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
Cross Section : 4010
Cross Section : 5400
Cross Section : 5470
River Stasion “Sal. Utama Hulu”
Cross Section : 5530
Cross Section : 5600
Cross Section : 8450
Cross section : 8510
Cross section : 11000
River Station” Sal. Kolektor Hulu”
Cross Section : 0
Cross Section : 190
Cross Section : 210
Cross Section : 1500
Cross Section : 4490
Cross Section : 4510
River Station Farikha Drainase
Cross Section : 6500
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 : 1500
Cross Section : 4500 (Gorong-gorong)
Cross Section : 6500
I. 5. 2. Elevasi Maksimum Saluran Utama Hulu
Cross Section : 5600
Cross section : 8500 (gorong-gorong)
Cross Section : 11000
I. 5. 3. Elevation maksimum di Saluran Utama Hilir
Cross Section : 5470
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 : 1500
Cross Section : 4500 (Gorong-gorong)
Cross Section : 6500
II. 2. 2. Elevasi Maksimum pada Saluran Utama Hulu
Cross Section : 5530
Cross Section : 5600
Cross Section : 5700 (Pintu Air Tambahan)
Cross Section :8500 (Gorong-gorong)
Cross Section : 11000
II. 2. 3. Elevasi maksimum Saluran Utama Hilir
Cross section :0
Cross Section : 4000 (Jembatan)
Cross Section : 5400
Cross Section : 5470
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 :
Cross Section : 1500
Tanggul untuk cross section 1500
Data Tanggul untuk cross section 1500
Cross Section : 4000
Tanggul untuk cross section 4000
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)
Cross Section : 1500
Cross Section : 4000
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