Studi komperhensif Pekerjaan Pengerukan

Pekerjaan Pengerukan merupakan pekerjaan yang lazim dilakukan untuk menjaga kedalaman kolam pelabuhan dan alur pelayaran selain itu juga untuk pembangunan pelabuhan (capital dredging). Kegiatan Pengerukan ini sangat berpengaruh kepada lingkungan sekitar perairan yang akan dikeruk seperti sedimentasi karena distribusi partikel material keruk yang terdistribusi akibat arus ketika pengerukan itu sendiri atau di sekitar dumping area (area pembungan material). Selain itu juga berpengaruh pada ekosistem karena kekeruhan perairan akibat teraduknya material dasar yang dikeruk berpegaruh pada kehidupan di perairan sekitar wilayah pengerukan dan dumping area. Oleh sebab itu perlu dilakukan studi secara komperhensif agar dapat memetakan masalah dan penanggulanganya dari pekerjaan pengerukan tersebut.

Salah satu pendekatan yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan pemodelan numerik untuk memprediksi kondisi lingkungan yang akan terpengaruh dengan menggunakan modul pemodelan sedimentasi, pergerakan partikel dan pemodelan ekosistem.

Kajian Sedimentasi

Sedimentasi dari hasil aktifitas pengerukan dasar perairan dapat terjadi pada saat proses pengerukan (dredging) dan buangan limbah sedimen ke laut (dumping). Pengerukan dasar perairan dilakukan dengan tujuan untuk pendalaman dan pelebaran alur navigasi pelayaran, penggalian parit pipa bawah laut, pengeboran lepas pantai, pembangunan infrastruktur lepas pantai (platform), perlindungan pipa bawah laut, penggalian material laut dan lain-lain. Besar kecilnya sedimentasi yang terjadi pada saat proses pengerukan tergantung dari jenis alat atau kapal pengerukan. Proses pengerukan dapat dilakukan dengan cara pengikisan, pemancaran air tekanan tinggi, pemotongan material, penghisapan material, pemecahan material dan pengambilan dengan buket (grab). Sedimentasi terbesar terjadi jika pada jenis alat pengerukan melibatkan proses pemancaran air tekanan tinggi dan pemecahan material. Selain itu, jika jenis alat yang digunakan memakai alat penyedot material dasar perairan dan dibuangan dan dibuyarkan di permukaan laut dapat meningkatkan sedimen di kolom perairan. Oleh karena itu pemilihan jenis alat keruk menjadi penting selain optimalasasi pengerukan juga untuk mengurangi dampak dari sedimentasi. Pembuangan material sediment di laut perlu ditentukan pula lokasi yang tepat dengan mempertimbangkan kondisi perairan (arus dan gelombang) dan dampak lingkungan.

Teknologi pemodelan dapat membantu pengambilan keputusan pemilihan jenis alat keruk dan penentuan lokasi pembuangan sedimen di laut untuk efisiensi dan efektifitas operasi pengerukan dasar perairan. Skenario pemodelan dibangun berdasarkan teknik pengoperasian jenis alat keruk dan lokasi buangan limbah sedimen. Pemodelan berperan untuk mengetahui pola penyebaran sedimen dan proses pengendapan sedimen di dasar perairan. Jika pola penyebaran sedimen tidak menyebar ke daerah yang sensitif terhadap lingkungan dan tidak menimbulkan pendangkalan di suatu tempat lainnya maka strategi pengerukan dengan prosedur yang dipilih sudah tepat.

Modul model yang digunakan meliputi modul Hidrodinamika untuk mensimulasikan pola sirkulasi arus dan tinggi muka laut, modul Gelombang Spektral untuk mensimulasikan pengaruh gelombang terhadap perubahan arus dan proses pengadukan sedimen, modul Pergerakan Sedimen Dasar, Pergerakan Sedimen Kolom Air dan Pergerak Partikel digunakan untuk mengkaji prilaku dan karakteristik penyebaran sedimen dan modul Model Ekosistem digunakan untuk mengkaji pengaruh sedimentasi terhadap perubahan kondisi fisik, kimia dan biologi terhadap kualitas lingkungan perairan.

Kajian Pergerkan Patikel

Modul pergerakan partikel cara yang paling efisien untuk melakukan studi tentang distribusi partikel terlarut atau tersuspensi di perairan. Metode yang digunakan adalah dengan menggunakan teknik Diskretisasi Lagrange (Lagrange Discretization) yaitu dengan cara memisahkan seluruh massa partikel di dalam sistem ke beberapa partikel dengan posisi pada koordinat 3D dan dengan jumlah massa tertentu. Konsentrasi dari partikel pada setiap grid atau mesh tersebut dipecahkan dengan metode Diskretisasi Euler (Euler Discretization). Modul pergerakan partikel sangat baik digunakan untuk melihat pergerakan dan lintasan partikel di perairan. Dampak dari pergerakan partikel karena pengaruh angin dapat disimulasikan dengan jelas. Proses-proses yang terlibat dalam modul model pergerakan partikel adalah meliputi dispersi, settling, bouyancy dan erosi. Proses-proses ini sangat penting untuk mengetahui pola distribusi dan pergerakan partikel yang memiliki densitas yang berbeda dengan densitas perairan. Proses faktor pengurangan (decay) dari partikel juga diikut-sertakan dalam perhitungan numerik untuk parameter yang bukan konservatif (non-conservative) seperti bakteri coliform dan bahan organik lain.

Data yang dibutuhkan untuk modul pergerakan partikel adalah sebagai berikut:

1. Modul hidrodinamika yang terdiri dari data-data sebagai berikut:

• Batimetri
• Ketinggian kondisi kering dan tergenang
• Densitas meliputi suhu, salinitas dan tekanan
• Horizontal viskositas Eddy, meliputi Formula Smagorinsty atau Konstan Eddy
• Kekasaran dasar perairan dengan metode Manning Number atau Chezy Number.
• Gaya Coriolis
• Angin
• Gaya potensial pasang-surut.
• Presipitasi dan penguapan.
• Radiasi gelombang
• Sumber-sumber partikel (Point Sources)
• Kondisi awal partikel (Initial Condition)
• Syarat batas dapat meliputi daratan (zero normal velocity atau zero velocity), debit (discharge), flux atau tinggi muka air (Water level).
• Parameter data decoupling.

2. Modul pergerakan partikel yang terdiri dari data-data sebagai berikut:

• Massa dan umur partikel
• Faktor pengurangan partikel (Decay Factor)
• Settling parameter meliputi settling velocity, hindered settling, floculation dan salinitas.
• Dispersi vertikal dan horizontal dengan menggunakan dispersi konstan atau Eddy formulation.
• Erosi dengan parameter Critical Shear Stress.
• Profil dorongan gerakan meliputi selaras dengan aliran modul hidrodinamika, bed shear profile, selaras dengan akselerasi angin permukaan, bed shear profile dan angin, bed shear profile, angin dan akselerasi angin permukaan, bed shear profiledan akselerasi angin permukaan dan profil Ekman.
• Kekasaran dasar perairan.
• Kekuatan angin.

Luaran dari modul pergerakan partikel terdiri dari aliran hidrodinamika dan sebaran konsentrasi partikel atau lintasan partikel.