UAS Hidraulika Terapan

HIDRAULIKA TERAPAN

UJIAN AKHIR SEMESTER

Simulasi Backwater Pada Pertemuan Drainase Saluran Utama

dengan Saluran Kolektor Menggunakan Software HEC-RAS 4.1.0

Dikerjakan Oleh:

Listyo Rini Ekaningtyas

10/319341/TK/38470

JURUSAN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

2015

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI.................................................................................................................2

BAB I TANPA SKENARIO (SOAL)........................................................................4

1. 1. Pendahuluan................................................................................................4

1. 2. Soal dan Ketentuan.....................................................................................4

1. 3. Geometry Saluran........................................................................................6

1. 3. 1. Cross Section.......................................................................................7

1. 3. 2. Junction..............................................................................................17

1. 3. 3. Jembatan............................................................................................17

1. 3. 4. Pintu Air.............................................................................................20

1. 3. 5. Gorong-gorong...................................................................................22

1. 4. Unsteady Flow..........................................................................................29

1. 4. 1. Boundary Condition...........................................................................29

1. 4. 2. Initial Condition.................................................................................34

1. 5. Output HEC-RAS 4.1.0.............................................................................35

1. 5. 1. Elevasi Air Maksimum di Saluran Kolektor Hulu.............................35

1. 5. 2. Elevasi Maksimum Saluran Utama Hulu...........................................41

1. 5. 3. Elevation maksimum di Saluran Utama Hilir....................................44

BAB II SKENARIO I (Pemberian Pintu Air di Saluran utama)...........................49

2. 1. Data...........................................................................................................49

2. 1. 1. Inline Structure Data..........................................................................50

2. 1. 2. Weir Embankment Pintu Air :...........................................................51

2. 1. 3. Gate:...................................................................................................52

2. 2. Output setelah pemberian pintu air HEC RAS 4.1.0 :..............................53

2. 2. 1. Elevasi Maksimum pada Saluran Kolektor Hulu..............................53

2. 2. 2. Elevasi Maksimum pada Saluran Utama Hulu..................................58

2. 2. 3. Elevasi maksimum Saluran Utama Hilir...........................................63

BAB III Skenario II (Pemberian tanggul di area banjir).........................................68

3. 1. Geometry...................................................................................................68

3. 2. Pemberian tanggul di Saluran Kolektor Hulu dari cross section 0 – 400069

3. 3. Output Pemberian tanggul di Saluran Kolektor cross section 0-4000

dengan HEC RAS 4.1.0...........................................................................................75

3. 3. 1. Elevasi Maksimum pada cross section..............................................75

BAB IV KESIMPULAN.........................................................................................79

4. 1. Kesimpulan...............................................................................................79

4. 2. Pembahasan...............................................................................................80

BAB I

TANPA SKENARIO (SOAL)

I. 1. Pendahuluan

Tugas ini dilaksanakan dalam rangka ujian akhir semester yang dilaksanakan

pada tanggal 9 Januari 2015. Pada ujian ini mahasiswa diberikan soal pengoperasian

software HEC RAS 4.1.0 dengan membuat simulasi saluran drainase. Dalam

membuat simulasi ini mahasiswa perlu melakukan input seperti geometry saluran,

cross section tampang dan lain-lain. Setelah itu apabila dalam simulasi ini

mengalami banjir maka mahasiswa perlu melakukan penanganan untuk simulasi ini.

I. 2. Soal dan Ketentuan

Ketentuan: Dikerjakan di luar ruang ujian sebagai take home examination. Dikumpulkan pada Rabu, 14 Januari 2015, pk. 10:00 di MPBA dalam bentuk

print-out naskah laporan dan project file lengkap. Data dan parameter yang tidak diberikan pada soal harap ditetapkan sendiri.

Sebuah jaring saluran drainase terdiri dari dua ruas yang bertemu di satu titik. Sebuah pintu air automatic (buka-tutup berdasarkan beda tinggi muka air) ditempatkan di pertemuan kedua saluran. Saluran drainase memotong jalan sehingga diperlukan gorong-gorong dan jembatan. Gambar dan table di bawah ini menyajikan data jarring saluran drainase tersebut.

Data geometri saluran drainase dan sungai disajikan pada tabel di bawah ini:

Geometri UkuranSaluran Kolektor

Panjang Ruas 2+3+1.5 = 6.5 kmKemiringan memanjang dasar saluran 0.0005Tampang Lintang Saluran persegi panjangLebar dasar saluran 4 mKedalaman Saluran 2 m

Saluran UtamaPanjang ruas 2.5+3+1.5 = 11 kmKemiringan memanjang dasar saluran 0.0005 (hulu junction), 0.0002 (hilir junction)Tampang Lintang Saluran TrapeziumLebar dasar saluran 15 mKedalaman Saluran 4 mKemiringan talud (V:H) 1 dan 0.5Elevasi dasar saluran di hilir 0.00 m

JunctionJarak antara RS di sekitar junction 30 mElevasi dasar saluran diketiga Rs di sekitar junction sama dengan elevasi dasar saluran Utama pada

lintang di hilir junction

Syarat batas hilir Saluran Utama : muka air normal

Syarat batas hulu Saluran Utama dan Saluran Kolektor: Hidrograf debit aliran.

Lakukan simulasi aliran dan diskusikan hasilnya. Jika aliran meluap (ganti hidrograf aliran apabila aliran tidak meluap), tambahkan pompa air atau tanggul atau struktur hidraulika yang lain sedemikian hingga aliran tidak meluap. Tetapkan sendiri berbagai data atau parameter yang diperlukan. Upayakan agar data dan parameter tersebut selaras dengan yang dijumpai di lapangan. Apabila dipandang perlu, Saudara boleh mengubah geometri saluran dan sungai, maupun hidrograf aliran.

Gunakan imajinasi dan daya kreasi Saudara untuk menyusun skenario simulasi. Paparkan skenario dan hasil simulasi yang Saudara lakukan. Format naskah laporan ditetapkan sendiri.

I. 3. Geometry Saluran

Mahasiswa memulai tugas dengan membuat folder project yang akan

digunakan. Kemudian unsur utama yang harus dikerjakan adalah pembuatan

geometry saluran.

I. 3. 1. Cross Section

River Station “Sal.Utama Hilir”

Cross Section : 0

Cross Section : 3990




River Stasion “Sal. Utama Hulu”




Cross section : 8510


River Station” Sal. Kolektor Hulu”

Cross Section : 0

Cross Section : 190

Cross Section : 210




River Station Farikha Drainase


I. 3. 2. Junction

Merupakan titik pertemuan dari saluran utama dengan saluran kolektor.

Nama Junction : 38470

I. 3. 3. Jembatan

Cross Section : 4000 (Sal. Utama Hilir)

Deck/Roadway Data untuk Jembatan :

Pier untuk jembatan :

Sloping Embankment untuk Jembatan :

I. 3. 4. Pintu Air

Incline Structure (Pintu Air)

Cross section : 200 (Sal. Kolektor Hilir)

Initial gate untuk pintu air

Weir Embankment pada pintu air :

I. 3. 5. Gorong-gorong

Gorong-Gorong di Saluran Utama Hulu (8500)

Cross Section : 8500 (Sal. Utama Hulu)

Deck/Roadway untuk gorong-gorong :

Culvert untuk gorong-gorong :

Gorong-Gorong di Saluran Kolektor Hulu (4500)

Cross Section : 4500 (Sal. Kolektor Hulu)

Deck/Roadway untuk data gorong-gorong:

Culvert untuk data gorong-gorong di Sal. Kolektor:

I. 4. Unsteady Flow

I. 4. 1. Boundary Condition

I. 4. 1. 1. Saluran Kolektor hulu : Flow Hydrograph

I. 4. 1. 2. Saluran Kolektor Hulu – 200 IS : Elevation Gates Opening

I. 4. 1. 3. Saluran Utama Hulu : Flow Hydrograph

I. 4. 1. 4. Saluran Utama Hilir : Normal Depth

I. 4. 2. Initial Condition

I. 5. Output HEC-RAS 4.1.0

I. 5. 1. Elevasi Air Maksimum di Saluran Kolektor Hulu

Cross Section : 0

Cross Section : 200 IS (Pintu air)


Cross Section : 4500 (Gorong-gorong)


I. 5. 2. Elevasi Maksimum Saluran Utama Hulu


Cross section : 8500 (gorong-gorong)


I. 5. 3. Elevation maksimum di Saluran Utama Hilir


Cross Section : 4000 (Jembatan)

Cross Section : 0

Kesimpulan :

Pada Saluran Kolektor cross section 0-1500 termasuk pintu air terjadi

luapan / banjir. Dimana elevasi maksimum pada jam puncak (15.00). Untuk selain

Saluran tersebut tidak terjadi luapan, dan elevasi tertinggi pada masing-masing cross

section terjadi pada jam – jam puncak (13.00-16.00). Banjir atau lupan dapat

ditangani dengan beberapa cara : pemberian pintu air, pembuatan tanggul,

normalisasi, pembuatan kolam retensi dan lain-lain.

Namun dalam kasus ini pembuatan kolam retensi tidak cocok untuk saluran drainase

karena biasanya kolam retensi digunakan untuk sungai. Normalisasi bisa dilakukan

untuk mengurangi luapan, namun hal itu sulit dilakukan di lapangan karena

mengubah tampang saluran.

BAB II

SKENARIO I

(Pemberian Pintu Air di Saluran utama)

II. 1. Data

Terjadi luapan di titk Saluran Kolektor dekat pintu air. Hal ini disebabkan

oleh aliran debit yang cukup tinggi dari Saluran utama Hulu, sehingga dilakukan

penanganan dengan pemberian pintu air di saluran utama cross section 5700. Untuk

data yang lain masih menggunakan tanpa scenario.

II. 1. 1. Inline Structure Data

II. 1. 2. Weir Embankment Pintu Air :

II. 1. 3. Gate:

II. 2. Output setelah pemberian pintu air HEC RAS 4.1.0 :

II. 2. 1. Elevasi Maksimum pada Saluran Kolektor Hulu

Cross Section : 0

Cross Section : 200 IS


Cross Section : 4500 (Gorong-gorong)


II. 2. 2. Elevasi Maksimum pada Saluran Utama Hulu



Cross Section : 5700 (Pintu Air Tambahan)

Cross Section :8500 (Gorong-gorong)


II. 2. 3. Elevasi maksimum Saluran Utama Hilir

Cross section :0

Cross Section : 4000 (Jembatan)



Kesimpulan :

Penanganan dilakukan dengan penambahan pintu air ternyata tidak mengurangi

luapan atau banjir. Di beberapa titik luapan semakin tinggi setelah diberikan pintu air.

Kejadian itu dikarenakan oleh tinggi dasar saluran yang tidak sama sehingga terjadi

backwater di cross section 5500 (Tinggi saluran utama = 5.1 m dan tinggi saluran

koletor = 3.1) sedangkan elevasi maksimum di cross section 5500 Saluran utama

tersebut adalah 3.98 m sehingga di saluran kolektor menyesuaikan menjadi 3.98 m

(Terjadi luapan).

BAB III

Skenario II (Pemberian tanggul di area banjir)

III. 1. Geometry

Data tidak ada yang berubah dari geometry awalnya. Penambahan pintu air

yang sudah dilakukan di Skenario 1 ternyata masih tidak membuahkan hasil.

Sehingga pada Skenario 2 ini dicoba untuk diberikan tanggul pada titik banjir hingga

tinggi Saluran Kolektor Hulu dapat menyeimbangi tinggi Saluran Utama Hulu (5.1

m).

Penentuan jarak tanggul dilaksanakan :

Kemiringan saluran Kolektor Hulu : 0.0002

Elevasi Saluran Utama : 5.1 m

Elevasi Saluran Kolektor Hulu : 3.1 m

2x

=510000

x=2∗100005

x=4000 m

X ?+

3.1

+

5.1

0.0005

III. 2. Pemberian tanggul di Saluran Kolektor Hulu dari cross section 0 – 4000

Cross Section : 0

Tabel penggunaan tanggul di cross section 0

\

Cross Section : 210

Tanggul untuk cross section 210

Data tanggul untuk cross section 210 :



Data Tanggul untuk cross section 1500



Data tanggul untuk cross section 4000

III. 3. Output Pemberian tanggul di Saluran Kolektor cross section 0-4000

dengan HEC RAS 4.1.0

III. 3. 1. Elevasi Maksimum pada cross section.

Cross Section :0

Cross Section : 200 (Pintu Air)



BAB IV

KESIMPULANDari simulasi yang telah dibuat dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

IV. 1. Kesimpulan

Parameter yang yang digunakan dalam input data geometri berdasarkan dari buku modul panduan menggunakan HEC-RAS milik Pak

Istiarto (Dosen JTSL UGM). Sedang data yang lain diambil dari Internet. Seperti nilai koefisien manning di saluran drainase diambil 0,02 karena

dianggap terbuat dari pasangan batu (0.017-0.03).

Rekap Output

Cross Section

Tanpa Skenario

Keterangan

Penambahan Pintu Air (Skenario 1)

Keterangan

Pemberian tanggul

KeteranganElevasi Maksimum Elevasi Maksimum Elevasi Maksimum

Saluran Permukaan air Saluran Permukaan

air Saluran Permukaan air

Saluran Kolektor Hulu0 3.1 4.04 Meluap 3.1 3.98 Meluap 5.1 4.04 Aman

200 IS (Pintu Air) 3.2 4.04 Meluap 3.2 3.98 Meluap 5.1 4.04 Aman

1500 3.85 4.05 Meluap 3.85 3.9805 Meluap 5.1 4.04 Aman4500 (Gorong-

Gorong) 5.345 4.74 Aman 5.36 4.72 Aman 5.345 4.74 Aman

6500 6.35 5.96 Aman 6.35 5.97 Aman 6.35 5.96 AmanSaluran Utama Hulu

Laporan Simulasi Drainase HEC RAS 4.1.0

11000 7.88 6.47 Aman 7.88 6.49 Aman 7.88 6.47 Aman8500 (Gorong-

Gorong) 6.605 5.11 Aman 6.605 5.13 Aman 6.605 5.11 Aman

5600 5.15 4.06 Aman 5.15 4.03 Aman 5.15 4.06 Aman5530 5.115 4.04 Aman 5.115 4.02 Aman 5.115 4.04 Aman

Saluran Utama Hilir5470 5.085 4.04 Aman 5.085 4.02 Aman 5.085 4.04 Aman

4000 (Jembatan) 4.8 3.69 Aman 4.8 3.66 Aman 4.8 3.69 Aman0 4 2.889 Aman 4 2.76 Aman 4 2.889 Aman

IV. 2. Pembahasan

a. Tingkat kesulitan dari kasus ini yaitu karena elevasi pertemuan antara saluran drainase utama dengan saluran drainase kolektor tinggi

salurannya tidak sama menyebabkan terjadinya luapan air di cross section 0 pada Saluran Kolektor Hulu,

b. Untuk menangani luapan pada scenario 1 diberi pintu air pada Saluran Utama Hulu cross section 5700, namun dengan adanya pintu air

hanya menurunkan tinggi luapan sekitar 0,06 m. Selain itu, pada file HEC-RAS dan tidak dicantumkan dalam laporan dilakukan

penanganan dengan salutran utama, namun cara itu membuat banjir semakin tinggi dan tidak hanya di saluran kolektor namun juga di

saluran utama. Penanganan dengan kolam retensi tidak dilakukan karena kolam retensi tidak cocok untuk system drainase, biasanya

kolam retensi dilakuakn utuk water body (sungai).

c. Sehingga penanganganan yang dapat dilakukan adalah membuat tanggul untuk menyamakan elevasi atas dari saluran utama yaitu 5,1

m, sehingga dibuat tanggul sampai cross section 4000 setinggi 5,1 m. dengan adanya tanggul pada elevasi maksimum air sudah tidak

meluap lagi, walaupun pada elevasi maksimum pintu air akan tenggelam. Namun air tidak akan meluap ke daerah samping saluran

kolektor.

Laporan Simulasi Drainase HEC RAS 4.1.0

UAS Hidraulika Terapan

Documents