Analisis Pengaruh Kedalaman Saluran Pengarah Aliran Pada Pelimpah (spillway) Dengan Pemodelan Numerik

Ali, Reszha Pahlavi (2022) Analisis Pengaruh Kedalaman Saluran Pengarah Aliran Pada Pelimpah (spillway) Dengan Pemodelan Numerik. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 03111950050002-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2024. Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Saluran pengarah aliran merupakan salah satu komponen dari bangunan pelimpah (Spillway). Saluran ini berfungsi sebagai penuntun dan pengarah aliran agar aliran tersebut dalam kondisi hidraulika yang stabil. Penelitian tentang pelimpah (Spillway) kebanyakan hingga tahun 1970an yang dilakukan oleh United States Departement of Interior Bureau of Reclamation (USBR) dan kebanyakan penelitian tersebut dilakukan dengan pemodelan fisik. Tidak banyak penelitian atau jurnal yang menjelaskan tentang saluran pengarah aliran. Oleh karena itu, dilakukan pemodelan numerik saluran pengarah aliran dengan variabel variasi debit dan kedalaman saluran pengarah untuk mengetahui bagaimana pengaruhnya terhadap kondisi hidraulikanya. Tujuan utama yang ingin dicapai yaitu mengetahui pengaruh variasi rasio antara saluran pengarah aliran dan kedalaman bendungan tersebut terhadap kondisi hidraulikanya. Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini yang pertama yaitu studi literatur dengan membaca penelitian terdahulu, buku referensi, dan konsep tentang saluran pengarah aliran. Langkah yang kedua yaitu menganalisis parameter apa saja yang terdapat pada jurnal untuk dilakukan kalibrasi. Kalibrasi dilakukan dengan model numerik menggunakan 5 variabel debit inflow pada penelitian terdahulu untuk dimodelkan dengan OpenFOAM kemudian dibandingkan dengan hasil eksperimen. Langkah yang ketiga yaitu menentukan rasio antara kedalaman saluran pengarah aliran dibagi kedalaman bendungan (H/P). Langkah yang keempat yaitu setting model (uji keandalan) model numerik untuk setiap variasi rasio kedalaman. Langkah yang kelima yaitu simulasi model numerik menggunakan variabel debit inflow tertinggi pada penelitian terdahulu. Disamping itu, variabel yang akan divariasikan yaitu rasio kedalaman saluran pengarah aliran dibagi kedalaman bendungan (H/P). Nilai rasio yang akan disimulasikan yaitu (0,1), (0,2), (0,3), dan (0,4). Simulasi pertama dilakukan dengan dengan debit inflow tertinggi yaitu Q5 = 8,46x10-4 m3 /s disimulasikan menggunakan rasio H/P=0,1. Simulasi kedua dilakukan dengan debit inflow yang sama (Q5) tetapi menggunakan rasio yang bebeda yaitu H/P=0,2 dan seterusnya tetapi tetap menggunakan rasio yang berbeda. Selain itu juga dilakukan analisis terhadap muka air dan tinggi energinya. Langkah yang keenam yaitu analisis data. Analisis data dilakukan dengan melihat pengaruh variabel variasi rasio kedalaman dan debit banjir rencana terhadap parameter hidraulikanya seperti muka air, dan tinggi energinya kemudian dibuat kesimpulan tentang bagaimana pengaruhnya. Hasil dari simulasi pada penelitian ini yaitu didapatkan hubungan antara rasio kedalaman saluran pengarah aliran dan kedalaman bendungan. Didapatkan bahwa ii parameter yang paling sensitif dalam pemodelan yaitu mesh. Selain itu juga didapatkan bahwa hasil kalibrasi dari pemodelan numerik OpenFOAM dibandingkan dengan eksperimen laboratorium menunjukkan performa yang baik. Hal tersebut dapat dilihat dari nilai koefisien NASH dan RMSE rata-ratanya yaitu 0,996 dan 0,074. Selain itu, rasio kedalaman saluran pengarah aliran dibagi kedalaman bendungan (H/P) tidak banyak memberikan pengaruh terhadap distribusi kecepatan di mercu pelimpah. Rasio kedalaman saluran pengarah aliran dibagi kedalaman bendungan (H/P) juga berpengaruh terhadap profil muka air diatas pelimpah. Semakin kecil rasio saluran pengarah aliran dibagi kedalaman bendungan (H/P) maka, semakin besar penurunan muka air yang terjadi. Dan semakin rendah rasio kedalaman saluran pengarah aliran dibagi kedalaman bendungan (H/P) maka semakin kecil penurunan muka air yang terjadi.
=======================================================================================================================================
The flow direction channel is one component of the spillway. This channel serves as a guide and direction of flow so that flow is in a stable hydraulic condition. Spillway research was mostly carried out until the 1970s by the United States Department of Interior Bureau of Reclamation (USBR) and most of these studies were carried out by physical modeling. There are not many studies or journals that describe flow-directing channels. Therefore, numerical modeling of the flow guide channel with variable discharge and depth of the guide channel was carried out to determine how it affects the hydraulic conditions. The main objective to be achieved is to determine the effect of variations in the ratio between the flow guide channel and the depth of the dam on its hydraulic conditions. The first steps taken in this research are literature study by reading previous research, reference books, and the concept of flow-guiding channels. The second step is to analyze what parameters are contained in the journal for calibration. Calibration was carried out using a numerical model using 5 variables of inflow discharge in previous studies to be modeled with OpenFOAM and then compared with the experimental results. The third step is to determine the ratio between the depth of the flow guide channel divided by the depth of the dam (H/P). The fourth step is setting the model (reliability test) of the numerical model for each variation of the depth ratio. The fifth step is a numerical model simulation using the highest inflow discharge variable in previous studies. In addition, the variable that will be varied is the ratio of the depth of the flow guide channel divided by the depth of the dam (H/P). The ratio values to be simulated are (0.1), (0.2), (0.3), and (0.4). The first simulation was carried out with the highest inflow discharge, namely Q5 = 8.46x10-4 m3 /s and was simulated using the ratio H/P=0,1. The second simulation was carried out with the same inflow discharge (Q5) but using a different ratio, namely H/P=0.2 and so on but still using a different ratio. In addition, an analysis of the water level and its energy level was also carried out. The sixth step is data analysis. Data analysis was carried out by looking at the effect of variations in the ratio of depth and design flood discharge on hydraulic parameters such as water level, and energy height, then conclusions were made about how the effect was. The result of the simulation in this study is that there is a relationship between the ratio of the depth of the flow guide channel and the depth of the dam. It was found that the most sensitive parameter in the modeling is the mesh. In addition, it was also found that the calibration results from OpenFOAM numerical modeling compared to laboratory experiments showed good performance. This can be seen from the average NASH and RMSE coefficients, namely 0.996 and 0.074. In iv addition, the ratio of the depth of the flow guide channel divided by the depth of the dam (H/P) does not have much influence on the velocity distribution at the spillway. The ratio of the depth of the flow guide channel divided by the depth of the dam (H/P) also affects the water level profile above the spillway. The smaller the ratio of the flow control channel divided by the depth of the dam (H/P), the greater the decrease in water level that occurs. And the lower the ratio of the depth of the flow guiding channel divided by the depth of the dam (H/P), the smaller the decrease in water level that occurs.

Item Type:	Thesis (Masters)
Additional Information:	RTS 627.54 Ali a-1 2022
Uncontrolled Keywords:	saluran pengarah aliran, pelimpah, pemodelan, OpenFOAM.
Subjects:	T Technology > TE Highway engineering. Roads and pavements > TE215 Drainage
Divisions:	Faculty of Civil, Planning, and Geo Engineering (CIVPLAN) > Civil Engineering > 22101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	- Davi Wah
Date Deposited:	28 Nov 2023 06:59
Last Modified:	28 Nov 2023 06:59
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/105220

Actions (login required)

View Item