Pemodelan Arus Pasang Surut dan Sedimen Melayang di Muara Sungai Belawan

Teks penuh

(1)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberi kesempatan waktu dan kemampuan berpikir bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat berangkaikan salam atas junjungan keharibaan Baginda Rasulullah Muhammad SAW, karena semangat perjuangan dan inspirasi hari ini merupakan rujukan dari apa yang beliau inginkan bagi umatnya yakni, menjadi seorang muslim yang berintelektual dan meletakkan dunianya didalam genggaman tangan.

Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:

“Pemodelan Arus Pasang Surut dan Sedimen Melayang di Muara Sungai Belawan”

Penulis menyadari bahwa penyelesaian Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :

1. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia Tarigan, M.Sc selaku Dosen Pembimbing, sekaligus orang tua bagi saya yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan saya hingga selesainya tugas akhir ini.

(2)

3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Alferido Malik, Ivan Indrawan, ST. MT . selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

5. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Dosen Kordinator sub jurusan Teknik Sumber Daya Air Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Ayahanda H. Suhardi dan Ibunda tercinta Dra. H Rino Murniati yang telah banyak berkorban baik dari segi materi, hati, dan jasa.demi selesaianya Tugas Akhir ini.

7. Mas Harry Winanto beserta istri dan Mbak Nina Harniaty yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini

8. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

9. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis.

(3)

2010) Muhammad Chairil, Zulfuadi Lubis, Achmad Syarief, Surya Darma, Nanda Firnando, Raedian Aulia Adlin, Zultaufik, Ahmed, Hendra Boang serta seluruh kawan-kawan seperjuangan yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini.

11. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

Mengingat adanya keterbatasan yang dimiliki oleh penulis, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, September 2016 Penulis

Dhika Swaandana

(4)

DAFTAR ISI

A. Lebar dan Kedalaman sebagai Fungsi Exponensial Jarak ... 12

2.2.2 Pasang Surut ... 13

A. Tipe Pasang Surut ... 13

B. Kurva Psang Surut ... 14

C. Pembangkit Passang Surut ... 15

(5)

2.2.3 Arus Pasang Surut ... 20

A. Hubungan Arus Pasang Surut dengan Debit ... 20

2.2.4 Temperatur dan Salinitas ... 22

A. Temperatur ... 22

B. Salinitas ... 24

2.2.5 Partikel Estuari (Sedimen) ... 27

A. Zat Padat Tersuspensi (Total Suspended Load) ... 27

B. Erosi Partikulat (Erosion of Particulate) ... 29

C. Endapan Partikulat (Deposition of Particulate) ... 32

D. Keseimbangan Konsentrasi (Equilibrum Concentration ) ... 35

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 36

3.1Tempat dan Waktu ... 36

3.1.1 Lokasi dan Kondisi Muara Sungai Belawan ... 36

3.1.2 Waktu Pnelitian ... 37

3.2Pengumpulan Data ... 37

3.3Pelaksanaan Penelitian ... 39

3.3.1 Tahap Persiapan ... 39

4.5Temperatur dan Salinitas... 49

4.6Sedimen ... 50

BAB V ANALISIS DATA ... 51

5.1 Gambaran Umum Analisis Data ... 51

5.2 Tahap Persiapan ... 51

(6)

5.2.2 Pembuatan Halaman Kerja ... 52

5.3.4 Temperatur dan Salinitas ... 75

(7)

3. C (t) ... 83

4. SPM Conc. ... 83

5.4 Grafik ... 86

5.4.1 Halaman Kerja Bathymetry ... 86

A. Grafik Width, Depth, Cross Section, Temperature, Salinity dan SPM (C Max) ... 86

5.4.2 Halaman Kerja Main Model ... 88

A. Grafik Spring-neaps ... 88

B. Grafik Lunar Quarter-diurnal, Total Current,dan Water Depth. ... 88

C. Grafik Temperature, Salinity dan SPM Conc. ... 90

5.6 Hasil Pemodelan... 91

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 106

6.1 Kesimpulan ... 106

6.2 Saran ... 108

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tipe pasang surut ... 14

Gambar 2.2 Kurva pasang surut ... 15

Gambar 2.3 Gaya pembangkit pasang surut ... 16

Gambar 2.4 (a) Debit aliran sama dengan perkalian luas penampang dan kecepatan aliran (b) Pemodelan sederhana dari penampang aliran estuari ... 20

Gambar 2.5 Distribusi Gaussian ... 23

Gambar 2.6 Grafik kecepatan kritis terhadap diameter butir sedimen ... 31

Gambar 2.7 Grafik kecepatan endap terhadap diameter butir sedimen ... 33

Gambar 3.1 Peta muara Sungai Belawan ... 36

Gambar 3.2 Diagram alir metode penelitian ... 42

Gambar 4.1 Peta lokasi penelitian ... 43

Gambar 4.2 Grafik pasang surut 16 – 30 Agustus 2016 ... 47

Gambar 5.1 Halaman kerja spring-neaps (sheet 3) ... 53

Gambar 5.2 Halaman kerja bathymetry (sheet 2) ... 55

Gambar 5.3 Halaman kerja main model (sheet 1) ... 58

Gambar 5.4 Pemodelan bathimetri (halaman kerja bathymetry) ... 62

Gambar 5.5 Pemodelan pasang surut (halaman kerja spring-neaps) ... 68

Gambar 5.6 Pemodelan pasang surut (halaman kerja main model) ... 69

Gambar 5.7 Pemodelan arus (halaman kerja bathymetry) ... 73

Gambar 5.8 Pemodelan arus (halaman kerja main model) ... 74

(9)

Gambar5.10 Pemodelan temperature dan salinitas (halaman kerja main model) 80

Gambar 5.11 Pemodelan sedimen (halaman kerja bathymetry) ... 84 Gambar 5.12 Pemodelan sedimen (halaman kerja main model) ... 85 Gambar 5.13 Grafik width, depth, cross section, temperature, salinitas dan SPM pada setiap titik ... 87 Gambar 5.14 Kurva pasang surut akibat komponen utama matahari dan bulan 88 Gambar 5.15 Grafik ketinggian air lunar quarter diurnal, total current dan

water depth (titik A) ... 89 Gambar 5.16 Grafik perbedaan temperature, salinity dan SPM Conc. (titik A) 90 Gambar 5.17 Hasil pemodelan pada halaman kerja bathymetry ... 92 Gambar 5.18 Hasil pemodelan komponen estuari dengan Ms. Excel pada

titik A ... 93 Gambar 5.19 Hasil pemodelan komponen estuari dengan Ms. Excel pada

titik B ... 94 Gambar 5.20 Hasil pemodelan komponen estuari dengan Ms. Excel pada

titik C ... 95 Gambar 5.21 Hasil pemodelan komponen estuari dengan Ms. Excel pada

titik D ... 96 Gambar 5.22 Hasil pemodelan komponen estuari dengan Ms. Excel pada

titik E ... 97 Gambar 5.23 Hasil pemodelan komponen estuari dengan Ms. Excel pada

(10)

Gambar 5.24 Hasil pemodelan komponen estuari dengan Ms. Excel pada

titik G ... 99 Gambar 5.25 Hasil pemodelan komponen estuari dengan Ms. Excel pada

titik H ... 100 Gambar 5.26 Hasil pemodelan komponen estuari dengan Ms. Excel pada

titik I ... 101 Gambar 5.27 Hasil pemodelan komponen estuari dengan Ms. Excel pada

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Koefisien estuary Prandle ... 11

Tabel 2.2 Koefisien hambatan (drag coefficients) berdasarkan partikel dasar saluran ... 30

Tabel 4.1 Kordinat titik penelitian ... 42

Tabel 4.2 Hasil pengukuran kedalaman dan lebar estuari ... 44

Tabel 4.3 Data hasil pengamatan pasang surut 16 – 30 Agustus 2016 ... 46

Tabel 4.4 Komponen pasang surut muara Sungai Belawan ... 48

Tabel 5.1 Nilai komponen estuari titik A ... 102

Tabel 5.2 Nilai komponen estuari titik B ... 102

Tabel 5.3 Nilai komponen estuari titik C ... 102

Tabel 5.4 Nilai komponen estuari titik D ... 103

Tabel 5.5 Nilai komponen estuari titik E ... 103

Tabel 5.6 Nilai komponen estuari titik F ... 103

Tabel 5.7 Nilai komponen estuari titik G ... 104

Tabel 5.8 Nilai komponen estuari titik H ... 104

Tabel 5.9 Nilai komponen estuari titik I ... 104

(12)

DAFTAR NOTASI

a = Ketinggian referensi (cm) a = Koefisien lebar muara

AS2, AM2 = Amplitudo pasang surut pengaruh matahari dan bulan (m) AM4 = Amplitudo seperampat pasut diurnal (lunar quarter diurnal) (m)

= Perbedaaan kedalaman air (water depth) antar titik (m)

λ = Dimensi horizontal dari panjang kawasan estuari (m)

λT = Panjang dari gelombang pasang (m) b = Koefisien kedalaman muara

B = Bilangan Rouse

β = Konstanta numerik dalam satu kesatuan

c = Kecepatan pasang surut (m/det)

co = Konsentrasi zat partikel yang tertahan didasar aliran (gr/cm3)

cz = Konsentrasi partikulat pada ketinggian z dari dasar saluran (gr/cm3)

Cb = Konsentarsi sedimen estuari (TSS) (mg/dm3) CD = Koefisien kekasaran (24/Re)

= Koefisien hambatan 100 diatas dasar penampang

C max = Konsentrasi sedimen maximum (mg/dm3) C (t) = Konsentrasi suspensi perwaktu (mg/dm3)

C = Konsentrasi kedalaman rata-rata (mg/dm3)

D = Diameter butiran sedimen (mm) = Kedalaman estuari dititik x (m)

(13)

Dp = Besarnya endapan sedimen (kg/m2det)

DT = Kedalaman air, Wx (m).

= Kedalaman estuari di titik x (m)

Ep = Erosi partikulat

g = Percepatan gravitasi (9.81m/det2)

h = Kedalaman air, Dx (m)

hS2(t), hM2(t) = Kedalaman air akibat pengaruh matahari (solar semidiurnal) dan bulan (lunar semidiurnal) pada waktu t (m)

hM4(t) = Kedalaman air akibat pengaruh pembangkit pasang surut, seperampat pasut diurnal ( lunar quarter-diurnal ) pada waktu t (m)

h(t) = Kedalaman air total pada waktu t (m)

k = Konstanta von (0.41)

Kx = Koefisien difusi horizontal

L = Panjang estuari (m)

m & n = Koefisien dari percobaan Prandel (1986) M = Koefisien erosi (berkisar 0.0003 kg/m2det)

 = Densitas air segar (berkisar 1000 kg/m3) Q = Debit sungai (m3/det)

S (x) = Salinitas pada jarak x meter dari mulut muara (‰)

Sp = Parameter suspense

t = Waktu (jam)

T = Periode pasang surut (jam)

(14)

TS2, TM2 = Periode pasang surut akibat matahari (solar)(12 jam) dan bulan (lunar) (12,42 jam)

TM4 = Periode pasut lunar quarter-diurnal (6.21 jam).

T(x) = Suhu estuari pada jarak x meter dari mulut muara (oC)  = Tegangan geser air (n/m2)

u = Komponen kecepatan

ucr = Arus batas ambang kritis sebesar 0.2 m/det (lanau), 0.4 m/det (pasir halus)

dan 0.6 m/det (pasir sedang).

= Arus sungai pada titik x (m/det)

um = Kecepatan arus pasang surut, maximum flow (m/det)

= Arus estuari pada penampang x dan waktu t (m/det)

100

u = Kecepatan arus pasang surut 100 cm diatas dasar penampang (m/det) Vol. Upstream = Jarak antar titik dikali Wx (m3.106)

= Lebar estuari tepat dimulut muara (m) = Lebar estuari tepat dimulut muara (m) = Lebar estuari dititik x (m)

s

= Kecepatan endap partikel (mm/det)

x = Jarak titik dari mulut muara (m)

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...