Penggunaan CFD untuk memprediksi sedimen pada sungai dan pintu air

Sebaran kecepatan pada sungai dan pintu air

Sedimen merupakan hasil proses terjadinya erosi, baik akibat erosi permukaan, erosi parit, dan longsoran tebing dari hulu sungai sampai ke bagian hilir, sedimen tersebut akan terbawa ke saluran seperti sungai dan akan mengendap apabila kecepatan alir disaluran menurun, semakin rendah kecepatan aliran, maka semakin besar kemungkinan suspended load akan settling atau mengendap di saluran, namun besarnya dari ukuran sedimen akan berpengaruh terhadap settling sedimen.

Kurva Hjulström

Kurva Hjulström merupakan kurva yang dapat digunakan untuk melakukan estimasi dengan cepat pada kecepatan berapa bedload sedimen mengendap, atau berubah menjadi deposit material, pada kurva disebelah bisa dilihat bahwa semakin besar grain size, maka semakin mudah mengalami deposisi, misalnya pada grain size 10 cm, pada kecepatan 80 cm/detik dapat jatuh dan mengendap di saluran, sedangkan pada grain size yang lebih kecil, kurang dari 0,1 mm, maka dibutuhkan kecepatan setidaknya 0,5cm/detik agar bedload mengendap.

The Hjulström Curve

Sebaran Kecepatan dengan Computational Dynamic

Gambar diatas menunjukkan saluran berupa sungai dan bentuk dari pintu air saat dilakukan penutupan, dan hanya dibuka pada saluran utama, dengan menggunakan CFD 2D, diasumsikan aliran sama disemua kedalaman, maka dapat diketahui plot estimasi dari kecepatan air pada sekitar area pintu air, pada kasus ini, kecepatan sungai diasumsikan sebesar 0,5 m/ detik, kecepatan sungai disimulasikan masuk dari sebelah kiri, bergerak ke sebelah kanan, dapat dilihat plot hasil CFD menunjukkan perubahan kecepatan yang beragam, pada warna orrange ke merah kecepatan air berubah dari 0,5 m/detik menjadi 1,5 m/detik, semakin cepat aliran maka akan mengubah deposisi atau sedimen menadi bedload sehingga terbawa ke muara. sedangkan warna biru tua, menunjukkan kecepatan aliran berkurang hingga mendekati 0,0 m/detik, pada keceptan ini dapat dipastikan akan terjadi sedimentasi pada daerah tersebut. dengan adanya simulasi awal tersebut akan memudahkan bagian perawatan bendung, pintu air ataupun bangunan air lainya untuk mengestimasi daerah mana yang memerlukan pengangkutan sedimen, lebih lanjut CFD juga dapat digunakan untuk memprediksi daerah yang kemungkinan besar terdapat sedimentasi akibat perubahan kecepatan aliran.

Gambar diatas merupakan contoh plot 2D CFD Cross Section pada saluran dengan sistem pemompaan, dengan simulasi CFD diketahui estimasi area mana saja yang tidak tersedot oleh pompa, sehingga, dapat diketahui tingkat efektivitas pompa terhadap perawatan bangunan air khususnya mengenai kemungkinan terjadinya sedimentasi.

CFD memudahkan engineer ataupun pihak terkait untuk melakukan estimasi kecepatan aliran air pada saluran, bisa sungai, selokan, drainase dan lainya, CFD juga dapat digunakan untuk melihat efektifitas peralatan bangunan air, khususnya apabila sedimentasi menjadi hal yang sangat perlu diperhatikan.

Author

Leave a Comment

eleven + nineteen =