Volume 3, No. 3, Agustus 2014 - 114
STUDI PERUBAHAN PROFIL PANTAI DI SEKITAR
PEMECAH GELOMBANG BERPORI BAWAH PERMUKAAN
AIR (SUBMERGED POROUS BREAKWATER) TIPE LURUS
DAN ZIGZAG
Mustaghfiri1, Eldina Fatimah2, Zouhrawaty A. Ariff3 1) Magister Teknik Sipil Program Pascasarjana Universitas Syiah Kuala Banda Aceh
2,3) Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala Banda Aceh Email: mustaghfiri100@yahoo.com
Abstract: Natural protection is endangered due to many factors. Therefore the efforts of shore
protection are needed in order to change shore profile such us reducing wave energy, protecting the artificial beach, and changing the rate of sediment transport. The aim of this study was to observe the effect of offshore breakwaters in variations of type, shape, and width of the breakwater to the shoreline changes. In this research a physical model of the breakwater with a 1:20 non distortion scale and beach slope of 1:20 was used. The breakwater model consists of a porous cube with dimension of 10x10x10 cm and then were arranged to form straight and zigzag block. These porous cube were assembled with singles and doubles arrangement in wave basin. Waves were generated by a regular wave generator with waves height of H1 = 6.5 cm, H2 = 7.5 cm, and H3 = 10 cm, wave period T1 = 1.475 sec, T2 = 1.415
sec, and T3 = 1.268 sec, and breakwater width (B1 = 1 layer, B2 = 2 layers, and B3 = 3 layers).
In this results, the salient was observed at both straight and zigzag tupe of single and doubles arrangement especially at wave height and period of H3T3 as well as the width of breakwater
B2. Due to the movement of waves, sand dune and valley was initiated around the breakwater.
The greatest erosion (-17.678 cm)3 occurred at wave H
3T3 without breakwater. The largest
sedimentation (46.035 cm)3 single breakwater generated at zigzag type B
3, whereas the double
breakwater occurs at zigzag type B2 of 31.435 cm3.
Keywords:submerged porous breakwater, sedimentation, erosion.
Abstrak: Perlindungan alami mulai terancam keberadaannya disebabkan banyak faktor. Upaya
perlindungan pantai dibutuhkan terhadap perubahan profil pantai diantaranya mengurangi energi gelombang, melindungi pantai buatan, dan mengubah laju transpor sedimen. Tujuan penelitian ini adalah untuk melihat pengaruh pemecah gelombang lepas pantai dengan variasi jenis, bentuk, dan lebar pemecah gelombang terhadap perubahan garis pantai yang timbul. Penelitian menggunakan model fisik pemecah gelombang skala tak distorsi 1:20 dengan kemiringan pantai yang dimodelkan adalah 1:20. Model pemecah gelombang terdiri dari kubus berpori berukuran 10x10x10 cm yang disusun membentuk blok lurus dan zigzag. Rangkaian kubus berpori ini merupakan variabel pemecah gelombang yang dipasang secara tunggal dan ganda pada kolam gelombang. Gelombang dibangkitkan dengan alat pembangkit gelombang regular dengan tinggi gelombang datang H1 = 6,5 cm, H2 = 7,5 cm, dan H3 = 10 cm, periode gelombang T1 = 1,475 detik, T2 = 1,415 detik, dan T3 = 1,268 detik, dan lebar breakwater (B1 = 1 lapis, B2 = 2 lapis, dan B3 = 3 lapis). Hasil penelitian ini menunjukkan terbentuknya salient pada variasi pemecah gelombang lurus maupun zigzag dan susunan tunggal dan ganda terutama
pada tinggi dan periode gelombang H3T3 serta lebar pemecah gelombang B2. Akibat pergerakan gelombang, terjadi pembentukan bar (gundukan pasir) dan cekungan/lembah yang terjadi di sekitar
breakwater. Hasil erosi terbesar terjadi pada variasi gelombang H3T3 sebesar -17.678 cm3 pada kondisi tanpa breakwater. Hasil sedimentasi terbesar breakwater tunggal sebesar 46.035 cm3 terjadi pada tipe zigzag B3, sedangkan pada breakwater ganda terjadi pada tipe zigzag B2 sebesar 31.435 cm3.
115 - Volume 3, No. 3, Agustus 2014
PENDAHULUAN
Pantai merupakan tepian perairan dan dipengaruhi oleh air pasang tertinggi dan air surut terendah. Daerah pantai secara alami sangat dinamis dan dapat menyesuaikan dirinya sendiri terhadap lingkungan. Pengalihan daerah pantai menjadi pemukiman, industri, jalan, dan pariwisata dapat mengakibatkan terjadinya erosi pantai disamping erosi juga dapat terjadi secara alami. Pantai secara alamiah memiliki perlindungan berupa hamparan pasir yang berfungsi sebagai penghancur energi gelombang atau gundukan pasir (sand dune) sebagai cadangan pasir yang berfungsi sebagai tembok. Adanya hutan bakau dan terumbu karang dapat meredam energi gelombang, sehingga pantai yang berada dibelakangnya terlindungi. Sedimen tranpor yang masuk dan keluar yang seimbang menjadikan profil pantai tetap terjaga kondisinya.
Perlindungan alami mulai terancam keberadaannya disebabkan banyak faktor dengan berbagai dalih sehingga erosi tidak terelakkan lagi. Pengerukan pasir laut, pengalihan hutan mangrove menjadi lahan tambak dan produksi serta penangkapan ikan yang merusak terumbu karang. Berdasarkan hal tersebut diatas perlu upaya perlindungan pantai terhadap perubahan profil pantai diantaranya mengurangi energi gelombang, pelindung pantai buatan, dan mengubah laju transpor sedimen. Struktur perlindungan pantai dan dinamika profil pantai serta garis pantai perlu dianalisis supaya diperoleh soft solution dalam
menangani erosi pantai dan tidak menghambat transpor sedimen alami masuk.
KAJIAN KEPUSTAKAAN Pantai
Pantai (shore) merupakan daerah di tepi perairan yang dipengaruhi oleh pasang tertinggi dan air surut terendah. Daerah di tepi laut yang masih mendapat pengaruh laut seperti pasang surut, angin laut, dan rembesan air laut disebut pesisir (coast). Bentuk profil pantai sangat dipengaruhi oleh serangan gelombang, sifat-sifat sedimen seperti rapat massa dan tahanan terhadap erosi, ukuran dan bentuk partikel sedimen, kondisi gelombang dan arus, serta bathimetri pantai (Triatmodjo, 1999 )
Profil pantai pada Gambar 2.1 di atas dapat dibagi kedalam empat bagian, yaitu daerah lepas pantai (offshore), daerah pantai dalam (inshore), daerah depan pantai
(foreshore), dan daerah belakang pantai (backshore). 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).
Gelombang Linier
Teori gelombang linier atau teori gelombang amplitudo kecil merupakan teori
( ba r) B erms (h ampa ran) D une (b ukit pasir)
Gambar 2.1 Bentuk profil pantai
Sumber : Triatmodjo
(1999:161)
Volume 3, No. 4, November 2014 - 116 yang paling sederhana yang pertama kali
dikemukakan oleh Airy pada tahun 1845 (Triatmodjo, 1999:12). Teori gelombang dua dimensi dikembangkan dengan melakukan linierisasi persamaan gelombang yang kompleks. Penyederhanaan diharapkan dapat mempermudah perhitungan yang berhubungan dengan gelombang.
Beberapa notasi yang digunakan adalah : T = periode gelombang (det);
L = panjang gelombang (m);
C = kecepatan rambat gelombang (m/det); A = amplitudo gelombang;
H = tinggi gelombang = 2a;
D = jarak antara muka air rerata ke dasar laut.
Transpor Sedimen
Menurut Triatmodjo (1999 : 180), transpor sedimen pantai adalah gerakan sedimen di daerah pantai yang disebabkan oleh gelombang dan arus. Daerah transpor sedimen
pantai berada diantara daerah garis pantai sampai di luar daerah gelombang pecah. Transpor sedimen dapat diklasifikasikan menjadi transpor sedimen tegak lurus pantai (cross-shore transport) atau disebut juga transpor sedimen menuju dan meninggalkan pantai (onshore-offshore transport) dan transpor sedimen sepanjang pantai (longshore
transport). Transport menuju dan meninggalkan
pantai mempunyai arah rata-rata tegak lurus garis pantai, sedangkan transpor sepanjang pantai mempunyai arah rata-rata sejajar pantai.
Pemodelan
Pemodelan dibedakan atas empat jenis yaitu model fisik, model matematik, model analog dan model campuran. Model fisik merupakan suatu bentuk tiruan yang sebangun dan ukurannya lebih kecil dibandingkan dengan bentuk prototipenya. Goda pada tahun 1992 menyebutkan ada tingkatan sebangun yaitu sebangun geometrik (bentuk), sebangun kinematik (gerak dan sebangun dinamik (Mahdani, 2008)
Model fisik dapat diklasifikasikan dalam dua tipe (Ariff, Z.A. & Mustaghfiri, 2007) yaitu model tak distorsi (bentuk geometri sama, tatapi beda dimensi) dan model distorsi (bentuk geometri tidak sama, skala horizontal berbeda dari skala vertikal).
Jika model dan bentuk benda mempunyai bentuk yang sama, parameter geometrik dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Gambar 2.2 Gelombang Linier
117 - Volume 3, No. 3, Agustus 2014 p m r
L
L
L
... (1) di mana : Lr = skala model;Lp = ukuran prototipe; dan Lm = ukuran model.
Pada model tak distorsi faktor skala antara model dan prototipe adalah:
kx = ky = kz = Lr ... (2)
Tabel 1. Skala model tak distorsi
Deskripsi Skala Contoh
- Ukuran model - Kedalaman air - Tinggi gelombang - Panjang gelombang - Periode gelombang - Cepat rambat gelombang - Lebar permukaan bangunan Lr Hr Hr = kz Lr = hr1/2 Tr = hr1/2 Cr = hr1/2 br = L 1/20 1/20 1/20 (1/20)1/2 (1/20)1/2 (1/20)1/2 1/20 Sumber : Mahdani (2008) Pemecah gelombang
Pemecah gelombang adalah bangunan yang digunakan untuk melindungi daerah perairan dari gangguan gelombang. Bangunan ini memisahkan perairan dari laut bebas, sehingga perairan tidak banyak dipengaruhi oleh gelombang besar di laut. Pemecah gelombang dapat dibedakan atas tiga tipe yaitu pemecah gelombang dinding tegak, pemecah gelombang sisi miring dan pemecah gelombang campuran.
Van der Meer (1998 : 4) menyatakan konsep pemecah gelombang yang paling umum ditunjukkan sebagai berikut : a) pemecah gelombang tumpukan batu konvensional; b) pemecah gelombang tanggul; c) bangunan jenis karang; d) pemecah gelombang bawah air/ permukaan; e) kaison pemecah gelombang pada pondasi batu dan f) gabungan kaison/ pemecah gelombang tumpukan batu.
Pemecah Gelombang Lepas Pantai
Menurut Triatmodjo (1999 : 224), pemecah gelombang lepas pantai adalah bangunan yang dibuat sejajar pantai dan berada pada jarak tertentu dari garis pantai. Pemecah gelombang ini menirukan prinsip perlindungan alami oleh terumbu karang. Gelombang besar yang menghempas pantai ditahan dan dihancurkan sebelum garis pantai, sehingga ketika mencapai garis pantai energi gelombang
Gambar 2.3 Konsep pemecah gelombang umum Sumber : van der Meer(1998)
Volume 3, No. 4, November 2014 - 118 berkurang. Dengan berkurangnya energi
gelombang di daerah bayangan pemecah gelombang, maka transportasi sedimen di daerah tersebut akan berkurang dan akan terjadi pengendapan. Pemecah gelombang lepas pantai dapat dibuat dari satu pemecah gelombang atau suatu seri bangunan yang terdiri dari beberapa ruas pemecah gelombang yang dipisahkan oleh celah tergantung dari panjang pantai yang dilindungi.
Pemecah Gelombang Bawah Permukaan Air (Submerged Breakwater)
Harris (2001) mengemukakan bahwa salah satu parameter yang paling utama untuk desain dan efektifitas dari pemecah gelombang (breakwater) adalah tingkat terendam atau
submergence.
Hal ini dapat dinyatakan dengan tiga bentuk dimensi yang berbeda :
1) Tingkat terendam atau submergence = h/t; 2) Hubungan tinggi breakwater dengan
kedalaman air = t/h; dan
3) Perbandingan tinggi air di atas mercu dengan kedalaman air = d/h.
Sebuah penelitian dilakukan (Groenewoud et al. 1996) yang menunjukkan breakwater bawah permukaan air kelihatannya menawarkan sejumlah keunggulan dibandingkan struktur perlindungan pantai konvensional. Van der Biezen et al (1998) menunjukkan dari studi numerik yang dilakukan pada pemecah gelombang bawah permukaan air bersegmen.
Lisi et al (2008) telah melakukan penelitian terhadap konstruksi submerged
breakwater berupa rubble mound. Benassai et
al (2008) telah melakukan penelitian terhadap
submerged breakwater dengan gap dan
menyimpulkan bahwasanya arus kuat lepas pantai diarahkan pada celah penghalang.
Penelitian yang terkait dengan porositas pemecah gelombang telah dilakukan diantaranya oleh Dhinakaran et al (2001) dengan penelitian terhadap pemecah gelombang setengah lingkaran berlubang di sisi laut (seaside perforated semicircular breakwater)
METODE PENELITIAN
Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini dapat digambarkan dalam suatu bentuk diagram alir. Diagram alir dari sistematika penelitian ini dapat ditunjukkan pada gambar dibawah ini:
119 - Volume 3, No. 3, Agustus 2014
HASIL PEMBAHASAN Perubahan Profil Pantai
Berdasarkan percobaan penelitian yang telah dilakukan sesuai dengan teori-teori yang dijelaskan pada bab sebelumnya, didapat beberapa hasil pemeriksaan. Hasil yang diperoleh diantaranya berupa perubahan profil pantai dan besarnya volume sedimentasi dan erosi serta volume total. Perubahan profil pantai
dipengaruhi oleh tinggi gelombang yang dibangkitkan, penempatan pemecah gelombang dan variasi dari pemecah gelombang.
Volume Sedimentasi dan Erosi
Volume sedimentasi dan erosi dihitung setelah dilakukan pengukuran profil pantai untuk variasi bentuk, tipe dan lebar breakwater serta tinggi dan periode gelombang.
Volume 3, No. 4, November 2014 - 120 Berdasarkan pengukuran profil pantai
tanpa breakwater diketahui kondisi H3T3 sedimentasi sebesar 40.557 cm3 dan erosi sebesar -58.235 cm3. Erosi terbesar terjadi pada kondisi H3T3.
Pada kondisi lebar breakwater B1, terjadi penambahan sedimentasi terbanyak pada kondisi H3T3. Pada kondisi lebar B2 sedimentasi terbesar terjadi pada saat H3T3, dan kondisi lebar B3 menunjukan juga penumpukan sedimentasi yang terjadi pada saat H3T3. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam Gambar 4.1 terkait grafik hubungan volume total sebagai berikut :
Pada kondisi lebar breakwater B1 = 1 lapis, terjadi penambahan sedimentasi terbanyak pada kondisi H2T2. Pada kondisi lebar B2 = 2 lapis sedimentasi terbesar terjadi pada saat H2T2, dan kondisi lebar B3 = 3 lapis menunjukan juga penumpukan sedimentasi yang terjadi pada saat H2T2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam grafik hubungan volume total pada Gambar 4.2 sebagai berikut
:
Volume Total
Volume total diketahui berdasarkan perhitungan volume sedimentasi dan volume erosi pada tiap-tiap piass untuk masing-masing profil pantai. Hasil perhitungan volume total ditunjukkan sebagai berikut:
Berdasarkan pengukuran profil pantai tanpa breakwater diketahui terhadap sedimentasi dan erosi yang terjadi. Kondisi H1T1 volume total sebesar -10.260 cm3 atau terjadi erosi, kondisi H2T2 volume total yang terjadi -11.145 cm3, dan H3T3 nilai volume total -17.678 cm3. Berdasarkan hal tersebut, diketahui bahwa tanpa adanya bangunan pemecah gelombang menyebabkan terjadinya erosi terhadap pantai. Erosi terbesar terjadi pada kondisi H3T3.
Hasil erosi terbesar terjadi pada variasi gelombang H3T3 sebesar -17.678 cm3 pada kondisi tanpa breakwater. Hasil sedimentasi terbesar breakwater tunggal sebesar 46.035 cm3 terjadi pada tipe zigzag B3, sedangkan pada
breakwater ganda terjadi pada tipe zigzag B2 sebesar 31.435 cm3.
121 - Volume 3, No. 3, Agustus 2014 Kondisi breakwater tunggal menunjukkan sedimentasi terbesar sebesar 33.075 cm3 dan 46.035 cm3 terjadi pada
breakwater tunggal tipe lurus dan zigzag lebar breakwater B3. Profil pantai dengan breakwater ganda tipe lurus pada kondisi lebar B1, B2, B3 menunjukkan sedimentasi terbesar berturut-turut sebesar 19.001 cm3, 22.696 cm3, dan 22.621 cm3 pada variasi gelombang H3T3. Ilustrasi volume total breakwater ganda, lurus disajikan pada Gambar 4.3 berikut :
Profil pantai dengan breakwater ganda tipe zigzag pada kondisi lebar B1, B2, B3 menunjukkan sedimentasi terbesar berturut-turut sebesar 19.223 cm3, 31.435 cm3, dan 27.875 cm3 pada variasi gelombang H3T3. Ilustrasi volume total breakwater ganda, zigzag disajikan pada Gambar 4.4 berikut :
Berdasarkan keterangan diatas, dapat disimpulkan bahwa penambahan sedimentasi terbesar terjadi pada lebar pemecah gelombang B2. Hal ini menunjukkan bahwa semakin lebar bangunan pemecah gelombang belum tentu menghasilkan sedimentasi yang besar pula. Terhadap tinggi dan periode gelombang, menunjukkan gelombang maksimum H3T3 dapat menciptakan sedimentasi terbesar apabila dibandingkan dengan tinggi dan periode gelombang lainnya.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Dari hasil penelitian diperoleh beberapa kesimpulan, antara lain:
1. Hasil penelitian ini menunjukkan penggunaan breakwater dengan variasi bentuk dan susunan perletakannya memberikan dampak pengaruh terhadap perubahan profil pantai. Profil pantai tanpa
breakwater memperlihatkan kondisi erosi
yang terjadi lebih besar dibandingkan dengan sedimentasinya. Pada kondisi ditempatkannya breakwater menunjukkan tingkat sedimentasinya lebih besar.
2. Hasil penelitian ini menunjukkan terbentuknya salient pada variasi pemecah gelombang lurus maupun zigzag dan susunan tunggal dan ganda terutama pada tinggi dan periode gelombang H3T3 serta lebar pemecah gelombang B2. Akibat pergerakan gelombang, terjadi pembentukan
bar (gundukan pasir) dan cekungan/lembah
Volume 3, No. 4, November 2014 - 122 3. Hasil erosi terbesar terjadi pada variasi
gelombang H3T3 sebesar -17.678 cm3 pada kondisi tanpa breakwater. Hasil sedimentasi terbesar breakwater tunggal sebesar 46.035 cm3 terjadi pada tipe zigzag B3, sedangkan pada breakwater ganda terjadi pada tipe zigzag B2 sebesar 31.435 cm3.
4. Kondisi breakwater tunggal menunjukkan sedimentasi terbesar sebesar 33.075 cm3 dan 46.035 cm3 terjadi pada breakwater tunggal tipe lurus dan zigzag lebar breakwater B3. Profil pantai dengan breakwater ganda tipe lurus pada kondisi lebar B1, B2, B3 menunjukkan sedimentasi terbesar berturut-turut sebesar 19.001 cm3, 22.696 cm3, dan 22.621 cm3 pada variasi gelombang H3T3. Profil pantai dengan breakwater ganda tipe zigzag pada kondisi lebar B1, B2, B3 menunjukkan sedimentasi terbesar berturut-turut sebesar 19.223 cm3, 31.435 cm3, dan 27.875 cm3 pada variasi gelombang H3T3.
Saran
Dari penelitian yang dilakukan, penulis memberikan beberapa saran sebagai berikut: 1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan terkait
dengan kondisi pergerakan sedimen pantai dengan melakukan pemodelan terhadap transpor sedimen sepanjang pantai, gelombang tidak beraturan, pemodelan pasir laut dan penggunaan air laut sebagai sarana pembangkitan gelombang.
2. Penggunaan software simulasi model numerik seperti SBeach untuk memprediksi perubahan profil pantai.
DAFTAR KEPUSTAKAAN
Ariff, Z.A., S. Maimunah, dan Fahmi, 2004. Model Fisik Transmisi Gelombang pada Konstruksi Breakwater Bawah Permukaan. Proceeding PIT XXI HATHI. Bali.
Ariff, Z.A., dan Mustaghfiri, 2004. Kajian Model Fisik Stabilitas Lapisan Pelindung Pemecah Gelombang Bawah Permukaan (Submerged Breakwater). Proceeding PIT XXIV HATHI. Makassar.
Benassai, E., et all., 2008. Experimental Modeling of Sand Beach Nourishment Cross-Shore Evolution. Coastlab08, Book of Abstracts, Nuova Editoriale Bios, Italy
Khairani, L., 2012. Studi Model Fisik Groin Lurus Tunggal Dengan Variasi Sudut Dan Lebar Groin Terhadap Perubahan Profil Pantai (Posisi Ujung Groin Setelah Gelombang Pecah). Skripsi. Banda Aceh: Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala.
Lisi, I., Di risio, M., De Girolamo, P. and Beltrami, G.M 2008. Experimental Modeling of Sand Beach Nourishment Cross-Shore Evolution. Coastlab08, Book of Abstracts Nuova Editoriale Bios. Italy.
Mahdani, 2008. Uji Model Fisik Stuktur Pemecah Gelombang Bawh Permukaan Air Konstruksi Hexaleg. Thesis. Banda Aceh: Pascasarjana Universitas Syiah Kuala.
Pilarczyk, K. W., 2003. Design of low-crested (submerged) structure’, 6th International Conference on Coastal and Port Engineering in Developing Countries, Colombo.
Ramadhan, K., 2009. Studi Model Fisik Perubahan Profil Pantai Akibat Konstruksi Pemecah Gelombang di Bawah Air Terputus dari Batu Pecah (Posisi Konstruksi Pada Gelombang Pecah). TGA. Banda Aceh: Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala.
Triatmodjo, B., 1996. Pelabuhan. Edisi Pertama. Yogyakarta: Penerbit Beta Offset.
Triatmodjo, B., 1999. Teknik Pantai. Cetakan Pertama. Yogyakarta: Penerbit Beta Offset. Triatmodjo, B., 2003. Hidraulika II. Edisi Ketiga.
