I.
PENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangDalam perencanaan pembangunan bangunan pantai (pelabuhan) diperlukan data pasang surut, data gelombang, data angin dan data kenaikan muka air laut karena pemanasaan global. Data-data tersebut diolah sedemiian rupa untu mendapatkan elevasi tinggi dermaga, dimana tinggi dermaga harus tidak banjir ketika terjai pasang tertinggi an apal masih bisa bersandar ketika terjadi surut terendah hingga kurun waktu yang dtentukan.
Pasang surut laut merupakan suatu fenomena pergerakan naik turunnya permukaan air laut secara berkala yang diakibatkan oleh kombinasi gaya gravitasi dan gaya tarik menarik dari benda-benda astronomi terutama oleh matahari, bumi dan bulan. Pengaruh benda angkasa lainnya dapat diabaikan karena jaraknya lebih jauh atau ukurannya lebih kecil.
Pengolahan data pasang surut dari BMKG maritim Semarang dimaksudkan agar dapat mengetahui tipe pasang surut di perairan tanjung mas Semarang. Untuk mengetahuinya, data pengamatan pasang surut dievaluasi dengan pendekatan harmonik air laut untuk mendapatkan konstanta harmonik barupa amplitudo (A) dan beda fase (g0). Kemudian dianalisa untuk mendapatkan tipe pasang surut, kedudukan air laut terendah dan tertinggi yang mungkin terjadi, besar mean sea level (S0), umur pasang surut air laut, besar amplitudo dan beda fase setiap konstanta harmonik pasang surut yang merupakan sifat-sifat dari suatu perairan. Termasuk juga komponen pasang surut yang terbesar dan terkecil, tunggang air rata-rata dan waktu pasang surut purnama yang kemudian akan digunakan untuk menentukan muka air rencana untuk perencanaan pembangunan pelabuhan.
1.2 Tujuan
Untuk mengetahui muka air rencana dari data pasang surut untuk perencanaan pembangunan pelabuhan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Pasang SurutPasang surut laut merupakan suatu fenomena pergerakan naik turunnya permukaan air laut secara berkala yang diakibatkan oleh kombinasi gaya gravitasi dan gaya tarik menarik dari benda-benda astronomi terutama oleh matahari, bumi dan bulan (Hutabarat, 1985 dalam Dewi, dkk , 2009).
Pasang surut adalah fluktuasi muka air laut karena adanya gaya tarik menarik benda-benda dilangit, terutama matahari dan bulan terhadap massa air laut dibumi. Gaya tarik bulan yang mempengaruhi pasang surut adalah 2,2, kali lebih besar dari pada gaya tarik matahari (Triatmodjo, 1999).
Periode pasang laut adalah waktu antara puncak atau lembah gelombang ke puncak atau lembah gelombang berikutnya. Panjang periode pasang surut bervariasi antara 12 jam 25 menit hingga 24 jam 50 menit.
2.2 Gaya Pembangkit Pasang Surut
Ongkosongo (1989) dalam Dewi Surinati (2007) menyatakan hal yang serupa bahwa dari semua benda angkasa yang mempengaruhi proses pembentukan pasang surut air laut, hanya matahari dan bulan yang sangat berpengaruh melalui tiga gerakan utama yang menentukan paras / muka air laut di bumi ini. Ketiga gerakan itu adalah :
1. Revolusi bulan terhadap bumi, dimana orbitnya berbentuk elips dan memerlukan waktu 29,5 hari untuk menyelesaikan revolusinya ;
2. Revolusi bumi terhadap matahari, dengan orbitnya berbentuk elips juga dan periode yang diperlukan 365.25 hari ;
3. Perputaran bumi terhadap sumbunya dan waktu yang diperlukan24 jam (one
solar day). Rotasi bumi tidak menimbulkan pasang surut namun mempengaruhi muka air
pasang surut.
Karena peredaran bumi dan bulan pada orbitnya, maka posisi bumi-bulan-matahari selalu berubah setiap saat. Revolusi bulan terhadap bumi ditempuh dalam waktu 29.5 hari. Pada setiap sekitar tanggal 1 dan 15 (bulan muda dan bulan purnama) posisi bumi-bulan-matahari kira-kira berada pada satu garis lurus, sehingga gaya tarik bulan dan bumi-bulan-matahari terhadap bumi saling memperkuat. Dalam keadaan ini terjadi pasang surut purnama (pasang
besar, spring tide), di mana tinggi pasang surut sangat besar disbanding pada hari-hari yang lain. Sedang pada sekitar tanggal 7 dan 21 (seperempat dan tiga perempat revolusi bulan terhadap bumi) di mana bulan dan matahari membentuk sudut siku-siku terhadap bumi maka gaya tarik bulan terhadap bumi saling mengurangi dengan gaya tarik matahari terhadap bumi. Dalam keadaan ini terjadi pasang surut perbani (neap tide) dimana tinggi pasang surut sangat kecil dibandingkan hari-hari yang lain.
2.3 Beberapa Tipe Pasang Surut
Bentuk pasang surut di berbagai daerah tidak sama. Di suatu daerah dalam satu hari dapat terjadi satu kali atau dua kali pasang surut. Secara umum pasang surut di berbagai daerah dapat dibedakan dalam 4 tipe, yaitu :
1. Pasang Surut Harian Ganda (Semi Diurnal Tide)
Dalam satu hari terjadi dua kali air pasang dan dua kali air surut dengan tinggi yang hampir sama dan pasang surut terjadi secara berurutan secara teratur. Periode pasang surut rata-rata adalah 12 jam 24 menit. Pasang surut jenis ini terdapat diselat Malaka sampai laut Andaman.
2. Pasang Surut Harian Tunggal (Diurnal Tide)
Dalam satu hari terjadi satu kali air pasang dan satu kali air surut. Periode pasang surut adalah 24 jam 50 menit. Pasang surut tipe ini terjadi di perairan selat Karimata. 3. Pasang Surut Campuran Condong Keharian Ganda (Mixed Tide Prevalling
Semidiurnal.
Dalam satu hari terjad dua kali pasang san dua kali surut tetapi tinggi dan periodanya.
4. Pasang Surut Campuran Condong Ke Harian Tunggal (Mixed Tide Prevalling Diurnal)
Pada tipe ini dalam satu hari terjadi satu kali air pasang dan dua kali air surut, tetapi kadang-kadang untuk sementara waktu terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dengan tinggi dan perioda yang berbeda.pasang surut ini terdapat di selat Kalimantan dan pantai utara Jawa Barat (Triatmodjo, 1999).
2.4 Elevasi Muka Air Rencana
Pasang surut mempunyai periode 12 atau 24 jam, yang berarti dalam satu hari bisa terjadi satu atau dua kali pasang, sehingga kemungkinan terjadinya air pasang dan
gelombang besar sangat besar. Dengan demikian pasang surut merupakan faktor terpenting dalam menentukan elevasi muka air rencana (Triatmodjo,1999).
Penetapan berdasar MHWL tergantung kepentingan bangunan, misalnya perencanaan bangunan pantai yang ditentukan MHWL nya berdasarkan pengukuran pasang surut selama minimal 15 hari. Dengan pengamatan selama 15 hari tersebut telah tercakup satu siklus pasang surut yang meliputi pasang purnama dan pasang perbani. Pengamatan lebih lama (30 hari atau lebih) akan memberikan data yang lengkap. Dari data pengamatan selama 15 hari atau 30 hari dapat diramalkan pasang surut untuk periode berikutnya dengan menggunakan metode Admiralty atau metode kuadrat terkecil (least square method) (Triatmojo, 1999). 2.5 Formzahl
Pada umumnya sifat da tipe pasang surut di perairan ditentukan dengan menggunakan rumus Formzahl, yaitu :
F = (K1+O1)/(M2+S2)
dimana nilai dari Formzahl adalah :
F = 0.00 – 0.25 ; untuk pasut bertipe ganda (semi diurnal)
F = 0.26 – 1.50 ; untuk pasut bertipe campuran dengan tipe ganda yang menonjol (mixed, mainly semi diurnal)
F = 1.51 – 3.00 ; untuk pasut bertipe campuran dengan tipe tunggal yangmenonjol (mixed, mainly diurnal)
F > 3.00 ; untuk pasut bertipe (diurnal). Sedangkan,
O1= unsur pasut tunggal utama yang disebabkan oleh gaya tarik bulan K1= unsur pasut tunggal yang disebabkan oleh gaya tarik matahari M2 = unsur pasut ganda utama yang disebabkan oleh gaya tarik bulan S2 = unsur pasut ganda utama yang disebabkan oleh gaya tarik matahari.
2.6 Metode Admiralty
Metode Admiralty yang berdasarkan pada data pengamatan selama 15 hari atau 29 hari. Proses perhitungan metode Admiralty dihitung dengan bantuan tabel, dimana untuk waktu pengamatan yang tidak ditabelkan harus dilakukan pendekatan dan interpolasi, serta tabel yang tersedia hanya sampai tahun 2000. Untuk memudahkan proses perhitungan analisa harmonik metode Admiralty dilakukan pengembangan perhitungan sistem formula dengan bantuan perangkat lunak Lotus / Excel, yang akan menghasilkan harga beberapa parameter yang ditabelkan sehingga perhitungan pada metode ini akan menjadi efisien dan memiliki keakuratan yang tinggi serta fleksibel untuk waktu kapanpun Dalam perkembangannya, saat ini proses perhitungan dapat dilakukan dengan menggunakan komputer.
Proses perhitungan dari komputer didasarkan pada penyesuaian lengkung dari data pengamatan dengan metoda kuadrat terkecil, dengan menggunakan beberapa komponen yang dianggap mempunyai faktor yang paling menentukan.
Analisa harmonik metode Admiralty adalah analisa pasang surut yang digunakan untuk menghitung dua konstanta harmonik yaitu amplitudo dan keterlambatan phasa. Metode perhitungan pasang surut laut dengan menggunakan metode admiralty adalah perhitungan untuk menentukan Muka Laut Rata-rata (MLR). Tahap-Tahap Perhitungan untuk menentukan MLR, Pada tahap ini akan diperoleh nilai bacaan tertinggi yang menunjukkan kedudukan air tertinggi dan nilai bacaan terendah yang menunjukkan kedudukan air terendah yang disusun pada Tabel 1 yang disusun berdasarkan tanggal pengamatan dan tanggal standar GMT (Nining, 2002 dalam Furqon 2006).
2.7 Kenaikan Muka Air Laut Karena Pemanasan Global
Peningkatan konsentrasi gas-gas rumah kaca di atmosfer menyebabkan kenaikan suhu bumi sehingga menyebabkan kenaikan muka air laut karena mencairanya es di kutub. Kenaikan permukaan laut akan menyebabkan mumdurnya garis patai. Dalam perencanaan pembangunan bangunan pantai (dalam hal ini pelabuhan) kenaikan muka air aut karena pemanasan global harus diperhitugkan. Pada gambar 4.2 dalam buku Tehnik Pantai halaman 115 diberikan besar perkiraan batas atas dan batas bawah kenaikan muka air aut denan asumsi kenaikan muka air laut berlangsung secara terus menerus. Dalam perkiraan selama 25 tahun didapatkan nilai kenaikan muka air laut sebesar 23.75 cm.
2.8 Penentuan Elevasi Muka Air Rencana
Elevasi muka air rencana merupakan salah satu aspek yag sangat penting dalam perencanaan pembangunan pelabuhan. Elevasi tersebut merupakan penjumlahan dari parameter seperti pasang surut, tsunami, wave set up, wind set up dan kenaikan muka air laut karena pemanasan global yang terjadi secara bersamaan. Namun alam kenyataannya parameter wave set up, wind set up kemungkinan kecil untuk terjadi secara bersamaan. Sementara itu parameter pasang surut mempunyai periode 12 atau 24 jam, yang bearti dalam satu hari bisa terjadi satu atau dua kali air pasang. Dengan demikian pasang surut merupakan parameter terpenting dalam menentukan elevasi muka air rencana yang berdasar pada MHWL atau HHWL (Triadmodjo, 1999).
3.1 Metode
3.1.1 Perhitungan (Penjelasan Skema)
Pengolahan data pasang surut dengan metode Admiralty terdiri dari: 1. Skema I
Sebelum dilakukan pengolahan data pasut dilakukan terlebih dahulu smoothing pada data lapangan yang diperoleh dari pengukuran alat, hal ini dilakukan untuk menghilangkan noise, kemudian data tersebut dimasukkan kedalam kolom di skema 1, ke kanan menunjukkan waktu pengamatan dari pukul 00.00 sampai 23.00 dan ke bawah adalah tanggal sama selama 29 piantan, yaitu mulai tanggal 1 Maret s/d 1 April 2013.
Tabel 1. Data Pengamatan
2. Skema II
Isi tiap kolom-kolom pada skema II ini dengan bantuan Tabel 2 yaitu dengan mengalikan nilai pengamatan dengan harga pengali pada tabel 2 untuk setiap hari pengamatan . Karena pengali dalam daftar hanya berisi bilangan 1 dan -1 kecuali untuk X4 ada bilangan 0(nol) yang tidak dimasukkan dalam perkalian,maka lakukan perhitungan dengan menjumlahkan bilangan yang harus dikalikan dengan 1 dan diisikan pada kolom yang bertanda(+) dibawah kolom X1,Y1,X2,Y2,X4, dan Y4 . Lakukan hal yang sama untuk pengali -1 dan isikan kedalam kolom dibawah tanda (-) .
3. Skema III
Untuk mengisi kolom – kolom pada skema-III, setiap kolom pada kolom-kolom skema-III merupakan penjumlahan dari perhitungan pada kolom – kolom pada skema-II
Untuk Xo (+) merupakan penjumlahan antara X1 (+) dengan X1 (-) tanpa melihat tanda (+) dan (-) mulai tanggal 1 agustus sampai 31 agustus 2012
Untuk X1, Y1, X2, Y2, X4 dan Y4 merupakan penjumlahan tanda (+) dan (-), untuk mengatasi hasilnya tidak ada negative makan ditambahkan dengan 2000. Hal ini dilakukan juga untuk kolom X1, Y1, X2, Y2, X4 dan Y4.
Tabel 4. Skema III
4. Skema IV
Mengisi seluruh kolom kolom pada skema IV, disi dengan data setelah penylesaian skema-III dibantu dengan daftar 2 (table 5).
Arti indeks pada skema-IV
Indeks 00 untuk y,berarti Yoo,Yo pada skema-III dan indeks 0 pada daftar 2 Contoh:
Harga Xoo yang disikan untuk kolom x (tambahan) adalah penjumlahan harga Xo dari skema-III yang telah dikalikan dengan faktor pengali dari daftar 2 kolom 0, perkalian dilakukan baris per baris. Untuk baris ke 2 ke kolom 0 dari daftar 2, factor 29 menunjukan beberapa kali harus dikurangi dengan factor bilangan tambahan dalam hal ini 2000 begitu pengisian diskema-IV.
5. Skema V dan Skema VI
Mengisi kolom-kolom pada skema V dan kolom pada skema VI dengan bantuan daftar 3a skema V mempunyai 10 kolom, kolom kedua diisi pertama kali sesuai dengan perintah pada kolom satu dan angka-angkanya dilihat pada skema V. Untuk kolom 3,4,5,6,7,8,9, dan 10 dengan melihat angka pada kolom 2 dikalikan dengan factor pengali sesuai dengan kolom yang ada pada daftar 3a.
6. Skema VII
Baris 1 untuk V:PR cos r yaitu hasil penjumlahan semua bilangan pada kolom – kolom Skema V (Tabel 8) untuk masing – masing kolom.
Baris 2 untuk VI : PR sin r, merupakan penjumlahan semua bilangan pada kolom – kolom Skema VI untuk masing – masing kolom.
Baris 3 untuk PR dicari dengan rumus :
Baris 4 untuk P didapat dari daftar 3a untuk masing – masing So, M2, S2, N2, K1, 01, M4, dan MS4.
Baris 5 untuk nilai f didapatkan dari table konstanta
Baris 6 untuk (1+W) ditunggu dulu karena pengisiannya merupakan hasil dari kolom – kolom pada skema-VIII.
Baris 10 untuk V diperoleh dari penjumlahan V’, V”, dan V”’ (baris 7-9) yang nilainya didapatkan dari table konstanta.
Baris 11-13 untuk nilai u,w, dan p diperoleh dari table konstanta
Baris ke 14, nilai r diperoleh dari r arctan PR sin rPR cos r, sedangkan untuk harga nya dilihat dari tanda pada masing – masing kuadran.
Baris 15 untuk g ditentukan dari : g = V + u + w + p + r Baris 16 untuk nx360 ditentukan tiap komponen adalah 360. Baris 17 untuk A ditentukan dengan rumus : A =PR/pf (1+w)
Tabel VIII dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu:
Untuk menghitung (1+W) dan w untuk S2 dan MS4 Untuk menghitung (1+W) dan w untuk K1
Untuk menghitung (1+W) dan w untuk N2
Tabel 4. Skema VII
7. Akhirnya dari perhitungan ini akan menentukan harga w dan (1+W), besaran g,kelipatan dari 3600 serta amplitudo (A) dan beda fase (g0).
3.1.2 Pengolahan Data
a) Tipe Pasang Surut melalui F
Nilai F dapat dihitung dengan rumus Formzahl F = (K1+O1)/(M2+S2)
=(19.153+7.587)/( 9.694+1.94) = 2.30
b) Hitungan Kedudukan Air Tertinggi dan Terendah LLWL dapat dihitung dengan rumus :
So-(M2+S2+N2+K2+K1+O1)
60-(9.694+1.94+3.831+19.153+7.587+0.277+0.194+(-0.446)) =18 HHWL dapat dihitung dengan rumus :
So+( M2+S2+N2+K2+K1+O1)
60-(9.694+1.94+3.831+19.153+7.587+0.277+0.194+(-0.446)) =101 c) Pasut Rata-Rata
Di dapatkan dari nilai So d) Nilai MHWL
e) Sea Level Rise karena Pemanasan Global
Data pengamatan pasang surut diambil pada tahun 2013. Untuk perkiraan kenaikan muka laut selama 25 tahun dari data awal, sehingga data perkiraan pada tahun 2038. Dengan menggunakan grafik SLR
Tahun SLR (cm)
2050 30
2038 23.75
2025 20
Nilai kenaikan muka air pada tahun 2038 adalah 23.75 cm . f) Muka air rencana dengan rumus :
DWL = MHWL + SLR
g) Elevasi Lantai Dermaga = DWL + Tinggi Jagaan
= 106.75 cm + 150 cm = 256.75 cm = 2.5675 m
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil
4.1.1 Hasil Perhitungan
Tabel 7. Hasil Perhitungan Komponen Pasut
Tabel 7. Hasil Perhitungan F, HHWL,LLWL, MSL, MHWL
Gambar 1.Grafik Pengamatan Pasang Surut 4.1.3 Perencanaan Tinggi Elevasi Pelabuhan
Gambar 2. Perencanaan Tinggi Pelabuhan Dari Tinggi Muka Air Rencana 4.2 Pembahasan
Dari hasil pengolahan data pasang surut dengan metode admiralty pada bulan Maret tahun 2013 , didapatkan hasil akhir berupa nilai amplitudo dan nilai sudut fase untuk S0, dan nilai dari 9 komponen utama pembangkit pasang surut yaitu M2, S2, N2, K2, K1, O1, P1, M4. dan MS4. Sementara untuk hasil perhitungan dari MSL didapatkan nilai 60cm. Dan nilai HHWL adalah 101 cm. Kemudian untuk nilai LLWL adalah 18cm.
Dapat dilihat dari grafik pasang surut bahwa pantai Tanjung Semarang terjadi satu kali pasang dan satu kali surut namun kadang-kadang terjadi dua kali pasang satu kali surut atau satu kali pasang dua kali surut. Hasil perhitungan komponen pasut, dapat dihitung dari nilai bilangan formzal dari pasang surut periode ini.Nilai bilangan Formzahl yang didapat sebesar 2,30 yang berarti bahwa nilainya berada pada range <3,00. Dengan demikian dapat diketahui tipe pasut yang di perairan Tanjung Mas adalah pasang surut campuran condong harian tunggal (diurnal tide).
Dalam perencanaan pembangunan pelabuhan, dipengaruhi oleh beberapa faktor. Diantaranya adalah kedalaman dimana kapal dapat bersandar. Dimana pada pelabuhan saat terjadi surut kapal masih bisa bersandar, dan pelabuhan tidak banjir saat pasang tinggi. Dari hasil pengolahan dan analisa data pasang surut tinggi pelabuhan yang sesuai yaitu sebesar 2.5675 m. Pada ketinggian ini, pelabuhan dianggap cukup aman karena berdasarkan pada HHWL yang mencapai 101 m serta prediksi kenaikan muka air laut pada tahun 2038 yang mencapai 23.75 cm pelabuhan masih berada di batas aman.
V. KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan
1. Dari hasil pengolahan dan analisa data dapat diketahui bahwa tinggi perencanaan pembangunan pelabuhan adalah 2.5675 m di mana pada ketinggian ini, pelabuhan dianggap cukup aman karena berdasarkan pada HHWL yang mencapai 101 m serta prediksi kenaikan muka air laut pada tahun 2038 yang mencapai 23.75 cm pelabuhan masih berada di batas aman.
DAFTAR PUSTAKA
Dewi, Anugrah, dkk.Perbandingan Fluktuasi Muka Air Laut Rerata (MRL) Di Perairan Pantai
Utara Jawa Timur Dengan Perairan Pantai Selatan Jawa Timur.ISSN 1907-9931.Vol
(2):33-42
M. Furqon Azis.2006. Gerak Air Di Laut.ISSN 0216-1877.Vol I (4): 9-21
Surinati Sewi.2007.Gaya Pasang Surut Dan Energinya. P3O-LIPI. Jakarta. Hal. 12-22 Triatmodjo, Bambang. 1999. Teknik Pantai. Beta Offset: Yogyakarta.
