Evaluasi Kinerja DualSPHysics Secara Uji Numerik untuk Mensimulasikan Proses Penjalaran dan Overtopping Tsunami pada Seawall

Abstract

Tsunami adalah ancaman yang nyata untuk keselamatan dan keutuhan masyarakat pesisir, berdasarkan sifatnya yang destruktif karena gelombang besar yang ditimbulkan mampu menyebabkan kerusakan infrastruktur yang masif di kawasan pesisir. Tsunami disebabkan oleh gempa bumi, letusan gunung berapi, tanah longsor bawah laut, atau karena adanya benturan meteor. Salah satu solusi yang dapat dipilih yaitu dengan membangun infrastruktur pelindung pantai seperti seawall. Seawall memiliki peran krusial dalam melindungi daerah pesisir karena kemampuan dalam mengurangi besaran gelombang tsunami sehingga dapat meminimalisir dampak kerusakan dari tsunami. Namun, pada tsunami Jepang 2011, seawall yang dibangun di daerah Taro mengalami kegagalan karena kurang efektif dalam menangani gelombang tsunami walaupun sudah menggunakan sistem seawall ganda yang berbentuk X sehingga menimbulkan banyak korban jiwa dan kerugian. Oleh karena itu, dalam proses perencanaan seawall perlu untuk melakukan analisis dan kajian dengan baik mengenai kinerja seawall terhadap gelombang dengan prosesnya dilakukan secara uji analitis dan laboratorium. Dalam uji laboratorium memerlukan biaya, waktu, dan SDM lebih banyak dalam melakukan pengujiannya. Selain itu, uji laboratorium memiliki keterbatasan dalam pengaturan variasi geometri seawall dan kemiringan pantai. Oleh karena itu, uji numerik digunakan untuk membantu menyelesaikan masalah ini. Penelitian yang dilakukan adalah memodelkan penjalaran dan overtopping pada seawall yang dilakukan dengan eksperimen di laboratorium fisik menjadi model uji numerik dengan metode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). Metode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) merupakan metode yang mensimulasikan fluida sebagai partikel-partikel kecil sehingga tidak memerlukan grid khusus (freemesh method). Simulasi dilakukan menggunakan kode numerik Dual-SPHysics. Dalam penelitian ini nilai yang dibandingkan adalah tinggi gelombang, penjalaran gelombang, dan overtopping pada seawall dengan menggunakan dua skenario yaitu run-up solitary wave pada pantai tanpa seawall dan kondisi overtopping dengan seawall menggunakan jenis bangkitan Solitary Wave sesuai dengan eksperimen dari Huang, Qu, Li, & Lan, 2022. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan kinerja DualSPHysics dalam melakukan simulasi penjalaran dan overtopping gelombang tsunami pada seawall. Hasil simulasi divalidasi dengan hasil pengujian laboratorium menggunakan metode perbandingan model MAE, RMSE, NSE, dan RSR pada hasil simulasi pada setup 1 tanpa seawall dengan kedalaman air 1.2 m, setup 2 tanpa seawall dengan kedalaman 2.2 m, dan setup 3 dengan seawall. Hasil yang dari simulasi DualSPHysics adalah tidak mampu mensimulasikan dengan baik untuk setup 1 dengan perbandingan kedalaman air dan panjang horizontal flume 1.2 m:300 m. Kemudian, hasil simulasi setup 2 mampu mensimulasikan dengan baik pada 14 WG, namun gagal mensimulasikan pada 2 WG terakhir yaitu WG 182 m dan WG 194 m. Hasil simulasi DualSPHysics dengan baik dapat menirukan hasil eksperimen setup 3 yaitu efek overtopping pada seawall dan penjalaran gelombangnya. Sehingga dapat dilakukan modifikasi bentuk seawall yang semula tipe trapezoidal wall (TW) menjadi stepped-face wall (SW). Tipe seawall SW lebih efektif dalam mengurangi volume air overtopping sebesar 9.682% daripada tipe seawall TW. Untuk hasil simulasi yang kurang baik perlu untuk memperkecil nilai dp atau menggunakan teori bangkitan berbeda dan harus memperhitungkan perbandingan antara kedalaman air dengan pajang flume horizontal.