Skripsi Erva Kurniawan Kajian Pola Aliran Sungai Progo hilir dengan 2 groundsill menggunakan software boss sms.pdf

TUGAS AKHIR

KAJIAN POLA ALIRAN SUNGAI PROGO HILIR DENGAN 2 GROUNDSILL MENGGUNAKAN SOFTWARE BOSS SMS

DISUSUN OLEH: ERVA KURNIAWAN 01/150871/ET/02218

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2004

TUGAS AKHIR

KAJIAN POLA ALIRAN PADA SUNGAI PROGO HILIR DENGAN 2 GROUNDSILL MENGGUNAKAN SOFTWARE BOSS SMS

Diajukan guna melengkapi syarat untuk mencapai Derajat Sarjana Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta

Disusun oleh: ERVA KURNIAWAN 01/150871/ET/02218

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2004 ii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

KAJIAN POLA ALIRAN PADA SUNGAI PROGO HILIR DENGAN 2 GROUNDSILL MENGGUNAKAN SOFTWARE BOSS SMS

Disusun oleh: ERVA KURNIAWAN 01/150871/ET/02218

Telah Diperiksa dan Disetujui Oleh Dosen Pembimbing dan Dosen Penguji

1. Dr. Ir. Bambang Agus Kironoto Dosen Pembimbing

Tanggal:

2. Prof. Dr. Ir Bambang Triatmodjo, DEA Dosen Penguji

Tanggal

iii

Dalam sujud syukurku di hadap-Mu Dalam doaku mohon keridhoan-Mu Untuk mereka Karya ini Kupersembahkan... Nabi Muhammad, SAW dan para sahabat-sahabat beliau Ayah, Ibu dan Adik_adikku Karena hanya dengan tetesan keringat dan air mata kerinduan mereka dapat menyirami akar pohon suci dalam dadaku. Hati_hati yang memeluk jiwaku Wajah_wajah yang menghiasi indahnya taman dalam hatiku Jiwa_jiwa yang telah berbagi cerita dalam suka dan duka.

iv

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb. Alhamdulillahi Rabbil ‘alamin. Puji syukur penyusun haturkan kehadirat Allah, SWT atas karunia-Nya hingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir yang berjudul “Kajian Pola Aliran Pada Sungai Progo Hilir Dengan 2 Groundsill menggunakan Software Boss SMS” ini disusun dalam rangka memenuhi syarat untuk mencapai Derajat Sarjana pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Sebagai rasa syukur kepada Allah, SWT, penyusun menyampaikan terima kasih yang sebesarnya kepada kedua orang tua penyusun karena hanya dengan doa dan tetesan air mata kerinduan dan kedamaian merekalah dapat terjaga nyala api dalam hati ini. Untuk kesempurnaannya, penyusun sampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Ir. Bambang Agus Kironoto, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bambang Triatmodjo, DEA, selaku Dosen Penguji dalam pendadaran. 3. Seluruh Dosen, Karyawan dan Staf Pengajaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik atas bimbingan selama penyusun masih menjadi mahasiswa. 4. Agus Santoso dan Khoirul Ahmadi atas kerjasama selama ini. 5. Teman-teman Ekstensi Teknik Sipil Arief, Gigih, Andi Hakim, Sakti, Aan, Novi, Isyah, Maya, Evi, Atang, Koko, Wina, Sakti, Ali, Taufik, Joko dan pak Eki atas bantuan dan dukungan selama ini. 6. Teman-teman kost mas Ozie (yang telah banyak mengajari komputer), Ipath, Yumma, Didik, Bendrong dan mas Dayat. 7. Kru Dhielovvi-net yaitu mas Erwin, Bram, Joni (Gudel), Ipong (benua), Ully, Yunita, Abucha, Nosax, Budi dan Kang Pri atas dukungannya selama ini. v

8. Teman-teman

Komunitas

#lovvigate,

#kumprang,

#DalnetBantul,

#jatiroto, #planet_bumi, #k@mpret, #dhielovvi dan #waroengpodjok (my nickname is Darknest) yang telah berbagi janji dan harapan tanpa ada jarak, perbedaan ruang tempat dan waktu. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu (mohon maaf) atas segala bantuannya selama penyusunan Tugas Akhir ini. Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga dengan segala kerendahan hati penyusun mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata penyusun berharap bahwa Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan, terutama bagi civitas akademika Jurusan Teknik Universitas Gadjah Mada.

Yogyakarta, 25 Februari 2004

Penyusun.

vi

DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ............................................................................. i HALAMAN PENGESAHAN ............................................................... iii HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................ iv KATA PENGANTAR ........................................................................... v DAFTAR ISI ......................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ............................................................................. ix DAFTAR TABEL ................................................................................. xi DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................... xii INTISARI .............................................................................................. xiii BAB I

PENDAHULUAN ................................................................ 1 A. Latar belakang ................................................................. 1 B. Tujuan penelitian ............................................................. 2 C. Batasan Masalah .............................................................. 2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA....................................................... 4 A. Kajian Model Perubahan Dasar Pada Estuari ................... 4 B. Kajian Pola Aliran di Sekitar Krib.................................... 5 C. Kajian Pola Aliran di Sekitar Pilar Jembatan .................... 6

BAB III

LANDASAN TEORI ........................................................... 7 A. Groundsill ........................................................................ 7 B. Teknik Sungai.................................................................. 10 C. Klasifikasi saluran terbuka ............................................... 11 1. Aliran Seragam dan Tak Seragam .............................. 11 2. Aliran Tetap dan Tak Tetap........................................ 12 3. Aliran Sub Kritis dan Super Kritis .............................. 12 D. Model Matematis Pola Aliran dan Perubahan Dasar Sungai.............................................................................. 12 1. GFGEN (Geometry File Generation program) ........... 12 2. Pola Aliran (RMA2)................................................... 13 vii

BAB IV

METODOLOGI A. Prosedur Perhitungan ....................................................... 15 1. Bagan alir Proses perhitungan .................................... 16 2. Kondisi Batas pada RMA2 ......................................... 16 B. Pembuatan Model Matematik .......................................... 20 1. Pre Processing Unit .................................................... 20 2. Eksekusi Program (running)....................................... 23 3. Post Processing Unit .................................................. 26 C. Penentuan Lokasi (gages) ................................................ 27

BAB V

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................... 28 A. Parameter Aliran .............................................................. 28 B. Pola Aliran....................................................................... 28 C. Kecepatan Aliran ............................................................. 30 1. Groundsill Sapon ....................................................... 34 2. Groundsill Jembatan .................................................. 36 D. Pola Aliran pada titik tinjau (gage) .................................. 37 1. Gage di Groundsill Sapon .......................................... 38 2. Gage di Groundsill Jembatan ..................................... 40 3. Gage di Belokan Sungai Progo ................................... 43 4. Gage di Hilir Sungai Progo ........................................ 44

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN ............................................ 47 A. Kesimpulan...................................................................... 47 B. Saran ............................................................................... 47

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................ 49 LAMPIRAN .......................................................................................... 50

viii

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1

Segmen sungai progo yang akan ditinjau ......................... 3

Gambar 3.1.

Groundsill dengan tipe ambangnya .................................. 9

Gambar 3.2.

Denah groundsill dan limpasannya .................................. 9

Gambar 4.1.

Bagan alir proses perhitungan .......................................... 16

Gambar 4.2.

Grafik pasang-surut sungai progo selama 48 jam ............. 17

Gambar 4.3.

Grafik kala ulang debit tahunan Sungai Progo .................. 19

Gambar 4.4.

Node-node batas .............................................................. 21

Gambar 4.5.

Model geometri salah satu potongan Sungai Progo .......... 21

Gambar 4.6.

Model geometri Sungai Progo (inzet: groundsill) ............. 22

Gambar 5.1.

Kontur dan vektor kecepatan di groundsill jembatan ........ 28

Gambar 5.2.

Kontur dan vektor kecepatan di groundsill jembatan tanpa groundsill ................................................ 29

Gambar 5.3.

Kontur dan vektor kecepatan di groundsill sapon ............. 29

Gambar 5.4.

Kontur dan vektor kecepatan di groundsill sapon tanpa Groundsill ....................................................................... 29

Gambar 5.5.

Denah penempatan titik di Groundsill Hilir Sapon ........... 32

Gambar 5.6.

Denah penempatan titik di Groundsill Hilir Jembatan ...... 33

Gambar 5.7.

Grafik kecepatan aliran (velocity mag) di groundsill hilir sapon ........................................................................ 34

Gambar 5.8.

Grafik elevasi permukaan (water surface elevation) di groundsill hilir sapon ................................................... 34

Gambar 5.9.

Grafik kedalaman air (water depth) di groundsill hilir sapon ............................................................................... 35

Gambar 5.10. Grafik kecepatan aliran (velocity mag) di groundsill hilir jembatan ................................................................... 36 Gambar 5.11. Grafik elevasi permukaan (water surface elevation) di groundsill hilir jembatan .............................................. 36

ix

Gambar 5.12. Grafik kedalaman air (water depth) di groundsill hilir jembatan .......................................................................... 37 Gambar 5.13. Denah penempatan gage di groundsill sapon ................... 38 Gambar 5.14. Kecepatan Aliran di gage hulu groundsill sapon .............. 38 Gambar 5.15. Elevasi Muka Air di gage hulu groundsill sapon .............. 39 Gambar 5.16. Kecepatan Aliran di gage hilir groundsill sapon ............... 39 Gambar 5.17. Elevasi Muka Air di gage hilir groundsill sapon .............. 40 Gambar 5.18. Denah penempatan gage di groundsill jembatan .............. 40 Gambar 5.19. Kecepatan Aliran di gage hulu groundsill jembatan ......... 41 Gambar 5.20. Elevasi Muka Air di gage hulu groundsill jembatan ......... 41 Gambar 5.21. Kecepatan aliran di gage hilir groundsill jembatan........... 42 Gambar 5.22. Elevasi Muka Air di gage hilir groundsill jembatan ......... 42 Gambar 5.23. Denah gage belokan Sungai Progo ................................... 43 Gambar 5.24. Vektor Kecepatan di belokan Sungai Progo ..................... 43 Gambar 5.25. Kecepatan aliran di gage belokan Sungai Progo ............... 43 Gambar 5.26. Elevasi Muka Air di gage Belokan Sungai Progo ............. 44 Gambar 5.27. Denah penempatan gage di hilir Sungai Progo ................. 44 Gambar 5.28. Kecepatan aliran di gage hilir Sungai Progo ..................... 45 Gambar 5.29. Kedalaman Air di gage hilir Sungai Progo ....................... 45 Gambar 5.30. Elevasi Muka Air di gage hilir Sungai Progo ................... 46

x

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1.

Data perhitungan (input) ..................................................... 15

Tabel 4.2.

Data Hidrograf Sungai Progo ............................................. 18

Tabel 4.3.

Nilai Eddy Viscositas ......................................................... 19

Tabel 4.4.

Nilai Koefisien Kekasaran Manning ................................... 20

Tabel 4.5.

Penempatan Gage ............................................................... 27

Tabel 5.1.

Tabel kecepatan, elevasi permukaan dan kedalaman aliran dengan dan tanpa groundsill pada debit maksimum di sekitar groundsill hilir sapon ............................................... 31

Tabel 5.2.

Tabel kecepatan, elevasi permukaan dan kedalaman aliran dengan dan tanpa groundsill pada debit minimum di sekitar groundsill hilir sapon .......................................................... 31

Tabel 5.3.

Tabel kecepatan, elevasi permukaan dan kedalaman aliran dengan dan tanpa groundsill pada debit maksimum di sekitar groundsill hilir jembatan.......................................... 32

Tabel 5.4.

Tabel kecepatan, elevasi permukaan dan kedalaman aliran dengan dan tanpa groundsill pada debit minimum di sekitar groundsill hilir .................................................................... 32

xi

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1

Pembuatan Model Matematis

Lampiran 2

Detail Groundsill Sandakan

xii

INTISARI Sungai progo terletak di Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta. Aliran sungai yang panjangnya mencapai 138 km ini bermata air di Gunung Sundoro, Provinsi Jawa Tengah dan bermuara di Pantai Pandansimo wilayah selatan Yogyakarta. Disamping potensi Sumber daya alam yang dipunyai, sungai Progo berpotensi tambang mineral seperti pasir, kerikil dan batu perkerasan jalan. Agregat tersebut berasal dari gunung merapi, mengalir melalui Sungai Progo melewati anak sungai yang bermata air di kaki Gunung Merapi. Saat ini sedang di bangun groundsill di sebelah hilir jembatan srandakan untuk mengatasi permasalahan erosi sedimen yang terjadi. Pada penelitian ini menggunakan perangkat lunak Surface Water Modelling System untuk memprediksi pola aliran yang terjadi di sepanjang Sungai Progo. Dalam penelitian ini model simulasi menggunakan 2 buah groundsill, yaitu pada kondisi exsisting sebelah hilir Jembatan Srandakan dan sebelah hilir Bangunan Sapon dengan jarak antar keduanya 2490 m. Model simulasi ini untuk mengetahui pola aliran yang terjadi pada rancangan tersebut. Parameter yang di tinjau berupa kecepatan elevasi permukaan air dan kedalaman air. Hasil penelitian terlihat adanya pengaruh di sebelah hulu dan hilir groundsill. Dari penelitian ini menunjukkan penurunan kecepatan, kenaikan kedalaman air dan kenaikan muka air di sebelah hulu bangunan groundsill baik pada groundsill jembatan maupun sapon, hal ini disebabkan penggenangan aliran sungai oleh main dam atau tubuh bendung pada groundsill. Kecepatan aliran air di sebelah hulu groundsill pada aliran sungai dengan groundsill lebih rendah dibandingkan kecepatan aliran pada sungai tanpa groundsill, hal ini disebabkan aliran terhalang oleh bendung pada groundsill sehingga membuat air terakumulasi di hulu dan menghambat laju aliran.

xiii

1

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Sungai merupakan alur bentukan alam yang keberadaannya membutuhkan pemanfaatan secara optimal. Sebagai sumber air dan sedimen, maka pengelolaan yang baik menjadi hal yang harus dilakukan sedemikian hingga jumlah air dan sedimen tersebut memadai kebutuhan. Dengan adanya berbagai pemanfaatan sungai tersebut diperlukan adanya perencanaan yang baik mengenai sungai yang bersangkutan. Sungai Progo mengalir melalui wilayah Daerah Istimewa Yogyakarta. Sungai ini merupakan sungai terbesar di propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta. Dengan panjang keseluruhan ± 120 km dan luas daerah pengaliran sungai (DPS) ± 2.380 km2, sungai ini memiliki potensi yang besar. Selain potensi sumber daya air, sungai ini juga menyimpan potensi bahan tambang terutama pasir. Sebagian besar penduduk di sepanjang daerah pengaliran Sungai Progo yang bermata pencaharian sebagai petani mendapatkan keuntungan yang sangat besar. Untuk keperluan pertanian tersebut air dari Sungai Progo disadap dan dialirkan ke sejumlah daerah irigasi. Dengan debit aliran yang cukup besar, Sungai Progo sangat bermanfaat untuk suplai kebutuhan air irigasi dan penyediaan air baku. Disisi lain kondisi ini cukup merugikan yaitu adanya penambangan pasir sungai yang berlebihan terutama di sekitar jembatan srandakan juga membawa permasalahan tersendiri. Suplai sedimen yang terdapat sepanjang sungai ini dieksploitasi oleh penduduk sekitar sehingga membahayakan keberadaan Jembatan Srandakan. Sedimen yang tersedia dalam jumlah sedikit mengakibatkan gerusan terjadi di sekitar pilar jembatan, sehingga dapat mengakibatkan keruntuhan pilar jembatan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, saat ini sedang dibangun sebuah bangunan groundsill di sebelah hilir jembatan srandakan. Dengan siklus musim yang ada dan intensitas penambangan pasir yang terdapat di Sungai Progo ini maka diperlukan studi yang lebih lanjut guna pemanfaatan sungai ini di masa yang akan datang. Semakin berkembangnya teknologi komputasi di bidang hidrologi, maka bertambah banyak pula model matematik yang dikembangkan untuk menganalisis berbagai permasalahan

2

hidrologi. Dengan penggunaan model matematik pada analisis hidrologi maka penelitian yang dilakukan di bidang ini dapat diselesaikan dengan lebih efisien dibandingkan penelitian yang dilakukan di laboratorium. Pada penelitian ini penulis menggunakan perangkat lunak Surface Water Modelling System untuk memprediksi pola aliran yang terjadi di sepanjang Sungai Progo, terutama pola aliran yang terjadi disekitar bangunan groundsill. Ada tiga kondisi yang akan ditinjau dalam penelitian ini. Kondisi yang pertama yaitu kondisi Sungai Progo tanpa ada bangunan air, yang kedua adalah kondisi dimana pada sungai ini sudah dibangun groundsill di hilir Jembatan Srandakan dan ketiga adalah apabila di hilir bangunan sapon ada groundsill. B. Tujuan Penelitian Penggunaan perangkat lunak Surface Water Modelling System dalam penelitian ini adalah membuat suatu simulasi untuk memprediksikan pola aliran yang mungkin terjadi akibat pengaruh pasang surut maupun debit aliran pada Sungai Progo dengan 2 groundsill, yaitu pada kondisi existing sebelah hilir Jembatan Srandakan dan sebelah hilir Bangunan Sapon. C. Batasan Masalah Pada penelitian ini permasalahan penulis batasi pada beberapa hal berikut ini. 1. Segmen sungai yang diteliti mulai hulu bendung sapon hingga muara Sungai Progo (gambar 1.1). 2. Aliran dianggap dua dimensi horizontal dengan rerata kedalaman (depth average). 3. Pada penelitian ini hanya meninjau pola aliran sungai dan tidak meninjau pola erosi sedimentasi.

3

Gambar 1.1 Segmen sungai progo yang akan ditinjau

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Kajian Model Perubahan Dasar Pada Estuari Akibat adanya gelombang pasang, maka akan terjadi backwater akibat dari efek pembendungan tersebut yang menyebabkan kecepatan aliran di sungai menjadi berkurang, sedangkan pada saat surut alirannya bertambah besar kembali. Hal demikian ini menyebabkan mekanisme pola aliran sulit diprediksi. Hal tersebut menjadi dasar bagi Suroso (2000) mengadakan penelitian dengan maksud untuk menyelidiki pola aliran dan perubahan dasar sungai akibat dari efek pembendungan pasang surut. Dan juga untuk mempelajari kemampuan dari unjuk kerja software SMS. Penelitian dilakukan dengan menggunakan software SMS untuk memodelkan suatu aliran terbendung (subkritik) dalam skala laboratorium dan kemudian dikalibrasi dengan data pengukuran. Untuk pola aliran arus permukaan dititik beratkan pada kajian secara qualitatif akibat adanya krib pada model saluran. Partikel yang terapung dibuat dari serpihan-serpihan gabus kecil. Gabus yang mengapung akan terbawa oleh arus permukaan dan memberikan suatu gambaran pola aliran pada suatu langkah waktu di model fisik. Dari beberapa kali uji percobaan simulasi antara model fisik dan numeris, tingkat kesesuaian untuk mendapatkan kuantitas antara kedua model masih jauh dari apa yang diharapkan, sehingga kajian mengenai pola perubahan dasar untuk kedua model diatas bersifat kuantitatif. Untuk mendapatkan gambaran perbedaan kuantitas diatas ditinjau pada tempat dan lokasi yang sama dengan pengambilan data pada saat simulasi berlansung sesuai dengan langkah waktu di model numeris. Kemudian untuk mengetahui perbedaan hasil simulasi antara model fisik dan model numeris dihitung dengan menggunakan rumus pendekatan rata-rata, diperoleh perbedaan rerata antara 5,2 % sampai 10,7 %. Dari penelitian diperoleh beberapa hasil antara lain parameter aliran dalam hal ini adalah nilai Eddy Viscocity (  ) dan angka kekasaran Manning (n) yang menjadi input parameter yang cukup dominan yang dapat mempengaruhi suatu

5

hasil simulasi hidrodinamik. Dari beberapa kali kalibrasi secara trial dan error diperoleh suatu nilai yang cocok karena hasil simulasinya dapat mendekati fenomena di model fisik. Selain itu dari penelitian ini juga dapat dikaji mengenai pola aliran serta kecepatan permukaan. Untuk pola aliran permukaan air yang spesifik akibat adanya krib pada model fisik di Laboratorium adalah adanya pusaran didepan krib dan pusaran di sebelah hilir krib. B. Kajian Pola Aliran di Sekitar Krib Krib merupakan suatu bangunan yang dipasang pada tebing sungai dengan arah menyilang atau sejajar aliran yang bertujuan untuk melindungi tebing sungai dari gerusan karena aliran. Fungsi dari krib sendiri adalah sebagai pengarah arus untuk memperbaiki alinyemen alur sekaligus untuk pengaman tebing dari gerusan lokal. Pemasangan krib ini menyebabkan terganggunya aliran yang selanjutnya dapat menyebabkan terjadinya pusaran air di sekitar krib. Informasi tentang pola aliran dan gerusan disekitar bangunan krib sering diperlukan untuk tujuan perencanaan. Penelitian yang dilakukan Hadi (2000) bertujuan untuk mempelajari pengaruh krib (dalam penelitian ini susunan formasi krib dapat dibedakan atas krib tegak lurus, krib tajam dan krib tumpul) terhadap pola aliran yang terjadi dengan menggunakan software SMS dengan modul RMA2 untuk pola alirannya. Sebagai bahan pembanding digunakan data percobaan laboratorium yang dilakukan oleh Asmat (1998), yang melakukan penelitian tentang pengaruh operasional bendung karet terhadap gerusan lokal disekitar krib. Namun data yang akan dibandingkan pada penelitian ini adalah pada saat kondisi bendung kempis, sehingga diasumsikan seperti tidak ada bendung (rata dengan dasar). Adapun konfigurasi krib terdiri dari krib tajam dengan sudut 700, krib tegak lurus dengan sudut 900 dan krib tumpul dengan sudut 1100. Untuk mendapatkan pola aliran yang relatif sama dengan model fisik maka diperlukan suatu kalibrasi agar terjadinya kesesuaian dan pengoptimalan hasil simulasi antara model numeris dengan model fisik sesungguhnya.

6

Dari hasil penelitian didapat keterkaitan antara konfigurasi pemasangan krib dengan pola aliran. Pemasangan krib pada salah satu sisi tebing membuat posisi air pada sisi krib dekat tebing mengarah ketengah alur, hal ini membuat kecepatan terakumulasi pada daerah muka krib condong ke hulu. Krib juga membuat penyempitan pada alur, hal ini menyebabkan adanya percepatan aliran yang ditandai kecepatan aliran berubah secara cepat. Dari hasil perhitungan dengan software SMS ini diperoleh hasil bahwasanya pola aliran disekitar krib memiliki kecepatan yang terakumulasi pada daerah depan krib pertama condong kehulu. Diketahui pula bahwa kedalaman air di depan krib akan lebih tinggi daripada kedalaman rata-rata, sedangkan untuk daerah belakang krib kedalaman air lebih rendah. C. Kajian Pola Aliran di Sekitar Pilar Jembatan Pada jembatan yang cukup panjang biasanya dibangun bangunan penopang tambahan berupa pilar. Pilar tersebut mempengaruhi fenomena fisik disekitar sungai, terutama disekitar pilar seperti misalnya perubahan pola aliran, gerusan, sedimentasi dan lain-lain. Penelitian yang dilakukan dengan model fisik oleh Berlianandi (1998) mengenai pengaruh bendung karet pada gerusan lokal pada pilar jembatan dicoba dikaji ulang oleh Arisanto (2000) dengan menggunakan model numeris software SMS ini. Seperti halnya pada penelitian-penelitian diatas yang membandingkan antara model fisik dengan model numeris maka pada penelitian ini metode yang dijalankan tidak jauh beda. Dari hasil penelitian telah diperoleh informasi mengenai pola aliran yang terjadi disekitar pilar jembatan, antara lain kalibrasi dari hasil model numeris yang mendekati hasil model fisik, kecepatan aliran, elevasi aliran dan sebagainya.

7

BAB III LANDASAN TEORI A. Groundsill Groundsill adalah bagian dari sistem pengendali sedimen yang berada pada sungai berupa bendung rendah dengan fungsi utamanya mencegah penurunan dasar sungai secara berlebihan dengan cara menahan sebagian sedimen yang terbawa oleh aliran air. Aliran sedimen yang terbawa oleh air sungai dari lembah Gunung Merapi sampai ke hilir Sungai Progo, memiliki dampak yang besar terhadap bentuk morfologi sungai. Sedimen yang diproduksi oleh Gunung Merapi ini dapat menyebabkan agradasi (kenaikan) dasar sungai hingga berakibat kerusakan-kerusakan pada daerah aliran sungai. Pengaturan dan pengendalian dilakukan dengan membangun bangunan-bangunan pengendali aliran sedimen yang dikenal dengan Bangunan Sabo. Bangunan pengendali ini terdiri dari: bendung penahan sedimen (check dam), kantong sedimen, dam konsolidasi, pelimpah kantong sedimen, Groundsill, dan beberapa bangunan pelengkap. Tahapan-tahapan pengendali sedimen harus diperhitungkan secara tepat agar terjadi keseimbangan antara pasokan sedimen dengan kebutuhan penampang sungai maupun lingkungan alirannya. Groundsill Srandakan merupakan bangunan paling hilir yang fungsinya melindungi bangunan-bangunan melintang sungai yang memiliki hubungan langsung dengan gradasi sungai. Selain itu merupakan bangunan penerus sistem aliran sungai sebelum memasiki sistem kanalisasi yang seimbang. Selain pasokan sedimen yang berkurang, pembuatan sudetan di hilirnya dan penambangan dapat membuat kemiringan dasar sungai menjadi besar, hal ini disebabkan oleh ruas sungai pada lokasi tersebut berkurang. Dengan demikian gaya tarik (tractive force) aliran sungai meningkat serta keseimbangan dasar sungai terganggu dan terjadilah pergeseran-pergeseran dasar sungai untuk mencari keseimbangan yang baru. Proses pergeseran antara lain akan terjadi secara vertikal yang berupa penurunan dasar sungai. Dalam keadaan seperti hal ini diperlukan adanya Bangunan Groundsill guna menstabilkan dasar sungai tersebut.

8

1. Jenis dan bentuk Groundsill dibagi menjadi (Sosrodarsono, 1985). a. Groundsill berdasarkan bentuk mercu, yaitu: 1) Tipe ambang datar (bed gindle work) Adalah jenis groundsill dimana hampir tidak memiliki terjunan dan elevasi mercunya hampir sama dengan permukaan dasar sungai dan berfungsi untuk menjaga agar permukaan dasar sungai tidak menjadi turun kembali, seperti pada gambar 3.1 (1). 2) Tipe ambang pelimpah (head work) Tipe ini memiliki terjunan sehingga elevasi permukaan dasar sungai di sebelah hulu groundsill lebih tinggi dari elevasi permukaan dasar sungai di sebelah hilirnya dan tujuannya adalah untuk melandaikan kemiringan dasar sungai seperti yang ditunjukkan dalam gambar 3.1 (2) dibawah. b. Berdasarkan bentuk terhadap melintang sungai, yaitu: 1) Tipe tegak lurus, adalah groundsill dengan bentuk tegak lurus terhadap arah aliran sungai. (gambar 3.2/1) 2) Tipe diagonal, adalah groundsill dengan bentuk diagonal terhadap aliran sungai. (gambar 3.2/2) 3) Tipe polygonal. (gambar 3.2/3) 4) Tipe lengkung. (gambar 3.2/4) Kedua tipe terakhir tersebut tidak umum dan hanya untuk kondisi yang khusus saja karena berbagai kelemahan antara lain tubuh groundsill akan lebih panjang ukurannya dan limpasan air terpusat di tengah serta harga konstruksinya lebih mahal. Berdasarkan definisi di atas Groundsill Srandakan merupakan groundsill dengan tipe mercu pelimpah (head work) dan berbentuk tegak lurus terhadap aliran sungainya.

(1)

9

(2) Gambar 3.1. Groundsill dengan tipe ambangnya.

(1)

(2)

(3)

(4)

Gambar 3.2. Denah groundsill dan limpasannya. c. Dilihat dari konstruksinya groundsill dapat dibedakan menjadi: 1) Groundsill beton, adalah groundsill yang material utamanya berbahan beton dan dilengkapi pula dengan konsolidasi dasar dari blok-blok beton. Keuntungan dari konstruksi ini adalah pemeliharaan sangat mudah yaitu dengan menambah lapisan-lapisan blok-blok beton dengan penimbunan lapis selanjutnya di atas timbunan lama jika terjadi penurunan dasar sungai. 2) Groundsill pasangan batu, biasanya dibuat untuk tipe dengan ambang datar dengan tinggi tekanan yang kecil di bagian tengah sungai. Biasanya hamparan batu atau blok-blok beton dipergunakan sebagai pondasi tubuh ambang dan permukaannya diliputi dengan pasangan batu, batu kosong maupun batu biasa. Untuk jenis batu biasa dipergunakan pada bagian sungai yang arusnya deras. 3) Groundsill matras, adalah jenis groundsill yang dibentuk dari batangbatang dan disusun hingga mendapatkan ketinggian ambang. Groundsill jenis ini ada jenis matras beton, matras kayu dan matras ranting. 2. Bagian-bagian pada bangunan groundsill a. Tubuh bendung (Main Dam), merupakan bangunan utama dari groundsill memiliki ketinggian mercu yang harus diperhitungkan secara hidrolis agar

10

mendapatkan gradasi dasar sungai yang stabil dan aman. Desain mercu yang semakin tinggi gaya tarik aliran air sungainya akan semakin menurun, mengakibatkan terlalu tinggi dasar sungai di sebelah hulu dan akan mengakibatkan gerusan pada sebelah hilir groundsill. Lantai terjun pada tubuh bendung memiliki kelandaian tertentu dan mempunyai fungsi secara langsung terhadap energi loncatan air pada kolam olak. b. Apron Hilir (Down-stream Apron), termasuk bagian dari kolam olak dengan panjang yang ditentukan berdasarkan ketinggian muka air hulu yang berfungsi untuk melindungi dasar sungai dari turbulensi air yang jatuh pada lantai terjun. c. Apron Depan (Up-stream Apron), merupakan bagian groundsill yang berada di sebelah hulu bendung dengan fungsi mengurangi pengaruh piping pada groundsill. d. Side Wall dan Wing Wall, adalah bangunan pengarah aliran air sungai dan merupakan bagian yang rentan terhadap gerusan maupun ketidakstabilan tanah fondasinya. Bangunan ini perlu pula dilindungi terhadap bahaya piping dengan memasang tirai (sheet-pile) pada dasar pondasinya. Untuk kondisi daerah yang tanah pondasinya keras dimungkinkan kesulitan dalam pekerjaan pemancangan tirai tersebut. e. Rip-Rap, adalah bagian pelengkap groundsill yang berfungsi melindungi dasar sungai dari gerusan akibat energi turbulensi air pada bagian ujung apron hilir. Rip-rap dapat terbuat dari bronjong batuan yang disusun hingga ketebalan yang dinyatakan aman terhadap bahaya pasir apung (quick sand). Bagian ini biasa disebut denga lantai konsolidasi. B. Teknik Sungai Sungai secara sederhana dapat dijelaskan sebagai saluran yang membawa air dari sumbernya dihulu dan dari sekitar alurnya ke laut. Bentuk fisik sungai adalah saluran yang memiliki alur, bentuk tampang lintang dan kemiringan dasar tertentu. Ketiga sifat fisik tersebut mencerminkan geometri sungai. Oleh karena itu, geometri sungai umumnya dinyatakan dengan 3 parameter yaitu: alur (planform), tampang melintang (cross section), dan tampang memanjang (longitudinal profile). Selain sifat fisik, sungai sangat dipengaruhi oleh air yang

11

mengalir didalamnya. Dengan demikian terdapat kaitan yang erat antara geometri sungai dan hidraulika sungai. Sebagai aset yang memiliki potensi sumber daya besar, sungai memerlukan pengelolaan yang baik. Perencanaan perbaikan dan pengaturan sungai diadakan dan disesuaikan dengan tingkat perkembangan suatu lembah sungai, serta kebutuhan masyarakat. Sungai diperbaiki dan diatur sedemikian rupa sehingga dapat diadakan pencegahan terhadap bahaya banjir dan sedimentasi, serta mengusahakan agar alur sungai senantiasa dalam keadaan stabil. Dengan demikian akan memudahkan pemanfaatan air yang akan memberikan kemudahan penyadapan, pelestarian lingkungan, dan menjamin kelancaran serta keamanan lalulintas sungai. Pada penelitian ini studi lebih ditekankan pada pengoperasian perangkat lunak Surface Water Modelling System yang menjadi kajian utama penelitian ini. Penggunaan perangkat

lunak

ini sangat

membantu

menginterpretasikan

persamaan-persamaan model matematis yang berhubungan dengan fenomena alam. C. Klasifikasi Saluran Terbuka. Saluran terbuka adalah saluran dimana air mengalir dengan muka air bebas. Pada semua titik di sepanjang saluran, tekanan di permukaan air adalah sama, yang biasanya adalah tekanan atmosfer. Saluran terbuka dapat diklasifikasikan kedalam jenis-jenis yang berbeda berdasarkan kriteria-kriteria yang ditentukan: 1. Aliran Seragam dan Tak Seragam. Aliran seragam (Uniform Flow) adalah suatu aliran dimana kedalaman, debit dan kecepatan rata-rata sepanjang saluran tidak berubah pada setiap jarak yang dinyatakan. Di dalam aliran seragam, dianggap bahwa aliran adalah mantap dan satu dimensi. Dengan anggapan satu dimensi berarti kecepatan aliran di setiap titik di setiap tampang lintang adalah sama. Pada aliran seragam, garis energi, garis muka air dan dasar saluran adalah sejajar sehingga kemiringan dari ketiga garis tersebut adalah sama.

12

Sedangkan jika kedalaman, debit dan kecepatan rerata mengalami perubahan pada setiap jarak yang dinyatakan dinamakan aliran tak seragam (non universal flow). Apabila perubahan aliran terjadi pada jarak yang pendek maka disebut aliran berubah cepat, sedang apabila terjadi pada jarak yang panjang disebut aliran berubah beraturan. 2. Aliran Tetap dan Tak Tetap. Aliran seragam (uniform flow) adalah suatu aliran kedalaman, debit dan kecepatan rata-rata pada setiap tampang tidak mengalami perubahan terhadap waktu. Sedangkan jika ketiga parameter diatas mengalami perubahan terhadap waktu maka aliran dinamakan dengan aliran tak tetap (unsteady). Sebenarnya aliran di sungai merupakan contoh suatu alian unsteady, namun sering analisis profil muka air di sepanjang saluran dilakukan berdasarkan aliran mantap dengan menggunakan debit puncak dari hidrograf banjir. Dalam hal ini analisis aliran menjadi lebih mudah dan hasil hitungan akan menjadi lebih aman karena yang diperhitungkan adalah debit puncak yang sebenarnya terjadi sesaat, tetapi dalam analisis dianggap terjadi dalam waktu lama. 3. Aliran Sub Kritis dan Super Kritis. Penentuan tipe aliran ini didasarkan pada angka Froude (Fr). Aliran sub kritis (mengalir ) apabila Fr<1 dan super kritis (meluncur) apabila Fr>1, sedangkan jika Fr=1 disebut aliran kritis. D. Model Matematis Pola Aliran dan Perubahan Dasar Sungai. 1. GFGEN (Geometry File Generation program) Sistem model TABS-MD terdiri dari tiga program utama yaitu GFGEN, RMA2 dan RMA4. Tujuan GFGEN adalah membuat file geometri dan mesh elemen hingga untuk masukan model program TABS-MD. GFGEN melakukan diagnosa mesh secara rutin, melakukan permintaan ulang dan menggambarkan (tambahan). GFGEN terdiri dari bagian program yang ditulis oleh Resource Management Associates dari Lafayette, California dan the Waterways Experiment Station, Hydraulics Laboratory dari Vicksburg, Mississippi.

13

Kegunaan GFGEN yaitu: a) Membaca data node dan elemen dan membuat hitungan elemen hingga pada mesh yang akan digunakan oleh program lain dalam sistem program TABS-MD. b) Mengidentifikasi kesalahan dan potensi kesalahan yang ada dalam mesh. c) Memberi penomoran pada mesh, menghilangkan node dan elemen yang tidak digunakan. d) Mencocokkan elemen pada sisi batas dan bagian dalam yang sudah ditetapkan. e) Menyediakan suatu referensi silang nodal dan ringkasan statistik. f) Membuat suatu file data biner yang berisi informasi mesh dan geometri dalam format yang sesuai untuk penggunaan program TABS-MD lain. 2. Pola Aliran (RMA2) RMA2 (Resources Managemen Association Inc.) dapat digunakan untuk menghitung elevasi permukaan air dan kecepatan aliran di setiap titik dengan jaring-jaring elemen hingga yang menggambarkan bentuk air seperti sungai, pelabuhan dan muara. RMA2 mampu menyelesaikan permasalahan aliran permanen dan tidak permanen. Atau dengan kata lain, kondisi batas (debit yang masuk, elevasi permukaan air) dapat diubah-ubah menurut waktu. Program ini dibuat untuk menyelesaikan model dengan kondisi aliran dinamik yang disebabkan oleh fluktuasi aliran permukaan atau siklus pasang-surut. Namun RMA2 tidak digunakan untuk penyelesaian aliran super kritis. Output dari RMA2 dituliskan dalam binary solution file. File ini berisi penyelesaian dari satu atau beberapa langkah waktu tergantung apakah analisa alirannya permanen atau sementara (tidak permanen) yang ditentukan. File solution dapat dijadikan input bagi SMS untuk ditampilkan dalam bentuk grafik. Persamaan umum pada air dangkal oleh RMA2 dipecahkan dengan mengikuti rumus-rumus berikut ini (Boss SMS, 1985). i. Persamaan kontinuitas.

h  (uh) (vh)    0 ........................................................................... (2.1) t x y

14

ii. Persamaan Momentum arah sumbu x (memanjang saluran)

u u u  h a    2u   2u gu  u  v  g   0   xx 2  xy 2  2 u 2  v 2  0 .. (2.2) t x y  y C h  x x   x iii. Persamaan Momentum arah sumbu y (melintang saluran)

u u u  h a    2u   2u gu  u  v  g   0   yx 2  yy 2  2 u 2  v 2  0 .. (2.3) t x y  y C h  x x   x dengan: x

= jarak dalam arah-x (arah aliran longitudinal) (L).

u

= kecapatan horisontal aliran arah-x (LT-1)

y

= jarak dalam (arah aliran lateral) (L)

v

= kecepatan horisontal arah-y (LT-1)

t

= waktu (T)

g

= percepatan gravitasi (LT-2)

h

= kedalaman air (L)

a0

= elevasi dari dasar tampang (L)



= masa jenis (ML-3)

 xx

= koefisien pertukasan turbulensi normal arah-x (MT-1L-1)

 xy

= koefisien pertukasan turbulensi tangensial arah-x (MT-1L-1)

 yx

= koefisien pertukasan turbulensi tangensial arah-y (MT-1L-1)

 yy

= koefisien pertukasan turbulensi normal arah-y (MT-1L-1)

15

IV METODOLOGI

A. Prosedur Perhitungan Data-data yang benar sangat diperlukan sebagai input dari model yang dibuat. Dengan adanya data-data yang benar tersebut akan menjadikan model yang akan diteliti menjadi sesuai dengan kondisi aslinya. Masukan data-data yang akan digunakan sebagai ketentuan–ketentuan dalam perhitungan ini dalam software Boss SMS disebut kondisi batas atau boundary condition, dan diisikan pada sub program RMA2. Penjelasan tentang kondisi batas pada RMA2 adalah seperti dibawah ini. Sedangkan data input yang diberikan untuk perhitungan pada tugas akhir ini berdasarkan data sekunder laporan teknis penelitian tentang Sungai Progo. Tabel 4.1. Data perhitungan (input) No.

Uraian

Data Input

1

Debit 25 tahunan

Hidrograf Sungai Progo

2

Muka air dihilir

Pasang-surut

3

Eddy Viscosity pada delta dan groundsill

4800 N.detik/meter2

5

Eddy Viscosity pada aliran

2500 N.detik/meter2

6

N (Manning) pada delta

0,5

7

N (Manning) pada aliran

0,07

8

N (Manning) pada groundsill

0,1

9

Percepatan Gravitasi

9,806650 m/det2

10

Suhu air

27º C

11

Interval perhitungan

1 jam

12

Lama pengujian

48 jam

13

Data lain

nilai-nilai yang disarankan manual SMS

Data ini dapat dihitung jika eksekusi GFGEN dan RMA2 berjalan dengan baik dan benar. Pembuatan mesh dan masukan input berperan berhasil atau tidaknya eksekusi GFGEN dan RMA2.

16

1. Bagan alir Proses perhitungan. Metode perhitungan aliran dan gerusan dengan SMS mengikuti prosedur sebagai berikut: Mulai/buka program SMS

Import file peta yang berformat DFX

Pembuatan jaring/mesh (node dan element), jenis material dan penomoran grid (disimpan dalam file.geo)

Input parameter kondisi batas menu RMA2 (disimpan dalam file.bc)

Eksekusi GFGV430 dan RMA2V435

Pembacaan dan analisis informasi yang dihasilkan

Selesai Gambar 4.1. Bagan alir proses perhitungan 2. Kondisi Batas pada RMA2. Beberapa data diberikan pada saat pengumpulan data RMA2 sebagai Boundary Condition adalah: a. Kondisi aliran dihulu dan dihilir. Pada bagian hilir penelitian ini kondisi batas berupa tinggi muka air yang diisikan pada sting atau diistilahkan BHL (Boundary Head Line).

17

Tinggi muka air di hilir berupa pasang-surut di muara Sungai Progo yaitu di pantai Samas. Dari data pengukuran pasang-surut tersebut didapat beberapa elevasi muka air berikut ini: MHWL

: + 1,85 m

MSL

: + 1,05 m

MLSL

: + 0,25 m

Untuk mendapatkan hasil yang baik dalam pengujian, lama pengujian dilakukan selama 3 periode. Karena waktu untuk untuk 1 periode adala 16 jam, maka total waktu pengujian adalah 48 jam sehingga pasang-surut dimuara Sungai Progo yang akan diisikan menjadi: Grafik Pasang-Surut Sungai Progo 1,85 1,65

Elevasi

1,45 1,25 1,05 0,85 0,65 0,45 0,25 0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

40

44

48

Waktu

Gambar 4.2. Grafik pasang-surut sungai progo selama 48 jam. Pada bagian hulu dialirkan suatu debit dengan nilai tertentu sebagai kondisi batas yang diistilahkan pada sebuah string dari titik-titik di hulu, dan kemudian RMA2 dikonversikan sebagai titik kondisi batas aliran pada setiap titik diatas string. Fariasi debit yang digunakan adalah debit dengan kala ulang, hal ini dimaksudkan untuk melihat hasil simulasi pada keadaan banjir. Pada tabel 4.2 dan grafik 4.3 diperlihatkan fariasi debit pada kala ulang 2, 5, 10, 25, 50 dan 100 tahunan.

18

Waktu 2 tahunan 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

192 192 192 206 247 302 343 412 549 824 1099 1236 1318 1373 1346 1291 1209 1049 893 742 632 549 481 426 371 343 316 288 245 240 227 213 199 192

5 tahunan 250 250 250 268 322 393 447 537 715 1073 1431 1610 1716 1788 1753 1681 1574 1431 1163 966 823 715 626 555 483 447 412 375 331 313 296 377 259 250

10 tahunan 25 tahunan 50 tahunan 100 tahunan 288 288 288 309 371 453 515 618 884 1236 1649 1854 1977 2060 2019 1937 1814 1699 1370 1113 948 824 722 639 557 515 474 432 380 360 341 320 299 288

338 338 338 363 435 532 604 726 967 1435 1935 2177 2321 2418 2370 2274 2129 1935 1573 1307 1113 967 897 750 653 604 557 507 447 423 400 375 350 335

374 374 374 401 481 588 668 803 1070 1605 2141 2408 2568 2675 2622 2515 2355 2141 1740 1446 1231 1070 937 830 723 668 616 561 498 468 442 415 388 374

410 410 410 440 528 645 733 880 1173 1760 2348 2640 2816 2933 2875 2758 2588 2348 1908 1505 1350 1173 1028 910 793 733 675 615 543 513 485 455 425 410

Tabel 4.2. Data Hidrograf Sungai Progo. Debit yang digunakan sebagai input atau debit rencana adalah debit dengan kala ulang 25 tahunan, artinya debit ini terjadi pada kala ulang 25 tahun sekali.

19

Debit Kala Ulang Sungai Progo 3500 3000

D ebit

2500

2 tahunan

2000

5 tahunan 10 tahunan

1500

25 tahunan

1000

50 tahunan 100 tahunan

500 0 0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Waktu

Gambar 4.3. Grafik kala ulang debit tahunan Sungai Progo b. Material Properties. Material properties disini digunakan untuk memberikan definisi pada setiap elemen, yaitu empat koefisien pertukaran turbulensi (turbulensi normal arah X dan Y dan turbulensi tangensial arah X dan Y) dan satu nilai n Manning. 1) Koefisien pertukaran turbulensi (Eddy Viscosity/E) Didalam banyak penggunaannya, keempat koefisien pertukaran turbulensi memiliki nilai yang sama, koefisien pertukaran turbulensi memiliki nilai yang sama, koefisien pertukaran turbulensi ini dinamakan juga Eddy Viscosity. Dibawah ini disajikan nilai-nilai Eddy Viscosity. Tabel 4.3. Nilai Eddy Viscosity Kondisi sungai ε (N detik/m2) Aliran tenang melalui sungai dangkal

240 – 1200

Aliran cepat melalui sungai dangkal

1200 – 2400

Muara yang dalam airnya

2400 – 4800

Muara yang dangkal airnya

9500 – 14400

Tanah basah dengan air pasang surut

4800 – 9500

Aliran pemisahan disekitar struktur

50 – 240

20

2) Koefisien Kekasaran Manning (n) Sedangkan penentuan Koefisien Kekasaran Manning (n) didasarkan pada kondisi dasar dan pertimbangan kepastian geometri. Semakin besar nilai n berarti bahwa kondisi dasar aliran semakin kasar. Chow (1959) dan US Geological Survey (1989) menghasilkan beberapa acuan

untuk

menentukan

nilai

manning.

Tabel

berikut

ini

menunjukkan nilai kekasaran manning untuk beberapa kondisi sungai. Tabel 4.4. Nilai Koefisien Kekasaran Manning Kondisi sungai

Nilai n manning

Saluran ditumbuhi tanaman

0,03 – 0,50

Tumbuhan lebat di tanah basah

0,05 – 0,10

Saluran tenang dengan tanaman pengganggu

0,05 – 0,08

Penampang saluran beraturan tanpa belukar

0,025 – 0,060

Penampang sungai tidak beraturan dan kasar

0,035 – 0,100

Untuk menentukan jenis aliran yang terjadi dilhat dari angka froude yang dihasilkan dari kecepatan yang ada, adapun persamaannya adalah sebagai berikut: Fr 

U gh

................................................................................ (3.1)

Dengan Fr = Angka Froud B. Pembuatan Model Matematik Pembuatan model matematik dengan menggunakan software SMS dibagi pada tiga tahapan proses, yaitu tahap permodelan serta parameternya (pre processing unit), tahap pemrosesan program komputasi (running) dan tahap tampilan hasil running (post processing unit). 1. Pre Processing Unit Tahap ini merupakan tahap pembuatan model Sungai Progo. Pembuatan model meliputi tahapan pembuatan file data geometri dan pengisian file kondisi batas.

21

a. Data geometri (file.geo) Pembuatan node-node batas sebagai bingkai model yang akan dibuat. Berikut ini adalah contoh gambar node-node batas pada salah satu potongan model Sungai Progo.

Gambar 4.4. Node-node batas Setelah semua titik dan pembatas model selesai maka dilanjutkan dengan membuat mesh. Pembuatan mesh yaitu dengan membuat node di bagian tengah node-node batas menggunakan fasilitas create nodestring atau mengisi langsung dengan fasilitas create nodes. Setelah mengisi nodenode maka akan terbuat seluruh model matematik, seperti pada gambar 4.5.

Gambar 4.5. Model geometri salah satu potongan Sungai Progo.

22

Model geometri untuk Sungai Progo secara utuh dapat dilihat pada gambar 4.6.

Gambar 4.6. Model geometri Sungai Progo (inzet: groundsill) b. Data kondisi batas (file.bc) Setelah koordinat, elevasi dan elemen terbentuk pada domain model, selanjutnya dapat diisikan parameter aliran dan kondisi batas. Kondisi batas disini berupa debit pada hulu saluran dan elevasi muka air (head) pada hilir. Nilai-nilai yang perlu ditentukan yaitu: 1) Judul model 2) Nilai Manning (n). 3) Nilai Eddy Viscosity (E). 4) Debit hulu. 5) Elevasi hilir.

23

6) Hotstart output file ialah suatu output pada running data proses yang akan digunakan lagi untuk proses selanjutnya (tidak diaktifkan). 7) Hotstart input file ialah suatu input data dari hasil proses hotstart output file yang akan digunakan untuk proses selanjutnya (tidak diaktifkan). 8) Pemilihan jenis satuan yaitu english atau metric unit, dalam hal inidigunakan satuan metric. 9) GFGEN geometric file, ialah pembacaan geometrik file dalam format GFGEN (diaktifkan). 10) Save RMA2 result, ialah penyimpanan hasil RMA2 (diaktifkan). 11) Full print output berfungsi menyimpan seluruh hasil hitungan dalam file berekstensi OT (diaktifkan). 12) Iterations ialah jumlah iterasi dari suatu running data agar terjadi nilai yang konvergen, dalam hal ini diambil 4. 13) Water temp ialah temperatur air pada penelitian dalam skala satuan derajat celcius, diisikan 27ºC. 14) Jenis aliran Dinamik. 15) Specify time step time, yaitu menetapkan step waktu disikan 1. 16) Number time step, yaitu jumlah step yang dihitung. Lama pengujian dilakukan selama 3 periode. Karena waktu untuk untuk 1 periode adalah 16 jam, maka total waktu pengujian adalah 48 jam. Setelah seluruh data terisi sebelum menyimpan kedalam file bc, cek dulu di dalam menu RMA2 model check, disini SMS akan memberi komentar jika terjadi kesalahan dalam penginputan data. Setelah tidak ada masalah baru disimpan dan diberi nama (sebaiknya dibuat sama dengan file pada geo agar tidak terjadi kesalahan) 2. Eksekusi Program (running) Ada dua macam running yang dilakukan dalam penelitian ini, yaitu GFGEN dan RMA2

24

a. Run GFGEN Program ini bertujuan mengubah data file geometri dengan format ASCII ke dalam format binary. Ada tiga buah file masukan dalam eksekusi ini, yaitu file geometry (file.geo), file print output (file.ot1) dan file binary (file.bin). Cara menjalankan program ini adalah sebagai berikut: 1) Eksekusi lewat SMS melalui menu RMA2 dengan pilihan run GFGEN atau mengklik shortcut GFGV430 pada layar windows explorer, secara langsung akan muncul jendela MSDOS yang di dalamnya terdapat program numeris tersebut. 2) Setelah semua perintah selesai, secara otomatis program mengeksekusi data masukan tadi. Bila tanda berupa suara (beep) dan terdapat tulisan stop program terminated, maka eksekusi program telah selesai. Di bawah ini contoh run GFGEN: PROGRAM GFGEN version 4.30 >>>>> Plotting de-activated <<<<< This executable is dimensioned for 15000 Nodes and 5000 Elements Last modification date: 09-08-1995 ====== GFGEN VERSION 4.30 1-D AND 2-D ====== ====== CAPABILITY. LAST MOD DATE 09-08-1995 ====== ====== (interactive) ====== ====== NO Plotting ====== ====== TABS-MD GEOMETRY FILE GENERATION ====== ///// Original Author: Dr. Ian P. King of RMA ///// ///// Modified and Maintained by USACE WES-HL ///// Enter a --> ? to receive a response menu Enter gfgen run control input file name d:\progo.geo Enter full print output file name d:\progo.ot1 NO BANNERS WERE SUPPLIED AS INPUT Enter the binary output geometry file name d:\progo.bin FINISHED READING GFGEN CONTROL CARDS FROM LU= 8 --> Total number of GE-Cards read = 866 --> Total number of GNN-Cards read = 952 --> PROCESSING REORDERING OPTION = 1 --> Reorder by node was selected --> REORDERING SUM FOR ORIGINAL NODAL ORDER = 1755085 --> FOR THE REORDER LIST WITH STARTING NODE = 1 ... LAST NODE = 11 --> REORDERING SUM = 635752 BAND SUM = 40790 --> FOR THE REORDER LIST WITH STARTING NODE = 2768 ... LAST NODE = 2765 --> REORDERING SUM = 712574 BAND SUM = 42571

25

--> FOR THE REORDER LIST WITH STARTING NODE = 2616 ... LAST NODE = 2477 --> REORDERING SUM = 872918 BAND SUM = 47793 --> SELECTED ELEMENT ORDER HAS A REORDERING SUM = 635752 --> Binary geometry file has been written --> GFGEN has Finished Stop - Program terminated.

b. Run RMA2 Output dari GFGEN dapat dibaca pada file.ot1 dan yang berbentuk file binary yang merupakan masukan untuk program hidrodinamik RMA2. cara running program ini sama dengan saat running GFGEN hanya file-file yang diisikan berbeda. File-file yang harus dimasukkan adalah file.bc, file.ot2, file.bin (hasil dari running GFGEN) dan file.sol. Bila eksekusi telah selesai akan terdengar bunyi beep dan pada monitor terdapat tulisan RMA2 has finished initial solution serta stop program terminated. Dibawah ini contoh run RMA2. RMA2 VERSION 4.35 1D & 2D CAPABILITY. LAST MODIFICATION DATE: 01-14-1997 THIS EXECUTABLE IS DIMENSIONED AS FOLLOWS: MAX NO. OF NODES 15000 MAX NO. OF ELEMENTS 5000 MAX NO. OF EQUATIONS 30000 MAX FRONT WIDTH 500 MAX NO. OF CONTINUITY CHECK LINES 150 MAX NO. OF NODES PER CONTINUITY LINE 100 MAX BUFFER SIZE 100000 MAX PRINT-SUMMARY BUFFER 30000 ====== RMA2 VERSION 4.35 1D & 2D CAPABILITY. ====== ====== LAST MODIFICATION DATE: 01-14-1997 ====== ====== TABS-MD FE HYDRODYANMIC MODEL ====== //// Original Author: Ian P. King of RMA //// //// Modified and Maintained by WES-HL //// Enter a --> ? to recieve a response menu ENTER RUN CONTROL INPUT FILE NAME d:\progo.bc ENTER FULL RESULTS LISTING OUTPUT FILE NAME d:\progo.ot2 RMA2 VERSION 4.30 READING INPUT DATA ... UNIT= 2 READ VARIABLE RECRD=T1 erv CHKDMS= DMS = NO BANNERS ON INPUT CONTROL FILE ... REWIND T1 erva T2 Created by SMS T3 tugas akhir SI 1 $L 0 0 60 64 0 3 0

26

<< CAUTION >> AutoPEC/N LU turned off via $L << CAUTION >> Final Binary for vorticity is turned off via $L ENTER INPUT GEOMETRY FILE (binary) d:\progo.bin ENTER FINAL RMA-2 SOLUTION/RESULTS FILE (binary) d:\progo.sol

3. Post Processing Unit Setelah eksekusi program selesai maka dengan fasilitas dari SMS dapat ditampilkan hasil hitungan eksekusi tersebut secara visual, tampilantampilan adalah: a. Node dan element adalah untuk menampilkan node jaring-jaring elemen. b. Gage, memunculkan gage yang telah dibuat sebelumnya pada layar tayangan. c. Contours, dipakai untuk menampilkan kontur. d. Velocity vector, untuk menampilkan vektor kecepatan. e. Nodestring, untuk menampilkan warna dari nodestring f. Background grid, untuk menampilkan grid pada layar. g. Background colour, untuk mengubah warna tampilan layar background sesuai keinginan. h. Mesh boundary, menunjukkan batas daerah model. i.

Materials, digunakan untuk menampilkan warna dan arsiran pengisian yang menunjukkan jenis material elemen masukan.

j.

Material numbers, node numbers, element numbers dan nodal elevations memunculkan nomor masing-masing tombol yang diaktifkan.

k. Erase behind labels ditampilkan, tampilan dibelakang angka-angka seperti nilai kondisi batas, nomor simpul, nomor elemen, dihapus dulu sebelum suatu angka ditampilkan. l.

Wet, dry boundary menunjukkan batas basah dan kering model domain sesuai warna kotak disamping kirinya.

27

C. Penentuan Lokasi (gages) Gages digunakan untuk menentukan suatu lokasi yang akan ditinjau dalam suatu penelitian untuk dilihat kondisi hidrodinamik dan sedimentasi sepanjang waktu pengujian yang berupa sebuah grafik. Ada 2 macam cara penentuan nilai pada lokasi tersebut yaitu: 1. Interp. from neighbour nodes/cells, nilai diambil dengan melakukan interpolasi dari titik-titik disekitarnya 2. Use nearest node/cells values only, nilai pada lokasi tersebut diambil dari nilai pada titik terdekat. Dengan menganggap koordinat (0,0) ada pada bagian kiri bawah bingkai gambar peta seperti yang dijelaskan pada bagian lampiran mengenai import file, maka koordinat lokasi yang ditinjau adalah: Tabel 4.5. Penempatan Gage Gages

Lokasi

Lokasi 1

Koordinat X

Y

Groundsill sapon hulu

6501

7247

Lokasi 2

Groundsill sapon hilir

6418

7216

Lokasi 3

Groundsill jembatan hulu

5186

5193

Lokasi 4

Groundsill jembatan hilir

5125

5059

Lokasi 5

Belokan Sungai Progo 1

6633

7348

Lokasi 6

Belokan Sungai Progo 2

6625

7292

Lokasi 7

Belokan Sungai Progo 3

6620

7231

Lokasi 8

Muara 1

367

1339

Lokasi 9

Muara 2

1176

867

Lokasi 10

Muara 2

1773

858

Untuk penggambaran lebih lengkap akan dijelaskan pada bab berikutnya.

28

BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Dalam penelitian ini model simulasi menggunakan 2 buah groundsill, yaitu pada kondisi exsisting 200 m sebelah hilir Jembatan Srandakan dan 100 m sebelah hilir Bangunan Sapon dengan jarak keduanya 2490 m. Model simulasi ini untuk mengetahui pola aliran yang terjadi pada rancangan tersebut. A. Parameter Aliran Data input parameter yang cukup dominan, yang paling mempengaruhi hasil simulasi hidrodinamik adalah nilai  (Eddy Viscosity) dan n (Manning). Nilai  (Eddy Viscosity) yang diambil sebesar 2400-4800 karena muara pada hilir sungai progo elevasinya dalam, sedangkan nilai n (Manning) adalah 0,5 pada delta sungai dan 0,07 pada alur aliran sungai B. Pola Aliran Pemasangan groundsill pada sungai membuat aliran air terhalang oleh tubuh bendung (main dam) pada bangunan groundsill sehingga elevasi muka air naik. Hal tersebut terjadi pada hulu groundsill, sedangkan aliran air di sebelah hilirnya kedalaman air naik karena di daerah ini mengalami olakan sehingga kecepatan air berkurang. Sedangkan aliran di atas tubuh bendung kecepatan naik, hal ini disebabkan kedalaman air yang rendah. Pola aliran digambarkan dengan kontur kecepatan aliran dan vektor seperti diberikan pada gambar 5.1 sampai dengan 5.4. Pola tersebut digambarkan pada Sungai Progo dengan dan tanpa groundsill, di groundsill sebelah hilir Jembatan Srandakan dan Sapon.

Gambar 5.1. Kontur dan vektor kecepatan di groundsill jembatan.

29

Gambar 5.2. Kontur dan vektor kecepatan di groundsill jembatan tanpa groundsill

Gambar 5.3. Kontur dan vektor kecepatan di groundsill sapon.

Gambar 5.4. Kontur dan vektor kecepatan di groundsill sapon tanpa groundsill.

30

Dari hasil visual kontur kecepatan sungai tanpa groundsill dapat dilihat bahwa kecepatan aliran relatif stabil bila dibandingkan aliran dengan groundsill, kecepatan mengikuti pola alur delta sungai. Pada aliran dengan 1 groundsill maupun dengan 2 groundsill, aliran diatas bendung kecepatan lebih tinggi, hal ini dikarenakan terjadi kenaikan elevasi dasar di bangunan groundsill. Vektor kecepatan aliran sungai tanpa groundsill teratur dan searah mengikuti pola delta pada sungai, sedangkan apabila pada aliran terpasang bangunan groundsill dapat dilihat bahwa vektor kecepatan seakan-akan mengolak dan tidak beraturan terutama vektor diatas groundsill, hal ini karena adanya kenaikan elevasi dasar sungai akibat bendung pada bangunan groundsill.. C. Kecepatan Aliran Kecepatan aliran merupakan salah satu faktor penting yang menyebabkan gerusan. Hal ini dikarenakan semakin besarnya kecepatan aliran maka kecepatan gesernya akan semakin bertambah. Kecepatan aliran pada suatu titik dipengaruhi oleh besar debit aliran dari hulu dan luas tampang basahnya, dengan debit tertentu apabila luas tampang basah pada titik tersebut lebih kecil maka kecepatan aliran akan lebih besar, begitu pula sebaliknya. Sedangkan besar-kecilnya luas tampang basah dipengaruhi oleh kedalaman air. Kecepatan aliran di sekitar groundsill Sungai Progo dapat digambarkan seperti pada tabel 5.1 sampai dengan tabel 5.4, yaitu dengan menganggap koordinat (0,0) ada pada bagian kiri bawah bingkai gambar peta dari import file seperti yang dijelaskan pada bagian lampiran. Penempatan koordinat pada tabel dibawah disesuaikan pada koordinat node di bangunan groundsill, sedangkan pada aliran tanpa groundsill koordinatnya mengikuti. Dari tabel kemudian dibuat grafik untuk membandingkan pola aliran yang terjadi pada sungai dengan dan tanpa bangunan groundsill pada saat debit maksimum dan minimum. Debit maksimum terjadi pada jam ke 55 sebesar 2418 m/det3, sedangkan debit minimum terjadi pada jam ke 99 sebesar 335 m/det3.

31

Tabel 5.1. Tabel kecepatan, elevasi permukaan dan kedalaman aliran dengan dan tanpa groundsill pada debit maksimum di sekitar groundsill hilir sapon. Titik

Koordinat

Kecepatan DG TG

Elevasi permukaan DG TG

Kedalaman aliran DG TG

X

Y

1

6626,89

7278,43

2,47

2,64

20,41

19,53

9,26

8,37

2

6565,42

7275,44

2,97

3,28

20,04

19,03

8,91

7,89

3

6508,44

7250,70

3,19

3,47

19,80

18,59

9,30

8,09

4

6471,99

7234,64

2,65

3,86

19,60

18,18

8,60

7,66

5

6467,67

7232,29

3,75

3,85

18,97

18,15

5,47

7,62

6

6464,89

7230,61

4,21

3,84

18,90

18,10

4,40

7,58

7

6462,10

7228,81

2,54

3,76

18,69

18,09

9,19

7,53

8

6448,62

7221,67

1,87

3,24

18,64

17,98

9,14

7,35

9

6422,80

7206,77

1,45

1,33

17,89

17,70

7,17

6,96

10

6367,89

7177,47

1,22

1,23

17,24

17,23

6,54

6,53

Keterangan:

DG: dengan groundsill TG: tanpa groundsill

Tabel 5.2. Tabel kecepatan, elevasi permukaan dan kedalaman aliran dengan dan tanpa groundsill pada debit minimum di sekitar groundsill hilir sapon. Titik

Koordinat

Kecepatan DG TG

Elevasi permukaan DG TG

Kedalaman aliran DG TG

X

Y

1

6626,89

7278,43

0,755

1,250

15,74

14,32

4,580

3,17

2

6565,42

7275,44

0,851

1,710

15,68

14,10

4,540

2,98

3

6508,44

7250,70

0,846

1,600

15,64

13,89

5,130

3,38

4

6471,99

7234,64

0,625

1,630

15,61

13,73

4,160

3,20

5

6467,67

7232,29

2,160

1,610

15,68

13,71

2,190

3,18

6

6464,89

7230,61

4,700

1,610

13,67

13,70

0,166

3,17

7

6462,10

7228,81

1,350

1,580

13,64

13,69

4,140

3,14

8

6448,62

7221,67

0,605

1,330

13,91

13,62

4,210

3,00

9

6422,80

7206,77

0,483

0,505

13,44

13,48

2,700

2,74

10

6367,89

7177,47

0,483

0,506

13,23

13,23

2,530

2,53

Keterangan:

DG: dengan groundsill TG: tanpa groundsill

32

Gambar 5.5. Denah penempatan titik di groundsill Hilir Sapon Letak puncak bendung groundsill pada gambar denah 5.4 adalah di antara titik 5 dan 6. Dari tabel 5.1 didapat bahwa kecepatan aliran diatas groundsill di titik 5 saat debit maksimum sebesar 3,75 dan di titik 6 kecepatan sebesar 4,21. Sebelah hulunya kecepatan relatif lebih rendah yaitu di titik 1, 2, 3 dan 4 kecepatan masing-masing sebesar 2,47, 2,97, 3,19 dan 2,65. Sedangkan pada saat debit minimum di kecepatan di titik 5 dan 6 masingmasing sebesar 2,16 dan 4,70. Di titik 1, 2 3 dan 4 kecepatan masing-masing adalah 0,755, 0,851, 0,846 dan 0,625. Tabel 5.3. Tabel kecepatan, elevasi permukaan dan kedalaman aliran dengan dan tanpa groundsill pada debit maksimum di sekitar groundsill hilir jembatan. Koordinat

Titik

Kecepatan DG TG

Elevasi permukaan DG TG

Kedalaman aliran DG TG

X

Y

1

5274,79

5252,15

0,540

0,481

14,73

14,70

6,35

6,31

2

5225,52

5159,43

1,170

0,981

14,70

14,67

6,49

6,46

3

5201,94

5143,28

0,671

0,994

14,67

14,64

8,57

6,70

4

5187,98

5117,09

0,393

1,020

14,65

14,60

8,65

6,73

5

5183,36

5109,93

0,731

1,070

14,64

14,59

5,14

6,73

6

5181,88

5107,00

0,678

1,040

14,53

14,59

5,03

6,75

7

5180,12

5104,18

0,435

1,020

14,60

14,59

9,10

6,76

8

5173,71

5090,35

0,407

0,962

14,61

14,58

9,11

6,77

9

5171,03

5042,11

1,140

1,200

14,58

14,57

6,50

6,49

10

5102,71

4939,02

1,580

1,480

14,44

14,46

6,37

6,39

Keterangan:

DG: dengan groundsill TG: tanpa groundsill

33

Tabel 5.4. Tabel kecepatan, elevasi permukaan dan kedalaman aliran dengan dan tanpa groundsill pada debit minimum di sekitar groundsill jembatan. Koordinat

Titik

Kecepatan DG TG

Elevasi permukaan DG TG

Kedalaman aliran DG TG

X

Y

1

5274,79

5252,15

0,295

0,202

10,44

10,11

2,06

1,72

2

5225,52

5159,43

0,566

0,374

10,40

10,09

2,19

1,88

3

5201,94

5143,28

0,240

0,365

10,39

10,08

4,29

2,15

4

5187,98

5117,09

0,077

0,373

10,39

10,06

4,39

2,19

5

5183,36

5109,93

0,723

0,382

10,43

10,06

0,93

2,20

6

5181,88

5107,00

0,691

0,367

9,94

10,06

0,44

2,23

7

5180,12

5104,18

0,120

0,368

10,12

10,06

4,26

2,22

8

5173,71

5090,35

0,172

0,349

10,12

10,05

4,26

2,24

9

5171,03

5042,11

0,649

0,460

10,11

10,04

2,03

1,96

10

5102,71

4939,02

0,732

0,542

9,99

9,98

1,92

1,91

Keterangan:

DG: dengan groundsill TG: tanpa groundsill

Gambar 5.6. Denah penempatan titik di Groundsill Hilir Jembatan. Di groundsill hilir jembatan didapat kecepatan aliran diatas groundsill di titik 5 saat debit maksimum dan minimum masing-masing adalah 0,731 dan 0,723, sedangkan di titik 6 kecepatan aliran sebesar 0,678 dan 0,691. Seperti halnya di groundsill hulu kecepatan aliran di sebelah hulu groundsill di tempat ini relatif lebih rendah dengan besar kecepatan di titik 1, 2, 3 dan 4 pada debit maksimum masing-masing 0,540, 1,170, 0,671 dan 0,393. Pada saat debit minimum kecepatan aliran yang terjadi sebesar 0,295, 0,566, 0,240 dan 0,077.

34

Di bagian hilir groundsill kecepatan menurun seiring dengan semakin dalam aliran airnya. Di titik di atas bendung groundsill sapon maupun jembatan muka air lebih tinggi dibandingkan di sebelah hulunya sehingga kecepatan lebih rendah, hal ini disebabkan bangunan groundsill seakan-akan menghambat arus yang mengalir. Kecepatan yang lebih rendah ini menyebabkan terjadinya gaya tarik sehingga endapan terkumpul di bagian hulu groundsill. Kaitannya dengan fungsi groundsill untuk mencegah erosi sediman hal ini sudah terpenuhi. Untuk lebih jelasnya nilai kecepatan aliran, elevasi permukaan dan kedalaman air di groundsill dapat digambarkan pada grafik dibawah. 1. Groundsill Sapon Grafik Kecepatan Aliran di Groundsill Hilir Sapon 5,00 4,50 4,00

kecepatan

3,50 3,00

DG max

2,50

TG max DG min

2,00

TG min

1,50 1,00 0,50 0,00 1

2

3

4

5

tiitk

6

7

8

9

10

Gambar 5.7. Grafik kecepatan aliran (velocity mag) di groundsill hilir sapon. Grafik Elevasi Perm ukaan di Groudsill Hilir Sapon 21,00 20,00 19,00 18,00 elevasi

DG max

17,00

TG max

16,00

DG min TG min

15,00 14,00 13,00 12,00 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

titik

Gambar 5.8. Grafik elevasi permukaan (water surface elevation) di groundsill hilir sapon.

35

Grafik Kedalam an Air di Groundsill Hilir Sapon 10,00 9,00 8,00 kedalaman

7,00 DG max

6,00

TG max

5,00

DG min

4,00

TG min

3,00 2,00 1,00 0,00 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

titik

Gambar 5.9. Grafik kedalaman air (water depth) di groundsill hilir sapon. Di groundsill hilir sapon kecepatan aliran (velocity mag) dengan menggunakan bangunan berfluktuasi di titik 4, 5, 6 dan 7 berbeda dengan aliran tanpa bangunan yang relatif konstan. Kecepatan tertinggi yaitu di titik 5 dan 6 diatas bendung bangunan groundsill dikarenakan aliran di titik ini meluncur seiring dengan semakin rendahnya kedalaman air. Di titik 7 aliran dengan groundsill kecepatan mengalami penurunan karena di titik ini kedalaman air meninggi sehingga mengakibatkan luas tampang basah bertambah, dengan debit aliran yang sama maka kecepatan di titik ini akan lebih rendah, dapat dilihat pada gambar 5.9. Di sebelah hulu groundsill pada sungai dengan bangunan groundsill kecepatan yang terjadi lebih rendah bila dibandingkan aliran pada sungai tanpa bangunan groundsill. Hal ini dikarenakan bendung pada groundsill menahan aliran air, sehingga kecepatannya menurun. Elevasi permukaan air (water surface elevation) dengan dan tanpa bangunan groundsill stabil cenderung menurun. Di titik 5 dan 6 yaitu titik di atas bendung terjadi perubahan pola aliran. Aliran di sebelah hulu bendung bersifat sub kritis yaitu akibat pengaruh dari bendung yang menaikkan elevasi muka air sehingga aliran di daerah hulu bendung kecepatannya rendah. Di titik 6 aliran berubah menjadi super kritis akibat pengaruh dari apron hilir yang elevasi dasarnya lebih rendah dari mercu bendung, hal ini mengakibatkan aliran

36

meluncur. Pada gambar 5.9 terlihat pengaruh perubahan ini yaitu di titik 5 dan 6 elevasi muka air pada saat debit minimum di kedua titik ini menurun tajam. 2. Groundsill Jembatan Grafik Kecepatan Aliran di Groundsill Hilir Jem batan 1,600 1,400

kecepatan

1,200 1,000

DG max TG max

0,800

DG min TG min

0,600 0,400 0,200 0,000 1

2

3

4

5

titik

6

7

8

9

10

Gambar 5.10. Grafik kecepatan aliran (velocity mag) di groundsill hilir jembatan. Di groundsill hilir jembatan kecepatan aliran (velocity mag) dengan menggunakan bangunan berfluktuasi di titik 4, 5, 6 dan 7 dengan kecepatan tertinggi pada titik 5 dan 6 yaitu tepat diatas bendung groundsill. Kecepatan aliran dengan groundsill lebih tinggi daripada aliran sungai tanpa groundsill, hal ini disebabkan titik-titik tersebut terletak pada delta sungai. Nilai n (manning) yang menunjukkan kekasaran dasar sungai pada delta lebih tinggi daripada nilai n pada alur aliran sungai sehingga membuat kecepatan aliran di delta sungai lebih kecil. Grafik Elevasi Perm ukaan Air di Groundsill Hilir Jem batan 15,00 14,00

elevasi

13,00

DG max TG max

12,00

DG min TG min

11,00 10,00 9,00 1

2

3

4

5

titik

6

7

8

9

10

Gambar 5.11. Grafik elevasi permukaan (water surface elevation) di groundsill hilir jembatan.

37

Grafik Kedalam an Air di Groundsill Hilir Jem batan 10,00 9,00 8,00

kedalaman

7,00 DG max

6,00

TG max

5,00

DG min

4,00

TG min

3,00 2,00 1,00 0,00 1

2

3

4

5

titik

6

7

8

9

10

Gambar 5.12. Grafik kedalaman air (water depth) di groundsill hilir jembatan. Seperti halnya pada bangunan groundsill sapon elevasi permukaan pada bangunan groundsill jembatan relatif stabil. Pada saat debit minimum elevasi muka air terjadi penurunan tajam di titik 5 dan 6, hal ini dikarenakan di titik ini aliran melalui apron hilir (down-stream Apron) pada bangunan groundsill. Aliran di titik ini super kritis sehingga air meluncur menyebabkan elevasi menurun tajam. Di hulu groundsill kecepatan yang terjadi lebih rendah pada sungai tanpa bangunan groundsill, hal ini berkaitan dengan sifat bendung yang menahan laju aliran sehingga selain elevasi muka air di hulu naik, bendung juga mengakibatkan kecepatan aliran turun. Perilaku ini sama pada kondisi hulu groundsill sapon. Bila ditinjau pada grafik 5.12, kedalaman air pada kedua sungai lebih tinggi pada aliran sungai dengan groundsill baik saat debit maksimum maupun minimum. Hal ini disebabkan adanya bendung di groundsill yang membuat aliran terkumpul di hulu bendung sehingga elevasi muka air naik. Sedangkan kedalaman air di atas bendung groundsill paling lebih kecil, hal ini dikarenakan naiknya elevasi dasar sungai. D. Pola Aliran pada titik tinjau (gage) Karakteristik pola aliran di sekitar groundsill dapat digambarkan melalui program SMS salah satunya yaitu dengan menggunakan fasilitas create gage. Fasilitas ini dapat menunjukkan nilai kecepatan aliran (velocity mag), kedalaman air (water depth), dan elevasi muka air (water surface elevation).

38

Hasil dari plot manager pada gage dapat dihasilkan informasi berupa grafik yang diperlihatkan pada gambar 5.13 sampai gambar 5.30. Pada grafik tersebut jam ke 56 dianggap jam pertama karena salah satu kelemahan dari software Boss SMS 5 adalah tidak bisa menganalisa elevasi aliran yang tidak ada aliran air, sehingga cara mengatasinya adalah dengan memberikan elevasi “pancingan” pada muara sebesar elevasi di hulu yang paling besar kemudian menurun bertahap sampai elevasi yang dikehendaki. Aliran dianggap stabil setelah pasang surut yang ke 3 maka 2 pasang surut yang pertama tidak dipakai. 1. Gage di Groundsill Sapon

Gambar 5.13. Denah penempatan gage di groundsill sapon a. Hulu groundsill Grafik Kecepatan Aliran di Groundsill Sapon Sebelah Hulu 3,2

kecepatan

2,7

2,2 dengan groundsill tanpa groundsill

1,7

1,2

0,7 51 54 57 60 63 66 69 72

75 78 81 84 87 90 93 96 99 waktu

Gambar 5.14. Kecepatan Aliran di gage hulu groundsill sapon.

39

Grafik Elevasi Muka Air di Groundsill Sapon Sebelah Hulu 20 19

kedalaman

18 17

dengan groundsill tanpa groundsill

16 15 14 13 51 54 57 60 63 66 69

72 75 78 81 84 87 90 93 96 99 waktu

Gambar 5.15. Elevasi Muka Air di gage hulu groundsill sapon. Pola aliran di hulu groundsill sapon ini dipengaruhi oleh bangunan groundsill yang seakan akan menghambat laju aliran air sehingga menyebabkan kecepatan aliran turun, dapat dilihat pada grafik kecepatan bahwa kecepatan aliran pada sungai dengan groundsill lebih rendah daripada sungai tanpa groundsill. Groundsill juga menyebabkan naiknya elevasi muka air di hulu. Hal ini disebabkan aliran dari hulu terhalang oleh bendung. Adanya bangunan yang menghalangi aliran ini membuat air terakumulasi dan mengumpul di hulu bendung agar terjadi kesetimbangan air, sehingga elevasi muka air di daerah ini naik. b. Hilir groundsill Grafik Kecepatan Aliran di Groundsill Sapon Sebelah Hilir 1,2 1,1 1 kecepatan

0,9 0,8

dengan groundsill

0,7

tanpa groundsill

0,6 0,5 0,4 0,3 51

54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 waktu

93 96 99

Gambar 5.16. Kecepatan Aliran di gage hilir groundsill sapon.

40

Grafik Elevasi Muka Air di Groundsill Sapon Sebelah Hilir 18

kedalaman

17

16 dengan groundsill tanpa groundsill

15

14

13 51

54 57 60 63 66

69 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99 waktu

Gambar 5.17. Elevasi Muka Air di gage hilir groundsill sapon. Kecepatan aliran di titik ini lebih tinggi bila menggunakan bangunan groundsill. Pengaruh akibat air yang meluncur di sisi apron hilir (down-stream apron) pada groundsill mengakibatkan terjadi olakan air. Di titik ini pengaruh groundsill terjadi pada saat debit air yang tinggi, sedangkan saat debit kecil kecepatan di titik ini hampir sama. Pengaruh adanya groundsill di daerah ini menyebabkan terjadinya olakan di sebelah hilir bendung. Adanya olakan dapat menyebabkan elevasi air naik. Namun di titik ini pengaruh olakan tidak begitu besar karena jarak dari bendung yang cukup jauh. Hal ini dapat dilihat dari elevasi muka air yang hampir sama antara aliran sungai dengan dan tanpa bangunan groundsill 2. Gage di Groundsill Jembatan.

Gambar 5.18. Denah penempatan gage di groundsill jembatan

41

a. Hulu groundsill Grafik Kecepatan Aliran di Groundsill Jem batan Sebelah Hulu 1,35 1,15

kecepatan

0,95 dengan groundsill

0,75

tanpa groundsill

0,55 0,35 0,15 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99 waktu

Gambar 5.19. Kecepatan Aliran di gage hulu groundsill jembatan. Grafik Elevasi Muka Air di Groundsill Jem batan Sebelah Hulu 15 14,5 14 kedalaman

13,5 13 dengan groundsill

12,5

tanpa groundsill

12 11,5 11 10,5 10 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 waktu

87 90 93 96 99

Gambar 5.20. Elevasi Muka Air di gage hulu groundsill jembatan. Seperti halnya di groundsill hulu bangunan sapon, pola aliran di groundsill hulu jembatan ini dipengaruhi oleh bangunan groundsill. Adanya bendung pada bangunan groundsill menyebabkan aliran air terhalang, hal ini membuat air terakumulasi di hulu bendung sehingga elevasi muka air di daerah ini naik sehingga menyebabkan kecepatan aliran di hulu bendung menurun karena laju aliran dihambat oleh bendung. Hal ini dapat dilihat pada grafik kecepatan pada gambar 5.19 akibat pengaruh groundsill menyebabkan kecepatan pada sungai dengan groundsill lebih rendah dibanding sungai tanpa groundsill.

42

b. Hilir Groundsill Grafik Kecepatan Aliran di groundsill Jem batan Sebelah Hilir 0,4 0,35

kecepatan

0,3 dengan groundsill

0,25

tanpa groundsill

0,2 0,15 0,1 51 54 57

60 63 66 69 72

75 78 81 84 87 90 waktu

93 96 99

Gambar 5.21. Kecepatan aliran di gage hilir groundsill jembatan. Grafik Elevasi Muka Air di Groundsill Jem batan Sebelah Hilir 15 14

kedalaman

13 dengan groundsill

12

tanpa groundsill

11 10 9 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 waktu

90 93 96 99

Gambar 5.22. Elevasi Muka Air di gage hilir groundsill jembatan. Saat debit aliran kecil kecepatan aliran pada sungai dengan groundsill lebih tinggi daripada aliran sungai tanpa bangunan groundsill, sedangkan saat debit aliran besar kecepatan di kedua sungai hampir sama. Hal ini dikarenakan pengaruh adanya air yang meluncur di sisi apron hilir. Elevasi muka air di titik ini tidak begitu terpengaruh dengan adanya bangunan groundsill, dapat dilihat pada grafik pada sungai dengan dan tanpa groundsill di titik ini kedalamannya hampir sama.

43

3. Gage di Belokan Sungai Progo.

Gambar 5.23. Denah gage belokan Sungai Progo

Gambar 5.24. Vektor Kecepatan di belokan Sungai Progo Grafik Kecepatan Aliran di Belokan 3 2,5

kecepatan

2 belokan 1

1,5

belokan 2 belokan 3

1 0,5 0 51

54

57

60

63

66

69

72

75 78 waktu

81

84

87

90

93

96

99

Gambar 5.25. Kecepatan aliran di gage belokan Sungai Progo.

44

Grafik Elevasi Muka Air di Belokan 21 20

kedalaman

19 belokan 1

18

belokan 2 belokan 3

17 16 15 51

54

57

60

63

66

69

72

75 78 waktu

81

84

87

90

93

96

99

Gambar 5.26. Elevasi Muka Air di gage Belokan Sungai Progo. Pola aliran di daerah ini dipengaruhi oleh adanya delta sungai yang membuat aliran terhambat. Kecepatan tertinggi terjadi di titik 2 yang merupakan daerah aliran air, dapat dilihat pada vektor kecepatan aliran di titik 2 yaitu di tengah bentang sungai paling besar. Sedangkan di titik 1 dan 2 kecepatan alirannya lebih rendah karena daerah ini merupakan daerah delta sungai. Dari vektor kecepatan dapat dilihat bahwa aliran air dari kanan terhalang oleh tepi sungai di sebelah kiri sehingga menyebabkan aliran membelok. Kecepatan aliran akan terpusat di tepi sungai sebelah kiri akibat gaya sentrifugal aliran air, hal ini dapat menjadi penyebab terjadinya erosi di tepi kiri belokan sungai. 4. Gage di Hilir Sungai Progo.

Gambar 5.27. Denah penempatan gage di hilir Sungai Progo.

45

Grafik Kecepatan Aliran di Hilir Sungai Progo 5 4,5 4

kecepatan

3,5 3

muara 1

2,5

muara 2

2

muara 3

1,5 1 0,5 0 51

54

57

60

63

66

69

72

75 78 waktu

81

84

87

90

93

96

99

Gambar 5.28. Kecepatan aliran di gage hilir Sungai Progo. Pola aliran di titik ini selain dipengaruhi oleh debit aliran juga oleh perilaku pasang-surut di muara sungai. Hal ini dapat dilihat pada grafik kecepatan di titik 1 pengaruh pasang-surut mengakibatkan kecepatan aliran di titik ini naik turun. Pada saat air laut pasang elevasi muka air di muara naik sehingga air laut masuk ke sungai. Hal ini menyebabkan aliran dari hulu terhalang sehingga kecepatannya berkurang. Dan ketika air surut elevasi muka air di muara turun, hal ini seakan-akan membuat air tertarik ke laut menyebabkan kecepatan aliran dari hulu naik. Grafik Kedalam an Air di Hilir Sungai Progo 9 8

kedalaman

7 6 muara 1

5

muara 2 muara 3

4 3 2 1 51

54

57

60

63

66

69

72

75 78 waktu

81

84

87

90

93

96

99

Gambar 5.29. Kedalaman Air di gage hilir Sungai Progo.

46

Grafik Elevasi Permukaan air di Hilir Sungai Progo 7 6

elevasi

5

muara 1 muara 2

4

muara 3

3 2 1 51

54

57

60

63

66

69

72

75 78 waktu

81

84

87

90

93

96

99

Gambar 5.30. Elevasi Muka Air di gage hilir Sungai Progo Kedalaman air di titik 3 paling besar karena di titik ini elevasi dasar sungainya paling rendah. Elevasi muka air di titik 2 dan 3 hampir sama, hal ini dikarenakan di titik 2 alirannya selain dipengaruhi oleh debit dari sungai progo juga dipengaruhi oleh debit aliran dari anak sungai. Pengaruh akibat pasang-surut terhadap kedalaman air dan elevasi muka air dapat dilihat pada grafik di titik 1 pada jam ke 57, 70 dan 86 terjadi kenaikan elevasi muka air dan kedalaman air. Pada jam ke 57 selain terjadi pasang naik juga debit hidrograf sungai pada kondisi paling besar, sehingga pada jam tersebut elevasi muka air dan kedalaman air paling tinggi.

47

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan Dari hasil penelitian dan pembahasan yang telah dipaparkan di depan, maka beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini antara lain: 1. Kaitannya dengan fungsi groundsill untuk mencegah erosi sedimen, kecepatan aliran di sebelah hulu groundsill lebih rendah dibandingkan kecepatan diatas groundsill, hal ini menyebabkan terjadinya gaya tarik sedimen sehingga endapan terkumpul di bagian hulu groundsill. 2. Kecepatan aliran air di hulu groundsill pada aliran sungai dengan groundsill lebih rendah dibandingkan kecepatan aliran pada sungai tanpa groundsill, hal ini disebabkan aliran terhalang oleh bendung pada groundsill sehingga membuat air terakumulasi di hulu dan menghambat laju aliran. 3. Pola aliran di muara sungai selain dipengaruhi oleh debit aliran juga oleh perilaku pasang-surut di muara sungai, yaitu ketika air laut pasang elevasi muka air di muara naik hal ini menyebabkan aliran dari hulu terhalang dan kecepatannya berkurang. Pada saat air surut elevasi muka air di muara turun, hal ini seakan-akan membuat air tertarik ke laut menyebabkan kecepatan aliran dari hulu naik. 4. Pola aliran di belokan sungai progo dipengaruhi oleh arah aliran air yang berubah dan adanya delta pada sungai. Aliran air dari kanan terhalang oleh tepi sungai di sebelah kiri menyebabkan aliran membelok. Kecepatan aliran akan terpusat di tepi sungai sebelah kiri akibat gaya sentrifugal aliran air sehingga dapat menjadi penyebab terjadinya erosi di tepi kiri belokan sungai. B. Saran 1. Untuk penelitian selanjutnya dengan perangkat lunak ini perlu dihitung juga pola sedimentasi yang terjadi sepanjang sungai progo ini, sehingga hasil yang didapat benar-benar mewakili kondisi asli.

48

2. Dalam mendapatkan hasil yang lebih akurat, maka penelitian yang dilakukan ini perlu dikalibrasikan dengan penelitian melalui model tiga dimensi di laboratorium terutama pada bagian groundsill. 3. Banyak modul lain dari SMS yang belum digunakan secara maksimal dalam penelitian, sehingga perlu dilakukan sosialisasi lebih banyak mengenai perangkat lunak ini

49

DAFTAR PUSTAKA Adi, R. A., 2001, Unjuk Kerja Piranti Lunak Boss SMS (Surface Water Modelling System) pada Kajian Pola Aliran dan Sedimentasi pada Perencanaan Kolam Pelabuhan Ikan Glagah, Tugas Akhir Teknik Sipil S1 UGM, Yogyakarta. Anggoro R. (2001), Unjuk Kerja Piranti Lunak Boss SMS pada Kajian Pola Aliran dan Sedimentasi pada Perencanaan Kolam Pelabuhan Ikan Glagah, Tugas Akhir Teknik Sipil S1 UGM Arisanto, B., 2000, Penggunaan perangkat Lunak SMS 5.04 Untuk Kajian Pola Aliran dan Gerusan di Sekitar Pilar Jembatan, Tugas Akhir Teknik Sipil S1 UGM, Yogyakarta. Boss SMS, 2000, SMS Surface Water Modeling System version 7.0, Environmental Modeling Research Laboratory of Brigham Young University. Boss SMS, 2000, Users Guide to GFGEN - Version 4.27, US Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station - Hydraulics Laboratory Chow, V.T., 1997, Hidrolika Saluran Terbuka, Erlangga, Jakarta. Donnell, B. P., 1997, User guide to RMA 2 WES Version 4.3, Engineering Computer Graphics Laboratory, Brigham Young University. DPU Yogyakarta, 1987, Draft Final Report Srandakan Groundsill, South Java Flood Control Project, Dinas Pekerjaan Umum sub.bag Pengairan, Yogyakarta. Hadi, K., 2000, Penggunaan Perangkat Lunak Surface Water Modeling System 5.04 Untuk Kajian Pola Aliran dan Gerusan di Sekitar Krib, Tugas Akhir Teknik Sipil S1 UGM, Yogyakarta. Hardiyanto, A., 2003, Pengaruh Apron Depan Terhadap Stabilitas Groundsill Srandakan Yogyakarta (Studi Kasus Bangunan Groundsill SrandakanSungai Progo), Tugas Akhir Teknik Sipil S1 UGM, Yogyakarta. Raju, K.G.R., 1986, Aliran Melalui Saluran Terbuka, Erlangga Jakarta. Sosrodarsono, S., 1985, Perbaikan dan Pengaturan Sungai, cetakan I, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta.

Lampiran 1

Pembuatan Model Matematis

1

LAMPIRAN I. PEMBUATAN MODEL MATEMATIS 1. Impor geometri saluran. Langkah pertama yang dilakukan dalam penelitian kali ini dengan melakukan impor geometri saluran. Cara ini lebih mudah dilakukan daripada menggambar geometri saluran secara manual. Dengan cara ini, saat membuat titik ketika menggambar mesh akan lebih mudah karena tinggal menjiplak gambar yang ada. Tidak semua file dapat diimpor dengan cara ini, adapun file yang dapat diimporadalah file-file dengan format TIN, XYZ data, TIF/GIF, DXF file, GFGEN geometry FESWMS file, 2-D Mesh dan POLY file. Cara yang dilakukan adalah dengan menekan File, Import..., lalu mengisi kotak dialog yang ada sesuai dengan format file yang dimiliki. Kemudian klik OK untuk memilih file yang akan diimpor.

Gambar 1. Kotak dialog Select Import Format. Dalam pelaksanaan penelitian ini, dari hasil scan gambar peta sungai progo kemudian gambar diperjelas menggunakan Auto Cad 2002 untuk mendapatkan file yang berformat DXF. 1. Pembuatan Domain/Geometri Model (Pre Processing Unit) Boss SMS telah menyediakan peralatan (tool palette) yang digunakan untuk membuat model matematis sesuai dengan yang diinginkan dan harus mengikuti aturan-aturan yang ditentukan dalam pembuatan domain. Selain itu jika telah mempunyai domain dari program lain seperti pengukuran, foto suatu saluran

2

(sungai) dan lain-lain, dapat diambil dan dijadikan domain pada Boss SMS, namun dalam tugas akhir ini hanya akan dijelaskan cara pembuatan domain dengan piranti yang ada pada Boss SMS. b. Pembuatan node. Uraian di bawah ini akan manerangkan cara pembuatan node dilengkapi dengan gambar-gambar untuk memperjelas uraian di atasnya, adapun langkah pembuatannya adalah sebagai berikut: 1) Menekan tombol “ ” create nodes string dengan mouse, klik satu kali pada gambar peta, koordinat secara otomatis akan terisi, lanjutkan dengan titik-titik yang lain. 2) Untuk memudahkan pembuatan node digunakan menu nodes yang terdapat pada sisi atas jendela tayang. Misalnya kita akan membuat titik-titik kemudian dari kiri ke kanan atau atas ke bawah cukup membuat dua buah titik, kemudian pilih tombol “ ” select nodes tool, klik salah satu titik kemudian dengan menekan tombol shift pada papan keyboard klik satu titik yang lain. Pilih menu nodes dan klik node interp opts dan isikan beberapa titik atau segmen yang yang diinginkan dalam number of intervals in string, tekan linear jika ingin titik-titik lurus diantaranya dan tekan arch jika membuat titik-titik setengah lingkaran diantaranya, kemudian isi nilai jari-jari setengah lingkaran tadi, secara otomatis koordinat langsung terisi. Kemudian lanjutkan sampai semua titik yang diinginkan terpenuhi. c. Pembuatan elemen/jaring-jaring (mesh) Langkah-langkah pembuatan mesh atau jaring-jaring dapat dilihat dibawah ini: 1) Pilih tombol “ ” create nodestring tool dan klik semua titik-titik yang telah dibuat tadi dan harus dibagi menjadi empat empat bagian yaitu atas, bawah kiri dan kanan jika kita menggunakan piranti rectangular patch. Namun hanya tiga bagian jika menggunakan piranti triangular patch pada menu element. Pada saat mengklik setiap titik maka warna titik akan berubah menjadi merah dan merah tua setelah menekan

3

tombol enter atau klik dua kali, maka keempat nodestring akan terbentuk. 2) Setelah nodestring terbentuk klik tombol “ ” select nodestring tool, maka akan muncul beberapa kotak sesuai dengan grup nodestring yang telah dibuat di atas, dan sambil menekan tombol shift klik keempat kotak yang ada, maka warna kotak akan berubah menjadi hitam. Kemudian dari menu program pilih element dan klik rectangular patch, pada jendela tayang akan muncul kotak dialog rectangular patch. Element type pilih quadrilaterals untuk bentuk segiempat dan triangles untuk bentuk segitiga, tekan tombol preview maka jaring elemen telah terbentuk. Untuk lebih jelas terlihat pada gambar 2.

Gambar 2. Kotak dialog Rectangular Patch Option. 3) Jika jaring elemen telah terbentuk untuk memenuhi kaidah perhitungan numeris elemen hingga diperlukan penomoran node dan element. SMS secara otomatis akan menomori node dan element yang kita buat yaitu dengan terlebih dahulu menekan tombol “ “ select nodestring tool sehingga muncul kotak. Dipilih kotak pada bagian hulu atau hilir

4

dengan mengklik sehingga warna kotak menjadi hitam, kemudian menekan menu element dan pilih renumber, maka pada monitor akan muncul kotak dialog renumbering opts dan pilih metode penomoran dari depan (front width) atau dari belakang (band width), dan jaring elemen telah ternomori, seperti gambar 3 dibawah.

Gambar 3. Kotak dialog renumbering options. 4) Setelah selesai (node dan element) kemudian simpan dalam menu RMA2 pilih save geometry dan beri nama. 2. Input RMA2 Setelah domain geometri terbentuk, selanjutnya dapat diisikan kondisi batas, pengisian dilakukan pada menu RMA2. kondisi batas disini berupa debit pada hulu saluran (flow) dan elevasi muka air (head) pada hilir, nilai E dan n, satuan perhitungan, banyaknya iterasi, suhu, percepatan gravitasi, tipe penyelesaian (steady atau dynamic) dan pengecekan adanya elemen yang kering (dry element) karena tidak terkena air. Cara pengisian parameter aliran dan kondisi batas adalah sebagai berikut: a. Dengan menu RMA2 pilih material properties, maka pada layar monitor akan muncul kotak dialog RMA2 material editor. Kemudian isi parameter aliran untuk daerah luasan yang terbantuk, seperti Eddy Viscosity (E) yang berfungsi untuk mengontrol pola aliran dan angka manning (n). Contoh pengisian material properties seperti pada gambar 4 dibawah ini:

5

Gambar 4. Pengisian material properties. b. Untuk pengaturan simulasi dilakukan melalui menu RMA2 dengan pilihan RMA2 control, secara otomatis akan muncul kotak dialog global BC control. Kemudian kita isikan input data Boundary Condition secara umum. Contoh pengisian seperti pada gambar 5.

Gambar 5. Kotak dialog global BC Control.

6

c. Pengisian kondisi batas dilakukan dengan memilih tombol “ ” select nodestring tool, secara otomatis akan muncul kotak di bagian hulu, klik sampai berwarna hitam, dari menu RMA2 pilih assign BC, secara otomatis akan muncul kotak nodestring boundary condition, pilih flow BC dan isikan debit sesuai kebutuhan, constant maupun transient. Pada bagian hilir cara pengisiannya sama, namun yang diaktifkan adalah head BC dan isikan nilai elevasi muka air, jika pada saat pengisian tipe solusi pada RMA2 control diambil steady maka elevasi pada kotak yang muncul adalah pilihan constant saja namun jika dipilih dynamic maka terdapat dua pilihan yaitu constant atau transient. Jika dipilih transient, harus mengisi kotak dialog XY series editor aliran pasang surut yang ditentukan. Hal ini juga berlaku pada saat pengisian flow BC atau debit. Pengisian nodestring boundary condition seperti gambar 6 berikut.

Gambar 6. Pengisian boundary condition pada bagian hilir. d. Setelah semua data teisi, sebelum menyimpan file dalam file.bc, cek dulu pada model check. SMS akan memberikan komentar jika terjadi kesalahan atau kekurangan pada geometri maupun dalam penginputan data, seperti pada gambar 7. Setelah tidak ada kesalahan kemudian simpan dan beri nama (sebaiknya dibuat sama dengan file.geo agar memudahkan mengingat dan memperkecil kemungkinan kesalahan dalam pengetikan nama file).

7

Gambar 7. Kotak RMA2 model checker. Setelah yakin domain tanpa ada kesalahan pada penginputan data geometri dan kondisi batas, maka langkah selanjutnya yang dilakukan adalah mengeksekusi program. Ada dua macam running pada RMA2, yaitu GFGEN dan RMA2 serta satu eksekusi pada SED2D namun pada naskah ini tidak dijelaskan eksekusi SED2D karena batasan masalah tidak meninjau pola sedimentasi. Langkahlangkah running dapat diuraikan sebagai berikut: a. Run GFGEN Program ini dimaksudkan untuk mengubah data file geometry dengan format ASCII ke dalam format binary. Ada tiga buah file yang dibutuhkan dalam pemrosesan program ini yaitu file geometry (file.geo), file print output (file.ot1), dan file binary (file.bin). Cara menjalankan program ini adalah sebagai berikut: 1) Eksekusi melalui SMS pada menu RMA2, dengan menekan run GFGEN, secara langsung akan muncul jendela MS DOS yang di dalamnya program numeris tersebut. Dan isikan dengan file-file yang diperintahkan oleh program tersebut, jangan lupa dimana posisi

8

menyimpan data tadi. Kekurangan dengan cara ini adalah pada saat running selesai, maka program dalam MS DOS ini tidak berhenti tetapi lengsung menghilang dan kembali ke program SMS dalam MS Windows. Selain itu dapat juga mengeksekusi program melalui MS DOS sehingga kekurangan dengan cara sebelumnya dapat teratasi. Cara yang lain adalah menjalankan melalui windows explorer dengan terlebih dulu mengubah properties file Gfgv430.pif. Caranya adalah klik kanan file Gfgv430.pif kemudian tekan properties. Jika pada attribute, kotak yang tercentang adalah read-only dan centang archive. Kemudian tekan program, pada bagian Cmd line ubah tulisan GVGV430.EXE menjadi GVGV430.EXE /h dan kotak close on exit yang tercentang dikosongkan. Berikut ini adalah urutan file masukan saat melakukan running GFGEN. Enter gfgen run control input file name File.geo Enter full print output file name File.ot1 NO BANNER WERE SUPLIED AS INPUT Enter the binary output geometry file name File.bin 2) Setelah semua perintah selesai, secara otomatis program mengeksekusi data masukan tadi, bila telah ada tanda berupa suara (beep) dan terdapat tulisan stop program terminated, maka eksekusi program telah selesai. Namun ada kalanya juga program tidak berhasil melakukan running akibat kekurangtepatan dalam penginputan data, program otomatis berhenti (tanda stop) serta muncul komentar kesalahan. b. Run RMA2 Setelah eksekusi program GFGEN selesai dan tidak terdapat komentar error.., maka output dari program diatas telah dapat dibaca pada file.ot1 dan juga berbentuk file.bin sehingga menjadi masukan untuk program

9

dinamik RMA2. Cara running RMA2 sama dengan saat running GFGEN hanya file-file yang diisikan berbeda. File-file yang harus kita tuliskan adalah file.bc, file.ot2, file.bin (hasil running GFGEN), file.sol (hasil running RMA2) dan file.rsr (hotstart), jika kita memerlukan pengulangan running. Bila eksekusi telah selesaiakan terdengan bunyi (beep) dan terdapat tulisan RMA2 has finished initial solution serta stop program terminated. Namun sering kali program tidak bisa di eksekusi sampai selesai, maka eksekusi berhenti di tengah jalan dan menuliskan kesalahan yang terjadi (error..). Ini berarti terdapat kesalahan pada saat penginputan data di RMA2. buka kembali menu RMA2 isikan kembali dengan parameter-parameter yang benar, simpan dalam file.bc dan eksekusi program sampai berhenti. Adapun urutan file masukan saat melakukan running RMA2 adalah sebagai berikut: ENTER RUN CONTROL INPUT FILE NAME File.bc ENTER FULL RESULTS LISTING OUTPUT FILE NAME File.ot2 RMA2 VERSION 4.30 READING INPUT DATA ... UNIT= 2 READ VARIABLE RECRD=T1 erv CHKDMS= DMS = NO BANNERS ON INPUT CONTROL FILE ... REWIND T1 erva T2 Created by SMS T3 Tugas Akhir Sungai Progo SI

0

$L

0

0

60

64

0

3

0

<< CAUTION >> AutoPEC/N LU turned off via $L << CAUTION >> Final Binary for vorticity is turned off via $L ENTER INPUT GEOMETRY FILE (binary) File.bin ENTER FINAL RMA-2 SOLUTION/RESULTS FILE (binary) File.sol

10

Kemudian program secara otomatis akan berjalan, menghitung kecepatan, elevasi muka air disetiap titik dan nilai maksimum dan minimal dari keduanya beserta lokasinya (node). 3. Penentuan Lokasi (Gages) Gages digunakan untuk menentukan suatu lokasi yang akan ditinjau dalam suatu penelitian untuk dilihat kondisi hidrodinamik dan sedimentasi sepanjang waktu pengujian yang berupa grafik. Ada dua cara penentuan nilai pada lokasi tersebut, yaitu: o Nilai diambil dengan melakukan interpolasi dari titik-titik sekitar. o Nilai diambil dari titik terdekat. Adapun langkah-langkah yang harus ditempuh adalah: a. pilih menu data dan klik data browser atau tekan tombol “ ” data browser. Kemudian klik tombol import, sehingga muncul kotak dialog import data set seperti gambar 8.

Gambar 8. Kotak dialog data set browser.

11

Tipe File

File yang didukung

Generic file

HIVEL2D, SMS-created data file

TAB file

RMA2, RMA4, SED2D-WES, RMA10

FESWMS file

FLOMOD, FLO2DH

ADCIRC file

ADCIRC hydrodinamic

ADCIRC harmonic file

ADCIRC wave information

CGWAVE file

CGWAVE

Tabel 1. File-file yang mendukung masukan data browser. Pilih TAB file kemudian pilih file.sol untuk data hidrodinamik b. Tekan tombol create gage tool kemudian klik di lokasi yang akan ditinjau. Jika koordinat titik ingin diubah maka pilih menu data dan pilih gages, maka kotak dialog akan ditampilkan.

Gambar 9. Pengisian koordinat lokasi yang ditinjau. Penentuan nilai pada lokasi ini adalah: a. Jika dipilah interp. from neighbour nodes cells, maka nilai pada lokasi tersebut merupakan interpolasi dari titik-titik di sekitarnya. b. Jika dipilih use nearest node cell values only, maka pada lokasi tersebut diambil dari nilai titik terdekat.

12

4. Pembacaan informasi (output) Informasi atau output yang akan didapatkan dapat dibagi menjadi 3 bentuk dengan kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Ketiganya merupakan suatu informasi yang saling melengkapi. Tampilan dengan loop film sangat baik untuk ditampilkan sehingga kontur maupun vektor dapat diperlihatkan setiap interval waktu selama waktu pengujian. Kekurangan dengan cara ini adalah bahwa hasil yang didapatkan hanya merupakan suatu interval nilai tertentu dan bukannya suatu bilangan eksak. Adapun cara penayangan adalah sebagai berikut: Tekan tombol “ ” data browser yang ada disamping kiri jendela tayang, secara otomatis akan muncul kotak dialog data set browser, pilih import kemudian setelah muncul kotak pilihan, klik file biner hasil hitungan TABS (TABS file), pilih file.sol untuk pola aliran dari RMA2 a. Penampilan vector atau salar. Masih di data browser, pilih waktu yang ingin ditayangkan kemudian kembali ke menu utama dan tekan tombol “ ” display option, klik kotak disamping velocity vector tekan enter atau tekan OK, secara otomatis garis-garis vektor akan terlihat. Jika merubah tampilan velocity vector dengan cara mengklik option yang ada disebelah kanan velocity vector, isikan parameter-parameter yang kita inginkan. Dengan cara sama dapat pula ditunjukan hasil-hasil berupa kontur, yaitu dengan mengklik kotak contours dan klik option bila ingin mengubah tampilan, seperti ditunjukkan gambar 10.

Gambar 10. Kotak dialog vector and contour option.

13

b. Penampilan secara visual dengan loop film. Pilih menu data yang terdapat pada sisi atas jendela tayang, klik film loop, secara otomatis akan keluar kotak dialog film loop, pilih setup untuk mengisikan parameter-parameter yang kita inginkan seperti data option (vector data set) pilihan flow trace akan menyala, isi frame dengan angka yang tidak terlalu besar agar proses tidak terlalu lama, jangan lupa seting display option yang akan menampilkan besar tayangan yang kita inginkan (pemilihan 100% menyebabkan proses berjalan lama). Setelah keluar tampilan film loop, tunggu sampai proses selesai dan tekan play untuk mengaktifkan film loop.

Gambar 11. Film Loop.

Lampiran 2

Detail Groundsill Srandakan