Bab IV Hasil dan Analisis
IV.1 Simulasi Banjir Akibat Dam Break
IV.1.1 Skenario
Model yang dikembangkan dikalibrasikan dengan model yang ada pada jurnal Computation of The ‘Isolated Building Test Case’ and The ‘Model City Experiment’ Benchmarks (Soares Frazão S., et. al., 2003). Pemilihan jurnal tersebut dikarenakan pada jurnal tersebut dibahas mengenai aliran banjir pada bangunan dimana dilakukan pemodelan baik model fisik maupun model numerik.
Pemodelan dilakukan pada kasus sederhana yaitu kasus aliran banjir akibat keruntuhan dam (dam break) yang mengenai suatu bangunan. Model fisik dilakukan di Laboratorium Teknik Sipil di Universitas Katolik Louvain, Belgia.
Model setup yang dilakukan pada studi tersebut seperti terlihat pada .
Gate
h = 0.01 m Channel Reservoir
b4
b3
b2 b1
64°
G6
G5 G4 G3
G2 G1 0.70
1.20 1.00
1.50 0.65
5.20 4.00 2.65 1.87
0.80 0.40
1.75 3.60
35.80 h = 0.40 m
6.90 3.40
1.30 1.30
1.00
0.80
Gambar IV.1 Model setup untuk kalibrasi
Gambar IV.2 Bentuk grid studi terdahulu
Pada studi terdahulu, metoda yang digunakan adalah finite volume dengan ukuran grid 5 cm x 5 cm sehingga bisa menggunakan bentuk grid yang menyesuaikan dengan kemiringan bangunan. Sedangkan pada penelitian ini, digunakan metoda finite difference dimana bentuk grid untuk bangunan miring dengan ukuran grid 10 cm x 10 cm seperti pada gambar IV.3.
Gambar IV.3 Model bangunan dengan metoda finite difference
Dinding dimodelkan sebagai impervious wall dengan memberikan nilai kecepatan arah tegak lurus dinding sama dengan nol.
Kedalaman air dan kecepatan di-monitor di beberapa titik kontrol yaitu G1 sampai
IV.1.2 Hasil dan Analisis
Hasil kalibrasi model yang sedang dikembangkan dengan model dari studi terdahulu baik fisik maupun numerik berupa fluktuasi kedalaman dan kecepatan terhadap waktu untuk titik-titik kontrol (G1 – G6) dapat dilihat pada gambar IV.4.
G1 - this study G1 - experiment G1 - numerical
h [m]
0,15
0,1
0,05
0
20 25 30
t [s]
15 10 5 0
u [m/s]
t [s]
G1 - numerical G1 - experiment G1 - this study
30 25 20 15 10 5 2
1,5
1
0,5
0
0 -0,5
G2 - numerical G2 - experiment G2 - this study
G2 - this study G2 - experiment G2 - numerical
0 0,05 0,1 0,15
h [m]
0 5 10 15
t [s] 30 25
20 t [s]
u [m/s]
0 0 0,5
1 1,5 2 2,5
5 10 15 20 25 30
G3 - this study G3 - experiment G3 - numerical
G3 - numerical G3 - experiment G3 - this study
20 25 30
t [s]
15 10 5 0
h [m]
0,15
0,1
0,05
0
t [s]
u [m/s]
30 25 20 15 10 5 2
1,5
1
0,5
0
0 -0,5
G4 - numerical G4 - experiment G4 - this study
G4 - this study G4 - experiment G4 - numerical
0 5 10 15
t [s] 30 25 20 0
0,05 0,1 0,15
h [m]
t [s]
u [m/s]
1,5
1
30 25 20 15 10 5 2
0,5
0 0
G5 - this study G5 - experiment
G5 - numerical G5 - numerical
G5 - experiment G5 - this study
20 25 30
t [s]
15 10 5 0
h [m]
0,15
0,1
0,05
0
t [s]
u [m/s]
0
-0,5 0 1,5
5 10 15 20 25 30
0,5 1
G6 - numerical G6 - experiment G6 - this study
h [m]
0 5 10 15
t [s] 30 25 20 0
0,1 0,2 0,3 0,4
Gambar IV.4 Hasil kalibrasi di titik-titik kontrol
Dari hasil kalibrasi yang telah dilakukan, pada model yang sedang dikembangkan, penurunan muka air di G6 yang terletak di hulu lebih cepat dibandingkan model sebelumnya. Seiring dengan hal tersebut, fluktuasi muka air di titik-titik sebelah hilir dari bendung (G2-G5) pada umumnya lebih tinggi dibandingkan dengan model yang lain. Perbedaan yang terjadi disebabkan karena perbedaan metoda pada model seperti yang telah disebutkan sebelumnya di mana pada model yang sedang dikembangkan menggunakan finite difference sedangkan pada model sebelumnya menggunakan finite volume. Walaupun demikian, fluktuasi muka air
dibandingkan dengan model numerik sebelumnya. Hal ini dapat disebabkan karena diskrit waktu output model sebelumnya tidak sekecil model yang dikembangkan. Secara umum, model yang sedang dikembangkan memberikan hasil kalibrasi yang cukup baik dengan model fisik maupun model numerik dari studi terdahulu.
IV.2 Simulasi Aliran Permukaan Akibat Hujan Pada Suatu Lahan
Perbandingan model dengan analitik dilakukan untuk melihat apakah hasil output dari model yang dikembangkan sudah sesuai dengan perhitungan analitik.
Perbandingan dengan metoda analitik dilakukan adalah:
- membandingkan hasil hidrograf model dengan hasil hidrograf menggunakan metoda perhitungan hidrograf sintetik
- membandingkan volume genangan yang terjadi pada model dengan volume genangan dari hidrograf yang dihitung secara manual.
IV.2.1 Perbandingan dengan Hidrograf Sintetik
Pada simulasi ini, yang akan dibandingkan adalah hidrograf outlet. Hidrograf outlet model yang merupakan hasil output dari program yang menggunakan persamaan gerak aliran St. Venant 2 dimensi dynamic wave, akan dibandingkan dengan hidrograf outlet yang dihitung dengan menggunakan metoda perhitungan hidrograf sintetik yang umum digunakan yaitu metoda Nakayasu.
IV.2.1.1 Skenario
Simulasi akan dilakukan pada kontur DAS artificial dengan luas 600 x 600 meter yang memiliki sungai dengan lebar 25 meter. Kemiringan lahan dan kemiringan sungai adalah 0.002. Interval grid sebesar 25 meter. Initial condition ketinggian muka air adalah 0 untuk seluruh DAS (tidak ada base flow). Koefisien manning digunakan 0.04 di seluruh DAS. Hujan diberikan merata di seluruh DAS dengan intensitas tetap sebesar 250 mm/jam dengan durasi hujan 5 menit. Lama waktu simulasi adalah 20000 detik dengan interval waktu simulasi setiap 0,1 detik.
-1 0 1 2
3 1 7 5 119 1513 1917 2321
1-2 0-1 -1-0
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
1.5-2 1-1.5 0.5-1 0-0.5 -0.5-0 -1--0.5
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
1-2 0-1 -1-0
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
1.5-2 1-1.5 0.5-1 0-0.5 -0.5-0 -1--0.5
Gambar IV.5 Model setup untuk perbandingan dengan metoda empirik IV.2.1.2 Hasil dan Analisis
Hasil perhitungan hidrograf sintetik dengan menggunakan metoda Nakayasu disajikan secara tabelaris pada tabel IV.1.
Tabel IV.1 Perhitungan hidrograf Nakayasu
No Parameter Unit Higrograf 1 Panjang sungai/saluran (L)
L = 0.6
2 Luas DAS
FDAS = 0.4 km2
3 Koef. Pengaliran DAS
CwDAS = 0.8
4 Time tag (Tg)
Tg = 0.143 jam
Syarat :
L < 15 km; Tg = 0,4 +0,058L L > 15 km; Tg = 0,21L0,7 5 Satuan waktu hujan (tr)
tr = 0.100 jam
Syarat :
tr = 0,5 tg s.d 1,0 tg 6 Peak time (Tp)
Tp = tg + 0,8.tr = 0.22 jam
7 Parameter hidrograf
Parameter alfa ( ) = 1.5
T0,3 = 0.214
0,5T0,3 = 0.11 jam
1,5T0,3 = 0.32 jam
2,0T0,3 = 0.43 jam
8 Curah hujan spesifik (R0)
R0 = 1 mm
9 Debit puncak
Qp = 0.29 m3/dt/mm
10 Base flow
Qb = m3/dt/mm
km
HIDROGRAF OUTLET
0 1 2 3 4 5 6
0 2500 5000 7500 10000 12500 15000 17500 20000 t (detik)
Q (m3/dtk
MODEL NAKAYASHU
Gambar IV.6 Perbandingan hidrograf hasil model dan Nakayasu
Dari simulasi model yang telah dilakukan, hasil output di outlet berupa hidrograf memberikan time base yang mendekati dengan time base yang dibentuk pada hidrograf sintetik dengan menggunakan metoda Nakayasu yaitu sekitar 17000 detik. Volume hidrograf yang dihasilkan model juga mendekati volume hidrograf yang dihasilkan dari metoda Nakayasu yaitu 6013 m3 pada model dan 6010 m3 pada Nakayasu. Perbedaan hidrograf antara model dan Nakayasu, terdapat pada puncak hidrograf baik waktu puncak maupun besarannya. Pada model, debit puncak dengan besar 2.794 m3/detik terjadi pada t = 600 detik, sedangkan dengan metoda Nakayasu, debit puncak terjadi pada saat t = 900 detik dengan besar 5.2 m3/detik. Terjadinya perbedaan pada puncak hidrograf dikarenakan pada metoda Nakayasu, semakin besar proporsi overland flow dibandingkan dengan channel flow, harga debit puncak semakin besar, dan waktu resesi hidrograf semakin pendek. (hidrograf cepat naik dan cepat turun). Sementara itu, semakin kecil proporsi overland flow dibandingkan dengan channel flow, harga debit puncak semakin kecil, dan waktu resesi hidrograf semaikin lama (hidrograf lama naik dan lama turun).
IV.2.2 Perbandingan Volume Genangan Hasil Model dengan Volume Genangan dari Hidrograf Sintetik
Pada simulasi ini akan dibandingkan volume genangan yang terjadi akibat luapan
digunakan untuk menghitung cut/fill. Volume dihitung untuk setiap 4 grid yang berdekatan. Berikut contoh perhitungan volume genangan.
1 2
A A
B B
4 3
Gambar IV.7 Titik-titik grid
Untuk menghitung genangan yang terjadi di area grid 1,2,3 dan 4, diperlukan tinggi genangan dan elevasi dasar di di tiap titik dari hasil pemodelan. Misalkan tinggi genangan dan elevasi dasar untuk tiap titik tersebut adalah sebagai berikut:
Tabel IV.2 Tinggi genangan dan elevasi dasar Node Elevasi dasar Tinggi air (m)
1 1 0
2 0 1
3 2 1
4 1 2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 10 20 30 40 50
Dasar Muka Air
Gambar IV.8 Potongan AA
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0 10 20 30 40 50
Dasar Muka Air
Gambar IV.9 Potongan BB
Dengan dx = dy = 50 meter, maka volume genangan di area grid 1, 2, 3, dan 4 dapat dihitung sebagai berikut:
V = (Luas Air BB + Luas Air AA)/2 x interval jarak
= (0.5 x(1+2) x 50 + 0.5 x (1) x 50 )/2 x 50
IV.2.2.1 Skenario
Suatu DAS sintetik dimodelkan dengan sebuah sungai yang terletak di tengah.
DAS dibuat seluas 600 m x 600 m dengan grid 25 m dan kemiringan lahan arah vertikal dan arah horizontal sama yaitu 0.002 serta kemiringan sungai sebesar 0.002. Input hidrograf pada sungai dibuat dengan baseflow sebesar kapasitas sungai. Hal ini dilakukan untuk mempermudah perhitungan genangan yang terjadi akibat luapan sungai. Simulasi dilakukan dalam waktu 5000 detik dengan interval waktu setiap 1 detik.
15
913
1721
S1 S11 S21 -1.5
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
1.5-2 1-1.5 0.5-1 0-0.5 -0.5-0 -1--0.5 -1.5--1
1
4
710
13
16
19
22
S1 S9
S17 -1.5
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
1.5-2 1-1.5 0.5-1 0-0.5 -0.5-0 -1--0.5 -1.5--1
1
4
710
13
16
19
22
S1 S4 S7 S10 S13 S16 S19 S22
-2-1012
1-2 0-1 -1-0
-2--1 1
10 19
S1 S4 S7 S10 S13 S16 S19 S22
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
1.5-2 1-1.5 0.5-1 0-0.5 -0.5-0 -1--0.5 -1.5--1
Gambar IV.10 Model setup perbandingan volume genangan
IV.2.2.2 Hasil dan Analisis
Hasil pemodelan berupa hidrograf output seperti terlihat pada gambar di bawah.
Hidrograf
0 20 40 60 80 100
0 500 1000 1500 2000 2500
t (s)
Q (m3/s Q in
Q out
Gambar IV.11 Hasil hidrograf untuk perbandingan volume genangan Dari hasil simulasi yang telah dilakukan, genangan maksimum terjadi pada waktu t = 329 detik dengan volume 4689.6 m3. Volume genangan yang dihitung dari hidrograf input sebesar 4901.07 m3, sedangkan volume genangan yang dihitung dari hidrograf output adalah sebesar 4646.897 m3. Ketiga volume perhitungan tersebut memiliki nilai yang hampir sama. Perbedaan hasil perhitungan volume genangan hidrograf input dengan hasil perhitungan volume genangan program disebabkan karena pada program volume genangan dihitung menggunakan pendekatan seperti yang telah dijelaskan pada sub bab berikutnya. Perhitungan tersebut menggunakan interpolasi dari potongan grid sebelumnya ke potongan grid setelahnya sehingga genangan yang terletak di antara grid tidak dihitung secara akurat. Sedangkan perbedaan hasil perhitungan volume genangan hidrograf input dengan hasil perhitungan volume genangan hidrograf output disebabkan karena pada program ada batasan wet/dry. Batasan wet/dry ini mengakibatkan air yang berada pada ketinggian minimum dianggap kering sehingga tidak dimasukkan lagi dalam proses perhitungan. Meskipun pada batasan wet/dry ini ketinggian air minimum sangat kecil tetapi proses perhitungan yang sangat banyak menyebabkan kumulatif air sehingga terjadi perbedaan volume genangan yang tidak begitu kecil antara hidrograf input dan hidrograf output.
IV.3 Simulasi Rambatan Banjir Akibat Debit dari Hulu Pada Saluran Terbuka
Pada simulasi ini akan dibandingkan hasil output yang menggunakan persamaan St. Venant dynamic wave dengan persamaan St. Venant kinematic wave.
Penyelesaian numerik untuk routing pada metoda kinematic wave dilakukan dengan menggunakan persamaan dasar skema linier(Chow, 1988):
1 1 j i j
1 i
1 1 j i j
1 j i
1 i 1
j i 1
j 1 i
2 Q Q x
t
2 Q Q Q
xQ t
Q −
+ +
+ − + +
+ +
+
⎟⎟⎠
⎜⎜ ⎞
⎝
⎛ +
∆ +
∆
⎟⎟⎠
⎜⎜ ⎞
⎝
⎛ +
∆ +
∆
= β
β
αβ αβ
Pada setiap grid dilakukan perhitungan dengan input berupa hidrograf debit yang berasal dari sebelah hulu titik yang ditinjau.
IV.3.1 Skenario
Simulasi dilakukan dengan memodelkan saluran dengan lebar 200 meter dan panjang 250 meter. Saluran diberi kemiringan dasar 0.002. Jarak antara grid adalah 25 meter. Kondisi awal saluran dianggap kosong. Syarat batas dinding diberikan pada sisi kiri dan kanan saluran. Simulasi dilakukan dengan memberikan input h dan v yang berubah terhadap waktu.
Waktu simulasi yaitu selama 3500 detik dengan interval 0.1 detik. Waktu dan interval yang sama juga digunakan untuk routing kinematik.
IV.3.2 Hasil dan Analisis
Dynamic vs Kinematic
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
t (s)
Q (m3/s Q in
Dynamic Kinematik
Gambar IV.12 Perbandingan dengan kinematic wave
Hasil output berupa hidrograf debit di titik outlet untuk kedua metoda seperti terlihat pada gambar diatas. Debit puncak hasil simulasi adalah sebesar 263.05 m3/detik pada waktu t = 187.2 detik dengan volume hidrograf 47548 m3 sedangkan hasil routing adalah 264 m3/detik pada waktu t = 283.5 detik dengan volume hidrograf 65199 m3. Volume hidrograf input (Q in) adalah sebesar 49479 m3. Dalam hal ini volume hidrograf output dari hasil routing yang dilakukan dengan menggunakan persamaan dynamic wave sudah mendekati volume input hidrograf, perbedaan yang terjadi dikarenakan batasan wet/dry yang ditetapkan pada program sehingga ada kondisi dimana ketinggian air yang sangat kecil sudah tidak dihitung lagi karena dianggap sudah kering. Sedangkan volume hidrograf output dari hasil routing dengan menggunakan persamaan kinematic wave menunjukkan perbedaan yang cukup besar dengan volume hidrograf input.
Volume hidrograf di outlet hasil routing debit dengan metoda kinematic wave lebih besar dibandingkan dengan volume hidrograf input. Hal ini disebabkan persamaan momentum menggunakan asumsi bahwa So = Sf (kemiringan dasar = kemiringan energi). Sehingga untuk kasus aliran dengan kondisi awal saluran kosong, akan terjadi error karena tinggi muka air dianggap rata.
Energi
Muka Air
Dasar Muka Air Energi
Dasar
KINEMATIC DYNAMIC
ERROR PADA KINEMATIC
Gambar IV.13 Error perhitungan metoda kinematic
Untuk mengatasi error volume debit pada metoda kinematic, disarankan untuk menggunakan faktor koreksi (Arno A. K, 2006)
IV.4 Simulasi Banjir di Perkotaan
Pada skenario banjir di perkotaan ini, digunakan kontur artificial. Kontur dilengkapi dengan blok-blok bangunan dan juga saluran. Kontur artificial yang digunakan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
6-8 4-6 2-4 0-2
Perspektif
6-8 4-6 2-4 0-2
Tampak Atas Type B Type B
Type B Type B Type A Type A
6-7 5-6 4-5 3-4 2-3 1-2 0-1
Potongan Melintang
0 1 2 3 4 5 6 7
6-7 5-6 4-5 3-4 2-3 1-2 0-1
Potongan Memanjang
Gambar IV.14 Kontur artificial daerah perkotaan
Grid yang digunakan berukuran 84 x 87 dengan interval 25 meter baik dalam arah y maupun arah x (total luas 2100 m x 2175 m). Terdapat 6 buah blok bangunan dengan tinggi bangunan 3 meter dari permukaan tanah. Blok type A berukuran 10 x 10 (225 meter x 225 meter) dan blok type B berukuran 10 x 15 (175 meter x 350 meter). Jarak antara blok type A dan B adalah 10 grid (225 meter). Lebar saluran adalah 6 grid (125 meter) dengan kedalaman 3 meter dan kemiringan dasar 0.0002. kemiringan lahan 0.005 ke arah saluran.
Nilai kekasaran manning untuk sungai diambil 0.04. untuk lahan 0.05 dan untuk bangunan 0.1.
Beberapa skenario banjir disimulasikan dengan menggunakan kontur artificial yaitu sebagai berikut:
- banjir akibat hujan
- banjir akibat debit dari hulu
- banjir akibat hujan dan debit dari hulu
Masing-masing skenario dibedakan berdasarkan syarat batas (boundary condition) dan syarat awal (initial condition).
IV.4.1 Banjir Akibat Hujan
IV.4.1.1 Skenario
Syarat batas untuk hujan dimasukkan dalam bentuk intensitas terhadap waktu.
Intensitas hujan puncak 250 mm/jam, terjadi pada saat t = 10 detik. Hujan berakhir pada saat t = 300 detik.
Syarat Batas Intensitas vs Waktu
0 50 100 150 200 250
0 50 100 150 200 250 300
t (detik)
I (mm/jam
Gambar IV.15 Syarat batas hujan IV.4.1.2 Hasil dan Analisis
Hasil pemodelan dari skenario 1 berupa kontur air, vektor kecepatan, dan visual dapat dilihat pada gambar-gambar berikut.
Gambar IV.16 Kontur air skenario 1
Gambar IV.17 Vektor kecepatan skenario 1
Gambar IV.18 Visual skenario 1
Hasil pemodelan menunjukkan bahwa genangan terjadi di seluruh daerah dikarenakan hujan yang terjadi merata. Dari hasil vektor kecepatan, dapat terlihat air akibat hujan merata tersebut mengalir mengikuti kemiringan lahan yang kemudian masuk ke dalam sungai. Hasil pemodelan juga memperlihatkan karakteristik banjir perkotaan dimana terdapat air yang memerlukan waktu yang lebih lama untuk masuk ke dalam saluran karena terhalang bangunan.
IV.4.2 Banjir Akibat Debit dari Hulu
IV.4.2.1 Skenario
Syarat batas untuk debit dari dimasukkan dalam bentuk kecepatan terhadap waktu.
Kecepatan aliran pada saat saluran penuh diberikan sebagai base flow, sedangkan pada saat banjir berubah linear terhadap waktu dengan puncak 4 m/s pada saat t = 4 menit, berlahan menurun hingga kembali menjadi base flow pada saat t = 15 menit.
Syarat Batas Kecepatan vs Waktu
0 1 2 3 4 5 6
0 200 400 600 800 1000
t (detik)
v (m/detik
Base Flow Input
Gambar IV.19 Syarat batas input dari hulu IV.4.2.2 Hasil dan Analisis
Hasil pemodelan dari skenario 2 berupa kontur air, vektor kecepatan, dan visual dapat dilihat pada gambar-gambar berikut.
Gambar IV.20 Kontur air skenario 2
Gambar IV.21 Vektor kecepatan skenario 2
Gambar IV.22 Visual skenario 2
Dari hasil pemodelan seperti terlihat pada gambar diatas, dapat dilihat pada waktu 100 detik ketinggian air pada hulu saluran sudah mulai mengalami kenaikan.
Input dari hulu sungai selama 15 menit terlihat jelas memyebabkan luapan air banjir pada waktu 1000 detik. Banjir sudah tampak surut pada waktu 2000 detik dan setelah 4000 detik, genangan sudah tidak terlihat lagi.
IV.4.3 Banjir Akibat Hujan dan Debit dari Hulu
IV.4.3.1 Skenario
Pada skenario ini, syarat batas hujan dan debit dari hulu yang telah disebutkan sebelumnya pada skenario 1 dan skenario 2 digabung.
IV.4.3.2 Hasil dan Analisis
Hasil pemodelan dari skenario 3 berupa kontur air, vektor kecepatan, dan visual dapat dilihat pada gambar-gambar berikut.
Gambar IV.23 Kontur air skenario 3
Gambar IV.24 Vektor kecepatan skenario 3
Gambar IV.25 Visual skenario 3
Hasil pemodelan memperlihatkan pada waktu 100 detik hujan sudah mengakibatkan terjadinya genangan dan kenaikan muka air di hulu saluran sudah mulai terjadi. Pada waktu 2000 detik genangan sudah mulai surut seiring berakhirnya hujan (t = 300 detik) dan debit dari hulu hanya berupa base flow.
Skenario ini memperlihatkan masih adanya genangan air pada waktu 8000 detik.
Kondisi ini tentunya berbeda dengan skenario 1 dan skenario 2 dimana genangan air hampir tidak terlihat lagi pada waktu 6000 – 8000 detik.
IV.5 Simulasi Aliran Permukaan Akibat Hujan pada DAS Batang Kuranji, Padang
Model digunakan untuk melakukan simulasi aliran limpasan permukaan akibat hujan pada studi kasus DAS Batang Kuranji. DAS ini dipilih karena tersedia data hujan dan pengukuran debit yang cukup lengkap. Stasiun curah hujan yang digunakan untuk menghitung debit aliran sungai Batang Kuranji Daerah Korong Gadang ini adalah Stasiun Gunung Nago, Stasiun Batu Busuk, dan Simpang Alai. Data curah hujan harian tersedia dari tahun1978 sampai tahun 2004. Stasiun pencatatan debit yang digunakan adalah Stasiun Gunung Nago, dengan catatan data data debit yang tersedia dari tahun 1985 sampai tahun 2004.
Gambar IV.26 Lokasi Studi Kasus
Gambar IV.27 Visualisasi 3D DAS Batang Kuranji IV.5.1 Skenario
Input model berupa kontur topografi dari dari DAS Batang kuranji. Identifikasi sungai sulit dilakukan mengingat daerah yang cukup luas dan kontur perbukitan yang cukup kompleks. Karenanya, simulasi akan dilakukan dengan initial
condition sungai dalam keadaan kosong. Sehingga hidrograf output hanya hidrograf akibat hujan saja.
Syarat batas dinding
1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129 137 145
S1 S9 S17 S25 S33 S41 S49 S57 S65 S73 S81 S89 S97 S105 S113 S121 S129 S137 S145
2100.00-2200.00 2000.00-2100.00 1900.00-2000.00 1800.00-1900.00 1700.00-1800.00 1600.00-1700.00 1500.00-1600.00 1400.00-1500.00 1300.00-1400.00 1200.00-1300.00 1100.00-1200.00 1000.00-1100.00 900.00-1000.00 800.00-900.00 700.00-800.00 600.00-700.00 500.00-600.00 400.00-500.00 300.00-400.00 200.00-300.00 100.00-200.00 0.00-100.00
Gambar IV.28 Syarat batas DAS Batang Kuranji
Karena model yang digunakan adalah model dinamik, maka domain model tidak harus mengikuti catchment dari DAS. Secara otomatis, arah aliran akan mengikuti kontur (adanya suku Z+h). Di punggung bukit, arah aliran akan terbagi menjadi
dua, ke luar DAS dan masuk ke DAS. Untuk memudahkan analisis, domain model diatur sehingga outlet sungai berada di sekitar node 1,1 , 1,2 dan 2,1.
Syarat batas bebas ditetapkan pada grid-grid di ujung. Untuk menjaga agar air hujan yang turun di DAS hanya bisa keluar dari sungai, maka syarat batas bebas diganti dengan syarat batas dinding di node-node sekitar outlet sungai pada bagian sekitar outlet sungai. Model disimulasikan dengan interval waktu 0.5 detik selama waktu simulasi 24 jam (86400 detik).
Dari data pengukuran debit di sungai Batang Kuranji, maka nilai base flow dari sungai dapat diketahui. Sehingga hidrograf total hasil simulasi dapat diubah menjadi hidrograf total dengan menambahkan nilai base flow.
IV.5.2 Hasil dan Analisis
Hidrograf hasil simulasi dibandingkan dengan data pengukuran dan juga pendekatan dengan Nakayasu.
Hidrograf outlet Kuranji
0 50 100 150 200 250 300
0 4 8 12 16 20 24
t (jam)
Q (m3/detik)
Model
Data Pengukuran Nakayashu
Baseflow
Gambar IV.29 Hidrograf DAS Batang Kuranji
Karena data pengukuran tidak memberikan keterangan mengenai waktu saat dilakukan pengukuran. Maka diasumsikan pengukuran dilakukan pada pukul
05.00, pukul 10.00 jam 16.00. Diasumsikan bahwa pengukuran pada pukul 05.00 adalah debit puncak akibat hujan yang terjadi.
Debit puncak paling besar didapat dari hasil simulasi. Hal ini dikarenakan tidak diperhitungkannya infiltrasi pada suku lateral discharge (rain).
Bab IV Hasil dan Analisis ... IV-1 IV.1 Simulasi Banjir Akibat Dam Break... IV-1
IV.1.1 Skenario ... IV-1 IV.1.2 Hasil dan Analisis ... IV-3 IV.2 Simulasi Aliran Permukaan Akibat Hujan Pada Suatu Lahan ... IV-5 IV.2.1 Perbandingan dengan Hidrograf Sintetik ... IV-5 IV.2.2 Perbandingan Volume Genangan Hasil Model dengan Volume Genangan dari Hidrograf Sintetik ... IV-8 IV.3 Simulasi Rambatan Banjir Akibat Debit dari Hulu Pada Saluran Terbuka ... IV-13
IV.3.1 Skenario ... IV-13 IV.3.2 Hasil dan Analisis ... IV-14 IV.4 Simulasi Banjir di Perkotaan... IV-15 IV.4.1 Banjir Akibat Hujan ... IV-17 IV.4.2 Banjir Akibat Debit dari Hulu... IV-25 IV.4.3 Banjir Akibat Hujan dan Debit dari Hulu ... IV-32 IV.5 Simulasi Aliran Permukaan Akibat Hujan pada DAS Batang Kuranji, Padang IV-40
IV.5.1 Skenario ... IV-41 IV.5.2 Hasil dan Analisis ... IV-43
Gambar IV.1 Model setup untuk kalibrasi ... IV-1
Gambar IV.2 Bentuk grid studi terdahulu... IV-2 Gambar IV.3 Model bangunan dengan metoda finite difference... IV-2 Gambar IV.4 Hasil kalibrasi di titik-titik kontrol... IV-4 Gambar IV.5 Model setup untuk perbandingan dengan metoda empirik .... IV-6 Gambar IV.6 Perbandingan hidrograf hasil model dan Nakayasu... IV-8 Gambar IV.7 Titik-titik grid... IV-9 Gambar IV.8 Potongan AA... IV-10 Gambar IV.9 Potongan BB ... IV-10 Gambar IV.10 Model setup perbandingan volume genangan... IV-11 Gambar IV.11 Hasil hidrograf untuk perbandingan volume genangan ... IV-12 Gambar IV.12 Perbandingan dengan kinematic wave ... IV-14 Gambar IV.13 Error perhitungan metoda kinematic... IV-15 Gambar IV.14 Kontur artificial daerah perkotaan ... IV-16 Gambar IV.15 Syarat batas hujan ... IV-17 Gambar IV.16 Kontur air skenario 1... IV-20 Gambar IV.17 Vektor kecepatan skenario 1 ... IV-22 Gambar IV.18 Visual skenario 1... IV-25 Gambar IV.19 Syarat batas input dari hulu... IV-26 Gambar IV.20 Kontur air skenario 2... IV-28 Gambar IV.21 Vektor kecepatan skenario 2 ... IV-30
Gambar IV.23 Kontur air skenario 3... IV-35 Gambar IV.24 Vektor kecepatan skenario 3 ... IV-37 Gambar IV.25 Visual skenario 3... IV-40 Gambar IV.26 Lokasi Studi Kasus... IV-41 Gambar IV.27 Visualisasi 3D DAS Batang Kuranji... IV-41 Gambar IV.28 Syarat batas DAS Batang Kuranji... IV-42 Gambar IV.29 Hidrograf DAS Batang Kuranji ... IV-43
Tabel IV.1 Perhitungan hidrograf Nakayasu... IV-7 Tabel IV.2 Tinggi genangan dan elevasi dasar ... IV-9
