pemodelan dan perencanaan...

DIKTAT

PEMODELAN DAN PERENCANAAN DRAINASE

DISUSUN OLEH:

NURYANTO ST., MT

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN

UNIVERSITAS GUNADARMA

Pemodelan & Perencanaan Drainase Teknik Sipil Universitas Gunadarma

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, atas

rahmat-Nya, penyusunan Buku Ajar PEMODELAN DAN PERENCANAAN

DRAINASEdapat diselesaikan. Buku Ajar ini disusun untuk menunjang proses

belajar mengajar mata kuliah PEMODELAN DAN PERENCANAAN DRAINASE

sehingga pelaksanaannya dapat berjalan dengan baik dan lancar, serta pada

akhirnya tujuan instruksional umum dari mata kuliah ini dapat dicapai.

Diktat ini bukanlah satu-satunya pegangan mahasiswa untuk mata kuliah

ini, terdapat banyak buku yang bisa digunakan sebagai acuan pustaka. Diharapkan

mahasiswa bisa mendapatkan materi dari sumber lain.

Penulis menyadari bahwa diktat ini masih banyak kelemahan dan

kekurangannya. Oleh karena itu kritik dan saran pembaca dan juga rekan sejawat

terutama yang mengasuh mata kuliah ini, sangat kami perlukan untuk

kesempurnaan tulisan ini. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih.

Depok, 01 September 2017

Penulis


ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................................................................ i

DAFTAR ISI ................................................................................................................................................ ii

1.1. Pendahuluan ..................................................................................................................................... 1

1.2. Sejarah Drainase ............................................................................................................................ 5

1.3. JenisDrainase ................................................................................................................................... 6

1.4. Pola Jaringan Drainase ................................................................................................................ 7

1.5. Drainase Menanggulangi Banjir ............................................................................................. 9

1.6. Siklus Hidrologi .............................................................................................................................. 10

1.7. Karakteristik Hujan ...................................................................................................................... 10

1.8. Data Hujan .......................................................................................................................................... 12

1.9. Pengolahan Data Hujan ................................................................................................................ 13

1.10. Aspek Hidrolika ............................................................................................................................ 17

1.11. Perancangan Sistem Drainase ............................................................................................... 22

1.12. Pola Arah Aliran ............................................................................................................................ 22

1.13. Situasi dan Kondisi Fisik Kota................................................................................................ 23

1.14. Langkah Perencanaan ................................................................................................................ 23

1.15. Program Aplikasi HEC-RAS ..................................................................................................... 27

1.16. Simulasi Aliran .............................................................................................................................. 27

1.17. Langkah Perencanaan ................................................................................................................ 28

1.18. User Interface ................................................................................................................................ 29

1.19. Analisis Perhitungan .................................................................................................................. 30

1.20. Penyimpanan & Manajemen Data ........................................................................................ 31

1.21. Out Put............................................................................................................................................... 31

1.22. Organisasi File ............................................................................................................................... 32

1.23. Pemodelan Proyek....................................................................................................................... 32

1.24. Penyusunan Proyek .................................................................................................................... 33

1.25. Tampilan Utama HEC-RAS ....................................................................................................... 33

1.26. Pengaturan Program .................................................................................................................. 34

1.27. Folder Penyimpanan .................................................................................................................. 35


iii

1.28. Nilai Default Koefisien Kontraksi dan Ekspansi ............................................................ 35

1.29. Sistem Satuan ................................................................................................................................. 36

1.30. Pemodelan Saluran ..................................................................................................................... 37

1.31. Pembuatan File Project ............................................................................................................. 37

1.32. Pembuatan Geometri Saluran ................................................................................................ 39

1.33. Alur Saluran .................................................................................................................................... 39

1.34. Tampang Lintang ......................................................................................................................... 41

1.35. Mengubah Tampang Lintang .................................................................................................. 45

1.36. Penyimpanan Data Geometri ................................................................................................. 47

1.37. Peniruan Hidraulka (Syarat Batas) ..................................................................................... 47

1.38. Hitungan Hidraulika ................................................................................................................... 49

1.39. Presentasi Hasil Hitungan ...................................................................................................... 51

1.40. Batas Kedalaman Aliran di Ujung Hulu Saluran ............................................................ 56

1.41. Batas Kedalaman Aliran di Ujung Hilir Saluran ............................................................ 57

1.42. Persamaan Aliran Permanen .................................................................................................. 57

1.43. Saluran Sederhana Tak Permanen ...................................................................................... 64

1.44. Pemodelan Saluran Tak Permanen ..................................................................................... 65

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................................. iv


1

1.1. Pendahuluan

A. Definisi

Drainase berasal dari bahasa Inggris drainage yang mempunyai arti mengalirkan,

menguras, membuang, atau mengalihkan air. Drainase secara umum didefinisikan

sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari usaha untuk mengalirkan air yang

berlebihan dalam suatu konteks pemanfaatan tertentu. Sedangkan sistem drainase

dapat didefinisikan sebagai serangkaian bangunan air yang berfungsi untuk

mengurangi dan/atau membuang kelebihan air dari suatu kawasan atau lahan,

sehingga lahan dapat difungsikan secara optimal. Drainase perkotaan adalah ilmu

yang diterapkan mengkhususkan pengkajian pada kawasan perkotaan yang erat

kaitannya dengan kondisi lingkungan sosial yang ada di kawasan kota.

Drainase perkotaan / terapan merupakan sistem pengiringan dan pengaliran air dari

wilayah perkotaan yang meliputi :

1. Pemukiman

2. Kawasan Industri

3. Kampus dan Sekolah

4. Rumah Sakit & Fasilitas Umum

5. Lapangan Olahraga

6. Lapangan Parkir

7. Intansi Militer, Listrik, Telekomunikasi

8. Pelabuhan Udara

Kriteria desain drainase perkotaan memiliki kekhususan, sebab untuk perkotaan ada

tambahan variable desain seperti :

1. Keterkaitan dengan tata guna lahan

2. Keterkaitan dengan masterplan drainasi kota

3. Keterkaitan dengan masalah sosial budaya

Untuk memahami drainase secara menyeluruh, berikut diperlihatkan beberapa

pengertian pokok tentang ‘drainase’ :


2

1. Drainase adalah prasarana yang berfungsi mengalirkan air permukaan ke badan air

atau ke bangunan resapan buaatan.

Drainase perkotaan: adalah sistem drainase dalam wilayah administrasi kota dan

daerah perkotaan (urban) yang berfungsi untuk mengendalikan atau mengeringkan

kelebihan air permukaan didaerah pemukiman yang berasal dari hujan lokal,

sehingga tidak mengganggu masyarakat dan dapat memberikan manfaat bagi

kehidupan hidup manusia

Gambar 1. Drainase Wilayah

Drainase berwawasan lingkungan: pengelolaan drainase yang tidak menimbulkan

dampak yang merugikan bagi lingkungan. Terdapat 2 pola yang dipakai:

• Pola detensi (menampung air sementara), misalnya dengan membuat kolam

penampungan.

• Pola retensi (meresapkan), antara lain dengan membuat sumur resapan, saluran

resapan, bidang resapan atau kolam resapan.

Pengendali banjir adalah bangunan untuk mengendalikan tinggi muka air agar tidak

terjadi limpasan dan atau genangan yang menimbulkan kerugian.

Badan penerima air adalah sungai, danau, atau laut yang menerima aliran dari sistim

drainase perkotaan.


3

B. Tujuan Drainase

Untuk meningkatkan menjaga kesehatan lingkungan permukiman.

Pengendalian kelebihan air permukaan terhadap daya rusak yang dilakukan

secara aman, lancar dan efisien serta sejauh mungkin dapat mendukung

kelestarian lingkungan.

Untuk mengurangi/menghilangkan genangan-genangan air yang

menyebabkan bersarangnya nyamuk malaria dan penyakit-penyakit lain,

seperti : demam berdarah, disentri serta penyakit lain yang disebabkan kurang

sehatnya lingkungan permukiman.

Untuk memperpanjang umur ekonomis sarana-sarana fisik antara lain: jalan,

kawasan permukiman, kawasan perdagangan dari kerusakan serta gangguan

kegiatan akibat tidak berfungsinya sarana drainase

C. Fungsi Drainase

Mengeringkan bagian wilayah kota yang permukaan lahannya rendah dari

genangan sehingga tidak menimbulkan dampak negative berupa kerusakan

infrastruktur kota dan harta benda milik masyarakat.

Mengalirkan kelebihan air permukaan ke badan air terdekat secepatnya agar

tidak membanjiri/menggenangi kota yang dapat merusak selain harta benda

masyarakat juga infrastruktur perkotaan.

Mengendalikan sebagian air permukaan akibat hujan yang dapat

dimanfaatkan untuk persediaan air dan kehidupan akuatik.

Meresapkan air permukaan untuk menjaga kelestarian air tanah.

Berdasarkan fungsi pelayanan, sistem drainase kota dibagi menjadi tiga bagian

pokok yaitu:

a. Sistem drainase lokal:

Yang termasuk dalam sitem drainase lokal adalah sistem saluran awal yang

melayani suatu kawasan kota tertentu seperti kompleks permukiman, areal pasar,

perkantoran, areal industri dan komersial. Sistim ini melayani area kurang dari 10


4

ha. Pengelolaan sistem drainase lokal menjadi tanggung jawab masyarakat,

pengembang atau instansi lainya.

b. Sistem drainase utama:

Yang termasuk dalam sistem drainase utama adalah saluran drainase primer,

sekunder, tersier beserta bangunan kelengkapannya yang melayani kepentingan

sebagian besar warga masyarakat. Pengelolaan sistem drainase utama merupakan

tanggung jawab pemerintah kota.

c. Pengendalian banjir (Flood Control):

Adalah sungai yang melintasi wilayah kota yang berfungsi mengendalikan air

sungai, sehingga tidak mengganggu masyarakat dan dapat memberikan manfaat

bagi kegiatan kehidupan manusia. Pengelolaan pengendalian banjir merupakan

tanggung jawab dinas pengairan.(sumber daya air)

Gambar 2. Drainase Lokal

Berdasarkan fisiknya, sistim drainase terdiri atas saluran primer, sekunder, tersier

dst.

a. Sistem saluran primer : Adalah saluran utama yang menerima masukan aliran dari

saluran sekunder. Dimensi saluran ini relatif besar. Akhir saluran primer adalah

badan pemerima air.

b. Sistem saluran sekunder :


5

Adalah saluran terbuka atau tertutup yang berfungsi menerima aliran air dari

saluran tersier dan limpasan air dari permukaan sekitarnya, dan meneruskan air ke

saluran primer. Dimensi saluran tergantung pada debit yang dialirkan.

c. Sistem saluran tersier :

Adalah saluran drainase yang menerima air dari saluran drainase lokal. Sesuai

dengan fungsi dan sistem kerjanya, jenis saluran dapat dibedakanmenjadi:

1. Interceptor drain

Saluran interceptor adalah saluran yang berfungsi sebagai pencegah terjadinya

pembebanan aliran dari suatu daerah terhadap daerah lain dibawahnya. Saluran ini

biasa dibangun dan diletakkan pada bagian yang relative sejajar dengan garis

kontur. Outlet dari saluran ini biasanya terdapat di saluran collector atau conveyor,

atau langsung di natural drainage (drainase alam).

2. Collector drain

Saluran collector adalah saluran yang berfungsi sebagai pengumpul debit yang

diperoleh dari saluran drainase yang lebih kecil dan akhirnya akan dibuang ke

saluran conveyor (pembawa).

3. Conveyor drain

Saluran conveyor adalah saluran yang berfungsi sebagai pembawa air buangan dari

suatu daerah ke lokasi pembuangan tanpa harus membahayakan daerah yang

dilalui. Letak saluran ini di bagian terendah lembah dari suatu daerah sehingga

secara efektif dapat berfungsi sebagai pengumpul dari anak cabang saluran yang

ada.

4. saluran induk (main drain),

5. Dan badan air penerima (receiving waters).

1.2. Sejarah Drainase

Drainase perkotaan awalnya tumbuh dari kemampuan manusia mengenali lembah –

lembah sungai yang mampu mendukung kebutuhan pokok hidupnya.


6

Kebutuhan pokok tersebut berupa ketersedian air bagi keperluan rumah tangga,

pertanian, peternakan, perikanan, transportasi, dan kebutuhan sosial budaya. Harus

diakui bahwa pertumbuhan dan perkembangan ilmu drainase perkotaan dipengaruhi

oleh perkembangan ilmu hidrolika, matematika, statistika, fisika, kimia, komputasi dab

bahkan juga ilmu ekonomi dan sosial budaya.

1.3. Jenis Drainase

A. Menurut Cara Terbentuknya

Drainase Alamiah (Natural Drainage) Terbentuk secara alami, tidak ada unsur

campur tangan manusia serta tidak terdapat bangunan-bangunan pelimpah,

pasangan batu/beton, gorong gorong dan lain-lain

B. Menurut Letak Saluran

Drainase Muka Tanah (Surface Drainage) Saluran drainase yang berada di atas

permukaan tanah yang berfungsi mengalirkan air limpasan permukaan.

Drainase Bawah Tanah (Sub Surface Drainage)Saluran drainase yang

bertujuan mengalirkan air limpasan permukaan melalui media di bawah

permukaan tanah (pipa-pipa), dikarenakan alasan-alasan tertentu. Alasan itu

antara lain : tuntutan artistik, tuntutan fungsi permukaan tanah yang tidak

membolehkan adanya saluran di permukaan tanah seperti lapangan

sepakbola, lapangan terbang, taman dan lain-lain

C. Menurut Fungsi

1. Single Purpose

Saluran berfungsi mengalirkan satu jenis air buangan saja, misalnya air hujan

atau jenis air buangan lain seperti air limbah domestik, air limbah industry dan

lainlain.

2. Multy Purpose

Saluran berfungsi mengalirkan beberapa jenis buangan, baik secara bercampur

maupun bergantian.


7

D. Menurut Konstruksi

1. Saluran Terbuka, Saluran untuk air hujan yang terletak di area yang cukup luas.

Juga untuk saluran air non hujan yang tidak mengganggu kesehatan lingkungan.

2. Saluran Tertutup Saluran air untuk air kotor yang mengganggu kesehatan

lingkungan. Juga untuk saluran dalam kota.

1.4. Pola Jaringan Drainase

A. Siku

Dibuat pada daerah yang mempunyai topografi sedikit lebih tinggi dari pada sungai.

Sungai sebagai saluran pembuang akhir berada di tengah kota

Gambar 3. Jaringan Drainase Pola Siku

B. Paralel

Saluran utama terletak sejajar dengan saluran cabang. Dengan saluran cabang

(sekunder) yang cukup banyak dan pendek pendek, apabila terjadi perkembangan

kota, saluran-saluran akan dapat menyesuaikan diri.

Gambar 4. Jaringan Drainase Pola Paralel


8

C. Grid Iron

Untuk daerah dimana sungainya terleteak di pinggir kota, sehingga saluransaluran

cabang dikumpulkan dulu pada saluran pengumpul

Gambar 5. Jaringan Drainase Pola Grid Iron

D. Alamiah

Sama seperti pola siku, hanya sungai pada pola alamiah lebih besar.

Gambar 5. Jaringan Drainase Pola Alamiah

E. Radial

Pada daerah berbukit, sehingga pola saluran memencar ke segala arah.


9

Gambar 6. Jaringan Drainase Pola Radial

F. Jaring-Jaring

Mempunyai saluran-saluran pembuang yang mengikuti arah jalan raya dan cocok

untuk daerah dengan topografi datar.

Gambar 7. Jaringan Drainase Pola Jaring – Jaring

1.5. Drainase Menanggulangi Banjir

Dimusim penghujan di Indonesia dan negara didunia selalu dilanda banjir. Banjir yang

menyebabkan genangan ini sebagai akibat dari curah hujan dan intensitas hujan yang

tinggi. Banjir tidak hanya terjadi akibat hujan tetapi diakibatkan oleh naiknya muka air

laut yang menjadi puncaknya saat bulan purnama.

Pada umumnya banjir diakibatkan oleh beberapa faktor antara lain :

a. Banjir akibat laut pasang

b. Banjir akibat kota dilanda hujan


10

1.6. Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi adalah proses yang diawali oelh evaporasi/penguapan kemudian

terjadinya kondensasi dari awan hasil evaporasi. Awan terus terproses, sehingga

terjadi salju dan atau hujan yang jatuh kepermukaan tanah. Pada muka tanah air hujan

ada yang mengalir dipermukaan tanah, sebagai air run off dan sebagian

infiltrasi/meresap kedalam lapisan tanah. Besarnya run off dan infiltrasi tergantung

pada parameter tanah atau jenis tanah dengan pengujian tanah di laboratorium.

Gambar 7. Siklus Hidrologi

1.7. Karakteristik Hujan

A. Durasi

Durasi hujan adalah lama kejadian hujan (menitan, jam-jaman, harian) diperoleh dari

hasil pencatatan alat pengukur hujan otomatis. Dalam perencanaan drainase durasi

hujan ini sering dikaitkan dengan waktu konsentrasi, khususnya pada drainase

perkotaan diperlukan durasi yang relatif pendek, mengingat akan toleransi terhadap

lamanya genangan.

B. Intensitas

Intensitas adalah jumlah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan

setiap satuan waktu. Besarnya intensitas hujan berbeda – beda, tergantung dari


11

lamanya curah hujan dan frekuensi kejadiannya. Intensitas hujan diperoleh dengan

cara melakukan analisis data hujan baik secara statistik maupun empiris.

C. Lengkung Intensitas

Lengkung intensitas adalah grafik hubungan antara intensitas hujan dengan durasi

hujan. Perencanaan satuan primer, sekunder dan tersier, didasarkan atas lengkung

intensitas rencana

Gambar 8. Diagram Intensitas Rencana

D. Waktu Konsentrasi

Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan untuk mengalirkan air dari titik

yang paling jauh pada daerah aliran ke titik kontrol yang ditentukan di bagian hilir

suatu aliran.

Waktu konsentrasi (tc = to+td) terdiri dari:

Inlet time (to), waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dimuka tanah

menuju saluran drainase.

Conduct time (td), waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir di sepanjang

saluran.


12

E. Waktu Konsentrasi

Tabel 1. Tabel Kecepatan untuk Saluran Alami

Kemiringan rata – rata dasar saluran Kecepatan rata – rata (meter/dt)

Kurang dari 1 0,40

1 – 2 0,60

2 – 4 0,90

4 – 6 1,20

6 – 10 1,50

10 - 15 2,40

Waktu konsentrasi besarnya sangat bervariasi dan dipengaruhi oleh faktor – faktor

berikut :

a. Luas daerah pengaliran

b. Panjang saluran drainase

c. Kemiringan dasar saluran

d. Debit dan kecepatan aliran

1.8. Data Hujan

A. Pengukuran

Hujan merupakan komponen yang sangat penting dalam analisis hidrologi pada

perancangan debit hujan untuk menentukan dimensi satuan drainase. Pengukuran

hujan dilakukan selama 24 jam, sehingga hujan yang didata adalah hujan total yang

terjadi selama 24 jam (1 etmal)

B. Alat Ukur Hujan

1. Alat ukur hujan biasa (manual rain gauge)

Data hujan dicatat oleh petugas pada periode tertentu dalam satu hari (24 jam)

2. Alat ukur otomatis (automatic rain gauge)

- Weighting Bucket Rain Gauge

- Float Type Rain Gauge

- Tipping Bucket Rain Gauge


13

Weighting Bucket Rain Gauge Float Type Rain Gauge

Tipping Bucket Rain Gauge

Gambar 9. Alat ukur otomatis (automatic rain gauge)

1.9. Pengolahan Data Hujan

A. Hujan Rata – rata Daerah Aliran

1. Hujan Rata – rata Daerah Aliran Cara rata – rata aljabar

R = 1/n (R1 + R2 + R3 +.......Rn)............(1)

Keterangan :

R : Curah hujan daerah

n : jumlah pos pengamatan

R1,R2,Rn: curah hujan tiap pos pengamatan


14

2. Metode Theissen

Keterangan:

R : Curah hujan daerah

R1,R2,Rn: curah hujan tiap pos pengamatan

A1,A2,An: Luas daerah tiap pos pengamatan

B. Kala Ulang Hujan

Penentuan periode ulang juga didasarkan pada pertimbangan ekonomis.

Berdasarkan prinsip dalam penyelesaian masalah drainase perkotaan dari aspek

hidrologi, sebelum dilakukan analisis frekuensi untuk mendapatkan besaran hujan

dengan kala ulang tertentu harus dipersiapkan rangakaian data hujan berdasarkan

pada durasi harian, jam – jaman atau meniitan.

Analsis frekuensi terhadap data hujan yang tersedia dapat dilakukan dengan

beberapa metode antara lain Gumbell, Log Normal, Log Pearson dan sebagainya.

C. Analisis Intensitas Hujan

Data curah hujan dalam suatu waktu tertentu (beberapa menit) yang tercatat pada

alat otomatis dapat dirubah menjadi intensitas curah hujan per jam.

Misalnya untuk merubah hujan 5 menit menjadi curah hujan per jam, maka curah

hujan ini harus dikalikan dengan 60/5.

Demikian pula untuk hujan 10 menitdikalikan dengan 60/10.

Intensitas hujan rasional dapat dihitung dengan rumus:


15

Dimana :

R : Curah hujan rancangan setempat dalam mm

tc : lama waktu konsentrasi dalam jam

I : Intensitas hujan dalam mm/jam

D. Debit Rancangan dengan Metode Rasional

Debit dasar yang ada selama ini adalah bahwa kala ulang debit ekivalen dengan

kalaulang hujan. Debit rencana untuk daerah perkotaan umumnya dihendaki

pembuangan air yang secepatnya, agar jangan ada genangan air yang berarti. Untuk

memenuhi tujuan ini saluran – saluran harus dibuat cukup sesuai dengan debit

rancangan.

Faktor – faktor yang menentukan sampai berapa tinggi genangan air yang

diperbolehkan agar tidak menimbulkan kerugian yang berarti, adalah :

Berapa luas daerah yang akan tergenang (sampai batas tinggi yang

diperbolehkan)

Berapa lama waktu penggenangan itu.

Besarnya debit rencana dihitung degan memakai metode rasional jika daerah

alirannya kurang dari 80 Ha. Untuk daerah aliran yang lebih luas sampai dengan

5000 Ha dapat digunakan metode rasioanal yang diubah. Untuk luas daerah yang

lebih dari 5000 Ha digunakan hidrograf satuan atau metode rasiional yang diubah.

Rumus metode rasional:

Q = ..I.A

Dimana :

Q : Debit degan masa ulang T tahun dalam m3/detik

: Koefisien pengaliran

: Koefisien penyebaran

I : Intensitas selama waktu konsentrasi dalam mm/jam

A : Luas daerah aliran dalam Ha


16

E. Koefisien penyebar hujan ()

Koefisien penyebar hujan () merupaakan nilai yang digunakan untuk mengoreksi

pengaruh penyebaran hujan yang tidak merata pada suatu daerah pengaliran. Nilai

besaran ini tergantung dari kondisi dan luas daerah pengaliran. Untuk daerah yang

relatif kecil biasanya kejadian hujan diasumsikan merata.

Sehingga nilai koefisien penyebaran hujan = 1

Tabel 2. Koefisien Penyebaran Hujan

Koefisien pengaliran merupakan nilia banding antara bagian hujan yang membentuk

limpasan langsung dengan hujan total yang terjadi. Besaran ini dipengaruhi oleh tata

guna lahan, kemiringan lahan, jenis dan kondisi tanah. Pemilihan koefisien pengaliran

harus memperhitungkan kemungkinan adanya perubahan tata guna lahan di

kemudian hari.

Besarnya koefisien pengaliran dapat diambil sebagai berikut :

Perumahan tidak begitu rapat 20 rumah/Ha 0,25 – 0,40

Perumahan kerapatan sedang 20 – 60 rumah/ Ha 0,40 – 0,70

Perumahan rapat 60 – 160 rumah/Ha 0,70 – 0,80

Taman dan daerah rekreasi 0,20 – 0,30

Daerah Industri 0,80 – 0,90

Daerah Perniagaan 0,90 – 0,95


17

1.10. Aspek Hidrolika

Aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran pada saluran terbuka (open channel

flow) maupun pada saluran tertutup (pipe channel flow). Pada saluran tertutup dapat

dengan saluran penuh dengan air (bertekanan) dan saluran tidak penuh dengan air

(tidak bertekanan)

A. Aliran air pada saluran terbuka

1. Aliran lunak (steady flow)

Aliran lunak adalah aliran yang mempunyai kedalaman tetap untuk waktu tertentu.

Aliran lunak di klasifikasikan menjadi :

a. Aliran seragam, tinggi muka air sama pada setiap penampang

b. Aliran berubah, kedalaman air berubah di sepanjang saluran

2. Aliran tidak lunak (unsteady flow)

Aliran ini mempunyai kedalaman aliran yang berubah tidak sesuai dengan waktu.

Contoh : banjir.

B. Aliran Air pada Saluran Pipa

Aliran air dalam pipa dapat merupakan aliran yang bertekanan, air penuh mengisi

pipa, dapat pula aliran yang tidak bertekanan, air tidak mengisi penuh pipa. Seperti

halnya gorong – gorong dapat direncanakan muka air memenuhi sisi atas saluran,

merupakan saluran yang bertekanan. Tidak terdapat muka air bebas, pipa penuh

terisi air.

C. Sifat – sifat Aliran

Pada saluran terbuka, aliran yang terjadi pada saluran adalah :

1. Aliran Laminer

Kekentalan (viscocity) relatif sangat besar dibandingkan dengan inersia, sehingga

kekentalan berpengaruh besar terhadap perilaku aliran. Butir – butir air bergerak

menurut lintasan tertentu yang teratur atau lurus. Aliran ini ditandai dengan tidak

terjadinya olakan pada muka air.

2. Aliran Turbulen


18

Kekentalan (viscocity) relatif lemah dibandingkan dengan inersia. Butir – butir air

bergerak menurut lintasan yang tidak teratur, tidak lancar & tidak tetap. Aliran ini

ditandai dengan terjadinya olakan pada muka air.

D. Rumus – rumus Aliran Air

Penampang saluran terbuka, pada drainase muka tanah, umumnya berbentuk

tampang segitiga, empat persegi panjang, trapseium, dan setengah lingkaran.

Penampang saluran bawah permukaan tanah umumnya berbentuk lingkaran,

terbuat dari tanah liat, buis beton atau pipa PVC.

Gambar 10. Penampang Saluran

E. Luas Desain Saluran

Tinggi muka air pada saluran (H) dan lebar saluran (B), merupakan parameter

untuk menentukan luas basah saluran (Fs). Luas basah/desain saluran (Fs) di

analisis berdasarkan debit hujan (Q) yang menjadi debit saluran dan kecepatan

aliran air pada saluran (v)

Q = Fs . V

V adalah kecepatan aliran air pada saluran drainase, yang didapatkan dari tabel i/v

atau dianalisis dengan formula Manning atau formula Chezy.

a. Kecepatan Aliran Air

Kecepatan aliran air pada saluran, ditentukan berdasarkan :


19

Tabel 3. Kemiringan Saluran Versus Kecepatan Aliran.

Kemiringan

Saluran I (%)

Kecepatan rata – rata

V (m/dt)

< 1 0,4

1 - < 2 0,6

2 - < 4 0,9

4 - < 6 1,2

6 - < 10 1,5

10 - < 15 2,4

b. Berdasarkan Formula Manning dan Chezy

Formula Manning

V = 1/n Rs2/3I1/2

Ket :

v = kecepatan aliran air saluran (m/dt)

n = koefisien kekerasan dinding, tergantung jenis bahan saluran, untuk

beton/plesteran 0,01.

Rs = radius hidrolik = Fs/Ps

I = kemiringan saluran

Formula Chezy :

V = C √𝑹𝒔. 𝑰

Koefisien Chezy :

C = (100 √𝑅𝑠)/(0,35 + √𝑅𝑠)

𝑽 = 𝟏𝟎𝟎.𝑹𝒔. 𝑰𝟏/𝟐

𝟎, 𝟑𝟓 + 𝑹𝒔𝟏/𝟐


20

Tabel 4. Kecepatan Aliran yang diijinkan pada bahan dinding dan dasar saluran

Jenis Bahan Kecepatan Aliran Ijin (m/dt)

Pasir Halus 0,45

Lempung kepasiran 0,5

Lanau alluvial 0,6

Kerikil halus 0,75

Lempung keras / kokoh 0,75

Lempung padat 1,1

Kerikil kasar 1,2

Batu – batu besar 1,5

Beton bertulang 1,5

Tabel 5. Kemiringan Dinding Saluran berdasarkan Bahan Saluran

Jenis Bahan Kecepatan Aliran Ijin (m/dt)

Tanah 0 – 5

Kerikil 5 – 7,5

Pasangan 7,5

F. Analisis Dimensi Saluran

Debit aliran saluran yang sama dengan debit akibat hujan, harus dialirkan pada

saluran bentuk empat persegi panjang, bentuk segitiga, bentuk trapesium dan

bentuk setengah lingkaran untuk drainase muka tanah (surface drainage).

a. Saluran empat persegi panjang

Debit aliran (Q ) = 1,000 m3 / detik

Kemiringan Saluran (I) = 1,50 %

Dasar saluran (B) = 0,75 tinggi saluran (H)

Tentukan dimensi tampang saluran bentuk empat persegi panjang tersebut

Luas tampang saluran (Fs) = B.H = 0,75 HH = 0,75 H2

Keliling basah Ps = B + 2H = 0,75H + 2H = 2,75 H


21

Radius hidrolik = Fs/Ps = (0,75 H2)/(2,75 H) = 0,273 H

Formula Manning (v)= 1/ n.Rs2/3. I1/2

= (1/0,01)(0,273H)2/3(0,015)1/2

= 100 . 0,2732/3.0,0151/2. H2/3

= 5,156 H2/3

Debit aliran Q = 1 m3/dt

Q = Fs . V

1 = 0,75 H2.5,156 H2/3

H8/3 = 0,2586

H = 0,25863/8 = 0,6 meter

B = 0,75 . 0,60 = 0,45 meter

b. Saluran Trapesium

Luas tampang saluran Fs = (B+mH)H

Keliling basah saluran = Ps

Ps = B + 2H√1 +𝑚2

Radius Hidraulik saluran = Rs

Rs = Fs/Ps

𝑅𝑠 = (𝐵 + 𝑚𝐻)𝐻

𝐵 + 2𝐻√1 + 𝑚2

Untuk B = H dan m =l

Luas basah saluran Fs

Fs = (B+mH) B=(H+l.H) H=2H2

Keliling basah saluran Ps = B + 2H√1 +𝑚2

= H + 2H√1 + 𝑙2 = 3,88284 H

Radius hidrolik saluran Rs = Fs/Ps = 2H2/3,8284H = 0,5224 H

Selanjutnya kecepatan saluran dapat dihitung, apakah berdasarkan tabel (i/v), atau

berdasarkan formula Manning atau Chezy


22

Berdasarkan debit aliran (Q) dan kecepatan saluran (v), dimensi saluran dapat

ditentukan.

Debit aliran (Q) = Luas tampang saluran (Fs) x kecepatan aliran (v)

Q = Fs . V sehingga Fs = Q/v mH dimensi saluran B dan H didapatkan.

1.11. Perancangan sistem drainase

Pertumbuhan pemukiman dan perkembangan sektor lainnya menimbulkan dampak

yang cukup besar pada siklus hidrologi, sehingga berpengaruh besar terhadap sistem

drainse.

Perkembangan kawasan hunian disinyalir sebagai penyebab banjir dan genangan

dilingkungan sekitarnya. Hal tersebut disebabkan karena adanya perkembangan

urbanisasi, menyebabkan adanya tata guna lahan. Sedangkan siklus hidrologi sangat

dipengaruhi oleh tata guna lahan.

Oleh karena itu setiap perkembangan pemukiman harus diikuti dengan perbaikan

sistem drainase. Tidak cukup hanya pada lokasi yang dikembangkan, melainkan harus

meliputi daerah sekitarnya.

Jaringan saluran drainase meliputi alur air, baik alur alam maupun alur buatan yang

hulunya terletak di pemukiman dan bermuara di sungai yang melewati pemukiman

atau ke laut tepi pemukiman.

1.12. Pola Arah Aliran

Dengan melihat topografi dapat ditentukan arah aliran yang merupakan natural

drainase sistem, secara alamiah, dan dapat mendata toleransi lama genangan dari suatu

area rencana.

Topografi adalah informasi yang diperlukan untuk menentukan arah penyaluran dan

batas wilayah tadahannya. Pemetaan kontur di suatu daerah urban dilakukan pada

skala 1 : 5000 atau 1 : 10.000 dengan beda kontur 0,5 meter pada area datar dan beda

kontur 1,00 meter pada area curam.


23

1.13. Situasi dan Kondisi Fisik Kota

Informasi situasi dan kondisi fisik kota, baik yang telah ada (eksisting) maupun yang

sedang direncanakan, perlu diketahui data: sistem jaringan yang ada (drainase, irigasi,

air minum, telepon, dan listrik).

a. Batas – batas area kepemilikan

b. Letak dan jumlah prasaranan yang ada

c. Tingkat kebutuhan drainase yang diperlukan

d. Gambaran prioritas area secara garis besar

Data tersebut diatas dimaksudkan agar dalam penyusunan tata letak sistem jaringan

drainase tidak terjadi pertentangan kepentingan (conflict of interest)

Penentuan tata letak dari jaringan drainase bertujuan untuk :

a. Sistem jaringan drainase dengan sasaran dapat berfungsi sesuai perencanaan

b. Dampak lingkungan seminim mungkin.

c. Nilai pakai setinggi mungkin ditinjau dari segi konstruksi dan fungsi.

d. Biaya pelaksanaan seekonomis mungkin

1.14. Langkah Perencanaan

Data perancangan yang diperlukan untuk desain drainase adalah :

A. Data masalah

a. Lokasi Genangan

b. Lama Genangan

c. Tinggi Genangan

d. Nilai kerugian akibat genangan

e. Aspirasi masyarakat dan peran pemerintah

f. Data sosial ekonomi penduduk

g. Kesehatan lingkungan pemukiman

h. Banjir kiriman, jika ada

i. Peta situasi dan pengukuran jalur saluran.

j. Data hujan


24

k. Data bahan bangunan lokal

B. Data topografi

Data topoggrafi untuk menentukan arah alairan dari air pada saluran. Jika area

drainase agak landai maka perencanaan aliran air pada saluran dapat dengan

mengalirnya air dari lokasi tinggi ke lokasi rendah dengan arah saluran tidak terlalu

berbelok – belok, mendekati lurus.

Tetapi jika diarea berbukit, maka untuk perencanaan jalan raya harus banyak

berbelok menanjak dan menurun, maka jika salah satu sisi jalan dengan lereng

dengan kedalaman tertentu, maka muka jalan harus miring kearah dalam jalan

searah dengan putaran jalan, demikian juga saluran harus terletak pada sisi dalam

jalan.

Pembuangan air pada saluran tersebut dilakukan dengan membuat gorong – gorong

pada sisi bawah konstruksi jalan menembus disisi lain dari jalan ke arah lereng, dan

pada posisi elevasi rendah, sehingga air didalam saluran dapat mengalir dengan baik.

C. Data tata guna lahan

Data tata guna lahan sangat berkaitan dengan besar aliran permukaan. Aliran

permukaan menjadi besaran dari aliran drainase. Besaran aliran permukaan

tergantung debit air hujan yang run off di muka tanah. Besar air yang meresap

(infiltrasi) tergantung angka pori (e) atau porositas (n,p) yang dapat didata dari

laboratorium mekanika tanah, dan ini berkaitan dengan penggunaan lahan.

D. Jenis Tanah

Jenis tanah untuk menentukan kemampuan/daya lapisan tanah menyerap air. Pada

drainase bawah muka tanah kecepatan resapan diperlukan untuk menganalisis

kapasitas/debit aliran dan kapasitas/debit drainase/saluran.

Jenis tanah juga untuk menentukan kuat/daya dukung tanah. Uji data tanah di

laboratorium mekanikan tanah selain menentukan sifat fisik tanah (kadar air, berat

volume, berat jenis, konsistensi, relative densisty, dan macam tanah), juga sifat


25

mekanik tanah (kohesi, sudut geser dalam, kepadatan tanah, dan koefisien

permeabilitas/rembesan) tanah.

Jenis tanah dengan tipe lereng suatu aliran, sangat menentukan akan perlu tidaknya

lereng dasar saluran diberi lapisan pelindung terhadap erosi atau tidak.

E. Master Plan Kota

Master plan kota telah direncanakan dengan menentukan area – area yang terdapat

didalam sebuah perkotaan. Area – area tersebut antara lain berupa area pemukiman,

area perdagangan/industri, area pendidikan, area infrastruktur, area pendidikan,

area infrastruktur, area terbuka dan area lainnya.

Perencanaan saluran drainase terutama saluran muka tanah, didesain aliran air

dapat mengalir dengan baik ke sungai ke waduk/danau atau ke laut.

F. Data prasarana dan utilitas

Data prasarana dan utilitas, yaitu data jaringan air minum, telepon, pipa gas, pipa

bahan bakar, kabel listrik dan lain – lain.

Jalan raya atau jembatan sebagai prasarana lalulintas, dengan salurannya harus

terdata dengan baik, sehingga untuk perencanaan pemekaran kota dengan

penambahan jalan dan jembatan, perencanaan saluran yang sudah ada masih terjadi

genangan/banjir, berarti dimensi saluran harus diperluas secara keseluruhan tidak

sebagian saja

Dimensi saluranyang lama harus sama dengan dimensi saluran yang dibutuhkan

sebagai penanggulangan banjir

G. Master Plan Kota

Master plan kota telah direncanakan dengan menentukan area – area yang terdapat

didalam sebuah perkotaan. Area – area tersebut antara lain berupa area pemukiman,

area perdagangan/industri, area pendidikan, area infrastruktur, area pendidikan,

area infrastruktur, area terbuka dan area lainnya.


26

Perencanaan saluran drainase terutama saluran muka tanah, didesain aliran air

dapat mengalir dengan baik ke sungai ke waduk/danau atau ke laut.

H. Data prasarana dan utilitas

Data prasarana dan utilitas, yaitu data jaringan air minum, telepon, pipa gas, pipa

bahan bakar, kabel listrik dan lain – lain.

Jalan raya atau jembatan sebagai prasarana lalulintas, dengan salurannya harus

terdata dengan baik, sehingga untuk perencanaan pemekaran kota dengan

penambahan jalan dan jembatan, perencanaan saluran yang sudah ada masih terjadi

genangan/banjir, berarti dimensi saluran harus diperluas secara keseluruhan tidak

sebagian saja

Dimensi saluranyang lama harus sama dengan dimensi saluran yang dibutuhkan

sebagai penanggulangan banjir

I. Biaya produksi drainase

Biaya produksi drainase harus ditinjau dari segi teknis, segi ekonomi, segi

lingkungan, dan segi sosial budaya.

Segi teknis terutama menentukan arah aliran saluran kemudian pemilihan bentuk

tampang saluran.

Arah aliran ditentukan dari topografi area, sedangkan pemilihan bentuk tampang

saluran ditentukan dari lokasi area saluran apakah didalam kota atau diluar kota.

Didalam kota lebar saluran lebih kecil dari tinggi saluran, karena dari segi ekonomi

harga tanah dalam kota lebih mahal dari tanah dilluar kota.

Karenanya saluran didalam kota harus diberi dinding pasangan batu kali, pasangan

bata atau cor beton bertulang.

Perkembangan yang terjadi pada saluran digali sesuai rencana, sedangkan

dinding/alas penahan saluran terlebih dulu dicor di pabrik dalam potongan –

potongan panjang 1-2 meter.


27

1.15. Program Aplikasi HEC-RAS

HEC-RAS merupakan program aplikasi untuk memodelkan aliran di sungai, River

Analysis System (RAS), yang dibuat oleh Hydrologic Engineering Center (HEC) yang

merupakan satu divisi di dalam Institute for Water Resources (IWR), di bawah US Army

Corps of Engineers (USACE).

HEC-RAS merupakan model satu dimensi aliran permanen maupun tak permanen

(steady and unsteady one-dimensional flow model).

HEC-RAS versi terbaru saat ini, Versi 5.0.3, beredar sejak Januari 2016. HEC-RAS

memiliki empat komponen model satu dimensi:

1) hitungan profil muka air aliran permanen

2) simulasi aliran tak permanen

3) hitungan transpor sedimen, dan

4) hitungan kualitas air.

Satu elemen penting dalam HEC-RAS adalah keempat komponen tersebut memakai

data geometri yang sama, routine hitungan hidraulika yang sama, serta beberapa fitur

desain hidraulik yang dapat diakses setelah hitungan profil muka air berhasil

dilakukan.

HEC-RAS merupakan program aplikasi yang mengintegrasikan fitur graphical user

interface, analisis hidraulik, manajemen dan penyimpanan data, grafik, serta pelaporan.

1.16. Simulasi Aliran

Simulasi aliran di saluran terbuka (open channel) merupakan salah satu cara untuk

mempelajari pola aliran di sepanjang saluran tersebut. Simulasi dilakukan secara nyata

dengan mengalirkan air ke saluran yang umumnya dibuat dalam skala laboratorium

(model fisik) atau secara virtual dengan melakukan serangkaian hitungan hidraulik

yang umumnya diwakili dalam suatu perangkat program aplikasi komputer (model

matematik).

Melalui model fisik, sejumlah fenomena fisik aliran di saluran atau sungai nyata

(prototipe) ditirukan di saluran atau sungai yang dibuat dengan ukuran yang lebih kecil


28

(model). Interpretasi terhadap fenomena yang diamati atau diukur di model akan

memberikan petunjuk terhadap fenomena yang (seolah-olah) terjadi di prototipe.

1.17. Langkah Perencanaan

Langkah-langkah simulasi aliran dengan memakai model fisis atau model matematis

pada prinsipnya terdiri dari lima langkah pokok, yaitu:

1) penyiapan tempat,

2) peniruan geometri sungai atau saluran yang dimodelkan,

3) peniruan aliran,

4) pengukuran atau hitungan kecepatan dan kedalaman aliran, dan

5) presentasi dan interpretasi hasil.

Gambar 11. Diagram Alir Pemodelan Aliran


29

Peniruan aliran. Setelah bentuk fisik sungai atau saluran pada model selesai dibuat, ke

dalamnya dialirkan air dengan debit sesuai dengan besaran debit aliran sesungguhnya.

Pada model fisis, debit di model tentu saja dikecilkan sesuai dengan skala model.

Umumnya, air dialirkan dari batas hulu dan muka air (kedalaman aliran) diatur di batas

hilir model. Pada model matematis, seperti halnya geometri sungai, debit aliran sama

dengan debit aliran sesungguhnya di prototipe (skala debit adalah 1:1).

Pengukuran atau hitungan kecepatan dan kedalaman aliran. Kecepatan dan

kedalaman aliran merupakan dua parameter utama aliran yang ingin diketahui dan

dikaji. Pada model fisis, kecepatan dan kedalaman aliran diperoleh melalui pengukuran

di titik-titik ukur atau stasiun pengukuran. Pada model matematis, kedua besaran

tersebut diperoleh melalui hitungan di sejumlah titik yang ditetapkan, yang dikenal

sebagai titik hitung atau computational node.

Presentasi dan interpretasi hasil. Variabel aliran yang diukur atau dihitung

ditampilkan dalam bentuk grafik atau tabel. Grafik dan tabel umumnya sangat

membantu dalam interpretasi hasil simulasi.

1.18. USER INTERFACE

Interface ini berfungsi sebagai penghubung antara pemakai dan HEC-RAS. Graphical

interface dibuat untuk memudahkan pemakaian HEC-RAC dengan tetap

mempertahankan efisiensi. Melalui graphical interface ini, dimungkinkan untuk

melakukan hal-hal berikut ini dengan mudah:

a) manajemen file,

b) menginputkan data serta mengeditnya,

c) melakukan analisis hidraulik,

d) menampilkan data masukan maupun hasil analisis dalam bentuk tabel dan grafik,

e) penyusunan laporan, dan

f) mengakses on-line help.


30

1.19. ANALISIS PERHITUNGAN

Steady Flow Water Surface Component. Analisis ini berfungsi untuk menghitung

profil muka air aliran permanen berubah beraturan (steady gradually varied flow).

Program mampu memodelkan jaring sungai, sungai dendritik, maupun sungai tunggal.

Regime aliran yang dapat dimodelkan adalah aliran sub-kritik, super-kritik, maupun

campuran antara keduanya.

Unsteady Flow Simulation. Analisis ini mampu menyimulasikan aliran tak permanen

satu dimensi pada sungai yang memiliki alur kompleks. Pada awalnya, model aliran tak

permanen HEC-RAS hanya dapat diaplikasikan pada aliran sub-kritik, namun sejak

diluncurkannya versi 3.1, model aliran tak permanen HEC-RAS dapat pula

menyimulasikan regime aliran campuran (sub-kritik, super-kritik, loncat air, dan draw-

downs).

Sediment Transport/Movable Boundary Computations. Analisis ini mampu

mensimulasikan transpor sedimen satu dimensi (simulasi perubahan dasar sungai)

akibat gerusan atau deposisi dalam waktu yang cukup panjang (umumnya tahunan,

namun dapat pula dilakukan simulasi perubahan dasar sungai akibat sejumlah banjir

tunggal).

Water Quality Analysis. Analisis ini dapat dipakai untuk melakukan analisis kualitas

air di sungai. HEC-RAS versi 5.0.3 dapat dipakai untuk melakukan analisis temperatur

air serta simulasi transpor beberapa konstituen kualitas air, seperti Algae, Dissolved

Oxygen, Carbonaceuos Biological Oxygen Demand, Dissolved Orthophospate, Dissolved

Organic Phosphorus, Dissolved Ammonium Nitrate, Dissolved Nitrite Nitrogen,

Dissolved Nitrate Nitrogen, and Dissoved Organic Nitrogen. Kemampuan untuk

menyimulasikan transpor berbagai konstituen kualitas air lainnya akan ditambahkan

pada HEC-RAS versi yang akan datang.


31

1.20. PENYIMPANAN & MANAJEMEN DATA

Penyimpanan data dilakukan ke dalam “flat” files (format ASCII dan biner), serta file

HEC-DSS. Data masukan dari pemakai HEC-RAS disimpan ke dalam file-file yang

dikelompokkan menjadi: project, plan, geometry, steady flow, unsteady flow, dan

sediment data. Hasil keluaran model disimpan ke dalam binary file. Data dapat

ditransfer dari HEC-RAS ke program aplikasi lain melalui HEC-DSS file.

Manajemen data dilakukan melalui user interface. Pemakai diminta untuk menuliskan

satu nama file untuk project yang sedang dia buat. HEC-RAS akan menciptakan

beberapa file secara automatis (file-file: plan, geometry, steady flow, unsteady flow,

output, etc.) dan menamainya sesuai dengan nama file project yang dituliskan oleh

pemakai.

Penggantian nama file, pemindahan lokasi penyimpanan file, penghapusan file

dilakukan oleh pemakai melalui fasilitas interface; operasi tersebut dilakukan

berdasarkan project-by-project.

Penggantian nama, pemindahan lokasi penyimpanan, ataupun penghapusan file yang

dilakukan dari luar HEC-RAS (dilakukan langsung pada folder), biasanya akan

menyebabkan kesulitan pada saat pemakaian HEC-RAS karena pengubahan yang

dilakukan dari luar HEC-RAS tersebut kemungkinan besar tidak dikenali oleh HEC-RAS.

Oleh karena itu, operasi atau modifikasi file-file harus dilakukan melalui perintah dari

dalam HEC-RAS.

1.21. OUT PUT

Fasilitas grafik yang disediakan oleh HEC-RAS mencakup grafik X-Y alur sungai,

tampang lintang, rating curves, hidrograf, dan grafik-grafik lain yang merupakan plot

X-Y berbagai variabel hidraulik. HEC-RAS menyediakan pula fitur plot 3D beberapa

tampang lintang sekaligus. Hasil keluaran model dapat pula ditampilkan dalam bentuk

tabel. Pemakai dapat memilih antara memakai tabel yang telah disediakan oleh HEC-

RAS atau membuat/mengedit tabel sesuai kebutuhan. Grafik dan tabel dapat

ditampilkan di layar, dicetak, atau dicopy ke clipboard untuk dimasukkan ke dalam

program aplikasi lain (word processor, spreadsheet).


32

Fasilitas pelaporan pada HEC-RAS dapat berupa pencetakan data masukan dan

keluaran hasil pada printer atau plotter.

1.22. ORGANISASI FILE

Simulasi aliran memakai HEC-RAS memerlukan sejumlah file, terdiri dari file data, file

run, serta file output. File-file dalam HEC-RAS yang mencerminkan suatu model aliran

di sungai dirangkum dalam suatu Project.

Sebuah project merupakan kompilasi satu set file data yang merepresentasikan model

sungai yang sedang dikaji. Biasanya, project diberi nama sesuai dengan nama sungai

yang dimodelkan, misal Juana, Code, Serang, Citanduy, dsb. Dengan project ini, pemakai

HEC-RAS mengaplikasikan seluruh atau sebagian kemampuan HEC-RAS untuk

melakukan analisis hidraulika.

File data yang diperlukan untuk menyusun suatu model aliran adalah data plan, data

geometri, data aliran, data desain hidraulika, dan data sedimen. Data plan, data

geometri, dan data aliran adalah tiga data yang harus ada.

Data plan menyimpan informasi untuk mengendalikan simulasi aliran (run data)

seperti data geometri, data aliran, computational time step, dan simulation time.

Data geometri menyimpan informasi geometri sungai, yaitu alur, tampang lintang, dan

tampang memanjang sungai.

Data aliran menyimpan informasi debit dan syarat batas; data aliran dapat berupa data

aliran permanen (untuk melakukan simulasi aliran permanen) atau tak permanen

(untuk melakukan simulasi aliran tak permanen).

Data desain hidraulika diperlukan apabila pemakai melakukan suatu desain hidraulika

yang dicobakan untuk disimulasikan. Data sedimen diperlukan untuk melakukan

simulasi transpor sedimen.

1.23. PEMODELAN PROYEK

Setiap model dalam HEC-RAS dibuat dengan menciptakan file project. Pengguna HEC-

RAS menuliskan nama file dan judul project. HEC-RAS memakai nama file tersebut


33

untuk menamai semua file data, kecuali tiga karakter ekstensi nama file. Sebuah project

terdiri dari:

a) sebuah file Project (.prj),

b) sebuah file untuk setiap Plan, maximum 99 file plan (.p01 s.d. .p99),

c) sebuah file Run untuk setiap plan (.r01 s.d. .r99),

d) sebuah file Output untuk setiap plan (.o01 s.d. .o99),

e) sebuah file untuk setiap set data Geometry (.g01 s.d. .g99),

f) sebuah file untuk setiap set data Steady Flow (.f01 s.d. .f99),

g) sebuah file untuk setiap set data Unsteady Flow (.u01 s.d. .u99), dsb

1.24. PENYUSUN PROYEK

Bagian ini memaparkan berbagai file yang dapat menyusun sebuah project. File-file

tersebut mungkin dibuat oleh pemakai HEC-RAS atau dibuat secara automatis oleh

HEC-RAS. Pemakai HEC-RAS berinteraksi dengan file-file tersebut melalui user

interface; pembuatan dan pengeditan file-file tersebut dilakukan dari HEC-RAS.

Berikut file – file yang ada pada HEC-RAS

FILE PLAN

FILE RUN

FILE OUTPUT

FILE GEOMETRI

FILE DATA ALIRAN PERMANEN

FILE DATA ALIRAN TAK PERMANEN

1.25. TAMPILAN UTAMA HEC-RAS

Saat pertama kali mengaktifkan program HEC-RAS, layar utama (Gambar 2) akan

muncul. Pada bagian atas, di bawah judul identitas program, terdapat papan menu

(menu bar) yang mencantumkan menu utama HEC-RAS: File, Edit, Run, View, Option,

dan Help.


34

Menu Options disediakan untuk pengaturan HEC-RAS agar sesuai dengan kebutuhan

pemakai, misal parameter model, satuan, ataupun direktori penyimpanan file. Hal ini

akan dipaparkan pada sub-bab Pengaturan Awal Program.

Gambar 12. Tampilan Utama HEC-RAS

Apabila diperhatikan dengan seksama, tampak bahwa tombol-tombol pada papan

tombol dibagi menjadi 6 kelompok. Kelompok-kelompok ini, dari kiri ke kanan, mirip

dengan langkah-langkah pemodelan dalam HEC-RAS, yaitu: 1) membuat sebuah

project, 2) memasukkan data geometri sungai, data aliran, dan syarat batas aliran, 3)

memasukkan data sedimen atau kualitas air, 4) melakukan hitungan hidraulik, 5)

menampilkan hasil hitungan dalam bentuk grafik, 6) menampilkan hasil hitungan

dalam bentuk tabel.

1.26. PENGATURAN PROGRAM

Menu Options menyediakan fasilitas untuk melakukan pengaturan beberapa

parameter dalam HEC-RAS sesuai dengan kebutuhan pemakai. Pengaturan di sini

dimaksudkan untuk mengubah nilai atau definisi bawaan HEC-RAS (nilai default).

Pengaturan ini tidak mutlak harus dilakukan, namun apabila dilakukan akan

memudahkan pemakai dalam melakukan pemodelan dengan HEC-RAS. Pengaturan

yang sebaiknya dilakukan antara lain Program Setup | Default Project Folder,

Default Project Parameters | Expansion and Contraction Coef …, serta Unit System

(US Customary/SI) ….


35

1.27. FOLDER PENYIMPANAN

Default Project Folder. Opsi ini dipakai untuk mengatur folder default yang dipakai

untuk menyimpan file project. Pilih menu Options | Program Setup | Default Project

Folder …. Folder penyimpanan file Project dapat ditentukan, misal folder

C:\Users\User\Documents\HEC Data seperti tampak pada Gambar. Setelah

pengaturan tersebut, maka jika pemakai akan membuka suatu file Project dengan

mengklik menu File | Open Project dan mengklik papan menu Default Project Folder

yang ada di kanan atas window, maka pemakai akan dibawa langsung ke folder

C:\Users\User\Documents\HEC Data.

Gambar 13. Direktori Penyimpanan

1.28. NILAI DEFAULT KOEFISIEN KONTRAKSI DAN EKSPANSI

Contraction and Expansion Coefficients. Nilai default koefisien persempitan (kontraksi)

perlebaran (ekspansi) tampang saluran berturut-turut adalah 0.1 dan 0.3. Kedua nilai

tersebut umumnya berlaku pada perubahan tampang saluran secara gradual. Jika

perubahan tampang saluran pada kasus yang sedang dimodelkan pemakai sebagian

besar adalah perubahan mendadak, maka nilai default kedua koefisien tersebut lebih

baik diubah, misal koefisien kontraksi menjadi 0.3 dan koefisien ekspansi menjadi 0.8.

Untuk mengubah nilai default kedua koefisien ini, klik pada menu Options | Default


36

Parameters | Expansion and Contraction Coef … seperti tampak pada Gambar 4.

Tentu saja, nilai-nilai tersebut dapat ditetapkan atau diubah di setiap perubahan

tampang pada saat pemakai memasukkan data geometri saluran (hal ini akan

dipaparkan pada seksi yang membahas contoh pemakaian HEC-RAS).

Gambar 14. Input Koefisien Aliran

1.29. SISTEM SATUAN

Unit System. Sistem satuan yang dipakai dalam HEC-RAS dapat mengikuti sistem

Amerika (US Customary) atau sistem internasional (SI). Default satuan adalah US

Customary. Untuk mengubahnya, klik pada menu Options | Unit System (US

Customary/SI) … | System International (Metric System). Agar sistem satuan SI

menjadi sistem satuan default setiap kali membuat project baru, klik Set as default for

new projects (lihat Gambar 5), yaitu baris ketiga di bawah System International

(Metric System). Pengubahan sistem satuan yang telah ditetapkan pada suatu project,

dari US Customary ke SI atau sebaliknya, selalu dapat dilakukan dengan memakai menu

Options | Convert Project Units.

Gambar 15. Pemilihan Satuan yang Digunakan


37

1.30. PEMODELAN SALURAN

Pemahaman pemodelan hidraulik dengan HEC-RAS dapat diperoleh dengan lebih

mudah melalui contoh pemakaian HEC-RAS pada kasus yang sangat sederhana.

Contoh berikut ini menunjukkan hitungan profil muka air aliran permanen (steady

flow) di suatu saluran lurus bertampang trapesium.

Panjang saluran 1000 m, kemiringan dasar saluran 0.001, lebar dasar saluran 2 m,

kedalaman saluran 2 m, kemiringan saluran/lereng kanan dan kiri masing-masing 1:1.

Kekasaran dasar saluran dinyatakan dengan koefisien Manning n = 0.02. Saluran

tersebut mengalirkan air dengan debit Q = 4 m3/s dan 6 m3/s. Muka air di hilir berada

1 m di atas dasar saluran. Nama saluran adalah Saluran Sederhana, nama ruas adalah

Grafika.

Gambar 16. Model Saluran Sederhana

1.31. PEMBUATAN FILE PROJECT

Langkah pertama pemodelan atau hitungan hidrualika dengan HEC-RAS adalah

membuat file Project. Suatu model dalam HEC-RAS disimpan dalam sebuah file project.

Pemakai menuliskan nama file Project dan HEC-RAS akan memakai nama file project

tersebut untuk menamai semua file yang berkaitan dengan model tersebut. Ikuti

langkah-langkah di bawah ini.


38

a) Pilih menu File | New Project ….

b) Klik tombol Default Project Folder di kanan atas, klik tombol Create Folder … di

sisi bawah layar, dan tuliskan nama folder “Saluran Sederhana”.

c) Tuliskan judul project “Saluran lurus tampang trapesium” pada tempat yang telah

disediakan di bawah Title. Perhatikan nama file project yang dituliskan secara

automatis oleh HEC-RAS di bawah File Name, yaitu “Saluranlurustampa.prj”.

d) Gantilah nama file project menjadi “Sederhana.prj” di tempat yang telah disediakan.

Ingat, nama file project harus memiliki ekstensi .prj. Klik tombol OK. Layar konfirmasi

akan muncul.

e) Klik tombol OK pada layar konfirmasi tersebut.

Gambar 17. Direktori untuk Membuat Project Baru

Gambar 18. Kotak Dialog Konfirmasi Project


39

1.32. PEMBUATAN GEOMETRI SALURAN

Parameter geometri saluran yang dibutuhkan oleh HEC-RAS adalah alur, tampang

panjang dan lintang, kekasaran dasar (koefisien Manning), serta kehilangan energi di

tempat perubahan tampang saluran (koefisien ekspansi dan kontraksi). HEC-RAS juga

membutuhkan geometri struktur hidraulik yang ada di sepanjang saluran, misal

jembatan, pintu air, bendung, peluap, dan sejenisnya. Pada contoh kasus sederhana ini,

tidak ada satu pun struktur hidraulik di sepanjang saluran.

1.33. ALUR SALURAN

Cara peniruan geometri saluran mengikuti langkah-langkah di bawah ini.

a) Aktifkan layar editor data geometri dengan memilih menu Edit | Geometric Data …

atau mengklik tombol Edit/Enter geometric data (ikon ke-3 dari kiri pada papan

tombol atas).

Gambar 19. Layar Editor Data Geometri

Klik tombol River Reach (ikon kiri-atas) dan buat skema saluran dengan cara meng-

klik-kan titik-titik sepanjang alur saluran pada layar editor data geometri. Karena alur

saluran adalah lurus, maka skema alur dapat dibuat cukup dengan dua titik ujung

saluran. Alur saluran harus dibuat dari hulu ke hilir, tidak boleh dibalik. Klikkan

kursor di sisi tengah atas layar editor geometri data untuk menandai ujung hulu


40

saluran, kemudian klik dua kali di sisi tengah bawah editor untuk menandai ujung hilir

saluran sekaligus mengakhiri pembuatan skema alur.

Pada layar yang muncul, isikan “Sederhana” sebagai nama River dan “Grafika” sebagai

nama Reach. Klik tombol OK.

d) Setelah langkah di atas, pada layar editor data geometri tampak sebuah denah alur

saluran (“Sederhana”) yang memiliki satu ruas. Anak panah menunjukkan arah aliran

dari hulu ke hilir. Biasanya, skema alur dibuat dengan bantuan peta situasai alur sungai

sebagai latar belakang (background) pada layar editor data geometri. Sisipkan peta

situasi alur saluran dengan mengklik tombol Add/Edit background pictures for the

schematic. Cara ini tidak dibahas pada contoh sederhana di sini.

Gambar 20. Pembuatan Nama Saluran

Gambar 21. Layar Editor Data Geometri Saluran


41

1.34. TAMPANG LINTANG

Langkah selanjutnya dalam peniruan geometri saluran adalah penulisan data tampang

lintang.

a) Aktifkan layar editor tampang lintang dengan mengklik tombol Cross Section (ikon

ke-2 dari atas pada papan tombol kiri).

b) Tuliskan data tampang lintang (cross section), urut dari tampang di ujung hilir

sampai ke ujung hulu. Untuk menuliskan data tampang lintang, pilih menu Options |

Add a new Cross Section …, tuliskan nomor tampang lintang “0”. Setiap tampang

lintang diidentifikasikan sebagai River Sta yang diberi nomor urut, dimulai dari hilir

dan bertambah besar ke arah hulu.

c) Pada isian Description, isikan keterangan mengenai tampang lintang (River Sta),

yaitu “Batas hilir ruas Grafika Sta 0 m”.

d) Tuliskan koordinat titik-titik tampang lintang, urut dari titik paling kiri ke kanan;

Station adalah jarak titik diukur dari kiri dan Elevation adalah elevasi titik. Untuk

River Sta “0”, data koordinat (Station,Elevation) adalah sebagai berikut: (0,2), (2,0),

(4,0), (6,2).

Gambar 22. Layar editor tampang lintang setelah langkah pemberian nama dan

deskripsi tampang lintang River Sta 0


42

e) Data selanjutnya adalah jarak tampang “0” ke tampang tetangga di sisi hilir

(Downstream Reach Lengths), yaitu jarak antar bantaran kiri (left overbank, LOB),

jarak antar alur utama (main channel, Channel), dan jarak antar bantaran kanan (right

overbank, ROB). Karena tampang “0” merupakan tampang paling hilir, maka isian ini

dapat dibiarkan kosong atau diisi dengan angka nol.

f) Nilai koefisien kekasaran dasar, Manning’s n Values, adalah 0.02 untuk semua

bagian tampang: LOB, Channel, dan ROB karena tampang lintang saluran merupakan

tampang tunggal, bukan tampang majemuk.

g) Isian selanjutnya, Main Channel Bank Stations, adalah titik batas antara LOB dan

Channel serta antara Channel dan ROB; karena tampang merupakan tampang tunggal,

maka seluruh tampang merupakan main channel, sehingga untuk isian ini diberi titik

paling kiri, “0”, untuk Left Bank dan titik paling kanan, “6”, untuk Right Bank.

h) Data Cont\Exp Coefficients dibiarkan sesuai dengan nilai default yang ada di dalam

HEC-RAS, yaitu 0.1 untuk Contraction dan 0.3 untuk Expansion.

i) Di bagian bawah, dapat diisikan catatan atau informasi tambahan berkenaan dengan

tampang ini. Kali ini, isian ini dibiarkan kosong.

j) Klik tombol Apply Data untuk menyimpan data ke dalam HEC-RAS. Di sisi kanan

layar akan ditampilkan gambar tampang.

k) Karena seluruh ruas Grafika memiliki tampang yang sama, maka ruas tersebut cukup

diwakili oleh data dua tampang di kedua ujung ruas. Untuk menuliskan data tampang

yang kedua di ujung hulu ruas Grafika, pilih Options | Copy Current Cross Section …

dan isikan “1000” sebagai identifikasi/nomenklatur River Sta.

l) Pada isian Description, isikan keterangan mengenai tampang lintang (River Sta),

yaitu “Batas hulu ruas Grafika Sta 1000 m”.

m) Koordinat (Station,Elevation) titik-titik tampang lintang pada River Sta ini adalah

sebagai berikut: (0,3), (2,1), (4,1), (6,3). Ingat, kemiringan dasar saluran adalah 0.001

sehingga elevasi tampang lintang di River Sta “1000” ini adalah 1 m di atas elevasi

tampang lintang di River Sta “0”.


43

n) Isikan jarak tampang River Sta “1000” ke tampang di sebelah hilirnya (Downstream

Reach Lengths) dengan angka “1000” (satuan panjang adalah meter), baik untuk LOB,

Channel, maupun ROB.

Gambar 23. Tampang lintang pada River Sta 0

o) Isian Manning’s n Values, Main Channel Bank Stations, serta Cont\Exp

Coefficients tidak perlu diubah.

p) Klik tombol Apply Data. Tampilan gambar tampang akan berubah dan tidak semua

tampang tampak pada gambar. Pilih menu Plot Options | Full Plot untuk menampilkan

seluruh bentuk tampang.

q) Pilih menu Exit | Exit Cross Section Editor untuk kembali ke layar editor data

geometri. Pada gambar alur saluran, sekarang tampak tambahan informasi keberadaan

dua River Sta, yaitu “0” di ujung hilir dan “1000” di ujung hulu.

r) Mungkin salah satu tampang lintang tidak tampak pada gambar. Untuk

menampakkan seluruh tampang lintang, perbesar layar dengan memilih menu View |

Set Schematic Plot Extent …. Isikan nilai “1.2” dan “-0.2” berturut-turut pada Top

Extent dan Bottom Extent. Klik OK.

s) Apabila layar terlalu besar, aturlah ukuran layar sehingga River Sta 0 dan River Sta

1000 masing-masing berada di tepi atas dan bawah, pilih menu View | Zoom In, tarik

(drag) kursor mengelilingi alur sungai. Setelah ukuran layar sesuai dengan yang

diinginkan, pilih menu View | Set Schematic Plot Extent … dan klik Set to Current

View.


44

Gambar 24. Tampang lintang pada River Sta 1000

Gambar 25. Layar pengaturan schematic plot extent pada editor data geometri

Gambar 26. Layar editor data geometri yang menampakkan seluruh ruas saluran dan

semua tampang lintang


45

1.35. MENGUBAH TAMPANG LINTANG

Seluruh ruas saluran (ruas Grafika, S. Sederhana), dari sisi geometri cukup diwakili oleh

dua data tampang lintang di kedua ujung ruas. Namun, untuk kebutuhan ketelitian

hitungan profil muka air, dua tampang tersebut tidak mencukupi. Untuk memperoleh

ketelitian hasil hitungan yang baik diperlukan tambahan sejumlah tampang lintang

yang memiliki selang jarak antar tampang cukup dekat. Data tampang lintang

tambahan ini dapat diperoleh dengan melakukan interpolasi antara kedua tampang

lintang di ujung-ujung ruas Grafika. Di bawah ini dipaparkan langkah-langkah untuk

melakukan interpolasi tampang lintang.

a) Pada layar editor data geometri pilih menu Tools | XS Interpolation | Within a

Reach ….

b) Pada isian Maximum Distance between XS’s, isikan angka “20”, yang berarti jarak

maximum antar tampang lintang adalah 20 m

c) Klik tombol Interpolate XS’s.

d) Klik tombol Close untuk kembali ke layar editor data geometri

Gambar 27. Interpolasi tampang lintang


46

e) Pada gambar alur saluran, tampak sejumlah River Sta baru. Nomor River Sta baru

tersebut bertanda bintang (*) yang menandai bahwa River Sta tersebut adalah hasil

interpolasi. Tiga River Sta memiliki format nomor yang tidak konsisten dengan format

nomor-nomor River Sta yang lain, yaitu “19.9999*”, “40.0000*”, dan “79.9999*”. Ini

dapat diedit dengan mengaktifkan layar editor tampang lintang.

i) Klik tombol Cross Section dan aktifkan River Sta “19.9999*”.

ii) Pilih menu Options | Rename River Station ….

iii) Ubah “19.9999*” menjadi “20.*”. Jangan lupa untuk membiarkan simbol “*” di akhir

nomor agar River Sta ini tetap sebagai River Sta hasil interpolasi. Apabila simbol “*”

dihilangkan, maka River Sta ini akan berubah menjadi seolah-olah tampang lintang

yang diperoleh dari input data. Klik tombol OK.

iv) Lakukan langkah yang sama untuk mengubah River Sta “40.0000*” menjadi “40.*”

dan River Sta “79.9999*” menjadi “80.*”.

v) Kembali ke layar editor data geometri dengan memilih menu Exit | Exit Cross

Section Editor.

Gambar 28. Layar editor data geometri yang menampakkan seluruh tampang lintang


47

1.36. PENYIMPANAN DATA GEOMETRI

Data geometri saluran disimpan ke dalam disk dengan memilih menu File | Save

Geometry Data. Isikan pada Title “Tampang saluran asli” sebagai judul data geometri

tersebut. Pastikan bahwa pilihan folder tetap sesuai dengan folder file Project, yaitu

C:\Users\User\Documents\HEC Data\Saluran Sederhana, kemudian klik tombol OK.

Pemakai dapat menutup layar editor data geometri dengan memilih menu File | Exit

Geometry Data Editor. Pada layar komputer akan tampak layar utama. File data

geometri dinamai “Sederhana.g01” secara automatis oleh HEC-RAS.

Gambar 29. Layar utama HEC-RAS setelah data geometri saluran selesai dituliskan

1.37. PENIRUAN HIDRAULIKA (SYARAT BATAS)

Data aliran yang diperlukan dalam hitungan aliran permanen (steady flow) kasus

sederhana ini adalah debit di batas hulu serta elevasi muka air di batas hilir. Langkah-

langkah pemasukan data aliran dan syarat batas dipaparkan di bawah ini.

a) Aktifkan layar editor data aliran permanen dengan memilih menu Edit | Steady

Flow Data … atau mengklik tombol Edit/Enter steady flow data (ikon ke-4

dari kiri pada papan tombol).

b) Pada Enter/Edit Number of Profiles isikan angka “2” mengingat ada dua profil

muka air yang akan dihitung (dari dua besaran debit). Tekan Enter. Perhatikan

di bagian Profile Names and Flow Rates akan muncul PF2 di samping PF1.

c) Isikan besaran debit di batas hulu (RS 1000) “4” pada PF1 dan “6” pada PF2.

Satuan debit adalah m3/s.


48

Gambar 30. Layar editor data aliran permanen untuk pengaturan syarat batas hulu

Gambar 31. Layar editor data aliran permanen untuk pengaturan syarat batas hilir

d) Klik tombol Reach Boundary Conditions …. Dengan posisi kursor pada

Downstream, klik tombol Known W.S. Isikan elevasi muka air yaitu “1” (satuan m)

untuk setiap besaran debit. Klik tombol OK. Perhatikan pada isian Downstream telah

muncul “Known WS”. Klik tombol OK untuk kembali ke layar editor data aliran

permanen.


49

e) Klik tombol Apply Data dan simpan data aliran permanen ke dalam disk dengan

memilih menu File | Save Flow Data.

f) Isikan pada Title “Debit aliran 4 dan 6 m3/s” sebagai judul data aliran permanen.

Pastikan bahwa pilihan folder tetap sesuai dengan folder file Project, yaitu

C:\Users\User\Documents\HEC Data\Saluran Sederhana, kemudian klik tombol OK.

g) Pemakai dapat menutup layar editor data aliran permanen dengan memilih menu

File | Exit Flow Data Editor. File data aliran permanen dinamai “Sederhana.f01”

secara automatis oleh HEC-RAS.

Gambar 32. Layar utama HEC-RAS setelah data saluran di masukkan

1.38. HITUNGAN HIDRAULIKA

Hitungan hidraulika lebih dikenal dengan istilah me-run program HEC-RAS, walaupun

istilah tersebut tidak tepat. Pemakai me-run program sejak saat pengaktifan HEC-RAS.

Langkah-langkah hitungan hidraulika dipaparkan di bawah ini.

a) Aktifkan layar hitungan aliran permanen dengan memilih menu Run | Steady

Flow Analysis … atau mengklik tombol Perform a steady flow analysis.

b) Buat file Plan baru dengan memilih menu File | New Plan dan isikan pada Title

“Hitungan profil aliran permanen” sebagai judul plan. Pastikan bahwa pilihan

folder tetap sesuai dengan folder file Project, yaitu

C:\Users\User\Documents\HEC Data\Saluran Sederhana, kemudian klik

tombol OK. File data aliran permanen dinamai “Sederhana.p01” secara

automatis oleh HEC-RAS.

c) Isikan “S01” pada layar yang muncul, yang meminta short plan identifier.


50

d) Biarkan pilihan yang lain apa adanya, yaitu “Tampang saluran asli” untuk

Geometry File, “Debit aliran 4 dan 6 m3/s” untuk Steady Flow File, dan

Subcritical untuk Flow Regime.

Gambar 33. Layar hitungan aliran permanen

Aktifkan modul hitungan hidraulika dengan mengklik tombol Compute. HEC-RAS akan

melakukan dua hitungan profil muka air (PF1 untuk debit 4 m3/s dan muka air hilir 1

m serta PF2 untuk debit 6 m3/s dan muka air hilir 1 m).

g) Tutup layar hitungan dengan mengklik tombol Close; tutup pula layar Steady Flow

Analysis dengan memilih menu File | Exit atau mengklik tombol X di pojok kanan atas

layar. Pada layar komputer tampak layar utama HEC-RAS setelah hitungan profil aliran

permanen selesai.

Gambar 34. Layar utama HEC-RAS setelah hitungan profil aliran permanen selesai


51

Gambar 35. Layar hitungan hidraulika setelah hitungan profil PF1 dan PF2 selesai

1.39. PRESENTASI HASIL HITUNGAN

HEC-RAS menampilkan hasil hitungan dalam bentuk grafik atau tabel. Presentasi dalam

bentuk grafik dipakai untuk menampilkan tampang lintang di suatu River Reach,

tampang panjang (profil muka air sepanjang alur), kurva ukur debit, gambar perspektif

alur, atau hidrograf (untuk hitungan aliran tak permanen). Presentasi dalam bentuk

tabel dipakai untuk menampilkan hasil rinci berupa angka (nilai) variabel di lokasi/titik

tertentu, atau laporan ringkas proses hitungan seperti kesalahan dan peringatan.

A. PRESENTASI HASIL HITUNGAN DI SEBUAH TAMPANG LINTANG

1. Pilih menu View | Cross-Sections … atau klik tombol View cross sections

(ikon ke-14 dari kiri pada papan tombol) untuk menampilkan grafik tampang

lintang.


52

Gambar 36. Profil muka air hasil hitungan di salah satu tampang lintang

2. Pada layar Cross Section, pilih River Sta. yang akan ditampilkan dengan

mengklik tombol anak panah ke bawah untuk berpindah ke river station hilir

dan mengklik tombol anak panah ke atas untuk berpindah ke river station

hulu.

3. Pemakai dapat memilih untuk tidak menampilkan tampang lintang hasil

interpolasi. Ini dilakukan dengan mematikan View Interpolated XS’s pada

menu Option.

4. Pemakai dapat mengontrol tampilan layar tampilan Cross Section melalui

berbagai pilihan yang ada pada Menu Option, antara lain profil (PF1 atau PF2),

variabel (muka air, kedalaman kritik, garis energi, dsb), judul gambar, label,

ukuran karakter, dsb. Pemakai disarankan untuk berlatih dan mencoba

berbagai pilihan pada menu Option tersebut.

5. Grafik hasil hitungan dapat direkam ke dalam clipboard untuk disisipkan ke

dalam program aplikasi prosesor dokumen, misal MSWord. Pilih menu File |

Copy Plot to Clipboard. Grafik disisipkan ke dalam dokumen MSWord melalui

perintah Edit | Paste.


53

B. PRESENTASI HASIL HITUNGAN PROFIL MUKA AIR DI SEPANJANG ALUR

1. Pilih menu View | Water Surface Profiles … atau klik tombol View cross

sections (ikon ke-14 dari kiri pada papan tombol) untuk menampilkan grafik

profil muka air di sepanjang alur (tampang panjang).

2. Pemakai dapat memilih profil yang ditampilkan, PF1 atau PF2 atau keduanya,

dengan mengklik tombol Profiles … dan mengaktifkan profile yang ingin

ditampilkan.

3. Kontrol terhadap tampilan grafik profil muka air dapat diatur melalui menu

Options. Pemakai disarankan mencoba mengubah-ubah tampilan grafik dengan

mengubah parameter tampilan sesuai pilihan yang ada pada menu Options

tersebut.

Gambar 37. Profil muka air hasil hitungan di sepanjang alur

C. PRESENTASI HASIL HITUNGAN PROFIL VARIABEL ALIRAN DI SEPANJANG ALUR

1. Pilih menu View | General Profile Plot … atau mengklik tombol View General

Profile Plot (ikon ke-15 dari kiri pada papan tombol). Tampilan yang muncul

adalah grafik profil kecepatan aliran di sepanjang alur .

2. Seperti tampilan grafik-grafik sebelumnya, pemakai dapat mengontrol tampilan

grafik melalui pilihan-pilihan yang disediakan pada menu Options.


54

3. Pemakai dapat pula memilih profil yang ditampilkan, PF1 atau PF2 atau

keduanya, dengan mengklik tombol Profiles … dan mengaktifkan profile yang

ingin ditampilkan.

4. Selain profil kecepatan aliran, pemakai dapat menampilkan profil debit aliran,

luas tampang aliran, dan berbagai parameter lain dengan memilihnya melalui

menu Standard Plots.

Gambar 38. Profil kecepatan aliran hasil hitungan di sepanjang alur

D. PRESENTASI HASIL HITUNGAN DALAM BENTUK TABEL

Presentasi hasil hitungan dalam bentuk tabel dapat dilakukan untuk menampilkan

rincian nilai-nilai parameter hidraulika di sebuah tampang lintang, rincian nilai-nilai

parameter hidraulika di sepanjang alur (profil panjang), serta catatan, kesalahan,

atau peringatan yang muncul dalam proses hitungan. Tabel yang terakhir ini

bermanfaat untuk melacak kesalahan yang terjadi dalam proses hitungan.

Kesalahan, yang mengakibatkan proses hitungan berhenti, sering terjadi dalam

tahap awal pemodelan sistem sungai/saluran yang kompleks.

1. Pilih menu View | Detailed Output Tables … atau mengklik tombol View

detailed output at XS’s, … (ikon ke-4 dari kanan pada papan tombol). Layar

tabel hasil hitungan pada sebuah tampang lintang.


55

2. Pemakai dapat memilih profil maupun tampang lintang yang ditampilkan

dengan mengklik tombol Profiles atau RS.

3. Tabel dapat direkam ke dalam clipboard dengan memilih menu File | Copy to

Clipboard (Data and Headings), untuk kemudian dapat disisipkan ke dalam

program aplikasi lain, misal ke dalam MSWord.

Gambar 39. Tabel hasil hitungan di sebuah tampang lintang

4. Selain tabel hasil hitungan di sebuah tampang lintang, tabel hasil hitungan di

seluruh alur (tampang panjang) saluran dapat pula ditampilkan dengan memilih

menu View | Profile Summary Table … atau dengan mengklik tombol View

summary output tables by profile.

5. Pemakai dapat memilih salah satu dari beberapa jenis tabel yang disediakan

pada menu Std. Tables.


56

Gambar 40. Tabel hasil hitungan di sepanjang alur

6. Pemakai dapat membuat tabel sendiri. Pilih menu Options | Define Table …

untuk menyusun butir-butir parameter aliran yang ingin ditampilkan dalam

tabel.

7. Pengaturan tampilan tabel seperti pemilihan profil, PF1 atau PF2, dapat

dilakukan melalui menu Options | Profiles …. Perekaman tabel ke dalam

clipboard juga dapat dilakuan, yaitu melalui menu File | Copy to Clipboard.

1.40. BATAS KEDALAMAN ALIRAN DI UJUNG HILIR SALURAN

Contoh situasi kedalaman aliran kritis di batas hilir adalah saluran yang berakhir

(berujung) di suatu reservoir atau sungai yang muka airnya berada di bawah

kedalaman kritis di saluran. Hal ini diilustrasikan oleh muka air 1

Selama muka air di reservoir berada di bawah kedalaman kritis di saluran, maka syarat

batas hilir adalah kedalaman kritis, Critical Depth. Apabila muka air di reservoir

melebihi kedalaman kritis di saluran seperti diilustrasikan oleh muka air 2.

Maka muka air di reservoir haruslah diketahui dan dipakai sebagai syarat batas hilir

Known Sw. Pengguna harus berhati-hati agar tidak memaksakan syarat batas muka air

hilir lebih rendah daripada kedalaman kritis.

Muka air di hilir minimum sama dengan posisi muka air pada kedalaman kritis. Pada

hitungan aliran permanen (Steady Flow Analysis), HEC-RAS akan memberikan warning

dan mengubah syarat batas hilir menjadi Critical Depth jika pengguna menetapkan


57

posisi muka air di batas hilir lebih rendah daripada posisi muka air untuk kedalaman

kritis. Namun, pada hitungan aliran tak permanen (Unsteady Flow Analysis), kontrol ini

sepenuhnya ada pada pengguna.

1.41. BATAS KEDALAMAN ALIRAN DI UJUNG HILIR SALURAN

Gambar 41. Syarat batas muka air di ujung hilir saluran

1.42. PERSAMAAN ALIRAN PERMANEN

Hitungan hidraulika aliran pada dasarnya adalah mencari kedalaman dan kecepatan

aliran di sepanjang alur yang ditimbulkan oleh debit yang masuk ke dalam alur dan

kedalaman aliran di batas hilir. Hitungan hidraulika aliran di dalam HEC-RAS dilakukan

dengan membagi aliran ke dalam dua kategori, yaitu aliran permanen dan aliran tak

permanen. HEC-RAS menggunakan metode hitungan yang berbeda untuk masing-

masing kategori aliran tersebut.

Untuk aliran permanen, HEC-RAS memakai persamaan energi kecuali di tempat-

tempat yang kedalaman alirannya melewati kedalaman kritis. Di tempat terjadi loncat

air, pertemuan alur, dan aliran dangkal melalui jembatan, HEC-RAS memakai

persamaan (kekekalan) momentum. Di tempat terjadi terjenun, aliran melalui peluap,

dan aliran melalui bendung, HEC-RAS memakai persamaan-persamaan empiris.


58

Untuk aliran tak permanen, HEC-RAS memakai persamaan kekekalan massa

(continuity, conservation of mass) dan persamaan momentum