295 Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur - BPPBAP
advertisement
295 Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur 2016 SIMULASI ARUS PASANG SURUT DI DESA PUNAGA PROVINSI SULAWESI SELATAN DENGAN MENGGUNAKAN MIKE 21 Rezki Antoni Suhaimi dan Mudian Paena Balai Penelitian dan Pengembangan Budidaya Air Payau Jl. Makmur Dg. Sitakka No. 129, Maros 90512, Sulawesi Selatan E-mail: [email protected] ABSTRAK Penggunaan model untuk menggambarkan kondisi dinamika perairan secara spasial dan temporal sangat bermanfaat, karena model merupakan suatu prototipe atau peniruan dari keadaan alam yang sebenarnya. Salah satu perangkatuntuk memodelkan suatu simulasi model adalah MIKE 21, yang digunakan untuk memodelkan arus, pasut, gelombang pada permukaan. Penelitian ini bertujuan. Daerah yang dijadikan lokasi kajian adalah Perairan di sekitar Instalasi Tambak Percobaan BPPBAP, Desa Punaga Kabupaten Takalar Provinsi Sulawesi Selatan. Data batimetri lokasi penelitian diukur sebanyak 348 titik pengukuran dan kemudian dipetakan dengan menggunakan ARCGIS 10.1. untuk data pasut diambil dari data peramalan pasang surut Dishidros. Data batimetri dan pasut tersebut kemudian dijadikan input model pada MIKE 21. Hasil analisa menunjukkan bahwa perairan di sekitar Instalasi Tambak Percobaan BPPBAP Desa Punaga termasuk perairan yang dangkal. Dari hasil model menggambarkan bahwa arus akan bergerak menuju Utara ketika kondisi menuju pasang dan sebaliknya akan bergerak ke selatan pada saat kondisi menuju surut. Hasil model memperlihatkan bahwa kecepatan arus berada pada kisaran 0.01 m/s sampai 0.26 m/s. Dengan kondisi arus seperti yang dihasilkan oleh model, buangan dari tambak akan lebih mudah untuk terlarut dan kemudian terurai di perairan, sehingga kualitas air sebagai masukan untuk tambak dapat terjaga kondisinya KATA KUNCI: arus pasang surut; model; MIKE 21; Desa Punaga PENDAHULUAN Wilayah laut dan pesisir merupakan daerah yang sangat dinamis dan cepat mengalami perubahan. Arus, gelombang dan pasang surut (pasut) merupakan beberapa dinamika perairan yang memberikan pengaruh terhadap perubahan wilayah pesisir dan laut. Menurut Lihan &Saitoh (2008), Pasut yang terjadi di perairan dekat pantai menggerakkan arus pasut yang bergerak bolak balik menuju pantai dan sebaliknya, yang akhirnya dapat menggerakkan partikel sedimen di sekitar pantai. Arus yang kuat akan memperluas sebaran sedimen tersuspensi dan unsur hara Lihan & Saitoh, (2008). Pergerakan arus mengakibatkan terjadinya transport sedimen yang berpengaruh pada terbentuknya pendangkalan di suatu daerah pantai. Gelombang yang sampai di pantai akan pecah dan melepaskan energi dapat mengikis batuan dasar pantai, mengaduk material sedimen dan menyebarkan material sedimen sepanjang pantai (Knauss,1979). Model simulasi merupakan alternatif menarik yang dapat digunakan untuk mengungkapkan prosesproses yang sulit diukur (Droogers et al., 2000). Menurut Linsles et al, (1986) Model merupakan bentuk pemisalan, persamaan-persamaan, dan cara-cara untuk melukiskan suatu sistem. Dalam penelitian ini, pendekatan yang digunakan adalah model oseanografi dengan software Mike 21. Penggunaan model pada penelitian ini lebih pada tujuan efisiensi dengan pertimbangan biaya dan waktu yang dibutuhkan . Perairan di sekitar Instalasi Tambak Percobaan Balai Penelitian dan Pengembangan Buiddaya Air Payau (BPPBAP), yang dijadikan sebagai daerah penelitian terletak di Desa Punaga Kabupaten Takalar Provinsi Sulawesi Selatan.Perairan tersebut merupakan tempat berbagai aktivitas budidaya perairan, seperti rumput laut Kappaphycus alvarezii. Selain itu, daerah sekitar perairan tersebut merupakan tambak percobaan untuk Budidaya Udang baik Windu maupun Vannamei. Untuk keberhasilan suatu budidaya tentunya dibutuhkan kondisi sumber air yang terjaga dan baik.Pergerakan arus berperan penting dalam penyebaran nutrien yang berada di perairan sekitar tambak percobaan BPPBAP tersebut. Simulasi arus pasang surut di Desa Punaga ..... (Rezki Antoni Suhaimi) 296 Arus sangat mempengaruhi pertukaran air pada perairan, sehingga nutrien ataupun polutan dapat berpindah mengikuti pola pergerakan arus. Arus yang terlalu kuat dapat menyebabkan rusaknya instalasi budidaya, sehingga tidak akan didapat hasil yang maksimal dalam kegiatan budidaya (Suhaimi et al., 2012). Penelitian ini bertujuan untuk memodelkan arah dan kecepatan arus di Perairan sekitar Instalasi Tambak Percobaan BPPBAP, Desa Punaga Kabupaten Takalar Provinsi Sulawesi Selatan. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi sumber informasi dalam analisis pergerakan massa air dan nutrient di perairan Desa Punaga. BAHAN DAN METODE Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Perairan sekitar Instalasi Tambak Percobaan BPPBAP, Desa Punaga Kabupaten Takalar Provinsi Sulawesi Selatan pada tanggal 5 - 6Juni 2014. Pengukuran titik kedalaman dan posisi dilakukan dengan menggunakan GPSmap 178C sebanyak 348 titik (Gambar 1). Gambar 1. Peta Lokasi Penelitian dan titik sampling pengukuran bathimetri Pengumpulan Data Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian deskriptif yang bersifat eksploratif. Penelitian menggambarkan suatu keadaan atau status fenomena suatu perairan yang dilakukan dengan pengamatan lapangan meliputi pengukuran batimetri. Data yang dikumpulkan meliputi data primer dan data sekunder. Data primer berupa data kedalaman perairan. Pengukuran kedalaman dilakukan dengan menggunakan GPSmap 178C sounder, yang diikat pada perahu (Gambar 2). Data kedalaman yang berasal dari pengukuran di lapangan selanjutnya dikalibrasi menggunakan data pasut. Data pasut sendiri, berasal dari peramalan pasut dari Dishidros tahun 2014. Alat dan bahan penelitian disajikan pada Tabel 1. 297 Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur 2016 Gambar 2. GPSmap 178C Sounder untuk mengukur kedalaman perairan Tabel 1. Alat dan bahan penelitian No 1 2 3 4 5 Alat Perahu Peta Rupa Bumi GPSmap 178C Sounder Program Mike 21 Program ARCGIS 10.1 Kegunaan Kendaraan dalam pengukuran Menentukan daerah penelitian Pengukur posisi dan kedalaman Memodelkan arus dan pasut di daerah penelitian Pembuatan lay-out peta hasil penelitian Analisis Data Model Hidrodinamika (Mike 21) Mike 21 adalah suatu perangkat lunak rekayasa profesional yang berisi sistem pemodelan yang komprehensif program komputer untuk 2D free-surface flows. Mike 21 dapat diaplikasikan untuk simulasi hidrodinamika dan fenomena terkait di sungai, danau, estuari, teluk, pantai dan laut. Program ini dikembangkan oleh DHI Water & Environment. Mike 21 hydrodynamic (HD) module adalah model matematik untuk menghitung perilaku hidro dinamika air terhadap berbagai macam fungsi gaya, misalnya kondisi angin tertentu dan muka air yang sudah ditentukan di open model boundaries. Hydrodynamic module mensimulasi perbedaan muka air dan arus dalam menghadapi berbagai fungsi gaya di danau, estuari dan pantai. MIKE 21 Flow Model FM adalah satu sistem modeling berbasis pada satu pendekatan mesh fleksibel. Dikembangkan untuk aplikasi dalam oceanographic, rekayasa pantai dan dalam lingkungan muara sungai. Model pola arus dibangun dengan menggunakan Piranti lunak MIKE 21 Versi 2007 yang dikembangkan oleh Danish Hydraulics Institute (DHI) Water and Environment, Denmark. Persamaan yang digunakan pada model ini adalah persamaan kontinuitas dan persamaan momentum dengan peratarataan kedalaman. Model ini menggunakan pendekatan metode beda hingga (finite difference method) untuk menyelesaikan persamaan yang digunakan (Abbott et al., 1978) Integrasi persamaan momentum dan persamaan kontinuitas horizontal terhadap kedalaman diperoleh persamaan perairan dangkal sebagai berikut: Simulasi arus pasang surut di Desa Punaga ..... (Rezki Antoni Suhaimi) 298 Persamaan Kontinuitas: Persamaan Momentum: di mana: Kondisi utama yang mendefinisikan model hidrodinamika adalah sebagai berikut: • Langkah waktu 30 detik dipilih dan waktu durasi simulasi adalah 30 hari (1 bulan) untuk mewakili siklus pasang surut (harian) maupun bulanan. • Jenis eddy viskositas horisontal telah dipilih untuk formulasi Smagorinsky dengan nilai konstan 0,28. • Jenis resistensi dasar dipilih ketetapan Manning dengan nilai konstan 32 m 1/3/s. • Panjang interval pelan di permulaan (soft start) untuk angin telah dipilih untuk 1 jam untuk menghindari efek blow out. • Batas tertutup (daratan) di berlakukan fluks normal nol untuk semua variabel. • Pada batas terbuka diletakkan elevasi pasang surut, • • • • • • Syarat Batas / Asumsi Batas darat menggunakan syarat batas tertutup dimana kecepatan yang datang tegak lurus pantai adalah sama dengan nol (zero flow normal). Pada batas terbuka dapat diberikan elevasi (pasut) . Faktor angin tidak diperhitungkan Gaya gesek air terhadap dasar perairan dianggap sama. Tidak ada sumber dan kebocoran massa air laut yang terjadi di area, artinya penguapan diabaikan. Gaya-gaya luar yang terjadi pada area diabaikan (misal gelombang yang dihasilkan oleh kapal ketika melaju). Batas tertutup (daratan) tidak bergeser akibat adanya perubahan muka air laut. 299 Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur 2016 • Batas terbuka dianggap sebagai Lautan (ocean). Data Input Model • Data pasut diambil dari data peramalan pasut dishidros tahun 2014 • Data kedalaman dan posisi diambil melalui pengukuran langsung dengan menggunakan GPSmap 178C sounder • Peta Dasar yang digunakan diambil dari Peta Sulawesi Selatan skala 1:75000 yang dikeluarkan oleh Dishidros tahun 2011 Diskritisasi Model Tabel 2. Jumlah grid, dimensi grid, time step yang digunakan dalam model Parameter Number Of X Cells Number Of Y Cells X Grid Size Y Grid Size Time Step Of Model Max. Number of Time Steps Projection Star Time Value 120 200 50 50 30 864000 WGS 1984 UTM Zone 48S 01/06/2014 Unit m m second second - HASIL DAN BAHASAN Dari hasil pengukuran di 348 titik, yang kemudian dikalibrasi dengan data pasut Dishidros, dapat dilihat bahwa perairan desa punaga termasuk kedalam perairan yang dangkal (Gambar 3). Gambar 3. Kondisi tiga dimensi perairan Desa Punaga Dari 348 titik kedalaman tersebut kemudian diinterpolasi melalui ArcGISdengan menggunakan metode Inverse Distance Weighted (Gambar 4). Saat kondisi pergerakan masa air yang berada di Perairan Desa Punaga bergerak menuju kearah Utara. Terjadi peningkatan kecepatan arus saat masa air melewati daerah antara daratan utama dengan gosong yang berada di depan Tambak Percobaan BPPBAP. Kecepatan pergerakan masa air hasil model menunjukkan nilai yang berkisar antara 0.01 m/s sampai dengan 0.27 m/s. (Gambar 5). Adanya Gosong Simulasi arus pasang surut di Desa Punaga ..... (Rezki Antoni Suhaimi) 300 Gambar 4. Bathimetri perairan sekitar Instalasi Tambak Percobaan BPPBAP, Desa Punaga Kabupaten Takalar Provinsi Sulawesi Selatan juga turut mempengaruhi arah arus ketika menuju pasang. Gosong akan membelokkan arah arus menuju sedikit ke barat (Laut Flores). Pergerakan masa air sedikit lambat saat kondisi perairan menjadi surut. Ketika kondisi perairan kembali berubah menuju surut, masa air bergerak dari arah utara menuju ke arah selatan. Kecepatan arus hasil model menunjukkan nilai yang berkisar antara 0.01 m/s sampai dengan 0.22 m/s. (Gambar 6) Gambar 5. Pola arus hasil modeling pada saat kondisi menuju pasang 301 Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur 2016 Gambar 6. Pola arus hasil modeling pada saat kondisi menuju surut Arah pergerakan arus hasil model menunjukkan pergerakan masa air yang cenderung sejajar dengan garis pantai. Hal ini sejalan dengan Bowden, 1980; Csanady, 1982 menyatakan bahwa aliran arus akan bergerak mengikuti bathimetri. Implikasi Model Hidrodinamika terhadap Pertambakan Sirkulasi air tambak yang didukung dengan sistem pemasukan air dan sistem pembuangan air yang memadai akan menunjang keberhasilan dalam kegiatan pengelolaan kualitas perairan tambak. Dengan kondisi arus seperti yang didapat dari hasil model, sangat mendukung untuk terjadinya sirkulasi massa air disekitar tambak percobaan Punaga, Takalar. Berdasarkan pemikiran bahwa proses sirkulasi air adalah untuk memperbaiki atau mempertahankan kualitas air, maka kondisi arus di sekitar tambak percobaan sesuai untuk tujuan tersebut. Buangan dari tambak akan lebih mudah untuk terlarut dan kemudian terurai di perairan, sehingga kualitas air sebagai masukan untuk tambak dapat terjaga kondisinya. KESIMPULAN Hasil simulasi arus dengan menggunakan Mike 21di Perairan sekitar Instalasi Tambak Percobaan BPPBAP, Desa Punaga Kabupaten Takalar Provinsi Sulawesi Selatanmemperlihatkan bahwa kecepatan arus berada pada kisaran 0.01 m/s sampai 0.27 m/s. Saat kondisi menuju pasang arus bergerak menuju ke arah utara, dan sebaliknya saat kondisi menuju surut, pergerakan arus dominan menuju selatan. Hasil model juga menunjukkan bahwa arus akan sedikit dibelokkan ketika masa air bertemu dengan gosong. UCAPAN TERIMA KASIH Terima Kasih ditujukan kepada Kepala Balai Penelitian dan pengembangan Budidaya Air Payau Maros, teman–teman tim Kelompok Peneliti Sumberdaya, serta pihak lain yang ikut terlibat sehingga penelitian ini dapat berjalan dengan baik. DAFTAR ACUAN Abbott, M.B., Petersen, H.M., and Nurjaya O.dan Surbakti Skovgard. 1978. On the Numerical Modelling of Short Waves in Shallow Water. Journal of Hydraulic Research, 16(3). Bowden K.F. (1980). “Phsycal Oceanography of Estuaries”, Englewood Ltd. Csanady G.T. (1982.) “Circulation in The Coastal Ocean”, Reidel. Simulasi arus pasang surut di Desa Punaga ..... (Rezki Antoni Suhaimi) 302 Droogers, P., Bastiaanssen, W.G.M., Beyazgul, M., Kayam, Y., Kite, G.W., & Murray-Rust. (2000). “Distributed Agro-hydrological Modelling of an Irrigation System in Western Turkey”, Agricultural Water Management, Vol.43, No. 2,page 183-202. Knauss, J.A., (1979) “IntroductiontoPhysicalOceanography”, Prentice-Hall.Inc. Koropitan, A.F., Hadi, S., & Radjawane, I.M. (2006). “Three-dimensional simulation of tidal current in Lampung Bay: diagnostic numeral experiments”, Remote Sensing and Earth Sciences, Vol.3, page 41-50. Lihan, T., & Saitoh. (2008) “Satellite-measured temporal and spatial variability of the Tokachi River plume Estuarine”, Coastal and Shelf Science, Vol.78, No.2, page 237-249. Linsley, R.K., Ray, K., Kohler, M.A., & Paulhus, H. (1986). “Hidrology for Engineers”, Mc-Graw-Hill Inc. Suhaimi, R.A., Makmur, & Mustafa A. (2012). “Evaluasi Kesesuaian Lahan Untuk Budidaya Rumput laut (Kappaphycus Alvarezii) Di Kawasan Pesisir Kabupaten Pohuwato Provinsi Gorontalo”, Prosiding Indoaqua - Forum Inovasi Teknologi Akuakultur, halaman 827-840.
