Gambar 2. 7 Grafik Rasio Kecepatan Angin di atas Laut dengan di Daratan.
5. Koreksi Koefisien Seret
Setelah data kecepatan angin melalui koreksi-koreksi di atas, maka data tersebut dikonversi menjadi wind stress factor (UA) dengan menggunakan persamaan di bawah ini:
UA =0.71U1.23 2. 18
di mana:
U = kecepatan angin hasil koreksi-koreksi sebelumnya (m/s) UA = wind stress factor (m/s)
2.2.4.1.2. Daerah Pembentukan Gelombang (Fetch Efektif)
Fetch adalah daerah pembentukan gelombang yang diasumsikan memiliki arah dan kecepatan angin yang relatif konstan. Karakteristik gelombang yang ditimbulkan oleh angin ditentukan juga oleh panjang fetch.
Fetch efektif di titik tertentu adalah area dalam radius perairan yang melingkupi titik tersebut di mana dalam area tersebut angin bertiup dengan kecepatan konstan dari arah manapun menuju titik tersebut.
Penghitungan panjang fetch efektif ini dilakukan dengan menggunakan bantuan peta topografi lokasi dengan skala yang cukup besar, sehingga dapat terlihat pulau-pulau atau daratan yang mempengaruhi pembentukan gelombang di suatu lokasi. Penentuan titik fetch diambil pada posisi laut dalam dari lokasi perairan yang ditinjau. Ini karena gelombang yang dibangkitkan oleh angin terbentuk di laut dalam suatu perairan, kemudian merambat ke arah pantai dan pecah seiring dengan mendangkalnya dasar perairan di dekat pantai.
Pada peramalan gelombang, data yang digunakan adalah data-data besar kecepatan angin maksimum harian berikut arahnya yang kemudian diproyeksi ke delapan arah mata angin utama. Selain itu juga dibutuhkan informasi tentang panjang fetch efektif untuk delapan arah mata angin utama.
Untuk menghitung panjang fetch digunakan prosedur sebagai berikut:
1. Tarik garis fetch untuk suatu arah.
2. Tarik garis fetch dengan penyimpangan sebesar 50 dan –50 dari suatu arah sampai pada batas areal yang lain. Pengambilan nilai 50 ini dilakukan mengingat adanya keadaan bahwa angin bertiup dalam arah yang bervariasi atau sembarang, maka panjang fetch diukur dari titik pengamatan dengan interval 50. Tiap garis pada akhirnya memiliki 9 garis fetch.
3. Ukur panjang fetch tersebut sampai menyentuh daratan terdekat, kalikan dengan skala peta.
4. Panjang fetch efektif adalah:
∑
∑
=
= =k
i
i k
i
i
Fi
Feff
1 1
cos cos
α α
2. 19
di mana:
Fi = panjang fetch ke-i
∝i = sudut pengukuran fetch ke-i i = nomor pengukuranfetch k = jumlah pengukuran fetch
2.2.4.2 Peramalan Tinggi dan Perioda Gelombang
Untuk menentukan tinggi gelombang dan perioda gelombang, digunakan data hasil hindcasting yang berupa Feff dan UA. Kedua parameter tersebut digunakan ke dalam tiga persamaan berikut sesuai dengan prosedur peramalan gelombang dari SPM 1984:
2 1
2
0016 2
.
0 ⎟⎟
⎠
⎜⎜ ⎞
⎝
= ⎛
A A eff
mo U
gxF g
H xU 2. 20
3 1
2
2857 .
0 ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎝
= ⎛
A A eff
p U
gxF g
T xU 2. 21
4 3
2
2 7.15 10
8 .
68 x
U x gxF U
gxt
A eff A
⎟ ≤
⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
= ⎛ 2. 22
di mana:
Hmo = tinggi gelombang signifikan menurut energi spektral (m) TP = perioda puncak spektrum (detik)
g = percepatan gravitasi bumi = 9.81 (m/s2) UA = wind stress factor (m/s)
Feff = panjang fetch efektif (m)
T = durasi angin yang bertiup (detik)
Adapun prosedur peramalan gelombang adalah sebagai berikut:
1. Analisa perbandingan pada persamaan 2.17 di atas. Jika tidak memenuhi persamaan tersebut, maka gelombang yang terjadi merupakan hasil pembentukan gelombang sempurna. Penghitungan tinggi dan perioda gelombangnya menggunakan persamaan-persamaan berikut:
g Hmo xUA
2433 2
.
= 0 2. 23
g Tp 8.134xUA
= 2. 24
Jika hasil analisa perbandingan memenuhi persamaan 2.17 di atas, maka gelombang yang terjadi merupakan hasil pembentukan gelombang tidak sempurna. Pembentukan gelombang tidak sempurna ini ada 2 (dua) jenis, yaitu
pembentukan gelombang terbatas fetch dan terbatas durasi. Untuk membedakannya perlu diketahui terlebih dahulu durasi kritis (tc), sebagai berikut:
3 2
2
8 .
68 ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎝
= ⎛
A A eff
c U
gxF g
t xU 2. 25
2. Periksa durasi data yang ditentukan (t), lalu bandingkan terhadap durasi kritis (tc).
a. Jika t > tc, maka gelombang yang terjadi merupakan gelombang hasil pembentukan terbatas fetch. Pada pembentukan jenis ini, durasi angin yang bertiup cukup lama. Penghitungan tinggi dan perioda gelombangnya dilakukan dengan menggunakan persamaan 2.15 dan 2.16.
b. Jika t > tc, maka gelombang yang terjadi merupakan gelombang hasil pembentukan terbatas durasi. Pada pembentukan ini, durasi angin yang bertiup tidak cukup lama. Penghitungan tinggi dan perioda gelombangnya dilakukan dengan menggunakan persamaan 2.15 dan 2.16 dengan terlebih dahulu mengganti panjang Feff dengan Fmin berikut ini:
2 3 2
min 68.6 ⎟⎟⎠
⎜⎜ ⎞
⎝
= ⎛
A A
xU gxt g
F U 2. 26
2.3 SEDIMEN
2.3.1 Deskripsi Umum Sedimen
Sedimen merupakan material berupa partikel-partikel yang bergerak akibat aliran air (arus atau gelombang). Secara umum angkutan sedimen dibagi menjadi 3 bagian yaitu:
a. Bed Load – partikel besar (sliding, jumping, rolling)
b. Suspended Load – partikel lebih kecil (meloncat ke dalam aliran) c. Wash Load – partikel sangat halus (tidak ada kontak dengan dasar)
Sedimen dasar (bed load) merupakan bagian dari total angkutan sedimen baik sedikit atau banyak yang secara terus menerus melakukan kontak dengan dasar perairan selama proses angkutan sedimen tersebut. Pada umumnya angkutan sedimen jenis ini partikelnya melakukan gerakan menggelinding, meluncur, dan melompat di dasar perairan.
Sedimen melayang (suspended load) merupakan bagian dari total angkutan sedimen yang bergerak tanpa kontak terus menerus dengan dasar perairan sebagai hasil dari turbulensi fluida.
Sedimen sangat halus (wash load) terdiri dari partikel yang sangat halus yang secara normal umumnya tidak berada di dasar perairan. Dalam perhitungan jumlah total sedimen, sedimen jenis wash load ini diabaikan (Fredsoe, 1995).
Proses ketiga jenis angkutan sedimen ini dapat dijelaskan sebagai berikut. Pertama-tama material yang ditransportasikan berada dekat dasar yang disebut bottom transport atau bed load kemudian material ditransportasikan pada lapisan atasnya disebut sebagai suspended transport atau suspended load. Bed load mencakup partikel relatif besar yang bergerak sepanjang dasar. Bed load transport terjadi pada lapisan tipis di atas dasar yang disebut bottom layer. Sebaliknya suspended load biasanya terdiri atas partikel yang lebih kecil yang berada tetap dalam sistem (fluida) karena gradien negatif dari konsentrasi sedimen dan dorongan ke bawah karena beratnya. Jadi suspended load hanya dipengaruhi oleh gesekan dari butiran-butiran itu sendiri di dalam air. Kecepatan angkutan sedimen didapatkan dengan mengintegrasi perkalian dari kecepatan partikel (V) dengan konsentrasi sedimen (C) sepanjang kedalaman air diukur dari atas bottom layer. Apakah yang terjadi hanya bed load atau suspended load terutama tergantung pada intensitas dari gerakan air. Ketika kecepatan telah melebihi kecepatan kritis, pada awalnya hanya terjadi bottom transport. Pada tingkat ini bed form (ripples) terbentuk. Jika kecepatan bertambah maka ukuran dari bed form bertambah. Selanjutnya butiran sedimen dibawa ke dalam suspension dan suspended load akan segera terjadi (Lubis, 1995).
Sedimen Kohesif dan Non Kohesif
Berdasarkan sifat material dasarnya, sedimen dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu sedimen kohesif dan non kohesif. Sedimen kohesif merupakan butiran-butiran partikel lumpur (partikel yang ukurannya sangat kecil seperti clay dan silt) yang berada di dasar maupun di badan air yang bila bergabung bersama akan membentuk suatu unit yang lebih besar yang disebut floc. Proses pembentukan floc (flokulasi) ini sangat bergantung pada konsentrasi sedimen. Flokulasi yang terjadi sangat bergantung pada kecepatan jatuh sedimen.
Sedimen non kohesif merupakan sedimen dengan butiran-butiran partikel yang umumnya berasal dari pasir. Pergerakan sedimen ini sangat bergantung pada besar kecilnya diameter partikel sedimen. Berbeda dengan sedimen kohesif, sedimen non kohesif tidak pernah membentuk floc sehingga antara satu partikel sedimen dengan partikel sedimen lainnya tidak akan pernah bergabung membentuk suatu unit individu.
2.3.2 Karakteristik Sedimen
Material sedimen pada umumnya merupakan campuran beberapa jenis material sehingga sulit memberikan nama menurut jenisnya. Untuk itu diberikan deskripsi mengenai istilah dalam proses sedimenasi agar diperoleh informasi yang obyektif sesuai hasil pengamatan di lapangan. Deskripsi dan istilah tersebut antara lain:
• Ukuran partikel sedimen, yaitu menyatakan ukuran panjang diameter butiran sedimen dengan menganggap bahwa butiran sedimen adalah bola.
• Berat spesifik, merupakan berat per satuan volume dan hubungannya dengan densitas (kerapatan).
• Porositas sedimen, didefinisikan sebagai harga perbandingan volume udara dalam suatu sampel sedimen terhadap jumlah total volume sedimen.
• Kecepatan jatuh, adalah bentuk keseimbangan antara gaya gravitasi yang bekerja pada suatu partikel yang kecil yang berbentuk bola (spheric) dalam suatu kolom fluida yang tak terhingga dengan daya tahan dari suatu fluida (Lubis, 1995).
2.3.2.1 Kecepatan Kritis
Kondisi kritis yang memicu pergerakan sedimen untuk sedimen non kohesif dijelaskan oleh gaya-gaya yang bekerja pada partikel seperti berikut :
n t
F
= F ϕ
tan 2. 27
dimana Ft dan Fn adalah gaya-gaya yang bekerja secara parallel dan normal terhadap sudut diam φ. Sudut diam φ adalah sudut yang dibentuk oleh material dalam keadaan menjelang sliding.
