SIMULASI REKAYASA ALUR SUNGAI DENGAN KRIB UNTUK MEREDUKSI INTRUSI AIR ASIN DI SUNGAI YANG DIPENGARUHI PASANG SURUT Bambang Sujatmoko Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Riau Kampus Bina Widya, Jl. HR. Soebrantas KM 12,5 Panam Pekanbaru 28293 Email :
[email protected] atau
[email protected] ABSTRAK Air payau yang masuk jauh ke daerah hulu sungai pada saat musim kemarau dapat direduksi (didorong ke arah laut) dengan jalan memperbesar kecepatan arus dari hulu pada saat debit kecil sehingga mampu mendorong arus yang berasal dari laut akibat pasang. Untuk itu dilakukan rekayasa sungai di daerah muara dengan membangun satu seri rangkaian bangunan krib dengan konfigurasi tertentu (panjang krib, jarak antar krib dan arah pemasangan krib terhadap arah arus) dan lokasi tertentu. Untuk melihat pengaruh krib terhadap intrusi air asin dilakukan dengan simulasi matematis aliran dua dimensi model RMA2 dan simulasi penyebaran polutan model RMA4. Kalibrasi model matematis RMA2 dilakukan dengan menentukan nilai penyimpangan RMS (root-men-square) antara U/Um model numeris dan U/Um model matematik. Data pengukuran kalibrasi model menggunakan data penelitian Yeo Hong Koo (2006). Konfigurasi krib yang disimulasi adalah 3 variasi panjang (l), 3 variasi jarak pemasangan (S) dan 3 variasi debit minimum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa model RMA2 yang digunakan cukup handal untuk mensimulasi aliran di daerah pasang surut, dimana rasio antara RMS U/Um kedua model dengan rerata U/Um yang dihasilkan < 5%. Hasil simulasi pengaruh pemasangan krib terhadap intrusi air asin menunjukkan bahwa pergeseran batas air payau (BAP) lebih dipengaruhi oleh jarak pemasangan krib dibandingkan oleh pengaruh pemasangan panjang krib. Kinerja krib dalam mereduksi intrusi air asin cukup baik dan menghasilkan pergeseran BAP yang signifikan. Bila parameter ukurnya adalah jarak pergeseran BAP dari letak awal pemasangan krib, maka konfigurasi pemasangan krib yang paling baik adalah l/B = 0,20; S = 8l dan dipasang tegak lurus arus. Kata Kunci : intrusi air asin, model matematis, konfigurasi krib, kalibrasi model memperbesar kecepatan dari hulu sungai di
PENDAHULUAN Air payau yang masuk semakin jauh ke
lokasi intrusi (pada kondisi debit tetap)
arah hulu sungai pada saat musim kemarau
sehingga dapat mendorong laju masuknya
merupakan
intrusi air asin ke arah hulu. Rekayasa
fenomena
hidrolika
aliran,
dimana kecepatan aliran dari arah laut jauh
sungai
lebih besar dibanding kecepatan aliran dari
membangun satu seri rangkaian konstruksi
hulu sungai. Hipotesa awal, kondisi ini bisa
krib di pinggir sungai pada lokasi yang
diatasi dengan melakukan rekayasa sungai
terkena intrusi.
di daerah muara sungai terutama di lokasi
yang
Besarnya
yang terkena intrusi air asin dengan
dimaksudkan
kecepatan
yang
adalah
akan
melewati satu seri rangkaian bangunan krib 85
dipengaruhi rangkaian
oleh
formasi
krib
pemasangan
(Sujatmoko
SMS (Surface Water Modelling System)
(2002);
menggunakan
modul
RMA-2
Dumadi (1997)). Formasi tersebut dapat
(hidrodinamika aliran 2-DH) dan modul
meliputi : panjang krib, jarak antara
RMA-4
bangunan krib, dan arah pemasangan
Karakteristik
bangunan
aliran
saluran, lebar saluran, kedalaman aliran,
(Przedwojski, 1995). Formasi tertentu akan
kondisi material dasar saluran, muara
memberikan besaran kecepatan tertentu,
sungai, dan juga bangunan krib ditentukan
sehingga
secara hipotetik.
krib
terhadap
dibutuhkan
arah
suatu
penelitian
terhadap formasi yang memberikan dampak
(dinamika
Model
saluran
polutan
meliputi panjang
Matematis
Aliran
Dimensi
(intrusi) ke muara sungai.
perangkat lunak BOSS SMS (Surface water
dampak
yang
akan
Salah satu
Dua
optimal terhadap reduksi masuknya air asin
Penelitian
(RMA2).
2-DH).
modul
Modeling System) yaitu RMA2 versi 4.35,
ditimbulkan oleh pemasangan serangkaian
merupakan
formasi krib ini terhadap intrusi air asin bila
menghitung proses hidrodinamika aliran
dilakukan langsung di lapangan (di muara
dua dimensi pada rerata kedalaman (depth
sungai)
disamping akan membutuhkan
average). Perangkat lunak SMS merupakan
biaya yang besar juga mengandung resiko
post dan pre-processing unit, sedangkan
yang besar pula, terutama pada saat
RMA2
pengumpulan data di muara. Berdasarkan
program (Boss SMS, 1995).
alasan ini, maka fenomena aliran yang
kontinuitas dan momentum arah sumbu x
diakibatkan oleh formasi bangunan krib
dan y untuk aliran dua dimensi rata-rata
termasuk fenomena air asin (polutan cair)
kedalaman dapat dituliskan sebagai berikut
akan disimulasi menggunakan software
(Boss SMS, 1995):
h
model
merupakan
numeris
running
untuk
execution Persamaan
u u u h 2u 2u a h hu hv Exx Exy gh 2 2 t x y x x x y gun2 1 1.486 h 6
1 u 2 v 2 2 Va2 cos 2h v sin 0 2
86
(1)
h
u u u h 2u 2u a h hu hv E xx E xy gh 2 2 t x y x x x y gun 2
1 1.486 h 6
(2)
1 u 2 v 2 2 Va2 cos 2h v sin 0 2
u v h u u h u v 0 t x y x y
(3)
dengan : (Sistem koordinat dan variabel
normal pada sumbu y, untuk xy dan yx
yang dipakai lihat Gambar 1.); h
adalah
=
arah
shear
pada
tiap-tiap
kedalaman, u,v = kecepatan pada arah
permukaan, a = elevasi dasar, n = nilai
sumbu x dan y; x,y,t = koordinat cartesian
kekasaran Manning, 1.486 = konversi dari
dan waktu, = rapat massa zat cair, dan g
unit metric ke English unit, = koefisien
= percepatan gravitasi, E = koefisien Eddy
gesekan angin, Va, = kecepatan angin
Viscositas,untuk xx adalah arah normal
dan arah angin , = tingkat rotasi
pada sumbu x, untuk yy adalah arah
anguler bumi, dan latitude lokal. U u
w
h
v
z
h
y x
z
y
a x
a (a)
Datum
(b)
Gambar 1. Sistem koordinat dan variabel yang dipakai (a) dan kecepatan rata-rata kedalaman pada arah sumbu x (b).
Diskritisasi Model. RMA2 software
komputasi) menjadi sejumlah sub-sub
menggunakan metode elemen hingga
domain yang lebih kecil, yang dinamakan
Galerkin dalam menyelesaikan sistem
elemen. Pada penelitian ini, diskretisasi
pembentuk persamaan differensial, yang
model menggunakan elemen gabungan
diawali dengan prosedur diskretisasi, yaitu
segitiga 6 simpul (six-node triangles) dan
membagi daerah penyelesaian (domain
segiempat 87
8
simpul
(eight-node
quadrilateral).
Penyiapan
data
input
model angkutan polutan yang merupakan
kondisi batas (boundary condition), input
salah
parameter
menjalankannya
diskretisasi
aliran model
dan
polutan,
dilakukan
dan secara
satu
hidrodinamik
modul
SMS.
Untuk
menggunakan dari
RMA2
solusi untuk
interaktif menggunakan fasilitas yang
mendefenisikan medan kecepatan aliran.
telah disediakan BOSS SMS software.
RMA4 merupakan suatu model migrasi
Model
Matematis
dan dissipasi dari angkutan polutan.
Penyebaran
Polutan (RMA4). Model matematik yang
Model
Numeris
RMA4.
Distribusi
digunakan untuk kajian model penyebaran
angkutan polutan dua dimensi dikontrol
angkutan polutan dalah RMA4 (Resource
oleh mekanisme konveksi-difusi yang
Management Associates) dari Waterways
diformulasikan sebagai berikut:
Experiment Station. RMA4 merupakan hC hC hC C C khC 0 u v S Dx h Dy h t x y x x y y
(4)
dengan : h = kedalaman air; u, v =
angka koefisien difusi turbulen polutan
kecepatan horizontal arah x dan y ; C
yang terkalibrasi di daerah terdekat atau
=konsentrasi polutan; Dx,Dy = koefisien
dengan karakter aliran yang hampir sama.
difusi turbulen arah x dan y; S = local
Bangunan
Krib.
Rekayasa
alur
source atau sink polutan; k = laju
sungai dengan membangun satu seri
pertambahan polutan. Koefisien turbulesi
bangunan krib
Dx = Dy secara fisis dapat didekati
akan mempengaruhi penyebaran polutan,
berdasarkan rumus berikut :
baik polutan padat maupun polutan cair
D 5,93hu*
di daerah muara sungai
(termasuk air asin). Dalam menentukan
(5)
Angka tersebut tidak selalu dapat dipakai
dimensi krib, yaitu menyangkut penentuan
untuk pedoman hitungan dengan model
panjang krib, jarak antara krib, arah krib
numeris
rumitnya
terhadap alur sungai, jumlah banjar dalam
pengaruh
satu sistem rangkaian krib, serta elevasi
adanya difusi numeris. Dalam praktek,
puncak dan sebagainya, terdapat berbagai
koefisien difusi turbulen diperoleh dalam
metode yang hampir semuanya bersifat
proses kalibrasi model. Jika tidak dapat
empiris. Panjang krib tergantung pada
dilakukan
kalibrasi
untuk
persamaan
bentuk geometri sungai yang diharapkan
angkutan
polutan
dapat
digunakan
akan terjadi, dan tidak ada rumusan yang
persamaan tersebut atau menggunakan
pasti untuk menetapkannya, tapi ada
mekanisme
karena
begitu
turbulensi
dan
88
indikasi bahwa perencanaan panjang krib
penelitian Hong Koo, Yen (2006) dan
tergantung pada besar kecilnya tingkat
Tesis Dumadi, 1997. Kondisi debit dan
pengaruh yang diinginkan terhadap pola
elevasi muka air laut disimulasikan sesuai
arus dan kecepatan aliran di alur utama
kebutuhan penelitian. Data input untuk
sungai. Krib kedap air dapat menyebabkan
simulasi polutan (air asin) berupa kondisi
pusaran di sekitar krib dan aliran akan
batas polutan diambil sama dengan berat
terkonsentrasi di alur utama sungai, hanya
jenis air asin yaitu 1,03 gr/cm3 , kondisi
jika jarak krib tidak terlalu besar. Jarak
awal polutan diambil sama dengan berat
maksimum krib yang mungkin, L, dengan
jenis air tawar (fresh water) yaitu 1,00
adanya pusaran di antara krib, diambil
gr/cm3 dan parameter lain yaitu koefisien
lebih
kecil
C2h/2g
dari
difusi dalam satuan m2/det.
(dengan
C=koefisien Chezy; h=kedalaman aliran).
Peralatan yang digunakan. Untuk
Nakel (1970) dan Press (1956) (dalam
simulasi aliran dan polutan menggunakan
Laksni, 1993) menyatakan bahwa jarak
Software produk BOSS International yang
maksimal dua buah krib antara 1 - 2 kali
dikenal dengan nama Surface water
lebar sungai, sedang pada sungai sempit
Modeling System (SMS). Penelitian ini
menjadi 0,5 - 1 kali lebar sungai.
ditujukan
pada
perubahan
fenomena
penyebaran polutan ke arah dua dimensi horizontal atau arah melebar saluran (2-
METODE DAN BAHAN Bahan Penelitian. Untuk kebutuhan
DH), sehingga diperlukan 2 macam
pemodelan, dibutuhkan parameter saluran,
program eksekusi yakni untuk simulasi
yang merupakan sungai buatan / rekayasa
hidrodinamika
hipotetik yang dapat menggambarkan
digunakan RMA2 versi 4.35 dan untuk
fenomena hidrolika aliran sungai serta
simulasi penyebaran polutan cair (air asin)
geometrik elevasi dasar saluran. Kondisi
digunakan RMA4 versi 4.31.
batas
hulu
dan
kondisi
batas
hilir
aliran
2D
Langkah/Tahapan
Penelitian.
pemodelan berupa data hidrograf debit
Secara
dan elevasi muka
memperkirakan perubahan pola aliran dan
air
laut.
Karena
skematis,
horizontal
langkah
keterbatasan peralatan yang tersedia di
perubahan
Laboratorium FT UNRI, sebagian besar
menggunakan
bahan penelitian ini akan menggunakan
dimensi
data sekunder yang sudah terverifikasi
average) atau dua dimensi horizontal (2-
terutama
DH) dapat dilihat dalam Gambar 2.
data
parameter
aliran
dan
parameter saluran, yang diambil dari 89
bentuk
penelitian
dasar
model
rerata
dengan
matematik
kedalaman
dua
(depth
Proses pemodelan secara fisik dan
alternatif (3 formasi panjang krib, 3
matematis, didahului dengan suatu proses
formasi jarak antara krib, dan arah
fisis. Dari proses fisis tersebut dilakukan
pemasangan krib tegak lurus terhadap
pendekatan
formula
arah arus (lihat Gambar 3). Panjang krib
dibuat
dibuat 3 alternatif dengan variasi panjang
diskritisasi domain model. Domain model
per satuan lebar saluran (l/B) = 0,10; 0,15
adalah
akan
; dan 0,20. Jarak krib (S) dibuat dengan 3
disimulasi. Domain model berada pada
variasi yang merupakan variabel panjang
daerah muara sungai yang di bagian
krib (l) yaitu S=4l, S=6l dan S=8l. Lebar
pinggir
sisinya
saluran dibuat tetap sebesar 100 m.
dipasang bangunan krib saling berhadapan
Besaran debit yang disimulasikan adalah
dengan
diatur.
debit kecil dan dalam penelitian ini debit
Pengaturan formasi bangunan krib pada
yang disimulasikan sebesar 2,0; 3,0 dan
domain
4,0 m3/det.
matematis,
dengan yang
daerah
sungai
formasi
model
suatu
selanjutnya
model
pada
yang
yang
kedua
sudah
dilakukan
dengan
9 M U LA I
P ro se s F isis M o d e l M a te m atik
D isk re tisasi d o m ain m o d el P e n gu m p ulan d ata sek u n d e r h ip o te tik
U b ah p ar am e ter inp u t
R M A 2 ve rsi 4 .3 5
H a sil Sim u lasi R M A 2
T id a k
K alib r asi M o d e l se su ai?
R M A 4 ve rsi 4 .3 1
H a sil Sim u lasi R M A 4
Ya I nterp retasi p eru b ah an p o la aliran d a n p e n ye b a ran p o luta n
K esim p u la n
SELE SAI
Gambar 2. Prosedur penelitian. Dengan siapnya diskritisasi domain
proses ini sering disebut dengan pre
model, maka data input kondisi batas,
processing unit. Selanjutnya program
parameter aliran, karateristik polutan dan
komputasi RMA2 dapat disimulasikan,
parameter
dan hasil dari simulasi tersebut sebagai
numeris
dapat
dimasukan, 90
data input hidrodinamik pada program
tergantung kepada kemampuan komputer
RMA4.
yang
Simulasi Model Matematis. Proses
dipakai
memori).
(processor
Dalam
proses
dan
RAM
pembuatan
penyiapan data input (pre processing unit)
diskritisasi model pada penelitian ini,
pada model matematis adalah berupa
digunakan
diskritisasi
segitiga dengan 6 titik nodal dan segi
domain
model,
pengisian
kondisi batas hulu berupa nilai debit,
bentuk
elemen
gabungan
empat kuadratis dengan 8 titik nodal.
kondisi batas hilir berupa fluktuasi elevasi
Model
saluran
muka air, parameter aliran dan numeris,
merupakan
saluran
serta data input karateristik polutan.
sepanjang 1700 m, dimana dasar saluran
Simulasi model numeris RMA4 bisa
dibuat datar (slope=0), lebar saluran
dilakukan,
hitungan
dibuat 100 m. Model krib dipasang adalah
hidrodinamika yang berasal dari hasil
krib tegak pada kedua sisi tebing saluran
simulasi
Hasil
dengan panjang dan jarak yang sudah
RMA4
ditentukan. Diskretisasi model dilkaukan
(file_trn.qsl) ditampilkan melalui software
dengan membuat elemen segiempat pada
Boss SMS yang dikenal dengan istilah
bagian hulu dan hilir model, sedang pada
Post processing unit. Pada umumnya
bagian
tampilan
dikecilkan
simulasi
bila
sudah
RMA2
ada
(file_hyd.sol).
program
numeris
dalam
bentuk
kontur
yang
disimulasi
hipotetik
lurus
kribnya,
elemen
dengan kombinasi
elemen
(penyebaran polutan, kecepatan, elevasi
segitiga
muka air), vektor kecepatan dan grafik
dimaksudkan agar hasil simulasi didaerah
perubahan parameter fisis pada salah satu
sekitar krib dapat lebih detail. Dikretisasi
simpul terhadap waktu.
model saluran beserta letak pemasangan
Diskritisasi Model Numerik. Untuk
membagi
domain
model,
model
yaitu
komputasi
menjadi bagian-bagian yang lebih kecil (elemen) dengan menggunakan Metode Elemen Hingga (MEH). Besar dan jumlah elemen
yang
akan
dibuat
Hal
ini
Kalibrasi Model. Agar hasil simulasi RMA2 dan RMA4 mendekati hasil pengukuran pada simulasi aliran di saluran hipotetik model sungai di lab, maka diperlukan suatu proses kalibrasi terhadap parameter aliran maupun karateristik polutannya. Proses kalibrasi model numeris dilakukan mengikuti diagram alir pada Gambar 4.
RMA4, langkah awal penelitian adalah diskretisasi
segiempat.
krib dapat dilihat pada Gambar 3.
dapat mensimulasi program RMA2 dan
membuat
dan
ada
yang
sangat
91
material 2
BC hulu = debit
material 1
BC hilir = elevasi muka air
material 3
S l Keterangan : B
l = panjang krib S = jarak Krib
Elemen segiempa
Krib/groyne
Elemen segitiga
Gambar 3. Diskretisasi model saluran dan krib Untuk
mendapatkan
suatu
hasil
simulasi model numerik yang mendekati
MULAI
simulasi model fisik hipotetik, diperlukan
Input parameter E dan n awal Simulasi RMA2 versi 4.35
Rubah parameter E
suatu perubahan-perubahan dalam input Tidak
parameter
Eddy
viscosity
(E)
dan
Bandingkan hasil simulasi RMA2 dengan data sekunder, sesuai?
Ya
kekasaran dasar (n). Kedua perameter ini
Simulasi RMA4 versi 4.31
Rubah parameter n
akan saling mempengaruhi dalam hasil suatu
simulasi,
sehingga
Tidak
untuk
Bandingkan hasil simulasi RMA4 dengan data sekunder, sesuai?
mendapatkan nilai yang sesuai antara
Ya Banding hasil simulasi RMA2 & RMA4 dengan data sekunder, sesuai ?
keduanya diperlukan suatu langk seperti pada Gambar 4.
Tidak
Ya SELESAI
Gambar 4. Diagram alir proses kalibrasi.
Pada penelitian ini, kalibrasi model RMA2
dilakukan
dengan
membandingkan hasil keluaran model numeris dengan data hasil penelitian yang sudah ada (data sekunder). Data sekunder yang ada merupakan data hasil penelitian yang dilakukan oleh seorang peneliti 92
senior dari
Water Resources Research
Department Korea Institute of Construction Technology yang bernama Yeo Hong Koo (2006).
Dalam
penelitiannya
yang
berjudul : Nature-friendly River-training Structure
Using
Groynes,
Yeo
mensimulasi aliran di antara dua buah krib yang dipasang pada satu sisi tebing saluran. Data yang akan digunakan untuk kalibrasi model RMA2 adalah hasil
Gambar 5. Distribusi Kecepatan pada S=4l (Sumber : Yeo Hong Koo, 2006)
simulasi penelitian Yeo dengan jarak krib sama dengan 4 kali panjang krib (S/l = 4) dan panjang krib sama dengan 20% lebar
HASIL DAN PEMBAHASAN
saluran (l/B=0,2). Data sekunder tersebut
1. Kalibrasi Model
disajikan dalam Gambar 5.
Nilai koefisien Manning n dan koefisien tubulensi E diperoleh dari hasil kalibrasi simulasi model numeris aliran RMA2 dengan data sekunder
hasil
simulasi penelitian Yeo Hong Koo (2006), hasilnya seperti pada Tabel 1 : Tabel 1. Nilai parameter hitungan yang sudah dikalibrasi Parameter Materal 1*) Material 2 Material 3 n 0,035 0,025 0,020 E (m2/det) 1000 1000 500
No 1 2 Data penelitian
hasil simulasi numeris RMA2
Simulasi RMA2
(b)
(a)
Gambar 6. Hasil kalibrasi (a) secara kualitatif; (b) secara kuantitatif 93
Kalibrasi secara kualitatif (Gambar 6.a)
dilakukan
dengan
kesesuaian
melihat
yang
memadai
dengan
kecepatan yang terjadi pada simulasi
kecenderungan pola arus yang terjadi di
model fisik Yeo Hong Koo.
antara dua buah krib hasil simulasi model
simpangan
numeris dan hasil pengukuran pada model
U/Um antara kedua model diperoleh
fisik (data sekunder hasil penelitian Yeo
sebesar 0,05081 dan bila nilai RMS ini
Hong Koo, 2006).
Kesesuaian hasil
dibandingkan dengan nilai U/Um rerata
simulasi kedua model terlihat dari pusaran
menghasilkan nilai 4,388% (U=kecepatan
arus di antara dua buah krib yaitu pusat
di daerah krib, Um=kecepatan di hulu
pusaran pada aliran kedua model terletak
saluran). Artinya
pada daerah yang sama dan memiliki
RMS antara simulasi model numeris
dimensi pusaran arus yang sama.
RMA2 dengan simulasi aliran pada model
(RMS,
Nilai
root-mean-square)
nilai penyimpangan
fisik cukup kecil (tidak lebih dari 5%),
Hasil kalibrasi kuantitatif (Gambar
sehingga secara kuantitatif hasil simulasi
6.b dan Tabel 2) menunjukkan bahwa
kedua model memiliki kesesuaian yang
kecepatan yang terjadi pada simulasi
memadai.
aliran model numeris memiliki tingkat
Tabel. 2. Nilai RMS antara model numeris RMA2 dengan data pengukuran Yeo Posisi Pengukuran, y/B 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05
Nilai U/Um Hasil Simulasi Penelitian Yeo 1,335 1,32 1,410 1,38 1,432 1,39 1,453 1,42 1,464 1,45 1,485 1,47 1,496 1,49 1,496 1,5 1,506 1,5 1,538 1,53 1,571 1,55 1,581 1,57 1,624 1,6 1,560 1,56 1,410 1,42 1,207 1,2 0,556 0,75 0,244 0,3 0,064 0,08 -0,043 0,005 94
Error (RMS) 0,00024 0,00092 0,00173 0,00109 0,00019 0,00023 0,00003 0,00002 0,00004 0,00007 0,00042 0,00013 0,00057 0,00000 0,00009 0,00005 0,03781 0,00318 0,00025 0,00228
0
-0,075
-0,005 RMS =
Nilai U/Um rata-rata = 1,158 Nilai RMS dibandingkan nilai U/Um rata2 =
simulasi
separasi (pemisahan) aliran antara vektor
variasi
kecepatan dari hulu akibat debit dengan
pemasangan panjang krib terhadap pola
vektor kecepatan dari hilir akibat pasang
arus dan kecepatan menunjukan bahwa
surut. Terlihat pada Re saluran yang kecil
pola aliran yang terjadi memiliki pola
(Re
yang hampir sama terutama pada Re
sebelum memasuki daerah pemasangan
saluran yang sama. Yang berbeda adalah
krib, sedangkan pada Re saluran yang
besar
lebih besar (Re
kecepatan
pengaruh
< 5%
4,388 %
Pada Re saluran yang sama, terdapat
2. Pengaruh Pemasangan Krib terhadap Pola Arus dan Kecepatan Hasil
0,00487 0,05081
di
lintasan
arus
sal
= 16.750), separasi aliran terjadi
sal
= 33.250), separasi
maksimum, dimana pada Re saluran yang
aliran terjadi di hilir daerah krib (Gambar
sama,
maka
7). Hal ini dapat terjadi karena kecepatan
kecepatannya semakin besar. Hal ini dapat
akibat debit lebih kecil dibandingkan
terjadi karena semakin panjang krib maka
kecepatan akibat arus pasang surut.
penampang basah saluran antara krib
Semakin besar debit yang disimulasi,
semakin kecil sehingga Q/A semakin
maka
besar.
mendorong kecepatan akibat pasut ke arah
semakin
panjang
krib
kecepatannya
hilir.
Separasi aliran
(a) Re sal = 16.750
(b) Re Sal = 25.000
(c) Re sal = 33.250 Gambar 7. Separasi aliran akibat perubahan arah kecepatan 95
akan
mampu
Hasil
simulasi
pengaruh
jarak
pengaruh pasang surut. Dari gambar hasil
pemasangan krib terhadap pola arus dan
pengaruh pemasangan krib terhadap pola
kecepatan memiliki trend yang hampir
arus, dapat diperkirakan bahwa batas
sama, di mana pada Re saluran yang
perubahan arah kecepatan dari hulu dan
sama, terdapat separasi aliran di daerah
dari hilir masih didominasi oleh besar
yang sama (sama dengan di daerah
kecilnya debit yang terjadi.
pengaruh panjang krib). Semakin panjang
Berdasarkan kondisi tersebut, maka
jarak krib, maka kecepatan pada daerah
dalam menganalisa perubahan garis batas
paling hilir yang paling besar. Hal ini
intrusi
terjadi karena debit yang disimulasi
dikelompokkan menurut besaran debit
menghasilkan kecepatan yang lebih kecil
yang
dari kecepatan akibat arus pasang surut,
bilangan tak berdimensi Reynold saluran
sehingga daerah separasi aliran terjadi di
(Re
tengah-tengah daerah krib dan daerah
pemasangan krib terhadap intrusi air asin
paling hilir dilewati debit dari arus pasang
dalam upaya merubah batas air payau,
surut.
dapat dilihat pada gambar-gambar berikut.
3. Pengaruh
Pemasangan
air
asin
disimulasi,
sal).
Hasil
(batas
air
payau)
atau dalam
simulasi
bentuk
pengaruh
Untuk mempermudah pembacaan gambar,
Krib
terhadap Intrusi Air Asin
maka perlu dijelaskan bahwa parameter
Dengan melihat gambar hasil vektor
l1=l/B=0,10; l2=0,15; l3=0,20; s1=S=4l;
dan kontur pola arus yang terjadi di
s2=6l;
sekitar
q2=25.000;
pemasangan
krib,
dapat
s3=8l
dan
q1=Re
sal=16.750;
q3=33.250.
Contoh
diperkirakan perubahan kecepatan dan
pemakaian : l2s2q3 = simulasi model pada
batas arah kecepatan aliran akibat debit
l/B=0,15, S=6l dan Re sal=33.250.
dari hulu dan kecepatan akibat adanya Hasil simulasi pada Re sal = 16.750. Batas Air Payau (BAP)
l0s0q1 l1s1q1 l1s2q1 l2s1q1 l3s1q1 l1s3q1 96
l2s2q1 l2s3q1 l3s2q1 l3s3q1 Hasil simulasi pada Re sal = 25.000 l0s0q2 l1s1q2 l1s2q2 l2s1q2 l3s1q2 l1s3q2 l2s2q2 l2s3q2 l3s2q2 l3s3q2 Hasil simulasi pada Re sal = 33.250 l0s0q3 l1s1q3 l1s2q3 l2s1q3 l3s1q3 l1s3q3 l2s2q3 l2s3q3 l3s2q3 l3s3q3 97
Penempatan bangunan krib dilakukan dengan
pertimbangan
bahwa
Simulasi aliran dengan Re saluran
awal/
yang lebih kecil menghasilkan batas air
pangkal satu seri bangunan krib harus
payau (BAP) yang lebih pendek (lebih
dipasang pada daerah dimana pada daerah
dekat ke hulu) dibandingkan simulasi
tersebut terjadi pergeseran batas air payau.
aliran dengan Re saluran lebih besar. Hal
Dalam penelitian ini, pangkal satu seri
ini berkaitan dengan separasi aliran yang
bangunan krib diletakkan pada titik +300
terjadi, di mana pada Re saluran yang
m dari batas daerah hulu simulasi,
kecil separasi aliran lebih dekat ke hulu
sehingga batas payau yang terjadi minimal
dibandingkan separasi aliran yang terjadi
berjarak lebih besar terhadap batas hulu.
pada simulasi aliran dengan Re saluran
Batas air payau dinotasikan dengan BAP,
yang lebih besar.
dan bilangan tak berdimensinya ditulis sebagai perbandingan batas air payau dengan jarak awal pemasangan ((BAPJA)/JA). Hasil simulasi pengaruh pemasangan krib terhadap intrusi air asin menunjukkan bahwa pergeseran batas air payau (BAP) lebih dipengaruhi oleh jarak pemasangan krib
dibandingkan
oleh
pengaruh
pemasangan panjang krib. Hal ini terlihat dari
simulasi perubahan panjang dari
simulasi l2s3q1 dengan l3s2q1 memiliki BAP
yang
sama.
Berbeda
dengan
pengaruh pemasangan jarak krib terhadap intrusi air asin memberikan nilai BAP yang signifikan.
98
Tabel 3. Pengaruh Pemasangan satu seri Krib terhadap intrusi air asin
No
Re sal
Simulasi
BAP (m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
16.750 16.750 16.750 16.750 16.750 16.750 16.750 16.750 16.750 16.750 25.000 25.000 25.000 25.000 25.000 25.000 25.000 25.000 25.000 25.000 33.250 33.250 33.250 33.250 33.250 33.250 33.250 33.250 33.250 33.250
l0s0q1 l1s1q1 l1s2q1 l2s1q1 l3s1q1 l1s3q1 l2s2q1 l2s3q1 l3s2q1 l3s3q1 l0s0q2 l1s1q2 l1s2q2 l2s1q2 l3s1q2 l1s3q2 l2s2q2 l2s3q2 l3s2q2 l3s3q2 l0s0q3 l1s1q3 l1s2q3 l2s1q3 l3s1q3 l1s3q3 l2s2q3 l2s3q3 l3s2q3 l3s3q3
0 340 350 360 365 370 380 405 405 440 0 425 460 460 480 485 490 520 520 560 355 485 500 505 535 540 550 600 600 650
Jarak awal JA (m) 0 300 300 300 300 300 300 300 300 300 0 300 300 300 300 300 300 300 300 300 0 300 300 300 300 300 300 300 300 300
(BAPJA) /JA
l (m)
S (m)
(BAPJA) /3S
0 0,133 0,167 0,200 0,217 0,233 0,267 0,350 0,350 0,467 0 0,417 0,533 0,533 0,600 0,617 0,633 0,733 0,733 0,867 0,0 0,617 0,667 0,683 0,783 0,800 0,833 1,000 1,000 1,167
0 10 10 15 20 10 15 15 20 20 0 10 10 15 20 10 15 15 20 20 0 10 10 15 20 10 15 15 20 20
0 40 60 60 80 80 90 120 120 160 0 40 60 60 80 80 90 120 120 160 0 40 60 60 80 80 90 120 120 160
0 0,333 0,278 0,333 0,271 0,292 0,296 0,292 0,292 0,292 0 1,042 0,889 0,889 0,750 0,771 0,704 0,611 0,611 0,542 0 1,542 1,111 1,139 0,979 1,000 0,926 0,833 0,833 0,729
Dari hasil simulasi pada Gambar dan
payau (BAP) dari letak awal pemasangan
Tabel 3, menunjukkan bahwa kinerja
krib ((BAP-JA)/JA), maka konfigurasi
krib dalam mereduksi intrusi air asin
pemasangan krib yang paling baik adalah
cukup baik dan menghasilkan pergeseran
l/B = 0,20; S = 8l dan dipasang tegak
batas air payau yang signifikan bila
lurus arus. Bila parameter ukurnya adalah
dibandingkan dengan simulasi di saluran
efektifitas
tanpa
perbandingan jarak batas air payau (BAP)
adanya
krib.
Bila
parameter
ukurnya adalah jarak pergeseran batas air
dengan 99
pemasangan
total
panjang
krib
satu
dimana
seri
pemasangan krib paling besar, maka
UCAPAN TERIMA KASIH
konfigurasi pemasangan krib yang paling
Ucapan terima kasih disampaikan
baik adalah l/B = 0,10; S = 4l dan krib
kepada Lembaga Penelitian UNRI atas
dipasang tegak lurus arus.
dana penelitian yang telah diberikan melalui dana bersaing rutin SPP/DPP Universitas Riau Tahun Anggaran 2007,
KESIMPULAN
sehingga penelitian ini dapat diselesaikan
1. Hasil kalibrasi model numeris RMA2
dengan baik.
menunjukkan tingkat kesesuaian yang memadai dengan model fisik, baik secara
kualitatif
maupun
DAFTAR PUSTAKA
secara
kuantitatif, dengan rasio antara RMS
Boss SMS, 1995, User’s Manual Suuface water Modelling System, Version 5.02, Engineering Computer Graphics Laboratory, Brigham Young University: Madison. Dumadi, A. Ig., 1997, Studi Kinerja Hidraulik Krib Terhadap Pola Arus dan Dinamika Dasar Saluran yang Dipengaruhi Pasang Surut, tesis S2 Jurusan Pengutamaan Rekayasa Sumber Daya Air, Program Studi Teknik sipil, Bandung : ITB.
U/Um dengan rerata U/Um yang dihasilkan < 5%. 2. Hasil simulasi pengaruh pemasangan krib
terhadap
intrusi
air
asin
menunjukkan bahwa pergeseran batas air payau (BAP) lebih dipengaruhi oleh
jarak
dibandingkan
pemasangan oleh
krib
Hong Koo, Yeo, 2006, Nature-friendly Rivertraining Structure Using Groynes, Water Resources Research Department, Korea : Korea Institute of Construction Technology
pengaruh
pemasangan panjang krib. 3. Hasil simulasi menunjukkan bahwa
Jansen, Pph, Van Bondegom,L., M de Vries, Zanen, A., 1979, Principles of River Engineering, Melbourne : Pitman Publishing Pty Ltd.
kinerja krib dalam mereduksi intrusi air asin cukup baik dan menghasilkan pergeseran batas air payau yang
Laksni S., 1993, Kajian Aliran Dua Dimensi di Belokan (model fisik dan model matematik), Tesis S2, Program Studi Teknik Sipil, Yogyakarta : UGM
signifikan. Bila parameter ukurnya adalah jarak pergeseran batas air payau
(BAP)
dari
letak
awal
Przedwojski, B., Btazejewski, R., dan Pilarzyk, K. W., 1995, River Training Techniques, Netherland : Rotterdam, A. A. Balkema.
pemasangan krib, maka konfigurasi pemasangan krib yang paling baik
Sujatmoko,B., Rahardjo, A. P., dan Legono, D., 2002, Kajian Pengaruh Konfigurasi Krib terhadap Pola Arus di Belokan, Jurnal Media Teknik, No. 2 Th. XXIV, Mei, hal. 32 – 39, Yogyakarta : UGM
adalah l/B = 0,20; S = 8l dan dipasang tegak lurus arus.
100
