PEMODELAN SIMULASI ARUS PASANG SURUT DI LAUT FLORES Baharuddin1, Dr. Muh. Alimuddin Hamzah, M. Eng2, Dr. Paharuddin, M. Si3
e-mail : onenkbahar@gmail.com
Jurusan Fisika Program Studi Geofisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Hasanuddin
2017
ABSTRAK
Model hidrodinamika dua dimensi yang terintegrasi terhadap kedalaman, diaplikasikan dalam kajian arus pasang surut dilaut flores. Data yang digunakan adalah data pasang surut yang diterapkan pada syarat batas terbuka dengan menggunakan program model pasut global TDH 0.25˚ serta batimetri dari Etopo15. Simulasi numeris dilakukan selama 30 hari dan hanya menggunakan pasang surut sebagai satu-satunya gaya pembangkit arus laut. Hasil simulasi menunjukkan bahwa kecepatan arus berkisar dari 0.01 m/s – 0.4 m/s dengan kecepatan pada saat surut relatif lebih besar dibandingkan pada saat pasang. Pola arus pasang surut saat pasang menuju surut didominasi oleh aliran yang menuju ke arah barat daya kemudian berbelok ke arah barat laut, sedangkan pola arus pasang surut saat surut menuju pasang didominasi oleh aliran yang menuju ke arah tenggara kemudian berbelok kearah timur laut. Model juga memprediksi adanya arus pasang surut bolak-balik yang deras pada celah Selayar
Kata kunci : Arus Pasang Surut, Model Hidrodinamika, dan Laut Flores ABSTRACT
2-D hydrodynamic depth averaged model was applied in a study tidal current of Flores Sea. The data used in this model are tidal data which is applied in the open boundary using global tide model and bathymetry of Etopo15. The numerical simulation was conducted for 30 days and tide was used as the only force that generates sea current. Model simulation results showed that tidal current velocity were ranging from 0.01 m/s- 0.4 m/s and the velocity during low tide was relatively greater than the velocity during high tide. The tidal current dominantly flows toward southwest and turned northwest at the middle of ebb tide, where as at the middle of flood tide the flow was dominated towards the southeast and than turn to the northeast. The model also predict high reversible current along Selayar gap.
PENDAHULUAN
Pasang surut laut merupakan fenomena naik turunnya muka laut secara periodi yang terjadi diseluruh belahan bumi akibat adanya gaya pembangkit pasang surut yang utamanya berasal dari matahari dan bulan (Douglas, 2001). Fenomena pasang surut laut tersebut diketahui dapat membangkitkan arus laut yang dikenal dengan sebutan arus pasang surut atau arus pasut (Stewart,2006: 300). Kecepatan arus pasang surut biasanya berubah-ubah secara periodik dalam suatu selang waktu tertentu atau sering disebut dalam satu siklus pasang surut sehingga arus pasang surut dapat diramalkan (Duxbury et al.,2002).
Pengetahuan tentang karakteristik pasang surut dan arus pasut ini sangat diperlukan untuk untuk kepentingan perencanaan dan pembangunan wilayah pesisir dan pembangunan struktur bangunan pantai.
Perairan laut Flores adalah perairan dengan letak geografis yaitu: 119.55°-120.94°BT dan 5.41° - 6.73° LS. Pemilihan lokasi penelitian diperairan laut Flores karena didaerah tersebut terdapat aktifitas nelayan, budidaya rumput laut, transportasi laut,serta perencanaan pembangunan kawasan industri yang memerlukan kajian analisis Oceanografi khususnya pasang surut dan arus pasut. Dan untuk memenuhi kebutuhan Informasi tersebut, maka diperlukan penelitian dan survey lapangan yang membutuhkan waktu yang lama dan biaya yang sangat besar.
Salah satu Alternatif untuk meminimalisir pengeluaran biaya yaitu dengan memodelkan simulasi arus pasang surut tersebut dengan model matematik ( Hidraulik) yang memamfaatkan teknologi Komputer sehingga waktu yang diperlukan relative singkat. Hasil dari simulasi ini diharapkan mampu memberikan gambaran karakteristik arus pasang surut di Laut Flores Secara efisien dan efektif sehingga dapat digunakan untuk kegiatan yang berhubungan dengan kelautan. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan selama satu bulan pada tanggal 1-30 agustus 2016 dengan asumsi distribusi kecepatan terhadap kedalaman dianggap seragam (2D) dan data
pasang surut prediksi yang berada pada syarat batas laut berubah terhadap waktu dan jarak. Lokasi Penelitian berada pada posisi 119.55°-120.94°BT dan 5.41° - 6.73° LS.( Gambar 1).
Data yang digunakan sebagai input simulasi model adalah data batimetri, data citra garis pantai dan data elevasi pasang surut prediksi. Data pasang surut pengukuran akan digunakan untuk validasi dengan data pasang surut model.
Persamaan kontinuitas dan Momentum Menurut Istiarto (2011) dalam integrasi persamaan-persamaan kontinuitas dan momentum untuk mencari persamaan 2DH, dipakai anggapan dan penyederhanaan sebagai berikut ini :
Nilai rata-rata kedalaman dianggap cukup representatif untuk mewakili nilai-nilai besaran yang berubah sepanjang kedalaman aliran
Kecepatan dan percepatan arah vertikal dianggap sangat kecil, sehingga diabaikan
Berlaku distribusi tekanan hidrostatik diseluruh kedalaman
Kemiringan dasar ke kedua arah horizontal kecil
Dengan penyederhanaan tersebut , persamaan kontinuitas dan momentum untuk model 2DH adalah sebagai berikut ( Mike by DHI, 2012 )
Persamaan kontinuitas ߲ℎ ߲ݐ+ ߲ܷℎ ߲ݔ + ߲ܸℎ ߲ݕ = 0 Persamaan Momentum 1. Pada sumbu x : డ డ௧ + డమ డ௫ + డ డ௬ = ݂ܸℎ − ݃ℎ డఎ డ௫− ఘబ డೌ డ௫ − మ ଶఘబ డఘ డ௫+ ఛೞೣ ఘబ − ఛ್ೣ ఘబ − ଵ ఘబቂ డ௦ೣೣ డ௫ + డ௦ೣ డ௬ ቃ+ డ డ௫ [ℎܶ௫௫] + డ డ௬ ൣℎܶ௫௬൧ 2. Pada sumbu y : డ డ௧ + డ డ௫ + డమ డ௬ = −݂ܷℎ − ݃ℎ డఎ డ௬− ఘబ డೌ డ௬ − మ ଶఘబ డఘ డ௬+ ఛೞ ఘబ– ఛ್ ఘబ − ଵ ఘబቂ డ௦ೣ డ௫ + డ௦ డ௬ ቃ+ డ డ௫ ൣℎܶ௫௬൧+ డ డ௬ ൣℎܶ௬௬൧ Dimana :
h (x,y,t) : kedalaman air bervarisasi terhadap waktu (m)
ߟ (x,y,t) : elevasi muka air laut (m)
U (x,y,t) : kecepatan rata-rata terhadap kedalaman pada sumbu x ( m/s)
V (x,y,t) : kecepatan rata-rata terhadap kedalaman pada sumbu y ( m/s)
f :2Ω sin ߶ , parameter Coriolis Ω : angular rate of revolution ( rad/s) ߶ : geografis latitude (°)
g : percepatan gravitasi (݉ଶ/ݏ) ߩ : densitas air laut (kg/݉ଷ) ߩ : referensi densitas air (kg/݉ଷ)
: tekanan permukaan ( N/݉ଶ)
߬௦௫,߬௦௬:tegangan permukaan arah sumbu (x,y)
߬௫,߬௬: tegangan dasar arah sumbu ( x,y)
ݏ௫௫,ݏ௫௬,ݏ௬௫,ݏ௬௬: komponen tensor tegangan
radiasi
ܶ௫௫, ܶ௬௬: tegangan geser arah sumbu (x,y)
ܶ௫௬, ܶ௬௫: tegangan normal arah (y,x) terhadap
sumbu (x,y)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan Hasil Simulasi model Hidrodinamika didapatkan bilangan Formzhal 0.91 sehingga dapat disimpulkan bahwa tipe pasang surut daerah penelitian adalah pasang surut campuran condong keharian ganda dengan Amplitudo maksimum yaitu 1,7 m.
Validasi data pasang surut dilakukan untuk mengetahui apakah model yang dibangun sesuai atau tidak dengan kondisi di lapangan. Data pasang surut pelabuhan Benteng, Selayar (garis berwarna hitam) diplotkan bersama dengan hasil running model (garis berwarna biru) dengan time step dan time interval yang sama. Perbedaan ketinggian muka laut yang besar terjadi saat pasang dan surut, perbedaannya dapat mecapai 0,1 m seperti yang ditampilkan pada Gambar 2.
Untuk melihat apakah data terdistribusi dengan normal, maka dilakukanlah uji
normalitas dengan regresi linear. Distribusi
titik-titik data mengikuti dan mendekati garis diagonal dengan nilai regresi sebesar 0.912,
-1 -0.5 0 0.5 1 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Target O u tp u t ~ = 0 .9 *T a rg e t + 0 .0 0 1 2 BAHAR: R=0.91196 Data Fit Y = T MODEL [m] LAPANGAN [m] res [m] D :\H 22 11 00 06 \p ro je ct m ik e ba ha r\ BA NT AE N G 20 17\ AN A LY SIS \v a lid as i\V A LID A SIP A SU T B EN TE N G.d fs 0 00:00 2016-08-01 00:0008-02 00:0008-03 00:0008-04 08-0500:00 00:0008-06 08-0700:00 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Validasi pasut Benteng selayar
Gambar 2. Validasi Pasang surut Pengukuran dan Pasang surut Model
sehingga dapat disimpulkan bahwa data terdistribusi dengan normal ( Gambar 3). Hasil Pemodelan dan Analisis Arus Pasang Surut
Hasil Pemodelan arus pasang surut dimodelkan dalam bentuk video dilakukan dengan rentang waktu 1 jam selama satu bulan dan perubahan dari model tersebut di visualisasikan berdasarkan perbedaan gradien warna yang mewakili elevasi permukaan dan vektor mewakili arah arus pasang surut, Sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan dan analisis terhadap hasil simulasi model arus pasang surut pada domain model. Pemodelan ini dilakukan pada 4 kondisi yaitu kondisi pasang tertinggi, kondisi saat surut, kondisi surut terendah dan kondisi saat pasang.
Pada penelitian ini ditentukan 5 titik kontrol (point series) yang akan dianalisis yaitu pada perairan Pelabuhan bantaeng, celah Selayar, Benteng (Selayar), Pammatata (Selayar) dan titik pusat dari domain model (Gambar 4).
Secara umum pola arus pasang surut hasil simulasi model hidrodinamika menunjukkan bahwa pada kondisi menuju surut pola arus didominasi oleh aliran yang bergerak dari celah Selayar menuju ke arah barat daya menuju pusat domain dan sebagian lagi bergerak menyusuri pantai Bulukumba, Bantaeng dan Jeneponto kearah barat
Gambar 4.Titik Kontrol domain penelitian
menyesuaikan dengan kondisi batimetri kecepatan maksimum 0.4 m/s pada Perairan celah selayar (Gambar 5).
Setelah elevasi air laut mencapai kondisi air terendah, arus laut kemudian berangsur-angsur mengalami pasang dengan kecepatan arus yang lebih kecil dibandingkan pada saat kondisi menuju surut. Aliran arus dari pusat domain didominasi oleh arus ke arah timur laut menuju celah Selayar dengan kecepatan maksimum 0.35 m/s Pada perairan celah Selayar.
Namun pada wilayah perairan Jeneponto, Bantaeng dan Bulukumba, arus bergerak ke arah timur menyusuri garis pantai menuju celah Selayar ( Gambar 6).
Secara keseluruhan sebaran arah arus ditinjau dari pusat domain menunjukkan bahwa hasil simulasi didominasi oleh aliran arus ke arah tenggara ketika surut dan ke arah barat laut ketika menuju pasang ( Gambar 7). KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa:
1. Model simulasi yang dihasilkan menunjukkan bahwa dinamika pola arus pasang surut didominasi oleh aliran arus ke arah barat menuju celah Selayar ketika surut dan ke arah timur menjauhi celah Selayar ketika air laut surut. hasil validasi data pasang surut pemodelan dengan data pasang surut lapangan memiliki kesesuaian yang cukup baik sehingga mendekati kondisi lapangan.
2. Kecepatan arus maksimum terjadi pada perairan celah Selayar pada kondisi menuju surut dengan kecepatan0.4 m/s. sedangkan kecepatan arus minimum terjadi diperairan Pammatata pada kondisi pasang tertinggi dengan kecepatan 0.01 m/s.
DAFTAR PUSTAKA
Dahuri. R.. 2004. Pengelolaan Sumber Daya
Wilayah Pesisir dan Lautan Secara Terpadu.
Penerbit PT Pradnya Paramita. Jakarta.
Hutabarat, S. dan S.H Evans. 1985. Pengantar
Oseanografi. UI press. Jakarta.
Pariwono.I.J. 1999. Kondisi Oseanografi Perairan Pesisir Lampung (Proyek pesisir
Publlication). Technical Reprt (TE-99/12-1) Coastal Resources Center. University of Rhode Island. Jakarta.
Triatmodjo B. 1999. Teknik Pantai.
Yogyakarta : Beta Offset. Yogyakarta.
Djunarsjah.E. 2005. Survey Hidrografi. PT Refika Aditama. Bandung.
Pond, S. dan Pickard, G.L. 1983. Introductory dynamical oceanography. Departement of Oceanography. University of Columbia. Vancouver. Canada
Muhammad, hamid. 2005.Jakarta: Ilmu
Pengetahuan Sosial-Geografi Direktorat
Pendidikan Lanjutan Pertama, Direktorat Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah. Departemen Pendidikan Nasional.
Yuningsih, Masduki dan Rahmat. 2010. Penelitian Potensi Energi Arus Laut
Sebagai Sumber Energi Laut Terbarukan Di Perairan Toyapakeh Nusa Penida Bali. Di
akses: 30 agustus 2016
Wyrtki, K. 1961. Phyical Oceanography of the
South East Asian Waters. NagaReport Vol. 2
Scripps, Institute Oceanography, California Frick, Heinz. 1979 Mekanika Teknik 1,Kanisius, Yogyakarta
Petrajani, Francisca. 2002.Newton dan Gravitasi.Erlangga. Jakarta
Kahar, Joenil. 2008. Geodesi. Institut Teknologi Bandung .Bandung
Saroso.2011. Teori Pasang Surut.Dinas Hidro Oseanografi TNI AL.Jakarta.
Gribbin,John.2005. Fisika Moderen, Erlangga . Jakarta
Douglas, R. M. 2001. Physical Oceanography.
Department of Geophysical Science.
Univercity Of Chicago, Illinnois
Setyadjit, Djoko. 2002. Karakteristik Pasang
Surut Perairan Jawa Tengah, temu pasang
surut nasional. Semarang
Mike by DHI. 2012. Mike 21 & Mike 3 Flow
Model Fm, hydrodynamic and transport modul, scientific documentation, DHI Software.
Istiarto.2011. CFD di Bidang Hidraulika
Saluran Terbuka, JTSL FT UGM.Yogyakarta.
Duxbury, A. B., A. C., dan Sverdrup, K. A. 2002. Fundamentals of Oceanography.
Stewart, R.H. 2016. Introduction to physical
Oceanography, Department of Oceanography,
