BAB I PENDAHULUAN
1.1 Definisi Pantai
Definisi Umum : Pantai adalah batas antara daratan dan lautan.
Namun istilah pantai tidaklah semudah apa yang dapat didefinisikan.
Hal ini disebabkan batas yang pasti antara daratan dan lautan sulit
ditentukan. Masalah ini disebabkan karena batas antara daratan dan
lautan yang berupa garis air ini selalu berubah setiap waktu karena
: gelombang pasang dan surut, angin yang berubah arah serta
pengaruh angin musim. Sehingga batas antara daratan dan lautan
sangat dinamis. Dalam CERC (1984) definisi pantai tergambar sebagai
berikut :
Pantai Perairan pantai
Pesisir Daerah Pantai Lautan
Dataran
Gambar 1.1 Tampang Lintang Pantai
MAP : Muka Air PasangMAS : Muka Air Surut
Definisi pantai adalah kajian mengenai gelombang dan dinamikanya
yang akan memberikan pengaruh terhadap daratan baik itu diatas
maupun dibawah permukaan laut. Gelombang air laut sebagai parameter
utama yang memberikan pengaruh terhadap hamparan daratan pantai dan
merupakan suatu hal yang komplek, sehingga diperlukan konsep-
konsep yang dapat memberikan artian metematis terhadap aktivitas
dan hakekat gelombang itu sendiri. Horikawa (1987) mengistilahkan
pantai sebagai daerah yang bergerak, karena setiap perubahan pada
gaya yang bekerja di pantai seperti gaya gelombang, arus oleh
gelombang, gerakan sedimen, angin dan sebagainya selalu diikuti
dengan perubahan di pantai. Ada dua istilah tentang pantai dalam
bahasa Indonesia yaitu pesisir (Coast) dan Pantai (Shore). Pesisir
adalah daerah di tepi laut yang masih mendapat pengaruh laut,
seperti pasang surut, angin laut dan perembesan air laut. Sedangkan
pantai adalah daerah di tepi perairan yang dipengaruhi oleh air
pasang tertinggi dan air surut terendah. Daerah dataran adalah
daerah yang terletak di atas atau di bawah permukaan daratan
dimulai dari dari garis pasang tertinggi. Daerah lautan adalah
daerah yang terletak di atas atau di bawah permukaan laut dimulai
dari sisi laut pada garis surut terendah, termasuk dasar laut dan
bagian bumi di bawahnya.
Defenisi garis pantai adalah garis batas pertemuan antara
daratan dan air laut, dan posisinya tidak tetap, dapat
berpindah-pindah sesuai dengan pasang surut air laut serta erosi
pantai yang terjadi. Sempadan pantai adalah kawasan tertentu
sepanjang pantai yang mempunyai manfaat penting untuk
mempertahankan kelestarian fungsi pantai. Jadi kriteria sempadan
pantai adalah daratan sepanjang tepian yang lebarnya sesuai dengan
bentuk dan kondisi fisik pantai, minimal 100 m dari titik pasang
tertinggi ke arah daratan.
1.2 Ruang Lingkup Teknik PantaiTeknik pantai (coastal
engineering) adalah ilmu yang mempelajari dan mencoba menyelesaikan
masalah-masalah yang terjadi pada suatu daerah pantai. Karena itu
ruang lingkup Teknik Pantai secara umum adalah :
a. Perlindungan pantai : pembangunan bangunan pantai seperti
groin, breakwater, shearwall, revetment, jetti, dan penanaman
pohonb. Pemanfaatan daerah pantai : kawasan wisata pantai,
pelabuhan, dan pembuatan pulau buatan
c. Pengendalian pantai : erosi, abrasi, sedimentasi dan
pemeliharaan muara sungai
d. Peramalan arus dan elevasi air pada suatu muara sungai dan
pengaruhnya terhadap kualitas air, pergerakan sedimen, pengerukan
muara sungai dan stabilitas pantai
Dalam Teknik Pantai diharapkan adanya suatu gagasan, perencanaan
dan pembangunan yang dapat mengubah ataupun mengendalikan interaksi
antara udara, air dan tanah yang bearaddi daerah pantai.
1.3 Satuan
Beberapa rumus masih menggunakan sistem metric. Jika nantinya
satuan yang digunakan menggunakan system of measuring units (SI),
maka satuan nantinya akan dilakukan konversi agar perhitungan
menjadi benar.1.4 Beberapa aspek dalam materi
Kita sadari bahwa dinamisnya pantai sangat dipengaruhi oleh
gelombang. Gelombang yang dipengaruhi oleh angin tentunya bersifat
sangat kompleks. Hal ini disebabkan karena arah dan besarnya angin
yang selalu berubah setiap waktu. Terbatasnya perangkat/metoda
pemograman dalam menentukan dimensi gelombang adalah tantangan yang
harus dihadapi. Dalam perhitungan yang kompleks ini dengan
mengabaikan beberapa hal sehingga gelombang yang kompleks tersebut
dapat dihitung. Teori gelombang, sifat gelombang serta akibat dari
gelombang akan dijelaskan pada materi buku ini. Dengan menghitung
juga dimensi dari bangunan pantai, serta dengan kejadian Tsunami di
aceh dan Jogjakarta, maka materi Tsunami juga akan dibahas,
diharapkan tulisan ini dapat memberikan gambaran umum secara khusus
tentang dinamika pantai yang diperlukan untuk pengelolaan
pantai.BAB II GELOMBANG2.1 Arti Gelombang
Gelombang merupakan suatu gerakan atau penjalaran air yang
terjadi akibat hembusan angin, pengaruh gaya tarik matahari dan
bulan (pasang-surut), letusan gunung, kapal yang bergerak dan
letusan gunung di bawah laut atau pergeseran kulit bumi (tsunami).
Diantara penyebab tersebut, dalam perencanaan Teknik Pantai yang
digunakan adalah penyebab angin dan pasang surut. Sedangkan
gelombang akibat letusan gunung (tsunami) dianggap suatu bencana,
sehingga karakteristik gelombang tsunami tak dapat digunakan dalam
perencanaan. Gelombang di alam berbentuk kompleks (non linier).
Akibat ketidaklinieran ini, menyebabkan gelombang sulit
digambarkan. Beberapa ahli menyederhanakan bentuk gelombang yang
sangat dikenal adalah Airy. Teori yang dibuat Airy disebut juga
teori gelombang amplitude kecilYang dimaksud satu gelombang adalah
satu lembah dan satu puncak yang terbentuk dalam T detik.
L
X
a
Y
C
Gambar 2.1 Sketsa Gelombang
Sumber : SPM Volume 12.2 Teori Gelombang Linier (Airy)Teori
gelombang ini adalah teori gelombang amplitudo kecil yang
dikemukakan oleh Airy pada tahun 1845 yang menggunakan kondisi
batas pada permukaan air dan dasar laut. Teori ini sangat berguna
dalam menentukan parameter perhitungan karakteristik gelombang yang
terjadi di permukaan laut. Pada suatu pantai ataupun bangunan
pantai , kondisi yang paling kritis akibat gelombang adalah pada
saat terjadinya gelombang pecah dan melepaskan energi potensial
yang dikandungnya menjadi energi gerak (kinetic) yang dapat membawa
material pantai atau merusak bangunan pantai. Untuk selanjutnya
dapat diuraikan karakteristik gelombang dan persamaan fisis
gelombang menurut Airy (1845) adalah :
Deskipsi yang paling cocok dari gelombang Oscillatory Sinusoidal
sederhana dengan panjang L (jarak antara titik yang sama pada dua
gelombang berturut-turut), tinggi H (jarak vertikal dari lembah ke
puncak), periode T (waktu dari puncak gelombang berturut-turut yang
melewati titik tertentu), dan kedalam perairan d (jarak dari dasar
kemuka air) lihat gambar 2.1. Gelombang Airy ini diperoleh dari
penyelesaian persamaan Laplace dengan menggunakan kondisi batas
yaitu : 1. Persamaan Laplace adalah persamaan kontinuitas :
+ = 0
Dimana adalah potensial kecepatan. Hubungan potensial kecepatan
dengan kecepatan (Velocity) adalah :U = = = cos (kx t) ...(2.1)W =
- = = sin (kx t)....(2.2)Dimana U adalah kecepatan horizontal dan W
adalah kecepatan vertikal2. Persamaan Laplace hanya berlaku untuk
aliran dengan kondisi irrotational artinya aliran bergerak
berevolusi terhadap suatu titik tetapi tidak berotasi.3. Persamaan
Laplace menganggap seluruh fluida mempunyai rapat massa konstan
disemua tempat, yang menyebabkan fluida tidak termampatkan
(incompresibel)4. Dasar Laut adalah diam, impermeable dan
horizontal
5. Amplitudo gelombang sangat kecil, yang menyebabkan kecepatan
partikel air sangat kecil dibandingkan kecepatan jalar
gelombang.Dari ketentuan persamaan Laplace didapat teori gelombang
Airy sebagai berikut :A. Perioda gelombang ( T )
T = ; merupakan perioda gelombang secara umum ... ..........(
2.3 )
B. Panjang Gelombang ( L )
L =
.................( 2.4)
L0 = 1.56 T ; panjang gelombang laut dalam
.........................( 2.5 )
C. Cepat Rambat Gelombang
C = .....( 2.6 )
D. Fluktuasi Muka Air ()
=
.( 2.7 )
= H / 2 . cos 2
..( 2.8 )
Dimana :
T = Perioda Gelombang
d = Kedalaman Laut
L = Panjang Gelombang
t = Lama Pengamatan
C = Cepat Rambat Gelombang
a = Amplitudo GelombangK = angka gelombang = 2/L
Disimpulkan untuk persamaan gelombang linier :
1. Air tak termampatkan
2. Massa Jenis air sama
3. Gerakan partikel air irrotasional
4. Dasar laut rata
5. Dasar laut impermeabel (tidak tembus air)
6. Amplitudo gelombang kecil terhadap panjang gelombang dan
kedalaman air
7. Berlakunya persamaan Bernoulli2.3 Kinematika
GelombangKecepatan horizontal atau vertical partikel air ditentukan
dari potensial kecepatan :
U = V = Dari hasil turunan matematika didapat :u = cos (kx
t)....(2.9)v = sin (kx t)(2.10)Untuk nilai percepatan vertical dan
horizontal dirumuskan :ax = = = sin (kx t)..(2.11)ay = = = cos (kx
t)..(2.12)Menentukan koordinat partikel posisi air :
= u dt = sin (kx t)..(2.13) = v dt = cos (kx t)..(2.14)
adalah jari-jari partikel air yang bergerak di permukaan
2.4 Tekanan dan Tenaga Gelombang
Tekanan gelombang yang bekerja dalam air :
P = - gy + cos (kx t)..(2.15)
Gelombang pantulSWL H
gelombang datang Laut
z
d
diagram tekanan hidrostatis
dasar laut
tekanan gelDinding bangunan
Gambar 2.2 Tekanan gelombang pada dinding bangunan
g = percepatan gravitasi (m/detik2)H = tinggi gelombang datang
(m)d = kedalaman air (m)K = angka gelombang = 2/LP = tekanan
gelombang (kg/m2)T = periode gelomnbang (detik)
t = waktu (menit/jam = lama waktu pengukuran)
z = koordinat vertical diukur dari permukaan air (m)
L = panjang gelombang (m)
= rapat massa air (kg/m3)
= frekuensi gelombang = 2/TTenaga Gelombang :
Energi atau tenaga total gelombang adalah jumlah dari tenaga
kinetik dan potensial gelombang.
Besarnya tenaga gelombang atau energi tersebut :
Energi kinetik
L 0 g H 2 L
Ek = dx dy (u 2 + v 2 ) = -----------------. (2.16)
0 -d 16
Energi potensial
L
g H 2 L
Ep = g 2 dx = g 2 L = g a 2 L = ----------------- .. (2.17)
0 162.5. Gelombang berjalan dan gelombang berdiri
Gelombang berjalan adalah gelombang yang dibentuk oleh angin,
gerakan kapal dan lainnya , dimana gelombang tersebut bergerak dan
menuju pantai. Jadi dapat dikatakan bahwa gelombang tersebut
berjalan sepanjang sumbu X. Gelombang yang bergerak dan berbalik
arah disebut gelombang refleksi. Besarnya gelong refleksi dapat
terjadi lebih besar atau lebih kecil dbanding gelombang semula. Hal
ini tergantung dari bangunan atau kemiringan pantai yang dikenai.
Jika kemiringan pantai sangat landai (mendekati permukaan lurus)
maka gelombang terefleksi menjadi kecil, tapi jika mengenai
kemiringan yang curam, maka tinggi gelombang refleksi bisa mencapai
dua kali tinggi gelombang datang. Jenis gelombang terefleksi ini
disebut gelombang berdiri. Gelombang dikatakan berdiri jika selalu
terdapat simpul yang berjarak L (setengah panjang gelombang).
Sedang pada gelombang berjalan tidak terdapat simpul.
S S S S S S S = simpul
Gambar 2.3 Gelombang berdiri dengan Simpul
Dinding/tembok Gelombang datang gelombang refleksi
Dinding/tembok
Gambar 2.4 Gelombang berdiri yang terjadi akibat refleksi dari
gelombang
datang yang mengenai dinding vertikal bangunan
2.6 Kelas Gelombang Berdasarkan Kedalaman LautKedalaman laut
dapat dibagi atas tiga golongan berdasarkan perbandingan kedalaman
air (d) dan panjang gelombang (L) yang dijabarkan dengan
klasifikasi sebagai berikut :NoKlasifikasi Gelombangd/L2 d/Ltan 2
d/L
1Perairan Dalam> 0.5>
= 1
2Perairan Transisi0.04 0.50.25 -
Tan (2 d/L)
3Perairan Dangkal