PERUBAHAN GARIS PANTAI

Judul ; Analisis Perubahan Garis Pantai
Lokasi ; Kecamatan Aluh aluh  Kalimantan Selatan  (Muara sungai Barito)
Aplikasi Yang digunakan; Auto CAD, STWAVE, GENESIS, CEDAS _NEMOS

A.Pengantar

Formulasi matematis dari proses perubahan garis pantai akan melibatkan persamaan aliran, persamaan angkutan sedimen dan persamaan konservasi massa atau dikenal persamaan kontinuitas. Untuk mengetahui perubahan garis pantai pada lokasi di pantai Alu-Aluh, maka program pemodelan yang digunakan adalah model GENESIS (GENEralized model for SImulating Shoreline change). GENESIS mensimulasikan perubahan garis pantai yang terjadi dalam periode bulanan sampai tahunan yang disebabkan oleh gelombang. Model GENESIS ini dijalankan melalui program CEDAS-NEMOS. Model GENESIS tersusun dari dua bagian model.
Bagian model yang pertama adalah menghitung laju perpindahan sedimen sepanjang pantai dan perubahan garis pantai. Bagian model yang kedua adalah model transformasi gelombang yang menghitung tinggi, periode dan arah gelombang pecah disepanjang pantai berdasarkan nilai tinggi gelombang yang diberikan di lepas pantai (offshore). Namun sebelum proses model GENESIS dalam CEDAS-NEMOS dijalankan (running), terlebih dahulu harus melakukan pemodelan gelombang, dimana pemodelan gelombang yang digunakan dalam studi ini adalah model STWAVE (Steady-state spectral WAVE model) yang juga terdapat dalam program CEDAS-NEMOS.

B.Model STWAVE

Model STWAVE adalah merupkan sub modul untuk mentransformasi dan membangun spektrum gelombang steady-state. Modul ini menggunakan metode beda hingga (finite difference method) dengan berdasar pada pembangkitan dan penjalaran dengan grid rektilinear 2 dimensi. STWAVE mensimulasikan shoaling dan refraksi gelombang akibat kedalaman dan arus, gelombang pecah, difraksi, pertumbuhan angin-gelombang, dan interaksi antar gelombang.

Spektrum gelombang dalam model STWAVE adalah representasi statistik dari kejadian gelombang dan secara konseptual, spektrum adalah superposisi linier dari gelombang monokromatik, dimana spektrum menggambarkan distribusi energi gelombang sebagai fungsi dari frekuensi (spektrum satu dimensi) atau frekuensi dan arah (spektrum dua-dimensi). 

C.Model GENESIS


GENESIS merupakan model garis pantai tunggal (one line model) yang mensimulasikan perubahan garis pantai atau maju mundurnya garis pantai berdasarkan adanya angkutan sedimen sejajar pantai. Model numerik GENESIS ini dapat mensimulasikan pengaruh bentuk pantai sendiri dan dibuat untuk memprediksi daerah yang mengalami akresi dan erosi. Persamaan kontinyuitas sedimen pembentuk posisi garis pantai adalah sebagai berikut :

 

a.Penentuan batas Domain Model

1.        Batas Domain STWAVE Origin

Sebelum menjalankan model STWAVE, terlebih dahulu ditentukan batas domain (define domain boundary) dalam sebaran data topografi-bathimetri yang telah diimpor kedalam CEDAS-NEMOS dengan modul GRIDGEN dengan mempertimbangan posisi garis pantai dan layout rencana penanganan pantai Aluh-Aluh. Titik awal hasil penentuan batas domain adalah merupakan STWAVE origin. Dari penentuan tersebut diperoleh STWAVE origin pada X₀ = 220419.546 (Easting) dan Y₀ = 9607680.75(Northing), panjang sel grid tegak lurus pantai (RX) = 4600 m dan panjang sel grid sejajar pantai (RY) = 7640 m dengan interval sel grid (∆X’ dan ∆Y’) = 20 m, serta azimuth (a_z) = 90⁰. Seperti tampak pada Gambar  1.1 berikut :

Gambar  1.1. Penentuan Batas Domain Model.

Batas domain di atas akan menjadi acuan dalam proses simulasi gelombang dengan model STWAVE dan penentuan batas domain model GENESIS. Batas domain model STWAVE ini ditentukan sesuai kebutuhan simulasi perubahan garis pantai dan hasil batas domain model STWAVE seperti tampak pada  Gambar  1.2.

Gambar  1.2. Batas Domain Model STWAVE.

2.        Batas Domain GENSIS Origin

Running model GENESIS dapat dilakukan setelah running STWAVE selesai. Dimana dalam menjalankan model GENESIS ini adalah terkait dengan penentuan titik GENESIS origin pada batas domain STWAVE. Hasil penentuan spesifikasi grid awal GENESIS diperoleh easting of GENESIS origin = 225019.545 dan northing of GENESIS origin = 9609630.75 dengan panjang garis pantai (X) yang representatif dimodelkan adalah 7640 m dan cell grid (dx) = 20 m, kedalaman kontur pada stasiun pertama sebelum zona gelombang pecah adalah 2 m. Penentuan titik awal grid GENESIS ini akan menjadi batas domain untuk simulasi perubahan garis pantai.

b.Hasil Analis Statistik Gelombang

Data hasil peramalan time series gelombang yakni tinggi gelombang, periode gelombang dan arah datang gelombang dengan jumlah data gelombang sebanyak  4017, selanjutnya dilakukan analisis statistik dengan modul WSAV (Wave Statistical Analysis and Visualisation) melalui tahapan mengimpor data gelombang ke dalam WWWL data kemudian dilakukan transformasi dan filter data gelombang dengan modul WIPSH3, dimana periode gelombang yang tidak menyebabkan transpor sedimen diberi nilai -99. Selanjutnya gelombang yang bernilai -99 dihilangkan, sehingga data gelombang setelah melalui proses filter menjadi 1151 data.

Dari hasil filter data gelombang dari tahun 2001-2011 kemudian dibuat klasifikasi tinggi gelombang signifikan untuk masing-masing arah gelombang selanjutnya dibuat mawar gelombang (wave rose) seperti diperlihatkan pada Gambar  1.3.

Gambar  1.3.  Mawar gelombang hasil transformasi dan filter.

Dari hasil filter data gelombang, selanjutnya dilakukan analisis statistik gelombang dengan WSAV dengan menentukan band limits tinggi dan periode gelombang sesuai dengan atau merepresentasikan data gelombang hasil filter. Dimana band limits tinggi gelombang ditentukan dengan interval 0.50 m dan band limits periode gelombang adalah interval 2 detik sedangkan band limits sudut datang gelombang tidak diubah (modul WSAV secara otomatis menyesuaikan band limits sesuai sudut inputan gelombang). Dari penentuan band limits tersebut kemudian dihitung rata-ratanya (mean). Hasil analisis statistik gelombang menunjukkan bahwa gelombang yang representatif untuk digunakan dalam simulasi terdiri dari 19 kejadian gelombang dengan tinggi, periode dan sudut gelombang yang bervariasi seperti ditunjukkan pada Tabel 1.1. Data tersebut selanjutnya diproses dalam SPECGEN untuk digunakan dalam model STWAVE.

Tabel 1.1.  Hasil analisis statistik gelombang untuk masukan dalam SPECGEN

Tabel 1.1 di atas, yang berisi tinggi gelombang rerata signifikan (H), periode (T) dan arah gelombang datang yang bervariasi adalah merupakan kejadian rerata dari data gelombang signifikan selama 11 tahun yang telah melalui proses transformasi dan filter. Perubahan arah datang gelombang disebabkan model hanya bisa merepresentasikan gelombang datang dengan sudut 85⁰ dan -85⁰, sehingga sudut gelombang dari hasil permutasi harus dikurangi dengan 90⁰ atau sudut datang gelombang diubah menjadi local polar (azimuth = 90⁰). Data gelombang dalam Gambar 1.4  menjadi data  masukan dalam SPECGEN untuk diproses dalam model STWAVE.

c.Pemodelan GAris Pantai

Pemodelan perubahan garis pantai dengan program GENESIS dilakukan sepanjang lokasi SID Abrasi Pantai Aluh-Aluh dengan total panjang garis pantai yang representatif untuk dimodelkan adalah 7.64 km. Pemodelan dilakukan untuk mengetahui perubahan garis pantai beberapa tahun ke depan dari kondisi eksisting/awal maupun dengan adanya penanganan (pembangunan tanggul baru) dengan kondisi garis pantai terukur (measured shoreline) tanggal 19 Juli 2012. Dalam pemodelan garis pantai ini tidak dilakukan kalibrasi model.

Posisi garis pantai dinyatakan sebagai jarak dalam arah lepas pantai (offshore) pada setiap titik grid numerik diukur dari garis dasar (base line) yang telah ditransformasi dalam pemodelan GENESIS. Data gelombang yang digunakan adalah data hasil peramalan gelombang selama 11 tahun yakni tinggi gelombang signifikan (H₀), periode gelombang (T_p) dan sudut datang gelombang (θ₀) yang telah ditransformasi dalam WISPH3. Sedangkan data terkait sand, beach, dan longshore transport  adalah D₅₀ = 0.108 mm, D_B = 1.50 m, D_C = 2.0 m, K₁ = 0.15 dan K₂ = 0.20, serta nilai smoothing adalah 11.

d.Skenario Pemodelan Garis Pantai

Skenario pemodelan perubahan garis pantai pada pekerjaan SID Abrasi Pantai Aluh-Aluh Kabupaten Tanah Laut Provinsi Kalimantan Selatan ini dibuat dalam dua jenis model, yaitu:

a.    Model I

Skenario Model I adalah dilakukan simulasi berdasarkan kondisi eksisting atau kondisi tanpa adanya penanganan pantai. Dimana dibeberapa titik sepanjang pantai di sepanjang pantai Aluh-Aluh yang masuk dalam lokasi studi terdapat bangunan Tanggul/Seawall (dinding pantai).

b.    Model II

Skenario Model II adalah dilakukan simulasi berdasarkan kondisi dengan adanya penanganan pantai berupa Tanggul/Seawall (dinding pantai) dan tetap mempertahankan Tanggul eksisting yang ada dibeberapa titik sepanjang pantai Aluh-Aluh yang masuk dalam lokasi SID.

           

Simulasi kedua skenario pemodelan di atas menganggap bahwa penanganan pantai berupa Tanggul/Seawall dimulai pada tahun 2012, sehingga prediksi perubahan garis pantai dimulai dari tanggal 19 Juli 2012 sampai dengan 5 tahun ke depan yakni tanggal 19 Juli 2017 dan prediksi 10 tahun kedepan yakni tanggal 19 Juli 2022. Dalam simulasi ini pengaruh sedimen dari kesembilan sungai (1. sungai Bantanan, 2. sungai Musang, 3. sungai Musang Kecil, 4. sungai Terun, 5. sungai Pakambat, 6. sungai Labat Muara, 7. sungai Tanipah, 8. sungai Ocen, dan 9.  sungai Paluntan) yang bermuara di sepanjang pantai Aluh-Aluh dianggap sebagai penimbunan pantai (beach fill).

e.       Hasil Pemodelan I tanpa Adanya Penanganan (kondisi eksisting)

Dalam Model I, dilakukan simulasi dengan garis pantai pada kondisi tanggal 19 Juli 2012 (garis pantai terukur). Pemodelan ini dimaksudkan untuk mengetahui seberapa besar potensi perubahan garis pantai yang terjadi tanpa adanya bangunan Tanggul/Seawall untuk 5 tahun dan 10 tahun ke depan. Pemilihan prediksi perubahan garis pantai dalam kurun waktu 5 tahun dan 10 tahun kedepan ini disesuaikan dengan ketersediaan data gelombang yang diramalkan berdasarkan data angin selama 11 tahun.  

Hasil pemodelan dengan program GENESIS untuk 5 tahun ke depan dapat dilihat pada Gambar 1.4 dan 10 tahun ke depan dapat dilihat pada Gambar 1.5. Sedangkan hasil simulasi perubahan garis pantai untuk 5 tahun dan 10 tahun ke depan tanpa adanya penanganan (kondisi eksisting)  dengan menggunakan program MS. Excel ditunjukkan pada Gambar 1.6 serta selisih perubahan posisi garis pantai hasil simulasi 5 tahun dan 10 tahun ke depan dari garis pantai terukur 2012 tampak pada Gambar  1.7.

Gambar 1.4. Hasil running GENESIS pada Model I untuk 5 tahun (kondisi eksisting).

Gambar  1.5. Hasil running GENESIS pada Model I untuk 10 tahun (kondisi eksisting).

Gambar  1.6. Perbandingan perubahan garis pantai prediksi kondisi eksisting.

Gambar  1.7. Selisih posisi garis pantai terukur dengan hasil simulasi Model I untuk 5 & 10 tahun

Berdasarkan gambar di atas, menunjukan bahwa pantai di lokasi SID selama kurun waktu 5 tahun mengalami erosi dan akresi. Pada boundary condition (BC) bagian kiri (sisi selatan) terjadi ekresi sejauh (+) 49,23 m sedangkan pada BC bagian kanan (sisi utara) terjadi erosi sejauh (-) 13,79 m. Erosi maksimum yang terjadi sepanjang pantai Aluh-Aluh sejauh (-) 92.74 m dan akresi maksimum adalah sejauh (+) 154.38 m, sedangkan erosi minimum yang terjadi sepanjang pantai adalah sejauh (-) 0.02 m serta ekresi minimum sejuah (+) 0.02 m.

Untuk kondisi pantai selama kurun waktu 10 tahun mempunyai trend yang mirip hanya berbeda dari tinjauan atau posisi perubahan garis pantai yakni pada boundary condition (BC) sebelah kiri (sisi selatan) terjadi ekresi (+) 59,00 m sedangkan pada BC sebelah kanan (sisi utara) terjadi erosi sejauh (-) 14,57. Erosi maksimum yang terjadi sepanjang pantai Aluh-Aluh adalah (-) 119.58 m dan akresi maksimum adalah sejauh (+) 153.72 m, sedangkan erosi minimum yang terjadi adalah sejauh (-) 0.46 m serta ekresi minimum sejuah (+) 0.28 m.

Dari hasil simulasi selama kurun waktu 5 tahun tanpa adanya penanganan (kondisi eksisting) diketahui bahwa laju transpor sedimen rerata ke arah kanan (Q_rtr) adalah sebesar 68,726.75 m³/tahun sedangkan ke arah kiri (Q_ltr) sebesar -5,591.13 m³/tahun, ini menunjukkan bahwa arah transpor sedimen pantai di sekitar lokasi pantai Aluh-Aluh lebih dominan ke arah kanan (ke arah utara) hal ini disebabkan gelombang datang dari offshore menuju pantai dominan dari arah barat daya. Laju transpor sedimen bersih rerata (mean net annual transport, Q_nr) sebesar 63,135.62 m³/tahun. Dan berdasarkan hasil perhitungan (output) model GENESIS diketahui bahwa perubahan volume transpor sedimen selama kurun waktu 5 tahun tanpa adanya penanganan adalah -38.244,72 m³, dimana tanda plus (-) menunjukkan bahwa kondisi pantai Aluh-Aluh lebih dominan mengalami erosi.

Untuk hasil simulasi selama kurun waktu 10 tahun tanpa adanya penanganan, diketahui bahwa laju transpor sedimen rerata ke arah kanan (Q_rtr) cenderung berkurang yakni sebesar 66,910.75 m³/tahun sedangkan ke arah kiri (Q_ltr) sebesar -3,820.02 m³/tahun, ini menunjukkan bahwa arah transpor sedimen pantai di sekitar lokasi pantai Aluh-Aluh lebih dominan ke arah kanan (ke arah utara) hal ini disebabkan gelombang datang dari offshore menuju pantai dominan dari arah barat daya serta laju transpor sedimen bersih rerata (mean net annual transport, Q_nr) sebesar 63,090.74 m³/tahun. Sedangkan perubahan volume transpor sedimen selama kurun waktu 10 tahun tanpa adanya penanganan cenderung bertambah sebesar -61,144.35 m³, dimana tanda plus (-) menunjukkan bahwa kondisi pantai Aluh-Aluh lebih dominan mengalami erosi.

Berikut ini adalah tabel resume hasil simulasi/prediksi perubahan garis pantai dalam kurun waktu 5 dan 10 tahun tanpa adanya penanganan.

Tabel 1.2.  Hasil Simulasi 5 dan 10 Tahun Tanpa Adanya Penanganan (kondisi eksisting)

F.       Hasil Pemodelan II dengan Adanya Penanganan

Dalam Model II, dilakukan simulasi dengan garis pantai pada kondisi tanggal 19 Juli 2012 (garis pantai terukur). Pemodelan ini dimaksudkan untuk mengetahui seberapa besar potensi perubahan garis pantai yang terjadi dengan adanya penanganan yakni bangunan Tanggul/Seawall untuk 5 tahun dan 10 tahun ke depan.

Hasil pemodelan II dengan program GENESIS untuk 5 tahun ke depan dapat dilihat pada Gambar 1.8 dan 10 tahun ke depan dapat dilihat pada Gambar 1.9. Sedangkan hasil simulasi perubahan garis pantai untuk 5 tahun dan 10 tahun ke depan dengan adanya penanganan dengan menggunakan program MS. Excel ditunjukkan pada Gambar  1.610 serta selisih perubahan posisi garis pantai hasil simulasi 5 tahun dan 10 tahun ke depan dari garis pantai terukur 2012 tampak pada Gambar  1.7.

Gambar 1.8. Hasil running GENESIS pada Model II untuk 5 tahun.

Gambar  1.9. Hasil running GENESIS pada Model II untuk 10 tahun.

Gambar  1.10. Perbandingan perubahan garis pantai prediksi pada Model II.

Gambar  1.11. Selisih posisi garis pantai terukur dengan hasil simulasi Model II untuk 5 & 10 tahun.

Berdasarkan gambar di atas, menunjukan bahwa pantai di lokasi SID dengan adanya penanganan selama kurun waktu 5 tahun mengalami erosi dan akresi. Pada boundary condition (BC) bagian kiri (sisi selatan) terjadi ekresi sejauh (+) 48,96 m sedangkan pada BC bagian kanan (sisi utara) terjadi erosi sejauh (-) 13,79 m. Erosi maksimum yang terjadi sepanjang pantai Aluh-Aluh  sejauh (-) 56.82 m dan akresi maksimum adalah sejauh (+) 156.06 m, sedangkan erosi minimum yang terjadi sepanjang pantai adalah sejauh (-) 0.133 m serta ekresi minimum sejuah (+) 0.128 m.

Untuk kondisi pantai selama kurun waktu 10 tahun mempunyai trend yang mirip hanya berbeda dari tinjauan atau posisi perubahan garis pantai yakni pada boundary condition (BC) sebelah kiri (sisi selatan) terjadi ekresi (+) 60,83 m sedangkan pada BC sebelah kanan (sisi utara) terjadi erosi sejauh (-) 14,57. Erosi maksimum yang terjadi sepanjang pantai Aluh-Aluh adalah (-) 54.67 m dan akresi maksimum adalah sejauh (+) 155.71 m, sedangkan erosi minimum yang terjadi adalah sejauh (-) 0.391 m serta ekresi minimum sejuah (+) 0.039 m.

Dari hasil simulasi selama kurun waktu 5 tahun dengan adanya diketahui pula bahwa laju transpor sedimen rerata ke arah kanan (Q_rtr) adalah sebesar 66,016.47 m³/tahun  sedangkan ke arah kiri (Q_ltr) sebesar -5,014.26 m³/tahun, ini menunjukkan bahwa arah transpor sedimen pantai di sekitar lokasi pantai Aluh-Aluh lebih dominan ke arah kanan (ke arah utara) hal ini disebabkan gelombang datang dari offshore menuju pantai dominan dari arah barat daya. Laju transpor sedimen bersih rerata (mean net annual transport, Q_nr) sebesar 63,135.62 m³/tahun. Dan berdasarkan hasil perhitungan (output) model GENESIS diketahui bahwa perubahan volume transpor sedimen selama kurun waktu 5 tahun dengan adanya penanganan adalah -35,399.55 m³, dimana tanda plus (-) menunjukkan bahwa kondisi pantai Aluh-Aluh lebih dominan mengalami erosi.

Untuk hasil simulasi selama kurun waktu 10 tahun dengan adanya penanganan, diketahui bahwa laju transpor sedimen rerata ke arah kanan (Q_rtr) cenderung berkurang yakni sebesar 62,653.09 m³/tahun sedangkan ke arah kiri (Q_ltr) sebesar -3,442.95 m³/tahun, ini menunjukkan bahwa arah transpor sedimen pantai di sekitar lokasi pantai Aluh-Aluh lebih dominan ke arah kanan (ke arah utara) hal ini disebabkan gelombang datang dari offshore menuju pantai dominan dari arah barat daya serta laju transpor sedimen bersih rerata (mean net annual transport, Q_nr) sebesar  61,002.21 m³/tahun. Sedangkan perubahan volume transpor sedimen selama kurun waktu 10 tahun dengan adanya penanganan sebesar  (+) 90,555.46 m³, dimana tanda plus (+) menunjukkan bahwa kondisi pantai Aluh-Aluh lebih dominan mengalami akresi.

Berikut ini adalah tabel resume hasil simulasi/prediksi perubahan garis pantai dalam kurun waktu 5 dan 10 tahun dengan adanya penanganan.

Tabel 1.3.  Hasil Simulasi 5 dan 10 Tahun dengan Adanya Penanganan (bangunan tanggul)