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
Daftar Pembahasan
1. Pendahuluan2. Pustaka dan Teori3. Metodologi4. Perhitungan Hidrologis5. Network Flow Saluran drainase6. Simulasi dengan Ford Fulkerson7. Kesimpulan & Saran8. Daftar Pustaka
2
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
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
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
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(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.
Hasil dan Analisa Skenario 137
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.
Routing aliran air -- Skenario 2(a)38
Ada 4 source dan 1 sink , yaitu :
- sal. Prof. Soepomo- sal. Ketintang Wiyata- sal. Ketintang- sal. Wonokromo
Routing aliran air -- Skenario 2(c)40
No. Lintasan yang dilalui Flow yg dialirkan
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
Total Maximum Flow 33
Hasil dan Analisa Skenario 241
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.
Routing aliran air -- Skenario 3(a)42
Ada 3 source dan 1 sink , yaitu :
- sal. Kebonsari- sal. Karah Agung barat- sal. Jambangan
Routing aliran air -- Skenario 3(b)43
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
Total Maximum Flow 99
Hasil dan Analisa Skenario 344
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.
Routing aliran air -- Skenario 4(a)45
Ada 3 source dan 1 sink , yaitu :
- sal. Ketintang Selatan- sal. DLLAJR- sal. A. Yani
Hasil dan Analisa Skenario 447
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.
No. Lintasan yang dilalui Flow yg dialirkan
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
Total Maximum Flow 82
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
Top Related