Peniruan Geometri

Bab 1 Saluran Sederhana

1.7 Aliran Subkritis dan Superkritis

1.7.2 Peniruan Geometri

Geometri saluran dibuat dengan memodifikasi Saluran Sederhana Ruas Grafika. Paragraf-paragraf di bawah ini memaparkan langkah kerja untuk memodifikasi saluran.

a) Aktifkan layar editor data geometri saluran dengan mengklik tombol Edit/Enter geometric data dari layar utama HEC-RAS.

b) Pastikan bahwa “Tampang saluran asli” aktif dan muncul di layar. Apabila data geometri saluran ini tidak aktif, bukalah file datanya dengan cara mengklik menu File | Open Geometry Data.

Istiarto ● Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan FT UGM ● Jl. Grafika 2 Yogyakarta

c) Simpan file data geometri “Tampang saluran asli” ke dalam file melalui menu File | Save Geomtry Data As …. Beri judul file data geometri baru ini “Tampang saluran modifikasi”.

Klik tombol OK (lihat Gambar 68).

Gambar 68: Layar penyimpanan data geometri “Tampang saluran asli” menjadi “Tampang saluran modifikasi”

d) Aktifkan layar editor tampang lintang dengan mengklik ikon Edit and/or create cross sections (ikon ke-2 pada papan tombol kiri). Pilih RS 1000 dan hapus deskripsi “Batas hulu ruas Grafika Sta 1000”.

e) Buat tampang lintang baru RS 2000 dengan cara meng-copy RS 1000 melalui menu Options | Copy Current Cross Section ….

f) Edit RS 2000, yaitu menuliskan deskripsi “Batas hulu ruas Grafika Sta 2000”, menaikkan elevasi RS setinggi 10 meter, dan mengganti jarak RS 2000 ke tampang lintang di sisi hilir dari 20 menjadi 1000. Ingat, saluran yang baru ini adalah 1000 meter ke arah hulu RS 1000 dan memiliki kemiringan dasar saluran 0.01. Setelah langkah ini, RS 2000 tampak seperti Gambar 69.

g) Lakukan interpolasi linear antara RS 2000 dan RS 1000 dengan jarak maksimum antar RS 20 meter. Interpolasi ini dikendalikan dari menu Tools | XS Interpolation | Between 2 XS’s …. Layar editor interpolasi linear tampak seperti Gambar 70.

h) Loncat air membutuhkan jarak antar tampang lintang yang dekat. Untuk itu, jarak antara RS di penggal 60 meter di hulu titik perubahan kemiringan saluran ditetapkan 2 meter.

RS 1060.*, yang merupakan tampang lintang hasil interpolasi, diubah menjadi RS 1060.

Artinya, RS 1060 menjadi tampang lintang hasil pengukuran, bukan hasil interpolasi.

Untuk mengubah nama RS, dari layar editor data tampang lintang pilih menu Options | Rename River Station …. Hapus karakter “.*” sehingga RS 1060.* menjadi RS 1060.

i) Lakukan interpolasi linear antara RS 1060 dan RS 1000 dengan jarak maksimum antar RS 2 meter. Tutup layar editor interpolasi linear dengan mengklik tombol Close.

j) Simpan file data geometri “Tampang saluran modifikasi” melalui menu File | Save Geometry Data dari layar editor data geometri.

Istiarto ● Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan FT UGM ● Jl. Grafika 2 Yogyakarta Gambar 69: Tampang lintang RS 2000 yang merupakan batas hulu Ruas Grafika yang telah

diperpanjang 1000 meter ke hulu

Gambar 70: Interpolasi linear antara RS 2000 dan RS 1000 dengan jarak maksimum antar tampang lintang 20 meter

k) Periksa hasil modifikasi geometri saluran ini dengan menampilkan tampang memanjang saluran. Dari layar utama HEC-RAS, pilih menu View | Water Surface Profiles …. Tampilan tampang memanjang saluran menunjukkan panjang saluran 2000 meter dan perubahan kemiringan saluran tampak pada tengah-tengah panjang saluran seperti tampak pada

Istiarto ● Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan FT UGM ● Jl. Grafika 2 Yogyakarta

Gambar 71. Perhatikan penggal di hulu titik perubahan kemiringan dasar sungai. Di sana, tampak titik-titik yang berjarak lebih rapat daripada titik-titik di tempat lain, yang menunjukkan jarak antar RS yang rapat.

l) Sampai di sini, modifikasi saluran telah selesai. Geometri saluran yang baru telah siap untuk menerima aliran air.

Gambar 71: Tampang memanjang Saluran Sederhana setelah diperpanjang ke hulu 1000 meter

1.7.3 P

ENIRUAN

H

IDRAULIKA

(S

YARAT

B

ATAS

)

Aliran yang disimulasikan dapat berupa aliran permanen (steady flow) atau aliran tak permanen (unsteady flow). Di bawah ini adalah langkah untuk pembuatan data aliran tak permanen.

a) Buka layar editor data aliran tak permanen. Pilih menu Edit | Unsteady Flow Data … dari layar utama HEC-RAS. Simpan file data aliran dengan nama “Hidrograf debit dan muka air sal modif” (lihat Gambar 72).

Gambar 72: Layar penyimpanan file data aliran tak permanen “Hidrograf debit dan hidrograf muka air” menjadi “Hidrograf debit dan muka air sal modif”

Istiarto ● Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan FT UGM ● Jl. Grafika 2 Yogyakarta d) Klik tombol OK untuk kembali ke layar editor data aliran tak permanen.

e) Klik tab Initial Conditions untuk membuka layar editor syarat awal.

f) Hapus baris syarat awal pada RS 1000 melalui menu Options | Delete Initial Flow From Table.

g) Isikan “3” pada Initial Flow baris RS 2000 (lihat Gambar 73 kanan).

h) Simpan file data aliran tak permanen melalui menu File | Save Unsteady Flow Data.

Gambar 73: Hidrograf aliran sebagai syarat batas (gambar kiri) dan debit awal 3 m³/s sebagai syarat awal

1.7.4 H

ITUNGAN

H

IDRAULIKA

Seperti biasa, pengendalian simulasi aliran dilakukan melalui Plan File.

a) Klik menu Run | Unsteady Flow Analysis untuk mengaktifkan layar editor Plan.

b) Atur kendali simulasi aliran tak permanen seperti ditayangkan pada Gambar 74.

Perhatikan tanda centang yang mengaktifkan pilihan Mixed Flow Regime. Pengaktifan Mixed Flow Regime memungkinkan HEC-RAS melakukan hitungan aliran subkritis, superkritis, loncat air (hydraulic jumps), dan draw downs (aliran transisi dari subkritis ke superkritis).

c) Klik tombol Compute untuk memulai hitungan.

Istiarto ● Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan FT UGM ● Jl. Grafika 2 Yogyakarta

Gambar 74: Layar editor Plan File untuk mengatur pengendalian simulasi aliran tak permanen di Saluran Sederhana Ruas Grafika yang telah dimodifikasi

1.7.5 P

^RESENTASI

H

^ASIL

H

^ITUNGAN

Di bawah ini diberikan contoh dua tampilan hasil simulasi aliran tak permanen di Saluran Sederhana yang memiliki kemiringan dasar saluran curam berubah menjadi landai.

Gambar 75 menampilkan profil muka air di sepanjang saluran pada jam ke-3. Tampak bahwa aliran di penggal hulu berupa aliran superkritis dan aliran di penggal hilir berupa aliran subkritis.

Sebuah loncat air terjadi pada RS 1010 s.d. RS 1040. Gambar 76 adalah cuplikan tabel yang menunjukkan angka-angka hasil simulasi aliran pada jam ke-3 di sekitar loncat air. Tampak perubahan dari aliran superkritis (ditandai dengan Fr > 1) ke aliran subkritis (ditandai dengan Fr < 1) terjadi di RS 1040.*

Istiarto ● Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan FT UGM ● Jl. Grafika 2 Yogyakarta Gambar 75: Profil muka air di sepanjang Saluran Sederhana pada jam ke-3

Gambar 76: Tabel yang menunjukkan hasil simulasi aliran pada jam ke-3 di RS 1030.* s.d.

RS 1060

Istiarto ● Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan FT UGM ● Jl. Grafika 2 Yogyakarta