Perpustakaan Digital ITB

Dampak destruktif bencana tsunami menuntut pemodelan hidraulika yang cepat dan akurat untuk mendukung mitigasi bencana. Meskipun Shallow Water Equation (SWE) 2D efektif digunakan, resolusi spasial tinggi yang dibutuhkan menghasilkan beban komputasi yang sangat besar. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk membangun, menguji performa stabilitas, serta menganalisis akurasi hasil simulasi dari model numerik eksplisit SWE 2D berbasis skema MacCormack dalam mensimulasikan berbagai fenomena aliran air yang berdaya rusak. Model dibangun menggunakan Metode Beda Hingga (FDM) eksplisit MacCormack dua tahap (prediktor-korektor), yang ditunjang algoritma ambang batas basah-kering (wet-dry threshold) serta Hansen Filter sebagai peredam osilasi numerik pada gelombang kejut. Evaluasi keandalan model dilakukan melalui skenario dam-break (linear dan sirkular), propagasi gelombang soliter pada kedalaman konstan, run-up gelombang soliter (non-breaking dan breaking) pada pantai kanonik, serta simulasi tsunami run-up pada pulau kerucut (Conical Island) dengan validasi berbasis Root-Mean-Square-Error (RMSE) terhadap data analitik dan eksperimen laboratorium. Hasil simulasi menunjukkan model mampu menangani kasus dam-break dengan RMSE sebesar 0,075 m (linear) dan 0,084 m (sirkular), serta mempertahankan bentuk gelombang soliter pada kedalaman konstan secara stabil (rata-rata RMSE 0,0715%–0,150%). Pada run-up pantai kanonik, hasil simulasi selaras dengan eksperimen (RMSE rata-rata 0,3804 untuk non-breaking dan 2,92 untuk breaking). Namun, pada kasus kompleks 2D Conical Island, model mengalami penjalaran gelombang ~5% lebih cepat (dilatasi waktu) dan kurang presisi dalam mereplikasi tinggi limpasan maksimum di sisi belakang pulau (lee side run-up) serta fenomena surut (rundown drawback), dengan rata-rata RMSE total sebesar 0,0147 m. Deviasi ini diidentifikasi terjadi akibat difusi numerik filter Hansen serta hambatan artifisial dari parameter wet-dry threshold pada lereng curam. Dapat disimpulkan bahwa skema eksplisit MacCormack yang dikembangkan stabil dan mampu menyajikan fenomena hidrodinamika secara kualitatif, tetapi memiliki keterbatasan fisis dalam memprediksi kuantitas limpasan pada topografi 2D yang kompleks. Penelitian selanjutnya disarankan menggunakan skema numerik orde lebih tinggi serta optimasi parameter batas basah-kering.