GELOMBANG

GELOMBANG

Gelombang Laut Adalah gerak naik turunnya air laut tanpa disertai perubahan massa air laut. Gelombang Laut dibedakan berdasarkan faktor penyebabnya :

Tiupan AnginGaya tarik benda langitGempa BumiObjek bergerakGelombang dapat menimbulkan energi yang dapat mempengaruhi profil pantai. Selain itu gelombang juga menimbulkan arus dan transport sedimen dalam arah tegak lurus maupun sepanjang pantai, serta menyebabkan gaya gaya yang bekerja pada bangunan pantai.Apa Itu Gelombang Laut??Teori Gelombang Amplitudo KecilTeori Gelombang Amplitudo Kecil (Airy) diturunkan berdasarkan persamaan Laplace dengan kondisi batas pada permukaan dan dasar laut.Anggapan-anggapan yang digunakan dalam penurunan rumus :Zat cair adalah homogen dan tidak termampatkan sehingga rapat massa konstanTegangan permukaan diabaikanGaya Coriolis (Akibat perputaran bumi) diabaikanTekanan pada permukaan adalah seragamZat cair adalah ideal, sehingga berlaku aliran tak rotasiDasar Laut adalah horizontal, tetap sehingga kecepatan vertikal dasar = 0Amplitudo gelombang kecil terhadap panjang gelombang dan kedalaman lautGerak gelombang berbentuk silinder yang tegak lurus arah penjalaran gelombang sehingga gelombang ditinjau 2 dimensiGambar 2.1 menunjukan suatu gelombang yang berada pada sistem koordinat x-y. Gelombang menjalar arah sumu t :d: jarak antara muka air rata dan dasar laut (kedalaman laut) ( x,t ): fluktuasi muka air terhadap muka air a : amplitudo gelombangH: tinggi gelombang = 2 aL : panjang gelombang, yaitu jarak antara dua puncak gelombang yang berurutanT : Periode gelombang, yaitu interval waktu yang diperlukan oleh partikel air untuk kembali pada kedudukan yang sama dengan kedudukan sebelumnyaC : Kecepatan rambat gelombang = L/Tk : angka gelombang = 2 / L : frekuensi gelombang = 2 / T

Gambar 2.1 Sketsa GelombangPersamaan GelombangTeori gelombang amplitude kecil dapat diturunkan dari persamaan kontinuitas untuk aliran tak rotasi (persamaan Laplace) yaitu :.(2.1)Dengan :dan.......(2.2)

Kondisi batas di dasar laut dari persamaan tersebut adalah kecepatan vertikal nol. di y = -d....(2.3)Kondisi batas permukaan diperoleh dari persamaan bernaoulli untuk aliran tak mantap....(2.4)

Dengan g adalah percepatan gravitasi, p adalah rapat massa zat cair.Apabila persamaan tersebut dilinearkan, yaitu dengan mengabaikan u2 dan v2, dan pada permukaan y = , serta mengambil tekanan dipermukaan adalah nol (tekanan atmosfir), maka persamaan Bernoulli menjadi :.......(2.5)

Dengan anggapan bahwa gelombang kecil terhadap kedalaman, maka kondisi batas di y = 0 adalah kira kira sama dengan v = . Dengan anggapan tersebut maka kondisi batas pada permukaan adalah :

.....(2.6)

Jadi persamaan yang diselesaikan adalah sebagai berikut :

1.Persamaan Laplace.(2.1)

2. Kondisi batas persamaan tersebut adalah :

di y= -d....(2.3).......(2.6)Persamaan tersebut diselesaikan untuk mendapat nilai . Berdasarkan nilai yang diperoleh tersebut, sifat sifat gelombang seperti flukuasi muka air, kecepatan rambat gelombang, kecepatan partikel dan sebaginya dapat diturunkan.Penyelesaian persamaan diferensial tersebut memberikan hasil berikut ini.

..(2.7)

= Potensial kecepatang= percepatan gravitasi= frekuensi gelombangk= angka gelombangd= kedalaman lauty= jarak vertikal suatu titik yang ditinjau terhadap muka air diamx= jarak horizontalt= waktu

Berdasarkan kedalaman relatif, yaitu perbandingan antara kedalaman air=d , dan panjang gelombang=L , (d/L), gelombang dapat diklasifikasikan menjadi tiga macam pada tabel 2.1

Klasifikasi ini dilakukan setelah penyederhanaan rumus-rumus gelombang sehingga didapat panjang gelombang dan cepat rambat gelombang.Klasifikasi Gelombang Menurut Kedalaman Relatif

Angin yang berhembus di atas permukaan air akan memindahkan energinya ke air. Kecepatan angin menimbulkan tegangan pada permukaan laut, sehingga permukaan air yang semula tenang akan terganggu dan timbul riak gelombang kecil di atas permukaan air. Apabila kecepatan angin bertambah, riak tersebut menjadi semakin besar dan terbentuk gelombang. Semakin lama dan semakin kuat angin berhembus, semakin besar gelombang yang terbentuk.

Pemindahan energi dari angin ke air lewat tegangan normal dan tangensial (Svedrup dan Munk, 1947)Untuk PERAMALAN GELOMBANG, perlu diketahui beberapa PARAMETER ANGIN PERMUKAAN berikut :Kecepatan AnginArah Angin Durasi AnginPanjang FetchT u j u a nGELOMBANG ANGINKECEPATAN ANGIN

Distribusi kecepatan angin di atas permukaan laut terbagi dalam tiga daerah sesuai dengan elevasi di atas permukaan.

Daerah Geostropik berada diatas 1000m, kecepatan angin konstanDaerah Ekman berada pada 100-1000mDaerah tegangan konstan berada pada 10-100m

Di kedua daerah tersebut kecepatan dan arah angin berubah sesuai dengan elevasi, karena adanya gesekan dengan permukaan laut dan perbedaan temperatur antara air dan udara.Untuk memprediksi gelombang didasarkan pada kecepatan angin yang di ukur pada elevasi y = 10 m. Apabila angin tidak diukur pada elevasi 10 m, maka kecepatan angin harus dikonversikan pada elevasi tersebut. Untuk y lebih kecil dari 20 dapat menggunakan persaman berikut :

U 10: kecepatan angin 10m (Knot)y : elevasi terhadap permukaan air, y < 20mUy: kecepatan angin (y) m (Knot)

SKALA BEAUFORTTingkatSifat Angin Keadaan LingkunganV (knot)0Sunyi (Calm)Tidak ada angin, asap mengumpul0 11Angin SepoiArah angin terlihat pada arah asap, tidak ada bendera angin1 32Angin sangat lemahAngin terasa pada muka, daun ringat bergerak4 6 3Angin LemahDaun/ ranting terus menerus bergerak7 104Angin SedangDebu/ kertas bertiup, ranting dan cabang kecil begerak11 165Angin agak kuatPohon kecil bergerak, buih putih di laut17 216Angin kuatDahan besar bergerak, suara mendesir kawat telepon22 277Angin kencangPohon seleruhnya bergerak perjalanan di luar sukar28 338 Angin sangat kuatRanting pohon patah, berjalan menentang34 409 Badai Kerusakan kecil pada rumah genting tertiup dan terlempar41 4710Badai KuatPohon tumbang, kerusakan besar pada rumah48 5511Angin RibutKerusakan karena badai terdapat di daerah luas56 6312 Angin TopanPohon Besar tumbang, rumah rusak berat64Arah AnginData angin yang digunakan untuk peramalan gelombang adalah data di permukaan laut pada lokasi pembangkitan. Data angin yang diperlukan merupakan hasil pengamatan beberapa tahun yang disajikan dalam bentuk tabel oleh Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG) pada pengukuran didarat. Oleh karena itu perlu di lakukan koreksi.

U= Kecepatan Angin Terkoreksi (Knot)Us= Kecepatan Angin

Untuk Faktor Tegangan Angin (UA)

U= Kecepatan Angin Terkoreksi (Knot)UA= Faktor tegangan angin

Mawar Angin

Durasi AnginDurasi Angin (wind duration) berpengaruh terhadap gelombang, karena tinggi dan periode gelombang signifikan adalah fungsi durasi angin dan panjang fetch. Dalam hal ini, durasi angin ditentukan sesuai dengan keadaan dimana pada wilayah tengah indonesia ini diketahui bahwa lamanya angin berhembus tidak melampaui 12 jam, jadi durasi yang dipilih 6jam dan 12jam sesuai data yang tersedia.

Fully Developed SeaFully Developed Fully Developed Sea (FDS). adalah suatu daerah dengan fetch tak terbatasF E T C HFetch adalah jarak seret gelombang. Di dalam tinjauan pembangkitan gelombang di laut, fetch dibatasi oleh bentuk daratan yang mengelilingi laut. Di daerah pembentukkan gelombang, gelombang tidak hanya dibangkitkan dalam arah yang sama dengan arah angin tetapi juga dalam berbagai sudut terhadap arah angin. Fetch rerata efektif diberikan oleh persamaan berikut :

Dengan :Feff : fetch rerata efektifI : panjang segmen fetch yang diukur dari titik observasi gelombang ke ujung akhir fetch : deviasi pada kedua sisi dari arah angin, dengan menggunakan pertambahan 6o sampai sudut sebesar 42o pada kedua sisi dari arah angin.

F e t c hPERAMALAN GELOMBANGPeramalan Gelombang Dengan Menggunakan GrafikPeramalan Gelombang Dengan PerhitunganTujuannya Untuk Mendapatkan Nilai : Tinggi Gelombang Periode Durasi

Grafik Peramalan Gelombang (Teknik Pantai, Bambang Triatmodjo)

Peramalan gelombang dilakukan berdasarkan data angin sebagai pembangkit utama gelombang dan daerah pembentukan gelombang (fetch). Dari data angin dan fetch gelombang akan didapatkan jenis, tinggi dan periode gelombang .Dengan menggunakan rumus rumus yang berpatokan pada Fully Developed Sea (FDS) dan (non FDS). FDS adalah suatu daerah dengan fetch tak terbatas.

Dimana nilai FDS terpenuhi jika

Peramalan Gelombang Dengan Perhitungan (Teknik Pantai, Bambang Triatmodjo)

Keterangan Flow ChartHmo : Wave Height ( tinggi gelombang signifikan ) adalah tinggi rerata dari 33% nilai tertinggi gelombang yang terjadi. Tmo: Wave Period ( Periode Gelombang)Feff : Efective fetch length ( panjang fetch efektif )Ua: Wind Stres Factor ( Modified Wind Speed ) faktor tegangan angin g: gravitasit: durasi / waktu (jam)Keterangan Flow ChartPada Panjang Fetch dan Durasi Angin tertentu, kecepatan angin melebihi kecepatan tertentu, tidak dapat menimbulkan gelombang-gelombang yang lebih tinggi lagi. Keadaan ini disebut Fully Arisen Sea (FAS). Dalam keadaan ini, baik panjang fetch maupun durasi angin tidak diperlukan untuk menetapkan tinggi gelombang signifikan . yang diperlukan hanya kecepatan angin saja. Untuk FAS, diberikan nilai minimum

GELOMBANG LAUT DANGKALREFRAKSIRefraksi terjadi dikarenakan gelombang datang membentuk sudut terhadap garis pantai. Refraksi mempunyai pengaruh yang cukup besar terhadap tinggi dan arah datang gelombang serta distribusi energi gelombang sepanjang pantai. Refraksi dapat menentukan tinggi gelombang di suatu tempat berdasarkan karakteristik gelombang datang. Tinggi gelombang di laut dangkal terjadi akibat pengaruh refraksi gelombang diberikan oleh rumus berikut:

H = Ks Kr Ho

Kr = koefisien refraksi.

= sudut antara garis puncak gelombang dan garis kontur dasar laut di titik yang ditinjau.o = sudut antara garis puncak g elombang di laut dalam dan garis pantai.C = kecepatan rambat gelombang.C0 = kecepatan rambat gelombang di laut dalam.

H = tinggi gelombang laut dangkal.Ks = koefisien shoaling (pendangkalan). Kr = koefisien Refraksi.Ho = tinggi gelombang laut dalamKs = koefisien (pendangkalan) L = panjang gelombang.Lo = panjang gelombang di laut dalam

REFLEKSI GELOMBANGGelombang datang yang mengenai/membentur suatu rintangan akan dipantulkan sebagian atau seluruhnya. Tinjauan refleksi gelombang penting di dalam perencanaan bangunan pantai. Suatu bangunan yang mempunyai sisi miring dan terbuat dari tumpukan batu akan bisa menyerap energi gelombang lebih banyak dibandingkan dengan bangunan tegak dan massif. Pada bangunan vertikal, halus dan dinding tidak permeable, gelombang akan dipantulkan seluruhnya. Besar kemampuan suatu bangunan memantulkan gelombang diberikan oleh koefisien refleksi yaitu perbandingan antara tinggi gelombang refleksi (Hr) dan tinggi gelombang datang (Hi)

DIFRAKSIDifraksi gelombang terjadi bila gelombang datang terhalang oleh suatu rintangan seperti pemecah gelombang atau pulau, maka gelombang tersebut akan membelok di sekitar ujung rintangan dan masuk di daerah terlindung di belakangnya. Difraksi terjadi apabila tinggi gelombang di suatu titik pada garis puncak gelombang lebih besar daripada titik di dekatnya, yang menyebabkan perpindahan energi sepanjang puncak gelombang ke arah tinggi gelombang yang lebih kecil. Difraksi terjadi apabila suatu deret gelombang terhalang oleh rintangan seperti pemecah gelombang atau pulau.

GELOMBANG PECAHGelombang yang menjalar dari laut dalam menuju pantai mengalami perubahan bentuk karena adanya pengaruh perubahan kedalaman laut. Pengaruh kedalaman laut mulai terasa pada kedalaman lebih kecil dari setengah kali panjang gelombang.Semakin menuju ke perairan yang lebih dangkal puncak gelombang semakin tajam dan lembah gelombang semakin datar. Selain itu, kecepatan dan panjang gelombang berkurang secara berangsur-angsur sementara tinggi gelombang bertambah.

Keterangan :Hb= Tinggi Gelombang Pecahdb= Kedalaman ditinjauH0= Tinggi Gelombang Laut DalamT= Periodeg= Gravitasi

Penentuan Tinggi Gelombang Pecah (Hb)

Hb

KELOMPOK II NOVIAN SANGKOP110211111 FRANSISKA V. SUPIT110211073 SYLVESTER TURALAKI110211077 MONITA WATUSEKE090211020 BRYAN F.P. MAWEY090211101