Artificial Neural Network dan Pemodelan Numerik untuk Prediksi Parameter Aliran akibat Dam Break
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
Setiap bendungan mempunyai potensi keruntuhan bendungan, yang dapat disebabkan oleh banyak factor seperti gempa. Kejadian dam break dapat menyebabkan kerusakan besar pada bagian hilir, terutama jika hilirnya merupakan area perkotaan. Oleh karenanya, setiap pembangunan bendungan harus disertai dengan kajian terkait potensi keruntuhan bendungan untuk meminimalisir kerugian. Parameter yang didapatkan dari kajian tersebut adalah prediksi dari waktu kedatangan, kedalaman, dan kecepatan aliran banjir. Metode prediksi yang digunakan dalam studi ini adalah sebuah machine learning, yaitu Artificial Neural Network (ANN). Kasus yang digunakan pada studi ini adalah eksperimen dam break dengan satu bangunan miring pada bagian hilirnya yang kemudian dimodelkan secara numerik. Metode numerik yang digunakan adalah skema Mac-Cormack dengan filter numerik. Data yang dimasukkan pada model adalah ketinggian level air pada bendungan. Hasil yang didapat dari pemodelan numerik menunjukkan perbandingan fluktuasi muka air yang baik terhadap hasil eksperimen. Skenario yang berbeda kemudian digunakan dengan beberapa ketinggian level air pada bendungan untuk melalui proses pembelajaran, pelatihan, dan pengujian untuk menghasilkan model ANN yang paling optimum dengan nilai MSE mendekati nol sebagai parameter akurasi metode ini. Untuk mendapatkan MSE terkecil, maka digunakan algorima backpropagation perceptron karena lebih efektif dalam memprediksi parameter aliran akibat dam break. Melalui berbagai proses pengujian ANN, didapatkan performance MSE validation terbaik berada pada epoch 2 dengan nilai 0.00011882 dan dapat disimpulkan bahwa metode ANN dapat digunakan sebagai prediktor parameter aliran akibat keruntuhan bendungan. Dengan dilakukannya studi ini, diharapkan dapat membantu kajian terkait dam break pada area perkotaan di masa mendatang.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
References
Adityawan, M. B., Rahmasari, P., Chrysanti, A., Farid, M., Yakti, B. P. dan Purnama, M. R., 2021. Effect of Land Cover on Tsunami Overland Flow Propagation: A Case Study of Painan, West Sumatra, Indonesia. International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, Vol.11(5): 1704-1712. https://doi.org/10.18517/ijaseit.11.5.14261
Adityawan, M. B. and Tanaka, H., 2012. Bed Stress Assessment Under Solitary Wave Run-Up. Earth, Planets and Space Journal, Vol.64(10): 945-954. https://doi.org/10.5047/eps.2011.02.012
Farid, M., Yakti, B. P., Rizaldi, A. dan Adityawan, M. B., 2016. Finite Difference Numerical Scheme for Simulating Dam Break Flow, disajikan pada The 5th HATHI Int. Sem. Water Resil. in a Changing World, 29 - 31 Juli 2016, Bali.
Frazão, S. S. dan Zech, Y., 2007. Experimental Study of Dam-Break Flow against an Isolated Obstacle. Journal of Hydraulic Research, Vol.45: 27-36. https://doi.org/10.1080/00221686.2007.9521830
Hafiyyan, Q., Adityawan, M. B., Harlan, D., Natakusumah, D. K. dan Magdalena, I., 2021. Comparison of Taylor Galerkin and FTCS Models for Dam-Break Simulation, disajikan pada The 5th International Seminar on Sustainable Urban Development, 5 Agustus 2020, Jakarta. https://doi.org/10.1088/1755-1315/737/1/012050
Kim, P., 2017. MATLAB Deep Learning with Machine Learning, Neural Network and Artificial Intelligence, Apress, Seoul. https://doi.org/10.1007/978-1-4842-2845-6_2
Kusuma, M. S. B., Farid, M. dan Adityawan, M. B., 2008. Numerical Model Study of Two Dimension Flow Generated by a Dam Break, disajikan pada International Conference on Earthquake Engineering and Disaster Mitigation, 14 - 15 April 2008, Jakarta.
Magdalena, I., Adityawan, M. B. dan Jonathan, C., 2020. Numerical Model for Dam Break over a Movable Bed using Finite Volume Method. International Journal of GEOMATE, Vol.19(71): 98-105. https://doi.org/10.21660/2020.71.27074
Maitsa, T. R., Mardika, M. G. I., Adityawan, M. B., Harlan, D., Kusumastuti, D. dan Kuntoro, A. A., 2020. 2D Numerical Simulation of Urban Dam Break and its Effect to Building using Lax Scheme with Numerical Filter, disajikan pada 4th International Conference on Earthquake Engineering & Disaster Mitigation (ICEEDM 2019), 25-27 September 2019, Padang.
Mellivera, A., Zain, K., Adityawan, M. B., Harlan, D., Farid, M. dan Yakti, B. P., 2020. Development of FTCS Artificial Dissipation for Dam Break 2D Modelling. Jurnal Teknik Sipil, Vol.27(1): 1-8. https://doi.org/10.5614/jts.2020.27.1.1
Priddy, K. L. dan Keller, P. E., 2005. Artificial Neural Networks : An Introduction, SPIE Press, Bellingham. https://doi.org/10.1117/3.633187
Purnama, M. R., Adityawan, M. B., Farid, M., Chrysanti, A., Rayadi, B. T. dan Suryadi, Y., 2021. Development of Tsunami Inundation Map for the Coast of Palu City, disajikan pada The 5th International Seminar on Sustainable Urban Development, 5 Agustus 2020, Jakarta. https://doi.org/10.1088/1755-1315/737/1/012049
Putri, P. I. D., Iskandar, R. F., Adityawan, M. B., Kardhana, H. dan Indrawati, D., 2020. 2D Shallow Water Model for Dam Break and Column Interactions. Journal of the Civil Engineering Forum, Vol.6(3): 237-246. https://doi.org/10.22146/jcef.54307
Raharja, M. A. dan Astra, I. T., 2018. Prediksi Ketinggian Gelombang Laut Menggunakan Metode Backpropagation pada Pantai Lebih Gianyar. Ilmu Komputer Universitas Udayana, Vol.11: 19-26. https://doi.org/10.24843/jik.2018.v11.i01.p03
Sandi, C., Adityawan, M. B., Nurendyastuti, A. K., Farid, M., Harlan, D., Kuntoro, A. A. dan Widyaningtias, 2022. Building Treatments in Numerical Modeling of Dam Break Induced Flow in Urban Area, disajikan pada 5th International Conference of Earthquake Engineering and Disaster Mitigation (status diterima), 28 - 29 September 2022, Yogyakarta.
Seyedashraf, O., Mehrabi, M. dan Akhtari, A. A., 2018. Novel Approach for Dam Break Flow Modeling Using Computational Intelligence. Journal of Hydro-logy, Vol.559: 1028-1038. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.03.001
Sihombing, Y. I., Adityawan, M. B., Chrysanti, A., Widyaningtias, Farid, M., Nugroho, J., Kuntoro, A. A. dan Kusuma, M. A., 2020. Tsunami Overland Flow Characteristic and Its Effect on Palu Bay Due to the Palu Tsunami 2018. Journal of Earthquake and Tsunami, Vol.14: 1-20. https://doi.org/10.1142/S1793431120500098
Wei, Y., Wang, D. dan Liu, Q., 2010. Application of Artificial Neural Network to Calculation of Solitary Wave Run Up. Water Science and Engineering, Vol.3(3): 304-312.
Yakti, B. P., Adityawan, M. B., Farid, M., Suryadi, Y., Nugroho, J. dan Hadihardaja, I. K., 2018. 2D Modeling of Flood Propagation due to the Failure of Way Ela Natural Dam, disajikan pada The Third International Conference on Sustainable Infrastructure and Built Environment (SIBE 2017), 26-27 September 2017, Bandung. https://doi.org/10.1051/matecconf/201814703009
Zendrato, N. L. H., Chrysanti, A., Yakti, B. P., Adityawan, M. B., Widyaningtias dan Suryadi, Y., 2018. Application of Finite Difference Schemes to 1D St. Venant for Simulating Weir Overflow, disajikan pada The Third International Conference on Sustainable Infrastructure and Built Environment (SIBE 2017), 26 - 27 September 2017, Bandung. https://doi.org/10.1051/matecconf/201814703011
Zendrato, N. L. H., Harlan, D., Adityawan, M. B. dan Natakusumah, D. K., 2019. 1D Numerical Modelling of Dam Break using Finite Element Method, disajikan pada The 2nd Conference for Civil Engineering Research Networks (ConCERN-2 2018), 27 - 29 November 2018, Bandung.