6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Kondisi Fisik Daerah Penelitian

II.1.1 Kondisi Geografi

Gambar 2.1. Daerah Penelitian

Kabupaten Indramayu secara geografis berada pada 107˚52‟ - 108˚36‟ BT dan 6˚15‟-

6˚40‟ LS. Berdasarkan topografinya, sebagian besar merupakan dataran atau daerah

landai dengan kemiringan tanah rata-rata 0-2%. Batas administratif Kabupaten

Indramayu adalah:

a. Sebelah Utara, berbatasan dengan Laut Jawa

b. Sebelah Selatan, berbatasan dengan Kabupaten Majalengka, Sumedang, dan

Cirebon.

7

c. Sebelah Barat, berbatasan dengan Kabupaten Subang.

d. Sebelah Timur, berbatasan dengan Laut Jawa dan Kabupaten Cirebon.

Luas total Kabupaten Indramayu yang tercatat adalah seluas 204.011 Ha. Luas ini

terbagi menjadi 31 kecamatan dan 210 desa. Dari kecamatan yang ada 11

diantaranya merupakan kecamatan pesisir. Luas seluruh kecamatan pesisir

Kabupaten Indramayu adalah 68.703 km2 atau 35% dari luas kabupaten dengan garis

pantai mencapai 114,1 km dan 37 desa pesisir (Bappeda Provinsi Jawa Barat, 2007).

II.1.2 Keadaan Meteorologi

Sistem iklim di pesisir Kabupaten Indramayu tidak dapat dilepaskan dari sistem

iklim di Indonesia. Iklim di Indonesia dipengaruhi oleh angin muson yang

mengakibatkan dua musim yaitu musim barat dan musim timur. Informasi iklim dan

cuaca pada setiap wilayah pesisir pantai utara Jawa Barat masih terbatas, namun hasil

studi di wilayah Indramayu menunjukkan bahwa selama periode 14 tahun (1980-

1993) angin umumnya berasal dari Barat Laut (29,35%), Timur Laut (22,01%), dan

Utara (18.32%). Kecepatan angin umumnya (41,35%) bertiup dengan kisaran antara

3-5 m/s, sedangkan (0,62%) kecepatan angin sangat lemah yaitu < 1 m/s yang dapat

diklasifikasikan pada kondisi teduh. (Bappeda Provinsi Jawa Barat, 2007).

II.1.3 Keadaan Oseanografi

a. Pasang Surut Laut

Pasang surut (pasut) laut adalah fenomena naik dan turunnya permukaan air laut

secara periodik yang disebabkan oleh pengaruh gravitasi benda-benda langit

terutama bulan dan matahari. Pengaruh gravitasi benda-benda langit terhadap bumi

tidak hanya menyebabkan pasut laut, tetapi juga mengakibatkan perubahan bentuk

bumi dan atmosfer. Walaupun secara umum pergerakan pasang surut ini dapat

dipengaruhi oleh posisi bulan dan matahari, namun karakter perairan pantai seperti

wilayah kepulauan dan kedalaman juga memberikan kontribusi terhadap sifat pasut

secara lokal. Kompleksitas faktor fisik ini menyebabkan perubahan sifat pasut yang

bervariasi dari satu wilayah ke wilayah lainnya.

8

Pasut dapat dibedakan menjadi beberapa tipe, yaitu tipe diurnal (harian tunggal),

semi-diurnal (harian ganda), dan campuran. Pasut diurnal terjadi apabila dalam satu

hari terjadi satu kali kedudukan permukaan air tertinggi dan satu kali kedudukan

permukaan air terendah. Pasut semi-diurnal terjadi apabila dalam satu hari

pengamatan terjadi dua kali kedudukan permukaan air tertinggi dan dua kali

kedudukan permukaan air terrendah. Pasut campuran terjadi dari gabungan antara

pasut diurnal dan semi-diurnal.

Berdasarkan data perkiraan dari dua stasiun (Tanjung Priok dan Cirebon), tipe pasut

di wilayah Pantai Utara Jawa Barat dalam hal ini termasuk wilayah Kabupaten

Indramayu adalah campuran mengarah ke semi-diurnal (campuran berganda). Hal

tersebut didukung juga oleh hasil perhitungan data pengukuran pasang surut selama

15 hari di daerah Indramayu (Tabel 2.1) yang menunjukkan bahwa tipe pasut di

wilayah Indramayu (Pantai Utara Jawa Barat) adalah campuran berganda. (Prayoga

dan Rohman, 2012).

Tabel 2.1. Harga Komponen Pasut Berdasarkan Hasil Pengolahan Data dengan

Metode Kuadrat Terkecil (Prayoga dan Rohman, 2012)

Jenis Komponen Amplitudo

(cm)

Beda Fase

(o)

S2 7.6 131.9

K2 2.2 131.9

M2 15.2 306.2

N2 2.9 306.2

K1 14.7 98

P1 4.8 98

O1 7.4 92.3

Q1 1.4 92.3

MF 2 59.3

M4 0.8 26.3

9

Perhitungan tipe Pasang Surut (berdasarkan bilangan F):

A (O1) + A (K1)

A (M2) + A (S2)

7.4 + 14.7

15.2 + 7.6

0.969 0.25 < F < 1.5

Jenis pasang surut : Campuran Condong ke semi Diurnal (Pasang surut harian ganda)

(Prayoga dan Rohman, 2012).

Sementara itu kisaran maksimum tinggi pasang dan surut terbesar adalah 1 m dan

kisaran tinggi pasang dan surut kedua adalah 0,5-0,7 m (Bappeda Provinsi Jawa

Barat, 2007 ).

b. Arus Laut

Arus dan kecepatan arus ditentukan oleh sifat dan pola pembangkit utamanya, yaitu

pasut dan non-pasut. Karakteristik arus laut di perairan pesisir Indramayu juga

dipengaruhi oleh pola umum arus laut di Perairan Utara Jawa, dimana pengaruh

musim sangat signifikan (Affan, 2009).

Secara umum pola arus di perairan Utara Jawa dipengaruhi oleh angin musim. Pada

musim Timur pada bulan Mei-September, arus permukaan ke arah Barat. Sedangkan

pada musim Barat pada bulan Desember-Februari, arus permukaan menuju ke arah

Timur (Bappeda Provinsi Jawa Barat, 2007).

c. Keadaan Pesisir

Kegiatan pemanfaatan lahan untuk pertambakan dengan cara pembabatan hutan

lindung, seperti mangrove, telah memicu abrasi pantai terutama hampir di sepanjang

perbatasan Jawa Tengah – Jawa Barat sampai daerah Pantai Karawang. Pembukaan

hutan lindung ini mengakibatkan kondisi pantai menjadi tidak stabil terhadap arus

pantai. Kondisi ini tentunya akan merubah aliran arus pantai dan arus ini akan

mengikis wilayah yang kurang stabil. Hal tersebut dapat mengakibatkan terjadinya

abrasi dan sedimentasi. (Affan, 2009).

10

II.2 Teori Dinamika Laut

II.2.1 Pasang Surut Laut

Pasang surut laut adalah fenomena naik dan turunnya permukaan air laut secara

periodik yang disebabkan oleh pengaruh gravitasi benda-benda langit terutama bulan

dan matahari. Gravitasi bulan merupakan pembangkit utama pasut. Walaupun massa

matahari jauh lebih besar dibanding massa bulan, namun karena jarak bulan yang

jauh lebih dekat ke bumi dibanding matahari, matahari hanya memberikan pengaruh

yang lebih kecil terhadap pembangkitan pasut di bumi.

Fenomena pasut dijelaskan dengan „teori pasut setimbang‟ yang dikemukakan oleh

Sir Isaac Newton pada abad ke-17. Teori ini menganggap bahwa bumi berbentuk

bola sempurna dan dilingkupi air dengan distribusi massa yang seragam.

Pembangkitan pasut dijelaskan dengan „teori gravitasi universal‟, yang menyatakan

bahwa : pada sistem benda dengan massa m1 dan m2 akan terjadi gaya tarik menarik

sebesar F di antara keduanya yang besarnya sebanding dengan perkalian massanya

dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya :

𝐹 = 𝐺𝑚1𝑚1

𝑟2 (2.1)

Pasut di satu lokasi pengamatan dipisahkan menurut tipe diurnal, semi-diurnal, dan

campuran. Pasut diurnal terjadi dari satu kali kedudukan permukaan air tertinggi dan

satu kali kedudukan permukaan air terendah dalam satu hari pengamatan. Pasut

semi-diurnal terjadi dari dua kali kedudukan permukaan air tertinggi dan dua kali

kedudukan permukaan air terendah dalam satu hari pengamatan. Pasut campuran

terjadi dari gabungan pasut diurnal dan semi-diurnal. Pasang surut air laut

dipengaruhi oleh beberapa komponen harmonik, komponen harmonik pasut utama

dapati dilihat pada Tabel 2.2. Komponen-komponen harmonik tersebut

dikelompokkan menurut jenis tertentu, yaitu semi-diurnal, diurnal, perioda panjang

dan perairan dangkal.

11

Tabel 2.2 Komponen Harmonik Pasut Utama (Poerbandono dan Djunarsjah, 2005)

Spesies Komponen Perioda (Jam) Fenomena

Semi-diurnal M2 12.42 Gravitasi bulan sejajar dengan orbit

lingkaran dan sejajar ekuator bumi

S2 12.00 Gravitasi matahari dengan orbit

lingkaran dan sejajar ekuator bumi

N2 12.66 Perubahan jarak bulan ke bumi akibat

lintasan yang berbentuk elips

K2 11.97 Perubahan jarak matahari ke bumi

akibat lintasan yang berbentuk elips

Diurnal K1 23.93 Deklinasi sistem bulan dan matahari

O1 25.82 Deklinasi bulan

P1 24.07 Deklinasi Matahari

Perioda Panjang Mr 327.86 Variasi setengah bulanan

Mm 661.30 Variasi bulanan

Ssa 2191.43 Variasi semi tahunan

Perairan Dangkal 2SM2 11.61 Interaksi bulan dan matahari

MNS2 13.13 Interaksi bulan dan matahari dengan

perubahan jarak matahari akibat

lintasan berbentuk elips

MK3 8.18 Interaksi bulan dengan matahari

dengan perubahan jarak bulan akibat

lintasan yang berbentuk elips

M4 6.21 2x kecepatan sudut M2

MS4 2.20 Interaksi M2 dan S2

II.2.2 Arus Laut

Arus adalah proses pergerakan massa air menuju kesetimbangan yang menyebabkan

perpindahan horizontal dan vertikal massa air. Gerakan tersebut merupakan resultan

dari beberapa gaya yang bekerja dan beberapa faktor yang mempengaruhinya. Arus

laut adalah gerakan massa air laut dari satu tempat ke tempat lain baik secara vertikal

maupun horizontal.

Berdasarkan tenaga pembangkitnya, arus dibedakan menjadi arus pasut dan arus non

pasut. Arus pasut merupakan gerak vertikal (naik turunnya) permukaan air laut

karena pasut pada wilayah perairan dan interaksinya dengan batas-batas perairan

tempat pasut terjadi menimbulkan gerak badan air ke arah horizontal. Batas-batas

perairan tersebut dapat berupa dinding perairan (pantai dan kedangkalan) dan lantai

12

perairan (dasar). Fenomena ini terjadi pada daerah teluk, muara sungai, perairan

dangkal. (Poerbandono dan Djunarsjah, 2005).

Arus non-pasut merupakan arus yang yang terbentuk tanpa adanya pengaruh dari

aktivitas pasut laut. Pada arus permukaan, arus non-pasut bersifat a-periodik secara

temporal yang sebagian besar dibangkitkan oleh angin. Arus yang terjadi akibat

tenaga angin akan berkurang sesuai dengan makin bertambahnya kedalaman perairan

sampai pada akhirnya angin tidak berpengaruh pada kedalaman tertentu. Arus non-

pasut dapat juga diakibatkan oleh gaya gravitasi, densitas, temperatur dan perbedaan

kandungan oksigen dalam air. Kombinasi antara arus pasut dan arus-non pasut akan

membentuk arus laut. (Asvarhoza, 2011).

II.3 Pemodelan Numerik Dinamika Laut

Model merupakan suatu bentuk acuan, pola, ragam dari sesuatu yang akan dibuat

atau dihasilkan. Model juga dapat didefinisikan sebagai abstraksi dari bentuk yang

sebenarnya, dalam gambaran yang lebih sederhana. Pemodelan merupakan suatu

bentuk usaha untuk membuat suatu replika atau tiruan dari suatu sistem yang

sebenarnya dengan memanfaatkan suatu media untuk merepresentasikan sistem

tersebut.

Pemodelan dinamika laut merupakan suatu proses penggambaran pergerakan air laut

dimana dinamika laut yang dimodelkan berupa pergerakan arus, gelombang serta

perpindahan sedimen yang terjadi. Pemodelan dinamika laut ini dapat dimodelkan

dengan menggunakan pemodelan matematika.

Pemodelan matematika terbagi menjadi dua, yaitu pemodelan analitik dan

pemodelan numerik. Dalam pemodelan dinamika laut, metode yang digunakan

adalah pemodelan numerik. Pemodelan numerik dinamika laut dilakukan dalam

beberapa tahap, yaitu :

1. Membangun domain model

Tahap ini merupakan tahap pertama dalam proses pemodelan, dimana

permasalahan akan dimodelkan dalam bentuk persamaan matematika. Dalam

13

tahap ini juga akan dilakukan penentuan daerah pemodelan. Untuk membangun

domain model diperlukan data kedalaman laut dan data garis pantai.

2. Penentuan syarat batas dan syarat awal

Pada tahap ini akan ditentukan nilai masukan di daerah batas-batas model.

3. Penentuan parameter masukan model

Pada tahap ini dilakukan penentuan parameter masukan dari data yang diperoleh

atau dari model numerik lain dan melakukan settingan terhadap model dengan

menggunakan parameter yang dipilih.

4. Uji sensitifitas model

Uji sensitifitas model ini dilakukan untuk mengetahui variabel mana yang sangat

berpengaruh terhadap pemodelan.

5. Melakukan simulasi dua musim

Simulasi dua musim dilakukan untuk mendapatkan nilai pasang surut dan arus

maksimum pada dua musim yang berbeda, yaitu musim angin barat dan musim

angin timur.

6. Pemetaan parameter dinamika laut

7. Analisis

Dilakukan analisis terhadap hasil pemodelan dinamika laut.

II.4 Indeks Kerentanan Wilayah Pesisir terhadap Abrasi

Abrasi merupakan suatu fenomena dimana berkurangnya wilayah pantai yang

disebabkan oleh proses dinamika laut. Proses dinamika laut yang mempengaruhi

terjadinya abrasi yaitu arus, gelombang, dan pasang surut. Proses abrasi juga bisa

dipengaruhi oleh faktor dari manusia sendiri. Kerusakan alam yang disebabkan oleh

manusia dalam penggunaan lahan di wilayan pesisir merupakan salah satu penyebab

terjadinya abrasi. (Asvarhoza, 2011).

Variabel-variabel kerentanan pesisir yang bisa diidentifikasi. Variabel-variabel

tersebut yaitu tunggang pasut, kecepatan arus, tinggi gelombang signifikan,

kemiringan topografi, ukuran butir sedimen, intensitas curah hujan, kecepatan angin

maksimum, dan arah datangnya gelombang. Keseluruhan variabel tersebut sangat

14

berpengaruh terhadap kerentanan wilayah pesisir terhadap abrasi. Pada tabel 2.3

dapat dilihat klasifikasi kerentanan dari setiap variabel.

Tabel 2.3. Indeks Kerentanan Pantai (Windupranata dkk., 2011 dengan modifikasi)

No Variabel Klasifikasi

1 2 3 4

1 Tunggang Pasut Maksimum (m) <0,5 0,5-1,29 1,30-1,99 >2,00

2 Kecepatan Arus (m/s) <0,1 0,1-0,29 0,30-0,49 >0,5

3 Tinggi Gelombang Signifikan (m) <0,5 0,5-1,29 1,30-1,99 >2,00

4 Sudut Datang Gelombang (˚) 80-90 0-20 atau

70-80

20-35 atau

55-70 35-55

5 Kemiringan Topografi (%) <5 5-10 10-15 >15

6 Jenis Sedimen Batu Keras Batu Halus/

Lumpur

Pasir

Kasar

Pasir

Halus

7 Tutupan Lahan Vegetasi Kawasan

Terbangun Tanah Perairan

8 Curah Hujan Rata-rata Bulanan

(mm) <50 50-99 100-199 >200

9 Kecepatan Angin Rata-rata (m/s) <3 4-6 7-9 >10

Keterangan dari nilai klasifikasi Tabel 2.3 :

1=aman 2 = kurang rentan 3 = rentan 4 = sangat rentan

Kerentanan wilayah pesisir terhadap abrasi disebabkan oleh banyak faktor. Wilayah

pesisir yang mempunyai arus laut dan gelombang yang besar sangat rentan terhadap

abrasi. Kerentanan wilayah pesisir terhadap abrasi ini bisa menimbulkan dampak

yang sangat merugikan, terutama bagi para penduduk yang tinggal di sepanjang

pantai dan memiliki mata pencaharian yang bergantung pada hasil laut. Abrasi yang

terjadi secara terus-menerus bisa mengakibatkan hilangnya tempat tinggal dan mata

pencaharian bagi para penduduk yang tinggal di kawasan pesisir, terutama mereka

yang tinggal di sepanjang pantai.

Untuk membedakan pengaruh dari variabel terhadap fenomena abrasi dilakukan

pembobotan gelombang terhadap tinggi signifikan gelombang dan sudut datang

gelombang. Pembobotan dilakukan dengan menggunakan metode AHP (Analytical

Hierarchy Process) yang dikembangkan oleh Mugiarto (2012). Nilai bobot untuk

masing-masing variabel bisa dilihat pada tabel 2.4.

15

Tabel 2.4. Nilai Bobot Variabel Fisik yang Mempengaruhi Kerentanan Wilayah

Pesisir (Mugiarto, 2012)

No Variabel Fisik Bobot

1 Tunggang Pasang Surut 0,06

2 Arus Maksimum 0,11

3 Tinggi Gelombang 0,23

4 Arah Datang Gelombang 0,23

5 Kemiringan Pantai 0,06

6 Sedimen Pantai 0,23

7 Tutupan Lahan 0,04

8 Curah Hujan 0,02

9 Kecepatan Angin 0,02

Jumlah Bobot Total 1

Pada penelitian kali ini variabel fisik yang digunakan ada dua, yaitu tunggang pasang

surut maksimum dan arus maksimum. Pada tabel 2.4 dapat dilihat bahwa bobot

tunggang pasang surut sebesar 0,06 dan bobot arus maksimum sebesar 0,11. Karena

variabel fisik yang digunakan ada dua, maka pembobotan untuk masing-masing

variabel menjadi :

Tunggang pasang surut = 0,06

0,06+0,11= 0,35

Arus maksimum = 0,11

0,06+0,11= 0,65

Jumlah bobot total = 0,35+0,65 = 1

Untuk menghitung indeks kerentanan pesisir terhadap abrasi, dapat digunakan

persamaan 2.2 (Mugiarto, 2012).

IKPA = v1b1 + v2b2+ . . . . +vnbn (2.4)

keterangan :

IKPA = Indeks Kerentanan Pantai terhadap Abrasi

v = nilai masing-masing variabel yang disesuaikan dengan tabel 2.3

b = bobot variabel yang disesuaikan dengan tabel 2.4

Dalam tugas akhir ini, persamaan 2.4 disesuaikan dengan variabel fisik yang diteliti

sehingga persamaan 2.4 menjadi persamaan 2.5.

16

IKPA = v1b1 + v2b2 (2.5)

keterangan ;

v1 = nilai kelas untuk tunggang pasut maksimum

b1 = bobot untuk tunggang pasut maksimum

v2 = nilai kelas untuk arus maksimum

b2 = bobot untuk arus maksimum

Klasifikasi penilaian dari hasil perhitungan IKPA dapat dilihat pada tabel 2.5.

Tabel 2.5. Nilai IKPA (Mugiarto, 2012)

IKPA 1 s.d. <1,5 1,5 s.d. <2,5 2,5 s.d. <3,5 3,5 s.d. 4

Keterangan aman kurang rentan rentan sangat rentan

II.5 Perangkat Lunak Pemodelan

Perangkat lunak yang digunakan dalam penelitian kali ini adalah Delft3D. Delft3D

dikembangkan secara khusus untuk pemodelan arus dan perpindahan sedimen yang

diperoleh dari data peristiwa pasang surut atau proses meteorologi lainnya. Perangkat

lunak Delft3D ini menggunakan rumus persamaan matematika dalam proses

pemodelan arus, perpindahan sedimen, pasang surut, dan pemodelan lainnya. Pada

penelitian ini program Delft3D yang digunakan adalah Delft3D-Flow. Persamaan

matematika yang digunakan yaitu persamaan Navier-Stokes. Persamaan Navier-

Stokes memiliki bentuk pesamaan differensial yang menerangkan pergerakan dari

suatu fluida. Persamaan ini menggambarkan hubungan laju perubahan suatu variabel

terhadap variabel lain.

Untuk menyelesaikan pemodelan numerik dari pemodelan hidrodinamik, sistem

Delft3D-flow menggunakan persamaan diferensial dalam perhitungannya, dimana

untuk persamaannya berasal dari persamaan tiga dimensi Navier-Stokes.

Persamaan momentum untuk pergerakan arus dalam arah x, y, dan z yaitu :

a. Pada arah x :

𝜕

𝜕𝑡 𝜌𝑢 +

𝜕

𝜕𝑥 𝜌𝑢𝑢 +

𝜕

𝜕𝑦 𝜌𝑢𝑣 +

𝜕

𝜕𝑧 𝜌𝑢𝑤 +

𝜕

𝜕𝑥 𝑃

𝜌 −

𝜕

𝜕𝑥 𝜎𝑥𝑥

𝜌 −

𝜕

𝜕𝑦 𝜏𝑥𝑦

𝜌 −

𝜕

𝜕𝑧 𝜏𝑥𝑦

𝜌 −

𝐹𝑥

𝜌= 0 (2.2)

17

b. Pada arah y :

𝜕

𝜕𝑡 𝜌𝑢 +

𝜕

𝜕𝑥 𝜌𝑣𝑢 +

𝜕

𝜕𝑦 𝜌𝑣𝑣 +

𝜕

𝜕𝑧 𝜌𝑣𝑤 +

𝜕

𝜕𝑥 𝑃

𝜌 −

𝜕

𝜕𝑥 𝜏𝑦𝑥

𝜌 −

𝜕

𝜕𝑦 𝜎𝑦𝑦

𝜌 −

𝜕

𝜕𝑧 𝜏𝑦𝑧

𝜌 −

𝐹𝑦

𝜌= 0 (2.3)

c. Pada arah z :

𝜕

𝜕𝑡 𝜌𝑢 +

𝜕

𝜕𝑥 𝜌𝑤𝑢 +

𝜕

𝜕𝑦 𝜌𝑤𝑣 +

𝜕

𝜕𝑧 𝜌𝑤𝑤 +

𝜕

𝜕𝑥 𝑃

𝜌 −

𝜕

𝜕𝑥 𝜏𝑧𝑥

𝜌 −

𝜕

𝜕𝑦 𝜏𝑧𝑦

𝜌 −

𝜕

𝜕𝑧 𝜎𝑧𝑧

𝜌 −

𝐹𝑧

𝜌= 0 (2.4)

Untuk persamaan momentum pada arah z keadaan hidrostatik diasumsikan :

𝜕𝑃

𝜕𝑧− 𝑔𝜌 = 0 (2.5)

dimana :

P = tekanan dari fluida ρ = densitas fluida

F = gaya dari luar (angin, gelombang, Coriolis) σ = tekanan Reynold

τ = regangan Reynold t = waktu