Tsunami Dalam Perspektif Teknik Kelautan (3)

Published by Teknik Kelautan on

1. Seiches

Gelombang air yang berosilasi pada sebuah pada sebuah basin (kolam) disebut seiches/seiching. Basin ini bisa berupa kolam pelabuhan, kanal, teluk, danau, bahkan kolam berenang sekalipun (Baatjes et al, 2014). Seorang insinyur pelabuhan sangat memperhatikan efek seiching ini pada desain kolam pelabuhanya karena terkait dengan operability kapal bongkar-muat pelabuhan (pada akhirnya terkait dengan nilai ekonomi). Selain itu, seiches bisa juga membuat putus tali mooring pada kapal yang tertambat.

Gambar 1 Ilustrasi seiches pada basin (Holthuijsen, 2007)
2. Amplifikasi dan Resonansi

Suatu gelombang panjang (karakteristik tsunami) yang berpropagasi mengalami amplifikasi mengikuti persamaan harmonik seperti yang ditunjukkan pada formulasi berikut,

 

Sedangkan apabila pada sebuah basin/kolam (seiching), gelombang akan akan mengalami refleksi balik saat menyentuh akhir basin sehingga terjadi gelombang berdiri (standing wave). Peristiwa gelombang berdiri ini diformulasikan sebagai berikut,

Bagian yang di dalam kotak menunjukkan elevasi muka gelombang dan bagian yang di luar kotak menunjukkan komponen harmoniknya yang nilainya bekisar (-1 > x > 1). Kita bisa perhatikan pada gelombang berdiri ini, tinggi gelombangnya dapat menjadi 2 kali lebih besar dari kondisi normalnya, kondisi ini biasa disebut resonansi.

Pertanyaannya kemudian, kondisi seperti apa yang memberikan efek resonansi ini? Hal ini terkait dengan fase gelombang yang digambarkan oleh nilai (kx) pada bagian harmoniknya, kemudian kita nanti akan tahu hal ini berhubungan dengan dimensi basin. Persamaan merian memberikan perioda gelombang resonansi pada sebuah basin sederhana sebagaimana pada formula berikut,

Amplifikasi yang menjadi resonansi inilah yang menjadi hipotesis sementara pada kejadian tsunami di Palu pada Agustus 2018 lalu (Achiari et al, 2018). Tinggi gelombang yang relatif kecil pada episentris gempa menjadi berkali-kali lipat saat menyetuh Kota Palu yang terletak pada ujung dalam sebuah teluk. Kita bisa perhatikan hasil post-survey tsunami di Palu pada gambar 2 berikut ini.

Gambar 2 Hasil post-survey tsunami di Palu (Achiari et al, 2018)

Episenter gempa kira-kira terletak pada daerah a, tercatat gelombang yang dalam kisaran 2.33-2.71 m. Saat memasuki Teluk Palu pada daerah mulutnya (daerah b) gelombang masih tercatat normal (tinggi 2.59-2.71 m). Akan tetapi, saat memasuki bagian dalam teluk pada daerah c, gelombang mulai menunjukkan tinggi berkali-kali lipat dari daerah asalnya (mencapai 6 m).

Jika kita asumsikan kedalaman (h) Teluk Palu adalah 300 m dan panjang teluk (l) sejauh 32 km, maka periode resonansi (TR) teluk tersebut adalah sekitar 20 menit pada mode 1, 10 menit pada mode 2, dst. Hal ini sesuai dengan perkiraan periode tsunami Palu pada post-survey tsunami (Achiari et al, 2018).

 3. Ketahanan (Resilience) Wilayah Terhadap Tsunami

Setelah membahas karakteristik fisik tsunami, yaitu aspek kinematis pada tulisan http://kl.itera.ac.id/2019/01/04/tsunami-dalam-perspektif-teknik-kelautan-1/, aspek energi gelombang pada tulisan http://kl.itera.ac.id/2019/01/07/tsunami-dalam-perspektif-teknik-kelautan-2/ , dan persamaan amplifikasinya pada sub-bahasan 1 tulisan ini, lalu pertanyaan yang masih tersisa adalah bagaimana ‘menyesuaikan diri’* terhadap tsunami/bencana tersebut? Apakah kota-kota di negara kita cukup siap menghadapi tsunami/bencana?

Satu konsep yang terus berkembang dalam adaptasi terhadap kondisi alam secara umum adalah ‘membangun bersama alam’ (building with nature). Konsep ini merupakan pengembangan integrated coastal zone management (ICZM) yang sudah lama dikembangkan ahli teknik pantai. Gambar 3 dibawah ini menunjukkan diagram ven bagaimana interaksi antara masyarakat (society), ekosistem, dan ilmu teknik dalam mengejawantahkan ‘membangun bersama alam’.

Gambar 3 Strategi dalam melakukan adaptasi terhadap kondisi ekstrim pesisir (Cheong et al, 2013)

Dalam melihat teknik pantai, kita perlu menekankan bahwa skala pendekatan yang diambil adalah mikro (baik area maupun waktunya). Artinya kita perlu melihat wilayah dalam suatu area yang terbatas dalam mendesain model adaptasi yang dibutuhkan, juga dalam batasan waktu tertentu. Setelah itu, kita perlu bandingkan, diantara ketiga faktor pada gambar 3 diatas dan memilih 2 faktor yang paling dominan berperan. Kemudian kita bisa membuat keputusan pendekatan model keputusan yang sesuai (irisan dalam diagram ven) untuk suatu wilayah.

Berikut adalah elaborasi pilihan model keputusan tersebut dalam konteks menyesuaikan diri terhadap tsunami.

  1. Soft/Hard Engineering
    • Set-back Line

Pada konsep ini, kita menetapkan sebuah garis batas (back line) pada sebuat daerah pesisir dimana kegiatan sosial-ekonomi masyarakat masih diperbolehkan untuk dilakukan, lebih dari garis batas tersebut terlarang. Dalam hal ini kita perlu juga melakukan manajemen zonasi dalam pembangunan. Pendekatan ini tergolong soft engineering.

    • Coastal structures

Jika ternyata dibutuhkan membangun sebuah struktur pantai dalam menyesuaikan diri terhadap tsunami (karena ada kegiatan sosial-ekonomi yang tak bisa dikompromikan di daerah pesisir), maka bisa diajukan pemecah gelombang (breakwater). Pendekatan ini termasuk hard engineering. Berikut adalah beberapa contoh desain breakwater di beberapa pelabuhan di Jepang dengan gelombang desain tsunami.

Gambar 4 Desain breakwater (desain tsunami) pada Pelabuhan Ofunato dan Hosojima (Goda, 2000)
  1. Disaster Risk Reduction (DRR) 

Kesadaran kebencanaan masyarakat perlu ditingkatkan dalam konsep menyesuaikan terhadap tsunami. Pendekatan desain sipil/kelautan tidak selalu efektif dalam mengurangi resiko bencana (DRR). Kesadaran kebencanaan ini perlu dibangun lewat program drillling rutin tsunami misalnya, selain tentu saja pembuatan marka route evakuasi tsunami yang sudah banyak diterapkan di Indonesia.

  1. Ecosystem-based Adaptation 

Ada banyak kritik dan kekurangan dalam membuat desain proteksi ala sipil/kelautan dalam konteks adaptasi terhadap tsunami. Pendekatan hard engineering bisa merubah pola garis pantai (menjadi masalah jika abrasi), ada isu lingkungan yang harus dipertimbangkan, isu estetika, isu finansial (selalu tidak murah bekerja di laut), dsb. Dengan demikian, ahli teknik pantai datang dengan konsep desain proteksi berdasarkan kearifan alam lokal (ecosystem-based adaptation). Berikut ini adalah contoh desain pengaman pantai yang memanfaatkan kearifan ecosystem (dalam makna yang luas) dalam rangka mengurangi resiko bencana (DRR).

Gambar 5 Konsep adaptasi pesisir dengan memanfaatkan kearifan alam lokal (Spalding et al, 2013)

Terkait pertanyaan kesiapan kota-kota pesisir di Indonesia dalam menyesuaikan diri terhadap bencana, rasanya secara umum konsep ICZM maupun building with nature belum secara utuh diterapkan dalam membangun kota. Tidak ada penerapan model set-back line, DRR (kalaupun ada, hanya dalam level yang sangat dasar), zonasi wilayah, apalagi ecosystem-based adaptation

Daerah pesisir identik dengan kesan kemiskinan, kesemrawutan, dan tanpa perencanaan. Akibatnya, apabila kondisi alam yang tidak terprediksi terjadi (seperti tsunami), maka banyak sekali memakan korban jiwa. Semoga kajian kewilayahan pesisir terus berkembang di negeri ini agar resiliensi/ketahanan kota terhadap tsunami meningkat. (gelf/2019)  

*dipilih kata ‘menyesuaikan diri’ terhadap bencana, bukan ‘menghadapi bencana’

 

Referensi:

  1. Achiari, H., et al. Post-survey Tsunami in Palu 2018 (Presentation which was presented in ITERA on December 15, 2018)
  2. Battjes, J. A & Labeur, R. J. Course CTB3350 Open Channel Flow. 2014. Delft: TU Delft.
  3. Cheong, S-M., et al. (2013). Coastal Adaptation with Ecological Engineering. Nature Climate Change. DOI: 10.1038/NCLIMATE1854.
  4. Dean, R. G & Dalrymple, R. A. Water Wave Mechanics for Engineers and Scientist. 1991. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
  5. Goda, Y. Random Seas and Design of Maritime Structures. 2000. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
  6. Holthuijsen, L. H. Waves in Oceanic and Coastal Waters. 2007. New York: Cambridge University Press.
  7. Le Mehaute, B. An Introduction to Hydrodynamics and Water Waves. 1976. New York: Springer-Verlag.
  8. Reeve, D., et al. Coastal Engineering: Processes, Theory, and Design Engineering. 2004. Oxon: Spoon Press.
  9. Spalding, M. D., et al. (2013). Coastal ecosystem: a critical element of risk reduction. Wiley Periodicals, Inc.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *