ANALISIS STATISTIK GELOMBANG YANG DIBANGKITKAN OLEH ANGIN UNTUK PELABUHAN BELAWAN Dio Mega Putri 1, A. Perwira Mulia Tarigan 2
1Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email:
[email protected] 2Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email:
[email protected]
ABSTRAK
Pelabuhan Belawan merupakan pelabuhan terbesar ketiga di Indonesia dan menjadi salah satu pintu masuk bagi kota Medan khususnya dan Sumatera Utara umumnya melalui jalur laut. Seiring dengan perkembangan waktudiketahui bahwa pada bulan-bulan tertentu terjadi gelombang tinggi yang sangat mempengaruhi beragam kegiatan di laut. Analisis statistik gelombang diperlukan untuk mendapatkan beberapa karakteristik gelombang. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode kuantitatif dan data yang digunakan adalah data sekunder (data angin) kemudian dianalisis dengan menggunakan Metode Jonswap Parameters, Finith Water Depth dan Sverdrup, Munk, and Berstchneider . Dari hasil perhitungan untuk data angin rata-rata diperoleh angin dominan dari arah Timur Laut sebesar 49,17% dan untuk data angin maksimum diperoleh angin dominan dari arah Utara sebesar 32,5%. Fetch efektif terpanjang yaitu dari arah Utara sejauh 608,87 km.Untuk Metode Jonswap Parameters Cara Pertama diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,75 m, sedangkan pada Metode Jonswap Parameters Cara Kedua diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,87 m dan Metode Finite Water Depth diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,62 m. Berdasarkan Metode Sverdrup, Munk, and Berstchneider untuk data angin maksimum, gelombang tertinggi yaitu 3,85 m terjadi pada bulan Juni 2008. Dari hasil perhitungan gelombang dengan periode ulang tertentu diperoleh tinggi gelombang terbesar terjadi pada Metode Weibull dengan ketinggian 4,79 m pada periode ulang 100 tahun. Dari hasil perhitungan periode ulang berdasarkan Thresold Wave Heights diperoleh tinggi gelombang terbesar terjadi pada Metode Gumbel dengan ketinggian 5,04 m pada periode ulang 200 tahun. Kata Kunci :
Pelabuhan Belawan, gelombang, Jonswap Parameters, Sverdrup, Munk and Berstchneider ABSTRACT
Belawan port is the third largest port in Indonesia and became one of the entrances to the city of Medan in particular and North Sumatra generally by sea. Along with the time ti me it is known that in certain months occur high waves that affect a variety of activities at sea. Statistical analysis of the wave takes to get some wave characteristics.The research method used is quantitative methods and data used are secondary data (wind data) is then analyzed using byJonswap Parameters Method, Finith Water Depth and Sverdrup, Munk, and Berstchneider.From the results of calculations for the average wind data obtained by the dominant winds from the Northeast at 49.17% and for maximum wind data obtained by the dominant do minant winds from the North at 32.5%. The longest effective fetch is from the north along 608.87 km. The first way of Jonswap Parameters Method obtained the maximum wave height is 0.75 m, whereas in the second way of Jonswap Parameters Method obtained the maximum wave height is 0.87 m and in Finite Water Depth Method obtained the maximum wave height is 0.62 m. Based Sverdrup, Munk, and Berstchneider Method for maximum wind data, the highest wave of 3.85 m occurred in June, 2008. From the calculation of the wave with a certain return period wave height obtained was greatest on Weibull method with a height of 4.79 m in the period 100-year period. From the results of the calculation period based on Thresold Wave Heights obtained the largest wave height occurred on Gumbel method with a height of 5,04 m at the 200-year period. Keywords : Belawan Port, wave, JonswapParameters, Sverdrup, Munk and Berstchneider Berstchneider
1
1.
PENDAHULUAN
LatarBelakang
Pelabuhan Belawan (Pelabuhan terbesar ketiga di Indonesia setelah Tanjung Priok dan Tanjung Perak) terletak di Pantai Timur Sumatera dan terletak pada estuari yang dibatasi oleh sungai Belawan di bagian Utara dan Sungai Deli di bagian Selatan.Pelabuhan Belawan merupakan salah satu pintu masuk bagi kota Medan khususnya dan Sumatera Utara umumnya melalui jalur laut. Informasi angin maupun informasi gelombang tinggi merupakan bagian terpenting untuk informasi cuaca kelautan. Informasi dari berbagai media diketahui bahwa pada bulan bulan tertentu terjadi gelombang tinggi yang sangat mempengaruhi beragam kegiatan di laut, seperti terjadinya kecelakaan atau tenggelamnya kapal sehingga menelan korban jiwa maupun kehilangan harta benda yang di akibatkan oleh ketinggian gelombang yang mencapai 3 m atau lebih. Sering terjadinya gelombang tinggi di beberapa wilayah penelitian dapat mengganggu kelancaran transportasi laut antar pulau maupun antar Negara yang berdampak pada kehidupan didarat, seperti kelangkaan bahan pangan di beberapa pulau kecil dan terganggunya berbagai aktivitas pembangunan karena terlambatnya suplai bahan konstruksi. Dampak adanya gelombang tinggi seperti yang telah diuraikan dapat dicegah atau dikurangi jika variabilitas dan karakteristik gelombang di setiap wilayah penelitian dipahami dengan baik, sehingga kegiatankegiatan kelautan dapat direncanakan sesuai dengan karakter gelombang di wilayah operasinya masingmasing.Perilaku gelombang tinggi dan tingkat kerawanan di wilayah Indonesia umumnya dan wilayah penelitian khususnya hingga saat ini belum dipahami dengan baik, oleh karena itu perlu dilakukan kajian. 2.TINJAUAN PUSTAKA Angin
Angin yang berhembus di atas permukaan air laut akan memindahkan energinya ke air (Arnott 2010). Kecepatan angin menimbulkan tegangan pada permukaan air laut, sehingga permukaan air yang awalnya tenang akan terganggu dan timbul riak gelombang kecil di atas permukaan air. Apabila kecepatan angin bertambah, riak tersebut menjadi semakin besar dan apabila angin berhembus terus akhirnya akan tebentuk gelombang.Data angin yang digunakan untuk peramalan gelombang adalah data di permukaan laut pada lokasi pembangkitan. Data tersebut dapat diperoleh dari pengukuran langsung di atas permukaan laut atau pengukuran di darat di dekat lokasi peramalan yang kemudian dikonversi menjadi data angin laut.Hubungan antara kecepatan angin di laut dan di darat yang dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Hubungan Antara Kecepatan Angin di Laut dan Darat(Triatmodjo, 1999) dengan: UL = kecepatan angin yang diukur di darat (m/dt) Uw = kecepatan angin di laut (m/dt) R L = nilai yang diperoleh dari hubungan kecepatan angin di laut dan di darat Data yang diperoleh tersebut selanjutnya dilakukan pengelompokan berdasarkan arah dan kecepatan. Hasil pengelompokan (pengolahan) dibuat dalam bentuk tabel atau diagram yang disebut dengan mawar angin/ wind roseyang dapat dilihat dalam Tabel 1 dan Gambar 2.
2
Arah Angin
Kecepatan (knot)
U
TL
T
0 - 10 13 - 10 13 - 16 16 - 21 21 - 27
1,23 1,84 0,17 0,01
0,27 0,40 0,07 -
0,32 0,48 0,08 -
Tg S 88,30% 0,06 0,08 0,13 0,13 0,01 0,01 -
BD
B
BL
0,6 0,70 0,12 0,03
0,56 0,70 0,12 0,03
1,35 2,03 0,2 -
Tabel 1.Data Persentase Kejadian Angin
Gambar 2. Mawar Angin Rumus-rumus dan grafik-grafik pembangkitan gelombang mengandung variable U A, yaitu faktor tegangan angin (wind-stress factor ) yang dapat dihitung dari kecepatan angin. Setelah dilakukan berbagai konversi kecepatan angin, kecepatan angin dikonversikan pada faktor tegangan angin dengan menggunakan Persamaan 1. 1,23
UA = 0,71 U W
(1)
dengan: =kecepatan angin dalam m/dt. UW UA = faktor tegangan angin. Fetch
Fetchadalah panjang keseluruhan suatu daerah pembangkitan gelombang dimana angin berhembus dengan arah dan kecepatan yang konstan. Arah angin angin masih dianggap konstan apabila perubahannya tidak sampai 0sedangkan kecepatan angin masih dianggap konstan apabila perubahannya tidak lebih dari 5 knot (2,5 m/dt) ). Untuk memperoleh hasil dari fetch rerata efektif digunakan Persamaan 2 (Triatmodjo, 1999) . ∑(2)
15
=
∑
dengan: Feff = fetch rerata efektif X = panjang segmen fetch yang di ukur dari titik observasi gelombang keujungakhirfetch 0 α = deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakanpertambahan6 sampai sudut 0 sebesar 42 pada kedua sisi dari arahangin Gelombang
Gelombang di laut dapat dibedakan menjadi beberapa macam yang tergantung pada gaya pembangkitnya. Gelombang tersebut adalah gelombang angin yang dibangkitkan oleh tiupan angin di permukaan laut, gelombang pasang surut dibangkitkan oleh gaya tarik benda-benda langit terutama matahari dan bulan terhadap bumi, gelombang tsunami terjadi karena letusan gunung berapi atau gempa di laut, gelombang yang dibangkitkan oleh kapal yang bergerak, dan sebagainya(Triatmodjo, 1999).
3
Menentukan Tinggi Gelombang Berdasarkan PeramalanGelombang di Laut Dalam Jonswap Parameters Cara Pertama (Kamphuis, 2000)
•
U× 0,006 ⁄ Hmo = g
Jonswap Parameters Cara Kedua (Kamphuis, 2000)
•
Hmo
= •
(3)
0,43 xU g
(4)
Finith Water Depth Cara Ketiga (Kamphuis 2000)
,∗, } U× 0,4{tah[0,49d∗,]tah, ∗, = g
H •
, (5)
Sverdrup, Munk and Berstcheineder
gF U A H = 1,6 x 10 -3 U A g
(6)
Periode Ulang Gelombang •
Metode Gumbel
Dalam Metode Gumbel, data probabilitas ditetapkan untuk setiap tinggi gelombang sebagai berikut:
−0,44
P(H s ≤ H sm) = 1 –
(7)
,
dengan: P(Hs ≤ Hsm) Hsm M
: probabilitas dari tinggi gelombang representatif ke-m : tinggi gelombang urutan ke-m. : nomor urut tinggi gelombang signifikan. : 1,2,3,…. N : jumlah kejadian gelombang selama pencatatan.
N
Tinggi gelombang signifikan untuk berbagai periode ulang dihitung dari fungsi distribusi probabilitas dengan rumus sebagai berikut dengan  dan adalah perkiraan dari parameter skala dan lokal yang diperoleh dari analisis regresi linear:
̂
Hsr = Â yr +
B
(8)
→ yr = -ln{- ln(1 )}
(9) (10)
→ ym= -ln{- ln P(Hs ≤ Hsm)}
dengan: Hsr : tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang Tr : periode ulang (tahun) r K : panjang data (tahun) L : rerata jumlah kejadian pertahun = / K
T
N
•
Metode Weibull
Rumus probabilitas yang digunakan untuk Metode Weibull adalah sebagai berikut:
−0,−, √ P(H s ≤ H sm) = 1 – ,,
(11)
√
dengan: P(Hs ≤ Hsm) Hsm
: probabilitas dari tinggi gelombang representatif ke-myangtidak dilampaui. : tinggi gelombang urutan ke-m. 4
m
: momor urut tinggi gelombang signifikan. : 1,2,3,…. N
N
: jumlah kejadian gelombang selama pencatatan : parameter bentuk dalam laporan ini dipakai k=0,75
k
Tinggi gelombang signifikan untuk berbagai periode ulang dihitung dari fungsi distribusi probabilitas dengan rumus sebagai berikut dengan Aˆdan Bˆ adalah perkiraan dari parameter skala dan lokal yang diperoleh dari analisis regresi linier:
B
Hsm = Â ym + Dimana diberikan oleh bentuk berikut :
(12)
ym= -ln{1- P(Hs ≤ Hsm)}1/k
(13)
Sedangkan yr diberikan oleh bentuk berikut: yr = { ln( dengan: Hsr : : r K : L :
T
•
LTr )}
1/k
(14)
tinggi gelombang signifikan dengan periode ulang periode ulang (tahun) panjang data (tahun) rata - rata jumlah kejadian per tahun = /K
Tr
N
Analisis Periode Ulang dengan Metode Thresold Wave Heights(Kamphuis, 2000)
Persamaan Distribusi Normal: R =
H H S 1
(15)
Persamaan Distribusi Log Normal :
̅ ̅ +{−}) H =e(I
(16)
R
Persamaan Distribusi Gumbel: R = γ – β In ( In P ) = γ – β ln
H
Persamaan Distribusi Weibull : R = γ + β ( In Q )1/α = γ + β
H
ln−
lnλTR⁄ α
(17)
(18)
5
3. METODOLOGI PENELITIAN
Tahapan metodologi dalam penelitian ini digambarkan pada bagan alir berikut : Mulai
Studi Literatur
Pengumpulan Data
Pengolahan Data
Perhitungan Fetch
Analisis Data Angin - Windrose
Perhitungan Wind Stress Factor
Analisis Hindcasting
AnalisisFrekuensi Periode Gelombang Metode Distribusi Normal, Log Normal, Gumbel dan Weibull
Kesimpulan dan Saran
Selesai Gambar2.Diagram Lengkap Metodologi Penelitian
6
4.ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN Analisis Data Angin
Data angin yang digunakan adalah data angin rata-rata dan data angin maksimum selama tahun 2006 hingga tahun 2015 dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3. Dari data angin tersebut kita dapat membuat wind rose untuk mencari arah angin dominan dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4. Pengolahan data angin sama seperti yang dilakukan oleh Rizki (2014) dan Purba (2015). Tabel 2. Kecepatan dan Arah Angin Rata – rata Bulanan Tahun 2006-2015 Bulan
Tahun 2006 Kec Arah
Tahun 2007 Kec Arah
Tahun 2008 Kec Arah
Tahun 2009 Kec Arah
Tahun 2010 Kec Arah
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember
2,9 3,0 3,5 3,4 3,3 4,2 4,3 4,3 4,6 5,6 4,4 3,5
3,8 3,4 4,9 4,0 4,3 3,7 4,2 5,6 6,1 4,8 5,2 5,4
5,8 5,9 5,4 5,1 5,6 4,9 5,1 3,7 4,2 4,0 3,4 3,7
3,4 3,1 3,6 4,0 4,0 3,7 4,1 3,3 3,0 3,3 3,2 3,2
3,8 4,1 4,3 3,6 3,2 3,2 3,3 3,2 2,7 2,9 2,6 2,4
NE N NE NE NE NE NE E NE SW N NW
W NE N NE NE NE NE E E NE NE W
Bulan
Tahun 2011 Kec Arah
Tahun 2012 Kec Arah
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Desember
2,2 2,7 2,6 2,8 3,0 2,8 2,9 2,9 2,9 2,3 1,7 1,5
2,6 2,7 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,0 2,0 2,1 2,0
N N N NE N NE NE N NE NE N N
NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE
W NE NE NE NE NE E E NE NE W W
Tahun 2013 Kec Arah
3,5 4,2 3,3 4,7 6,4 5,4 4,3 7,3 5,1 4,6 5,1 6,4
NE W N N N N N E NE N N NW
N N N NE NE NE NE NE NE NE NE NE
Tahun 2014 Kec Arah
3,5 4,7 4,6 5,1 5,0 5,0 5,0 5,1 6,3 6,0 5,7 6,9
W N N NE N N N E S N N NW
NE N N N NE NE NE NE NE N N N
Tahun 2015 Kec Arah
5,2 6,4 5,3 4,1 5,8 4,8 5,3 4,2 5,5 5,0 3,9 3,4
N N N N NE N E NE NE N N W
Sumber : BMKG Stasiun Maritim Belawan
Gambar 3. Wind Rose Angin Rata-rata di Pelabuhan Belawan Tahun 2006-2015 7
Tabel 3. Kecepatan dan Arah Angin Maksimum Tahun 2006-2015 Tahun 2006
Tahun 2007
Tahun 2008
Tahun 2009
Tahun 2010
Bulan Kec
Arah
Kec
Arah
Kec
Arah
Kec
Arah
Kec
Arah
Januari
20
N
15
W
23
W
20
W
18
NE
Februari
17
NE
18
NE
23
NE
25
N
21
N
Maret
18
NE
24
SW
24
NE
28
W
25
N
April
18
NE
23
SW
26
NE
23
W
16
N
Mei
22
NE
24
W
40
W
30
N
17
W
Juni
32
SW
18
SW
46
NE
18
W
19
W
Juli
26
W
20
N
30
SW
38
SW
19
E
Agustus
20
NE
32
SW
26
SW
40
NE
22
SW
September
24
E
30
W
25
N
20
SW
21
NE
Oktober
30
SW
24
W
30
E
25
W
20
N
Nopember
14
N
24
W
18
N
28
N
16
S
Desember
18
N
24
W
18
N
24
E
21
NE
Bulan
Tahun 2011
Tahun 2012
Tahun 2013
Tahun 2014
Tahun 2015
Kec
Arah
Kec
Arah
Kec
Arah
Kec
Arah
Kec
Arah
Januari
15
W
14
N
12
NE
12
N
16
N
Februari
15
E
14
NE
12
E
14
W
17
N
Maret
16
E
20
N
12
N
15
N
14
N
April
18
N
25
W
25
E
15
NE
30
N
Mei
16
N
25
W
18
NW
16
E
20
SW
Juni
15
NE
12
W
18
N
13
NW
15
NE
Juli
14
N
15
W
20
N
15
W
15
E
Agustus
18
N
15
W
24
N
28
N
15
N
September
18
NE
12
W
15
E
24
N
15
NE
Oktober
28
SW
12
N
16
N
15
SE
30
N
Nopember
18
NE
15
N
12
NW
12
S
12
NW
Desember
15
SW
12
W
15
E
15
N
10
N
Sumber : BMKG Stasiun Maritim Belawan
8
NORTH
33% 26,4% 19,8% 13,2% 6,6% WEST
EAST
WIND SPEED (Knots) >= 22 17 - 21 11 - 17
SOUTH
7 - 11 4 - 7 0 - 4 Calms: 0,00%
Gambar 4. Wind Rose Angin Maksimum di Pelabuhan Belawan Tahun 2006-2015 AnalisisPanjang Fetch Efektif
Panjang Fetch dihitung berdasarkan arah angin yang berpengaruh pada lokasi Pelabuhan. Pelabuhan Belawan ini berada di Pantai yang menghadap ke timur laut, sehingga arah angin yang berpengaruh adalah arah Utara, Timur Laut, dan Timur. Perhitungan fetch efektif dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Perhitungan Panjang Fetch Efektif di Pelabuhan Belawan
utara
Cos
42 36 30 24 18 12 6 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -42 Total
0,7431 0,8090 0,8660 0,9135 0,9511 0,9781 0,9945 1,000 0,9945 0,9781 0,9511 0,9135 0,8660 0,8090 0,7431 13,5106
78,23 1047,76 1164,83 1146,77 1346,25 1358,52 416,63 436,7 380,43 289,04 280,89 264,8 290,42 271,65 218,77
x (km) timur laut
440,18 298,87 347,76 291,51 322,91 306,46 282,59 230,96 229,41 226,67 230 222,21 207,17 222,13 219,43
timur
utara
250,46 229,05 232,21 225,45 218,95 213,27 225,15 232,29 262,97 292,61 292,52 411,65 25,34 0 0
58,13 847,63 1008,74 1047,57 1280,42 1328,76 414,34 436,7 378,33 282,71 267,15 241,89 251,50 219,76 162,57 8226,2
327,09 241,78 301,16 266,29 307,12 299,75 281,03 230,96 228,15 221,70 218,75 202,99 179,41 179,70 163,06 3648,94
timur
186,11 185,30 201,09 205,95 208,24 208,60 223,91 232,29 261,52 286,20 278,21 376,04 21,94 0 0 2875,4
6,
Fefektif utara
= 3,06= 608,87 km
Fefektif timur laut
= 3,06 = 270,08 km
Fefektif timur
x.cos timur laut
364,94
7,4
= 3,06= 212,82 km
Dari hasil analisis fetch diatas didapat fetch efektif terpanjang dari arah Utara yaitu sebesar 608,87 km Data fetch ini akan digunakan dalam menghitung tinggi gelombang di laut dalam. Untuk Metode Jonswap Parameters dan Finith Water Depth data angin yang digunakan adalah data angin rata-rata sedangkan untuk Metode Sverdrup, Munk, and Berstchneider data angin yang digunakan yaitu data angin maksimum.Perhitunganuntuk metode – metode ini dapat dilihat pada Tabel 5, Tabel 6, Tabel 7 dan Tabel 8dan diagram waverose dapat dilihat pada Gambar 5, Gambar 6 dan Gambar 7. 9
Tabel 5. Hasil Perhitungan Tinggi Gelombang ( Jonswap Parameters Cara Pertama) No
Bulan
Arah Angin
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
NE W N N N N N E NE N N NW
Kec. Angin (Knot)
Kec. (UL) (m/dt)
3,5 4,2 3,3 4,7 6,4 5,4 4,3 7,3 5,1 4,6 5,1 6,4
1,7990 2,1588 1,6919 2,4201 3,2768 2,7628 2,1845 3,7693 2,6343 2,3558 2,6343 3,2982
RL
UW (m/dt)
UA (m/dt)
Fetch Eff (km)
F* (km)
Tinggi Gel. (m)
1,824 1,770 1,838 1,740 1,638 1,700 1,764 1,491 1,717 1,746 1,717 1,638
3,2814 3,8211 3,1097 4,2109 5,3673 4,6967 3,8535 5,6201 4,5230 4,1133 4,5230 5,4024
3,0620 3,6927 2,8662 4,1615 5,6087 4,7595 3,7313 5,9353 4,5440 4,0431 4,5440 5,6538
608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87
637,058 438,026 727,067 344,908 189,878 263,677 429,027 169,555 289,285 365,403 289,285 186,859
0,38597 0,46547 0,36129 0,52456 0,70698 0,59994 0,47033 0,74815 0,57277 0,50963 0,57277 0,71267
NORTH
30% 10%
40%
50%
20% EAST
WEST
WAVE HEIGHT (m) 0.00-0.20 0.20-0.40 0.40-0.60 0.60-0.80 0.80-1.00
SOUTH
Gambar 5. Wave Rose Tahun 2006 – 2015 ( Jonswap Parameters Cara Pertama)
Tabel 6. Hasil Perhitungan Tinggi Gelombang (Jonswap Parameters Cara Kedua) No
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Bulan
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
Arah Angin
Kec. Angin (knot)
Kec. (UL) (m/dt)
RL
UW (m/dt)
UA (m/dt)
Tinggi Gel (m)
NE W N N N N N E NE N N NW
3,5 4,2 3,3 4,7 6,4 5,4 4,3 7,3 5,1 4,6 5,1 6,4
1,7990 2,1588 1,6919 2,4201 3,2768 2,7628 2,1845 3,7693 2,6343 2,3558 2,6343 3,2982
1,824 1,770 1,838 1,740 1,638 1,700 1,764 1,491 1,717 1,746 1,717 1,638
3,2814 3,8211 3,1097 4,2109 5,3673 4,6967 3,8535 5,6201 4,5230 4,1133 4,5230 5,4024
3,0620 3,6927 2,8662 4,1615 5,6087 4,7595 3,7313 5,9353 4,5440 4,0431 4,5440 5,6538
0,2322 0,3378 0,2035 0,4290 0,7792 0,5611 0,3449 0,8726 0,5115 0,4049 0,5115 0,7918
10
NORTH
30% 10%
50%
40%
20% EAST
WEST
WAVE HEIGHT (m) 0.00-0.20 0.20-0.40 0.40-0.60 0.60-0.80 0.80-1.00
SOUTH
Gambar 6.Wave Rose Tahun 2006 – 2015( Jonswap Parameters Cara Kedua) Tabel 7. Hasil Perhitungan Tinggi Gelombang (Finith Water Depth) No
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Bulan
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
Arah Angin
Kec. Angin (knot)
Kec. (UL) (m/dt)
RL
UW (m/dt)
UA (m/dt)
Fetch Eff (km)
F* (km)
Tinggi Gel. H (m)
NE W N N N N N E NE N N NW
3,5 4,2 3,3 4,7 6,4 5,4 4,3 7,3 5,1 4,6 5,1 6,4
1,799 2,158 1,691 2,420 3,276 2,762 2,184 3,769 2,634 2,355 2,634 3,298
1,824 1,770 1,838 1,740 1,638 1,700 1,764 1,491 1,717 1,746 1,717 1,638
3,281 3,821 3,109 4,210 5,367 4,696 3,853 5,620 4,523 4,113 4,523 5,402
3,0620 3,6927 2,8662 4,1615 5,6087 4,7595 3,7313 5,935 4,544 4,043 4,544 5,653
608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87 608,87
637,058 438,026 727,067 344,908 189,878 263,677 429,027 169,555 289,285 365,403 289,285 186,859
0,317 0,383 0,297 0,432 0,584 0,495 0,387 0,618 0,472 0,420 0,472 0,589
NORTH
30% 10%
40%
50%
20% EAST
WEST
WAVE HEIGHT (m) 0.00-0.20 0.20-0.40 0.40-0.60 0.60-0.80 0.80-1.00
SOUTH
Gambar 7. Wave Rose Tahun 2006 – 2015 (Finite Water Depth Cara Ketiga)
11
Tabel 8. Hasil Perhitungan Tinggi Gelombang (Sverdrup, Munk,and Berstchneider) Tahun 2006 Tahun 2007 Tahun 2008 Tahun 2009 Tahun 2010 Bulan H H H H H Arah Arah Arah Arah Arah (m) (m) (m) (m) (m) Januari 1,77 N 1,38 W 2,01 W 1,77 W 1,61 NE Februari 1,55 NE 1,61 NE 2,01 NE 2,12 N 1,75 N Maret 1,61 NE 2,06 SW 2,06 NE 2,32 W 2,12 N April 1,61 NE 2,01 SW 2,17 NE 2,01 W 1,46 N Mei 1,94 NE 2,06 W 3,24 W 2.46 N 1,55 W Juni 2,60 SW 1,61 SW 3,85 NE 1,61 W 1,68 W Juli 2,17 W 1,77 N 2,46 SW 3,04 SW 1,68 E Agustus 1,77 NE 2,60 SW 2,17 SW 3,24 NE 1,94 SW September 2,06 E 2,46 W 2,12 N 1,77 SW 1,75 NE Oktober 2,46 SW 2,06 W 2,46 E 2,12 W 1,77 N November 1,33 N 2,06 W 1,61 N 2,32 N 1,46 S Desember 1,61 N 2,06 W 1,61 N 2,06 E 1,75 NE
Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
Tahun 2011 H Arah (m) 1,38 W 1,38 E 1,46 E 1,61 N 1,46 N 1,38 NE 1,33 N 1,61 N 1,61 NE 2,32 SW 1,61 NE 1,38 SW
Tahun 2012 H Arah (m) 1,33 N 1,33 NE 1,77 N 2,12 W 2,12 W 1,19 W 1,38 W 1,38 W 1,19 W 1,19 N 1,38 N 1,19 W
Tahun 2013 H Arah (m) 1,19 NE 1,19 E 1,19 N 2,12 E 1,61 NW 1,61 N 1,77 N 2,06 N 1,38 E 1,46 N 1,19 NW 1,38 E
Tahun 2014 H Arah (m) 1,19 N 1,33 W 1,38 N 1,38 NE 1,46 E 1,28 NW 1,38 W 2,32 N 2,06 N 1,38 SE 1,19 S 1,38 N
Tahun 2015 H Arah (m) 1,46 N 1,55 N 1,33 N 2,46 N 1,77 SW 1,38 NE 1,38 E 1,38 N 1,38 NE 2,46 N 1,19 NW 1,01 N
Analisis Perhitungan Periode Ulang Gelombang (Triatmodjo 1999)
Hasil perhitungan periode ulang gelombang dengan menggunakan Metode Gumbel dapat dilihat pada Tabel 9. Tabel 9.Perhitungan Gelombang Dengan Periode Ulang (Metode Gumbel) No. Urut 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Total
P
3,00 2,77 2,32 2,30 2,06 1,90 1,89 1,85 1,81 1,79 21,67
0,9433 0,8421 0,7409 0,6397 0,5385 0,4372 0,3360 0,2348 0,1336 0,0324 4,8785
2,840 1,761 1,204 0,806 0,478 0,189 -0,087 -0,370 -0,699 -1,232 4,89
8,5271 4,8692 2,7963 1,8498 0,9847 0,3582 -0,1644 -0,6836 -1,2617 -2,2022 15,0733
8,0656 3,1011 1,4496 0,6496 0,2285 0,0357 0,0076 0,1369 0,4886 1,5178 15,6811
0,0018 0,0312 0,0073 0,0008 0,0102 0,0268 0,0065 0,0006 0,0021 0,0421 0,1295
12
Hasil perhitungan tinggi gelombang signifikan dengan beberapa periode ulang tertentu dapat dilihat pada Tabel 10. Tabel 10. Gelombang Dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Gumbel) Periode Ulang (Tahun)
1,28
1,28
10
2,2504
2,76
0,7803
0,09
2,64
2,88
25
3,1985
3,08
1,0621
0,13
2,91
3,24
50 100
3,9019 4,6001
3,31 3,55
1,2766 1,4921
0,15 0,18
3,12 3,32
3,51 3,78
(m)
Hasil perhitungan periode ulang gelombang dengan menggunakan Metode Weibull dapat dilihat pada Tabel 11. Tabel 11.Perhitungan Gelombang Dengan Periode Ulang (Metode Weibull) No. Urut 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Total
P
3,00 0,9488 4,273 12,8297 2,77 0,8439 2,283 6,3125 2,32 0,7390 1,482 3,4419 2,30 0,6341 1,007 2,3111 2,06 0,5293 0,686 1,4132 1,90 0,4244 0,453 0,8584 1,89 0,3195 0,280 0,5292 1,85 0,2146 0,150 0,2779 1,81 0,1097 0,057 0,1029 1,79 0,0048 0,008 0,0143 21,67 4,76807 10,679 28,0911
18,2585 5,2121 2,1963 1,0140 0,4706 0,2052 0,0784 0,0226 0,0032 0,0001 27,4611
0,0230 0,0501 0,0008 0,0216 0,0001 0,0068 0,0012 0,0014 0,0026 0,0028 0,1102
Hasil perhitungan tinggi gelombang signifikan dengan beberapa periode ulang tertentu dapat dilihat pada Tabel 12. Tabel 12.Gelombang Dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Weibull) Periode Ulang (Tahun)
1,28
1,28
10
3,0406
2,77
1,6737
0,19
2,54
3,01
25
4,7527
3,30
2,5883
0,29
2,93
3,67
50
6,1641
3,74
3,3468
0,37
3,26
4,21
100
7,6617
4,20
4,1533
0,46
3,61
4,79
(m)
Analisis Perhitungan Periode Ulang Gelombang Berdasarkan Thresold Wave Heights (Kamphuis, 2000)
Hasil perhitungan periode ulang gelombang dengan menggunakan Metode Distribusi Normal, Distribusi Log Normal, Metode Gumbel dan Metode Weibull dapat dilihat pada Tabel 13, Tabel 14, Tabel 15 dan Tabel 16.
13
Tabel 13. Gelombang dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Distribusi Normal) Periode Ulang (Tahun) Ht 1,5 2 2,5
λ
7,5 4,1 0,6
0,757 0,612 0,468
2,875 3,125 3,375
20 3,63 3,73 3,80
50 3,63 3,73 3,83
100 3,63 3,74 3,84
200 3,63 3,74 3,84
Tabel 14. Gelombang dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Log Normal)
1,5 2 2,5
λ
7,5 4,1 0,6
̅ 1,03 1,13 1,21
s 0,29 0,21 0,15
20 3,73 3,81 3,85
Periode Ulang (Tahun) 50 100 3,74 3,74 3,82 3,82 3,88 3,89
200 3,74 3,82 3,89
Tabel 15. Gelombang dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Gumbel)
1,5 2 2,5
λ
β
ϒ
7,5 4,1 0,6
0,41 0,49 0,47
1,71 1,74 2,79
20 3,76 3,90 3,94
Periode Ulang (Tahun) 50 100 4,14 4,42 4,35 4,69 4,38 4,71
200 4,71 5,03 5,04
Tabel 16. Gelombang dengan Periode Ulang Tertentu (Metode Weibull)
1,5 2 2,5
λ
α
β
ϒ
7,5 4,1 0,6
1,30 1,00 1,10
0,30 0,34 0,48
1,70 1,87 2,60
20 2,74 3,37 3,70
Periode Ulang (Tahun) 50 100 2,88 2,98 3,68 3,91 4,06 4,33
200 3,09 4,15 4,59
5. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
1. Dari hasil perhitungan untuk data angin rata-rata diperoleh angin dominan dari arah Timur Laut sebesar 49,17% dan untuk data angin maksimum diperoleh angin dominan dari arah Utara sebesar 32,5%. Panjang fetch efektif terpanjang yaitu dari arah Utara sejauh 608,87 km. 2. Untuk Metode Jonswap Parameters Cara Pertama diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,75 m, sedangkan pada Metode Jonswap Parameters Cara Kedua diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,87 m dan Metode Finite Water Depth diperoleh tinggi gelombang maksimum yaitu 0,62 m. Berdasarkan Metode Sverdrup, Munk, and Berstchneider untuk data angin maksimum, gelombang tertinggi yaitu 3,85 m terjadi pada bulan Juni 2008. 3. Dari hasil perhitungan gelombang dengan periode ulang tertentu diperoleh tinggi gelombang terbesar terjadi pada Metode Weibull dengan ketinggian 4,79 m pada periode ulang 100 tahun. Dari hasil perhitungan periode ulang berdasarkan Thresold Wave Heights diperoleh tinggi gelombang terbesar terjadi pada Metode Gumbel dengan ketinggian 5,04 m pada periode ulang 200 tahun. Saran
1.Untuk mendapatkan hasil analisis yang lebih baik diperlukan suatu studi yang lebih lanjut terhadap gelombang yang didukung oleh data lapangan yang lebih lengkap dan dalam jangka waktu yang cukup lama, sehingga nantinya dapat berguna dalam merencanakan dan memilih layout bagi pengembangan Pelabuhan Belawan ke depannya, agar dapat memberikan kemudahan bagi alur pelayaran.
14
6. DAFTAR PUSTAKA
(2010), Geomorphology, Cambridge University Press.
Davidson,
Edy,
R.
Arnott.
&
Henry.
2013,
Pemanfaatannya Wilayah Timur Tenggara, Maluku Dan 977 – 197997.
Introduction
to
Coastal
Processes
Model Dalam
Distribusi Kecepatan Angin Peramalan Gelombang Indonesia (Pulau Sulawesi, Volume 14 No. 01 Maret 2013 Papua,
and
Dan Di Nusa ISSN :
Kamphuis, J.W. (2000), Introduction to Coastal Engineering and Management, World Scientific.
2016, Analisis Karakteristik Gelombang Dan Pasang Surut Pada Pantai Kima Bajo Kabupaten Minahasa Utara. Jurnal Sipil Statik Vol.4 No.9 September 2016 (567-576) ISSN: 2337-6732
Kaunang, Josua Abimael, M. I. Jasin, J. D. Mamoto.
Rizki, Muhammad.
2014,
Analisa Gelombang Ekstrem di Perairan Pelabuhan Belawan, Universitas
Sumatera Utara. Predicting Coastline Changes In Daerah Istimewa Yogyakarta Using One-Line Model. Jurnal Teknik Vol. 5 No. 2 Oktober 2015 ISSN : 2088- 3676.
Perdana, Dinda Satria, Nizar Achmad dan Edy Sriyono. 2015,
2015, Prediksi Parameter Gelombang yang Dibangkitkan Oleh Angin Lokasi Pantai Cermin, Universitas Sumatera Utara.
Purba, Viola Herta.
Ratu,
Yoshua
Aditya,Muh.
I.
Jasin
dan
Karakteristik Gelombang Di Pantai Bulo Jurnal Sipil Kabupaten Minahasa. ISSN: 2337-6732.
Jeffry
Rerer Statik Vol.3
Mamoto. 2015,
D.
No.1,
Kecamatan Januari
2015
Analisa Kombi (38-48)
2012, Studi Karakteristik Gelombang di Kabupaten Bangkalan Sebelum Jembatan Suramadu. Jurnal Kelautan Vol.5 No.1, April 2012 ISSN: 1907-9931.
Siswanto, Aries Dwi.
T.Thevasiyani a,n, K.Perera b. 2014,
Statistical Analysis of Extreme Ocean Waves in Galle, Sri Lanka , University
of Peradeniya, Sri Lanka. Triatmodjo,
Bambang.
(1999),
Teknik
Pantai
(Edisi
Kedua),
Beta
Offset,
Yogyakarta. Wiryawan, A. & Andarmawan, L. 2008,
Perencanaan Pengembangan Pelabuhan Perikanan Samudra Cilacap,
Universitas Diponegoro. Yoshiaki Toba (3).& Momoki Koga (4).(nd).
2016, A Parameter Describing Overall Conditions of Wave
Breaking,Whitecapp
15
16
