3. METODOLOGI PENELITIAN
3.5. Parameter Pemodelan
Parameter hidrodinamika model diawali dengan merancang domain dasar berdasarkan data batimetri pada program Mike Zero. Laut Bali memiliki nilai batimetri yang bervariasi dengan kisaran kedalaman nol hingga 250 meter di bawah permukaan laut. Kontur batimetri yang terbentuk menunjukkan nilai kedalaman pada domain model berkisar antara nol hingga 150 meter saja. Kontur
batimetri yang terbentuk ditunjukkan oleh gradasi warna kuning hingga biru tua. Nilai kedalaman mengalami penurunan saat mendekati garis pantai, pesisir pantainya sendiri memiliki kedalaman anatar 5 hingga 10 meter dibawah
permukaan laut. Kontur Batimetri pada domain dasar model dispersi termal dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Kontur batimetri domain dasar pemodelan
Waktu pemodelan yang dilakukan terdiri dari dua musim, yaitu musim barat dan musim timur. Skenario hidrodinamika musim barat tersebut dimodelkan pada tangga 1 Januari 2005 pukul 12:00:00 AM hingga 15 Januari 2005 pukul 12:00:00 AM. Hal yang sama juga diberlakukan untuk skenario musim timur tanggal 1 Juli 2005 pukul 12:00:00 AM hingga 15 Juli 2005 pukul 12:00:00 AM. Langkah waktu pemodelan ditentukan sebesar 10 detik disesuaikan dengan syarat kestabilan (Courant number). Courant number menunjukkan banyaknya grid yang memproses hasil selama pemodelan berjalan dalam satu satuan waktu. Berdasarkan nilai langkah waktu tersebut, maka Langkah waktu maksimum
20
model dispersi termal ini adalah 120.960 detik dengan durasi waktu komputasi selama 6 jam 42 menit.
Domain area pada skenario pemodelan menggunakan variasi pasang surut air laut pada ketiga batas terbuka yaitu batas barat, batas utara, dan batas timur. Selain itu, pemodelan ini juga menggunakan sebuah syarat batas tertutup berupa garis pantai sepanjang pantai Celukanbawang hingga pantai Pemaron. Ilustrasi
open boundary pada pemodelan ini dapat dilihat pada Gambar 5
Gambar 5. Syarat batas terbuka domain dasar pemodelan
Data pasang surut hasil pemodelan bersumber dari data prediksi pasang surut global MIKE21. Data tersebut divalidasi dengan data pasang surut hasil pengukuran insitu yang bersumber dari BAKOSURTANAL. Data validasi
tersebut diambil pada tanggal 1 Januari hingga tanggal 31 Desember 2005 dengan interval waktu pengukuran setiap 1 jam selama 365 hari. Hasil validasi data pasang surut berupa grafik dan konstanta harmonik pasut. Visualisasi grafik
1
2
diolah berdasarkan baris program pada MATLAB (Lampiran 3). Selanjutnya, konstanta harmonik pasut dianalisis menggunakan worldtide (Lampiran 4).
Pengamatan pasang surut tersebut dilakukan di Pelabuhan Celukanbawang dengan posisi koordinat 08011’ LS dan 114049’ BT. Lokasi pengukuran data lapang pasang surut dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Lokasi pengukuran pasang surut di pelabuhan Celukan Bawang, Singaraja-Bali
Domain model perairan Pemaron sangat dipengaruhi oleh kondisi pasang surut setempat sehingga perlu ditentukan nilai Drying depth dan Flooding depth. Nilai Drying depth ditentukan dengan memasukkan nilai kedalaman minimum yaitu 0,20 dan nilai maksimum untuk Flooding depth sebesar 0,30. Nilai masukan parameter tersebut menandakan bahwa perhitungan pemodelan pada masing- masing grid tidak akan dihitung pada kedalaman diatas 0,30 maupun pada kedalaman dibawah 0,20 meter dari Mean Sea Level.
Initial surface elevation merupakan nilai awal tinggi muka lau domain saat memulai pemodelan dalam satuan meter. Parameter Initial surface elevation
22
rata-rata tinggi muka laut pada seluruh syarat batas terbuka. Nilai Initial surface elevation pada pemodelan ini sebesar 0,20 meter di bawah permukaan laut.
Parameter source and sink digunakan untuk menentukan adanya titik sumber masukan dan keluaran air dalam domain. Pada skenario pemodelan hidrodinamika ini ditentukan source yang berasal dari titik rencana pembangunal kanal pembuangan cooling water yaitu pada koordinat grid (407, 95) dari domain model.
Parameter eddy visicosity berhubungan dengan gaya gesek antara molekul- molekul fluida yang bergerak dengan kecepatan berbeda dan menghasilkan gerak turbulen (Alonso dan Finn, 1992). Dalam pemodelan hidrodinamika ini parameter tersebut ditentukan dengan menggunakan formula smargorinsky. Tipe formula Smargorinsky dihitung berdasarkan kecepatan mengalir fluida dengan nilai konstan sebesar 0,50.
Nilai tahanan (bed resistance) pada domain model diberikan dalam parameter Resistance. Nilai tahanan dasar berhubungan dengan kekasaran dasar laut dan gaya gesek antara dasar laut dengan air (DHI, 2007). Konstanta tahanan dasar dalam pemodelan ini menggunakan nilai Manning Number [m1/3/s] yang dirancang berdasarkan kedalaman perairan. Skenario nilai tahanan dasar pada pemodelan ini dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Skenario manning number model Kondisi Resistance factor
0 m - 5 m 25
5 m - 25 m 27
25 m - 100 m 29
> 100 m 31
Batas terbuka timur 15 dan 25 Batas terbuka barat 15 dan 25
Pembuatan skenario manning number tersebut dilakukan dengan program Mike Zero seperti halnya membuat domain dasar model. Kontur dari skenario
manning number tersebut dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Skenario bed resistance (manning number)
Data angin yang digunakan untuk masukan model didapat dari Ifremer data center dengan resolusi 0,25 km. Data angin tersebut merupakan data hasil
pengamatan satelit yang diukur setiap enam jam. Nilai tekanan yang diberikan oleh angin terhadap permukaan laut diskenariokan bervariasi terhadap ruang dan waktu. Nilai friksi angin pada pemodelan ini diskenariokan bervariasi terhadap kecepatan angin dimana pada saat kecepatan angin bernilai nol maka besarnya friksi adalah 0.0016. Nilai tersebut bervariasi linier dimana pada saat kecepatan angin 10 m/s maka nilai friksinya adalah 0.0026. Hasil keluaran dari pemodelan hidrodinamika tersebut memiliki output berupa surface elevation, U-velocity, dan V-velocity.
24
3.5.2 Parameter Dispersi termal
Parameter dispersi termal dimasukkan setelah menyelasaikan modul hidrodinamika model. Parameter dispersi termal meliputi nilai suhu ambient perairan, nilai gradient suhu perairan, serta parameter heat dissipating. Nilai dari parameter tersebut diperoleh dari hasi survei lapang yang dilakukan oleh tim FPIK-IPB terkait rencana pembangunan PLTGU di Pemaron, Singaraja-Bali. Parameter dispersi termal tersebut dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Parameter lapangan dan numerik kasus PLTGU Pemaron
No. Parameter
lapangan/numerik
Satuan Nilai Ket./sumber
1. Langkah waktu (dt) detik 10 Skenario penulis
2. Panjang kanal meter Beberapa kasus -
3. Kedalaman kanal meter 0,45 Perhitungan dari perencanaan proyek
4. Lebar kanal meter 6 Perhitungan dari
perencanaan proyek 5. Debit air dari
kondensor:
m3/jam 25000 Perhitungan dari perencanaan proyek 6. Kecepatan arus m/det 2,57 = no.5/(no.3 x no.4)
7. Lebar grid (dx) meter 3 Perhitungan dari
perencanaan proyek 8. Radiasi matahari
(rataan setahun)
J/m2/det 432,82 BMG Stasiun Bandar Udara Surabaya
9. Kecepatan angin m/det 3,10 A
10. Temperatur udara 0C 30 A 11. Kelembaban udara % 80 A 12. Temperatur di intake (temperatur ambien) 0 C 29 Pengukuran lapangan 13. Temperatur di outlet kondensor 0 C + 3,20 dari temperatur ambien Perhitungan dari perencanaan proyek Keterangan: A = Sumber dari data sekunder dari Laporan AMDAL sebelumnya.
Heat dissipating merupakan besarnya panas yang hilang akibat penyebarannya di perairan dalam satuan waktu. Nilai dari heat dissipating
dihitung menggunakan persamaan adveksi-difusi dengan memperhitungkan nilai temperatur udara, temperatur air laut serta kecepatan angin. Berdasarkan
perhitungan diperoleh hasil sebesar 0,5 0C/detik. Nilai tersebut dibagi dengan langkah waktu model yaitu 10 detik sehingga nilai dari heat dissipating yang digunakan sebesar 0,05 0C/time step.
26