1

KESEIMBANGAN PROFIL PANTAI PASIR BUATAN

Oki Setyandito1, Nur Yuwono2, Radianta Triatmadja2, Nizam2, Panggua Pandin3

okisetyandito@yahoo.com, nuryuwono@yahoo.com, nizam@ugm.ac.id, radiantatoo@yahoo.com, p_pandin@yahoo.com.

1Staf pengajar Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Mataram, NTB.

Mahasiswa Program Pasca Sarjana S3 Teknik Sipil, Fakultas Teknik UGM.

2 Staf pengajar Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, FT, Universitas Gadjah Mada, dan peneliti Pusat Studi Ilmu Teknik Universitas Gadjah

Mada, Yogyakarta. 3Mahasiswa Pasca Sarjana S2 Teknik Sipil, Fakultas Teknik UGM.

INTISARI

Indonesia sebagai negara kepulauan memiliki garis pantai yang merupakan sumber daya yang sangat potensial. Profil dan garis pantai tersebut terancam dari berbagai bencana baik yang alamiah seperti erosi oleh gelombang badai, maupun akibat iklim global Perubahan iklim yang yang terus berlangsung dan dampaknya semakin terasa beberapa tahun belakangan ini menyebabkan beberapa kawasan daerah pantai rusak akibat serangan gelombang besar yang terjadi akibat peningkatan gaya gelombang dan naiknya muka air laut. Tingkat kerusakan pantai dipengaruhi oleh beberapa parameter, diantaranya gaya luar dari ombak dan angin, kondisi sedimen, kondisi profil pantai dan keberadaan struktur di pantai. Kondisi ini sering kali menimbulkan gangguan terhadap stabilitas dinamik pantai yang ada menuju pada kondisi stabilitas baru. Perubahan dari kondisi stimbang dinamik satu ke kondisi setimbang lainnya ditandai dengan kerusakan pantai serta perubahan profil pantai, termasuk pada profil pantai pasir buatan.

Pada tulisan ini disajikan hasil penelitian 2-D dan kondisi di lokasi studi, proses perubahan kelandaian (profil) dan garis pantai pada pantai pasir buatan yang terjadi karena perubahan keseimbangan profil, sebagai hasil dari transfer pasir arah tegak lurus (cross shore) pantai dari profil bagian atas dan bawah, dan sebagai hasil dari perubahan garis pantai, tapi bukan transfer pasir keluar dari profil yang berlangsung secara simultan. Profil setimbang pada pantai pasir buatan akibat gelombang, dan envelope yang terjadi, menunjukkan bahwa kemiringan stabil yang terjadi adalah berkisar antara nf = 3,8 - 14. Studi kasus di pantai Kuta menunjukkan bahwa pada sekitar bulan juli, kemiringan yang terjadi pada CK 03, nf = 8.98, CK 04, nf = 9 dan pada CK 05 nf = 9,3. Grafik hasil

2

penelitian menunjukkan bahwa semakin besar tinggi gelombang, kelandaian pantai akan semakin curam. Perbedaan envelope pada profil kemiringan dengan variasi gelombang juga disajikan.

A. PENDAHULUAN B.1.Latar Belakang

Indonesia sebagai negara kepulauan dengan 17.480 pulau dan

sekitar 70% luas wilayahnya berupa laut memiliki lebih dari 95.000 km

garis pantai yang merupakan sumber daya yang sangat potensial. Profil

dan garis pantai tersebut terancam dari berbagai bencana baik yang

alamiah seperti erosi oleh gelombang badai, maupun akibat iklim global.

Beberapa kawasan daerah pantai rusak akibat serangan gelombang

besar yang terjadi akibat peningkatan gaya gelombang dan naiknya muka

air laut. Salah satu perlindungan daerah pantai yang ramah lingkungan

adalah dengan pembuatan pantai pasir buatan.

Tingkat kerusakan pantai yang terjadi dipengaruhi oleh beberapa

parameter, diantaranya gaya luar dari ombak dan angin, kondisi sedimen,

kondisi profil pantai dan keberadaan struktur di pantai. Kondisi ini sering

kali menimbulkan gangguan terhadap stabilitas dinamik pantai yang ada

menuju pada kondisi stabilitas baru. Perubahan dari kondisi stimbang

dinamik satu ke kondisi setimbang lainnya ditandai dengan kerusakan

pantai serta perubahan profil pantai, termasuk pada profil pantai pasir

buatan.

B.2. Kajian pustaka Pantai pasir buatan

Bahan utama yang dipergunakan untuk kegiatan pengisian pasir

pada pantai pasir buatan adalah berupa pasir urug dengan kualitas yang

lebih baik dari kualitas pasir asli dan diusahakan ukuran butiran pasir

sama atau lebih besar dari pasir aslinya (Yuwono, 2004). Sedangkan

bangunan pelindung biasanya dibuat dari tumpukan batu ataupun tembok

massif yang dibuat dari pasangan batu atau beton. Bagian-bagian

3

konstruksi pengisian pasir untuk keperluan reklamasi terdiri atas (lihat

Gambar 1 dan Gambar 2):

a. Lahan reklamasi hasil pengisian pasir;

b. Bangunan pelindung lahan pasir yang terdiri dari bangunan jetty atau

groin (krib) tegak lurus pantai, dan atau

c. Bangunan pelindung lahan pasir yang terdiri dari bangunan krib

sejajar pantai.

Gambar 1 Bagian-bagian lahan hasil pengisian pasir. (Sumber: Yuwono 2004)

(a) (b)

Gambar 2. Contoh lahan hasil pengisian pasir di Kuta Bali (Sumber: Yuwono 2004) (a) dan Dubai (Sumber: Google, 2006) (b)

Beberapa penelitian stabilitas profil kelandaian pantai pasir buatan telah

dilakukan. Swart (1974) telah meneliti perubahan profil kelandaian pada

pantai pasir, dengan kisaran diameter butiran 0,11 mm. sampai 0.227 mm.

Dalam penelitiannya, Swart membagi pembentukan profil kelandaian

akibat gelombang menjadi 3 zona, dimana pada setiap zona tersebut

masing – masing memiliki mekanisme transport sedimen yang berbeda.

Lahan pengisian i

Groin, Jetty,

Krib sejajar Perairan pantai

Garis pantai

4

Pembagian zona profil kelandaian berdasarkan Swart (1974) dan Bakker

(1968) adalah, zona 1 (backshore) berada diatas run up gelombang, zona

2 (profil-D), dimana terjadi transpor sedimen yang disebabkan oleh

gelombang, dan zona 3 adalah area transisi yang terbentuk karena

gerakan dasar. Hasil penelitian Swart menunjukkan pada zona 1, semakin

besar diameter partikel, semakin cepat kestabilan slope terjadi. Pada zone

3, semakin besar diameter partikel, kestabilan slope yang terjadi semakin

lama. Dong (2008) melakukan penelitian terhadap aplikasi dari konsep

Maximum Information Entropy untuk memformulasi profil pantai dalam

kondisi seimbang pada evolusi pantai jangka panjang. Penelitian juga

membahas profil seimbang secara umum dan parameter yang membentuk

profil, juga hubungannya terhadap formula yang ada dan aplikasinya.

Setyandito dkk. (2008, 2009) telah meneliti perubahan kelandaian akibat

serangan gelombang dengan kelandaian awal n = 3, n = 6 dan n = 10,

dengan material timbunan d50 = 0.61 mm. Hasil penelitian menunjukkan

bahwa terjadi perubahan run up gelombang dan kondisi gelombang pecah

pada saat kelandaian awal sampai dengan profil kelandaian stabil. Profil

kelandaian pantai pasir buatan akan berubah dengan posisi kelandaian

stabil nf = 4 – 6. Skema pembagian profil kelandaian pantai pasir buatan

stabil berdasarkan Setyandito (2008) disajikan pada Gambar 3.

Gambar 3. Skema pembagian profil kelandaian pantai pasir buatan stabil

berdasarkan Setyandito dkk.(2008).

H,T

HB Ru

nf

m1

M2

5

B.3. Landasan Teori. Run-Up

Saville (1957) dan Horikawa (1978), melakukan penelitian tentang

run-up yang menghasilkan grafik untuk menentukan run-up gelombang.

Menurut Saville run-up gelombang merupakan fungsi dari periode

gelombang (T), tinggi gelombang (H), dan sudut dari bangunan (structure

slope). Untuk menentukan besar run-up gelombang dapat digunakan

grafik dari Saville tersebut. Run-up gelombang pada smooth slopes untuk

nilai h/Ho>3 berdasar Saville (1957), disajikan pada Gambar 4.

Gambar 4. Run-up gelombang pada rubble mound dan smooth

slopes untuk nilai h/Ho>3 Saville (1957). (Sumber: Horikawa, 1978.)

Horikawa (1978) menyatakan bahwa untuk kasus run-up

gelombang pada daerah pantai yang mempunyai landai dasar i,

kelandaian lereng struktur α , kedalaman air di depan struktur d, dan

kekasaran muka struktur k maka dapat diberikan persamaan dalam

bentuk Persamaan (1),

),tan,,,(000

0 kiHdatau

Ld

LH

fHRu α= (1)

Miche (dalam Horikawa, 1978) merumuskan tinggi run-up untuk

gelombang kecil berlaku persamaan berikut ini :

6

απ2

=HRu (α dalam radian) (2)

Terkait dengan Persamaan (2), Takada (dalam Horikawa, 1978),

mengusulkan rumusan dalam kaitan dengan kecuraman gelombang

sebagai berikut :

)(120

critisss k

HHRu αα

ηαπ

≥⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+=

3)

dengan,

kdLH

HS coth1 π

η+= (sainflou)

)cosh4

1sinh4

31(coth1 22 kdkdkd

LH

HS −++= π

η (Miche)

dengan,

H0 : tinggi gelombang laut dalam H : tinggi gelombang di depan bangunan ks : koefisien shoaling, k : angka gelombang, Lk /2π= .

Kelandaian kritis, cα , :

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

πα

πα cc

O

O

LH 2sin2 (4)

Hunt (Horikawa, 1978) melakukan analisa terhadap run-up gelombang

dengan critisαα < dan mengusulkan persamaan sebagai berikut :

2/1)/(tan01.1

o

U

LHHR α

= (5)

Takada menekankan bahwa HRu adalah proporsional terhadap (tanα )2/3

dan mengusulkan persamaan sebagai berikut : 3/2

0 cotcot

12

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+=

ααη

απ c

ss

c

kHH

Ru (6)

Persamaan (3) digunakan untuk cαα ≥ dan Persamaan (6) dipakai

apabila cαα < . Maksimum run-up terjadi pada cαα = .

7

Arus didekat Pantai (Nearshore Current) (Katoh, 1997, dalam Subarkah 1998) menyebutkan bahwa secara

garis besar mekanisme terjadinya arus nearshore current dapat dijelaskan

bahwa diasumsikan gelombang yang datang menuju pantai membentuk

sudut tegak lurus garis pantai. Gelombang yang datang ke pantai bisa

memiliki tinggi gelombang yang tidak sama. Akibat adanya gelombang itu

terjadi aliran massa air dan setelah mengalami pecah akan

mengakibatkan tinggi set up yang berbeda.

set‐down

set‐up

kemiringan dasar pada pantai

2

3

garis p

antai Bre

aker lin

e

(1)

(2)

(2)

(3)

(3)

(4)

(5)

(8)(6)

Gambar 1 Skema arus nearshore currents (Katoh K, 1997, dalam Subarkah, 1998)

Longuet-Higgins stewart (1960, 1961) memperkenalkan konsep

radiation stress untuk menganalisa sistem nearshore curents berikut.

8

Gambar 6. Skema flux momentum yang melewati area vertikal. (Longuet-

Higgins, Stewart (1964)

Pada Gambar 6. disajikan gelombang progresif menjalar dengan arah

gelombang x, sehingga flux momentum horizontal per satuan luas vertikal

dalam air adalah 2' pupF += (7)

Total flux momentum horisontal yang melintas bidang (x = konstan) pada

Persamaan (7) diintegralkan dari dasar (z = -h) sehingga muka air (z = η)

sebagai berikut.

∫−

+=η

h

dzpupF )(' 2 (8)

Komponen radiation stress pada arah utama Sxx didefinisikan sebagai nilai

rerata dari Persamaan (8) dikurangi dengan rerata flux bila tidak ada

gelombang.

∫∫−−

−+=0

02 )(

hhxx dzpdzpupS

η

, dengan D

MgDSdzp x

h ρρ

22

0

0

0 21

+==∫−

(9)

Untuk penjalaran gelombang amplitudo kecil pada arah utama x, Sxx

dapat ditulis,

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

21

2sinh2

khkhES xx (10)

Ditempat yang dalam, nilai 02sinh

2=

khkh , sehingga Persamaan (10)

menjadi

z = -h

(p + pu2)

z = η z

z=0

x=constan

x

9

ES xx 21

= (11)

Ditempat yang dangkal, nilai 12sinh

2=

khkh , sehingga Persamaan (10)

menjadi

ES xx 23

= (12)

c. Kecepatan Endap Sedimen Menurut Stokes kecepatan endap sedimen non kohesif dapat ditulis

sebagai berikut.

ωp = d2 . ( γs - γ ) / 18 μ (13)

atau dapat pula ditulis dengan rumus berikut ini.

ω = 0,5

DC3

Δd4g⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ (14)

dimana :

g = percepatan gravitasi (m/dtk2)

d = diameter butiran sedimen (m)

cD = drag koefisien

Δ = γs – γ / γ dengan γs = berat jenis sedimen dan

γ = berat jenis air.

C. Hasil Uji Model dan Pembahasan Penelitian ini dilakukan berdasarkan pendekatan teoritis dan

eksperimental. Percobaan keseimbangan profil pantai pasir buatan

dilakukan dengan uji model 2-D, untuk mempelajari proses dan

karakteristik dari mekanisme perubahan profil mencapai kelandaian stabil

serta “envelope” yang terjadi pada variasi serangan gelombang (H,T) dan

kedalaman air (d) dengan variasi material timbunan (d50, ω, γ).

Data yang diperoleh dari eksperimen selanjutnya dianalisis dan

disimpulkan hasilnya. Hasil eksperimen dibandingkan dengan hasil kajian

teoritis dan hasil eksperimen terdahulu, serta kondisi profil pantai dengan

10

kondisi alignmen garis pantai di pantai Kuta. Pada penelitian ini,

pembagian kemiringan profil pantai pasir buatan disajikan pada Gambar 7

berikut.

Gambar 7. Skema pembagian kemiringan stabil pada pantai pasir buatan (Setyandito 2009)

Hasil penelitian menunjukkan bahwa perubahan profil kelandaian

pantai menunjukkan perubahan yang signifikan, yang menunjukkan

proses dinamis pantai berlangsung. (Disajikan pada Gambar 8 dan 9).

Pada kondisi T = 0.6 – 2 dt., kodisi profil semakin curam, pada kondisi T =

2.5 – 4 dt., kondisi profil semakin landai, dengan garis pantai yang

semakin maju ke arah daratan. Tabel 1 disajikan hasil analisa hitungan

pengaruh gelombang terhadap profil kemiringan stabil. Pada Gambar 8,

disajikan grafik perubahan profil kemiringan stabil pantai pasir buatan

dengan variasi tinggi gelombang (H) dan periode gelombang (T).

Perubahan profil kemiringan akan terjadi pada batasan envelope dengan

range tertentu, seperti yang disajikan pada Gambar 9.

Pantai buatan

1: m1

1: n1 1: m2

1: n2

Lokasi gelombang pecah LWS

MSL

Puncak rayapan gelombang DWL

DWL+Ru+F

11

Tabel 1. Hasil Analisa Sedimen T (dt) Hi Ho nf 1 nf 2 nf total mf 1 mf 1 Bar ωp (m/dt) Ho/gT2 Ho/ωT

Patehan < 0.25 0.6000 2.8500 2.9514 5.4522 5.8332 5.6330 4.1718 3.2545 ada 0.0480 0.008360 1.0251

Patehan < 0.25 1.0000 1.3500 1.4715 4.7713 3.7433 4.3816 3.0873 1.7467 tdk ada 0.0480 0.001500 0.3066

Patehan < 0.25 1.5000 1.1500 1.1485 7.3604 4.8597 5.7821 11.0019 2.1853 tdk ada 0.0480 0.000521 0.1596

Patehan < 0.25 2.0000 0.9000 0.8103 7.5002 8.4948 7.8218 6.9471 1.4719 tdk ada 0.0480 0.000207 0.0844

Patehan < 0.25 2.5000 0.9000 0.7382 6.5891 12.8107 9.7074 5.0084 1.6597 tdk ada 0.0480 0.000120 0.0615

Patehan < 0.25 3.0000 1.0000 0.7562 8.9644 6.9926 8.5301 0.8317 2.0050 tdk ada 0.0480 0.000086 0.0525

Patehan < 0.25 3.5000 0.7000 0.4930 12.4496 12.0257 12.2171 2.3287 1.7371 tdk ada 0.0480 0.000041 0.0294Patehan < 0.25 4.0000 0.5500 0.3638 9.2617 16.2586 13.3308 3.0847 2.1845 tdk ada 0.0480 0.000023 0.0190

Gambar 8. Grafik perbandingan antara hasil penelitian (2009) dengan data Dalrymple and Thompson (1976).

Pada studi lapangan menunjukkan bahwa perubahan penampang

melintang pantai berlangsung, dimana sedimen bergerak dinamis kearah

atas dan bawah, serta pada area arus nearshore dengan perubahan profil

kelandaian pantai hingga stabil dalam suatu batasan envelope tertentu.

0.01

0.10

1.00

0.01 0.1 1 10Ho/ωT

Kel

anda

ian

pant

ai (n

)

Van Hijum (1974) Nayak (1970)Rector (1954) Ramah and Eorattupuzho (1973)Eagleson, Glenne, and Dracup (1963) Thompson (1976)Setyandito nf (2008) Hasil Penelitian n1 (2009)Hasil Penelitian n2 (2009) Hasil Penelitian m1 (2009)Log. (Hasil Penelitian n1 (2009)) Log. (Hasil Penelitian n2 (2009))Log. (Hasil Penelitian m1 (2009))

n2n1

m1

12

0

5

10

15

20

25

30

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Kondisi awal MSL

Breaking Wave Stroke 12

Stroke 16 Stroke 18

Y

X

Gambar 9. Perubahan kemiringan dan envelope yang terjadi pada

pantai pasir buatan pada Stroke 12 – 18, T = 2 dt. Profil Pantai Kuta

Pengukuran profil Pantai Kuta, Pulau Bali dilakukan pada Juli 2009,

hasil pengukuran ditunjukkan pada (Error! Reference source not found.). Kelandaian pantai pada Error! Reference source not found.. bervariasi yaitu, CK 03, nf = 8.98, CK 04, nf = 9 dan pada CK 05 nf = 9,3,

kemiringan stabil di area dekat groin n = 24.

Gambar 10 Hasil pengukuran profil Pantai Kuta tanggal (Lay out dan cross section) 29 s/d 31 Agustus 2009

D. Kesimpulan dan Saran Hasil penelitian 2-D menunjukkan bahwa profil kemiringan stabil pada

area terlindung menunjukkan bahwa profil stimbang pada pantai pasir

PA

TR

A B

ALI H

OT

EL

PE

RT

AM

INA

AIR

PO

RT

BA

CK

.04

CK

.01

CK

.02 CK

.03 CK

.05

CK

.06 CK

.07

CK

.08

CK

.09

BW

N.1

CK

.10

CK

.11C

K.12

CK

.13

CK

.14

BW

N.1

ER

MD

.1

13

buatan akibat gelombang, dan “envelope” yang terjadi, menunjukkan

bahwa kemiringan stabil yang terjadi adalah berkisar antara nf = 3,6 - 14.,

yang sebagian ditunjukkan pada Gambar 8. Hasil studi lapangan di pantai

Kuta Bali menunjukkan bahwa kemiringan stabil yang terjadi ada pada

range grafik nf1 pada Gambar 8.

E. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terimakasih ditujukan kepada :

• Pusat Studi Ilmu Teknik, Universitas Gadjah Mada, dan LPPM UGM,atas pendanaan dalam penelitian ini melalui Hibah Pengembangan Riset Berbasis Indonesia dan Internasionalisasi Pusat Studi di Lingkungan Ugm.

• BWS Bali Penida atas ijin pengukuran dan dukungan data.

F. Daftar Pustaka

CEM, 2001, the Coastal Engineering Manual, Department of the Army, US Army Corps of Engineers, Washington DC.

Dean R.G., Dalrymple R.A., 2002, Coastal Processes, Cambridge University Press.

Dong, P. 2008. Long – Term Equilibrium Beach Profile Based on Maximum Information Entropy Concept, Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering (ASCE) May / June.

Horikawa K., 1978, Coastal Engineering, an Introduction to Ocean Engineering, University of Tokyo.

Nizam, 1994, Proses Kepantaian, Program Pasca Sarjana , Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Setyandito, 2008, Kajian Stabilitas Kemiringan Pantai Pasir Buatan akibat Serangan Gelombang (Uji Model 2- d), sebagai Pendukung Perancangan Perlindungan Alami Daerah Pantai, Civil Engineering Conference 2 proceedings Atma Jaya University, Yogyakarta, Indonesia.

Setyandito, 2008, Stabilitas Pantai Pasir Buatan, Penelitian Pendahuluan, Program Teknik Sipil, Fakultas Teknik UGM, Yogyakarta.

14

Swart, D.H., 1974, Offshore Sediment Transport and Equilibrium Beach Profiles, publication no. 131, Delft University of Technology, The Netherlands

US Army Corps of Engineers, 1995, Design of Beach Fill, American Society of Civil Engineers, Washington DC.

Yuwono, N., Radianta T, Nizam, Setyandito O, 2009, Study Of The Cross Shore Profile Stability On The Artificial Beach Nourishment (Physical Model Using Small Scale 2-D Model), Proceeding, International Seminar on“Climate Change Impacts on Water Resources and Coastal Management in Developing Countries”. Manado 11-13 May, 2009.

Yuwono, N., 1990, The Stability of Revetment Blockwork Under Wave Action, Ph.D Dissertation, Strathclyde University, Glasgow, UK.