Simulasi Numerik Perambatan Banjir Akibat Keruntuhan Bendungan dengan Metode Volume Hingga-Cell Center

Abstract

Abstrak. Makalah ini menjelaskan model numerik untuk mensimulasikan fenomena banjir akibat keruntuhan bendungan. Fenomena ini perlu dikaji karena bencana keruntuhan bendungan dapat menimbulkan kerusakan dan menimbulkan korban jiwa. Model numerik yang dikembangkan adalah metode volume hingga explisit dengan skema sel terpusat yang bekerja pada suatu sistem grid yang tidak beraturan. Metode volume hingga yang digunakan ini, yang pertama kali dikembangkan untuk menyelesaikan persamaan-persamaan Euler Compresible yang selanjutnya dimodifikasi untuk menyelesaikan persamaan St. Vennant dua dimensi yang diturunkan dari persamaan hidrodinamika perairan dangkal. Pada model numerik ini, diskritisasi ruang diselesaikan menggunakan metode volume hingga dengan skema sel terpusat (cell-centered finite volume method) dan integrasi waktu diselesaikan menggunakan metode Runge-Kutta bertingkat. Untuk meredam osilasi numerik yang mungkin timbul akibat tidak adanya suku difusi digunakan disipasi numerik buatan. Sebagai kondisi batas dinding dipakai asumsi tidak ada aliran yang menembus dinding dan sebagai kondisi batas aliran digunakan metode karakteristik aliran. Studi banding hasil aplikasi model dilakukan untuk kasus-aliran akibat keruntuhan bendungan dan aliran permukaan. Perbandingan hasil dengan hasil eksperiment dan hasil model numerik lain ternyata memberikan kesesuaian hasil yang baik. Makalah ini juga membahas hasil aplikasi model untuk memprediksi rambatan aliran akibat kasus hipotetis bencana keruntuhan dari Bendungan Lawe-lawe. Kajian sepeti ini diperlukan untuk upaya mitigasi apabila terjadi keruntuhan bendungan tersebut.

Abstract. This paper describes a numerical model to simulate the phenomenon of flooding due to dam collapse. This phenomenon needs to be studied because of catastrophic dam collapse could inflict damage and cause casualties. Numerical model developed is based on cell-centered finite volume method with explicit time step that works on an irregular grid system. The method used by this volume, which was first developed to solve the Euler equations Compressible which is further modified to solve the equation St. Vennant two-dimensional hydrodynamic equations derived from the shallow waters equations. In this numerical model, the discretization space is solved using the method of volume to cell centered scheme (cell-centered finite volume method) and the integration time is solved using the Runge-Kutta method stratified. To dampen numerical oscillations that may arise due to lack of diffusion terms was overcome using artificial numerical dissipation. For wall boundary conditions, no flow through the wall condition was implemented, and for flow boundary conditions, the method of flow characteristics was implemented. Comparative study of the results of the model application were done for case-flow due to the collapse of the dam and surface runoff. Comparison of the results with the results of experiments and other numerical model results shows a good results agreement. This paper also discusses the results of application of the model to predict the propagation of the flow due to the hypothetical case of a dam collapse disaster Lawe-lawe dam. A case study is required for mitigation in the event of collapse of Lawe-Lawe dam.