2020 : Permodelan Numerik Aliran pada Bendung Bertangga menggunakan Program OpenFOAM

Umboro Lasminto ST., M.Sc.

Year

2020

Published in

-

External link

Type

RESEARCH

Keywords

-


Abstract

Energi kinetik aliran yang besar pada bendung berkemiringan tinggi berpotensi menggerus dasar saluran dan dasar sungai atau konstruksi bagian hilir. Gerusan tersebut dapat membahayakan stabilitas konstruksi. Oleh sebab itu, dibutuhkan alternatif konstruksi yang mampu mereduksi energi kinetik aliran. Dewasa ini, peredaman energi pada bendung dilakukan secara bertahap sepanjang saluran yang dikenal dengan cascade. Stepped Spillway atau bendung bertangga dengan berbagai modifikasi telah banyak diteliti. Setiap geometri menghasilkan nilai peredaman energi tertentu. Oleh sebab itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pengaruh penggunaan bendung bertangga berkemiringan tinggi terhadap parameter hidarulik dan peredaman energi. Penelitian ini dilakukan dengan permodelan numerik menggunakan program OpenFOAM. Data yang dibutuhkan dalam penelitian ini yaitu data cascade, data saluran, data aliran, dan data parameter hidraulik hasil model fisik laboratorium dari penelitian sebelumnya. Data cascade meliputi jumlah anak tangga (N), tinggi anak tangga (h) dan lebar anak tangga (l). Data saluran meliputi lebar (B), panjang (P), nilai maning (n) dan kemiringan saluran (θ). Data aliran yaitu debit (Q). Seluruh data tersebut digunakan sebagai input dalam permodelan numerik. Hasil model tersebut perlu dikalibrasi menggunakan parameter hidraulik hasil model fisik laboratorium dari penelitian sebelumnya. Kemudian dilakukan uji keandalan model menggunakan RMSE dan Nash. Dalam penelitian ini, simulasi dilakukan dengan enam skenario yaitu skenario bendung halus masing-masing berkemiringan 30° dan 45°, bendung bertangga berkemiringan 30° dengan jumlah anak tangga masing-masing 20 buah dan 40 buah, bendung bertangga berkemiringan 45° dengan jumlah anak tangga masing-masing 20 buah dan 40 buah. Hasil simulasi skenario merupakan parameter hidraulik meliputi kecepatan aliran (v) dan kedalaman air (y) yang akan digunakan dalam analisa peredaman energi (ΔE). Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh pengaruh penggunaan bendung bertangga berkemiringan tinggi terhadap parameter hidraulik dan peredaman energi. Output dari penelitian ini berupa grafik hubungan kedalaman kritis (y_c) terhadap kedalaman air di kaki bendung (y_1), kedalaman air di hilir bendung (y_2), kecepatan aliran di kaki bendung (v_1),, kecepatan aliran di hilir bendung (v_2),, peredaman energi (ΔE), dan panjang loncatan hidraulik (L_j). Sehingga hasil dari penelitian ini diharapkan mampu memberikan referensi atau bahan pertimbangan bagi instansi terkait dalam menentukan desain peredam energi pada saluran berkemiringan tinggi. Kata Kunci: Stepped Cascade, bendung bertangga, parameter hidraulik, peredaman energi, model numerik, OpenFOAM