1. Pendahuluan
Perairan Kepulauan Bangka Belitung merupakan perairan yang cukup sibuk mengingat dilewati oleh Alur Lintas Kepulauan Indonesia (ALKI) memanjang dari utara ke selatan melewati Laut Natuna melintasi
Selat Karimata dan masuk ke Laut Jawa. Selain itu Selat Bangka menjadi selat pengubung dari Pulau Bangka ke Pulau Sumatera, alur transportasi, dan perdagangan di selat ini pun cukup ramai. Oleh karena itu, secara keseluruhan perairan Kepulauan Bangka Belitung merupakan perairan yang penting.
Kepulauan Bangka Belitung merupakan kepulauan di bagian timur Pulau Sumatera yang berada di daerah pertemuan berbagai perairan. Perairan di Kepulauan Bangka Belitung memiliki dinamika pasang surut yang unik. Perairan Bangka Belitung terletak di Selat Karimata yang merupakan pertemuan antara Laut Cina Selatan dan Laut Jawa. Pola pasang-surut pada perairan Bangka Belitung dipengaruhi oleh dinamika pada kedua laut tersebut. Studi ini bertujuan untuk mempelajari dan menganalisis dinamika dan pola dari komponen pasang surut di perairan Kepulauan Bangka Belitung.
Berdasarkan daftar pasang surut yang dirilis oleh Dinas Hidro-oseanografi (Dishidros, 2011), pola pasang surut pada stasiun Tanjung Pandan, yang terletak pada sebelah barat Pulau Belitung, dibentuk oleh komponen pasang surut K<sub>1</sub>, O<sub>1</sub>, P<sub>1</sub>, M<sub>2</sub> dan S<sub>2</sub> dengan amplitude sebesar 72, 42, 26, 8, dan 7 cm. Sementara pada stasiun Muntok yang terletak pada sebelah barat Pulau Bangka dan menghadap Selat Bangka, pola pasang surut dibentuk oleh komponen pasang-surut \(K_1\), \(O_1\), \(P_1\), \(M_2\), S<sub>2</sub>, N<sub>2</sub>, dan K<sub>2</sub> dengan amplitude sebesar 94, 58, 28, 30, 16, 5, 5 cm. Sehingga, dapat terlihat bahwa amplitude komponen pasang surut harian tunggal/diurnal K<sub>1</sub> dan O<sub>1</sub> jauh lebih besar dibandingkan komponen harian ganda M2 dan S2, Hal lain terlihat jenis pasang surut pada perairan Bangka Belitung adalah harian tunggal/ diurnal.
Sedangkan, berdasarkan studi terdahulu yang dilakukan oleh Yusuf dan Yanagi (2013) komponen pasang surut K<sub>1</sub> pada perairan Indonesia, termasuk selat Karimata, berasal dari Samudera Pasifik dan komponen M<sub>2</sub> berasal dari Samudera Hindia. Zu et. al. (2008) menyatakan komponen pasang surut K<sub>1</sub> terpropagasi dari Laut Cina Selatan dan terus meningkat sampai Selat Karimata, sementara hal sebaliknya terjadi pada propagasi komponen M<sub>2</sub> yang semakin berkurang menuju ke Selat Karimata. Selain itu, komponen pasang surut M<sub>2</sub> terpropagasi dari Samudera Hindia menuju Laut Jawa melalui Selat Sunda (Koropitan et al. 2006), (Yusuf dan Yanagi, 2013). Studi oleh Anwar dkk. (2017) menunjukkan pentingnya Selat Gaspar pada sirkulasi arus pasang-surut di perairan Bangka Belitung.
2. Metodologi
2.1. Alur metodologi
Metodologi pada studi ini terdiri dari kegiatan pengumpulan data, desain model, simulasi model, verifikasi model terhadap data pengukuran, dan analisis kondisi dinamika pasang surut pada hasil simulasi model. Gambar 1. memperlihatkan ilustrasi diagram alir metodologi pada studi ini.
2.2. Model hidrodinamika peraian dangkal
Simulasi model hidrodinamika dilakukan dengan menggunakan software DHI MIKE21 modul Flow FM (Flexible Mesh). Model hidrodinamika yang digunakan dalam mensimulasikan elevasi pasang surut ini adalah model hidrodinamika perairan dangkal dua dimensi horisontal dalam koordinat
Gambar 1. Diagram alir pengerjaan
Kartesian. Persamaan hidrodinamika yang digunakan terdiri dari persamaan kontinuitas dan persamaan gerak horisontal dengan kedalaman \(h = \eta + d\) (DHI Water and Environment, 2012). Uraian persamaannya menjadi:
Persamaan kontinuitas:
\[\frac{\partial h}{\partial t} + \frac{\partial h\overline{u}}{\partial x} + \frac{\partial h\overline{v}}{\partial y} = 0 \tag{2.1}\]
Persamaan gerak dalam arah x dan y:
\[\text{[rumus tidak dapat ditampilkan dengan baik — lihat PDF asli]}\]
Persamaan (2.2) dan (2.3) mengandung suku perubahan kecepatan lokal, suku konvektif, suku yang dipengaruhi Coriolis, gradien tekanan, stress dasar, dan suku turbulensi. Suku Coriolis tidak digunakan karena daerah kajian relatif kecil dan terletak di sekitar ekuator.
Dimana:
t waktu (det)
x, y, z arah dalam Koordinat kartesian
122 Jurnal Teknik Sipil
Radjawane, Saputro, Egon.
elevasi permukaan air (m) η d kedalaman perairan (m) h kedalaman total (m) komponen kecepatan dalam arah x, y u, v parameter Coriolis (det<sup>-1</sup>) f gaya gravitasi bumi (m/det<sup>2</sup>) g
komponen kecepatan arus yang dirata-ratakan \(\bar{u}, \bar{v}\)terhadap kedalaman pada arah x, y (m.det<sup>-1</sup>)
\(\tau_{bx}\), \(\tau_{by}\) stress dasar untuk arah-x dan arah-y (m<sup>2</sup>det<sup>-2</sup>); \(T_{xx}\), \(T_{xy}\), \(T_{yy}\) shear stress (m<sup>2</sup>det<sup>-2</sup>).
2.3. Desain model
Secara geografis letak model mencakup 1°1'-3°38' LS dan 104°22'-109°28' BT. Kondisi batas (boundary condition) dari domain model terdiri dari 3 batas terbuka seperti terlihat pada Gambar 2.:
1. : Laut Natuna (596,6 km) Utara 2. Timur : Selat Karimata (292,8 km)
3. Selatan: Laut Jawa (403,9 km)
Gambar 3. Konfigurasi elemen pada mesh model
Gambar 4. Kondisi batimetri 3 dimensi (m)
Gambar 2. Domain model dan kondisi batas (Sumber: Dishidros, 2006)
Data batimetri dan garis pantai yang digunakan dalam domain model diperoleh dari peta dari Dinas Hidro-Oseanografi TNI-AL peta nomor 38 (Dishidros, 2006). Domain model didiskritisasi dengan ukuran elemen yang bervariasi dari 30 km di Selat Karimata hingga 70 m di Selat Gaspar. Konfigurasi elemen pada mesh model dapat dilihat pada Gambar 3. Batimetri perairan ditunjukkan oleh Gambar 4.
Data batas simulasi model diperoleh dari Tidal Model Driver (TMD) (Egbert dan Érofeeeva, 2002) dengan menggunakan 11 titik di utara, 6 titik di timur, dan 8 titik di selatan, dengan jarak setiap titik 55.000 km.
Simulasi model dilakukan selama 17 hari mulai tanggal 1 Januari 2009 hingga 17 Januari 2009 untuk mendapatkan kondisi pasang tertinggi dan surut terendah saat pasang purnama dan perbani. Pada 3 hari pertama sebagai periode warming up model agar stabil secara
numerik. Analisis pada hasil simulasi model dilakukan untuk periode 14 hari dari tanggal 4 hingga 17 Januari 2009. Koefisien gesekan dasar yang digunakan adalah koefisien Manning sebesar 20 m<sup>1/3</sup>/s.
Desain model tanpa memperhitungkan Flood and Dry, Wind Forcing, Ice Coverage, Tidal Potential, Precipation-Evaporation, Wave Radiation, dan perubahan tekanan berdasarkan densitas. Debit muara Sungai Musi juga tidak dimasukkan dalam model karena keterbatasan data.
Gambar 5. Posisi stasiun BOOST Centre (Peta hasil pengolahan data perangkat lunak DHI Mike 21, 2012)
Simulasi MIKE21 diverifikasi pada enam stasiun untuk melihat kesesuaian model terhadap data lapangan. Posisi keenam stasiun Babel Ocean Observation and Technologies (BOOST) Centre ditunjukkan oleh Gambar 5. dengan informasi detilnya tersaji pada Tabel 1.
Tabel 1. Stasiun BOOST Centre
| Nama Stasiun | Koordinat | Waktu Interval | |
|---|---|---|---|
| Bujur Timur | Lintang Selatan | Data | |
| Sadai | 106,7 | -3,0 | 60 menit |
| Tj. Pesona | 106,1 | -1,8 | 60 menit |
| Tj. Gudang | 105,7 | -1,6 | 60 menit |
| Teluk Gembira | 107,6 | -3,2 | 60 menit |
| Tj. Tinggi | 107,6 | -2,6 | 60 menit |
| Selendang Permai | 108,1 | -2,6 | 60 menit |
3. Hasil Simulasi
3.1. Verifikasi model
Untuk melihat kehandalan model maka dilakukan verifikasi hasil simulasi model dengan data observasi. Verifikasi elevasi hasil simulasi model terhadap data observasi pada enam stasiun BOOST Centre menunjukkan nilai yang berbeda-beda di setiap stasiun Tabel 2.
Tingkat akurasi hasil simulasi model dihitung secara kuantitatif berdasarkan nilai RMS (root mean square) dengan rumusan sbb:
\[\sqrt{\frac{1}{2N}\sum_{i=1}^{N}|\eta_{Mi} - \eta_{Oi}|^2}\] (2.4)
Dimana:
N = jumlah stasiun observasi
\(\eta_{Mi}\) = elevasi permukaan air dari hasil simulasi model (m)
\(\eta_{Oi}\) = elevasi permukaan air dari hasil observasi pada stasiun (m)
Nilai selisih terbesar elevasi antara hasil model dan data lapangan terdapat pada stasiun Tanjung Pesona, yaitu sebesar 18,45%, yang terletak di bagian utara pulau Bangka, sementara yang terkecil berada di stasiun Tanjung Tingi di pulau Belitung sebesar 7,02%. Nilai rata-rata selisih elevasi adalah 12,4%.
Secara umum dapat disimpulkan bahwa simulasi MIKE21 dinilai sudah cukup baik kesesuaian fase dan besaran elevasi permukaan air laut dari hasil simulasi model dengan data observasi pada mayoritas stasiun observasi.
Perbandingan elevasi antara hasil simulasi model MIKE 21 dan observasi pada seluruh stasiun ditunjukkan pada deret waktu yang disajikan pada Gambar 6.
Tabel 2. Persentase verifikasi setiap stasiun (nilai magnitude simulasi lebih kecil daripada observasi)
| Nama Stasiun | Presentase Perbedaan Elevasi Hasil Simulasi Model MIKE 21 terhadap Observasi (%) |
|---|---|
| Sadai | 16,84 |
| Tj. Pesona | 18,45 |
| Tj. Gudang | 10,92 |
| Teluk Gembira | 11,12 |
| Tj. Tinggi | 7,02 |
| Selendang Permai | 10,03 |
| Rata-rata | 12,4 |
Gambar 6. Deret waktu verifikasi hasil simulasi model terhadap observasi di 6 lokasi stasiun
3.2 Analisis hasil simulasi
3.2.1 Elevasi muka air
Hasil simulasi model MIKE21 menunjukkan bahwa besar elevasi muka air pada perairan Bangka Belitung cukup bervariasi, dengan elevasi saat pasang yang tertinggi di Selat Bangka sebesar 1,5m dan elevasi saat surut yang terendah sebesar -1,49m. Tunggang pasut, jarak pasang tertinggi dan surut terendah, dari hasil simulasi maupun observasi pada perairan Bangka Belitung antara 2 sampai 3 m. Amplitude tertinggi terdapat pada Selat Bangka yang diakibatkan oleh penyempitan selat dan pendangkalan perairan.
3.2.2 Tipe pasang surut
Tipe pasang surut dapat dilihat berdasarkan bilangan pembentuk Formzahl (K1+O1)/(M2+S2), dimana untuk nilai 0-0,5 adalah harian ganda/semi-diurnal, 0,25-1,5 adalah pasang surut campuran dengan dominan harian ganda/semi-diurnal, 1,5-3,0 pasang surut campuran dengan dominan harian tunggal/diurnal, dan untuk nilai lebih besar dari 3,0 adalah pasang surut diurnal.
Berdasarkan hasil simulasi model, besar bilangan Formzahl pada mayoritas perairan Bangka Belitung adalah lebih besar dari 3. Hal ini mengindikasikan bahwa pola pasang surut mayoritas memiliki tipe harian tunggal/ diurnal. Perbedaan terdapat pada sekitar 100 km sebelah tenggara Pulau Belitung, dimana tipe pasang surut pada lokasi ini adalah tipe campuran dengan dominan
pasang surut harian tunggal (diurnal). Nilai bilangan Formzahl berdasarkan simulasi model menggunakan MIKE 21 dapat dilihat pada Gambar 7.
Selat Karimata dan Selat Gaspar, dan sebagian memasuki Selat Bangka baik dari arah utara maupun selatan.
Gambar 7. Tipe pasang surut berdasarkan bilangan pembentuk (formzahl) model MIKE21
3.2.3 Analisis komponen pasang surut harian tunggal (diurnal)
Analisis komponen pasang surut harian tunggal/ diurnal dilakukan pada 2 komponen utama yaitu \(K_1\) dan \(O_1\).
Berdasarkan hasil simulasi model seperti yang terlihat pada Gambar 8, nilai corange (garis yang menghubungkan amplitude pasang surut yang sama) komponen K<sub>1</sub> pada sebelah utara perairan Bangka Belitung pada kisaran 0,6-0,7m, pada sebelah selatan pada kisaran 0,2-0,5m, dan pada Selat Bangka mencapai 0,96m. Propagasi gelombang komponen pasang surut K<sub>1</sub> yang diperlihatkan oleh peta cophase (garis yang menghubungkan fase pasang surut yang sama) berasal dari Laut Cina Selatan menuju selatan. Sebagian dari propagasi gelombang komponen K<sub>1</sub> yang bergerak ke selatan yang melalui Selat Gaspar berbelok ke arah barat memasuki Selat Bangka dan kemudian bertemu dengan propagasi gelombang pasang surut K<sub>1</sub> dari arah utara. Hal ini menyebabkan nilai corange komponen K1 tertinggi di perairan Bangka Belitung berlokasi di Selat Bangka.
Hasil simulasi model menunjukkan bahwa komponen pasang surut diurnal O<sub>1</sub> memiliki pola yang hampir sama dengan K<sub>1</sub>, dimana nilai corange pada sebelah utara perairan Bangka Belitung berada pada kisaran 0,4-0,5m, pada bagian selatan pada kisaran 0,2-0,3m, dan pada Selat Bangka mencapai 0,6m yang merupakan nilai tertinggi pada lokasi studi. Pola propagasi gelombang pasang-surut K1 yang terlihat dalam pola cophase juga memiliki kemiripan dengan bergerak dari arah utara menuju selatan melalui
Berdasarkan studi terdahulu Zu et. al. (2008), dispersi gelombang komponen \(K_1\) dan \(O_1\) berasal dari Samudera Pasifik, yang kemudian masuk ke Laut Cina Selatan, dan terus bergerak meuju Selat Karimata. Setelah melewati Selat Karimata mulai terdisipasi saat menuju Laut Jawa. Hal ini menunjukkan korelasi dan kesesuaian dengan hasil simulasi model pada studi ini.
Dinamika corange dan cophase untuk komponen pasang-surut harian tunggal/diurnal \(K_1\) dan \(O_1\) dalam daerah kajian dapat dilihat pada Gambar 8.
3.2.4 Analisis komponen pasang surut harian ganda (semi-diurnal)
Analisis komponen pasang surut harian ganda/semi-diurnal dilakukan pada 2 komponen utama yaitu M<sub>2</sub> dan S<sub>2</sub>. Apabila dibandingkan dengan komponen pasang surut harian tunggal/diurnal (K<sub>1</sub> dan O<sub>1),</sub> dinamika kedua komponen pasang surut harian-ganda/semi diurnal ini lebih kompleks.
Berdasarkan hasil simulasi model pada Gambar 9, nilai corange komponen M<sub>2</sub> relatif lebih kecil daripada komponen pasang surut harian tunggal/diurnal (K<sub>1</sub> dan O<sub>1</sub>) yang menunjukkan nilai amplitude komponen diurnal lebih besar dari komponen semi diurnal. Nilai corange terbesar komponen M<sub>2</sub> terletak pada Selat Bangka, yaitu sebesar 0.35m, kemudian diikuti oleh sebelah selatan Pulau Bangka sebesar 0,24m. Pada sebelah timur Pulau Bangka corange komponen M<sub>2</sub> mencapai 0.15m. Sedangkan pada sebelah utara perairan Bangka Belitung, besar corange komponen M<sub>2</sub> relatif sangat kecil yaitu 0.025m, dengan pengecualian di daerah pesisir Pulau Sumatera yang mencapai 0,1m. Dispersi gelombang komponen M<sub>2</sub> berasal dari Samudera
Hindia yang kemudian masuk melalui Selat Sunda menuju Laut Jawa (Yusuf dan Yanagi, 2013). Gelombang komponen ini kemudian terpropagasi ke arah utara mencapai pesisir selatan Pulau Bangka dan sebagian lagi terus bergerak ke utara melalui Selat Gaspar seperti terlihat pada pola cophase.
Komponen pasang surut S2 memiliki besar corange terkecil apabila dibandingkan dengan ketiga komponen yang dibahas sebelumnya (K1, O1 dan M2). Dengan pengecualian pada lokasi Selat Bangka dan pesisir Pulau Sumatera, besar corange pada perairan Bangka Belitung pada umumnya tidak melebihi 0,05 m. Pola propagasi komponen S2 juga berbeda dibandingkan ketiga komponen lainnya, dimana propagasi komponen
S2 datang dari 2 arah, yaitu Laut Cina Selatan di sebelah utara dan dari Laut Jawa di sebelah selatan yang kemudian bertemu di Selat Karimata.
Dinamika corange dan cophase untuk komponen pasang-surut harian ganda/semi-diurnal M2 dan S2 dapat dilihat pada Gambar 9.
Secara umum, studi ini sejalan dengan hasil studi-studi terdahulu mengenai komponen-komponen pasang surut untuk perairan Bangka Belitung dan sekitarnya yang dilakukan oleh Koropitan dkk. (2006), Koropitan dan Ikeda (2008), Yusuf dan Yanagi (2013), dan Anwar dkk. (2017).
Gambar 8. Peta dinamika corange dan cophase untuk komponen K1 dan O1
Gambar 9. Peta dinamika corange dan cophase untuk komponen M2 dan S2
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil simulasi model hidrodinamika dengan berdasarkan delapan komponen pasang surut (M2, S2, K1, O1, N2, P1, K2, dan Q1) telah dilakukan dengan menggunakan software MIKE 21 Flow FM dapat disimpulkan:
- 1. Verifikasi elevasi hasil simulasi model dan data observasi di enam stasiun menunjukkan kesesuaian fase namun terdapat perbedaan
- 2. Berdasarkan hasil simulasi model, tunggang pasang tertinggi dan surut terendah pada perairan Bangka Belitung adalah antara 2 sampai 3 m, dimana tunggang tertinggi terdapat di selat Bangka yang diakibatkan oleh efek penyempitan dan pendangkalan
- 3. Hasil simulasi model juga menunjukkan bahwa pada mayoritas perairan Bangka Belitung memiliki tipe pasang surut harian tunggal/ diurnal dengan besar bilangan Formzahl diatas 3.
- 4. Peta corange memperlihatkan nilai amplitude komponen diurnal K1 dan O1 relatif lebih besar dari komponen semi diurnal M2dan S2.
- 5. Penjalaran gelombang pasang surut diurnal K1 dan O1 terdispersi dari Laut Cina Selatan di utara yang bergerak ke arah selatan dan menjadi komponen yang dominan di perairan Bangka Belitung
- 6. Penjalaran gelombang pasang surut harian ganda/semi-diurnal M2 terdispersi dari arah selatan menuju utara melalui Selat Gaspar dengan pola dinamika skala lokal yang lebih kompleks, sedangkan pasang surut komponen S2 terdispersi memasuki perairan Bangka Belitung melalui dua arah yaitu dari Laut Cina Selatan di utara dan Laut Jawa di Selatan dan bertemu di Selat Karimata.
5. Ucapan Terima kasih
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Babel Ocean Observation and Technologies (BOOST) Center, Kementrian Kelautan dan Perikanan (KKP) Bangka Belitung dan DIHIDROS TNI-AL atas ijin penggunaan data pasang surut. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bpk. Dr.rer.nat. Dadang K. Mihardja atas diskusi dan masukannya selama proses pengerjaan studi ini.