pengembangan simulasi aliran air pada saluran … · tidak memperhitungkan faktor endapan atau ......

PENGEMBANGAN SIMULASI ALIRAN AIR PADA SALURAN DRAINASE KOTA MENGGUNAKAN PEMODELAN NETWORK FLOW

Evi Septiana PaneNRP. 2208 206 004

Dosen Pembimbing :Dr.I Ketut Eddy PDiah Puspito W, M.Sc

Program MagisterBidang Keahlian TelematikJurusan Teknik ElektroFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 2010

mailto:[email protected]�

Daftar Pembahasan

1. Pendahuluan2. Pustaka dan Teori3. Metodologi4. Perhitungan Hidrologis5. Network Flow Saluran drainase6. Simulasi dengan Ford Fulkerson7. Kesimpulan & Saran8. Daftar Pustaka

2

1. PENDAHULUAN

Banjir sebagai fenomena alam4

Karakteristik & Masalah Banjir Perkotaan5

Bagaimana mempelajari arah aliran banjir di perkotaan yang tidak beraturan ?

Siklus Hidrologi pada Urban

Area

Solusinya .... ?

• Membangun model simulasi distribusi debit aliran air pada saluran drainase kota

6

Metode simulasi usulan : Network Flow7

Membentuk sebuah directed graph dari saluran drainase

Peta Saluran Drainase sebuah wilayah

Maximum Flow Problem dan Solusinya

Maximum flow pencarian arus maksimum dalam sebuah network.

Solusinya ? Ford Fulkerson (FF) FF bekerja dengan menentukan augmenting path

dari source sink hingga nilai flow maksimum. •

8

Kejadian Hujan sebagai source

Hujan di lebih dari 1 wilayah = terdapat > 1 source.

Solusinya ? Network dengan Multiple sources dan sinks

9

Rumusan Permasalahan

Bagaimana mengetahui distribusi kapasitas air yang dialirkan melalui masing-masing saluran drainase ?

10

Batasan Masalah11

Parameter :

Tidak memperhitungkan faktor endapan atau sumbatan pada saluran

Curah Hujan

PanjangSaluran

KapasitasSaluran

Bentuk PenampangSaluran

Tata Guna Lahan

Batasan Masalah12

Saluran drainase yang diliputi adalah sekunder dan primer.

Asumsi awal : kapasitas saluran drainase dianggape penuh atau full bank capacity

Manfaat

Umum Informasi bagi instansi terkait dalam mengambil

tindakan penanganan dan pencegahan genangan/banjir akibat meluapnya saluran drainase.

Khusus Kontribusi keilmuan dalam hal penerapan Network flow

pada pemodelan saluran drainase. Implementasi algoritma Ford Fulkerson pada kasus

saluran drainase.

14

2. KAJIAN PUSTAKA & TEORI

Sistem Saluran Drainase16

Drainase merupakan sebuah sistem yang dibuat untuk menangani persoalan kelebihan air baik kelebihan air yang berada di atas maupun di bawah permukaan tanah (Wesli, 2008).

Perhitungan Hidrologi

Secara umum proses yang dilakukan pada perhitungan hidrologi adalah sebagai berikut :

17

Mendapat nilai intensitas hujan

dgn rumus talbot & input waktu konsentrasi

Menghitung debit rencana dengan rumus rasional

Menghitung kapasitas primer dan sekunder

dengan asumsi saluran dalam kondisi penuh air

(full bank capacity)

Menghitung waktu konsentrasi

pengaliran lahan dan saluran

Network Flow21

Arus (flow) pada network, harus : Arus yg mengalir ≤ kapasitas sisi yg dialiri Arus masuk ke node = arus keluar dari node, kecuali pada

source . Sedangkan pada sink, arus masuk > arus keluar

Biasa digunakan untuk memodelkan sistem lalulintas, saluran pipa, sirkuit elektrik, dsb.

Maximum Flow Problem

Solusi yang sering digunakan : Ford Fulkerson Contoh maximum flow solution

Graph dengan capacity (c), source (s) dan sink (t)

flow f dari s ke t yang maksimum

22

Ford Fulkerson

Residual Network : adalah network dengan edges yang masih dapat menerima flow

Mencari Augmenting path : lintasan sederhana dari s menuju ke t dalam residual network

Teorema max-flow min-cut : sebuah flow adalah maksimum jika dan hanya jika residual network tidak lagi memiliki augmenting path.

23

Network dengan Multiple Sources

Network dengan lebih dari 1 source solusinya ditambah dengan 1 supersources Sv sebagai virtual source

Capacity (Sv, Sn) = ∞ atau Capacity (Sv, Sn) > capacitydari edge yang paling maksimal dalam network

Penyelesaian dilakukan dengan cara FF

24

s1

s2

s3

t

s1

s2

s3

tsv

3. METODOLOGI PENELITIAN

Setiap skenario di analisa berdasarkan hasil dari simulasi yg dilakukan

• Untuk mengetahui distribusi debit aliran air dalam tiap saluran drainase• Simulasi dengan Java Applet yang diakses melalui web browser.

Data : peta sal. Drainase, data ttg saluran, curah

hujan, land useMenyiapkan data untuk

model

Melakukan Perhitungan hidrologi saluran drainase

Analisa Hasil Simulasi

Routing Aliran Air dengan Ford Fulkerson & Simulasi

menggunakan Java Applet

Membuat model Network Flow dari saluran drainase

26

Perhitungan hidrologi utk memperoleh nilai Q masing-masing saluran

4. HASIL & PEMBAHASAN

Perhitungan hidrologis (Debit Rencana)28

1. Nilai debit rencana/banjir untuk saluran sekunder Ketintang

Kapasitas Sal. existing29

Tabel kapasitas saluran sekunder ketintang (satuan m3/det)

Saluran Rata-rata Debit existing (m3/det)

Nilai kapasitas pada network flow, pembulatan dari debit

existing x 10 (m3/det)

Ketintang 0.416 4

Ketintang Wiyata 0.616 6

Prof. Soepomo 0.892 9

Ketintang Selatan 2.371 23

DLLAJR 2.830 28

Wonokromo 1.447 14

Jambangan 1.662 16

Karah Agung 9.867 99

Primer Wonorejo 13.785 138

A. Yani 3.112 31

Analisis Sal. Sekunder Ketintang30

Tabel Berikut adalah hasil perbandingan antara debit banjir dengan kapasitas saluran existing pada sal. Sekunder Ketintang :

Network Flow : Sal. Sekunder Ketintang31

- Node berwarna ungu adalah source

- Node berwarna kuning adalah sink/target

Skenario Routing aliran air

1. Hujan di seluruh wilayah saluran drainase Ketintang2. Hujan di wilayah saluran ketintang dan saluran

wonokromo (bagian utara).3. Hujan di wilayah saluran kebonsari , saluran karah

agung barat dan saluran jambangan (bagian barat).

4. Hujan di wilayah saluran A.Yani, saluran Ketintang Selatan dan saluran DLLAJR (bagian selatan)

Yang menjadi sink/target adalah sal. Primer Wonorejo

Routing aliran air -- Skenario 1(a)33

- Nilai Kapasitas Sv S = 145 , yakni > dari nilai kapasitas edge maksimum 138.

- Ada 10 source dan 1 sink

Routing aliran air -- Skenario 1(b)34

Routing aliran air -- Skenario 1(c)35

No. Lintasan yang dilalui Flow yg dialirkan

1. 1(s)-2-6-7-11-14-16-17-18-19(t)Karah agung barat Karahagung Primer Wonorejo

99

2. 1(s)-12-14-16-18-19(t)Ketintang Primer Wonorejo

4

3. 1(s)-13-18-19(t)Wonokromo Primer Wonorejo

14

4. 1(s)-15-16-18-19(t)DLLAJR Primer Wonorejo

21

Total Maximum Flow 138

- Label dari edges dengan nilai f = nilai c, berarti saluran penuh.- Label dari edges dengan nilai f < nilai c, berarti saluran belum

maksimum mengalirkan air

Hasil dan Analisa Skenario 136

Saluran berawal dari node 9 , node 8, node 3, node 5, node 10 dan node 17 tidak dilintasi air karena jika, saluran tersebut dilintasi air, maka akan terjadi luapan pada saluran yang adjacent dengan saluran tersebut.

Artinya :

saluran-saluran yang tidak dialiri flow belum maksimal mengalirkan flow

cara menanganinya : dengan mengkaji ulang (memperbesar) kapasitas saluran yang adjacent dengan saluran-saluran tersebut.


Saluran yang memiliki banyak cabang pengaliran yang menuju ke arahnya,

Contoh : saluran node 7 dan node 18 dengan 3 cabang saluran yang mengarah ke dirinya,

Sebaiknya memiliki kapasitas saluran yang > total dari nilai kapasitas saluran percabangannya, supaya aliran air dari tiap-tiap percabangan bisa diakomodasi dan tidak terjadi luapan di daerah tersebut.


Ada 4 source dan 1 sink , yaitu :

- sal. Prof. Soepomo- sal. Ketintang Wiyata- sal. Ketintang- sal. Wonokromo

Routing aliran air -- Skenario 2(c)40


1. 1(s)-8-7-11-14-16-17-18-19(t)Prof. Soepomo Karah agung Primer Wonorejo

6

2. 1(s)-9-11-14-16-18-19(t)Ketintang Wiyata Karah Agung Primer Wonorejo

9

3. 1(s)-12-14-16-18-19(t)Ketintang Primer Wonorejo

4

4. 1(s)-13-18-19(t)Wonokromo Primer Wonorejo

14



Sal. yang menjadi source pada skenario 2 mengalami kapasitas maksimum. Sedangkan saluran perantara sepanjang lintasan dari source menuju ke sink kondisinya masih dalam keadaan cukup kosong.

Dapat disimpulkan bahwa untuk sal. Karang Agung & Sal. Primer Wonorejo mampu menampung flow yang berasal dari saluran dibagian utara.

Nilai maximum flow (33) tersebut masih > dari nilai total kapasitas saluran maksimum (sal. Karah Agung dengan c = 99)

Artinya :

Sepanjang lintasan yang dilalui oleh air tidak akan terjadiluapan.



- sal. Kebonsari- sal. Karah Agung barat- sal. Jambangan



1. 1(s)-2-6-7-11-14-16-17-18-19(t)Karah agung barat Karahagung Primer Wonorejo

99



Nilai kapasitas saluran Karah Agung barat = nilai kapasitas saluran Karah Agung yaitu 99 , Sehingga saluran lain tidak dapat mengalirkan tambahan

flow pada sal. Karah Agung hingga mencapai sink Sal. Karah Agung tidak dapat mengakomodasi 2 saluran lain

yang mengarah kepadanya.



- sal. Ketintang Selatan- sal. DLLAJR- sal. A. Yani


Kesimpulan skenario 4 : sal. Karah Agung & sal. Primer Wonorejo mampu menampung flow yang dialirkan dari sal. bagian selatan, jika nilai total kapasitas sal. di bagian selatan < kapasitas maksimal sal. Karah Agung/sal. Primer Wonorejo.


1. 1(s)-10-7-11-14-16-17-18-19(t)Ketintang Selatan Karah agung Primer Wonorejo

23

2. 1(s)-15-16-18-19(t)DLLAJR Primer Wonorejo

28

3. 1(s)-17-18-19(t)A. Yani Primer Wonorejo

31


5. KESIMPULAN & SARAN

Kesimpulan

• Pemodelan network flow dapat memberikan kontribusi dalam melakukan optimalisasi distribusi debit aliran air pada saluran drainase untuk mengurangi terjadinya genangan atau bahkan banjir .

• Saluran yang adjacent dengan saluran yang belum mengalirkan air secara maksimal perlu dikaji ulang (diperluas) kapasitassalurannya.

• Saluran drainase yang memiliki banyak percabangan menuju ke arahnya, kapasitasnya diperbesar hingga nilainya > jumlah nilai kapasitas saluran percabangan yang mengarah ke dirinya.

• Sal. Karah Agung & Primer Wonorejo masih mampu menampungaliran air jika hujan terjadi pada saluran di wilayah bagian utara dan selatan.

49

Saran

• Pemodelan network flow juga dapat digunakan untuk membuat waktu penjadwalan pengerukan sedimen pada saluran drainase dengan teori graph colouring

• Ruang lingkup saluran drainase yang di uji coba dapat diperluas hingga ke saluran yang lebih kecil yaitu saluran tersieruntuk memperoleh hasil rekomendasi yang lebih detail.

• Fokus penanganan genangan di wilayah Ketintang lebih kepada saluran Karah Agung dan saluran Primer Wonorejo terutama berkaitan dengan aliran air yang berasal dari saluran di wilayah barat

50

Daftar Pustaka

Burt C. M. and Gartrell G. "Irrigation-Canal - Simulation Model Usage" Journal of Irrigation and Drainage Engineering 119.4 (1993): 631-636.

Badan Perencanaan Pembangunan Kota Pemkot Surabaya, Laporan Akhir, Surabaya Drainage Master Plan 2018, Mott MacDonald Cambridge UK dan PT. Tricon Jaya, Surabaya, 2000.

Chow, Ven Te dan Maidment, David R. dan Mays, Larry W, Applied Hidrolika, McGraw-Hill Book Company, Singapura, 1988.

Cormen H. T, E. Charles, Leiserson, L. Ronald, Rivest, and Stein C. Introduction to Algorithms, Second Edition. MIT Press and McGraw-Hill, 2001. ISBN 0-262-03293-7. Section 26.4: Push-relabel algorithms, and section 26.5: The relabel-to-front-algorithm.

Farid Muhammad, Pemodelan Dua Dimensi Aliran Banjir Pada Daerah Perkotaan. Tesis Magister. Institut Teknologi Bandung. 2007

51

Daftar Pustaka

Habibi, L. Pemodelan Network Flow Analysis Sistem Distribusi Air Menggunakan Algoritma Genetika-Metode Newton. Tesis Magister. Institut Teknologi Bandung. 2008.

Joesron Loebis, “Banjir Rencana Untuk Bangunan Air”. Departemen Pekerjaan Umum, 1992.

Misra, Rajeev, “Steady Flow Simulation in Irrigation Cannals”. Journal Sadhana, Vol. 20, Part 6 (1995): 955-969.

Ned H.C. Hwang, ”Fundamentals of Hydraulic Engineering System”, Prentice Hall, 1987.

Tatas, “Perencanaan Saluran Drainase Kawasan Ketintang dan Sekitarnya”, Tugas Akhir, Teknik Sipil – ITS, Surabaya, 2004.

Wesli, “Drainase Perkotaan”, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2008.

52

Surabaya – Lab B 201 , 21 Januari 2010

Sekian & Terima Kasih

pengembangan simulasi aliran air pada saluran … · tidak memperhitungkan faktor endapan atau ......

Documents