bab 3 pasang surut

7/24/2019 Bab 3 Pasang Surut

1/8

Pelatihan Pengamanan Pantai ModulProses Pantai 3-1

Bab3

Pasang Surut

3.1 Teori Pasang Surut

Pasang surut adalah fenomena naik dan turunnya muka air laut secara berulang (periodik)

dengan perioda tertentu, akibat adanya gaya tarik menarik bumi dan benda-benda langitlainnya. Dua benda langit yang sangat berpengaruh pada pasang surut bumi adalahmatahari, yang memberikan pengaruh signifikan karena masa-nya yang besar, dan bulan,yang memberikan pengaruh signifikan karena jaraknya yang dekat dengan bumi. Benda-benda langit yang lain tidak diperhitungakan.

Untuk menggambarkan fenomena pasang surut, suatu teori keseimbangan digagas olehGeorge H. Darwin (1898). Dalam teori ini diasumsikan bahwa bumi benar-benar bulat dansemua permukaan bumi diasumsikan tertutup oleh lapisan air dengan kedalaman yangsama. Karena adanya gaya tarik menarik, masa air akan bergerak hingga mencapai suatukeseimbangan. Gaya pasang surut ditentukan oleh besar massa dan juga jarak antaramassa tersebut seperti yang diterangkan melalui persamaan gaya tarik gravitasi berikut ini:

2

21

r

mGmF

Pada persamaan di atas, r adalah jarak antar pusat benda dengan masa m1dan m2, dan Gadalah suatu konstanta gravitasi yaitu 6.6x10-6m2N/kg2.

Keadaan seimbang ini akan terjadi bila permukaan air tegak lurus terhadap resultan gayagravitas dan gaya pembangkit pasang surut. Keseimbangan ini diasumsikan terjadi setiapsaat. Matahari dan bulan yang posisinya selalu berubah terhadap bumi akan menyebabkanpermukaan air dalam keadaan setimbang akan selalu bergerak pada setiap titik dipermukaan bumi.

Pada keadaan sebenarnya, bumi terdiri dari daratan dan lautan dengan kedalaman yangberbeda sehingga teori keseimbangan tidak akan dapat diterapkan secara langsung tanpamemperhitungkan pengaruh geografi. Tetapi ada beberapa hal yang ternyata dapat dipakaiuntuk memperhitungkan karakteristik dari pasang surut yang terjadi di suatu tempat tertentu.Pada teori keseimbangan didapatkan komponen yang berpengaruh pada pasang surutakiba dari gerakan bulan dan matahari ralatif terhadap bumi. Komponen tersebut mempunyaikecepatan sudut tertentu yang selalu tetap. Doodson (1921) telah menemukan 396komponen pasang surut yang memiliki frekuensi berbeda. Tabel 3.1 menampilkan konstituenpasang surut penting yang biasa digunakan.


2/8


Adanya pengaruh daratan dan kedalaman yang berbeda sehingga menimbulkanpemantulan, peredaman dan distorsi, menyebabkan adanya perbedaan fasa dan amplitudountuk suatu tempat tertentu dibandingkan dengan keadaan pada teori keseimbangan.

Tabel 3.1 Konstituen Penting yang Biasa Dipakai dalam Analisa Pasang Surut

No.

Konstituen

Pasang Surut Keterangan

Perioda

(jam)

1. M2 Principal lunar 12.24

2. S2 Principal solar 12.00

3. N2 Larger lunar elliptic 12.66

4. K2 Luni-solar semi diurnal 11.97

5. K1 Luni-solar diurnal 23.93

6. O1 Principal lunar diurnal 25.82

7. P1 Principal solar diurnal 24.07

8. M4 6.21

9. MS4 6.10

Karena masing-masing benda langit yang mempengaruhi pasang surut beredar menurutorbitnya masing-masing, posisi bumi-bulan-matahari selalu berbeda-beda. Hal itumenyebabkan berubahnya gaya pembangkit pasang surut pada tiap waktu, danmenyebabkan berubahnya tinggi pasang surut di suatu daerah pada waktu ke waktu. Padasaat posisi bumi-bulan-matahari berada dalam satu garis lurus, gaya pembangkit pasangsurut menjadi besar dan menghasilkan pasang surut yang besar pula. Kejadian ini disebutdengan spring. Pada saat posisi bumi-bulan-matahari membentuk sudut 90 derajat, makagaya pembangkit pasang surut di suatu tempat akan menjadi kecil. Kejadian ini disebutdengan neap. Gambar 3.1menampilkan data pasang surut yang menggambarkan kondisi

spring dan neap.

Karena pengaruh adanya sudut sumbu putar bumi, dengan bidang edar bulan, kondisipasang surut di tiap titik di bumi berbeda menurut jumlah pasang surut yang dapat terjaditiap harinya. Ada beberapa tipe pasang surut yang mungkin terjadi yaitu:

Pasang surut diurnal, yaitu pasang surut yang terjadi satu kali pada tiap harinya.

Pasang surut semidiurnal, yaitu pasang surut yang terjadi dua kali pada tiapharinya.

Pasang surut campuran, yaitu pasang surut yang terjadi dua kali namun besarnyaberbeda pada tiap harinya.

Bilangan Formsal berikut ini dipakai untuk mengetahui tipe pasang surut dari nilai amplitudokomponen utamanya.

22

11

SM

OKF


3/8


Tipe pasang surut, berdasarkan nilai F, diklasifikasikan sebagai berikut:

0 - 0,25 = semi diurnal

0,25 - 1,5 = campuran (semi diurnal dominant)

1,5 - 3,0 = campuran (diurnal dominant)

>3,0 = diurnal

Gambar 3.2 menampilkan jenis-jensi pasang surut.

Gambar 3.1 menampilkan jenis-jensi pasang surut.

Spring Spring

Neap


4/8


Gambar 3.2 Jenis-jenis pasang surut yang mungkin terjadi.

3.2 Analisa Pasang Surut

3.2.1 Persamaan Pasang Surut

Analisa pasang surut dilakukan terhadap data pasang surut untuk mengetahui karakteristikpasang surut di lokasi kajian yang akan sangat berguna untuk keperluan desain.

Seperti yang telah diuraikan pada bagian sebelumnya, bahwa pasang surut dipengaruhi olehbeberapa macam gaya yang disebut gaya pembangkit pasang surut. Masing-masing gayaakan merupakan komponen yang menentukan karakteristik dari pasang surut pada tempattertentu.

Tiap-tiap komponen akan berulang untuk suatu periode tertentu dan mempunyai kecepatansudut tertentu yang selalu tetap untuk setiap tempat di bumi ini, karena gaya pembentukpasang surut berasal dari gerakan bumi, bulan dan matahari yang mengikuti suatu aturanyang tetap. Tiap-tiap komponen akan menghasilkan amplitudo dan perbedaan fasa masing-masing dan untuk tempat tertentu hal tersebut akan selalu tetap.


5/8


Pada tempat yang berbeda, komponen tersebut akan menghasilkan amplitudo dan bedafasa yang berbeda, bergantung pada lokasi dan keadaan geografisnya. Besarnya amplitudodan beda fasa pada tempat tertentu disebut dengan konstanta pasang surut untuk tempattersebut. Konstanta pasang surut akan menentukan karakteristik dari pasang surut yangterjadi pada suatu tempat dan besarnya akan dapat diketahui dengan pengamatan pasangsurut dan analisanya.

Analisa pasang surut dilakukan berdasarkan persamaan di bawah ini:

k

i

iiit atZZZ

1

0 cos

Keterangan:

Zt : Tinggi muka air pada waktu t

Z0 : Tinggi muka air rata-rata

k : Jumlah komponen pasang surut

Zi : Amplitdo dari komponen ke-i

i : Kecepatan sudut dari komponen ke i

t : Waktu

ai : Beda fasa dari komponen ke-i

3.2.2 Metoda Kuadrat Terkeci l

Salah satu metoda untuk memecahkan persamaan pasang surut adalah metoda kuadratterkecil. Prinsip dari metoda ini adalah mencari model pasang surut yang mempunyai jumlahkuadrat error terkecil.

Definisi error yang digunakan adalah selisih dari data pengamatan dan model sebagai

berikut:

tt ZY

Dengan Ytadalah data pengamatan dan Ztadalah hasil keluaran model.

Untuk memudahkan pemahalan pada naskah ini diambil persamaan pasang surut untuk 1komponen saja sebagai berikut:

atZZZt

cos0

Maka fungsi jumlah kuadrat error adalah:

N

i

i

N

i

atZZYJ

1

2

0

1

2)cos( , dengan N adalah jumlah data

pengamantan

Untuk penyederhanaan masalah suku )cos( atZ diubah bentuknya menjadi

tBtA sincos dengan 22 BAZ dan

A

Ba

1tan , sehingga fungsi jumlah kuadrat

error menjadi:


6/8


N

i

iii

N

ii

tBtAZYJ

1

2

0

2 sincos

Pada persamaan di atas variabel yang harus dicari (unknown variable) adalah Z 0, A dan B.

Untuk mendapatkan nilai J yang minimum, persamaan di atas harus diturunkan secara

parsial terhadap masing-masing variable dan hasilnya harus sama dengan nol, sebagaiberikut:

0sincos21

0

0

N

i

iii tBtAZY

Z

J

0cossincos21

0

N

i

iiii ttBtAZY

A

J

0sinsincos21

0

N

i

iiii ttBtAZY

B

J

Tiga persamaan di atas dapat ditulis dalam bentuk matriks sebagai berikut:

N

i

i

N

i

ii

N

i

i

N

i

i

N

i

ii

N

i

i

N

i

N

i

i

N

i

i

N

i

i

N

i

i

tY

tY

Y

B

A

Z

tttt

tttt

ttN

1

1

10

1

2

11

1

11

1

2

1

11

sin

cos

sincossinsin

cossincoscos

sincos

Dengan penurunan di atas maka didapatkan tiga persamaan dengan tiga variabel yang tidak

diketahui. Sistem seperti ini adalah sistem persamaan simultan sehingga semua variabelyang tidak diketahui dapat dihitung.

Pada analisa sesungguhnya, perhitungan di atas dilakukan terhadap jumlah komponen yanglebih dari satu.

3.2.3 Peramalan Pasang Surut

Setalah seluruh komponen pasang surut diketahui, secara matematis muka air pasang surutdapat diketahui kapanpun dengan persamaan pasang berikut ini.

k

i

iiit atZZZ

1

0 cos

3.3 Elevasi Penting Pasang Surut

Tujuan utama dari analisa pasang surut adalah untuk mengetahui elevasi-elevasi pentingpasang surut yang akan digunakan sebagai acuan elevasi pada kegiatan desain. Secarateoritis, pasang surut akan berulang selama 18.6 tahun sekali. Oleh karena itu untukmendapatkan elevasi acuan pasang surut, terlebih dahulu harus didapatkan data selama


7/8


rentang waktu tersebut dengan cara menghitung (meramal) berdasarkan komponen pasangsurut yang telah diketahui.

Elevasi-elevasi pasang surut yang biasa digunakan adalah sebagai berikut:

HHWL(Highest High Water Level): Tinggi muka air maksimum dalam rentang waktu yangditinjau.

MHWS(Mean High Water Spring) : Rata-rata dari tinggi muka air maksimum tiap springdalam rentang waktu yang ditinjau

MHWL(Mean High Water Level) : Rata-rata dari tinggi muka air maksimum tiap kalipasang dalam rentang waktu yang ditinjau

MSL (Mean Sea Level) : Rata-rata muka air dalam rentang muka air yangditinjau

MLWL(Mean Low Water Level) : Rata-rata dari tinggi muka air minimum tiap kali surutdalam rentang waktu yang ditinjau

MLWS(Mean Low Water Spring) : Rata-rata dari tinggi muka air minimum pada saatspring dalam rentang waktu yang ditinjau

LLWL (Lowest Low Water Level) : Tinggi muka air terendah dalam rentang waktu yangditinjau.

3.4 Bagan Ali r Analisa Pasang Surut dalam Suatu ProsesDesain

Dalam suatu pekerjaan yang memerlukan analisa pasang surut, seperti pekerjaanpengamanan pantai, hal pertama yang perlu dilakukan untuk analisa pasang surut adalahmendapatkan data lapangan dengan cara survei langsung.

Setelah data lapangan tersebut didapatkan, analisa selanjutnya adalah melakukan

penguraian komponen, melakukan peramalan pasang surut berdasarkan komponentersebut, dan menghitung elevasi pasang surut acuan berdasarkan data ramalan periodepanjang (18.6 tahun).

Bagan alir dari analisa pasang surut tersebut disampaikan dalam bagan alir berikut:


8/8


Data Pasut

Least Square

Komponen Pasang

Surut

Peramalan Pasang

Surut 15 Hari

Peramalan Pasang

Surut 20 Tahun

Elevasi Penting

Pasang Surut

Probabilitas Kejadian

Terlampaui Elevasi

Pasang Surut

Jenis Pasang Surut

Perbandingan Hasil

Ramalan dengan

Pengukuran Lapangan

Gambar 3.3 Bagan alir dari analisa pasang surut.

3.5 Perangkat Lunak Analisa Pasang Surut

Untuk memudahkan analisa pasang surut, suatu paket program komputer dapat dibuat.Pada kesempatan ini akan diperkenalkan salah satu paket program komputer untuk analisapasang surut dengan metoda least square yaitu DINATIDE. Paket program ini terdiri dari tigaprogram yaitu:

Program1.exe : untuk mengolah data pengamatan pasut menjadi komponenpasang surut

Program2.exe : untuk meramal pasang surut berdasarkan komponen pasang surut

Program3.exe : untuk menghitung elevasi penting pasang surut berdasarkan dataramalan periode panjang (18.6 tahun).

18.6 tahun

bab 3 pasang surut

Documents