Pemodelan Aliran Permukaan 2 D Pada Suatu Lahan Akibat Rambatan Tsunami. Gambar IV-18. Hasil Pemodelan (Kasus 4) IV-20

Transkripsi

1 Gambar IV-18. Hasil Pemodelan (Kasus 4) IV-2

2 IV.7 Gelombang Menabrak Suatu Struktur Vertikal Pemodelan dilakukan untuk melihat perilaku gelombang ketika menabrak suatu struktur vertikal. Suatu saluran dimodelkan sepanjang 2 meter dengan lebar 2 meter. Sebagai kondisi awal, diberikan kedalaman air di saluran 1 meter dengan elevasi muka air pada +.. Interval y dan x ditetapkan sebesar 5 meter. Kekasaran dasar saluran diabaikan. Kondisi Awal 1.5 Elevasi (meter) L (meter) Dasar Muka Air Gambar IV-19. Kondisi Awal Pemodelan Vertical Wall Vertical Wall dimodelkan sebagai syarat batas dinding. Syarat batas dinding digunakan pada sisi kiri dan kanan saluran. Interval waktu yang digunakan 1 detik dengan waktu simulasi 5 derik. Syarat batas gelombang di hulu diberikan seperti pada gambar dibawah ini. IV-21

3 Syarat Batas Gelombang elevasi (meter) t (detik) Gambar IV-2. Syarat Batas Gelombang untuk Kasus Vertical Wall Elevasi/ho x/ho t* = t* = t* = t* = t* = t* = t* = t* = t* = t* = t* = t* = Gambar IV-21. Hasil Pemodelan Kasus Vertical Wall Sesaat sebelum gelombang menabrak dinding (t = 5 detik), tinggi gelombang adalah.18 meter dengan panjang gelombang kurang lebih 6 meter. Berdasarkan kedalaman relatifnya (d/l=1/6), maka gelombang dapat dikategorikan sebagai shallow water. Ketika menabrak dinding, tinggi gelombang mencapai.34 meter. Hal ini berarti tinggi gelombang di vertical wall tersebut menjadi 1.88 dari tinggi gelombang datang. Kekurangan dari metoda pemodelan diatas adalah terjadinya decay pada proses rambatan gelombang sehingga initial wave sebelum menabrak dinding tidak dapat IV-22

4 diketahui secara tepat. Selain itu, interval waktu yang dipilih tidak mewakili fase gelombang. Karenanya, kasus serupa diuji dengan initial condition dari Synolakis akan tetapi dengan mengganti kemiringan pantai dengan dinding tegak Gambar IV-22. Hasil Pemodelan Kasus Vertical Wall dengan inital condition Synolakis Hasil pemodelan berupa fluktuasi muka air di vertical wall ditunjukkan pada gambar diatas. Tinggi gelombang maksimum adalah.39 atau tepat dua kali dari gelombang datang. Hal ini sesuai dengan teori gelombang pantul sempurna. IV.8 Studi Kasus (Aceh) IV.8.1 Implementasi GIS Data topografi untuk lokasi diperoleh melalui interpretasi citra satelit dengan menggunakan bantuan software ARCGIS. Langkah pertama yang dilakukan adalah melakukan interpetasi terhadap pola warna yang ada di citra satelit. Untuk studi ini, digunakan citra satelit SRTM. Hasil dari interpretasi citra berupa layer rasterr image. Untuk memperbaiki resolusi kontur dan juga menambahkan bathimetri perairan, maka raster image yang telah diperoleh dirubah kedalam bentuk data polygon. Kontur topografi dalam bentuk polygon tersebut kemudian disatukan dengan data bathimetri dan topografi yang hasil pengukuran yang ada. IV-23

5 Topografi dan Bathimetri hasil pengukuran Gambar IV-23. Peta Topografi dan Bathimetri Setelah diperoleh peta baru hasil penggabungan data interpretasi citra dan pengukuran, format layer kembali dikembalikan ke dalam bentuk raster. Raster yang terbentuk memiliki resolusi yang lebih baik, karena image processing yang dilakukan sudah menggunakan data-data kontur hasil pengakuran. IV-24

6 Gambar IV-24. Raster Peta Topografi dan Bathimetri Aceh Point data dengan jarak x dan y sesuai keperluan ditambahkan pada peta raster. Untuk simulasi pada studi ini, ditetapkan interval x dan y adalah 4 meter dengan total grid 52 x 18. Dengan bantuan software, data elevasi yang ada di raster dapat di extract dan ditambahkan ke database masing-masing point. IV-25

7 Gambar IV-25. Gridding Hasil akhir dari implementasi GIS ini adalah nilai elevasi dan koordinat kartesius dari tiap titik (DEM). Beberapa keuntungan dari penggunaan GIS: Untuk daerah yang luas dengan jumlah titik besar, metode ini sangat efisien dan tidak memakan waktu lama. Hasil yang dihasilkan lebih akurat dan human error dapat diminimalkan. Kontur dengan resolusi yang lebih tinggi dapat diperoleh dengan menggabungkan hasil interpretasi citra dengan data pengukuran di beberapa lokasi. Biaya survey pengukuran di lapangan dapat ditekan. IV-26

8 Gambar IV-26. Digital Elevation Model Aceh Hasil grid dari proses ini dapat dilihat pada gambar diatas. Sesuai dengan domain yang diambil, di bagian pinggir kiri dan kanan tegak lurus dari garis pantai terdapat bukit. Kemiringan pada sisi-sisi ini sangat terjal. Kelandaiaannya mencapai 1%. Untuk daerah tengah (Banda Aceh dan sekitarnya), kemiringan pantai relatif landai, yaitu sekitar.5%. Bathimetri diambil hingga kedalaman max 4 meter. Perairan di sekitar pantai memiliki kelandaian.5%-3%. IV.8.2 Simulasi Persamaan pengatur yang digunakan adalah persamaan St. Venant. Simulasi dilakukan untuk running time 15 detik dengan interval waktu (dt) 1 detik. Nilai koefisien manning diambil sebesar.8 untuk darat dan untuk laut. Gelombang yang diberikan adalah gelombang hasil pengukuran yang tercatat disaat kejadian tsunami Aceh, 24. IV-27

9 Input Gelombang elevasi (m) waktu (detik) Gambar IV-27. Input Gelombang untuk Kasus Tsunami Aceh, 24 Gambar IV-28. Lokasi Pengurkuran Gelombang oleh Kapal Mercator Dari data, teridentifikasi adanya 3 buah gelombang yang masing-masing memiliki amplitudo, periode dan panjang gelombang: 1. Gelombang pertama, A = 4 meter, T = 1 detik, L = 2,765 km 2. Gelombang kedua, A = 1.8 meter, T = 9 detik, L = 18,216 km 3. Gelombang ketiga, A = 5 meter, T = 1 detik, L = 21 km IV-28

10 1 5 9 Pemodelan Aliran Permukaan 2 D Pada Suatu Lahan Akibat Rambatan Tsunami IV.8.3 Hasil Dan Analisis Output pemodelan berupa kontur kedalaman, kontur froude, vektor kecepatan, kontur elevasi muka air pada waktu t dan kontur friksi dasar maksimum. Elevasi muka air terhadap waktu disajikan untuk titik kontrol A (21,11) dan B (41,11) yang diletakkan di garis pantai. Selain itu, juga diberikan output potongan melintang elevasi muka air di A-A pada waktu t. Gambar IV-29. Hasil Simulasi Kasus Tsunami Aceh, 24 Titik Kontrol B Titik Kontrol A S S S46 S43 S4 S37 S34 S31 S28 S S S S Gelombang datang S13 S1 S7 S4 S Tampak Atas Gambar IV-3. Lokasi Titik Kontrol dan Potongan untuk Output Model IV-29

11 Elevasi (meter) Waktu (detik) Titik A Titik B Gambar IV-31. Output Perubahan Elevasi Muka Air Terhadap Waktu Pada Titik Kontrol t = 75 detik t = 3 detik Elevasi (m) X (m) Elevasi (m) X (m) t = 75 detik t = 6 detik Elevasi (m) X (m) Elevasi (m) X (m) t = 15 detik t = 12 detik Elevasi (m) X (m) Elevasi (m) X (m) t = 24 detik t = 12 detik Elevasi (m) X (m) Elevasi (m) X (m) Gambar IV-32. Output Elevasi Muka Air dan Elevasi Dasar Pada Potongan A-A IV-3

12 BEKAS PELABUHAN ULELHEHE KAMPUNG LAMPULO BM.1 X= Y= Z= BARU CP.1 X= Y= Z= BM.3 X= Y= Z= Pemodelan Aliran Permukaan 2 D Pada Suatu Lahan Akibat Rambatan Tsunami 95 16'"E 95 17'"E 95 18'"E 95 19'"E 95 2'"E 95 21'"E 95 22'"E 95 23'"E Map Reference ID: DA-1 Legend 5 37'"N 5 37'"N Spot Check Damage Assessment of Maximum Tsunami Water Height ( Sumber JICA ) '"N A 5 36'"N '"N 5 35'"N KOMPLEK PERUMAHAN Tsunami Flow Direction ( Sumber JICA ) North to South Northeast to Southwest 5 34'"N 5 34'"N Northwest to Southeast West to East Tsunami Inundated Area ( Sumber JICA ) Spot Check Damage Assessment of 5 33'"N N 5 33'"N Maximum Tsunami Water Height ( Sumber Pengukuran ). M.3 M.7 M 3 M 7 M 1 M 5 32'"N 95 16'"E 95 17' "E 95 18'"E 95 19'"E 95 2'"E 95 21'"E 95 22'"E 95 23'"E A 5 32'"N Jalur Tsunami ( Sumber Pengukuran ) Map Information: Projection: UTM Zone 46N (WGS 1984) Km Tsunami Damage Assessment Map Gambar IV-33. Pengukuran Ketinggian Tsunami dari Studi Terdahulu Dasar JICA ITB Gambar IV-34. Pengukuran Ketinggian Tsunami Hasil Pengukuran Pada Lokasi A-A IV-31

13 Gambar IV-35. Kontur Kedalaman Genangan Maksimum Hasil Model Tinggi gelombang akibat masing-masing gelombang mencapai 2 meter dengan panjang gelombang 2 kilometer. Tinggi dan panjang gelombang yang terjadi memenuhi kriteria sebagai tsunami (telah dibahas pada Bab 2.5). Tinggi rambatan pada saat maksimum untuk kedua titik kurang lebih 43 meter pada waktu yang hampir bersamaan. Tinggi maksimum rambatan akibat gelombang datang pertama dan kedua di titik B lebih tinggi dibandingkan dengan yang ada di titik A. Hal ini dikarenakan lokasi kontur di titik B adalah tebing sehingga gelombang yang datang akan dipantulkan dan bertabrakan dengan gelombang yang datang di belakangnya. Gelombang pantul tersebut yang menyebabkan adanya 2 puncak gelombang untuk gelombang datang kedua dan ketiga. Filter numerik yang digunakan untuk model dapat menangani permasalahan caustic wave yang terjadi ketika adanya benturan antara gelombang datang dan gelombang pantul. Pada lokasi B, rambatan tsunami dapat dikatakan sudah mulai surut pada waktu 6 detik. Sedangkan pada lokasi A, hingga akhir simulasi, belum sepenuhnya surut. Hal ini dikarenakan kontur pada lokasi A yang relatif landai. IV-32

14 Lebih kurang 9 detik sebelum gelombang mencapai garis pantai (+.), elevasi muka air di sekitar garis pantai turun. Hal ini terjadi akibat gelombang datang menarik masa air yang ada di depannya. Garis pantai yang terbentuk ketika surut terendah maju hingga kurang lebih 1,5 km ke arah laut. Gelombang merambat di darat sejauh 2 km dari garis pantai dengan kedalaman bervariasi antara 1-2 meter. Total waktu yang diperlukan dari mulai terjadinya run up hingga kembali surut kurang lebih 1 detik. Volume maksimum banjir yang terjadi akibat rambatan tsunami ini sebesar 4.24 x 1E9 m 3, terjadi pada saat t = Gambar IV-36. Kontur Kedalaman (Hasil Simulasi) Kasus Tsunami Aceh, 24 Gambar IV-37. Kontur Froude (Hasil Simulasi) Kasus Tsunami Aceh, 24 IV-33

15 Gambar IV-38. Vektor Kecepatan (Hasil Simulasi) Kasus Tsunami Aceh, 24 Gambar IV-39. Kontur Friksi Dasar Maksimum Hasil Model Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa gelombang datang pada umumnya memiliki nilai froude kurang dari 1. Hal ini berarti bahwa gelombang yang datang masih sangat dipengaruhi oleh cepat rambat gelombang, yang berarti gelombang belum pecah. Kurang lebih di sekitar garis pantai, nilai froude berubah menjadi IV-34

16 lebih besar dari 1. Hal ini berarti bahwa gelombang run up di sekitar garis pantai pada umumnya dipengaruhi oleh kecepatan partikel, yang berarti gelombang telah pecah. Batasan terjauh dimana gelombang yang merambat di darat masih memiliki nilai froude kurang dari 1 adalah kurang lebih 1 grid (4 km) dari garis pantai. Setelah melewati batas maksimum ini, bilangan froude dari rambatan yang terjadi telah memiliki nilai lebih besar atau sama dengan 1. Pada saat gelombang datang, berdasarkan definisi dari Horikawa, H/d gelombang adalah 3/4 =.75~.8. Nilai ini menandakan bahwa mekanisme gelombang pecah yang terjadi adalah spilling Gambar IV-4. Gelombang Pecah Saat Datang IV-35

17 Gambar IV-41. Gelombang Pecah di Darat Pada saat gelombang mencapai daratan. Kriteria Horikawa tidak dapat diterapkan karena kedalaman air adalah. Akan tetapi secara visualisasi, dapat dikatakan bahwa mekanisme yang terjadi adalah collapsing. Di ujung gelombang (wet dry), tidak tercata adanya kondisi surging. IV-36