Studi Angkutan Sedimen Sejajar Pantai Di Pantai Pondok Permai Serdang Bedagai Sumatera Utara
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pantai
Sebagaimana yang telah disampaikan pada bagian pendahuluan, pantai
disebut sebagai daerah di tepi perairan yang dipengaruhi oleh air pasang tertinggi
dan air surut terendah. Sedangkan daerah darat di tepi laut yang masih mendapat
pengaruh laut seperti pasang surut, angin laut, dan rembesan air laut disebut
pesisir (coast). Daerah daratan adalah daerah yang terletak di atas garis pasang
tertinggi. Daerah lautan adalah daerah yang terletak di atas dan di bawah
permukaan laut dimulai dari sisi laut pada garis surut terendah, termasuk dasar
laut dan bumi di bawahnya (Triatmodjo, 1999). Gambar 2.1 menunjukkan
batasan-batasan daerah di sekitar pantai.
Gambar 2.1 Definisi dan Batasan Pantai (Triatmodjo, 1999)
Bentuk profil pantai sangat dipengaruhi oleh material yang membentuk
pantai tersebut dan juga gaya-gaya pembentuknya. Pantai dapat terbentuk dari
material dasar yang berupa lumpur, pasir, kerikil, dan batu. Pantai lumpur
Universitas Sumatera Utara
mempunyai kemiringan sangat kecil sampai mencapai 1:5000. Kemiringan pantai
pasir lebih besar yang berkisar antara 1:20 dan 1:50. Sedangkan kemiringan pantai
berkerikil bisa mencapai 1:4. Pantai berlumpur banyak dijumpai di daerah pantai
dimana banyak sungai yang mengangkut sedimen suspensi bermuara di daerah
tersebut dan gelombang relatif kecil. Bentuk profil pantai pada umumnya seperti
ditunjukkan dalam Gambar 2.2 berikut ini.
Gambar 2.2 Bentuk Profil Pantai (Triatmodjo, 1999)
Dari Gambar 2.2 di atas dapat dilihat bahwa profil pantai dapat dibagi
kedalam empat bagian yaitu: daerah lepas pantai (offshore), daerah pantai dalam
(inshore), daerah depan pantai (foreshore), dan daerah belakang pantai
(backshore). Sedangkan menurut sudut pandang hidrodinamika, perairan pantai di
daerah dekat pantai (nearshore zone) dibagi menjadi tiga daerah yaitu: daerah
gelombang pecah (breaker zone), daerah buih (surf zone), dan daerah swash
(swash zone).
Penjelasan dari beberapa uraian di atas diberikan sebagai berikut
(Triatmodjo, 1999).
Universitas Sumatera Utara
a.
Inshore (daerah pantai dalam) adalah daerah profil pantai yang terbentang
ke arah laut batas daerah depan pantai (foreshore) sampai ke bawah
breaker zone.
b.
Foreshore (daerah depan pantai) adalah daerah yang meliputi garis pantai,
daerah swash sampai dengan bagian yang tidak terlalu jauh dari garis
pantai.
c.
Backshore (daerah belakang pantai) adalah daerah yang dibatasi oleh garis
pantai kearah daratan.
d.
Offshore (daerah lepas pantai) adalah daerah dari garis gelombang pecah
kearah laut.
e.
Breaker zone (daerah gelombang pecah) adalah daerah dimana gelombang
yang datang dari laut (lepas pantai) mencapai ketidakstabilan dan akhirnya
pecah. Di pantai yang landai gelombang pecah bisa terjadi dua kali.
f.
Surf zone (daerah buih) adalah daerah yang terbentang antara bagian dalam
dari gelombang pecah dan batas naik turunnya gelombang di pantai. Pantai
yang landai mempunyai surf zone yang lebar.
g.
Swash zone (daerah swash) adalah daerah yang dibatasi oleh garis batas
tertinggi naiknya gelombang dan batas terendah turunnya gelombang di
pantai.
h.
Longshore bar (gundukan sepanjang pantai) adalah tumpukan pasir yang
paralel terhadap garis pantai. Tumpukan pasir tersebut dapat muncul pada
saat air surut, pada saat lain dapat menjadi barisan tumpukan pasir yang
sejajar pantai dengan kedalaman yang berbeda.
Universitas Sumatera Utara
Pembagian bentuk pantai didasarkan pada komponen materi penyusun
pantai (Triatmodjo, 1999), yaitu:
a.
Pantai berpasir
Pantai tipe ini terbentuk oleh proses di laut akibat erosi gelombang,
pengendapan sedimen, dan material organik. Material penyusun terdiri
atas pasir bercampur batu yang berasal dari daratan yang terbawa aliran
sungai atau berasal dari berbagai jenis biota laut yang ada di daerah pantai
itu sendiri.
b.
Pantai berlumpur
Pantai berlumpur terjadi di daerah pantai dimana terdapat banyak muara
sungai yang membawa sedimen suspensi dalam jumlah besar ke laut.
Biasanya juga dijumpai di muara sungai yang ditumbuhi oleh hutan
mangrove.
Bagian pantai yang berbentuk garis dan menjadi arah batas antara laut dan
darat secara jelas disebut sebagai garis pantai. Keberadaan garis pantai selalu
mengalami perubahan secara kontinu. Pada pantai yang berhadapan langsung
dengan arah datang gelombang dan arus pantai selalu mengalami abrasi yang
lebih tinggi dibandingkan dengan daerah pantai yang letaknya sejajar atau searah
dengan arah datangnya gelombang.
2.2 Gelombang
Gelombang merupakan pergerakan naik turunnya air dengan arah tegak
lurus
permukaan
laut
yang membentuk
kurva
atau
grafik
sinusoidal
Universitas Sumatera Utara
(Faiqun,2008). Proses ini terjadi akibat adanya gaya-gaya alam yang bekerja di
laut seperti tekanan atau tekanan dari atmosfir (khusus melalui angin), gempa
bumi, gaya gravitasi bumi dan benda-benda angkasa (bulan dan matahari), gaya
coriolis (akibat rotasi bumi), dan tegangan permukaan.
Gelombang yang sering terjadi di laut dan cukup penting adalah
gelombang angin. Angin di atas lautan mentransfer energinya ke perairan,
menyebabkan riak-riak, bukit, hingga kemudian berubah menjadi gelombang.
Gambar 2.3 menunjukkan sketsa definisi gelombang.
Gambar 2.3 Sketsa Definisi Gelombang (Zakaria, 2009)
Gambar 2.3 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
Universitas Sumatera Utara
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. Gambaran 2.4 menunjukkan perubahan dan pergerakan zat cair
pada gelombang. Orbit perubahan partikel berbentuk lingkaran pada seluruh
kedalaman di laut dalam. Di laut transisi dan dangkal, lintasan partikel
elips.semakin besar kedalaman, bentuk elips semakin pipih, dan didasar gerak
partikel adalah horizontal.
Gambar 2.4 Pergerakan Partikel Zat Cair Pada Gelombang (Faiqun, 2008)
Gelombang dapat dibangkitkan oleh banyak hal seperti angin. Angin yang
berhembus diatas 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 jika angin berhembus terus akhirnya akan terbentuk
gelombang. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besr
gelombang yang terbentuk.
Universitas Sumatera Utara
Penentuan tinggi gelombang dapat dilakukan dengan pengukuran langsung
di lapangan atau dengan menganalisa data angin yang ada. Pengukuran langsung
di lapangan biasanya kurang representatif karena dilakukan dalam jangka waktu
yang singkat. Jadi analisa gelombang menggunakan data angin dinilai paling baik,
tetapi jangka waktu data angin harus tersedia minimal selama lima tahun.
Metode peramalan gelombang dapat dibedakan atas metode peramalan
gelombang laut dalam dan peramalan gelombang laut dangkal. Beda metode laut
dalam dan dangkal adalah bahwa metode laut dangkal diperhitungkan faktor
gesekan antara gerak air dengan dasar laut, yang berpengaruh pada tinggi
gelombang yang terbentuk. Di laut dalam gerak gelombang yang terjadi di bagian
atas perairan saja dan hampir tidak berimbas ke bagian bawah dekat dasar laut.
Oleh karena itu gelombang dan pembentukan gelombang di laut dalam tidak
terpengaruh oleh keadan di dekat dasar laut.
Kriteria laut dalam dan dangkal didasarkan pada perbandingan antara
kedalaman air h dan panjang gelombang L. Nilai batasannya sebagai berikut:
a.
Gelombang air laut dangkal jika h/L≤ 1/20
b.
Gelombang air laut transisi jika 1/20 < h/L 256
Kerakal (Cobble)
64-256
Kerikil (Pebble)
4-64
Butiran (Granule)
2-4
Pasir (Sand)
Pasir sangat kasar (very coarse sand)
1-2
Pasir kasar (coarse sand)
½-1
Pasir sedang (medium sand)
¼-½
Pasir halus (fine sand)
1/8-1/4
Pasir sangat halus (very fine sand)
1/16-1/8
Lumpur (Silt)
Lumpur kasar (coarse silt)
1/32-1/16
Lumpur sedang (medium silt)
1/64-1/32
Lumpur halus (fine silt)
1/128-1/64
Lumpur sangat halus (very fine silt)
1/256-1/128
Lempung (Clay) Lempung kasar (coarse clay)
1/640-1/256
Lempung sedang (medium clay)
1/1024-1/640
Lempung halus (fine clay)
1/2360-1/1024
Lempung sangat halus (very fine clay)
1/4096-1/2360
Universitas Sumatera Utara
2.5.2 Massa Jenis (Densitas)
Densitas merupakan perbandingan massa terhadap volume zat. Densitas
merupakan fungsi langsung dari kedalaman laut, serta dipengaruhi juga oleh
salinitas, temperatur dan tekanan. Secara matematis dituliskan dalam Persamaan
2.6.
dimana :
m
v
(2.6)
= densitas (gr/cm3)
m = massa (gr)
v = volume (cm3)
Tabulasi nilai massa jenis dari beberapa zat ditampilkan dalam Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Data Massa Jenis Dari Beberapa Zat
Zat
Zat Cair
Air (4oC)
Air Laut
Darah
Bensin
Air raksa
Zat Padat
Es
Aluminium
Besi dan Baja
Emas
Gelas
Kayu
Tembaga
Timah
Tulang
Zat Gas
Udara
Helium
Hidrogen
Uap air (100 oC)
Kerapatan
(kg/m3)
1,00 x 103
1,03 x 103
1,06 x 103
0,68 x 103
13,6 x 103
0,92 x 103
2,70 x 103
7,8 x 103
19,3 x 103
2,4 – 2,8 x 103
0,3 – 0,9 x 103
8,9 x 103
11,3 x 103
1,7 – 2,0 x 103
1,293
0,1786
0,08994
0,6
Universitas Sumatera Utara
Kerapatan zat (massa jenis) yang dinyatakan dalam tabel di atas
merupakan kerapatan zat pada suhu 0oC dan tekanan 1 atm. Sedangkan untuk
massa jenis sedimen lumpur ( m ) adalah 1200 kg/m3.
2.5.3 Perembesan (porosity)
Porositas digunakan untuk mengetahui pori-pori (porositas) yang terdapat
dalam sampel. Porositas merupakan satuan yang menyatakan keporositasan suatu
material yang dihitung dengan mencari persen (%) berdasarkan daya serap bahan
terhadap air dengan perbandingan volume air yang diserap terhadap volume total
sampel. Secara matematis dituliskan dalam Persamaan 2.7
Porositas =
dimana:
Vvoid
x100%
Vtotal
(2.7)
Vvoid = volume rongga (m3)
Vtotal = volume rongga + bahan padat (m3)
Pada tabel 2.3 ditunjukkan nilai-nilai porositas untuk beberapa bahan sedimen.
Tabel 2.3 Porositas dari beberapa bahan sedimen
Bahan
Tanah
Tanah Liat
Lanau (silt)
Pasir medium sampai kasar
Pasir berbutir serba sama (uniform)
Pasir halus sampai medium
Kerikil
Kerikil berpasir
Batu berpasir
Shale
Batu Kapur
Porositas (%)
50-60
45-55
40-50
35-40
30-40
30-35
30-40
20-35
10-20
1-10
1-10
Universitas Sumatera Utara
2.6 Angkutan Sedimen
Pantai selalu menyesuaikan bentuk profilnya. Penyesuaian tersebut
merupakan tanggapan dinamis alami pantai terhadap laut. Proses dinamis pantai
sangat dipengaruhi oleh littoral transport, yang didefinisikan sebagai gerak
sedimen di daerah dekat pantai (nearshore zone) oleh gelombang dan arus.
Pengangkutan atau pergerakan sedimen pantai adalah gerakan sedimen didaerah
pantai yang disebabkan oleh gelombang dan arus. Sedimen dapat diangkut dengan
3 cara:
a. Suspension; umumnya terjadi pada sedimen-sedimen yang sangat kecil
ukurannya (seperti lempung) sehingga mampu diangkut oleh aliran air atau
angin yang ada.
b. 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. Pergerakan dari butiran pasir dimulai pada saat kekuatan gaya aliran
melebihi kekuatan inersia butiran pasir tersebut pada saat diam. Gerakangerakan tersebut bisa menggelinding, menggeser, atau bahkan bisa
mendorong sedimen yang dengan yang lainnya.
c. Saltation; umumnya terjadi pada sedimen berukuran pasir dimana aliran
fluida yang ada mampu menghisap dan mengangkut sedimen pasir sampai
akhirnya karena gaya grafitasi yang ada mampu mengembalikan sedimen
pasir tersebut ke dasar.
Sedangkan berdasarkan asalnya material angkutan dapat dibedakan menjadi 2
macam, yaitu (Yiniarti, 1997):
Universitas Sumatera Utara
a.
Muatan material dasar (bed material transport), yang berasal dari dasar,
berarti bahwa angkutan ini ditentukan oleh keadaan dasar dan aliran (dapat
terdiri dari sedimen dasar dan sedimen melayang).
b.
Muatan cuci (wash load), yang berasal dari hasil erosi daerah aliran sungai
dan tidak berhubungan dengan kondisi hidrolik aliran setempat. Angkutan
ini terdiri dari butiran yang sangat halus dengan diameter < 50µm (terdiri
dari lempung dan lanau) yang hanya dapat bergerak dengan cara melayang
dan tidak berada pada dasar sungai.
Di kawasan pantai terdapat dua arah pengangkutan sedimen, yaitu:
a.
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.
b.
Pengangkutan sedimen sepanjang pantai (longshore sediment transport)
Orang sering menyebutkan pengangkutan sedimen sejajar pantai (dalam
bahasa ilmiahnya 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 jetti atau groin.
2.6.1 Angkutan Sedimen Sepanjang Pantai (Longshore Sediment Transport)
Angkutan sedimen sedimen sepanjang pantai terdiri dari komponen utama,
yaitu pergerakan sedimen dalam bentuk mata gergaji di garis pantai dan transpor
sepanjang pantai di surf zone, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.11. Komponen
Universitas Sumatera Utara
pertama terjadi pada waktu gelombang dari arah laut datang menuju pantai dan
membentuk sudut terhadap garis pantai yang menyebabkan kemudian massa air
naik dan akan turun lagi dalam arah tegak lurus pantai. Gerak air tersebut akan
terlihat membentuk lintasan seperti mata gergaji, yang disertai dengan
terangkutnya sedimen dalam arah sepanjang pantai. Sedangkan komponen kedua
terjadi karena arus sepanjang pantai yang dibangkitkan oleh gelombang pecah,
sehingga menyebabkan terjadinya pergerakan sedimen di surfzone (Triatmodjo,
1999).
Gambar 2.11 Pergerakan Sedimen Sepanjang pantai (Triatmodjo, 1999)
Pergerakan
sedimen
sepanjang
pantai
menimbulkan
berbagai
permasalahan seperti pendangkalan di pelabuhan, erosi pantai dan sebagainya.
Oleh karen itu prediksi pergerakan sedimen sejajar pantai adalah sangat penting.
Beberapa cara yang dilakukan untuk memprediksi pergerakan sedimen sejajar
pantai adalah sebagai berikut.
Universitas Sumatera Utara
a. Cara terbaik untuk memperkirakan pergerakan sedimen sejajar pantai pada
suatu tempat adalah mengukur debit sedimen di lokasi 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 di daerah yang ditinjau terdapat
bangunan yang dapat menangkap pergerakan sedimen sejajar pantai,
misalnya groin, pemecah gelombang suatu pelabuhan, dan sebagainya.
c. Rumus empiris yang didasarkan pada kondisi gelombang di daerah yang
ditinjau.
Angkutan sedimen sejajar pantai dapat dianalisa dengan menggunakan dua
metode yaitu Metode Energi Fluks untuk tinjauan di daerah surfzone dan
Metode Integral untuk tinjauan di daerah offshore. Kedua metode tersebut
mempunyai hubungan tinjauan jarak dari garis pantai (y) yang sejajar
dengan koordinat sumbu y, dengan kedalam air (h) yang sejajar dengan
koordinat sumbu z. Sistemkoordinat yang digunakan pada tugas akhir ini
ditunjukkan pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Sistem Koordinat
Universitas Sumatera Utara
Keterangan Gambar 2.12:
Sumbu x
: Sumbu koordinat sejajar garis pantai
Sumbu y
: Sumbu koordinat tegak lurus garis pantai
Sumbu z
: sumbu koordinat yang menyatakan kedalaman air laut (h)
2.6.2 Metode Energi Flux di Pantai Berpasir
Menurut sejarah, jumlah total material yang bergerak di sepanjang garis
pantai mempunyai kaitan dengan jumlah energi yang terdapat dalam gelombang
yang sampai di garis pantai (Dean dan Dalrymple, 1995). Model yang sederhana
terdapat dalam pergerakan sedimen sejajar pantai pantai berpasir, berupa
hubungan antara pergerakan sedimen dengan komponen fluks energi gelombang
sepanjang pantai dalam bentuk:
Qs =
KP1
s 1 n
(2.8)
2
P1 = E.Cg.sin .cos = 1 gH b C g sin 2 b
16
(2.9)
dimana QS adalah jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai berpasir, K adalah
komponen empiris (untuk daerah yang landai 0.2 ≤ K ≤ 0.3), P1 adalah fliks
energi, Cg adalah kecepatan kelompok, b adalah sudut datang gelombang pecah.
Kecepatan kelompok (Cg) dapat dihilangkan pada persamaan 2.9 untuk
energi fliks sejajar pantai dengan menggunakan pendekatan air dangkal, bahwa Cg
=
gh dan Hb/ b, dimana Hb adalah tinggi gelombang pecah dan
b
adalah
indeks gelombang pecah. Sehingga didapat:
5
g
Qs = K
H b 2 sin 2 b
0.5
16 b s 1 n
(2.10)
Universitas Sumatera Utara
di mana:
Qs
= jumlah angkutan sedimen sejajar pantai (m3/s)
K
= komponen empiris (untuk daerah yang landai 0.2 ≤ K ≤0.3)
s
= massa jenis sedimen ( s = 2650 kg/m3)
= massa jenis air laut ( = 1030 kg/m3)
Hb
= tinggi gelombang pecah (m)
= indeks gelombang pecah (m/s)
b
n
= porositas sedimen
g
= percepatan gravitasi (9.8 m/s2)
b
= sudut datang gelombang pecah terhadap garis pantai normal.
2.6.3 Metode Energi Flux di Pantai Berlumpur
Di daerah pantai berlumpur hubungan antara pergerakan sedimen dengan
komponen energi sepanjang pantai mempunyai bentuk seperti ditunjukkan Persamaan
2.11 (Tarigan, 2002).
P1 =
3
3
1
1
g 2 b 2 mH b 2 yb sin 2 b
16
(2.11)
dimana m adalah kemiringan pantai, yb adalah jarak dari garis pantai menuju titik
gelombang pecah dan b adalah sudut datang gelombang pecah. Persamaan 2.11
merupakan hasil dari energi fluks pada daerah surf zone di pantai berlumpur.
Sehingga untuk jumlah angkutan sedimen sejajar pantai garis pantai pada daerah
surf zone ditunjukkan dalam persamaan 2.12
3
1
C g 2 b 2 m 3 2
Qm = lb
H b yb sin 2 b
16 mg '
(2.12)
Universitas Sumatera Utara
dimana Qm adalah jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai berlumpur, Clb
adalah koefisien proporsional di daerah surf zone (Clb = 2.31*10-3 berdasarkan
eksperimen Rodriguez dalam Tarigan, 2002), m adalah densitas lumpur = 1200
kg/m3, dan g’= g( m - )/ .
2.6.4 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 antara jarak dari garis pantai (y) dan kedalam air
(h). Longguet 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:
Uxb =
5 m
ghb sin b
8 cf
(2.13)
dimana α adalah konsonan yang ditetapkan = 0.4, m adalah kemiringan dasar
pantai = 0.02, cf adalah faktor gesekan dasar laut, hb adalah kedalaman air pada
daerah gelombang pecah, dan b adalah sudut antara gelombang pecah dengan
garis pantai normal.
Faktor gesekan dasar laut dihitung dengan menggunakan persamaan
berikut:
H
cf = 1.742 2 log 10 b
0.001
2
(2.14)
Universitas Sumatera Utara
Longguet Higgins juga memberikan rumusan terhadap profil kecepatan
sepanjang pantai dalam variabel tidak berdimensi, yaitu:
Ũx =Aỹ + B1ỹ 1 , 0 < ỹ < 1
(2.15)
Ũx = B1ỹ 2 , 0 < ỹ <
(2.16)
Dimana:
ỹ = y/yb ,
Ũx = ux/uxb
(2.17)
dan A, B1, B2, γ1, dan γ2 adalah konstans yang dipengaruhi oleh nilai Γ.
3
4
A=
1
;
1 5 2
1
B1 =
2 1
A ;
1 2
B2 =
9 1
;
16
3
4
2
1 1
A ;
2 1
9 1
16
(2.18)
Γ adalah parameter tidak berdimensi yang mewakili kepentingan relatif dari
pencampuran horizontal yang didalamnya terdapat nilai N.
mN
2 c f
(2.19)
Dengan menggunakan pendekatan Inman (1971) dalam Tarigan (2002),
untuk memperkirakan viskositas pusaran di dalam daerah surf zone, konstanta N
dihitung dengan persamaan berikut:
N
H b g.hb
T
(2.20)
dimana T adalah periode gelombang.
Dalam metode Longuet Higgins ini terdapat hubungan antara Ũx dan ỹ yang
dipengaruhi oleh nilai Γ yang dapat bervariasi seperti yang ditunjukkan pada
gambar 2.13. efek dari Γ yang dapat bervariasi dengan nilai yang rendah pada
penggabungan parameter mengakibatkan gradien kecepatan menjadi curam dan
Universitas Sumatera Utara
pengurangan yang cepat terjadi aliran di luar zona pecah. Sebaliknya, dengan nilai
pencampuran yang besar menghasilkan gradien yang rendah.
Gambar 2.13 Efek dari Nilai Γ atau P yang Bervariasi Terhadap Surfzone
2.6.5 Metode Integral
Angkutan sedimen sejajar pantai dapat ditentukan dengan mengintgrasikan
rumus semi empiris sedimen fluks terhadap lebar dari zona pergerakan. Integrasi
dari rumus semi empiris sedimen fluks ditunjukkan pada Persamaan 2.21.
Qo = q
yo
yb
CU x h dy
(2.21)
di mana:
Qo
= jumlah angkutan sedimen sejajar pantai (kg/s)
q
= konstanta proporsional = 1
C
= konsentrasi sedimen rata-rata (kg/s)
Ux
= kecepatan arus sejajar pantai (m/s)
h
= kedalaman air (m)
yb
= jarak dari garis pantai menuju titik gelombang pecah (m)
Universitas Sumatera Utara
yo
= jarak dari garis pantai menuju daerah offshore terminus (m)
dy
= interval kordinat y
Persamaan 2.21 adalah rumusan yang digunakan untuk mengetahui jumlah
angkutan sedimen sejajar pantai pada daerah offshore. Kecepatan arus sejajar
pantai (Ux) diselesaikan dengan menggunakan metode Longuet Higgins yang
telah dijelaskan sebelumnya. Untuk konsentrasi rata-rata yang terjadi di daerah
offshore ( C ) dapat dianalisis dengan menggunakan Persamaan 2.22 berikut.
C = C b exp (-kc(y-yb)) ;
y ≥ yb
(2.22)
dimana C b merupakan konsentrasi rata-rata di daerah surfzone, kc adlah konstanta
berdimensi. Nilai kc ditetapkan 1.5x 10-3 1/m berdasarkan studi di Pantai Punggur
yang mempunyai karakteristik pantai berlumpur yang sama seperti Pantai Cermin
(Tarigan, 2002).
2.7 Bangunan Pelindung Pantai
Erosi pantai merupakan salah satu masalah serius perubahan garis pantai.
Selain proses alami, 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 energi 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:
Universitas Sumatera Utara
1. Memperkuat pantai atau melindungi pantai agar mampu menahan
kerusakan karena serangan gelombang.
2. Mengubah laju transpor sedimen sepanjang pantai
3. Mengurangi energi gelombang yang sampai ke pantai
4. Reklamasi dengan menambah suplai sedimen 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:
a. 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 terhadap
erosi dengan menghancurkan energi gelombang sebelum sampai ke pantai,
sehingga terjadi endapan dibelakang bangunan. Endapan ini dapat menghalangi
transport sedimen sepanjang pantai.
Breakwater atau pemecah gelombang dapat dibedakan menjadi dua
macam yaitu pemecah gelombang sambung pantai dan lepas pantai. Tipe
pertama banyak digunakan pada perlindungan perairan pelabuhan, sedangkan
tipe kedua untuk perlindungan pantai terhadap erosi.
Universitas Sumatera Utara
b. Groin (Groyne)
Groin adalah bangunan pelindung pantai yang difungsikan untuk
menahan/menangkap angkutan pasir (longshore transport) atau untuk
mengurangi angkutan pasir. Groin dibangun menjorok relatif tegak lurus
terhadap arah pantai. Bahan konstruksinya umumnya kayu, baja, beton (pipa
beton), dan batu.
Penggunaan Groin dengan mneggunakan 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.
c. Seawall
Seawall hampir serupa dengan revetment (stuktur pelindung pantai yang
dibuat sejajar pantai dan biasanya memiliki permukaan miring), yaitu dibuat
sejajar pantai tapi seawall memiliki dinding relatif 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 akan dipantulkan kembali dan
menyebabkan gerusan pada bagian dasarnya.
d. Jetty
Jetty adalah bangunan tegak lurus pantai yang diletakan di kedua sisi
muara sungai yang berfungsi untuk mengurangi pendangkalan alur oleh
sedimen pantai. Pada penggunaan muara sungai sebagai alur pelayaran,
Universitas Sumatera Utara
pengendapan dimuaradapat mengganggu lalu lintas kapal. Untuk keperluan
tersebut jetty harus panjang sampai ujungnya berada di luar sedimen sepanjang
pantai juga sangat berpengaruh terhedap pembentukan endapan tersebut. Pasir
yang melintas didepan muara geelombang pecah. 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 berpasir engan gelombang
yang cukup besar sering mengalami penyumbatan muara oleh endapan
pasir.karena pengaruh gelombang dan angin, endapan pasir terbentuk di muara.
Transport akan terdorong oleh gelombang masuk kemuara dan kemudian
diendapkan.
e. Artificial Headland
Tanjung buatan adalah struktur batuan yang dibangun sepanjang ujung
pantai
mengikis
bukit-bukit
untuk
melindungi
titik
stategis,
yang
memungkinkan proses-proses alam untuk melanjutkan sepanjang bagian depan
yang tersisa. Tanjung buatan berfungsi 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 local tetapi tiak mungkin mengizinkan bentuk
rencana stabil untuk dikembangkan.
Universitas Sumatera Utara
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 harus dilakukan secara berkala dengan
laju sama dengan kehilangan pasir. Untuk pantai yang panjang maka
penambahan pasir dengan cara pembelian kurang efektif sehingga digunakan
alternative pasir diambil dari hasil sedimentasi sisi lain dari pantai.
Selain pengertian, fungsi dan manfaat dari bangunan pelindung pantai
ada hal lain yang harus diperhatikan dalam merencanakan atau memilih
bangunan pelindung pantai sebagai solusi dari masalah erosi pantai, hal yang
harus kita perhatikan yaitu mengenai filosofi dari bangunan pelindung pantai.
Menurut Pope (1997) dalam Armono merangkum filosofi bangunan pelindung
pantai sebagai berikut:
1. Tak ada satu pun bangunan pelindung pantai yang permanen. Tak ada satu
pun bangunan yang bisa bertahan selamanya di lingkungan pantai yang
dinamis.
2. Tak satu pun bangunan pantai yang bisa digunakan untuk menanggulangi
seluruh lokasi. Bangunan yang berfungsi baik di suatu tempat belum tentu
berfungsi dengan baik di tempat yang lain.
3. Tak satu pun bangunan pantai yang bekerja baik pada semua kondisi.
Setiap pelindung pantai hanya didesain untuk konisi tertentu yang terbatas,
jika batas kondisi tersebut dilampaui, maka bangunan tidak bisa berfungsi
Universitas Sumatera Utara
sebagaimana diharapkan.
4. Tak ada bangunan pantai yang ekonomis atau murah.
5. Tapi, ada suatu cara/pendekatan yang mampu melindungi dalam jangka
waktu usia ekonomis bangunan yang efektif.
6. Ada upaya-upaya teknis yang digunakan dengan bantuan proses-proses
pantai untuk mendapatkan hasil yang bisa diperkirakan.
7. Ada daerah-daerah dimana upaya manusia dalam melindungi pantai tidak
menghasilkan apapun.
8. Ada daerah dimana bangunan pantai (hard structure) lebih tepat
digunakan.
9. Ada dimana bangunan pantai tidak layak digunakan, soft structures lebih
tepat.
10. Ada daerah dimana tidak diperlukan bangunan pelindung pantai.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pantai
Sebagaimana yang telah disampaikan pada bagian pendahuluan, pantai
disebut sebagai daerah di tepi perairan yang dipengaruhi oleh air pasang tertinggi
dan air surut terendah. Sedangkan daerah darat di tepi laut yang masih mendapat
pengaruh laut seperti pasang surut, angin laut, dan rembesan air laut disebut
pesisir (coast). Daerah daratan adalah daerah yang terletak di atas garis pasang
tertinggi. Daerah lautan adalah daerah yang terletak di atas dan di bawah
permukaan laut dimulai dari sisi laut pada garis surut terendah, termasuk dasar
laut dan bumi di bawahnya (Triatmodjo, 1999). Gambar 2.1 menunjukkan
batasan-batasan daerah di sekitar pantai.
Gambar 2.1 Definisi dan Batasan Pantai (Triatmodjo, 1999)
Bentuk profil pantai sangat dipengaruhi oleh material yang membentuk
pantai tersebut dan juga gaya-gaya pembentuknya. Pantai dapat terbentuk dari
material dasar yang berupa lumpur, pasir, kerikil, dan batu. Pantai lumpur
Universitas Sumatera Utara
mempunyai kemiringan sangat kecil sampai mencapai 1:5000. Kemiringan pantai
pasir lebih besar yang berkisar antara 1:20 dan 1:50. Sedangkan kemiringan pantai
berkerikil bisa mencapai 1:4. Pantai berlumpur banyak dijumpai di daerah pantai
dimana banyak sungai yang mengangkut sedimen suspensi bermuara di daerah
tersebut dan gelombang relatif kecil. Bentuk profil pantai pada umumnya seperti
ditunjukkan dalam Gambar 2.2 berikut ini.
Gambar 2.2 Bentuk Profil Pantai (Triatmodjo, 1999)
Dari Gambar 2.2 di atas dapat dilihat bahwa profil pantai dapat dibagi
kedalam empat bagian yaitu: daerah lepas pantai (offshore), daerah pantai dalam
(inshore), daerah depan pantai (foreshore), dan daerah belakang pantai
(backshore). Sedangkan menurut sudut pandang hidrodinamika, perairan pantai di
daerah dekat pantai (nearshore zone) dibagi menjadi tiga daerah yaitu: daerah
gelombang pecah (breaker zone), daerah buih (surf zone), dan daerah swash
(swash zone).
Penjelasan dari beberapa uraian di atas diberikan sebagai berikut
(Triatmodjo, 1999).
Universitas Sumatera Utara
a.
Inshore (daerah pantai dalam) adalah daerah profil pantai yang terbentang
ke arah laut batas daerah depan pantai (foreshore) sampai ke bawah
breaker zone.
b.
Foreshore (daerah depan pantai) adalah daerah yang meliputi garis pantai,
daerah swash sampai dengan bagian yang tidak terlalu jauh dari garis
pantai.
c.
Backshore (daerah belakang pantai) adalah daerah yang dibatasi oleh garis
pantai kearah daratan.
d.
Offshore (daerah lepas pantai) adalah daerah dari garis gelombang pecah
kearah laut.
e.
Breaker zone (daerah gelombang pecah) adalah daerah dimana gelombang
yang datang dari laut (lepas pantai) mencapai ketidakstabilan dan akhirnya
pecah. Di pantai yang landai gelombang pecah bisa terjadi dua kali.
f.
Surf zone (daerah buih) adalah daerah yang terbentang antara bagian dalam
dari gelombang pecah dan batas naik turunnya gelombang di pantai. Pantai
yang landai mempunyai surf zone yang lebar.
g.
Swash zone (daerah swash) adalah daerah yang dibatasi oleh garis batas
tertinggi naiknya gelombang dan batas terendah turunnya gelombang di
pantai.
h.
Longshore bar (gundukan sepanjang pantai) adalah tumpukan pasir yang
paralel terhadap garis pantai. Tumpukan pasir tersebut dapat muncul pada
saat air surut, pada saat lain dapat menjadi barisan tumpukan pasir yang
sejajar pantai dengan kedalaman yang berbeda.
Universitas Sumatera Utara
Pembagian bentuk pantai didasarkan pada komponen materi penyusun
pantai (Triatmodjo, 1999), yaitu:
a.
Pantai berpasir
Pantai tipe ini terbentuk oleh proses di laut akibat erosi gelombang,
pengendapan sedimen, dan material organik. Material penyusun terdiri
atas pasir bercampur batu yang berasal dari daratan yang terbawa aliran
sungai atau berasal dari berbagai jenis biota laut yang ada di daerah pantai
itu sendiri.
b.
Pantai berlumpur
Pantai berlumpur terjadi di daerah pantai dimana terdapat banyak muara
sungai yang membawa sedimen suspensi dalam jumlah besar ke laut.
Biasanya juga dijumpai di muara sungai yang ditumbuhi oleh hutan
mangrove.
Bagian pantai yang berbentuk garis dan menjadi arah batas antara laut dan
darat secara jelas disebut sebagai garis pantai. Keberadaan garis pantai selalu
mengalami perubahan secara kontinu. Pada pantai yang berhadapan langsung
dengan arah datang gelombang dan arus pantai selalu mengalami abrasi yang
lebih tinggi dibandingkan dengan daerah pantai yang letaknya sejajar atau searah
dengan arah datangnya gelombang.
2.2 Gelombang
Gelombang merupakan pergerakan naik turunnya air dengan arah tegak
lurus
permukaan
laut
yang membentuk
kurva
atau
grafik
sinusoidal
Universitas Sumatera Utara
(Faiqun,2008). Proses ini terjadi akibat adanya gaya-gaya alam yang bekerja di
laut seperti tekanan atau tekanan dari atmosfir (khusus melalui angin), gempa
bumi, gaya gravitasi bumi dan benda-benda angkasa (bulan dan matahari), gaya
coriolis (akibat rotasi bumi), dan tegangan permukaan.
Gelombang yang sering terjadi di laut dan cukup penting adalah
gelombang angin. Angin di atas lautan mentransfer energinya ke perairan,
menyebabkan riak-riak, bukit, hingga kemudian berubah menjadi gelombang.
Gambar 2.3 menunjukkan sketsa definisi gelombang.
Gambar 2.3 Sketsa Definisi Gelombang (Zakaria, 2009)
Gambar 2.3 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
Universitas Sumatera Utara
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. Gambaran 2.4 menunjukkan perubahan dan pergerakan zat cair
pada gelombang. Orbit perubahan partikel berbentuk lingkaran pada seluruh
kedalaman di laut dalam. Di laut transisi dan dangkal, lintasan partikel
elips.semakin besar kedalaman, bentuk elips semakin pipih, dan didasar gerak
partikel adalah horizontal.
Gambar 2.4 Pergerakan Partikel Zat Cair Pada Gelombang (Faiqun, 2008)
Gelombang dapat dibangkitkan oleh banyak hal seperti angin. Angin yang
berhembus diatas 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 jika angin berhembus terus akhirnya akan terbentuk
gelombang. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besr
gelombang yang terbentuk.
Universitas Sumatera Utara
Penentuan tinggi gelombang dapat dilakukan dengan pengukuran langsung
di lapangan atau dengan menganalisa data angin yang ada. Pengukuran langsung
di lapangan biasanya kurang representatif karena dilakukan dalam jangka waktu
yang singkat. Jadi analisa gelombang menggunakan data angin dinilai paling baik,
tetapi jangka waktu data angin harus tersedia minimal selama lima tahun.
Metode peramalan gelombang dapat dibedakan atas metode peramalan
gelombang laut dalam dan peramalan gelombang laut dangkal. Beda metode laut
dalam dan dangkal adalah bahwa metode laut dangkal diperhitungkan faktor
gesekan antara gerak air dengan dasar laut, yang berpengaruh pada tinggi
gelombang yang terbentuk. Di laut dalam gerak gelombang yang terjadi di bagian
atas perairan saja dan hampir tidak berimbas ke bagian bawah dekat dasar laut.
Oleh karena itu gelombang dan pembentukan gelombang di laut dalam tidak
terpengaruh oleh keadan di dekat dasar laut.
Kriteria laut dalam dan dangkal didasarkan pada perbandingan antara
kedalaman air h dan panjang gelombang L. Nilai batasannya sebagai berikut:
a.
Gelombang air laut dangkal jika h/L≤ 1/20
b.
Gelombang air laut transisi jika 1/20 < h/L 256
Kerakal (Cobble)
64-256
Kerikil (Pebble)
4-64
Butiran (Granule)
2-4
Pasir (Sand)
Pasir sangat kasar (very coarse sand)
1-2
Pasir kasar (coarse sand)
½-1
Pasir sedang (medium sand)
¼-½
Pasir halus (fine sand)
1/8-1/4
Pasir sangat halus (very fine sand)
1/16-1/8
Lumpur (Silt)
Lumpur kasar (coarse silt)
1/32-1/16
Lumpur sedang (medium silt)
1/64-1/32
Lumpur halus (fine silt)
1/128-1/64
Lumpur sangat halus (very fine silt)
1/256-1/128
Lempung (Clay) Lempung kasar (coarse clay)
1/640-1/256
Lempung sedang (medium clay)
1/1024-1/640
Lempung halus (fine clay)
1/2360-1/1024
Lempung sangat halus (very fine clay)
1/4096-1/2360
Universitas Sumatera Utara
2.5.2 Massa Jenis (Densitas)
Densitas merupakan perbandingan massa terhadap volume zat. Densitas
merupakan fungsi langsung dari kedalaman laut, serta dipengaruhi juga oleh
salinitas, temperatur dan tekanan. Secara matematis dituliskan dalam Persamaan
2.6.
dimana :
m
v
(2.6)
= densitas (gr/cm3)
m = massa (gr)
v = volume (cm3)
Tabulasi nilai massa jenis dari beberapa zat ditampilkan dalam Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Data Massa Jenis Dari Beberapa Zat
Zat
Zat Cair
Air (4oC)
Air Laut
Darah
Bensin
Air raksa
Zat Padat
Es
Aluminium
Besi dan Baja
Emas
Gelas
Kayu
Tembaga
Timah
Tulang
Zat Gas
Udara
Helium
Hidrogen
Uap air (100 oC)
Kerapatan
(kg/m3)
1,00 x 103
1,03 x 103
1,06 x 103
0,68 x 103
13,6 x 103
0,92 x 103
2,70 x 103
7,8 x 103
19,3 x 103
2,4 – 2,8 x 103
0,3 – 0,9 x 103
8,9 x 103
11,3 x 103
1,7 – 2,0 x 103
1,293
0,1786
0,08994
0,6
Universitas Sumatera Utara
Kerapatan zat (massa jenis) yang dinyatakan dalam tabel di atas
merupakan kerapatan zat pada suhu 0oC dan tekanan 1 atm. Sedangkan untuk
massa jenis sedimen lumpur ( m ) adalah 1200 kg/m3.
2.5.3 Perembesan (porosity)
Porositas digunakan untuk mengetahui pori-pori (porositas) yang terdapat
dalam sampel. Porositas merupakan satuan yang menyatakan keporositasan suatu
material yang dihitung dengan mencari persen (%) berdasarkan daya serap bahan
terhadap air dengan perbandingan volume air yang diserap terhadap volume total
sampel. Secara matematis dituliskan dalam Persamaan 2.7
Porositas =
dimana:
Vvoid
x100%
Vtotal
(2.7)
Vvoid = volume rongga (m3)
Vtotal = volume rongga + bahan padat (m3)
Pada tabel 2.3 ditunjukkan nilai-nilai porositas untuk beberapa bahan sedimen.
Tabel 2.3 Porositas dari beberapa bahan sedimen
Bahan
Tanah
Tanah Liat
Lanau (silt)
Pasir medium sampai kasar
Pasir berbutir serba sama (uniform)
Pasir halus sampai medium
Kerikil
Kerikil berpasir
Batu berpasir
Shale
Batu Kapur
Porositas (%)
50-60
45-55
40-50
35-40
30-40
30-35
30-40
20-35
10-20
1-10
1-10
Universitas Sumatera Utara
2.6 Angkutan Sedimen
Pantai selalu menyesuaikan bentuk profilnya. Penyesuaian tersebut
merupakan tanggapan dinamis alami pantai terhadap laut. Proses dinamis pantai
sangat dipengaruhi oleh littoral transport, yang didefinisikan sebagai gerak
sedimen di daerah dekat pantai (nearshore zone) oleh gelombang dan arus.
Pengangkutan atau pergerakan sedimen pantai adalah gerakan sedimen didaerah
pantai yang disebabkan oleh gelombang dan arus. Sedimen dapat diangkut dengan
3 cara:
a. Suspension; umumnya terjadi pada sedimen-sedimen yang sangat kecil
ukurannya (seperti lempung) sehingga mampu diangkut oleh aliran air atau
angin yang ada.
b. 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. Pergerakan dari butiran pasir dimulai pada saat kekuatan gaya aliran
melebihi kekuatan inersia butiran pasir tersebut pada saat diam. Gerakangerakan tersebut bisa menggelinding, menggeser, atau bahkan bisa
mendorong sedimen yang dengan yang lainnya.
c. Saltation; umumnya terjadi pada sedimen berukuran pasir dimana aliran
fluida yang ada mampu menghisap dan mengangkut sedimen pasir sampai
akhirnya karena gaya grafitasi yang ada mampu mengembalikan sedimen
pasir tersebut ke dasar.
Sedangkan berdasarkan asalnya material angkutan dapat dibedakan menjadi 2
macam, yaitu (Yiniarti, 1997):
Universitas Sumatera Utara
a.
Muatan material dasar (bed material transport), yang berasal dari dasar,
berarti bahwa angkutan ini ditentukan oleh keadaan dasar dan aliran (dapat
terdiri dari sedimen dasar dan sedimen melayang).
b.
Muatan cuci (wash load), yang berasal dari hasil erosi daerah aliran sungai
dan tidak berhubungan dengan kondisi hidrolik aliran setempat. Angkutan
ini terdiri dari butiran yang sangat halus dengan diameter < 50µm (terdiri
dari lempung dan lanau) yang hanya dapat bergerak dengan cara melayang
dan tidak berada pada dasar sungai.
Di kawasan pantai terdapat dua arah pengangkutan sedimen, yaitu:
a.
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.
b.
Pengangkutan sedimen sepanjang pantai (longshore sediment transport)
Orang sering menyebutkan pengangkutan sedimen sejajar pantai (dalam
bahasa ilmiahnya 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 jetti atau groin.
2.6.1 Angkutan Sedimen Sepanjang Pantai (Longshore Sediment Transport)
Angkutan sedimen sedimen sepanjang pantai terdiri dari komponen utama,
yaitu pergerakan sedimen dalam bentuk mata gergaji di garis pantai dan transpor
sepanjang pantai di surf zone, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.11. Komponen
Universitas Sumatera Utara
pertama terjadi pada waktu gelombang dari arah laut datang menuju pantai dan
membentuk sudut terhadap garis pantai yang menyebabkan kemudian massa air
naik dan akan turun lagi dalam arah tegak lurus pantai. Gerak air tersebut akan
terlihat membentuk lintasan seperti mata gergaji, yang disertai dengan
terangkutnya sedimen dalam arah sepanjang pantai. Sedangkan komponen kedua
terjadi karena arus sepanjang pantai yang dibangkitkan oleh gelombang pecah,
sehingga menyebabkan terjadinya pergerakan sedimen di surfzone (Triatmodjo,
1999).
Gambar 2.11 Pergerakan Sedimen Sepanjang pantai (Triatmodjo, 1999)
Pergerakan
sedimen
sepanjang
pantai
menimbulkan
berbagai
permasalahan seperti pendangkalan di pelabuhan, erosi pantai dan sebagainya.
Oleh karen itu prediksi pergerakan sedimen sejajar pantai adalah sangat penting.
Beberapa cara yang dilakukan untuk memprediksi pergerakan sedimen sejajar
pantai adalah sebagai berikut.
Universitas Sumatera Utara
a. Cara terbaik untuk memperkirakan pergerakan sedimen sejajar pantai pada
suatu tempat adalah mengukur debit sedimen di lokasi 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 di daerah yang ditinjau terdapat
bangunan yang dapat menangkap pergerakan sedimen sejajar pantai,
misalnya groin, pemecah gelombang suatu pelabuhan, dan sebagainya.
c. Rumus empiris yang didasarkan pada kondisi gelombang di daerah yang
ditinjau.
Angkutan sedimen sejajar pantai dapat dianalisa dengan menggunakan dua
metode yaitu Metode Energi Fluks untuk tinjauan di daerah surfzone dan
Metode Integral untuk tinjauan di daerah offshore. Kedua metode tersebut
mempunyai hubungan tinjauan jarak dari garis pantai (y) yang sejajar
dengan koordinat sumbu y, dengan kedalam air (h) yang sejajar dengan
koordinat sumbu z. Sistemkoordinat yang digunakan pada tugas akhir ini
ditunjukkan pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Sistem Koordinat
Universitas Sumatera Utara
Keterangan Gambar 2.12:
Sumbu x
: Sumbu koordinat sejajar garis pantai
Sumbu y
: Sumbu koordinat tegak lurus garis pantai
Sumbu z
: sumbu koordinat yang menyatakan kedalaman air laut (h)
2.6.2 Metode Energi Flux di Pantai Berpasir
Menurut sejarah, jumlah total material yang bergerak di sepanjang garis
pantai mempunyai kaitan dengan jumlah energi yang terdapat dalam gelombang
yang sampai di garis pantai (Dean dan Dalrymple, 1995). Model yang sederhana
terdapat dalam pergerakan sedimen sejajar pantai pantai berpasir, berupa
hubungan antara pergerakan sedimen dengan komponen fluks energi gelombang
sepanjang pantai dalam bentuk:
Qs =
KP1
s 1 n
(2.8)
2
P1 = E.Cg.sin .cos = 1 gH b C g sin 2 b
16
(2.9)
dimana QS adalah jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai berpasir, K adalah
komponen empiris (untuk daerah yang landai 0.2 ≤ K ≤ 0.3), P1 adalah fliks
energi, Cg adalah kecepatan kelompok, b adalah sudut datang gelombang pecah.
Kecepatan kelompok (Cg) dapat dihilangkan pada persamaan 2.9 untuk
energi fliks sejajar pantai dengan menggunakan pendekatan air dangkal, bahwa Cg
=
gh dan Hb/ b, dimana Hb adalah tinggi gelombang pecah dan
b
adalah
indeks gelombang pecah. Sehingga didapat:
5
g
Qs = K
H b 2 sin 2 b
0.5
16 b s 1 n
(2.10)
Universitas Sumatera Utara
di mana:
Qs
= jumlah angkutan sedimen sejajar pantai (m3/s)
K
= komponen empiris (untuk daerah yang landai 0.2 ≤ K ≤0.3)
s
= massa jenis sedimen ( s = 2650 kg/m3)
= massa jenis air laut ( = 1030 kg/m3)
Hb
= tinggi gelombang pecah (m)
= indeks gelombang pecah (m/s)
b
n
= porositas sedimen
g
= percepatan gravitasi (9.8 m/s2)
b
= sudut datang gelombang pecah terhadap garis pantai normal.
2.6.3 Metode Energi Flux di Pantai Berlumpur
Di daerah pantai berlumpur hubungan antara pergerakan sedimen dengan
komponen energi sepanjang pantai mempunyai bentuk seperti ditunjukkan Persamaan
2.11 (Tarigan, 2002).
P1 =
3
3
1
1
g 2 b 2 mH b 2 yb sin 2 b
16
(2.11)
dimana m adalah kemiringan pantai, yb adalah jarak dari garis pantai menuju titik
gelombang pecah dan b adalah sudut datang gelombang pecah. Persamaan 2.11
merupakan hasil dari energi fluks pada daerah surf zone di pantai berlumpur.
Sehingga untuk jumlah angkutan sedimen sejajar pantai garis pantai pada daerah
surf zone ditunjukkan dalam persamaan 2.12
3
1
C g 2 b 2 m 3 2
Qm = lb
H b yb sin 2 b
16 mg '
(2.12)
Universitas Sumatera Utara
dimana Qm adalah jumlah angkutan sedimen sepanjang pantai berlumpur, Clb
adalah koefisien proporsional di daerah surf zone (Clb = 2.31*10-3 berdasarkan
eksperimen Rodriguez dalam Tarigan, 2002), m adalah densitas lumpur = 1200
kg/m3, dan g’= g( m - )/ .
2.6.4 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 antara jarak dari garis pantai (y) dan kedalam air
(h). Longguet 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:
Uxb =
5 m
ghb sin b
8 cf
(2.13)
dimana α adalah konsonan yang ditetapkan = 0.4, m adalah kemiringan dasar
pantai = 0.02, cf adalah faktor gesekan dasar laut, hb adalah kedalaman air pada
daerah gelombang pecah, dan b adalah sudut antara gelombang pecah dengan
garis pantai normal.
Faktor gesekan dasar laut dihitung dengan menggunakan persamaan
berikut:
H
cf = 1.742 2 log 10 b
0.001
2
(2.14)
Universitas Sumatera Utara
Longguet Higgins juga memberikan rumusan terhadap profil kecepatan
sepanjang pantai dalam variabel tidak berdimensi, yaitu:
Ũx =Aỹ + B1ỹ 1 , 0 < ỹ < 1
(2.15)
Ũx = B1ỹ 2 , 0 < ỹ <
(2.16)
Dimana:
ỹ = y/yb ,
Ũx = ux/uxb
(2.17)
dan A, B1, B2, γ1, dan γ2 adalah konstans yang dipengaruhi oleh nilai Γ.
3
4
A=
1
;
1 5 2
1
B1 =
2 1
A ;
1 2
B2 =
9 1
;
16
3
4
2
1 1
A ;
2 1
9 1
16
(2.18)
Γ adalah parameter tidak berdimensi yang mewakili kepentingan relatif dari
pencampuran horizontal yang didalamnya terdapat nilai N.
mN
2 c f
(2.19)
Dengan menggunakan pendekatan Inman (1971) dalam Tarigan (2002),
untuk memperkirakan viskositas pusaran di dalam daerah surf zone, konstanta N
dihitung dengan persamaan berikut:
N
H b g.hb
T
(2.20)
dimana T adalah periode gelombang.
Dalam metode Longuet Higgins ini terdapat hubungan antara Ũx dan ỹ yang
dipengaruhi oleh nilai Γ yang dapat bervariasi seperti yang ditunjukkan pada
gambar 2.13. efek dari Γ yang dapat bervariasi dengan nilai yang rendah pada
penggabungan parameter mengakibatkan gradien kecepatan menjadi curam dan
Universitas Sumatera Utara
pengurangan yang cepat terjadi aliran di luar zona pecah. Sebaliknya, dengan nilai
pencampuran yang besar menghasilkan gradien yang rendah.
Gambar 2.13 Efek dari Nilai Γ atau P yang Bervariasi Terhadap Surfzone
2.6.5 Metode Integral
Angkutan sedimen sejajar pantai dapat ditentukan dengan mengintgrasikan
rumus semi empiris sedimen fluks terhadap lebar dari zona pergerakan. Integrasi
dari rumus semi empiris sedimen fluks ditunjukkan pada Persamaan 2.21.
Qo = q
yo
yb
CU x h dy
(2.21)
di mana:
Qo
= jumlah angkutan sedimen sejajar pantai (kg/s)
q
= konstanta proporsional = 1
C
= konsentrasi sedimen rata-rata (kg/s)
Ux
= kecepatan arus sejajar pantai (m/s)
h
= kedalaman air (m)
yb
= jarak dari garis pantai menuju titik gelombang pecah (m)
Universitas Sumatera Utara
yo
= jarak dari garis pantai menuju daerah offshore terminus (m)
dy
= interval kordinat y
Persamaan 2.21 adalah rumusan yang digunakan untuk mengetahui jumlah
angkutan sedimen sejajar pantai pada daerah offshore. Kecepatan arus sejajar
pantai (Ux) diselesaikan dengan menggunakan metode Longuet Higgins yang
telah dijelaskan sebelumnya. Untuk konsentrasi rata-rata yang terjadi di daerah
offshore ( C ) dapat dianalisis dengan menggunakan Persamaan 2.22 berikut.
C = C b exp (-kc(y-yb)) ;
y ≥ yb
(2.22)
dimana C b merupakan konsentrasi rata-rata di daerah surfzone, kc adlah konstanta
berdimensi. Nilai kc ditetapkan 1.5x 10-3 1/m berdasarkan studi di Pantai Punggur
yang mempunyai karakteristik pantai berlumpur yang sama seperti Pantai Cermin
(Tarigan, 2002).
2.7 Bangunan Pelindung Pantai
Erosi pantai merupakan salah satu masalah serius perubahan garis pantai.
Selain proses alami, 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 energi 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:
Universitas Sumatera Utara
1. Memperkuat pantai atau melindungi pantai agar mampu menahan
kerusakan karena serangan gelombang.
2. Mengubah laju transpor sedimen sepanjang pantai
3. Mengurangi energi gelombang yang sampai ke pantai
4. Reklamasi dengan menambah suplai sedimen 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:
a. 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 terhadap
erosi dengan menghancurkan energi gelombang sebelum sampai ke pantai,
sehingga terjadi endapan dibelakang bangunan. Endapan ini dapat menghalangi
transport sedimen sepanjang pantai.
Breakwater atau pemecah gelombang dapat dibedakan menjadi dua
macam yaitu pemecah gelombang sambung pantai dan lepas pantai. Tipe
pertama banyak digunakan pada perlindungan perairan pelabuhan, sedangkan
tipe kedua untuk perlindungan pantai terhadap erosi.
Universitas Sumatera Utara
b. Groin (Groyne)
Groin adalah bangunan pelindung pantai yang difungsikan untuk
menahan/menangkap angkutan pasir (longshore transport) atau untuk
mengurangi angkutan pasir. Groin dibangun menjorok relatif tegak lurus
terhadap arah pantai. Bahan konstruksinya umumnya kayu, baja, beton (pipa
beton), dan batu.
Penggunaan Groin dengan mneggunakan 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.
c. Seawall
Seawall hampir serupa dengan revetment (stuktur pelindung pantai yang
dibuat sejajar pantai dan biasanya memiliki permukaan miring), yaitu dibuat
sejajar pantai tapi seawall memiliki dinding relatif 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 akan dipantulkan kembali dan
menyebabkan gerusan pada bagian dasarnya.
d. Jetty
Jetty adalah bangunan tegak lurus pantai yang diletakan di kedua sisi
muara sungai yang berfungsi untuk mengurangi pendangkalan alur oleh
sedimen pantai. Pada penggunaan muara sungai sebagai alur pelayaran,
Universitas Sumatera Utara
pengendapan dimuaradapat mengganggu lalu lintas kapal. Untuk keperluan
tersebut jetty harus panjang sampai ujungnya berada di luar sedimen sepanjang
pantai juga sangat berpengaruh terhedap pembentukan endapan tersebut. Pasir
yang melintas didepan muara geelombang pecah. 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 berpasir engan gelombang
yang cukup besar sering mengalami penyumbatan muara oleh endapan
pasir.karena pengaruh gelombang dan angin, endapan pasir terbentuk di muara.
Transport akan terdorong oleh gelombang masuk kemuara dan kemudian
diendapkan.
e. Artificial Headland
Tanjung buatan adalah struktur batuan yang dibangun sepanjang ujung
pantai
mengikis
bukit-bukit
untuk
melindungi
titik
stategis,
yang
memungkinkan proses-proses alam untuk melanjutkan sepanjang bagian depan
yang tersisa. Tanjung buatan berfungsi 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 local tetapi tiak mungkin mengizinkan bentuk
rencana stabil untuk dikembangkan.
Universitas Sumatera Utara
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 harus dilakukan secara berkala dengan
laju sama dengan kehilangan pasir. Untuk pantai yang panjang maka
penambahan pasir dengan cara pembelian kurang efektif sehingga digunakan
alternative pasir diambil dari hasil sedimentasi sisi lain dari pantai.
Selain pengertian, fungsi dan manfaat dari bangunan pelindung pantai
ada hal lain yang harus diperhatikan dalam merencanakan atau memilih
bangunan pelindung pantai sebagai solusi dari masalah erosi pantai, hal yang
harus kita perhatikan yaitu mengenai filosofi dari bangunan pelindung pantai.
Menurut Pope (1997) dalam Armono merangkum filosofi bangunan pelindung
pantai sebagai berikut:
1. Tak ada satu pun bangunan pelindung pantai yang permanen. Tak ada satu
pun bangunan yang bisa bertahan selamanya di lingkungan pantai yang
dinamis.
2. Tak satu pun bangunan pantai yang bisa digunakan untuk menanggulangi
seluruh lokasi. Bangunan yang berfungsi baik di suatu tempat belum tentu
berfungsi dengan baik di tempat yang lain.
3. Tak satu pun bangunan pantai yang bekerja baik pada semua kondisi.
Setiap pelindung pantai hanya didesain untuk konisi tertentu yang terbatas,
jika batas kondisi tersebut dilampaui, maka bangunan tidak bisa berfungsi
Universitas Sumatera Utara
sebagaimana diharapkan.
4. Tak ada bangunan pantai yang ekonomis atau murah.
5. Tapi, ada suatu cara/pendekatan yang mampu melindungi dalam jangka
waktu usia ekonomis bangunan yang efektif.
6. Ada upaya-upaya teknis yang digunakan dengan bantuan proses-proses
pantai untuk mendapatkan hasil yang bisa diperkirakan.
7. Ada daerah-daerah dimana upaya manusia dalam melindungi pantai tidak
menghasilkan apapun.
8. Ada daerah dimana bangunan pantai (hard structure) lebih tepat
digunakan.
9. Ada dimana bangunan pantai tidak layak digunakan, soft structures lebih
tepat.
10. Ada daerah dimana tidak diperlukan bangunan pelindung pantai.
Universitas Sumatera Utara