PELATIHAN HEC-RAS
6. PEMODELAN CULVERT
Fajar Nugraha
Handout : Ir. Bambang Adi Riyanto, M.Eng
Bandung, 10-12 Desember 2018
Instruktur : Dede Akbar Mubarok, S.T.
Pemodelan Culvert (Gorong-gorong)
HEC RAS menghitung kehilangan energi pada Culvert dalam 3 bagian :
Bagian pertama adalah kehilangan energi di bagian hilir bangunan, dimana terjadi pelebaran aliran.
Bagian kedua adalah kehilangan energi pada saat masuk, dalam culvert dan saat keluar.
Bagian akhir adalah kehilangan energi di bagian hulu bangunan, dimana terjadi penyempitan aliran.
HEC RAS dapat memodelkan culvert : tunggal, beberapa culvert dengan dimensi sama dan
beberapa culvert dengan dimensi tidak sama
2
Panduan Umum Pemodelan Culvert
Perhitungan kehilangan energi pada culvert menggunakan metode Federal Highway Administration’s (FHWA, 1985), untuk menghitung kehilangan energi pada culvert yang dikendalikan oleh inlet.
Gambar berikut adalah tipikal box culvert pada jalan raya.
Dari gambar tampak bahwa culvert dalam beberapa hal serupa dengan jembatan.
Dinding dan bagian atas culvert serupa dengan tumpuan (abutment) dan low chord dari jembatan.
Karena kesamaan antara culvert dan jembatan, maka pemodelan culvert adalah sama seperti pemodelan jembatan.
3
Contoh Culvert di bawah Jalan
4Letak Penampang Melintang Pada Culvert
5
Letak Penampang Melintang Pada Culvert
6
Tipe Culvert
HEC RAS dapat memodelkan 9 macam bentuk culvert yang banyak digunakan.
Bentuk culvert adalah : lingkaran, box, arch, pipe arch, low profile arch, elliptical (horisontal dan
vertikal), semi-circular, dan Con/Span seperti gambar berikut.
Program dapat memodelkan sampai 10 tipe culvert yang berbeda.
Untuk tipe culvert tertentu, jumlah culvert identik yang dapat dimodelkan adalah 25 buah.
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Hidraulik dari Culvert
Culvert adalah saluran tertutup yang relatif pendek yang menghubungkan dua segmen saluran terbuka.
Bentuk yang umum dari culvert adalah lingkaran dan segi empat ( box ) seperti diperlihatkan pada gambar berikut.
Bagian-bagian dari culvert adalah :
Entrance, yaitu bagian dimana air memasuki culvert
Barrel, yaitu bagian saluran tertutup dari culvert
Exit, yaitu bagian dimana air keluar dari culvert
Kapasitas aliran dari culvert tergantung dari karakteristik dari ketiga bagian culvert di atas.
18
Hidraulik dari Culvert
Tailwater pada culvert adalah kedalaman air pada bagian exit di hilir culvert, dihitung dari dasar culvert (TW).
Kedalaman TW tergantung debit aliran kondisi hidraulik hilir culvert.
Invert adalah elevasi terendah pada penampang melintang culvert.
Headwater (HW) kedalaman air dari invert inlet culvert
sampai garis energi. HW mencerminkan jumlah energi yang diperlukan untuk mendorong air melalui culvert.
Upstream Water Surface (WSU) adalah dalam air pada entrance atau bagian hulu culvert.
Total Energy pada lokasi tertentu adalah elevasi invert ditambah energi spesifik.
19
20
21
Analisis Aliran Melalui Culvert
Analisis aliran melalui culvert adalah kompleks (rumit).
Umum digunakan istilah : inlet control dan outlet control.
Inlet control terjadi jika kapasitas aliran culvert pada bagian pemasukan lebih kecil dari pada kapasitas aliran di dalam barrel. Permukaan air akan melintasi kedalaman kritis pada bagian pemasukan dan di hilirnya terjadi aliran superkritis.
Pada kasus inlet control, tinggi energi hulu yang diperlukan dihitung dengan asumsi bagian pemasukan culvert berlaku seperti pintu geser atau bendung. Oleh karena itu, kapasitas inlet control tergantung
terutama dari bentuk geometri culvert entrance.
Outlet Control terjadi bila kapasitas culvert dibatasi oleh kondisi bagian hilirnya (air terbendung) atau oleh kapasitas aliran dari barrel. Untuk kondisi ini besarnya energi hulu yang diperlukan dihitung dengan prinsip keseimbangan energi dari tampang hilir ke tampang hulu.
22
Gorong-gorong (Culvert )
Klasifikasi hidraulik dari gorong-gorong adalah;
a. Inlet dan outlet tenggelam sehingga aliran dalam gorong- gorong adalah tertekan,
b. Inlet tenggelam, aliran dalam gorong-gorong penuh, akan tetapi outlet tidak tenggelam (aliran bebas),
c. Inlet tenggelam dengan aliran dalam gorong-gorong tidak penuh, dan
d. Inlet maupun outlet tidak tenggelam sehingga aliran dalam gorong-gorong adalah aliran melalui saluran terbuka.
31
32
Koefisien Manning untuk Culvert
33
Koefisien Manning untuk Culvert
34
Koefisien Manning untuk Culvert
35
Single Culvert (Multiple Identical Barrels) - Example 3
Contoh ini menggambarkan penggunaan HECRAS untuk melakukan simulasi sistem sungai yang terdapat
bangunan gorong-2 (culvert).
Data selengkapnya untuk contoh ini dapat dilihat pada folder : Steady Examples – Twin Circular Pipe – Example 3.
Project terdiri atas :
Plan : “Spring Creek Culverts”
Geometry : “Multiple Pipe Geometry”
Flow : “Multiple Pipe Flow Data”
36
Twin Circular Pipe – Example 3
37
Data untuk pemodelan gorong-gorong
Untuk memodelkan gorong-gorong diperlukan data sebagai berikut:
Skematisasi sungai.
Data geometri sungai (tampang melintang dan jarak antar penampang melintang).
Geometri Gorong-gorong.
Ineffective Flow Areas.
Steady flow data
38
River System Schematic
39
Cross Section Geometric Data
1 2 4 3
40
Geometri Gorong-gorong
Posisi gorong-gorong di RS 20.237
996 1004
41
Geometri Gorong-gorong
Deck/Roadway
Deck/Roadway Data
Station High chord Low chord Station High chord Low chord
856 36.1 856 36.1
917 34.8 917 34.8
972 33.9 972 33.9
993 33.8 993 33.8
1007 33.8 1007 33.8
1027 33.7 1027 33.7
1095 35.7 1095 35.7
1150 37.2 1150 37.2
Upstream Downstream
42
Geometri Gorong-gorong
Deck/Roadway
40 10
50
1:2 1:2
57
5
25 25.1
Diameter: 6’
43
Geometri Gorong-gorong
Culvert Data
44
Ineffective
Tampang – 2 River Sta 20.227 Tampang – 3 River Sta 20.236
45
Steady Flow Data
46
47
48
49
50
