APLIKASI SOFTWARE HEC-HMS

(1)

APLIKASI SOFTWARE HEC-HMS

Oleh :

Ir. Joko Sujono, M.Eng., Ph.D.

Dr.Ir.Rachmad Jayadi, M.Eng.

(2)

DAFTAR ISI

JUDUL i DAFTAR ISI ii I. PENDAHULUAN A. SEKILAS HEC HMS 1 B. KOMPONEN HEC-HMS 1 C. PENGINSTALAN PROGRAM 3

II. CARA PENGOPERASIAN

A.UMUM 4

B.MEMBUAT PROJECT BARU 7

C.MEMASUKAN GAGE DATA 8

D.MEMBUAT BASIN MODEL 9

E. MEMBUAT METEOROLOGICAL MODEL 18

F. MEMBUAT CONTROL SPECIFICATIONS 19

G.SIMULASI DAN TAMPILAN HASIL 21

H.KELUAR DARI PROGRAM 21

I. KELUAR DARI PROGRAM 22

III. APLIKASI SOFTWARE UNTUK FLOOD DESIGN

A.GAMBARAN KASUS 25

B. SINGLE CATCHMENT 27

C.MULTI CATCHMENT 39

IV. APLIKASI SOFTWARE UNTUK LOW FLOW ANALYSIS

A. GAMBARAN KASUS 45

(3)

BAB I

PENDAHULUAN

A. UMUM

Software HEC-HMS (Hydrologic Modelling System) ini dirancang untuk

menghitung proses hujan–aliran suatu sistem DAS. Software ini dikembangkan oleh Hydrologic Engineering Center (HEC) dari US Army Corps of Engineering.

HMS ini merupakan pengembangan program 1. Dalam HEC-HMS terdapat fasilitas kalibrasi, kemampuan simulasi model distribusi, model kontinyu dan kemampuan membaca data GIS.

B. KOMPONEN HEC-HMS

Simulasi hujan-runoff-routing dalam program HEC-HMS ini mempunyai komponen model sebagai berikut ini:

1. hujan,

2. loss models yang menghitung volume runoff, 3. model-model direct runoff,

4. model-model baseflow

5. hydrologic routing models,

6. model-model dari water-control measures meliputi diversions dan storage fasilities.

Metode simulasi dalam program HEC-HMS disajikan pada Tabel 1.1. berikut ini.

(4)

Tabel 1.1. Metode Simulasi dalam Program HEC-HMS

No Model Metode

1 Hujan • User hyetograph

• User gage weighting

• Inverse-distance gage weights

• Gridded precipitation

• Frequency storm

• Standard project storm

2 Volume runoff • Initial and constant-rate

• SCS curve number

• Gridded SCS curve number

• Green and Ampt

• Deficit and constant rate

• Soil moisture accounting

• Gridded SMA

3 Direct runoff • User-specified unit hydrograph (UH)

• Clark’s UH

• Snyder’s UH

• SCS UH

• Modclark

• Kinematic wave

4 Baseflow • Constant monthly

• Exponential recession

• Linear reservoir

5 Routing • Kinematic wave

• Lag

• Modified Puls

• Muskingum

• Muskingum-Cunge Standard Section

• Muskingum-Cunge 8- point section

Ilustrasi dari bagan alir/struktur pada simulasi proses transformasi hujan-aliran untuk kondisi waktu yang panjang long-term simulation dapat dilihat pada Gambar 1.1. di bawah ini.

(5)

Vegetation Land

surface Water body

Soil Groundwater aquifer Stream channel Stemflow & throughfall transpiration evaporation evaporation evaporation

infiltration capillary rise

percolation capillary rise

Watershed discharge flood interflow baseflow recharge Overland flow Precipitation

Gambar 1.1. Bagan alir Model Aliran

C. PENGINSTALAN PROGRAM

Program ini dapat diinstall pada komputer dengan sistem Microsoft Windows 98 dan 95, Microsoft Windows NT 3.51 atau lebih tinggi dan Sun Solaris

2.5 atau lebih tinggi

Komponen hardware minimum untuk penginstalan di Microsoft Windows mempunyai spesifikasi sebagai berikut di bawah ini.

o Processor Intel 80486

o Memory 16 MB

o Hard disk space 15 MB

o Monitor VGA 15”

o Mouse yang sesuai

Spesifikasi komponen hardware yang disarankan untuk penginstalan di Microsoft Windows sebagai berikut di bawah ini

o Processor Intel Pentium

o Memory 32 MB

o Hard disk space 25 MB

o Monitor VGA 17”

(6)

(7)

BAB II

CARA PENGOPERASIAN

A. UMUM

Cara membuka program ini ada dua cara. Cara pertama dengan memilih

Program⇒HEC⇒HEC-HMS 2.1.1 pada start menu di pojok kiri bawah layar

windows desktop. Cara kedua dengan double click icon HEC-HMS 2.1.1 pada

layar windows desktop.

Layar yang muncul pada saat pertama kali kita membuka program adalah layar Project Definition. Layar Project Definition ini digunakan untuk membuat dan mengatur projects.

Tampilan layar Project Definition dapat dilihat pada Gambar 2.1. di bawah ini. Tombol-tombol menu di Project Definition adalah menu File, menu

Component, menu Data, menu View, menu Tool dan menu Help.

Gambar 2.1. Tampilan Layar Project Definition

Menu File berisi item-item untuk membuat dan mengatur project. Empat

project terakhir yang telah dibuka akan terlihat di menu File bagian bawah. Klik pada salah satu nama project maka secara atomatis akan membuka project dengan nama tersebut. Item-item di dalam menu File seperti yang terdapat dalam Tabel 2.1. di bawah ini.

(8)

Tabel 2.1. Item-item dalam Menu File

Item Fungsi

New Project Membuat project baru

Open Project Membuka daftar project

Save Project Menyimpan project

Copy Project Mengkopi project

Rename Project Mengganti nama project

Delete Project Menghapus project

Project Attribut Mengeset the project description dan atribut yang lain

Import HEC-1 Mengimpor sebuah file HEC 1 ke project

Exit Keluar dari program

Menu Component berisi item-item untuk mengatur komponen model. Komponen model ini berupa Basin Model, Meteorologic Model dan Control Spesification. Item-item dalam menu Component dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Item-item dalam Menu Component

Item Fungsi

Basin Model ⇒ New Membuat basin model baru

Basin Model ⇒ Open Membuka basin model

Basin Model ⇒ Delete Menghapus basin model dari project

Basin Model ⇒ Import Mengimpor basin model ke project

Meteorologic Model ⇒ New Membuat model meteorologi baru

Meteorologic Model ⇒ Open Membuka model meteorologi yang sudah ada

Meteorologic Model ⇒ Delete Menghapus model meteorologi dari project

Meteorologic Model ⇒ Import Mengimpor model meteorologi yang ada ke

project

Control Specification ⇒ New Membuat control specification baru

Control Specification ⇒ Open Membuka control specification baru

(9)

Menu Data berisi item-item untuk memasukan time series dan mengatur data yang lain. Item pada menu Data dapat dilihat pada Tabel 2.3 di bawah ini.

Tabel 2.3. Item-item pada Menu Data

Item Fungsi

Precipitation Gages Membuka Precipitation Gage Manager

Discharge Gages Membuka Discharge Gage Manager

Soil Moisture Accounting Units Membuka Soil Moisture Accounting Unit

Manager

Menu View berisi item-item untuk mengakses log files. Project log berisi informasi selama project dibuka.

Menu Tool berisi item untuk simulasi dan Optimization Runs. Item-item pada menu Tool dapat dilihat pada tabel 2.4. di bawah ini.

Tabel 2.4. Item-item pada Menu Tool

Item Fungsi

Run Configuration Membuat run yang baru

Run Manager Mengatur run termasuk menghitungnya

Optimization Run Configuration Membuat optimization run yang baru

Optimization Manager Mengatur optimization run termasuk

membu-at trials, parameter, dan mengeksekusinya

Menu Help berisi item-item untuk online help dan menampilkan informasi tentang program. Item menu Help dapat dilihat pada Tabel 2.5. di bawah ini.

Tabel 2.5. Item-item pada Menu Help

Item Fungsi

Contents Membuka tabel isi di online help

Search For Help On Membuka indeks di online help

Using help Membuka topik tentang penggunaan online help system

About HEC-HMS Memperlihatkan nomor versi dan license agreement

(10)

B. PROJECT BARU

Project baru dibuat dengan cara memilih File⇒New Project di layar

Project Definition. Jumlah karakter maksimum untuk nama project adalah 20

karakter dan untuk optional description terdiri 1024 karakter. Nama dan deskripsi

project dimasukan pada layar New Project.

Tekan tombol OK untuk membuat project atau tekan tombol Cancel jika ingin membatalkan project. Jika tombol OK ditekan maka project baru akan dibuat dan secara otomatis akan muncul di layar Project Definition.

Sebuah project dapat dibuka dengan cara memilih menu File⇒Open

Project di layar Project Definition. Layar Open Project menampilkan daftar

project-project yang telah dibuat. Pemilihan project yang akan dibuka dengan mengklik nama project dalam tabel dan tekan tombol Open atau dengan

double-clicking nama project dalam tabel.

Sebuah project dihapus dengan cara memilih File⇒Delete Project pada menu di layar Project Definition. Layar Delete Project menampilkan seluruh

project yang telah dibuat. Pemilihan project yang akan dihapus dengan mengklik nama project dalam tabel dan tekan tombol Delete atau dengan double clicking

pada nama project dalam tabel.

Project yang aktif disimpan dengan memilih menu File⇒Save Project di layar Project Definition. Setting project dan seluruh komponennya termasuk basin models, meteorologic model, control specification, precipitation gages, discharge gages, runs dan optimization runs maupun trials akan tersimpan.

Project dikopi dengan memilih menu File⇒Copy Project di layar Project Definition. Pada layar Copy Project masukan nama project baru, description, dan

storage location.

Mengganti nama project dengan memilih menu File⇒Rename Project di layar Project Definition. Di layar Rename Project dimasukan nama baru, deskripsi dan storage location.

(11)

C. GAGE DATA

Model hidrologi memerlukan data time series hujan dan data time series

debit. Data times series hujan ini dimasukan ke dalam project dengan memilih

menu Data ⇒ Precipitation Gages dan data time series debit dengan memilih

menu Data ⇒ Discharge Gages. Apabila kita memilih menu ini maka akan

tampil layar Gage Manager. Layar Gage Manager ini digunakan untuk membuat dan mengatur gages.

Ketik nama dan Optional Description untuk gage baru dalam layar New Record. Hanya Precipititation Gages yang mempunyai altitude dan longitude

(Gambar 2.2.). Klik manual entry untuk membuat manualentry. Tekan OK untuk meneruskan proses atau tekan Cancel untuk membatalkan proses.

Gambar 2.2. Tampilan layar New Precipitation Record

Masukan tanggal waktu dan time interval untuk gage pada layar Time Parameter (Gambar 2.3.).

(12)

Gambar 2.3. Tampilan Layar Time Parameter

Data time series dimasukan di layar Data Editor (Gambar 2.4.). Tekan OK untuk menyimpan data, tutup layar dan akan kembali ke layar Gage Manager.

Gambar 2.4. Tampilan Layar Gage Manager

D. BASIN MODEL

1. Membuat dan Mengatur Basin Model

Basin model baru dibuat dengan memilih Edit ⇒ Basin model ⇒ New di layar Project Definition. Nama dan deskripsi basin model tersebut dimasukan di layar New Basin Model. Jumlah karakter maksimal untuk nama basin model adalah 20 karakter dan jumlah karakter maksimal untuk deskripsi basin model

(13)

Cancel untuk membatalkan basin model. Basin model baru juga bisa dibuat lewat layar Basin Model dengan cara memilih file ⇒ New Basin Model.

Membuka file basin model yang ada dengan memilih menu Edit ⇒ Basin

Model ⇒ Open di layar Project Definition. Layar Basin Model*Open

menampilkan daftar seluruh basin yang ada dalam project aktif. Pilih sebuah basin model dengan klik nama basin model dalam tabel dan tekan tombol Select, atau

double- clicking nama basin model dalam tabel. Basin model dapat dibuka dengan

double clicking dalam basin model component list di layar Project Definition atau

dipilih File ⇒ Open Basin Model pada menu item pada layar Basin Model. Menghapus basin model dipilih dengan menekan menu Edit⇒Open Basin

Model⇒Delete di layar Project Definition. Layar Basin Model*Delete

menampilkan daftar seluruh basin model pada project yang aktif. Pilih basin

model yang akan dihapus dengan mengklik nama basin model pada tabel dan

tekan tombol delete atau dengan double clicking nama basin model dalam tabel.

Basin model dapat juga dihapus dengan memilih menu File⇒Delete Basin Model

pada layar Basin Model.

Menyimpan basin model dengan memilih menu File⇒ Save Basin Model

di layar Basin Model.

2. Elemen Hidrologi

Elemen hidrologi adalah building blocks dasar dari sebuah basin model. Elemen ini menggambarkan proses fisik seperti sebuah watershed catchment,

stream reach, dan confluence. Terdapat 7 tipe elemen yaitu subbasin, reach,

reservoir, junction, diversion, source dan sink. Di elemen ini terdapat beberapa macam metode perhitungan yang akan dipakai .

Subbasin adalah sebuah elemen yang biasanya tidak mempunyai inflow

dan hanya mempunyai satu outflow.

Reach adalah sebuah elemen dengan satu atau lebih inflow dan hanya

(14)

Reservoir adalah elemen dengan satu atau lebih inflow dan satu outflow

hitungan.

Junction adalah elemen dengan satu atau lebih inflow dan hanya satu

outflow.

Diversion adalah elemen dengan dua outflow (main dan diverted), dan satu atau lebih inflow.

Source adalah elemen yang tidak mempunyai inflow, satu outflow. Sink

adalah elemen dengan satu atau lebih inflow tetapi tidak ada outflow.

3. Layar Basin Model

Layar Basin Model ini (Gambar 2.5.) menampilkan Basin Model yang aktif. Pada layar ini digunakan untuk membuat elemen-elemen hidrologi dalam sebuah basin model, menghubungkan masing-masing elemen hidrologi dan untuk memasukan data. Di layar Basin Model ini juga dilakukan pengaturan basin model, simulations control dan menampilkan hasil perhitungan. Jadi di layar

Basin Model inilah pusat pekerjaan project.

Menu bar

Toolbar

Element palette

(15)

Layar Basin Model meliputi menu bar, toolbar, element palette dan skema

basin model. Menu bar terletak di bagian paling atas layar. Toolbar terletak di bawah menu bar. Element palette di layar bagian kiri.

4. Menu Bar

Menu bar berisi item untuk membuat dan mengatur basin model, setting basin model attributes, dan mencetak skema. Menu bar ini meliputi menu File, menu Edit, menu Parameter, menu Simulate, menu View, menu Global

Summary Table, menu Message Log, menu Map dan menu Help. Item pada

menu File pada Tabel 2.6. di bawah ini.

Tabel 2.6. Item-item pada Menu File

Item Fungsi

New basin model Membuat basin model baru

Open basin model Membuka basin model

Save basin model Menyimpan basin model

Save basin model as Mengkopi basin model

Rename basin model Mengganti nama basin model

Delete basin model Menghapus basin model

Basin model attributes Set atribut untuk basin model

Print schematic Mencetak skema

Close Menutup layar schematic

Menu Edit berisi item-item untuk mengatur elemen hidrologi pada kanvas. Item di menu Edit ditunjukan pada Tabel 2.7. di bawah ini.

(16)

Tabel 2.7. Item item pada Menu Edit

Item Fungsi

Select All Memilih seluruh elemen pada basin

model

Edit Element Mengedit elemen yang aktif

New Element Membuat elemen baru

Duplicate Element (s) Membuat salinan elemen terpilih yang

aktif

Delete Element (s) Menghapus elemen terpilih yang aktif

Menu Parameter berisi item untuk seluruh global editor. Pemilihan item di menu ini akan membuka global editor yang cocok dan menampilkan seluruh data elemen-elemen.

Menu Simulate berisi item-item untuk membuka dan mengatur runs. Item-item yang tersedia di menu ini dapat dilihat pada Tabel 2.8. di bawah ini. Empat run yang terakhir akan diperlihatkan pada bagian bawah di menu ini. Klik salah satu nama run untuk mengaktifkan run yang dipilih.

Tabel 2.8. Item-item pada Menu Simulate

Item Fungsi

Run configuration Membuat run baru

Run manager Mengatur run termasuk menghitungnya

Compute Menghitung run yang aktif

Menu View berisi item-item untuk menampilkan hasil running. Menu

Global Summary Table berisi item-item untuk membuka tabel peak flow untuk

seluruh elemen dalam basin model. Menu Message Log menampilkan seluruh pesan yang ada selama proses run.

Menu Map berisi item-item untuk mengkontrol background map dan tampilan element icon pada kanvas. Fungsi-fungsi pada menu Map ini ditunjukkan pada Tabel 2.9. di bawah ini.

(17)

Tabel 2.9. Item-item pada Menu Map

Item Fungsi

Icon style⇒ small icons Tampilan elemen icons kecil

Icon style⇒ Normal icons Tampilan elemen icons besar

Icon style⇒ Image icons Tampilan image element icons besar

Icon style⇒ Name only Tampilan hanya nama elemen dan

tidak ada icon

Icon style⇒ Flow direction Mengaktifkan dan menon-aktifkan

panah aliran

Icon style⇒ Names Mengaktifkan dan menon-aktifkan

nama elemen

Map Toggle⇒Boundary maps Mengaktifkan dan menon-aktifkan

batas subbasin

Map Toggle⇒River maps Mengaktifkan dan menon-aktifkan

sungai

Reset Map scale Membesarkan peta skema basin model

Menu Help berisi item untuk menggunkan online help system dan menampilkan informasi tentang program. Item pada menu Help ditunjukan pada Tabel 2.10 di bawah ini.

Tabel 2.10. Item pada Menu Help di Layar Basin Model

Item Fungsi

Using help Membuka topik tentang penggunaan

online help system

About HEC-HMS Memperlihatkan nomor versi dan

(18)

5. Toolbar

Arrow tool digunakan untuk memilih dan memindah elemen dalam skema.

Hanya satu dari keempat tools dapat digunakan pada waktu yang bersamaan. Jika satu tool dipilih, maka tools yang lain akan aktif sampai ada tool yang lain dipilih. Pemilihan elemen dengan cara menempatkan arrow pointer pada

element icon yang dipilih dan klik tombol mouse bagian kiri. Elemen yang dipilih tersebut akan berwarna kuning. Elemen dipindah dengan cara klik tombol mouse

bagian kiri, tahan dan gerakan mouse sampai ke tempat elemen yang dikehendaki.

Hand tool digunakan untuk memindahkan skema. Pemindahan dengan

cara menempatkan hand pointer di kanvas, klik tombol mouse kiri dan gerakan mouse.

Positif magnification glass tool digunakan untuk memperbesar tampilan

skema pada layar.

Negatif magnification glass tool digunakan untuk memperkecil tampilan

skema pada layar.

1. Membuat Element Network

Hydrologic elemen network dibuat dan diatur di layar Basin Model.

Jaringan ini disusun dengan menghubungkan elemen yang satu dengan yang lain. Ada dua proses dalam penyusunan network ini. Langkah pertama yaitu membuat dan menempatkan elemen. Pemilihan elemen disesuaikan dengan metode yang dipakai dalam perhitungan. Langkah kedua yaitu menghubungkan masing-masing elemen tersebut sehingga membentuk jaringan hidrologi.

Elemen dibuat dengan cara menempatkan arrow pointer pada element palette icon. Klik dan tahan tombol mouse kiri, kemudian tarik hingga elemen sampai di kanvas. Lepaskan tombol mouse bila elemen sudah sampai pada tempat yang dikehendaki. Elemen juga dapat dibuat dengan cara memilih menu Edit ⇒

New Element di layar Basin Model atau dengan menekan tombol mouse bagian

kanan (jika arrow pointer tidak berada di sebuah elemen) kemudian pilih new element.

(19)

Masing-masing elemen dihubungkan menjadi jaringan dengan cara menempatkan arrow pointer pada element icon. Klik tombol mouse sebelah kanan dan pilih connect downstream. Arrow pointer akan berubah menjadi cross hair pointer. Letakkan cross hair pointer di elemen yang menjadi hilir dari elemen yang pertama dan klik tombol mouse kiri.

Elemen dihapus dengan cara menempatkan arrow pointer pada element icon. Tekan tombol mouse kanan dan pilih delete elemen. Elemen dan jaringan yang menghubungkan elemen ini akan terhapus bila kita menekan tombol OK

pada layar.

2. Element Editor

Masing-masing tipe elemen hidrologi mempunyai layar editor. Layar editor ini digunakan untuk memilih metode perhitungan yang akan dipakai dan untuk memasukkan data. Element editor merupakan tempat dimana nama, deskripsi dan metode elemen dapat diubah.

Ada tiga cara untuk membuka element editor dari masing-masing elemen di layar Basin Model. Cara pertama pointer diletakan pada elemen dan klik tombol mouse kanan, kemudian pilih menu edit. Cara ke dua pointer diletakan pada elemen dan klik tombol mouse kiri, sehingga warna elemen menjadi kuning. Pilih menu Edit⇒Elemen di layar Basin Model. Cara ke tiga pointer diletakan pada elemen dan double-click tombol mouse kiri.

3. Observed Hydrograph

Sebuah observed hydrograph dapat ditambahkan pada elemen di basin model. Jika observed hydrograph ditambahkan pada elemen ini, maka observed hydrograph (grafik, time series data) akan terlihat di grafik maupun tabel hasil hitungan .

Sebelum observed hydrograph ditambahkan pada elemen, observed flow data harus dimasukan pada project melalui menu pada discharge gages.

Cara penambahan observed hydrograph pada elemen adalah dengan meletakan pointer ke elemen dan klik tombol mouse kanan lalu pilih menu

(20)

observed flow. Pilih gage dari daftar yang ada dan tekan OK atau Apply untuk menyimpannya.

Cara menghapus observed hydrograph dari elemen dengan meletakkan

arrow pointer pada elemen, tekan tombol mouse kanan dan pilih menu Observed Flow. Pilih entry yang kosong pada list gage atau tekan tombol Delete.

10. Basin Model Attributes

Basin model attributes meliputi parameter files, unit system, dan element option. Set Basin attributes dengan memilih menu File⇒Basin Model Attributes

11. Background Map

Background map meliputi batas DAS dan garis sungai dapat ditambahkan

pada basin model. Ini merupakan tampilan visual dari skema yang ada di basin

model dan tidak digunakan dalam perhitungan. Contoh format map file adalah

sebagai berikut di bawah ini. Map file ini ditulis dalam program wordpad atau

notepad kemudian disimpan dengan extention Map. Contoh format map file

MapGeo : BoundaryMap MapSegment : Closed 582242.875000, 4174922.500000 582220.875000, 4174961.500000 582205.625000, 4175013.750000 581981.000000, 4174672.750000 MapGeo : RiverMap

MapSegment : Closed open

582750.187500, 4176706.000000 582687.000000, 4176594.000000 582657.375000, 4176468.500000

(21)

Set background map dengan memilih menu File⇒Basin Model Attributes

E. MODEL METEOROLOGI

Model meteorologi ini merupakan salah satu komponen yang digunakan untuk proses run, bersama-sama dengan basin model dan control specification. Data hujan dan data evapontranspirasi yang digunakan untuk simulasi tersimpan dalam meteorologic model ini.

1. Membuka dan Mengatur Meteorologic Model

Membuat model meteorologi baru dengan memilih item menu edit ⇒

meteorologic model ⇒ new pada layar project definition. Jumlah maksimal

karakter untuk nama sebesar 20 karakter dan jumlah karakter untuk deskripsi sebesar 1024 karakter. Nama dan deskripsi model meteorologi ini dimasukan dalam layar new meteorologic model. Klik tombol OK untuk membuat

meteorologic model baru dan klik tombol Cancel untuk membatalkan

meteorologic model baru.

Jika tombol OK yang dipilih maka akan terbuka layar Meteorologic Model

(Gambar 2.6.).

(22)

2. Layar Meteorologic Model

Terdapat tiga menu utama dalam layar ini terdiri dari menu File, menu

Edit dan menu Help. Menu File berisi tentang item untuk mengatur meteorologic

model dan model attributes. Fungsi-fungsi yang ada di menu File ditunjukan pada Tabel 2.11. di bawah ini.

Tabel 2.11. Item pada Menu File

Menu item Fungsi

New Met Model Membuat sebuah model meteorologi baru

Open Met Model Membuka sebuah model meteorologi

Save Met Model Menyimpan model meteorologi

Save Met Model As Membuat salinan model meteorologi

Rename Met Model Mengganti nama model meteorologi

Delete Met Model Menghapus model meteorologi

Met Model Attributes Set atribut-atribut model meteorologi

3. Meteorologic Model Attributes

Set meteorologi attributes dengan memilih menu File⇒Met Model

Attribute di layar Meteorologic Model. Ada dua pilihan menu di layar Met Model

Attributes yaitu Units dan Options. Pilih Units bila mengganti unit system dan pilih Options untuk mementukan model evapotranspirasi.

F. CONTROL SPECIFICATIONS

Control specifications adalah salah satu komponen yang digunakan untuk run digunakan bersama dengan basin model dan meteorologic model. Tanggal dan waktu permulaan dan akhir dari run di set dalam control specification ini.

Membuat control specification baru dengan memilih item menu Edit ⇒

Control Specification⇒New pada layar Project Definition. Jumlah maksimal

karakter untuk nama sebesar 20 karekter dan jumlah karakter untuk deskripsi sebesar 1024 karakter. Nama dan deskripsi model meteorologi ini dimasukan dalam layar New Control Specification. Klik tombol OK untuk membuat control

(23)

specification baru dan klik tombol Cancel untuk membatalkan control specification baru.

Jika tombol OK yang dipilih maka akan terbuka layar Control Specification (Gambar 2.7.). Control specification baru juga bisa dibuat dengan cara memilih menu File ⇒ New di layar Control Specification.

Gambar 2.7. Tampilan layar Control Specification

Control specification yang sudah ada dapat dibuka dengan cara memilih

Edit⇒Control Specification⇒Open di layar Project Definition. Sorot nama

control specification yang akan dibuka setelah itu pilih tombol Select atau dengan cara double clicking nama yang di sorot. Control specification juga bisa dibuka di layar Control Specification dengan memilih menu File⇒Open.

Penulisan tanggal dan jam dengan aturan sebagai berikut di bawah ini. a. Penulisan tanggal dapat ditulis setelah maupun sesudah bulan asalkan

angkanya integer. Tahun dapat ditulis dua digit maupun empat digit. Contoh penulisan yang benar

01Mar72 1 March 1972 march 1, 1972

b. Penulisan jam adalah empat digit Contoh penulisan yang benar 0100 atau 01:00

(24)

Interval waktu tersedia dari 1 menit sampai 24 jam. Satu macam interval dipilih untuk masing-masing control specification.

G. SIMULASI DAN TAMPILAN HASIL

Run baru dibuat dengan memilih menu tools⇒run configuration di layar

Project Definition. Pilih satu basin model, satu meteorologi model, dan satu

control specification. Masukan nama dan deskripsi dari run tersebut dan tekan tombol OK untuk membuat run baru.

Perhitungan dimulai dengan memilih Simulate⇒Run Manager di layar

Basin Model. Layar Run Manager berisi daftar run yang telah ada. Pilih run

dengan mengklik nama run yang dipilih dan tekan Compute.

Tampilan hasil run ini berupa grafik, tabel hasil dan tabel time series di masing-masing elemen.

Global summary table berisi informasi peak flow dari hasil hitungan. Cara untuk menampilkannya dengan memilih menu View⇒Global Summary Table di layar Basin Model.

Masing-masing elemen hidrologi mempunyai tiga standar untuk menampilkan hasil simulasi. Caranya dengan menempatkan arrow pointer pada

element icon dan tekan tombol mouse kanan. Pilih menu View results dan akan ditampilkan pilihan menu hasil berupa grafik, summary table dan time series table.

H. KELUAR DARI PROGRAM

Project disimpan dalam program dengan cara memilih menu File⇒Save

Project di layar Project Definition. Setelah project tersimpan di program, keluar

dari program dengan cara memilih File⇒Exit di layar Project Definition. Seluruh layar program akan secara otomatis tertutup dan keluar dari program.

(25)

I. KALIBRASI

Kalibrasi ini digunakan untuk menentukan parameter model dengan membandingkan debit terukur dan debit terhitung.

Penentuan konfigurasi optimasi ditentukan dengan memilih menu

Tools⇒Optimization Run Configuration di layar Project Definition. Pada layar

Optimization Run Configuration ditentukan basin model, meteorologic model dan

control specifications yang diperlukan dalam optimation runs.

Layar Optimization Manager (Gambar 2.8.) dibuka dengan memilih menu

Tools⇒Optimization Manager di layar Project Definition.

menu bar

toolbar

parameter table

Gambar 2.8. Tampilan Layar Optimization Manager objective

function section

Di layar Optimization Manager tersebut terdapat menu bar, toolbar,

parameter table, dan objective function section.

1. Menu Bar

Item di menu Edit meliputi item-item untuk mengatur parameter tabel,

(26)

Tabel 2.12. Item-item pada Menu Edit di Layar Optimization Manager

Item menu Fungsi

Insert Row Menyisipkan sebuah baris dalam tabel parameter untuk parameter

baru

Delete Row Menghapus sebuah baris dari tabel parameter

Delete Run Menghapus Optimization run

Delete Trial Menghapus optimization trial

Menu Options berisi item-item untuk membentuk fungsi khusus.

Objective function time window dihapus menjadi time windows dalam control specification dengan memilih item use default times. Menu Simulate berisi item untuk mengatur eksekusi trial.

Menu View berisi item-item untuk mengakses log files dan hasil optimasi. Item pada menu ini ditunjukan pada Tabel 2.13. berikut ini.

Tabel 2.13. Item di Menu View

Item Fungsi

Trial message log Menampilkan message log untuk trial yang aktif

Trial result Menampilkan hasil dari trial yang aktif

Parameter summary Menampilkan rangkuman hasil seluruh trial pada seluruh

run

Hydrograph plot Menampilkan plot hidrograf pada optimization location

trial yang aktif

Scatter plot Menampillkan scatter plot pada optimization location

trial yang aktif

Residual plot Menampillkan residual plot pada optimization location

trial yang aktif

Objective function plot

Menampilkan nilai objective function untuk trial yang aktif

Optimization schematic

Membuka skema optimization untuk menampilkan

element results untuk trial yang aktif

Menu Help berisi item untuk menggunakan online help system dan menampilkan informasi tentang program. Item pada menu help ditunjukan pada Tabel 2.14. di bawah ini.

(27)

Tabel 2.14. Item pada Menu Help di Layar Basin Model

Item Fungsi

Using help Membuka topik tentang penggunaan

online help system

About HEC-HMS Memperlihatkan nomor versi dan

license agreement program 2. Toolbar

Terdapat 5 toolbar pada layar Optimization Manager yaitu flow com-parison tool, scatter tool, residual tool, objective function tool dan schematic tool.

Flow comparison tool digunakan untul membuka grafik hasil hitungan dan

observed flow. Grafik yang sama bisa dibuka dengan memilih menu

View⇒Hydrograph Plot. Scatter tool digunakan untuk membuka grafik antara

hidrograf hasil hitungan dengan observed flow. Grafik yang sama bisa dibuka dengan memilih menu View⇒Scatter Plot. Residual tool digunakan untuk membuka grafik hasil hitungan dikurangi observed flow. Objective function tool

digunakan untuk membuka grafik dari nilai objective function masing-masing iterasi. Schematic tool digunakan untuk menampilkan skema basin model.

(28)

BAB III

APLIKASI

SOFTWARE UNTUK FLOOD DESIGN

A.GAMBARAN KASUS

Contoh kasus untuk aplikasi software ini menggunakan data di DAS Ciliwung Hulu di Katulampa.

DAS Ciliwung Hulu ini meliputi 3 kecamatan di Kabupaten Bogor. Ketiga kecamatan itu adalah Kecamatan Cisarua, Megamendung dan Ciawi yang merupakan penataan daerah puncak. Nilai CNkomposit sebesar 69,37191 dan prosentase luas impervious 16.7 %. Luas DAS Ciliwung Hulu di Katulampa sebesar 146.3499 km2. Data koordinat DAS Ciliwung hulu ini dapat dilihat pada tabel di Lampiran.

Pasangan data hujan dan data debit jam-jaman yang digunakan adalah data pada tanggal 3 Mei 1998 (Tabel 3.1). Hujan jam-jaman merupakan hasil pengukuran di pos hujan Gadog dan data debit jam-jaman merupakan hasil pengukuran di pos debit Katulampa.

Tabel 3.1. Pasangan Data Debit Jam-jaman dan Data Hujan Jam-jaman

Tanggal Jam Aliran Katulampa Hujan(mm)

(m3/dtk) Gadog 3 Mei 1998 15.00 6.345 0 16.00 6.526 0.7 17.00 6.345 10.7 18.00 6.896 2.7 19.00 22.048 0 20.00 50.672 0 21.00 40.179 0 22.00 29.226 0 23.00 22.048 0 24.00 17.509 0 4 Mei 1998 01.00 14.856 0 02.00 13.635 0 03.00 12.483 0 04.00 11.932 0 05.00 11.398 0 06.00 10.879 0 07.00 9.889 0

(29)

Metode perhitungan yang digunakan seperti yang tercantum dalam Tabel 3.2. di bawah ini

Tabel 3.2. Metode Simulasi yang Digunakan untuk Simulasi DAS Ciliwung Hulu

No Model Metode

1 Hujan User hyetograph

2 Volume runoff SCS curve number

3 Direct runoff Clark’s UH

4 Baseflow Exponential recession

5 Routing Muskingum

Parameter-parameter DAS dicari dengan proses kalibrasi. Parameter hasil kalibrasi ini digunakan untuk simulasi hujan kala ulang 10 tahunan. Hujan kala ulang 10 tahunan dianggap terdistribusi merata di seluruh DAS dengan durasi 4 jam berturut-turut sebesar 35.2 mm, 31.7 mm, 29.4 mm, dan 10.8 mm.

Berdasarkan gambaran kasus di atas dapat dihitung berapa besar debit puncak dengan hujan kala ulang 10 tahunan di DAS Ciliwung Hulu. DAS Ciliwung Hulu ini dapat dianggap sebagai DAS single catchment maupun DAS

multi catchment.

DAS multi catchment adalah satu DAS yang dibagi menjadi beberapa

subDAS. Dalam aplikasi software HEC-HMS, DAS Ciliwung hulu ini dibagi menjadi 5 subdas (Gambar 3.1).

(30)

G. PANGRANGO G. SUMBUL G. MEGA MENDUNG G. LIMO G. KENCANA Ciliwung Cipucu ng Ciliwung C iliw ung C_ia w_i Cisarua Ciesek Cis_am pay C is_uk ab iru_s C ib o_g o Citamiyang G. KENDENG Ben dung Kat ulam pa Sub DAS 3 Sub DAS 5 Sub DAS 4 Sub DAS 2 Sub DAS 1 KETERANGAN: Sungai Batas DAS Batas Sub DAS

Gambar 3.1. Pembagian sub DAS Ciliwung Hulu

Adapun luas, besar nilai CN dan % impervious tiap-tiap subDAS dapat dilihat pada Tabel 3.3. di bawah ini.

Tabel 3.3. Luas, Nilai CN dan % Impervious Tiap-tiap sub DAS di DAS Ciliwung Hulu

Subdas Luas CN % impervious

1 5.67653 74.023 21.03 2 19.44938 67.509 10.30 3 28.34173 68.757 15.90 4 15.76988 70.376 10.15 5 77.11239 69.520 19.63 B. SINGLE CATCHMENT 1. Membuat Project

Pilih menu File⇒New Project di layar Project Definition. Masukan nama project Katulampa dan Perhitungan debit puncak banjir kala ulang

10 tahun di description (Gambar 3.2). File project akan tersimpan di sub-folder bernama Katulampa, sebelumnya folder HMSPROJ dibuat pada waktu penginstalan. Tekan tombol OK untuk membuat project.

(31)

Gambar 3.2. Memasukan Name dan Description dari Project Baru

Set project attributes sebelum membuat gages atau komponen model.

Pilih menu File⇒ Project Attributes dari layar Project Definition. Di “Basin

Default” tab, set “Loss method” adalah SCS curve number, “Transform”

adalah Clark’s UH, “Baseflow” adalah Recession, dan “Channel Routing” adalah Muskingum. Di “Met Default” tab, set “Precipitation” menjadi User

hyetograph dan “Evapotranspiration” menjadi No evapotranspirasi. Pada

“Units” tab, set units menjadi System International (metric). Tekan tombol OK

untuk menyimpan dan menutup layar ini (Gambar 3.3).

Gambar 3.3. Set di Layar Project Attributes

2. Membuat Precipitation Gages

Membuat precipitation gages untuk data hujan di Gadog pada tanggal 3 Mei 1998 dan data hujan kala ulang 10 tahun. Pilih menu Data⇒Precipitation

Gages di layar Project Definition. Layar New Gage Record terbuka secara

otomatis. Masukan nama Gage Gadog 3 Mei 98 dan Data hujan di pos hujan

(32)

Klik tombol Manual Entry (Gambar 3.4) dan tekan tombol OK untuk meneruskan ke layar berikutnya.

Gambar 3.4. Membuat Precipitation Gages untuk Tanggal Gadog 3 Mei 1998

Di Layar Time Parameter for Gadog 3 Mei 98 masukan data Start Date

3 May 98, data End Date 4 May 98, data Start Time 15:00, data End Time

07:00 dan Time Interval 1 Hour (Gambar 3.5). Pilih tombol OK sehingga

muncul layar Data Editor.

Gambar 3.5. Memasukan Data Time Paramater untuk Gadog 3 Mei 98

Data hujan di pos hujan Gadog 3 Mei 1998 (Tabel 3.6) dimasukan di layar

Data Editor. Untuk melihat hyetograph data tersebut tekan tombol Plot

(33)

Gambar 3.6. Memasukan Data Hujan di Pos Hujan Gadog

Cara yang sama dilakukan untuk membuat Precipitation Gage di Pos Hujan Citeko dengan kala ulang hujan 10 tahun.

3. Membuat Discharge Gages

Membuat discharge gages untuk data hujan di Katulampa pada tanggal 3 Mei 1998. Pilih menu Data⇒ Discharge Gages di layar Project Definition. Layar New Gage Record terbuka secara otomatis. Masukan nama Gage

Katulampa 3 Mei 98 dan Data debit di pos Katulampa tanggal 3 Mei 98 untuk Description. Pilih Units menjadi Cubic Meter per Second. Klik tombol

Manual Entry (Gambar 3.7) dan tekan tombol OK untuk meneruskan ke layar

(34)

Gambar 3.7. Membuat Discharge Gages di Katulampa Tanggal 3 Mei 1998 Di Layar Time Parameter for Gadog 3 Mei 98 masukan data Start Date

3 May 98, data End Date 4 May 98, data Start Time 15:00, data End Time

07:00 dan Time Interval 1 Hour (Gambar 3.8). Pilih tombol OK sehingga

muncul layar Data Editor.

Gambar 3.8. Memasukan Data Time Paramater untuk Katulampa 3 Mei 98 Data hujan di pos hujan Gadog 3 Mei 1998 (Tabel 3.1.) dimasukan di layar Data Editor (Gambar 3.9). Untuk melihat hydrograph data tersebut tekan tombol Plot. Pilih tombol OK untuk menyimpan data debit tersebut.

Gambar 3.9. Memasukan Data Debit di Pos Katulampa

4. Membuat Basin Model

Basin model dibuat di layar Basin Model. Layar Basin Model ini dibuka dengan memilih menu Component⇒Basin Model⇒New di layar Project

(35)

Definition. Ketik Katulampa 1 untuk nama dan Katulampa single catchment

untuk description (Gambar 3.10). Tekan OK untuk membuat basin model.

Gambar 3.10. Membuat Basin Model untuk Single Catchment

DAS Ciliwung di Katulampa ini digambarkan single catchment dengan sebuah subbasin, dan sebuah junction. Background map dapat ditambahkan ke

basin model dengan memilih menu File ⇒Basin Model Attributes di layar Basin

Model (Gambar 3.11).

Gambar 3.11. Menambahkan Background Map di Basin Model

Membuat satu icon untuk subbasin dan membuat satu icon untuk

junction. Caranya dengan meletakan pointer di subbasin pada element palette di sisi kiri layar basin model. Tekan mouse dan geser hingga sampai pada tempat di kanvas yang diinginkan. Lepas tombol mouse. Hal yang sama dilakukan juga untuk membuat junction.

(36)

Subbasin dengan junction dihubungkan dengan cara pointer diletakan di

subbasin kemudian klik tombol kanan mouse. Pilih menu Connect Downstream

(Gambar 3.12). Letakan crosshair pointer pada junction icon dan klik tombol kiri

mouse.

Gambar 3.12. Menghubungkan Subbasin dengan Junction

Data masing-masing elemen dimasukan dengan cara meletakan pointer

pada elemen tersebut kemudian double-clicking tombol mouse kiri. Cara kedua dengan klik tombol mouse kanan kemudian pilih menu Edit.

Nilai parameter CN dan % impervious dimasukan di layar Data Editor

(Gambar 3.13). Data yang tidak diketahui besarannya diperkirakan dengan memasukan nilai yang masih dalam range besaran tiap parameter. Data yang tidak diketahui besarannya ini ditentukan dengan proses kalibrasi.

Data observed hydrograf dimasukan ke dalam basin model dengan cara meletakan pointer pada junction 1. Klik tombol mouse kanan kemudian pilih menu observed flow. Pilih nama gage Katulampa 3 Mei 98. Tekan OK untuk menambahkan observed hydrograf pada basin model.

(37)

Gambar 3.13. Memasukan Data di Subbasin Editor

5. Membuat Meteorologic Model

Meteorologic model dibuat dengan memilih menu Component

⇒Meteorologic Model⇒New di layar Project Definition. Masukan 3 Mei 1998

dalam name dan Hujan jam-jaman tanggal 3 Mei 1998 di pos hujan Gadog

dalam Description. Tekan tombol OK untuk membuat meteorologic model. Di layar Meteorologic Model*Subbasin List tambahkan subbasin Katulampa dengan menekan tombol Add. Setelah pada tabel subbasin tampil nama Katulampa 1

(Gambar 3.14), tekan Apply untuk memasukan nama subbasin di layar

Meteorologic Model dan OK untuk keluar dari layar Meteorologic

model*Subbasin list.

(38)

Di Layar Meteorologic Model pada tab “Precipitation” diisi user

hyetograph untuk Method dan di kolom ID Gage dimasukan data Gage-nya

yaitu Gadog 3 Mei 98 dengan cara menekan bagian kanan kolom ID Gage

(Gambar 3.15). Tekan Apply dan OK.

Hal serupa juga diulangi untuk memasukan meteorologic model untuk hujan kala ulang 10 tahun.

Gambar 3.15. Memasukan Data di layar Meteorologic Model

6. Membuat Control Specification

Control Specification dibuat dengan memilih menu Component⇒ Control

Specification⇒New di layar Project Definition. Masukan 3 Mei 1998 dalam

name dan Hujan 3 Mei 1998 di pos hujan Gadog dalam Description (Gambar 3.16). Tekan tombol OK untuk membuat Control Specification.

(39)

Gambar 3.16. Membuat Control Specification baru

Di Layar Control Specification masukan data Start Date 3 May 98, data

End Date 4 May 98, data Start Time 15:00, data End Time 07:00 dan Time

Interval 1 Hour (Gambar 3.17). Pilih tombol Apply dan OK sehingga muncul

layar Project Definition kembali.

Gambar 3.17. Memasukan Data Control Specification

7. Kalibrasi

Tools⇒Optimization Run Configuration di layar Project Definition. Pada layar

control specifications yang diperlukan dalam optimation runs. Basin model

dipilih dengan mengklik nama Katulampa. Meteorologic model dipilih dengan mengklik nama 3 Mei 98 dan control specifications dipilih dengan mengklik nama 3 Mei 98 (Gambar 3.18).

(40)

Gambar 3.18. Pemilihan basin model, meteorologic model dan control specifications untuk optimation runs

Setelah menentukan konfigurasi optimasi dilakukan proses kalibrasi di layar Optimization Manager. Layar Optimization Manager dibuka dengan memilih menu Tools⇒Optimization Manager di layar Project Definition.

Pemilihan parameter yang akan di kalibrasi dipilih dengan mengklik tiap-tiap baris pada kolom parameter (Gambar 3.19).

Gambar 3.19. Pemilihan Parameter yang Akan Dikalibrasi

Setelah parameter yang akan dikalibrasi telah dimasukkan dalam kolom paramater, dan tipe objective function (Peak weighted RMS Error) telah dipilih proses kalibrasi bisa dimulai. Kalibrasi dimulai dengan menekan tombol

Optimize.

Hidrograf hasil kalibrasi dapat dilihat dengan cara menekan toolbar flow

comparison atau memilih menu View⇒Hydrograph Plot (Gambar 3.20.). Trial

result summary bisa dilihat bisa ditampilkan dengan memilih menu View⇒Trial

(41)

Gambar 3.20. Hidrograf Hasil Kalibrasi

(42)

B. MULTI CATCHMENT

DAS Ciliwung dibagi menjadi lima buah subDAS. Perbedaan antara single

catchment dengan multi catchment adalah pada pembuatan basin model,

meteorologic model dan parameter yang dikalibrasi.

Basin model dibuat di layar Basin Model. Layar Basin Model ini dibuka dengan memilih menu Component⇒Basin Model⇒New di layar Project

Definition. Ketik Katulampa 2 untuk nama dan Katulampa multi catchment

untuk description. Tekan OK untuk membuat basin model.

DAS Ciliwung di Katulampa ini digambarkan multi catchment dengan 5 buah subbasin, tiga buah junction dan 2 buah reach. Subbasin 4 dan subbasin 5 bertemu di junction 3. Junction 3 dan junction 2 dihubungkan dengan reach 2.

Reach 2, subbasin 2 dan subasin 3 bertemu di junction 2. Junction 2 dan junction

1 dihubungkan dengan reach 1. Reach 1 dan subbasin 1 bertemu di junction 1. Membuat lima icon untuk subbasin, tiga icon untuk junction dan dua icon

untuk reach. Caranya dengan meletakan pointer di subbasin pada element palette

di sisi kiri layar basin model. Tekan mouse dan geser hingga sampai pada tempat di kanvas yang diinginkan. Lepas tombol mouse. Hal yang sama dilakukan juga untuk membuat junction dan reach (Gambar 3.22).

(43)

Nilai parameter CN dan % impervious dimasukan di layar Data Editor

masing-masing sub DAS. Data yang tidak diketahui besarannya diperkirakan dengan memasukan nilai yang masih dalam range besaran tiap parameter. Data yang tidak diketahui besarannya ini ditentukan dengan proses kalibrasi.

2. Membuat Meteorologic Model

Meteorologic model dibuat dengan memilih menu Component

⇒Meteorologic Model⇒New di layar Project Definition. Masukan 3 mei 98 (2)

dalam name dan meteorologi multicatchment 3 mei 98 pos hujan Gadog

dalam Description. Tekan tombol OK untuk membuat meteorologic model. Di layar Meteorologic Model*Subbasin List tambahkan subbasin1, subbasin 2,

subbasin 3, subbasin 4, dan subbasin 5 dengan memilih basin model Katulampa 2. Kemudian ditekan tombol Add. Setelah pada tabel subbasin tampil nama-nama

subbasin (Gambar 3.23), tekan Apply untuk memasukan nama subbasin di layar

Meteorologic Model dan OK untuk keluar dari layar Meteorologic

model*Subbasin list.

Gambar 3.23. Memasukan Data di layar Meteorologic Model*Subbasin List

Di Layar Meteorologic Model pada tab “Precipitation” diisi user

(44)

yaitu Gadog 3 Mei 98 dengan cara menekan bagian kanan kolom ID Gage

(Gambar 3.23). Tekan Apply dan OK.

Hal serupa juga diulangi untuk memasukan meteorologic model untuk hujan kala ulang 10 tahun.

Gambar 3.24. Memasukan Data di layar Meteorologic Model

3. Kalibrasi

Tools⇒Optimization Run Configuration di layar Project Definition. Pada layar

control specifications yang diperlukan dalam optimation runs. Basin model

dipilih dengan mengklik nama Katulampa 2. Meteorologic model dipilih dengan mengklik nama 3 Mei 98 (2) dan control specifications dipilih dengan mengklik nama 3 Mei 98 (Gambar 3.25).

Setelah menentukan konfigurasi optimasi dilakukan proses kalibrasi di layar Optimization Manager. Layar Optimization Manager dibuka dengan memilih menu Tools⇒Optimization Manager di layar Project Definition.

Pemilihan parameter yang akan di kalibrasi dipilih dengan mengklik tiap-tiap baris pada kolom parameter (Gambar 3.25).

(45)

Gambar 3.25. Pemilihan Parameter yang Akan Dikalibrasi

Setelah parameter yang akan dikalibrasi telah dimasukkan dalam kolom paramater, dan tipe objective function (Peak weighted RMS Error) telah dipilih proses kalibrasi bisa dimulai. Kalibrasi dimulai dengan menekan tombol

Optimize.

Hidrograf hasil kalibrasi dapat dilihat dengan cara menekan toolbar flow

comparison atau memilih menu View⇒Hydrograph Plot (Gambar 3.26). Trial

result summary bisa dilihat bisa ditampilkan dengan memilih menu View⇒Trial

Results (Gambar 3.27)

(46)

(47)

BAB IV

APLIKASI

SOFTWARE UNTUK LOW FLOW ANALYSIS

Analisis aliran sungai pada muka air rendah (low flow) adalah penting bilamana sebuah sungai dalam aspek kuantitasnya difungsikan sebagai berikut : 1. hydro power,

2. pelayanan kebutuhan air untuk domestik, industi dan irigasi, 3. sarana transportasi air (navigasi).

Model Menerus (Continuous Model) adalah model yang digunakan untuk mensimulasikan kondisi aliran rendah (low flow), yaitu suatu model yang mampu mensimulasi transformasi hujan-aliran dalam periode waktu yang panjang, daripada periode waktu yang digunakan untuk analisis banjir.

Metode perhitungan yang digunakan seperti yang tercantum dalam Tabel 4.1. di bawah ini

Tabel 4.1. Metode Simulasi yang digunakan untuk Simulasi DAS Negara Hulu

No Model Metode

2 Volume runoff Soil Moisture Accounting (SMA)

Untuk tiap metode yang digunakan dalam model-model pada low flow

analysis terdapat batasan-batasan nilai minimum dan maksimum dari

(48)

Tabel 4.2. Nilai Minimum dan Maksimum dari Parameter Kalibrasi

Nilai Batas

Model Parameter

Satuan Minimum Maksimum

Soil Mosture Init. Canopy Storage % 0 100

Accounting (SMA) Init Surface Storage % 0 100

Init. Soil Storage % 0 100

Canopy Capacity mm 0.1 1500

Surface Capacity mm 0.1 1500

Soil Capacity mm 0.1 1500

Tension Zone Capacity mm 0.1 1500

Max. Infiltration Rate mm/jam 0.01 500

Max. Soil Percolation Rate mm/jam 0.01 500

GW 1 Init. Storage % 0 100

GW 1 Capacity mm 0.1 1500

GW 1 Max. Percolation Rate mm/jam 0.01 500

GW 1 Storage Coefficient jam 0.1 500

GW 2 Init. Storage % 0 100

GW 2 Capacity mm 0.1 1500

GW 2 Max. Percolation Rate mm/jam 0.01 500

GW 2 Storage Coefficient jam 0.1 500

Clark's UH Time of Concentration jam 0 500

Clark Storage Coefficient jam 0.01 150

Baseflow Initial Baseflow m3/dt 0.001 100000

Recession Constant n/a 0.00001 1

Resession Threshold Ratio n/a 0.00001 1

Muskingum Muskingum K jam 0.001 150

Routing Muskingum X n/a 0.001 0.5

Number of Step n/a 1 100

A. GAMBARAN KASUS

Contoh kasus untuk aplikasi software ini menggunakan data pada DAS Negara bagian hulu SWS Barito. DAS Negara Hulu ini meliputi 2 Kabupaten, yaitu Kabupaten Hulu Sungai Utara dan Kabupaten Tabalong, yang merupakan daerah lindung.

Pasangan data hujan dan data debit harian yang digunakan adalah data pada Tahun 1985. Hujan harian merupakan hasil pengukuran pada 4 pos hujan dan data debit harian merupakan hasil pengukuran di pos debit Amuntai.

Tabel 4.3. Data Sub DAS

Sub DAS Nama Stasiun Hujan Letak geografis Luas SubDAS

Subdas 1, Tabalong Jaro 115º 37’ 50” LS dan 2º 30’45” BT 2405

Subdas 2, Pintap Juai 115º 35’ 24” LS dan 2º 15’ 41” BT 1548

Subdas 3, Amuntai Amuntai 115º 14’ 00” LS dan 2º 24’ 55” BT 1199

(49)

Metode perhitungan yang digunakan seperti yang tercantum dalam Tabel 4.4. di bawah ini.

Tabel 4.4. Metode Simulasi yang digunakan untuk Kalibrasi DAS Negara Hulu

No Model Metode

2 Volume runoff Soil Moisture Accounting (SMA)

Berdasarkan gambaran kasus di atas dapat dihitung berapa besar debit tahunan, aliran rendah pada musim kering dan simpanan air tanah tahunan pada DAS Negara Hulu. DAS Negara Hulu ini dapat dianggap sebagai DAS multi catchment dengan 4 sub DAS.

B. MASUKAN PROJECT

1. Membuat Project

Pilih menu File⇒New Project di layar Project Definition. Masukan nama

projectNegara River dan low flow analysis at 1985 di description (Gambar 4.1). File project akan tersimpan di sub-folder bernama Negara River. Tekan tombol

OK untuk membuat project.

(50)

Set project attributes sebelum membuat gages atau komponen model. Pilih menu File⇒ Project Attributes dari layar Project Definition. Di “Basin Default” tab, set “Loss method” adalah SMA, “Transform” adalah Clark’s UH, “Baseflow” adalah Recession, dan “Channel Routing” adalah Muskingum. Di “Met Default” tab, set “Precipitation” menjadi User hyetograph dan “Evapotranspiration” menjadi Constant Monthly. Met. Option menggunakan include evapotronspiration metode in meteorlogic model. Pada “Units” tab, set units

menjadi System International (metric). Tekan tombol OK untuk menyimpan dan menutup layar (Gambar 4.2.).

Gambar 4.2. Set di Layar Project Attributes

2. Membuat Precipitation Gages

Masukan untuk metode ini di dapat dari observasi dan pengukuran langsung, dengan User hyetograph methods. Hyetograph dapat ditampilkan sebagai perbandingan intensitas hujan dengan waktu yang ditampilkan dalam bentuk grafik batang. Memasukkan besaran hujan yang terjadi pada sebuah subbasin dari luar program, dimana tiap subbasin hanya mempunyai satu

(51)

Gambar 4.3. Membuat Precipitation Gages

Masukkan waktu yang sesuai dengan Control Specification yang ditentukan, bila Control Specification sudah ada, maka tekan tombol set, maka akan didapatkan waktu pada parameter hujan yang sesuai.

(52)

Gambar 4.5. Masukan Data Hujan harian di Sta. Jaro

Gambar 4.6. Precipitation Gages untuk tiap subbasin

3. Membuat Discharge Gages

Masukan Discharge Gages secara manual sama dengan masukan untuk

low flow analysis menggunakan interval waktu 24 jam. Di Layar Time Parameter masukan data Start Date 1 Jan 1985, data End Date 31 Dec 1985, data Start Time

(53)

Gambar 4.7. Membuat Discharge Gages

Masukkan waktu yang sesuai dengan Control Specification yang ditentukan, dengan interval waktu 24 jam. Bila Control Specification sudah ada, maka tekan tombol set, maka akan didapatkan waktu pada parameter debit observasi yang sesuai.

(54)

Gambar 4.9. Masukan Data Debit di Sta Amuntai

4. Membuat Soil Moisture Accounting (SMA)

Masukan Soil Moisture Accounting (SMA) secara manual untuk low flow analysis,Add SMA Unit, tekan tombol Apply dan OK.

(55)

Tiap subbasin yang dibuat akan mempunyai SMA masing-masing, jadi dibuat 4 Unit SMA untuk tiap subbasin, seperti pada Gambar 4.11. Pada tiap SMA

dimasukan nilai-nilai parameter awal untuk canopy, surface, soil profile, groundwater 1 dan groundwater 2.

Gambar 4.11. Masukan Kondisi SMA pada Tiap-tiap Subbasin

Basin model dibuat di layar Basin Model. Layar Basin Model ini dibuka dengan memilih menu Component⇒Basin Model⇒New di layar Project Definition. Ketik Negara Basin Model untuk nama dan Low flow analysis at 1985 untuk description (Gambar 4.12). Tekan OK untuk membuat basin model.

(56)

DAS Negara Hulu di Amuntai ini digambarkan multi catchment dengan 4 buah subbasin, 3 buah junction dan 2 reach, seperti pada Gambar 4.13.

Gambar 4.13. Memasukkan Subbasin pada Basin Model

(57)

Data yang tidak diketahui besarannya diperkirakan dengan memasukan nilai yang masih dalam range besaran tiap parameter. Data yang tidak diketahui besarannya ini ditentukan dengan proses kalibrasi.

Data observed hydrograf dimasukan ke dalam basin model dengan cara meletakan pointer pada junction 1 (Outlet Negara River). Klik tombol mouse kanan kemudian pilih menu observed flow. Pilih nama gage S. Negara - Amuntai. Tekan OK untuk menambahkan observed hydrograf pada basin model.

Gambar 4.15. Masukan Observed Hydrograph

a. Subbasin Lost Methods ( Soil Moisture Accounting/SMA )

Soil Moisture Accounting Model (SMA) ini disusun berdasarkan sistem model hujan-aliran (precipitation-runoff modelling system). Model ini mensimulasikan pergerakan air yang melewati dan yang tertampung pada tumbuhan, permukaan tanah, dalam pori tanah dan dalam lapisan air bawah tanah.

Dengan memberikan masukan berupa hujan dan evapotranspirasi potensial (ET), model tersebut akan menghitung limpasan permukaan (surface-runoff) yang terjadi di dalam DAS, aliran air tanah (groundwater flow), kehilangan karena evapotranspirasi dan perkolasi dalam (deep percolation) yang terjadi di seluruh DAS. Pembagian lapisan-lapisan tampungan yang berbeda dalam model SMA

(58)

Precipitation Evapotranspiration Deep Percolation Soil Profile Storage Groundwater Layer 2 storage Groundwater Layer 1 storage Surface runoff Percolation Upper Zone storage Tension Zone storage Percolation Surface Depression Canopy Interception Infiltration Groundwater flow Groundwater flow

Gambar 4.16. Skematik Konsep Diagram Alir Perhitungan SMA

(59)

c. Subbasin Transform Methods (Clark’s UH Model)

Dalam pendekatan ini model direct runoff yang digunakan adalah model hidrograf satuan Clark. Model ini menjabarkan 2 proses dalam pengalihragaman hujan menjadi aliran, yaitu dengan pergerakan dan pengurangan hujan yang bergerak dari tiap subdas menuju outlet.

Model ini memperhitungkan 2 karakteristik DAS, yaitu : properti dari tc

(waktu konsentrasi /time area histogram) dan R (koefisien tampungan). Parameter ini dapat ditentukan dengan kalibrasi jika data hujan dan data debit tersedia.

Gambar 4.18. Masukan pada Transform methods

d. Baseflow (Exponential Recession Model)

Model ini adalah untuk menentukan hubungan dari Qt, aliran dasar