1.23 A U 0.71 U - · PDF fileU = kecepatan angin hasil koreksi-koreksi sebelumnya (m/s) ......
Transcript of 1.23 A U 0.71 U - · PDF fileU = kecepatan angin hasil koreksi-koreksi sebelumnya (m/s) ......
Bab II Teori Dasar
Laporan Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan 2- 15
Gambar 2. 7 Grafik Rasio Kecepatan Angin di atas Laut dengan di Daratan.
5. Koreksi Koefisien Seret
Setelah data kecepatan angin melalui koreksi-koreksi di atas, maka data tersebut
dikonversi menjadi wind stress factor (UA) dengan menggunakan persamaan di
bawah ini:
23.1A 71.0U U= 2. 18
di mana:
U = kecepatan angin hasil koreksi-koreksi sebelumnya (m/s)
UA = wind stress factor (m/s)
2.2.4.1.2. Daerah Pembentukan Gelombang (Fetch Efektif)
Fetch adalah daerah pembentukan gelombang yang diasumsikan memiliki arah dan
kecepatan angin yang relatif konstan. Karakteristik gelombang yang ditimbulkan oleh
angin ditentukan juga oleh panjang fetch.
Fetch efektif di titik tertentu adalah area dalam radius perairan yang melingkupi titik
tersebut di mana dalam area tersebut angin bertiup dengan kecepatan konstan dari arah
manapun menuju titik tersebut.
Bab II Teori Dasar
Laporan Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan 2- 16
Penghitungan panjang fetch efektif ini dilakukan dengan menggunakan bantuan peta
topografi lokasi 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. Ini karena
gelombang yang dibangkitkan oleh angin terbentuk di laut dalam suatu perairan,
kemudian merambat ke arah pantai dan pecah seiring dengan mendangkalnya dasar
perairan di dekat pantai.
Pada peramalan gelombang, data yang digunakan adalah data-data besar kecepatan
angin maksimum harian berikut arahnya yang kemudian diproyeksi ke delapan arah
mata angin utama. Selain itu juga dibutuhkan informasi tentang panjang fetch efektif
untuk delapan arah mata angin utama.
Untuk menghitung panjang fetch digunakan prosedur sebagai berikut:
1. Tarik garis fetch untuk suatu arah.
2. Tarik garis fetch dengan penyimpangan sebesar 50 dan –50 dari suatu arah sampai
pada batas areal yang lain. Pengambilan nilai 50 ini dilakukan mengingat adanya
keadaan bahwa angin bertiup dalam arah yang bervariasi atau sembarang, maka
panjang fetch diukur dari titik pengamatan dengan interval 50. Tiap garis pada
akhirnya memiliki 9 garis fetch.
3. Ukur panjang fetch tersebut sampai menyentuh daratan terdekat, kalikan dengan
skala peta.
4. Panjang fetch efektif adalah:
∑
∑
=
== k
ii
k
iiiF
Feff
1
1
cos
cos
α
α 2. 19
di mana:
Fi = panjang fetch ke-i
∝i = sudut pengukuran fetch ke-i
i = nomor pengukuranfetch
k = jumlah pengukuran fetch
Bab II Teori Dasar
Laporan Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan 2- 17
2.2.4.2 Peramalan Tinggi dan Perioda Gelombang
Untuk menentukan tinggi gelombang dan perioda gelombang, digunakan data hasil
hindcasting yang berupa Feff dan UA. Kedua parameter tersebut digunakan ke dalam tiga
persamaan berikut sesuai dengan prosedur peramalan gelombang dari SPM 1984:
21
2
20016.0⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
A
effAmo U
gxFg
xUH 2. 20
31
2
2857.0⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
A
effAp U
gxFg
xUT 2. 21
432
2 1015.78.68 xU
gxFx
Ugxt
A
eff
A
≤⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛= 2. 22
di mana:
Hmo = tinggi gelombang signifikan menurut energi spektral (m)
TP = perioda puncak spektrum (detik)
g = percepatan gravitasi bumi = 9.81 (m/s2)
UA = wind stress factor (m/s)
Feff = panjang fetch efektif (m)
T = durasi angin yang bertiup (detik)
Adapun prosedur peramalan gelombang adalah sebagai berikut:
1. Analisa perbandingan pada persamaan 2.17 di atas. Jika tidak memenuhi
persamaan tersebut, maka gelombang yang terjadi merupakan hasil pembentukan
gelombang sempurna. Penghitungan tinggi dan perioda gelombangnya
menggunakan persamaan-persamaan berikut:
g
xUH Amo
22433.0= 2. 23
g
xUT Ap
134.8= 2. 24
Jika hasil analisa perbandingan memenuhi persamaan 2.17 di atas, maka
gelombang yang terjadi merupakan hasil pembentukan gelombang tidak
sempurna. Pembentukan gelombang tidak sempurna ini ada 2 (dua) jenis, yaitu
Bab II Teori Dasar
Laporan Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan 2- 18
pembentukan gelombang terbatas fetch dan terbatas durasi. Untuk
membedakannya perlu diketahui terlebih dahulu durasi kritis (tc), sebagai berikut:
32
2
8.68⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
A
effAc U
gxFgxUt 2. 25
2. Periksa durasi data yang ditentukan (t), lalu bandingkan terhadap durasi kritis (tc).
a. Jika t > tc, maka gelombang yang terjadi merupakan gelombang hasil
pembentukan terbatas fetch. Pada pembentukan jenis ini, durasi angin yang
bertiup cukup lama. Penghitungan tinggi dan perioda gelombangnya dilakukan
dengan menggunakan persamaan 2.15 dan 2.16.
b. Jika t > tc, maka gelombang yang terjadi merupakan gelombang hasil
pembentukan terbatas durasi. Pada pembentukan ini, durasi angin yang bertiup
tidak cukup lama. Penghitungan tinggi dan perioda gelombangnya dilakukan
dengan menggunakan persamaan 2.15 dan 2.16 dengan terlebih dahulu
mengganti panjang Feff dengan Fmin berikut ini:
23
2
min 6.68 ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
A
A
xUgxt
gUF 2. 26
2.3 SEDIMEN
2.3.1 Deskripsi Umum Sedimen
Sedimen merupakan material berupa partikel-partikel yang bergerak akibat aliran air
(arus atau gelombang). Secara umum angkutan sedimen dibagi menjadi 3 bagian yaitu:
a. Bed Load – partikel besar (sliding, jumping, rolling)
b. Suspended Load – partikel lebih kecil (meloncat ke dalam aliran)
c. Wash Load – partikel sangat halus (tidak ada kontak dengan dasar)
Sedimen dasar (bed load) merupakan bagian dari total angkutan sedimen baik sedikit atau
banyak yang secara terus menerus melakukan kontak dengan dasar perairan selama
proses angkutan sedimen tersebut. Pada umumnya angkutan sedimen jenis ini
partikelnya melakukan gerakan menggelinding, meluncur, dan melompat di dasar
perairan.
Bab II Teori Dasar
Laporan Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan 2- 19
Sedimen melayang (suspended load) merupakan bagian dari total angkutan sedimen yang
bergerak tanpa kontak terus menerus dengan dasar perairan sebagai hasil dari turbulensi
fluida.
Sedimen sangat halus (wash load) terdiri dari partikel yang sangat halus yang secara
normal umumnya tidak berada di dasar perairan. Dalam perhitungan jumlah total
sedimen, sedimen jenis wash load ini diabaikan (Fredsoe, 1995).
Proses ketiga jenis angkutan sedimen ini dapat dijelaskan sebagai berikut. Pertama-tama
material yang ditransportasikan berada dekat dasar yang disebut bottom transport atau
bed load kemudian material ditransportasikan pada lapisan atasnya disebut sebagai
suspended transport atau suspended load. Bed load mencakup partikel relatif besar yang
bergerak sepanjang dasar. Bed load transport terjadi pada lapisan tipis di atas dasar yang
disebut bottom layer. Sebaliknya suspended load biasanya terdiri atas partikel yang lebih
kecil yang berada tetap dalam sistem (fluida) karena gradien negatif dari konsentrasi
sedimen dan dorongan ke bawah karena beratnya. Jadi suspended load hanya dipengaruhi
oleh gesekan dari butiran-butiran itu sendiri di dalam air. Kecepatan angkutan sedimen
didapatkan dengan mengintegrasi perkalian dari kecepatan partikel (V) dengan
konsentrasi sedimen (C) sepanjang kedalaman air diukur dari atas bottom layer. Apakah
yang terjadi hanya bed load atau suspended load terutama tergantung pada intensitas dari
gerakan air. Ketika kecepatan telah melebihi kecepatan kritis, pada awalnya hanya terjadi
bottom transport. Pada tingkat ini bed form (ripples) terbentuk. Jika kecepatan bertambah
maka ukuran dari bed form bertambah. Selanjutnya butiran sedimen dibawa ke dalam
suspension dan suspended load akan segera terjadi (Lubis, 1995).
Sedimen Kohesif dan Non Kohesif
Berdasarkan sifat material dasarnya, sedimen dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu
sedimen kohesif dan non kohesif. Sedimen kohesif merupakan butiran-butiran partikel
lumpur (partikel yang ukurannya sangat kecil seperti clay dan silt) yang berada di dasar
maupun di badan air yang bila bergabung bersama akan membentuk suatu unit yang
lebih besar yang disebut floc. Proses pembentukan floc (flokulasi) ini sangat bergantung
pada konsentrasi sedimen. Flokulasi yang terjadi sangat bergantung pada kecepatan
jatuh sedimen.
Bab II Teori Dasar
Laporan Tugas Akhir Kajian Sedimenasi Alur Pelayaran Pelabuhan Belawan 2- 20
Sedimen non kohesif merupakan sedimen dengan butiran-butiran partikel yang
umumnya berasal dari pasir. Pergerakan sedimen ini sangat bergantung pada besar
kecilnya diameter partikel sedimen. Berbeda dengan sedimen kohesif, sedimen non
kohesif tidak pernah membentuk floc sehingga antara satu partikel sedimen dengan
partikel sedimen lainnya tidak akan pernah bergabung membentuk suatu unit individu.
2.3.2 Karakteristik Sedimen
Material sedimen pada umumnya merupakan campuran beberapa jenis material
sehingga sulit memberikan nama menurut jenisnya. Untuk itu diberikan deskripsi
mengenai istilah dalam proses sedimenasi agar diperoleh informasi yang obyektif sesuai
hasil pengamatan di lapangan. Deskripsi dan istilah tersebut antara lain:
• Ukuran partikel sedimen, yaitu menyatakan ukuran panjang diameter butiran
sedimen dengan menganggap bahwa butiran sedimen adalah bola.
• Berat spesifik, merupakan berat per satuan volume dan hubungannya dengan
densitas (kerapatan).
• Porositas sedimen, didefinisikan sebagai harga perbandingan volume udara
dalam suatu sampel sedimen terhadap jumlah total volume sedimen.
• Kecepatan jatuh, adalah bentuk keseimbangan antara gaya gravitasi yang bekerja
pada suatu partikel yang kecil yang berbentuk bola (spheric) dalam suatu kolom
fluida yang tak terhingga dengan daya tahan dari suatu fluida (Lubis, 1995).
2.3.2.1 Kecepatan Kritis
Kondisi kritis yang memicu pergerakan sedimen untuk sedimen non kohesif dijelaskan
oleh gaya-gaya yang bekerja pada partikel seperti berikut :
n
t
FF
=ϕtan 2. 27
dimana Ft dan Fn adalah gaya-gaya yang bekerja secara parallel dan normal terhadap
sudut diam φ. Sudut diam φ adalah sudut yang dibentuk oleh material dalam keadaan
menjelang sliding.