Pengaruh Perubahan Layout Breakwater Terhadap Kondisi Tinggi Gelombang di Pelabuhan Perikanan Nusantara Brondong

(1)

Pengaruh Perubahan Layout

Breakwater Terhadap Kondisi Tinggi Gelombang di Pelabuhan Perikanan

Nusantara Brondong

Faddillah Prahmadana R. (NRP. 4308 100 050) Dosen Pembimbing:

Haryo Dwito Armono, S.T., M.Eng., Ph.D Sujantoko, S.T., M.T.

JURUSAN TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011

(2)

I. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Master Plan Pelabuhan Perikanan Nusantara Brondong.

Namun dalam pelaksanaannya, tata ruang dari Master Plan ini kurang disetujui oleh para nelayan yang merupakan pengguna dari PPN Brondong. Karena layout breakwater dinilai kurang memperhatikan akses kapal nelayan, maka diajukanlah Master Plan Perubahan PPN Brondong.

(3)

MASTER PLAN PPN BRONDONG

(4)

MASTER PLAN PERUBAHAN PPN

BRONDONG

(5)

Perumusan Masalah

1. Bagaimana kondisi tinggi gelombang yang terjadi di dalam kolam labuh Pelabuhan Perikanan Nusantara Brondong dan pada pantai Desa Blimbing dengan beberapa variasi layout breakwater?

2. Manakah layout breakwater yang memiliki kinerja paling baik dalam melindungi area Pelabuhan Perikanan

Nusantara Brondong dan pantai Desa Blimbing?

(6)

Tujuan

1. Menganalisis kondisi tinggi gelombang yang terjadi di dalam kolam labuh Pelabuhan Perikanan Nusantara Brondong dan pada pantai Desa Blimbing dengan beberapa variasi layout breakwater.

2. Memilih layout breakwater yang memiliki kinerja

paling baik dalam melindungi area PPN Brondong dan

pantai Desa Blimbing.

(7)

Manfaat

1. Memberikan alternatif yang lebih mudah dalam

menganalisis kondisi tinggi gelombang yang terjadi di dalam kolam labuh Pelabuhan Perikanan Nusantara Brondong dan pada pantai Desa Blimbing.

2. Memberikan kajian lebih lanjut mengenai Master Plan Perubahan PPN Brondong.

3. Sebagai bahan pertimbangan bagi pihak pemerintah

dalam rangka pengembangan wilayah PPN Brondong.

(8)

Batasan Masalah

1. Lokasi daerah studi hanya mencakup wilayah kerja darat dan laut PPN Brondong seluas 43,33 hektar di Kecamatan

Brondong serta kawasan pantai di Desa Blimbing Kecamatan Paciran Kabupaten Lamongan.

2. Data batimetri, data angin, data pasang surut dan data arus beserta gelombang merupakan data sekunder yang diperoleh dari PPN Brondong, survei lapangan atau sumber-sumber lain yang relevan.

3. Elevasi muka air yang digunakan adalah muka air pasang tertinggi

4. Analisis tinggi gelombang dilakukan hanya dengan menggunakan software CGWAVE.

(9)

(10)

II. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

Tinjauan Pustaka

• Balas dan Inan (2002) telah melakukan penelitian mengenai pemodelan numerik penjalaran gelombang pada mild-slope dengan objek penelitian Pantai Obakoy di Turki.

• Briggs (2003) telah melakukan pemodelan pengaruh breakwater terhadap kondisi gelombang dengan menggunakan software CGWAVE dengan objek penelitian sebuah pelabuhan pada area muara yang dangkal di Tedious Creek, Maryland.

• Menurut US Army Corps of Engineers (1986), dalam merencanakan breakwater membutuhkan pemahaman, pengumpulan data dan evaluasi menyeluruh terhadap fakta- fakta di lapangan.

(11)

Dasar Teori

Breakwater

Breakwater adalah bangunan yang digunakan untuk melindungi daerah perairan pelabuhan dari gangguan gelombang (Triatmodjo, 2003).

Ukuran Kapal Tinggi Gelombang (H_1/3)

Kapal Kecil (<500 GT) 0,3 m

Kapal Sedang (501 – 50.000 GT) 0,5 m Kapal Besar (>50.000 GT) 0,7 – 1,5 m

(12)

Dasar Teori

Tranformasi Gelombang

Transformasi gelombang adalah proses menjalarnya gelombang secara bersama energinya dari satu titik tertentu ke titik yang lain, dan mengalami beberapa proses perubahan (transformasi).

• Pendangkalan Gelombang (Wave Shoaling)

Jika gelombang menuju perairan dangkal, maka terjadi perubahan karakteristik gelombang yang meliputi perubahan tinggi, panjang dan kecepatan gelombang.

(13)

Dasar Teori

• Gelombang Pecah (Wave Breaking)

Gelombang pecah adalah gelombang yang mengalami ketidakstabilan, kemudian pecah (Triatmodjo, 1999).

Yang mempengaruhi: - pendangkalan gelombang - kemiringan gelombang

(14)

Refraksi Gelombang

Perubahan arah perambatan gelombang atau orthogonal (garis tegak lurus puncak gelombang) gelombang yang disebabkan oleh perubahan kedalaman air.

(Sorensen, 1978)

(15)

Difraksi Gelombang

Bila gelombang datang terhalang oleh suatu rintangan seperti bangunan pelindung pantai atau pulau maka gelombang tersebut akan membelok di sekitar ujung rintangan dan masuk di daerah terlindung di belakangnya seperti ditunjukkan pada gambar.

Difraksi Gelombang (Sorensen, 2006)

(16)

Refleksi Gelombang

H

_R

= C

_R

x H

_i

Sehingga amplitudo puncak gelombang adalah amplitudo di daerah bayangan dikalikan dengan koefisien pantul dinding (Pratikto, 1999).

(17)

• CGWAVE merupakan program yang mensimulasikan model dan arah penjalaran gelombang di daerah pelabuhan, daerah pantai terbuka, estuaria dan gelombang di sekitar pulau.

• Simulasi CGWAVE merupakan kombinasi dari refraksi-difraksi gelombang, friksi gelombang, gelombang pecah, penyebaran amplitudo gelombang non linier dan alur pelabuhan.

• Persamaan pengatur yang diselesaikan dalam model refraksi-difraksi adalah persamaan perambatan gelombang yang dimodifikasi dari persamaan gelombang mild-slope dua dimensi.

Pemodelan Perubahan Tinggi Gelombang software CGWAVE

(18)

Persamaan perambatan gelombang yang dimodifikasi dari persamaan gelombang mild-slope dua dimensi ditulis sebagai berikut

(Demirbilek, 1998):

keterangan:

= fungsi elevasi gelombang yang diestimasi σ = frekuensi gelombang (rad/s)

C(x,y) = cepat rambat gelombang = σ/k

Cg(x,y) = cepat rambat kelompok gelombang = δσ/δk=nC

K(x,y) = wave number (2π/L), hubungannya dengan kedalaman lokal d(x,y) melalui dispersi linier adalah:

σ²= gk tanh (kd)

(19)

Output dari pemodelan dengan CGWAVE berupa:

• Tinggi

• Fase

• Arah

• Kecepatan

• Tekanan gelombang

(20)

Metode Penelitian

^MULAI

Identifikasi Masalah

Pengumpulan Data

Pemodelan Gelombang pada layout eksisting dengan

CGWAVE

Kalibrasi Model

Analisis Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan

Penyusunan Laporan

SELESAI Sesuai

Tidak Sesuai Perumusan Masalah

Penentuan Tujuan

Studi Literatur

Analisis Data

Pemodelan Gelombang pada layout perubahan

dengan CGWAVE

(21)

ANALISIS dan PEMBAHASAN

(22)

Data Angin

(23)

Data Angin

No. Directions / Wind Classes (Knots) 1 - 5 5 - 10 10 - 15 15 - 20 20 ≤ Total

1 N (337.5 - 22.5) 7.69 1.654 0 0 0 9.344

2 NE (22.5 - 67.5) 10.274 2.634 0.012 0 0 12.92

3 E (67.5 - 112.5) 6.761 10.313 0.339 0 0 17.413

4 SE (112.5 - 157.5) 1.233 0.702 0 0 0 1.935

5 S (157.5 - 202.5) 0.481 0.021 0 0 0 0.502

6 SW (202.5 - 247.5) 1.016 0.244 0 0 0 1.26

7 W (247.5 - 292.5) 6.479 11.855 0.142 0 0 18.475

8 NW (292.5 - 337.5) 17.967 12.402 0.034 0 0 30.403

Sub-Total 51.901 39.825 0.526 0 0 92.253

Calms 8

Missing/Incomplete 0

Total 100

(24)

Wind Rose

(25)

Gelombang di Laut Dalam

Hs(m) Ts(s)

0,90 5,95

0,84 5,80

1,20 6,33

Timur Laut (45˚)

Utara (0˚)

Barat Laut (315˚)

Arah datang gelombang

(26)

Periode Ulang Gelombang Laut Dalam

Periode

Ulang (th) H (m) T (s) H (m) T (s) H (m) T (s)

1 ^0,74 ^9,87 ^0,97 ^9,27 ^1,59 ^11,96

2 ^0,77 ^10,10 ^1,02 ^9,41 ^1,64 ^12,25

5 ^0,81 ^10,38 ^1,08 ^9,60 ^1,72 ^12,61

10 ^0,84 ^10,58 ^1,12 ^9,73 ^1,77 ^12,86

20 ^0,86 ^10,77 ^1,16 ^9,85 ^1,82 ^13,11

50 ^0,89 ^11,02 ^1,21 ^10,02 ^1,88 ^13,43

100 ^0,92 ^11,20 ^1,25 ^10,14 ^1,93 ^13,66

Timur Laut Utara Barat Laut

(27)

Batimetri

(28)

Pemodelan CGWAVE

(29)

Pembuatan Poligon dan Meshing

(30)

(31)

(32)

Pemodelan eksisting dengan gelombang timur laut

Pemodelan eksisting dengan gelombang barat laut

Pemodelan eksisting dengan gelombang utara

(33)

Validasi

(34)

Validasi

Pemodelan gelombang dari arah timur laut

d H analitik H numerik error (%)

1 0,74 0,64 13,51

2 0,84 0,82 2,82

3 0,80 0,58 27,09

4 0,77 0,79 2,32

5 0,76 0,59 22,51

6 0,76 0,75 1,06

7 0,76 0,60 20,99

8 0,76 0,65 14,91

9 0,77 0,74 3,96

10 0,79 0,76 3,48

11 0,79 0,69 12,37

12 0,80 0,87 9,20

11,18 rata-rata

(35)

Validasi

Pemodelan gelombang dari arah utara

1,00 0,60 0,64 6,67

2,00 0,90 0,92 1,99

3,00 0,84 1,00 19,00

4,00 0,81 0,96 19,03

5,00 0,79 1,13 43,61

6,00 0,78 0,85 9,60

7,00 0,77 0,80 3,95

8,00 0,77 0,98 27,71

9,00 0,77 0,70 8,81

10,00 0,77 0,67 12,95

11,00 0,77 0,85 9,95

12,00 0,78 0,70 9,95

14,44 rata-rata

(36)

Validasi

Pemodelan gelombang dari arah barat laut

1,00 0,75 0,57 24,00

2,00 1,15 0,91 20,69

3,00 1,08 0,86 20,13

4,00 1,04 0,85 18,31

5,00 1,02 0,88 13,86

6,00 1,01 0,86 15,10

7,00 1,01 0,86 14,93

8,00 1,01 0,81 20,07

9,00 1,02 0,93 8,73

10,00 1,03 0,99 3,58

11,00 1,04 0,97 6,38

12,00 1,05 1,06 1,29

13,92 rata-rata

(37)

Layout alternatif 3:

A= 100 m B= 100 m C= 400 m Layout alternatif 1:

A= 100 m B= 200 m C= 300 m

A= 200 m B= 100 m C= 300 m

Perubahan Layout

(38)

Hasil Pemodelan Layout Alternatif

Pemodelan dengan gelombang dari arah timur laut, periode ulang 50 tahun (H= 0,89 m; T= 11,02 detik)

(39)

Hasil Pemodelan Layout Alternatif

Pemodelan dengan gelombang dari arah utara, periode ulang 50 tahun (H= 1,21 m; T= 10,02 detik)

(40)

Hasil Pemodelan Layout Alternatif

Pemodelan dengan gelombang dari arah barat laut, periode ulang 50 tahun (H= 1,88 m; T= 13,43 detik)

(41)

Verifikasi Eksplorasi Model

(42)

Tinggi gelombang hasil pemodelan dengan gelombang periode ulang 1 tahun

Timur Laut

Utara

Barat Laut

A= 100 m B= 200 m C= 300 m

A= 200 m B= 100 m C= 300 m

(43)

Timur Laut

Utara

Barat Laut

A= 100 m B= 200 m C= 300 m

A= 200 m B= 100 m C= 300 m

(44)

Timur Laut

Utara

Barat Laut

A= 100 m B= 200 m C= 300 m

A= 200 m B= 100 m C= 300 m

(45)

Hasil verifikasi pemodelan gelombang periode ulang 1 tahun

Arah

Gelombang Titik

Eksisting 1 2 3 1 2 3

1 0,019 0,017 0,018 0,015 10,5 5,3 21,1

2 0,170 0,123 0,140 0,121 27,6 17,6 28,8

3 0,550 0,464 0,365 0,498 15,6 33,6 9,5

4 0,490 0,235 0,306 0,301 52,0 37,6 38,6

5 0,763 0,111 0,177 0,108 85,5 76,8 85,8

6 0,863 1,081 0,930 0,364 -25,3 -7,8 57,8

1 0,014 0,010 0,004 0,001 28,6 71,4 95,0

2 0,103 0,063 0,022 0,065 38,8 78,6 36,9

3 0,522 0,259 0,214 0,201 50,4 59,0 61,5

4 0,365 0,163 0,225 0,199 55,3 38,4 45,6

5 1,143 0,170 0,177 0,116 85,1 84,5 89,9

6 1,219 0,630 0,656 0,440 48,3 46,2 63,9

1 0,021 0,007 0,008 0,005 66,7 61,9 76,2

2 0,124 0,062 0,024 0,058 50,0 80,6 53,2

3 0,474 0,260 0,122 0,275 45,1 74,3 42,0

4 0,305 0,124 0,126 0,198 59,3 58,7 35,1

5 0,476 0,084 0,091 0,115 82,3 80,9 75,8

6 1,243 0,358 0,568 0,218 71,2 54,3 82,5

8,864 4,221 4,172 3,297 847,3 952,1 999,1

0,492 0,235 0,232 0,183 47,1 52,9 55,5

Jumlah Rata-rata

Layout Layout

H (m) Penurunan terhadap eksisting (%)

Timur Laut

Utara

Barat Laut

(46)

Hasil verifikasi pemodelan gelombang periode ulang 5 tahun

Arah

Gelombang Titik

1 0,031 0,027 0,016 0,022 12,1 47,9 28,3

2 0,164 0,153 0,126 0,173 6,7 23,2 -5,5

3 0,663 0,502 0,385 0,524 24,3 41,9 21,0

4 0,479 0,239 0,329 0,400 50,1 31,3 16,5

5 0,825 0,089 0,229 0,139 89,2 72,2 83,2

6 1,112 1,108 1,222 0,460 0,4 -9,9 58,6

1 0,016 0,008 0,011 0,006 50,0 31,3 62,5

2 0,123 0,043 0,055 0,069 65,0 55,3 43,9

3 0,585 0,279 0,172 0,275 52,3 70,6 53,0

4 0,452 0,147 0,130 0,249 67,5 71,2 44,9

5 1,212 0,129 0,103 0,149 89,4 91,5 87,7

6 1,255 0,778 0,771 0,400 38,0 38,6 68,1

1 0,022 0,013 0,015 0,007 40,9 31,8 68,2

2 0,109 0,076 0,049 0,044 30,3 55,0 60,0

3 0,488 0,245 0,110 0,203 49,8 77,5 58,4

4 0,388 0,166 0,086 0,176 57,2 77,8 54,6

5 0,519 0,106 0,071 0,095 79,6 86,3 81,7

6 1,247 0,461 0,481 0,093 63,0 61,4 92,5

9,690 4,569 4,361 3,484 865,7 955,0 977,7

0,538 0,254 0,242 0,194 48,1 53,1 54,3

Utara

Barat Laut

Jumlah Rata-rata

Layout Layout

Timur Laut

(47)

Hasil verifikasi pemodelan gelombang periode ulang 50 tahun

Arah

Gelombang Titik

1 0,037 0,030 0,020 0,028 18,9 45,9 24,3

2 0,194 0,158 0,136 0,186 18,6 29,9 4,1

3 0,621 0,378 0,553 0,450 39,1 11,0 27,5

4 0,508 0,280 0,390 0,400 44,9 23,2 21,3

5 0,952 0,117 0,230 0,200 87,7 75,8 79,0

6 1,219 1,240 1,240 0,650 -1,7 -1,7 46,7

1 0,029 0,008 0,006 0,010 72,4 79,3 65,5

2 0,129 0,089 0,021 0,055 31,0 83,7 57,4

3 0,671 0,330 0,244 0,290 50,8 63,6 56,8

4 0,450 0,213 0,214 0,230 52,7 52,4 48,9

5 1,254 0,280 0,240 0,190 77,7 80,9 84,8

6 1,382 0,917 0,980 0,500 33,6 29,1 63,8

1 0,018 0,012 0,006 0,003 33,3 66,7 83,3

2 0,130 0,095 0,059 0,065 26,9 54,6 50,0

3 0,549 0,288 0,180 0,280 47,5 67,2 49,0

4 0,454 0,134 0,138 0,146 70,5 69,6 67,8

5 0,596 0,090 0,080 0,020 84,9 86,6 96,6

6 1,252 0,640 0,620 0,240 48,9 50,5 80,8

10,445 5,299 5,357 3,943 837,8 968,4 1007,8

0,580 0,294 0,298 0,219 46,5 53,8 56,0

Utara

Barat Laut

Jumlah Rata-rata

Layout Layout

Timur Laut

(48)

KESIMPULAN

1. Layout Alternatif 1, 2 dan 3 dapat dikatakan aman dalam melindungi area Pelabuhan Perikanan Nusantara Brondong dan pantai Desa Blimbing karena rata-rata tinggi gelombang yang terjadi tidak melebihi 0,3 meter.

Meskipun pada beberapa titik terjadi tinggi gelombang di atas 0,3 meter, keadaan tersebut masih dirasa aman sebab frekuensi kejadiannya cukup kecil. Untuk gelombang di Titik 3 walaupun tingginya melebihi 0,3 meter masih bisa dikatakan aman untuk manuver kapal ikan selama tinggi gelombang tidak melampaui 0,5 meter karena Titik 3 merupakan area alur pelayaran pelabuhan, bukan area labuh/sandar kapal ikan.

2. Layout Alternatif 3 memiliki kinerja paling baik dalam melindungi area

Pelabuhan Perikanan Nusantara Brondong dan pantai Desa Blimbing,

ditunjukkan oleh rata-rata tinggi gelombang dan persentase perbandingan

terhadap kondisi eksisting nilainya paling rendah daripada layout alternatif

lainnya dengan tinggi gelombang rata-rata 0,219 m dan 44% lebih rendah

daripada kondisi eksisting untuk gelombang periode ulang 50 tahunan.

(49)

SARAN

1. Penelitian lebih lanjut dapat dilakukan analisis terhadap bentuk konstruksi breakwater untuk mendapatkan hasil yang optimal.

2. Perlu dilakukan analisis terhadap sedimentasi di kolam labuh akibat

perubahan layout breakwater.

(50)

DAFTAR PUSTAKA

Balas, L., Inan, A. 2002. Numerical Model of Wave propagation on Mild Slopes. Journal of Coastal Research, Special Issue 36 2002, 16-21.

Briggs, M. J., et. Al. 2004. How to Use CGWAVE with SMS: An Example for Tedious Creek Small Craft Harbour.

ERDC/CHL CHETN-I-68.

Demirbilek, Zaki., Panchang, V. 1998. CGWAVE: A Coastal Survace Water Wave Model of the Mild Slope Equation. Technical Report CHL-98-26.

Kamphuis, J. W. 2000. Introduction to Coastal Engineering and Management. Worl Scientific, Singapura.

Kementrian Kelautan dan Perikanan RI. 2009. Keputusan Menteri nomor KEP.11/MEN/2009 tentang wilayah kerja dan wilayah pengoperasian PPN Brondong, Kemenhub, Jakarta.

Pratikto, dkk. 1997. Struktur Pelindung Pantai. Jurusan Teknik Kelautan Fakultas Teknologi Kelautan ITS, Surabaya.

Sorensen, R. M. 1978. Basic Coastal Engineering. John Willey & Sons, New York.

Sorensen, R. M. 1993. Basic wave Mechanic for Coastal and Ocean Engineering. John Willey & Sons, New York.

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

Triatmodjo, Bambang. 2003. Pelabuhan. Beta Offset, Yogyakarta.

US Army CERC. 1984. Shore Protection Manual. US Army Corps of Engineers, Washington.

US Army CERC. 1986. Design of Breakwaters and Jetties. US Army Corps of Engineers, Washington.

Zakaria, Ahmad. 2009. Dasar Teori dan Aplikasi Program Interaktif berbasis Web untuk menghitung Panjang Gelombang dan Pasang Surut. Magister Teknik Sipil Unila, Lampung.

(51)