03 Bekerja Dengan HECRAS [PDF]

Citation preview

PELATIHAN HEC-RAS



3. BEKERJA DENGAN HEC-RAS Instruktur : Dede Akbar Mubarok, S.T. Fajar Nugraha Handout : Ir. Bambang Adi Riyanto, M.Eng



Bandung, 10-12 Desember 2018



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 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. 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.



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 y secara otomatis disimpan p oleh user interface menggunakan nama yang sama dengan nama proyek, kecuali tiga karakter ekstensinya. S t proyekk tterdiri Suatu di i atas: t



Mengenal Projects 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 p set data Geometry y ((.G01 sampai p .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), Satu file untuk setiap set Water Quality data (.W01 sampai .W99), Log file (.log).



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. fik



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



HEC-RAS 4.1.0



Tampilan p awal dari HEC-RAS 4.1.0



HEC-RAS Main Window Button Bar



Langkah Pembuatan Model Hidraulik D Dengan HEC HEC-RAS 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)



1. Membuat Project Baru (Starting j g a new project p j ) Dari tampilan p menu awal HEC-RAS 4.1,, pilih p file new project atau apabila akan membuka file yang sudah ada, gunakan shortcut open!



1. Membuat Project Baru (Starting j g a new project p j ) Untuk memulai suatu project baru 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.



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 memasukkan data geometri saluran saluran.



2. Memasukkan Data Geometri (Entering geometric data)



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) 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. h l



2. Memasukkan Data Geometri (Entering geometric data)



Jarak



Elevasi



0



29



10



11



35



100



9



30



105



-1



25



140



-1



145



9



240



11



250



29



Ellevasi [m]



Penampang Melintang



20 15 10 5 0 -5 0



50



100



150 Jarak [m]



200



250



3. Memasukkan data aliran dan kondisi batas (E t i fl t and db d d t ) Entering flow d data boundary data Setelah seluruh penampang saluran beserta propertiesnya selesai dimasukkan, langkah selanjutnya adalah memasukkan data debit beserta kondisi batas dari model hidraulik hidraulik. Jenis data debit yang akan dimasukkan tergantung pada jjenis analisis yang y g akan dilakukan. Jika model akan dianalisis sebagai model aliran permanen, maka pilih menu untuk steady flow data dari menu utama HECRAS sedangkan untuk aliran tidak permanen akan RAS, menggunakan menu unsteady flow data.



3. Memasukkan data aliran dan kondisi batas (E t i fl t and db d d t ) Entering flow d data boundary 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, 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. aliran Kondisi batas model berlaku untuk semua profil aliran yang telah ditentukan.



3. Memasukkan data aliran dan kondisi batas (Entering E t i fl flow data d t and d boundary b d data d t )



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 h dipilih di ilih sesuaii dengan d jenis j i data d t debit d bit 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)



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. Hasill keluaran k l gambar b meliputi l elevasi l muka k air pada d penampang melintang sungai, profil aliran pada penampang p p g memanjang j g sungai, g ,g general profile p plot p , hydraulics properties plot, stage and flow hydrograph rating curve, dan profil aliran dalam bentuk 3 dimensi. Tabel dapat disajikan sebagai text te t file file, sedangkan g grafik afik khususnya profil memanjang aliran dapat disajikan sebagai dxf file.



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



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



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



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



Data Dasar HEC-RAS 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 permanen) atau dengan penelusuran l banjir b dari d hidrograf hd f yang diberikan d b k (aliran ( l takk permanen) Data yang diperlukan untuk simulasi dapat dikategorikan sbb: 1. Data Geometri 2. Data Aliran Permanen (steady flow data) 3. Data Aliran Tak Permanen (unsteady flow data) 4. Data Sedimen Data wajib adalah data geometri, data lainnya diperlukan sesuai dengan kebutuhan dan tujuan simulasi. simulasi



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), goronggorong (culvert), ) pelimpah (spillway), ) bendung (weir) dan lain-lain adalah merupakan bagian dari data geometri



1. Data Geometri Study Limit Determination 











Pada waktu mau melakukan simulasi, perlu dilakukan pengumpulan daerah l data d d h sebelah b l h hulu h l maupun sebelah b l h hilir hl 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 y 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 ke hilir sedemikian rupa sehingga pengaruh kesalahan kondisi batas akan hilang pada daerah studi.



1. Data Geometri Skema Sistem Sungai (River System Schematic) 



























Skema sistem sungai merupakan data wajib untuk satu set data geometri HEC-RAS 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. unik Data yang dimasukkan harus dikaitkan dengan river reach tertentu, misalnya data cross section yang diinput harus terkait dengan river reach dan mempunyai p y river station identifier. Menggambar River Reach harus dari hulu ke hilir sesuai arah aliran positif. Junction hanya y boleh dibuat p pada lokasi dimana dua buah saluran atau lebih bertemu atau bercabang. Contoh River System Schematic diperlihatkan pada gambar berikut.



Sistem Sungai Dendritic



1. Data Geometri Geometri Penampang p g Melintang g 















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. LLay outt posisi i i penampang melintang li t dapat d t dilihat dilih t pada d gambar di bawah.



1. Data Geometri 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, mendadak beberapa penampang melintang diperlukan untuk melukiskan perubahan tersebut. Jarak penampang melintang juga merupakan fungsi dari d dimensi sungai, kemiringan, k d dan bentuk b k 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 p g besar dengan g kemiringan g sangat g 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 hi interval i t l penampang melintang, li t misalnya i l saja interval penampang melintang bisa maksimum pada perhitungan profil M1 dengan metode persamaan kehilangan energii rata-2 2 atau dengan d metode d harmonic h i mean friction fi i slope pada perhitungan profil M2



1. Data Geometri Geometri Penampang p g Melintang g 











Setiap penampang melintang pada HEC-RAS mempunyai identifikasi River reach dan River station label. Penampang melintang P li t disajikan di jik dalam d l bentuk b t k koordinat k di t X,Y XY dimana X adalah station (jarak) dan Y adalah elevasi. Station disajikan dari kiri ke kanan, penampang digambar d dengan menghadap h d ke k arah h aliran. l Nilai l station boleh b l h 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



35



100



9



30



105



-1



25



140



-1



145



9



240



11



250



29



Ellevasi [m]



Penampang Melintang



20 15 10 5 0 -5 0



50



100



150 Jarak [m]



200



250



1. Data Geometri Geometri Penampang p g Melintang g 







Data lain yang diperlukan pada penampang melintang adalah : jarak penampang melintang ke penampang hilir, koefisien kekasaran n, 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 p 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 areas, levees levees, dan blocked obstruction. Semua opsi tersebut dapat diakses melalui menu Options pada d Cross C section ti data d t editor dit .



1. Data Geometri 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 k d daerah h tsb b airnya i tidak id k mengalir li akan k tetapii bila bil elevasi l i 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 Opsi Tanggul 















Opsi ini memungkinkan pengguna untuk menetapkan stasiun dan elevasi tanggul kiri dan atau kanan. Dengan adanya tanggul, 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. 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 gg pada p posisi p yang y g diinginkan g dengan g elevasi di atas muka tanah yang ada seperti diperlihatkan pada gambar di bawah.



Data Dasar HEC-RAS



Opsi dengan tanggul eksisting



Data Dasar HEC-RAS



Opsi penambahan tanggul



1. Data Geometri 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 b h keliling k lili basah b h pada d saatt aliran li air i bersentuhan b t h dengan d 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 dengan stasiun kiri, stasiun kanan dan elevasi. Contoh lihat gambar di bawah.



Data Dasar HEC-RAS



Obstruction alternatif 1



Data Dasar HEC-RAS



Obstruction alternatif 2



1. Data Geometri Manning gn 







Pemilihan nilai n yang tepat sangat menentukan akurasi hasil analisis. Nilai n tergantung dari: 1. 2. 3 3. 4. 5. 6 6. 7. 8. 9 9. 10. 11.



Kekasaran permukaan saluran Tumbuhan Ketidak teraturan saluran Lintasan saluran Erosi dan pengendapan Hambatan (Obstruction) Dimensi saluran Elevasi dan debit aliran Perubahan musim Temperatur 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 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 d h di atas t kedalaman k d l kritis. k iti • 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



2. Data Aliran Permanen (steadyy flow data) Steady flow data  Data debit aliran pada ujung hulu setiap ruas saluran



Boundary Conditions:  Known Water Surface Elevations  Critical Depth  Normal Depth, Depth perlu diberikan data energy slope. slope Data ini bisa diisi berupa kemiringan rata-2 muka air di sekitar penampang melintang.  Rating R ti Curve, C h b hubungan elevasi l i dan d debit d bit aliran li



PELATIHAN HEC-RAS: APLIKASI HEC-RAS HEC RAS DALAM PERENCANAAN SISTEM DRAINASE SEMNAS TSDA 2015



SEMINAR NASIONAL TEKNIK SUMBER DAYA AIR 2015