PENGOLAHAN DATA ANGIN DAN PASANG SURUT

Bab 3 PENGOLAHAN DATA ANGIN DAN PASANG SURUT Laporan Tugas Akhir (KL-40Z0) Desain Dermaga General Cargo dan Trestle Tipe Deck On Pile di Pulau Kalukalukuang Provinsi Sulawesi Selatan

3.1 Prosedur 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 pendangkalan perairan di dekat pantai. Hasil peramalan gelombang berupa tinggi dan periode gelombang signifikan untuk masing-masing arah angin yang menyebabkan terbentuknya gelombang. Data-data yang dibutuhkan untuk meramal gelombang terdiri dari : 1. Panjang fetch efektif. 2. Data kecepatan angin yang telah dikonversi menjadi wind stress factor ( UA). 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 3.3. A. Perhitungan Fetch Efektif Untuk melakukan perhitungan fetch di suatu perairan diperlukan peta perairan lokasi dan sekitarnya. Fetch adalah daerah pembentukan gelombang yang diasumsikan memiliki kecepatan dan arah angin yang relatif konstan. Adanya kenyataan bahwa angin bertiup dalam arah yang bervariasi atau sembarang, maka panjang fetch diukur dari titik pengamatan dengan interval 50. Perhitungan panjang fetch efektif ini dilakukan dengan menggunakan bantuan peta topografi dengan skala yang cukup besar, sehingga dapat terlihat pulau-pulau atau daratan yang mempengaruhi pembentukan gelombang di suatu lokasi. Penentuan titik fetch diambil pada posisi laut dalam dari lokasi perairan yang ditinjau, karena gelombang yang dibangkitkan oleh angin terbentuk di laut dalam suatu perairan, kemudian merambat ke daerah pantai, mengalamai transformasi dan pecah seiring dengan pendangkalan dasar perairan di dekat pantai.

BAB III PENGOLAHAN DATA ANGIN DAN PASANG SURUT

3-1

Panjang fetch efektif dihitung berdasarkan prosedur sebagai berikut: 1. Menarik garis fetch untuk suatu arah. 2. Menarik garis fetch dengan penyimpangan sebesar 5o dan -5o dari suatu arah sampai pada suatu batas areal yang lain. Pengambilan nilai 5o ini dilakukan mengingat adanya kenyataan bahwa angin bertiup dalam arah yang bervariasi atau sembarang, maka panjang fetch diukur dari titik pengamatan dengan interval 5o. 3. Mengukur panjang fetch tersebut sampai menyentuh daratan terdekat, lalu dikalikan dengan skala peta. 4. Panjang fetch efektif dihitung untuk 8 (delapan) arah mata angin dan ditentukan berdasarkan rumus berikut: k

Feff =

∑ Lf . cosα i

i =1

1

k

∑ cos α i =1

i

dimana: Lfi

=

panjang fetch ke-i.

αi

=

sudut pengukuran fetch ke-i.

i

=

jumlah pengukuran fetch.

Jumlah pengukuran i untuk tiap arah mata angin tersebut meliputi pengukuranpengukuran dalam wilayah pengaruh fetch (20o searah jarum jam dan 20o berlawanan arah jarum jam). B. Perhitungan Wind Stress Factor

Wind stress factor merupakan data kecepatan angin yang dimodifikasi. Sebelum merubah kecepatan angin menjadi wind stress factor, koreksi dan konversi terdahap data kecepatan angin perlu dilakukan. Berikut ini merupakan koreksi dan konversi yang perlu dilakukan pada data kecepatan angin untuk mendapatkan nilai wind stress factor. 1. Koreksi ketinggian

Wind stress factor dihitung dari kecepatan angin yang diukur dari ketinggian 10 m di

atas permukaan. Bila data angin diukur tidak dalam ketinggian ini, koreksi perlu dilakukan dengan persamaan berikut ini (persamaan ini dapat dipakai untuk z< 20m): 1/ 7

⎛ 10 ⎞ U (10) = U ( z ) ⎜ ⎟ ⎝ z ⎠ Keterangan :

U(10)

: Kecepatan angin pada elevasi 10 m (m/s)

U(z)

: Kecepatan angin pada ketinggian pengukuran (m/s)

z

: Ketinggian pengukuran (m).


3-2

2. Koreksi Durasi Data angin yang tersedia biasanya tidak disebutkan durasinya atau merupakan data hasil pengamatan sesaat. Kondisi sebenarnya kecepatan angin adalah selalu berubahubah meskipun pada arah yang sama. Untuk melakukan peramalan gelombang diperlukan juga durasi angin bertiup, dimana selama dalam durasi tersebut dianggap kecepatan angin adalah konstan. Oleh karena itu, koreksi durasi ini dilakukan untuk nmendapatkan kecepatan angin rata-rata selama durasi angin bertiup diinginkan. Berdasarkan data hasil pengamatan angin sesaat, dapat dihitung kecepatan angin rata-rata untuk durasi angin tertentu, dengan prosedur sebagai berikut : a. Diketahui kecepatan angin sesaat adalah uf, akan ditentukan angin dengan durasi t detik (ut) b. t1 =

1609 det uf

c. Menghitung u 3600

uf u 3600

=c

d. u 3600 =

uf c

Dengan nilai c adalah sebagai berikut:

⎛ ⎛ 45 ⎞ ⎞ c = 1.277 + 0.296 tanh ⎜⎜ 0.9 log⎜ ⎟ ⎟⎟ untuk 1 < t1 < 3600 det ⎝ t ⎠⎠ ⎝ c = −0.15 log t1 + 1.5334 untuk 3600 < t1 < 36000 det e. Menghitung ut ,t = durasi yang ditentukan.

ut =c u 3600 u 3600 =

ut c

⎛ ⎛ 45 ⎞ ⎞ c = 1.277 + 0.296 tanh ⎜⎜ 0.9 log⎜ ⎟ ⎟⎟ untuk 1 < t1 < 3600 det ⎝ t ⎠⎠ ⎝ c = −0.15 log t1 + 1.5334 untuk 3600 < t1 < 36000 det Keterangan:

u f = kecepatan angin maksimum hasil koreksi elevasi ( m/s) u t = kecepatan angin rata-rata untuk durasi angin yang diinginkan (m/s) t = durasi waktu yang diinginkan ( detik )


3-3

3. Koreksi Stabilitas Koreksi stabilitas ini berkaitan dengan perbedaan temperatur udara tempat bertiupnya angin dan air tempat terbentuknya gelombang. Persamaan koreksi stabilitas ini adalah sebagai berikut:

U = RT U (10) keterangan :

U

: Kecepatan angin setelah dikoreksi (m/s)

U(10) : Kecepatan angin sebelum dikoreksi (m/s) RT

: Koefisien stabilitas, nilai nya didapat dari grafik pada SPM (Vol. I, Figure 3-14), atau pada laporan ini disajikan pada Gambar 3.1.

Jika data temperatur udara dan air (sebagai data untuk membaca grafik) tidak dimiliki, maka dianjurkan memakai nilai RT =1.10. 4. Koreksi Efek Lokasi Koreksi ini diperlukan bila data angin yang diperoleh berasal dari stasiun darat, bukan diukur langsung di atas permukaan laut, ataupun di tepi pantai. Untuk merubah kecepatan angin yang bertiup di atas daratan menjadi kecepatan angin yang bertiup di atas air, digunakan grafik yang ada pada SPM (Vol I, Figure 3-15), atau pada Gambar 3.2 di laporan ini. 5. Konversi ke Wind Stress Factor Setelah koreksi dan konversi kecepatan di atas dilakukan, tahap selanjutnya adalah mengkonversi kecepatan angin tersebut menjadi wind stress factor, dengan menggunakan persamaan berikut ini.

U A = 0.71U 1.23 ket:

UA

: Wind stress factor (m/s)

U

: Kecepatan angin (m/s)


3-4

Gambar 3.1 Grafik yang digunakan untuk melakukan koreksi stabilitas

Gambar 3.2 Grafik yang digunakan koreksi efek lokasi. C. Peramalan 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:

gH m 0 UA gT p UA

2

2

⎛ gFeff = 0.0016⎜⎜ 2 ⎝ UA

⎛ gFeff = 0.2857⎜⎜ 2 ⎝ UA

⎛ gFeff gt d = 68.8⎜⎜ 2 UA ⎝ UA

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

2

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

⎞ ⎟ ⎟ ⎠ 1

1

2

3

3


3-5

dalam persamaan tersebut, U A = 0.71U101.23 adalah faktor tekanan angin (wind stress factor), dimana UA dan U10 dalam m/detik. Hubungan antara Tp dan Ts diberikan sebagai Ts = 0.95 Tp. Persamaan tersebut di atas hanya berlaku hingga kondisi gelombang telah terbentuk penuh (fully developed sea condition), sehingga tinggi dan perioda gelombang yang dihitung harus dibatasi dengan persamaan empiris berikut :

gH m 0 UA gTp UA

2

= 0.243

= 8.13

gtd = 7.15 × 10 4 UA dimana: Hmo

= tinggi gelombang signifikan menurut energi spektral.

Tp

= perioda puncak gelombang.

Td

= durasi angin bertiup ( detik )

Feff

= panjang fetch efektif ( m )

g

= percepatan gravitasi bumi = 9.81 m/s2

UA

= wind stress factor ( m/s)

Adapun prosedur peramalan gelombang adalah sebagai berikut: 1. Analisis perbandingan pada persamaan berikut ini :

⎛ gFeff gt d = 68.8⎜⎜ 2 UA ⎝ UA

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

2

3

≤ 7.15 x 10 4

Jika tidak memenuhi persamaan tersebut maka gelombang yang terjadi merupakan hasil pembentukan gelombang sempurna. Perhitungan tinggi dan perioda gelombangnya menggunakan persamaan berikut:

H mo =

Tp =

0.2433 x U A g

2

8.314 x U A g

Jika hasil analisa perbandingan memenuhi persamaan diatas ,maka gelombang yang terjadi merupakan hasil pembentukan gelombang yang tidak sempurna.Pembentukan gelombnag tidak sempurna ini ada 2 (dua) jenis yaitu pembentukan gelombang terbatas fetch (fetch limited) dan terbatas durasi (duration limited), untuk membedakannya perlu dihitung terlebih dahulu durasi kritis (tc) sebagai berikut:

68.8 x U A tc = g

⎛ g x Feff ⎜ ⎜ U 2 A ⎝

2

⎞3 ⎟ ⎟ ⎠


3-6

Memeriksa durasi yang ditentukan (td), lalu dibandingkan terhadap durasi kritis (tc). 1.

Jika

td > tc

maka gelombang yang terjadi merupakan gelombang hasil

pembentukan terbatas fetch (fetch limited). Pada pembentukan jenis ini durasi angin yang bertiup cukup lama. Perhitungan tinggi dan periode gelombangnya dilakukan dengan persamaan sebagai berikut:

H mo

0.0016 x U A = g

0.2857 x U A Tp = g 2.

Jika

td < tc

2

⎛ g x Feff ⎜ ⎜ U 2 A ⎝

⎛ g x Feff ⎜ ⎜ U 2 A ⎝

1

⎞2 ⎟ ⎟ ⎠

1

⎞3 ⎟ ⎟ ⎠

maka gelombang yang terjadi merupakan gelombang hasil

pembentukan terbatas durasi. Pada pembentukan ini, durasi angin yang bertiup tidak cukup lama. Perhitungan tinggi dan periode gelombangnya dihitung dengan persamaan dengan terlebih dahulu mengganti fetch efektif menjadi F min yang dihitung dengan persamaaan sebagai berikut:

U F min = A g

2

3

⎛ gt d ⎞ 2 ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ 68.6U A ⎠


3-7

Start

⎛ gF t c = 68 .8 ⋅ ⎜ ⎜U 2 ⎝ A

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

23

⋅

⎛ gF gt = 68 .8 ⋅ ⎜ ⎜U 2 UA ⎝ A

Yes (Non Fully Developed)

UA ≤t g

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

23

≤ 7.15 x 10 4

No (Fully Developed)

No (Duration Limited)

Yes (Fetch Limited)

⎛ gt Fmin = ⎜⎜ ⎝ 68 .8 ⋅ U A

H m 0 = 0.0016 ⋅

T p = 0.2857 ⋅

UA g

UA g

2

⎛ gF ⎜ ⎜U 2 ⎝ A

⎛ gF ⎜ ⎜U 2 ⎝ A

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

12

⎞ ⎟⎟ ⎠

32

⋅

UA g

2

F = Fmin

H m 0 = 0.2433 ⋅

13

Finish

T p = 8.134 ⋅

UA g

2

UA g

Finish

HS = Tinggi Gelombang Signifikan TP = Periode Puncak Gelombang F

= Panjang Fetch Efektif

UA = wind stress factor

Gambar 3.3 Diagram alir proses peramalan gelombang berdasarkan data angin

3.1.1 Data Masukan Hindcasting 3.1.1.1 Data Angin Jam-jaman Data angin yang digunakan untuk melakukan peramalan gelombang (hindcasting) di lokasi proyek adalah data angin selama 14 tahun antara 1991-2004 dari stasiun pengamat cuaca Makassar. Data angin maksimum tahunan di Makassar dapat dilihat pada Tabel 3.1, sedangkan nilai kecepatan angin ekstrim disajikan dalam Tabel 3.2.


3-8

Tabel 3.1 Data angin maksimum tahunan di Makassar antara tahun 1991-2004

No.

Tahun

Kecepatan Knot m/s

1 2 3 4 5

1991 1992 1993 1994 1995

21 26 40 23 22

10.80 13.38 20.58 11.83 11.32

6

1996

20

10.29

7 8

1997 1998

55 16

28.29 08.23

9 10

1999 2000

50 32

25.72 16.46

11 12 13 14

2001 2002 2003 2004

40 31 33 34

20.58 15.95 16.98 17.49

Arah 090 200 240 270 270 290 210 290 330 300 350 060 360 290 340 150 090 030 003 210 290

Tanggal Kejadian Bulan Tanggal Jam Mei Apr Jun Feb Feb Mar Apr Sep Des Jun Jun Okt Nov Des Sep Nov Nov Des Mei Mei Mar

16 12 19 26 17 03 18 30 25 19 27 21 21 19 08 05 22 25 28 16 18

16 23 06 00 09 05 07 06 10 07 06 20 20 04 09 15 10 01 05 11 04

Tabel 3.2 Nilai kecepatan angin ekstrim di Makassar Periode Ulang (tahun) 1 2 3 5 10 15 20 25 50 100 200

Nilai Ekstrim Kec. Angin (knot) 24.0 30.0 36.1 42.8 51.3 56.1 59.4 62.0 59.4 62.0 70.0

Angka-angka statistik tersebut dapat disajikan secara visual dalam bentuk windrose yang ditunjukkan pada Gambar 3.4. sedangkan pada Tabel 3.3 diberikan total kejadian angin di Makassar Tahun 1991-2004.


3-9

Tabel 3.3 Total kejadian angin di Makassar tahun 1991-2004 Arah <5 5074 4790 11072 19622 6014 3142 5088 6995

5-10 1964 1261 1888 1363 514 997 5320 5789

Jumlah Jam 10-15 15-20 237 19 174 23 243 55 73 7 42 5 156 11 1123 133 830 73

Utara Timur Laut Timur Tenggara Selatan Barat Daya Barat Barat Laut Berangin Tidak Berangin Tidak Tercatat Total Kecepatan angin dalam knot.

> 20 14 14 17 4 2 11 16 12 = = = =

Total 7308 6262 13275 21069 6577 4317 11680 13699 84187 32006 6544 122737

<5 4.13 3.90 9.02 15.99 4.90 2.56 4.15 5.70

Persentase 10-15 15-20 0.19 0.02 0.14 0.02 0.20 0.04 0.06 0.01 0.03 0.00 0.13 0.01 0.91 0.11 0.68 0.06

5-10 1.60 1.03 1.54 1.11 0.42 0.81 4.33 4.72

> 20 Total 0.01 5.95 0.01 5.10 0.01 10.82 0.00 17.17 0.00 5.36 0.01 3.52 0.01 9.52 0.01 11.16 = 68.59 = 26.08 = 5.33 = 100.00

Distribusi Kecepatan dan Arah Angin Jam-jaman 1991-2004 Lokasi: Makassar

U

BL

TL 40% 30% 20%

≈

10% 0%

*

*

*** * * *** * * * * ** * *

B

≈

* * * * *

*

BD

*

* *

T

* * ** **

TG

S

Tidak Berangin = 26.08%

** * ** * *** * * *

Tidak Tercatat = 5.33%

Jenis tongkat menunjukkan kecepatan angin dalam knot. Panjang tongkat menunjukkan persentase kejadian.

Gambar 3.4 Windrose total Tahun 1991-2004 berdasarkan pencatatan di Makassar.


3-10

3.1.1.2 Fetch Efektif Fetch di lokasi pekerjaan yang digunakan dalam proses hindcasting dapat dilihat pada Tabel 3.4.

Gambar 3.5 Peta fetch di Pulau Kalukalukuang Tabel 3.4 Fetch efektif di Pulau Kalukalukuang (km) Arah

Fetch Efektif ( km )

Utara

263.4162

Timur Laut

0

Timur

0

Tenggara

0

Selatan

196.4224

Barat Daya

379.3335

Barat

931.5828

Barat Laut

249.962


3-11

3.1.2 Hasil Hindcasting Dari proses hindcasting ini didapatkan data gelombang signifikan beserta periodanya sebanyak data angin yang dimiliki. Untuk keperluan perhitungan tinggi gelombang rencana, dari data gelombang tersebut dipilih data gelombang signifikan maksimum per tahun per arah seperti yang disajikan dalam Tabel 3.5. Tabel 3.5 Tinggi gelombang signifikan maksimum per arah per tahun di laut dalam (m) Gelombang Terbesar Tahunan di Lepas Pantai P. Kalukalukuang (Diramal Berdasarkan Data Angin dari Stasiun Makassar) No.

Tahun

1

1991

2

1992

3

1993

4

1994

5

1995

6

1996

7

1997

8

1998

9

1999

10

2000

11

2001

12

2002

13

2003

14

2004

Per Arah U

TL

T

TG

S

BD

B

BL

Terbesar Absolut

0.56 (3.28) 1.61 (6.09) 0.69 (3.79) 1.38 (5.99) 1.20 (5.55) 1.13 (4.81) 1.09 (3.43) 0.94 (4.64) 3.49 (6.82) 1.16 (4.86) 2.10 (5.57) 2.36 (6.46) 1.48 (5.56) 1.29 (5.07)

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

Calm

0.23 (2.45) 0.67 (2.82) 0.94 (4.64) 1.27 (5.68) 0.56 (3.28) 0.41 (2.68) 0.41 (2.68) 0.55 (3.44) 0.59 (3.97) 0.40 (2.86) 0.59 (3.97) 0.76 (3.41) 1.28 (4.21) 0.65 (3.85)

0.34 (2.15) 0.49 (3.30) 1.09 (3.43) 1.94 (7.24) 0.76 (3.41) 0.56 (3.28) 0.58 (3.69) 0.50 (2.90) 0.93 (3.71) 0.44 (2.98) 0.95 (4.49) 1.09 (4.92) 1.47 (4.45) 1.19 (4.09)

1.27 (5.68) 1.49 (5.75) 2.47 (7.56) 1.00 (4.90) 1.45 (5.70) 1.80 (6.53) 1.16 (4.86) 1.00 (4.58) 1.29 (5.42) 1.00 (4.58) 1.06 (5.01) 2.15 (5.95) 2.33 (7.06) 2.75 (7.89)

1.13 (4.61) 0.94 (4.64) 1.03 (4.18) 1.68 (6.83) 1.27 (5.68) 2.00 (6.81) 4.04 (7.23) 1.68 (6.83) 1.48 (4.85) 1.38 (5.99) 2.24 (7.53) 1.34 (5.15) 3.15 (8.65) 3.54 (9.34)

1.27 (5.68) 1.61 (6.09) 2.47 (7.56) 1.94 (7.24) 1.45 (5.70) 2.00 (6.81) 4.04 (7.23) 1.68 (6.83) 3.49 (6.82) 1.38 (5.99) 2.24 (7.53) 2.36 (6.46) 3.15 (8.65) 3.54 (9.34)

Keterangan : Format data

x.xx (y.yy)

Tanggal Kejadian Bln

Tgl

Jam

Durasi (jam)

Sep

12

03

09

Apr

10

03

08

Des

22

18

10

Okt

07

08

13

Sep

12

04

08

Feb

25

02

09

Des

25

09

03

Mar

26

01

15

Sep

08

09

03

Nov

05

14

04

Des

25

00

03

Mei

14

09

05

Feb

23

01

12

Feb

11

01

14

Tinggi gelombang dalam meter. Perioda gelombang dalam detik.

Dari data gelombang signifikan kemudian disajikan secara visual dalam waverose ( mawar angin) bulanan dan total selama 14 tahun. Gambar 3.6, 3.7 dan 3.8 menunjukkan waverose bulanan selama 10 tahun, sedangkan Gambar 3.9 menunjukkan waverose total selama 14 tahun dari 1991-2004. Tabel 3.6 sampai dengan Tabel 3.18 berikut ini menunjukkan presentase kejadian gelombang di lepas Pantai Kalukalukuang bulanan dari tahun 1991-2004 yang diramal berdasarkan data angin Makassar.


3-12

Tabel 3.6. Persentase kejadian gelombang pada Bulan Januari (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan Januari (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

Tinggi Gelombang (m) < 0.5

Utara 7.028 Timur Laut 0.000 Timur 0.000 Tenggara 0.000 Selatan 3.245 Barat Daya 2.707 Barat 5.156 Barat Laut 8.401 Bergelombang Tidak Bergelombang (calm ) Tidak Tercatat Total

0.5-1.0

1.027 0.000 0.000 0.000 0.038 0.125 0.874 4.090

1.0-1.5

0.202 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.058 1.238

1.5-2.0

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.749

2.0-2.5

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.211

> 2.5

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 = = = =

Total 8.26 0.00 0.00 0.00 3.28 2.83 6.09 14.69 35.15 40.76 1.26 77.17

Tabel 3.7. Persentase kejadian gelombang pada Bulan Februari (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan Februari (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 6.955 0.000 0.000 0.000 2.546 2.146 5.535 8.596

Utara Timur Laut Timur Tenggara Selatan Barat Daya Barat Barat Laut Bergelombang Tidak Bergelombang (calm ) Tidak Tercatat Total

0.5-1.0 0.863 0.000 0.000 0.000 0.074 0.084 1.157 4.493

Tinggi Gelombang (m) 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 0.084 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.021 0.000 0.000 0.116 0.053 0.000 1.441 0.221 0.652


> 2.5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.358 = = = =

Total 7.90 0.00 0.00 0.00 2.62 2.25 6.86 15.76 35.40 39.59 2.15 77.14

3-13

Tabel 3.8 Persentase kejadian gelombang pada Bulan Maret (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan Maret (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 5.895 0.000 0.000 0.000 3.149 2.477 6.548 8.938


0.5-1.0 0.403 0.000 0.000 0.000 0.058 0.134 1.987 3.917


> 2.5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 = = = =

Total 6.60 0.00 0.00 0.00 3.21 2.61 8.82 14.30 35.53 39.57 0.23 75.34

Tabel 3.9. Persentase kejadian gelombang pada Bulan April (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan April (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 5.516 0.000 0.000 0.000 4.494 2.837 6.091 8.800


0.5-1.0 0.446 0.000 0.000 0.000 0.069 0.109 1.647 2.044



> 2.5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 = = = =

Total 6.04 0.00 0.00 0.00 4.56 2.95 8.02 11.15 32.72 41.20 0.00 73.92

3-14

Tabel 3.10 Persentase kejadian gelombang pada Bulan Mei (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan Mei (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 4.445 0.000 0.000 0.000 6.903 3.735 7.796 8.093


0.5-1.0 0.144 0.000 0.000 0.000 0.048 0.144 2.189 1.440


> 2.5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 = = = =

Total 4.73 0.00 0.00 0.00 7.06 3.90 10.46 9.67 35.81 40.55 0.23 76.59

Tabel 3.11 Persentase kejadian gelombang pada Bulan Juni (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan Juni (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 4.464 0.000 0.000 0.000 8.879 3.958 6.885 7.163


0.5-1.0 0.099 0.000 0.000 0.000 0.079 0.238 2.669 1.726



> 2.5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 = = = =

Total 4.58 0.00 0.00 0.00 8.96 4.21 10.03 8.98 36.76 39.06 0.00 75.81

3-15

Tabel 3.12 Persentase kejadian gelombang pada Bulan Juli (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan Juli (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 5.012 0.000 0.000 0.000 8.698 3.543 7.306 7.776


0.5-1.0 0.298 0.000 0.000 0.000 0.154 0.077 2.832 1.834


> 2.5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 = = = =

Total 5.42 0.00 0.00 0.00 8.85 3.62 10.34 9.68 37.91 37.36 0.47 75.74

Tabel 3.13 Persentase kejadian gelombang pada Bulan Agustus (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan Agustus (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 4.762 0.000 0.000 0.000 7.776 3.629 6.864 7.863


0.5-1.0 0.163 0.000 0.000 0.000 0.202 0.298 4.416 1.459



> 2.5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 = = = =

Total 4.93 0.00 0.00 0.00 7.98 3.98 12.69 9.51 39.09 31.72 7.14 77.96

3-16

Tabel 3.14 Persentase kejadian gelombang pada Bulan September (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan September (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 4.613 0.000 0.000 0.000 7.133 4.544 6.677 7.569


0.5-1.0 0.258 0.000 0.000 0.000 0.060 0.476 5.526 2.083


> 2.5 0.030 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 = = = =

Total 4.99 0.00 0.00 0.00 7.19 5.19 14.03 9.83 41.23 33.73 7.70 82.66

Tabel 3.15 Persentase kejadian gelombang pada Bulan Oktober (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan Oktober (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 5.050 0.000 0.000 0.000 4.397 3.802 5.559 6.941


0.5-1.0 0.480 0.000 0.000 0.000 0.000 0.422 4.503 2.170



> 2.5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.096 0.000 = = = =

Total 5.70 0.00 0.00 0.00 4.40 4.72 11.36 9.47 35.65 32.31 14.51 82.46

3-17

Tabel 3.16 Persentase kejadian gelombang pada Bulan November (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan November (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 5.198 0.000 0.000 0.000 3.462 3.016 5.685 6.944


0.5-1.0 0.526 0.000 0.000 0.000 0.030 0.427 2.788 2.976


> 2.5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 = = = =

Total 5.83 0.00 0.00 0.00 3.49 3.63 9.57 10.37 32.90 36.69 7.14 76.73

Tabel 3.17 Persentase kejadian gelombang pada Bulan Desember (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan Desember (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 5.712 0.000 0.000 0.000 2.439 2.026 4.474 6.212


0.5-1.0 0.826 0.000 0.000 0.000 0.154 0.269 1.094 3.869



> 2.5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.029 = = = =

Total 6.64 0.00 0.00 0.00 2.59 2.29 5.99 10.96 28.49 30.65 21.75 80.89

3-18

Tabel 3.18 Persentase kejadian gelombang pada Bulan Januari-Desember (1991-2004) Persentase Kejadian Gelombang pada Bulan Januari-Desember (1991-2004) di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Makassar Arah

< 0.5 5.381 0.000 0.000 0.000 5.272 3.205 6.218 7.770


0.5-1.0 0.460 0.000 0.000 0.000 0.081 0.234 2.646 2.667


> 2.5 0.002 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.008 0.030 = = = =

Total 5.96 0.00 0.00 0.00 5.36 3.52 9.53 11.18 35.55 36.91 5.25 77.71

Dari tabel persentase kejadian gelombang total pada bulan Januari-Desember (19912004) dapat diambil kesimpulan bahwa gelombang dominan datang dari arah barat laut sebesar 11,18 % dan dari arah barat sebesar 9,53 %. Sebagai visualisasi, presentase kejadian gelombang ini disajikan dalam bentuk waverose pada Gambar 3.6 sampai dengan Gambar 3.9 berikut ini.


3-19

Distribusi Tinggi dan Arah Gelombang di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Jam-jaman di Makassar Bulan Januari s.d. April 1991-2004

BL

U

TL

BL

U

TL

40%

40%

30%

30%

20%

20%

10%

10%

0%

0%

B

BD Calm = 40.76%

T

TG

S


B

BD Calm = 39.59%

JANUARI

BL

U

T

TG

S


FEBRUARI

TL

BL

U

TL

40%

40%

30%

30%

20%

20%

10%

10%

0%

B

BD Calm = 39.57%

0%

T

S

TG


B

BD Calm = 41.20%

MARET

T

S

TG


APRIL

Jenis tongkat menunjukkan tinggi gelombang dalam meter. Panjang tongkat menunjukkan persentase kejadian.

Gambar 3.6 Waverose Bulan Januari, Februari, Maret ,dan April tahun 1991-2004


3-20

Distribusi Tinggi dan Arah Gelombang di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Jam-jaman di Makassar Bulan Mei s.d. Agustus 1991-2004

BL

U

TL

BL

U

TL

40%

40%

30%

30%

20%

20%

10%

10%

0%

0%

B

T

BD Calm = 40.55%

TG

S


B

BD Calm = 39.06%

MEI

BL

T

TG

S


JUNI

U

TL

BL

U

TL

40%

40%

30%

30%

20%

20%

10%

10%

0%

B

0%

T

BD Calm = 37.36%

S

TG


JULI

B

BD Calm = 31.72%

T

S

TG


AGUSTUS


Gambar 3.7 Waverose Bulan Mei, Juni, Juli ,dan Agustus tahun 1991-2004


3-21

Distribusi Tinggi dan Arah Gelombang di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Jam-jaman di Makassar Bulan September s.d. Desember 1991-2004

U

BL

TL

BL

U

TL

40%

40%

30%

30%

20%

20%

10%

10%

0%

0%

B

T

BD

TG

S

Calm = 33.73%


B

BD Calm = 32.31%

SEPTEMBER

U

BL

T

TG

S


OKTOBER

TL

BL

U

TL

40%

40%

30%

30%

20%

20%

10%

10%

0%

B

0%

T

BD

S

Calm = 36.69%

TG


NOVEMBER

B

BD Calm = 30.65%

T

S

TG


DESEMBER


Gambar 3.8 Waverose Bulan September, Oktober, November, dan Desember tahun 1991-2004 BAB III PENGOLAHAN DATA ANGIN DAN PASANG SURUT

3-22

Distribusi Tinggi dan Arah Gelombang di Lepas Pantai P. Kalukalukuang Diramal Berdasarkan Data Angin Jam-jaman di Makassar Total 1991-2004

U

BL

TL 40% *

30% 20%

≈

*

*** * * *** * * * * ** * *

10% 0%

B

≈

* * * * *

*

BD

*

* *

** * ** * *** * * *

* * ** **

S Calm = 36.91%

T

TG



Gambar 3.9 Waverose total tahun 1991-2004

3.1.3 Analisis Tinggi Gelombang Rencana di Laut Dalam 3.1.3.1 Prosedur Analisis Tinggi Gelombang Rencana di Laut Dalam Tinggi gelombang rencana yang diperlukan sebagai data input dalam analisis gelombang selanjutnya diperoleh dengan cara sebagai berikut: -

Dari hasil peramalan gelombang, diambil tinggi gelombang yang terbesar dengan periodanya untuk tiap arah yang mendatangkan gelombang, tiap tahun.

-

Dari tabel tersebut untuk tiap tahun diambil gelombang terbesar, tidak peduli arahnya. Hasil inventarisasi gelombang terbesar ini disajikan dalam bentuk tabel dengan informasi mengenai arah gelombang sudah hilang dalam analisis selanjutnya.


3-23

-

Dilakukan analisis harga ekstrim berdasarkan data gelombang terbesar tahunan yang telah tersusun dari langkah sebelumnya. Dengan cara analisis harga ekstrim yang didasarkan pada tinggi gelombang ini, maka informasi mengenai perioda gelombang hilang dalam langkah selanjutnya.

-

Analisis frekuensi gelombang rencana dengan metode yang digunakan terdiri dari beberapa distribusi yaitu Log Normal, Log Pearson III, Pearson III dan Gumbell. Analisis frekuensi adalah kejadian yang diharapkan terjadi, rata-rata sekali setiap N tahun atau dengan perkataan lain tahun berulangnya N tahun. Kejadian pada suatu kurun waktu tertentu tidak berarti akan terjadi sekali setiap 10 tahun akan tetapi terdapat suatu kemungkinan dalam 1000 tahun akan terjadi 100 kali kejadian 10 tahunan.

-

Pemilihan distribusi yang sesuai dari beberapa distribusi tersebut untuk memberikan nilai gelombang rencana.

Berikut ini adalah penjelasan untuk masing-masing distribusi frekuensi yang digunakan pada analisis tinggi gelombang rencana di laut dalam : A. Distribusi Log Normal Suatu nilai acak X memiliki fungsi distribusi Log Normal apabila nilai dari fungsi probabilitas denstitasnya seperti persamaan dibawah ini (Ochi 1992).

f (x) =

⎡ (ln x − µ )2 ⎤ exp ⎢ − ⎥; σx 2π 2σ2 ⎥⎦ ⎢⎣ 1

0≤x<∞

Distribusi Log Normal memiliki 2 parameter statistik yaitu µ dan σ2. Nilai dari parameter µ dan σ2adalah suatu nilai logaritmik dari variabel acak X yang terdistribusi sebagai ratarata µ dan varian σ2. Persamaan dari nilai rata-rata dan varian dari distribusi Log Normal adalah sebagai berikut: ⎛ σ2 ⎞⎟ E[x ] = exp⎜ µ + ⎜ 2 ⎟⎠ ⎝

(

){ ( ) }

Var [x ] = exp 2µ + σ2 exp σ 2 − 1

B. Distribusi Pearson Tipe III

Distribusi Pearson Tipe III adalah suatu distribusi gamma (memiliki 3 parameter gamma) yang diturunkan dari suatu fungsi gamma. Persamaan tersebut diberikan di bawah ini (Ochi 1992): f (x) =

λβ (x − ε )

exp[− λ (x − ε )] Γ(β )

β −1

dimana nilai dari Γ(β) adalah suatu fungsi gamma dengan λ, β dan ε merupakan parameters yang diberikan oleh persamaan berikut ini : λ=

sx β

,

⎛ 2 ⎞ β = ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ Cs ⎠

ε = x − sx β


3-24

C. Distribusi Log Pearson Tipe III Distribusi Log Pearson III merupakan modifikasi dari distribusi Pearson Tipe III dengan mengubah y = log (x) sehingga mengurangi nilai kemencengan (skewness). Persamaan distribusi Log Pearson adalah sebagai berikut (Ochi 1992).

f (x) =

λβ (x − ε )

exp[− λ (x − ε )] , Γ(β )

β −1

y = log(x )

dimana:

λ=

sx β

,

⎛ 2 ⎞ ⎟⎟ β = ⎜⎜ ⎝ C s (y) ⎠

2

ε = y − sx β D. Distribusi Gumbel

Distribusi Gumbel berasal dari Distribusi Nilai Asimtot Ekstrim Tipe I dan merupakan fungsi distribusi kumulatif sebagai berikut (Ochi 1992):

⎧ ⎡ ⎛ x − u ⎞⎤ ⎫ F ( x) = P ( X ≤ x) = ⎨− exp ⎢− ⎜ ⎟⎥ ⎬ ⎣ ⎝ α ⎠⎦ ⎭ ⎩ atau dalam fungsi probabilitas densitas dinyatakan sebagai berikut:

⎧ ⎡ ⎛ x − u ⎞⎤ ⎫ f ( x ) = 1 − exp ⎨− exp ⎢ − ⎜ ⎟⎥ ⎬ ; ⎣ ⎝ α ⎠⎦ ⎭ ⎩

-∞ ≤ x ≤ ∞

dimana: α=

s 6 π

u = x − 0.5772α s = standar deviasi

x = rata-rata Keempat distribusi yang telah dijelaskan di atas diterapkan ke dalam nilai tinggi gelombang maksimum seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Nilai dari gelombang maksimum hasil prediksi berdasarkan masing-masing distribusi diplot berdasarkan nilai gelombang hasil pengamatan. Data pengamatan diplot berdasarkan nilai probabilitas Weibull yang terlampaui. Persamaan probabilitas Weibull adalah sebagai berikut : P( X ≤ x m ) =

m n −1

dimana:

P( X ≤ x m ) = probabilitas dari suatu nilai X yang berada di bawah suatu nilai di bawah

xm. m

= ranking dari xm.

n

= jumlah total data dari nilai maksimum.


3-25

Fungsi distribusi yang paling sesuai dapat dipilih berdasarkan: (1) pengamatan visual, dan (2) nilai error (perbedaan antara data dan perhitungan). Definisi dari rata-rata error adalah sebagai berikut: Error rata-rata =

∑ (XDistribution − XData )2 N −1

dimana: XDistribustion

= tinggi gelombang hasil perhitungan.

XData

= tinggi gelombang hasil peramalan.

N

= jumlah data.

Selanjutnya dengan menggunakan metoda error terkecil akan ditemukan distribusi teroritis mana yang memiliki error terkecil. Distribusi teoritis tersebut yang akan digunakan dalam analisis pada pekerjaan ini. Setelah mendapatkan tinggi gelombang rencana untuk periode ulang tertentu kemudian dianalisis periode gelombang yang sesuai melalui sebuah grafik hubungan antara tinggi gelombang dengan periode gelombang seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.10.

3.1.3.2

Hasil Analisis Tinggi Gelombang Rencana di Laut Dalam

Dari hasil hindcasting didapat nilai tinggi gelombang signifikan maksimum di laut dalam yang tertera pada Tabel 3.5 di atas. 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 terdiri atas beberapa distribusi yaitu Log Normal, Pearson III, Log Pearson III dan Gumbel. Dari kelima distribusi teoritis ini kemudian dipilih distribusi yang mendekati data untuk menentukan nilai tinggi gelombang rencana. Berdasarkan hasil perhitungan, fungsi distribusi yang mendekati data adalah fungsi distribusi Gumbel, selanjutnya untuk perhitungan tinggi gelombang dengan periode ulang tertentu digunakan rumus dari fungsi distribusi Gumbel sehingga didapat hasil pada Tabel 3.19. Untuk menghitung perioda gelombang rencana, grafik hubungan tinggi gelombang signifikan terhadap periodanya, yang merupakan hasil dari proses hindcasting, dibuat. Dari grafik tersebut (disajikan dalam Gambar 3.10), model garis yang mewakili sebaran titik-titik data tersebut dapat dihitung, yaitu yang dirumuskan dengan persamaan di bawah ini:

H s = 0.059(Ts )1.883 Hasil tinggi gelombang signifikan rencana di laut dalam ini disajikan dalam Tabel 3.19.


3-26


3-27

Tinggi Gelombang Signifikan (meter)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0 Perioda Gelombang Signifikan (detik)

8.0

9.0

y = 0.059x1.883

10.0

11.0

Gambar 3.10 Grafik hubungan antara tinggi gelombang signifikan (Hs) dengan periodanya (Ts).

1.0

P. Kalukalukuang

12.0

Tabel 3.19 Tinggi gelombang signifikan dan periode gelombang Rencana di laut dalam Periode Ulang (tahun)

Nilai Ekstrim Tinggi Gel. (m)

1 2 3 5 10 15 20 25 50 100 200

1.87 2.31 2.75 3.24 3.86 4.21 4.45 4.64 5.21 5.79 6.36

Periode Gelombang ( detik) 6.1 7.02 7.7 8.4 9.22 9.65 9.94 10.16 10.81 11.43 12.01

3.2 Pasang Surut 3.2.1

Definisi

Pasang surut adalah fluktuasi muka air laut karena adanya gaya tarik benda-benda langit, terutama matahari dan bulan terhadap massa air di bumi. Bumi berotasi mengelilingi matahari dalam waktu 24 jam, sedangkan bulan berotasi mengelilingi bumi pada saat yang bersamaan dalam waktu 24 jam 50 menit. Selisih waktu berotasi sebesar 50 menit ini menyebabkan besar gaya tarik bulan bergeser terlambat 50 menit dari tinggi air yang ditimbulkan oleh gaya tarik matahari. Gerak rotasi bumi mengelilingi matahari melalui suatu lintasan yang mempunyai bentuk ellip yang disebut bidang elliptis. Sudut inklinasi bumi terhadap bidang elliptis adalah sebesar 66.5o, sedangkan sudut inklinasi bulan terhadap bidang rotasi bumi adalah 5o9’. Jarak terdekat antara posisi bulan dan bumi disebut perigee dan jarak terjauh disebut apogee. Keadaan pasang pada saat perigee dan keadaan surut pada saat apogee. Sketsa posisi dapat dilihat pada Gambar 3.11 berikut ini.

Gambar 3.11 Pergerakan bumi-bulan-matahari


3-28

Besar pengaruh bulan dan matahari terhadap permukaan permukaan air laut di bumi disesuaikan dengan gaya-gaya yang bekerja satu sama lainnya. Adanya gaya tarik bulan dan matahari menyebabkan lapisan air yang semula berbentuk bola menjadi ellips. Peredaran bumi dan bulan pada orbitnya menyebabkan posisi bumi, bulan, dan matahari selalu berubah setiap saat. Revolusi bulan terhadap bumi ditempuh dalam waktu 29.5 hari ( jumlah hari dalam satu bulan menurut kalender tahun komariyah,yaitu tahun yang didasarkan peredaran bulan). Pada sekitar tanggal 1 dan 15 ( bulan muda dan bulan purnama) posisi bumi-bulan-matahari kira-kira berada pada satu garis lurus.Gambar kedudukan bumi, bulan, dan matahari saat purnama dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Kedudukan bumi-bulan-matahari saat pasang purnama

Pada saat bulan purnama, gaya tarik bulan dan matahari terhadap bumi saling memperkuat. Dalam keadaan ini terjadi pasang purnama (pasang besar, springtide), dimana tinggi pasang surut sangat besar dibandingkan pada hari-hari yang lain. Sedangkan sekitar tanggal 7 dan 21 (seperempat dan tigaperempat revolusi bulan terhadap bumi) dimana bulan dan matahari membentuk sudut siku-siku terhadap bumi. Gambar kedudukan bumi, bulan, dan matahari saat pasang perbani dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Kedudukan bumi-bulan-matahari saat pasang perbani


3-29

Pada saat posisi bulan di seperempat awal dan seperempat akhir gaya tarik bulan terhadap bumi saling mengurangi. Dalam keadaan ini terjadi pasang surut perbani (pasang kecil, neap tide) dimana tinggi pasang surut kecil dibandingkan hari-hari yang lain.

3.2.2 Tipe Pasang Surut Tipe pasang surut di berbagai daerah tidak sama, di suatu daerah dalam satu hari dapat terjadi satu kali atau dua kali pasang surut. Secara umum tipe pasang surut di berbagai daerah dapat dibedakan menjadi empat tipe yaitu pasang surut harian tunggal (diurnal tide), pasang surut harian ganda (semidiurnal tide), pasang surut campuran condong ke harian ganda (mixed tide prevailing semidiurnal), dan pasang surut campuran condong ke harian tunggal (mixed tide prevailing diurnal). Penjelasan mengenai tipe-tipe pasang surut dapat dilihat pada Tabel 3.20. Tabel 3.20 Tipe pasang surut Tipe Pasang Surut

Dalam 1 hari terjadi 1 kali air pasang dan 1 kali air surut.Periode pasang surut rata-rata adalah 24 jam 50 menit.

Pasang Surut Harian Tunggal (Diurnal Tide)

Dalam 1 hari terjadi 2 kali air pasang dan 2 kali air surut dengan ketinggian yang hampir samadan terjadi berurutan secara teratur. Periode Pasang surut rata-rata adalah 12 jam 24 menit.

Pasang surut harian ganda (Semidiurnal tide) Pasang surut harian ganda

campuran

condong

(Mixed tide prevailing semidiurnal) Pasang surut harian tunggal

campuran

Keterangan

condong

(Mixed tide prevailing diurnal)

ke Dalam 1 hari terjadi 2 kali air pasang dan 2 kali air surut dengan ketinggian dan periode yang berbeda. Dalam 1 hari terjadi 1 kali air pasang dan 1 ke kali air surut dengan ketinggian yang berbeda. Kadang-kadang terjadi 2 kali air pasang dalam 1 hari dengan perbedaan yang besar pada tinggi dan waktu.


3-30

3.2.3 Least Square Method Dalam mendapatkan nilai komponen pasang surut digunakan metode kuadrat terkecil (Least Square Method). Metoda ini menggunakan prinsip bahwa kesalahan peramalan pasang surut harus sekecil-kecilnya, sehingga jumlah selisih kuadrat antara peramalan dengan data pengamatan harus minimum. Dengan i ialah nomor pengamatan dan m adalah jumlah pengamatan, maka persamaan modelnya dapat ditulis, sebagai berikut : m

z(t) = S o +

∑ A cos(ω t - Φ i

i

i

)

i =1

Dapat ditulis menjadi m

z (t ) = So + ∑ Ai cos ωi t + Bi sin ωi t i =1

Misalkan data pengamatan kita ialah

J =

∑ε

2

=

∑

^

z (i) , maka persamaan errornya akan menjadi : 2

^ ⎛ ⎞ z ( i ) − z (i ) ⎟ = 0 ⎜ t ⎝ ⎠

^

z ( i ) = So + A cos ω t + B sin ω t m

J = ∑ {z t (i) - So - Acosωt(i) - Bsinωt(i)}

2

i=1

Untuk mendapatkan harga minimum, maka persamaan diatas diturunkan secara parsial untuk setiap variabel atau parameternya :

∂J =0 ∂( parameter) m ∂J = 0 = ∑(− 2 sinωt (i)){zt (i) − So − Acosωt (i) − B sinωt (i)} ∂B i =1

m ∂J = 0 = ∑ (− 2 ){z t (i ) − So − A cos ω t (i ) − B sin ω t (i )} ∂So i =1

m ∂J = 0 = ∑(− 2 cosωt (i)){zt (i) − So − Acosωt (i) − B sinωt (i)} ∂A i =1


3-31

Ketiga persamaan diatas bila ditampilkan dalam bentuk matriks akan seperti dibawah ini : m ⎧ ⎫ zt (i) ∑ ⎪ ⎪ i =1 i =1 i =1 So ⎧ ⎫ ⎪ ⎪ m m m ⎪ ⎪ ⎪m ⎪ 2 cosωt (i) cos ωt (i) sin ωt (i) cosωt (i) ⎨ A ⎬ = ⎨∑ zt (i) cosωt (i)⎬ ∑ ∑ ∑ i =1 i =1 i =1 ⎪ B ⎪ ⎪ i =m1 ⎪ m m m ⎩ ⎭ ⎪ 2 sin ωt (i) ∑ cosωt (i) sin ωt (i) sin ωt (i) zt (i) sin ωt (i) ⎪⎪ ∑ ∑ ∑ ⎪ i =1 i =1 i =1 ⎩ i =1 ⎭ m

∑ cosωt (i)

m

m

∑ sin ωt (i)

Atau

⎧ So ⎫ [D ]⎪⎨ A ⎪⎬ = {z } ⎪B⎪ ⎩ ⎭

⎧ So ⎫ ⎪ ⎪ −1 ⎨ A ⎬ = [D ] {z } ⎪B⎪ ⎩ ⎭

Matriks di atas dapat diselesaikan dengan Eliminasi Gauss sehingga nilai S0, A, B dapat diketahui. A dan B ialah komponen pasang surut. Selanjutnya untuk mendapatkan nilai amplitudo dan beda fasa dari kesembilan komponen pasut (m = 9) digunakan persamaan berikut : Amplitudo

C=

:

A2 + B 2

Fasa

⎛B⎞ Φ = tan −1 ⎜ ⎟ ⎝ A⎠ 3.2.4 Peramalan Pasang Surut Setelah kesembilan komponen pasut berikut amplitudo dan fasanya diketahui, maka perubahan elevasi muka air akibat pasang surut dihitung untuk jangka waktu 18.6 tahun. Jangka waktu 18.6 tahun adalah periode ulang pasang surut. Berdasarkan peramalan pasang surut, didapatkan data fluktuasi elevasi muka air laut selama 18.6 tahun. Untuk keperluan perencanaan, ditetapkan elevasi-elevasi yang digunakan sebagai elevasi acuan dengan cara menganalisa data ramalan pasang surut tersebut (lihat Tabel 3.21). Analisa dilakukan dengan metode statistika.


3-32

Tabel 3.21 Elevasi muka air rencana Elevasi Muka Air

Keterangan

HHWL (Highest High Water Level) MHWS (Mean High Water Spring) MHWL (Mean High Water Level) MSL (Mean Sea Level) MLWL (Mean Low Water Level) MLWS(Mean Low Water Spring) LLWL(Lowest Low Water Level)

Air tertinggi pada saat pasang surut purnama atau bulan mati Rata-rata muka air tinggi saat purnama Rata-rata dari muka air tinggi selama periode 19 tahun Muka air rerata antara muka air tinggi rata-rata dan muka air rendah rata-rata Rata-rata dari muka air rendah selama periode 19 tahun Rata-rata muka air rendah saat purnama Air terendah pada saat pasang surut purnama atau bulan mati

3.2.5 Data Masukan Peramalan Pasang Surut Data pasang surut yang digunakan dalam laporan ini didapat dari hasil pengamatan lapangan mulai dari tanggal 2 Februari 2008 sampai 28 Februari 2008. Berikut ini adalah plot time series elevasi pasang surut di Pulau Kalukalukuang hasil pengamatan.

Data Pengamatan Pasang Surut di Lokasi Pangkep 75

50

Elevasi Muka Air (cm)

25

0

-25

-50

-75

02/Feb 00:00

05/Feb 00:00

08/Feb 00:00

11/Feb 00:00

14/Feb 00:00

17/Feb 00:00

20/Feb 00:00

23/Feb 00:00

26/Feb 00:00

Waktu (2005)

Gambar 3.14 Time series elevasi pasut hasil pengukuran di lokasi Pangkep


3-33

3.2.6 Hasil dan Analisis a. Komponen Pasang Surut

Untuk menguraikan data pasang surut menjadi komponen-komponen pasut penyusunnya, digunakan program ERGTIDE yang prinsip kerjanya menerapkan metode Least Square. Dengan input berupa data elevasi pasut di Pangkep hasil peramalan dengan RMA2 selama 1 bulan, maka dengan program ERGTIDE dihasilkan parameter amplitudo and beda fasa dari sembilan komponen pasang surut yang dapat dilihat pada Tabel 3.22 dibawah ini. Tabel 3.22 Konstituen pasang surut di lokasi tinjauan No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

KONSTITUEN

AMPLITUDO (cm)

M2 S2 N2 K2 K1 O1 P1 M4 MS4 SO

20.9 10.6 3.0 2.7 31.1 21.6 8.6 1.6 0.7 -0.3

BEDA FASA -79.7 171.7 36.6 204.1 212.2 216.8 156.5 82.9 12.0

Di mana:

M2

= komponen utama bulan (semi diurnal)

S2

= komponen utama matahari (semi diurnal)

N2

= komponen bulan akibat variasi bulanan jarak bumi-bulan (semidiurnal)

K2

= komponen matahari-bulan akibat perubahan sudut deklinasi matahari-bulan (semidiurnal)

K1

= komponen matahari-bulan (diurnal)

O1

= komponen utama bulan (diurnal)

P1

= komponen utama matahari (diurnal)

M4

= komponen utama bulan (kuartel diurnal)

MS4

= komponen matahari-bulan

b. Peramalan Pasang Surut dan Elevasi Muka Air Rencana

Setelah kesembilan komponen pasut berikut amplitudo dan fasanya diketahui, selanjutnya dilakukan peramalan perubahan elevasi muka air akibat pasang surut untuk jangka waktu 18,6 tahun (jangka waktu 18,6 tahun adalah periode ulang pasang surut). Peramalan ini di lakukan menggunakan program ERGRAM, dan didapatkan data fluktuasi elevasi muka airlaut selama 18,6 tahun. Selanjutnya, untuk keperluan perencanaan bangunan pantai, dihitung elevasi-elevasi acuan penting dengan menganalisa data ramalan pasang surut selama 18.61 tahun tersebut. Analisa ini dilakukan dengan menggunakan program ERGELV. Dalam tabel-tabel berikut ditampilkan harga elevasi-elevasi acuan penting di lokasi tinjauan hasil running program ERGELV.


3-34

Tabel 3.23 Elevasi penting di lokasi tinjauan diikatkan terhadap LWS

Nilai Elevasi Acuan Diikatkan pada LWS Lokasi : Pangkep Elevasi Acuan (m) Elevasi (m) High Water Spring (HWS) 1,62 Mean High Water Spring (MHWS) 1,47 Mean Sea Level (MSL) 0,95 Mean Low Water Spring (MLWS) 0,17 Lowest Water Spring (LWS) 0,00 Dari perhitungan diketahui tunggang pasang di lokasi sebesar 162 cm dengan muka air muka air tertinggi (HWS) 161,76 cm diatas LWS. Informasi ini diperlukan untuk menentukan elevasi dermaga, trestle, dan tanggul.

3.3

Pemilihan Layout Dermaga

Dalam menentukan layout dermaga terlebih dahulu dilakukan simulasi transformasi gelombang di laut dangkal. Simulasi transformasi gelombang dilakukan dengan CGWAVE. CGWAVE secara umum adalah sebuah software model prediksi gelombang yang paling maju, hampir mendekati kondisi real lapangan. Software ini dapat digunakan untuk mengestimasi medan gelombang di pelabuhan, pantai, inlet, sekitar pulau, dan sekitar struktur/bangunan. Selain mensimulasikan gabungan efek refraksi-difraksi gelombang yang terdapat dalam persamaan mild-slope, CGWAVE juga mensimulasikan efek dari disipasi gelombang akibat gesekan, gelombang pecah, dispersi amplitude nonlinier, dan pengurangan energi gelombang di mulut pelabuhan. CGWAVE adalah finite-element model dengan interface SMS (Surface Water Modelling System). Secara klasik, metode super-element sama seperti metode aproksimasi parabolik yang dikembangkan belakangan ini, yang harus memperhatikan syarat batas terbukanya. Sebuah prosedur iteratif (Conjugate Gradient Method) dan modifikasinya, digunakan untuk menyelesaikan diskritisasi persamaannya, sehingga daerah model lebih luas dapat disimulasikan juga. Berdasarkan hasil peramalan gelombang diketahui bahwa gelombang dominan di perairan lepas pantai Pulau Kalukalukuang berasal dari arah barat laut, oleh karena itu hasil simulasi CGWAVE yang dipakai dalam penentuan layout dermaga adalah simulasi gelombang dari arah barat laut. Parameter masukan yang digunakan dalam simulasi ini adalah sebagai berikut : Arah gelombang datang adalah barat laut (45o) Tinggi gelombang datang diambil dari gelombang signifikan dengan periode ulang 50 tahun yaitu sebesar 5.21 meter. Periode gelombang 10.78 detik. Gelombang yang datang dari arah barat daya terhalang sebagian oleh karang yang memiliki kontur nol meter, sehingga tinggi gelombang yang sampai ke pantai menjadi lebih kecil. Hal ini terlihat pada hasil simulasi CGWAVE pada Gambar 3.18. dimana tinggi


3-35

gelombang maksimum menuju pantai (1.5 m - 3 m). Tinggi gelombang maksimum di daerah alternatif penempatan dermaga ialah 3.6 meter.

Gambar 3.15 Hasil simulasi CGWAVE dengan Ho=5.21 m T=10.78 dtk dan θ =45o

Penentuan orientasi arah dermaga ditentukan berdasarkan gelombang yang datang dari arah barat laut. Agar dermaga terlindung dari gelombang yang datang, maka posisi dermaga direncanakan sejajar dengan arah datangnya gelombang. Layout dermaga yang diusulkan untuk Dermaga Beton Pulau Kalukalukuang adalah alternatif 2 yang ditampilkan pada Gambar 3.16.


3-36

ALternatif 2

Gambar 3.16 Layout dermaga yang diusulkan untuk dermaga beton Pulau Kalukalukuang


3-37

PENGOLAHAN DATA ANGIN DAN PASANG SURUT

Recommend Documents