Gelombang pecah atau dalam bahasa Inggris wave breaking adalah kondisi dimana amplitudo gelombang mencapai titik kritis yang menyebabkan puncak gelombang (crest) terbalik. Suatu gelombang dapat mencapai titik kritis karena disebabkan oleh tiga hal yaitu: (1) kecuraman gelombang, (2) kedalaman perairan dan (3) interaksi dengan dasar pantai atau bangunan pantai.
Kecuraman Gelombang
Kecuraman gelombang atau wave steepness \((s_{0})\) adalah perbandingan antara tinggi gelombang, \(H\), dan panjang gelombang, \(L_{0}\):
\[ s_{0} = \frac{H}{L_0} \]\(L_{0}\) disini adalah panjang gelombang di perairan dalam yang dihitung menggunakan persamaan berikut:
\[ L_{0} = \frac{gT^{2}}{2\pi}\]dimana \(T\) adalah periode gelombang, \(g\) adalah percepatan gravitasi dan \(\pi\) adalah konstanta (\(\pi=3.14\)). Gambar 1 mengilustrasikan \(H\), \(L_{0}\), puncak gelombang dan lembah gelombang. Suatu gelombang akan pecah apabila nilai \(s_{0} > 1/7\) atau \(s_{0} > 0.143\). Nilai ini menunjukkan nilai \(H\) melebihi titik setimbang sehingga menyebabkan puncak gelombang tidak stabil dan terjadi gelombang pecah.
 |
| Gambar 1. Ilustrasi tinggi gelombang, \(H\), dan panjang gelombang, \(L_{0}\). |
Kedalaman Relatif
Penyebab kedua gelombang pecah adalah akibat dari pendangkalan atau shoaling. Gambar 2 menampilkan sebuah gelombang air laut yang merambat ke tepian pantai. Ketika gelombang air laut merambat ke tepian pantai, dimana kedalaman perairannya semakin dangkal, maka gelombang tersebut akan mengalami efek pendangkalan yang menyebabkan tinggi gelombang meningkat dan akhirnya menyebabkan gelombang pecah. Perbandingan antara kedalaman perairan, \(h\), dengan tinggi gelombang, \(H\), dapat digunakan untuk menentukan titik dimana gelombang pecah akan terjadi. Perbandingan ini dikenal dengan kedalaman relatif atau relative depth:
\[ \text{kedalaman relatif} = \frac{h}{H}\]Apabila nilai \(h/H \lt 4\), makan gelombang akan mengalami efek pendangkalan dan mulai pecah. Seiring dengan berkurangan kedalaman perairan, gelombang pecah akan lebih sering terjadi dan menyebabkan tinggi gelombang berkurang.
 |
| Gambar 2. Ilustrasi gelombang merambat ke tepian pantai (foreshore). |
Kedalaman relatif juga dapat digunakan untuk mengklasifikasikan kondisi perairan di tepi pantai atau foreshore. Tabel 1 menampilkan klasifikasi kondisi perairan berdasarkan kedalaman relatif. Berdasarakan buku panduan EurOtop (2018), kondisi tepi pantai dapat dibagi menjadi 4 kategori yaitu dalam (deep), dangkal (shallow), sangat dangkal (very shallow) dan luar biasa dangkal (extremely shallow). Pada kondisi perairan dalam \( (h/H>4) \), gelombang air laut tidak dipengaruhi oleh kedalaman perairan atau tidak mengalami efek pendangkalan dan tidak terjadi gelombang pecah. Pada kondisi perairan dangkal \((1\lt h/H \lt 4)\), gelombang mulai mengalami efek pendangkalan dan gelombang pecah mulai terjadi. Secara umum pada kondisi \( h/H = 1 \), tinggi gelombang berkurang menjadi setengah dari tinggi gelombang sebelum pecah. Kondisi perairan sangat dangkal \((0.3 \lt h/H \lt 1) \), gelombang pecah semakin sering terjadi dan juga periode gelombang akan bertambah.
| \( h/H \) | Kondisi Perairan |
|---|---|
| \( \lt 0.3 \) | luar biasa dangkat (extremely shallow) |
| \( 0.3 \sim 1\) | sangat dangkal (very shallow) |
| \(1 \sim 4\) | dangkal (shallow) |
| \( \gt 4\) | dalam (deep) |
Klasifikasi kondisi perairan dengan menggunakan kedalaman relatif umumnya digunakan oleh perancang bangunan pantai seperti pemecah gelombang (breakwater). Pemecah gelombang biasanya dibangun di perairan dangkal \( (h/H \lt 4) \).
Iribarren's number
Titik kritis ketiga yang menyebakan gelombang pacah adalah perbandingan antara kemiringan tepian pantai atau bangunan pantai dengan kecuraman gelombang. Perbandingan ini dikenal dengan Iribarren number, breaker parameter atau surf similarity. Gambar 3 menampilkan ilustrasi interaksi gelombang dengan tepian pantai atau bangunan pantai.
 |
| Gambar 3. Ilustrasi interaksi gelombang air laut dengan tepian pantai atau bangunan pantai. |
Secara matematis, Iribarren's number dirumuskan sebagai berikut:
\[ \xi = \frac{\tan \alpha }{\sqrt{H/L_{0}} } = \frac {\tan \alpha}{ \sqrt{ \frac{2 \pi H}{gT^{2}} } } \]dimana \( \alpha \) adalah sudut kemiringan tepi pantai atau bangunan pantai. Secara umum suatu gelombang dikategorikan sebagai gelombang pecah apabila nilai \(\xi \lt 1.8\) dan gelombang tidak pecah apabila nilai \(\xi \gt 1.8\) (EurOtop, 2018). Tabel 2 menampilkan klasifikasi gelombang pecah berdasarkan nilai Iribarren's number. Jenis gelombang pecah spiling \( (\xi \lt 0.2) \), terjadi pada tepian pantai yang memiliki kemiringan landai. Biasanya gelombang pecah spiling dicirikan dengan banyaknya buih-buih putih. Jenis gelombang pecah plunging \( (0.2 \lt \xi \lt 1.8) \), terjadi pada tepian pantai yang cukup curam. Gelombang pecah plunging dicirikan dengan puncak gelombang yang menukik kedepan dan menghasilkan tumbukan yang kuat. Jenis gelombang pecah collapsing \( (1.8 \lt \xi \lt 3) \) merupakan transisi dari gelombang pecah plunging dengan gelombang pecah surging. Gelombang pecah surging \( (\xi \gt 3) \) umum terjadi pada kondisi gelombang dengan periode yang besar. Periode besar menghasilkan panjang gelombang yang panjang sehingga gelombang akan landai dan tidak mengalami gelombang pecah saat berinteraksi dengan tepian pantai atau bangunan pantai.
| \(\xi \) | Jenis Gelombang Pecah |
|---|---|
| \( \lt0.2\) | spiling |
| \(0.2 \sim 1.8 \) | plunging |
| \( 1.8 \sim 3\) | collapsing |
| \( \gt 3 \) | surging |
Proses perancangan bangunan pantai harus memperhatikan jenis gelombang pecah. Umumnya bangunan pantai dirancang untuk menghasilkan jenis gelombang pecah surging atau collapsing dan menghindari jenis gelombang pecah plunging. Hal ini disebabkan karena gelombang pecah plunging akan menyebabkan terjadinya tumbukan yang kuat antar puncak gelombang dan permukaan bangunan pantai. Tumbukan yang kuat ini dapat menyebabkan kerusakan pada bangunan pantai.
Referensi
Comments
Post a Comment