1
ANALISIS STATISTIK GELOMBANG YANG DIBANGKITKAN OLEH ANGIN UNTUKPELABUHAN BELAWAN
Dio Mega Putri1, A. Perwira Mulia Tarigan2
1Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email: diomegap@yahoo.co.id
2Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan
Email: a.perwira.mulia@gmail.com
ABSTRAK
Pelabuhan Belawan merupakan pelabuhan terbesar ketiga di Indonesia dan menjadi salah satu pintu masuk bagi kota Medan khususnya dan Sumatera Utara umumnya melalui jalur laut. Seiring dengan perkembangan waktudiketahui bahwa pada bulan-bulan tertentu terjadi gelombang tinggi yang sangat mempengaruhi beragam kegiatan di laut. Analisis statistik gelombang diperlukan untuk mendapatkan beberapa karakteristik gelombang. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode kuantitatif dan data yang digunakan adalah data sekunder (data angin) kemudian dianalisis dengan menggunakan Metode Jonswap Parameters, Finith Water Depth dan Sverdrup, Munk, and Berstchneider. Dari hasil perhitungan untuk data angin rata-rata diperoleh angin dominan dari arah Timur Laut sebesar 49,17% dan untuk data angin maksimum diperoleh angin dominan dari arah Utara sebesar 32,5%. Fetch efektif terpanjang yaitu dari arah Utara sejauh 608,87 km.Untuk Metode Jonswap Parameters Cara Pertama diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,75 m, sedangkan pada Metode Jonswap Parameters Cara Kedua diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,87 m dan Metode Finite Water Depth diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,62 m. Berdasarkan Metode Sverdrup, Munk, and Berstchneider untuk data angin maksimum, gelombang tertinggi yaitu 3,85 m terjadi pada bulan Juni 2008. Dari hasil perhitungan gelombang dengan periode ulang tertentu diperoleh tinggi gelombang terbesar terjadi pada Metode Weibull dengan ketinggian 4,79 m pada periode ulang 100 tahun. Dari hasil perhitungan periode ulang berdasarkan Thresold Wave Heights diperoleh tinggi gelombang terbesar terjadi pada Metode Gumbel dengan ketinggian 5,04 m pada periode ulang 200 tahun.
Kata Kunci : Pelabuhan Belawan, gelombang, Jonswap Parameters, Sverdrup, Munk and Berstchneider
ABSTRACT
Belawan port is the third largest port in Indonesia and became one of the entrances to the city of Medan in particular and North Sumatra generally by sea. Along with the time it is known that in certain months occur high waves that affect a variety of activities at sea. Statistical analysis of the wave takes to get some wave characteristics.The research method used is quantitative methods and data used are secondary data (wind data) is then analyzed using byJonswap Parameters Method, Finith Water Depth and Sverdrup, Munk, and Berstchneider.From the results of calculations for the average wind data obtained by the dominant winds from the Northeast at 49.17% and for maximum wind data obtained by the dominant winds from the North at 32.5%. The longest effective fetch is from the north along 608.87 km. The first way of Jonswap Parameters Method obtained the maximum wave height is 0.75 m, whereas in the second way of Jonswap Parameters Method obtained the maximum wave height is 0.87 m and in Finite Water Depth Method obtained the maximum wave height is 0.62 m. Based Sverdrup, Munk, and Berstchneider Method for maximum wind data, the highest wave of 3.85 m occurred in June, 2008. From the calculation of the wave with a certain return period wave height obtained was greatest on Weibull method with a height of 4.79 m in the period 100-year period. From the results of the calculation period based on Thresold Wave Heights obtained the largest wave height occurred on Gumbel method with a height of 5,04 m at the 200-year period.
2
1. PENDAHULUANLatarBelakang
Pelabuhan Belawan (Pelabuhan terbesar ketiga di Indonesia setelah Tanjung Priok dan Tanjung Perak) terletak di Pantai Timur Sumatera dan terletak pada estuari yang dibatasi oleh sungai Belawan di bagian Utara dan Sungai Deli di bagian Selatan.Pelabuhan Belawan merupakan salah satu pintu masuk bagi kota Medan khususnya dan Sumatera Utara umumnya melalui jalur laut.
Informasi angin maupun informasi gelombang tinggi merupakan bagian terpenting untuk informasi cuaca kelautan. Informasi dari berbagai media diketahui bahwa pada bulan bulan tertentu terjadi gelombang tinggi yang sangat mempengaruhi beragam kegiatan di laut, seperti terjadinya kecelakaan atau tenggelamnya kapal sehingga menelan korban jiwa maupun kehilangan harta benda yang di akibatkan oleh ketinggian gelombang yang mencapai 3 m atau lebih. Sering terjadinya gelombang tinggi di beberapa wilayah penelitian dapat mengganggu kelancaran transportasi laut antar pulau maupun antar Negara yang berdampak pada kehidupan didarat, seperti kelangkaan bahan pangan di beberapa pulau kecil dan terganggunya berbagai aktivitas pembangunan karena terlambatnya suplai bahan konstruksi.
Dampak adanya gelombang tinggi seperti yang telah diuraikan dapat dicegah atau dikurangi jika variabilitas dan karakteristik gelombang di setiap wilayah penelitian dipahami dengan baik, sehingga kegiatan-kegiatan kelautan dapat direncanakan sesuai dengan karakter gelombang di wilayah operasinya masing-masing.Perilaku gelombang tinggi dan tingkat kerawanan di wilayah Indonesia umumnya dan wilayah penelitian khususnya hingga saat ini belum dipahami dengan baik, oleh karena itu perlu dilakukan kajian.
2.TINJAUAN PUSTAKA Angin
Angin yang berhembus di atas permukaan air laut akan memindahkan energinya ke air (Arnott 2010). Kecepatan angin menimbulkan tegangan pada permukaan air laut, sehingga permukaan air yang awalnya 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 tebentuk gelombang.Data angin yang digunakan untuk peramalan gelombang adalah data di permukaan laut pada lokasi pembangkitan. Data tersebut dapat diperoleh dari pengukuran langsung di atas permukaan laut atau pengukuran di darat di dekat lokasi peramalan yang kemudian dikonversi menjadi data angin laut.Hubungan antara kecepatan angin di laut dan di darat yang dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Hubungan Antara Kecepatan Angin di Laut dan Darat(Triatmodjo, 1999) dengan:
U
L = kecepatan angin yang diukur di darat (m/dt) U
w = kecepatan angin di laut (m/dt) R
L = nilai yang diperoleh dari hubungan kecepatan angin di laut dan di darat
Data yang diperoleh tersebut selanjutnya dilakukan pengelompokan berdasarkan arah dan kecepatan. Hasil pengelompokan (pengolahan) dibuat dalam bentuk tabel atau diagram yang disebut dengan mawar angin/wind roseyang dapat dilihat dalam Tabel 1 dan Gambar 2.
3
Kecepatan (knot) Arah Angin U TL T Tg S BD B BL 0 - 10 88,30% 13 - 10 1,23 0,27 0,32 0,06 0,08 0,6 0,56 1,35 13 - 16 1,84 0,40 0,48 0,13 0,13 0,70 0,70 2,03 16 - 21 0,17 0,07 0,08 0,01 0,01 0,12 0,12 0,2 21 - 27 0,01 - - - - 0,03 0,03 -Tabel 1.Data Persentase Kejadian Angin
Gambar 2. Mawar Angin
Rumus-rumus dan grafik-grafik pembangkitan gelombang mengandung variable U
A, yaitu faktor tegangan angin (wind-stress factor) yang dapat dihitung dari kecepatan angin. Setelah dilakukan berbagai konversi kecepatan angin, kecepatan angin dikonversikan pada faktor tegangan angin dengan menggunakan Persamaan 1.
U A = 0,71 UW 1,23 (1) dengan: U
W =kecepatan angin dalam m/dt. U
A = faktor tegangan angin.
Fetch
Fetchadalah panjang keseluruhan suatu daerah pembangkitan gelombang dimana angin berhembus dengan arah dan kecepatan yang konstan. Arah angin angin masih dianggap konstan apabila perubahannya tidak sampai 150sedangkan kecepatan angin masih dianggap konstan apabila perubahannya tidak lebih dari 5 knot (2,5 m/dt) ).
Untuk memperoleh hasil dari fetch rerata efektif digunakan Persamaan 2 (Triatmodjo, 1999) .
𝐹
𝑒𝑓𝑓=
∑𝑋𝑖𝑐𝑜𝑠𝛼 ∑𝑐𝑜𝑠𝛼 (2) dengan: Feff = fetch rerata efektif
X = panjang segmen fetch yang di ukur dari titik observasi gelombang keujungakhirfetch
α = deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakanpertambahan60sampai sudut
sebesar 420 pada kedua sisi dari arahangin
Gelombang
Gelombang di laut dapat dibedakan menjadi beberapa macam yang tergantung pada gaya pembangkitnya. Gelombang tersebut adalah gelombang angin yang dibangkitkan oleh tiupan angin di permukaan laut, gelombang pasang surut dibangkitkan oleh gaya tarik benda-benda langit terutama matahari dan bulan terhadap bumi, gelombang tsunami terjadi karena letusan gunung berapi atau gempa di laut, gelombang yang dibangkitkan oleh kapal yang bergerak, dan sebagainya(Triatmodjo, 1999).
4
Menentukan Tinggi Gelombang Berdasarkan PeramalanGelombang di Laut Dalam• Jonswap Parameters Cara Pertama (Kamphuis, 2000)
H
mo=
U2× 0,0016 ( gF U2 ) 1 2 ⁄ g (3)• Jonswap Parameters Cara Kedua (Kamphuis, 2000)
H
mo=
0,243 xU2
g (4)
• Finith Water Depth Cara Ketiga (Kamphuis 2000)
H =
U2× 0,24{tanh[0,49(d∗)0,75]tanh[ 0,0031(F∗)0,57
tanh [0,49(d∗)0,75]]} 0,87
g (5)
• Sverdrup, Munk and Berstcheineder H = 1,6 x 10-3(gF U2A) 1 2U 2A g (6)
Periode Ulang Gelombang
• Metode Gumbel
Dalam Metode Gumbel, data probabilitas ditetapkan untuk setiap tinggi gelombang sebagai berikut: P(Hs ≤ Hsm) = 1 –
𝑚−0,44
𝑁𝑇−0,12 (7)
dengan:
P(Hs ≤ Hsm) : probabilitas dari tinggi gelombang representatif ke-m
Hsm : tinggi gelombang urutan ke-m.
M : nomor urut tinggi gelombang signifikan.
: 1,2,3,….N
NT : jumlah kejadian gelombang selama pencatatan.
Tinggi gelombang signifikan untuk berbagai periode ulang dihitung dari fungsi distribusi probabilitas dengan rumus sebagai berikut dengan  dan 𝐵̂adalah perkiraan dari parameter skala dan lokal yang diperoleh dari analisis regresi linear:
Hsr= Â yr+B̂ (8) → yr = -ln{- ln(1 1 LTR )} (9) → ym= -ln{- ln P(Hs ≤ Hsm)} (10) dengan:
Hsr : tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang Tr
Tr : periode ulang (tahun)
K : panjang data (tahun)
L : rerata jumlah kejadian pertahun =NT/ K
• Metode Weibull
Rumus probabilitas yang digunakan untuk Metode Weibull adalah sebagai berikut: P(Hs ≤ Hsm) = 1 – 𝑚−0,22−0,27 √𝑘 𝑁 𝑇−0,2+0,23 √𝑘 (11) dengan:
P(Hs ≤ Hsm) : probabilitas dari tinggi gelombang representatif ke-myangtidak dilampaui.
5
m : momor urut tinggi gelombang signifikan.
: 1,2,3,….N
NT : jumlah kejadian gelombang selama pencatatan
k
:
parameter bentuk dalam laporan ini dipakai k=0,75Tinggi gelombang signifikan untuk berbagai periode ulang dihitung dari fungsi distribusi probabilitas dengan rumus sebagai berikut dengan Aˆdan Bˆ adalah perkiraan dari parameter skala dan lokal yang diperoleh dari analisis regresi linier:
Hsm = Â ym + B̂ (12)
Dimana 𝑦𝑚diberikan oleh bentuk berikut :
ym= -ln{1- P(Hs ≤ Hsm)}1/k (13)
Sedangkan yrdiberikan oleh bentuk berikut:
yr= { ln(LTr )}1/k (14)
dengan:
Hsr : tinggi gelombang signifikan dengan periode ulangTr
Tr : periode ulang (tahun)
K : panjang data (tahun)
L : rata - rata jumlah kejadian per tahun = NT/K
• Analisis Periode Ulang dengan Metode Thresold Wave Heights(Kamphuis, 2000) Persamaan Distribusi Normal:
HTR =H̅ + SH(1 − 1
λTR) (15)
Persamaan Distribusi Log Normal : HTR =e
(InH̅̅̅̅̅+SlnH{1−λTR1 })
(16) Persamaan Distribusi Gumbel:
HTR = γ – β In ( In
1
P ) = γ – β ln (ln { λTR
λTR−1}) (17)
Persamaan Distribusi Weibull : HTR = γ + β ( In 1 Q ) 1/α = γ + β (ln{λT R}) 1 α ⁄ (18)
6
3. METODOLOGI PENELITIANTahapan metodologi dalam penelitian ini digambarkan pada bagan alir berikut :
Gambar2.Diagram Lengkap Metodologi Penelitian Mulai Studi Literatur - Pengumpulan Data Pengolahan Data Perhitungan Fetch -
Analisis Data Angin - Windrose
Perhitungan Wind Stress Factor
Analisis Hindcasting
Kesimpulan dan Saran
Selesai
AnalisisFrekuensi Periode Gelombang Metode Distribusi
Normal, Log Normal, Gumbel dan Weibull
7
4.ANALISIS DATA DAN PEMBAHASANAnalisis Data Angin
Data angin yang digunakan adalah data angin rata-rata dan data angin maksimum selama tahun 2006 hingga tahun 2015 dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3. Dari data angin tersebut kita dapat membuat wind rose untuk mencari arah angin dominan dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4. Pengolahan data angin sama seperti yang dilakukan oleh Rizki (2014) dan Purba (2015).
Tabel 2. Kecepatan dan Arah Angin Rata – rata Bulanan Tahun 2006-2015
Bulan Tahun 2006 Tahun 2007 Tahun 2008 Tahun 2009 Tahun 2010 Kec Arah Kec Arah Kec Arah Kec Arah Kec Arah
Januari 2,9 NE 3,8 W 5,8 W 3,4 N 3,8 NE Februari 3,0 N 3,4 NE 5,9 NE 3,1 N 4,1 N Maret 3,5 NE 4,9 N 5,4 NE 3,6 N 4,3 N April 3,4 NE 4,0 NE 5,1 NE 4,0 NE 3,6 N Mei 3,3 NE 4,3 NE 5,6 NE 4,0 NE 3,2 NE Juni 4,2 NE 3,7 NE 4,9 NE 3,7 NE 3,2 NE Juli 4,3 NE 4,2 NE 5,1 E 4,1 NE 3,3 NE Agustus 4,3 E 5,6 E 3,7 E 3,3 NE 3,2 NE September 4,6 NE 6,1 E 4,2 NE 3,0 NE 2,7 NE Oktober 5,6 SW 4,8 NE 4,0 NE 3,3 NE 2,9 N Nopember 4,4 N 5,2 NE 3,4 W 3,2 NE 2,6 N Desember 3,5 NW 5,4 W 3,7 W 3,2 NE 2,4 N
Sumber : BMKG Stasiun Maritim Belawan
Gambar 3. Wind Rose Angin Rata-rata di Pelabuhan Belawan Tahun 2006-2015
Bulan Tahun 2011 Tahun 2012 Tahun 2013 Tahun 2014 Tahun 2015 Kec Arah Kec Arah Kec Arah Kec Arah Kec Arah
Januari 2,2 N 2,6 NE 3,5 NE 3,5 W 5,2 N Februari 2,7 N 2,7 NE 4,2 W 4,7 N 6,4 N Maret 2,6 N 2,7 NE 3,3 N 4,6 N 5,3 N April 2,8 NE 2,6 NE 4,7 N 5,1 NE 4,1 N Mei 3,0 N 2,5 NE 6,4 N 5,0 N 5,8 NE Juni 2,8 NE 2,4 NE 5,4 N 5,0 N 4,8 N Juli 2,9 NE 2,3 NE 4,3 N 5,0 N 5,3 E Agustus 2,9 N 2,2 NE 7,3 E 5,1 E 4,2 NE September 2,9 NE 2,0 NE 5,1 NE 6,3 S 5,5 NE Oktober 2,3 NE 2,0 NE 4,6 N 6,0 N 5,0 N Nopember 1,7 N 2,1 NE 5,1 N 5,7 N 3,9 N Desember 1,5 N 2,0 NE 6,4 NW 6,9 NW 3,4 W
8
Tabel 3. Kecepatan dan Arah Angin Maksimum Tahun 2006-2015
Sumber : BMKG Stasiun Maritim Belawan
Bulan Tahun 2006 Tahun 2007 Tahun 2008 Tahun 2009 Tahun 2010 Kec Arah Kec Arah Kec Arah Kec Arah Kec Arah
Januari 20 N 15 W 23 W 20 W 18 NE Februari 17 NE 18 NE 23 NE 25 N 21 N Maret 18 NE 24 SW 24 NE 28 W 25 N April 18 NE 23 SW 26 NE 23 W 16 N Mei 22 NE 24 W 40 W 30 N 17 W Juni 32 SW 18 SW 46 NE 18 W 19 W Juli 26 W 20 N 30 SW 38 SW 19 E Agustus 20 NE 32 SW 26 SW 40 NE 22 SW September 24 E 30 W 25 N 20 SW 21 NE Oktober 30 SW 24 W 30 E 25 W 20 N Nopember 14 N 24 W 18 N 28 N 16 S Desember 18 N 24 W 18 N 24 E 21 NE Bulan Tahun 2011 Tahun 2012 Tahun 2013 Tahun 2014 Tahun 2015 Kec Arah Kec Arah Kec Arah Kec Arah Kec Arah
Januari 15 W 14 N 12 NE 12 N 16 N Februari 15 E 14 NE 12 E 14 W 17 N Maret 16 E 20 N 12 N 15 N 14 N April 18 N 25 W 25 E 15 NE 30 N Mei 16 N 25 W 18 NW 16 E 20 SW Juni 15 NE 12 W 18 N 13 NW 15 NE Juli 14 N 15 W 20 N 15 W 15 E Agustus 18 N 15 W 24 N 28 N 15 N September 18 NE 12 W 15 E 24 N 15 NE Oktober 28 SW 12 N 16 N 15 SE 30 N Nopember 18 NE 15 N 12 NW 12 S 12 NW Desember 15 SW 12 W 15 E 15 N 10 N
9
Gambar 4. Wind Rose Angin Maksimum di Pelabuhan Belawan Tahun 2006-2015
AnalisisPanjang Fetch Efektif
Panjang Fetch dihitung berdasarkan arah angin yang berpengaruh pada lokasi Pelabuhan. Pelabuhan Belawan ini berada di Pantai yang menghadap ke timur laut, sehingga arah angin yang berpengaruh adalah arah Utara, Timur Laut, dan Timur. Perhitungan fetch efektif dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Perhitungan Panjang Fetch Efektif di Pelabuhan Belawan
x (km) x.cos 𝛂
𝛂 Cos 𝛂 utara timur
laut timur utara
timur laut timur 42 0,7431 78,23 440,18 250,46 58,13 327,09 186,11 36 0,8090 1047,76 298,87 229,05 847,63 241,78 185,30 30 0,8660 1164,83 347,76 232,21 1008,74 301,16 201,09 24 0,9135 1146,77 291,51 225,45 1047,57 266,29 205,95 18 0,9511 1346,25 322,91 218,95 1280,42 307,12 208,24 12 0,9781 1358,52 306,46 213,27 1328,76 299,75 208,60 6 0,9945 416,63 282,59 225,15 414,34 281,03 223,91 0 1,000 436,7 230,96 232,29 436,7 230,96 232,29 -6 0,9945 380,43 229,41 262,97 378,33 228,15 261,52 -12 0,9781 289,04 226,67 292,61 282,71 221,70 286,20 -18 0,9511 280,89 230 292,52 267,15 218,75 278,21 -24 0,9135 264,8 222,21 411,65 241,89 202,99 376,04 -30 0,8660 290,42 207,17 25,34 251,50 179,41 21,94 -36 0,8090 271,65 222,13 0 219,76 179,70 0 -42 0,7431 218,77 219,43 0 162,57 163,06 0 Total 13,5106 8226,2 3648,94 2875,4 Fefektif utara = 8226,2 13,5106= 608,87 km
Fefektif timur laut =
3648,94
13,5106 = 270,08 km
Fefektif timur =
2875,4
13,5106= 212,82 km
Dari hasil analisis fetch diatas didapat fetch efektif terpanjang dari arah Utara yaitu sebesar 608,87 km Data fetch ini akan digunakan dalam menghitung tinggi gelombang di laut dalam. Untuk Metode Jonswap Parameters dan Finith Water Depth data angin yang digunakan adalah data angin rata-rata sedangkan untuk Metode
Sverdrup, Munk, and Berstchneider data angin yang digunakan yaitu data angin
maksimum.Perhitunganuntuk metode – metode ini dapat dilihat pada Tabel 5, Tabel 6, Tabel 7 dan Tabel 8dan diagram waverose dapat dilihat pada Gambar 5, Gambar 6 dan Gambar 7.
NORTH SOUTH WEST EAST 6,6% 13,2% 19,8% 26,4% 33% WIND SPEED (Knots) >= 22 17 - 21 11 - 17 7 - 11 4 - 7 0 - 4 Calm s : 0,00%
10
Tabel 5. Hasil Perhitungan Tinggi Gelombang (Jonswap Parameters Cara Pertama)
Gambar 5. Wave Rose Tahun 2006 –2015 (Jonswap Parameters Cara Pertama)
Tabel 6. Hasil Perhitungan Tinggi Gelombang (Jonswap Parameters Cara Kedua)
No Bulan Arah Angin Kec. Angin (Knot) Kec. (UL) (m/dt) RL UW (m/dt) UA (m/dt) Fetch Eff (km) F* (km) Tinggi Gel. (m) 1 Januari NE 3,5 1,7990 1,824 3,2814 3,0620 608,87 637,058 0,38597 2 Februari W 4,2 2,1588 1,770 3,8211 3,6927 608,87 438,026 0,46547 3 Maret N 3,3 1,6919 1,838 3,1097 2,8662 608,87 727,067 0,36129 4 April N 4,7 2,4201 1,740 4,2109 4,1615 608,87 344,908 0,52456 5 Mei N 6,4 3,2768 1,638 5,3673 5,6087 608,87 189,878 0,70698 6 Juni N 5,4 2,7628 1,700 4,6967 4,7595 608,87 263,677 0,59994 7 Juli N 4,3 2,1845 1,764 3,8535 3,7313 608,87 429,027 0,47033 8 Agustus E 7,3 3,7693 1,491 5,6201 5,9353 608,87 169,555 0,74815 9 September NE 5,1 2,6343 1,717 4,5230 4,5440 608,87 289,285 0,57277 10 Oktober N 4,6 2,3558 1,746 4,1133 4,0431 608,87 365,403 0,50963 11 November N 5,1 2,6343 1,717 4,5230 4,5440 608,87 289,285 0,57277 12 Desember NW 6,4 3,2982 1,638 5,4024 5,6538 608,87 186,859 0,71267 No Bulan Arah Angin Kec. Angin (knot) Kec. (UL) (m/dt) RL UW (m/dt) UA (m/dt) Tinggi Gel (m) 1 Januari NE 3,5 1,7990 1,824 3,2814 3,0620 0,2322 2 Februari W 4,2 2,1588 1,770 3,8211 3,6927 0,3378 3 Maret N 3,3 1,6919 1,838 3,1097 2,8662 0,2035 4 April N 4,7 2,4201 1,740 4,2109 4,1615 0,4290 5 Mei N 6,4 3,2768 1,638 5,3673 5,6087 0,7792 6 Juni N 5,4 2,7628 1,700 4,6967 4,7595 0,5611 7 Juli N 4,3 2,1845 1,764 3,8535 3,7313 0,3449 8 Agustus E 7,3 3,7693 1,491 5,6201 5,9353 0,8726 9 September NE 5,1 2,6343 1,717 4,5230 4,5440 0,5115 10 Oktober N 4,6 2,3558 1,746 4,1133 4,0431 0,4049 11 November N 5,1 2,6343 1,717 4,5230 4,5440 0,5115 12 Desember NW 6,4 3,2982 1,638 5,4024 5,6538 0,7918 NORTH EAST SOUTH WEST 10% 20% 30% 40% 50% WAVE HEIGHT (m) 0.00-0.20 0.20-0.40 0.40-0.60 0.60-0.80 0.80-1.00
11
Gambar 6.Wave Rose Tahun 2006 –2015(Jonswap Parameters Cara Kedua)
Tabel 7. Hasil Perhitungan Tinggi Gelombang (Finith Water Depth)
Gambar 7. Wave Rose Tahun 2006 – 2015 (Finite Water Depth Cara Ketiga)
No Bulan Arah Angin Kec. Angin (knot) Kec. (UL) (m/dt) RL UW (m/dt) UA (m/dt) Fetch Eff (km) F* (km) Tinggi Gel. H (m) 1 Januari NE 3,5 1,799 1,824 3,281 3,0620 608,87 637,058 0,317 2 Februari W 4,2 2,158 1,770 3,821 3,6927 608,87 438,026 0,383 3 Maret N 3,3 1,691 1,838 3,109 2,8662 608,87 727,067 0,297 4 April N 4,7 2,420 1,740 4,210 4,1615 608,87 344,908 0,432 5 Mei N 6,4 3,276 1,638 5,367 5,6087 608,87 189,878 0,584 6 Juni N 5,4 2,762 1,700 4,696 4,7595 608,87 263,677 0,495 7 Juli N 4,3 2,184 1,764 3,853 3,7313 608,87 429,027 0,387 8 Agustus E 7,3 3,769 1,491 5,620 5,935 608,87 169,555 0,618 9 September NE 5,1 2,634 1,717 4,523 4,544 608,87 289,285 0,472 10 Oktober N 4,6 2,355 1,746 4,113 4,043 608,87 365,403 0,420 11 November N 5,1 2,634 1,717 4,523 4,544 608,87 289,285 0,472 12 Desember NW 6,4 3,298 1,638 5,402 5,653 608,87 186,859 0,589 NORTH SOUTH WEST 10% 20% 30% 40% 50% EAST WAVE HEIGHT (m) 0.00-0.20 0.20-0.40 0.40-0.60 0.60-0.80 0.80-1.00 NORTH SOUTH WEST 10% 20% 30% 40% 50% EAST WAVE HEIGHT (m) 0.00-0.20 0.20-0.40 0.40-0.60 0.60-0.80 0.80-1.00
12
Tabel 8. Hasil Perhitungan Tinggi Gelombang (Sverdrup, Munk,and Berstchneider)
Analisis Perhitungan Periode Ulang Gelombang (Triatmodjo 1999)
Hasil perhitungan periode ulang gelombang dengan menggunakan Metode Gumbel dapat dilihat pada Tabel 9. Tabel 9.Perhitungan Gelombang Dengan Periode Ulang (Metode Gumbel)
Bulan Tahun 2006 Tahun 2007 Tahun 2008 Tahun 2009 Tahun 2010
H (m) Arah H (m) Arah H (m) Arah H (m) Arah H (m) Arah Januari 1,77 N 1,38 W 2,01 W 1,77 W 1,61 NE Februari 1,55 NE 1,61 NE 2,01 NE 2,12 N 1,75 N Maret 1,61 NE 2,06 SW 2,06 NE 2,32 W 2,12 N April 1,61 NE 2,01 SW 2,17 NE 2,01 W 1,46 N Mei 1,94 NE 2,06 W 3,24 W 2.46 N 1,55 W Juni 2,60 SW 1,61 SW 3,85 NE 1,61 W 1,68 W Juli 2,17 W 1,77 N 2,46 SW 3,04 SW 1,68 E Agustus 1,77 NE 2,60 SW 2,17 SW 3,24 NE 1,94 SW September 2,06 E 2,46 W 2,12 N 1,77 SW 1,75 NE Oktober 2,46 SW 2,06 W 2,46 E 2,12 W 1,77 N November 1,33 N 2,06 W 1,61 N 2,32 N 1,46 S Desember 1,61 N 2,06 W 1,61 N 2,06 E 1,75 NE Bulan
Tahun 2011 Tahun 2012 Tahun 2013 Tahun 2014 Tahun 2015
H (m) Arah H (m) Arah H (m) Arah H (m) Arah H (m) Arah Januari 1,38 W 1,33 N 1,19 NE 1,19 N 1,46 N Februari 1,38 E 1,33 NE 1,19 E 1,33 W 1,55 N Maret 1,46 E 1,77 N 1,19 N 1,38 N 1,33 N April 1,61 N 2,12 W 2,12 E 1,38 NE 2,46 N Mei 1,46 N 2,12 W 1,61 NW 1,46 E 1,77 SW Juni 1,38 NE 1,19 W 1,61 N 1,28 NW 1,38 NE Juli 1,33 N 1,38 W 1,77 N 1,38 W 1,38 E Agustus 1,61 N 1,38 W 2,06 N 2,32 N 1,38 N September 1,61 NE 1,19 W 1,38 E 2,06 N 1,38 NE Oktober 2,32 SW 1,19 N 1,46 N 1,38 SE 2,46 N November 1,61 NE 1,38 N 1,19 NW 1,19 S 1,19 NW Desember 1,38 SW 1,19 W 1,38 E 1,38 N 1,01 N No. Urut 𝐻𝑠𝑚 P 𝑌𝑚 𝐻𝑠𝑚𝑌𝑚 𝑌𝑚 2 (𝐻 𝑠𝑚− 𝐻̅𝑠𝑚)2 1 3,00 0,9433 2,840 8,5271 8,0656 0,0018 2 2,77 0,8421 1,761 4,8692 3,1011 0,0312 3 2,32 0,7409 1,204 2,7963 1,4496 0,0073 4 2,30 0,6397 0,806 1,8498 0,6496 0,0008 5 2,06 0,5385 0,478 0,9847 0,2285 0,0102 6 1,90 0,4372 0,189 0,3582 0,0357 0,0268 7 1,89 0,3360 -0,087 -0,1644 0,0076 0,0065 8 1,85 0,2348 -0,370 -0,6836 0,1369 0,0006 9 1,81 0,1336 -0,699 -1,2617 0,4886 0,0021 10 1,79 0,0324 -1,232 -2,2022 1,5178 0,0421 Total 21,67 4,8785 4,89 15,0733 15,6811 0,1295
13
Hasil perhitungan tinggi gelombang signifikan dengan beberapa periode ulang tertentu dapat dilihat pada Tabel 10. Tabel 10. Gelombang Dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Gumbel)
Hasil perhitungan periode ulang gelombang dengan menggunakan Metode Weibull dapat dilihat pada Tabel 11. Tabel 11.Perhitungan Gelombang Dengan Periode Ulang (Metode Weibull)
Hasil perhitungan tinggi gelombang signifikan dengan beberapa periode ulang tertentu dapat dilihat pada Tabel 12. Tabel 12.Gelombang Dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Weibull)
Analisis Perhitungan Periode Ulang Gelombang Berdasarkan Thresold Wave Heights (Kamphuis, 2000)
Hasil perhitungan periode ulang gelombang dengan menggunakan Metode Distribusi Normal, Distribusi Log Normal, Metode Gumbel dan Metode Weibull dapat dilihat pada Tabel 13, Tabel 14, Tabel 15 dan Tabel 16.
Periode Ulang (Tahun) 𝑌𝑟 𝐻𝑠𝑟 (m) 𝜎𝑛𝑟 𝜎𝑟 𝐻𝑠𝑟− 1,28𝜎𝑟 𝐻𝑠𝑟+ 1,28𝜎𝑟 10 2,2504 2,76 0,7803 0,09 2,64 2,88 25 3,1985 3,08 1,0621 0,13 2,91 3,24 50 3,9019 3,31 1,2766 0,15 3,12 3,51 100 4,6001 3,55 1,4921 0,18 3,32 3,78 No. Urut 𝐻𝑠𝑚 P 𝑌𝑚 𝐻𝑠𝑚𝑌𝑚 𝑌𝑚 2 (𝐻 𝑠𝑚− 𝐻̅𝑠𝑚)2 1 3,00 0,9488 4,273 12,8297 18,2585 0,0230 2 2,77 0,8439 2,283 6,3125 5,2121 0,0501 3 2,32 0,7390 1,482 3,4419 2,1963 0,0008 4 2,30 0,6341 1,007 2,3111 1,0140 0,0216 5 2,06 0,5293 0,686 1,4132 0,4706 0,0001 6 1,90 0,4244 0,453 0,8584 0,2052 0,0068 7 1,89 0,3195 0,280 0,5292 0,0784 0,0012 8 1,85 0,2146 0,150 0,2779 0,0226 0,0014 9 1,81 0,1097 0,057 0,1029 0,0032 0,0026 10 1,79 0,0048 0,008 0,0143 0,0001 0,0028 Total 21,67 4,76807 10,679 28,0911 27,4611 0,1102 Periode Ulang (Tahun) 𝑌𝑟 𝐻𝑠𝑟 (m) 𝜎𝑛𝑟 𝜎𝑟 𝐻𝑠𝑟− 1,28𝜎𝑟 𝐻𝑠𝑟+ 1,28𝜎𝑟 10 3,0406 2,77 1,6737 0,19 2,54 3,01 25 4,7527 3,30 2,5883 0,29 2,93 3,67 50 6,1641 3,74 3,3468 0,37 3,26 4,21 100 7,6617 4,20 4,1533 0,46 3,61 4,79
14
Tabel 13. Gelombang dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Distribusi Normal)
Tabel 14. Gelombang dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Log Normal)
Tabel 15. Gelombang dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Gumbel) Periode Ulang (Tahun)
𝐻𝑡 λ β ϒ 20 50 100 200
1,5 7,5 0,41 1,71 3,76 4,14 4,42 4,71
2 4,1 0,49 1,74 3,90 4,35 4,69 5,03
2,5 0,6 0,47 2,79 3,94 4,38 4,71 5,04
Tabel 16. Gelombang dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Weibull) Periode Ulang (Tahun)
𝐻𝑡 λ α β ϒ 20 50 100 200
1,5 7,5 1,30 0,30 1,70 2,74 2,88 2,98 3,09
2 4,1 1,00 0,34 1,87 3,37 3,68 3,91 4,15
2,5 0,6 1,10 0,48 2,60 3,70 4,06 4,33 4,59
5. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
1. Dari hasil perhitungan untuk data angin rata-rata diperoleh angin dominan dari arah Timur Laut sebesar 49,17% dan untuk data angin maksimum diperoleh angin dominan dari arah Utara sebesar 32,5%. Panjang fetch efektif terpanjang yaitu dari arah Utara sejauh 608,87 km.
2. Untuk Metode Jonswap Parameters Cara Pertama diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,75 m, sedangkan pada Metode Jonswap Parameters Cara Kedua diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,87 m dan Metode Finite Water Depth diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,62 m. Berdasarkan Metode Sverdrup, Munk, and Berstchneider untuk data angin maksimum, gelombang tertinggi yaitu 3,85 m terjadi pada bulan Juni 2008.
3. Dari hasil perhitungan gelombang dengan periode ulang tertentu diperoleh tinggi gelombang terbesar terjadi pada Metode Weibull dengan ketinggian 4,79 m pada periode ulang 100 tahun. Dari hasil perhitungan periode ulang berdasarkan Thresold Wave Heights diperoleh tinggi gelombang terbesar terjadi pada Metode Gumbel dengan ketinggian 5,04 m pada periode ulang 200 tahun.
Saran
1.Untuk mendapatkan hasil analisis yang lebih baik diperlukan suatu studi yang lebih lanjut terhadap gelombang yang didukung oleh data lapangan yang lebih lengkap dan dalam jangka waktu yang cukup lama, sehingga nantinya dapat berguna dalam merencanakan dan memilih layout bagi pengembangan Pelabuhan Belawan ke depannya, agar dapat memberikan kemudahan bagi alur pelayaran.
Periode Ulang (Tahun)
Ht λ 𝑆𝐻 𝐻̅ 20 50 100 200
1,5 7,5 0,757 2,875 3,63 3,63 3,63 3,63
2 4,1 0,612 3,125 3,73 3,73 3,74 3,74
2,5 0,6 0,468 3,375 3,80 3,83 3,84 3,84
Periode Ulang (Tahun)
𝐻𝑡 λ 𝑙𝑛 𝐻̅̅̅̅̅̅ s 20 50 100 200
1,5 7,5 1,03 0,29 3,73 3,74 3,74 3,74
2 4,1 1,13 0,21 3,81 3,82 3,82 3,82
15
6. DAFTAR PUSTAKADavidson, R. & Arnott. (2010), Introduction to Coastal Processes and Geomorphology, Cambridge University Press.
Edy, Henry. 2013, Model Distribusi Kecepatan Angin Dan
Pemanfaatannya Dalam Peramalan Gelombang Di
Wilayah Timur Indonesia (Pulau Sulawesi, Nusa
Tenggara, Maluku Dan Papua, Volume 14 No. 01 Maret 2013 ISSN : 977– 197997.
Kamphuis, J.W.(2000), Introduction to Coastal Engineering and Management, World Scientific.
Kaunang, Josua Abimael, M. I. Jasin, J. D. Mamoto. 2016, Analisis Karakteristik Gelombang Dan Pasang
Surut Pada Pantai Kima Bajo Kabupaten Minahasa Utara. Jurnal Sipil Statik Vol.4 No.9 September 2016 (567-576) ISSN: 2337-6732
Rizki, Muhammad. 2014, Analisa Gelombang Ekstrem di Perairan Pelabuhan Belawan, Universitas Sumatera Utara.
Perdana, Dinda Satria, Nizar Achmad dan Edy Sriyono.2015, Predicting Coastline Changes In Daerah
Istimewa Yogyakarta Using One-Line Model. Jurnal Teknik Vol. 5 No. 2 Oktober 2015 ISSN : 2088- 3676.
Purba, Viola Herta. 2015, Prediksi Parameter Gelombang yang Dibangkitkan Oleh Angin Lokasi Pantai Cermin, Universitas Sumatera Utara.
Ratu, Yoshua Aditya,Muh. I. Jasin dan Jeffry D. Mamoto.2015, Analisa
Karakteristik Gelombang Di Pantai Bulo Rerer Kecamatan Kombi
Kabupaten Minahasa. Jurnal Sipil Statik Vol.3 No.1, Januari 2015 (38-48) ISSN: 2337-6732.
Siswanto, Aries Dwi. 2012, Studi Karakteristik Gelombang di Kabupaten Bangkalan Sebelum Jembatan
Suramadu. Jurnal Kelautan Vol.5 No.1, April 2012 ISSN: 1907-9931.
T.Thevasiyani a,n, K.Perera b.2014, Statistical Analysis of Extreme Ocean Waves in Galle, Sri Lanka , University
of Peradeniya, Sri Lanka.
Triatmodjo, Bambang. (1999), Teknik Pantai (Edisi Kedua), Beta Offset, Yogyakarta.
Wiryawan, A. & Andarmawan, L. 2008, Perencanaan Pengembangan Pelabuhan Perikanan Samudra Cilacap,
Universitas Diponegoro.
Yoshiaki Toba (3).& Momoki Koga (4).(nd). 2016, A Parameter Describing Overall Conditions of Wave
