84
STUDI KARAKTERISTIK GELOMBANG DI PERAIRAN DERMAGA
85
wave height from the west and southwest directions, so the development of the Politani Education Pier should consider the waves from the west and southwest directions.
Keywords: wind, wave, wave period, wave height PENDAHULUAN
Lokasi Dermaga Pendidikan Politani berhadapan langsung dengan Selat Makassar dan tidak ada pemecah gelombang alami didepan pantai seperti pulau dan lapisan pohon mangrove sehingga gelombang yang menyusur ke pantai cukup tinggi dan membawa energi gelombang yang besar. Gugusan karang yang tidak jauh dari lokasi dermaga tidak cukup besar meredam energi karena kondisinya masih tenggelam saat surut terendah.
Salah satu faktor teknis yang mendukung keberhasilan dermaga ini adalah faktor gelombang. Gelombang ini harus meminimalkan dampak negatif terhadap kapal yang sandar di dermaga, perubahan alur sedimentasi, erosi yang terjadi di pantai, stabilitas struktur dermaga dan lain – lain. Sehingga perlu diketahui perilaku gelombang serta deformasi gelombangnya seperti shoaling, refraksi, defraksi, refleksi dan breaking.
Gelombang yang terjadi di laut secara dominan dibangkitkan oleh angin dan biasa disebut dengan gelombang angin. Gelombang dapat menimbulkan energi untuk membentuk pantai, menimbulkan arus dan transport sedimen dalam arah tegak lurus dan sepanjang pantai dan menyebabkan gaya-gaya yang bekerja pada bangunan pelindung pantai. Gelombang merupakan faktor utama dalam perencanaan bangunan pelindung pantai. Berdasarkan teori gelombang amplitudo kecil / teori gelombang Airy1845 (small amplitude wave theory) energi total suatu panjang gelombang merupakan penjumlahan dari energi kinetik dan energi potensial.
Energi kinetik gelombang adalah energi yang disebabkan kecepatan partikel air karena adanya gerak gelombang. Sedangkan energi potensial gelombang adalah energi yang dihasilkan oleh perpindahan muka air.
Tujuan penelitian ini untuk mengetahui tinggi,periode serta deformasi gelombang yang terjadi di lokasi Dermaga Pendidikan Politani. Gelombang laut yang akan dianalisis adalah gelombang di laut dalam suatu perairan yang dibangkitkan oleh angin, kemudian merambat ke arah pantai dan pecah seiring dengan mendangkalnya perairan di dekat pantai. Hasil hindcasting gelombang berupa tinggi dan perioda gelombang signifikan serta jenis deformasi gelombang yang terjadi dilokasi. Tinggi dan periode gelombang yang digunakan adalah kala ulang 5 (lima) tahun yang mencerminkan kejadian gelombang tahunan dilokasi sedangkan kala ulang diatas 5 (lima) tahun kondisi gelombangnya cukup ekstrim yang frekuensi kecil terjadi
86 METODE
Metode yang digunakan dengan melakukan pengolahan data angin. Prediksi gelombang yang dihitung berdasarkan kondisi meteorologi yang telah lampau disebut hindcasting.Gelombang laut yang akan diramal adalah gelombang di laut dalam suatu perairan yang dibangkitkan oleh angin, kemudian merambat ke arah pantai dan pecah seiring dengan mendangkalnya perairan di dekat pantai. Hasil peramalan gelombang berupa tinggi dan periode gelombang signifikan untuk setiap data angin. Data-data yang dibutuhkan untuk meramal gelombang terdiri dari:
1. Data angin yang telah dikonversi menjadi wind stress factor (UA).
2. Panjang Fetch efektif.
Untuk mendapatkan gelombang rencana, dilakukan peramalan gelombang berdasarkan data angin jangka panjang. Metode yang diterapkan mengikuti metode yang ada di Shore Protection Manual dari US Army Corps of Engineer edisi 1984. Diagram proses hindcasting dapat dilihat pada gambar berikut.
HS = Tinggi Gelombang Signifikan TP = Periode Puncak Gelombang F = Panjang Fetch Efektif UA = Wind Stress Factor
Gambar 1. Diagram alir proses hindcasting
87 Hindcasting Tinggi dan Periode Gelombang
Pembentukan gelombang di laut dalam dianalisis dengan formula-formula empiris yang diturunkan dari model parametrik berdasarkan spektrum gelombang JONSWAP (Shore Protection Manual, 1984). Prosedur peramalan tersebut berlaku baik untuk kondisi Fetch terbatas (Fetch limited condition) maupun kondisi durasi terbatas (duration limited condition) sebagai berikut :
12 2
20 0,0016
A eff A
m
U gF U
gH
13 2
2 0,2857
A eff A
p
U gF U
gT
23 2
2 68,8
A eff A
d
U gF U
gt
dalam persamaan tersebut, UA 0,71U1,23adalah faktor tekanan angin (wind stress factor), dimana UA dan U10 dalam m/detik. Hubungan antara Tp dan Ts diberikan sebagai Ts = 0,95 Tp.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil analisa data angin diperoleh distribusi angin tahunan yang disajikan dalam bentuk mawar angin pada gambar 2.
Gambar 2. Wind Rose Distribusi Kecepatan Angin
88
terlihat dari mawar angin, angin dominan bertiup dari arah timur dengan presentasi 20,98%
namun kecepatannya masih lebih kecil jika dibandingkan dari arah barat,barat daya dan barat laut. Angin dari arah barat bisa mencapai kecepatan 21,58 knot dengan presentasi 0,71%
sedangkan presentasi dari arah timur hanya sebesar 0,15%.
Fetch Efektif
Lokasi Dermaga Pendidikan Politani berada di bagian selatan Pulau Sulawesi, tepatnya Pantai Mandalle Kecamatan Mandalle dengan posisi frontline dermaga menghadap arah barat pulau Sulawesi atau berhadapan dengan selat makassar, maka berdasarkan posisi dermaga, arah datang angin yang berpotensi untuk membangkitkan gelombang adalah dari barat daya, barat dan barat laut. Dari arah utama Fetch dibentuk garis – garis Fetch dengan interval 6° sampai pada batas garis Fetch utama berikutnya. Garis – garis Fetch diukur panjangnya untuk dimasukkan kedalam perhitungan hindcasting gelombang.Fetch di lokasi studi yang digunakan dalam proses hindcasting dapat dilihat pada gambar 3,4 dan 5.
Gambar 3. Peta Fetch Dermaga Pendidikan dengan arah utama barat daya
89
Gambar 4. Peta Fetch Dermaga Pendidikan dengan arah utama barat
Gambar 5. Peta Fetch Dermaga Pendidikan dengan arah utama barat laut Hasil perhitungan didapatkan panjang Fetch rata-rata dari barat laut 218.833,54 meter, dari arah barat sebesar 270.218,35 meter dan dari arah barat daya sebesar 184.562,99 meter Hasil Analisis Tinggi Gelombang Rencana
Sebagaimana sudah disebutkan dalam sub bab sebelumnya bahwa arah angin yang berpotensi membangkitkan gelombang di lokasi studi yaitu arah barat daya, barat dan barat laut. Dengan demikian data dari 3 arah tersebut yang dipakai sebagai data masukkan yang dipakai dalam proses hindcasting. Dari hasil hindcasting didapat nilai tinggi gelombang signifikan maksimum dari laut dalam. Dari nilai tinggi gelombang signifikan maksimum pertahun dan per arah ini kemudian dilakukan analisis harga ekstrim dan analisis frekuensi gelombang rencana dengan metode yang digunakan adalah Metode Fisher Tippett Type 1.
Tabel 1. Tinggi dan Periode Gelombang Signifikan Di Lokasi Studi Untuk Tiap Kala Ulang Kala
Ulang (Tahun)
Barat Laut Barat Barat Daya
Hsr (m) Tsr
(detik) Hsr (m) Tsr
(detik) Hsr (m) Tsr (detik)
5 0,82 3,33 1,16 5,01 1,39 5,49
10 0,88 3,42 1,23 5,19 1,44 5,63
20 0,95 3,50 1,29 5,36 1,49 5,77
25 0,97 3,53 1,31 5,42 1,51 5,81
50 1,03 3,62 1,37 5,59 1,56 5,95
90
Dari tabel diatas, tampak bahwa tinggi gelombang dengan nilai paling besar adalah tinggi gelombang dari arah barat dan barat daya. Sebagai bahan pengembangan pembangunan Dermaga Pendidikan Politani sebaiknya mempertimbangkan gelombang dari arah barat dan barat daya yang cukup besar. Perlu dipertimbangkan konstruksi pemecah gelombang dari arah barat dan barat daya yang tipe konstruksinya tidak massif agar bisa menyerap sebagian energi gelombang.
Deformasi Gelombang
Selanjutnya gelombang hasil hindcasting dimodelkan dan running Software Surface Water Modeling System(SMS) versi 8,0. Variabel utama yang diinput adalah tahun / bulan / tanggal, tinggi, periode dan sudut datang gelombang. Data gelombang yang dimasukkan adalah data gelombang time series atau berkelanjutan selama 10 tahun. Adapun Hasil Simulasi adalah sebagai berikut:
Gambar 5. Hasil Simulasi gelombang pada software Surface Water Modelling System(SMS) versi 8,0
Simulasi gelombang menunjukkan beberapa sifat deformasi gelombang yang terjadi diperairan dermaga pendidikan seperti yang ditunjukkan tabel 2.
Tabel 2. Sifat Deformasi Gelombang No Sifat Deformasi
Gelombang
Deskripsi 1. Gelombang Pecah
(Breaking)
Tipe gelombang pecahnya adalah tipe Spilling yaitu gelombang mulai pecah pada jarak yang cukup jauh dari pantai pada lokasi dermaga pendidikan gelombang pecah terjadi saat mendekati pada jarak 350 meter dari garis pantai karena kelandaian pantai sangat kecil yaitu sekitar 0,43%. Pecahnya gelombang ini ini terlihat pada garis-garis buih gelombang pada jarak tersebut.
91
2. Refraksi Gelombang berbelok saat menabrak causeway dermaga pendidikan. Terlihat bahwa terjadi kecepatan gelombang berkurang seiring dengan berkurangnya kedalaman dan puncak gelombang. Refleksi gelombang ini akan menyebabkan ketidak-tenangan didalam perairan dermaga.
3. Shoaling Gelombang dilokasi perairan dermaga pendidikan semakin tinggi ketika mendekati garis pantai,tetapi melihat data angin yang ada hanya terjadi di waktu tertentu saja yaitu bulan desember dan januari. Artinya ini deformasi ini bukan merupakan gelombang tahunan tapi kondisional.
KESIMPULAN
Hasil yang diperoleh menunjukan untuk periode ulang 5 tahun tinggi gelombang dari arah barat laut (NW) 0,82 meter, tinggi gelombang dari arah barat (W) 1,16 meter dan tinggi gelombang dari arah barat daya (SW) sebesar 1,39 meter. Jenis deformasi gelombang yang terjadi pada perairan dermaga pendidikan adalah breaking tipe spiliing, refraksi dan shoaling
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada Direktur Politeknik Pertanian Negeri Pangkep dan Ketua Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat yang telah memberi kesempatan dan mendanai penelitian ini yang bersumber dari dana Pendapatan Negara Bukan Pajak.