Post on 28-Nov-2015
1
KESEIMBANGAN PROFIL PANTAI PASIR BUATAN
Oki Setyandito1, Nur Yuwono2, Radianta Triatmadja2, Nizam2, Panggua Pandin3
okisetyandito@yahoo.com, nuryuwono@yahoo.com, nizam@ugm.ac.id, radiantatoo@yahoo.com, p_pandin@yahoo.com.
1Staf pengajar Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Mataram, NTB.
Mahasiswa Program Pasca Sarjana S3 Teknik Sipil, Fakultas Teknik UGM.
2 Staf pengajar Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, FT, Universitas Gadjah Mada, dan peneliti Pusat Studi Ilmu Teknik Universitas Gadjah
Mada, Yogyakarta. 3Mahasiswa Pasca Sarjana S2 Teknik Sipil, Fakultas Teknik UGM.
INTISARI
Indonesia sebagai negara kepulauan memiliki garis pantai yang merupakan sumber daya yang sangat potensial. Profil dan garis pantai tersebut terancam dari berbagai bencana baik yang alamiah seperti erosi oleh gelombang badai, maupun akibat iklim global Perubahan iklim yang yang terus berlangsung dan dampaknya semakin terasa beberapa tahun belakangan ini menyebabkan beberapa kawasan daerah pantai rusak akibat serangan gelombang besar yang terjadi akibat peningkatan gaya gelombang dan naiknya muka air laut. Tingkat kerusakan pantai dipengaruhi oleh beberapa parameter, diantaranya gaya luar dari ombak dan angin, kondisi sedimen, kondisi profil pantai dan keberadaan struktur di pantai. Kondisi ini sering kali menimbulkan gangguan terhadap stabilitas dinamik pantai yang ada menuju pada kondisi stabilitas baru. Perubahan dari kondisi stimbang dinamik satu ke kondisi setimbang lainnya ditandai dengan kerusakan pantai serta perubahan profil pantai, termasuk pada profil pantai pasir buatan.
Pada tulisan ini disajikan hasil penelitian 2-D dan kondisi di lokasi studi, proses perubahan kelandaian (profil) dan garis pantai pada pantai pasir buatan yang terjadi karena perubahan keseimbangan profil, sebagai hasil dari transfer pasir arah tegak lurus (cross shore) pantai dari profil bagian atas dan bawah, dan sebagai hasil dari perubahan garis pantai, tapi bukan transfer pasir keluar dari profil yang berlangsung secara simultan. Profil setimbang pada pantai pasir buatan akibat gelombang, dan envelope yang terjadi, menunjukkan bahwa kemiringan stabil yang terjadi adalah berkisar antara nf = 3,8 - 14. Studi kasus di pantai Kuta menunjukkan bahwa pada sekitar bulan juli, kemiringan yang terjadi pada CK 03, nf = 8.98, CK 04, nf = 9 dan pada CK 05 nf = 9,3. Grafik hasil
2
penelitian menunjukkan bahwa semakin besar tinggi gelombang, kelandaian pantai akan semakin curam. Perbedaan envelope pada profil kemiringan dengan variasi gelombang juga disajikan.
A. PENDAHULUAN B.1.Latar Belakang
Indonesia sebagai negara kepulauan dengan 17.480 pulau dan
sekitar 70% luas wilayahnya berupa laut memiliki lebih dari 95.000 km
garis pantai yang merupakan sumber daya yang sangat potensial. Profil
dan garis pantai tersebut terancam dari berbagai bencana baik yang
alamiah seperti erosi oleh gelombang badai, maupun akibat iklim global.
Beberapa kawasan daerah pantai rusak akibat serangan gelombang
besar yang terjadi akibat peningkatan gaya gelombang dan naiknya muka
air laut. Salah satu perlindungan daerah pantai yang ramah lingkungan
adalah dengan pembuatan pantai pasir buatan.
Tingkat kerusakan pantai yang terjadi dipengaruhi oleh beberapa
parameter, diantaranya gaya luar dari ombak dan angin, kondisi sedimen,
kondisi profil pantai dan keberadaan struktur di pantai. Kondisi ini sering
kali menimbulkan gangguan terhadap stabilitas dinamik pantai yang ada
menuju pada kondisi stabilitas baru. Perubahan dari kondisi stimbang
dinamik satu ke kondisi setimbang lainnya ditandai dengan kerusakan
pantai serta perubahan profil pantai, termasuk pada profil pantai pasir
buatan.
B.2. Kajian pustaka Pantai pasir buatan
Bahan utama yang dipergunakan untuk kegiatan pengisian pasir
pada pantai pasir buatan adalah berupa pasir urug dengan kualitas yang
lebih baik dari kualitas pasir asli dan diusahakan ukuran butiran pasir
sama atau lebih besar dari pasir aslinya (Yuwono, 2004). Sedangkan
bangunan pelindung biasanya dibuat dari tumpukan batu ataupun tembok
massif yang dibuat dari pasangan batu atau beton. Bagian-bagian
3
konstruksi pengisian pasir untuk keperluan reklamasi terdiri atas (lihat
Gambar 1 dan Gambar 2):
a. Lahan reklamasi hasil pengisian pasir;
b. Bangunan pelindung lahan pasir yang terdiri dari bangunan jetty atau
groin (krib) tegak lurus pantai, dan atau
c. Bangunan pelindung lahan pasir yang terdiri dari bangunan krib
sejajar pantai.
Gambar 1 Bagian-bagian lahan hasil pengisian pasir. (Sumber: Yuwono 2004)
(a) (b)
Gambar 2. Contoh lahan hasil pengisian pasir di Kuta Bali (Sumber: Yuwono 2004) (a) dan Dubai (Sumber: Google, 2006) (b)
Beberapa penelitian stabilitas profil kelandaian pantai pasir buatan telah
dilakukan. Swart (1974) telah meneliti perubahan profil kelandaian pada
pantai pasir, dengan kisaran diameter butiran 0,11 mm. sampai 0.227 mm.
Dalam penelitiannya, Swart membagi pembentukan profil kelandaian
akibat gelombang menjadi 3 zona, dimana pada setiap zona tersebut
masing – masing memiliki mekanisme transport sedimen yang berbeda.
Lahan pengisian i
Groin, Jetty,
Krib sejajar Perairan pantai
Garis pantai
4
Pembagian zona profil kelandaian berdasarkan Swart (1974) dan Bakker
(1968) adalah, zona 1 (backshore) berada diatas run up gelombang, zona
2 (profil-D), dimana terjadi transpor sedimen yang disebabkan oleh
gelombang, dan zona 3 adalah area transisi yang terbentuk karena
gerakan dasar. Hasil penelitian Swart menunjukkan pada zona 1, semakin
besar diameter partikel, semakin cepat kestabilan slope terjadi. Pada zone
3, semakin besar diameter partikel, kestabilan slope yang terjadi semakin
lama. Dong (2008) melakukan penelitian terhadap aplikasi dari konsep
Maximum Information Entropy untuk memformulasi profil pantai dalam
kondisi seimbang pada evolusi pantai jangka panjang. Penelitian juga
membahas profil seimbang secara umum dan parameter yang membentuk
profil, juga hubungannya terhadap formula yang ada dan aplikasinya.
Setyandito dkk. (2008, 2009) telah meneliti perubahan kelandaian akibat
serangan gelombang dengan kelandaian awal n = 3, n = 6 dan n = 10,
dengan material timbunan d50 = 0.61 mm. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa terjadi perubahan run up gelombang dan kondisi gelombang pecah
pada saat kelandaian awal sampai dengan profil kelandaian stabil. Profil
kelandaian pantai pasir buatan akan berubah dengan posisi kelandaian
stabil nf = 4 – 6. Skema pembagian profil kelandaian pantai pasir buatan
stabil berdasarkan Setyandito (2008) disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Skema pembagian profil kelandaian pantai pasir buatan stabil
berdasarkan Setyandito dkk.(2008).
H,T
HB Ru
nf
m1
M2
5
B.3. Landasan Teori. Run-Up
Saville (1957) dan Horikawa (1978), melakukan penelitian tentang
run-up yang menghasilkan grafik untuk menentukan run-up gelombang.
Menurut Saville run-up gelombang merupakan fungsi dari periode
gelombang (T), tinggi gelombang (H), dan sudut dari bangunan (structure
slope). Untuk menentukan besar run-up gelombang dapat digunakan
grafik dari Saville tersebut. Run-up gelombang pada smooth slopes untuk
nilai h/Ho>3 berdasar Saville (1957), disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Run-up gelombang pada rubble mound dan smooth
slopes untuk nilai h/Ho>3 Saville (1957). (Sumber: Horikawa, 1978.)
Horikawa (1978) menyatakan bahwa untuk kasus run-up
gelombang pada daerah pantai yang mempunyai landai dasar i,
kelandaian lereng struktur α , kedalaman air di depan struktur d, dan
kekasaran muka struktur k maka dapat diberikan persamaan dalam
bentuk Persamaan (1),
),tan,,,(000
0 kiHdatau
Ld
LH
fHRu α= (1)
Miche (dalam Horikawa, 1978) merumuskan tinggi run-up untuk
gelombang kecil berlaku persamaan berikut ini :
6
απ2
=HRu (α dalam radian) (2)
Terkait dengan Persamaan (2), Takada (dalam Horikawa, 1978),
mengusulkan rumusan dalam kaitan dengan kecuraman gelombang
sebagai berikut :
)(120
critisss k
HHRu αα
ηαπ
≥⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −+=
3)
dengan,
kdLH
HS coth1 π
η+= (sainflou)
)cosh4
1sinh4
31(coth1 22 kdkdkd
LH
HS −++= π
η (Miche)
dengan,
H0 : tinggi gelombang laut dalam H : tinggi gelombang di depan bangunan ks : koefisien shoaling, k : angka gelombang, Lk /2π= .
Kelandaian kritis, cα , :
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
πα
πα cc
O
O
LH 2sin2 (4)
Hunt (Horikawa, 1978) melakukan analisa terhadap run-up gelombang
dengan critisαα < dan mengusulkan persamaan sebagai berikut :
2/1)/(tan01.1
o
U
LHHR α
= (5)
Takada menekankan bahwa HRu adalah proporsional terhadap (tanα )2/3
dan mengusulkan persamaan sebagai berikut : 3/2
0 cotcot
12
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −+=
ααη
απ c
ss
c
kHH
Ru (6)
Persamaan (3) digunakan untuk cαα ≥ dan Persamaan (6) dipakai
apabila cαα < . Maksimum run-up terjadi pada cαα = .
7
Arus didekat Pantai (Nearshore Current) (Katoh, 1997, dalam Subarkah 1998) menyebutkan bahwa secara
garis besar mekanisme terjadinya arus nearshore current dapat dijelaskan
bahwa diasumsikan gelombang yang datang menuju pantai membentuk
sudut tegak lurus garis pantai. Gelombang yang datang ke pantai bisa
memiliki tinggi gelombang yang tidak sama. Akibat adanya gelombang itu
terjadi aliran massa air dan setelah mengalami pecah akan
mengakibatkan tinggi set up yang berbeda.
set‐down
set‐up
kemiringan dasar pada pantai
2
3
garis p
antai Bre
aker lin
e
(1)
(2)
(2)
(3)
(3)
(4)
(5)
(8)(6)
Gambar 1 Skema arus nearshore currents (Katoh K, 1997, dalam Subarkah, 1998)
Longuet-Higgins stewart (1960, 1961) memperkenalkan konsep
radiation stress untuk menganalisa sistem nearshore curents berikut.
8
Gambar 6. Skema flux momentum yang melewati area vertikal. (Longuet-
Higgins, Stewart (1964)
Pada Gambar 6. disajikan gelombang progresif menjalar dengan arah
gelombang x, sehingga flux momentum horizontal per satuan luas vertikal
dalam air adalah 2' pupF += (7)
Total flux momentum horisontal yang melintas bidang (x = konstan) pada
Persamaan (7) diintegralkan dari dasar (z = -h) sehingga muka air (z = η)
sebagai berikut.
∫−
+=η
h
dzpupF )(' 2 (8)
Komponen radiation stress pada arah utama Sxx didefinisikan sebagai nilai
rerata dari Persamaan (8) dikurangi dengan rerata flux bila tidak ada
gelombang.
∫∫−−
−+=0
02 )(
hhxx dzpdzpupS
η
, dengan D
MgDSdzp x
h ρρ
22
0
0
0 21
+==∫−
(9)
Untuk penjalaran gelombang amplitudo kecil pada arah utama x, Sxx
dapat ditulis,
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +=
21
2sinh2
khkhES xx (10)
Ditempat yang dalam, nilai 02sinh
2=
khkh , sehingga Persamaan (10)
menjadi
z = -h
(p + pu2)
z = η z
z=0
x=constan
x
9
ES xx 21
= (11)
Ditempat yang dangkal, nilai 12sinh
2=
khkh , sehingga Persamaan (10)
menjadi
ES xx 23
= (12)
c. Kecepatan Endap Sedimen Menurut Stokes kecepatan endap sedimen non kohesif dapat ditulis
sebagai berikut.
ωp = d2 . ( γs - γ ) / 18 μ (13)
atau dapat pula ditulis dengan rumus berikut ini.
ω = 0,5
DC3
Δd4g⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ (14)
dimana :
g = percepatan gravitasi (m/dtk2)
d = diameter butiran sedimen (m)
cD = drag koefisien
Δ = γs – γ / γ dengan γs = berat jenis sedimen dan
γ = berat jenis air.
C. Hasil Uji Model dan Pembahasan Penelitian ini dilakukan berdasarkan pendekatan teoritis dan
eksperimental. Percobaan keseimbangan profil pantai pasir buatan
dilakukan dengan uji model 2-D, untuk mempelajari proses dan
karakteristik dari mekanisme perubahan profil mencapai kelandaian stabil
serta “envelope” yang terjadi pada variasi serangan gelombang (H,T) dan
kedalaman air (d) dengan variasi material timbunan (d50, ω, γ).
Data yang diperoleh dari eksperimen selanjutnya dianalisis dan
disimpulkan hasilnya. Hasil eksperimen dibandingkan dengan hasil kajian
teoritis dan hasil eksperimen terdahulu, serta kondisi profil pantai dengan
10
kondisi alignmen garis pantai di pantai Kuta. Pada penelitian ini,
pembagian kemiringan profil pantai pasir buatan disajikan pada Gambar 7
berikut.
Gambar 7. Skema pembagian kemiringan stabil pada pantai pasir buatan (Setyandito 2009)
Hasil penelitian menunjukkan bahwa perubahan profil kelandaian
pantai menunjukkan perubahan yang signifikan, yang menunjukkan
proses dinamis pantai berlangsung. (Disajikan pada Gambar 8 dan 9).
Pada kondisi T = 0.6 – 2 dt., kodisi profil semakin curam, pada kondisi T =
2.5 – 4 dt., kondisi profil semakin landai, dengan garis pantai yang
semakin maju ke arah daratan. Tabel 1 disajikan hasil analisa hitungan
pengaruh gelombang terhadap profil kemiringan stabil. Pada Gambar 8,
disajikan grafik perubahan profil kemiringan stabil pantai pasir buatan
dengan variasi tinggi gelombang (H) dan periode gelombang (T).
Perubahan profil kemiringan akan terjadi pada batasan envelope dengan
range tertentu, seperti yang disajikan pada Gambar 9.
Pantai buatan
1: m1
1: n1 1: m2
1: n2
Lokasi gelombang pecah LWS
MSL
Puncak rayapan gelombang DWL
DWL+Ru+F
11
Tabel 1. Hasil Analisa Sedimen T (dt) Hi Ho nf 1 nf 2 nf total mf 1 mf 1 Bar ωp (m/dt) Ho/gT2 Ho/ωT
Patehan < 0.25 0.6000 2.8500 2.9514 5.4522 5.8332 5.6330 4.1718 3.2545 ada 0.0480 0.008360 1.0251
Patehan < 0.25 1.0000 1.3500 1.4715 4.7713 3.7433 4.3816 3.0873 1.7467 tdk ada 0.0480 0.001500 0.3066
Patehan < 0.25 1.5000 1.1500 1.1485 7.3604 4.8597 5.7821 11.0019 2.1853 tdk ada 0.0480 0.000521 0.1596
Patehan < 0.25 2.0000 0.9000 0.8103 7.5002 8.4948 7.8218 6.9471 1.4719 tdk ada 0.0480 0.000207 0.0844
Patehan < 0.25 2.5000 0.9000 0.7382 6.5891 12.8107 9.7074 5.0084 1.6597 tdk ada 0.0480 0.000120 0.0615
Patehan < 0.25 3.0000 1.0000 0.7562 8.9644 6.9926 8.5301 0.8317 2.0050 tdk ada 0.0480 0.000086 0.0525
Patehan < 0.25 3.5000 0.7000 0.4930 12.4496 12.0257 12.2171 2.3287 1.7371 tdk ada 0.0480 0.000041 0.0294Patehan < 0.25 4.0000 0.5500 0.3638 9.2617 16.2586 13.3308 3.0847 2.1845 tdk ada 0.0480 0.000023 0.0190
Gambar 8. Grafik perbandingan antara hasil penelitian (2009) dengan data Dalrymple and Thompson (1976).
Pada studi lapangan menunjukkan bahwa perubahan penampang
melintang pantai berlangsung, dimana sedimen bergerak dinamis kearah
atas dan bawah, serta pada area arus nearshore dengan perubahan profil
kelandaian pantai hingga stabil dalam suatu batasan envelope tertentu.
0.01
0.10
1.00
0.01 0.1 1 10Ho/ωT
Kel
anda
ian
pant
ai (n
)
Van Hijum (1974) Nayak (1970)Rector (1954) Ramah and Eorattupuzho (1973)Eagleson, Glenne, and Dracup (1963) Thompson (1976)Setyandito nf (2008) Hasil Penelitian n1 (2009)Hasil Penelitian n2 (2009) Hasil Penelitian m1 (2009)Log. (Hasil Penelitian n1 (2009)) Log. (Hasil Penelitian n2 (2009))Log. (Hasil Penelitian m1 (2009))
n2n1
m1
12
0
5
10
15
20
25
30
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Kondisi awal MSL
Breaking Wave Stroke 12
Stroke 16 Stroke 18
Y
X
Gambar 9. Perubahan kemiringan dan envelope yang terjadi pada
pantai pasir buatan pada Stroke 12 – 18, T = 2 dt. Profil Pantai Kuta
Pengukuran profil Pantai Kuta, Pulau Bali dilakukan pada Juli 2009,
hasil pengukuran ditunjukkan pada (Error! Reference source not found.). Kelandaian pantai pada Error! Reference source not found.. bervariasi yaitu, CK 03, nf = 8.98, CK 04, nf = 9 dan pada CK 05 nf = 9,3,
kemiringan stabil di area dekat groin n = 24.
Gambar 10 Hasil pengukuran profil Pantai Kuta tanggal (Lay out dan cross section) 29 s/d 31 Agustus 2009
D. Kesimpulan dan Saran Hasil penelitian 2-D menunjukkan bahwa profil kemiringan stabil pada
area terlindung menunjukkan bahwa profil stimbang pada pantai pasir
PA
TR
A B
ALI H
OT
EL
PE
RT
AM
INA
AIR
PO
RT
BA
CK
.04
CK
.01
CK
.02 CK
.03 CK
.05
CK
.06 CK
.07
CK
.08
CK
.09
BW
N.1
CK
.10
CK
.11C
K.12
CK
.13
CK
.14
BW
N.1
ER
MD
.1
13
buatan akibat gelombang, dan “envelope” yang terjadi, menunjukkan
bahwa kemiringan stabil yang terjadi adalah berkisar antara nf = 3,6 - 14.,
yang sebagian ditunjukkan pada Gambar 8. Hasil studi lapangan di pantai
Kuta Bali menunjukkan bahwa kemiringan stabil yang terjadi ada pada
range grafik nf1 pada Gambar 8.
E. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terimakasih ditujukan kepada :
• Pusat Studi Ilmu Teknik, Universitas Gadjah Mada, dan LPPM UGM,atas pendanaan dalam penelitian ini melalui Hibah Pengembangan Riset Berbasis Indonesia dan Internasionalisasi Pusat Studi di Lingkungan Ugm.
• BWS Bali Penida atas ijin pengukuran dan dukungan data.
F. Daftar Pustaka
CEM, 2001, the Coastal Engineering Manual, Department of the Army, US Army Corps of Engineers, Washington DC.
Dean R.G., Dalrymple R.A., 2002, Coastal Processes, Cambridge University Press.
Dong, P. 2008. Long – Term Equilibrium Beach Profile Based on Maximum Information Entropy Concept, Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering (ASCE) May / June.
Horikawa K., 1978, Coastal Engineering, an Introduction to Ocean Engineering, University of Tokyo.
Nizam, 1994, Proses Kepantaian, Program Pasca Sarjana , Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
Setyandito, 2008, Kajian Stabilitas Kemiringan Pantai Pasir Buatan akibat Serangan Gelombang (Uji Model 2- d), sebagai Pendukung Perancangan Perlindungan Alami Daerah Pantai, Civil Engineering Conference 2 proceedings Atma Jaya University, Yogyakarta, Indonesia.
Setyandito, 2008, Stabilitas Pantai Pasir Buatan, Penelitian Pendahuluan, Program Teknik Sipil, Fakultas Teknik UGM, Yogyakarta.
14
Swart, D.H., 1974, Offshore Sediment Transport and Equilibrium Beach Profiles, publication no. 131, Delft University of Technology, The Netherlands
US Army Corps of Engineers, 1995, Design of Beach Fill, American Society of Civil Engineers, Washington DC.
Yuwono, N., Radianta T, Nizam, Setyandito O, 2009, Study Of The Cross Shore Profile Stability On The Artificial Beach Nourishment (Physical Model Using Small Scale 2-D Model), Proceeding, International Seminar on“Climate Change Impacts on Water Resources and Coastal Management in Developing Countries”. Manado 11-13 May, 2009.
Yuwono, N., 1990, The Stability of Revetment Blockwork Under Wave Action, Ph.D Dissertation, Strathclyde University, Glasgow, UK.