PROSEDUR PERIZINAN REKLAMASI DI WILAYAH DLKR/ DLKP PELABUHAN

 

Read More

REKLAMASI BANDARA INTERNASIONAL KANSAI JEPANG

 Japan Kansai International Airport merupakan bandara internasional yang kontruksi utamanya merupakan hasil reklamasi. Hal tersebut menjadi pilihan karena kurangnya lahan untuk membangun bandara internasional, disamping efek polusi yang dihasilkan dari pekerjaan konstruksi. Sebab Osaka merupakan daerah dengan kepadatan penduduk yang tinggi. Pekerjaan kontruksi bandara di lepas pantai dengan jarak 5km dari pantai, dan mempunyai panajng 4km serta lebar 1.2km.

Konstruksi dimulai pada 1987. Dinding laut selesai pada tahun 1989 (yang terbuat dari batu dan 48.000 blok beton tetrahedral). Tiga gunung yang digali untuk 21.000.000 m3 (27.000.000 cu yd) dari TPA. 10.000 pekerja dan 10 juta jam kerja selama tiga tahun, menggunakan delapan puluh kapal yang dibutuhkan untuk menyelesaikan 30 meter (98 kaki) lapisan tanah atas dasar laut dan di dalam dinding laut. Pada tahun 1990, sebuah jembatan tiga kilometer selesai dibangun untuk menghubungkan pulau ke daratan di Desa Rinku, dengan biaya sebesar $ 1 miliar. Selesai dari pulau buatan peningkatan bidang Prefektur Osaka hanya cukup untuk memindahkannya terakhir ukuran Prefektur Kagawa (meninggalkan Kagawa sebagai terkecil oleh daerah di Jepang).

Permasalahan utama yang dihadapi saat konstruksi adalah kemungkinan turunnya pondasi atau lapisan yang berada di atas pondasi. Kemungkinan ini telah diprediksikan sebelumnya mengingat kondisi bandara yang dibangun di tengah laut. Pada tahun 1991, pembangunan terminal bandara mulai dilaksanakan dan dilanjutkan dengan pembangunan runway, jembatan, dan juga fasilitas-fasilitas lainnya

b. Bagaimana proses konstruksinya? jelaskan dengan singkat dan bila perlu boleh disertai sketsa atau gambar diagram alir / flow chart.

 

Beberapa faktor yang menjadi perhatian khusus dari pembangunan reklamasi untuk Bandara Internasional Kansai ini adalah;

1.     Material reklamasi yang begitu besar dan proses pengangkutannya

2.     Penurunan tanah pada lokasi kontruksi

3.     Kondisi alam Negara Jepang yang rawan Gempa, Tsunami dan Topan.

4.     Dampak lingkungan dari proses pembangunan Reklamasi

Jika kita perhatikan, reklamasi yang dilakukan di bandara Internasional Kansai menggunakan teknologi yang sudah sangat maju, dimana para perancang telah membuat teknologi tanah gempa untuk konstruksi reklamasi sepanjangnya 4 km (2,5 mil) dan lebar 2,5 km (1,6 mil). Seperti pada 17 Januari 1995, Jepang telah terkena gempa Kobe, yang pusat gempa berada sekitar 20 km (12 mil) dari bandara Kansai dan menewaskan 6434 orang di pulau utama Jepang Honshu. Karena rekayasa gempa, bandara muncul tanpa kerusakan yang parah, sebab sebagian besar karena penggunaan sendi geser pda kontrusksi struktur penahan badara pada tanah reklamasi. Bahkan di kaca jendela tetap utuh. Kemudian, pada tahun 1998, bandara selamat dari topan dengan kecepatan angin hingga 200 km / jam (120 mph).

Keunggulan dari proyek reklamasi Bandara Internasional Kansai adalah teknologi yang digunakan dalam menahan getaran akibat gempa yang terjadi, dimana negara jepang merupakan negara yang rawan dengan gempa. Namun Bandara Internasional Kansai dilengkapi dengan teknologi hidrolik dalam strukturnya sehingga dapat memberikan respon redaman terhadap efek dari gempa.

Kelemahan proyek reklamasi yang skala besar adalah penurunan tanah yang tidak serta merta terjadi dalam satu waktu dan seluruh lokasi. Hal ini membuat penurunan tanah masih terjadi, di Bandara kansai ini, penerunan tanah berkisar 5cm/tahun. Disisi lain, kondisi cuaca Negara Jepang yang rawan dengan badai topan serta gempa tsunami membuat teknologi reklamasi menjadi salah satu biaya terbesar.

Kegiatan reklamasi di Indonesia banyak dilakukan di kota – kota peissir besar di Indonesia seperti Jakarta, Surabaya, Denpasar, Makassar dan Manado dengan tujuan pembangunan kawasan pesisir (waterfront city) yang peruntukannya adalah pusat ekonomi, kawasan perumahan dan taman hiburan. Beberapa juga dilakukan dalam rangka proyek perluasan Pelabuhan seperti di Medan, Makassar dan Bali.

Salah satu contoh reklamasi untuk pembangunan Pelabuhan adalah reklamasi pembangunan Pelabuhan Terminal Teluk Lamong yang berada di perbatasan Surabaya dan Gresik. Reklamasi yang dilakukan di daerah teluk dengan beberapa aliran sungai yang masuk di dalamnya, sehingga penempatan reklamasi tidak menyatu dengan hinterland namun masih terdapat ruang untuk air sungai mengalir ke muara untuk mengurangi dampak banjir.

Tanah reklamasi yang digunakan untuk lapangan penumpukan Peti Kemas memerlukan konstruksi yang kuat, sehingga seminimal mungkin dalam proses penurunan tanah atau landsubsidance. Oleh sebab itu, pada proses pembangunannya menggunakan vertical drain dan horizontal drain untuk mengeluarkan air dari tanah agar tanah cepat mengalami pemampatan.

f. Mengapa Reklamasi di Indonesia sering bermasalah? Kira-kira apa penyebabnya menurut anda? Bagaimana solusinya?

Masalah akan adanya proyek reklamasi yang ada di Indonesia lebih disebabkan kurangnya keterlibatan masyarakat sekitar pada proses sebelum, Ketika dan setelah kegiatan reklamasi. Hal ini membuat masyarakat seolah tidak dianggap keberadaanya, padahal keberadaan mereka menjadi masyarkat terdampak dari proyek reklamasi. Selain itu juga dampak lingkungan yang terjadi kadang tidak terkendali sehingga membuat kerusakan lingkungan yang berpengaruh pada tangkapan ikan nelayan.

Bebera pertimbangan yang bisa dijadikan dalam proses reklamasi pantai antara lain;

Pada tahap pelaksanaan reklamasi wajib menjaga dan memperhatikan beberapa hal seperti a) keberlanjutan kehidupan dan penghidupan masyarakat; b) keseimbangan antara kepentingan pemanfaatan dan pelestarian lingkungan pesisir; serta c) persyaratan teknis pengambilan, pengerukan dan penimbunan material.

Prinsip Perencanaan Reklamasi Pantai

Pada dasarnya kegiatan reklamasi pantai tidak dianjurkan namun dapat dilakukan dengan memperhatikan ketentuan berikut:

- Merupakan kebutuhan pengembangan kawasan budi daya yang telah ada di sisi daratan;

- Merupakan bagian wilayah dari kawasan perkotaan yang cukup padat dan membutuhkan pengembangan wilayah daratan untuk mengakomodasikan kebutuhan yang ada;

- Berada di luar kawasan hutan bakau yang merupakan bagian dari kawasan lindung atau taman nasional, cagar alam, dan suaka margasatwa;

- Bukan merupakan kawasan yang berbatasan atau dijadikan acuan batas wilayah dengan daerah/negara lain.

Terhadap kawasan reklamasi pantai yang sudah memenuhi ketentuan di atas, terutama yang memiliki skala besar atau yang mengalami perubahan bentang alam secara signifikan perlu disusun rencana detil tata ruang (RDTR) kawasan. Penyusunan RDTR kawasan reklamasi pantai ini dapat dilakukan bila sudah memenuhi persyaratan administratif seperti a) Memiliki RTRW yang sudah ditetapkan dengan Perda yang mendeliniasi kawasan reklamasi pantai; b) Lokasi reklamasi sudah ditetapkan dengan SK Bupati/Walikota, baik yang akan direklamasi maupun yang sudah direklamasi; c) Sudah ada studi kelayakan tentang pengembangan kawasan reklamasi pantai atau kajian/kelayakan properti (studi investasi); dan d) Sudah ada studi AMDAL kawasan maupun regional.

Rencana detil tata ruang kawasan reklamasi pantai meliputi rencana struktur ruang dan pola ruang. Struktur ruang di kawasan reklamasi pantai antara lain meliputi jaringan jalan, jaringan air bersih, jaringan drainase, jaringan listrik, jaringan telepon. Pola ruang di kawasan reklamasi pantai secara umum meliputi kawasan lindung dan kawasan budi daya. Kawasan lindung yang dimaksud dalam pedoman ini adalah ruang terbuka hijau. Kawasan budi daya meliputi kawasan peruntukan permukiman, kawasan perdagangan dan jasa, kawasan peruntukan industri, kawasan peruntukan pariwisata, kawasan pendidikan, kawasan pelabuhan laut/penyeberangan, kawasan bandar udara, dan kawasan campuran.

Tata ruang kawasan reklamasi pantai harus memperhatikan aspek sosial, ekonomi dan budaya di kawasan reklamasi. Reklamasi pantai memberi dampak peralihan pada pola kegiatan sosial, budaya dan ekonomi maupun habitat ruang perairan masyarakat sebelum direklamasi.Perubahan terjadi harus menyesuaikan 1) Peralihan fungsi kawasan dan pola ruang kawasan; 2) Selanjutnya, perubahan di atas berimplikasi pada perubahan ketersediaan jenis lapangan kerja baru dan bentuk keragaman/diversifikasi usaha baru yang ditawarkan. Aspek sosial, budaya, wisata dan ekonomi yang diakumulasi dalam jaringan sosial, budaya, pariwisata, dan ekonomi kawasan reklamasi pantai memanfaatkan ruang perairan/pantai.

Read More

Prinsip Desain dan Pembangunan Pesisir

 (Pembangunan Pantai Buatan dan Pelabuhan)

 

Prinsip Pembangunan Pesisir yang berkelanjutan

1.     Desain dan Profil Pantai yang Stabil

Pada pembuatan pantai buatan, menjaga kestabilan garis pantai pantai dan profil pantai merupakan hal terpenting. Sehingga garis pantai tidak tererosi yang mengakibatkan kerusakan desain pantai. Oleh sebab itu, pada desain pantai pertimbangan proses sedimen dan bangunan di sekitar pantai harus mendukung tercapainya pantai yang stabil.

2.     Desain Struktur Terminal

Guna mencapai garis pantai stabil di atas, salah satu hal yang dikerjakan dalam proses desain adalah pembuatan struktur bangunan penunjung terminal (Pelabuhan) seperti breakwater harus merupakan bangunan yang dapat juga menangkap sedimen sejajar garis pantai agar juga dapat menjaga kestabilan garis pantai.

3.     Eksposure

Tingkat eksposur bangunan pantai buatan oleh gelombang tidak boleh terlalu tinggi, karena hal tersebut berbahaya bagi wisatawan yang akan berenang, sehingga para proses perencanaan pantai buatan ini, keselamatan dan mejaga kestabilan pantai adalah kunci utama.

4.     Material Pantai

Material pantai juga menjadi perhatian, dimana material pasir yang diambil dari laut sekitar untuk mempermudah dalam proses pengisian material pada daerah pantai. Selain itu juga, ukuran material pasir pantai itu juga berpengaruh pada bentuk profil pantai yang akan terjadi akibat terjadinya proses pantai.

Sehingga pada pemilihan pengisian material pasir pada pantai buatan menggabungkan antara pasir dari laut dan dari pantai. Sehingga didapatkan material pasir yang tidak terlalu halus atau kasar.

5.     Kualitas Air

Kualitas perairan pada daerah pantai buatan adalah menjaga agar tidak adanya air yang menggenang Ketika terjadi aliaran air dari dalam dan keluar laguna. Proses perubahan debit air pada area laguna di pesisir banyak dipengaruhi oleh proses pasang surut. Jika mulut laguna bear, proses perubahan air dalam laguna juga besar dan itu akan berpegaruh pada kualitas air yang ada dalam laguna.

 

Jadi untuk berhasil merancang pantai buatan biasanya prosedur yang diterapkan adalah

Pertama-tama penting untuk menganalisis dan memahami proses alami daerah pesisir, dan biasanya menggunakan model numerik untuk uji desain. Sedangkan pengembangan lebih lanjut menyesuaikan tergantung pada pemodelan. Sehingga desain harus dapat diterima dan berdampak pada daerah sepanajng bentang pantai.

Kedua, model numerik sangat berguna untuk mengoptimalkan dan memeriksa semua titik-titik desain yang telah ditetapkan untuk struktur perlindungan sebagai perlindungan pantai.

Ketiga, struktur pesisir penting untuk dipertimbangkan dalam mendesain pantai buatan karena sebagian besar akan membutuhkan beberapa struktur untuk pemeliharaan pasir agar tetap di lokasinya.

Desain Tata Letak Pelabuhan

Contoh Tata Letak Pelabuhan

Ada tiga jenis pelabuhan yang memiliki karakteristik yang

1.     Pelabuhan pemecah gelombang utama tunggal

Pelabuhan yang bekerja dengan melindungi cekungan (area labuh) dari gelombang utama dengan menggunakan pemecah gelombang tunggal yang biasanya melengkung. Hal ini digunakan untuk Pelabuhan yang mempunyai arah dominan gelombang dari 1 arah utama.

2.     Pelabuhan pemecah gelombang ganda

Pelabuhan dengan pemecah gelombang dua lengkung, dimana pemecah gelombang dimaksudkan untuk melindungi bagian dalam area kolam Pelabuhan. Jika masih ada gangguan pada area masuk mulut Pelabuhan akibat adanya difraksi gelombang, maka akan ditambahkan pemecah gelombang pada bagian depan lengkungan pemecah gelombang ganda.

3.     Pelabuhan pemecah gelombang lepas pantai

Tata letak Pelabuhan seperti ini sangat sering digunakan ketika pelabuhan terletak di tempat yang sangat dangkal. Lingkungan dan jenis pelabuhan ini juga menarik karena jika mendesainnya dengan benar, dapat meminimalkan dampaknya terhadap pantai. Selain itu juga menarik untuk diketahui karena terletak di perairan yang lebih dalam untuk menghindari masalah sedimentasi dan dan meminimalkan pengerukan utama.

Bagunan utama Pelabuhan ini biasanya menggunakan kontruksi jetty dan jembatan dengan pile sehingga angkutan sedimen alami tidak terganggu.

Optimalisasi Tata Letak Pelabuhan

Parameter penting adalah lebar surf zone dan dibandingkan dengan lebar Pelabuhan.

·        Pelabuhan Kecil pada area Surf zone

Biasanya pelabuhan kecil yang terletak di dalam area surf zone dan dimiliki alur pelayaran/ navigasi untuk dipertahankan dengan pembuatan kolam sedimen sebelum area navigasi dan kemudian dibuang dengan mengerukan secara mekanik dan melakukan sand by passing.

·        Pelabuhan Besar (Tata letak Pelabuhan sampai area aktif littoral zones)

pelabuhan besar yang menembus seluruh area surf zones dan pesisir aktif,  maka tidak ada cara transport sedimen untuk melewati struktur, sehingga hal tersebut benar-benar memblokir transportasi sedimen di sepanjang pantai. Dimana hal tersebut berdampak area pesisir di sekitarnya, terutama perubahan garis pantai karena sama sekali tidak ada pasir dari lokasi up-drift ke daerah downdraft.

·        Pelabuhan Kecil

Read More

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

Read More

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

Read More

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.

Read More

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

Read More

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.

Read More

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

Read More