Bab ini menjelaskan mengenai hasil dan kesimpulan yang dapat ditarik setelah dilakukan penelitian sehubungan dengan masalah yang telah ditentukan pada bab sebelumnya. Selain itu juga akan diberikan
Universitas Sumatera Utara
24 Universitas Sumatera Utara
3.4. Pelaksanaan Penelitian
Metode yang dilakukan dalam penelitian adalah : 1. Penentuan Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Pantai Cermin dengan pengambilan data sekunder berupa data angin harian dari BMKG Stasiun Kuala Namu untuk kemudian dianalisis 2. Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang dilakukan adalah analisis kuantitatif berupa analisis parameter gelombang, probabilitas, dan analisis frekuensi gelombang ekstrim (periode ulang).
3.5. Variabel Penelitian
Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah kecepatan angin, ketinggian gelombang, periode gelombang, dan fetch
Universitas Sumatera Utara
25 Universitas Sumatera Utara
BAB IV ANALISIS DATA
4. Analisa Hidro-Oceanografi (Angin)
Data angin yang dipergunakan adalah data kecepatan angin maksimum harian dari bulan Agustus 2013 hingga April 2017 yang diperoleh dari Stasiun Klimatologi BMKG di Kuala Namu.
Tabel 4.1. Tabel Kecepatan Angin per Agustus-Desember 2013
Bulan Agustus September Oktober November Desember
Tanggal Kecepatan Arah Kecepatan Arah Kecepatan Arah Kecepatan Arah Kecepatan Arah
1 12 300 12 50 16 280 9 310 7 290
26 Universitas Sumatera Utara
Keterangan :
Arah (derajat)
- 0/360 = Utara
- 90 = Timur
- 180 = Selatan - 270 = Barat
Kec. Angin = knot
Sumber : Stasiun BMKG Kuala Namu
Tabel 4.1 di atas menunjukkan data harian kecepatan angin di Stasiun BMKG Kuala Namu pada tahun 2013. Untuk selanjutnya data diolah menjadi data persentase kumulatif dari tahun 2013-2017 untuk menentukan arah angin dominan yang ada di Pantai Cermin.
Universitas Sumatera Utara
27 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2 Tabel Persentase Kumulatif Kecepatan dan Arah Angin Tahun 2013-2017
No Directions/Wind Class 0,98-4,08 4,08-7,00 7,00-11,08 11,08-17,11 17,11-21,58 ≥ 21,58 Total (%)
1 350-10 0,07305 0,80351 7,59679 7,81592 0,14609 0,07305 16,50841
2 10--30 0,07305 0,21914 4,96713 4,96713 0,21914 0 10,44559
3 30-50 0,07305 0,58437 6,42805 6,06282 0 0 13,14829
4 50-70 0 0,07305 3,36012 5,18627 0,21914 0 8,83858
5 70-90 0 0,29218 2,33747 2,19138 0,07305 0 4,89408
6 90-110 0 0,07305 0,9496 1,09569 0 0 2,11834
7 110-130 0 0,07305 1,31483 0,9496 0 0 2,33748
8 130-150 0 0,21914 1,02264 1,16874 0,29218 0,14609 2,84879
9 150-170 0,07305 0,14609 0,65741 0,65741 0,14609 0,07305 1,7531
10 170-190 0,07305 0 0,51132 0,65741 0,14609 0,07305 1,46092
11 190-210 0 0,14609 0,87655 0,80351 0,07305 0,29218 2,19138
12 210-230 0 0 0,58437 0,80351 0,14609 0,14609 1,68006
13 230-250 0 0,14609 0,80351 1,16874 0,36523 0,51132 2,99489
14 250-270 0 0,29218 0,80351 1,7531 0,29218 0,14609 3,28706
15 270-290 0 0,14609 1,53397 1,09569 0,14609 0,29218 3,21402
16 290-310 0,14609 0,07305 1,16874 1,53397 0,43828 0,29218 3,65231
17 310-330 0 0,29218 2,19138 3,06793 0,07305 0,29218 5,91672
18 330-350 0 0,36523 4,82104 6,79328 0,43828 0,07305 12,49088
Sub-Total 0,51134 3,94449 41,92843 47,7721 3,21403 2,41051 99,7809
Calms 0,21914
Missing/Incomplete 0
Total 100
Sumber : Hasil Pengolahan Software WRPlot
Dari tabel 4.2 dapat kita lihat bahwa arah mata angin dibagi ke dalam 18 arah sesuai dengan pengelompokan arah mata angin yang dinyatakan dalam derajat. Sedangkan untuk kelas kecepatan angin dibagi ke dalam 6 bagian atau kelas. Dari tabel di atas kita bisa melihat bahwa kejadian angin paling dominan adalah pada arah 350-10 (Utara) sekitar 16,50841%
dan yang paling jarang terjadi adalah pada arah 170-190 (Selatan) sekitar 1,46092%.
Sedangkan untuk kecepatan angin dominan berada pada rentang 11,08-17,11 knot dengan persentase 47,7721%.
Universitas Sumatera Utara
28 Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1 Diagram Distribusi Frekuensi Angin
Untuk frekuensi angin yang paling jarang terjadi adalah kelas angin calms sekitar 0,2%. Dam untuk penyebarannya dapat dilihat lebih jelas pada Gambar 4.1.
Gambar 4.2 Diagram Windrose Tahun 2013-2017
Diagram Windrose (Gambar 4.2) di atas menunjukkan secara visual arah angin yang paling dominan terjadi adalah arah Utara dengan persentase hampir 16,9 % dan pada diagram juga kita lihat warna biru adalah warna yang paling dominan pada diagram yang
Universitas Sumatera Utara
29 Universitas Sumatera Utara
menunjukkan kelas angin 11,08-17,11 knot sesuai dengan keterangan diagram di sampingnya.
4.2. Panjang Fetch
Panjang fetch efektif sangat diperlukan dalam perhitungan bangkitan gelombang. Dari perhitungan yang sudah dilakukan sebelumnya, diagram windrose menunjukkan arah angin dominan adalah arah Utara, oleh sebab itu kita meninjau arah utara dari posisi dari Pantai Cermin dengan menarik garis fetch daridaerah yang ditinjau ke arah -420 hingga 420 dengan rentang masing-masing garis 60 hingga garis tersebut mencapai daratan. Untuk garis yang ditarik dari arah Pantai Cermin ke arah laut lepas tanpa menemui daratan nilai fetch yang dipakai dianggap 1000 km.
Sumber : Google Earth
Gambar 4.3 Panjang Fetch di Pantai Cermin
Universitas Sumatera Utara
30 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Tabel Perhitungan Fetch di Pantai Cermin
α cos α Xi (km) α . Xi
42 0,743145 230,23 171,0942 36 0,809017 218,82 177,0291 30 0,866025 277,3 240,1488
18 0,951057 296 281,5127
12 0,978148 300 293,4443
6 0,994522 307 305,3182
0 1 452 452
-6 0,994522 464,59 462,0449 -12 0,978148 644,96 630,8661 -18 0,951057 1000 951,0565 -24 0,913545 1000 913,5455
-36 0,809017 1000 809,017
-42 0,743145 180,93 134,4572
Total 11,73135 5821,535
F = 5821,53
11,7313 = 496,2375km
Dari hasil analisa di atas didapatkan nilai fetch efektif untuk Pantai Cermin adalah 496,2375 km dengan arah fetch tinjauan dari arah Utara.
4.3. Menentukan Tinggi Gelombang berdasarkan Peramalan Gelombang
Untuk peramalan tinggi gelombang diperlukan data angin yang nantinya akan diolah dengan beberapa persamaan peramalan gelombang di laut dalam. Data angin yang dipakai adalah data kecepatan angin maksimum harian dari Agustus 2013 hingga April 2017 yang diperoleh dari Stasiun BMKG Kuala Namu untuk wilayah Pantai Cermin.
Universitas Sumatera Utara
31 Universitas Sumatera Utara
4.3.1. Jonswap Parameter
Untuk mengetahui tinggi dan periode gelombang, metode Jonswap dapat kita gunakan dengan persamaan 2.10 ; 2.11 ; 2.12 ; dan persamaan 2.13.
4.3.2. Finite Water Depth
Metode Finite Water Depth dapat digunakan untuk mencari perhitungan gelombang seperti yang tertulis pada persamaan 2.14 dan persamaan 2.15
Adapun langkah-langkah perhitungan untuk mencari arah dan tinggi gelombang dominan dengan menggunakan metode fetch limited adalah sebagai berikut :
1. Penggolongan berdasarkan arah dan tinggi gelombang dalam rentang waktu data penelitian (2013-2017). Untuk perhitungannya dipergunakan persamaan berikut :
H = 1,616 x 10 x U xF
U = 0,71 xU ,
U = R xU
U = kec. tertinggi knot x0,514 = . . (m s⁄ )
2. Nilai RL diperoleh dari Grafik Hubungan Antar Kecepatan Angin di Darat dan di Laut pada Gambar 2.4
Universitas Sumatera Utara
32 Universitas Sumatera Utara
3. Dari Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 dapat dilihat jumlah kejadian dan persentase kejadian masing-masing arah dan tinggi gelombang
4. Gambar Wave rose untuk masing-masing arah dan dan tinggi gelombang sesuai dengan persentase arah dan tinggi gelombang sebelumnya
5. Untuk perencanaan diambil arah gelombang yang dominan dengan persentase terbesar
A. Jonswap Cara Pertama
1) Tinggi Gelombang
33 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4 Perhitungan Tinggi dan Arah Gelombang Agustus 2013 Berdasarkan Fetch (Jonswap Parameter Cara Pertama)
Universitas Sumatera Utara
34 Universitas Sumatera Utara
Demikian seterusnya untuk data hingga April 2017 (lihat lampiran), dari data tinggi gelombang dapat dikelompokkan secara kumulatif dalam range yang ditentukan disajikan pada Tabel 4.5
Tabel 4.5 Tabel Kejadian Gelombang pada Agustus 2013-April 2017 di Pantai Cermin (Jonswap Parameter Cara Pertama)
Arah/Tinggi 0-0,2 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 0,8-1 ≥1 Total
345-15 4 3 5 51 130 101 294
Dari Tabel 4.5 dapat dicari persentase kejadian masing-masing guna mempermudah mengetahui kejadian dominan pada data yang ditampilkan pada Tabel 4.6.
Universitas Sumatera Utara
35 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.6 Persentase Kejadian Gelombang di Pantai Cermin (Jonswap Parameter Cara Pertama)
Arah/Tinggi 0-0,2 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 0,8-1 ≥1 Total
345-15 0,29 0,22 0,37 3,73 9,50 7,38 21,48
15-45 0,00 0,07 0,22 3,43 8,77 6,28 18,77
45-75 0,00 0,00 0,00 1,46 5,48 4,82 11,76
75-105 0,00 0,00 0,07 0,73 1,97 1,39 4,16
105-135 0,00 0,00 0,07 0,88 1,24 1,61 3,80
135-165 0,07 0,00 0,00 0,51 1,24 1,39 3,21
165-195 0,00 0,07 0,00 0,15 0,88 1,31 2,41
195-225 0,00 0,00 0,00 0,51 0,80 1,61 2,92
225-255 0,00 0,00 0,15 0,58 0,66 3,07 4,46
255-285 0,00 0,00 0,15 1,53 1,10 2,26 5,04
285-315 0,07 0,07 0,00 0,88 2,56 2,70 6,28
315-345 0,00 0,00 0,15 2,56 6,36 6,65 15,70
Total 0,44 0,44 1,17 16,95 40,54 40,47 100
Dari tabel 4.6 dapat dibuat gambaran wave rose untuk mengetahui arah dan tinggi gelombang dominan dengan cara yang sama seperti membuat wind rose sebelumnya.
Gambaran wave rose ditampilkan pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Wave Rose Tahun 2013-2017 (Jonswap Parameter Cara Pertama)
Universitas Sumatera Utara
36 Universitas Sumatera Utara
Dari tabel dan diagram wave rose di atas dapat kita simpulkan bahwa arah gelombang dominan adalah pada arah 345-15 (sekitar arah Utara) dengan persentase 21,48%. Sedangkan untuk ketinggian gelombang yang terbanyak adalah tinggi gelombang 0,8m - 1m dengan persentase 40,54%.
Berikut adalah langkah-langkah perhitungan tinggi (H) dan periode (T) gelombang berdasarkan fetch :
1. Data yang dipakai sebagai contoh perhitungan saat ini adalah data pada tanggal 1 Agustus 2013, dengan kecepatan 12 knot dan arah 300. Dicari nilai RL dengan menggunakan grafik pada Gambar 4.5 . Sebelumnya, tentukan nilai UL= 12 x 0,514 = 6,168 m/s
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Angin di Laut dan di Darat
Dari grafik di dapatkan nilai RL= 1,27
Universitas Sumatera Utara
37
4. Berdasarkan nila UA dan besarnya fetch, kemudian gunakan Jonswap Parameter Cara Pertama ke dalam perhitungan selanjutnya sebagai berikut :
a. Tinggi Gelombang
H = 8,929 x0,0016x(9,81x496,2388,929 ) / 9,81
38 Universitas Sumatera Utara
T = Ux0,286x(gFU ) / g
T = 8,929x0,286x(9,81x496,2388,929 ) / 9,81
Tp= 10,251 s
Maka, dari perhitungan didapat:
H = 1,016 m T = 10,251 s
B. Jonswap Parameter Cara Kedua
1) Tinggi Gelombang
H = 0,243
gH
U = 0,243
H = 0,243xU g
2) Periode Gelombang
T = 8,13
gT
U = 8,13
Universitas Sumatera Utara
39 Universitas Sumatera Utara
T = 8,13xU 9,81
Universitas Sumatera Utara
40 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.7 Perhitungan Tinggi dan Arah Gelombang Agustus 2013 Berdasarkan Fetch (Jonswap Parameter Cara Kedua)
Universitas Sumatera Utara
41 Universitas Sumatera Utara
Demikian seterusnya untuk data hingga April 2017 (lihat lampiran), dari data arah dan tinggi gelombang di atas dapat dicari kumuatif jumlahnya berdasarkan penggolongan tinggi dan arahnya, disajikan pada tabel 4.8
Tabel 4.8 Tabel Kejadian Gelombang pada Agustus 2013-April 2017 di Pantai Cermin (Jonswap Parameter Cara Kedua)
Arah/Tinggi 0-0,2 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 0,8-1 ≥1 Total
345-15 4 3 5 22 29 231 294
Dari Tabel 4.8 dapat dicari persentase kejadian gelombang yang ada di pantai cermin seperti yang disajikan pada Tabel 4.9 dengan arah dominan pada 345-15 (sekitar arah Utara) dengan persentase 21,48% dan ketinggian dominan pada range ketinggian ≥1m dengan persentase 81,01%
Universitas Sumatera Utara
42 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Persentase Kejadian Gelombang di Pantai Cermin (Jonswap Parameter Cara Kedua)
Arah/Tinggi 0-0,2 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 0,8-1 ≥1 Total
345-15 0,29 0,22 0,37 1,61 2,12 16,87 21,48
15-45 0,07 0,00 0,22 1,10 2,34 15,05 18,77
45-75 0,00 0,00 0,00 0,51 0,95 10,30 11,76
75-105 0,00 0,00 0,07 0,29 0,44 3,36 4,16
105-135 0,00 0,00 0,07 0,29 0,58 2,85 3,80
135-165 0,07 0,00 0,00 0,44 0,07 2,63 3,21
165-195 0,07 0,00 0,00 0,15 0,00 2,19 2,41
195-225 0,00 0,00 0,00 0,29 0,22 2,41 2,92
225-255 0,00 0,00 0,15 0,15 0,44 3,73 4,46
255-285 0,00 0,00 0,15 0,80 0,73 3,36 5,04
285-315 0,15 0,00 0,00 0,29 0,58 5,26 6,28
315-345 0,00 0,00 0,15 1,17 1,39 13,00 15,70
Total 0,66 0,22 1,17 7,09 9,86 81,01 100
Dari Tabel 4.9 kemudian dapat dibuat diagram wave rose sebagai bentuk gambaran arah dan ketinggian gelombang di Pantai Cermin.
Gambar 4.6 Diagram Wave Rose tahun 2013-2017 (Jonswap Parameter Cara Kedua)
Universitas Sumatera Utara
43 Universitas Sumatera Utara
Dari Gambar 4.6 dapat disimpulkan bahwa arah gelombang dominan berada pada 245-15 (arah sekitar Utara) dengan nilai 21,48% dan tinggi gelombang dominan berada pada interval >1 m dengan persentase 81,01%. Arah dan tinggi gelombang dominan tersebut dapat dijadikan acuan dalam perencanaan.
Berikut adalah langkah-langkah perhitungan tinggi (H) dan periode (T) gelombang berdasarkan fetch :
1. Data yang dipakai sebagai contoh perhitungan saat ini adalah data pada tanggal 1 Agustus 2013, dengan kecepatan 12 knot dan arah 300. Dicari nilai RL dengan menggunakan grafik pada Gambar 4.7 . Sebelumnya, tentukan nilai UL= 12 x 0,514 = 6,168 m/s
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Angin di Laut dan di Darat
Universitas Sumatera Utara
44 Universitas Sumatera Utara
Dari grafik di dapatkan nilai RL= 1,27 2. Hitung Uwdengan rumus :
UW= ULx RL= 6,168 x 1,27 = 7,833 m/s
3. Hitung UAdengan rumus :
UA= 0,71 x UW1,23= 0,71 x (7,833)1,23= 8,929 m/s
4. Berdasarkan nila UA dan besarnya fetch, kemudian gunakan Jonswap Parameter Cara Kedua ke dalam perhitungan selanjutnya sebagai berikut:
1) Tinggi Gelombang
= 0,243
= 0,243
= 0,243 8,929 9,81 Hmo= 1,975 m
2) Periode Gelombang
= 8,13
= 8,13
Universitas Sumatera Utara
45 Universitas Sumatera Utara
= 8,13 8,929 9,81
Tp= 7,4 s
Maka, dari perhitungan didapat:
H = 1,975 m
T = 7,4 s
5. Finite Water Depth Cara Ketiga
1) Tinggi Gelombang
46 Universitas Sumatera Utara
T = Ux7,54{tanh [0,33 d∗) tanh [0,00052(F∗) , tanh [0,33(d∗) ]} , g
Universitas Sumatera Utara
47 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.10 Perhitungan Tinggi dan Arah Gelombang Agustus 2013 Berdasarkan Fetch (Finite Water Depth Cara Ketiga)
47 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.10 Perhitungan Tinggi dan Arah Gelombang Agustus 2013 Berdasarkan Fetch (Finite Water Depth Cara Ketiga)
47 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.10 Perhitungan Tinggi dan Arah Gelombang Agustus 2013 Berdasarkan Fetch (Finite Water Depth Cara Ketiga)
Universitas Sumatera Utara
48 Universitas Sumatera Utara
Demikian seterusnya untuk data hingga bulan April 2017 (lihat lampiran), dari data tinggi dan arah tersebut dapat dicari kumulatif jumlah arah dan tinggi gelombang yang akan disajikan di Tabel 4.11.
Tabel 4.11 Tabel Kejadian Gelombang pada Agustus 2013-April 2017 di Pantai Cermin (Finite Water Depth Cara Ketiga)
Arah/Tinggi 0-0,2 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 0,8-1 ≥1 Total
345-15 4 3 27 120 101 39 294
Dari tabel kejadian gelombang di atas kemudian dapat dicari nilai persentase dari kejadian gelombang untuk mengetahui persentase gelombang dominan, baik dari arah maupun tingginya.
Universitas Sumatera Utara
49 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.12 Persentase Kejadian Gelombang pada Agustus 2013-April 2017 di Pantai Cermin (Finite Water Depth Cara Ketiga)
Arah/Tinggi 0-0,2 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 0,8-1 ≥1 Total
345-15 0,29 0,22 1,97 8,77 7,38 2,85 21,48
15-45 0,00 0,07 1,31 8,33 6,72 2,34 18,77
45-75 0,00 0,00 0,51 4,46 4,82 1,97 11,76
75-105 0,00 0,00 0,37 1,83 1,53 0,44 4,16
105-135 0,00 0,00 0,37 1,61 0,88 0,95 3,80
135-165 0,07 0,00 0,44 1,02 0,88 0,80 3,21
165-195 0,00 0,07 0,15 0,80 0,37 1,02 2,41
195-225 0,00 0,00 0,29 0,88 0,66 1,10 2,92
225-255 0,00 0,00 0,29 0,95 0,66 2,56 4,46
255-285 0,00 0,00 0,95 1,53 1,10 1,46 5,04
285-315 0,07 0,07 0,29 2,12 1,90 1,83 6,28
315-345 0,00 0,00 1,31 5,19 5,77 3,43 15,70
Total 0,44 0,44 8,25 37,47 32,65 20,75 100
Dari Tabel 4.12 dapat disimpulkan bahwa arah angin dominan berada pada arah 345-15 (arah sekitar Utara) berkisar 21,48% dan untuk tinggi gelombang dominan ada pada interval tinggi 0,6 m – 0,8 m dengan persentase 37,47%. Kemudian dapat kita buat diagram wave rose untuk mengetahui gambaran dari persentase arah dan tinggi gelombang dominan yang terjadi.
Universitas Sumatera Utara
50 Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8 Diagram Wave Rose Tahun 2013-2017 (Finite Water Depth Cara Ketiga)
Dari diagram wave rose pada Gambar 4.8 dapat kita lihat arah paling dominan adalah menuju arah Utara dengan persentase hampir menyentuh angka 21,9% dan warna diagram yang menunjukkan ketinggian didominasi oleh warna biru dengan interval tinggi gelombang 0,6-0,8 m.
Berikut adalah langkah-langkah perhitungan tinggi (H) dan periode (T) gelombang berdasarkan fetch :
1. Data yang dipakai sebagai contoh perhitungan saat ini adalah data pada tanggal 1 Agustus 2013, dengan kecepatan 12 knot dan arah 300.
Dicari nilai RL dengan menggunakan grafik pada Gambar 4.7 . Sebelumnya, tentukan nilai UL= 12 x 0,514 = 6,168 m/s
Universitas Sumatera Utara
51 Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Angin di Laut dan di Darat
Dari grafik di dapatkan nilai RL= 1,27
2. Hitung Uwdengan rumus :
UW= ULx RL= 6,168 x 1,27 = 7,833 m/s
3. Hitung UAdengan rumus :
UA= 0,71 x UW1,23= 0,71 x (7,833)1,23= 8,929 m/s
4. Berdasarkan nila UA dan besarnya fetch, kemudian gunakan Finite Water Depth Cara Kedua ke dalam perhitungan selanjutnya sebagai berikut:
1) Tinggi Gelombang
Universitas Sumatera Utara
52
53 Universitas Sumatera Utara
T = 8,929x7,54{tanh [0,33 2,46) tanh [0,00052(61,065)tanh [0,33(2,46) ]}, , 9,81
T= 12,699 s
Maka didapat hasil perhitungan sebagai berikut;
H = 0,843 m
T = 12,699 s
Dari hasil analisis dengan menggunakan metode Jonswap Parameter (Cara Pertama dan Kedua) dan Finite Water Depth didapat hasil yang berbeda-beda. Hal tersebut dapat terjadi dikarenakan parameter yang ditinjau dalam perhitungan dari metode-metode tersebut berbeda sehingga didapatkan nilai ketinggian dan periode gelombang yang berbeda pula.
4.4 Analisis Statistik Gelombang
Data angin yaitu berupa data kecepatan angin maksimum harian yang sebelumnya telah dihitung untuk mendapatkan ketinggian gelombang kemudian akan dilakukan analisis statistik terhadap kumpulan data ketinggian gelombang tersebut. Data yang digunakan adalah hasil perhitungan data angin dengan metode Jonswap pertama. Metode analisis statistik yang digunakan adalah metode distribusi Normal, Log Normal, Gumbel, dan distribusi Weibull menurut penjabaran dari buku Introduction to Coastal Engineering and Management karangan J.William Kamphuis.
Universitas Sumatera Utara
54 Universitas Sumatera Utara
4.4.1 Analisis Statistik dari Kelompok Data Gelombang
Data yang dianalisis berjumlah 1369 data nilai ketinggian gelombang harian yang terjadi di Pantai Cermin. Langkah awal yang dilakukan adalah mengelompokkan data-data ke dalam tabel seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.13.
Tabel 4.13 Batas Ambang Ketinggian Gelombang di Pantai Cermin Bin Limits (m) Thresold Wave Heights
Min Max 0,0 0,5 1 1,5
0,000 0,250 7
0,251 0,500 21
0,501 0,750 232 232
0,751 1,000 555 555
1,001 1,250 450 450 450
1,251 1,500 56 56 56 56
Total 1369 1341 554 104
λ 342,25 335,25 138,5 26
Universitas Sumatera Utara
55 Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 4.13 dapat kita lihat bahwa jumlah frekuensi kejadian terbanyak terdapat pada ketinggian gelombang 0,5 m – 1,5 m, sedangkan gelombang yang paling sedikit frekuensi kejadiannya adalah 2,25 m – 3 m.
Langkah selanjutnya dilakukan analisis perhitungan gelombang dengan metode J.W. Kamphuis dari data ketinggian ambang Ht = 0,5 m seperti yang dilihat pada Tabel 4.14.
Tabel 4.14 Analisis Data dengan Ketinggian Ht= 0,5 di Pantai Cermin
H N P Q Z ln H G W a= 0,8 W a = 1,3
0,750 232 0,173 0,827 -1,486 -0,288 -0,562 0,125 0,279
1,000 555 0,587 0,413 -1,156 0,000 0,629 0,857 0,910
1,250 450 0,922 0,078 -0,826 0,223 2,517 3,233 2,059
1,500 56 0,964 0,036 -0,495 0,405 3,312 4,498 2,523
1,750 21 0,980 0,020 -0,165 0,560 3,895 5,490 2,852
2,000 15 0,991 0,009 0,165 0,693 4,712 6,950 3,297
2,250 9 0,998 0,002 0,495 0,811 6,101 9,592 4,020
2,500 2 0,999 0,001 0,826 0,916 7,201 11,797 4,566
2,750 0 0,999 0,001 1,156 1,012 7,201 11,797 4,566
3,000 1 1,000 0,000
Total 1341
Keterangan :
H = Parameter gelombang yang ditinjau
Universitas Sumatera Utara
56
Persamaan Distribusi Normal :
P = √ ∞e ( ) = Φ = Φ(Z)
Z = = H −
Gambar 4.10 Distribusi Normal
y = 1,321x - 2,477
0,000 1,000 2,000 3,000
Reduced Variate-Z
Tinngi Gelombang - H (m)
Universitas Sumatera Utara
57 Universitas Sumatera Utara
Grafik pada Gambar 4.10 menunjukkan penyebaran gelombang mulai dari ketinggian 0,75 m- 2,75 m. Melalui data yang diinput dengan software Ms. Excel didapatkan persamaan gelombang Y= 1,321x – 2,477. Secara teoritis nilai-nilai tersebut bisa didapatkan dengan rumus :
Y = Ax + B
A = 1 S =
1
0,757 = 1,321
B = − H S = −
1,875
0,757 = − 2,477
= 1,321 − 2,477
Persamaan Distribusi Log Normal :
Y = Z = Φ P = = lnH −
Y = Φ P ; X = ln H ; A = ; B = −
Universitas Sumatera Utara
58 Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.11 Distribusi Log Normal
Melalui Gambar 4.11 dapat kita lihat A= 2,037;dan B= -1,145 ; dimana R= 0,967. Data tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut :
S = 1
Persamaan Distribusi Gumbel :
= = −
-0,400 -0,200 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200
Reduced Variate-Z
ln H
Universitas Sumatera Utara
59 Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.12 Distribusi Gumbel
Dari grafik di atas dapat dilihat penyebaran distribusi Gumbel dari ketinggian gelombang 0,75 m - 2,75 m.
Persamaan Distribusi Weibull :
( ) =
0,000 1,000 2,000 3,000
Gumbel Reduced Variate-G
Tinggi Gelombang - H (m)
Universitas Sumatera Utara
60 Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.13 Distribusi Weibull
Grafik di atas menunjukkan penyebaran distribusi Weibull dari ketinggian 0,75 m – 2,75 m dengan persamaan Y =2,187x-1,042.
4.4.2 Periode Ulang Gelombang
Setelah melakukan perhitungan analisis statistik, selanjutnya dapat dilakukan analisis periode ulang dengan metode Threshold Wave Height.
Perhitungan dengan metode Threshold Wave Height tersebut dijabarkan sebagai berikut :
Persamaan Periode Ulang Distribusi Log Normal
=
0,000 1,000 2,000 3,000
Weibull Reduced Variate-W
Tinggi Gelombang - H (m)
Universitas Sumatera Utara
61 Universitas Sumatera Utara
Persamaan Periode Ulang Distribusi Gumbel H = γ − β ln ln1
Persamaan Periode Ulang Distribusi Weibull
= + ( 1
) = + ( )
= 0,48 + 0,46( 335,25 20 ) ,
= 2,93
Dari perhitungan yang didapat, kemudian hasil perhitungan tinggi gelombang periode ulang ditabulasikan ke dalam Tabel 4.15 ; Tabel 4.16 ; dan Tabel 4.17 .
Tabel 4.15 Periode Ulang dengan Distribusi Log Normal
Periode Ulang (Tahun)
Ht λ lnH s 20 50 100 200
0,5 335,25 0,56 0,49 2,324 2,42 2,52 2,62
1 138,5 0,58 0,43 2,04 2,128 2,214 2,3
1,5 26 0,61 0,37 1,68 1,8 1,87 1,94
Universitas Sumatera Utara
62 Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 4.15 dapat dilihat bahwa gelombang terbesar yang terjadi adalah 2,62 m pada periode ulang 200 tahun.
Tabel 4.16 Periode Ulang dengan Distribusi Gumbel
Periode Ulang (Tahun)
Ht λ β ϒ 20 50 100 200
0,5 335,25 0,25 0,77 3,00 3,23 3,41 3,41
1 138,5 0,267 0,687 2,80 3,05 3,23 3,23
1,5 26 0,284 0,56 2,34 2,60 2,79 2,79
Dari Tabel 4.16 dapat dilihat bahwa gelombang terbesar terjadi pada periode ulang 200 tahun dengan ketinggian 3,41 m.
Tabel 4.17 Periode Ulang dengan Distribusi Weibull
Periode Ulang (Tahun)
Ht λ α β ϒ 20 50 100 200
0,5 335,25 1,30 0,46 0,48 2,93 3,13 3,27 3,41
1 138,5 1,00 0,48 0,36 4,16 4,60 4,94 5,27
1,5 26 1,10 0,54 0,14 3,00 3,38 3,66 3,94
Dari Tabel 4.17 dapat dilihat bahwa gelombang terbesar terjadi pada periode ulang 200 tahun dengan ketinggian 5,27 m
Universitas Sumatera Utara
63 Universitas Sumatera Utara
4.5 Perbandingan Ketinggian Gelombang di Pantai Cermin dan di Pelabuhan Belawan
Pantai Cermin dan Pelabuhan Belawan memiliki wilayah yang mendapat pengaruh langsung dari Selat Malaka. Namun, kedua wilayah ini memiliki stasiun pengukuran yang berbeda. Pantai Cermin diukur oleh Stasiun BMKG Kuala Namu, sedangkan Pelabuhan Belawan diukur oleh Stasiun BMKG Belawan.
Berikut adalah hasil perhitungan dari ketinggian gelombang periode ulang di wilayah Pelabuhan Belawan yang diteliti pada Tugas Akhir : Analisis Statistik Gelombang yang Dibangkitkan oleh Angin untuk Pelabuhan Belawan ;
Tabel 4.18 Ketinggian Gelombang Periode Ulang Distribusi Log Normal di Pelabuhan Belawan
(Sumber : Analisis Statistik Gelombang yang Dibangkitkan oleh Angin untuk Pelabuhan Belawan)
Tabel 4.19 Ketinggian Gelombang Periode Ulang Distribusi Gumbel di Pelabuhan Belawan
(Sumber : Analisis Statistik Gelombang yang Dibangkitkan oleh Angin untuk Pelabuhan Belawan)
Universitas Sumatera Utara
64 Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.20 Ketinggian Gelombang Periode Ulang Distribusi Gumbel di Pelabuhan Belawan
Periode Ulang (Tahun)
Ht λ α β ϒ 20 50 100 200
1,5 7,5 1,30 0,3 1,7 2,74 2,88 2,98 3,09
2 4,1 1,00 0,34 1,87 3,37 3,68 3,91 4,15
2,5 0,6 1,10 0,48 2,6 3,7 4,06 4,33 4,59
(Sumber : Analisis Statistik Gelombang yang Dibangkitkan oleh Angin untuk Pelabuhan Belawan)
Untuk perbandingan ketinggian gelombang periode ulang di wilayah Pantai Cermin dan Pelabuhan Belawan dapat dilihat pada Tabel 4.21 dan Gambar 4.14 di bawah ini.
Tabel 4.21 Perbandingan Ketinggian Gelombang Maksimum Periode Ulang di Wilayah Pantai Cermin dan Pelabuhan Belawan
Log Normal Gumbel Weibull
P.Cermin 2,62 3,41 5,27
P. Belawan 3,89 5,04 4,59
Universitas Sumatera Utara
65 Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Ketinggian Gelombang MaksimumPeriode Ulang di wilayah Pantai Cermin dan Pelabuhan
Belawan
0 1 2 3 4 5 6
Log Normal Gumbel Weibull
H (m)
Perbandingan ketinggian Gelombang
P.Cermin P. Belawan
Universitas Sumatera Utara
66 Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan tentang angin, gelombang, serta aspek-aspek hidro-oseanografi lainnya, maka dapat disimpulkan :
1. Dari analisi data kecepatan dan arah angin didapatkan arah angin dominan adalah arah 3500-100(Utara) dengan persentase 16,5 % 2. Hasil analisis fetch didapatkan nilai fetch efektif adalah 496,2375 km
dengan arah tinjauan Utara.
3. Berdasarkan hasil analisis kecepatan angin dengan metode Jonswap Parameter cara pertama didapatkan ketinggian rata-rata gelombang 0,94 m dan ketinggian maksimum 2,93 m
4. Berdasarkan hasil analisis kecepatan angin dengan metode Jonswap Parameter cara kedua didapatkan ketinggian rata-rata gelombang 1,86 m dan ketinggian maksimum 16,36 m
5. Berdasarkan hasil analisis kecepatan angin dengan metode Finite Water Depth didapatkan ketinggian rata-rata gelombang 0,78 m dan ketinggian maksimum 2,45 m
6. Berdasarkan hasil analisis periode ulang dengan menggunakan distribusi Log Normal didapatkan ketinggian maksimum pada periode ulang 200 tahun di ketinggian 2,62 m
Universitas Sumatera Utara
67 Universitas Sumatera Utara
7. Berdasarkan hasil analisis periode ulang dengan menggunakan distribusi Gumbel didapatkan ketinggian maksimum pada periode ulang 200 tahun di ketinggian 3,41 m
8. Berdasarkan hasil analisis periode ulang dengan menggunakan distribusi Weibull didapatkan ketinggian maksimum pada periode ulang 200 tahun di ketinggian 5,27 m
5.2. Saran
1. Diperlukan analisis dengan jumlah data yang lebih banyak untuk mendapatkan pendekatan hasil perhitungan yang lebih akurat apabila dilakukan penelitian yang lebih lanjut. Disarankan untuk mengolah data kecepatan angin jam-jaman
2. Dapat dilakukan pembandingan hasil analisa perhitungan dengan metode yang lebih banyak lagi, misalnya membandingkan dengan metode permodelan peramalan gelombang yang dilakukan BMKG.
Universitas Sumatera Utara
68 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA
Davidson, R. & Arnott, (2010), Introduction to Coastal Processes and Geomorphology, Cambridge University Press.
Kamphuis, J.W., (2000), Introduction to Coastal Engineering and Management, World Scientific.
Kaunang, Josua Abimael, M. I. Jasin, J. D. Mamoto, 2016, Analisis Karakteristik Gelombang Dan Pasang Surut Pada Pantai Kima Bajo Kabupaten Minahasa Utara. Jurnal Sipil Statik Vol.4 No.9 September 2016 (567-576) ISSN: 2337-6732
Muhammad, Rizki, 2014, Analisa Gelombang Ekstrem di Perairan Pelabuhan Belawan Universitas Sumatera Utara
.
Perdana, Dinda Satria, Nizar Achmad dan Edy Sriyono, 2015, Predicting Coastline Changes In Daerah Istimewa Yogyakarta Using One-Line Model. Jurnal Teknik Vol. 5 No. 2 Oktober 2015 ISSN : 2088- 3676.
Purba, Viola Herta, 2015, Prediksi Parameter Gelombang yang Dibangkitkan Oleh Angin Lokasi Pantai Cermin, Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
69 Universitas Sumatera Utara
Putri, Dio Mega, 2016, Analisis Statistik Gelombang yang Dibangkitkan oleh Angin untuk Pelabuhan Belawan, Universitas Sumatera Utara
Triatmodjo, Bambang (1999), Teknik Pantai, Beta Offset, Yogyakarta
Universitas Sumatera Utara