## Sebaran Sedimen Dasar di Perairan Karimunjawa
Larosa Nurfikri Gamellia 1 , Purwanto 1 , Sugeng Widada 1 , Petrus Subardjo 1 , Muslim 1 , Rikha Widiaratih 1
1 Departemen Oseanografi, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudarto, SH Tembalang Tlp. / Fax. (024)7474698 Semarang 50275
Email corresponding author: larosanurfikrigameliya13@gmail.com

## Abstrak
Bangunan  terumbu  buatan  ( Artificialreefs) merupakan  salah  satu  bentuk  upaya  untuk  menganggulangi  dan rehabilitasi kerusakan yang terjadi pada terumbu karang alami. Pembuatan terumbu buatan merupakan suatu rekayasa  struktur  bangunan  yang  sengaja  diturunkan  ke  laut  untuk  menyerupai  habitat  ikan  dan  ekosistem terumbu  karang.  Adanya  bangunan  tersebut  dapat  mempengaruhi  dinamika  faktor  hidro-oseanografi  yang terjadi, salah satunya yaitu proses sedimentasi yang dipengaruhi oleh arus laut. Tujuan penelitian ini adalah untuk  mengetahui  distribusi  sebaran  sedimen  dasar  yang  terjadi  pada  bangunan  terumbu  buatan  ( artificial reefs ) pada saat sebelum dan sesudah simulasi model. Penelitian ini dibagi dalam dua tahap yaitu tahap survei lapangan  dan  tahap  pemodelan  numerik  menggunakan  MIKE  21 flow  model serta dilanjutkan modul Sand Transport (ST). Metode penelitian ini menggunakan metode kuantitatif dan penentuan lokasi penelitian dipilih secara purposive sample. Hasil penelitian menunjukkan kondisi hidrodinamika pada lokasi penelitian dengan kecepatan arus maksimum sebesar 0.9388 m/sdengan arah dominan menuju barat laut dan timur laut . Analisa sedimentasi dilakukan dengan mengamati hasil dari model ( output ) serta membuat potongan melintang pada daerah struktur bangunan dan membandingkan hasil baik sebelum maupun setelah simulasi. Hasil potongan melintang  I-I’  dan  potongan  melintang  II-II’  mengalami  perubahan  kedalaman  (erosi)  sepanjang  garis potongan melintang, sedangkan pada potongan melintang III-III’ mengalami penumpukan material sedimen (sedimentasi) pada rentang jarak 10 m.
Kata kunci : Terumbu Buatan, Sedimentasi, Model Hidrodinamika , Model Sand Transport , Perairan Batu Putih Karimunjawa.

## Abstract
Artificial  reefs  (Artificial  reefs) are  one  of  method  for overcome  and  rehabilitate  damages  that  occurs  on natural reefs. The manufacture of artificial reefs is a structural engineering that deliberately lowered to the sea to resemble the habitat of fishes and coral reef ecosystem. The existence of such buildings can affect the dynamics of hydro-oceanography factors that occur, for example the sedimentation process which influenced by the ocean currents. This study was purposed to determine the distribution pattern of sedimentation process that occurs on the building of artificial reefs, before and after the model simulation. This study was divided into two phases, field survey phase and numerical modelling using MIKE 21 flow model module continued with Sand Transport module (ST). This study used a quantitative method and determination of location was using purposive sampling method. The result shown hydrodinamic condition of study location with maximum velocity rate at 0,9388m/s, dominantly went to northwest and northeast. For sedimentation analysis was done by observing the results of the model (output) and also making a cross section on the area of the building structure and compare the results both before and after simulation. The I-I’ cross section and II-II’ cross section had and increase in depth (erosion) across the cross section line, and then in a section III-III’ there is a sediment buildup (sedimentation) in the range of 10 meters.
Keywords : Artificial Reefs, Sea Current, Sedimentation, Hydrodinamic model, Sand Transport Model, Batu Putih Waters, Karimunjawa

## PENDAHULUAN
Kepulauan Karimunjawa terletak di sebelah barat laut Kabupaten Jepara, Jawa Tengah dengan jarak sekitar 45 mil atau 83 km. Secara geografis Kepulauan Karimunjawa terletak dalam koordinat 5° 40' - 5° 71' LU dan 110° 4' -110° 41' BT dan berada pada ketinggian 65-500 m dari permukaan laut. Menurut Umardiono (2011),  luas  dari  wilayahnya  yaitu  sebesar  111.625  ha  yang  terdiri  dari  7.033  ha  daratan  dan  104.592  ha perairan.  Tahun  1988  yang  tertuang  dalam  Surat  Keputusan  Menteri  Kehutanan  No.161/Menhut-II/1988, Kepulauan Karimunjawa ditetapkan sebagai kawasan Taman Nasional Laut yang memiliki fungsi utama yaitu sebagai kawasan konservasi (Yusuf et al , 2012).
Perairan Kepulauan Karimunjawa memiliki karakteristik yang spesifik baik secara geografis maupun ekologis. Kawasan perairan Kepulauan Karimunjawa merupakan tipe perairan semi tertutup. Perairan tersebut dikelilingi oleh gugusan pulau-pulau yang merupakan daerah dengan ekosistem terumbu karang tersebar luas dan merata, yang dapat melindungi pantai dari hempasan gelombang dan menahan kuatnya arus yang menuju pantai (Yusuf, 2007 dalam Yusuf et al. , 2012).
Daya tarik utama kawasan perairan Kepulauan Karimunjawa terletak pada ekosistem terumbu karang sebagai  objek  wisata  bahari.  Terdapat  hubungan  antara  persen  tutupan  karang  dengan  pemanfaatan  suatu lokasi, dimana pada saat pemanfaatan yang cukup tinggi maka perairan cenderung memiliki tutupan karang yang rendah (Juhasz et al. , 2010). Bangunan terumbu buatan ( artificialreefs) merupakan salah satu bentuk upaya untuk menganggulangi dan rehabilitasi kerusakan yang terjadi pada terumbu karang alami. Pembuatan terumbu buatan merupakan suatu  rekayasa  struktur  bangunan  yang  sengaja  diturunkan  ke  laut  untuk  menyerupai  habitat  ikan  dan ekosistem terumbu karang. Bangunan terumbu buatan yang terletak di perairan Batu Putih, berada pada sisi timur Pulau Kemujan dan sisi barat antara Pulau Tengah dan Pulau Cilik. Terumbu buatan tersebut terdiri dari beberapa komponen yang meliputi, blok beton, berbagai bangunan rumah ikan ( fish shelter ) dan blok beton setinggi 3 meter yang terdapat meja transplantasi karang dengan diameter 3 meter.
Bangunan  terumbu  buatan  tersebut  dapat  mempengaruhi  dinamika  faktor  hidro-oseanografi  yang terjadi.  Berdasarkan  data  Balitbang  (2003),  perairan  Kepulauan  Karimunjawa  termasuk  ke  dalam  Musim Timur dan Musim Barat serta dua musim Peralihan yakni Musim Peralihan I dan Peralihan II. Menurut Nontji (1993),  musim  tersebut  dipengaruhi  oleh  sifat  perairan  seperti  arus  laut  yang  mengalir  dari  barat  ke  timur (musim barat), sedangkan jika terjadi arus laut yang mengalir dari timur ke barat (musim timur). Beberapa faktor hidro-oseanografi yang terjadi karena adanya bangunan terumbu buatan tersebut salah satunya adalah proses sedimentasi.
Sedimentasi merupakan peristiwa pengendapan material batuan yang diangkut oleh tenaga air atau angin. Menurut Rifardi (2012), faktor sedimentasi yang mempengaruhi paling dominan adalah arus, yang akan mengangkut  sedimen  dan  mempengaruhi  distribusinya.  Penelitian  ini  akan  dilakukan  pemodelan  arus  dan pemodelan  transport  sedimen  dasar.  Analisa  ukuran  butir  sedimen  juga  dilakukan  untuk  mengetahui  jenis sedimen  dasar  dan  distribusi  sedimen  dasar  pada  bangunan  terumbu  buatandi  perairan  Batu  Putih Karimunjawa. Peta lokasi penelitian dapat dilihat pada (Gambar 1).

## Gambar 1 . Peta Lokasi Penelitian

## MATERI DAN METODE
Materi pada penelitian ini adalah berupa data utama (primer) maupun data pendukung (sekunder). Data utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah data sedimen dasar dan data arus, sedangkan untuk data pendukung dalam penelitian ini adalah Peta Bathimetri Karimunjawa DISHIDROS 1:100.000 yang digunakan sebagai input setting model.
Metode penelitian yang digunakan adalah metode kuantitatif, metode kuantitatif ialah sebuah metode ilmiah  yang  telah  memenuhi  kaidah-kaidah  ilmiah  yaitu  konkrit,  objektif,  terukur,  rasional  dan  sistematis. Data  penelitian  dalam  metode  ini  berupa  angka-angka  dan  analisa  menggunakan  statistik  atau  model. Berdasarkan tujuannya penelitian ini menggunakan penelitian pengembangan, sedangkan berdasarkan tingkat kealamiahan tempat, penelitian ini menggunakan penelitian survey (Sugiyono, 2014). Pengukuran arus dilakukan menggunakan metode Eulerian yaitu dengan alat ukur diam yang diletakan di dasar perairan, sehingga alat dapat merekam partikel air yang melintas diatas alat tersebut. Alat pengukuran arus dalam penelitian menggunakan ADCP untuk mendapatkan data arah dan kecepatan arus absolut pada berbagai kedalaman.
Pengambilan data sedimen  dasar  menggunakan grab sampler sediment di daerah bangunan terumbu buatan. Lokasi pengambilan data sedimen berada pada koordinat5°48’ 57.823” LS dan 110° 30’ 7.02” BT. Data hasil perekaman ADCP adalah kecepatan vectoru dan v , kecepatan total dan arahnya beserta waktu interval 10 menit. Pengolahan data arus disajikan dan digunakan sebagai data verifikasi dalam melakukan validasi numerik.
Sampel sedimen basah di keringkan terlebih dahulu, kemudian dilakukan analisa ukuran butir sedimen dasar menggunakan metode Buchanan yaitu pengayakan dan pipeting. Setelah metode analisa ukuran butir sedimen selesai dilakukan, hasil yang didapat kemudian diplotkan dalam sieve graph dan dilakukan penamaan sesuai dengan segitiga penamaan sedimen.
Model numerik yang digunakan dalam simulasi model hidrodinamika adalah Flow Model pada software MIKE 21. Penelitian dalam tahap ini dilakukan dengan membangun 2 bentuk daerah domain, yaitu domain besar yang digunakan untuk verifikasi data arus lapangan serta domain kecil yang digunakan untuk modul Sand Transport .
Pelaksanaan  penyelesaian  dengan  metode  numerik  dilakukan  dengan  beberapa  tahapan  model  yaitu persiapan  data  ukuran  butir  sedimen  ( grain  size )  domain  kecil  lokasi  penelitian  dan  data  hasil  simulasi hidrodinamika berupa debit perairan atau fluks . Set-up nilai koefisien parameter model dengan memasukkan nilai  parameter, time  interval  simulation ,  hingga running  model .  Ekstraksi  data digunakan untuk  melihat perubahan bed level dan pergerakan sedimen sebelum dan sesudah simulasi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Kecepatan arus maksimum yang didapatkan sebesar 0,938 m/s dan kecepatan arus minimum 0,001 m/s, sedangkan kecepatan arus rata-rata didapatkan sebesar 0,378 m/s. Hasil Pengolahan data model pada domain besar didapatkan kecepatan arus maksimum 0,735 m/s, arus minimum 0,166 m/s dan kecepatan rata- rata sebesar 0,367 m/s. Pemodelan arus pada domain besar didapatkan hasil berupa kecepatan dan arah arus, kemudian akan dilakukan verifikasi data. Hasil verifikasi data model dan data lapangan didapatkan sebesar 7,26 % .Dominansi sebaran arah arus pada lokasi pengukuran ADCP dapat dilihat pada diagram mawar arus ( Current Rose ) yang disajikan pada Gambar 3 menunjukkan bahwa arah arus lebih dominan mengarah ke arah barat laut dan timur laut
Gambar 2 . Grafik Verifikasi Data Arus Lapangan dengan Data Model
Gambar 3 . Diagram Mawar Arus di lokasi ADCP
Nilai Formzhal berdasarkan  pengolahan  data  lapangan  didapatkan  sebesar  4,167.  Hasil  tersebut diketahui bahwa tipe pasang surut perairan Karimunjawa adalah pasang surut harian tunggal ( diurnal tide ) yaitu terjadi satu kali pasang dan satu kali surut. Nilai Mean Sea Level yang didapatkan sebesar 13,48 cm, Highest High Water Level sebesar 13,96 cm, Lowest Lower Water Level 13,01 cm. Berikut merupakan hasil simulasi model beupa elevasi muka air laut dan pola arus pada saat kondisi pasang tertinggi ditunjukkan pada Gambar 4-5.
Gambar 4. Kondisi elevasi muka air pada saat kondisi pasang tertinggi (Domain Besar)
Gambar 5 . Kondisi Kecepatan arus pada saat kondisi pasang tertinggi (Domain Besar)
Hasil simulasi model numerik MIKE 21 flow model hidrodinamika beupa elevasi muka air laut dan pola arus pada saat kondisi surut terendah ditunjukkan pada Gambar 6-7.
Gambar 6. Kondisi elevasi muka air pada saat kondisi surut terendah (Domain Besar)
Gambar 7. Kondisi Kecepatan aruspada saat kondisi surut terendah (Domain Besar)
Berikut merupakan hasil simulasi model numerik MIKE 21 flow model hidrodinamika beupa elevasi muka air laut dan pola arus pada saat kondisi pasang tertinggi ditunjukkan pada Gambar 8-9.
Gambar 8. Kondisi elevasi muka air pada saat kondisi pasang tertinggi (Domain Kecil)
Gambar 9. Kondisi kecepatan arus pada saat kondisi pasang tertinggi (Domain Kecil)
Hasil simulasi model numerik MIKE 21 flow model hidrodinamika beupa elevasi muka air laut dan pola arus pada saat kondisi surut terendah ditunjukkan pada Gambar 10-11.
Gambar 10. Kondisi elevasi muka air pada saat kondisi surut rendah (Domain Kecil)
Gambar 11 .Kondisi kecepatan arus pada saat kondisi surut rendah (Domain Kecil)

## Hasil Model Sedimen Dasar
Berdasarkan  hasil  analisa  ukuran  butir  ditunjukkan  bahwa  sedimen  dasar  di  perairan  Batu  Putih Karimunjawa  didominasi  oleh  pasir  dengan  persentase  (%)  pasir  98,48  %;  lanau  1,14%;  lempung  0,38%. Ukuran butir didapatkan dengan nilai grain diameter (D 50 ) yaitu sebesar 0,3 mm. Analisa transportasi sedimen kemudian dilakukan menggunakan simulasi pemodelan numerik. Perubahan sedimentasi di lokasi kajian dapat diamati dengan membuat beberapa potongan melintang pada sekitar bangunan.Hasil dari potongan melitang pada gambar menunjukkan adanya perubahan kedalaman batimetri sebelum maupun sesudah simulasi di area bangunan terumbu buatan (artificial reefs) yang dipresentasikan melalui grafik . Potongan melintang tersebut terbagi dalam beberapa bagian, yaitu potongan I-I, potongan II-II dan potongan III-III. Pada potongan saat sebelum maupun sesudah simulasi terdapat perubahan, yaitu pertambahan kedalaman (erosi) dan sedimentasi yang ditunjukkan Gambar 12-13.
Gambar 12 . Kondisi perubahan bathimetri ( Bed Level) pada saat awal simulasi
Gambar 13. Kondisi perubahan batimetri ( Bed Level) pada saat akhir simulasi
Berikut  merupakan  grafik  hasil  dari  kondisi  arus  dan  kondisi  batimetri  pada  potongan  melintang sebelum dan setelah simulasi model ditunjukkan pada Gambar 14.
(a). Potongan I-I’ (b). Potongan II-II’
(c). Potongan III-III’
Gambar 14. Grafik Potongan Melintang Pengamatan Perubahan Kedalaman ( Bed Level Change )
Tabel 3 . Kondisi Arus pada Potongan Melintang Keterangan Arus 1 Arus 2 Arus 3 Potongan  I-I’ 0,587 0,590 0,593 Potongan  II-II’ 0,607 0,650 0,640 Potongan III-III’ 0,656 0,698 0,723
(Sumber: Penelitian 2016)

## Pembahasan
Kecepatan arus rata-rata yang didapatkan pada titik pengukuran lapangan ADCP sebesar 0,378 m/s dengan kecepatan arus maksimum 0,9388 m/s dan kecepatan arus minimum 0,001 m/s. Kemudian dilakukan verifikasi data dengan error sebesar 7,26 %, data yang bertujuan untuk melihat perbandingan antara data arus yang didapat dari hasil simulasi software dengan arus pengambilan data lapangan. Daerah domain kecil hasil dari simulasi flow model memperlihatkan pola pergerakan arus  pada setiap kondisi berbeda pasang tertinggi dan surut terendah. Arus rata–rata pada saat pasang sebesar 0,886 m/s sedangkan pada saat surut sebesar 0,392 m/s.  Perbedaan  dikarenakan  adanya  perubahan  elevasi  muka  air  laut.  Arah  arus  pasang  surut  ini  sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan atau topografi setempat. Pada diagram mawar angin disajikan bahwa arus pada pengukuran ADCP bergerak dominan menuju barat laut dan timur laut. Gerakan arus dalam hal ini berarti cenderung bergerak dari darat ke arah laut, berkaitan dengan pengukuran yang dilaksanakan di daerah dekat pantai.
Analisa transportasi sedimen dilakukan untuk mengetahui adanya perubahan dasar perairan, baik erosi maupun  sedimentasi.  Analisa  dilakukan  dengan  membuat  potongan  melintang  kemudian  melakukan perbandingan dasar perairan bed level (Gambar 12-13) saat sebelum dan setelah simulasi pada 3 - 28 Mei 2016. Hasil potongan melintang disajikan dalam bentuk grafik (Gambar 14) yang merupakan gambaran dari kondisi bangunan artficial dapat dikategorikan sebagai struktur pemecah gelombang tipe tenggelam. Struktur ini dapat menyebabkan adanya perubahan dari kecepatan dan arah arus yang membawa partikel.
Potongan melintang I-I’ (Gambar 14 a) terlihat mengalami perubahan kedalaman (erosi) pada jarak 4 -  8  meter  sepanjang  garis  dan  potongan  melintang  II-II’  (Gambar  14  b)  mengalami  perubahan  kedalaman (erosi)  sepanjang  garis  potongan  melintang  yang  terjadi  selama  proses  simulasi,  sedangkan  pada  potongan melintang III-III’ (Gambar 14c) mengalami penumpukan material sedimen (sedimentasi) pada rentang jarak 10 m. Terlihat juga untuk kondisi arus pada saat dan setelah simulasi di sekitar struktur bangunan mengalami perubahan kecepatan arus, hal ini terjadi karena adanya pengaruh dari stuktur tersebut. Dinamika arus tersebut menyebabkan terjadinya transportasi partikel sedimen, dimana pada saat arus yang membawa partikel mena penghalang  (struktur  bangunan artificial ).  Partikel  akan  mengendap  pada  sisi  lain  bangunan  (potongan melintang  III-III’),  terdapat  partikel  sedimen  yang  tergerus  dan  terbawa  arus  (potongan  melintang  I-I’  dan potongan  melintang  II-II’).  Fluida  (massa  air)  dalam  hal  ini  berperan  dalam  proses  transportasi  dan pengendapan sedimen, yang mana fluida tersebut mentransfer energi pada partikel-partikel sedimen. Fluida tersebut  mentransfer  energi  dalam  jumlah  yang  cukup  sehingga  dapat  membuat  partikel-partikel  tersebut terlepas dan mengendap

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan,  didapatkan  hasil  perubahan  kedalaman  pada  saat sebelum  dan  setelah  simulasi  pada  daerah  bangunan  artificial.  Dinamika  pergerakan  arus  yang  terjadi menyebabkan transportasi partikel sedimen, fluida tersebut mentransfer energi pada partikel-partikel sedimen. Potongan  melintang  I-I’  dan  potongan  melintang  II-II’  mengalami  perubahan  kedalaman  (erosi)  sepanjang garis  potongan  melintang,  sedangkan  pada  potongan  melintang  III-III’  mengalami  penumpukan  material sedimen (sedimentasi) pada rentang jarak 10 m.

## Daftar Pustaka
Balitbang, 2003. Penelitian Identifikasi dan Penyelamatan Ekosistem TerumbuKarang Bagi Nelayan Kecil di Karimunjawa. Badan Penelitian danPengembangan Propinsi Jawa Tengah.
Juhasz, A., E. Ho, E. Bender dan P. Fong. 2010. Does Use of Tropical Beaches by Tourist and Island Resident Result in Damage to Fringing Coral Reef ACase Study in Moorea French Polynesia. Mar. Poll. Bull., 60: 2251 –2256.
Nontji, A. 1993. Laut Nusantara. Penerbit Djambatan, Jakarta. Rifardi. 2012. Ekologi Sedimen Laut Modern. UR Press: Pekanbaru, 167 hlm. Sugiyono. 2009. Metode Penelitian Kuantitatif, Kualitatif, dan R&D. Alfabeta, Bandung. Umardiono, Andy. 2011. Pengembangan Obyek Wisata Taman Nasional LautKepulauan Karimunjawa., 24
(3): 192-201.
Yusuf, Muh, G. Handoyo, Muslim, S. Y. Wulandari., dan H. Setiyono. 2012. Karakteristik Pola Arus Dalam Kaitannya dengan Kondisi Kualitas Perairan dan Kelimpahan Fitoplankton di Perairan Kawasan Taman Nasional Laut Karimunjawa. Buletin Oseanografi Marina., 1: 63-74.