PREDIKSI PERUBAHAN GARIS PANTAI DENGAN
PEMODELAN NUMERIK
(Studi Kasus: Pantai Nusa Dua)
TUGAS AKHIR
OLEH:
NGAKAN PUTU PURNADITYA NIM. 0804105099
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya:
Nama : Ngakan Putu Purnaditya
NIM : 0804105099
Judul TA : Prediksi Perubahan Garis Pantai Dengan Pemodelan Numerik (Studi Kasus: Pantai Nusa Dua)
Dengan ini saya nyatakan bahwa dalam laporan Tugas Akhir/Skripsi saya ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjaanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya, juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Denpasar,………
Ngakan Putu Purnaditya NIM. 0804105099
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS UDAYANA
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL Kampus Bukit Jimbaran. Telp./Fax: (0361) 703385
http://www.sipil.unud.ac.id Email: administration@civil.unud.ac.id
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR
Tugas akhir ini telah diujikan dan dinyatakan lulus, sudah direvisi serta telah mendapat persetujuan pembimbing sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan Program S-1 pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Udayana.
Judul Tugas Akhir : Prediksi Perubahan Garis Pantai Dengan Pemodelan Numerik (Studi Kasus: Pantai Nusa Dua)
Nama : Ngakan Putu Purnaditya
NIM : 0804105099
Jurusan : Teknik Sipil
Diuji Tanggal : 5 Oktober 2012
Denpasar, 8 Oktober 2012
Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Ir. I G B Sila Dharma, MT, Ph.D Ir. I G N P Dirgayusa, MT
NIP. 19610415 198702 1 001 NIP. 19601022 198702 1 001
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana
Ir. I Nyoman Arya Thanaya, ME, Ph.D
ABSTRAK
Kawasan Pantai Nusa Dua merupakan salah satu kawasan pantai pariwisata yang berada di Pulau Bali. Pantai yang berada di selatan Pulau Bali ini memiliki panjang alur garis pantai ± 9 Km. Menurut sejarah, sekitar era tahun 80-an terjadi masalah erosi di pantai ini sehingga pada tahun 1987-1988 dilakukan penanganan pantai dengan pemasangan groin, namun usaha ini ternyata belum memberikan hasil yang optimal. Melihat hal tersebut maka pada tahun 2002-2004 kembali dilakukan penanganan masalah erosi di Pantai Nusa Dua dengan melakukan pengisian pasir dan pemasangan groin berbentuk L (8 buah), groin tegak lurus garis pantai (3 buah), groin bentuk T serta bentuk Y (1 buah). Proyek yang termasuk dalam Bali Beach Conservation Project ini kemudian dilakukan monitoring perubahan garis pantai yang terjadi pasca penanganan. Berdasarkan hasil monitoring yang dilakukan hingga tahun 2008, terjadi perubahan garis pantai pada seluruh segmen groin yang dibuat serta antara pulau Nusa Kecil-Nusa Besar. Dalam penelitian ini dilakukan prediksi perubahan garis pantai Nusa Dua dengan menggunakan One-Line Model. Simulasi model dilakukan mulai dari kondisi awal pasca penanganan yaitu pada tahun 2004. Model perubahan garis pantai divalidasi dengan garis pantai tahun 2008. Hasil validasi menunjukkan kemiripan pola garis pantai model dengan garis pantai aslinya. Model yang telah divalidasi kemudian disimulasikan hingga tahun 2030 dengan bantuan program Microsoft Excel. Hasil simulasi hingga tahun 2030 menunjukkan perubahan garis pantai yang cenderung mengalami keseimbangan antara erosi-akresi pada segmen groin G0-G1, G1-G4, G4-G5, G5-GN1, G9-G10, G10-UG1, UG1-GN2, dan GN2-G12. Pada segmen GA8-G0 diprediksi akan mengalami erosi yang cukup besar pada ujung groin G0. Hasil simulasi juga menunjukkan bahwa pada bagian tengah-tengah segmen groin GA2-GA3 dan GA3-GA8 tidak terjadi perubahan garis pantai yang signifikan. Prediksi ini didasarkan atas hasil hitungan refraksi dan gelombang pecah yang menunjukkan bahwa angkutan sedimen sepanjang pantai lebih dominan menuju ke arah utara.
i KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih penyusun panjatkan kepada Ida Sang Hyang Widhi Wasa karena atas wara nugraha-Nya penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Penyusunan laporan tugas akhir yang berjudul “Prediksi Perubahan Garis Pantai Dengan Pemodelan Numerik (Studi Kasus: Pantai Nusa Dua” ini merupakan proses akhir dalam penyusunan tugas akhir (TA).
Adapun isi laporan tugas akhir ini meliputi latar belakang masalah yang akan dikaji pada tugas akhir (BAB I), tinjauan pustaka yang mendukung topik permasalahan tugas akhir (BAB II), metode penyelesaian masalah (BAB III), analisis dan pembahasan (BAB IV) serta kesimpulan dan saran (BAB V). Selain itu terdapat lampiran-lampiran tabel dan grafik, hasil-hasil perhitungan dan gambar-gambar.
Akhir kata, penyusun mengharapkan saran-saran yang membangun dari rekan-rekan untuk perbaikan agar penelitan serupa menjadi lebih berkembang dari waktu ke waktu.
Denpasar, September 2012
ii UCAPAN TERIMA KASIH
Dalam proses tugas akhir mulai dari proposal hingga penyusunan laporan tugas akhir, semuanya tidak terlepas dari beberapa pihak yang telah membantu. Karena hal tersebut, dalam kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Ir. I Wayan Redana, MASc, Ph.D selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana.
2. Ir. I Nyoman Arya Thanaya, ME, Ph.D selaku ketua jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana.
3. Ir. I Nyoman Yudha Astana, MT yang telah menjadi pembimbing akademik penyusun sampai semester ke VII.
4. Ir. Dharma Putra, MCE selaku pembimbing akademik penyusun saat ini. 5. Ir. I G B Sila Dharma MT, Ph.D selaku dosen pembimbing 1 dan Ir. I G N
P Dirgayusa, MT selaku dosen pembimbing 2 yang telah sabar dalam membimbing penyusun untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Ngakan Putu Kartana dan Desak Nyoman Lindayani selaku orang tua tercinta yang telah memberikan dukungan baik moriil, spirituil dan materiil, serta adik-adik tersayang Desak Made Amrita Lestari, Desak Nyoman Devina Paramita dan Desak Ketut Patya Ayudia.
7. Ngakan Made Lamantara beserta keluarga selaku paman yang telah mendidik penyusun selama menempuh pendidikan di Universitas Udayana.
8. Teman-teman seperjuangan di jurusan Teknik Sipil, Yudhiarmawan, Nazer, Benny Artha, Sukma Kurniawan, Indra Sanjaya, Jaya Parwita, Niko Susanta, Sastra Pratyahara, Eka Ariawan, Ayu Agustini, Sara Sulistya, Karina Renardi, Dayu Asrina, Prita, Trisna Wulandari dan semua teman-teman yang tidak bisa disebutkan satu per satu.
9. Teman-teman dari Forum Persaudaraan Mahasiswa Hindu Dharma Universitas Udayana (FPMHD-Unud), Bli Hendra, Bli Wiasta, Putra,
iii Puteri, Geg Arum, Gunk Ari dan teman-teman dari FPMHD-Unud lainnya yang tidak bisa disebutkan satu per satu.
10. Secara khusus penyusun mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. I Ketut Kinog, MT, MM (Almarhum) yang telah memberikan
dasar ketertarikan penyusun untuk mengambil topik tugas akhir di bidang ilmu Teknik Pantai.
iv DAFTAR ISI
Kata Pengantar ... i
Ucapan Terima Kasih ... ii
Daftar Isi... iv
Daftar Tabel ... viii
Daftar Gambar ... x
Daftar Notasi ... xii
Daftar Lampiran ... xiv
Bab I Pendahuluan ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 4 1.3 Tujuan Penelitian ... 4 1.4 Manfaat Penelitian ... 5 1.5 Batasan Penelitian ... 5
Bab II Tinjauan Pustaka ... 6
2.1 Teori Mengenai Pantai ... 6
2.1.1 Definisi Pantai ... 6
2.1.2 Ciri-Ciri dan Formasi Pantai ... 8
2.1.3 Tipe-Tipe Pantai... 9
2.1.4 Abrasi Pantai ... 10
2.2 Teori Gelombang Amplitudo Kecil, Energi Dan Tenaga Gelombang ... 13
2.2.1 Teori Gelombang Amplitudo Kecil ... 13
2.2.1.1 Definisi Gelombang... 14
2.2.1.2 Cepat Rambat, Panjang dan Periode Gelombang ... 15
2.2.1.3 Klasifikasi Gelombang Menurut Kedalaman Relatif ... 16
v 2.2.1.5 Kecepatan dan Percepatan Partikel
Zat Cair ... 18
2.2.1.6 Perpindahan Pertikel Zat Cair ... 19
2.2.1.7 Tekanan Gelombang ... 21
2.2.1.8 Kecepatan Grup Gelombang ... 22
2.2.2 Energi dan Tenaga Gelombang ... 23
2.2.2.1 Energi Gelombang ... 23
2.2.2.2 Tenaga Gelombang ... 24
2.3 Deformasi Gelombang ... 25
2.3.1 Refraksi Gelombang ... 25
2.3.2 Difraksi Gelombang ... 28
2.3.3 Gelombang Laut Dalam Ekivalen ... 30
2.3.4 Gelombang Pecah ... 30
2.4 Pasang Surut Air Laut ... 32
2.4.1 Elevasi Muka Air Laut ... 32
2.4.2 Kurva Pasang Surut... 33
2.4.3 Tipe Pasang Surut ... 34
2.5 Pembangkitan Gelombang ... 35
2.5.1 Kecepatan Angin ... 36
2.5.2 Fetch dan Faktor Tegangan Angin ... 37
2.5.2.1 Fetch ... 37
2.5.2.2 Faktor Tegangan Angin ... 38
2.5.2.3 Pembangkitan Gelombang Di Laut Dalam ... 38
2.5.3 Windrose ... 39
2.6 Statistik Gelombang ... 39
2.6.1 Gelombang Signifikan ... 39
2.6.2 Distribusi Probabilitas Tinggi Gelombang ... 39
2.6.3 Perkiraan Gelombang Dengan Periode Ulang ... 41
2.6.3.1 Metode Gumbel ... 41
vi
2.6.3.3 Distribusi Weibull ... 43
2.6.3.4 Interval Keyakinan ... 44
2.6.3.5 Analisa Regresi Kuadrat Terkecil ... 46
2.7 Transport Sedimen Pantai ... 47
2.8 Perubahan Garis Pantai Dengan One-Line Model ... 49
Bab III Metode Penelitian ... 52
3.1 Lokasi Penelitian ... 52
3.2 Jenis Data ... 53
3.3 Teknik Pengumpulan Data ... 53
3.4 Analisis Data ... 53
3.4.2 Analisis Data Angin ... 53
3.4.3 Analisis Data Gelombang ... 54
3.4.4 Studi Refraksi Gelombang ... 54
3.4.5 Analisis Transport Sedimen ... 55
3.4.6 Perubahan Garis Pantai Dengan One-Line Model ... 56
3.5 Diagram Alir Penelitian ... 57
Bab IV Analisis Dan Pembahasan ... 59
4.1 Analisis Data Angin ... 59
4.1.1 Distribusi Kecepatan Dan Arah Angin ... 59
4.1.2 Konversi Kecepatan Angin Dan Faktor Tegangan Angin ... 61
4.1.3 Perhitungan Fetch Efektif ... 63
4.1.4 Tinggi Dan Periode Gelombang Laut Dalam ... 64
4.1.5 Statistik Gelombang ... 66
4.2 Analisis Efek Pendangkalan Dan Refraksi Gelombang ... 67
4.3 Analisis Gelombang Pecah ... 69
4.4 Analisis Transpor Sedimen Sepanjang Pantai ... 72
4.5 Langkah Analisis Perubahan Garis Pantai ... 75
4.5.1 Data Analisis ... 75
4.5.2 Proses Simulasi Hitungan ... 76
4.6 Analisis Perubahan Garis Pantai Dengan One-Line Model ... 78
vii
4.6.2 Simulasi Perubahan Garis Pantai Segmen GA2-GA3 ... 79
4.6.2.1 Perhitungan Sudut Datang Gelombang Pecah ... 79
4.6.2.2 Perhitungan Transpor Sedimen Sepanjang Pantai ... 81
4.6.2.3 Penyusunan Program Dan Verifikasi Persamaan ... 82
4.6.2.4 Simulasi Perubahan Garis Pantai Tahun 2008 ... 83
4.6.2.5 Kalibrasi Model ... 85
4.6.2.6 Analisis Hasil Kalibrasi Tiap Segmen ... 87
4.6.3 Prediksi Perubahan Garis Pantai Nusa Dua ... 97
Bab V Kesimpulan Dan Saran ... 109
5.1 Kesimpulan ... 109
5.2 Saran ... 110
Daftar Pustaka ... 112
Lampiran……. ... 114
viii DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Hubungan Antara n, Hn/Hs dan Hn/H100 ... 41
Tabel 2.2 Nilai Y Masing-Masing Peiode Ulang ... 42
Tabel 2.3 Nilai 𝑌̅𝑛 Untuk Masing-Masing Jumlah Data N ... 42
Tabel 2.4 Nilai 𝜎𝑛 Untuk Masing-Masing Jumlah Data N ... 42
Tabel 2.5 Koefisien Untuk Menghitung Deviasi Standar ... 45
Tabel 2.6 Batas Interval Keyakinan Hsr ... 45
Tabel 2.7 Beberapa Konstanta Rumus Transpor Sedimen Sepanjang Pantai ... 48
Tabel 4.1 Distribusi Frekuensi Arah Dan Kecepatan Angin Tahun 1991-2010 ... 60
Tabel 4.2 Presentase Frekuensi Arah Dan Kecepatan Angin Tahun 1991-2010 ... 60
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Faktor Tegangan Angin Tahunan ... 63
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Fetch Efektif Berbagai Arah ... 64
Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Tinggi Dan Periode Gelombang Laut Dalam... 65
Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Kala Ulang Tinggi Dan Periode Gelombang ... 66
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Koefisien Refraksi Gelombang ... 69
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Gelombang Pecah Arah Timur Laut (Segmen GA2-GA3) ... 71
Tabel 4.9 Rekapitulasi Hasil Perhitungan Gelombang Pecah ... 72
Tabel 4.10 Rekapitulasi Koordinat Awal Garis Pantai Segmen GA2-GA3 ... 78
Tabel 4.11 Rekapitulasi Perbandingan Hasil Simulasi Ms-Excel Dan Fortran ... 83
Tabel 4.12 Rekapitulasi Perbandingan Model Dan Prototipe Garis Pantai 2008 (Segmen GA2-GA3) ... 84
ix Tabel 4.13 Rekapitulasi Angka Kalibrasi Tiap Segmen Groin ... 86 Tabel 4.14 Rekapitulasi Perubahan Max Garis Pantai ... 108
x DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Definisi dan Batasan Pantai ... 6
Gambar 2.2 Definisi dan Karakteristik Gelombang Pantai ... 7
Gambar 2.3 Peta Perairan Indonesia ... 9
Gambar 2.4 Ilustrasi Parameter-Parameter Gelombang... 15
Gambar 2.5 Orbit Perpindahan Partikel Zat Cair ... 20
Gambar 2.6 Superposisi Dua Deret Gelombang Terpisah ... 22
Gambar 2.7 Ilustrasi Peristiwa Refraksi Gelombang ... 26
Gambar 2.8 Refraksi Gelombang Pada Kontur Sejajar ... 27
Gambar 2.9 Penyederhanaan Garis Kontur ... 28
Gambar 2.10 Difraksi Gelombang Di Belakang Breakwater... 29
Gambar 2.11 Difraksi Gelombang Pada Penghalang Bercelah ... 30
Gambar 2.12 Proses Terbentuknya Sudut Gelombang Pecah ... 32
Gambar 2.13 Contoh Kurva Pasang Surut ... 34
Gambar 2.14 Kurva Untuk Tipe-Tipe Pasang Surut ... 35
Gambar 2.15 Distribusi Vertikal Kecepatan Angin ... 36
Gambar 2.16 Pembagian Beberapa Sel Garis Pantai ... 49
Gambar 3.1 Lokasi Studi... 52
Gambar 4.1 Wind Rose Tahun 1991-2010 ... 61
Gambar 4.2 Visualisasi Kalibrasi Segmen GA2-GA3 ... 87
Gambar 4.3 Visualisasi Kalibrasi Segmen GA3-GA8 ... 88
Gambar 4.4 Visualisasi Kalibrasi Segmen GA8-GA0 ... 89
Gambar 4.5 Visualisasi Kalibrasi Segmen G0-G1 ... 90
Gambar 4.6 Visualisasi Kalibrasi Segmen G1-G4 ... 91
Gambar 4.7 Visualisasi Kalibrasi Segmen G4-G5 ... 91
Gambar 4.8 Visualisasi Kalibrasi Segmen G5-GN1 ... 92
Gambar 4.9 Visualisasi Kalibrasi Segmen GN1-G9 ... 93
Gambar 4.10 Visualisasi Kalibrasi Segmen G9-G10 ... 93
xi
Gambar 4.12 Visualisasi Kalibrasi Segmen UG1-GN2 ... 95
Gambar 4.13 Visualisasi Kalibrasi Segmen GN2-G12 ... 95
Gambar 4.14 Visualisasi Kalibrasi Segmen G12-Nusa Kecil ... 96
Gambar 4.15 Visualisasi Kalibrasi Segmen Nusa Kecil-Nusa Besar ... 96
Gambar 4.16 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen GA2-GA3 ... 98
Gambar 4.17 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen GA3-GA8 ... 98
Gambar 4.18 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen GA8-G0... 99
Gambar 4.19 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen G0-G1 ... 100
Gambar 4.20 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen G1-G4 ... 101
Gambar 4.21 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen G4-G5 ... 101
Gambar 4.22 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen G5-GN1... 102
Gambar 4.23 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen GN1-G9... 103
Gambar 4.24 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen G9-G10 ... 103
Gambar 4.25 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen G10-UG1... 104
Gambar 4.26 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen UG1-GN2 ... 105
Gambar 4.27 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen GN2-G12... 105
Gambar 4.28 Gambar Perubahan Garis Pantai Segmen G12-NK... 106
xiv DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 : Tabel Fungsi d/L Untuk Nilai d/LO Lampiran 2 : Tabel dan Grafik Difraksi Gelombang Lampiran 3 : Grafik Perhitungan Gelombang Pecah Lampiran 4 : Grafik Perhitungan Gelombang Angin Lampiran 5 : Windrose Tahunan
Lampiran 6 : Pengkonversian Data Angin Untuk Berbagai Kecepatan Lampiran 7 : Perhitungan dan Penggambaran Fetch Efektif
Lampiran 8 : Ho dan To Untuk Berbagai Kecepatan Angin Lampiran 9 : Perhitungan Statistik Gelombang
Lampiran 10 : Hasil Perhitungan Ks Pada Kedalaman 1,00 m – 6,30 m Lampiran 11 : Hasil Perhitungan Kr Pada Tiap Kedalaman
Lampiran 12 : Hasil Perhitungan Kelandaian Pantai Lampiran 13 : Hasil Perhitungan Gelombang Pecah
Lampiran 14 : Visualisasi Program Untuk Perhitungan One-Line Model Lampiran 15 : Angka Kalibrasi K Pada Masing-Masing Segmen Groin Lampiran 16 : Visualisasi Kalibrasi Pada Tiap Segmen Groin
Lampiran 17 : Hasil Simulasi Perubahan Garis Pantai Masing-Masing Segmen Groin
Lampiran 18 : Gambar Prediksi Perubahan Garis Pantai Masing-Masing Segmen Groin
Lampiran 19 : Surat-Surat Dan Data-Data Penelitian
