aplikasi model intrusi air laut akibat gelombang pasang

Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II 2008

Universitas Lampung, 17-18 November 2008

ISBN : 978-979-1165-74-7 XI - 80

APLIKASI MODEL INTRUSI AIR LAUT AKIBAT GELOMBANG PASANG

(Kasus Sungai Air Bengkulu)

Khairul Amri

Dosen Fakultas Teknik Universitas Bengkulu

ABSTRACK

This research study on intrusion with mathematic model result of waving variation level and tide charge freshwater, by making one dimension of numeric model. Calculation use finite difference and the used is explicit scheme. Result of application model in Bengkulu River, condition of maximum high water (full moon) with minimum freshwater debit from upstream equal to 4,6 m3/sec, salinity at 6500 meter equal to 0,282 ppm, salinity at 7000 meter equal to 0,00 ppm. At condition of minimum high water (waxing moon) with minimum freshwater debit of upstream equal to 4,6 m3/sec, salinity at 5000 meter equal to 0,075 ppm At condition with mean freshwater debit and upstream equal to 52,3 m3/sec, salinity at 4500 meter equal to 0,00 ppm, while condition with maximum freshwater debit of upstream equal to 100 m3/sec, salinity at 3000 meter equal to 0,00 ppm. Keywords: waving variation level and freshwater 1. PENDAHULUAN

Sungai merupakan sumber daya alam yang sangat penting dalam kehidupan manusia.

Salah satunya sungai merupakan sumber air untuk air baku yang digunakan untuk kebutuhan

hidup sehari-hari. Sungai Air Bengkulu memegang peranan penting dalam penyediaan air baku,

dan air irigasi bagi masyarakat kota Bengkulu. Permasalahan adanya intrusi air laut pada Sungai

Bengkulu ini disebabkan debit sungai tidak cukup besar untuk menahan arus pasang air laut di

muara, terutama pada musim kemarau. Salah satu faktor yang berpengaruh terhadap intrusi air

laut adalah debit sungai, makin kecil debit sungai makin jauh jarak pengaruh intrusi air laut ke

arah hulu, juga ada faktor lain yang berpengaruh pada intrusi air asin di sungai, yaitu pasang

surut dan penampang sungai. Dengan diketahuinya pergerakan air asin di sungai Bengkulu,

maka dapat diletakkan posisi pintu intake secara aman, atau dapat ditentukan saat-saat yang

aman untuk mengambil air baku.

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian adalah untuk menentukan pengaruh intrusi air asin di Sungai Bengkulu

dengan model matematik 1-D dalam rangka untuk mengevaluasi letak bangunan pengambilan

(intake) PDAM terhadap pengaruh air asin.



ISBN : 978-979-1165-74-7 XI - 81

INTRUSI AIR ASIN LEWAT SUNGAI

Berdasarkan kekuatan relatif antara pasang surut dan debit sungai, sirkulasi estuari

dapat di kelompokkan ke dalam 3 golongan utama, Suripin (2000), yaitu :

1) Estuari sudut asin (salt wegde)

Estuari jenis ini berkembang pada sungai yang bermuara ke laut, yang pasang surutnya sangat

rendah dan debit sungai sangat kuat. Antara air asin dan air tawar terjadi gradien rapat massa

dan keasinan yang sangat tajam dan membentuk holoklin yang stabil dan kedua jenis massa air

akan terpisah, dengan air tawar yang mengalir menuju laut berada pada lapisan air asin, dan

lapisan air asin mengalir di bawah air tawar dengan membentuk sudut. Salinitas di lapisan

bawah sama dengan salinitas air laut, sedang lapisan atas merupakan air tawar. Arah kecepatan

aliran di atas dan di bawah bidang batas berlawanan.

2) Estuari tercampur sebagian

Estuari tercampur sebagian berkembang pada sungai yang bermuara pada laut dengan pasang

surut moderat. Arus pasang surut cukup berpengaruh, dan seluruh massa air bergerak naik dan

turun estuari mengikuti naik dan turunnya air, sehingga pada pertemuan air asin atau air tawar

menimbulkan geseran pada dasar estuari menimbulkan tegangan geser, dan menimbulkan

turbulensi. Terjadi pencampuran air asin ke arah atas dan air tawar ke arah bawah. Air tawar

mengalir ke arah laut bercampur dengan air asin dengan proporsi yang lebih tinggi.

3) Estuari tercampur sempurna (well mixed)

Estuari tercampur sempurna biasanya terdapat pada estuari yang lebar dan dangkal, dimana

pasang surutnya tinggi, dan arus pasang surut lebih kuat dibandingkan dengan aliran sungai,

kolom air menjadi tercampur secara keseluruhan, tidak terjadi bidang batas antara air asin dan

air tawar. Distribusi salinitas dalam arah vertikal adalah sama atau pada estuari jenis ini hampir

tidak terjadi variasi salinitas ke arah vertikal. Variasi salinitas hanya terjadi sepanjang estuari,

tanpa stratifikasi vertikal dan lateral.

FORMULASI MODEL MATEMATIK 1 - D

Penjalaran gelombang pasang surut di estuari dan intrusi air asin di estuari dapat diprediksi

berdasarkan persamaan Barre de St. Venant, yang terdiri dari Cunge dkk. (1980) :

1. Persamaan kontinuitas.

....(3.13).................................................. 0 x

Q

b

1 =

∂∂+

∂∂

t

y



ISBN : 978-979-1165-74-7 XI - 82

2. Persamaan momentum.

3. Persamaan transpor massa.

4. Persamaan Keadaan.

Koefisien difusi memanjang di hitung dengan rumus Okubo (De Borne de Granpre,

1978).

Gesekan dasar dan dinding yang menghambat aliran diberikan oleh rumus empiris berikut :

Atau dengan menggunakan rumus Strickler :

K = kst.AR2/3 ………………………………………(3.20)

Kondisi Awal dan Kondisi Batas

Dalam penelitian ini kondisi awal dan kondisi batas yang digunakan adalah sebagai berikut :

1. Kondisi awal

2. Kondisi batas hulu

Dalam penelitian ini debit masukan dari sebelah hulu konstan dan dilakukan perubahan pada

setiap running program untuk mengetahui pengaruhnya terhadap perubahan prilaku aliran dan

salinitas.

...(3.14)0......... dc

gA K

QQgA

x

ygA )

A

Q(

x

2

2

=∂∂++

∂∂+

∂∂+

∂∂

xt

Q ρρ

(3.15)........................................ x

A

1

x

CV

∂∂

∂∂=

∂∂+

∂∂

x

CAKx

t

C

.(3.16)..................................................1000...... C 0,00075 +=ρ

)18.3.....(..................................................SfKQ =

)19.3...(................................................... RACK =

..(3.17)........................................ 10 )(

,(65 +=

xb

txQKx

)21.3........(..................................................

13

2

gA

TQ

IfIo

x

y

−

−=∂∂

)22.3........(.................................................. 22

2

RAC

QIf

z

=



ISBN : 978-979-1165-74-7 XI - 83

3. Kondisi batas hilir

PENYELESAIAN SECARA NUMERIS

Pada skema eksplisit bentuk fungsi f(x,t) dan diferensial parsiil terhadap ruang dan waktu dapat

didekati oleh bentuk berikut ini :

Adapun persamaan yang diselesaikan dalam bentuk skema eksplisit adalah :

1. Persamaan Kontinuitas dan momentum

Untuk memenuhi kondisi stabilitas, langkah waktu dibatasi oleh kondisi Courant-Friedrick-

Lewy (CFL) (Koutitas, 1988).

2. Persamaan Transpor

Koefisien difusi harus memenuhi persyaratan nilai Peclet Number (PC) (Koutitas, 1988), sesuai

dengan persamaan (3.26) di bawah ini.

)23.3.......(.............................. *2

sin2

)(

+= tT

HSWLtY

π

32).......(3............................... x

1

1)CA - ( -

1

))CA - ((

n1 i

ni

n1 -

1 1

∆

∆

∆

+=

+

++

xCAKdA

xCAKdA

A

dtCBCC

ni

ni

ni

ini

nin

i

ni

ni

)24.3.........(..................................................2

)(),(

)(),(

),(

11

1

t

ff

t

txf

t

ff

t

txf

ftxf

ni

ni

ni

ni

ni

∆−≈

∂∂

∆−≈

∂∂

≈

−+

+

( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ....(3.26).................... 2

AC

QQ

2

*

2Q

...(3.25)........................................ - y

1 1 2i

2z

ii

1 1

1-

21

1

21

i1

111- 1

i1

−+

−+−

+

++

−++

+

−∆

∆−∆−

−∆

∆−

−

∆∆−=

−Λ−=

in

in

i

ii

i

nn

i

in

ini

i

in

i

in

nni

ni

ni

ii

nni

dc

x

tgA

RtgA

yyx

gAt

A

Q

A

Q

x

tQ

QQxxb

tY

ρρρ



ISBN : 978-979-1165-74-7 XI - 84

METODOLOGI

Secara garis besar penelitian ini meliputi kegiatan-kegiatan sebagaimana tercantum dalam bagan

alir pada Gambar 1.

Gambar 1. Skema langkah penelitian

.(3.33)............................................................ 1 ≥=Kd

ULPC



ISBN : 978-979-1165-74-7 XI - 85

Gambar 2. Bagan Alir Perambatan Gelombang dan Garam



ISBN : 978-979-1165-74-7 XI - 86

Dari aplikasi model pada kondisi pasang maksimum (purnama) dengan debit air tawar

minimum dari hulu sebesar Q = 4,6 m3/dt, Lebar muka air = 45 meter, Panjang sungai = 6500

meter, Kemiringan dasar sungai = 0,000125, ∆t = 20 detik, ∆x = 500 meter, Tinggi air normal

= 1,8 meter, salinitas sampai dengan jarak 6500 meter, nilai salinitas sebesar 0,282 ppm. Pada

kondisi pasang minimum (perbani) dengan debit air tawar minimum dari hulu sebesar Q = 4,6

m3/dt, salinitas sampai pada jarak 5000 meter, nilai salinitas sebesar 0,075 ppm. Pada kondisi

pasang purnama dengan debit air tawar rata-rata dari hulu sebesar 52,3 m3/dt, jarak salinitas

sampai dengan 4500 meter, nilai salinitas 1.100 ppm, sedangkan pada kondisi pasang purnama

dengan debit air tawar maksimum dari hulu sebesar 100 m3/dt, jarak salinitas sampai dengan

3000 meter, nili salunitasya 0.645.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan dapat disimpulkan beberapa hal, sebagai berikut :

1. Berdasarkan hasil aplikasi model pada berbagai kondisi pasang surut dengan variasi

debit air tawar, maka penjalaran intrusi air asin maksimum sampai dengan 6500 meter dari

muara, yaitu pada saat pasang purnama dengan debit air tawar minimum dari hulu sebesar

4,6 m3/dt .

2. Dari hasil kalibrasi model dengan debit air tawar konstan sebesar 30 m3/dt, lebar muka

air = 45 meter, kemiringan dasar sungai = 0,000125, panjang sungai = 4000 meter, hasil

yang baik dicapai dengan harga ∆t = 20 dt, dan ∆x = 500 meter, serta nilai Chezy 30.

3. Dari salinitas hasil model, maka penjalran intrusi air asin minimum hanya terjadi

sampai dengan 3500 meter dari muara, yaitu pada saat pasang purnama, dengan debit air

tawar maksimum dari hulu sebesar 100 m3/dt.

DAFTAR PUSTAKA

Gerald F, Patrick O. Wheatley, 1989, Applied Numerical Analysis. Addison-Wesley Publishing

Company.

Ippen, A.T., 1966. Estuary And Coastline Hydrodynamics. McGraw-Hill Book Company. Inc. Junaidi, 2000. Model Numeris Intrusi Air Asin di Estuari Akibat Gelombang Pasang Surut.

Thesis, UGM. Yogyakarta. Koutitas CG, 1988, Mathematical Models in Coastal Engineering, Pantecs Press, London. Linsley, R.K. et al, 1989. Hidrologi Untuk Insinyur. Penerbit Erlangga, Jakarta.

Universitas Ilmu Teknik.



ISBN : 978-979-1165-74-7 XI - 87

Peavy, H.S., 1985. Environmental Engineering. McGraw-Hill International Editions. Pitara, W., 1987. Model Perembesan Garam Di Sungai/Estuari. Tugas Akhir Jurusan Geofisika

dan Meteorologi ITB, Bandung. P. Van Groen, 1979, Salt Intrusion,Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Pengairan

Proyek Pembukaan Persawahan Pasang Surut, Jakarta. Richardh H. French., 1985. Open Channel Hydraulics. McGraw-Hill International Editions. Suripin, 2000. Pengembangan Sumber Daya Air, Diktat Kuliah S1 Teknik Sipil Universitas

Dipenogoro, Semarang. Suripin, 2001. Teknik Muara, Pantai dan Air Tanah, Diktat Kuliah D-3 Teknik Pusdik

Kimpraswil Universitas Diponegoro, Semarang. Szymkiewiez R, 1995, Methode to Solve 1D Unsteady Transport and Flow Equation, Journal of

Hydraulic Engineering, Vol : 124 No. 3, 280 – 286. Triatmodjo, B.,1999. Teknik Pantai. Beta Offset Yogyakarta. Triatmodjo, B.,1992. Metode Numerik. Beta Offset Yogyakarta. Yadi. N., 1997. Model Intrusi Garam Di Sungai Upang, Sumatera Selatan, Jurusan Meteorologi

dan Geofisika ITB, Bandung

aplikasi model intrusi air laut akibat gelombang pasang

Documents