Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir ...

12 Pages·2016·0.53 MB·Indonesian

VOLUME 21, NO. 1, JULI 2015

Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan
Steady Flow pada Banjir Kota

Andreas Tigor Oktaga
Balai Besar Wilayah Sungai Pemali - Juana
Jl. Brigjend Soediarto No 375
E-mail: [email protected]

Suripin
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl.Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang 50275
E-mail: [email protected]

Suseno Darsono
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl.Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang 50275
E-mail: [email protected]

Abstract

One dimensional flow is often used as a flood simulation for the planning capacity of the river. Flood is a
type of unsteady non-uniform flow, that can be simulated using HEC-RAS. HEC-RAS software is often used
for flood modeling with a one-dimensional flow method. Unsteady flow modeling results in HEC-RAS
sometimes refer to error and warning due to unstable analysis program. The stability program among others
influenced bend in the river flow, the steep slope of the river bottom, and changes in cross-section shape.
Because the flood handling required maximum discharge and maximum flood water level, then a steady flow
is often used as an alternative to simulate the flood flow. This study aimed to determine the advantages and
disadvantages of modeling unsteady non-uniform and steady non-uniform flow. The research location in the
Kanal Banjir Barat, in the Semarang City. Hydraulics modeling uses HEC-RAS 4.1 and for discharge the
plan is obtained from the HEC-HMS 3.5. Results of the comparison modeling hydraulics the modeling of
steady non-uniform flow has a tendency water level is higher and modeling of unsteady non-uniform flow
takes longer to analyze. Results of the comparison the average flood water level maximun is less than 15%
(± 0,3 meters), that is 0.27 meters (13.16%) for Q , 0.25 meters (11.56%) for Q , dan 0.16 meters (4.73%)
50 100
for Q . So the modeling steady non-uniform flow can still be used as a companion version the modeling
200
unsteady non-uniform flow.

Keywords: HEC-RAS, Comparation, Steady non-uniform flow, Unsteady non-uniform flow.

Abstrak

Aliran satu dimensi sering digunakan sebagai simulasi banjir untuk perencanaan kapasitas sungai. Banjir
merupakan jenis aliran unsteady non-uniform flow yang dapat disimulasikan menggunakan HEC-RAS. Hasil
pemodelan unsteady non-uniform flow pada HEC-RAS tidak jarang terdapat keterangan error dan warning
disebabkan analisis program tidak stabil. Tingkat kestabilan program antara lain dipengaruhi kelokan alur
sungai, kemiringan dasar sungai yang curam, dan perubahan bentuk potongan melintang. Karena
penanganan banjir yang dibutuhkan debit maksimal dan muka air banjir maksimal, maka aliran steady non-
uniform flow sering dijadikan sebagai alternatif mensimulasikan aliran banjir. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui kelebihan dan kekurangan pemodelan unsteady non-uniform flow dan steady non-uniform flow.
Lokasi penelitian di Kanal Banjir Barat yang terletak di Kota Semarang. Pemodelan hidraulika
menggunakan HEC-RAS 4.1 dan untuk debit rencana diperoleh dari HEC-HMS 3.5. Hasil perbandingan
35
JURNAL MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL
Andreas Tigor Oktaga, Suripin, Suseno Darsono
Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota
pemodelan hidraulika didapatkan steady non-uniform flow memiliki kecenderungan elevasi muka air lebih
tinggi dan pemodelan unsteady non-uniform flow membutuhkan waktu lebih lama. Dari hasil perbandingan
didapat selisih rata - rata elevasi muka air banjir kurang dari 15% (± 0,3 meter), yaitu 0,27 meter (13,16%)
untuk Q , 0,25 meter (11,56%) untuk Q , dan 0,16 meter (4,73%) untuk Q Sehingga pemodelan steady
50 100 200.
non-uniform flow masih dapat digunakan sebagai versi pendamping pemodelan unsteady non-uniform flow.

Kata-kata Kunci: HEC-RAS, Perbandingan, Steady non-uniform flow, Unsteady non-uniform flow.

Pendahuluan dialihkan ke steady flow. Saya setuju untuk
memiliki versi pendamping karena unsteady flow
Saluran drainase/sungai direncanakan mampu dianggap kurang akurat dengan adanya bentuk
menampung debit air yang melintas supaya tidak error. Dari sudut pandang numerik, persamaan
meluap kedaratan dan menyebabkan banjir. Untuk energi memiliki keuntungan karena dapat
penanganan yang optimal diperlukan perencanaan diselesaikan secara analitis untuk menghasilkan
dengan hasil mendekati kondisi nyata. Pendekatan solusi yang tepat. Pada aliran unsteady flow harus
menggunakan pemodelan software sering kali diubah kebentuk diskrit (finite difference
dilakukan untuk perencanaan simulasi banjir approximation) untuk memecahkannya, sehingga
dengan metode unsteady non-uniform flow. ada beberapa bentuk error.
Software yang umum digunakan adalah HEC-
RAS, sebagai software open source. Wilayah Penelitian

Namun dalam pemodelan pada HEC-RAS, tidak Wilayah untuk penelitian ini dipilih Kanal Banjir
jarang ditemui kesulitan untuk memperoleh hasil Barat. Kanal Banjir Barat terletak di Kota
analisis yang sempurna tanpa adanya keterangan Semarang Kecamatan Semarang Barat dengan
error dan warning pada report program. panjang sungai ± 5 km dengan lebar dasar sungai
Keterangan error dan warning dalam pemodelan berkisar antara 40 m sampai dengan 150 m.
unsteady non-uniform flow pada HEC-RAS
umumnya dikarenakan tidak stabilnya profil muka Kanal Banjir Barat dipilih sebagai lokasi studi
air akibat pengaruh kerapatan jarak antar potongan karena dasar kemiringan sungai yang cenderung
melintang, perubahan bentuk potongan melintang landai dan tidak banyak terdapat kelokan, sehingga
yang ekstrim, maupun kemiringan dasar saluran diharapkan kestabilan program dapat dicapai.
yang curam.
Tinjauan hidrologi penelitian ini adalah debit dari
Ketika pemodelan unsteady flow pada HEC-RAS Sungai Kreo dan Sungai Kripik yang bertemu di
terjadi kendala, biasanya para engineer Sungai Alang mengalir ke Sungai Garang, debit
mengalihkan pemodelan aliran menggunakan pada titik pertemuan Sungai Alang dengan Sungai
metode steady flow. Penggunaan model unsteady Garang di Tugu Soeharto mengalir ke muara
flow dan steady flow pada HEC-RAS perlu melewati Bendung Simongan dan Kanal Banjir
diketahui perbedaan hasilnya, maka penelitan ini Barat. Pada pemodelan hidraulika, dibuat model
akan membandingkan hasil pemodelan unsteady sepanjang ± 5,55 km.
flow dan steady flow pada HEC-RAS. Sehingga
dapat diketahui komponen yang mempengaruhi Batas hulu sebagai input debit rencana adalah
kestabilan pemodelan unsteady flow dan berapa potongan melintang dengan nomor 110 yang
porsen selisih elevasi muka air banjir hasil terletak 550 meter ke arah hulu Bendung
pemodelan steady flow terhadap unsteady flow. Simongan dan batas hilir sebagai input elevasi
muka air laut adalah potongan melintang dengan
Menurut Istiarto (2014) untuk melakukan nomor (-8) (muara Kanal Banjir Barat). Jarak
penelusuran banjir (flood routing) di sungai, perlu potongan melintang sebagai titik pengamatan
simulasi aliran tak permanen. Jika hanya ingin tinggi muka air, rata – rata berjarak 50 meter.
memperkirakan muka air banjir di sepanjang Pengamatan beda elevasi muka air banjir sebagai
sungai, dapat dilakukan simulasi aliran permanen, perbandingan pemodelan aliran satu dimensi
dengan catatan bahwa muka air banjir yang hasil steady non-uniform flow dan unsteady non-uniform
hitungan akan lebih tinggi daripada seharusnya flow dilakukan pada segmen Kanal Banjir Barat
(over estimate). Menurut Goodell, C (2010) mulai potongan melintang nomor 94 (hilir
apabila simulasi banjir yang dihasilkan dengan Bendung Simongan) sampai dengan potongan
unsteady flow kurang stabil, maka simulasi dapat melintang nomor (-8).

36
JURNAL MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL
VOLUME 21, NO. 1, JULI 2015

Sumber: Integrated Water Resources and Flood Management Project for Semarang,
Detailed Design, 2008
Gambar 1. Denah lokasi Kanal Banjir Barat

Metode Penelitian
Mulai
Tahap pengambilan data
1. Peta wilayah DAS Garang.
2. Peta tata guna lahan dan jenis lahan.
3. Kontur lahan.
4. Data curah hujan dan pasang surut air laut.
5. Data geometri sungai.
Perhitungan Pemodelan hidrologi Pemodelan hidraulika
hujan kawasan HEC-HMS versi 3.5 HEC-RAS versi 4.1
Penyesuaian parameter pada Penyesuaian parameter
Hujan
perhitungan : geomorfologi sungai :
rencana
- SCS curve number - Nilai Manning
- SCS unit hidrograf - Jarak potongan melintang
- Lag time - Koefisien pengaliran
- Nilai Manning - Struktur melintang sungai
Belum sesuai
Belum sesuai
Kalibrasi
Kalibrasi AWLR
debit
Sesuai
Sesuai
Analisis pemodelan Debit hasil pemodelan HEC-HMS Analisis pemodelan
HEC-HMS versi 3.5 versi 3.5 HEC-RAS versi 4.1
Hasil pemodelan Hasil pemodelan
unsteady non-uniform flow steady non-uniform flow

Perbandingan hasil pemodelan
Kesimpulan
Selesai

Gambar 2. Bagan alir pelaksanaan penelitian
37
JURNAL MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL
Andreas Tigor Oktaga, Suripin, Suseno Darsono
Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota
Alur pelaksanaan penelitian ditunjukkan pada dan persamaan momentum (prinsip konservasi
Gambar 2. momentum) (Istiarto, 2014). Faktor – faktor yang
mempengaruhi stabilitas model dan akurasi
Data pendukung yang diperlukan dalam penelitian perhitungan numerik pada pemodelan HEC-RAS
ini di peroleh dari paket pekerjaan Analisis unsteady flow, antara lain (HEC-RAS user’s
Keruntuhan Bendungan Jatibarang pada tahun manual, 2010):
2012 oleh PT. Multimera Harapan Engineering
Consultant, antara lain: peta wilayah DAS - Penempatan potongan melintang harus tepat
Garang, peta tata guna lahan dan kontur, data untuk menggambarkan perubahan geometri
geometri sungai, data curah hujan, data pasang penampang sungai. Dasar saluran yang curam
surut air laut pada muara Kanal Banjir Barat. sangat berpengaruh terhadap penentuan jarak
potongan melintang. Dasar saluran curam
Perhitungan hujan kawasan pada penelitian ini memerlukan potongan melintang yang lebih
menggunakan metode poligon thiessen. Pada banyak, dalam artian jarak yang dibutuhkan
metode poligon thiessen lokasi tiap penangkar lebih berdekatan. Jarak potongan melintang
hujan yang berdekatan dengan kawasan yang mau yang terlalu dekat juga tidak lebih baik, karena
dihitung curah hujannya dihubungkan dengan garis program akan membaca terdapat perubahan
lurus. Untuk membentuk poligon thiessen maka dasar saluran secara tiba – tiba.
ditarik garis tegak lurus pada tengah – tengah tiap
garis (Suripin, 2004). Data untuk perhitungan - Pemilihan interval waktu komputasi yang tidak
hujan kawasan diambil data hujan selama 20 tahun terlalu panjang dan tidak terlalu pendek. Bila
pada periode tahun 1991 sampai dengan tahun interval waktu terlalu panjang maka akan
2010. Pemilihan data hujan tahun 1991 sampai terjadi perendaman gelombang banjir sehingga
dengan 2010 disesuaikan dengan ketersedian data puncak gelombang banjir menjadi lebih rendah.
AWLR yang terdapat pada Bendung Simongan. Namun jika waktu terlalu pendek, program
Selain itu Sungai Garang dan Kanal Banjir Barat menjadi tidak stabil karena perubahan
pada tahun 2010 sampai dengan 2012 dilakukan perhitungan waktu seakan – akan terjadi secara
kegiatan normalisasi sehingga keakuratan data tiba – tiba.
AWLR tidak dapat dipastikan karena perubahan
geomorfologi sungai selama kegiatan normalisasi. - Penurunan dasar saluran yang secara tiba – tiba
menyebabkan model melewati kedalaman yang
Analisis hidrologi dalam penelitian ini kritis dan mengurangi kestabilan. Peletakan
menggunakan program HEC HMS versi 3.5 struktur inline (bendung) dengan faktor
dengan metode Muskingum Cunge. Metode peredaman yang tepat mampu membuat model
Muskingum Cunge merupakan metode lebih stabil.
penelusuran banjir yang menggunakan konsep
tampungan. Ada dua bagian tampungan yang akan Analisis dan Pembahasan
terjadi akibat masukan (inflow) dan keluaran
(outflow) pada sungai yaitu: tampungan prisma dan Pemodelan hidrologi
tampungan baji. Tampungan prisma adalah volume
yang digambarkan oleh suatu aliran tunak profil Sebelum menggunakan model untuk simulasi,
permukaan air, sedangkan tampungan baji adalah model perlu dilkalibrasi. Kalibrasi model
tampungan yang terbentuk saat terjadi banjir menggunakan data pada AWLR (Automatic Water
sehingga terdapat volume tambahan yang Level Recorder) yang terletak pada Bendung
mengakibatkan aliran masuk lebih besar dari aliran Simongan. Dari hasil kalibrasi pada tanggal 15 Juli
keluar. 2010 sampai dengan tanggal 22 Juli 2010 debit
puncak pada pemodelan HEC-HMS pada tanggal
Pemodelan hidraulika aliran satu dimensi steady 16 Juli 2010 sebesar 7,00 m3/detik sedangkan hasil
non-uniform flow dan unsteady non-uniform flow pengukuran AWLR tercatat debit puncak sebesar
menggunakan HEC-RAS versi 4.1. HEC-RAS 6,98 m3/detik, sehingga terdapat selisih 0,29%
dalam menyelesaikan hitungan aliran permanen terhadap AWLR. Pada tanggal 19 Juli 2010 debit
untuk menghitung profil muka air di sepanjang puncak pada pemodelan HEC-HMS 6,80 m3/detik
alur urut dari satu tampang lintang ke tampang dan pencatatan pada AWLR 6,29 m3/detik,
lintang berikutnya memakai persamaan energi sehingga terdapat selisih 8,11% terhadap AWLR.
antara dua tampang lintang. Aliran tak permanen
pada HEC-RAS digambarkan dengan persamaan Kalibrasi tanggal 20 Agustus 2010 sampai dengan
matematis, yang dikenal sebagai persamaan St. tanggal 25 Agustus 2010 debit puncak HEC-HMS
Venant. Persamaan St. Venant terdiri dari pada tanggal 22 Agustus 2010 sebesar 10,50
persamaan kontinuitas (prinsip konservasi massa) m3/detik dan hasil pengukuran AWLR tercatat
38
JURNAL MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL
VOLUME 21, NO. 1, JULI 2015
debit puncak pada tanggal 22 Agustus 2010 maksimum. Model aliran steady non-uniform flow
sebesar 9,95 m3/detik, sehingga terdapat selisih pada HEC-RAS berdasarkan fungsi waktu
sebesar 5,53 % terhadap AWLR. Pada tanggal 24 diasumsikan sebagai aliran permanen, berdasarkan
Agustus 2010 debit puncak HEC-HMS mencapai fungsi ruang menjadi aliran berubah beraturan
14,90 m3/detik dan debit pada AWLR tercatat (gradually varied flow) dan saat menemui stuktur
13,25 m3/detik, sehingga terdapat selisih 12,45% hidraulik / stuktur melintang sungai, maka akan
terhadap AWLR. menjadi aliran berubah tiba – tiba (rapidly varied
flow). Apabila input data aliran hanya terdapat
Dari pemodelan HEC-HMS didapat hidrograf debit pada hulu sistem sungai, aliran yang terjadi adalah
rencana sebagai input data pemodelan hidraulika aliran konstan. Sebagai pendekatan aliran steady
menggunakan HEC-RAS. Sebagai input untuk non-uniform flow terhadap aliran unsteady non-
model aliran unsteady non-uniform flow berupa uniform flow pada fungsi ruang, diperlukan data
hidrograf debit rencana pada hulu Bendung tambahan debit berupa peredaman debit dari hasil
Simongan. hidrologic routing pada beberapa potongan
melintang.
Data hidrologi untuk model aliran steady non-
uniform flow yang digunakan adalah debit
8.00
7.00
)
k 6.00
ite
d
/3 5.00
m
( tib 4.00
eD 3.00
2.00
1.00
7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
1/ 1/ 1/ 1/ 1/ 1/ 2/ 2/ 2/ 2/
4 5 6 7 8 9 0 1 2 3
2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Tanggal
Debit AWLR Debit HMS

a). Tanggal 15 Juli 2010 – 22 Juli 2010
15.00
13.00
)
kite 11.00
d/3 9.00
m
( 7.00
tib 5.00
e
D
3.00
1.00
8 8 8 8 8 8 8 8
1/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/
9 0 1 2 3 4 5 6
2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/
0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0
Tanggal
Debit AWLR Debit HMS

b). Tanggal 20 Agustus 2010 – 25 Agustus 2010
Gambar 3. Kalibrasi pemodelan HEC-HMS
39
JURNAL MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL
Andreas Tigor Oktaga, Suripin, Suseno Darsono
Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota
Pada HEC-HMS, titik–titik pengamatan -2,5 meter. Sedang syarat minimal kemiringan
peredaman debit dilakukan setiap jarak ± 500 dasar sungai menggunakan metode Muskingum
meter, menggunakan model junction. Cunge adalah 0,004 m/m.

Junction pada HEC-HMS digambarkan sebagai Pemodelan hidraulika
potongan melintang HEC-RAS. Output junction
nomor 110 sebagai masukan boundary conditions Seperti halnya pemodelan hidrologi, pemodelan
pada pemodelan unsteady non-uniform flow berupa hidraulika juga perlu dikalibrasi. Kalibrasi model
data hidrograf debit rencana. Sedangkan untuk hidraulika menggunakan data pada AWLR
pemodelan steady non-uniform flow, output (Automatic Water Level Recorder) yang terletak
junction nomor 110 yang digunakan sebagai input pada Bendung Simongan dengan metode unsteady
data aliran adalah debit rencana maksimumnya. non-uniform flow. Hasil kalibrasi pada tanggal 15
Junction berikutnya adalah nomor 94, terletak 200 Juli 2010 sampai dengan tanggal 22 Juli 2010
meter di hilir Bendung Simongan. Kemudian elevasi muka air pemodelan HEC-RAS pada
diletakkan beberapa junction ke arah hilir dengan tanggal 16 Juli 2010 adalah 0,16 meter, sedangkan
jarak antar junction ± 500 meter seperti terlihat hasil pengukuran AWLR tercatat pada elevasi 0,16
pada Tabel 1. Peletakan junction hanya sampai meter. Pada tanggal 19 Juli 2010 elevasi muka air
pada junction nomor 30. Hal ini dikarenakan pemodelan HEC-RAS adalah 0,15 meter dan
kemiringan dasar sungai di hilir junction nomor 30 pencatatan pada AWLR 0,14 meter, sehingga
hingga ke muara kurang dari 0,004 m/m dengan terdapat selisih 7,14% terhadap AWLR.
elevasi dasar sungai yang relatif sama yaitu elevasi
1800.00
1600.00
1400.00
)k 1200.00
ite
d1000.00
/3
m
( 800.00
tib
e 600.00
D
400.00
200.00
0.00
0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00
Jam
Q50 Q100 Q200

Gambar 4. Hidrograf debit rencana hasil HEC-HMS sebagai boundary conditions hulu pemodelan
hidraulika unsteady non-uniform flow

Tabel 1. Hasil HEC-HMS sebagai data aliran pemodelan hidraulika steady non-uniform flow
Junction Debit Maksimal
No (Potongan (m3/detik)
Melintang) Q Q Q
50 100 200
1 110 983,50 1246,20 1660,60
2 94 979,70 1241,70 1655,00
3 84 976,80 1238,10 1650,40
4 74 974,10 1234,90 1646,50
5 64 971,30 1231,50 1642,40
6 54 968,60 1228,50 1638,10
7 44 965,90 1225,10 1634,10
8 34 962,90 1221,20 1628,80
9 30 959,70 1217,00 1624,20
40
JURNAL MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL
VOLUME 21, NO. 1, JULI 2015
Hasil kalibrasi tanggal 20 Agustus 2010 sampai Sebagai boundary conditions sisi hilir digunakan
dengan tanggal 25 Agustus 2010 elevasi muka air data pasang surut air laut tertinggi dalam dari
pemodelan HEC-RAS pada tanggal 22 Agustus tahun 1991 sampai dengan 2010. Data data pasang
2010 adalah 0,21 meter dan hasil pengukuran surut air laut tertinggi terjadi pada tanggal 23
AWLR tercatat debit puncak pada tanggal 22 Oktober 2008.
Agustus 2010 sebesar 0,20 meter, sehingga
terdapat selisih sebesar 5,00% terhadap AWLR. Perbandingan pemodelan unsteady non-uniform
Pada tanggal 24 Agustus 2010 elevasi muka air flow dan steady non-uniform flow
pemodelan HEC-RAS mencapai 0,26 meter dan
elevasi muka air pada AWLR tercatat 0,23 meter, Perbandingan elevasi muka air banjir hasil
sehingga terdapat selisih 13,04% terhadap AWLR. pemodelan unsteady non-uniform flow dan steady
non-uniform flow dapat dilihat pada Gambar 7.

0.17
)
m
( 0.15
g
n
u
d 0.13
n
e
B
sa 0.11
tA
iD 0.09
r
iA
a 0.07
k
u
M
is 0.05
a 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7
ve 1/ 1/ 1/ 1/ 1/ 1/ 2/ 2/ 2/ 2/
lE 2/4 2/5 2/6 2/7 2/8 2/9 2/0 2/1 2/2 2/3
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 Tang1gal 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Elevasi AWLR Elevasi HECRAS

a). Kalibrasi HEC-RAS tanggal 15 Juli 2010 – 22 Juli 2010

0.31
)
m
(
g 0.26
n
u
d
n
eB 0.21
s
a
tA
iD 0.16
r
iA
a 0.11
k
u
M
is 0.06
a
v 8 8 8 8 8 8 8 8
elE 91/ 02/ 12/ 22/ 32/ 42/ 52/ 62/
2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/ 2/
0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0 0
Tanggal
AWLR HECRAS

b). Kalibrasi model HEC-RAS tanggal 20 Agustus 2010 – 25 Agustus 2010

Gambar 5. Kalibrasi pemodelan HEC-RAS
41
JURNAL MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL
Andreas Tigor Oktaga, Suripin, Suseno Darsono
Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota
1.80
1.75
1.60 1.58
1.50
1.45 1.45
1.40
)m 1.25
( 1.20 1.20
is 1.10 1.10
ave 1.00 1.00 1.00 1.051 .00 1.00
lE 0.950 .900 .92
0.85 0.85
0.80
0.75
0.70
0.60 0.58 0.60
0.45
0.40
7:00:00 AM 11:48:00 AM 4:36:00 PM 9:24:00 PM 2:12:00 AM 7:00:00 AM
Jam

Sumber: Integrated water resources and flood management project for semarang, detailed design, 2008
Gambar 6. Data Pasang Surut Air Laut (Elevasi muka air laut tanggal 23 Oktober 2008)
10.00
8.00
)
6.00 m
(
is
a
v
4.00 e
lE
2.00
0.00
110 90 70 50 30 10 -10
Potongan Melintang
Unsteady Non-Uniform Flow Steady Non-Uniform Flow
Gambar 7. Perbandingan elevasi muka air hasil pemodelan HEC-RAS unstedy non-uniform flow
dengan steady non-uniform flow kala ulang 50 tahun
12.00
10.00
8.00 )
m
(
6.00 is
a
v
e
4.00 lE
2.00
0.00
110 90 70 50 30 10 -10
Potongan Melintang
Unsteady Non-Uniform Flow Steady Non-Uniform Flow

Gambar 8. Perbandingan elevasi muka air hasil pemodelan HEC-RAS unstedy non-uniform flow
dengan steady non-uniform flow kala ulang 100 tahun
42
JURNAL MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL
VOLUME 21, NO. 1, JULI 2015
12.00
10.00
8.00
)
m
(
6.00 is
a
v
e
4.00 lE
2.00
0.00
110 90 70 50 30 10 -10
Potongan Melintang
Unsteady Non-Uniform Flow Steady Non-Uniform Flow

Gambar 9. Perbandingan elevasi muka air hasil pemodelan HEC-RAS unstedy non-uniform flow
dengan steady non-uniform flow kala ulang 200 tahun

Pembahasan
Pada potongan melintang yang termasuk report
Pemodelan geometri sistem sungai unsteady non- warning dilakukan perbaikan model. Perbaikan
uniform flow dan steady non-uniform flow dapat model yang dilakukan pada penelitian ini meliputi:
dijadikan satu model. Pemodelan geometri sungai interpolasi antara dua potongan melintang dan
dilakukan dengan peletakan potongan melintang memperpanjang geometri potongan melintang
sungai sebagai bentuk model penampang sungai. menuju titik kontur yang lebih tinggi dari muka air
Jarak antar penampang melintang pada peneliti ini banjir maksimal. Interpolasi antara dua potongan
berjarak ± 50 meter. Sedangkan input data aliran melintang sebagai upaya mempersempit jarak
maupun boundary conditions terdapat perbedaan. antara dua potongan melintang dan meminimalkan
Pada pemodelan steady non-uniform flow pada sisi perubahan bentuk potongan melintang yang
hulu sistem sungai program secara otomatis akan ekstrim. Langkah memperpanjang geometri
mengarahkan pengguna untuk mengisi data aliran potongan melintang menuju titik kontur yang lebih
sedangkan boundary conditions berlaku pada tinggi dari muka air banjir maksimal, dimaksudkan
setiap potongan melintang di hilir masukan data untuk potongan melintang yang muka air banjir
aliran. Pada pemodelan unsteady non-uniform flow maksimalnya melebihi titik elevasi tertinggi
ujung hulu dan hilir sistem sungai, serta masukan potongan melintang. Dari beberapa percobaan
aliran tambahan pada potongan melintang yang yang dilakukan, beda bentuk antara dua potongan
berlaku adalah boundary conditions. melintang lebih berpengaruh terhadap kestabilan
model.
Waktu analisis untuk analisis unsteady non-
uniform flow membutuhkan waktu analisis yang Hasil perbandingan pemodelan unsteady non-
lebih lama daripada steady non-uniform flow. Pada uniform flow dan steady non-uniform flow pada
penelitian ini pemodelan unsteady non-uniform potongan melintang yang stabil dengan debit
flow membutuhkan waktu lima kali lebih lama dari rencana Q , Q , dan Q , menunjukkan profil
50 100 200
pemodelan steady non-uniform flow. muka air banjir maksimal steady non-uniform flow
lebih tinggi daripada unsteady non-uniform flow.
Pada pemodelan dengan debit debit Q dan Q Pada perbandingan unsteady non-uniform flow
50 100
report warning terdapat pada 14 potongan dengan steady non-uniform flow didapat selisih
melintang, yaitu potongan melintang nomor 8 elevasi tertinggi 0,44 meter (24,86%) pada
sampai dengan (-5). Report warning bertambah simulasi debit Q dan Q dengan jumlah sampel
50 100
ketika dilakukan analisis dengan debit Q yaitu: 84, pada simulasi Q didapat selisih elevasi
200 200
potongan melintang nomor 52, 51, 47 sampai tertinggi 0,38 meter (13,97%) dengan jumlah
dengan 35, 30 dan 8 sampai dengan -5. Hasil dari sampel 53. Nilai rata – rata selisihnya adalah 0,27
analisis pemodelan unsteady non-uniform flow dan m (13,16%) untuk Q , 0,25 (11,56%) untuk Q ,
50 100
steady non-uniform flow secara ringkas dapat dan 0,16 (4,73%) untuk Q .
200
dilihat pada Tabel 2.
43
JURNAL MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL
Andreas Tigor Oktaga, Suripin, Suseno Darsono
Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota
Tabel 2. Matrik perbandingan pemodelan aliran satu dimensi unsteady non-uniform flow dan steady
non-uniform flow
Pemodelan unsteady non-
No Pembanding Pemodelan steady non-uniform flow
uniform flow
1. Metode Berupa aliran tak permanen tak Berupa aliran berubah beraturan
seragam dengan analisis (gradually varied flow), kecuali di
perhitungan menggunakan tempat-tempat struktur hidraulik seperti
persamaan kekekalan massa jembatan, gorong-gorong, dan bendung;
(continuity, conservation of di tempat-tempat tersebut aliran adalah
mass) dan persamaan rapidly varied flow dan HEC-RAS
momentum. memakai persamaan momentum atau
persamaan empiris, bukan persamaan
energi untuk menghitung aliran.
2. Data yang diperlukan- Alur dan potongan melintang - Alur dan potongan melintang sungai.
untuk pemodelan sungai.
geometri sungai - Perlu pembenahan geometri
sungai bila terdapat report
warning ataupun error.
3. Data yang diperlukan - Segmen hulu: hidrograf debit - Segmen hulu: debit rencana maksimal
untuk input aliran rencana. - Segmen hilir: data pasang surut air laut
- Segmen hilir: data pasang surut tertinggi
air laut - Pada tiap potongan melintang
dibutuhkan data debit sebagai
pendekatan pemodelan unsteady non-
uniform flow
4. Waktu yang Q : 5,69detik Q : 1,11 detik
50 50
dibutuhkan HEC-RAS Q : 5,93 detik Q : 1,16 detik
100 100
untuk simulasi Q : 5,68 detik Q : 1,03 detik
200 200
pemodelan
5. Report analisis Q : Perlu koreksi jarak antar potongan Q : tidak ada
50 50
pemodelan melintang nomor 8 s/d (-5) Q : tidak ada
100
Q : Perlu koreksi jarak antar potongan Q : tidak ada
100 200
melintang nomor 8 s/d (-5)
Q : Perlu koreksi jarak antar potongan
200
melintang nomor 52 s/d 51, 47
sampai dengan 35, 30 dan 8
sampai dengan (-5)
6. Pengaruh kestabilan - Besaran debit Tidak ada
model - Bentuk penampang / geometri
potongan melintang
7. Selisih profil muka air Pada simulasi Q
50
terhadap pemodelan Maksimal : 0,44 (24,86%)
unsteady non-uniform Minimal : 0,07 (1,75%)
flow pada potongan Rata – rata : 0,27 (13,19%)
melintang yang aliran Pada simulasi Q
100
airnya stabil Maksimal : 0,44 (24,86%)
Minimal : 0,06 (1,31%)
Rata – rata : 0,25 (11,56%)
Pada simulasi Q
200
Maksimal : 0,38 (13,97%)
Minimal : 0,07 (1,29%)
Rata – rata : 0,16 (4,73%)
44
JURNAL MEDIA KOMUNIKASI TEKNIK SIPIL