PROPOSAL
PENELITIAN HIGH IMPACT
DANA ITS TAHUN 2020
ANALISA POLA DAN KECEPATAN ARUS
BERDASARKAN PENGARUH BATIMETRI DI
PERAIRAN KALIANGET KABUPATEN SUMENEP
SEBAGAI PRIORITAS PENGEMBANGAN
PARIWISATA BAHARI
LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA
MASYARAKAT INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH
NOPEMBER SURABAYA
2020
Tim Pengabdi:
Ketua : Dr. Eng. Kriyo Sambodho., S.T., M.Eng. (Teknik Kelautan/FTK/ITS) Anggota : Prof. Ir. Widi Agoes Pratikto., M.Sc., Ph.D. (Teknik Kelautan/FTK/ITS)
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
DAFTAR ISI ... i
DAFTAR TABEL ... ii
DAFTAR GAMBAR ... iii
BAB I RINGKASAN………...1
. BAB II PENDAHULUAN……….2
BAB III TINJAUAN PUSTAKA…….………...5
BAB IV METODE PELAKSANAAN……….…..13
BAB VII JADWAL……….20
DAFTAR PUSTAKA………...…….21
DAFTAR TABEL
Tabel 1.Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian………14
Tabel 2. Set up Pre-Processing Model………...17
Tabel 3. Set up Processing Model……….18
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Lokasi Penelitian ………..5 Gambar 2. Mekanisme Pembentukan Pasang Surut (Furqon, 2006)………...8 Gambar 3. Diagram Alir Penelitian………...20
BAB I RINGKASAN
Perairan Kalianget terletak di Kecamatan Kalianget Kabupaten Sumenep, Pulau Madura. Kecamatan Kalianget sendiri memiliki prioritas arahan pengembangan di sektor perikanan, industri bahari, dan pariwisata bahari. Kajian pola dan kecepatan arus akibat pengaruh batimetri berperan penting untuk mendukung pengelolaan dan pengembangan industri kemaritiman yang berdaya dukung lingkungan dan kelayakan pemanfaatan lahan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh topografi terhadap pola arus dan kecepatan arus di Perairan Kalianget Kabupaten Sumenep. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode kuantitatif serta metode deskriptif. Penentuan titik sampel menggunakan metode purposive sampling. Penelitian dilakukan dalam tiga tahap yaitu tahap pengukuran lapangan, simulasi model numerik dengan menggunakan MIKE 21 Flow Model FM serta pembuatan peta batimetri. Data arus hasil pengukuran lapangan disajikan dalam Current Rose, Scatter Plot, dan Grafik Karakteristik Arus. Simulasi model arus dilakukan dengan dua kondisi, yaitu simulasi pada saat pasang surut kondisi perbani dan saat pasang surut kondisi purnama. Penggambaran topografi Perairan Kalianget dibuat dengan metode interpolasi dan pembuatan kontur batimetri.
BAB II PENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangKabupaten Sumenep merupakan salah satu dari empat kabupaten yang berada di Pulau Madura Provinsi Jawa Timur dengan luas wilayah 2.093,458 km2 serta gugusan pulau yang banyak sejumlah 126 pulau yang terbagi dalam 27 kecamatan salah satunya adalah Kecamatan Kalianget yang memiliki fungsi pelayanan Sub Sistem Pengembangan Wilayah (SSWP) Kabupaten Sumenep sebagai prioritas arahan pengembangan di sektor perikanan, industri bahari, dan pariwisata bahari (BAPPEDA, 2013). Informasi terkait data oseanografi seperti arus dan batimetri sangat diperlukan saat ini untuk mengelola sumberdaya yang ada di kawasan pesisir secara maksimal sehingga menghasilkan rekomendasi berupakesesuaian ruang laut untuk kegiatan wisata, perikanan tangkap, perikanan budidaya, transportasi laut, penambangan minyak dan gas, pelabuhan, konservasi laut, dan lain sebagainya (Subandono, 2017).
Menurut Subandono (2017), dalam menyusun tata ruang laut memang dibutuhkan beberapa data set antara lain data batimetri, geologi dan geomorfologi laut, ekosistem pesisir (terumbu karang, padang lamun, dan mangrove), sumber daya ikan (pelagis dan demersal), pemanfaatan wilayah laut yang telah ada, sosial demografi, ekonomi, risiko bencana, dan oseanografi (baik fisik, kimia, maupun biologi). Beberapa data oseanografi fisik adalah pola dan kecepatan arus serta batimetri. Arus laut didefinisikan sebagai gerakan massa air yang selalu berpindah-pindah dari suatu tempat ke tempat yang lain dengan banyak faktor yang mempengaruhi seperti gradien tekanan, perbedaan densitas dan pasang surut (Hutabarat dan Evans, 1986). Batimetri adalah ukuran tinggi rendahnya dasar laut dimana peta batimetri memberikan gambaran mengenai gambaran mengenai morfologi dasar laut (perairan) (Ridho et al., 2017).
Kondisi topografi perairan seperti adanya penyempitan perairan atau bertambahnya kedalaman adalah aspek yang mempengaruhi pola dan kecepatan arus di Perairan Kalianget. Kajian pola dan kecepatan arus di Perairan Kalianget
akibat pengaruh batimetri menjadi penting untuk diteliti untuk pengelolaan sumberdaya laut yang berkelanjutan.
1.2 Perumusan Konsep dan Strategi Kegiatan
Perairan Kalianget memiliki dua badan perairan yaitu perairan di sebelah Barat Daya dan perairan di sebelah Timur Laut yang dipisahkan oleh selat kecil. Potensi perubahan kecepatan arus dapat terjadi di Perairan Kalianget akibat pergerakkan massa air dari perairan yang memiliki dimensi luas dan dangkal ke dalam perairan yang memiliki dimensi sempit dan dalam. Kecepatan arus yang berubah tersebut dapat mempengaruhi kestabilan daerah pesisir. Kajian pola dan kecepatan arus dapat mengetahui bagaimana batimetri mempengaruhi pola dan kecepatan arus di Perairan Kalianget.
Dalam penelitian ini akan dilakukan studi untuk melihat besar nilai arus dengan pengamatan langsung menggunakan current meter dan menganalisa pengaruh batimetri terhadap pola dan kecepatan arus dengan pendekatan simulasi model numerik. Data batimetri dan data pasang surut menjadi data masukkan untuk simulasi model numerik.
1.3 Tujuan dan Manfaat Tujuan penelitian ini adalah :
1. Mengetahui pola arus di Perairan Kalianget Kabupaten Sumenep. 2. Mengetahui kecepatan arus di Perairan Kalianget Kabupaten Sumenep.
Mengetahui pengaruh batimetri terhadap pola dan kecepatan arus di Perairan Kalianget Kabupaten Sumenep
Sedangkan untuk manfaat penelitian ini adalah:
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai karakter arus dan morfologi dasar laut di Perairan Kalianget Kabupaten Sumenep untuk mendukung aktifitas industri kemaritiman seperti kegiatan wisata, perikanan tangkap, perikanan budidaya, transportasi laut, penambangan minyak dan gas, pelabuhan, konservasi laut, dan lain sebagainya.
1.4. Peta Lokasi
Lokasi daerah kajian untuk penelitian ini disajikan dalam bentuk peta pada gambar 1. G a m b ar 1 . P eta L ok asi P ene li ti an
BAB III TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Arus Laut
Kondisi suatu perairan dipengaruhi oleh beberapa faktor hidro-oseanografi diantaranya adalah gelombang, arus laut dan pasang surut. Salah satu faktor hidro-oseanografi yang sangat dinamis adalah arus laut. Arus laut didefinisikan sebagai gerakan massa air yang selalu berpindah-pindah dari suatu tempat ke tempat yang lain (Hutabarat dan Evans, 1986). Pada hakikatnya, energi yang menggerakkan massa air laut tersebut berasal dari matahari. Adanya perbedaan pemanasan matahari terhadap permukaan bumi menimbulkan pula perbedaan energi yang diterima permukaan bumi. Perbedaan ini menimbulkan fenomena arus laut dan angin yang menjadi mekanisme untuk menyeimbangkan energi di seluruh muka bumi (Furqon, 2006). Arus laut sendiri memiliki peran dalam berbagai aspek dalam hal pengelolaan sumber daya pesisir dan laut. Arus laut dapat berguna di sektor pembangunan lainnya sebagai data dasar dalam perencanaan untuk kepentingan engineering seperti pembangunan breakwater, pengembangan pelabuhan, pengerukan dan lainnya (Mutiara, 2017).
Para ahli oseanografi dunia dalam buku Robert (2000) telah meletakkan dasar teori sirlkulasi laut modern dimana ahli oseanografi yang pertama yaitu Harald Sverdrup menunjukkan bahwa sirkulasi pada kilometer atas lautan secara langsung berkaitan dengan pusaran dari tekanan angin, bahwa peredaran gira (gyre) dalam samudera itu asimetris karena gaya coriolis bervariasi dengan garis lintang, lalu viskositas eddy dan menghitung sirkulasi dari lapisan atas Samudera Pasifik. Arus laut merupakan sistem yang kompleks yang terbentuk akibat bermacam sebab, sehingga data arus menunjukkan kondisi arus sebenarnya yang mencakup semua komponen arus. Data yang diperoleh diuraikan menjadi sejumlah komponen arus sesuai dengan penyebabnya untuk analisa arus. Penguraian arus laut tersebut sangat membantu dalam menyederhanakan sistem sirkulasi arus. Beberapa jenis arus yang umum dikenal adalah arus pasang surut, arus akibat gelombang (arus sejajar pantai), arus akibat tiupan angin, dan arus yang disebabkan perbedaan densi-tas air laut (Sudarto, 1993). Arus laut, yang terutama disebabkan oleh gelombang, angin dan gaya coriolis memiliki potensi yang besar untuk menjadi sumber energi bersih
alternatif karena keandalan, ketahanan, dan keberlanjutannya. Komponen utama lainnya dari energi potensial lautan energi gelombang, konversi energi panas laut (OTEC) daya, dan daya gradien salinitas (Mehmet et al., 2017). Menurut Subandono (2017), arus adalah parameter yang penting dalam fungsinya sebagai indikator migrasi ikan. Daerah pertemuan dua arus biasanya menjadi daerah penangkapan ikan jenis tertentu.
2.2. Gaya Pembangkit Arus
Arus di laut merupakan suatu fenomena dinamika air laut yang terjadi setiap hari dan merupakan pencerminan gerakan massa air laut dari suatu tempat ke tempat lain. Fenomena ini berperan sangat penting dalam proses abrasi / akresi pantai, karakteristik eko-sistem laut, serta pola penyebaran zat pencemar (Sudarto, 1993). Arus yang terjadi di lautan disebabkan oleh dua faktor utama, yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal seperti perbedaan densitas air laut, gradien tekanan mendatar dan gesekan lapisan air. Sedangkan faktor eksternal seperti gaya tarik matahari dan bulan yang dipengaruhi oleh tahanan dasar laut dan gaya coriolis, perbedaan tekanan udara, gaya gravitasi, gaya tektonik dan angin (Gross, 1987). Berdasarkan penelitian Furqon (2006), pergerakan dan perputaran arus laut dibagi menjadi dua yaitu sirkulasi yang berada di permukaan laut (surface circulation) serta sirkulasi yang berada di pertengahan hingga laut dalam (intermediate or deep circulation). Sirkulasi arus yang berada di permukaan laut tejadi akibat dominasi angin sedangkan sirkulasi arus yang berada di pertengahan hingga laut dalam terjadi akibat dominasi arus termohalin. Arus permukaan laut yang digerakan oleh tekanan angin yang bekerja pada permukaan laut akan bekerja untuk mendorong lapisan air di permukaan laut yang dilewati oleh angin.
Menurut Robert (2000), sebagian besar gesekan sepanjang bagian dalam lautan dan atmosfer relatif kecil, dan di asumsikan bahwa aliran itu tanpa gesekan. Pada beberapa batas, gesekan dalam bentuk viskositas, menjadi penting. Lapisan yang tipis dan kental ini disebut lapisan batas. Di dalam lapisan, kecepatan aliran melambat dari interior laut dengan nilai-nilai tertentu ke nol pada batas yang kuat. Arah pergerakan angin dengan arah arus di permukaan laut akan berbeda karena adanya pengaruh rotasi bumi atau pengaruh gaya Coriolis (Gross, 1987). Pergerakan arus di belahan bumi utara akan dibelokan ke arah kanan dari arah angin
sedangkan di belahan bumi selatan akan dibelokan ke arah kiri. Angin pada belahan bumi utara bergerak dari selatan akan membangkitkan arus yang arah gerakannya menuju arah timur laut. Seiring bertambahnya kedalaman laut maka arus yang tersebut mengalami perlambatan kecepatan dan arahnya berlawanan dengan arah arus di permukaan (Furqon, 2006).
2.3. Batimetri
Kerak bumi dibagi atas dua jenis yang berupa kerak padat yang tipis dengan ketebalan sekitar 10 km yaitu kerak samudera dan daerah kulit kerak padat dengan ketebalan sekitar 40 km berupa kerak benua. Kerak benua yang lebih dalam, lebih ringan, berada lebih tinggi di atas mantel padat daripada kerak samudera. Ketinggian rata-rata kerak relatif terhadap permukaan laut memiliki dua nilai yang berbeda yaitu benua memiliki ketinggian rata-rata 1114 m sedangkan lautan
memiliki kedalaman rata-rata -3432 m (Robert, 2000). Suatu data mengenai
kedalaman laut yang disajikan dalam bentuk kontur isolin disebut dengan batimetri. Batimetri pada fungsinya akan memberikan gambaran mengenai morfologi dasar laut (perairan). Batimetri merupakan ukuran tinggi rendahnya dasar laut dimana peta batimetri memberikan infomasi mengenai dasar laut. Pemanfaatan peta batimetri dalam bidang kelautan misalnya dalam penentuan alur pelayaran, perencanaan bangunan pantai, pembangunan jaringan pipa bawah laut dan sebagainya (Ridho et al., 2017). Menurut Thiebaut dan Sentchev (2017) perairan yang dengan kedalaman yang lebih besar akan memiliki kecepatan arus pasang surut lebih besar pula dibandingkan dengan perairan yang lebih dangkal, hal tersebut diakibatkan oleh karena badan air pada lapisan dekat permukaan dan lapisan permukaan akan memiliki lebih sedikit friksi dengan dasar perairan.
Informasi kedalaman laut sangat penting untuk menentukan lokasi pola ruang laut. Setiap peruntukan di laut memiliki karakteristik masing-masing sesuai dengan kriteria kesesuaian pemanfaatannya. Di antaranya lokasi ruang untuk pariwisata, pelabuhan, pertambangan, perikanan budidaya, perikanan tangkap demersal dan pelagis, industri maritim, konservasi, alur, serta reklamasi. Selain itu, informasi batimetri juga dapat digunakan untuk meningkatkan eksplorasi dan memanfaatkan sumber daya perikanan dan kelautan (Subandono, 2017). Data batimetri dapat diperoleh dari hasil pengukuran lapangan di koreksi terlebih dahulu dengan duduk
tengah sementara. Menurut Triatmodjo (1999), duduk tengah sementara adalah muka air rerata antara muka air tinggi rerata dan muka air rendah rerata. Duduk tengah sementara didapatkan minimal dari 3 hari pengukuran pasang susut. Interpolasi spasial juga di koreksi dengan draft kapal yang dipakai. Selanjutnya dari garis kedalaman tersebut dapat digunakan untuk membuat peta batimetri yang memberikan gambaran topografi dasar laut (Subandono, 2017).
2.4. Pasang Surut
Pasang surut merupakan suatu fenomena alam yang terjadi yang ditandai dengan adanya fluktuasi muka air laut akibat gaya tarik benda−benda di langit seperti bulan dan matahari terhadap massa air laut di bumi. Gaya tarik bulan 2,2 kali lebih besar dibandingkan gaya tarik matahari dalam mempengaruhi pasang surut (Triatmodjo, 1999).Pergerakan pasang surut sangat dikontrol oleh pergerakan bulan dan matahari dimana perhitungan konstituen harmoniknya masih menggunakan metode konvensional (Bursa, 1987). Pasang surut memiliki periode naik turunnya permukaan air laut dengan waktu sekitar 12,4 jam atau 24,8 jam (Lailatul, 2016).
Fenomena pasang surut berpengaruh terhadap perubahan dari bentuk bumi dan atmosfer. Pengamatan pasut dilakukan untuk mendapatkan tinggi nol dari permukaan air laut sebagai datum vertikal (Lailatul, 2016). Fenomena rotasi bulan terhadap bumi yang melambat, menyebabkan bulan bergerak perlahan menjauh dari bumi dan rotasi bulan terhadap lintas edar yang melambat menyebabkan bulan menjaga sisi yang sama menghadap bumi saat bulan berputar mengelilingi bumi
(Robert, 2000). Gambar 2 menunjukkan revolusi bulan terhadap bumi
mengakibatkan gaya sentrifugal yang arahnya menjauhi bulan dan memiliki besar yang sama di setiap titik pada permukaan bumi. Sedangkan gaya tarik bulan memiliki ketergantungan pada jarak dari titik-titik di permukaan bumi terhadap bulan. Gaya tarik bulan akan semakin besar dengan semakin dekatnya jarak benda angkasa terhadap bumi. Resultan gaya sentrifugal dan gaya tarik bulan ini menghasilkan gaya pembangkit pasang surut yang mengakibatkan adanya pasang surut di laut (Furqon, 2006).
2.5. Sensor Arus Laut
Alat ukur arus yang dikenal dengan nama current meter menggunakan teknik pengukuran secara tidak langsung, misalnya melalui jumlah putaran baling-baling dalam satuan waktu, dengan memanfaatkan karakteristik suara maupun medan elektromagnetik dari air laut (Sudarto, 1993). Current Meter bekerja pada dasar 1-2 siklus, dimana hitungan impeller diambil dan pembacaan kompas tunggal dibuat. Vektor kecepatan timur dan utara dihitung, yang kemudian dijumlahkan selama periode rata-rata. Current Meter Valeport Type 106 dapat merekam kecepatan dan arah arus. Alat ini berbentuk seperti sebuah torpedo, di bagian depan terdapat baling-baling untuk merekam kecepatan arus sedangkan di bagian belakang terdapat sirip untuk merekam arah arus (Denny dan Agus, 2007).
Current Meter dalam mode Self-Recording mencatat data mentah. Ketika logged data diekstraksi, data mentah ditransfer ke komputer dan kemudian secara otomatis mengkonversi data ke unit teknik. Beberapa alat pengukur kecepatan arus diantaranya Nortek Aquadopp 600 kHz Current Profiler (AQD) yang dekat dengan permukaan laut tampak ke bawah, kecepatan arus yang melalui kolom air tampak ke atas oleh Teledyne RD Instruments Workhorse Quartermaster 150 kHz ADCP (QM ADCP) dan kecepatan arus dekat dasar laut tampak ke bawah diukur
menggunakan Teledyne RD Instrument Workhouse 1200 kHz ADCP (WH ADCP) (Kjersti dan Sverre, 2016). Baik alat ukur arus otomatis atau manual mempunyai harga yang mahal mulai dari beberapa juta hingga ratusan juta rupiah seperti ADCP. Harga alat tersebut merupakan kendala utama bagi kebanyakan kegiatan pengukuran arus (Sudarto, 1993).
2.6. MIKE 21
MIKE 21 adalah suatu perangkat lunak rekayasa profesional yang berisi sistem pemodelan yang komprehensif untuk program komputer untuk 2D free- surface flows. MIKE 21 dapat diaplikasikan untuk simulasi hidrolika dan fenomena terkait di sungai, danau, estuari, teluk, pantai dan laut. Program ini dikembangkan oleh DHI Water & Environment. Flow Model FM adalah sistem pemodelan air yang komprehensif untuk pemodelan air dua dimensi dan tiga yang dikembangkan oleh DHI (DHI Software, 2007).
Menurut Azhar et al., (2011) modul-modul yang terdapat pada MIKE 21 adalah Hydrodinamic (HD) Module, Spectral Wave (SW) Module, dan Sand Transport (ST) Module. MIKE 21 hydrodynamic (HD) modul adalah model matematik untuk menghitung perilaku hidrodinamika air terhadap berbagai macam fungsi gaya, misalnya kondisi angin tertentu dan muka air yang sudah ditentukan di open model boundaries.Hydrodynamic module mensimulasi perbedaan muka air dan arus dalam menghadapi berbagai fungsi gaya di danau, estuari dan pantai. Efek dan fasilitasi yang termasuk di dalamnya yaitu:
a) bottom shear stress b) wind shear stress
c) barometric pressure gradients d) Coriolis force
e) momentum dispersion f) sources and sinks g) evaporation
h) flooding and drying i) wave radiation stresses
Simulasi model hidrodinamika dilakukan dengan menggunakan software DHI MIKE21 modul Flow FM (Flexible Mesh). Model hidrodinamika yang digunakan
dalam mensimulasikan elevasi pasang surut ini adalah model hidrodinamika perairan dangkal dua dimensi horisontal dalam koordinat kartesian. Persamaan hidrodinamika yang digunakan terdiri dari persamaan kontinuitas dan persamaan gerak horisontal dengan kedalaman h = η + d (DHI Water and Environment, 2012). Uraian persamaannya menjadi:
Persamaan kontinuitas: 𝜕ℎ 𝜕𝑡+ 𝜕ℎ𝑢 𝜕𝑥 + 𝜕ℎ𝑣 𝜕𝑦 = 0………..(3) Persamaan gerak dalam arah x dan y:
𝜕ℎ𝑢 𝜕𝑡 + 𝜕ℎ𝑢2 𝜕𝑥 + 𝜕ℎ𝑣𝑢 𝜕𝑦 = 𝑓𝑣ℎ − 𝑔 ℎ𝜕𝜂 𝜕𝑥 − 𝜏𝑏𝑥 𝜌0 + 𝜕(ℎ𝑇𝑥𝑥) 𝜕𝑥 + 𝜕(ℎ𝑇𝑥𝑦) 𝜕𝑦 …………..………..(4) 𝜕ℎ𝑣 𝜕𝑡 + 𝜕ℎ𝑣2 𝜕𝑥 + 𝜕ℎ𝑢𝑣 𝜕𝑦 = − 𝑓𝑢ℎ − 𝑔 ℎ𝜕𝜂 𝜕𝑦 − 𝜏𝑏𝑦 𝜌0 + 𝜕(ℎ𝑇𝑥𝑦) 𝜕𝑥 + 𝜕(ℎ𝑇𝑦𝑦) 𝜕𝑦 ………..(5) dimana: t : waktu (det)
x, y, z : arah dalam koordinat kartesian ƞ : elevasi permukaan air (m) d : kedalaman perairan (m) h : kedalaman total (m)
u, v : komponen kecepatan dalam arah x, y f : parameter Coriolis (det-1)
g : gaya gravitasi bumi (m/detik2)
u, v : komponen kecepatan arus yang dirata-ratakan terhadap kedalaman pada arah x, y (m.det-1)
𝜏𝑏𝑥, 𝜏𝑏𝑦 : stress dasar untuk arah-x dan arah-y (m2det-2); Txx, Txy, Tyy : shear stress (m2det-2).
Persamaan (3) meiliki arti fisis perubahan kedalaman total yang terjadi dalam gerak 𝜕𝑡 ditambah perubahan kedalaman total pada komponen arus rata-rata arah x dalam gerak 𝜕𝑥 ditambah perubahan kedalaman total pada komponen arus rata-rata arah y dalam gerak 𝜕𝑦 adalah sama dengan nol. Persamaan (4) meiliki arti fisis Persamaan
(4) dan (5) mengandung suku perubahan kecepatan lokal, suku konvektif, suku yang dipengaruhi Coriolis, gradien tekanan, stress dasar, dan suku turbulensi. Suku Coriolis tidak digunakan karena daerah kajian relatif kecil dan terletak di sekitar ekuator (Ivonne et al., 2018).
Uji kehandalan model atau verifikasi model MIKE 21 dapat dilakukan dengan menggunakan kalibarsi peneraan model dan pembandingan hasil simulasi dengan data lapangan. Proses kalibrasi merupakan usaha sebatas meminimalisasi penyimpangan hasil simulasi terhadap data lapangan. Kalibrasi model dilakukan untuk mempero1eh hasi1 dengan nilai kesalahan terkecil atau mendekati kondisi sesungguhnya di lapangan (Kristanti, 2008 dalam Atmojo, 2011). Akurasi dilakukan untuk mengetahui besarnya penyimpangan yang terjadi antara data dari hasil pengukuran di lapangan dengan data hasil simulasi model. Setelah diketahui besarnya penyimpangan maka model dikalibrasi untuk menyesuaikan dengan data hasil pengukuran tersebut (Azhar et al., 2011). Menurut George et al,. (2010) menyatakan verifikasi dilakukan hingga hasil simulasi model mendekati kondisi yang sebenarnya di lapangan dengan menghitung besar error menggunakan nilai CF (Cost Function). Kriteria kelayakan nilai model jika CF<1 adalah sangat baik, 1-2 adalah baik, 2-3 adalah wajar, >3 adalah buruk.
BAB IV METODE PELAKSANAAN
4.1. Materi Penelitian
Data yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari data primer (data utama) dan data sekunder (data pendukung). Data primer merupakan data yang didapatkan secara langsung melalui pengukuran arus dengan menggunakan Model 106 Lightweight Current Meter SN 41282. Data sekunder berupa data kedalaman perairan laut, data angin, dan data pasang surut. Data kedalaman perairan laut Kalianget Kabupaten Sumenep tahun 2018 diperoleh dari instansi PUSHIDROSAL TNI-AL. Sedangkan data pasang surut diperoleh dari BMKG Kalianget Kabupaten Sumenep.
4.2. Alat dan Bahan
Tabel 1. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian
No Alat yang digunakan Kegunaan Ketelitian
1 Kamera Digital Dokumentasi penelitian Pixel 2 Alat tulis Mencatat data pengukuran
di lapangan
-
3 GPS Garmin Untuk menentukan titik koordinat Derajat, Menit, dan Detik 4 Model 106 Lightweight Current Meter SN 41282
Alat ukur arah dan
kecepatan arus permukaan laut
Sentimeter per Detik
5 Komputer Pengolahan dan analisa data
-
6 Perahu Alat transportasi -
4.3. Metodologi Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode kuantitatif serta metode deskriptif. Metode kuantitatif adalah suatu metode yang menggunakan data penelitian berupa angka-angka dan untuk analisis datanya menggunakan statistik bahwa dalam penelitian ini pola dan kecepatan arus disajikan dalam bentuk current rose, scatter
plot, serta grafik time series (Aulia et al., 2017). Metode deskriptif adalah metode penelitian dengan menyertakan gambaran mengenai keaadan atau kejadian yang diteliti atau dikaji pada waktu terbatas dan tempat tertentu dengan tujuan memperoleh gamabaran mengenai keadaan dan situasi secara lokal bahwa dalam penelitian ini disajikan dalam bentuk peta model numerik dan peta batimetri (Ismayanti et al., 2013).
4.3.1. Penentuan Titik Stasiun
Penentuan titik sampel dilakukan secara purposive sampling yang mengacu pada fisiografi lokasi dimana titik pengamatan sedapat mungkin mewakili atau menggambarkan keadaan perairan yang diteliti (Lutfi et al., 2016). Titik sampel dalam penelitian ini berada di tengah selat karena dilalui massa air dari Teluk Sumenep dan perairan di sebelah Timur Laut dengan koordinat 70 03’ 26,5726” LU – 1130 56’ 36,9192” BT.
4.3.2. Pengambilan Data 4.3.2.1. Data Primer
Pengukuran arus dilakukan dengan metode Euler. Dalam sistem Euler, arah dan kecepatan arus atau vektor arus ditetapkan pada satu titik tertentu (fixed point). Titik koordinat pengukuran arus dicatat menggunakan GPS Garmin dengan akurasi 3-15 meter (Koko et al., 2017). Pengukuran arus menggunakan Model 106 Lightweight Current Meter SN 41282 yang diletakkan 0,2 D dengan kedalaman perairan sedalam 20 meter karena pada menurut Sudarto (1993) perairan dengan kedalaman kurang dari 100 meter masih termasuk arus permukaan yang besar nilai kecepatan arusnya masih bisa dianggap sama. Model 106 Lightweight Current Meter SN 41282 diberi pemberat seberat 2 kg dan pelampung agar kedalaman alat tidak berubah. Durasi pengamatan selama 15 hari. Data arus diunduh selama 3 hari sekali dengan interval pencatatan arus setiap 15 menit sekali. Pengukuran arus dilakukan di selat kecil yang menghubungkan Pulau Puteran dengan Pulau Madura. 4.3.2.2. Data Sekunder
Data sekunder berupa data batimetri Perairan Kalianget pada periode yang diperoleh dari PUSHIDROSAL TNI-AL yang digunakan untuk masukan simulasi model numerik arus pasang surut pada Perairan Kalianget Kabupaten Sumenep. Data pasang surut diperoleh dari BMKG Maritim Tanjung Perak Surabaya.
4.3.3. Analisis Data
4.3.3.1. Analisis Arus Pasang Surut
Data arus hasil pengamatan dengan current meter terdapat dua komponen arus yaitu arus pasut dan arus non pasut. Perhitungan arus pasut dilakukan untuk mengetahui seberapa besar nilai arus pasut dan nilai arus non pasut beserta arahnya. Data arus lapangan dihitung kecepatan arus U dan V. Berdasarkan DIKSPESPA-Hidros (2010), perhitungan kedua kecepatan arus U dan V sebagai berikut:
𝑈 = 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑆𝑖𝑛 ( 𝐷𝑖𝑟 𝜋180 )………..(6) 𝑉 = 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝐶𝑜𝑠 ( 𝐷𝑖𝑟 𝜋180 )………..(7) Keterangan :
𝜋 :3,14 Dir : arah arus
Kemudian setiap komponen arus dibuat nilai reratanya. Komponen arus pasut pada arah utara dan timur dari data tersebut dapat diketahui dengan mengurangi nilai komponen arus dengan komponen arus rata-rata di setiap arah. Kemudian hasil pengolahan data disajikan dalam bentuk current rose, scatter plot digunakan untuk mempresentasikan sebaran kecepatan dan arah arus laut melalui kecepatan arus pada arah timur – barat (komponen U) dan kecepatan arus pada arah utara-selatan (komponen V), serta grafik time series untuk mengetahui jenis arus menggunakan software worldcurrent dan MATLAB current analysis (Mutiara, 2017). Current rose menghasilkan 4 kelas kecepatan arus beserta persentase besar kecepatan arus yang ada. Current rose digunakan untuk mengetahui dominasi arah arus (Gerdha, 2016).
4.3.3.2. Analisis Pasang Surut Metode Admiralty
Metode admiralty adalah metode perhitungan pasang surut yang digunakan untuk mengetahui nilai Formzahl dan sembilan komponen pasang surut. Proses perhitungan analisa harmonik metode admiralty dilakukan pengembangan perhitungan sistem formula dengan bantuan perangkat lunak Microsoft Excel, yang akan menghasilkan harga beberapa parameter yang ditabelkan sehingga perhitungan pada metode ini akan menjadi efisien dan memiliki keakuratan yang tinggi serta fleksibel untuk waktu kapanpun. Perhitungan dengan cara admiralty
diperoleh konstanta harmonik yang akan dilanjutkan dengan analisa data dengan menggunakan bilangan Formzahl (Zainul dan Mahatmawati, 2010)
Bilangan Formzahl yakni pembagian antara amplitudo konstanta pasang surut harian utama dengan amplitudo konstanta pasang surut ganda utama. Hasil perhitungan bilangan Formzahl ini akan diketahui tipe pasang surut di suatu perairan. Perhitungan tipe pasang surut, menggunakan persamaan Formzahl sebagai berikut :
𝐹 = 𝐴(𝐾1)+𝐴(𝑂1)𝐴(𝑀2)+𝐴(𝑆2)………..(8) Dengan demikian klasifikasi pasang surut adalah :
a. Pasang surut harian ganda jika F ≤ 0,225
b. Pasang surut campuran (ganda dominan) jika 0,225 < F ≤ 1,5 c. Pasang surut campuran (tunggal dominan) jika 1,5 < F ≤ 3 d. Pasang surut harian tunggal jika F > 3
(Zainul dan Mahatmawati, 2010). 4.3.3.3. Model Numerik Flow Model
Menurut Argian et al., (2014), model numerik yang digunakan dalam simulasi model arus adalah Flow model pada software MIKE 21. Analisis data menggunakan metode numerik yang dilakukan dalam 3 tahapan model, yaitu :
1. Pre ̵ processing model, persiapan data garis pantai, dan barimetri, serta pembangunan domain daerah.
Tabel 2. Set up Pre-Processing Model
Parameter Setting
Mesh Boundary
Batas Garis Pantai 1. Pantai Kalianget : 333 2. Pantai Pulau Puteran : 75
Batimetri Min Depth : -1,80 ;
Max Depth : -27,69 Triangulate Mesh
Jumlah Elements 1959
2. Processing model, set up nilai koefisien parameter model. Tabel 3. Set up Processing Model
Parameter Setting
Waktu Simulasi Number of time step : 720 Time step interval : 3600
Star time : 01/07/2018 00:00 End time : 31/07/2018 00:00 Kondisi skenario
Boundary Condition
Permalan pasang surut MIKE 21 menggunakan Tide Prediction of Height
Outpu Set up 1. Komponen u 2. Komponen v 3. Kecepatan 4. Arah arus
3. Post ̵ processing model, hasil simulasi model dengan data hasil pengukuran lapangan disajikan dalam bentuk peta yaitu :
a. Peta Model Arus Menuju Pasang Perbani b. Peta Model Arus Menuju Surut Perbani c. Peta Model Arus Menuju Pasang Purnama d. Peta Model Arus Menuju Surut Purnama 4.3.3.4. Verifikasi Hasil Model Numerik
Pemodelan arus diolah menggunakan software MIKE 21 dengan memasukan data batimetri dan data pasang surut. Simulasi dibuat selama 30 hari untuk mendapatkan kondisi pola arus yang terjadi pada saat pasang dan saat terjadi surut. Verifikasi atau pembanding bertujuan dalam membandingkan data dari hasil model dengan data dari lapangan untuk melihat keselaran dari kedua data tersebut. Verifikasi itu sendiri menampilkan dua hasil verifikasi, yaitu verifikasi pola arus hasil model dengan pola arus hasil pengukuran lapangan pada kondisi sebelum pengembangan, dan verifikasi pasang surut dengan pasang surut model, yakni secara kualitatif dan kuantitatif. Secara kualitatif yaitu dengan memplotkan data arus hasil model dengan data arus hasil pengukuran lapangan dalam suatu grafik
kemudian membandingkan polanya, sedangkan secara kuantitatif dapat dilakukan dengan menghitung besaran kesalahan (error) yang terjadi dari setiap data dengan menggunakan uji statistik maupun perhitungan (Kristanti, 2008 dalam Atmojo, 2011).
Menurut George et al,. (2010) menyatakan verifikasi dilakukan hingga hasil simulasi model mendekati kondisi yang sebenarnya di lapangan dengan menghitung besar error menggunakan nilai CF (Cost Function). Kriteria kelayakan nilai model jika CF<1 adalah sangat baik, 1-2 adalah baik, 2-3 adalah wajar, >3 adalah buruk.
Perhitungan CF adalah sebagai berikut: CF = 𝑁1 ∑ 𝑁 𝑛 = 1 |𝐷𝑛−𝑀𝑛| 𝜎 𝐷 ………....(8) 𝜎D = √𝑁1 ∑ 𝑁 𝑛 = 1 |𝐷𝑛−𝑀𝑛| 𝜎 𝐷 ………..(9) Keterangan :
N : Jumlah Data Pengamatan n : nilai ke n, dengan n = 1,2,3… D : Nilai Pengamatan
M : Nilai Model 𝜎D : Standar Deviasi
4.4. Diagram Alir
Diagram alir dari penelitian ini ditampilkan pada Gambar 3 di bawah ini.
BAB VII JADWAL
Tabel 4. Rencana Waktu Penelitian
No Agenda Bulan 1 Bulan 2 Bulan 3 Bulan 4 Bulan 5 Bulan 6 12 3 4 12 3 4 12 3 4 12 3 4 12 3 4 12 3 4 1 Pengumpulan Data 2 Batimetri 3 Arus 4 Penyusunan a. Studi Literatur b. Studi Lapangan Data Primer Data Skunder 1. Pembelajaran kasus 2. Penentuan Tindakan 5 5 3. Analisa Sampling 4. Pemodelan arus 4. Hasil dan Pembahasan 5. Laporan 6. Selesai
Sumber: Data Diolah 2020
No Judul Artikel Jenis Journal Durasi
1 Analisa pola dan kecepatan arus berdasarkan pengaruh batimetri di perairan kalianget kabupaten sumenep sebagai prioritas pengembangan pariwisata bahari.
DAFTAR PUSTAKA
Argian, N.A., Denny N.S., dan Elis I. 2014. Kajian Pola Arus Laut Dengan Pendekatan Model Hidrodinamika Dua Dimensi Untuk Pengembangan Pelabuhan Kota Tegal. Jurnal Oseanografi. Universitas Diponegoro. 3 (4): 671-682.
Aulia, S.G., Kunarso., dan Gentur H. 2017. Pola Arus Laut Permukaan Sebelum Dan Sesudah Pembangunan Pelabuhan Tanjung Bonang Kabupaten Rembang. Jurnal Oseanografi. Universitas Diponegoro. 6 (2): 359-368. Atmojo, W. 2011. Studi Penyebaran Tersuspensi Di Muara Sungai
Porongkabupaten Pasuruan. Oseanografi Marina. 1 : 60-81.
Azhar, R.M., Andojo W., dan Nita Y. 2011. Studi Pengamatan Pantai Tipe Pemecah Gelombang Tenggelam di Pantai Tanjung Kait. Jurnal Program Magister Manajemen Sumber Daya Perairan. Institut Teknologi Bandung. 1: 1-24. BAPPEDA. 2013. Kabupaten Sumenep. Potensi dan Produk Unggulan Jawa Timur.
10 hlm.
Bursa, M. 1987. The Tidal Evolutions Of The Earth-Moon System. Bull. Astron Inst. Physics Czechosl 38 (6) : 321–324.
Denny, S., dan Agus A.D.S. 2007. Studi Pola Sirkulasi Arus Laut di Perairan Pantai Provinsi Sumatera Barat. Ilmu Kelautan. Universitas Diponegoro. 12 (2): 79-92.
DHI Software. 2007. MIKE 21 & MIKE 3 FLOW MODEL FM, Hydrodynamic Module. 14 hlm.
DHI Software. 2012. MIKE 21 & MIKE 3 FLOW MODEL FM, Hydrodynamic and Transport Module Scientific Documentation. 97 hlm.
Furqon, A. 2006. Gerak Air Dilaut. Oseana. Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Jakarta. XXXI (4): 9-21.
George, M. S., L. Bertino., Johannessen O.M., dan Samuelsen A. 2010. Validation of a hybrid coordinate ocean model for the Indian Ocean. Journal of Operational Oceanography. Mohn-Sverdrup Center for Global Ocean Studies and Operational Oceanography/ Nansen Environmental and Remote Sensing Center, Bergen, Norway. 3 (2): 25-38.
Gerdha, M.Y., Elis I., dan Heryoso S. 2016. Pola Arus Permukaan di Perairan Pulau Tidung, Kepulauan Seribu, Provinsi DKI Jakarta pada Musim Peralihan (Maret-Mei). Jurnal Oseanografi. Universitas Diponegoro. 5 (2): 227-233. Gross. M.G. 1987. Fourth Edition Oceanography A View Of The Earth. Englewood
Cliffs. New Jersey : 247-249.
Hutabarat, S dan S. M. Evans. 1986. Pengantar Oseanografi. Universitas Press. Jakarta.
Ismayanti, Q., Helmi M., dan Rochaddi B. 2013. Kajian Spasial Suhu Permukaan Laut Akibat Air Bahang PLTU Paiton Menggunakan Termal Satelit Landsat 7/ETM+ Di Pantai Bhinor Kabupaten Probolinggo Jawa Timur. Jurnal Oseanografi. Universitas Diponegoro. 2 (1): 49-56.
Ivonne, M.R., Bagus S.C.S., dan Andi E. 2018. Model Hidrodinamika Pasang Surut Di Perairan Kepulauan Bangka Belitung. Jurnal Teknik Sipil. 2 (20). 121-128.
Koko, O., Guntur A.R., Ulung J.W., dan Nia Naelul H.R. 2017. Hidrodinamika Dan Kualitas Perairan Untuk Kesesuaian Pembangunan Keramba Jaring Apung (KJA) Offshore Di Perairan Keneukai, Nangroe Aceh Darussalam. Jurnal Loka Riset Sumber Daya dan Kerentanan Pesisir. Kementrian Kelautan dan Perikanan, Padang.45-57.
Kjersti, B., dan Sverre H. 2016. Current Conditions In The Northern North Sea. Ocean Engineering. 156 (2018): 318-332
Lailatul, Q., dan Yuwono.2016. Analisa Hubungan Antara Pasang Surut Air Laut Dengan Sedimentasi Yang Terbentuk (Studi Kasus : Dermaga Pelabuhan Petikemas Surabaya). Jurnal Teknik ITS. 5 (1): 2301-9271.
Lutfi, H.M., Dody Y., dan Wa N. 2016. Analisis Kesesuaian Lahan Budidaya Kerapu Sistem Keramba Jaring Apung Dengan Aplikasi Sistem Informasi Geografis Di Perairan Teluk Ambon Dalam. Jurnal Teknologi Budidaya Laut. Balai Perikanan Budidaya Ambon. 6: 1-16.
Mehmet, O., Cihan S., dan Yalcin Y. 2017. Current Power Potential Of A Sea Strait: The Bosphorus. Renewable Energy. 30 (2017): 1-13.
Mutiara, A.N. 2017. Studi Pola Arus Laut Di Perairan Tapaktuan, Aceh Selatan. Jurnal Oseanografi. Universitas Diponegoro. 6 (1): 183-192.
Ridho, A., Hartoni, dan Heron S. 2017. Pemetaan Batimetri Menggunakan Metode Akustik Di Muara Sungai Lumpur Kabupaten Ogan Komering Ilir Provinsi Sumatera Selatan. Maspari Journal. Universitas Sriwijaya. 9 (2): 77-84. Robert, H.S. 2000. Introduction to Physical Oceanography. Texas: Texas A & M
University. 327 hlm.
Subandono, D. 2017. Membangun Poros Maritim Dunia Dalam Perspektif Tata Ruang Laut. Kementerian Kelautan dan Perikanan Direktorat Jenderal Pengelolaan Ruang Laut Direktorat Perencanaan Ruang Laut. Jakarta. 397 hlm.
Sudarto. 1993. Pembuatan Alat Pengukur Arus Secara Sederhana.. Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Jakarta. Oseana. XVIII (1): 35-44.
Thiebaut, M. dan Sentchev, A. 2017. Asymmetry Of Tidal Currents Off The W.Brittany Coast And Assessment of Tidal Energy Resource Around The Ushant Island. Renewable Energy (105) 2017 : 735-747.
Triatmodjo, B. 1999. Teknik Pantai. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. 362 hlm.
Zainul, H., dan Mahatmawati, D.A. 2010, Perbandingan Fluktuasi Muka Air laut Rerata (MLR) di Perairan Pantai Utara Jawa Timur dengan Perairan Pantai Selatan Jawa Timur. Jurnal Kelautan. Universitas Trunojoyo. 3 (2): 159-167.
LAMPIRAN
Biodata Tim Pengabdi 1. Ketua
a. Nama Lengkap : Dr.Eng. Kriyo Sambodho, ST., M.Eng. b. Jenis Kelamin : L
c. NIP : 197401271999031002
d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Asisten Ahli/Penata Muda Tk. I/ IIIb e. Jabatan Struktural : -
f. Bidang Keahlian : Teknik Pantai (Coastal Engineering) g. Departemen/Fakultas : Teknik Kelautan/Teknologi Kelautan h. Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember i. Alamat Rumah dan No. Telp. : Bogen 45-47, Surabaya, 081216109806
j. Riwayat penelitian :
No. Tahun Judul
1. 2019 Pengembangan bangunan atas KJA Sebagai Interior Hotel Lepas Pantai Penunjang Akomodasi Wisata Berbasis Kemaritiman
2. 2018 Technical Study of Coal Unloading Facilities at Jetty PLTU Pangkalan Susu Unit 3-4 of PT. Indonesia Power
k. Publikasi ilmiah :
No. Tahun Judul
1. 2019 Pengembangan bangunan atas KJA Sebagai Interior Hotel Lepas Pantai Penunjang Akomodasi Wisata Berbasis Kemaritiman
2. 2019 studi mitigasi bencana gempabumi di pesisir kota pacitan: analisis risiko bencana akibat soil liquefaction
l. Paten :-
m. Tugas Akhir :
No. Tahun Judul
1. 2018 Stability analysis and scouring effect of subsea
2. 2018 Pemetaan arus dan pasang surut laut dengan metode pemodelan hidrodinamika dan pemanfaatannya dalam analisis perubahan garis pantai
2. Anggota
a. Nama Lengkap : Prof. Ir. Widi A. Pratikto, Ph.D.
b. NIP/NIDN : 19530816 198003 1 004/ 0016085306
c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Guru Besar / IV E
d. Bidang Keahlian : Ocean Coastal Engineering and Management
e. Fakultas/Departemen : FTK/Teknik Kelautan
f. Alamat Rumah dan No. Telp : Komplek Sutorejo Indah, Jl. Sutorejo Selatan XI No. 5 Surabaya/081318777111
g. Riwayat penelitian :
No. Tahun Judul
1. 2005
Decentralized Coastal Management in Indonesia, paper presented
on The Coastal Zone 2005 Conference: Balancing on the Edge, NOAA, New Orleans-USA.
2. 2005 Partnership in Building Community Resilience on Disaster in theRegion of Coral Triangle, Indonesian Case, Science Direct, Procedia Earth and Planetary Science, Elsevier 2015.
h. Publikasi ilmiah : No. Tahun Judul
1.
2002 Kebijakan dan program pembangunan pesisir dan pulau-pulau kecil. Sosialisasi modul pengelolaan pulau-pulau kecil. Direktorat Jenderal Pesisir dan Pulau-Pulau Kecil, Departemen Kelautan dan Perikanan. Jakarta
2. 2011 Coastal Studies for Implementation of Law 27/2007 in Sidoarjo, East Java Indonesia. Journal of Coastal Development, Vol 15 October 2011.
i. Tugas Akhir/Tesis/Disertasi : No. Tahun Judul
1. 2015 Identifikasi Potensi Kawasan Sumberdaya Pulau Kangean Kabupaten Sumenep Madura Sebagai Kawasan Wisata Bahari
2. 2016 Tesis :
Perencanaan Marina Untuk Pengembangan Pariwisata Berbasis Ekonomi Konservasi Di Pantai Boom, Kabupaten Banyuwangi
3. 2020 Tugas Akhir :
Studi Laju Sedimentasi PLTU Pulang Pisau Akibat Modifikasi Jetty Dalam Upaya Peningkatan Kapasitas Produksi
4. 2020 Tugas Akhir :
Analisa Laju Sedimentasi dan Pola Arus di Dermaga C PT Petrokimia
j. Paten : -
