Friday, April 24, 2020

Model Arus dan Sedimentasi Menggunakan Delft 3d

Setelah sekian minggu pasca pelatihan Pemodelan Arus dan Sedimentasi menggunakan software open source/ gratis Delft 3d, saatnya kita tes kemampuan dengan kasus yang sebenarnya. Pada kasus ini sebenarnya perlu pemodelan gelombang, arus dan sedimentasi. Namun baru selesai pemodelan arus dan sedimentasinya saja yang selesai menggunakan delft 3d. Gelombang belum sempat running menggunakan delft 3d.
Lokasi percobaan berada di Ujung Kulon, di Teluk seperti gambar di bawah ini;


Lokasi Percobaan

Pembuatan Grid pada Teluk di atas dibuat serapat mungkin agar menjaga kestabilan saat running model. hal itu penting agar model tidak bermasalah hasilnya.

Grid Domain Model


dari grid tersebut kemudian kita akan buat bathimetri dan boundary yang nantinya akan dimasukan nilai input kondisi batas berupa konstanta pasang surut.

Bathimetri dan Kondisi Batas (Boundary) Model


Setelah itu kita setting input model dan running..

hasilnya tunggu postingan selanjutnya...........

Tuesday, April 7, 2020

Pemodelan Arus dan Sedimentasi Menggunakan Delft 3D

Software Delft 3d ini memang software gratis, namun hasilnya sudah banyak teruji. Memang secara proses lebih rumit, karena software gratis, bukan yang premium. Secara tampilan output memang juga harus banyak belajar agar tampilan lebih bagus.
Bagi pekerjaan proyek, pemodelan menggunakan software gratisan memang lebih murah dan aman, dari pada menggunakan software premium yang lebih mahal atau atau software crack yang bisa kena pidana. hahahaha....
Alhamdulillah sempat belajar disini, meskipun sebelumnya sudah belajar otodidak :)


Thursday, March 5, 2020

Seri Pelabuhan : Pengantar


Pengertian Umum Pelabuhan
Pelabuhan mula-mula mempunyai arti yang sempit, yaitu suatu perairan yang terlindung sebagai tempat berlabuhnya kapal-kapal dengan aman dengan cara membuang sauh. Disamping itu ada beberapa istilah atau sebutan-sebutan lain seperti:
Harbour, adalah perairan yang terlindung, tempat kapal-kapal berlindung dengan aman (dari gangguan alam) dengan membuang sauh atau mengikat dengan pelampung.
Port, adalah pintu gerbang atau tempat yang mempunyai harbor lengkap dengan petugas bea cukai.
Dock, adalah suatu kolam dengan pintu air tempat dimana kapal membongkar muat atau keperluan perbaikan
Berarti pelabuhan adalah suatu daerah perairan yang tertutup dan juga terlindung dari alam (angin topan, badai) sehingga kapal-kapal dapat berlabuh dengan aman, nyaman dan lancar untuk bongkar muat barang, penumpang, pengisian bahan bakar, perbaikan kapal dan sebagainya.
Pelabuhan dalam arti yang luas adalah merupakan gerbang tempat berpindahnya angkutan darat ke laut, angkutan laut ke darat, arus terminal dari angkutan laut ke laut. Sebagai terminal: harus menyediakan tempat berlabuh, menyediakan tempat menyimpan barang, menyediakan peralatan
pengangkatan/pengangkutan.
Selanjutnya menurut peraturan pemerintah nomor 11 tahun 1983, pelabuhan adalah tempat berlabuh dan/atau tempat bertambatnya kapal laut serta kendaraan lainnya, menaikan dan menurunkan penumpang, bongkar muat barang dan hewan serta merupakan daerah lingkungan kerja kegiatan ekonomi.
Dalam perkembangan selanjutnya, pengertian pelabuhan mencangkup pengertian sebagai prasarana dan sistem, yaitu pelabuhan adalah suatu lingkungan kerja terdiri dari area daratan dan perairan yang dilengkapi dengan fasilitas tempat berlabuh dan bertambatnya kapal, untuk terselenggaranya bongkar muat serta turun naiknya penumpang, dari suatu moda transportasi laut (kapal) ke moda transportasi lainnya atau sebaliknya.
Klasifikasi Pelabuhan
Selain itu pelabuhan dapat pula diklasifikasikan/dilihat dari berbagai bidang, misalnya dari segi konstruksinya, segi perdagangan, dari jenis muatan yang dibongkar dan dimuat atau dari macam pungutan jasanya. Untuk jelasnya disini kita berikan klasifikasi pelabuhan sebagai berikut:
Klasifikasi menurut Konstruksinya
Pelabuhan alam; Adalah pelabuhan yang terlindung dari alam (angina topan, badai dan gelombang) tanpa harus dibangun fasilitas bangunan penangkis gelombang. Bentuk pelabuhan termasuk pintu pelabuhan dan lokasi fasilitas navigasi menjamin keamanan dan kenyamanan kapal untuk manuver dan bongkar muat barang, penumpang serta kepertluan akomodasi kapal. Pelabuhan alam biasanya berlokasi diteluk, muara pasang surut dan muara sungai. Contoh pelabuhan alam adalah New York, San Fransisco dan Rio de Janeiro. Di Indonesia, pelabuhan-pelabuhan seperti ini misalnya ada di sabang, pelabuhan Benoa.
Pelabuhan Semi Alam; Adalah pelabuhan yang berada di teluk kecil atau muara sungai yang terlindung pada dua sisi oleh tanjung dan dibutuhkan hanya bangunan pelindung pada pintu masuknya. Hampir sama dengan pelabuhan alam, hanya pada pelabuhan semi alam bentuk site pelabuhannya lebih diutamakan. Contohnya pelabuhan Plymounth adalah lokasi pelabuhan alam namun pelabuhan menjadi lebih aman setelah dibangun pemecah gelombang pada pintu masuknya sehingga pelabuhan tersebut menjadi pelabuhan semi alam demikian juga dengan pelabuhan Tanjung Perak di Surabaya, Indonesia.
Pelabuhan buatan; Adalah pelabuhan yang mempunyai fasilitas bangunan pemecah gelombang untuk melindungi pelabuhan atau kolam pelabuhan dari pengaruh gelombang. Sebagian pelabuhan - pelabuhan di dunia adalah pelabuhan buatan dan di Indonesia contohnya adalah pelabuhan Tanjung Priok Jakarta.
Klasifikasi menurut fungsi/jenis pelayanannya:
Pelabuhan Umum, diselenggarakan untuk kepentingan masyarakat yang secara teknis dikelola oleh Badan Usaha Pelabuhan (BUP).
Pelabuhan Khusus, dikelola untuk kepentingan sendiri guna menunjang kegiatan tertentu, baik instansi pemerintah, seperti TNI AL dan Pemda Dati I/Dati II, maupun badan usaha swasta seperti,
pelabuhan khusus PT BOGASARI yang digunakan untuk bongkar muat tepung terigu.
Contoh pelabuhan menurut pelayanannya:
• Pelabuhan dagang, hampir semua pelabuhan di Indonesia
• Pelabuhan militer, Ujung Surabaya.
• Pelabuhan ikan, Perigi, Bagan Siapi-api
• Pelabuhan minyak, Dumai, Pangkalan Brandan.
• Pelabuhan Industri, Petrokimia Gresik.
• Pelabuhan turis, Benoa Bali
• Pelabuhan untuk menghindari gangguan alam (topan, gelombang) yang biasanya terjadi di Jepang
Kegiatan Pelayarannya
1. Pelabuhan Samudra, contoh: Pelabuhan Tanjung Priok
2. Pelabuhan Nusantara, contoh: Pelabuhan Banjarmasin.
3. Pelabuhan Pelayaran Rakyat, contoh: Pelabuhan Sunda Kelapa, Jakarta.
Perdagangan Luar Negeri
1. Pelabuhan Ekspor
2. Pelabuhan Impor
Klasifikasi menurut jenis pungutan jasa
1. Pelabuhan yang diusahakan
2. Pelabuhan yang tidak diusahakan
3. Pelabuhan Otonom
4. Pelabuhan bebas
Wilayah Pengawasan Bea Cukai:
1. Custom port, adalah wilayah dalam pengawasan bea cukai
2. Free port. adalah wilayah pelabuhan yang bebas diluar pengawasan bea cukai.
Peranannya
1. Transito, pelabuhan yang mengerjakan kegiatan transhipment cargo, seperti Pelabuhan Singapura.
2. Ferry, pelabuhan yang mengerjakan kegiatan penyebrangan, seperti Pelabuhan Gilimanuk, pelabuhan Padangbai


Sumber : PELABUHAN : Perencanaan dan Perancangan Konstruksi Bangunan Laut dan Pantai, 2015, Nyoman Budiartha Raka Mandi

Wednesday, March 4, 2020

Admin Kembali

Kami kembali aktif untuk menuliskan semua yang berhubungan dengan dunia teknik kelautan khususnya teknik pantai. 
Berbagi ilmu software pemodelan dan lain - lain

Salam

M. Baharudin Fahmi

Monday, February 3, 2020

Waterfront Development Suitability Vulnerability Index (WDSVI)


Perhitungan Waterfront Development Suitability Vulnerability Index (WDSVI)

Metode WDSVI (Waterfront Development Suitability Vulnerability Index) merupakan usulan pengembangan dari metode CVI (Coastal Vulnerability Index) berdasarkan USGS (2009) yang bertujuan untuk mengkaji tingkat kerentanan terhadap perkembangan kota pesisir. WDSVI memasukkan unsur antropogenik, antara lain: jenis penggunaan lahan dan potensi pengembangan lahan terbangun di wilayah pesisir.




Secara umum metode perhitungan CVI berdasarkan USGS Report (2009) adalah sebagai berikut



dengan catatan a adalah geomorfologi, b adalah perubahan garis pantai, c adalah lereng pesisir, d adalah perubahan ketinggian permukaan air laut rata- rata, e adalah signifikan ketinggian gelombang, dan f adalah range pasang-surut. USGS (2009) menyatakan bahwa formula perhitungan CVI tersebut merupakan perhitungan kerentanan perubahan garis pantai terhadap kenaikan permukaan air laut.
Metode WDSVI digunakan sebagai usulan pengembangan CVI-model USGS (2009) dengan mengkombinasikan beberapa faktor dominan lainnya seperti kesesuaian pengembangan wilayah pesisir (WDS). Berdasarkan ujicoba menggunakan data garis pantai di daerah Pekalongan dan analisis DSAS yang dikombinasi dengan fuzzy logic dihasilkan angka maksimal CVI adalah sebesar 0.89. Dengan mempertimbangkan CVI mewakili tingkat kerentanan suatu wilayah, maka jika dikaitkan dengan evaluasi pengembangan wilayah pesisir, CVI adalah merupakan faktor constraint. Sehingga dalam aplikasinya terhadap WDSVI akan bernilai negatif. Selain itu, dengan mempertimbangkan bahwa CVI memiliki nilai maksimal adalah 0.89, maka diperlukan konstanta multiplikasi sebesar 3.42 untuk menghasilkan nilai 1 sebagai nilai maksimum dari CVI. Hal ini diperlukan untuk melakukan penyetaraan serta memudahkan formulasi perhitungan selanjutnya
WDS (Waterfront Development Suitability) menunjukkan cell yang memiliki potensi urbanisasi. WDS pada studi ini diasumsikan akan memiliki nilai maksimal 1 dan nilai minimal 0 (nol), masing-masing nilai tersebut untuk mewakili kondisi “sangat potensial” dan “tidak layak”. WDS pada kasus ini dianggap sebagai supporting factor, maka WDS diasumsikan memiliki nilai positif. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai WDS antara lain jalan, fasilitas pendidikan, fasilitas kesehatan, fasilitas peribadatan, fasilitas perdagangan, fasilitas perkantoran, dan penggunaan lahan. Berdasarkan pertimbangan faktor-faktor tersebut, maka dapat diformulasikan sebagai berikut




dimana xy adalah cell pada posisi sumbu x dan y, k adalah konstanta dari masingmasing variabel yang dipertimbangkan (x). Variabel x adalah nilai atau skor dari setiap variabel yang digunakan, yaitu kedekatan terhadap jalan utama, kedekatan terhadap fasilitas pendidikan, kedekatan terhadap fasilitas kesehatan, dan kedekatan terhadap fasilitas perdagangan (pasar), kedekatan terhadap fasilitas peribadatan, kedekatan terhadap fasilitas perkantoran, jarak terhadap bibir pantai, kelandaian zona pesisir, dan jenis penggunaan lahan. k ditetapkan melalui mekanisme pembobotan dengan metode AHP (Analitical Hierarchical Process). Berdasarkan AHP tersebut, dilakukan kalibrasi dengan melihat angka consistency ratio. Jika consistency ratio memiliki nilai kurang dari 0.1 maka AHP tersebut memiliki konsistensi yang baik (Saaty 1980). Jika consistency ratio lebih dari 0.1, maka perlu dilakukan evaluasi terhadap matriks pairwise comparison. Persamaan untuk menghitung consistency ratio dapat mengacu pada Vadrevue, dkk (2010).
Agar WDSVI sebagai hasil akhir memiliki nilai maksimal 1 dan minimal adalah -1, serta mempertimbangkan CVI bernilai negatif dan WDS bernilai positif, maka persamaan WDSVI dapat diturunkan menjadi formula sebagai berikut:




Sedangkan IL (Inundation level) yang dihasilkan dari proses pemodelan rob (tahun 2011, 2050 dan 2100) dipertimbangkan sebagai faktor koreksi terhadap kesesuaian pengembangan wilayah pesisir (WDS). Pada kasus ini, diasumsikan WDS yang memiliki nilai IL lebih dari 50 cm dianggap tidak layak menjadi potensi pengembangan (WDS dikonversi menjadi nol). Sedangkan WDS yang memiliki nilai IL tepat dan atau kurang dari 25 cm dianggap tetap berpotensi sebagai wilayah urbanisasi dengan mengembalikan nilai WDS itu sendiri. Dengan demikian, maka formula perhitungan WDS dimultiplikasi dengan ILA (Inundation Level Acceptability) menjadi sebagai berikut;




dimana nilai ILA adalah Inundation Level Acceptability, IL adalah raster map ketinggian genangan (cm). Perhitungan raster ILA dihitung dengan melakukan metode raster calculation dalam software ArcGIS 9.3

Pemodelan Perunahan Garis Pantai


Pemodelan perubahan garis pantai dan komparasi terhadap dampak peningkatan permukaan air laut global
Pemodelan perubahan garis pantai dapat dilaksanakan dengan bantuan perangkat Sistem Informasi Geografis (SIG) dan data penginderaan jauh. Di wilayah kajian di pesisir pekalongan citra satelit diambil dari citra Geoeye pada tahun 2003, 2006 dan 2009 berdasarkan hasil dokumentasi Google Earth tahun 2011.



Citra yang digunakan tersebut memiliki resolusi 1.2 meter. Kemudian pada citra dilakukan proses mozaik dan geo-referencing untuk mendapatkan hasil yang tepat. Proses koreksi geometrik, penajaman serta penggabungan dilakukan untuk memaksimalkan tampilan citra untuk memudahkan proses intepretasi. Analisis kerentanan pengembangan wilayah pesisir dilakukan dengan integrase data Digital Elevation Model (DEM) dan data kenaikan kenaikan muka air laut.
Proses ekstrasi garis pantai dilakukan dengan berdasarkan interpretasi citra Geoeye pada masing-masing tahun, sehingga dihasilkan ekstrasi garis pantai tahun 2003, 2006, dan 2009. Dikarenakan resolusi yang sangat detail (1,2 meter), maka dilakukan onscreen digitizing dan didetailkan dengan observasi lapangan menggunakan GPS.
Evaluasi terhadap perubahan garis pantai di lokasi penelitian dilakukan untuk melihat proses yang dominan terjadi, baik berupa abrasi maupun sedimentasi (akresi). Evaluasi dan proyeksi garis pantai menggunakan software ArcView 3.3 dengan extension DSAS. Prediksi terhadap garis pantai dilakukan komparasi berdasarkan data lampau (DSAS) dan berdasarkan skenario kenaikan permukaan air laut global (IPCC 2007) belum terdapat kajian yang memprediksikan kenaikan permukaan air laut di Pekalongan. Namun, perubahan muka air laut per tahun sebesar 6 mm pada dekade akhir-akhir ini dikemukakan oleh Pribadi (2008). Penelitian ini menggunakan skenario sea level rise sebesar 18 dan 59 cm sebagai angka minimum dan maksimum rata-rata kenaikan permukaan air laut global hingga tahun 2100.
Pada studi ini, titik ketinggian yang berasal dari RBI (BAKOSURTANAL) dengan skala 1:25.000 diproses untuk mendapatkan peta topografi berupa DEM (Digital Elevation Model). DEM didapat dari hasil interpolasi menggunakan tool ArcGIS, yaitu Topo to raster (memiliki fasilitas remove sink) untuk menghasilkan DEM dengan ukuran 10 meter x 10 meter per pixel. Mekanisme seperti ini mengacu kepada Ward, dkk., (2011) yang memanfaatkan titik ketinggian RBI (BAKOSURTANAL) skala 1:25.000 diinterpolasi menjadi cell raster berukuran 5 meter x 5 meter per pixel dalam melakukan model iterasi berbasis raster. Iterasi raster merupakan pemodelan perhitungan dengan menggunakan sistem loop program pada komputer, dan memiliki sistem perulangan hingga dicapai kondisi yang diinginkan (dalam hal ini adalah nilai raster yang dievaluasi). Mekanisme seperti ini pernah dilakukan dalam Marfai, dkk., 2006.
Prediksi kenaikan permukaan air laut yaitu 6 mm per tahun (IPCC 2007) diakumulasi dengan tinggi pasang puncak dominan (HWL, High Water Level berdasarkan prediksi BMKG 2011 dengan stasiun pemantau di Kota Semarang) digunakan untuk menghasilkan peta rawan banjir pasang. Rumus raster calculator yang digunakan yakni:
WD=CON(CON([DEM] <= 1.346, 1.346, 0) ! 0, CON([DEM] <= 1.346, 1.346, 0) - [DEM], 0)
Keterangan:
1.346 : prediksi water level
! : selain dari
CON : Conditional
WD : waterdepth
DEM : Data ketinggian
Pengembangan kajian terhadap dampak banjir pasang dilakukan dengan cara melakukan evaluasi antara zona prediksi genangan (kedalaman genangan) terhadap jenis penggunaan lahan dan infrastruktur jalan. Kalkulasi terhadap dampak tersebut dilakukan pada tiap periode skenario prediksi genangan yaitu Tahun 2050, dan 2100, dengan variabel penggunaan lahan tetap.

Sunday, February 2, 2020

Pemodelan Perubahan Garis Pantai


Pemodelan perubahan garis pantai dan komparasi terhadap dampak peningkatan permukaan air laut global
Pemodelan perubahan garis pantai dapat dilaksanakan dengan bantuan perangkat Sistem Informasi Geografis (SIG) dan data penginderaan jauh. Di wilayah kajian di pesisir pekalongan citra satelit diambil dari citra Geoeye pada tahun 2003, 2006 dan 2009 berdasarkan hasil dokumentasi Google Earth tahun 2011.

Citra yang digunakan tersebut memiliki resolusi 1.2 meter. Kemudian pada citra dilakukan proses mozaik dan geo-referencing untuk mendapatkan hasil yang tepat. Proses koreksi geometrik, penajaman serta penggabungan dilakukan untuk memaksimalkan tampilan citra untuk memudahkan proses intepretasi. Analisis kerentanan pengembangan wilayah pesisir dilakukan dengan integrase data Digital Elevation Model (DEM) dan data kenaikan kenaikan muka air laut.
Proses ekstrasi garis pantai dilakukan dengan berdasarkan interpretasi citra Geoeye pada masing-masing tahun, sehingga dihasilkan ekstrasi garis pantai tahun 2003, 2006, dan 2009. Dikarenakan resolusi yang sangat detail (1,2 meter), maka dilakukan onscreen digitizing dan didetailkan dengan observasi lapangan menggunakan GPS.
Evaluasi terhadap perubahan garis pantai di lokasi penelitian dilakukan untuk melihat proses yang dominan terjadi, baik berupa abrasi maupun sedimentasi (akresi). Evaluasi dan proyeksi garis pantai menggunakan software ArcView 3.3 dengan extension DSAS. Prediksi terhadap garis pantai dilakukan komparasi berdasarkan data lampau (DSAS) dan berdasarkan skenario kenaikan permukaan air laut global (IPCC 2007) belum terdapat kajian yang memprediksikan kenaikan permukaan air laut di Pekalongan. Namun, perubahan muka air laut per tahun sebesar 6 mm pada dekade akhir-akhir ini dikemukakan oleh Pribadi (2008). Penelitian ini menggunakan skenario sea level rise sebesar 18 dan 59 cm sebagai angka minimum dan maksimum rata-rata kenaikan permukaan air laut global hingga tahun 2100.
Pada studi ini, titik ketinggian yang berasal dari RBI (BAKOSURTANAL) dengan skala 1:25.000 diproses untuk mendapatkan peta topografi berupa DEM (Digital Elevation Model). DEM didapat dari hasil interpolasi menggunakan tool ArcGIS, yaitu Topo to raster (memiliki fasilitas remove sink) untuk menghasilkan DEM dengan ukuran 10 meter x 10 meter per pixel. Mekanisme seperti ini mengacu kepada Ward, dkk., (2011) yang memanfaatkan titik ketinggian RBI (BAKOSURTANAL) skala 1:25.000 diinterpolasi menjadi cell raster berukuran 5 meter x 5 meter per pixel dalam melakukan model iterasi berbasis raster. Iterasi raster merupakan pemodelan perhitungan dengan menggunakan sistem loop program pada komputer, dan memiliki sistem perulangan hingga dicapai kondisi yang diinginkan (dalam hal ini adalah nilai raster yang dievaluasi). Mekanisme seperti ini pernah dilakukan dalam Marfai, dkk., 2006.
Prediksi kenaikan permukaan air laut yaitu 6 mm per tahun (IPCC 2007) diakumulasi dengan tinggi pasang puncak dominan (HWL, High Water Level berdasarkan prediksi BMKG 2011 dengan stasiun pemantau di Kota Semarang) digunakan untuk menghasilkan peta rawan banjir pasang. Rumus raster calculator yang digunakan yakni:
WD=CON(CON([DEM] <= 1.346, 1.346, 0) ! 0, CON([DEM] <= 1.346, 1.346, 0) - [DEM], 0)
Keterangan:
1.346 : prediksi water level
! : selain dari
CON : Conditional
WD : waterdepth
DEM : Data ketinggian
Pengembangan kajian terhadap dampak banjir pasang dilakukan dengan cara melakukan evaluasi antara zona prediksi genangan (kedalaman genangan) terhadap jenis penggunaan lahan dan infrastruktur jalan. Kalkulasi terhadap dampak tersebut dilakukan pada tiap periode skenario prediksi genangan yaitu Tahun 2050, dan 2100, dengan variabel penggunaan lahan tetap.

Kerentanan WIlayah Pesisir


Daerah pesisir terdiri dari pertemuan antara darat dan laut. Bentuklahan kepesisiran adalah bentuklahan yang secara genetik terbentuk oleh proses marin, fluviomarin, organik, atau eolian. Bentuklahan kepesisiran secara genetic terbentuk oleh proses marin sebagai contoh beting gisik (beach ridge), yang terbentuk oleh proses fluvio-marin adalah delta, yang terbentuk oleh proses
organik adalah terumbu karang (coral reef) dan yang terbentuk oleh proses eolian adalah gumuk pasir (sand dune) (Sunarto, 2001). Disamping itu, daerah pesisir mempunyai dinamika lingkungan tinggi dengan proses fisik banyak, kenaikan permukaan laut, penurunan tanah, dan erosi-sedimentasi. Proses tersebut memainkan peranan penting untuk perubahan garis pantai dan pengembangan landscape pesisir. Perubahan garis pantai dianggap salah satu proses yang paling dinamis di daerah pesisir (Marfai dkk., 2008; Bagli dan Soille, 2003; Mills dkk., 2005). Interaksi antara proses fisik dan aktivitas manusia di zona pesisir menentukan karakteristik lingkungan pesisir. Diperkirakan bahwa sekitar 38% dari populasi dunia tinggal di daerah tidak lebih dari 100 km dari garis pantai (Cohen dkk., 1997; Kay dan Alder, 2005)
Meskipun perubahan garis pantai kadang-kadang menguntungkan, seperti pertambahan lahan untuk tujuan penggunaan lahan, namun demikian perubahan garis pantai juga dapat mengakibatkan kerugian dengan hilangnya lahan karena abrasi. Sebuah analisis dari informasi garis pantai diperlukan dalam desain perlindungan pantai, untuk mengkalibrasi dan memverifikasi model numerik, untuk menilai tingkat kenaikan permukaan laut, untuk mengembangkan zona bahaya, untuk merumuskan kebijakan untuk mengatur pembangunan pesisir dan membantu dengan definisi batas properti dan penelitian mengenai pesisir (Boak dan Turner, 2005)
Dinamika pesisir yang tinggi akan membawa implikasi pada kehidupan dan pembangunan kawasan terutama pada perkembangan kota-kota pesisir (coastal city). Menurut Yunus (2002), ekspresi perkembangan kota yang bervariasi sebagian terjadi melalui proses tertentu yang dipengaruhi oleh faktor fisik dan non-fisik. Faktor fisik berkaitan dengan keadaan topografi, struktur geologi, geomorfologi, perairan dan tanah, sedangkan faktor non-fisik antara lain kegiatan penduduk (politik, sosial, budaya, teknologi), urbanisasi, peningkatan kebutuhan akan ruang, peningkatan jumlah penduduk, perencanaan tata ruang, perencanaan tata kota, zoning, peraturan pemerintah tentang bangunan, dan lain-lain. Perencanaan aksesibilitas, prasarana dan sarana transportasi serta pendirian fungsi-fungsi besar, seperti industri dan perumahan, mempunyai pengaruh yang besar terhadap perembetan fisik kota di area pinggiran. Peran dari pemerintah juga sangat mempengaruhi perkembangan fisik area pinggiran kota dimana kebijakan yang dilakukan dalam bentuk arahan pengembangan kota ataupun rencana tata ruang kota cenderung diarahkan untuk mengisi lahan dan ruang kosong di area pinggiran kota.
Ketersedian ruang di dalam kota adalah tetap dan terbatas, maka meningkatnya kebutuhan ruang untuk tempat tinggal dan kedudukan fungsi-fungsi selalu akan mengambil ruang di daerah pinggiran kota, dimana proses perembetan kenampakan fisik kekotaan ke arah luar disebut Pemekaran kota (Urban Sprawl). Urban sprawl mengacu pada perluasan areal konsentrasi perkotaan melampaui yang telah ada sebelumnya, melibatkan konversi lahan pinggiran ke pusat-pusat perkotaan yang sebelumnya telah digunakan untuk penggunaan non perkotaan untuk satu atau lebih menggunakan perkotaan (Northam, 1975)
Adapun faktor-faktor pendorong pemekaran kota seperti yang disebutkan Charles Whynne-Hammond dalam bukunya Elements of Human Geography, (1979) adalah sebagai berikut:
1. Kemajuan di bidang pertanian
2. Industrialisasi
3. Potensi pasaran
4. Peningkatan kegiatan pelayanan
5. Kemajuan transportasi
6. Tarikan sosial dan kultural
7. Kemajuan pendidikan
8. Pertumbuhan penduduk alami
Perembetan kenampakan fisik kekotaan ke arah luar (Urban Sprawl) tidak dapat terlepas dari adanya kerentanan, baik itu kerentanan fisik wilayah maupun pribadi seseorang. Perkembangan fisik kota ke arah luar termasuk diantaranya ke kawasan pesisir. Kerentanan fisik wilayah terkait dengan adanya bahaya ataupun bencana yang pernah atau akan terjadi di wilayah tersebut. ESPON (2003) mendefinisikan kerentanan sebagai tingkat kerapuhan seseorang, kelompok, komunitas atau daerah terhadap bahaya. Kerentanan adalah seperangkat kondisi dan proses yang dihasilkan dari fisik, sosial, faktor ekonomi dan lingkungan yang meningkatkan rawannya sebuah komunitas terhadap dampak bahaya. Kerentanan juga mencakup ide respon dan coping strategy karena ditentukan oleh potensi masyarakat untuk bereaksi dan menahan bencana.
Pengukuran kerentanan dapat dilakukan dengan indeks kerentanan pesisir. Indeks Kerentanan Pesisir/CVI dihitung menurut kelompok wilayah yang tergantung pada kemungkinan adanya jenis dampak fisik. Indeks ini diberikan sebagai rasio dari total nilai peringkat kerentanan parameter untuk nilai kerentanan setidaknya dari kelompok yang sesuai. Peringkat CVI mengikuti kontribusi fisik lingkungan terhadap kenaikan permukaan laut terkait perubahan pesisir: geomorfologi, kemiringan pantai, kenaikan permukaan laut (sea-level rise), perkembangan perubahan garis pantai, ketinggian pasang surut rata-rata dan tinggi gelombang rata-rata

Pengukuran Kerentanan Wilayah Pesisir


Wilayah pesisir merupakan suatu ekosistem khas yang kaya akan sumberdaya alam baik yang berada pada mintakat di daratan maupun pada mintakat perairannya. Potensi yang sangat besar dimiliki kawasan pesisir sehingga fungsi ekonomis yang terkandung di dalamnya diikuti oleh efek pengganda (multiplier effect), yaitu berkembangnya kegiatan yang berkaitan langsung ataupun tidak langsung dengan kegiatan ekonomi utama. Aktivitas ekonomi dan tekanan penduduk yang berasosiasi dengan keinginan masyarakat dalam rangka peningkatan kesejahteraan pada akhirnya akan memanfaatkan ruang spasial yang tersedia. Pesisir sebagai wilayah yang relatif mudah dijangkau akan menjadi sasaran untuk pengembangan aktivitas manusia (Marfai dan King, 2008a; Ward et al.,2011). Kawasan pesisir menghadapi berbagai tekanan dan perkembangan serta perubahan. Kerangka tersebut mendorong semua pihak untuk melaksanakan perencanaan dan pengelolaan pesisir sesuai kondisi alamiahnya, dan harus berorientasi pada penyelamatan lingkungan ekosistemnya. Wilayah pesisir semakin menghadapi tekanan tinggi dari aktivitas alami dinamika pesisir termasuk angin dan gelombang yang berdampak pada dinamika bentang lahan (Beatley, 2002). Selain itu, wilayah pesisir juga menerima berbagai dampak yang disebabkan oleh aktivitas manusia (Fletcher dan Smith, 2007), sebagai contohnya beban bangunan serta ekstraksi air tanah besar-besaran yang menyebabkan penurunan permukaan tanah/land subsidence (Marfai dan King, 2007; Abidin, dkk., 2010)
Wilayah pesisir semakin menghadapi tekanan tinggi dari aktivitas alami dinamika pesisir termasuk angin dan gelombang yang berdampak pada dinamika bentang lahan (Beatley, 2002). Selain itu, wilayah pesisir juga menerima berbagai dampak yang disebabkan oleh aktivitas manusia (Fletcher dan Smith, 2007), sebagai contohnya beban bangunan serta ekstraksi air tanah besar-besaran yang menyebabkan penurunan permukaan tanah/land subsidence (Marfai dan King, 2007; Abidin, dkk., 2010)
Banjir pasang telah menjadi ancaman serius bagi kota-kota pesisir di seluruh dunia (Nicholls dan Mimura, 1998; Marfai dan King, 2008b; Aerts, dkk., 2009), terlebih di negara berkembang yang belum memiliki kemampuan cukup untuk mengatasi hal itu, misalnya kurangnya kontrol dan dukungan pemerintah, tingginya jumlah orang yang berpendidikan rendah, kurangnya kesadaran akan bahaya dan mitigasi, dan sebagainya. Di negara berkembang, banyak wilayah pesisir menunjukkan kerentanan yang tinggi, sebagai dampak pertumbuhan populasi yang sangat cepat apabila dibandingkan kondisi pesisir di negaranegara maju.
Kenaikan permukaan laut sebagai akibat dari proses pemanasan global menjadi isu penting di daerah pesisir (Nicholls dan Mimura, 1998, Marfai dan King, 2008b). Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), menyatakan bahwa kenaikan permukaan laut yang disebabkan oleh perubahan iklim akan memberikan dampak yang tinggi terhadap lingkungan dan kehidupan sosial masyarakat di daerah pesisir (IPCC 2001, 2007). Berdasarkan laporan IPCC (2007), permukaan laut dunia telah diproyeksikan dengan baik melalui berbagai pendekatan dan metode, seperti tide gauges, dan satelit altimetri ataupun kombinasi antara tide gauges dan satelit altimetri. Prediksi kenaikan pasang surut yang diproyeksikan dengan mengamati tide gauges adalah sebesar 1,8 mm/thn selama 70 tahun terakhir (Douglas, 2001; Peltier 2001 dalam IPCC 2007), sementara yang menggunakan satelit altimetri menunjukkan telah terjadi kenaikan permukaan laut sebesar 3.1 ± 0.7 mm/thn selama periode 1993- 2003 (Cazenave dan Nerem, 2004 dalam IPCC, 2007). Informasi tersebut dapat dijadikan acuan sebagai kenaikan permukaan laut rata-rata di tingkat global.
Pekalongan sebagai salah satukota pesisir di pantai utara Jawa dengan topografi yang landai merupakan kawasan yang sangat rawan terhadap kenaikan air laut. Kondisi ini tentu saja berbeda jika dibandingkan dengan topografi di pantai selatan Jawa yang relatif lebih curam. Beberapa ahli mengatakan kondisi geografis Pekalongan memiliki tingkat kerentanan yang tinggi terhadap pemanasan global. Tingginya nilai kerentanan itu tidak terlepas dari kondisi geomorfologi Pekalongan yang berupa pantai berpasir dan erosi pantai mencapai lebih dari 1 meter per tahun. Selain itu, kisaran pasang suratnya sekitar 0.7 meter. Berdasarkan kajian yang dilakukan Diposaptono (2009), penghitungan nilai risiko terhadap kenaikan paras muka air laut di Pekalongan rata-rata 2.4. Nilai tersebut dikategorikan sebagai daerah berisiko besar.
Berbagai permasalahan di Pekalongan terutama terkait dengan kerentanan terhadap bencana di wilayah pesisir perlu dilakukan penelitian untuk mendukung pengambilan kebijakan. Dengan demikian, perlu dilaksanakan investigasi tentang tingkat kerentanan bencana di wilayah pesisir Pekalongan terkait dengan perubahan garis pantai dan banjir pasang surut serta implikasinya terhadap potensi urbanisasi.
Pengukuran kerentanan wilayah pesisir dilakukan dengan pemodelan perubahan garis pantai, banjir rob, dan potensi urbanisasi. Pengukuran tersebut dilakukan dengan:
1. Mengidentifikasi dan mengevaluasi perubahan garis pantai yang pernah terjadi di wilayah studi
2. Prediksi terjadinya perubahan garis pantai yang disebabkan oleh kenaikan permukaan air laut
3. Pemodelan banjir pasang surut dengan memperhitungkan tingkat kenaikan permukaan laut berdasarkan IPCC-2007 dikombinasikan ketinggian pasang surut rata-rata
4. Menghitung CVI (Coastal vulnerability index) dengan mempertimbangkan faktor fisik
5. Menghitung WDS (Waterfront Development Suitability) dengan mempertimbangkan faktor antropogenik yang dikoreksi oleh ketinggian genangan
6. Mengkombinasikan CVI dan WDS untuk menghasilkan WDSVI (Waterfront Development Suitability and Vulnerability Index) dalam mengkaji kerentanan potensi urbanisasi di wilayah pesisir
7. Mengklasifikasi tingkat kerentanan wilayah pesisir Pekalongan berbasis WDSVI


Friday, January 31, 2020

Kriteria Desain Struktur Dermaga


Kondisi Alam
Terdapat beberapa kondisi alam di lokasi dermaga yang harus diperhatikan dalam melakukan perancanaan dermaga, antara lain:
·         Angin dan arus
Dalam perencanaan struktur dermaga, data angin dan arus diperlukan untuk menentukan arah dermaga. Angin dan arus dominan akan menentukan besarbeban tekan dan tarikan pada dermaga.
·         Pasang surut dan gelombang
Data pasang surut diperlukan untuk mengetahui elevasi dari dermaga dan data
gelombang yang digunakan untuk pembebanan pada struktur dermaga.
·         Karakteristik tanah
Parameter tanah yang dibutuhkan untuk mengetahui karakteristik tanah di lokasi seperti nilai N-SPT, sudut geser, kohesi, dan berat jenis tanah. Selain itu data-data tersebut diperlukan untuk menghitung daya dukung tanah serta jenis pondasi yang sesuai.
·         Data gempa
Data gempa diperoleh berdasarkan klasifikasi wilayah gempa di lokasi. Data ini diperlukan untuk perencanaan beban gempa yang bekerja pada struktur.

PELABUHAN

Kondisi tanah sangat menentukan dalam pemilihan tipe dermaga. Pada umumnya tanah di dekat dataran memiliki daya dukung yang lebih besar daripada tanah di dasar laut. Dasar laut umumnya terdiri dari endapan lumpur yang padat. Ditinjau dari daya dukung tanah, pembuatan wharf akan lebih menguntungkan. Tapi apabila tanah dasar berupa karang, pembuatan wharf akan mahal karena untuk mendapatkan kedalaman yang cukup di depan wharf diperlukan pengerukan yang besar. Dalam hal ini pembuatan jetty akan lebih ekonomis karena tidak diperlukan pengerukan dasar karang.
1.  Elevasi muka air rencana yang ada (hasil analisa pasang surut).
2.  Arah, kecepatan, dan tinggi gelombang pada perairan (hasil peramalan gelombang).
3.  Penempatan posisi dermaga mempertimbangkan arah angin, arus, dan perilaku pantai yang stabil.
4.  Panjang dermaga disesuaikan dengan kebutuhan kapal yang akan berlabuh.
5.  Lebar dermaga disesuaikan dengan kebutuhan kapal yang akan berlabuh dan aktivitas bongkar muat kapal dan kendaraan darat.
6.  Berjarak sependek mungkin dengan fasilitas daratan.

Referensi yang Digunakan
1.   British Standard code of practice for marine structure - part 1-6. BS6349: British Standard Intstitution.
2.   Tecnichal Standard and Commentaries for port and harbour facilities in Japan – The Overseas Coastal area Development Institute of Japan (OCDI 2002).
3.   Port of Long Beach Wharf Design Criteria v2.0 2009
4.   Pelabuhan. Prof.Dr.Ir. Bambang Triatmodjo, CES., DEA.
SNI 03-1726-2012 Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan Gedung dan non gedung.
5.   SNI 03-1729-2002 Tata cara perhitungan struktur baja untuk bangunan gedung.
SNI 03-2847-2002 Tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan Gedung

Thursday, January 30, 2020

X-Beach : Processes and model formulation

Domain and definitions

Coordinate system

XBeach uses a coordinate system where the computational x-axis is always oriented towards the coast, approximately perpendicular to the coastline, and the y-axis is alongshore, see Figure A.1 and Figure A.1. This coordinate system is defined in world coordinates. The grid size in x- and y-direction may be variable but the grid must be curvilinear. Alternatively, in case of a rectangular grid (a special case of a curvilinear grid) the user can provide coordinates in a local coordinate system that is oriented with respect to world coordinates (xw, yw) through an origin (xori, yori) and an orientation (alfa) as depicted in Figure A.1. The orientation is defined counter-clockwise w.r.t. the xw-axis (East).


Grid set-up
The grid applied is a staggered grid, where the bed levels, water levels, water depths and concentrations are defined in cell centers, and velocities and sediment transports are defined in u- and v-points, viz. at the cell interfaces. In the wave energy balance, the energy, roller energy and radiation stress are defined at the cell centers, whereas the radiation stress gradients are defined at u- and v-points.

Velocities at the u- and v-points are denoted by the output variables uu and vv respectively; velocities u and v at the cell centers are obtained by interpolation and are for output purpose only. The water level, zs, and the bed level, zb, are both defined positive upward. uv and vu are the u-velocity at the v-grid point and the v-velocity at the u-grid point respectively. These are obtained by interpolation of the values of the velocities at the four surrounding grid points. 

The model solves coupled 2D horizontal equations for wave propagation, flow, sediment transport and bottom changes, for varying (spectral) wave and flow boundary conditions.


CMS Wave - Surface water Modeling System


The U.S. Army Corps of Engineers (USACE) maintains a large number of navigation structures in support of federal navigation projects nationwide. These structures constrain currents to promote scouring of the navigation channel, stabilize the location of the inlet channel and entrance, and provide wave protection to vessels transiting the navigation channel. Such structures are subject to degradation from the continual impact of currents and waves impinging upon them. Questions arise about the necessity and
consequences of engineering actions taken to rehabilitate or modify the structures. A  ong-range maintenance and rehabilitation plan to manage navigation structures and support the federal navigation projects requires a life-cycle forecast of waves and currents in District projects along with a quantification of potential evolutionary changes in wave climates decadally with impacts to analyses and decisions.
The Coastal Inlets Research Program (CIRP) of the U.S. Army Engineer Research and Development Center (ERDC) operates a Coastal Modeling System (CMS) that has established and maintained multidimensional numerical models integrated to simulate waves, currents, water level, sediment transport, and morphology change in the coastal zone. Emphasis is on navigation channel performance and sediment management for inlets, adjacent beaches, and estuaries. The CMS is verified with field and laboratory data and provided within a user-friendly interface running in the Surface-Water Modeling System (SMS).
CMS-Wave (Lin et al. 2006b, Demirbilek et al. 2007), previously called WABED (Wave-Action Balance Equation Diffraction), is a twodimensional (2D) spectral wave model formulated from a parabolic approximation equation (Mase et al. 2005a) with energy dissipation and diffraction terms. It simulates a steady-state spectral transformation of
directional random waves co-existing with ambient currents in the coastal zone. The model operates on a coastal half-plane, implying waves can propagate only from the seaward boundary toward shore. It includes features such as wave generation, wave reflection, and bottom frictional dissipation.
CMS-Wave validation and examples shown in this report indicate that the
model is applicable for propagation of random waves over complicated bathymetry and nearshore where wave refraction, diffraction, reflection, shoaling, and breaking simultaneously act at inlets. This report presents general features, formulation, and capabilities of CMS-Wave Version 1.9. It identifies basic components of the model, model input and output, and provides application guidelines.
New features added to CMS-Wave
Specific improvements were made to CMS-Wave in four areas: wave breaking and dissipation, wave diffraction and reflection, wave-current interaction, and wave generation and growth. Wave diffraction terms are included in the governing equations following the method of Mase et al. (2005a). Four different depth-limiting wave breaking formulas can be selected as options including the interaction with a current. The wavecurrent interaction is calculated based on the dispersion relationship including wave blocking by an opposing current (Larson and Kraus 2002). Wave generation and whitecapping dissipation are based on the parameterization source term and calibration using field data (Lin and Lin 2004a and b, 2006b). Bottom friction loss is estimated based on the classical drag law formula (Collins 1972).
Other useful features in CMS-Wave include grid nesting capability, variable rectangular cells, wave overtopping, wave runup on beach face, and assimilation for full-plane wave generation. More features such as the nonlinear wave-wave interaction and an unstructured grid are presently under investigation.
CMS-Wave prediction capability has been examined by comparison to comprehensive laboratory data (Lin et al. 2006b). More evaluation of the model performance is presented in this report for two additional laboratory data sets. The first laboratory data set is from experiments representing random wave shoaling and breaking with steady ebb current around an idealized inlet (Smith et al. 1998), covering a range of wave and current parameters. This data set is examined here in evaluation of wave dissipation formulations for current-induced wave breaking. The second laboratory data set is from experiments for random wave transformation accompanied with breaking over a coast with complicated bathymetry and strong wave-induced nearshore currents. Comparisons of measurements and calculations are used to (a) validate the predictive accuracy of CMS-Wave, (b) investigate the behavior of different current and depthlimited wave breaking formulas, and (c) select formulas best suitable for spectral models in nearshore applications. The diffraction calculations by CMS-Wave are tested for a gap between two breakwaters and behind a breakwater.
CMS-Wave Interface
Demirbilek et al. (2007) described the computer graphical interface in the SMS (Zundel 2006) for CMS-Wave applications. A summary of key features of the interface is provided in this chapter to familiarize users with guidelines for the interface usage and implementation of CMS-Wave. The SMS is a graphically interactive computer program designed to facilitate the operation of numerical models and creates input files and output visualization for CMS-Wave. The CMS-Wave interface in the SMS is similar to that of the half-plane model of STWAVE Version 5.4 (Smith 2001b). The SMS can generate CMS grids with variable rectangle cells and half-plane STWAVE grids with constant square cells. Both wave models can use the same grid domain with identical grid orientation and layout, and the same file formats for their bathymetric and spectral energy files. This was done to facilitate the usage of CMS-Wave and allow users to utilize the same settings and files to run both models without modifications.
CMS-Wave files
Depending on which options are selected in the *.std file, CMS-Wave may generate one to six output files. A wave field conditions file (*.wav) is always generated. Optional output files are calculated spectra (*.obs) and wave parameters with the maximum water level (selhts.out) at selected cells, wave breaking indices (*.brk), wave radiation stress gradients (*.rad), wave setup and maximum water level field (setup.wav), and nesting spectral data (*.nst). Figure 1 shows a chart of input and output files involved in a CMS-Wave simulation. Table 1 presents a list of the type and use of all I/O files, where “projname” is a prefix given by users.
The simulation file (*.sim) stores the coordinates of the origin and orientation of the computational grid, and a list of names of all files used in the simulation. All input and output files, required and optional, are listed in Figure 1 and is described in Table 1. Abbreviated output from sample files was provided in Technical Note ERDC/CHL CHETN-I-74 (Demirbilek et al. 2007) and presented in Appendix A to familiarize users with these files.
Users can run CMS-Wave with the input files of STWAVE Version 5.4 without making changes. In this case, CMS-Wave runs in a basic mode. Although doing this may be useful in some project applications, the basic mode does not take advantage of certain features of CMS-Wave, such as reflection. Users should run CMS-Wave with its special set of parameters as defined in the *.std file. That is, one can edit *.std, without modifying *.sim and *.dep, to add a few additional parameters that are specific to CMS-Wave. Guidance on various parameters and recommended values is given below.

File used simulation


Users can provide up to 15 control parameters in the *.std. They are (in
sequential orders) iprp, icur, ibrk, irs, kout, ibnd, iwet, ibf, iark, iarkr,
akap, bf, ark, arkr, iwvbk, which represent:
iprp
= 0, for wave generation and propagation (use wind input if
provided)
= 1, for propagation only (neglect wind input)
= -1, for fast-mode simulation (for wave generation and
propagation)
icur = 0, no current
= 1, with current input (*.cur), using data sets in the sequential
order
= 2, with current input (*.cur), using only the first set current data


ibrk
= 0 (no *.brk file)
= 1, for output of wave breaking indices (*.brk)
= 2, for output of energy dissipation fluxes (*.brk)
= 0 (no *.rad file)
irs
= 1, for output of wave radiation stresses (*.rad)
= 2, for output of wave radiation stresses (*.rad) and wave setup/maximum water level (setup.wav) kout = 0 (no *.obs and selhts.out files)
= n, for output of spectra (*.obs) and parameters (selhts.out) at n selected cells ibnd = 0 (no *.nst file)
= 1, for nested grid, with linear interpolation of boundary input spectra (*.nst)
= 2, for nested grid, with morphic interpolation of boundary input spectra (*.nst)
iwet
= 0, for normal wetting/drying (use water level input)
= 1, no wetting/drying (neglect water level input)
= 0, no bottom friction
ibf
= 1, for bottom friction with constant Darcy-Weisbach type coefficient (= bf)
= 2, for bottom friction with variable Darcy-Weisbach type coefficient (friction.dat)
= 3, for bottom friction with constant Manning coefficient (= bf)
= 4, for bottom friction with variable Manning coefficient (friction.dat)
iark
= 0, no forward reflection
= 1, with forward reflection
iarkr = 0, no backward reflection = 1, for backward reflection
akap = diffraction intensity factor (0 for no diffraction, 4 for strong diffraction)
bf
ark
= constant bottom friction coefficient
= constant forward reflection coefficient (0 for no reflection, 1 for
maximum forward reflection)
= constant backward reflection coefficient (0 for no reflection, 1 for
maximum backward reflection)
arkr
iwvbk = option for selection of wave breaking formula = 0, for Extended Goda (Sakai et al. 1989) = 1, for Extended Miche (Battjes 1972; Mase et al. 2005b) = 2, for formula by Battjes and Janssen (1978) = 3, for formula by Chawla and Kirby (2002)

Users can assign 0 for 15 control parameters in CMS-Wave to run in the basic mode. If only the first six parameters, iprp, icur, ibrk, irs, kout, and ibnd, are provided (minimum requirement) in *.std, a zero will be assigned to the remaining parameters, except that a default value of 1.0 is assigned to the diffraction intensity factor (akap = 1.0) to simulate a weak diffraction condition. If only the first ten parameters, iprp, icur, ibrk, irs, kout, ibnd, iwet, ibf, iark, and iarkr, are provided in *.std (no other information provided for the bottom friction and reflection coefficients), default values of bf = 0.0, ark = 0.5 (for 50 percent energy forward reflection), arkr = 0.3 (for 30 percent backward energy reflection), and akap = 1.0 are used by the model. CMS-Wave calculates wave transmission, wave runup, and overtopping as special features on selected cells. These cells can represent a floating breakwater, a bottom mound breakwater, a beach segment and the land adjacent to it, jetties, seawalls, or underwater features such as reefs or submerged structures. A trench, submerged mound, or structure can be added to the bed as features without modifying the input depth file. These feature cells need to be specified in the *.struct file. Each feature cell is described by four parameters, istruc, jstruc, kstruc, and cstruc in a line format in the *.struct
istruc = i-th column in the grid
jstruc = j-th row in the grid
kstruc = feature cell identity
= 1, for adding alternative feature or structure (immersed or
exposed) without modifying the input depth
= 2, for calculation of wave runup and overwash on beach face or
structure, and adjacent land
= 3, for calculation of transmitted waves of a floating breakwater
= 4, for a vertical wall breakwater
= 5, for a composite or rubble-mound breakwater
cstruc = feature structure depth, for kstruc = 1 (assume a land cell if not
provided)
= beach/structure elevation above mean water level, for kstruc = 2
(use the input depth if not provided; no effect for cstruc < 0)
= floating breakwater draft, for kstruc =3 (skip if not provided or
cstruc < 0.05 m)
= breakwater/structure elevation, for kstruc = 4 or 5 (use the input
depth if not provided; immersed if cstruc < 0)
Model Validation
Numerical models are validated by comparing model calculations to data and analytical solutions to determine the reliability of a model’s individual or combined features. Data for model validation come from laboratory and field measurements, whereas analytical solutions are available in the literature and engineering manuals. Validation tests are essential benchmarks for evaluating both general features and the unique capabilities of numerical models.
This chapter describes and discusses nine examples, or cases, and four depth-limited breaking wave formulas. The CMS-Wave validation is shown for eight data sets from laboratory and field studies, two sets of analytical solutions, and two sets of semi-empirical calculations. The laboratory data are from experiments that have been conducted for idealized inlets, plain sloping beaches, and jetties. These data are examined for validation of wave breaking formulas, wave-current interaction, wave runup, and overall model performance at inlets and nearshore.
Theoretical solutions for wave diffraction at a semi-infinite breakwater, a single gap, and multiple gaps in breakwaters are examined to evaluate the reliability of CMS-Wave calculations for simulating wavestructure interaction problems. The wind-wave growth capability of CMSWave is validated with semi-empirical relations given in the U.S Army Corps of Engineers Shore Protection Manual (1984) and Coastal Engineering Manual (Headquarters (HQ), USACE 2002). The wave reflection capability of CMS-Wave was tested based on a laboratory experiment conducted for an idealized inlet protected by dual jetties (Seabergh et al. 2005). Both fully reflected and absorbing jetties were tested in the experiment. Details of the experiment, data, and CMSWave predictions and comparisons were summarized in (Lin et al. 2006b). This Technical Note also includes additional tests comparing CMS-Wave results to data for wave diffraction around and behind a shore-parallel breakwater and wave diffraction measurements by Seabergh et al. (2002)
at the bay side of an inlet