Analisis Model Numerik Pengaruh Lengkung Saluran terhadap Karakteristik Aliran dan Perubahan Dasar Saluran

Nugraha, Willy Lucyta (2021) Analisis Model Numerik Pengaruh Lengkung Saluran terhadap Karakteristik Aliran dan Perubahan Dasar Saluran. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 03111950050007-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2023. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Sungai merupakan sebuah sistem saluran yang terbentuk secara alami guna mengalirkan air. Aliran pada belokan saluran merupakan suatu hal yang komplek. Kesulitan dalam merencanakan seringkali ditimbulkan oleh kompleksitasnya. Kompleksitas aliran pada belokan sungai, tentunya memiliki dampak bagi aliran itu sendiri. Pada saat ini, penyelesaian permasalahan pada belokan sungai masih menggunakan teori aliran pada saluran yang lurus. Sedangkan karakteristik aliran pada belokan sungai berbeda dengan karakteristik aliran pada sungai lurus. Dalam upaya menyelesaikan permasalahan pada belokan sungai, perlu dilakukan suatu pendekatan yaitu dengan analisis terhadap saluran menikung prismatik. Analisis pada saluran menikung prismatik dapat dilakukan salah satunya dengan pemodelan numerik. Pemodelan numerik ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh lengkung saluran terhadap karakteristik aliran dan perubahan dasar saluran.
Dalam upaya mencapai tujuan pemodelan, maka direncanakan sebuah model numerik yang didasarkan pada data penelitian model fisik laboratorium yang telah dilakukan sebelumnya pada saluran menikung 180°. Model numerik dijalankan dengan kondisi batas hulu berupa debit sebesar 0,07 m3/det dan kondisi batas hilir berupa tinggi muka air. Setelah model numerik dijalankan, selanjutnya hasil model numerik dilakukan uji keandalan dengan hasil model fisik laboratorium yang telah dilakukan sebelumnya. Setelah hasil model numerik dianggap sama dengan hasil model fisik, maka analisis dilanjutkan dengan menjalankan skenario pemodelan. Skenario pemodelan dilakukan dengan variasi sudut lengkung saluran yaitu dengan sudut 60°, 90°, 120°, 150°, dan 180°. Pada kelima sudut tersebut, masing-masing sudut dimodelkan dengan simulasi debit yang beragam, yaitu Q1, Q2, dan Q3. Data kondisi batas hulu menggunakan data debit dan batas hilir menggunakan muka air. Data sedimen juga dimasukan guna sebagai analisis perubahan dasar saluran.
Hasil simulasi berupa kecepatan, tinggi muka air, dan perubahan profil dasar saluran. Hasil simulasi menujukan bahwa untuk tinggi muka air, pada tengah tikungan saluran maka beda tinggi muka air pada tengah tikungan berkisar antara 12,78% – 20,02% untuk Q1, 19,24% – 29,25% untuk Q2, dan 28,15% – 43,53% untuk Q3. Sedangkan untuk parameter kecepatan menunjukan bahwa kecepatan paling tinggi berada pada daerah dinding dalam tikungan saluran dan berlanjut pada daerah tengah saluran setelah melewati tikungan saluran (83,64 – 91,72 cm/s dengan debit Q1, 100,7 – 110,06 cm/s dengan debit Q2, dan 118,5 – 136,42 cm/s dengan debit Q3). Sedangkan kecepatan rata-rata paling rendah berada pada daerah dinding luar tikungan saluran dan pada daerah dinding dalam setelah melewati tikungan saluran. Semakin besar sudut belokan saluran maka pengaruh terhadap karakteristik aliran dan perubahan dasar saluran juga akan semakin besar.
====================================================================================================
A river is a channel system that occurs naturally in order to drain water. Flow at channel bends is a complex matter. The difficulty in planning is often caused by its complexity. The complexity of the flow at a river bend, of course, has an impact on the flow itself. At this time, solving problems on river bends is still using the flow theory in straight channels. Meanwhile, flow characteristics in river bends are different from flow characteristics in straight rivers. In an effort to solve the problem at river bends, it is necessary to make an approach, namely by analyzing the prismatic cornering channel. One of the analyzes of prismatic cornering channels can be done by means of numerical modeling. This numerical modeling aims to analyze the effect of channel curvature on flow characteristics and changes channel bed.
In an effort to achieve the objectives of modeling, a numerical model is planned based on the research data of the laboratory physical model that has been carried out previously on the 180 ° bend channel. The numerical model is run with the upstream boundary condition with time series discharge is 0,07 m3/s and the downstream boundary condition with water level. After the numerical model is run, the results of the numerical model are tested for reliability with the results of the laboratory physical model. After the numerical model results are considered the same as the physical model results, the analysis is continued by running the modeling scenario. Modeling scenarios were carried out by varying the curve angle of the channel, namely the angle of 60 °, 90 °, 120 °, 150 °, and 180 °. At the five angles, each corner is modeled with various discharge simulations, namely Q1, Q2, and Q3. The upstream boundary condition data uses discharge data and the downstream boundary uses the water level. Sediment data is also entered for analysis of changes in the channel bed.
The simulation results are in the form of velocity, water level, and changes in the bottom profile of the channel. The simulation results show that for the water level, in the middle of the bend in the channel, the difference in water level at the center of the bend ranges from 12.78% - 20.02% for Q1, 19.24% - 29.25% for Q2, and 28. 15% - 43.53% for Q3. As for the velocity parameters, it shows that the highest velocity is in the wall area in the bend of the channel and continues in the middle area of the channel after passing the bend of the channel (83.64 - 91.72 cm/s with a discharge of Q1, 100.7 - 110.06 cm/s with a discharge of Q2, and 118.5 - 136.42 cm/s with a discharge of Q3). While the lowest average velocity is in the outer wall area of the channel bend and in the inner wall area after passing the channel bend. The greater the bending angle of the channel, the greater the influence on the flow characteristics and changes in the bottom topography.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	belokan saluran, belokan sungai, Delft3D, model numerik, saluran menikung channel bends, river bends, Delft3D, numerical models, meanders
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA357 Computational fluid dynamics. Fluid Mechanics T Technology > TC Hydraulic engineering. Ocean engineering > TC175.2 Sediment transport T Technology > TC Hydraulic engineering. Ocean engineering > TC424 Water levels
Divisions:	Faculty of Civil, Planning, and Geo Engineering (CIVPLAN) > Civil Engineering > 22101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Willy Lucyta Nugraha
Date Deposited:	06 Mar 2021 06:09
Last Modified:	06 Mar 2021 06:09
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/83559

Actions (login required)

View Item