PETUNJUK SINGKAT

Aplikasi HEC-HMS　Versi 3.3

Oleh:

Joko Sujono

Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan

Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Yogyakarta

2009

2

HEC-HMS

(Hydrologic Engineering Center- Hydrologic Modeling System)

I. Model Hidrologi

Model hidrologi merupakan sebuah sajian sederhana dari sebuah sistem

hidrologi (lihat Gambar 1) pada suatu daerah aliran sungai (DAS). Model

tersebut bertujuan untuk menggambarkan tanggapan suatu DAS terhadap

proses hidrologi yang terjadi jika diberi masukan-masukan tertentu. Dalam

penyusunan model hidrologi, titik berat analisa dipusatkan pada proses

pengalihragaman hujan menjadi aliran melalui satu sistem DAS. Salah satu

model hidrologi yang dapat digunakan untuk mengalihragamkan hujan menjadi

aliran baik event flow maupun continuous flow adalah HEC-HMS (Hydrologic

Engineering Center- Hydrologic Modeling System, US Army Corps of Engineers,

2000).

Gambar 1.1 Siklus hidrologi

3

100 Precipitation on land

Infiltration Water table

Groundwater flow

1 Groundwater discharge

38 Surface discharge

61 Evaporation from land

39Moisture over land

385Precipitation

on ocean

424 Evaporationfrom ocean

Surface runoff

Impervious strata

Groundwater Recharge

Precipitation

Snow melt

II. Model HEC-HMS

Software HEC-HMS dirancang untuk menghitung proses hujan aliran

suatu sistem DAS. Sofware ini dikembangkan oleh Hidrologic Engineering

Center (HEC) dari US Army Corps of Engineering. HEC-HMS merupakan

pengembangan program HEC-1. HEC-HMS terus dikembangkan dan saat ini

telah sampai pada HEC-HMS versi 3.3 yang dikeluarkan pada Maret 2009. HEC-

HMS merupakan “Public Domain” Program dan dapat di download melalui

http://www.wrc-hec.usace.army.mil

Dalam HEC-HMS terdapat beberapa fasilitas seperti kalibrasi,

kemampuan simulasi model distribusi, model event flow maupun continuous

flow.

Komponen Model HEC-HMS

Komponen utama dalam model HEC-HMS adalah sebagai berikut:

1. Basin model – berisi elemen-elemen yang terdapat pada suatu DAS seperti

sub-DAS, titik control DAS, penggal/ruas sungai, waduk.

2. Meteorologic model – berisi data hujan dan penguapan

3. Control Specifications –berisi waktu mulai dan berakhirnya hitungan atau

simulasi.

Selain tiga komponen diatas masih terdapat komponen lain yaitu:

4. Time series data – berisi masukan data seperti runtun waktu data hujan,

debit

5. Paired data – berisi pasangan data seperti hidrograf satuan

Simulasi hujan-aliran Model HEC-HMS

Simulasi hujan-aliran dalam setiap sub-DAS memerlukan beberapa

komponen model yaitu:

1. hujan (precipitation) model - merupakan masukan pada sistem DAS

4

2. loss models - untuk menghitung volume runoff (hujan efektif)

3. transform model – untuk mentransformasikan hujan efektif yang merupakan

selisih antara besarnya hujan dengan kehilangan menjadi aliran/limpasan

permukaan

4. baseflow model – untuk mengitung besarnya aliran dasar

Apabila sistem DAS yang akan dimodelkan lebih dari 1 sub-basin (multi basins),

maka diperlukan analisis penelusuran aliran dari hulu ke hilir (titik kontrol DAS).

Dalam HEC-HMS analisis penelusuran aliran tersebut difasilitasi dengan

hidrologic routing models.

5

Berbagai metode dari model tersebut di atas yang terdapat dalam program HEC-

HMS disajikan pada Tabel 1 berikut ini (Anonim, 2001).

Tabel 1 Metode simulasi dalam program HEC-HMS

No Model Metode

1 Hujan User hyetograph User gage weighting Inverse-distance gage weights Gridded precipitation Frequency storm Standard project storm

2 Volume runoff Initial and constant-rate SCS curve number Gridded SCS curve number Green and Ampt Deficit and constant rate Soil moisture accounting Gridded SMA

3 Direct runoff User-specified unit hydrograph (UH) Clark’s UH Snyder’s UH SCS UH Modclark Kinematic wave

4 Baseflow Constant monthly Exponential recession Linear reservoir

5 Routing Kinematic wave Lag Modified Puls Muskingum Muskingum-Cunge Standard

Section Muskingum-Cunge 8- point section

6

Prosedur Penggunaan Software HEC-HMS

Secara garis besar, prosedur penggunaan Software HEC-HMS adalah

sebagai berikut ini.

1. Membuat suatu project baru (new project),

2. Membuat Component Models

a. Basin Model

b. Meteorologic Model

c. Control Specification

3. Membuat Time Series Data, seperti:

a. Time series data hujan

b. Time series data debit

4. Membuat Paired data (jika diperlukan), seperti:

a. Hidrograf satuan

b. Hubungan hubungan antara elevasi-tampungan

Setelah Component models selesai dibuat, selanjutnya dapat dilakukan

roses pengisian komponen tiap-tiap model tersebut.

5. Membuat Basin Models

6. Memilih dan mengisi Basin Models

7. Mengisi Meteorologic Model

8. Mengisi Control Specification

9. Mengisi Time-series Data

10.Mengisi Paired Data

11.Memeriksa Data

12.Melakukan Simulation

13.Melakukan Calibration (jika tersedia data debit)

7

III HEC-HMS Single Basin

Untuk mulai menggunakan software HEC-HMS click icon HEC-HMS

3.3, pada layar akan muncul tampilan HEC-HMS versi 3.3. berikut ini.

Gambar 3.1 Tampilan HEC-HMS versi 3.3

Gambar tersebut menunjukkan bahwa terdapat 4 (empat) windows dalam HEC-

HMS seperti disajikan pada gambar berikut ini.

Gambar 3.2 Windows dalam HEC-HMS

8

Component editor

Desktop

Message Log

Watershed/Basin Explorer

3.1 Pembuatan proyek baru (create a new project)

Langkah pertama menjalankan HEC-HMS adalah membuat suatu proyek

baru. Pembuatan proyek baru dilakukan dengan memilih menu File, New…

pada menu bar. Pada layar akan muncul tampilan create a new Project seperti

pada gambar berikut:

Gambar 3.3 Pembuatan proyek baru

9

Pada Create a New Project, isikan nama project , deskripsi proyek dan lokasi

dimana file akan disimpan serta unit satuan yang akan digunakan. Dengan

menekan tombol Create, maka akan muncul tampilan seperti berikut ini. Isikan

nama projectnya dan deskripsi (optional) seperti contoh berikut.

Gambar 3.4 Tampilan pada pembuatan proyek baru

10

3.2 Pembuatan Model Components

Model components utama pada HEC-HMS terdiri dari basin model,

meteorologic model dan control specifications. Selain itu pada menu

Components masih terdapat 3 (tiga) komponen lain yaitu Time Series Data,

Paired Data dan Grid Data

a. Pembuatan Basin Model

Dari menu Components pada menu bar, pilih Basin Model Manager.

Pada layar akan muncul Basin Model Manager editor sebagai berikut.

Gambar 3.4 Basin model manager

11

Click New… pada layar akan muncul Create a new basin Model editor.

Isikan nama Basin Model beserta deskripsinya seperti gambar berikut.

Gambar 3.5 Pembuatan basin model

Dengan click Create, akan muncul Basin Model Manager beserta nama

basin yang telah dimasukkan. Selanjutnya tutup editor tersebut dan pada

layar khususnya pada Window Basin Explorer akan muncul tampilan

berikut.

12

Gambar 3.6 Pembuatan basin model

b. Pembuatan Meteorologic Model

Meteorologic model dapat dibuat dengan prosedur yang sama seperti

pembuatan basin model yaitu dengan memilih Meteorologic Model Manager

pada menu Components seperti pada gambar berikut ini.

13

Gambar 37 Meteorologic model manager

Click New… pada layar akan muncul Create A New Meteorologic Model

editor. Isikan nama Meteorologic Model beserta deskripsinya seperti

gambar berikut (optional). Contoh pengisian dan hasil dari pengisian tersebut

dapat dilihat pada gambar berikut.

14

15

Gambar 3.8 Pembuatan Meteorologic model

c. Pembuatan Control Specifications

Control Specifications yang digunakan sebagai konrol dalam proses

running model (simulasi maupun kalibrasi) dibuat dengan prosedur yang

sama seperti pembuatan basin model maupun meteorologic model. Pada

menu Components pilih Control Specifications Manager, pada layar

akan muncul tampilan berikut.

16

17

Gambar 3.9 Pembuatan Control Specifications

d. Pembuatan Time-Series Data

Melalui Time-Series Data Manager beberapa tipe data yang akan

digunakan dalam aplikasi model HEC-HMS dapat dibuat. Data tersebut

antara lain adalah data hujan, data debit, data elevasi muka air, data

temperatur.

Pada menu Components pilih Time-Series Data Manager, selanjutnya

pilih tipe data yang akan dibuat seperti pada gambar berikut ini.

18

Gambar 3.10 Time series data manager

1. Pembuatan Time Series Data Hujan

Melalui Time-Series Data Manager, click New…, pilih

Precipitation Gages seperti gambar berikut ini. Selanjutnya isikan nama

stasiun hujan beserta deskripsinya.

19

Gambar 3.11 Pembuatan Time Series Data Hujan

20

2. Pembuatan Time Series Data Debit

Pembuatan time seires data debit dilakukan dengan cara yang

sama sepeti pada data hujan. Melalui Time-Series Data Manager pilih

dan click Discharge Gages. Selanjutnya pada Time-Series Data

Manage, click New…, dan isikan nama stasiun debit beserta

deskripsinya.

Gambar 3.12 Pembuatan Time Series Data Debit

21

e. Pembuatan Paired Data

Pasangan data seperti hubungan antara tampungan vs debit, elevasi vs

tampungan, elevasi vs luas, kurva-hidograf satuan dibuat melalui Paired

Data Manager. Pada menu Components pilih Paired Data Manager,

selanjutnya pilih tipe data yang akan dibuat seperti pada contoh berikut ini.

Gambar 3.13 Paired Data Manager Component

22

Misalkan dalam transformasi hujan aliran ingin menggunakan hidrograf

satuan terukur atau sintetik, maka tipe data yang akan dibuat adalah Unit

Hydrograph Curves. Pada Paired Data Manager, pilih Unit Hydrograph

Curves.

Click New…., selanjutnya isikan nama hidrograf satuan dan diskripsinya yang

akan digunakan untuk transformasi hujan menjadi aliran.

Gambar 3.14 Pengisian nama hidrograf satuan

23

Hasil dari pengisian tersebut ditampilkan pada gambar berikut.

Gambar 3.15 Pembuatan paired data: hidrograf satuan

24

3.3 Membuat Basin Model

Basin model terdiri dari banyak elemen DAS seperti berikut ini.

Subbasins – berisi data tentang sub-basins seperti

kehilangan/losses (misal metode SCS Curve Number), transform

model (misal metode hidrograf satuan), baseflow (misal metode

resesi). Data tersebut ini digunakan untuk transformasi hujan

menjadi aliran

Reaches – menghubungkan elemen-element yang ada (sub-DAS,

junction) dan berisi data penelusuran sungai. Digunakan untuk

membawa/menelusur aliran dari hulu ke hilir.

Junctions - titik hubung antar elemen-elemen yang ada atau titik

kontro pada setiap sub-DAS. Digunakan untuk menggabungkan

aliran dari sub-DAS maupun reaches (ruas-ruas sungai).

Reservoirs – sebagai tampungan dan melepaskan aliran sesuai

laju yang telah ditentukan (hubungan antara tampungan-debit).

Diversions – digunakan untuk memodelkan alian dari sungai

utama berdasarkan rating curve yang ada (digunakan untuk kolam

tampungan retensi atau overflows).

Sources – mempunyai outflow tetapi tidak ada inflow; digunakan

untuk memodelkan alran masuk ke basin model

Sinks – mempunyai inflow tetapi tidak ada outflow. Digunakan

untuk merepresentasikan outlet dari DAS.

Untuk menggambarkan elemen-elemen hidrologi pada suatu DAS ke dalam

HEC-HMS dilakukan langkah berikut ini. Double click pada basin model

yang terdapat pada Basin Explorer, maka akan tampak Basin Model Editor

pada Window Dekstop seperti gambar berikut.

25

Gambar 3.16 Basin Model Editor pada Window Dekstop

Sub-basin dibuat dengan menggunakan sub-basin creation tool

yang ditempatkan pada window Desktop.

Gambar 3.16 Sub-basin creation tool

26

Click mouse kiri maka akan diperoleh tampilan Create A New Subbasin

Element sebagai berikut.

Dengan mengisi nama sub-basin/sub-DAS beserta diskripsinya (optional)

selanjutnya akan diperoleh hasil berikut ini.

Gambar 3.17 Pembuatan elemen Sub-DAS

Dengan menggunakan basin model element tools seperti pada

pembuatan sub-DAS di atas, maka semua elemen DAS yang lain dapat

digambarkan. Berikut contoh lain dalam pembuatan elemen DAS yaitu

27

membuat junction yang dilakukan dengan junction creation

tool.

28

Gambar 3.17 Pembuatan elemen Junction

Elemen DAS Code Hulu dan Junction Sta. AWLR Pogung merupakan

satu kesatuan, sehingga kedua elemen tersebut harus dihubungkan.

Untuk menghubungkan elemen DAS Code Hulu dan Sta. AWLR

Pogung dapat dilakukan dengan dua cara:

1. Menggunakan Component Editor window (kiri bawah)

Double Click DAS Code di Basin Explorer Window, kemudian pilih

elemen DAS Code Hulu.

29

Di Component Editor window, pilih Sta. AWLR Pogung sebagai

downstream dari DAS Code Hulu, kemudian click element Junction di

Basin Explorer window (kiri atas) sehingga akan dihasilkan gambar

berikut.

Gambar 3.18 Menghubungkan dua elemen DAS

30

2. Menggunakan Arrow Tool

Dengan Arrow tool,　 letakkan pointer pada DAS Code, Click mouse

kanan dan pilih Connect Downstream. Selanjutnya click pointer pada

Sta. AWLR Pogung, maka kedua elemen tersebut akan terhubungkan.

Gambar 3.19 Menghubungkan dua elemen DAS dengan Arrow Tool

31

3.4 Memilih dan Mengisi Basin Model

a. Memilih Basin Model

Untuk setiap Subbasin terdapat tiga model untuk transformasi hujan

menjadi aliran. Ketiga model tersebut akan muncul di Component Editor

dengan Click elemen DAS Code Hulu yang terdapat pada

Watershed/Basin Explorer, yaitu (lihat Gambar 3.20):

a. Loss model : utk menghitung hujan yang menjadi limpasan (hujan

efektif)

b. Transform model : untuk transformasi dari hujan efektif menjadi aliran

limpasan langsung,

c. Baseflow model : untuk simulasi aliran dasar.

Untuk setiap sub-basin, luas DASnya perlu diisi sesuai dengan sub-basin yang ditinjau, Dalam contoh ini luas DAS Code Hulu adalah 29.218 km2.

Gambar 3.20 Subbasin model DAS Code Hulu

32

Selanjutnya pilih metode yang ingin digunakan dalam simulasi hujan aliran

dengan cara Click pada anak panah untuk setiap modelnya, seperti pada

gambar berikut. Dalam contoh ini dipilih metode sebagai berikut:

Loss method : Initial and Constant

Transform method : User Specified Unit Hydrograph

Basefow method : Recession.

Gambar 3.21 Pemilihan Loss method: Initial and Constant

Gambar 3.22 Pemilihan Transform method:user specified unit hydrograph

33

Gambar 3.23 Pemilihan Baseflow method: recession

b. Mengisi Basin Model Parameters

Setiap basin model yang digunakan untuk merepresentasikan DAS terdiri

dari beberapa parameters. Jumlah dan jenis parameter berbeda antara metoda

yang satu dengan lainnya. Pengisian nilai parameter model sesuai dengan data

yang ada, apabila nilai parameter tidak diketahui dapat dilakukan dengan

sembarang nilai sebagai nilai awal (initial value) namun demikian nilai tersebut

harus sesuai/logis untuk DAS yang ditinjau.

1. Parameter Loss Method

Click Loss yang terdapat pada Component Editor, selanjutnya isikan nilai

parameter yang sesuai. Misal nilai parameter Loss dengan metode phi-Index

sbb:

Parameter Nilai

Initial loss (mm) 0

Constant rate (mm/jam) 10

Imprevious (%) 0

34

Gambar 3.24 Pengisian parameter Loss method (Phi-index)

2. Parameter Transform Method

Click Transform yang terdapat pada Component Editor, selanjutnya pilih

metode yang sesuai. Dalam contoh ini metode transform yang digunakan

yaitu User Specified Unit Hydrograph: HS terukur di Pogung.

35

Gambar 3.25 Pemilihan hidrograf satuan

3. Parameter Baseflow Method

Click Baseflow yang terdapat pada Component Editor, selanjutnya isikan

nilai parameter/ pilihan yang sesuai yang sesuai. Misal nilai parameter

baseflow dengan metode resesi sbb:

Parameter Nilai

Initial discharge (m3/s) 4.0

Recession constant 1

Ratio to peak 0.05

36

Gambar 3.26 Pengsisian parameter baseflow

37

4. Option

Click Option yang terdapat pada Component Editor, selanjutnya isikan nilai

parameter/ pilihan yang sesuai. Dalama contoh ini pilih Observed flow: Sta.

AWLR Pogung.

Gambar 3.27 Pengisian Option pada komponen subbasin

38

3.5 Mengisi Meteorologic Model

Pengisian meteorologic model dilakukan dengan click Meteorologic Model

pada Watershed/Basin Explorer. Click pada nama meteorologic modelnya

(Hujan 23-24 Feb. 2005) selanjutnya isikan pilihan yang sesuai dengan data

yang ada. Dalam contoh ini dipilih pada Precipitation: Specified Hyetograph

Gambar 3.28 Pemilihan tipe data hujan

39

Selanjutnya dengan Click pada Basins dan Option yang terdapat pada

Component Editor, isikan pilihan yang sesuai, seperti gambar berikut.

40

Pemilihan stasiun hujan yang akan digunakan dalam analisis dilakukan dengan

click pada pilihan data hujan yang telah dilakukan sebelumnya (di Watershed

Explorer), dalam contoh ini adalah Specified Hyetograph. Selanjutnya pilih

stasiun hujan yang akan digunakan untuk DAS Code Hulu seperti pada gambar

berikut.

Gambar 3.29 Pemilihan stasiun data hujan

3.6 Mengisi Control Specification

Pengisian Control Specification dilakukan dengan click Control

Specification pada Watershed Explorer. Selanjutnya Click pada nama

controlnya (dalam contoh ini Banjir 23-24 Feb. 2005); isikan range waktu untuk

simulasi dan interval waktu yang akan digunakan (waktu mulai sampai akhir

simulasi) seperti contoh berikut.

41

Gambar 3.30 Pengisian Control Specifications

42

3.7 Mengisi Time Series Data

Pengisian Time Series Data dilakukan dengan double click Time

Series Data pada Watershed Explorer, selanjutnya click jenis data yang akan

diisi. Dalam contoh ini ada dua pilihan yaitu data hujan dan data debit seperti

tampilan berikut.

a. Data Hujan

Double click pada Precipitation Gages akan tampak layar nama stasiun

hujan yang ada. Selanjutnya dengan click stasiun tersebut akan muncul layar

Time-Series Gage pada Component Editor. Selanjutnya isikan data sesuai

dengan karakteristik data stasiun hujan yang ada seperti satuan data hujan

(incremental atau cummulative dalam mm), cara memasukkan data, interval

waktu data seperti pada gambar berikut.

43

Gambar 3.31 Pemilihan tipe dan durasi hujan

44

Pada Component Editor, click Time window untuk mengisi ketersediaan

data hujan. Isikan tanggal dan jam ketersediaan datanya, seperti tampak

pada tampilan berikut ini.

Gambar 3.32 Pengisian ketersediaan data hujan

45

Pengisian data hujan dilakukan dengan click Table. Pengisian data

hujandapat dilakukan secara manual atau copy dari file lain misal Microsoft

Excel. Untuk melihat grafik dari data hujan yang telah dimasukkan, click

Graph pada Component Editor.

Gambar 3.33 Pengisian data hujan

46

b. Data Debit

Prosedur pengisian data debit sama seperti pada time-series data yang lain

seperti data hujan di atas. Double click pada Discharge Gages akan tampak

layar nama stasiun debit yang telah dimasukkan pada saat pembuatan Time-

series Data Manager. Selanjutnya dengan click stasiun tersebut akan

muncul layar Time-Series Gage pada Exponent Editor. Selanjutnya isikan

data sesuai dengan karakteristik data debit yang ada seperti satuan debit

(cubic meters per second), cara memasukkan data, interval waktu dari data

seperti berikut.

Pada Component Editor, click Time window untuk mengisi ketersediaan

data hujan seperti tampak pada tampilan berikut ini. Dalam pengisian

ketersediaan data, waktu mulai data harus sama dengan data hujannya.

47

Gambar 3.34 Pengisian waktu ketersediaan data debit

Pengisian data debit dilakukan dengan click Table yang terdapat pada

Component Editor, sedang pengisian datanya dapat dilakukan secara

manual atau copy dari file lain misal Microsoft Excel. Untuk melihat grafik dari

data yang telah dimasukkan, click Graph pada Component Editor.

48

Gambar 3.35 Pengisian data debit

49

3.8 Mengisi Paired Data

Pengisian Paired Data dilakukan dengan double click Paired Data

Components pada Watershed Explorer, selanjutnya click data yang ada

(dalam contoh ini Unit Hydrograph Curve). Selanjutnya click Paired data di

Component Editor seperti tampilan berikut. Isikan karakteristik dari Paired Data

(HS Terukur di Pogung) yang akan dimasukkan. Dalam contoh ini time interval

HS di Pogung adalah 1 jam

Gambar 3.36 Pengisian time interval Hidrograf Satuan

Pengisian datanya (HS terukur) dilakukan dengan click Table yang terdapat

pada Component Editor, pengisian data dapat dilakukan secara manual atau

copy dari file lain misal Microsoft Excel. Untuk melihat grafik dari data yang telah

dimasukkan, click Graph pada Component Editor.

50

Gambar 3.37 Pengisian data Hidrograf Satuan

51

3.9 Memeriksa Data Parameter DAS

Parameter DAS yang telah dimasukkan dapatnya dapat dicek/diperiksa

melalui menu Parameters yang terdapat pada menu Bar. Click Parameters

pilih parameter yang akan dicek datanya, misal Loss parameter. Selanjutnya

pilih metode Loss yang digunakan misalkan metode Initial aand Constant

52

Gambar 3.38 Checking data parameter DAS

3.10 Melakukan Simulasi

Simulasi pada model HEC-HMS dilakukan dengan prosedur berikut.

a. Create Simulation Run

Pada menu bar, Click Compute click Create Simulation Run akan

tampil layar seperti pada gambar berikut ini. Isikan nama dari simulation run,

kemudian click Next>

53

Terdapat 4 (empat) langkah dalam pembuatan Simulation Run, yaitu:

1. pemberian nama Simulasi,

2. pemilihan basin model yang akan di run,

3. pemilihan meteorologic model dan

4. pemilihan control specification.

Ke empat langkah tersebut dapat dilihat pada tampilan berikut ini.

Gambar 3.38 Pembuatan simulation run

54

b. Simulasi

Click Compute di Watershed Explore, akan muncul Simulation Runs.

Double click Simulation Runs, akan tampak nama simulasi yang telah

dibuat.

Selanjutnya click nama simulasi dalam contoh ini Simulasi awal, maka pada

Component Editor akan tampak nama dari tiga komponen yang telah dipilih

pada saat pembuatan Simulation Runs (basin model, meteorologic model dan

Control Specifications). Selanjutnya click Simulasi Awal tekan mouse kanan

dan pilih Compute, maka proses simulasi akan berjalan sebagai berikut.

Simulasi dapat juga dilakukan dengan Click pada simbol compute current run

.

55

Catatan : Pada HEC-HMS 3.3, pertama kali melakukan simulasi dengan menggunakan User Specified Unit Hydrograph biasanya tidak jalan atau terjadi Error 14703: No data source is specified for unit hydrograph “null” seperti tampak pada Message Log. Hal ini karena data HS atau HSS yang sudah dimasukkan tidak dapat diakses oleh program. Untuk mengatasinya keluar dari program, dan jalankan kembali program HEC-HMS. Isikan kembali data unit hydrograph-nya, selanjutnya ulangi proses simulasi di atas.

56

c. Melihat Hasil Simulasi

Untuk melihat hasil running simulasi, di Watershed Explorer click

Results. Double click nama simulasinya, pada Watershed Explorer akan

tampak beberapa pilhan hasil yang dapat dilihat baik Global Summary

maupun pada komponen basin dan junction. Click icon yang akan dilihat

hasilnya. Misal double click maka akan tampak banyak pilihan dari hasil

simulasi.

Gambar 3.40 Melihat hasil simulasi

57

Dari pilihan hasil yang ada, pilih hasil yang akan dilihat seperti contoh berikut.

Gambar 3.41 Contoh hasil simulasi

58

3.11 Kalibrasi model

Kalibrasi dilakukan untuk mendapatkan parameter model optimum yang

memberikan hasil debit/hidrograf simulasi mendekati dengandebit terukur.

a. Create Optimization Trial

Sebelum kalibrasi dilakukan, terlebih dahulu harus membuat Create

Optimization Trial. Pilih menu Compute pada menu bar. Click Create

Optimization Trial, di layar akan muncul gambar berikut.

Untuk membuat suatu Optimization Trial, diperlukan kondisi berikut:

1. diperlukan nama Trial,

2. optimasi didasarkan pada hasil simulasi sebelumnya dan harus tersedia

data aliran (debit),

3. evaluasi parameter didasarkan pada data debit terukur.

59

b. Kalibrasi Parameter Model

Double click nama Calibration Trial, akan muncul layar berikut ini. Click

objective functions dan pilih salah satu dari metoda yang tersedia (pada

Component Editor) sesuai dengan tujuan yang hendak dicapai misal

Percent Error Peak, seperti contoh berikut.

60

Untuk mengkalibrasi parameter model, click nama Optimization Trial (dalam

hal ini Kalibrasi Trial 1). Click mouse kanan dan pilih Add Parameter. Di

Watershed Explorer akan muncul Parameter 1, Parameter 2 , dst…, sesuai

dengan jumlah parameter yang akan dikalibrasi seperti pada gambar berikut.

Selanjutnya ulangi prosedur di atas untuk menambah parameter yang akan

dikalibrasi.

61

Misalkan parameter yang akan dikalibrasi adalah parameter dari Loss

model, dalam contoh ini menggunakan metode Initial and Constant. Pada

metode ini terdapat dua parameter yaitu initial loss dan nilai Constant loss

rate. Click parameter 1, maka pada Component Editor akan muncul banyak

option tentang parameter yang akan dikalibrasi. Pilih parameter constant

loss rate (phi-index). Nilai minimum dan maximum dari parameter dapat

diubah sesuai dengan karakteristik DAS yang ditinjau. Dengan cara yang

sama untuk Parameter 2 dan seterusnya.

62

c. Proses Kalibrasi

Untuk mengkalibrasi parameter di atas, click Kalibration Phi-index tekan

mouse kanan dan pilih compute maka proses kalibrasi akan berjalan seperti

gambar berikut. Running kalibrasi juga dapat dilakukan dengan dengan Click

pada simbol compute current run .

63

d. Hasil Kalibrasi

Untuk melihat hasil kalibrasi click Results, dilayar akan muncul banyak

pilihan hasil yang dapat dilihat baik secara global maupun tiap elemen DAS.

Bila ingin melihat parameter optimum, click Optimized Parameters seperti

gambar berikut.

64

Untuk melihat hasil yang lain, click pada pilihan hasil yang dikehendaki misal

Hydrograph Comparison untuk grafik hidrograf hasil kalibrasi dan terukur.

Grafik tersebut dihasilkan dengan nilai optimum parameter hasil kalibrasi

seperti gambar di bawah. Demikian pula untuk hasil yang lainnya.

65

Hasil kalibrasi tersebut masih dapat ditingkatkan dengan mengubah nilai

parameter yang ada atau mengubah fungsi tujuannya. Hasil kalibrasi

dianggap optimal apabila nilai % difference pada baris volume maupun peak

flow menunjukkan angka di bawah nilai tertentu sesuai yang diinginkan

misal10 %. Jika nilai % difference masih di　atas 10 % maka proses kalibrasi

harus diulangi lagi dengan merubah parameter-parameter model DAS-nya.

Kalibrasi dilakukan dengan cara trial and error sampai diperoleh nilai %

difference lebih kecil dari 10%.

66

IV. HEC-HMS Multi Basins

Prosedur aplikasi HEC-HMS yang telah dijelaskan di atas berlaku untuk

satu basin. Untuk multi basins (dalam satu project terdapat banyak sub-DAS)

prosedur yang digunakan sama dengan single basin, hanya terdapat tambahan

elemen basin yaitu Reaches . Reaches berfunsi untuk menghubungkan

elemen-elemen basin yang ada (subbasins, junctions). Pada setiap reach

berisi data penelusuran sungai yang digunakan untuk membawa/menelusur

aliran ke hilir.

Pembuatan Reaches

Prosedur pembuatan elemen Reaches sama dengan pembuatan

elemen yang lain seperti pada elemen yang ada di single basin. Contoh

pembuatan multi basin ditunjukkan pada gambar berikut. Pertama buat

subbasin yang lain seperti pada single basin, kemudian click elemen reaches

creation tool. Click pointer di Desktop window, maka akan muncul layar

Create A New Reach Element. Selanjutnya isikan nama reach dan

diskripsinya.

67

Perlu diingat bahwa untuk subbasin yang lain (DAS Code Hilir) proses

pemilian dan pengisian parameter basinnya sama dengan yang dilakukan

pada single basin. Pada setiap subbasin terdapat Loss method, Transform

dan Baseflow method beserta nilai parameter-parameternya. Dalam contoh

ini metode dan nilai parameternya disajikan pada Tabel berikut.

68

Tabel Model, Metode dan parameter DAS Code Hilir

Model Metode Parameter Nilai

Initial Loss (mm) 0

Constant rate (mm/jam) 10

Imprevious (%) 0

Time of Concentration (jam) 2

Storage Coefficient (jam) 2

Initial Discharge (m3/s) 1

Recession Constant 1

Ratio to peak 0.01

RecessionBaseflow

Initial and ConstantLoss

(volumeRunoff)

Clark Unit HydrographTransform

Untuk menghubungkan junction Sta. AWLR Pogung dan junction Sta.

AWLR Kaloran dengan Ruas Pogung-Kaloran dilakukan langkah-langkah

berikut.

a. Double Click junction Sta. AWLR di Watershed Explorer, maka

pada Component Editor akan muncul pilihan tentang Downstream dari

junction tersebut. Pilih Ruas Pogung-Kaloran sebagai hilir dari Sta. AWLR

Pogung.

69

b. Double Click Sungai Code di Watershed Explorer, maka pada

Component Editor akan muncul pilihan tentang Downstream dari Ruas

Pogung-Kaloran tersebut. Pilih DAS Sta. AWLR Kaloran sebagai hilir dari

Ruas Pogung-Kaloran. Ketiga elemen tersebut akan terhubungkan

seperti pada layar berikut.

70

Metoda Penelusuran

Click Ruas Pogung-Kaloran, pilih metode penelusuran yang akan

digunakan dan lengkapi nilai parameternya dengan click Routing di

Component Editor. Click Option apabila di hilir dari Ruas Pogung-

Kaloran terdapat data aliran.

Nilai awal parameter penelusuran dengan metoda Muskinghum disajikan

pada table berikut:

Tabel Nilai awal parameter Muskinghum

Metode Parameter NilaiMuskinghum K (jam) 2Muskinghum X (jam) 0.25

Muskinghum

Simulasi dan Kalibrasi

Prosedur untuk simulasi dan kalibrasi pada kondisi multi basin sama

dengan prosedur yang ada pada single basin. Pertama pada menu

71

Compute pilih Create Simulasion Run. Misal simulasi ini diberi nama

Simulasi multi basins. Contoh hasil simulasi disajikan pada gambar berikut.

72

Hasil di atas menunjukkan bahwa, hasil simulasi multi basin belum

memberikan hasil yang optimal. Perbedaan volume antara simulasi dan

terukur masih relatif besar terutama pada sisi resesi. Untuk itu kalibrasi perlu

dilakukan. Hasil kalibrasi disajikan pada gambar berikut.

73

Contoh data

1. Berikut adalah data yang digunakan pada contoh aplikasi HC-HMS versi

3.3 seperti dijelaskan di atas.

74

Parameter Pogung Kaloran

Area (km2) 29.218 40.760

SCS Curve Number 72.18 74.25

Impervious area (%) 4.13 5.85

Phi-index (mm/hr) 18.30 19.22

Length of main river (km) 24.00 41.00

Estimated time concentration (hr) 5.56 9.49

Basic characteristics Code river basin

75

P (mm) Q (m3/s) P (mm) Q (m3/s)23/02/05 14:00 0 4.044 0 3.228

15:00 17.53 4.044 17.53 3.22816:00 44.28 4.228 44.28 5.68517:00 22.14 21.285 22.14 30.75018:00 6.54 68.338 6.54 78.18719:00 0.00 46.918 0.00 92.07620:00 0.00 29.231 0.00 41.94221:00 0.00 21.656 0.00 28.94522:00 0.00 18.410 0.00 20.78923:00 0.00 16.042 0.00 14.7890:00 0.00 14.436 0.00 12.419

24/02/05 1:00 0.00 12.903 0.00 10.8912:00 0.00 11.873 0.00 9.8653:00 0.00 11.729 0.00 8.8934:00 0.00 11.443 0.00 8.3355:00 0.00 11.020 0.00 7.4496:00 0.00 10.466 0.00 7.1097:00 0.00 9.791 0.00 6.6168:00 0.00 8.004 0.00 6.2979:00 0.00 7.285 0.00 5.835

10:00 0.00 6.937 0.00 5.68511:00 0.00 6.483 0.00 5.685

Data hujan jam-jaman dan hidrograf banjir 23-24 Februari 2005

Tanggal JamAWLR Pogung AWLR Kaloran

76

Tanggal Jam P (mm) Q (m3/s) Baseflow HLL U-P1ef U-P2ef HS (1mm)

23/02/05 0 17.53 4.04 4.04 0.00 0.00 0

1 44.28 4.23 4.17 0.06 0.06 0 0.002

2 22.14 21.28 4.29 17.00 16.99 0.00924 0.654

3 6.54 68.34 4.41 63.93 61.42 2.51058 2.364

4 0.00 46.92 4.53 42.39 33.31 9.07672 1.282

5 0.00 29.23 4.65 24.58 19.65 4.92266 0.757

6 0.00 21.66 4.78 16.88 13.98 2.90471 0.538

7 0.00 18.41 4.90 13.51 11.45 2.0655 0.441

8 0.00 16.04 5.02 11.02 9.33 1.69175 0.359

9 0.00 14.44 5.14 9.29 7.92 1.37896 0.305

24/02/05 10 0.00 12.90 5.26 7.64 6.47 1.16982 0.249

11 0.00 11.87 5.39 6.49 5.53 0.95609 0.213

12 0.00 11.73 5.51 6.22 5.40 0.8175 0.208

13 0.00 11.44 5.63 5.81 5.02 0.79866 0.193

14 0.00 11.02 5.75 5.27 4.53 0.74116 0.174

15 0.00 10.47 5.87 4.59 3.92 0.66908 0.151

16 0.00 9.79 6.00 3.80 3.22 0.57987 0.124

17 0.00 8.00 6.12 1.89 1.41 0.47526 0.054

18 0.00 7.29 6.24 1.05 0.84 0.20858 0.032

19 0.00 6.94 6.36 0.58 0.45 0.12376 0.000

20 0.00 6.48 6.48 0.00 0.00 0

volume limpasan langsung (m3) 871165.83tinggilimpasan (VOL/luas DAS), mm 29.82

Jam P (mm) Phi index Pef. (mm)0 17.53 01 44.28 25.982 22.14 3.843 6.54 0

29.82

18.30

Jumlah

Penurunan HS terukur DAS Code Di Pogung

77

78