Perubahan Dasar Perairan Estuari Sungai Kapuas
Kalimantan Barat (Studi Kasus: Bulan Januari s.d. April)
Muh.Ishak Jumarang1, Muliadi1, Nining Sari Ningsih2, dan Safwan Hadi2 1
Program Studi Fisika, FMIPA, Universitas Tanjungpura, Pontianak, Indonesia; e-mail: [email protected]
2Program Studi Oseanografi FITB, ITB Bandung, Indonesia
Intisari: Telah dilakukan penelitian untuk mengkaji perubahan dasar perairan estuari sungai Kapuas yang dibangk-itkan oleh pasang surut, gaya pembangkit angin dan discharge sungai. Pada studi ini digunakan model numerik hidro-dinamika menggunakan MIKE 21 yang dikembangkan oleh DHI Water & Environment untuk mensimulasikan pola sirkulasi arus. Simulasi dilakukan dengan skenario pasut, discharge sungai dan angin sebagai pembangkit. Hasil simulasi menunjukkan bahwa dalam rentang waktu simulasi, muara sungai Kapuas umumnya mengalami pendangkalan dengan ketebalan yang bervariasi. Perubahan ketebalan dasar perairan muara Sungai Kapuas pada bulan Januari s.d Februari umumnya mengalami sedimentasi (pendangkalan) dengan perubahan ketebalan sekitar 3 s.d 27 mm. Pada bulan Maret, secara umum hanya bagian hulu daerah model yang mengalami peningkatan pendangkalan hingga mencapai 45 mm. Pendangkalan yang signifikan pada bulan Maret berlanjut hingga bulan April. pendangkalan semakin bergeser ke arah muara hingga mencapai daerah sebelum delta besar pada daerah model.
Kata kunci: hidrodinamika, dasar perairan, pendangkalan, sungai Kapuas
Received : 10 April 2012; Accepted : 29 April 2012
1 PENDAHULUAN
K
alimantan Barat termasuk salah satu daerahyang memiliki kondisi geografis yang mempu-nyai ratusan sungai besar dan kecil sehingga diju-luki propinsi seribu sungai. Pada umumnya sungai tersebut masih digunakan sebagai jalur angkutan al-ternatif utama jalur angkutan, walaupun prasarana jalan darat telah dapat menjangkau sebagian be-sar kecamatan. Hal ini terjadi karena sungai masih merupakan sarana transportasi murah yang dapat menghubungkan suatu daerah dengan daerah lainnya di wilayah Kalimantan Barat. Selain itu, sungai meru-pakan sumber mata pecaharian keluarga dalam bidang perikanan.Salah satu sungai yang ada di Kalimantan Barat yaitu Sungai Kapuas. Sungai Kapuas merupakan sungai terpanjang di Indonesia dan berfungsi sebagai salah satu sarana transportasi (alur pelayaran). Pon-tianak (ibukota Provinsi Kalimantan Barat) memi-liki pelabuhan yang terletak di pinggir sungai terse-but. Alur pelayaran di sungai ini memiliki arti penting bagi kapal-kapal besar yang menuju dan meninggalkan pelabuhan kota Pontianak. Salah satu kegunaan sarana transportasi ini adalah untuk pe-ngangkutan minyak sawit dengan menggunakan kapal tongkang dengan frekuensi yang cukup sering, dise-babkan banyaknya perusahan kelapa Sawit di propinsi tersebut. Kapal barang bertonase besar dengan
ang-kutan kontainer juga menggunakan Sungai Kapuas se-bagai alat transportasinya, disamping kapal PELNI dan perahu-perahu nelayan.
Muara Sungai Kapuas dan perairan pantai sek-itar muara merupakan alur pelayaran yang sering mengalami pendangkalan yang membahayakan kapal-kapal yang melaluinya. Pendangkalan ini terjadi akibat adanya pengendapan dan pengangkutan ma-terial sedimen. Hal ini menyebabkan kedalaman alur pelayaran minimum yang aman bagi pelayaran sedalam + 6 meter sulit untuk dipertahankan, se-hingga upaya pengerukan secara rutin sering dilak-sanakan oleh pihak-pihak terkait yang tentunya mem-butuhkan biaya yang tidak sedikit. Hasil yang diper-oleh dari penelitian ini diharapkan dapat mengiden-tifikasi pola angkutan sedimen di muara sungai Ka-puas dengan menggunakan metode numerik. Metode numerik merupakan pendekatan yang dapat memberi gambaran yang hampir sama dengan hasil penguku-ran langsung dan sekaligus menghemat waktu dan bi-aya. Untuk mendapatkan model numerik yang baik, dilakukan diferifikasi dengan hasil pengukuran lang-sung atau penelitian yang pernah dilakukan sebelum-nya.
Studi ini bertujuan untuk memodelkan dan mengkaji perubahan dasarperairan estuari Sungai Ka-puas yang dibangkitkan oleh pasang surut, angin dan discharge sungai. Manfaat dari hasil penelitian di-harapkan dapat digunakan sebagai input dalam
peren-canaan dan pengendalian lingkungan di sekitar daerah hilir Sungai Kapuas, sehingga pembangunan yang di-lakukan merupakan pembangunan yang terencana dan berwawasan lingkungan.
2 METODOLOGI
2.1 Model Hidrodinamika
Pergerakan massa air (hidrodinamika) di suatu per-airan dapat dipelajari dengan menggunakan hukum kekekalan massa (kontinuitas) dan kekekalan
momen-tum. Pada studi ini digunakan model numerik hidrodi-namika 2 dimensi menggunakan MIKE 21 yang dikem-bangkan oleh DHI Water & Environment untuk men-simulasikan pola sirkulasi arus. MIKE 21 menggu-nakan fleksibel mesh dan telah banyak diaplikasikan dalam bidang oseanografi, daerah coastal dan estuari.
Persamaan kontinuitas: ∂h ∂t + ∂h¯u ∂x + ∂h¯v ∂y = hs (1)
Persamaan momentum dalam arah x dan y:
∂h¯u ∂t + ∂h¯u2 ∂x + ∂h¯v ¯u ∂y = f ¯vh − gh ∂η ∂x − gh2 2ρ0 ∂ρ ∂x + τsx ρ0 −τbx ρ0 +∂(hTxx) ∂x + ∂(hTxy) ∂y + husS (2) ∂h¯v ∂t + ∂h¯u¯v ∂x + ∂h¯v2 ∂y = f ¯uh − gh ∂η ∂y − gh2 2ρ0 ∂ρ ∂y + τsy ρ0 −τby ρ0 +∂(hTxy) ∂x + ∂(hTyy) ∂y + hvsS, (3)
dengan t menyatakan waktu; ¯u dan ¯v masing-masing menyatakan kecepatan arus dalam arah x dan y yang dirata-ratakan terhadap kedalaman h¯u =Rη
−dudz dan
h¯v =Rη
−dvdz; η adalah elevasi muka air laut; h = η +d
adalah kedalaman total perairan; f = 2Ω sin φ para-meter coriolis; g percepatan gravitasi bumi; ρ densi-tas air; patekanan atmosfer; S adalah magnitudo
dis-charge sungai. Tij menyatakan gesekan viskos
masing-masing Txx = 2A∂ ¯∂xu, Txy = A(∂y∂ ¯u +∂x∂ ¯v) dan Tyy =
2A∂ ¯∂yv; τsx, τsyadalah stress permukaan dalam arah x,
y dan τbx, τby adalah stress dasar dalam arah x dan y.
2.2 Desain Simulasi
Daerah penelitian difokuskan di daerah hilir Sun-gai Kapuas, Propinsi Kalimantan Barat, dimana daerah model meliputi 1◦9’ LU - 0◦49’ LS dan 108◦
-109◦40’35” BT, seperti yang terlihat pada Gambar 1.
Data batimetri diperoleh dari peta batimetri Kaliman-tan - Pantai Barat, Dinas Hidro-Oseanografi tahun 2005. Daerah model didiskritisasi dengan jumlah ele-men 10645 dengan ukuran grid bervariasi mulai 200 m di bagian sungai dan muara - muara Sungai Kapuas hingga 25 km di perairan dalam (Gambar 1).
Domain model terdiri dari tiga batas terbuka, yaitu batas terbuka utara, barat dan selatan dan pada tiap titik di batas terbuka ini digunakan elevasi pasang surut yang diramalkan dengan Tidal Model Driver (TMD). Discharge sungai (hulu) diberikan data sin-tetik yaitu 1568,7 m3/s, sedangkan data angin diper-oleh dari NCEP (National Centers for Environmental Prediction) dan diberikan seragam untuk seluruh do-main model tetapi bervariasi terhadap waktu. Koe-fisien gesekan dasar menggunakan koeKoe-fisien Manning
32 m1/3/s dan untuk suku turbulensi horizontal
digu-nakan koefisien Smagorinsky dengan nilai konstanta 0,28.
Simulasi dilakukan dengan skenario pasut, discharge sungai dan angin sebagai pembangkit arus). Veri-fikasi elevasi hasil model dilakukan dengan menggu-nakan ORI.96 dan untuk kecepatan arus hasil model diverifikasi dengan hasil prediksi Tidal Model Driver (TMD). Titik - titik verifikasi tersebut diperlihatkan Gambar 1. Pemilihan waktu cuplik pasang surut men-gacu pada titik A pada Gambar 1.
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Verifikasi Elevasi Muka Air dan Arus Verifikasi elevasi muka air laut dan pola arus dilakukan pada tiga titik verifikasi berbeda yaitu titik 1, 2 dan 3. Sedangkan verifikasi acuan waktu cuplik pasang surut dilakukan pada satu titik verifikasi yaitu titik A. (Li-hat Gambar 1). Elevasi muka air dan pola arus hasil model diverifikasi dengan hasil prediksi Tidal Model Driver (TMD).
Elevasi muka air laut hasil model pada ketiga titik pengamatan secara umum menunjukkan kesesuaian yang cukup baik dengan hasil prediksi model pa-sut global ORI.96 baik phasa maupun amplitudonya (Gambar 2, 3 dan 4).
Pola sirkulasi arus hasil model di titik 1 cenderung lebih kecil dibandingkan dengan hasil model prediksi TMD. Pola sirkulasi arus hasil model di titik 2 menun-jukkan kesesuaian dengan hasil model prediksi TMD (Gambar 5). Sebaliknya, pada titik 3 pola arus lebih besar dibandingkan dengan hasil model prediksi TMD
(Gambar 6).
3.2 Perubahan Batimetri Muara Sungai Kapuas
Pola perubahan batimetri Muara Sungai Kapuas yang diperoleh dari hasil simulasi model menggunakan gaya pembangkit pasang surut, debit sungai dan angin disajikan per bulan. Perubahan batimetri muara sungai diketahui berdasarkan perubahan ketebalan dasar muara sungai. Dari hasil simulasi akan terli-hat daerah yang mengalami abrasi/terkikis dan daerah akrasi/pengendapan. Daerah abrasi ditunjukkan oleh nilai perubahan yang bertanda minus, demikian pula sebaliknya.
Perubahan ketebalan dasar perairan muara Sun-gai Kapuas pada bulan Januari s.d Februari umum-nya mengalami sedimentasi (pendangkalan) dengan perubahan ketebalan sekitar 3 s.d 27 mm (Gambar 7 dan 8). Daerah muara sungai yang mengalami pengik-isan yaitu pada daerah percabangan anak sungai Ka-puas yang terletak pada bagian hulu daerah model yang dianalisis.
Pada bulan Maret, secara umum hanya bagian hulu daerah model yang mengalami peningkatan pendang-kalan hingga mencapai 45 mm. Pada daerah per-cabangan anak sungai tetap mengalami pengikisan. Pengikisan pada daerah percabangan anak sungai Kapuas mencapai ketebalan 51 mm dan terjadi se-belum percabangan. Aktifitas sedimentasi di daerah dekat percabangan anak sungai tersebut menunjukkan bahwa suplai air dari anak sungai berperan seba-gai penyebab terjadinya pengikisan. Sedangkan pada daerah muara sungai yang dekat dengan mulut muara cenderung mengalami perubahan ketebalan yang ham-pir sama dengan perubahan pada bulan Januari dan Februari (ketebalan sedimentasi sekitar 15 mm) (Gam-bar 9).
Pendangkalan yang signifikan tersebut pada bulan April semakin bergerak ke arah muara hingga men-capai daerah sebelum delta besar pada daerah model. Hal ini menunjukkan bahwa material sedimen semakin jauh diendapkan ke daerah muara seiring dengan pe-ningkatan sedimentasi di daerah hulu daerah model. Proses sedimentasi tersebut ditunjukkan pada Gam-bar 10.
4 KESIMPULAN
Dalam rentang waktu simulasi, muara sungai Kapuas umumnya mengalami pendangkalan dengan ketebalan yang bervariasi. Pengendapan material sedimen ter-jadi hanya sampai pada daerah sebelum delta sungai Kapuas, bahkan pada mulut muara bagian utara ter-jadi proses abrasi (pengikisan material dasar sungai)
UCAPAN TERIMA KASIH
Pada kesempatan ini perkenankan kami menyampaikan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Eng. Nining Sari Ningsih, Prof. Dr. Safwan Hadi, Ph.D, Saudari Dian Martha yang telah bersedia membimbing kami ditengah kesibukan mereka berdua 2. Direktur Eksekutif I-MHERE Universitas Tan-jungpura atas perjuangan dan pengorbanan be-liau bersama anggota timnya sehingga Program I-MHERE dapat terlaksana dengan baik pada tiga tahun terakhir.
3. Dekan Fakultas MIPA Universitas Tanjungpura yang telah memfasilitasi dengan baik terselenggaranya kegiatan I-MHERE selama tiga tahun.
4. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi yang telah membiayai penelitian ini.
5. Semua pihak yang telah membantu terlaksananya penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1]Dahuri, R., J. Rais, S.P. Ginting, dan M.J. Sitepu, 1996,
Pengelolaan Sumber Daya Wilayah Pesisir dan lautan Secara Terpadu, PT. Pradnya Paramita
[2]Ditjen Pembangunan Daerah, Depdagri, 1998, Pedoman
Perencanaan dan Pengelolaan Pesisir Terpadu
[3]Hadi, S., N.S. Ningsih, dan A. Tarya, 2006, Study in
sesional Variation of Cohecive Suspended Sediment Transport in Estuari of Mahakam Delta by Using a Numerical Model, Jurnal Teknik Sipil, Vol. 13, No. 1
[4]Hutabarat dan Evans, 1984, Pengantar Oseanografi, UI
Press, Jakarta
[5]Jumarang, M. I., Muliadi, dan A. Ihwan, 2008, Pola
sirkulasi Arus Tiga Dimensi Perairan Pantai Kalimantan Barat, Journal Aplikasi Fisika FMIPA Haluoleo University, Vol. 4 No.1, hal. 1-9
[6]Ningsih, N.S., B. Priyono, S. Hadi, dan A. Tarya, 2007,
Studi Awal Pemodelan Numerik Transpor Sedimen 2D Horisontal di Estuari Mahakam, Jurnal Teknologi Mineral, Vol. XIV, No.2
[7]Nontji, 1987, Laut Nusantara, Penerbit Djambatan,
Jakarta
[8]Pathirana, K.P.P., C.S. Yu, and J. Berlamont, 1994,
Modelling Cohesive Sediment Transport in Tidal Waters, Hydro-Port 94, International Conference on
Hydro-Technical Engineering for Port and Harbor Construction, Yokosuka, Japan, October 19-21 1994
[9]Simpson, J.H., 1997, Physical Processes in the ROFI
Regime, Journal of Marine Systems, 12
[10]Supriharyono, 2000, Pelestarian dan Pengelolaan Sumber
Daya Alam di Wilayah Pesisir Tropis, PT. Gramedia Pustaka Utama
[11]Uncles, R.J. and J.A. Stephens, 1998, Sediment Transport
in the Humber-Ouse Estuary, UK, during May 1994, Physics of Estuary and Coastal Seas, Dronkers & Scheffers (eds) Balkema, Rotterdam
Gambar 1: Titik verifikasi ditandai dengan nomor 1, 2, dan 3, acuan waktu cuplik pasang surut ditandai dengan titik A
Gambar 2: Verifikasi elevasi hasil model (merah) terhadap TMD (biru) di Titik 1
Gambar 3: Verifikasi elevasi hasil model (merah) terhadap TMD (biru) di Titik 2
Gambar 4: Verifikasi elevasi hasil model (merah) terhadap TMD (biru) di Titik 3
Gambar 5: Verifikasi arus hasil model (merah) terhadap TMD (biru) di titik 2
Gambar 6: Verifikasi arus hasil model (merah) terhadap TMD (biru) di titik 3
Gambar 7: Pola perubahan batimetri pada bulan Januari di muara. Studi kasus flokulasi
Gambar 8: Pola perubahan batimetri pada bulan Februari di muara. Studi kasus flokulasi
Gambar 9: Pola perubahan batimetri pada bulan Maret di muara. Studi kasus flokulasi
Gambar 10: Pola perubahan batimetri pada bulan April di muara. Studi kasus flokulasi
