SLIDE 5. BEKERJA DENGAN HEC-RAS (OVERVIEW)

1

Narasumber :

5. BEKERJA DENGAN HEC-RAS (OVERVIEW )

Ir. Bambang Adi Riyanto, M.Eng

Jurusan Sipil Fakultas Teknik UNPAR Jalan Ciumbuleuit No. 94 Bandung, Telp. 2033691-92

Bimbingan Teknis Analisis Keruntuhan Bendungan

Makassar 23 – 26 September 2019

Bekerja dengan Projects

HEC-RAS adalah suatu paket terpadu dari program analisis

hidraulik, dimana pengguna berinteraksi dengan sistem melalui Graphical User Interface (GUI).

HEC-RAS mampu melakukan simulasi aliran permanen dan tak permanen dari profil muka air di saluran/sungai buatan maupun alam, analisis angkutan sedimen dengan dasar bergerak,

analisis kualitas air dan beberapa desain hidraulik.

Dalam HEC-RAS dikenal terminologi Project, yaitu sekumpulan file data yang terkait dengan suatu sistem sungai tertentu.

Pemodel dapat melakukan berbagai analisis yang ada dalam HEC-RAS dalam suatu Project.

3

Mengenal Projects

Pada saat kita membuat aplikasi, manajemen semua file yang diperlukan dilakukan melalui user interface.

Pada saat proyek baru dibuat, pengguna diminta untuk

memasukkan Judul (Title) dan Nama File Proyek (Project File Name).

Semua data lainnya secara otomatis disimpan oleh user

interface menggunakan nama yang sama dengan nama proyek, kecuali tiga karakter ekstensinya.

Suatu proyek terdiri atas:

Satu Project file (.PRJ)

Satu file untuk setiap Plan (.P01 sampai .P99),

Satu Run file untuk setiap plan aliran permanen (.R01 sampai .R99), Satu Run file untuk setiap plan aliran tak permanen (.X01 sampai .X99), Satu Output file untuk setiap plan (.O01 sampai .O99),

Satu file untuk setiap set data Geometry (.G01 sampai .G99), Satu file untuk setiap set Steady flow data (.F01 sampai .F99), Satu file untuk setiap set Unsteady flow data (.U01 sampai .U99), Satu file untuk setiap set Quasi-steady flow data ( .q01 sampai .q99), Satu file untuk setiap set Sediment data (.S01 sampai .S99),

Satu file untuk setiap set Hydraulic Design data (.H01 sampai .H99)

Satu file untuk setiap set Sediment Transport Capacity data (.SedCap01 - .SedCap99), Satu file untuk setiap set SIAM Input data (.H01.SiamInput sampai .H99.SiamInput), Satu file untuk setiap set SIAM Output (.H01.SiamOutput sampai .H99.SiamOutput),

Mengenal Projects

Mengenal Projects

Pada waktu studi, pemodel dapat memformulasikan beberapa Plan yang berbeda. Setiap plan

merepresentasikan satu set geometric data dan flow data yang spesifik

Setelah data dasar di input ke HEC-RAS, pemodel dengan mudah dapat membuat Plan baru.

Setelah simulasi dilakukan pada berbagai Plan, hasilnya dapat dibandingkan secara simultan dalam bentuk tabel maupun grafik.

Mengenal Projects

9

MEMULAI HEC-RAS

Setelah proses installing selesai, pada layar desktop akan tersaji shortcut untuk mengakses HEC-RAS.

Tampilan awal dari HEC-RAS 4.1.0

HEC-RAS 4.1.0

11

13

15

Langkah Pembuatan Model Hidraulik Dengan HEC-RAS

1. Membuat Project Baru ( Starting a new project )

2. Memasukkan data geometri ( Entering geometric data ) 3. Memasukkan data aliran dan kondisi batas ( Entering

flow data and boundary data )

4. Melakukan perhitungan hidraulik ( Performing hydraulics computation )

5. Melihat dan mencetak hasil analisis ( Viewing and

printing results )

Dari tampilan menu awal HEC-RAS 4.1, pilih file new project atau apabila akan membuka file yang sudah ada, gunakan shortcut open !

1. Membuat Project Baru ( Starting a new project )

17

Untuk memulai suatu project baru, ketiklah judul project dan nama file untuk project tersebut, kemudian klik OK.

Sebelum memasukkan data geometri dan data debit, sebaiknya pada awal project, pemakai menentukan satuan sistem yang akan digunakan dalam model, SI atau English System .

Untuk menentukan satuan, pilih option dilanjutkan unit system .

1. Membuat Project Baru ( Starting a new project )

2. Memasukkan Data Geometri ( Entering geometric data )

Langkah selanjutnya adalah memasukkan data geometri untuk project yang telah dibuat, yaitu dengan memilih menu edit geometric data .

Geometric data terdiri atas informasi koneksi saluran, data penampang memanjang dan penampang

melintang, serta data bangunan air.

Dengan menggunakan menu river reach , pemakai harus menggambarkan layout sungai berawal dari hulu ke hilir sebelum dapat melakukan pemasukan data geometri.

Setelah selesai menggambarkan layout , simpan file geometric data dengan nama sesuai kebutuhan

pemakai. Lakukan langkah yang sama setelah selesai

19

Double Click

2. Memasukkan Data Geometri ( Entering geometric data )

Pilih menu cross section untuk

memasukkan data penampang

melintang sekaligus penampang

memanjang saluran.

2. Memasukkan Data Geometri ( Entering geometric data )

21

Pilih menu option dilanjutkan add new cross section . Penampang melintang akan diurutkan dari nomor kecil sebagai indikasi penampang hilir dan nomor besar

sebagai indikasi penampang hulu.

2. Memasukkan Data Geometri ( Entering geometric data )

Jarak Elevasi

0 29

10 11

100 9

105 -1

140 -1

145 9

240 11

250 29

Penampang Melintang

-5 0 5 10 15 20 25 30 35

0 50 100 150 200 250

Jarak [m]

Elevasi [m]

2. Memasukkan Data Geometri ( Entering geometric data )

23

3. Memasukkan data aliran dan kondisi batas ( Entering flow data and boundary data )

Setelah seluruh penampang saluran beserta properties - nya selesai dimasukkan, langkah selanjutnya adalah memasukkan data debit beserta kondisi batas dari model hidraulik.

Jenis data debit yang akan dimasukkan tergantung pada jenis analisis yang akan dilakukan. Jika model akan

dianalisis sebagai model aliran permanen, maka pilih

menu untuk steady flow data dari menu utama HEC-

RAS, sedangkan untuk aliran tidak permanen akan

menggunakan menu unsteady flow data .

Untuk aliran permanen, data debit yang umumnya digunakan sebagai data masukan adalah nilai debit banjir maksimum pada periode ulang tertentu,

sedangkan untuk aliran tidak permanen, data aliran adalah berupa hidrograf banjir pada periode ulang tertentu.

Apabila terdapat lebih dari satu nilai debit yang akan dimasukkan, maka pemakai harus terlebih dahulu menentukan jumlah profil aliran.

Kondisi batas model berlaku untuk semua profil aliran yang telah ditentukan.

3. Memasukkan data aliran dan kondisi batas

( Entering flow data and boundary data )

25

3. Memasukkan data aliran dan kondisi batas

( Entering flow data and boundary data )

4. Melakukan perhitungan hidraulik ( Performing hydraulics computation )

Serupa dengan prosedur memasukkan data aliran (flow data), untuk melakukan perhitungan hidraulik pada

model, tersedia menu pilihan perhitungan yang

seharusnya dipilih sesuai dengan jenis data debit yang telah dimasukkan.

Untuk setiap perhitungan baik pada model aliran

permanen maupun aliran tak permanen, pemakai dapat menentukan jenis plan yang akan dihitung sesuai

dengan variasi geometric data yang telah dibuat di awal

project.

4. Melakukan perhitungan hidraulik

( Performing hydraulics computation )

29

5. Melihat dan mencetak hasil analisis ( Viewing and printing results )

Seperti yang telah diuraikan sebelumnya, hasil keluaran model HEC-RAS 4.0 disajikan dalam bentuk gambar dan tabel.

Hasil keluaran gambar meliputi elevasi muka air pada penampang melintang sungai, profil aliran pada

penampang memanjang sungai, general profile plot , hydraulics properties plot , stage and flow hydrograph rating curve , dan profil aliran dalam bentuk 3 dimensi.

Tabel dapat disajikan sebagai text file, sedangkan grafik khususnya profil memanjang aliran dapat disajikan

sebagai dxf file.

5. Melihat dan mencetak hasil analisis

( Viewing and printing results )

31

5. Melihat dan mencetak hasil analisis

( Viewing and printing results )

5. Melihat dan mencetak hasil analisis

( Viewing and printing results )

33

5. Melihat dan mencetak hasil analisis

( Viewing and printing results )

Data Dasar HEC-RAS

Umum

Program HEC-RAS bertujuan untuk menghitung profil muka air pada beberapa lokasi yang dikaji dengan data masukan satu set data aliran (aliran tetap) atau dengan penelusuran banjir dari hidrograf yang diberikan (aliran tak tetap)

Data yang diperlukan untuk simulasi dapat dikategorikan sbb:

1. Data Geometri

2. Data Aliran Tetap (steady flow data)

3. Data Aliran Tak Tetap (unsteady flow data) 4. Data Sedimen

Data wajib adalah data geometri, data lainnya diperlukan sesuai dengan kebutuhan dan tujuan simulasi.

35

1. Data Geometri

Data Geometri dasar adalah Skematik Sistem Sungai ( River System Schematic ), Data penampang melintang ( cross section data ), panjang segmen ( reach lengths ),

koefisien kehilangan energi ( energy loss coefficients ) yaitu kehilangan energi di saluran ( friction losses ), pelebaran ( expansion losses ) dan penyempitan ( contraction losses ), dan informasi titik gabung ( stream junction )

Data bangunan air seperti: jembatan ( bridge ), gorong-

gorong ( culvert ), pelimpah ( spillway ), bendung ( weir ) dan

lain-lain adalah merupakan bagian dari data geometri

Study Limit Determination

 Pada waktu mau melakukan simulasi, perlu dilakukan

pengumpulan data daerah sebelah hulu maupun sebelah hilir daerah studi.

 Data daerah sebelah hulu diperlukan untuk mengevaluasi dampak ke hulu dari perubahan yang dilakukan di daerah studi. Batas daerah hulu yang diperlukan adalah sepanjang daerah pengaruh backwater daerah studi.

 Tambahan data pada bagian hilir diperlukan untuk

mencegah pengaruh kondisi batas hilir pada hasil simulasi di daerah studi. Umumnya kondisi batas hilir tidak diketahui, dan pemodel harus menentukan, biasanya digunakan rumus

Manning untuk menghitung dalam air normal dan ini bisa

menyebabkan kesalahan hasil. Oleh karena itu diperlukan jarak

1. Data Geometri

Skema Sistem Sungai ( River System Schematic )

 Skema sistem sungai merupakan data wajib untuk satu set data geometri HEC-RAS.

 Skema ini menggambarkan bagaimana setiap bagian sungai (river reach) dihubungkan satu dengan lainnya.

 Skema sistem sungai dibuat dengan menggambar dan

menghubungkan setiap bagian sungai pada geometric data editor.

 Setiap river reach diberikan nama yang unik. Data yang

dimasukkan harus dikaitkan dengan river reach tertentu, misalnya data cross section yang diinput harus terkait dengan river reach dan mempunyai river station identifier.

 Menggambar River Reach harus dari hulu ke hilir sesuai arah aliran positif.

 Junction hanya boleh dibuat pada lokasi dimana dua buah saluran

1. Data Geometri

Sistem Sungai Dendritic

41

Geometri Penampang Melintang



Batas geometri untuk analisis aliran di saluran alam diberikan dalam bentuk profil permukaan tanah

(penampang melintang) dan jarak antar penampang melintang ( reach lengths ).



Penampang melintang diletakkan dengan interval tertentu sepanjang sungai untuk memodelkan kemampuan

saluran/sungai dalam mengalirkan debit.



Penampang melintang harus mencakup sampai bantaran sungai dan posisinya tegak lurus pada arah aliran.



Lay out posisi penampang melintang dapat dilihat pada gambar di bawah.

1. Data Geometri

43

Geometri Penampang Melintang

 Penampang melintang diperlukan pada lokasi yang mewakili karakteristik sungai dan pada lokasi perubahan debit,

kemiringan, bentuk atau kekasaran, lokasi awal dan akhir tanggul, dan pada lokasi bangunan (jembatan, gorong-2, bendung).

 Jika terjadi perubahan mendadak, beberapa penampang melintang diperlukan untuk melukiskan perubahan tersebut.

 Jarak penampang melintang juga merupakan fungsi dari dimensi sungai, kemiringan, dan bentuk penampang

melintang. Secara umum sungai yang besar dengan bentuk penampang teratur dan kemiringan landai memerlukan lebih sedikit jumlah penampang melintang per km panjang

sungai.

1. Data Geometri

Geometri Penampang Melintang

 Tujuan studi juga mempengaruhi interval penampang melintang. Sebagai contoh studi untuk navigasi di sungai pada sungai besar dengan kemiringan sangat landai

memerlukan interval yang lebih rapat, misalnya saja 75 m, untuk menganalisa efek lokal pada kedalaman air saat muka air rendah, sementara studi sedimentasi pada waduk

memerlukan interval yang lebih jauh, pada orde km.

 Pemilihan metode persamaan kehilangan energi juga mempengaruhi interval penampang melintang, misalnya saja interval penampang melintang bisa maksimum pada

perhitungan profil M dengan metode persamaan kehilangan

1. Data Geometri

45

Geometri Penampang Melintang

 Setiap penampang melintang pada HEC-RAS mempunyai identifikasi River reach dan River station label.

 Penampang melintang disajikan dalam bentuk koordinat X,Y dimana X adalah station (jarak) dan Y adalah elevasi.

Station disajikan dari kiri ke kanan, penampang digambar dengan menghadap ke arah aliran. Nilai station boleh

negatif. Setiap penampang diperbolehkan maksimum mempunyai 500 titik.

 Identitas River Station berkaitan dengan posisi pada

penampang memanjang, bisa posisi km atau sebarang nilai (nomor) akan tetapi dengan syarat angkanya membesar ke arah hulu.

1. Data Geometri

Jarak Elevasi

0 29

10 11

100 9

105 -1

140 -1

145 9

240 11

250 29

Penampang Melintang

-5 0 5 10 15 20 25 30 35

0 50 100 150 200 250

Jarak [m]

Elevasi [m]

1. Data Geometri

47

Geometri Penampang Melintang

 Data lain yang diperlukan pada penampang melintang adalah : jarak penampang melintang ke penampang hilir, koefisien kekasaran n, dan koefisien penyempitan dan perlebaran.

 Beberapa opsi tersedia sehingga pengguna dimudahkan untuk menambah dan mengubah data penampang

melintang. Contohnya adalah mengcopy data, mengubah dimensi vertikal maupun horisontal.

1. Data Geometri

Opsi Karakteristik Penampang Melintang

 Terdapat beberapa opsi untuk membatasi aliran agar terpisah dari aliran efektif di penampang melintang.

 Opsi tersebut adalah: Ineffective flow areas, levees, dan blocked obstruction.

 Semua opsi tersebut dapat diakses melalui menu Options pada Cross section data editor.

1. Data Geometri

49

Opsi Ineffective Flow Areas

 Opsi ini memungkinkan pemodel untuk menentukan luasan di penampang melintang yang akan terisi air akan tetapi tidak mengalir.

 Opsi ini digunakan untuk memodelkan daerah yang akan tergenang air akan tetapi tidak mengalir seperti pada kolam (menampung air).

 Cara menentukan ineffective ada 2 :

 Memberikan data stasion kiri dan elevasinya, stasiun kanan dan elevasinya. Bila elevasi muka air < elevasi ineffective

maka daerah tsb airnya tidak mengalir akan tetapi bila elevasi muka air > elevasi ineffective maka daerah tersebut tidak lagi diperlakukan sebagai ineffective.

 Blocked ineffective flow areas. Caranya dengan memberikan data elevasi, stasiun kiri dan stasiun kanan, maka daerah tersebut akan di blok sebagai ineffective area.

1. Data Geometri

51

Opsi Tanggul

 Opsi ini memungkinkan pengguna untuk menetapkan stasiun dan elevasi tanggul kiri dan atau kanan.

 Dengan adanya tanggul, maka bila elevasi muka air < dari elevasi tanggul, air akan tertahan oleh tanggul. Bila elevasi muka air > elevasi tanggul maka air akan meluap melewati tanggul.

 Contoh penampang melintang dengan tanggul eksisting dapat dilihat pada gambar di bawah.

 Adakalanya ingin diketahui pengaruh adanya tanggul pada sungai yang belum bertanggul. Untuk dapat diberikan

tanggul pada posisi yang diinginkan dengan elevasi di atas muka tanah yang ada seperti diperlihatkan pada gambar di bawah.

1. Data Geometri

Data Dasar HEC-RAS

53

Data Dasar HEC-RAS

Opsi penambahan tanggul

Opsi Obstruction

 Opsi ini memungkinkan pengguna untuk mendefinisikan suatu area di penampang melintang yang ditutup (diblok) secara permanen.

 Obstruction akan mengurangi luas penampang basah dan

menambah keliling basah pada saat aliran air bersentuhan dengan obstruction ini.

 Obstruction tidak mencegah aliran air di luar area obstruction.

 Ada 2 alternatif untuk mendefinisikan obstruction:

• Alternatif 1 : dengan memberikan stasiun kiri dan stasiun kanan dan masing-masing elevasinya (bisa berbeda). Contohnya lihat gambar di bawah.

• Alternatif 2 : berupa individual blok (multiple block), dimungkinkan maksimum 20 individual block. Masing-masing blok dinyatakan

1. Data Geometri

55

Data Dasar HEC-RAS

Obstruction alternatif 1

Data Dasar HEC-RAS

57

Manning n

 Pemilihan nilai n yang tepat sangat menentukan akurasi hasil analisis.

 Nilai n tergantung dari:

1. Kekasaran permukaan saluran 2. Tumbuhan

3. Ketidak teraturan saluran 4. Lintasan saluran

5. Erosi dan pengendapan 6. Hambatan (Obstruction) 7. Dimensi saluran

8. Elevasi dan debit aliran 9. Perubahan musim

10. Temperatur

11. Sedimen dasar dan sedimen layang

1. Data Geometri

Stream Junction Data

 Stream Junction didefinisikan sebagai lokasi dimana dua atau lebih saluran bertemu atau bercabang.

 Data junction terdiri atas panjang segmen (reach length) pada junction dan sudut antar saluran (jika digunakan persamaan momentum).

1. Data Geometri

63

Steady Flow Data

 Steady flow data diperlukan untuk melakukan analisis profil muka air pada aliran permanen.

 Steady flow data terdiri dari :

 Flow Regime:

• Subcritical: Dari hilir ke hulu, profil aliran terbatas pada daerah di atas kedalaman kritis.

• Supercritical: Dari hulu ke hilir, profil aliran pada daerah di bawah kedalaman kritis.

• Mixed flow: Untuk aliran yang berubah dari superkritis ke subkritis.

 Boundary Conditions

1. Data Geometri

Steady flow data

 Data debit aliran pada ujung hulu setiap ruas saluran

Boundary Conditions:

 Known Water Surface Elevations

 Critical Depth

 Normal Depth, perlu diberikan data energy slope. Data ini bisa diisi berupa kemiringan rata-2 muka air di sekitar

penampang melintang.

 Rating Curve, hubungan elevasi dan debit aliran

2. Data Aliran Tetap ( steady flow data )

DESAIN SALURAN IRIGASI (BUATAN)

65

67

Saluran Drainase

Tanggul di Pintu Masuk Apotik Narogong Saluran Sasak Jarang di Taman

Narogong Indah

Saluran Drainase

Tanggul Banjir di Bumi Bekasi Baru Utara

Pintu Klep di Saluran Rawa Lumbu Saluran Rawa Lumbu di Bumi Bekasi

Baru Utara

Pintu Geser di Saluran Rawa Lumbu

SUNGAI DI DAERAH HILIR

DESAIN SUNGAI UNTUK PELAYARAN/SANDAR PERAHU

Tanggul Limpas

BENDUNG IRIGASI

Aliran Berubah Lambat Laun (ABLL)

Aliran Berubah Tiba-

ALIRAN BERUBAH TIBA-2 DI ATAS MERCU BENDUNG

81

83

85

87

K. SUNTER

Profil ST.90 Kali Sunter Profil ST.93 Kali Sunter

BEKASI

Profil BKS.44 Kali Bekasi

Kali Bekasi - Outlet Irigasi Danita

PERUMAHAN BUMI NASIO INDAH

Kali Cakung Ke Hulu & Tanggul

P.1

91

Longsoran Antara Krib 2 dan Krib 3 (2009) Krib 3

Krib 2

Bimbingan Teknis Analisis Keruntuhan Bendungan

Makassar 23 – 26 September 2019