BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Muara Sungai
Muara sungai adalah bagian hilir dari sungai yang berhubungan dengan laut. Permasalahan di muara sungai dapat ditinjau dibagian mulut sungai (river mouth) dan estuari. Mulut sungai adalah bagian paling hilir dari muara sungai yang langsung bertemu dengan laut, sedangkan estuari adalah bagian dari sungai yang dipengaruhi oleh pasang surut. Pengaruh pasang surut terhadap sirkulasi aliran (kecepatan, debit, profil muka air, intrusi air asin) di estuari dapat sampai jauh ke hulu sungai, tergantung pada tinggi pasang surut, debit sungai dan karakteristik estuari (tampang aliran, kekasaran dinding, dan sebagainya).
2.1.1 Jenis-Jenis Muara Sungai
Muara sungai dapat dibedakan menjadi tiga kelompok berdasarkan faktor dominan yang mempengaruhinya. Ketiga faktor tersebut adalah gelombang, debit sungai, dan pasang surut (Nur Yuwono dalam Triadmodjo 1999). Ketiga faktor tersebut akan berperan secara bersamaan dalam suatu muara, hanya saja salah satu yang akan mendominasi.
A. Muara yang Didominasi Gelombang Laut
Gelombang laut yang besar dapat menyebabkan transportasi sedimen dari laut menuju muara dan menyebabkan endapan. Apabila debit sungai kecil kecepatan arus tidak mampu mengerosi endapan tersebut sehingga muara sungai benar-benar akan tertutupi sedimen. Permasalahan akan timbul pada musim hujan, dimana debit banjir dari daerah aliran sungai tidak dengan lancar dapat dialirkan menuju laut. Akibatnya, banjir dapat terjadi di daerah sebelah hulu muara baik itu permukiman ataupun persawahan. Jika debit sungai sepanjang tahun cukup besar, kecepatan arus dapat mengerosi endapan tersebut, sehingga mulut sungai selalu terbuka.
B. Muara yang Didominasi Debit Sungai
gaya tolak menolak antara partikel berkurang dan partikel-partikel tersebut akan bergabung membentuk flokon dengan diameter jauh lebih besar dari partikel individu (Triatmodjo, 1999). Bersatunya partikel tersebut juga dibarengi kecepatan endap yang meningkat tajam.
Pada saat terjadi surut, sedimen akan terdorong ke muara dan terdorong ke laut. Selama periode titik balik dimana kecepatan aliran kecil, sebagian suspensi mengendap. Saat berikutnya dimana air mulai pasang, kecepatan aliran bertambah besar dan sebagian suspensi dari laut masuk kembali ke sungai bertemu dengan sedimen yang berasal dari hulu. Dialur sungai, terutama pada waktu air surut kecepatan aliran besar, sehingga sebagian sedimen yang telah diendapkan tererosi kembali. Tetapi didepan muara dimana aliran telah menyebar, kecepatan aliran lebih kecil sehingga tidak mampu mengerosi semua sedimen yang telah diedapkan. Dengan demikian dalam satu siklus pasang surut jumlah sedimen yang mengendap jauh lebih banyak dari yang tererosi, sehingga terjadi pengendapan didepan mulut sungai. Proses tersebut terjadi terus-menerus sehingga muara sungai akan maju ke arah laut membentuk delta.
C. Muara yang Didominasi Pasang Surut
2.2 Estuari
Estuari dibentuk oleh kenaikan air laut yang dipengaruhi oleh glasiasiasi atau umur es (Woodroffe dalam Hardisty, 2007), dan interaksi nonlinear dari pasang, arus, garam, air, dan sedimen (Hardisty, 2007). Sirkulasi aliran diestuari dipengaruhi oleh sifat-sifat morfologi estuari, pasang surut dan debit aliran dari hulu (debit sungai). Sirkulasi aliran tersebut meliputi penjalaran gelombang pasang surut, pencampuran antara air tawar dan air asin, gerak sedimen, polutan (biologi, kimiawi dan fisis) dan sebagainya.
Menurut Hardisty, 2007 ada lima tahapan dalam proses pembentukan estuari yaitu:
1. Bathimetri: sebuah mulut sungai digenangi oleh air laut ketika air laut mengalami kenaikan sesudah kebangkitan periode glasial berdasarkan tiga bentuk dimensi.
2. Pasang: laut mengalami pasang surut. Pada saat pasang, air laut mengalir kedalam mulut sungai membuat estuari mengandung garam, sedangkan pada saat surut air kembali ke laut membuat kadar garam menjadi berkurang.
3. Arus: aliran masuk, aliran keluar dan pencampuran dari air laut dengan air daratan menghasilkan air baru dan arus pasang didalam estuari.
4. Temperatur dan salinitas: perpindahan panas arus pasang dan garam didalam estuari beraasal dari proses adveksi dan difusi.
5. Partikel/ sedimen: partikel padat juga tererosi, terbawa, dan terdeposisi menyebabkan bathimetri berubah dan memberikan pengaruh pada pasang surut, arus, dan proses pengangkutan.
2.2.1 Bathimetri
A. Lebar dan Kedalaman sebagai Fungsi Jarak
Seorang ilmuan Inggris bernama Prandle (1986) menyatakan bahwa lebar dan kedalaman sebuah estuari dapat ditentukan dengan melakukan pendekatan fungsi terhadap jarak.
= lebar estuari tepat dimulut muara (m) = kedalaman estuari dititik x (m)
= kedalaman estuari di titik x (m) x = jarak titik dari mulut muara (m)
λ = dimensi horizontal dari panjang kawasan estuari (m)
m & n = koefisien dari percobaan Prandel (1986)
B. Lebar dan Kedalaman sebagai Fungsi Eksponensial Jarak
Dyer (1986) mencatat bahwa banyak estuari yang menunjukkan sebuah fungsi eksponensial antara jarak, kedalaman, dan area cross section dengan jarak dari hulunya. Dengan cara yang sama Prandle (1986) menggantikan persamaan 2.1 dan 2.2 menjadi.
………...………(2.3) dan
………...………(2.4) dimana
= lebar estuari dititik x (m)
= lebar estuari tepat dimulut muara (m) = kedalaman estuari di titik x (m)
= kedalaman estuari tepat dimulut muara (m) x = jarak titik dari mulut muara (m)
sejalan dengan apa yang dikemukakan oleh wright et al. (1973).
..………..………(2.5) dan
………..……...…………(2.6)
dimana
L = panjang estuari (m) a = koefisien lebar muara
2.2.2 Pasang Surut
Pasang surut adalah fluktuasi muka air laut karena adanya gaya tarik benda-benda dilangit, terutama matahari dan bulan terhadap massa air laut di bumi. Meskipun massa bulan jauh lebih kecil dari massa matahari, tetapi karena jaraknya terhadap bumi jauh lebih dekat, maka pengaruh gaya tarik bulan terhadap bumi lebih besar daripada pengaruh gaya tarik matahari. Gaya tarik bulan yang mempengaruhi pasang surut adalah 2,2 kali lebih besar daripada gaya tarik matahari (Triadmodjo, 1999).
A. Tipe Pasang Surut
Perbedaan lokasi menyebabkan adanya perbedaan pasang surut diberbagai daerah. Ada yang mengalami satu hingga dua kali pasang surut dalam sehari. Pada umumnya pasang surut di berbagai daerah dapat dibedakan dalam empat tipe, yaitu pasang surut harian tunggal (diurnal tide), harian ganda (semidiurnal tide) dan dua jenis campuran.
1. Pasang Harian Ganda (semidiurnal 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 dan teratur. Periode pasang surut rata-rata adalah 12 jam 24 menit.
2. Pasang Harian Tunggal (diurnal tide)
3. Pasang Surut Campuran Condong ke Harian Ganda (mixed tide prevailing semidiurnal)
Dalam satu hari terjadi dua kali air pasang dan dua kali air surut, tetapi tinggi periodenya berbeda.
4. Pasang Surut Campuran Condong ke Harian Tunggal (mixed tide prevailing diurnal)
Dalam satu hari terjadi satu kali air pasang dan satu kali air surut, tetapi terkadang dalam sementara waktu terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dengan tinggi dan periode yang sangat berbeda.
Perbedaan dari ketiga tipe tersebut akan ditunjukkan di gambar 2.1.
Gambar 2.1: Tipe pasang surut (Triadmodjo, 1999) B. Kurva Pasang Surut
yang sama berikutnya. Periode dimana muka air naik disebut pasang, sedang pada saat air turun disebut surut. Variasi muka air menimbulkan arus yang disebut dengan arus pasang surut, yang mengangkut massa air dalam jumlah sangat besar. Arus pasang terjadi pada waktu periode pasang dan arus surut terjadi pada periode air surut. Titik balik (slack) adalah saat dimana arus berbalik antara arus pasang dan arus surut. Titik balik ini bisa terjadi pada saat muka air tertinggi dan muka air terendah. Pada saat tersebut kecepatan arus adalah nol.
Gambar 2.2: Kurva pasang surut
C. Pembangkit Pasang Surut
gravitasi dan sentrifugal adalah seimbang. Air (laut) yang berada pada sisi bumi yang terjauh dari bulan akan mengalami gaya sentrifugal yang lebih besar dari gaya gravitasi bulan, (Fc > Fg). Sehingga resultannya keluar dan permukaan air tertarik keluar, sedangkan pada belahan bumi yang terdekat dengan bulan, Fg > Fc resultannya juga keluar (ke arah bulan) dan permukaan air tertarik kearah bulan. Oleh karena itu, permukaan air berubah menjadi bentuk ellipsoida. Keadaan serupa juga terjadi pada sistem bumi-matahari. Dengan demikian pasang surut yang terjadi adalah gabungan dari pengaruh gaya tarik bulan dan matahari.
Gambar 2.3: Gaya pembangkit pasang surut
dan dapat menimbulkan ciri-ciri pasang surut yang berbeda dari satu lokasi ke lokasi lainnya. Selain itu, kedudukan bulan dan matahari juga selalu berubah terhadap bumi, sehingga tinggi pasang surut tidak konstan dalam satu periode panjang (satu bulan).
D. Pasang Surut Muara Sungai
Pugh (2004) menggambarkan ramalan pasang surut akibat gaya tarik matahari (solar) dan gaya tarik bulan (lunar) dalam persamaan:
hS2(t)= AS2 sin(2πt/TS2) ……….(2.7) dan
hM2(t) = AM2 sin(2πt/TM2) ……….(2.8) kedalaman air yang sebenarnya tiap waktu h(t) adalah penjumlahan numerik dari kedalaman yang sesuai dengan datum, DT.
h(t) = hS2 (t) + hM2(t) + DT ……...(2.9) dimana
h(t) = kedalaman air total pada waktu t (m)
hS2(t), hM2(t) = kedalaman air akibat pengaruh matahari (solar semidiurnal) dan bulan (lunar semidiurnal) pada waktu t (m)
t = waktu (jam)
AS2, AM2 = amplitudo pasang surut pengaruh matahari dan bulan (m)
2π = sudut rotasi bulan terhadap bumi dan bumi terhadap matahari
TS2, TM2 = periode pasang surut akibat matahari (solar) (12 jam) dan bulan (lunar) (12,42 jam)
Saat memasuki muara sungai, air menjadi dangkal dan gelombang pasang terlihat menjadi asimetri karena memasuki daerah hulu. Penjelasan asimetri tersebut karena adanya gesekan antara gelombang dengan kedalaman air (Pugh dalam Hardisty, 2007).
√ ………(2.10) dimana
c = kecepatan pasang surut (m/det)
g= percepatan gravitasi (9.81m/det2)
h = kedalaman air, Dx (m)
Panjang dari gelombang pasang adalah hasil dari perkalian kecepatan dan periode pasang surut.
λT = c T ……….(2.11)
dimana
λT = panjang dari gelombang pasang (m) T = periode pasang surut (jam)
Biasanya overtide ini muncul atau dominan di perairan dangkal dan bentuk
AM4 = amplitudo seperempat pasut diurnal (lunar quarter diurnal) (m) x = jarak titik dari mulut muara (m)
TM4 = periode pasut lunar quarter diurnal (6.21 jam)
Dengan demikian, Amplitudo M4 akan bertambah seiring bertambahnya jarak disepanjang saluran. Amplitudo dari quarter-diurnal juga bertambah jika kedalaman saluran tersebut kecil, dan sebagai luas dari komponen semidiurnal. Oleh karena itu, ketinggian pasang surut komponen M4 adalah :
hM4(t) = AM4 sin(2πt/TM4) ………. (2.13) dimana
hM4(t) = kedalaman air akibat pengaruh pembangkit pasang surut, seperampat pasut diurnal ( lunar quarter-diurnal ) pada waktu t (m)
Kedalaman air yang sebenarnya adalah penggabungan dari kedalaman pada lunar semidiurnal, solar semidiurnal dan lunar quarter-diurnal pada waktu t dan dikalkulasikan dengan kedalaman datum, seperti persamaan berikut :
h(t) = hS2(t) + hM2(t) +hM4(t) + DT = AS2 sin
+ AM2 sin +
