MODUL SMS (SURFACE-WATER MODELLING

STYTEM)

DISUSUN dan diedit OLEH :

HERNA OCTIVIA DAMAYANTI

I. SMS Dengan Model Pendukung ADCIRC (Advanced Circulation Multi Dimensional Hydrodynamic Model)

ADCIRC mendasarkan pembuatan model arus laut dengan basis data pasang surut dan titik kedalam yang dibuat menjadi suatu kontur batimetri. Persamaan dasar hidrodinamika dalam menentukan arus pasut terdiri persamaan kontinuitas dan persamaan momentum. Persamaan ini mengasumsikan shear stress horizontal dianggap kecil sehingga diabaikan, suku konvektif pada persamaan momentum diabaikan, karena dalam arus pasut nilainya sangat kecil. Dalam persamaan momentum, pergerakan fluida ditimbulkan oleh suku gradient tekanan dan suku gesekan dasar. Dalam persamaan kontinuitas fluida dianggap ideal dengan densitas uniform dan inkompresibel.

Langkah Pengerjaan1. Registrasi dan digitasi peta

SMS v 8.1 ini akan digunakan untuk melakukan registrasi peta dasar dan untuk melakukan proses digitasi peta. Registrasi Peta

Buka Map Module

Image

Manage image (Gunakan 2 points regestration atau 3 points regrestration)

X untuk longitude, Y untuk latitudeHasil peta yang sudah diregistrasi

Digitasi PetaProses digitasi garis pantaiFeature objects coverages

Create feature archDigitasi sesuai dengan keadaan garis pantai dari peta dasar

(Gunakan Select Feature Vertex untuk memilih, menggeser posisi titik yang ingin dipindahkan. Gunakan Create Feature Vertex untuk membuat titik vertex tambahan).

Hasil digitasi garis pantai

Untuk digitasi bathimetri gunakan cara yang sama dengan digitasi garis pantai, sebelumnya buat coverages baru untuk bathimetri

Hasil digitasi bathimetri

Mengkonversi nodes menjadi verteks atau sebaliknya ( nodes verteks )

Select feature point Drag seluruh garis pantai feature objects Vertices nodes

Untuk garis pantai

Untuk Bathimetri untuk mengganti coverages

Cara konversi nodes menjadi verteks sama dengan pada garis pantai

Mengisikan nilai kedalamanSelect feature arc pilih kontur yang akan diberi nilai kedalaman isikan nilai kedalaman pada Z coordinate

Memberikan nilai Redistibute verticesUntuk garis pantai dan bathimetriSelect feature arc pilih kontur garis pantai Feature objects Redistibute vertices

Arch Redistribution Spesified Spacing (isikan nilai disesuaikan dengan kerapatan yang dikehendaki)

Mengkonversi menjadi bentuk scatterUntuk garis pantai dan bathimetriSelect feature arc pilih kontur garis pantai dan bathimetri Feature objects Map Scatter namai scatter

Menggabungkan semua scatterFeature objects coverages gabungkan kedua coveragesDelete coverages garis pantai dan bathimetri yang sebelumnya

Buka Scatter module Scatter Merge sets pindahkan semua scatter dari kiri ke kanan

Map Module Select Node Delete (dengan memilih semua node sehingga yang tertinggal adalah scatter bathimetri, untuk garis pantai tidak dihapus)

Buat kondisi batas pada area yang akan kita buat daerah modelCreate feature arc buat batasan boundary Select feature arc lakukan Redistibute vertices konversi nodes pada boundary menjadi verteks

Identifikasi boundaryUbah type coverages dari tabs menjadi ADCIRC

Feture objects Attributes untuk garis pantai pilih mainland, untuk boundary pilih ocean

Build PolygonFeature Object Build Polygon Select Feature Polygone (hingga boundary yang kita inginkan menampilkan warna hitam)

(Jika terdapat pulau, Select Polygon pada daerah pulau (Delete agar pulau yang kita inginkan pada nantinya tidak tertutup oleh mesh)

Klik 2 kali pada dearah polygon sehingga muncul dialog boxPada dialog box Mesh Type paving bathymetri type scatter set polygon type/Material ocean

Pembuatan meshSebelum kita buat jaring batas hingga (mesh), kita akan mendifinisikan boundary kembaliSelect Feature Arch Feature Object Attribute (muncul dialog box seperti pada masing-masing didefinisikan sebagai mainland,ocean)Feature Object M 2D mesh

Selesai menjadi sebuah mesh Save Project SMS 8.0Mesh Module Select nodestring klik pada Boundary Ocean dan garis pantai Nodestring Renumber bandwith

ADCIRC Assign BC definisikan kembali mainland dan ocean

ADCIRC Model control Tidal Forces

Tidal potential On New New Constituent (pada tanggal isikan berdasarkan mulai pengamatan pasut selama 15 hari) Constituent (pilih K1, K2, L2, M2, N2, O1, P1, Q1, S2)

Copy potential constituent Browse file legi Ok

Pada Global Output Velocity format dan Elevation format ganti type dengan ASCII

Pada time control isikan start day, time step, run time , Constituent ( harmonic analysis, global elevation, global velocity isikan sama untuk start day, output every, end day)

Kembali ke model control beri tanda cek pada generate output file dan klik find center

Kemudian Save project

Kembali ke SMS 8.1 buka file simpanan dari SMS 8.0 Mesh Module Run ADCIRC

Menampilkan vector arusMesh module Data Data browser Import data file fort 63 untuk menampilkan grafik pasut dan fort 64 untuk menampilkan grafik arus

Display option 2D Mesh (all of, kemudian cek pada vector, nodestring, mesh boundary) Scatter (hilangkan cek pada point) Map (hilangkan semua tanda cek yang ada) Vektor (pada arrows displayed pilih show range of magnitude, pada arrows placement, display vectors ganti dengan on grid)

II. Modul Gelombang - STWAVEUntuk membuat analysis STWAVE dan menghasilkan model gelombang terlebih dahulu harus menyelesaikan running arus dengan ADCIRC

Buka hasil running ADCIRCFile – Open pilih file type GRD.file atau type : Surfer Grid buka fort 64 di window yang sama (maka akan tampil mesh disertai time step dan magnitude 64)

Mengkonversi menjadi scatter (berguna untuk menginterpolasi Mesh dan Cartesian grid)Mesh Module Data Mesh Scatterpoint Namai scatter OkMesh tak lagi dibutuhkan, Display Options 2D Mesh All off

Hasilnya

Menghapus scatter yang tak dibutuhkan untuk menghemat memori. Aktifkan Scatter moduleSelect Scatterpoints Edit Select With Poly (Lalu buat daerah yang akan di running gelombang. Pastikan masih selalu di dalam mesh scatter. Daerah yang telah dipilih akan berwarna hijau)

Selanjutnya, pilih Scatter Split Scatter Set namai Grid Setelah itu hapus scatter yang tidak terpakai, Scatter Delete Scatter Set Delete Ok

Membuat Cartesian Grid untuk running STWAVEMap Module Feature Objects Coverages (ganti coverage type menjadi STWAVE)Create 2-D Grid Frame Lalu buat grid frame di dalam area scatter (Arah pembuatan frame disesuaikan dengan arah datangnya angin dimana daerah tersebut tidak boleh ada daratan)

Membuat batas ruang Land dan Ocean

Mesh Module Data Mesh Map Mesh Boundaries Polygons

Map Module Create Feature Arc (buat garis di Mainland, di luar polygon yang sudah ada. Ini berfungsi untuk menandai daerah daratan apabila daerah yang akan di running menempel dengan Mainland)

Mengisikan jumlah dan ukuran cell untuk running gelombangFeature Object Map 2D GridIsikan Number of Columns (maka Cell size dan Number of Rows akan mengikuti. Semakin rapat cell (jarak tiap grid) maka hasil running akan lebih baik, namun akan lebih besar pula ukuran file yang terbentuk)Pada option Depth Option pilih Interpolate magnitude (64) ElevationPada option Current pilih Interpolated velocity(64) Multiple Time Step

Display Option Non aktifkan “Map” dan “Scatter”Cartesian Grid Module Ocean Boundary

Mengisikan Spectral Energy Cartesian Grid Module STWAVE Spectral Energy Create Grid (untuk memunculkan dialog Create Spectral Energy Grid) Frequency Distribution, gantilah the Number menjadi 40 (untuk menciptakan spectral energy grid yang baru)

Generate Spectra . Masukkan parameter yang dikehendaki.Index : masukkan time step yang diinginkanAngle : masukkan sudut datang gelombang. Pastikan tidak berasal dari daratanHs : Tinggi gelombang signifikan. Diperoleh dari perhitungan data lapanganTp : Periode gelombang. Diperoleh dari perhitungan data lapanganGamma , nn : defaultDepth : Kedalaman daerah pengamatan

Generate Done

Mengisikan parameter pada Model Control. STWAVE Model Control Specify Spectral Parameters (biarkan sesuai tampilan awal) Select Input Spectra OkUbah Source Terms menjadi Propagation Only

Memilih Stasiun Pengamatan. Select Grid Cell (Kemudian plih salah satu cell di dalam daerah yang akan di running)STWAVE Assign Cell Attributes aktifkan Monitoring Station

Menyimpan hasil simulasi. Pilih Save As. Pastikan type-nya Project file dengan nama .spr Save

Running STWAVESTWAVE Run STWAVE

III. MODEL ARUS – RMA2

Lakukan proses registrasi peta seperti pada ADCIRC (untuk RMA2 koordinat yang digunakan dalam UTM).

Lakukan proses digitasi peta (sama seperti dalam ADCIRC) Lakukan proses sampai dengan pembuatan batas boundary (sama seperti dalam

ADCIRC) Build Polygon

Feature Object Build Polygon Select Feature Polygone dobel klik pada daerah model pada pada bathimetri type scatter setpolygon type/material Material_01 untuk memdefinisikan main land jika ada pulau maka polygon type/material pilih disable setelah melakukan dobel klik dan muncul Polygon attributs untuk pulau tsb

Membuat meshFeature Objects Map 2D Mesh Display Option Scatter All off

Mengubah system koordinatEdit Current Coordinat ganti satuan menjadi Meters

Setting ModelMesh Module RMA2 Model Control General Temperature isikan dengan temperature standar air laut atau tempetatur saat pengukuranDensity isi dengan densitas air laut 1025 kg/m3

Specify Initial Water Surface for Coldstart isi dengan nilai pasut pengamatan

TimingSimulation type dinamycIsikan iterations for flow calculation sesuai dengan keinginanComputation time isikan time step, jumlah time step, max time step

File digunakan untuk mengatur hasil list pada keluaran dilayar dan hotstart

Material digunakan untuk pengaturan kondisi fisis perairan

Weather digunakan apabila dalam model ingin dimasukkan kondisi dan pengaruh cuaca misal angin dan curah hujan

Setting Kondisi Batas ModelMesh Module Creates Nodestring Lalu buat nodestring pada batas aliran sungai dan pada batas aliran pasut dengan cara memulainya dengan mengklik pada salah satu ujung batas dan menekan tombol SHIFT pada keybord kemudian pada ujung batas yang lainnya diakhiri dengan dobel klik

Kondisi Batas PasutMesh Module Select Nodestring Klik pada batas pasut yang telah dibuat RMA2 Assign BC Boundary Condition Type cecklist pada Water Surface Elevation Water Surface Elevation Trasient ( isikan pasut pengamatan) Cecklist pada Make this Nodestring the Total Flow nodestring

Kondisi Batas Debit SungaiMesh Module Select Nodestring Klik pada batas sungai yang telah dibuat RMA2 Assign BC (untuk mengubah arah aliran nodestring reverse direction)

Boundary Condition Type cecklist pada Specified Flowrate Flowrate Constant (isikan debit sungai pengamatan)

Kondisi Batas Material RMA2 Material Properties Turbulance (untuk Viskositas Eddy), Roghness (untuk kondisi kekasaran), Advance (untuk Weather)

Eksekusi ProgramSebelum melakukan eksekusi program, lakukan pengecekan terlebih dahulu RMA2 Model Check Run Check

Simpan model File Save asRunning RMA2Pada eksekusi model RMA2 akan dilakukan running GFGen sebagai pengontrol geometri lalu setelah GFGen selesai maka running RMA2 dapat dilakukanCatatan : RMA2 tidak dapat digunakan untuk daerah dengan cakupan yang luas, karena memiliki batasan luasan mesh depan (MFW) yaitu 700

IV. MODEL TRANSPORT SEDIMEN – SED2D Buka file RMA2 yang telah dirunning file.spr mesh modul SED2D Global Parameter

Set Up Bed masukkan nilai-nilai parameter yang dikehendaki (untuk sand isikan sand grain size (D50))

SED2D model control atur time control

Pilih daerah sebagai sumber inputan sedimen select nodestring sumber inputan dekat sungai

Memasukan nilai TSS inputan SED2D Assign BC

Save Project SED2D Run SED2D

Menampilkan hasilData Data Browser import pilih _dbed.sol

Display Option 2D Mesh uncek nodes dan element beri tanda cek pada contour Contour Option Color Fill and linear

Untuk clay langkah-langkahnya sama dengan sand

Hasil untuk daerah yang lebih luas dengan cara yang sama

Menampilkan pola arus dalam bentuk simulasi Data Data Browser import untuk ADCIRC pilih Fort 63 dan 64, untuk Stwave

pilih _CGrid1.wav dan _CGrid1.obs, untuk RMA2 pilih .sol, untuk SED2D _dbed.sol Mesh Module Data Film Loop Kemudian akan keluar dialog box Film Loop Setup Create New Film Loop Select

Film Loop Type Scalar/Vector Animation Next Film Loop Set Up Check Vector Data Set Match Time Step Display Options Finish Setelah proceessing, windows akan menampilkan dalam bentuk Play Avi application

Menampilkan grafik Pasut atau arus dari hasil running model untuk kepentingan verifikasi hasil model dengan data lapangan.

Map Module Feature Object Coverages type diubah menjadi Observation Create Feature Point : Klik (buat 1 titik) di daerah penelitian yang berada di dalam

Ocean Boundaries (sesuaikan X dan Y koordinatnya)

Memilih data secara Time SeriesPlot Wizard : Pada Plot Type pilih Time Series NextKlik Use selected datasetJika ingin menampilkan grafik pasut maka pilih fort 63Jika ingin menampilkan grafik arus maka pilih fort 64 Finish

Mengeksport data arus dan pasut dari hasil model ke Microsoft excel untuk keperluan verifikasi hasil model dengan data lapangan. Klik Kanan pada gbr grafik Pilih Export/Print Exporting Time Series Text/Data Only File Browse Save As Export

Export Time Series Data and Label Export Style : Table Row vs Column : Point/subsets Numeric Precision : Max

Prec Export

Menampilkan data yang di export pada window Microsoft Excel Buka Excel : Data from access pilih file yang telah disimpan tadi Text Import Wizard : Step 1 pilih Delimited Next Step 2 : klik Tab ; Space ; Comma Next Step 3 : Finish Import Data Ok