9 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Definisi Pantai
Ada dua istilah tentang kepantaian dalam bahasa indonesia yang sering rancu pemakaiannya, yaitu pesisir (coast) dan pantai (shore). Penjelasan mengenai kepantaian dapat dilihat pada Gambar 2.1. Pesisir adalah daerah darat di tepi laut yang masih mendapat pengaruh laut seperti pasang surut, angin laut dan perembesan air laut. Sedang pantai adalah daerah di tepi perairan yang dipengaruhi oleh air pasang tertinggi di air surut terendah.
Garis pantai adalah garis batas pertemuan antara daratan dan air laut, dimana posisinya tidak tetap dan dapat berpindah sesuai dengan pasang surut air laut dan erosi pantai yang terjadi.
10 Sempadan pantai adalah kawasan tertentu sepanjang pantai yang mempunyai manfaat penting untuk mempertahankan kelestarian fungsi pantai. Kriteria sempadan pantai adalah daratan sepanjang tepian yang lebarnya sesuai dengan bentuk dan kondisi fisik pantai, minimal 100 m dari titik pasang tertinggi ke arah daratan.
Perubahan garis pantai merupakan rangkaian proses pantai yang diakibatkan oleh faktor eksternal (arus, gelombang, angin dan pasang surut) dan internal (karakteristik dan tipe sedimen serta lapisan dasar dimana sedimen tersebut berada). Perubahan garis pantai akan merujuk kepada aktivitas dan pengendapan sedimen, yaitu peristiwa pengendapan material batuan yang telah diangkut oleh tenaga air atau angin yang terjadi di pantai.
2.2 Gelombang
11 Gelombang merupakan faktor utama di dalam penentuan tata letak (layout) pelabuhan, alur pelayaran, perencanaan bangunan pantai, dan sebagainya (Triatmodjo, 1999).
2.3 Pembangkit Gelombang Oleh Angin (Triatmodjo, 1999)
Angin yang berhembus di atas permukaan air akan memindahkan energinya ke air. Kecepatan angin akan menimbulkan tegangan pada permukaan laut, sehingga permukaan air yang semula tenang akan terganggu dan timbul riak gelombang kecil di atas permukaan air. Apabila kecepatan angin bertambah, riak tersebut menjadi semakin besar, dan apabila angin berhembus terus akhirnya akan terbentuk gelombang. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besar gelombang yang terbentuk.
Sirkulasi udara yang kurang lebih sejajar dengan permukaan bumi disebut angin. Angin terjadi karena perbedaan tekanan udara, sehingga udara mengalir dari tempat yang bertekanan tinggi menuju daerah yang bertekanan rendah. Angin sangat berpengaruh dalam perencanaan karena angin:
• Mengendalikan kapal pada gerbang.
• Memberikan gaya horisontal pada kapal dan bangunan pelabuhan.
• Mengakibatkan terjadinya gelombang laut yang menimbulkan gaya yang bekerja pada bangunan pelabuhan.
12 Tinggi dan perioda gelombang yang dibangkitkan dipengaruhi oleh angin yang meliputi kecepatan angin U, lama hembus angin D, arah angin, dan fetch F. Fetch adalah daerah dimana kecepatan dan arah angin adalah konstan. Arah angin masih bisa dianggap konstan apabila perubahan-perubahannya tidak lebih dari 15o. Sedangkan kecepatan angin masih dianggap konstan jika perubahannya tidak lebih dari 5 knot (2,5 m/d) terhadap kecepatan rerata. Panjang fetch membatasi waktu yang diperlukan gelombang untuk terbentuk karena pengaruh angin, jadi mempengaruhi waktu untuk mentransfer energi angin ke gelombang. Fetch ini berpengaruh pada periode dan tinggi gelombang yang dibangkitkan. Gelombang dengan periode panjang akan terjadi jika fetch besar. Gelombang di lautan bias mempunyai periode 20 detik atau lebih, tetapi pada umumnya berkisar antara 10 dan 15 detik.
2.4 Pembangkit Gelombang Oleh Angin (Davidson_Arnott, 2010)
Gelombang yang dibangkitkan oleh angin adalah energi yang paling penting ke zona pesisir dan bersamaan dengan arus gelombang yang dihasilkan, gelombang yang diakibatkan oleh angin inilah yang bertanggung jawab untuk erosi pantai dan transportasi sedimen. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya modifikasi pantai dan menciptakan erosi dan pengendapan (Davidson-Arnott, 2010).
13 rendah, atau palung. Mereka juga progresif dalam bentuk pergerakan gelombang sepanjang permukaan air searah dengan angin bertiup. Energi yang ditransfer dari angin dinyatakan dalam energi potensial yang dihasilkan dari perpindahan puncak dan palung gelombang di atas dan di bawah permukaan air awal, dan dalam energi kinetik dari gerak melingkar partikel air dalam gelombang. Selain gelombang yang dihasilkan oleh angin, berbagai gelombang lain yang ditemukan di lautan dan danau mulai dari gelombang waktu yang sangat panjang, seperti gelombang pasang yang dihasilkan oleh gaya gravitasi bulan dan matahari, gelombang dengan periode lebih pendek, seperti gelombang yang dihasilkan oleh refleksi gelombang angin dari dinding laut.
14 2.4.1 Definisi dan Karakteristik Gelombang
Bentuk dan gerakan air yang terkait dengan gelombang individu diilustrasikan pada Gambar 2.2 dan untuk bentuk gelombang, orbit partikel air dan arah gerakan gelombang diberikan dalam Tabel 2.1. Perhitungan dari bentuk permukaan gelombang angin semua memanfaatkan sinus atau fungsi cosinus. Ketinggian H gelombang sama dengan jarak dari palung ke puncak dan amplitudo sebuah perpindahan dari permukaan air di atas SWL (Still Water Level) adalah sama dengan yang untuk perpindahan bawahnya. Gelombang panjang L adalah jarak antara puncak gelombang berturut-turut, atau antara dua titik yang sama seperti palung gelombang, dan periode gelombang T adalah waktu yang dibutuhkan untuk perjalanan dua poin tersebut. Ketika kita menggambarkan sifat lebih dari satu gelombang lebih baik menggunakan frekuensi gelombang daripada periode: ini didefinisikan sebagai 1/T dan dinyatakan dalam Hz . Ini deskripsi dasar untuk dapat digunakan untuk menandai berbagai jenis gelombang di permukaan laut.
SIMBOL NAMA KETERANGAN
Puncak puncak tertinggi atau bagian dari gelombang
Palung bagian terendah dari gelombang
Swl Still water level permukaan air tanpa adanya gelombang H Height (Tinggi) jarak vertikal antara puncak dan palung
ɑ Amplitude (Amplitudo) jarak vertikal dari puncak atau palung untuk SWL
L Length (Panjang) jarak antara dua puncak
T Period waktu antara dua puncak
F Frequency (Frekuensi) 1/T Σ Frekuensi radian 2π/T
C Celerity (Kecepatan) kecepatan pergerakan bentuk gelombang individual
CG Kecepatan grup
gelombang
15 K Jumlah sudut gelombang 2π/L
Ƞ Elevasi permukaan air Elevasi permukaan airwater yang
ditentukan terhadap waktu (t) dan jarak (x) H Kedalaman air Jarak vertical dari swl ke dasar
Z Jarak bawah swl z = - h at the bed O Kedalaman air h > 0.5 Lo
S Air dangkal H < 0.05 Lo
B Titik gelombang pecah Kondisi pecah Tabel 2.1 Notasi untuk gelombang
16 Gelombang angin adalah pergerakan gelombang di mana bentuk pergerakan gelombang di permukaan air dan kecepatan di mana adalah kecepatan gelombang C. Bentuk kemajuan gelombang dari suatu panjang gelombang dalam periode T dan dengan demikian kecepatan dapat didefinisikan sebagai:
C = L / T (2.1)
Persamaan (2.1) sangat berguna karena salah satu dari sifat dapat diperoleh jika dua lainnya diketahui. Untuk tujuan praktis T tidak berubah terhadap gelombang yang mendekati pantai, perubahan C langsung mengontrol perubahan L.
2.4.2 Gelombang Prediksi
17 dan berkapal; memang upaya besar pertama di peramalan gelombang muncul dari kebutuhan oleh pasukan Amerika dan Inggris (dan sekutu mereka) untuk perkiraan yang akurat dari kondisi gelombang di lokasi pendaratan di Pasifik dan di Normandia selama Perang Dunia Kedua.
2.4.3 Model Prediksi Gelombang
18 Gambar 2.3 Nomogram untuk peramalan (A) periode puncak gelombang Tp dan (B) awal pengotakan tinggi gelombang Hrms di daerah yang dibatasi fetch
(Donelan 1980). Grafik dimasukkan sejajar horizontal dari kiri pada tingkat kecepatan angin yang tepat. Titik persimpangan dari tingkat horizontal dan garis tepat fetch (vertikal) atau durasi (garis putus-putus), mana yang lebih dahulu, mendefinisikan Tp (A) atau Hrms (B) - ini ditunjukkan oleh garis padat. Daerah di
sebelah kanan yang diagonal adalah zona penuh pengembangan gelombang, untuk itu kombinasi dari mengambil panjang dan kecepatan angin yang tinggi dan jangka waktu tidak lagi dapat meningkat. Perhatikan bahwa H1 / 3 ≈ 4 Hrms.
2.5 Data Angin
19 angin diukur dengan anemometer, dan biasanya dinyatakan dalam knot. Satu knot adalah panjang satu menit garis bujur melalui katulistiwa yang ditempuh dalam satu jam, atau 1 knot = 1,852 km/jam = 0,5 m/d. Data angin dicatat dan biasanya disajikan dalam tabel. Dengan pencatatan angin tersebut akan dapat diketahui angin dengan kecepatan tertentu, kecepatan angin maksimum, dan arah angin.
Data pengamatan tersebut diolah dan disajikan dalam bentuk tabel (ringkasan) atau diagram yang disebut dengan mawar angin. Penyajian tersebut dapat diberikan dalam bentuk bulanan, tahunan atau untuk beberapa tahun pencatatan. Dengan tabel atau mawar angin tersebut maka karakteristik angin dapat dibaca dengan cepat. Tabel 2.2 adalah contoh penyajian data angin dalam bentuk tabel. Sedangkan Gambar 2.4 adalah contoh mawar angin yang dibuat berdasarkan data dalam Tabel 2.2.
20 Gambar 2.4 Mawar Angin
Tabel 2.2 dan Gambar 2.4 tersebut menunjukkan persentase kejadian angin dengan kecepatan tertentu dari berbagai arah dalam perioe waktu pencatatan. Sebagai contoh, persentasi kejadian angin dengan kecepatan 10-13 knot dari arah utara adalah 1,23% dari 11 tahun pencatatan.
Dalam Gambar 2.4 garis-garis radial adalah arah angin dan tiap lingkaran menunjukkan perentasi kejadian angin dalam periode waktu pengukuran.
2.6 Konversi Kecepatan Angin
21 Hubungan antara angin di atas laut dan angin di atas daratan terdekat diberikan oleh persamaan berikut (Triatmodjo, 1996):
RL = Uw / UL (2.2)
dimana :
UL = Kecepatan angin yang diukur di darat (m/dt)
Uw = Kecepatan angin di laut (m/dt)
RL = Tabel koreksi hubungan kecepatan angin di darat dan di laut (Gambar 2.5)
Gambar 2.5 Hubungan antara kecepatan angin di laut dan darat
Rumus-rumus dan grafik-grafik pembangkitan gelombang mengandung variable UA, yaitu faktor tegangan angin (wind-stress factor) yang dapat dihitung
22
UA = 0,71 U1,23 (2.3)
dimana U adalah kecepatan angin dalam m/dt.
2.7 Fetch (Panjang Penjalaran Gelombang)
Di dalam tinjauan pembangkitan gelombang di laut, fetch dibatasi oleh bentuk daratan yang mengelilingi laut. Di daerah pembentukan gelombang, gelombang tidak hanya dibangkitkan dalam arah yang sama dengan arah angin, tetapi juga dalam berbagai sudut terhadap arah angin. Fetch rerata efektif diberikan oleh persamaan berikut:
Dimana:
Feff = fetch rerata efektif
Xi = panjang segmen fetch yang di ukur dari titik observasi gelombang ke
ujung akhir fetch
α
= deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakanpertambahan 60 sampai sudut sebesar 420 pada kedua sisi dari arah angin
2.8 Menentukan Tinggi Gelombang berdasarkan Peramalan Gelombang di Laut Dalam
Data gelombang didapatkan dari perhitungan fetch berdasarkan arah angin dominan dan peta topografi yang telah diperoleh. Dari data gelombang diketahui arah dan tinggi gelombang, kemudian data tersebut diolah untuk mendapatkan presentase kejadian gelombang. Setelah itu dibuat wave rose
23 (mawar gelombang) yang menggambarkan antara arah dan tinggi gelombang dan presentase kejadian serta mengetahui arah gelombang dominan. Berikut ini beberapa cara dalam memperhitungkan tinggi gelombang.
2.8.1 Jonswap Parameters (William, 2000)
Metode Jonswap untuk mencari perhitungan gelombang menggunakan dimensi sebagai berikut:
(2.5)
a. Tinggi gelombang
H*mo = 0,0016 (F*)1/2 …………. Cara Pertama (2.6)
H*mo = 0,243` …………. Cara Kedua (2.7)
b. Periode gelombang
T*p = 0,286 (F*)1/3 …………. Cara Pertama (2.8)
T*p = 8,13 …………. Cara Kedua (2.9)
dimana :
Hmo : tinggi gelombang hasil peramalan (m)
T : periode gelombang (dtk) Feff : panjang fetch efektif (km)
24 g : percepatan gravitasi (9,81 m/dtk)
t : waktu (jam)
2.8.2 Finite Water Depth (William, 2000)
Jika kedalaman di daerah pembangkit terbatas, gesekan dengan bagian bawah akan menghasilkan gelombang yang lebih kecil. CERC (1984) membahas generasi gelombang secara mendalam yang dikembangkan oleh Bretschneider (1958) dari Bretschneider dan Reid (1953). Rumus yang dikembangkan lebih lanjut oleh Young dan Verhagen (1996), yaitu:
2.9 Skala Beaufort
Skala Beaufort adalah ukuran empiris yang berkaitan dengan kecepatan angin untuk pengamatan kondisi di darat atau di laut. Skala ini ditemukan oleh Francis Beaufort pada tahun 1805. Beaufort mengukur kecepatan angin dengan menggambarkan pengaruhnya pada kecepatan kapal dan gelombang air laut. Skala Beaufort menggunakan angka dan simbol.
(2.10)
25 Semakin besar angka skala Beaufort, maka semakin kencang angin berhembus dan bahkan bisa semakin merusak. Skala Beaufort dimulai dari angka 1 untuk embusan angin yang paling tenang sampai angka 12 untuk embusan angin yang dapat menyebabkan kehancuran. Skala Beaufort tetap berguna dan dipakai sampai sekarang. Skala Beaufort dalam dilihat pada table 2.3.
