bab02-transpor sedimen.doc

28
Bab 2 TRANSPOR SEDIMEN 2.1 Mekanisme Transpor Sedimen Transpor sedimen total dapat diuraikan menjadi 2 komponen, yaitu transpor dalam arah melintang pantai (cross-shore sediment transport ) dan komponen transpor sedimen searah pantai (alongshore sediment transport atau littoral drift). Gambar 3.1 menjelaskan tentang transpor sedimen total dan komponen-komponen transpor terkait. Pengamatan lapangan menunjukkan bahwa transpor sedimen dominan di suatu lokasi dapat merupakan salah satu dari transpor searah pantai atau transpor sedimen melintang pantai, dan hal ini, sebagian telah mengarahkan kepada sejarah penelitian terpisah tentang kedua proses tersebut. Komponen transpor sedimen searah pantai telah menjadi bahan penelitian intensif selama kira-kira 5 dekade. Meskipun demikian masih ada masalah ketidakpastian yang besar dalam komponen transpor ini terkait dengan efek ukuran butir sedimen, pengaruh sand bar, dan distribusi dalam arah melintang pantai untuk setiap transpor menyusur pantai. Gambar 2.1 Komponen-komponen transpor sedimen searah pantai (q x ) dan melintang pantai (q y ) pantai arah gelombang X y breaker line qx qy zona gelombang pecah q 2-1

Upload: meddydanial

Post on 13-Aug-2015

541 views

Category:

Documents


10 download

TRANSCRIPT

Page 1: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Bab 2

TRANSPOR SEDIMEN

2.1Mekanisme Transpor Sedimen

Transpor sedimen total dapat diuraikan menjadi 2 komponen, yaitu transpor dalam arah melintang pantai (cross-shore sediment transport) dan komponen transpor sedimen searah pantai (alongshore sediment transport atau littoral drift). Gambar 3.1 menjelaskan tentang transpor sedimen total dan komponen-komponen transpor terkait.

Pengamatan lapangan menunjukkan bahwa transpor sedimen dominan di suatu lokasi dapat merupakan salah satu dari transpor searah pantai atau transpor sedimen melintang pantai, dan hal ini, sebagian telah mengarahkan kepada sejarah penelitian terpisah tentang kedua proses tersebut. Komponen transpor sedimen searah pantai telah menjadi bahan penelitian intensif selama kira-kira 5 dekade. Meskipun demikian masih ada masalah ketidakpastian yang besar dalam komponen transpor ini terkait dengan efek ukuran butir sedimen, pengaruh sand bar, dan distribusi dalam arah melintang pantai untuk setiap transpor menyusur pantai.

Gambar 2.1 Komponen-komponen transpor sedimen searah pantai (qx)dan melintang pantai (qy)

Fokus penelitian terhadap transpor sedimen melintang pantai relatif belum lama berselang, baru mulai kira-kira satu dekade yang lalu dan ketidakpastian dalam kemampuan perhitungan (termasuk pengaruh-pengaruh semua variabel) dapat dikatakan lebih besar.

pantai

arah gelombang

X

y

breaker line

qx

qy

zona

ge

lom

bang

pe

cah

q

2-1

Page 2: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Dalam beberapa kasus batasan-batasan pada ketelitian perhitungan kedua komponen transpor dapat terjadi sebagian besar karena kekurangan data gelombang yang baik termasuk kekurangan dalam pengetahuan proses transpor.

Sedimen transpor melintang pantai terdiri dari transpor sedimen ke arah laut (offshore transport), misalnya yang terjadi pada saat gelombang besar/badai dan dalam arahsebaliknya, yaitu transpor sedimen ke arah pantai (onshore transport), yang berlangsung selama kondisi gelombang normal. Transpor dalam kedua arah ini terjadi dalam mekanisme yang secara signifikan berbeda dan skala waktu yang tidak sama. Akibatnya, terdapat kesulitan-kesulitan dalam kemampuan melakukan perhitungan yang memberikan perbedaan secara substansial. Transpor ke arah laut lebih sederhana dari keduanya dan cenderung terjadi dengan kecepatan lebih besar dan sebagai sebuah proses yang lebih teratur dengan transpor kira-kira sesuai pada seluruh profil aktif. Hal ini menguntungkan karena ada relevansi teknik yang lebih besar dan perhatian dalam transpor ke arah laut karena potensial untuk kerusakan terhadap struktur dan kehilangan lahan. Transpor sedimen ke arah pantai dalam region yang dibatasi oleh endapan sedimen lepas pantai sering terjadi dalam gerakan serupa gelombang yang disebut sebagai sistem ”punggung-dan-lembah” dimana sekumpulan pasir bergerak maju, bergabung ke-, dan memperlebar pantai yang kering. Pemahaman lengkap tentang transpor sedimen melintang pantai adalah rumit akibat kontribusi transpor sedimen suspensi dan sedimen dasar. Pembagian di antara kedua komponen tersebut bergantung pada proses-proses yang belum dapat dipahami sepenuhnya terkait dengan ukuran butir, energi gelombang lokal dan variabel-variabel yang lain.

2.2Transpor Sedimen Searah Pantai

2.2.1 Umum

Konsep-konsep dasar tentang mekanisme transpor, prediksi laju transpor, penaksiran perubahan pantai akibat transpor sedimen searah pantai, dan proses lain terkait perlu diketahui dalam perencanaan dan desain teknik bangunan pantai. Karena itu pengetahuan tentang mekanisme transpor sedimen, terutama transpor sedimen searah pantai adalah penting jika ingin membuat perencanaan atau desain teknik bangunan pantai yang dapat diandalkan.

Transpor sedimen searah pantai merupakan salah satu proses fisik penting yang terjadi di zona dekat pantai (nearshore zone) karena berpengaruh terhadap proses morfologi pantai dan secara umum menentukan apakah garis pantai mundur (tererosi), maju (terakresi) atau relatif stabil. Transpor sedimen searah pantai menjadi salah satu pertimbangan utama untuk bangunan pantai yang dibangun di pantai alluvial1, karena proses transpor sedimen dapat terhalang oleh konstruksi bangunan pantai seperti jetty, groin atau pemecah gelombang (dan struktur sejenis yang dibangun menjorok dari pantai ke laut), atau bahkan dapat tertahan dalam inlet dan kolam pelabuhan. Dalam hal jetty atau struktur sejenis, akibat terhalangnya transpor sedimen adalah perluasan pantai di sepanjang sisi hulu transpor (updrift) dan erosi pantai di sisi hilir transpor (downdrift) struktur tersebut. Dampak yang terjadi dapat menimbulkan masalah negatif terhadap lingkungan sekitar

1 Pantai Alluvial adalah pantai yang didominasi oleh material lepas seperti kerikil, pasir, lumpur dan lempung dan biasanya bersifat dinamis di bawah pengaruh gelombang, arus dan pasang surut.

2-2

Page 3: Bab02-Transpor Sedimen.doc

pantai seperti kerusakan bangunan, kehilangan lahan, serta dampak ikutan antara lain sedimentasi kolam pelabuhan atau pendangkalan alur pelayaran.

Pada Gambar 2.2 diberikan sketsa kemungkinan bentuk pantai akibat keberadaan struktur bangunan pantai jika pada lokasi tersebut transpor sedimen searah pantai dominan (diandaikan bahwa arah transpor sedimen netto dari kiri ke kanan).

Gambar 2.2 Erosi dan deposisi karena interferensi struktur bangunan pantai terhadap transpor

sedimen menyusur pantai (diadaptasi dari Fredsøe dan Deigaard, 1992)

Contoh-contoh kasus lapangan pada Gambar 2.3 dan Gambar 2.4 menunjukkan erosi dan deposisi sedimen karena proses transpor sedimen searah pantai terhalang oleh struktur bangunan pantai.

a. Sistem Groin

arah transpor sedimen netto

b. Jetty

erosiakresi

sungai

arah transpor sedimen netto

c. Pelabuhan

arah transpor sedimen netto

akresierosi

2-3

Page 4: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Gambar 2.3 Akresi dan erosi pantai akibat konstruksi jetty di Tanjung Benoa, Bali.

Gambar 2.4 Akresi dan erosi pantai akibat konstruksi dermaga dan pemecah gelombang di

Pelabuhan Perikanan Pengambengan, Bali.

2.2.2 Mekanisme Transpor Sedimen Searah Pantai

(1) Arus Dekat Pantai

Arus dekat pantai memiliki pola khusus dan kompleks yang mana merupakan kombinasi antara arus menyusur pantai (longshore current), arus meretas pantai (rip current) dan arus bawah permukaan (undertow). Arus dekat pantai, bersama-sama dengan aksi gelombang, memiliki peranan penting dalam proses transpor sedimen pantai.

Jika gelombang menjalar ke pantai dengan sudut datang gelombang yang besar, komponen momentum gelombang dalam arah menyusur pantai yang dibangkitkan oleh proses gelombang pecah akan menginduksi arus yang kuat, sebaliknya semakin kecil sudut datang gelombang, semakin kecil pula arus menyusur pantai yang dibangkitkan. Gerak maju partikel-partikel air pada gelombang pecah juga akan ’mengangkat’ air melewati zona gelombang pecah (breaking zone), dan akibatnya menaikkan permukaan air. Komponen momentum gelombang melintang pantai (onshore momentum) menahan

2-4

arah transpor sedimen netto

akresi

erosi

arah transpor sedimen netto

akresierosi

Page 5: Bab02-Transpor Sedimen.doc

sebagian air dekat pantai, menyebabkan kenaikan permukaan air di pantai yang dikenal dengan setup gelombang. Karena setup gelombang juga terjadi dalam breaking zone, maka arus menyusur pantai akan terfokus di dalam breaking zone dengan distribusi kecepatan yang tidak sama. Gambar 2.5 melukiskan distribusi kecepatan arus menyusur pantai dengan berbagai kondisi sudut datang gelombang.

Gambar 2.5 Distribusi arus menyusur pantai sesuai dengan sudut datang gelombang

(diadaptasi dari d’Angremond et al., 2000).

Sebagian besar air akan kembali dari pantai menuju ke perairan lebih dalam dalam bentuk arus bawah yang dikenal dengan undertow. Idealnya undertow terbagi rata sepanjang pantai. Jika bentuk permukaan pantai tidak beraturan (misalnya terdapat offshore bar), hal ini akan menyebabkan distribusi undertow di sepanjang pantai tersebut tidak merata dan sebagian akan terfokus pada celah-celah offshore bar dan terbentuk arus kuat yang dikenal dengan rip current. Proses berlangsung secara timbal-balik – rip current menambah ketidakteraturan garis pantai dan memperdalam celah dengan cara menggerus celah tersebut, serta memotong offshore bar yang ada. Rip current juga dapat dipicu oleh bangunan pantai seperti groin, jetty, dan pemecah gelombang lepas pantai (detached breakwater), terutama pada sisi-sisi groin dan celah-celah di antara pemecah gelombang. Pada kasus pemecah gelombang lepas pantai, rip current yang terjadi pada celah-celah di antaranya akan mengakibatkan gerusan sehingga tumit pemecah gelombang pada bagian tersebut perlu mendapat perlindungan ekstra.

Rip current merupakan arus dekat pantai yang berbahaya karena sangat kuat, terutama bagi perenang di pantai yang kurang berpengalaman. Keuntungannya, rip current akan melemah setelah jaraknya cukup jauh dari pantai.

Sketsa sirkulasi arus dekat pantai dijelaskan dengan Gambar 2.6.

pantai

zona

gel

omba

ng p

ecah

V0 = 0

pantai

V1 = kecil

pantai

V2 > V1

arah gelombang = kecil

arah gelombang = besararah gelombang

= 0

tidak ada arus menyusur pantai

2-5

Page 6: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Gambar 2.6 Sirkulasi arus dekat pantai

(diadaptasi dari Kamphuis, 2000).

(2) Mekanisme Transpor

Menurut Kamphuis (2000), sebenarnya terdapat dua mekanisme yang terjadi ketika gelombang mendekati pantai, yaitu beach drifting yang terjadi pada daerah percikan gelombang (uprush zone atau swash zone) dan transpor sedimen menyusur pantai yang terjadi pada zona gelombang pecah (breaking zone).

Beach drifting adalah mekanisme pergerakan sedimen secara ’zigzag’ atau naik-turun dalam arah rambatan gelombang. Partikel-partikel sedimen terbawa massa air sesuai dengan arah gelombang ketika gelombang tersebut merayap naik ke pantai (runup). Ketika gelombang kembali ke laut, massa air dan partikel-partikel sedimen mengalami percepatan akibat gravitasi dan menuruni lereng pantai melalui jarak terpendek atau dalam arah tegak lurus pantai (kemiringan paling curam).

Arus menyusur yang bergerak searah pantai adalah penggerak utama transpor sedimen menyusur pantai (longshore sediment transport atau littoral drift). Seperti telah disebutkan sebelumnya, bahwa arus menyusur pantai terjadi ketika gelombang menjalar membentuk sudut miring mendekati pantai, dan ketika gelombang pecah, membangkitkan momentum yang dapat diuraikan menjadi komponen-komponen menyusur/searah pantai dan tegak lurus pantai. Komponen momentum menyusur pantai menginduksi tegangan radiasi yang menimbulkan arus dalam arah yang sama. Untuk dapat ditranspor oleh arus menyusur pantai, partikel-partikel sedimen mula-mula harus terangkat, proses ini terjadi dalam surf zone, yaitu kawasan perairan dangkal di mana gelombang pecah. Pada saat pecah, terjadi konversi energi gelombang menjadi turbulensi dan panas. Akibat turbulensi adalah agitasi sedimen di dasar perairan, yang mana menyebabkan partikel-partikel sedimen terangkat. Bersamaan dengan induksi arus menyusur pantai oleh gelombang pecah, partikel-partikel sedimen yang telah terangkat akan ditranspor sesuai dengan arah penjalaran gelombang.

Mekanisme transpor sedimen menyusur pantai dan proses terkait diberikan lebih jelas pada Gambar 2.7a.

Berdasarkan uraian tersebut di atas dan penjelasan Gambar 2.7, maka mekanisme awal gerak sedimen (threshold of sediment movement/initiation of sediment motion) yang

pantai

longshore current

offshore bar

arah gelombang

rip current

undertow

offshore bar

rip current

breaker zone

rip current

undertow

2-6

Page 7: Bab02-Transpor Sedimen.doc

dikaitkan dengan teori tegangan geser kritis (critical bed shear stress) sesuai dengan Teori Shields tidak tepat. Hal ini mungkin benar jika penggerak utama hanya arus seperti pada kasus transpor sedimen di sungai, dalam kenyataan, fenomena transpor sedimen pantai selalu dipengaruhi oleh gelombang dan arus secara simultan.

Gambar 2.7 Definisi laju dan arah transpor sedimen meyusur pantai

(diadaptasi dari Kamphuis, 2000).

(3) Definisi

Pada sebagian besar pantai, gelombang akan mencapai pantai dalam berbagai arah, dengan demikian akan menghasilkan variasi musiman arah transpor sedimen sepanjang tahun. Pada lokasi pantai tertentu, transpor sedimen searah pantai dominan yang terjadi akibat berbagai arah gelombang pada suatu saat mungkin dari arah kiri ke kanan (diasumsikan bahwa pengamat melihat dari laut ke arah pantai), sementara pada saat yang lain transpor sedimen dominan dari kanan ke kiri. Pada Gambar 2.7b, laju transpor sedimen dari kiri ke kanan diberi notasi Q + (bernilai positif) dan arah sebaliknya dengan notasi Q (bernilai negatif).

Berdasarkan notasi arah transpor sedimen dominan tersebut di atas, ditetapkan 2 definisi laju transpor sedimen sebagai berikut:

1) Laju Transpor Sedimen Netto (net longshore sediment transport rate), yaitu selisih antara Q + dan Q dengan memperhitungkan arahnya, atau secara matematis:

pantai

(a) Proses Transpor sedimen dan beach drifting

uprush zone

breaking zone

gelombang datang

beach drifting

bed load & suspended load

hulu transpor (updrift)

Qnetto

Q +

Q hilir transpor (downdrift)

(b) Definisi transpor sedimen menyusur pantai

2-7

Page 8: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Laju transpor sedimen netto bernilai positif dan berarah ke kanan (sesuai dengan arah Q +) jika Q + > Q , atau sebaliknya akan bernilai negatif dan mengarah ke kiri jika Q + < Q . Arah dari mana laju transpor sedimen netto berasal disebut dengan hulu transpor (updrift) dan arah ke mana laju transpor sedimen netto menuju, disebut dengan hilir transpor (downdrift), dengan demikian lokasi updrift dan downdrift adalah relatif tergantung pada arah transpor sedimen netto.

2) Laju Transpor Sedimen Total (gross longshore sediment transport rate), yaitu jumlah antara Q + dan Q tanpa memperhitungkan arah transpor. Secara matematis dinyatakan sebagai jumlah nilai absolut dari masing-masing arah transpor:

Kemungkinan terjadi bahwa pada suatu lokasi pantai, laju transpor sedimen total sangat besar, sebaliknya laju sedimen transpor netto sangat kecil ( 0). Dua kondisi laju transpor sedimen yang bertolak belakang ini memiliki penerapan dalam bidang teknik pantai yang agak berbeda. Sebagai contoh, laju transpor sedimen total digunakan untuk memprediksi tingkat pendangkalan, misalnya dalam alur pelayaran di muara sungai atau saluran inlet. Sebaliknya informasi laju transpor sedimen netto umumnya berkaitan dengan tingkat deposisi dan erosi pantai pada sisi-sisi yang berlawanan bangunan menjorok pantai seperti jetty, groin atau pemecah gelombang (Gambar 2.2 – Gambar 2.4).

2.2.3 Moda Transpor Sedimen

Moda transpor sedimen pantai dapat dibagai menjadi 3 (tiga) macam sesuai dengan mekanisme pergerakan partikel-partikel sedimen:

1. Transpor sedimen dasar (bed load)

2. Transpor sedimen layang (suspended load)

3. Transpor sedimen bilas (wash load)

Transpor sedimen dasar bergerak dengan cara meluncur, meloncat, atau meggelinding di sepanjang dasar pantai, dengan kata lain, pada saat proses transpor berlangsung, terjadi kontak secara terus menerus antara partikel sedimen dengan dasar. Moda angkutan dasar terjadi jika kecepatan arus tidak terlalu besar dan hanya berlaku untuk butir sedimen kasar (diameter butir 0.2 – 2.0 mm atau sedikit lebih besar).

Jika butiran cukup halus (diameter butir < 0.2 mm) dan kecepatan arus cukup besar sehingga terjadi aliran turbulen maka butir sedimen halus akan teraduk dan terangkat membentuk suspensi dan diangkut sebagai transpor sedimen layang. Pada proses ini butiran sedimen dapat terangkut dalam bentuk suspensi dalam jarak yang jauh dan diendapkan di tempat baru setelah kondisi hidrodinamik di tempat tersebut mendukung untuk terjadinya pengendapan, misalnya di kolam pelabuhan atau teluk.

Transpor sedimen bilas terdiri dari partikel-partikel sangat halus yang diangkut oleh air dan biasanya bukan berasal dari dasar pantai yang bersangkutan. Karena itu dalam penaksiran transpor sedimen total hanya transpor sedimen dasar termasuk sedimen layang saja yang diperhitungkan, dan angkutan bilas diabaikan.

2-8

Page 9: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Meskipun secara konseptual pembagian antara transpor sedimen dasar dan sedimen layang dapat dilakukan, di lapangan sulit untuk membedakan secara terpisah kedua moda transpor sedimen tersebut.

2.2.4 Prediksi Laju Potensial Sedimen Searah Pantai

Laju (rate) transpor sedimen searah pantai merupakan besaran yang sulit untuk diukur atau dikuantifikasi secara matematis. Kesulitan timbul karena: (1) mekanisme transpor belum dapat diketahui sepenuhnya, terutama interaksi antara partikel-partikel sedimen dengan turbulensi yang diakibatkan gelombang pecah, (2) masih sangat sulit untuk mengukur laju transpor sedimen di lapangan dengan hasil yang valid.

Laju potensial, berarti laju yang diperoleh berdasarkan hitungan rumus-rumus (pada umumnya bersifat empiris) untuk membedakannya dengan laju aktual, atau yang sebenarnya terjadi di lapangan.

(1) Identifikasi Lapangan Transpor Sedimen Menyusur Pantai

Pengukuran laju transpor sedimen secara kuantitatif sulit dilakukan dan hasilnya pun belum dapat sepenuhnya menggambarkan laju transpor secara akurat. Sebagai alternatif, pengukuran laju transpor sedimen menyusur pantai secara kualitatif dapat dilakukan melalui pengamatan lapangan. Metoda ini relatif mudah, karena hanya mengamati perbedaan garis pantai di sebelah kanan dan kiri struktur yang dibuat menjorok ke laut. Erosi pada sisi hilir transpor, dan deposisi sedimen pada sisi sebaliknya merupakan manifestasi keberadaan transpor sedimen menyusur pantai. Pertimbangan dari seorang ahli Teknik Pantai yang berpengalaman merupakan keharusan untuk menafsirkan laju transpor sedimen yang dperoleh dengan cara ini. Jenis material sedimen, distribusi ukuran butir sedimen, distribusi ukuran sedimen dalam arah profil pantai, adalah parameter-parameter yang perlu diketahui.

(2) Perhitungan Transpor Sedimen Searah Pantai

Gelombang dan arus adalah 2 agen (penggerak utama) transpor sedimen menyusur pantai. Hal ini agak berbeda dengan transpor sedimen di sungai/saluran yang penggerak utamanya hanya arus. Gelombang pecah menyebabkan sedimen tersuspensi, kemudian suspensi butiran akan dipindahkan atau ditranspor oleh arus. Karena di zona pecah aksi gelombang berlangsung sangat dekat dengan dasar, maka gerakan orbital gelombang akan mengaduk sedimen lebih intensif. Anggapan bahwa gerak awal (incipient motion) partikel-partikel sedimen di zona gelombang pecah diakibatkan oleh gaya angkat hidrodinamik (hydrodynamic uplift force), seperti pada transpor sedimen sungai adalah kurang tepat.

Seperti telah dibahas sebelumnya, transpor sedimen menyusur pantai berlangsung dalam bentuk beach drifting dan transpor menyusur pantai dalam zona gelombang pecah. Biasanya sedimen kasar terdistribusi lebih ke atas pada bagian profil pantai yang lebih curam. Sedimen kasar tersebut bergerak ’zig zag’ sepanjang pantai dalam bentuk beach drifting. Sedimen berukuran lebih halus terdistribusi lebih ke bawah pada profil pantai yang lebih landai dan bergerak dalam zona gelombang pecah dalam arah menyusur sepanjang pantai.

2-9

Page 10: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Berdasarkan pada asumsi-asumsi tersebut di atas, transpor sedimen pada suatu titik/lokasi di zona gelombang pecah harus dihitung sesuai dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. menentukan tinggi geombang di suatu titik,

2. menentukan kecepatan orbit gelombang di dekat dasar,

3. menghitung kecepatan arus menyusur pantai berdasarkan metode tegangan radiasi, dan

4. menghitung transpor sedimen akibat arus dan gelombang.

Hitungan laju transpor sedimen (detail) sesuai dengan langkah-langkah tersebut di atas, atau disebut dengan Metoda Transpor Sedimen Detail (detailed sediment transport method), akan melibatkan banyak sekali parameter yang berubah terhadap ruang dan waktu (sekurang-kurangnya melibatkan data survei yang terdiri dari gelombang, arus, termasuk parameter-parameter pantai dan sedimen), sehingga perhitungan tidak sederhana dan akan melibatkan perhitungan model numerik dengan bantuan komputer. Laju transpor sedimen total sepanjang pantai diperoleh dengan menghitung transpor sedimen di seluruh titik dalam profil pantai sepanjang zona gelombang pecah, kemudian hasilnya dijumlah dan dirata-ratakan. Ketelitian komputasi secara detail sangat bergantung pada ketersediaan data. Data lapangan, berikut data dari model hidrolik (model fisik) sangat diperlukan untuk menyediakan basis data yang teratur dan dapat digunakan kembali.

Pada saat ini, karena keterbatasan data kalibrasi dalam jumlah yang cukup dan berkualitas, ditambah dengan keterbatasan pemahaman terhadap proses transpor sedimen detail, menuntun kita ke komputasi yang lebih sederhana.

(3) Transpor Sedimen Total

Metoda transpor sedimen total (bulk sediment transport method) menghubungkan laju transpor total sedimen menyusur pantai dengan beberapa parameter gelombang dan pantai yang dapat diukur. Data kalibrasi untuk metoda ini lebih sederhana, namun hasil yang diperoleh kurang teliti.

Dua (2) metoda transpor sedimen total yang paling sering digunakan adalah Rumus CERC dan Rumus Queen (atau disebut Rumus Kamphuis).

a. Rumus CERC

Coastal Engineering Research Centre (CERC, Shore Protection Manual 1984) dari US Army Corps of Engineers mengembangkan persamaan laju transpor sedimen menyusur pantai yang pada saat ini paling dikenal luas. Rumus CERC diturunkan untuk pantai berpasir dan telah dikembangkan dalam kurun waktu beberapa tahun. Rumus tersebut dimaksudkan untuk menghitung laju transpor sedimen menyusur pantai yang terdiri dari muatan sedimen dasar dan muatan sedimen suspensi.

Transpor sedimen menyusur pantai berkaitan dengan momentum yang dibangkitkan oleh gelombang atau perbedaan energi (energy gradient). Pendekatan yang digunakan sama dengan pada proses refraksi gelombang, yaitu fluks energi di antara 2 sinar gelombang (wave ray) bersifat kekal (Gambar 2.8).

2-10

Page 11: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Gambar 2.8 Definisi kekekalan fluks energi gelombang.

Berdasarkan asumsi tersebut, fluks energi (ECg) atau daya gelombang (wave power) di antara 2 sinar gelombang adalah

dimana

n = parameter fluks energi (= Cg/C)

C = kecepatan rambat gelombang (=L/T)

E = kerapatan energi gelombang (= )

b = lebar di antara 2 sinar gelombang

dan rata-rata daya gelombang per satuan panjang pantai adalah

di mana adalah sudut datang gelombang pada titik yang ditinjau dan b/cos adalah lebar pantai di antara 2 sinar gelombang (lihat Gambar 2.8).

Komponen searah pantai (longshore component) dari daya gelombang dapat dituliskan sebagai

Fluks Energi:

2-11

y

pantai

x breaking zone

kontur

kontur

arah gelombang datang

b0

b

bb

0

b

sinar gelombang

sinar gelombang

x0

x

xb

Page 12: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Karena peristiwa yang ditinjau terjadi di zona gelombang pecah maka dapat dianggap kondisi perairan dangkal (nisbah kedalaman terhadap panjang gelombang: d/L < 0.05), dan

berlaku , sehingga persamaan menjadi

Jika indeks gelombang pecah , persamaan dapat dituliskan sebagai

Untuk gelombang acak, dipakai tinggi gelombang signifikan Hs untuk menyatakan daya gelombang (dalam satuan SI) sehingga

atau dengan mengeliminasi = 1025 kg/m3 (massa jenis air laut), g = 9.81 m/detik2

(percepatan gravitasi), diperoleh

Rumus CERC dikembangkan berdasarkan pendekatan fluks energi gelombang, yaitu dengan prinsip bahwa berat massa terendam (submerged weight) dari sedimen yang ditranspor searah pantai proporsional atau sebanding dengan komponen fluks energi (daya) gelombang dalam arah yang sama.

(kg/detik)

dimana Ils adalah berat terendam sedimen yang ditranspor, K adalah parameter tak berdimensi yang harus dicari secara empiris, dan Pls adalah komponen fluks energi gelombang searah pantai.

Perlu dicatat bahwa untuk gelombang acak, pemilihan tinggi gelombang yang digunakan dalam rumus CERC (Hs atau Hrms) harus dihubungkan dengan nilai K atau kesalahpahaman dapat terjadi, karena beberapa sumber menggunakan H tanpa merinci Hs

atau Hrms. Untuk gelombang acak yang mengikuti distribusi Rayleigh, nilai K untuk Hrms

adalah dua kali nilai K untuk Hs. Nilai K yang diusulkan dalam Shore Protection Manual (US Army Corps of Engineers, 1984) adalah 0.77 untuk sedimen jenis pasir jika digunakan Hrms atau 0.39 jika digunakan tinggi gelombang signifikan Hs.

2-12

Page 13: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Penelitian terbaru dari Schoonees dan Theron (1993, 1994) berdasarkan 46 titik data lapangan, menunjukkan kesesuaian yang sangat baik (best fit) antara data dengan persamaan fluks energi gelombang (berdasarkan Hs). Untuk D50 < 1.0 mm, laju transpor massa sedimen terendam adalah,

(kg/detik)

Nilai K = 0.82 pada persamaan tersebut di atas jika menggunakan Hrms.

Untuk mengkonversi laju transpor massa sedimen ke laju transpor volumetrik, Ils dibagi dengan rapat massa sedimen terendam dan fraksi volume total yang ditempati oleh massa sedimen padat atau (s – w)(1 – p), dimana p adalah porositas sedimen.

Jika dianggap sedimen terdiri dari pasir padat dengan s = 2800 kg/m3 dan porositas p = 32 %, maka rumus CERC dapat dikonversi dalam satuan volumetrik (m3/tahun) sebagai berikut

(m3/tahun)

atau

(m3/tahun)

untuk pantai landai (mb 0, sehingga sb = 0.56). Hsb dalam meter, b dalam derajat dan QC

hanya fungsi dari H dan saja.

Rumus CERC dapat digunakan dengan kondisi sebagai berikut:

− Pantai dengan material sedimen pasir umum (sekitar 0.02 mm)

− Pantai menghadap laut lepas

− Tidak ada arus pasang-surut

− Pantai rata (plane) dengan kemiringan normal (m = 1:100)

− Pantai lurus

b. Rumus Queen

Alternatif dari rumus CERC adalah rumus Queens yang dikembangkan dalam kerangka kerja Canadian Coastal Sediment Study. Studi ini dilaksanakan di bawah supervisi Prof. J. William Kamphuis dari Universitas Queens, Kanada sehingga dikenal dengan Rumus Queens atau Kamphuis.

Analisis dimensi terhadap laju sedimen total dalam zona gelombang pecah dengan melibatkan pengaruh perioda gelombang (T) atau kecuraman gelombang (H/L), kemiringan pantai () dan ukuran median butir sedimen (D50) menurut Kamphuis (1991) dapat dinyatakan sebagai

2-13

Page 14: Bab02-Transpor Sedimen.doc

dimana

Qs = laju transpor massa sedimen (terendam) menyusur pantai (kg/detik)

w = rapat massa air laut (1020 – 1030 kg/m3)

Hsb = tinggi gelombang pecah signifikan (m)

T0p = perioda puncak spektrum gelombang (detik)

D50 = diameter median partikel sedimen (m)

b = sudut gelombang pecah

b = sudut kemiringan pantai di tempat gelombang pecah

L0p = panjang gelombang di laut dalam terkait dengan frekuensi puncak spektrum gelombang (m)

Nilai-nilai K, a, b, c dan d adalah parameter-parameter yang harus ditentukan berdasarkan eksperimen. Kamphuis (1986, 1990) melakukan kalibrasi terhadap persamaan tersebut dengan sejumlah besar data lapangan dan data laboratorium serta mendapatkan nilai-nilai sebagai berikut:

K = 1,3 x 10-3

a = - 1,25

b = 0,75

c = 0,25

d = 0,60

Dengan mengeliminasi w = 1020 kg/m3 dan L0p = 1.56 T0p2 (satuan SI), tan b = mb dan

memasukkan semua parameter eksperimen, maka diperoleh

Perbandingan kecocokan antara data lapangan termasuk data model fisik laboratorium (notasi ”+”) dengan hasil hitungan menurut persamaan Queens (”garis lurus”) dalam skala dobel logaritma diberikan pada Gambar 2.9.

2-14

Page 15: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Gambar 2.9 Kecocokan laju transpor sedimen terukur dengan yang terhitung sesuai Formula

Queens (Kamphuis, 2000)

Untuk mengkonversi laju transpor massa terendam (kg/detik) ke transpor volumetrik (terendam) dalam m3/detik, Qs harus dibagi dengan rapat massa sedimen terendam dan fraksi volume total yang ditempati oleh massa sedimen padat (= 1 – porositas). Sehingga persamaan menjadi,

dimana

QK = laju transpor sedimen menyusur pantai volumetrik (m3/detik)

p = porositas (tak berdimensi)

s = rapat massa sedimen (kg/m3)

Untuk sedimen pasir tipikal (kwarsa), yaitu dengan rapat massa = 2650 kg/m3 dan porositas kira-kira 35 %, persamaan dapat ditulis menjadi

(m3/jam)

atau

2-15

Laj

u T

ran

spo

r S

edim

en T

eru

kur

(kg

/det

ik)

Page 16: Bab02-Transpor Sedimen.doc

(m3/tahun)

Lebih lanjut Schoonees dan Theron (1996) menganalisis lebih banyak data (123 titik data) dan melakukan kalibrasi ulang dan menyimpulkan

(m3/tahun)

dimana

Contoh hasil hitungan laju sedimen menyusur pantai (dalam m3/tahun) sebagai fungsi kemiringan pantai dan beberapa ukuran median sedimen disajikan pada Gambar 2.10. Meskipun pengaruh kemiringan pantai dan ukuran butir kelihatan sangat besar, tetapi harus disadari bahwa ketepatan perhitungan sangat rendah dan transpor yang sebenarnya dapat lima kali lebih banyak atau lebih sedikit dibandingkan dengan perhitungan.

Rumus Queens memiliki batasan-batasan sebagai berikut:

− Tidak ada arus pasang-surut

− Pantai lurus, tidak ada groin/medan groin atau pemecah gelombang lepas pantai

− Dasar perairan pantai rata (plane beach)

0

500,000

1,000,000

1,500,000

2,000,000

2,500,000

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

m

S (

m3 /T

ah

un

)

D50 = 0.05 mm

D50 = 0.15 mm

D50 = 0.25 mm

D50 = 0.35 mm

Gambar 2.10 Laju transpor sedimen menyusur pantai (m3/tahun) untuk beberapa ukuran butir sedimen. Hs = 3.0 m, T = 5.0 detik, = 30O, s = 2650 kg/m3, porositas 35 %.

2-16

Page 17: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Selain itu Kamphuis juga menemukan bahwa untuk pantai dengan susunan material kasar, dalam hal ini pantai berkerikil, persamaan Queens memberikan prediksi yang terlalu tinggi (over predict) dengan faktor (2 – 5). Hal ini sudah diduga sebelumnya, karena pantai kerikil akan menyerap energi gelombang secara substansial akibat perkolasi, dan pergerakan awal partikel-partikel sedimen kasar lebih dipengaruhi oleh gaya angkat hidrodinamik sesuai dengan parameter tegangan geser kritis seperti yang diusulkan dalam Teori Shields, bukan sebaliknya oleh agitasi turbulen gelombang pecah. Dengan kata lain, rumus Queens tidak memasukkan tegangan geser kritis sebagai faktor penggerak sedimen; partikel-partikel sedimen dianggap tetap bergerak, meskipun kondisi gelombang kecil, yang mana hanya berlaku untuk sedimen halus tetapi tidak untuk kerikil.

Perbandingan laju transpor sedimen total sesuai rumus CERC dan Queens diberikan pada Tabel 2.1. Rumus CERC selama ini dikritik karena terlalu tinggi dalam menaksir laju transpor sedimen total Qs, terutama pada kondisi gelombang besar. Tabel 2.1 menunjukkan bahwa nilai-nilai yang dihitung dengan rumus Queens menunjukkan hasil yang lebih kecil.

Tabel 2.1 Perbandingan Laju Transpor Sedimen dengan Rumus CERC dan Queens

Hsb m b D50 T Qs (m3/tahun)

(m) ( O ) (mm) (detik) CERC Queens

Model 0.1 0.1 4 0.1 1 1.3 x 103 0.4 x 103

Lapangan 1.0 0.02 4 0.2 8 0.4 x 106 0.2 x 106

Lapangan 2.0 0.02 4 0.2 8 2.3 x 106 0.8 x 106

Lapangan 3.0 0.02 4 0.2 8 6.3 x 106 1.8 x 106

Sumber: Introduction To Coastal Engineering and Management (Kamphuis, 2000)

2.3 Transpor Sedimen Melintang Pantai

Lingkup transpor sedimen melintang pantai meliputi pengenalan sifat-sifat umum profil pantai seimbang dan laju transpor sedimen melintang pantai. Bagian ini mulai dengan deskripsi kualitatif gaya-gaya yang bekerja dalam zona dekat pantai, sifat-sifat pantai seimbang dan pembahasan kondisi keseimbangan jika gaya-gaya saling menghilangkan (balance), demikian pula transpor sedimen yang akan terjadi jika kondisi berubah, menyebabkan ketidakseimbangan (imbalance).

Bagian lanjutan membahas aspek teknik profil pantai dalam kaitannya dengan transpor sedimen melintang pantai termasuk prediksi perubahan profil pantai.

2.3.1 Sifat-sifat Umum Profil Pantai Seimbang

Profil pantai adalah variasi kedalaman perairan terhadap jarak ke arah lepas pantai (offshore) dari garis pantai. Profil seimbang (equilibrium profile) secara konseptual merupakan hasil keseimbangan antara gaya-gaya perusak dan gaya-gaya pembangun. Di laboratorium, merupakan hal yang relatif mudah untuk membangun profil seimbang

2-17

Page 18: Bab02-Transpor Sedimen.doc

dengan menjalankan satu urutan gelombang permanen terhadap suatu model pantai dalam jangka panjang. Setelah kurun waktu tertentu, profil ’akhir’ dengan perubahan sedikit terhadap waktu akan diperoleh. Ini adalah profil seimbang untuk kondisi material pantai dan iklim gelombang yang ditentukan. Di alam, profil seimbang dipandang sebagai konsep dinamik, karena medan gelombang dan elevasi permukaan air berubah secara kontinyu. Karena itu profil pantai akan menanggapi perubahan secara terus menerus. Dengan merata-ratakan profil-profil tersebut dalam jangka panjang, keseimbangan rata-rata dapat ditentukan.

Meskipun analisis profil pantai seimbang dua dimensi mengabaikan proses-proses yang berlangsung dalam arah menyusur pantai, pengetahuan tentang profil seimbang penting untuk menafsirkan proses-proses pantai secara alami dan untuk berbagai aplikasi dalam teknik pantai. Contoh-contoh proses alami adalah pengaruh relatif kenaikan muka air laut dan erosi pantai yang disebabkan oleh badai.

2.3.2 Metoda Analisis Pantai Seimbang

Terdapat sekurang-kurangnya tiga arah penelitian untuk mengembangkan teori pantai seimbang, yaitu

(a) Pendekatan Kinematik (kinematic approach)

Pergerakan sebuah butir sedimen (suspended atau bedload) diprediksi berdasarkan gaya-gaya yang bekerja, dan bentuk profil pantai dihitung, dengan menganggap tidak ada perpindahan netto massa sedimen sepanjang seluruh profil.

(b) Pendekatan Dinamik (dynamic approach)

Pendekatan ini berdasarkan asumsi bahwa profil seimbang terjadi, jika gaya-gaya pembangun dan gaya-gaya perusak yang bekerja di dasar seimbang.

(c) Pendekatan Empiris (empirical approach)

Pendekatan ini murni bersifat deskriptif karena mencoba menjelaskan profil pantai dalam bentuk-bentuk yang paling sering ditemukan di alam. Eksperimen dapat menghubungkan sifat-sifat bentuk profil ini melalui koefisien-koefisien empiris terhadap ukuran sedimen, sifat-sifat gelombang, atau keduanya.

Pendekatan dinamik akan dibahas lebih detail, karena menawarkan kemungkinan keberhasilan lebih besar dalam menjelaskan beberapa proses pantai yang signifikan, dan menyediakan alat-alat untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam teknik pantai.

2.3.3 Laju Transpor Sedimen Melintang Pantai

Sebagian besar prosedur perhitungan transpor sedimen melintang pantai dikembangkan dengan mengadaptasi dan memodifikasi formula-formula empiris laju transpor sedimen sungai sehingga asumsi tegangan geser kritis di dasar untuk gerak awal sedimen sesuai dengan teori Shields berlaku.

Horikawa (1988) mengumpulkan tidak kurang dari 18 formula empiris laju transpor sedimen melintang pantai (14 di antaranya adalah hasil penelitian di Jepang) yang sebagian besar diperoleh berdasarkan penelitian model fisik dan penelitian lapangan pada kondisi gelombang tenang.

Jika di sungai gaya penggerak dominan terhadap transpor sedimen hanya arus, tidak demikian halnya dengan transpor sedimen (melintang) pantai karena selain arus juga

2-18

Page 19: Bab02-Transpor Sedimen.doc

melibatkan gelombang dan interaksi antara keduanya juga belum dapat dipahami sepenuhnya. Seperti telah dibahas dalam Bab 2 bahwa transpor sedimen menyusur pantai disebabkan oleh arus dalam arah yang sama yang diinduksi oleh gelombang, sementara transpor sedimen melintang pantai lebih disebabkan oleh gerakan orbit partikel air akibat gelombang dan arus bawah (undertow). Meskipun demikian, hubungan antara hidrodinamik dan proses transpor yang terjadi belum dapat diketahui dengan baik.

(a) Fall Time Model

Satu pendapat orisinil dalam teknik pantai adalah bahwa sebuah offshore bar dan muka pantai yang lebih datar akan terjadi jika kecuraman gelombang offshore, H0/L0, lebih besar dari 0.025, yang mana diperoleh berdasarkan eksperimen laboratorium. Sejalan dengan lebih banyak data yang diuji, tampak bahwa kemungkinan perbedaan antara profil badai dan profil normal tidak semata-mata tergantung pada kecuraman gelombang offshore tetapi lebih pada kombinasi antara beberapa parameter.

Dean (1973) mengembangkan sebuah model untuk transpor melintang pantai dalam surf zone berdasarkan suspensi butiran pasir oleh gelombang pecah dan pengendapan butir pasir ke dasar. Jika menganggap bahwa gelombang pecah di surf zone mengangkat pasir dari dasar sampai dengan kolom air pada jarak S, maka waktu yang diperlukan oleh butir pasir untuk jatuh kembali ke dasar adalah

Di mana w adalah kecepatan jatuh/endap butir sedimen, yang bergantung pada ukuran butir sedimen. Jarak S bergantung pada tinggi gelombang, karena itu beralasan bahwa semakin tinggi gelombang, semakin tinggi butir sedimen terangkat. Dean menganggap bahwa , di mana Hb adalah tinggi gelombang pecah dan adalah konstanta.

(b) Model Transpor Melintang Pantai Sederhana

Model ini pertama kali diusulkan oleh Moore (1982) dan kemudian dimodifikasi oleh kriebel (1982) dan Kriebel dan Dean (1985). Konsep dasar adalah bahwa, untuk ukuran pasir seragam melintang profil dan sebuah pantai seimbang, terdapat laju disipasi energi yang konstan per satuan volume seperti pada asumsi untuk mendapatkan profil . Jika profil

pantai berbeda dengan bentuk seimbang ini, maka laju disipasi arah melintang surf zone harus berbeda dari nilai konstan tersebut. Karena itu, dianggap bahwa jumlah sedimen yang ditranspor akan bergantung pada perbedaan antara laju disipasi energi aktual dan laju untuk profil seimbang :

di mana qs adalah laju transpor sedimen melintang pantai volumetrik per satuan lebar dalah arah offshore dan K adalah konstanta baru berdimensi. Laju disipasi energi seimbang per satuan volume bergantung pada ukuran butir pasir dan faktor skala profil seimbang A,

2-19

Page 20: Bab02-Transpor Sedimen.doc

Jika lebih besar daripada nilai seimbang , terjadi tingkat turbulensi yang lebih besar di surf zone daripada yang terjadi untuk profil seimbang. Gaya-gaya perusak kemudian dapat mengurangi (destabilize) kestabilan sedimen dan qs bernilai positif, di mana transpor sedimen dalam arah offshore didefinisikan. Pada sisi yang lain, untuk nilai-nilai kurang dari nilai seimbang, transpor ke arah pantai akan terjadi. Nilai dapat diperoleh sebagai berikut,

yang mana bergantung pada kedalaman air dan kemiringan dasar setempat. Jika kemiringan dasar lebih besar daripada nilai seimbang, maka akan lebih besar daripada nilai seimbang dan akan terjadi transpor ke arah laut (offshore transport). Alternatif lain, jika kemiringan dasar lebih landai daripada nilai seimbang, maka akan terjadi transpor ke arah pantai (onshore transport). Mekanisme ini dijelaskan pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Transpor melintang pantai berdasarkan model disipasi seimbang

Selanjutnya, sebuah persamaan konservasi variabel sedimen diperlukan supaya dapat perubahan profil dapat dipelajari. Untuk satuan luas pantai tertentu, volume pasir yang berpindah dalam arah offshore per satuan waktu ke satuan luas tersebut adalah qs(y). Laju volumetrik di mana pasir meninggalkan luas tersebut, yang mana panjangnya dy dalam arah offshore, adalah qs(y + dy), yang dapat berbeda karena perbedaan rejim gelombang atau kondisi pantai. Jumlah pasir yang masuk dan meninggalkan luas harus diimbangi oleh akumulasi atau kehilangan volume per satuan waktu dalam luasan tersebut. Untuk sebuah profil pantai, kehilangan volume pasir per satuan waktu berarti sebuah pertambahan kedalaman h sesuai dengan waktu dikalikan dengan luas penampang

Profi seimbang

Profi tidak seimbang lagi,transpor ke laut

Profi tidak seimbang lagi,transpor ke darat

2-20

Page 21: Bab02-Transpor Sedimen.doc

melintang. Dengan ekspansi deret Taylor terhadap laju transpor dan menyamakannya dengan perubahan volume, maka

Karena itu konservasi satu dimensi besaran pasir menjadi

Dean dan Zheng (1994) dan Zheng dan Dean (1997) mencatat berbagai uji laboratorium transpor sedimen melintang pantai yang menunjukkan konstanta waktu yang jelas berbeda secara luas. Sebagai contoh Dette dan Uliczka (1987) mengusulkan ekuilibrasi skala waktu puluhan jam, sementara hasil dari Swart (1974) mengusulkan waktu ekuilibrasi dalam ribuan jam. Masalah hubungan transpor sedimen melintang pantai didekati dengan menganggap hubungan penskalaan Froude, yang mana dapat ditunjukkan bahwa

di mana subskrip r menunjukkan sebuah perbandingan model terhadap prototip, L adalah skala panjang generik, dan skala nisbah waktu sebagai akar kuadrat dari nisbah panjang dari penskalaan Froude. Jika K dianggap konstan, nisbah penskalaan adalah

Hubungan transpor disempurnakan menjadi

(c) Traction Model untuk Transpor Melintang Pantai

Model transpor sedimen menyusur pantai seperti yang diusulkan oleh Madsen dan Grant juga dapat digunakan untuk transpor melintang pantai. Watanabe (1982) mengusulkan bentuk transpor melintang pantai berdasarkan data laboratorium yang diperoleh dalam wave tank,

2-21

Page 22: Bab02-Transpor Sedimen.doc

dimana c adalah parameter Shields kritis.

Trowbridge dan Young (1989) juga menggunakan traction model untuk transpor sedimen melintang pantai pada lokasi offshore dari garis gelombang pecah, tetapi menghubungkan secara linear terhadap parameter Shields, bukannya bentuk pangkat tiga seperti dalam persamaan Madsen dan Grant, berdasarkan data laboratorium dari Horikawa, Watanabe dan Katori (1982) yang dinyatakan sebagai

(d) Model Ripple2

Arah lepas pantai dari garis gelombang pecah, dasar perairan biasanya berbentuk ripple, dan ripple mempengaruhi transpor sedimen di daerah ini.

Ripple terjadi dalam berbagai skala ukuran, tergantung pada gerakan partikel air dan ukuran pasir. Panjang dan tinggi tipikal dapat beberapa centimeter hingga desimeter. Ripple dapat memiliki profil simetris atau asimetris. Ripple asimetris umumnya berpindah dalam arah sisi curam, juga dalam arah penjalaran gelombang.

Beberapa pengamatan di lapangan oleh Dingler dan Inman (1976) dan Jette (1997) menunjukkan bahwa bilangan mobilitas (mobility number) berpengaruh terhadap dinamika ripple. Bilangan mobilitas m adalah parameter Shields dengan kecepatan orbit di dekat dasar menggantikan kecepatan geser,

dimana A adalah setengah dari osilasi partikel air di dekat dasar, dan adalah frekuensi sudut gelombang. Jika bilangan mobilitas lebih besar dari 150, ripple akan cenderung terhapus, sementara untuk m < 50, ripple terbentuk sangat lambat. Untuk bilangan mobilitas di antara 50 dan 100, ripple dapat terbentuk sangat cepat hanya dalam beberapa perioda gelombang.

Bagnold (1936) mengklasifikasikan ripple ke dalam dua kategori. Ripple yang cukup curam sehingga menyebabkan pemisahan aliran dan vortex shedding dinamakan vortex ripples, sementara ripple dengan kecuraman yang lebih landai disebut rolling grain ripples, yang mempunyai panjang proporsional terhadap osilasi partikel air dekat dasar, dan ripple yang lebih pendek digambarkan sebagai ”anorbital”. Kategori menengah disebut dengan ”suborbital”.

Beberapa model empiris tentang geometri ripple telah dikembangkan berdasarkan penelitian-penelitian lapangan dan laboratorium. Nielsen (1981) mendefinisikan sifat-sifat

2 Bentukan dasar (bed feature atau bedform) perairan akibat arus, gelombang atau kombinasi arus-gelombang. Terbentuk pada dasar dengan komposisi sedimen pasir berukuran hingga 0.8 mm dengan kecepatan arus sedikit di atas kecepatan kritis. Pada kecepatan lebih tinggi, ripple akan terhapus dan semakin tinggi kecepatan arus, akan terbentuk gelombang pasir (sand dunes).

2-22

Page 23: Bab02-Transpor Sedimen.doc

ripple dalam bilangan mobilitas. Persamaan Nielsen untuk tinggi ripple dalam bentuk tak berdimensi adalah

dan persamaan untuk panjang gelombang ripple adalah

Wiberg dan Harris (1994) memberikan klasifikasi ripple yang lain berdasarkan diameter orbit 2A.

2-23

Page 24: Bab02-Transpor Sedimen.doc

2.1 Mekanisme Transpor Sedimen....................................................................................12.2 Transpor Sedimen Searah Pantai.................................................................................2

2.2.1 Umum..................................................................................................................22.2.2 Mekanisme Transpor Sedimen Searah Pantai.....................................................42.2.3 Moda Transpor Sedimen.....................................................................................82.2.4 Prediksi Laju Potensial Sedimen Searah Pantai..................................................9

2.3 Transpor Sedimen Melintang Pantai.........................................................................172.3.1 Sifat-sifat Umum Profil Pantai Seimbang.........................................................172.3.2 Metoda Analisis Pantai Seimbang.....................................................................182.3.3 Laju Transpor Sedimen Melintang Pantai.........................................................18

Gambar 2.1 Komponen-komponen transpor sedimen searah pantai (qx)..................1Gambar 2.2 Erosi dan deposisi karena interferensi struktur bangunan pantai terhadap transpor sedimen menyusur pantai (diadaptasi dari Fredsøe dan Deigaard, 1992)....................................................................................................................3Gambar 2.3 Akresi dan erosi pantai akibat konstruksi jetty di Tanjung Benoa, Bali..................................................................................................................................................4Gambar 2.4 Akresi dan erosi pantai akibat konstruksi dermaga dan pemecah gelombang di Pelabuhan Perikanan Pengambengan, Bali...........................................4Gambar 2.5 Distribusi arus menyusur pantai sesuai dengan sudut datang gelombang.............................................................................................................................5Gambar 2.6 Sirkulasi arus dekat pantai.........................................................................6Gambar 2.7 Definisi laju dan arah transpor sedimen meyusur pantai.......................7Gambar 2.8 Definisi kekekalan fluks energi gelombang............................................11Gambar 2.9 Kecocokan laju transpor sedimen terukur dengan yang terhitung sesuai Formula Queens (Kamphuis, 2000)....................................................................15Gambar 2.10 Laju transpor sedimen menyusur pantai (m3/tahun) untuk beberapa ukuran butir sedimen. Hs = 3.0 m, T = 5.0 detik, = 30O, s = 2650 kg/m3, porositas 35 %......................................................................................................................................16Gambar 2.11 Transpor melintang pantai berdasarkan model disipasi seimbang. .20

2-24