Simulasi Numerik Propagasi Gelombang Soliter Pada Bentuk Pantai Komposit

Abstract

ABSTRAK Propagasi dan runup gelombang tsunami telah menjadi topik riset yang sangat menarik sekaligus menantang bagi peneliti dibidang pemodelan tsunami. Model gelombang dan implementasi numerik yang akurat namun efisien secara komputasi sangat diperlukan untuk mendesain suatu perangkat lunak untuk sistem peringatan dini tsunami. Tsunami pada umumnya adalah gelombang panjang sehingga untuk mempelajari propagasi gelombang tsunami, biasanya gelombang tsunami diasumsikan sebagai gelombang soliter. Pada artikel ini, akan digunakan model gelombang nonlinear, non-dispersif Shallow Water Equations (SWE). Model ini diimplementasikan secara numerik dengan metode Finite Volume dengan skema numerik staggered grid. Model dan implementasi numerik ini akan digunakan untuk mempelajari propogasi gelombang tsunami pada bentuk pantai yang kompleks, yaitu bentuk komposit. Keakuratan dari implementasi numerik di validasi dengan data eksperimen dari laboratorium hidrodinamika. Terdapat tiga kasus yang dilakukan, yaitu propagasi gelombang soliter pada dasar rata, dan propagasi gelombang soliter tidak pecah dan pecah pada bentuk pantai komposit. Hasil perbandingan menunjukkan bahwa hasil implementasi numerik bersesuaian dengan hasil dari eksperimen. Kata kunci: Tsunami, gelombang soliter, finite volume, skema staggered grid, Shallow Water Equations ABSTRACT Propagation and runup of tsunami wave have been an interesting and challenging research topics for many researchers in a field of tsunami modelling. Wave model and its numerical implementation that is accurate as well as effisien in computation is needed in designing a software for tsunami early warning system. Tsunami in general, is categorized as a long wave, therefore to study the tsunami wave, the tsunami usually is assumed as a solitary wave. In this paper, we use the nonlinear, non-dispersive Shallow Water Equations (SWE) as the wave model. The model is implemented numerically by using finite volume method in a staggered grid scheme. The model and its numerical implementation is used to study the propagation of tsunami wave on a complex bathymetry, i.e. a composite beach. The accuracy of the numerical implementation is validated by comparing results of simulations with available experimental data from hydrodynamic laboratory. There are test three cases that are investigated, i.e. solitary wave propagation above a flat bottom, and propagation of non-breaking and breaking solitary wave above a composite beach. Results of comparison show a good agreement between numerical simulation with experimental data. Keywords: Tsunami, solitary wave, finite volume, staggered grid, Shallow Water Equations