1. Pendahuluan
Area di sekitar muara sungai dan pesisir sering kali terdapat infrastruktur penting bagi kegiatan sosial dan ekonomi, seperti pelabuhan dan bandar udara (Franzen et al., 2021). Akan tetapi, permasalahan sedimentasi dan erosi di sekitar muara sungai sering terjadi sehingga dapat mengganggu aktivitas di sekitar muara, atau bahkan membahayakan infrastruktur di sekitarnya. Sebagai contoh, penutupan muara Sungai Opak di Yogyakarta yang sempat merusak beberapa rumah di sekitar muara. Contoh lain adalah di Girona, Spanyol, yaitu penutupan muara Sungai Daro yang menyebabkan banjir di bagian hulunya (Barriocanalt et al., 2006).
Pada muara Sungai Bogowonto, sedimentasi dan penutupan muara sungai menjadi permasalahan bagi sistem drainase bandara Yogyakarta International Airport (YIA) (Fadilah et al., 2023a). Selain itu, terdapat juga permasalahan terkikisnya infrastruktur jalan di sekitar pesisir di depan bandara YIA, sehigga karakteristik hidrodinamika dan transpor sedimen di sekitar pantai tersebut menjadi menarik untuk dipelajari (Ihsan, 2023). Pembangunan Yogyakarta International Airport mempengaruhi kondisi, kapasitas, fisik, dan morfologi daerah pesisir Pantai Selatan, Sungai Bogowonto, dan Sungai Serang. Apabila sedimentasi menutup muara Sungai Bogowonto, maka dapat menyebabkan banjir dan membahayakan aktivitas bandara. Oleh karena itu, saat ini telah dibangun bangunan pengendali sedimen untuk menstabilkan bentuk muara berupa traininng jeti sepanjang ± 300 m di sisi kanan dan kiri muara sungai (Bhakty et al., 2021) (Gambar 1).
Konstruksi jeti di sisi muara sungai (training jetty) biasa dibangun untuk menstabilkan bukaan muara. Training jetty adalah jeti yang dibangun di kedua sisi muara sebuah sungai maupun inlet untuk menjaga bukaan muara sungai maupun inlet tersebut tetap terbuka. Jenis konstruksi ini telah banyak dipakai di lapangan, baik di Indonesia (Idrus et al., 2025; Wahyudi et al., 2022) maupun di negara lain (Phanomphongphaisarn et al., 2020; Tanaka and Lee, 2003; Uğurlu and Balas, 2024; Yuk and Aoki, 2007). Oleh karena itu, konstruksi ini menjadi salah satu pilihan untuk penstabilan muara Sungai Bogowonto.
Jeti muara Sungai Bogowonto dibangun untuk menjaga muara sungai supaya tetap terbuka, sehingga aliran dari DAS dapat dialirkan dengan baik menuju ke laut, terutama karena kawasan YIA cukup rentan terhadap banjir akibat hujan dari hulu (Fadilah et al., 2023b). Pencegahan penutupan muara oleh jeti ini dilakukan dengan cara menahan pergerakan sedimen memanjang pantai supaya tidak menumpuk di dalam mulut sungai.
Namun demikian, salah satu dampak dibangunnya
struktur di sekitar pantai berpasir adalah berubahnya kesetimbangan transpor sedimen, yang selain dapat menahan sedimentasi di area updrift, diprediksi juga dapat menyebabkan erosi di sebelah hilir (downdrift) dari struktur. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kinerja jeti Bogowonto apakah sukses dalam menjaga muara tetap terbuka sepanjang tahun, termasuk mengevaluasi dampak yang ditimbulkan terhadap perubahan morfologi pantai di sekitarnya, apakah jeti yang dibangun menyebabkan erosi berlebih di bagian hilirnya (downdrift).
Gambar 1. Visualisasi area: lokasi area studi (kotak merah) terhadap bandara YIA (kotak kuning) (atas); dan fokus lokasi studi di Muara Sungai Bowowonto (bawah). (sumber gambar: Google Earth Pro, image of 2024)
Transpor sedimen merupakan fenomena alami dan normal sebagai hasil dari interaksi energi gelombang dan pergerakan sedimen. Estimasi pergerakan sedimen dapat dilakukan melalui hitungan matematis (Pambudi et al., 2023) atau pemodelan numerik (da Silva et al., 2022; Fahmi and Hafli, 2019; Nurfaida and Shimozono, 2017). Model numerik banyak digunakan untuk estimasi pergerakan sedimen, baik 1D atau 2D. Namun demikian, hitungan model transpor sedimen merupakan hitungan yang empiris, sehingga akurasinya sulit untuk diprediksi. Di sisi lain, mekanisme transpor sedimen banyak diperlukan pada perencanaan, operasi, dan pemeliharaan bangunan pantai. Oleh karena itu, penelitian mengenai transpor sedimen menjadi penting untuk dilakukan.
2. Data dan Metode
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu observasi lapangan, analisis perubahan garis pantai serta analisis karakteristik hidrodinamika, dan pemodelan transpor sedimen 2D dengan menggunakan perangkat lunak DELFT3D.
2.1. Observasi lapangan
Observasi lapangan berlangsung selama satu tahun pada tahun 2022 melalui foto udara menggunakan drone. Pengambilan foto dilakukan oleh pelaksana konstruksi sebagai bagian dari proses monitoring. Kegiatan observasi lapangan dilakukan untuk lebih memahami karakteristik pantai di lokasi studi. Selain itu, dilakukan juga pengambilan sampel sedimen juga dilakukan di sepanjang pantai di depan bandara
YIA di beberapa titik (Gambar 2) untuk mengetahui karakteristik sedimen di sekitar pesisir (lihat Tabel 1) bersama dengan penelitian sebelumnya (Ihsan, 2023).
2.2. CoastSat
Pengamatan citra satelit dilakukan dengan bantuan perangkat lunak CoastSat. CoastSat merupakan perangkat lunak open-source yang dapat secara otomatis mendeteksi garis pantai dengan citra satelit dari katalog Google Earth Engine sesuai permintaan user, kemudian melakukan preprocessing data serta melakukan deteksi otomatis berbasis pada klasifikasi tembiring dan sub pixel resolution segmentation (Vos et al., 2019). Gambar satelit yang diakses adalah rentang waktu antara tahun 2020 hingga 2023, mewakili kondisi sebelum dan sesudah dibangunnya training jeti di kedua sisi muara sungai.
Gambar 2. Lokasi pengambilan sampel (a) titik 1, (b) titik 2, (c) titik 3, dan (d) titik 4
Tabel 1. Hasil uji laboratorium sampel sedimen di Pantai Sekitar Bandara YIA (Ihsan, 2023)
| Lokasi | Waktu Pengambilan (WIB) | Latitude | Longitude | G | Jenis | D50 | %Clay | %Passing Sieve No. 200 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Titik 1 | 14:16 | -7,900972° | 110,033175° | 2,90 | Pasir | 0,32 | 2,67 | 5,26 |
| Titik 2 | 14:21 | -7,901604° | 110,035549° | 2,72 | Pasir | 0,48 | 2,28 | 2,88 |
| Titik 3 | 14:29 | -7,902507° | 110,038118° | 2,89 | Pasir | 0,32 | 2,51 | 3,16 |
| Titik 4 | 14:37 | -7,903626° | 110,041716° | 2,83 | Pasir | 0,38 | 2,45 | 4,45 |
| Titik 5 | 14:54 | -7,907458° | 110,052709° | 2,84 | Pasir | 0,30 | 1,82 | 3,30 |
| Titik 6 | 15:10 | -7,908259° | 110,055182° | 2,83 | Pasir | 0,35 | 2,39 | 3,23 |
| Titik 7 | 15:10 | -7,909124° | 110,057166° | 2,86 | Pasir | 0,39 | 3,30 | 3,87 |
| Titik 8 | 15:18 | -7,909952° | 110,059267° | 2,81 | Pasir | 0,34 | 2,43 | 3,41 |
| Titik 9 | 11:39 | -7,912807° | 110,067175° | 2,93 | Pasir | 0,40 | 2,88 | 3,13 |
| Titik 10 | 10:59 | -7,916175° | 110,074240° | 3,02 | Pasir | 0,37 | 2,17 | 2,72 |
Tabel 1. Hasil uji laboratorium sampel sedimen di Pantai Sekitar Bandara YIA (Ihsan, 2023) (Lanjutan)
| Lokasi | Waktu Pengambilan (WIB) | Latitude | Longitude | G | Jenis | D50 | %Clay | %Passing Sieve No. 200 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Titik 11 | 10:53 | -7,917010° | 110,076196° | 2,84 | Pasir | 0,33 | 2,67 | 5,27 |
2.3. Pemodelan dengan DELFT3D
Pemodelan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak DELFT3D dengan cara coupling, atau menjalankan dua model (DELFT3D-Wave dan DELFT3D-Flow) secara bersamaan. DELFT3D-Wave akan menghitung perambatan gelombang, sedangkan DELFT3D-Flow menghitung kecepatan arus, pergerakan sedimen, hingga perubahan morfologi dasar laut (Lesser et al., 2004; Nienhuis et al., 2016). Domain model, baik DELFT3D-Wave maupun DELFT3D-Flow, disajikan pada Gambar 3. Pada model DELFT3D-Wave digunakan domain seluas 15 km × 7,7 km, sedangkan pada model DELFT3D-Flow digunakan domain seluas 4 km × 2,5 km. Ukuran grid yang digunakan pada domain Flow lebih halus daripada ukuran grid yang digunakan pada domain Wave untuk kepentingan peningkatan akurasi hitungan arus dan sedimen. Pada DELFT3D-Flow digunakan grid 15 m × 15 m agar hasil pemodelan lebih detail (Gambar 3-b).
Pada area di sekitar Muara Sungai Bogowonto terdapat jeti sebagai pengendali sedimen. Adanya jeti tersebut membantu agar muara sungai tidak tertutup. Pada penelitian ini, jeti tersebut juga dimodelkan pada domain.
Gelombang yang digunakan pada pemodelan diambil dari data ERA5 (Hersbach et al., 2020). Sedangkan parameter sedimen (Gambar 4) yang diterapkan pada model DELFT3D-Flow mengadopsi rekomendasi parameter dari (Nienhuis et al., 2016). Dalam pemodelan ini akan digunakan parameter Morphological Factor (MORFAC), yang akan mengalikan hitungan sedimen terhadap hitungan hidraulika. Oleh karena itu, pada DELFT3D-Flow, pasang surut direpresentasikan dalam satu komponen pasang surut M2 dengan amplitudo sebesar 0,5 meter, sebagai nilai rerata fluktuasi air laut.
Gambar 3. Domain model (a) domain Delft3D-Wave dan Delft3D-Flow; (b) grid halus pada Delft3D-Flow
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Karakteristik gelombang di wilayah studi
Karakteristik gelombang dianalisis berdasarkan data gelombang reanalysis ERA5. Gambar 5 menampilkan mawar gelombang di sekitar wilayah studi. Gambar tersebut menunjukkan bahwa gelombang memiliki arah dominan 196°N. Mawar gelombang pada Gambar 5 dihasilkan dari data gelombang selama satu tahun, sedangkan karakteristik musiman ditampilkan pada Gambar 6, yang menunjukkan bahwa musim badai berlangsung di pertengahan tahun, yaitu bulan April sampai Oktober.
Gelombang di sekitar Muara Sungai Bogowonto terbagi dalam dua musim gelombang sesuai dengan musim angin di perairan Indonesia pada umumnya (angin barat dan angin timur) seperti disajikan pada Gambar 6-b. Musim gelombang tinggi terjadi pada pertengahan tahun (April – Oktober), yaitu pada angin muson timur. Sedangkan musim gelombang rendah terjadi pada sekitar bulan November hingga Maret. Pada musim gelombang tinggi, tinggi gelombang dapat mencapai tinggi 3 – 4 m. Sedangkan tinggi gelombang pada musim gelombang rendah adalah sekitar 1 – 1,5 m (Gambar 6-a). Rata-rata periode gelombang adalah sekitar 9 – 11 detik (Gambar 6-c).
Gambar 4. Parameter sedimen yang dipakai pada pemodelan DELFT3D-Flow
Gambar 5. Karakteristik gelombang di sekitar Muara Sungai Bogowonto, Pantai Selatan. (a) tinggi gelombang;
(b) arah gelombang relatif dari tegak lurus garis pantai; dan (c) periode gelombang. Garis merah pada (b) menunjukkan sudut arah tegak lurus garis pantai, garis biru pada (c) menunjukkan besaran rerata harian
Posisi area studi adalah berhadapan langsung dengan Samudera Hindia, sehingga karakteristik gelombang di area ini didominasi oleh gelombang swell, terlihat dari rentang periode gelombang yang terjadi dan arah gelombangnya (lihat Gambar 6).
Gambar 1. Wave rose di sekitar Muara Sungai Bogowonto
3.2. Perubahan garis pantai di sekitar muara sungai bogowonto
Pergerakan garis pantai dari waktu ke waktu diamati dengan bantuan program CoastSat (Vos et al., 2019) yang memungkinkan pengambilan data dengan frekuensi yang cukup tinggi, sehingga tidak hanya trend jangka panjang saja yang dapat diamati, tetapi juga trend jangka pendek maupun musiman.
Arah gelombang dominan di area studi adalah 196°N (Gambar 5). Sehingga, dapat diperkirakan bahwa pergerakan sedimen relatif dominan menuju ke arah barat. Oleh karena itu, pada umumnya diprediksi bahwa akan ada erosi di area barat jeti. Namun demikian, pada kenyataannya lokasi erosi tidak langsung berada di dekat (hilir) jeti, meskipun selang beberapa ratus meter di hilirnya, seperti disajikan pada Gambar 7, terlihat bahwa erosi terjadi setelah ±500 m di barat jeti (downdrift). (Roelvink and Walstra, 2017) juga menyimpulkan hal yang sama pada penelitiannya.
Gambar 6. Perbandingan garis pantai sebelum adanya jeti (garis magenta: garis pantai berdasarkan citra Sentinel 2 pada bulan April 2021), dan setelah adanya jeti (citra satelit: Sentinel 2 pada bulan April 2025)
Gambar 8 (kanan) menunjukkan posisi garis transek terhadap lokasi jeti, sedangkan Gambar 8 (kiri) menampilkan tren perubahan posisi garis pantai pada dua buah transek di hulu dan hilir jeti. Pada gambar tersebut, semakin besar angka shoreline position, artinya posisi garis pantai semakin menjorok ke laut (akresi), dan sebaliknya semakin kecil angka shoreline position, maka posisi garis pantai semakin mundur (erosi). Fluktuasi posisi garis pantai pada grafik tersebut sekaligus menunjukkan pergerakan garis pantai jangka pendek dan musiman.
Apabila dilakukan regresi secara linier terhadap perubahan posisi garis pantai di titik terdekat dengan jeti, terhitung bahwa sisi hulu jeti pada jarak 250 m dari muara memiliki slope atau laju akresi sebesar 16,7 m/tahun dan sedangkan sisi hilir pada jarak 250 m dari muara mengalami laju akresi sebesar 9,5 m/tahun. Pada sisi hilir jeti, pengaruh musim gelombang tampak lebih dominan, terlihat dari fluktuasi musiman yang tertangkap dari data CoastSat pada Gambar 8 dan Gambar 9.
Gambar 7. Perubahan posisi garis pantai di sekitar Muara Sungai Bogowonto. Garis merah pada citra satelit menunjukkan posisi initial shoreline (sumbu y = 0).
Fluktuasi posisi garis pantai di beberapa titik baik di hulu maupun hilir jeti disajikan pada Gambar 9. Bagian kanan pada Gambar 9 menyajikan perubahan garis pantai di sisi hulu jeti (updrift). Terlihat bahwa pada sisi timur jeti (updrift), garis pantai cenderung mengalami kemajuan, tanpa didominasi gelombang musiman. Hal disebabkan oleh arah dominan pergerakan sedimen adalah dari timur ke barat, sehingga area tersebut selalu menerima suplai sedimen litoral dari sisi timur, yang kemudian tertahan oleh bangunan jeti (lihat Gambar 9 - kanan). Sedangkan pada sisi barat jeti (downdrift), meskipun tren linier menyajikan kecenderungan akresi, pada musim-musim tertentu terjadi erosi, yaitu pada musim gelombang tinggi (April - Oktober) seperti disajikan pada Gambar 9 (kiri).
Pola pergerakan kemajuan dan kemunduran posisi garis pantai di sisi barat (Gambar 8 dan Gambar 9) memiliki kemiripan dengan pola karakteristik musim gelombang (Gambar 6). Pada musim gelombang tinggi, arah gelombang dominan adalah dari timur ke barat, demikian juga arah pergerakan sedimen adalah dari timur ke barat. Pada sisi barat muara Bogowonto, suplai sedimen dari timur tertahan oleh jeti, sehingga garis pantai cenderung mengalami kemunduran. Sebaliknya, pada saat musim gelombang rendah dengan arah gelombang dari barat, area di sisi barat memperoleh suplai sedimen, sehingga terjadi akresi.
Secara umum, hasil regresi linier di sisi barat juga menunjukkan kecenderungan akresi. Hal ini karena jarak kemunduran garis pantai pada musim erosi lebih kecil dibandingkan jarak kemajuan garis pantaj pada musim akresi. Berdasarkan grafik fluktuasi pada Gambar 9 di atas, secara umum laju akresi masing – masing sisi adalah 12 m/tahun di sisi hulu (timur) dan 9,5 m/tahun di sisi hilir (barat), berdasarkan kemiringan laju akresi pada transek B dan E di Gambar 9.
3. 3. Pergerakan Sedimen Berdasarkan Model
Pada penelitian ini dilakukan juga pemodelan pergerakan sedimen dengan menggunakan model DELFT3D-Flow yang dijalankan secara simultan dengan DELFT3D-Wave (coupling). Perhitungan numeris dilakukan secara 2D rerata kedalaman (depth averaged). Untuk memudahkan simulasi, hitungan model pada penelitian ini hanya menggunakan satu input gelombang, yaitu gelombang dominan (Gambar 5). Hasil hitungan hidrodinamika dari DELFT3D-Flow kemudian dikalikan menggunakan dengan Morphological Factor (MORFAC) sebesar 90 untuk menghitung gerak sedimen dan perubahan dasar laut (sesuai parameter model sedimen pada Gambar 4). Hitungan hidrodinamika dijalankan selama 6 hari, dengan satu (1) hari sebagai "spin up time". Dengan koefisien MORFAC yang diberikan, maka hitungan perubahan morfologi dapat disamakan dengan 450 hari.
Perubahan morfologi pada akhir waktu simulasi ditampilkan pada Gambar 10. Terlihat pada akhir simulasi, terdapat penumpukan sedimen di sisi timur (hulu) jeti, dan tidak terjadi erosi yang signifikan di sisi baratnya (hilir), sesuai dengan yang terjadi di lapangan. Penumpukan sedimen di sisi barat tidak terlihat pada hasil simulasi karena input gelombang yang digunakan pada model kali ini hanya satu angka, yaitu satu gelombang representatif dengan arah gelombang 196°N sesuai gelombang dominannya.
Gambar 8. Grafik fluktuasi perubahan posisi garis pantai pada sisi hulu (updrift) jeti (kanan) dan sisi hilir (downdrift) jeti.
3. 4. Efektivitas Jeti Muara Sungai Bogowonto
Berdasarkan penelitian – penelitian sebelumnya, muara sungai di sepanjang pantai selatan Jawa cenderung berbelok ke arah barat, akibat dari arah pergerakan dominan sedimen ke arah barat dan sand
spit selalu terbentuk di dalam muara sungainya (Nurfaida, 2019). Salah satu contoh lain terdekat dengan muara Sungai Bogowonto adalah muara Sungai Serang, yang di dekatnya terdapat pelabuhan Tanjung Adikarto (Chrysanti et al., 2019). Jeti yang dibangun pada muara Sungai Serang dibuat lebih pendek dari pada jeti muara Sungai Bogowonto, dengan ujung kepala jeti masih berada di dalam surf zone (Suciaty and Murtadho, 2021).
Gambar 9. Hasil simulasi berupa bed level changes. Kiri: model setup; kanan atas: initial bed level; kanan bawah: final bed level
Jeti pada muara Sungai Serang masih belum sepenuhnya mengatasi sedimentasi di dalam muara sungai karena panjang jeti masih berada di dalam area gelombang pecah. Ukuran ini masih mengijinkan pergerakan sedimen dari sisi timur ke sisi barat muara sungai. Berbeda dengan jeti muara Sungai Bogowonto yang memiliki panjang melebihi surf zone, sehingga hampir tidak ada lagi pergerakan sedimen dari sisi timur ke sisi barat muara. Oleh karena itu hingga saat ini muara Sungai Bogowonto senantiasa terbuka.
4. Kesimpulan
Berdasarkan analisa data gelombang ERA5, gelombang di sekitar muara Sungai Bogowonto memiliki periode gelombang 10 – 14 detik, menunjukkan bahwa gelombang di area studi didominasi oleh gelombang swell. Gelombang pada area tersebut memiliki tinggi gelombang yang dapat mencapai 3 – 4 m pada musim badai, dengan arah dominan 196◦N.
Hasil pengamatan di lapangan menunjukkan bahwa akumulasi sedimen terangkut di sebelah hilir berkurang, akan tetapi tidak menunjukkan terjadinya erosi yang signifikan. Tren laju akresi pada area updrift (sisi timur) menunjukkan kecenderungan akresi tanpa dipengaruhi musim gelombang. Sedangkan tren laju akresi pada area downdrif (sisi barat) juga menunjukkan kecenderungan akresi, tetapi terdapat juga musim erosi yang dipengaruhi oleh musim gelombang.
Pemodelan 2D yang dilakukan melalui DELFT3D memberikan estimasi morfologi yang lebih realistis, meskipun penggunaannya relatif lebih kompleks. Beberapa parameter sedimen untuk pemodelan 2D yang sebaiknya digunakan telah terangkum dalam penelitian ini. Parameter model tersebut dapat digunakan untuk model pada lokasi pantai berpasir lainnya.
Berdasarkan hasil analisa dari studi ini, dapat disimpulkan bahwa jeti yang dibangun di kedua sisi muara Sungai Bogowonto, dengan panjang ±300 m, hingga saat ini terbukti dapat bekerja dengan baik dalam menjaga terbukanya muara sungai. Panjang jeti yang lebih panjang daripada area surf zone ini mencegah aliran sedimen dari sisi timur menuju sisi barat muara, sesuai dengan ekspektasi.
Ucapan Terimakasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Sekolah Vokasi UGM melalui Hibah Dana Masyarakat Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada Nomor 62/UN1.SV/K/2023 atas pendanaan yang diberikan untuk penelitian ini.