## Kajian Model Fisik Pengaruh Freeboard dan Susunan Buis Beton Sebagai Pemecah Gelombang Tenggelam Ambang Rendah (Pegar) Dalam Mereduksi Gelombang
Zulkarnain 1 , Nadjadji Anwar 2
1 Politeknik Negeri Bengkalis, zulkarnaen@polbeng.ac.id
2 Institut Teknologi Surabaya, nadjadji@ce.its.ac.id
Received 03 Desember 2017; Reviewed 14 Desember 2017; Accepted 21 Desember 2017 http://jurnal.borneo.ac.id/index.php/borneoengineering

## Abstract
The  Research  Center  and  Development  of  Water  (Puslitbang)  is  currently  developing  the  Submerged Breakwater in shallow sea area (PEGAR). The author is interested to examine the material that  easily obtained  in  the  field  of  RCP  concrete  cylinder.  The  observation  is  how  it  to  be  ability  in  function  as submerged breakwater an go green and low cost. The physical model of wave transmission test is how the response to the structure in ability to damping of wave as the breakwater function. In this research breakwater used is submerged breakwater type by using concrete cylinder (buis beton). The purpose from this research  is to know how  the response of  breakwater structure to the waves through it, with some variation of the structure by creating a structure with three variations of the arrangement and freeboard that is the relative depth with the crest width is constant. The wave generated test in this study is using regular  waves  in  wave  flume  at  FTSP  Civil  Engineering  Department  of  Institute  Technology  Ten November. From the analysis of the effect of the installation of submerged breakwater by using concrete cylinder to the wave damping value, it can be concluded that the factors that are very influential is the freeboard  and  the  composition  of  concrete  cylinder.  Scenario  A  (rigid  vertical massive)  is  capable  of producing the smallest value of kt is 0.33. As for scenario B (rigid horyzontal massive) with a damping value of 0.5, while the scenario C (rigid permeable) is only able to  produce kt value of 0.71. Scenario A is better than scenario B and C Because the position of arrangement of A is very good used to damp wave in small or big freeboard conditions.
Keywords: Physical modelling, Submerged breakwater, Cylinder concrete, Freeboard

## Abstrak
Pusat  Penelitian  dan  Pengembangan  (Puslitbang)  Air  saat  ini  sedang  mengembangkan  teknologi Pemecah Gelombang Ambang Rendah (PEGAR). Penulis tertarik untuk meneliti material yang mudah diperoleh  di  lapangan  yakni  RCP  beton  silinder  sebagai  pemecah  gelombang  tenggelam  yang  ramah lingkungan dan ekonomis. Pada penelitian ini breakwater yang digunakan adalah tipe tenggelam atau submerged breakwater menggunakan buis beton. Uji model fisik transmisi gelombang terhadap struktur pemecah gelombang, ada tiga skenario yang dilakukan A, B dan C, parameter struktur yang divariasikan yakni susunan dari buis beton dan freeboard kedalaman relatif sedangkan lebar puncak struktur (crest width) adalah konstan. Gelombang uji menggunakan gelombang reguler yang dibangkitkan pada Kolam gelombang  di  Lab.  Hidro  dan  Teknik  Pantai  FTSP  Jurusan  Teknik  Sipil  Institut  Teknologi    Sepuluh Nopember.  Semakin  kecil  nilai  koefesien  transmisi  (kt)  maka  akan  semakin  baik  dalam  peredaman gelombang  yang  dihasilkan.  Dari  hasil  analisa  pengaruh  pemasangan  breakwater  tenggelam  dengan menggunakan buis beton terhadap nilai peredaman gelombang yang terjadi dengan memperhitungkan koefesien transmisi (kt). Skenario A (verticle Massive Structure) mampu menghasilkan nilai kt terkecil yakni 0,33. Sementara untuk skenario B (rigid horyzontal massive) dengan nilai peredaman 0,5, sedang kan skenario C (rigid permeable) hanya mampu menghasilkan nilai kt sebesar 0.71. Secara garis besar skenario A lebih baik daripada skenario B dan C Karena posisi susunan A sangat baik digunakan untuk peredaman gelombang untuk kondisi freeboard kecil dan besar .
Kata Kunci: Model Fisik, Pemecah gelombang tenggelam, Buis beton, Freeboard

## 1. Pendahuluan
Semakin berkembang Teknologi yang diadaptasikan ke berbagai disiplin ilmu, salah satunya adalah pengembangan  teknologi  khususnya  terhadap  struktur  pemecah  gelombang  lepas  pantai  telah menghasilkan struktur pemecah gelombang lepas pantai tenggelam yang sekarang dikenal dengan LCB atau Low-Crested Breakwaters. Beberapa literatur menyimak mulai berkembang penggunaan LCB  di  berbagai  negara  seperti  USA,  UK, Jepang,  dan  Itali  (Durgappa,  2008),  bahkan  di Jepang penggunaan LCB menjadi sangat populer dan lebih banyak digunakan dari pada pemecah gelombang konvensional (Pilarczyk, 2003). Keunggulan LCB antara lain mampu mengurangi dampak estetika, lebih  murah,  sirkulasi  air  yang  lebih  baik  yang  memungkinkan  meningkatnya  kualitas  air  dan produktivitas biologi, dan mengurangi efek hambatan terhadap angkutan sedimen (Kularatne et al, 2008).
Pengurangan energi gelombang yang mengenai pantai dapat dilakukan dengan pembuatan bangunan pemecah  gelombang  sejajar  pantai  (offshore  breakwaters).  Pemecah  gelombang  ini  menirukan prinsip perlindungan alami oleh terumbu karang. Gelombang besar yang menghempas pantai ditahan dan  dihancurkan  sebelum  garis  pantai,  sehingga  ketika  mencapai  garis  pantai  energi  gelombang berkurang. Dengan berkurangnya energi gelombang di daerah bayangan pemecah gelombang, maka transportasi sedimen di daerah tersebut akan berkurang dan akan terjadi pengendapan.
Pemecah gelombang tenggelam dapat diklasifikasikan ke dalam 3 (tiga) kategori yaitu : dynamically stable  reef  breakwater,  statically  stable  low-crested  breakwater dan statically  stable  submerged breakwater (van der Meer, 1991). Pemakaian pemecah gelombang tenggelam, termasuk submerged breakwater  belakangan  ini  sudah  banyak  dipakai  (Pina,  1990). Submerged  breakwater adalah pemecah gelombang tenggelam dengan elevasi awal ambang terletak di bawah elevasi muka air diam (SWL). Pemecah gelombang ini mungkin tidak efektif pada saat pasang. Untuk mendapatkan hasil yang efektif, pemecah gelombang ini sebaiknya dipasang pada lokasi dengan pasang surut rendah. Fungsi utama dari pemecah gelombang tenggelam adalah meredam energi gelombang yang datang ke pantai melalui mekanisme gelombang pecah, disipasi, gesekan, dan refleksi gelombang.
Pusat  Penelitian  dan  Pengembangan  (Puslitbang)  Air  saat  ini  tengah  mengembangkan  teknologi Pemecah  Gelombang  Ambang  Rendah  (PEGAR).  Keunggulan  teknologi  ini  dinilai  lebih  ramah lingkungan  karena  tidak  mengganggu  pemandangan  ke  arah  laut.  PEGAR  juga  efektif  karena gelombang laut tidak dimatikan melainkan diatur, sehingga respon pantai relatif seragam pada arah memanjang. Sisi lain, energi gelombang dibelakang PEGAR banyak berkurang sehingga perairan dibelakangnya  relatif  aman  untuk  masyarakat  yang  gemar  berenang  di pantai.  Selain  itu,  dampak yang  ditimbulkan  PEGAR  lebih  kecil  dibanding  dengan  teknologi  pemecah  gelombang konvensional.
Bahan-bahan yang ada dan tersedia dan bisa diperoleh dengan mudah dan dengan harga yang relatif murah salah satunya adalah buis beton atau cylinder concrete . Buis beton ini biasanya digunakan untuk bangunan gorong-gorong pada saluran. Seiring berkembangnya teknologi buis beton tidak lagi sebatas  digunakan  sebagai  gorong-gorong  namun  telah  dikembangkan  sebagai  bahan  konstruksi seawall  atau  tembok  laut  seperti  beberapa  pantai  di  daerah  Manado,  Bengkulu,  Pangandaran, Pekalongan, Tuban, Bali dan Kabupaten Bengkalis juga sebagai konstruksi struktur bangunan jetty.

## 2. Metodologi
Penelitian ini bersifat Eksperimental dengan model fisik pemecah gelombang tenggelam ( submerged breakwater ) ambang rendah (PEGAR) menggunakan cilynder concrete atau lebih dikenal dengan sebutan Buis beton ini akan dilakukan Wave flume adalah kolam gelombang. Dengan menggunakan wave flume yang ada di Laboratorium Keairan dan Teknik Pantai FTSP Jurusan Teknik Sipil dengan panjang 11,75 m, lebar  0,8 m  dan tinggi 0,5 m pada di Laboratorium Keairan dan Teknik Pantai
Jurusan Teknik Sipil FTSP Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Gambar 1. Kolam gelombang dengan alat bangkitan gelombang tipe kipas ( flap )
Wave meter atau pengukur ketinggian gelombang, dalam penelitian ini menggunakan alat USS Data Logger  yang  bisa  mengukur  tinggi  gelombang  secara  otomatis.  Sistem  kerja  dari  alat  ini  adalah sensor jarak. Buis beton ( Pipe cilynder concrete ) yang digunakan adalah yang dimensi yang umum digunakan masyarakat, dimensi dari buis beton adalah tinggi 1,0 m, diameter 1,0 m dan tebal dinding 0,15 m. Kemudian dengan menskalakan model dengan prototype yakni cilynder concrete itu sendiri terhadap model fisik laboratorium  adalah 1:20, kemudian model buis beton dicetak sesuai ukuran skalatis. Cetakan terbuat dari bahan pipa PVC dipotong sesuai ukuran skala model, kemudian di isi beton mortar yang terdiri dari campuran semen dan pasir serta air.

## Tabel 1. Dimensi prototipe buis beton dan model laboratorium dengan skala 1:20
No Prototype (m) Model Laboratorium (m) Tinggi Diameter Tebal Dinding Silinder 1.00 1.00 0.15 0.05 0.05 0.0075
Sumber : Penelitian Laboratorium
Setelah  melakukan  pembuatan  sampel  model  uji  di  laboratorium  kemudian  mengatur  posisi perletakan dan setting alat pembangkit gelombang, seperti terlihat pada gambar 2 berikut:
(a) (b)
(c)
Gambar  2.  Posisi  perletakan  model  laboratorium,  posisi  wave  absorber,  dan  pembangkit gelombang di dalam kolam gelombang untuk (a) skenario A, (b) skenario B dan (c) skenario C
(a)                                                                         (b)
(c)
Gambar 3. Perspektif dari susunan buis beton di dalam kolam gelombang untuk (a) skenario A, (b) skenario B dan (c) skenario C.

## (a) (b)

## (c)
Gambar 4. Running model pada kolam gelombang untuk (a) skenario A, (b) skenario B dan (c) skenario C.
Hasil running model diperoleh data tinggi gelombang datang dan tinggi gelombang setelah melewati struktur  model submerged  breakwater di  dalam  kolam  gelombang.  Kemudian  dibuat  grafik penebaran  tinggi  gelombang  yang  terjadi  selama  running  60  detik  dijalankan  pada  model laboratorium. Berikut adalah rumus dalam perhitungan gelombang.
𝐻 𝑖 = 𝐻 𝑚𝑎𝑥 + 𝐻 𝑚𝑖𝑛 2 (1)
𝐻 𝑡 = 𝐻 𝑚𝑎𝑥 + 𝐻 𝑚𝑖𝑛 2 (2)
Dimana,
Hi = Tinggi gelombang datang ( Incident wave ) Ht
= Tinggi gelombang transmisi ( Transmitted wave ) Hmax  = Tinggi gelombang maksimum Hmin  = Tinggi gelombang minimum
𝐾 𝑡 = 𝐻 𝑡 𝐻 𝑖 (3)
Dimana, Hi = Tinggi gelombang datang ( Incident wave ) Ht
= Tinggi gelombang transmisi ( Transmitted wave )
Skenario A
Skenario B
Skenario C

## 3. Analisa Data dan Pembahasan
Hasil  pengujian  gelombang  dilakukan  pembahsan  mengenai  pengaruh  dari  jarak  freeboard  dan susunan  struktur  submerge  breakwater  menggunakan  buis  beton  terhadap  perilaku  peredaman gelombang yang dihasilkan setelah melewati struktur. Parameter dari baik atau jeleknya peredaman gelombang yang dihasilkan dapat dilihat seberapa besar nilai koefisien transmisi yang terjadi pada gelombang yang melewati struktur. Bisa dilihat pada Tabel 2 berikut,
Tabel 2. Nilai koefisien transmisi setiap skenario dengan freeboard dan skenario
No Freeboard Periode Gelombang Hi Ht Kt Skenario 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 5 5 2,5 2,5 2,5 0 0 0 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 2,8 2,6 2,3 2,1 2,0 2,1 1,7 1,6 1,8 1 1,03 1,3 0,73 1,1 1,2 0,57 1,1 0,9 0,36 0,40 0,57 0,35 0,55 0,57 0,34 0,63 0,5 A B C A B C A B C
Berdasarkan Tabel  2 .  Menunjukkan  bahwa  kemampuan  struktur  dengan  skenario  A  (Verticle Massive Structure) adalah lebih baik jika dibandingkan dengan dua skenario lainnya yakni skenario B (Horyzontal Rigid Massive) dan skenario C (Rigid Permeable). Baik dan jeleknya struktur dalam peredaman  gelombang  adalah  tergantung  dari  berapa  besarnya  nilai  koefisien  transmisi  yakni perbandingan antara gelombang transmisi yang dihasilkan dengan gelombang yang datang mengenai struktur breakwater. Semakin kecil nilai koefisien transmisi yang dihasilkan maka akan semakin baik sebuah struktur dalam peredaman gelombang.
Untuk  struktur  A  koefisien  transmisi  yang  dihasilkan  untuk  freeboard  5  mampu  menghasilkan redman sebesar 0,36, dengan freeboard 2,5 mampu meredam sebesar 0,35 sedangkan dengan nilai freeboard 0 hasil redaman nya 0,34. Bisa dikatakan dari ketiga skenario yang ada skenario A lebih baik jika dibandingkan dengan skenario B dan C. Dari hasil bisa kita lihat bahwa nilai redaman untuk struktur B secara berurutan mulai dari freeboard 5, 2,5 dan 0 adalah 0,4; 0,55; dan 0,63. Sementara untuk stuktur B 0,57; 0,57 dan 0,5.  Selengkapnya bisa dilihat pada Gambar 4 .
0,36
0,35 0,34 0,40 0,55 0,69 0,57 0,57 0,50 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 19 20 21 22 23 24 25 26 Koef is ie n tra n sm is i (kt ) Kedalaman Air (h)

## TABEL HUBUNGAN ANTARA NILAI KT TERHADAP KEDALAMAN AIR
Skenario A Skenario B
Skenario C
Gambar  4.  Hubungan  antara  kedalaman  air  relatif    ( freeboard )  terhadap  nilai  koefisien transmisi

## 4. Kesimpulan
1. Semakin  besar freeboard maka  akan  semakin  mudah  gelombang  melewati  struktur, namun  hal  ini  tidak  dipengaruhi  itu  saja  namun  juga  dipengaruhi  oleh  besar  kecilnya tinggi gelombang datang dan lebar puncak struktur yang dilewati gelombang. Pengaruh freeboard terhadap  gelombang  transmisi.  Kecenderungan  ini  terjadi  karena  adanya reduksi gelombang yang melewati struktur submerged breakwater.
2. Dari  hasil  analisa  mengenai  pengaruh  pemasangan breakwater tenggelam  dengan menggunakan  buis  beton  terhadap  nilai  peredaman  gelombang  faktor  yang  sangat berpengaruh adalah wave stepness atau kecuraman gelombang dan susunan buis  beton dari  ketiga  skenario  tersebut  yang  sangat  efektif  adalah  Skenario  A.  Karena  posisi susunan  A  sangat  baik  digunakan  baik  itu  untuk  peredaman  gelombang  didalam  air (tenggelam) dengan freeboard kecil dan juga freeboard yang besar.

## Ucapan Terima Kasih
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan syukur kepada sang pencipta sang khalik Allah  SWT,  karena  dengan  rahmat  dan  karunia  Nya  lah  penulis  bisa  menyelesaikan penelitian ini. Berkat doa dan bimbingan dari Prof. Dr. Ir. Nadjadji Anwar, M.Sc, orang tua tercinta, penulis sangat berterima kasih.

## Daftar Pustaka
Durgappa,  R.: Coastal  protection  works,  Seventh International  Con- ference of Coastal  and  Port Engineering in Developing Countries , COPEDEC VII, Dubai, 1–15 March 2008, 97, 2008.
Fatnanta,  2009, Kajian  Perilaku  Transmisi  dan  Stabilitas  Pemecah  Gelombang  Kantong  Pasir Tenggelam , Disertasi Program Doktor Teknik dan Manajemen Pantai ITS Surabaya
Gomez Pina, G. Valdes, J.M, 1990 Experiments of Coastal Protaction Submerged Breakwater; a way to look at the results . Proc. 22nd ICCE, ASCE. Delft 1952-1605.
Harris,  L.E.  dan  Marsha,  P.W.  (2001) Artificial  Reefs  for  Submerged  and  Subaerial  Habitat Protection, Mitigation and Restoratio n, Depatment of Marine and Environmental Systems, Flouride Institute of Technology, Melbourne.
Kularatne, S. R., and C. Pattiaratchi (2008), Turbulent kinetic energy and sediment resuspension due to wave groups , Cont. Shelf Res., 28, 726–736, doi:10.1016/j.csr.2007.12.007.