 0 8,33 41,66

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

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

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

Jumlah (%) 41,67 16,66 0 16,67 0 0 16,67 8,33 100

3. Dari Tabel 4.3 dapat dibuat Gambar Wind Rose untuk menggambarkan

persentase data arah dan kecepatan angin yang ditunjukkan oleh Gambar

Gambar 4.1 Wind Rose Daerah Pantai Cermin Tahun 2014

Dari analisa angin dengan Wind Rose di atas dapat disimpulkan bahwa

angin dominan terjadi pada arah utara. Untuk perencanaan studi ini,arah angin

yang dipakai dalam perhitungan sebagai arah awal (0o) adalah arah utara.

4.2 Panjang Fetch Efektif

Panjang fetch dihitung berdasarkan arah angin yang berpengaruh pada

lokasi penelitian yaitu Pantai Mutiara. Kawasan Pantai Mutiara ini terletak pada

kawasan pantai timur Sumatera Utara.Dan arah angin yang berpengaruh adalah

Tabel 4.4 Perhitungan Panjang Fetch Efektif α (o

) (1) cos α (2) Xi (km) (3)

Xi cos α (km) (4 ) 42 0,7431 212,333 157,785

36 0,8090 218,4 176,686

30 0,8660 207,783 179,94 24 0,9135 194,133 177,341 18 0,9511 183,517 174,543 12 0,9781 201,717 197,299 6 0,9945 192,617 191,557

0 1 215,367 215,367

6 0,9945 235,083 233,79

12 0,9781 259,35 253,67

18 0,9511 251,767 239,455

24 0,9135 368,55 336,67

30 0,8660 13,65 11,8209

36 0,8090 4,55 3,68095

42 0,7431 0 0

Total 13,5106 2549,61

(Sumber: Hasil Perhitungan)

Pada Tabel 4.4, nilai α pada kolom 1 merupakan deviasi pada kedua sisi

dari arah angin dengan menggunakan pertambahan 6o sampai sudut sebesar 42o

pada kedua sisi dari arah angin. Kolom 2 merupakan nilai cosinus dari α, kolom 3

merupakan hasil plot panjang segmen fetch menggunakan google earth yang

diplot dari titik observasi ke ujung akhir fetch seperti yang disajikan dalam

Gambar 4.2. Sedangkan kolom 4 merupakan hasil perkalian dari nilai yang ada

pada kolom 2 dan kolom 3.

Berdasarkan Tabel 4.4, nilai Fetch efektif dapat dihitung,

���� = ∑ ��

cos�

∑cos� =

2549,61

Dari hasil analisa fetch diatas didapat fetch efektif yaitu sebesar 188,86

km. Jika panjang fetch efektif ini di konversikan ke satuan mil laut (nautical mile)

dengan 1 km = 0,539957 mil laut, maka :

Feff = 188,86 km x 0,539957 mil laut

4.3 Analisa Gelombang

Untuk mencari tinggi gelombang (H) dan periode gelombang (T) disuatu

tempat di laut, maka kita harus menghitung kecepatan angin di laut (UW). Nilai

kecepatan angin di darat (UL) harus ditransformasikan menjadi kecepatan angin di

laut dengan hubungan yang diberikan oleh Persamaan 2.1

Berdasarkan kecepatan angin rata-rata yang terjadi tiap bulan dalam satu

tahun yaitu tahun 2014, dicari nilai RL dengan menggunakan Gambar 2.4. Dengan

kecepatan angin rata-rata di darat yang ada pada Tabel 3.1 pada bab sebelumnya,

yaitu 3,2 m/det pada bulan Januari 2014. Kemudian diplot pada Gambar 2.4

menghasilkan nilai RL = 1,6.

Gambar 4.3 Grafik Hubungan antara Kecepatan Angin di Darat dan di Laut dengan Nilai Kecepatan Angin rata-rata di Darat 3,2 m/det

1,6

Nilai RL digunakan untuk menghitung kecepatan angin di laut dengan

menggunakan Persamaan 2.1

RL = UW / UL

UW = RL*UL (4.1)

= 1,6 * 3,2

= 5,12 m/det

dimanaRLadalah faktor korelasi akibat perbedaan ketinggian, UW adalah

kecepatan angin di laut (m/s), ULadalah kecepatan angin di darat (m/s).

Kecepatan angin dikonversikan pada faktor tegangan angin dengan

menggunakan Persamaan 2.2, sehingga didapat :

�� = 0,71��1,23 = 0,71*(5,12)1,23

= 5,292 m/det

dimana�_�adalah faktor tegangan angin (m/det)

Demikian seterusnya untuk bulan Februari-Desember.Perhitungan disajikan di dalam lampiran.Berdasarkan nilai UA maksimum yang ada pada tabel 4.5 yaitu 5,744 m/det, tinggi dan periode gelombang dapat dicari dengan menggunakan

Gambar 4.4 Grafik Peramalan Gelombang UA = 5,7

Fetch = 75

Tabel 4.5. Perhitungan Bangkitan Gelombang akibat Kecepatan Angin rata-rataBulananTahun 2014

Bulan Arah

Kecepatan (UL) m/det

RL* UW

(m/det)

UA (m/det)

Fetch (km)

Januari BL 3,2 1,6 5,12 5,292 188,86

Februari U 3,53 1,55 5,472 5,744 188,86

Maret U 3,5 1,55 5,425 5,683 188,86

April U 3,25 1,6 5,2 5,394 188,86

Mei U 2,9 1,65 4,785 4,870 188,86

Juni TL 3,15 1,55 4,883 4,993 188,86

Juli TL 2,75 1,65 4,538 4,563 188,86

Agustus TG 2,85 1,65 4,703 4,767 188,86

September CALM 2,9 1,65 4,785 4,870 188,86

Oktober U 2,9 1,65 4,785 4,870 188,86

November B 2,7 1,65 4,455 4,460 188,86

Desember B 2,4 1,7 4,08 4,003 188,86

** Menggunakan grafik hubungan antara kecepatan angin di laut dan di darat (Sumber : Hasil Perhitungan)

Karena keterbatasan grafik peramalan gelombang, maka digunakan fetch

kondisi maksimum. Oleh karena itu, berdasarkan nilai UA maksimum yaitu 5,744

m/det, didapat:

Tinggi (H) = 0,786 m ≈ 0,8 �

Periode (T) = 4,7 det

Untuk memudahkan perhitungan pada bagian selanjutya, maka diperlukan

nilai �_��� dan �_� yang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini:

���� = 1,13∗ � (4.2)

= 1,13∗0,8 = 0,904 �

�� = 1,414∗ ���� (4.3)

= 1,414∗0,904 = 1,278 �

Sedangkan untuk mengetahui tinggi gelombang pecah (Hb), parameter

gelombang yang digunakan adalah sudut datang gelombang yang mempunyai

nilai �� = 250 dan indeks gelombang pecah (��) adalah 0,78. Maka tinggi gelombang pecah yang timbul dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.13.

�� =���

.�/2�

� ��

0.78

.�cos�0 cos��

= 1 _�9,81∗4,7/2� 9,81 ��

0.78

.�cos 0 cos 25

= 1

�_�0.5�

9,81∗4,7/2� 9.8 0.78

.�cos 0 cos 25

�_�3�2 _{= 1}

�9,81∗9,814,7/2� 0.78

.�cos 0 cos 25

= 1∗0,764∗1,051

= 0,803

dimanag adalah percepatan grafitasi (m/s2), T adalah periode gelombang (s), �₀ adalah sudut awal gelombang datang, �_� adalah sudut gelombang datang, �_� adalah tinggi gelombang pecah (m)

Maka nilai ℎ_� dapat dicari dengan memasukkan �_� = 0,86 � kedalam Persamaan 2.12.

ℎ� =

0,86 0,78 = 1,102 �

Dengan, ℎ� : kedalaman gelombang pecah (m) 4.4 Analisa Sedimen

Untuk menganalisa sedimen dilakukan pengujian laboratorium berupa

pengujian analisa saringan. Hasil pengujian dilaboratorium ditampilkan pada

Tabel berikut ini:

Tabel 4.6 Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 1 Clay and Silt

(%) Sand (%) Gravel (%)

��� (mm) 0

Fine : 2,195

0 0,5602

Medium : 57,875 Coarse : 39,93 Total : 100

Tabel 4.7 Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 2 Clay and Silt

(%) Sand (%) Gravel (%)

��� (mm) 0

Fine : 2,4

0,2 0,7741 Medium : 43,73

Total : 99,80

Tabel 4.8 Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 3 Clay and Silt

(%) Sand (%) Gravel (%)

��� (mm) 0

Fine : 1,015

1 0,5602

Medium : 40,89 Coarse : 57,095 Total : 99

Tabel 4.9 Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 4 Clay and Silt

(%) Sand (%) Gravel (%)

��� (mm) 35,21

Fine : 24,560

0 0,1500

Medium : 38,45 Coarse : 1,78 Total : 64,795

Tabel 4.10 Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 5 Clay and Silt

(%) Sand (%) Gravel (%)

��� (mm) 0

Fine : 1,60

0,7 1,000

Medium : 48,40 Coarse : 49,30 Total : 99,30

Tabel 4.11 Hasil Uji Analisa Saringan Sampel 6 Clay and Silt

(%) Sand (%) Gravel (%)

��� (mm) 0

Fine : 9,16

0 0,5013

Medium : 68,48 Coarse : 22,36 Total : 100

Sedangkan nilai konsentrasi rata-rata untuk daerah surfzone (�̅_�) diambil dari penelitian Nurhafny, 2011 tentang analisa sedimen melayang (suspended

load) di pantai berlumpur yaitu dengan nilai Crata-rata adalah 0,63 gr/l atau 0,63

kg/m3, dan nilai A yang digunakan untuk menghitung nilai kedalaman diambil

dari penelitian Iqbal, 2010 tentang studi profil karakter pantai cermin yaitu A =

0,6084. Untuk nilai konsentrasi rata-rata daerah offshore dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan 2.23. Hasil yang didapat untuk konsentrasi rata-rata

pada daerah offshoreakan digunakan untuk mengetahui jumlah angkutan sedimen

sepanjang garis pantai di daerah offshore yang dihitung dengan Metode Integral.

4.5 Analisa Angkutan Sedimen

Angkutan sedimen akan dianalisa dengan menggunakan tiga metode yaitu

dengan menggunakan metode Fluks Energi, metode Dimensional Analysis dan

dengan menggunakan metode Integral untuk daerah pecahnya gelombang hingga

offshore.

4.5.1 Metode Fluks Energi

Dengan nilai �_� =� =�� ∗ ℎ� = √9,81∗1,102 = 3,29 ,� = 1

8 ��� 2 ₌ 1

8 1,03∗9,81 (0,904)

menghitung nilai E adalah �_��� , komponen fluks energi gelombang sepanjang pantai dapat dihitung dengan Persamaan 2.17:

��� =� ∗ ���

=�(��_�)_�sin�_�cos�_� = 0,77(1,032∗3,29) sin 25 cos 25

= 1,001

dimanaPIs adalah komponen fluks energi gelombang sepanjang pantai saat

pecah,Hadalah tinggi gelombang pecah (m), Cg adalah cepat rambat gelombang

pecah (m/dt) = ��.�_� , �_� adalah sudut datang gelombang pecah (250), ρ adalah

massa jenis air laut (ρ = 1030 kg/m3

= 1,03 ton/m3), g adalah percepatan grafitasi

(g = 9,81 m/dt).

dengan menggunakan Persamaan 2.16:

��� = ��� I′

Dimana

I′ = (ρs − ρ)∗g 1 + e

I′ = (2,65−1,03)∗9,81 1 + 0,5

I′ = 10,5948

maka,

��� =

1,001 10,5948

��� = �,���m3/dtk

dimanaQls adalah angkutan sedimen sepanjang pantai (m3/detik), ρadalah massa

jenis sedimen (ρ = 2650 kg/m3

= 2,65 ton/m3), �′adalah parameter tak berdimensi, K adalah konstanta (0,77), e adalah angka pori (0,5).

Nilai ��� pada perhitungan diatas menggunakan ����, jika menggunakan nilai dari �_�, maka �_�� dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini:

� = 1 8 ���

2

=1

8∗1,03∗9,81∗1,278 2

= 2,063

��� =� ∗ ���

=�(��_�)_�sin�_�cos�_� = 0,39(2,063∗3,29) sin 25 cos 25

= 1,016

��� = �_I��_′

��� = 1,016 10,5948

Sebagai perbandingan nilai �_��, maka perhitungan juga menggunakan Persamaan Schoonees dan Theron (1993,1994).

Untuk ���� = 0,904 , nilai K = 0.82 � = 1

8 ��� 2

=1

8∗1,03∗9,81∗0,904 2

= 1,032

��� =� ∗ �_��

=�(��_�)_�sin��cos�� = 0,82(1,032∗3,29) sin 25 cos 25

= 1,066

��� = ��� I′

��� =

1,066 10,5948

��� = �,���m3/dtk

Untuk �� = 1,278 , nilai K = 0.41 � = 1

8 ��� 2

=1

8∗1,03∗9,81∗1,278 2

= 2,063

��� =� ∗ �_��

= 0,41(2,063∗3,29) sin 25 cos 25 = 1,066

��� = �_I��_′

��� =

1,066 10,5948

��� = �,���m3/dtk.

Jadi, besarnya nilai rata-rata angkutan sedimen di daerah surfzone dengan

metode Fluks Energi adalah 0,09725 m3/dtk. 4.5.2 Metode Dimensional Analysis

Untuk Persamaan Kamphuis, nilai �_�� ditentukan dengan Persamaan (2.20) dan Persamaan (2.21) sebagai berikut:

��� = 6.3433����� ℎ��� (�

3

��ℎ��

� )

����� ℎ��� =

1 (1− �)�_�

� ���0

1.25_�

��2 (tan�)0.75�

1

�50� 0.25

(sin 2�_�)0.6

�0 = �0∗ � (4.4)

= �� 2�∗ �

=9,81∗4,72 2�

Faiqun, 2008.Gelombang Laut (Ocean Wave). 13 April 2008.

Frans, P.L dan Ishak Lilipory.2013. Analisa Karakteristik Gelombang untuk Pembangunan Pangkalan Pendaratan Ikan (PPI) Eri Ambon.Jurnal Logika. 11 (1) : 7-16.

Hadikusumah.2009. Karakteristik Gelombang dan Arus di Eretan Indramayu Jurnal Makara Sains. 13 (2) : 163-172.

Hakim, B. A. Suharyanto dan W.K.Hidajat. 2012. Efektifitas Penanggulangan Abrasi Menggunakan Bangunan Pantai di Pesisir Kota Semarang, Prosiding Seminar Nasional Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan, Semarang : 122-128. Iqbal,M. 2010. Studi Karakter Pantai Cermin, Tugas Akhir Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara

Khampuis,J.Wiliam.2002. Introduction To Coastal Engineering And Management.World Scientific. Queen’s University, Canada.

Nurhafny. 2011. Studi Jumlah Angkutan Sedimen Sepanjang Garis Pantai Pada Lokasi Pantai Berlumpur, Tugas Akhir Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Ramadhani,S.D. 2013. Studi Kinerja Bangunan Groin Tanjung Bunga, Jurnal Tugas Akhir Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Makassar.

Reeve, D. A. Chadwick dan C. Flemming. 2004. Coastal Engineering Processes, Theory and Design Practice. London. Spoon Press.

Tarigan,A.P.M. 2002. Modelling Of Shoreline Evolution At An Open Mud Coast (Disertasi).Universitas Teknologi Malaysia. Malaysia.

Triatmodjo, Bambang. 1999. Teknik Pantai.Yogyakarta. Beta Offset.

Wibowo,Y,A. 2012. Diamika Pantai (Abrasi dan Sedimentasi), Makalah Gelombang Fakultas Teknik, Universitas Hang Tuah,Surabaya.

Yang, Chih Ted 2003.Sediment Transport Theory and Practice.Malabar, Florida: Krieger Publishing Company.

Zakaria, Ahmad. Ph. D. 2009. Dasar Teori dan Aplikasi Program Interaktif Berbasis Web Untuk Menghitung Panjang Gelombang dan Pasanng Surut. Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Gambar A.1 Sampel Sedimen 1

Gambar A.3 Sampel Sedimen 3

Gambar A.5 Sampel Sedimen 5

Gambar A.7 Ayakan