PEMODELAN SIMULASI ARUS PASANG SURUT DI LAUT FLORES

PEMODELAN SIMULASI ARUS PASANG SURUT DI LAUT FLORES
Baharuddin 1, Dr. Muh. Alimuddin Hamzah, M. Eng 2, Dr. Paharuddin, M. Si 3
e-mail : [email protected]
Jurusan Fisika Program Studi Geofisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Hasanuddin
2017
ABSTRAK
Model hidrodinamika dua dimensi yang terintegrasi terhadap kedalaman, diaplikasikan dalam
kajian arus pasang surut dilaut flores. Data yang digunakan adalah data pasang surut yang diterapkan
pada syarat batas terbuka dengan menggunakan program model pasut global TDH 0.25˚ serta
batimetri dari Etopo15. Simulasi numeris dilakukan selama 30 hari dan hanya menggunakan pasang
surut sebagai satu-satunya gaya pembangkit arus laut. Hasil simulasi menunjukkan bahwa kecepatan
arus berkisar dari 0.01 m/s – 0.4 m/s dengan kecepatan pada saat surut relatif lebih besar
dibandingkan pada saat pasang. Pola arus pasang surut saat pasang menuju surut didominasi oleh
aliran yang menuju ke arah barat daya kemudian berbelok ke arah barat laut, sedangkan pola arus
pasang surut saat surut menuju pasang didominasi oleh aliran yang menuju ke arah tenggara
kemudian berbelok kearah timur laut. Model juga memprediksi adanya arus pasang surut bolak-balik
yang deras pada celah Selayar
Kata kunci : Arus Pasang Surut, Model Hidrodinamika, dan Laut Flores
ABSTRACT
2-D hydrodynamic depth averaged model was applied in a study tidal current of Flores Sea. The data
used in this model are tidal data which is applied in the open boundary using global tide model and
bathymetry of Etopo15. The numerical simulation was conducted for 30 days and tide was used as
the only force that generates sea current. Model simulation results showed that tidal current velocity
were ranging from 0.01 m/s- 0.4 m/s and the velocity during low tide was relatively greater than the
velocity during high tide. The tidal current dominantly flows toward southwest and turned
northwest at the middle of ebb tide, where as at the middle of flood tide the flow was dominated
towards the southeast and than turn to the northeast. The model also predict high reversible current
along Selayar gap.
Keywords : Flores sea, Hydrodynamics model, and tide-driven current.
1
PENDAHULUAN
Pasang surut laut merupakan fenomena
naik turunnya muka laut secara periodi yang
terjadi diseluruh belahan bumi akibat adanya
gaya pembangkit pasang surut yang utamanya
berasal dari matahari dan bulan (Douglas,
2001). Fenomena pasang surut laut tersebut
diketahui dapat membangkitkan arus laut yang
dikenal dengan sebutan arus pasang surut atau
arus pasut (Stewart,2006: 300). Kecepatan
arus pasang surut biasanya berubah-ubah
secara periodik dalam suatu selang waktu
tertentu atau sering disebut dalam satu siklus
pasang surut sehingga arus pasang surut dapat
diramalkan
(Duxbury
et
al.,2002).
Pengetahuan tentang karakteristik pasang surut
dan arus pasut ini sangat diperlukan untuk
untuk
kepentingan
perencanaan
dan
pembangunan
wilayah
pesisir
dan
pembangunan struktur bangunan pantai.
Perairan laut Flores adalah perairan
dengan letak geografis yaitu: 119.55°120.94°BT dan 5.41° - 6.73° LS. Pemilihan
lokasi penelitian diperairan laut Flores karena
didaerah tersebut terdapat aktifitas nelayan,
budidaya rumput laut, transportasi laut,serta
perencanaan pembangunan kawasan industri
yang memerlukan kajian analisis Oceanografi
khususnya pasang surut dan arus pasut. Dan
untuk memenuhi kebutuhan Informasi
tersebut, maka diperlukan penelitian dan
survey lapangan yang membutuhkan waktu
yang lama dan biaya yang sangat besar.
Salah
satu
Alternatif
untuk
meminimalisir pengeluaran biaya yaitu dengan
memodelkan
simulasi arus pasang surut
tersebut dengan model matematik ( Hidraulik)
yang memamfaatkan teknologi Komputer
sehingga waktu yang diperlukan relative
singkat. Hasil dari simulasi ini diharapkan
mampu memberikan gambaran karakteristik
arus pasang surut di Laut Flores Secara efisien
dan efektif sehingga dapat digunakan untuk
kegiatan yang berhubungan dengan kelautan.
METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan selama satu
bulan pada tanggal 1-30 agustus 2016 dengan
asumsi
distribusi
kecepatan
terhadap
kedalaman dianggap seragam (2D) dan data
pasang surut prediksi yang berada pada syarat
batas laut berubah terhadap waktu dan jarak.
Lokasi Penelitian berada pada posisi 119.55°120.94°BT dan 5.41° - 6.73° LS.( Gambar 1).
Gambar 1. Lokasi Penelitian
Data yang digunakan sebagai input
simulasi model adalah data batimetri, data
citra garis pantai dan data elevasi pasang surut
prediksi. Data pasang surut pengukuran akan
digunakan untuk validasi dengan data pasang
surut model.
Persamaan kontinuitas dan Momentum
Menurut Istiarto (2011) dalam integrasi
persamaan-persamaan
kontinuitas
dan
momentum untuk mencari persamaan 2DH,
dipakai anggapan dan penyederhanaan
sebagai berikut ini :
 Nilai rata-rata kedalaman dianggap
cukup representatif untuk mewakili
nilai-nilai besaran yang berubah
sepanjang kedalaman aliran
 Kecepatan dan percepatan arah
vertikal
dianggap sangat kecil,
sehingga diabaikan
 Berlaku distribusi tekanan hidrostatik
diseluruh kedalaman
 Kemiringan dasar ke kedua arah
horizontal kecil
2
Persamaan kontinuitas
 Persamaan Momentum
1. Pada sumbu x :
డ௛௎
డ௧
+
డ௛௎ మ
௚௛మ డఘ
ଶఘబ
డ
డ௫
+
డ௫
ఛೞೣ
ఘబ
డ௛௎௏
డ௬
ఛ್ೣ
−
ఘబ
డ
−
ଵ
ఘబ
ൣℎܶ௫௬ ൧
డ௬
డఎ
௛ డ௣ೌ
= ݂ܸℎ − ݃ℎ డ௫ − ఘ
డ௦
ቂ డ௫ೣೣ +
డ௦ೣ೤
డ௬
బ
డ௫
ቃ+
−
2. Pada sumbu y :
+
௛ డ௣ೌ
ఘబ డ௬
డ௦೤೤
డ௬
+
[ℎܶ௫௫] +
డ௛௏
డ௧
డ௫
డ௛௎௏
డ௫
−
+
డ௛௏ మ
డ௬
௚௛మ డఘ
ଶఘబ
డ
+
డ௬
డఎ
= −݂ܷℎ − ݃ℎ డ௬ −
ఛೞ೤
ఘబ
–
డ
ఛ್೤
ఘబ
−
ଵ డ௦೤ೣ
ఘబ
ቃ+ డ௫ ൣℎܶ௫௬ ൧+ డ௬ ൣℎܶ௬௬ ൧
ቂ డ௫ +
Dimana :
h (x,y,t) : kedalaman air bervarisasi terhadap
waktu (m)
ߟ (x,y,t) : elevasi muka air laut (m)
U
(x,y,t) : kecepatan rata-rata terhadap
kedalaman pada sumbu x ( m/s)
V
(x,y,t) : kecepatan rata-rata terhadap
kedalaman pada sumbu y ( m/s)
f
:2Ω sin ߶ , parameter Coriolis
Ω
: angular rate of revolution ( rad/s)
߶
: geografis latitude (°)
g
: percepatan gravitasi (݉ ଶ/ ‫)ݏ‬
ߩ
: densitas air laut (kg/݉ ଷ)
ߩ଴
: referensi densitas air (kg/݉ ଷ)
‫݌‬௔
: tekanan permukaan ( N/݉ ଶ)
߬௦௫, ߬௦௬ :tegangan permukaan arah sumbu (x,y)
߬௕௫, ߬௕௬ : tegangan dasar arah sumbu ( x,y)
‫ݏ‬௫௫ , ‫ݏ‬௫௬ , ‫ݏ‬௬௫, ‫ݏ‬௬௬ : komponen tensor tegangan
radiasi
ܶ௫௫, ܶ௬௬ : tegangan geser arah sumbu (x,y)
ܶ௫௬ , ܶ௬௫: tegangan normal arah (y,x) terhadap
sumbu (x,y)
MODEL
[m]
LAPANGAN [m]
res
[m]
Validasi pasut Benteng selayar
D:\H22110006\project mike bahar\BANTAENG 2017\ANALYSIS\validasi\VALIDASI PASUT BENTENG.dfs0

߲ℎ ߲ܷℎ ߲ܸℎ
+
+
=0
߲‫ݔ߲ ݐ‬
߲‫ݕ‬
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan Hasil Simulasi model
Hidrodinamika didapatkan bilangan Formzhal
0.91 sehingga dapat disimpulkan bahwa tipe
pasang surut daerah penelitian adalah pasang
surut campuran condong keharian ganda
dengan Amplitudo maksimum yaitu 1,7 m.
Validasi data pasang surut dilakukan
untuk mengetahui apakah model yang
dibangun sesuai atau tidak dengan kondisi di
lapangan. Data pasang surut pelabuhan
Benteng, Selayar (garis berwarna hitam)
diplotkan bersama dengan hasil running model
(garis berwarna biru) dengan time step dan
time interval yang sama. Perbedaan ketinggian
muka laut yang besar terjadi saat pasang dan
surut, perbedaannya dapat mecapai 0,1 m
seperti yang ditampilkan pada Gambar 2.
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
00:00
2016-08-01
00:00
08-02
00:00
08-03
00:00
08-04
00:00
08-05
00:00
08-06
00:00
08-07
Gambar 2. Validasi Pasang surut Pengukuran dan
Pasang surut Model
BAHAR: R=0.91196
1
Data
Fit
Y = T
0.8
Output ~=0.9*Target +0.0012
Dengan penyederhanaan tersebut , persamaan
kontinuitas dan momentum untuk model 2DH
adalah sebagai berikut ( Mike by DHI, 2012 )
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
-1
-0.5
0
0.5
1
Target
Gambar 3. Plot regresi linear data pasut
Untuk melihat apakah data terdistribusi
dengan normal, maka dilakukanlah uji
normalitas dengan regresi linear. Distribusi
titik-titik data mengikuti dan mendekati garis
diagonal dengan nilai regresi sebesar 0.912,
3
sehingga dapat disimpulkan bahwa data
terdistribusi dengan normal ( Gambar 3).
Hasil Pemodelan dan Analisis Arus Pasang
Surut
Hasil Pemodelan arus pasang surut
dimodelkan dalam bentuk video dilakukan
dengan rentang waktu 1 jam selama satu bulan
dan perubahan dari model tersebut di
visualisasikan berdasarkan perbedaan gradien
warna yang mewakili elevasi permukaan dan
vektor mewakili arah arus pasang surut,
Sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan
dan analisis terhadap hasil simulasi model arus
pasang surut pada domain model. Pemodelan
ini dilakukan pada 4 kondisi yaitu kondisi
pasang tertinggi, kondisi saat surut, kondisi
surut terendah dan kondisi saat pasang.
Gambar 4.Titik Kontrol domain penelitian
Gambar 5. Kondisi menuju surut
Pada penelitian ini ditentukan 5 titik
kontrol (point series) yang akan dianalisis
yaitu pada perairan Pelabuhan bantaeng, celah
Selayar, Benteng (Selayar), Pammatata
(Selayar) dan titik pusat dari domain model
(Gambar 4).
Secara umum pola arus pasang surut
hasil
simulasi
model
hidrodinamika
menunjukkan bahwa pada kondisi menuju
surut pola arus didominasi oleh aliran yang
bergerak dari celah Selayar menuju ke arah
barat daya menuju pusat domain dan sebagian
lagi bergerak menyusuri pantai Bulukumba,
Bantaeng dan Jeneponto kearah barat
4
Gambar 6. Kondisi menuju pasang
menyesuaikan dengan kondisi batimetri
kecepatan maksimum 0.4 m/s pada Perairan
celah selayar (Gambar 5).
Setelah elevasi air laut mencapai
kondisi air terendah, arus laut kemudian
berangsur-angsur mengalami pasang dengan
kecepatan arus yang lebih kecil dibandingkan
pada saat kondisi menuju surut. Aliran arus
dari pusat domain didominasi oleh arus ke
arah timur laut menuju celah Selayar dengan
kecepatan maksimum 0.35 m/s Pada perairan
celah Selayar.
Namun
pada
wilayah
perairan
Jeneponto, Bantaeng dan Bulukumba, arus
bergerak ke arah timur menyusuri garis pantai
menuju celah Selayar ( Gambar 6).
Secara keseluruhan sebaran arah arus
ditinjau dari pusat domain menunjukkan
bahwa hasil simulasi didominasi oleh aliran
arus ke arah tenggara ketika surut dan ke arah
barat laut ketika menuju pasang ( Gambar 7).
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil
disimpulkan bahwa:
penelitian
ini,
1. Model simulasi yang
dihasilkan
menunjukkan bahwa dinamika pola
arus pasang surut didominasi oleh
aliran arus ke arah barat menuju celah
Selayar ketika surut dan ke arah timur
menjauhi celah Selayar ketika air laut
surut. hasil validasi data pasang surut
pemodelan dengan data pasang surut
lapangan memiliki kesesuaian yang
cukup baik sehingga mendekati
kondisi lapangan.
2. Kecepatan arus maksimum terjadi pada
perairan celah Selayar pada kondisi
menuju surut dengan kecepatan0.4 m/s.
sedangkan kecepatan arus minimum
terjadi diperairan Pammatata pada
kondisi pasang tertinggi dengan
kecepatan 0.01 m/s.
dapat
5
DAFTAR PUSTAKA
Dahuri. R.. 2004. Pengelolaan Sumber Daya
Wilayah Pesisir dan Lautan Secara Terpadu.
Penerbit PT Pradnya Paramita. Jakarta.
Hutabarat, S. dan S.H Evans. 1985. Pengantar
Oseanografi. UI press. Jakarta.
Pariwono.I.J. 1999. Kondisi Oseanografi
Perairan Pesisir Lampung (Proyek pesisir
Publlication). Technical Reprt (TE-99/12-1)
Coastal Resources Center.
University of
Rhode Island. Jakarta.
Triatmodjo B. 1999. Teknik Pantai.
Yogyakarta : Beta Offset. Yogyakarta.
Djunarsjah.E. 2005. Survey Hidrografi. PT
Refika Aditama. Bandung.
Pond, S. dan Pickard, G.L. 1983.
Introductory
dynamical
oceanography.
Departement of Oceanography. University of
Columbia. Vancouver. Canada
Muhammad,
hamid.
2005.Jakarta: Ilmu
Pengetahuan
Sosial-Geografi Direktorat
Pendidikan Lanjutan Pertama, Direktorat
Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah.
Departemen Pendidikan Nasional.
Yuningsih,
Masduki
dan
Rahmat.
2010. Penelitian Potensi Energi Arus Laut
Sebagai Sumber Energi Laut Terbarukan Di
Perairan Toyapakeh Nusa Penida Bali. Di
akses: 30 agustus 2016
Kahar, Joenil. 2008. Geodesi.
Teknologi Bandung .Bandung
Institut
Saroso.2011. Teori Pasang Surut.Dinas Hidro
Oseanografi TNI AL.Jakarta.
Gribbin,John.2005. Fisika Moderen, Erlangga
. Jakarta
Douglas, R. M. 2001. Physical Oceanography.
Department
of
Geophysical
Science.
Univercity Of Chicago, Illinnois
Setyadjit, Djoko. 2002. Karakteristik Pasang
Surut Perairan Jawa Tengah, temu pasang
surut nasional. Semarang
Mike by DHI. 2012. Mike 21 & Mike 3 Flow
Model Fm, hydrodynamic and transport
modul,
scientific documentation,
DHI
Software.
Istiarto.2011. CFD di Bidang Hidraulika
Saluran Terbuka, JTSL FT UGM.Yogyakarta.
Duxbury, A. B., A. C., dan Sverdrup, K. A.
2002. Fundamentals of Oceanography.
Stewart, R.H. 2016. Introduction to physical
Oceanography, Department of Oceanography,
Texas A & M Univercity
Wyrtki, K. 1961. Phyical Oceanography of the
South East Asian Waters. NagaReport Vol. 2
Scripps, Institute Oceanography, California
Frick, Heinz. 1979 Mekanika Teknik
1,Kanisius, Yogyakarta
Petrajani, Francisca. 2002.Newton
Gravitasi.Erlangga. Jakarta
dan
6