model idrodinamika dan contoh
DESCRIPTION
qTRANSCRIPT
![Page 1: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Pengenalan Software Pengenalan Software
Pemodelan Hidrodinamikaoleh:
Ir. Adam Pamudji R., MSc, Ph.D
![Page 2: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Jenis Software (=model matematik)Jenis Software (=model matematik)
Gelombang (refraksi, difraksi )– RCPWAVE– CGWAVE
Sedimen pantai 1D (pasir)– Genesis
Arus muara sungai dan pantai (2 dimensi)– Mike21– SMS (RMA2)– TELEMAC– Dll.
![Page 3: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Jenis Software (=model matematik)Jenis Software (=model matematik)
Polutan (2 dimensi)– SMS (RMA4)– Dll. (oil spill problem)
Sedimen suspensi perairan– SED2D
Arus 1D channel Network– Duflow (+ polutan)– Network– Gama Flow
![Page 4: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Model matematik dalam pengembangan dan penelitian
Model matematik dalam pengembangan dan penelitian
Interaksi gelombang dan arus (2D) Arus 2D multi layer dan 3D Sedimen pantai 2D Dll.
![Page 5: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Peran SoftwarePeran Software
Peran software adalah alat untuk melakukan studi/analisis simulasi arus sungai dan proses pantai
Umumnya hanya sebagian arus sungai dan proses pantai yang dimodelkan oleh suatu software
Catatan : – model adalah tiruan– Simulasi adalah proses yang dilakukan oleh
model menirukan proses alam yang telah, sedang atau akan/ mungkin/ seandainya terjadi
![Page 6: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Studi / Analisis Simulasi untuk Evaluasi Alternatif Penanganan Problem Hidraulika
Studi / Analisis Simulasi untuk Evaluasi Alternatif Penanganan Problem Hidraulika
Studi model merupakan bagian dari evaluasi dampak dari berbagai alternatif penanganan problem hidraulika
Simulasi komputer sendiri memerlukan dukungan data atau aktifitas lainnya
Aktifitas pendukung itu adalah dalam rangka menyiapkan data masukan dan memeriksa keandalan model dan hasil simulasinya
![Page 7: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Role of Modelling in Engineering Design and Evaluation
Role of Modelling in Engineering Design and Evaluation
• Optimizing Lay-out, Size and Form of Hydraulic Structure
In Design
Design Procedure Design Code Simple
optimize Modelling•Physical•Mathematicalcomplex
phenomena
![Page 8: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Peran Pemodelan dalam Engineering Design and Evaluation
Peran Pemodelan dalam Engineering Design and Evaluation
•Problem polusi di sungai atau pantai •Tata-letak bangunan air yang ada• Pengerukan dan pembuangan sedimen• problem erosi dan sedimentasi/ pengendapan
Dalam kegiatan evaluasi
Memerlukan Pemodelan Hidrodinamika
![Page 9: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Model Fisik dan Model MatematikModel Fisik dan Model Matematik
Model Fisik• Kesebangunan• Penyedeerhanaan
Model Matematik• Persamaan Matematik• Penyederhanaan
Pendekatan Hybrid : Kombinasi dua pendekatan tersebut
Keterbatasan
Bermasalah pada :•Skala ruang•Skala waktu
Bermasalah pada•Data kurang•Kualitas data rendah •Pemahaman proses
Both are needed when algebraic computation has “too” many simplifications
![Page 10: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Proses Hidrodinamika pada AliranSungai, Estuari and PantaiProses Hidrodinamika pada AliranSungai, Estuari and Pantai
Aliran Air oleh• pasang-surut• banjir (inertia)• seretan angin• gelombang
Angkutan dan penyebaran • polutan (+source & decay)• sedimen (+erosion & deposition)• salinitas
Perubahan elevasi dasar (+by vegetation)
![Page 11: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Model HidrodinamikaModel Hidrodinamika
Model Aliran
Sedimen
Pollutan
Perubahan Dasar
Solusi Numerik
coupled
(time scale problem)
![Page 12: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Mutu Model (Pemodelan) MatematikaMutu Model (Pemodelan) Matematika
Faktor-faktor yang menentukan keakuratan hasil
1. Persamaan Matematika• Sejauh mana persamaan matematika
menirukan fenomena alam2. Data Input
• Bagaimana akurasi data masukan• Pemilihan data yang merepresentasikan
fenomena atau masalah3. Skema Numerik
• Order of accuracy• Stabilitas Numerik
4. Diskretisasi Domain Komputasi5. Validasi / Kalibrasi
![Page 13: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Pertanyaan-pertanyaan tentang KehandalanPertanyaan-pertanyaan tentang Kehandalan
• Memerlukan pemahaman proses hidrodinamik• Periksa konservasi massa• Periksa konservasi fluks momentum dan gaya• Periksa penampakan sirkulasi (mungkin osilasi)
Apakah hasil simulasi make sense ?
![Page 14: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Apakah Pemodelan memang Diperlukan ?Apakah Pemodelan memang Diperlukan ?
• Diharuskan oleh peraturan yang berlaku[When it is mandatory to conduct (by code)]• Perancang tidak merasa mantab dengan hasil perancangan berdasar prosedur perancangan baku yang ada[Engineer is not confident with the existing design calculation result]• The cost less than the value of improvement • Will reduce risk of failure considerably
Diperlukan jika :
![Page 15: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Keandalan ModelKeandalan Model
Dalam hal ini model diartikan meliputi :
– Software/ program
– Skematisasi daerah studi (numerical grid/ finite element mesh/ jaring hitungan)
– Nilai beberapa parameter hidrodinamika dan numeris pada jaring hitungan
![Page 16: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Keandalan ModelKeandalan Model
Simulasi adalah menjalankan model tersebut dengan kondisi awal dan batas yang berbeda-beda untuk berbagai situasi
Uji kehandalan model atau pemeriksaan atau verifikasi model dapat dilakukan dengan:– Kalibrasi/ peneraan model– Pembandingan hasil simulasi dengan data
lapangan (verifikasi) Proses kalibrasi sering merupakan usaha
sebatas meminimisasi penyimpangan hasil simulasi terhadap data lapangan
![Page 17: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Sensitivity Analysis and CalibrationSensitivity Analysis and Calibration
• Normally, calibration process needsexpensive field survey
• It is better to conduct sensitivity analysis before deciding to collect field data
• Sensitivity analysis may guide to an optimal survey• Sensitivity analysis gives the probable worst and
best cases• Qualitative “calibration” may be used to judge
how closed the model simulate the real phenomena
![Page 18: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Are we sure that the model result is simulating the phenomena ?
Are we sure that the model result is simulating the phenomena ?
How can we answer the very often question :
How much the deviation ot the model result from what really will occur ?
Remember that :
The nature is very complexThe model is only duplicate part of it, not all
![Page 19: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Mathematical Model ContributionMathematical Model Contribution
Gives a lot of qualitative improvement in prediction than before (1D – 2D – 3D)
Provides qualitative descriptionIn certain accuracy, it does useful
prediction for engineering decision
![Page 20: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Langkah-langkah Ideal Studi Model MatematikLangkah-langkah Ideal Studi Model Matematik
Pengumpulan data sekunder (yang telah ada)
Analisis sensitifitas Survei lapangan Analisis kalibrasi Analisis/ simulasi prediktif Interpretasi dan pembahasan hasil
![Page 21: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Pengumpulan Data SekunderPengumpulan Data Sekunder
Peta topografi dan batimetri Foto udara Data pasang surut, gelombang,
angin, arus Studi model yang pernah ada yang
sejenis Dll. sesuai kasus per kasus
![Page 22: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Analisis SensitifitasAnalisis Sensitifitas
Melakukan pemodelan dengan keadaan pantai dan perairannya pada kondisi sekarang
Melakukan simulasi dengan berbagai nilai parameter hidrodinamika yang divariasi sedikit-sedikit dan melihat respons perubahan hasil simulasi
Contoh parameter yang diuji:– Mesh / ukuran diskretisasi– Kekasaran dasar– Koefisien difusi– Koefisien drag angin– Dll.
![Page 23: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Survei Lapangan Survei Lapangan
Tinjauan lapangan/ Preliminary Survey Pengukuran secara simultan 3 atau 4 hari
– Pasang-surut,
– Arus,
– Gelombang,
– Angin
– Sedimen
– Polutan / atau salinitas
– Debit sungai di muara
![Page 24: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Survei Lapangan Survei Lapangan
Analisis hasil pengukuran survei Pembahasan dan pengolahan
(pembandingan dengan data sekunder, pemilihan dan pemfilteran) untuk pemeriksaan mutu data hasil pengukuran yang akan dibandingkan dengan hasil simulasi
![Page 25: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Analisis KalibrasiAnalisis Kalibrasi
Seperti pada analisis sensitifitas ditambah dengan pengukuran penyimpangan hasil dan pencarian nilai parameter terbaik bagi model
Dilakukan simulasi keadaan saat pengukuran lapangan berkali-kali dengan berbagai kombinasi nilai parameter
![Page 26: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Analisis/ Simulasi PrediktifAnalisis/ Simulasi Prediktif
Simulasi beberapa alternatif penanganan atau pengembangan pada kondisi yang akan datang– Average data– Extreem data– Selected data (kesepakatan)
Perubahan lay-out dan data kondisi batas model sesuai keadaan di masa datang
![Page 27: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Interpretasi HasilInterpretasi Hasil
Diperlukan kemampuan membaca kemungkinan adanya numerical instability
Diperlukan pemeriksaan sensibilitas hasil (masuk akal atau tidak)
Pembahasan tentang penyimpangan yang mungkin
Jika perlu dilakukan simulasi ulang untuk melihat kisaran hasil (kemungkinan terburuk dan terbaik)
![Page 28: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Aplikasi Model Hidrodinamika Aplikasi Model Hidrodinamika
1. Arus oleh Pasang-surut dan Angin
2. Penyebaran Polutan/ Air panas
3. Penyebaran Sedimen
![Page 29: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Kasus Analisis Sebaran SedimenKasus Analisis Sebaran Sedimen
Proyek PLTGU Tanjung Jati B Jepara Evaluasi sebaran sedimen suspensi dari
muara sungai untuk melihat ancaman pendangkalan pada dermaga/ jetty
Simulasi dilakukan untuk beberapa ukuran sedimen suspensi secara terpisah
Identifikasi ukuran butiran yang akan sampai pada daerah yang terancam pendangkalan
![Page 30: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Analisis Sebaran SedimenAnalisis Sebaran Sedimen
Lokasi dan batimetri pantai
![Page 31: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/31.jpg)
31
Arus dan Sebaran SedimenArus dan Sebaran Sedimen
![Page 32: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Kasus Analisis Sebaran Panas dan SedimenKasus Analisis Sebaran Panas dan Sedimen
Water cooling system of POPKA Project, PT Pupuk Kaltim
KalimantanTimur Selat
Sulawesi
Study Area
![Page 33: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Kasus Analisis Sebaran Panas dan SedimenKasus Analisis Sebaran Panas dan Sedimen
Analisis sebaran panas dan sebaran sedimen dalam rangka mengetahui pengaruh penambahan kapasitas sistem pendingin pabrik
Dilakukan survei hidrodinamika untuk keperluan kalibrasi model
Ancaman sedimen melayang terhisap masuk ke dalam sistem pendingin
![Page 34: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Pola ArusPola Arus
Model of present condition of coastline around the intake structures
Fokus perhatian pada arus di sekitar intake
![Page 35: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/35.jpg)
35
Sebaran Sedimen dan PanasSebaran Sedimen dan Panassedimen
panas
Sedimen melayang mengancam intake
Air panas tidak mencapai intake
![Page 36: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/36.jpg)
36
Evaluasi Penyelesaian Masalah Banjir di Muara Sungai Progo
Evaluasi Penyelesaian Masalah Banjir di Muara Sungai Progo
Rencana sudetanRencana pengerukan
Problem : apakah sudetan dan pengerukan menurunkan pembendungan pada saluran drainasi
![Page 37: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/37.jpg)
37
Flood Mittigation Problem di Sungai Tukai, TrangganuFlood Mittigation Problem di Sungai Tukai, Trangganu
Evaluasi kualitatif/ Demo
![Page 38: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Animasi Hasil SimulasiAnimasi Hasil Simulasi
![Page 39: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Surface Water Modelling System (SMS)Surface Water Modelling System (SMS)
Pre-post processor Moduls– Mesh Modul– Map Modul– Grid Modul– Scattered Data Modul– River Modul
Analysis Moduls– RMA2– RMA4– SED2D– FESWMS– HIVEL– CGWAVES– WSPro
![Page 40: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/40.jpg)
40
SMS ModulesSMS Modules
There are 5 Modules1. 2D Mesh Module2. 2D Boundary Fitted Grid Module3. 2D Scattered Point Module4. Map Module5. River Module
Each has its specific Tool Palette and Menu
![Page 41: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/41.jpg)
41
2D Mesh Module2D Mesh Module
Pre-post Processing for :1. TABS (RMA2, RMA4)2. SED2D3. FESWMS4. HIVEL5. Coastal Models
• ADCIRC• CGWAVE
![Page 42: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/42.jpg)
42
2D Mesh Module2D Mesh Module
Pre-processing :Mesh generation and manipulation
Post-processing :• contour• fringe• vector• animation
![Page 43: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/43.jpg)
43
2D Boundary Fitted Grid Module2D Boundary Fitted Grid Module
Pre-processing :2D Grid for 3D FD Model
(under development)GMS
![Page 44: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/44.jpg)
44
2D Scattered Point Module2D Scattered Point Module
Pre-processing :Interpolation from groups
of 2D scattered data to other data types
Bathymetry points interpolated to a well structured FE Mesh
![Page 45: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/45.jpg)
45
Map ModuleMap Module
Pre-processing :Manipulating objects1. Feature2. Image3. Drawing4. DXF
![Page 46: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/46.jpg)
46
Feature ObjectsFeature Objects
Creating a conceptual model of site to automatically generate :1. Grid, FEMesh2. Boundary Condition3. Mesh Property4. Etc.
![Page 47: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/47.jpg)
47
The Other ObjectsThe Other Objects
Image Objects:• Scanning TIFF file (for base map)Drawing Objects:• Adding drawing objects such as
line, arrow, etc.DXF:• Input from CAD Packages
![Page 48: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/48.jpg)
48
River ModuleRiver Module
Pre-processing:• Construct 1D river profile• “Tree” of data• WSPRO
• Can be edited directly or• Generated from Map Module
![Page 49: Model idrodinamika Dan Contoh](https://reader030.vdokumen.com/reader030/viewer/2022033019/563db95b550346aa9a9c869f/html5/thumbnails/49.jpg)
49
SelesaiSelesai
Terima Kasih
Ke dasar-dasar pemodelan