3b hidro-oseanografi (b)
DESCRIPTION
oseanografi hidrologiTRANSCRIPT
1
TEKNIK PANTAI HIDRO-OSEANOGRAFI
NUR YUWONO JURUSAN TEKNIK SIPIL, FAKULTAS TEKNIK, UGM
BAGIAN 3 (b)
2
Angin yang berhembus di atas permukaan air akan memindah-kan energinya ke air. Hembusan angin dengan kecepatan tertentu, akan menimbulkan tegangan pada permukaan laut, sehingga permukaan air yang semula tenang akan terganggu dan timbul riak gelombang kecil di atas permukaan air tersebut. Apabila kecepatan angin bertambah, riak tersebut akan menjadi semakin besar dan apabila angin bertiup terus akhirnya akan terbentuk gelombang. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besar gelombang yang akan terbentuk.
Tinggi dan periode gelombang yang dibangkitkan oleh angin, dipengaruhi oleh kecepatan angin (U), lama hembus angin (td), arah angin dan panjang fetch (F). Fetch adalah panjang daerah pembangkitan gelombang padan arah kecepatan angin tersebut berhembus.
Gelombang yang terjadi di daerah pembangkitan disebut gelom-bang SEA, sedangkan gelombang yang terbentuk tersebut setelah menjalar keluar daerah pembangkitan disebut gelombang SWELL.
GELOMBANG ANGIN PEMBANGKITAN GELOMBANG
3
GELOMBANG ANGIN PEMBANGKITAN GELOMBANG
Short
Steep
SEAS
Fully
Developed
SEAS
SEA SWELL
Panjang
Fetch (L)
Pembentukan gelombang angin
4
GELOMBANG ANGIN PERAMALAN GELOMBANG
Deep Water Wave Forecasting Curve (Green-Dorrestein, 1976) Coastal Water Wave Forecasting Curve
(Darbyshire-Draper, 1963)
7/1
10
10
zUU z
5
GELOMBANG ANGIN PERAMALAN GELOMBANG UA = 0,71 U1,23
6
GELOMBANG ANGIN PERAMALAN GELOMBANG
JOHNWAP Spectrum
7
Dalam peramalan gelombang dapat dipakai beberapa grafik yang telah tersedia diberbagai buku literatur.
Lama hembus ditentukan berdasarkan lama badai yang terjadi. Berdasarkan hasil studi model distribusi kecepatan angin pada saat badai di Indonesia Wilayah Barat (Surya, 2002), Indonesia Wilayah Tengah (Thambas, 2003) dan Indonesia Wilayah Timur (Hendri Edi, 2004) dapat disimpulkan bahwa: Badai yang terjadi di Indonesia berkisar 8 jam dengan
distribusi kecepatan angin: tiga jam pertama 60 sd 70 % Umaks, dua jam berikutnya: 100 % Umaks, dan tiga jam terakhir 60 sd 70 % Umaks.
Peramalan gelombang dengan distribusi kecepatan tersebut di atas hasilnya setara dengan peramalan tinggi gelombang dengan Umaks dengan lama hembus 4 sd 5 jam.
GELOMBANG ANGIN PEMBANGKITAN GELOMBANG
8
SURVEY ANGIN:
1. Angin 2. Gelombang 3. Pasang Surut 4. Arus
Yang diukur adalah kecepatan dan arah angin: - Biasanya diukur setiap jam
5. Sedimen (Dasar dan Layang) 6. Properti Fisik Air Laut (non sedimen) 7. Rupabumi (Topografi-Batimetri)
9
ANEMOMETER
Fungsi:
Pengukuran
kecepatan dan
arah angin.
Sensor angin
Kotak berisi baterai kering dan data logger
10
11
Hasil Pengukuran Angin
0
5
10
15
20
25
16/A
gust/00
17/A
gust/00
18/A
gust/00
19/A
gust/00
20/A
gust/00
21/A
gust/00
22/A
gust/00
23/A
gust/00
24/A
gust/00
25/A
gust/00
26/A
gust/00
27/A
gust/00
28/A
gust/00
29/A
gust/00
30/A
gust/00
31/A
gust/00
01/S
ep/0
0
02/S
ep/0
0
03/S
ep/0
0
Waktu Pengukuran
Kece
pata
n A
ng
in (
kn
ot)
0
90
180
270
360
Ara
h A
ng
in (
o)
Kecepatan Angin
Arah Angin
12
DISTRIBUSI ARAH DAN KECEPATAN ANGIN JAM-JAMAN
1989-1999
LOKASI: DENPASAR
Jenis tongkat menunjukkan kecepatan angin dalam knot.Panjang tongkat menunjukkan persentase kejadian.
< 0505-10
10-1515-20
>20
U
S
B T
TGBD
TLBL
0%
10%
20%
30%
40%
Tidak Berangin = 21.18% Tidak Tercatat = 11.52%
DIAGRAM WINDROSE & TABEL PROSENTASE DISTRIBUSI ANGIN
Arah
< 5 5-10 10-15 15-20 > 20 Total
Utara 3.47 0.67 0.01 0.00 0.00 4.15
Timur Laut 1.25 0.27 0.00 0.00 0.00 1.52
Timur 2.32 1.78 0.01 0.00 0.00 4.12
Tenggara 2.30 1.00 0.01 0.00 0.00 3.31
Selatan 1.59 0.65 0.02 0.01 0.00 2.27
Barat Daya 3.41 2.11 0.26 0.04 0.00 5.82
Barat 6.55 17.11 5.18 0.61 0.09 29.53
Barat Laut 4.79 4.75 1.14 0.15 0.02 10.85
Berangin = 61.57
Tidak Berangin = 20.20
Tidak Tercatat = 18.23
Total = 100.00
Kecepatan
angin dalam
Persentase
13
Analisis distribusi probabilitas tinggi gelombang (short term analysis) Lama pencatatan 10 sd 30 menit Hasil analisis: H100, H33, H10, Hrms
Analisis spektrum energi gelombang (short term analysis) Lama pencatatan 10 sd 30 menit Hasil analisis: spektrum energi gelombang
Analisis distribusi arah gelombang (medium term analysis) Data gelombang/angin minimum 1 th, disarankan di atas 5 th Hasil analisis: mawar gelombang
Analisis kala ulang gelombang ekstrem (long term analysis) Data gelombang minimum 5 tahun, disarankan di atas 10
tahun. Hasil yang didapatkan: (Hs)20th; (Hrms)50th ; (H0,10)100th
GELOMBANG ANGIN ANALISIS STATISTIK GELOMBANG ANGIN
Gelombang laut bersifat acak (random)
Gelombang Laut
15
GELOMBANG ANGIN DISTRIBUSI PROBABILITAS TINGGI GELOMBANG
2
2
.2
rms
i
H
H
rms
ii e
H
HHp
21irms H
NH
rmsHH2
100
2
1)(
rms
i
H
H
i eHHP
2
)(
rms
i
H
H
i eHHP
Keterangan: Hrms = tinggi gelombang rerata kuadrat H33 = tinggi gelombang signifikan (Hs) Hi = tinggi gelombang yang ditinjau H100 = tinggi gelombang rerata N = jumlah gelombang P(Hi) = probabilitas kejadian gelombang Hi
P(H>Hi) = probabilitas tinggi gelombang melebihi Hi
n (%) Hn/H33 Hn/H100 1 1,68 2,68 10 1,28 2,03 33 1,00 1,60 50 0,89 1,42 100 0,63 1,00
16
GELOMBANG ANGIN MAWAR GELOMBANG
1. Analisis distribusi gelombang dilakukan dengan cara meninjau arah gelombang dan tinggi gelombang yang terjadi pada suatu tempat.
2. Arah yang ditinjau biasanya hanya yang utama saja, biasanya dengan interval 450 dengan arah: Utara, Timur Laut, Timur, Tenggara, Selatan, Barat Daya, Barat dan Barat Laut.
3. Contoh disamping adalah: mawar gelombang di perairan selatan pulau Bali (JICA, 1989)
17
GELOMBANG ANGIN KALA ULANG GELOMBANG
n
HH
1
)( 2
n
HHH
n
n
HT YYHH
No. Kala Ulang Y
1 2 tahun 0,3665
2 5 tahun 1,4999
3 10 tahun 2,2502
4 15 tahun 2,6737
5 20 tahun 2,9702
6 25 tahun 3,1985
7 50 tahun 3,9019
8 100 tahun 4,6001
Tabel 2.2. Jumlah data versus Yn
n. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 .477 .484 .490
10 .495 .499 .503 .507 .510 .512 .515 .518 .520 .522
20 .523 .525 .526 .528 .529 .530 .532 .533 .534 .535
30 .536 .537 .538 .538 .539 .540 .541 .541 .542 .543
Tabel 2.3. Jumlah data versus n
Tabel 1. Kala ulang gelombang versus Y
n. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 .904 .904 .929
10 0,949 0,967 0,983 0,997 1,009 1,020 1,031 1,041 1,049 1,056
20 1,062 1,069 1,075 1,081 1,086 1,091 1,096 1,100 1,104 1,108
30 1,112 1,115 1,119 1,122 1,125 1,128 1,131 1,133 1,136 1,139
18
GELOMBANG ANGIN KALA ULANG GELOMBANG
n
HH
1
)( 2
n
HHH
HTT KHH )(
Tabel K(T) fungsi dari T (Distribusi Gumbel Type 1)
T K(T) T K(T)
2 - 0.16 40 2.40
5 0.72 50 2.61
10 1.30 60 2.73
15 1.64 80 2.94
20 1.86 100 3.14
25 2.04 200 3.68
30 2.20 400 4.08
19
GELOMBANG PASANG SURUT PERSAMAAN DASAR
)/2(1
0 n
iiit TtCosAZZ
Keterangan: Zt = elevasi muka air pada saat t Zo = muka air rerata diukur dari datum (biasanya LWS) Ai = amplitudo masing-masing konstituen harmonik (M2, S2 dst) Ti = periode masing-masing konstituen harmonik = selisih fase masing-masing konstituen harmonik n = jumlah komponen pasang surut.
i
Gelombang pasang surut adalah gelombang atau fluktuasi muka air yang disebabkan oleh gaya tarik menarik antara planet bumi dan planet-planet lain terutama dengan bulan dan matahari. Pasang surut termasuk gelombang panjang dengan periode gelombang berkisar antara 12 dan 24 jam. Puncak gelombang pasang surut biasa disebut air pasang (high tide) dan lembahnya disebut air surut (low tide).
Persamaan dasar gelombang pasang surut:
20
GELOMBANG PASANG SURUT KLASIFIKASI
Tujuh komponen konstituen gelombang pasang surut
No Sumber/Konsituen Simbol Periode Relatif
Amplitudo
1 Main Lunar, semi diurnal M2 12,42 100.00 %
2 Main Solar, semi diurnal S2 12,00 46,60
3 Lunar Eliptic, semidiurnal N2 12,66 19,20
4 Lunar Solar, semidiurnal K2 11,97 12,70
5 Lunar- Solar, diurnal K1 23,93 58,40
6 Main Lunar, diurnal O1 15.86 41,50
7 Main Solar, diurnal P1 24.07 19,40
22
11
SM
OK
AA
AAF
Klasifikasi gelombang pasang surut:
Bilamana : F 0,25 : pasang harian ganda F 3,00 : pasang harian tunggal 0,25 < F < 1,50 : pasang campuran condong ke harian ganda 1,50 < F < 3,00 : pasang campuran condong ke harian tunggal
iA
iA
Pedoman penentuan muka air laut
Mean High Water Spring = MHWS
= Zo + (AM2 + AS2)
Mean Low Water Spring = MLWS
= Zo – (AM2 + AS2)
Highest High Water Spring = HHWS
= Zo + (AM2 + AS2 +AK1 + AO1)
Lowest Low Water Spring = LLWS
= Zo - (AM2 + AS2 +AK1 + AO1)
Highest Astronomical Tide = HAT
= Zo +
Lowest Astronomical Tide = LAT
= Zo -
21
GELOMBANG PASANG SURUT KLASIFIKASI
CONTOH PASANG HARIAN GANDA, CAMPURAN DAN
TUNGGAL
22
SURVEY PASANG SURUT
1. Angin 2. Gelombang
3. Pasang Surut 4. Arus
5. Sedimen (Dasar dan Layang) 6. Properti Fisik Air Laut (non sedimen) 7. Rupabumi (Topografi-Batimetri)
23
Pengamatan Pasut
Yang diukur adalah elevasi muka air: -Biasanya diukur setiap 1 atau 0,5 jam -Pengukuran dilakukan min selama 15 hari
Prediksi Pasut
Prediksi pasut ditujukan untuk memperoleh informasi tinggi
Muka air laut di masa mendatang pada saat dan lokasi
tertentu.
Analisa Harmonik
- Metode Least Square
- Metode Admiralty
n
i
iitwAiCosyoty1
)()(
24
a. Software Harmonal
25
b. Software Least Square
b. Metode Admiralty
Pengolahan data pasut dengan skema dan tabel pengali
26
Peilschaal terpasang
Peilschaal
Muka Air
Dasar Kolam
Dermaga Utara
Patok
Pemasangan Patok
Struktur Pengaku
27 Previous
First Slide
Next
Home
SPT (Submersible Pressure
Transducer)
Fungsi:
Pengukuran elevasi
muka air.
Sensor SPT
Sensor SPT
Notebook
Data Logger
Batere kering
Kotak berisi baterai kering dan data logger
28
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
2/4/2005
17:02
2/6/2005
17:02
2/8/2005
17:02
2/10/200
5 17:02
2/12/200
5 17:02
2/14/200
5 17:02
2/16/200
5 17:02
2/18/200
5 17:02
Survei Sunda Kelapa Dishidros Tj Priok
29
BM
30
ARUS MENYUSUR PANTAI
Surf zone Breaking
Zone
Tipikal distribusi arus
Menyusur pantai
Off shore
b bV = 1,19 (g Hb)1/2 sin( ) cos( )
V = 20,7 m (g Hb)1/2 sin(2
b )
Keterangan: V = kecepatan rerata arus menyu- sur pantai (m/s) Hb = tinggi gelombang pecah (m) = sudut datang gelombang di daerah gelombang pecah (o) g = percepatan gravitasi bumi (m2/s) m = adalah landai pantai
b
b
31
Gelombang datang
Arus menyusur pantai
Breaking zone
Gerakan zig zag arus aliran
HIDRO-OSEANOGRAFI ARUS MENYUSUR PANTAI
32
HIDRO-OSEANOGRAFI ARUS DEKAT PANTAI (NEAR SHORE CURRENT)
Longshore current
Breaking zone
Rip current Rip current Gelombang
datang
Daratan Pantai
Shelf
currents
33
HIDRO-OSEANOGRAFI ARUS PASANG SURUT (TIDAL CURRENT)
atauTETF
dttQP
.
0
).(
k
maks
C
TQP
.2
)(21
k
maks
C
TQ
.
.
=
A = 1,58 .104 P0,95
Keterangan: P = prisma pasang surut TF = periode pasang (flood) TE = periode surut (ebb) T = TF + TE = periode pasang surut Q(t) = debit yang lewat muara (ke laut, atau ke sungai) P= prisma pasang surut pada saat ebb, atau flood Qmaks = debit rerata maksimum yang lewat muara pada saat ebb atau flood T = periode pasang surut Ck = faktor koreksi : 0,811 sd 0,999, Keulegan (1967) menyarankan Ck = 0,86 A = luas penampang aliran di bawah MSL (m2) P = prisma pasang surut (m3)
34
SURVEI ARUS
1. Angin
2. Gelombang
3. Pasang Surut
4. Arus
Yang diukur adalah kecepatan dan arah arus: - Biasanya diukur setiap jam, pada saat spring dan neap
5. Sedimen (Dasar dan Layang)
6. Properti Fisik Air Laut (non
sedimen)
7. Rupabumi (Topografi-Batimetri)
35
Cara pengukuran: 1. Dengan cara sederhana, menghanyutkan benda tertentu Dan menghitung waktu untuk menempuh jarak tertentu. 2. Menggunakan alat: currentmeter
• Baling-baling • Doppler: satu titik & profiling
36
37
AANDERA
Fungsi:
Pengukuran kecepatan
& arah arus, tekanan air
dan suhu.
Aandera
38
39
40
41
HIDRO-OSEANOGRAFI TRANPOR SEDIMEN MENYUSUR PANTAI
)().(..2
020 brbrRbr CosSinKCHApS
Rumus yang paling sederhana untuk menaksir transpor sedimen menyusur pantai adalah rumus CERC (Coastal Engineering Research Center, 1984)
Keterangan:
S = jumlah transpor sedimen (angkutan pasir) (m3/tahun)
Ho = tinggi gelombang signifikan di laut dalam, Hs (m)
Co = Kecepatan rambat gelombang di laut dalam (m/s)
p = prosentase kejadian gelombang pada arah dan tinggi
gelombang yang ditinjau.
Krbr = koefisien refraksi di sisi luar breaker zone
A = Koefiien CERC = 0,61. 106 sd 0,79. 106
= Sudut datangnya gelombang pada sisi luar breaker zone br
Syarat pemakaian rumus:
1. Diameter pasir berkisar antara 0,175 sd 1,000 mm
2. Angkutan/transpor sedimen yang dihitung adalah angkutan total di daerah surf zone
3. Gaya yang dominan adalah gaya gelombang (tidal range < 3,0 m)
42
HIDRO-OSEANOGRAFI TRANPOR SEDIMEN MENYUSUR PANTAI
43
HIDRO-OSEANOGRAFI TRANPOR SEDIMEN MENYUSUR PANTAI
44
HIDRO-OSEANOGRAFI TRANPOR SEDIMEN MENYUSUR PANTAI
45
HIDRO-OSEANOGRAFI TRANPOR SEDIMEN MENYUSUR PANTAI
46
SURVEI TRANSPOR SEDIMEN
1. Angin
2. Gelombang
3. Pasang Surut
4. Arus
Yang diambil adalah: - Material dasar. - Air laut pada kedalaman dan waktu tertentu.
5. Sedimen (Dasar dan Layang)
6. Properti Fisik Air Laut (non
sedimen)
7. Rupabumi (Topografi-Batimetri)
47
48
49
50
51
52
53
HIDRO-OSEANOGRAFI TRANPOR SEDIMEN MENYUSUR PANTAI
CONTOH PERHITUNGAN TRANSPOR SEDIMEN
54
CONTOH PERHITUNGAN TRANSPOR SEDIMEN
55
CONTOH PERHITUNGAN TRANSPOR SEDIMEN
56
LANJUTAN
57
58
59
60
ARAH
DATANG
GELOMBANG
TINGGI
GELOMBANG
(M)
TRANSPOR
SEDIMEN (103
M3/TH)
TOTAL
TRANSPOR
SEDIMEN (103
M3/TH)
ARAH
GERAK
SEDIMEN
TENGGARA 0.5 5.2
1.5 184.6
2.5 298.0
3.5 87.2
575.0 Ke Barat
SELATAN 0.5 1.4
1.5 147.7
2.5 189.2
3.5 111.0
449.3 Ke Barat
TOTAL SEDIMEN KE BARAT 1024.3 Ke Barat
BARAT DAYA 0.5 5.1
1.5 148.4
2.5 340.5
3.5 237.0
731.0 Ke Timur
TOTAL SEDIMEN KE TIMUR 731.0 Ke Timur
NET TRANSPOR 293.3 Ke Barat
61
HIDRO-OSEANOGRAFI LITORAL ZONE
Litoral zone Shoal Zone Off Shore
Zone
d2 d1
HWL
LWL
d1 = 1,75 (Hs)0,137
d2 = 2 d1
62
HIDRO-OSEANOGRAFI DEFINISI PANTAI
Coastal Area
Surf Zone
In Shore Off Shore Back Shore
Coast Fore Shore
63