TUGAS PENGELOLAAN & PENGEMBANGAN PESISIR
PERHITUNGAN GELOMBANG (KETAPANG)
Disusun Oleh: KELOMPOK 3 MAGDALENA DELVIA (D2071161003) MARION BAKARA (D2071161008) NUR HASANAH (D2071161009) LUSIA DEWI NURJANA (D2071161014) LAMBOK M. SITINJAK (D2071161019) TANTYIO PRASETYA (D2071161031)
FAKULTAS TEKNIK MAGISTER TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK 2017
GELOMBANG
Pembangkit Gelombang
Angin yang berhembus di atas permukaan air akan memindahkan energinya ke air. Kecepatan angin akan menimbulkan tegangan pada permukaan laut, sehingga permukaan air yang semula 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 terbentuk gelombang. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besar gelombang yang terbentuk. Tinggi dan periode gelombang yang dibangkitkan dipengaruhi oleh angin yang meliputi kecepatan angin U, lama hembus angin D, arah angin, dan fetch F. Fetch adalah daerah di mana kecepatan dan arah angia adalah konstan. Arah angin masih bisa dianggap konstan apabila perubahan-perubahannya tidak lebih dari 15o. Sedangkan kecepatan angin masih dianggap konstan jika perubahannya tidak lebih dari 5 knot (2,5 m/d) terhadap kecepatan rerata. Panjang fetch membatasi waktu yang diperlukan gelombang untuk terbentuk karena pengaruh angin, jadi mempengaruhi waktu untuk mentransfer energi angin ke gelombang. Fetch ini berpengaruh pada periode dan tinggi gelombang yang dibangkitkan. Gelombang dengan periode panjang akan terjadi jika fetch besar. Gelombang di lautan bisa mempunyai periode 20 detik atau lebih, tetapi pada umumnya berkisar antara 10 dan 15 detik.
1
A. Angin 1. Distribusi kecepatan angin
Distribusi kecepatan angin di atas permukaan laut diberikan dalam Gambar, yang terbagi dalam tiga daerah sesuai dengan elevasi di atas permukaan. Di daerah geostropik yang berada di atas 1000 m kecepatan angin adalah konstan. Dibawah elevasi tersebut terdapat dua daerah yaitu daerah Ekman yang berada pada elevasi 100 m sampai 1000 m dan daerah dimana tegangan konstan yang berada pada elevasi 10 sampai 100 m. Di kedua daerah tersebut kecepatan dan arah angin berubah sesuai dengan elevasi, karena adanya gesekan dengan permukaan laut dan perbedaan temperature antara air dan udara. Di daerah tegangan konstan, profil vertikal dari kecepatan angin mempunyai bentuk berikut: U (y) = U */k ( ln (y/y0) – Ψ (y/L) ) … (1)
Gambar 1. Distribusi vertikal kecepatan angin
2
dengan: U*
: kecepatan geser
k
: koefisien von Karman (=0,4)
y
: elevasi terhadap permukaan air
y0
: tinggi kekasaran permukaan
L
: panjang campur yang tergantung pada perbedaan temperatur antara air dan udara (Δ T as as)
Ψ
: fungsi yang tergantung pada perbedaan temperatur antara air dan udara. Di Indonesia, mengingat perbedaan temperatur antara air laut dan udara kecil, maka parameter ini bisa diabaikan.
Untuk memperkirakan pengaruh kecepatan angin terhadap pembangkitan gelombang, parameter Δ T as as, U* dan y0 harus diketahui. Beberapa rumus atau grafik untuk memprediksi gelombang didasarkan pada kecepatan angin yang diukur pada y = 10 m. Apabila angin tidak diukur pada elevasi 10 m, maka kecepatan angin harus dikonversi pada elevasi tersebut. Untuk itu bisa digunakan Persamaan (1), tetapi pemakaian persamaan tersebut agak sulit karena terlebih dahulu harus ditentukan parameter U *, y0 dan
Ψ
(y/L). Untuk memudahkan
hitungan dapat digunakan persamaan yang lebih sederhana berikut ini. U (10) = U (y) (10/y) 1/7 … (2) yang berlaku untuk y lebih kecil dari 20 m.
3
2. Data angin
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 di konversi menadi data angin di laut. Kecepatan angin di ukur dengan anemometer, dan biasanya dinyatakan dalam knot. Satu knot adalah panang satu menit garis bujur melalui khatulistiwa yang ditempuh dalam satu jam, atau 1 knot = 1,852 km/jam = 0,5 m/d. Data angin dicatat tiap jam dan biasanya disajikan dalam table seperti terlihat dalam Tabel. Dengan pencatatan angin jam-jaman durasinya, kecepatan angin maksimum, arah angin, dan dapat pula dihitung kecepatan angin angin rerata harian. Jumlah data angin seperti yang ditunjukan dalam table tersebut untuk beberapa tahun pengamatan adalah sangat besar. Untuk itu data tersebut harus diolah dan disajikan dalam bentuk table (ringkasan) atau diagram yang disebut dengan mawar angin. Penyajian tersebut dapat diberikan dalam bentuk bulanan, tahunan atau untuk beberapa tahun pencatatan. Dengan table atau mawar angin tersebut maka karateristik angin dapat dibaca dengan cepat. Tabel dan gambar tersebut menunjukan persentasi kejadian angin dengan kecepatan tertentu dari berbagai arah dalam periode waktu pencatatan.
3. Konversi kecepatan angin
Sudah dijelaskan di depan bahwa data angin dapat diperoleh dari pencatatan di permukaan laut dengan menggunakan kapal yang sedang berlayar
4
atau pengukuran di darat yang biasanya di bandara (lapangan terbang). Pengukuran data angin di permukaan laut adalah yang paling sesuai untuk peramalan gelombang. Data angin dari pengukuran dengan kapal perlu dikoreksi dengan menggunakan persamaan berikut: U = 2,16 Us7/9 dengan: Us : kecepatan angin yang diukur oleh kapal (knot) U : kecepatan angin terkoreksi (knot)
Biasanya pengukuran angin dilakukan di daratan, padahal di dalam rumusrumus pembangkitan gelombang data angin yang digunakan adalah yang ada di atas permukaan laut. Oleh karena itu diperlukan transformasi dari data angin di atas daratan yang terdekat dengan lokasi studi ke data angin di atas permukaan laut. Hubungan antara angin di atas laut dan angin di atas daratan terdekat di berikan oleh R L = U w / UL seperti dalam Gambar 2. Gambar tersebut merupakan hasil penelitian yang dilakukan di Great Lake, Amerika Serikat. Grafik tersebut dapat digunakan untuk daerah lain kecuali apabila karateristik daerah sangat berlainan.
5
Gambar 2. Hubungan antara kecepatan angin di laut dan darat
Rumus-rumus dan grafik-grafik pembangkitan gelombang mengandung variabel UA yaitu factor tegangan angin (wind-stress (wind-stress factor ) yang dapat dihitung dari kecepatan angin. Setelah dilakukan berbagai konversi kecepatan angin seperti yang dijelaskan di atas, kecepatan kecepata n angin dikonversikan pada factor tegangan angin dengan menggunakan rumus berikut: UA = 0,71 U 1,23 dimana U adalah kecepatan angin dalam m/d.
6
B. Fetch
Di dalam tinjauan pembangkitan gelombang di laut, fetch dibatasi oleh bentuk daratan yang mengelilingi laut. Di daerah pembentukan gelombang, gelombang tidak hanya dibangkitkan dalam arah yang sama dengan arah angin tetapi juga dalam berbagai sudut terhadap arah angin.
C. Peramalan Gelombang di Laut Dalam
Berdasarkan pada kecepatan angin, lama hembus angin dan fetch seperti yang telah dibicarakan di depan, dilakukan peramalan gelombang dengan menggunakan grafik pada Gambar. Dari grafik tersebut apabila panjang fetch (F), factor tegangan angin (U A) dan durasi diketahui maka tinggi dan periode gelombang signifikan dapat dihitung.
7
Contoh Perhitungan:
Akan diramalkan tinggi dan periode gelombang di suatu tempat di laut. Kecepatan angin yang diukur di darat dekat laut adalah 6 knot. Berapakah tinggi dan periode gelombang.
Penyelesaian:
UL = 6 knot
U (10) = 6 (10/5) 1/7 = 6,6 knot
UL = 6,6 x 0,5 = 3,3 m/d
Dihitung kecepatan angin di laut dengan grafik dalam Gambar 2. Untuk nilai UL = 3,3 m/d didapat: =
8
= 1,58
Kecepatan angin di laut: Uw = R L UL = 1,58 x 3,3 = 5,23 m/d
Faktor tegangan angin dihitung dengan rumus berikut: UA = 0,71 U w1,23 = 0,71 (5,23) 1,23 = 5,44 m/d
5,44 m/d = 5,44 x 1.94384 = 11 knot
9
Tabel Perhitungan Konversi Data Angin U (knot) 6 7 8 9 10 11 12 13
U (10) (knot) 6.6 7.7 8.8 9.9 11.0 12.1 13.2 14.4
UL (m/d) 3.3 3.9 4.4 5.0 5.5 6.1 6.6 7.2
R L 1.58 1.52 1.47 1.43 1.39 1.34 1.32 1.3
Ket: UL = data BMKG U (10) = U (y) (10/y)1/7 1 knot = 1.852 km/jam = 0.5 m/d R L = grafik Gambar 2 UW = R L x UL UA = 0.71 (U W)1.23
10
UW (m/d) 5.23 5.87 6.49 7.10 7.67 8.14 8.74 9.33
UA (m/d) 5.44 6.27 7.09 7.92 8.71 9.36 10.22 11.07
UA (knot) 11 12 14 15 17 18 20 22
KESIMPULAN
Berdasarkan Mawar Angin (Wind Rose), arah angin terbesar adalah Timur (E) dan Barat (W) dengan prosentase masing-masing 35% dan 32,5%. Jadi dapat disimpulkan arah angin yang dapat menyebabkan gelombang Timur karena bergerak ke daratan. Sedangkan untuk arah Barat tidak dapat menyebabkan gelombang karena bertiup ke lautan.
11
DAFTAR PUSTAKA
Danial, M. M. 2008. REKAYASA 2008. REKAYASA PANTAI . Bandung: Alfabeta Bandung.
Triatmodjo, B. 1996. PELABUHAN 1996. PELABUHAN . Yogyakarta: Betta Offset.
Triatmodjo, B. 1999. TEKNIK PANTAI . Yogyakarta: Beta Offset.