PEMODELAN ALIRAN DEBRIS 1 DIMENSI DENGAN METODE ELEMEN HINGGA EULERIAN DAN LAGRANGIAN

BENI ZAKARIA AR RIDLO, Ir. Adam Pamudji Rahardjo, M.Sc., Ph.D.

2013 | Skripsi | TEKNIK SIPIL

Aliran debris merupakan salah satu bencana alam yang dapat mengakibatkan kerugian baik harta benda maupun nyawa manusia. Aliran ini sangat berbahaya karena dapat merusak apa saja yang dilewatinya. Untuk menghindari kerugian yang besar dari bencana alam, dapat dilakukan mitigasi bencana alam berupa peringatan dini yang di dalamnya berupa peta daerah bahaya dan tabel waktu penjalaran banjir. Peta daerah bahaya ini dapat dibuat dengan memprediksi seberapa luas daerah yang terkena bencana sedangkan tabel waktu penjalaran banjir menunjukkan kecukupan selang waktu, sehingga peringatan dini dan evakuasi kepada penduduk di sekitar lokasi bencana dapat dilakukan segera. Untuk menyediakan dua hal tersebut dapat dilakukan sebuah pemodelan aliran debris 1D. Untuk menyelesaikan persamaan numeriknya, pemodelan 1D (satu dimensi) ini menggunakan Metode Elemen Hingga dengan pendekatan Eulerian dan pendekatan Lagrangian. Kedua pendekatan tersebut dibandingkan untuk mengetahui mana yang lebih baik dalam memodelkan aliran debris. Hasil penyelesaian numerik kemudian diterapkan pada dua initial condition, yaitu yang berbentuk anak tangga dan setengah Gaussian. Agar hasil pemodelan menjadi lebih baik digunakan pula smoothing untuk meningkatkan stabilitas numeriknya. Pada pendekatan Eulerian 2 Step Taylor Galerkin diperoleh bahwa hasil pemodelan dominan difusif dan tampak seperti penjalaran gelombang ke arah hilir dan hulu, tetapi masih condong ke arah hilir. Pada pendekatan Lagrangian Galerkin, aliran menjalar ke arah hilir tanpa ada penjalaran ke arah hulu seperti pada pendekatan Eulerian 2STG. Dari perbandingan hasil tersebut menunjukkan bahwa pemodelan dengan pendekatan Lagrangian Galerkin lebih mempresentasikan aliran debris daripada pendekatan Eulerian 2STG.

Debris flow is natural disasters that can cause not only loss of property but also of human lives. This flow is very dangerous because it can destroy anything in its path. To avoid large losses from natural disasters, mitigation of natural disasters is needed. One of mitigation measure is an early warning system and it can be in the form of hazard maps and travel time table of debris flow. This hazard maps and the travel time table of debris flow inform the extent of the affected area, so that it gives early warning for evacuation to residents around the disaster site when indicators gives signals. Debris flow modeling can be conducted for developing the early warning tools. The development of 1D (one-dimensional) model of debris flow uses the Finite Element Method with Eulerian approach and Lagrangian approach. The result of both approaches are compared to determine which one is better in modeling debris flow. The numerical models then are applied to two initial conditions, the staircase-shaped and half-Gaussian form. In order to get better modeling results a smoothing method is used to improve the stability of the numerical model. For the Eulerian approach, it is obtained that the results looks like a diffusive wave propagation to upstream and downstream, but still skewed to downstream. While the Lagrangian approach shows that the flow propagates downstream. The comparison of two methods shows that the model with Lagrangian Galerkin approach is more presenting the debris flow than Eulerian approach 2 Step Taylor Galerkin (2STG).

Kata Kunci : model aliran debris, Eulerian, Lagrangian, Metode Elemen Hingga