Jurnal Teknik Sipil Pascasarjana Universitas Syiah Kuala ISSN 2302-0253 pp. 114- 122 9 Pages STUDI PERUBAHAN PROFIL PANTAI DI SEKITAR PEMECAH GELOMBANG BERPORI BAWAH PERMUKAAN AIR (SUBMERGED POROUS BREAKWATER) TIPE LURUS DAN ZIGZAG Mustaghfiri1, Eldina Fatimah2, Zouhrawaty A. Ariff3 1) Magister Teknik Sipil Program Pascasarjana Universitas Syiah Kuala Banda Aceh 2,3) Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala Banda Aceh Email: [email protected] Abstract: Natural protection is endangered due to many factors. Therefore the efforts of shore protection are needed in order to change shore profile such us reducing wave energy, protecting the artificial beach, and changing the rate of sediment transport. The aim of this study was to observe the effect of offshore breakwaters in variations of type, shape, and width of the breakwater to the shoreline changes. In this research a physical model of the breakwater with a 1:20 non distortion scale and beach slope of 1:20 was used. The breakwater model consists of a porous cube with dimension of 10x10x10 cm and then were arranged to form straight and zigzag block. These porous cube were assembled with singles and doubles arrangement in wave basin. Waves were generated by a regular wave generator with waves height of H1 = 6.5 cm, H2 = 7.5 cm, and H3 = 10 cm, wave period T1 = 1.475 sec, T2 = 1.415 sec, and T3 = 1.268 sec, and breakwater width (B1 = 1 layer, B2 = 2 layers, and B3 = 3 layers). In this results, the salient was observed at both straight and zigzag tupe of single and doubles arrangement especially at wave height and period of H3T3 as well as the width of breakwater B2. Due to the movement of waves, sand dune and valley was initiated around the breakwater. The greatest erosion (-17.678 cm)3 occurred at wave H3T3 without breakwater. The largest sedimentation (46.035 cm)3 single breakwater generated at zigzag type B3, whereas the double breakwater occurs at zigzag type B2 of 31.435 cm3. Keywords: submerged porous breakwater, sedimentation, erosion. Abstrak: Perlindungan alami mulai terancam keberadaannya disebabkan banyak faktor. Upaya perlindungan pantai dibutuhkan terhadap perubahan profil pantai diantaranya mengurangi energi gelombang, melindungi pantai buatan, dan mengubah laju transpor sedimen. Tujuan penelitian ini adalah untuk melihat pengaruh pemecah gelombang lepas pantai dengan variasi jenis, bentuk, dan lebar pemecah gelombang terhadap perubahan garis pantai yang timbul. Penelitian menggunakan model fisik pemecah gelombang skala tak distorsi 1:20 dengan kemiringan pantai yang dimodelkan adalah 1:20. Model pemecah gelombang terdiri dari kubus berpori berukuran 10x10x10 cm yang disusun membentuk blok lurus dan zigzag. Rangkaian kubus berpori ini merupakan variabel pemecah gelombang yang dipasang secara tunggal dan ganda pada kolam gelombang. Gelombang dibangkitkan dengan alat pembangkit gelombang regular dengan tinggi gelombang datang H1 = 6,5 cm, H2 = 7,5 cm, dan H3 = 10 cm, periode gelombang T1 = 1,475 detik, T2 = 1,415 detik, dan T3 = 1,268 detik, dan lebar breakwater (B1 = 1 lapis, B2 = 2 lapis, dan B3 = 3 lapis). Hasil penelitian ini menunjukkan terbentuknya salient pada variasi pemecah gelombang lurus maupun zigzag dan susunan tunggal dan ganda terutama pada tinggi dan periode gelombang H3T3 serta lebar pemecah gelombang B2. Akibat pergerakan gelombang, terjadi pembentukan bar (gundukan pasir) dan cekungan/lembah yang terjadi di sekitar breakwater. Hasil erosi terbesar terjadi pada variasi gelombang H3T3 sebesar -17.678 cm3 pada kondisi tanpa breakwater. Hasil sedimentasi terbesar breakwater tunggal sebesar 46.035 cm3 terjadi pada tipe zigzag B3, sedangkan pada breakwater ganda terjadi pada tipe zigzag B2 sebesar 31.435 cm3. Kata Kunci: pemecah gelombang berpori bawah permukan air, sedimentasi, erosi Volume 3, No. 3, Agustus 2014 - 114 Jurnal Teknik Sipil Pascasarjana Universitas Syiah Kuala menangani erosi pantai dan tidak menghambat PENDAHULUAN Pantai merupakan tepian perairan dan transpor sedimen alami masuk. dipengaruhi oleh air pasang tertinggi dan air surut terendah. Daerah pantai secara alami KAJIAN KEPUSTAKAAN sangat dinamis dan dapat menyesuaikan dirinya Pantai sendiri terhadap lingkungan. Pengalihan daerah Pantai (shore) merupakan daerah di tepi pantai menjadi pemukiman, industri, jalan, dan perairan yang dipengaruhi oleh pasang tertinggi pariwisata dapat mengakibatkan terjadinya erosi dan air surut terendah. Daerah di tepi laut yang pantai disamping erosi juga dapat terjadi secara masih mendapat pengaruh laut seperti pasang alami. memiliki surut, angin laut, dan rembesan air laut disebut perlindungan berupa hamparan pasir yang pesisir (coast). Bentuk profil pantai sangat berfungsi energi dipengaruhi oleh serangan gelombang, sifat- gelombang atau gundukan pasir (sand dune) sifat sedimen seperti rapat massa dan tahanan sebagai cadangan pasir yang berfungsi sebagai terhadap erosi, ukuran dan bentuk partikel tembok. Adanya hutan bakau dan terumbu sedimen, kondisi gelombang dan arus, serta karang dapat meredam energi gelombang, bathimetri pantai (Triatmodjo, 1999 ) Pantai secara sebagai alamiah penghancur sehingga pantai yang berada dibelakangnya D B erms une (b (h ampa ukit ran) pasir) terlindungi. Sedimen tranpor yang masuk dan keluar yang seimbang menjadikan profil pantai tetap terjaga kondisinya. Perlindungan keberadaannya alami disebabkan mulai terancam banyak faktor dengan berbagai dalih sehingga erosi tidak terelakkan lagi. : Triatmodjo Profil pantai pada Gambar 2.1 di atas (1999:161) dapat dibagi kedalam empat bagian, yaitu pengalihan hutan mangrove menjadi lahan daerah lepas pantai (offshore), daerah pantai tambak dan produksi serta penangkapan ikan dalam yang merusak terumbu karang. Berdasarkan hal (foreshore), tersebut diatas perlu upaya perlindungan pantai (backshore). Perairan pantai di daerah dekat terhadap perubahan profil pantai diantaranya pantai (nearshore zone) dibagi menjadi tiga mengurangi pelindung daerah, yaitu daerah gelombang pecah (breaker pantai buatan, dan mengubah laju transpor zone), daerah buih (surf zone), dan daerah sedimen. Struktur perlindungan pantai dan swash (swash zone). gelombang, pasir Bentuk profil pantai Sumber laut, energi Pengerukan ( ba Gambar 2.1r) dinamika profil pantai serta garis pantai perlu dianalisis supaya diperoleh soft solution dalam (inshore), dan daerah daerah depan pantai belakang pantai Gelombang Linier Teori gelombang linier atau teori gelombang amplitudo kecil merupakan teori 115 - Volume 3, No. 3, Agustus 2014 Jurnal Teknik Sipil Pascasarjana Universitas Syiah Kuala yang paling sederhana yang pertama kali pantai berada diantara daerah garis pantai dikemukakan sampai di luar daerah gelombang pecah. oleh Airy pada tahun 1845 (Triatmodjo, 1999:12). Teori gelombang dua Transpor dimensi menjadi transpor sedimen tegak lurus pantai linierisasi dikembangkan dengan persamaan melakukan gelombang sedimen dapat diklasifikasikan yang (cross-shore transport) atau disebut juga kompleks. Penyederhanaan diharapkan dapat transpor sedimen menuju dan meninggalkan mempermudah perhitungan yang berhubungan pantai dengan gelombang. transpor sedimen sepanjang pantai (longshore (onshore-offshore transport) dan transport). Transport menuju dan meninggalkan pantai mempunyai arah rata-rata tegak lurus garis pantai, sedangkan transpor sepanjang pantai mempunyai arah rata-rata sejajar pantai. Pemodelan Pemodelan dibedakan atas empat jenis yaitu model fisik, model matematik, model analog dan model campuran. Model fisik merupakan suatu bentuk tiruan yang sebangun dan ukurannya lebih kecil dibandingkan dengan bentuk prototipenya. Goda pada tahun 1992 Gambar 2.2 Gelombang Linier Sumber : Triatmodjo (1996 : 14) menyebutkan ada tingkatan sebangun yaitu Beberapa notasi yang digunakan adalah : T = periode gelombang (det); sebangun geometrik kinematik (gerak dan (bentuk), sebangun sebangun dinamik (Mahdani, 2008) L = panjang gelombang (m); Model fisik dapat diklasifikasikan dalam C = kecepatan rambat gelombang (m/det); dua tipe (Ariff, Z.A. & Mustaghfiri, 2007) yaitu A = amplitudo gelombang; model tak distorsi (bentuk geometri sama, tatapi H = tinggi gelombang = 2a; beda dimensi) dan model distorsi (bentuk D = jarak antara muka air rerata ke dasar laut. geometri tidak sama, skala horizontal berbeda dari skala vertikal). Jika model dan bentuk benda mempunyai Transpor Sedimen Menurut transpor Triatmodjo sedimen pantai (1999 : 180), adalah gerakan bentuk yang sama, parameter geometrik dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut: sedimen di daerah pantai yang disebabkan oleh gelombang dan arus. Daerah transpor sedimen Volume 3, No. 4, November 2014 - 116 Jurnal Teknik Sipil Pascasarjana Universitas Syiah Kuala Lr Lm Lp Van der Meer (1998 : 4) menyatakan .................................. (1) konsep pemecah gelombang yang paling umum ditunjukkan sebagai berikut : a) pemecah di mana : gelombang tumpukan batu konvensional; b) Lr = skala model; pemecah gelombang tanggul; c) bangunan jenis Lp = ukuran prototipe; dan karang; d) pemecah gelombang bawah air/ Lm = ukuran model. permukaan; e) kaison pemecah gelombang pada Pada model tak distorsi faktor skala gelombang tumpukan batu. antara model dan prototipe adalah: kx = ky = kz = Lr pondasi batu dan f) gabungan kaison/ pemecah ............... (2) Tabel 1. Skala model tak distorsi Deskripsi Skala - Ukuran model Lr - Kedalaman air - Tinggi gelombang - Panjang gelombang - Periode gelombang - Cepat rambat gelombang - Lebar permukaan Hr Hr = kz Lr = hr1/2 Tr = hr1/2 Cr = hr1/2 br = L Contoh 1/20 1/20 1/20 (1/20)1/2 (1/20)1/2 (1/20)1/2 1/20 bangunan Sumber : Mahdani (2008) Pemecah gelombang Gambar 2.3 Konsep pemecah gelombang umum Sumber : van der Meer (1998) Pemecah gelombang adalah bangunan yang digunakan untuk melindungi daerah Pemecah Gelombang Lepas Pantai perairan dari gangguan gelombang. Bangunan Menurut Triatmodjo (1999 : 224), ini memisahkan perairan dari laut bebas, pemecah sehingga perairan tidak banyak dipengaruhi bangunan yang dibuat sejajar pantai dan berada oleh gelombang besar di laut. Pemecah pada jarak tertentu dari garis pantai. Pemecah gelombang dapat dibedakan atas tiga tipe yaitu gelombang ini menirukan prinsip perlindungan pemecah gelombang dinding tegak, pemecah alami oleh terumbu karang. Gelombang besar gelombang sisi miring dan pemecah gelombang yang campuran. dihancurkan sebelum garis pantai, sehingga gelombang menghempas lepas pantai pantai ditahan adalah dan ketika mencapai garis pantai energi gelombang 117 - Volume 3, No. 3, Agustus 2014 Jurnal Teknik Sipil Pascasarjana Universitas Syiah Kuala berkurang. Dengan gelombang di berkurangnya energi Sebuah penelitian dilakukan (Groenewoud pemecah et al. 1996) yang menunjukkan breakwater gelombang, maka transportasi sedimen di bawah permukaan air kelihatannya menawarkan daerah tersebut akan berkurang dan akan terjadi sejumlah keunggulan dibandingkan struktur pengendapan. Pemecah gelombang lepas pantai perlindungan pantai konvensional. Van der dapat dibuat dari satu pemecah gelombang atau Biezen et al (1998) menunjukkan dari studi suatu seri bangunan yang terdiri dari beberapa numerik ruas pemecah gelombang yang dipisahkan oleh gelombang bawah permukaan air bersegmen. daerah bayangan celah tergantung dari panjang pantai yang dilindungi. yang Lisi et penelitian al dilakukan (2008) terhadap pada pemecah telah melakukan konstruksi submerged breakwater berupa rubble mound. Benassai et al (2008) telah melakukan penelitian terhadap submerged breakwater dengan gap dan menyimpulkan bahwasanya arus kuat lepas pantai diarahkan pada celah penghalang. Penelitian yang terkait dengan porositas pemecah gelombang telah dilakukan diantaranya oleh Dhinakaran et al (2001) dengan penelitian terhadap pemecah gelombang setengah lingkaran berlubang di sisi laut (seaside perforated semicircular breakwater) Pemecah Gelombang Bawah Permukaan Air (Submerged Breakwater) METODE PENELITIAN Harris (2001) mengemukakan bahwa Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam salah satu parameter yang paling utama untuk penelitian ini dapat digambarkan dalam suatu desain dan efektifitas dari pemecah gelombang bentuk (breakwater) adalah tingkat terendam atau sistematika penelitian ini dapat ditunjukkan submergence. pada gambar dibawah ini: diagram alir. Diagram alir dari Hal ini dapat dinyatakan dengan tiga bentuk dimensi yang berbeda : 1) Tingkat terendam atau submergence = h/t; 2) Hubungan tinggi breakwater dengan kedalaman air = t/h; dan 3) Perbandingan tinggi air di atas mercu dengan kedalaman air = d/h. Volume 3, No. 4, November 2014 - 118 Jurnal Teknik Sipil Pascasarjana Universitas Syiah Kuala HASIL PEMBAHASAN dipengaruhi Perubahan Profil Pantai dibangkitkan, penempatan pemecah gelombang Berdasarkan percobaan penelitian yang oleh tinggi gelombang yang dan variasi dari pemecah gelombang. telah dilakukan sesuai dengan teori-teori yang dijelaskan pada bab sebelumnya, didapat Volume Sedimentasi dan Erosi yang Volume sedimentasi dan erosi dihitung diperoleh diantaranya berupa perubahan profil setelah dilakukan pengukuran profil pantai pantai dan besarnya volume sedimentasi dan untuk variasi bentuk, tipe dan lebar breakwater erosi serta volume total. Perubahan profil pantai serta tinggi dan periode gelombang. beberapa 119 - hasil pemeriksaan. Hasil Volume 3, No. 3, Agustus 2014 Jurnal Teknik Sipil Pascasarjana Universitas Syiah Kuala Berdasarkan pengukuran profil pantai tanpa breakwater diketahui kondisi H3T3 sedimentasi sebesar 40.557 cm3 dan erosi sebesar -58.235 cm3. Erosi terbesar terjadi pada kondisi H3T3. Pada kondisi lebar breakwater B1, terjadi penambahan sedimentasi terbanyak pada kondisi H3T3. Pada kondisi lebar B2 sedimentasi terbesar terjadi pada saat H3T3, dan kondisi lebar B3 menunjukan juga penumpukan sedimentasi yang terjadi pada saat H3T3. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam Gambar 4.1 Volume Total terkait grafik hubungan volume total sebagai Volume total diketahui berdasarkan perhitungan volume sedimentasi dan volume berikut : erosi pada tiap-tiap piass untuk masing-masing profil pantai. Hasil perhitungan volume total ditunjukkan sebagai berikut: Berdasarkan pengukuran profil pantai tanpa breakwater diketahui terhadap sedimentasi dan erosi yang terjadi. Kondisi H1T1 volume total sebesar -10.260 cm3 atau terjadi erosi, kondisi H2T2 volume total yang terjadi -11.145 cm3, dan H3T3 nilai volume total -17.678 Pada kondisi lebar breakwater B1 = 1 lapis, terjadi penambahan sedimentasi terbanyak pada kondisi H2T2. Pada kondisi lebar B2 = 2 lapis sedimentasi terbesar terjadi pada saat H2T2, dan kondisi lebar B3 = 3 lapis menunjukan juga penumpukan sedimentasi yang terjadi pada saat H2T2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam grafik hubungan volume total pada Gambar 4.2 sebagai berikut : diketahui cm3. Berdasarkan bahwa tanpa hal adanya tersebut, bangunan pemecah gelombang menyebabkan terjadinya erosi terhadap pantai. Erosi terbesar terjadi pada kondisi H3T3. Hasil erosi terbesar terjadi pada variasi gelombang H3T3 sebesar -17.678 cm3 pada kondisi tanpa breakwater. Hasil sedimentasi terbesar breakwater tunggal sebesar 46.035 cm3 terjadi pada tipe zigzag B3, sedangkan pada breakwater ganda terjadi pada tipe zigzag B2 sebesar 31.435 cm3. Volume 3, No. 4, November 2014 - 120 Jurnal Teknik Sipil Pascasarjana Universitas Syiah Kuala Kondisi tunggal Berdasarkan keterangan diatas, dapat sebesar disimpulkan bahwa penambahan sedimentasi 33.075 cm3 dan 46.035 cm3 terjadi pada terbesar terjadi pada lebar pemecah gelombang breakwater tunggal tipe lurus dan zigzag lebar B2. Hal ini menunjukkan bahwa semakin lebar breakwater B3. Profil pantai dengan breakwater bangunan pemecah gelombang belum tentu ganda tipe lurus pada kondisi lebar B1, B2, B3 menghasilkan sedimentasi yang besar pula. menunjukkan sedimentasi terbesar berturut- Terhadap menunjukkan breakwater sedimentasi terbesar 3 3 tinggi dan periode gelombang gelombang, turut sebesar 19.001 cm , 22.696 cm , dan menunjukkan 22.621 cm3 pada variasi gelombang H3T3. dapat menciptakan sedimentasi terbesar apabila Ilustrasi volume total breakwater ganda, lurus dibandingkan disajikan pada Gambar 4.3 berikut : gelombang lainnya. dengan maksimum H3T3 tinggi dan periode KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari hasil penelitian diperoleh beberapa kesimpulan, antara lain: 1. Hasil penelitian penggunaan bentuk ini breakwater dan menunjukkan dengan susunan variasi perletakannya memberikan dampak pengaruh terhadap Profil pantai dengan breakwater ganda perubahan profil pantai. Profil pantai tanpa tipe zigzag pada kondisi lebar B1, B2, B3 breakwater memperlihatkan kondisi erosi menunjukkan sedimentasi terbesar berturut- yang terjadi lebih besar dibandingkan turut sebesar 19.223 cm3, 31.435 cm3, dan dengan 27.875 cm3 pada variasi gelombang H3T3. ditempatkannya breakwater menunjukkan Ilustrasi volume total breakwater ganda, zigzag tingkat sedimentasinya lebih besar. disajikan pada Gambar 4.4 berikut : 2. Hasil sedimentasinya. penelitian Pada ini kondisi menunjukkan terbentuknya salient pada variasi pemecah gelombang lurus maupun zigzag dan susunan tunggal dan ganda terutama pada tinggi dan periode gelombang H3T3 serta lebar pemecah gelombang B2. Akibat pergerakan gelombang, terjadi pembentukan bar (gundukan pasir) dan cekungan/lembah yang terjadi di sekitar breakwater. 121 - Volume 3, No. 3, Agustus 2014 Jurnal Teknik Sipil Pascasarjana Universitas Syiah Kuala 3. Hasil erosi terbesar terjadi pada variasi 3 gelombang H3T3 sebesar -17.678 cm pada kondisi tanpa breakwater. Hasil sedimentasi terbesar breakwater tunggal sebesar 46.035 cm3 terjadi pada tipe zigzag B3, sedangkan pada breakwater ganda terjadi pada tipe zigzag B2 sebesar 31.435 cm3. 4. Kondisi breakwater tunggal menunjukkan sedimentasi terbesar sebesar 33.075 cm3 dan 46.035 cm3 terjadi pada breakwater tunggal tipe lurus dan zigzag lebar breakwater B3. Profil pantai dengan breakwater ganda tipe lurus pada kondisi lebar B1, B2, B3 menunjukkan sedimentasi terbesar berturutturut sebesar 19.001 cm3, 22.696 cm3, dan 22.621 cm3 pada variasi gelombang H3T3. Profil pantai dengan breakwater ganda tipe zigzag pada kondisi lebar B1, B2, B3 menunjukkan sedimentasi terbesar berturutturut sebesar 19.223 cm3, 31.435 cm3, dan 27.875 cm3 pada variasi gelombang H3T3. Saran Dari penelitian yang dilakukan, penulis memberikan beberapa saran sebagai berikut: 1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan terkait dengan kondisi pergerakan sedimen pantai dengan melakukan pemodelan terhadap transpor sedimen sepanjang DAFTAR KEPUSTAKAAN Ariff, Z.A., S. Maimunah, dan Fahmi, 2004. Model Fisik Transmisi Gelombang pada Konstruksi Breakwater Bawah Permukaan. Proceeding PIT XXI HATHI. Bali. Ariff, Z.A., dan Mustaghfiri, 2004. Kajian Model Fisik Stabilitas Lapisan Pelindung Pemecah Gelombang Bawah Permukaan (Submerged Breakwater). Proceeding PIT XXIV HATHI. Makassar. Benassai, E., et all., 2008. Experimental Modeling of Sand Beach Nourishment Cross-Shore Evolution. Coastlab08, Book of Abstracts, Nuova Editoriale Bios, Italy Khairani, L., 2012. Studi Model Fisik Groin Lurus Tunggal Dengan Variasi Sudut Dan Lebar Groin Terhadap Perubahan Profil Pantai (Posisi Ujung Groin Setelah Gelombang Pecah). Skripsi. Banda Aceh: Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala. Lisi, I., Di risio, M., De Girolamo, P. and Beltrami, G.M 2008. Experimental Modeling of Sand Beach Nourishment Cross-Shore Evolution. Coastlab08, Book of Abstracts Nuova Editoriale Bios. Italy. Mahdani, 2008. Uji Model Fisik Stuktur Pemecah Gelombang Bawh Permukaan Air Konstruksi Hexaleg. Thesis. Banda Aceh: Pascasarjana Universitas Syiah Kuala. Pilarczyk, K. W., 2003. Design of low-crested (submerged) structure’, 6th International Conference on Coastal and Port Engineering in Developing Countries, Colombo. Ramadhan, K., 2009. Studi Model Fisik Perubahan Profil Pantai Akibat Konstruksi Pemecah Gelombang di Bawah Air Terputus dari Batu Pecah (Posisi Konstruksi Pada Gelombang Pecah). TGA. Banda Aceh: Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala. Triatmodjo, B., 1996. Pelabuhan. Edisi Pertama. Yogyakarta: Penerbit Beta Offset. Triatmodjo, B., 1999. Teknik Pantai. Cetakan Pertama. Yogyakarta: Penerbit Beta Offset. Triatmodjo, B., 2003. Hidraulika II. Edisi Ketiga. Yogyakarta: Penerbit Beta Offset. pantai, gelombang tidak beraturan, pemodelan pasir laut dan penggunaan air laut sebagai sarana pembangkitan gelombang. 2. Penggunaan software simulasi model numerik seperti SBeach untuk memprediksi perubahan profil pantai. Volume 3, No. 4, November 2014 - 122