Laboratorium Komputasi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
APLIKASI SOFTWARE HEC-HMS
Oleh :
Ir. Joko Sujono, M.Eng., Ph.D. Dr.Ir.Rachmad Jayadi, M.Eng.
Manual HEC=HMS
DAFTAR ISI
JUDUL
i
DAFTAR ISI
ii
I. PENDAHULUAN A. SEKILAS HEC HMS
1
B. KOMPONEN HEC-HMS
1
C. PENGINSTALAN PROGRAM
3
II. CARA PENGOPERASIAN A. UMUM
4
B. MEMBUAT PROJECT BARU
7
C. MEMASUKAN GAGE DATA
8
D. MEMBUAT BASIN MODEL
9
E. MEMBUAT METEOROLOGICAL MODEL
18
F. MEMBUAT CONTROL SPECIFICATIONS
19
G. SIMULASI DAN TAMPILAN HASIL
21
H. KELUAR DARI PROGRAM
21
I. KELUAR DARI PROGRAM
22
III. APLIKASI SOFTWARE UNTUK FLOOD DESIGN A. GAMBARAN KASUS
25
B. SINGLE CATCHMENT
27
C. MULTI CATCHMENT
39
IV. APLIKASI SOFTWARE UNTUK LOW FLOW ANALYSIS A. GAMBARAN KASUS
45
B. MASUKAN PROJECT
46
ii
Manual HEC-HMS
BAB I PENDAHULUAN
A. UMUM Software HEC-HMS (Hydrologic Modelling System) ini dirancang untuk menghitung proses hujan–aliran suatu sistem DAS. Software ini dikembangkan oleh Hydrologic Engineering Center (HEC) dari US Army Corps of Engineering. HEC-HMS ini merupakan pengembangan program HEC-1. Dalam HECHMS terdapat fasilitas kalibrasi, kemampuan simulasi model distribusi, model kontinyu dan kemampuan membaca data GIS.
B. KOMPONEN HEC-HMS Simulasi hujan-runoff-routing dalam program HEC-HMS ini mempunyai komponen model sebagai berikut ini: 1. hujan, 2. loss models yang menghitung volume runoff, 3. model-model direct runoff, 4. model-model baseflow 5. hydrologic routing models, 6. model-model dari water-control measures meliputi diversions dan storage fasilities.
Metode simulasi dalam program HEC-HMS disajikan pada Tabel 1.1. berikut ini.
1
Manual HEC-HMS
Tabel 1.1. Metode Simulasi dalam Program HEC-HMS No
Model
1
Hujan
2
Volume runoff
3
Direct runoff
4
Baseflow
5
Routing
Metode • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
User hyetograph User gage weighting Inverse-distance gage weights Gridded precipitation Frequency storm Standard project storm Initial and constant-rate SCS curve number Gridded SCS curve number Green and Ampt Deficit and constant rate Soil moisture accounting Gridded SMA User-specified unit hydrograph (UH) Clark’s UH Snyder’s UH SCS UH Modclark Kinematic wave Constant monthly Exponential recession Linear reservoir Kinematic wave Lag Modified Puls Muskingum Muskingum-Cunge Standard Section Muskingum-Cunge 8- point section
Ilustrasi dari bagan alir/struktur pada simulasi proses transformasi hujanaliran untuk kondisi waktu yang panjang long-term simulation dapat dilihat pada Gambar 1.1. di bawah ini.
2
Manual HEC-HMS
Precipitation
evaporation
Vegetation
evaporation
evaporation
transpiration
Stemflow & throughfall
Land surface
infiltration capillary rise
Soil percolation
capillary rise
Water body
flood
Overland flow Stream channel
interflow
baseflow
recharge
Groundwater aquifer
Watershed discharge
Gambar 1.1. Bagan alir Model Aliran
C. PENGINSTALAN PROGRAM Program ini dapat diinstall pada komputer dengan sistem Microsoft Windows 98 dan 95, Microsoft Windows NT 3.51 atau lebih tinggi dan Sun Solaris 2.5 atau lebih tinggi Komponen hardware minimum untuk penginstalan di Microsoft Windows mempunyai spesifikasi sebagai berikut di bawah ini. o
Processor Intel 80486
o
Monitor VGA 15”
o
Memory 16 MB
o
Mouse yang sesuai
o
Hard disk space 15 MB Spesifikasi komponen hardware yang disarankan untuk penginstalan di
Microsoft Windows sebagai berikut di bawah ini o
Processor Intel Pentium
o
Monitor VGA 17”
o
Memory 32 MB
o
Mouse yang sesuai
o
Hard disk space 25 MB 3
Manual HEC-HMS
4
Manual HEC-HMS
BAB II CARA PENGOPERASIAN
A. UMUM Cara membuka program ini ada dua cara. Cara pertama dengan memilih Program⇒HEC⇒HEC-HMS 2.1.1 pada start menu di pojok kiri bawah layar windows desktop. Cara kedua dengan double click icon HEC-HMS 2.1.1 pada layar windows desktop. Layar yang muncul pada saat pertama kali kita membuka program adalah layar Project Definition. Layar Project Definition ini digunakan untuk membuat dan mengatur projects. Tampilan layar Project Definition dapat dilihat pada Gambar 2.1. di bawah ini. Tombol-tombol menu di Project Definition adalah menu File, menu Component, menu Data, menu View, menu Tool dan menu Help.
Gambar 2.1. Tampilan Layar Project Definition Menu File berisi item-item untuk membuat dan mengatur project. Empat project terakhir yang telah dibuka akan terlihat di menu File bagian bawah. Klik pada salah satu nama project maka secara atomatis akan membuka project dengan nama tersebut. Item-item di dalam menu File seperti yang terdapat dalam Tabel 2.1. di bawah ini.
4
Manual HEC-HMS
Tabel 2.1. Item-item dalam Menu File Item
Fungsi
New Project
Membuat project baru
Open Project
Membuka daftar project
Save Project
Menyimpan project
Copy Project
Mengkopi project
Rename Project
Mengganti nama project
Delete Project
Menghapus project
Project Attribut
Mengeset the project description dan atribut yang lain
Import HEC-1
Mengimpor sebuah file HEC 1 ke project
Exit
Keluar dari program
Menu Component berisi item-item untuk mengatur komponen model. Komponen model ini berupa Basin Model, Meteorologic Model dan Control Spesification. Item-item dalam menu Component dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2. Item-item dalam Menu Component Item
Fungsi
Basin Model ⇒ New
Membuat basin model baru
Basin Model ⇒ Open
Membuka basin model
Basin Model ⇒ Delete
Menghapus basin model dari project
Basin Model ⇒ Import
Mengimpor basin model ke project
Meteorologic Model ⇒ New
Membuat model meteorologi baru
Meteorologic Model ⇒ Open
Membuka model meteorologi yang sudah ada
Meteorologic Model ⇒ Delete
Menghapus model meteorologi dari project
Meteorologic Model ⇒ Import
Mengimpor model meteorologi yang ada ke project
Control Specification ⇒ New
Membuat control specification baru
Control Specification ⇒ Open
Membuka control specification baru
Control Specification ⇒ Delete Menghapus control specification dari project
5
Manual HEC-HMS
Menu Data berisi item-item untuk memasukan time series dan mengatur data yang lain. Item pada menu Data dapat dilihat pada Tabel 2.3 di bawah ini. Tabel 2.3. Item-item pada Menu Data Item
Fungsi
Precipitation Gages
Membuka Precipitation Gage Manager
Discharge Gages
Membuka Discharge Gage Manager
Soil Moisture Accounting Units Membuka Soil Moisture Accounting Unit Manager Menu View berisi item-item untuk mengakses log files. Project log berisi informasi selama project dibuka. Menu Tool berisi item untuk simulasi dan Optimization Runs. Item-item pada menu Tool dapat dilihat pada tabel 2.4. di bawah ini. Tabel 2.4. Item-item pada Menu Tool Item
Fungsi
Run Configuration
Membuat run yang baru
Run Manager
Mengatur run termasuk menghitungnya
Optimization Run Configuration
Membuat optimization run yang baru
Optimization Manager
Mengatur optimization run termasuk membuat trials, parameter, dan mengeksekusinya
Menu Help berisi item-item untuk
online help dan menampilkan
informasi tentang program. Item menu Help dapat dilihat pada Tabel 2.5. di bawah ini. Tabel 2.5. Item-item pada Menu Help Item
Fungsi
Contents
Membuka tabel isi di online help
Search For Help On
Membuka indeks di online help
Using help
Membuka topik tentang penggunaan online help system
About HEC-HMS
Memperlihatkan nomor versi dan license agreement program
6
Manual HEC-HMS
B. PROJECT BARU Project baru dibuat dengan cara memilih File⇒New Project di layar Project Definition. Jumlah karakter maksimum untuk nama project adalah 20 karakter dan untuk optional description terdiri 1024 karakter. Nama dan deskripsi project dimasukan pada layar New Project. Tekan tombol OK untuk membuat project atau tekan tombol Cancel jika ingin membatalkan project. Jika tombol OK ditekan maka project baru akan dibuat dan secara otomatis akan muncul di layar Project Definition. Sebuah project dapat dibuka dengan cara memilih menu File⇒Open Project di layar Project Definition. Layar Open Project menampilkan daftar project-project yang telah dibuat. Pemilihan project yang akan dibuka dengan mengklik nama project dalam tabel dan tekan tombol Open atau dengan doubleclicking nama project dalam tabel. Sebuah project dihapus dengan cara memilih File⇒Delete Project pada menu di layar Project Definition. Layar Delete Project menampilkan seluruh project yang telah dibuat. Pemilihan project yang akan dihapus dengan mengklik nama project dalam tabel dan tekan tombol Delete atau dengan double clicking pada nama project dalam tabel. Project yang aktif disimpan dengan memilih menu File⇒Save Project di layar Project Definition. Setting project dan seluruh komponennya termasuk basin models, meteorologic model, control specification, precipitation gages, discharge gages, runs dan optimization runs maupun trials akan tersimpan. Project dikopi dengan memilih menu File⇒Copy Project di layar Project Definition. Pada layar Copy Project masukan nama project baru, description, dan storage location. Mengganti nama project dengan memilih menu File⇒Rename Project di layar Project Definition. Di layar Rename Project dimasukan nama baru, deskripsi dan storage location.
7
Manual HEC-HMS
C. GAGE DATA Model hidrologi memerlukan data time series hujan dan data time series debit. Data times series hujan ini dimasukan ke dalam project dengan memilih menu Data ⇒ Precipitation Gages dan data time series debit dengan memilih menu Data ⇒ Discharge Gages. Apabila kita memilih menu ini maka akan tampil layar Gage Manager. Layar Gage Manager ini digunakan untuk membuat dan mengatur gages. Ketik nama dan Optional Description untuk gage baru dalam layar New Record. Hanya Precipititation Gages yang mempunyai altitude dan longitude (Gambar 2.2.). Klik manual entry untuk membuat manual entry. Tekan OK untuk meneruskan proses atau tekan Cancel untuk membatalkan proses.
Gambar 2.2. Tampilan layar New Precipitation Record
Masukan tanggal waktu dan time interval untuk gage pada layar Time Parameter (Gambar 2.3.).
8
Manual HEC-HMS
Gambar 2.3. Tampilan Layar Time Parameter Data time series dimasukan di layar Data Editor (Gambar 2.4.). Tekan OK untuk menyimpan data, tutup layar dan akan kembali ke layar Gage Manager.
Gambar 2.4. Tampilan Layar Gage Manager
D. BASIN MODEL 1. Membuat dan Mengatur Basin Model Basin model baru dibuat dengan memilih Edit ⇒ Basin model ⇒ New di layar Project Definition. Nama dan deskripsi basin model tersebut dimasukan di layar New Basin Model. Jumlah karakter maksimal untuk nama basin model adalah 20 karakter dan jumlah karakter maksimal untuk deskripsi basin model sebesar 1024 karakter. Tekan tombol OK untuk membuat basin model atau
9
Manual HEC-HMS
Cancel untuk membatalkan basin model. Basin model baru juga bisa dibuat lewat layar Basin Model dengan cara memilih file ⇒ New Basin Model. Membuka file basin model yang ada dengan memilih menu Edit ⇒ Basin Model ⇒ Open di layar Project Definition. Layar Basin Model*Open menampilkan daftar seluruh basin yang ada dalam project aktif. Pilih sebuah basin model dengan klik nama basin model dalam tabel dan tekan tombol Select, atau double- clicking nama basin model dalam tabel. Basin model dapat dibuka dengan double clicking dalam basin model component list di layar Project Definition atau dipilih File ⇒ Open Basin Model pada menu item pada layar Basin Model. Menghapus basin model dipilih dengan menekan menu Edit⇒Open Basin Model⇒Delete di layar Project Definition. Layar Basin Model*Delete menampilkan daftar seluruh basin model pada project yang aktif. Pilih basin model yang akan dihapus dengan mengklik nama basin model pada tabel dan tekan tombol delete atau dengan double clicking nama basin model dalam tabel. Basin model dapat juga dihapus dengan memilih menu File⇒Delete Basin Model pada layar Basin Model. Menyimpan basin model dengan memilih menu File⇒ Save Basin Model di layar Basin Model.
2. Elemen Hidrologi Elemen hidrologi adalah building blocks dasar dari sebuah basin model. Elemen ini menggambarkan proses fisik seperti sebuah watershed catchment, stream reach, dan confluence. Terdapat 7 tipe elemen yaitu subbasin, reach, reservoir, junction, diversion, source dan sink. Di elemen ini terdapat beberapa macam metode perhitungan yang akan dipakai . Subbasin adalah sebuah elemen yang biasanya tidak mempunyai inflow dan hanya mempunyai satu outflow. Reach adalah sebuah elemen dengan satu atau lebih inflow dan hanya mempunyai 1 outflow.
10
Manual HEC-HMS
Reservoir adalah elemen dengan satu atau lebih inflow dan satu outflow hitungan. Junction adalah elemen dengan satu atau lebih inflow dan hanya satu outflow. Diversion adalah elemen dengan dua outflow (main dan diverted), dan satu atau lebih inflow. Source adalah elemen yang tidak mempunyai inflow, satu outflow. Sink adalah elemen dengan satu atau lebih inflow tetapi tidak ada outflow.
3. Layar Basin Model Layar Basin Model ini (Gambar 2.5.) menampilkan Basin Model yang aktif. Pada layar ini digunakan untuk membuat elemen-elemen hidrologi dalam sebuah basin model, menghubungkan masing-masing elemen hidrologi dan untuk memasukan data. Di layar Basin Model ini juga dilakukan pengaturan basin model, simulations control dan menampilkan hasil perhitungan. Jadi di layar Basin Model inilah pusat pekerjaan project. Menu bar Toolbar
Element palette
Gambar 2.5. Tampilan Layar Basin Model
11
Manual HEC-HMS
Layar Basin Model meliputi menu bar, toolbar, element palette dan skema basin model. Menu bar terletak di bagian paling atas layar. Toolbar terletak di bawah menu bar. Element palette di layar bagian kiri.
4. Menu Bar Menu bar berisi item untuk membuat dan mengatur basin model, setting basin model attributes, dan mencetak skema. Menu bar ini meliputi menu File, menu Edit, menu Parameter, menu Simulate, menu View, menu Global Summary Table, menu Message Log, menu Map dan menu Help. Item pada menu File pada Tabel 2.6. di bawah ini.
Tabel 2.6. Item-item pada Menu File Item
Fungsi
New basin model
Membuat basin model baru
Open basin model
Membuka basin model
Save basin model
Menyimpan basin model
Save basin model as
Mengkopi basin model
Rename basin model
Mengganti nama basin model
Delete basin model
Menghapus basin model
Basin model attributes
Set atribut untuk basin model
Print schematic
Mencetak skema
Close
Menutup layar schematic
Menu Edit berisi item-item untuk mengatur elemen hidrologi pada kanvas. Item di menu Edit ditunjukan pada Tabel 2.7. di bawah ini.
12
Manual HEC-HMS
Tabel 2.7. Item item pada Menu Edit Item
Fungsi Memilih seluruh elemen pada basin
Select All
model Edit Element
Mengedit elemen yang aktif
New Element
Membuat elemen baru
Duplicate Element (s)
Membuat salinan elemen terpilih yang aktif Menghapus elemen terpilih yang aktif
Delete Element (s)
Menu Parameter berisi item untuk seluruh global editor. Pemilihan item di menu ini akan membuka global editor yang cocok dan menampilkan seluruh data elemen-elemen. Menu Simulate berisi item-item untuk membuka dan mengatur runs. Itemitem yang tersedia di menu ini dapat dilihat pada Tabel 2.8. di bawah ini. Empat run yang terakhir akan diperlihatkan pada bagian bawah di menu ini. Klik salah satu nama run untuk mengaktifkan run yang dipilih. Tabel 2.8. Item-item pada Menu Simulate Item
Fungsi
Run configuration
Membuat run baru
Run manager
Mengatur run termasuk menghitungnya
Compute
Menghitung run yang aktif
Menu View berisi item-item untuk menampilkan hasil running. Menu Global Summary Table berisi item-item untuk membuka tabel peak flow untuk seluruh elemen dalam basin model. Menu Message Log menampilkan seluruh pesan yang ada selama proses run. Menu Map berisi item-item untuk mengkontrol background map dan tampilan element icon pada kanvas. Fungsi-fungsi pada menu Map ini ditunjukkan pada Tabel 2.9. di bawah ini.
13
Manual HEC-HMS
Tabel 2.9. Item-item pada Menu Map Item
Fungsi
Icon style⇒ small icons
Tampilan elemen icons kecil
Icon style⇒ Normal icons
Tampilan elemen icons besar
Icon style⇒ Image icons
Tampilan image element icons besar
Icon style⇒ Name only
Tampilan hanya nama elemen dan tidak ada icon
Icon style⇒ Flow direction
Mengaktifkan dan menon-aktifkan panah aliran
Icon style⇒ Names
Mengaktifkan dan menon-aktifkan nama elemen
Map Toggle⇒Boundary maps
Mengaktifkan dan menon-aktifkan batas subbasin
Map Toggle⇒River maps
Mengaktifkan dan menon-aktifkan sungai Membesarkan peta skema basin model
Reset Map scale
Menu Help berisi item untuk menggunkan online help system dan menampilkan informasi tentang program. Item pada menu Help ditunjukan pada Tabel 2.10 di bawah ini.
Tabel 2.10. Item pada Menu Help di Layar Basin Model Item
Fungsi
Contents
Membuka tabel isi di online help
Search For Help On
Membuka indeks di online help
Using help
Membuka topik tentang penggunaan online help system
About HEC-HMS
Memperlihatkan nomor versi dan license agreement program
14
Manual HEC-HMS
5. Toolbar Arrow tool digunakan untuk memilih dan memindah elemen dalam skema. Hanya satu dari keempat tools dapat digunakan pada waktu yang bersamaan. Jika satu tool dipilih, maka tools yang lain akan aktif sampai ada tool yang lain dipilih. Pemilihan elemen dengan cara menempatkan arrow pointer pada element icon yang dipilih dan klik tombol mouse bagian kiri. Elemen yang dipilih tersebut akan berwarna kuning. Elemen dipindah dengan cara klik tombol mouse bagian kiri, tahan dan gerakan mouse sampai ke tempat elemen yang dikehendaki. Hand tool digunakan untuk memindahkan skema. Pemindahan dengan cara menempatkan hand pointer di kanvas, klik tombol mouse kiri dan gerakan mouse. Positif magnification glass tool digunakan untuk memperbesar tampilan skema pada layar. Negatif magnification glass tool digunakan untuk memperkecil tampilan skema pada layar.
1. Membuat Element Network Hydrologic elemen network dibuat dan diatur di layar Basin Model. Jaringan ini disusun dengan menghubungkan elemen yang satu dengan yang lain. Ada dua proses dalam penyusunan network ini. Langkah pertama yaitu membuat dan menempatkan elemen. Pemilihan elemen disesuaikan dengan metode yang dipakai dalam perhitungan. Langkah kedua yaitu menghubungkan masing-masing elemen tersebut sehingga membentuk jaringan hidrologi. Elemen dibuat dengan cara menempatkan arrow pointer pada element palette icon. Klik dan tahan tombol mouse kiri, kemudian tarik hingga elemen sampai di kanvas. Lepaskan tombol mouse bila elemen sudah sampai pada tempat yang dikehendaki. Elemen juga dapat dibuat dengan cara memilih menu Edit ⇒ New Element di layar Basin Model atau dengan menekan tombol mouse bagian kanan (jika arrow pointer tidak berada di sebuah elemen) kemudian pilih new element.
15
Manual HEC-HMS
Masing-masing elemen dihubungkan menjadi jaringan dengan cara menempatkan arrow pointer pada element icon. Klik tombol mouse sebelah kanan dan pilih connect downstream. Arrow pointer akan berubah menjadi cross hair pointer. Letakkan cross hair pointer di elemen yang menjadi hilir dari elemen yang pertama dan klik tombol mouse kiri. Elemen dihapus dengan cara menempatkan arrow pointer pada element icon. Tekan tombol mouse kanan dan pilih delete elemen. Elemen dan jaringan yang menghubungkan elemen ini akan terhapus bila kita menekan tombol OK pada layar.
2. Element Editor Masing-masing tipe elemen hidrologi mempunyai layar editor. Layar editor ini digunakan untuk memilih metode perhitungan yang akan dipakai dan untuk memasukkan data. Element editor merupakan tempat dimana nama, deskripsi dan metode elemen dapat diubah. Ada tiga cara untuk membuka element editor dari masing-masing elemen di layar Basin Model. Cara pertama pointer diletakan pada elemen dan klik tombol mouse kanan, kemudian pilih menu edit. Cara ke dua pointer diletakan pada elemen dan klik tombol mouse kiri, sehingga warna elemen menjadi kuning. Pilih menu Edit⇒Elemen di layar Basin Model. Cara ke tiga pointer diletakan pada elemen dan double-click tombol mouse kiri.
3. Observed Hydrograph Sebuah observed hydrograph dapat ditambahkan pada elemen di basin model. Jika observed hydrograph ditambahkan pada elemen ini, maka observed hydrograph (grafik, time series data) akan terlihat di grafik maupun tabel hasil hitungan . Sebelum observed hydrograph ditambahkan pada elemen, observed flow data harus dimasukan pada project melalui menu pada discharge gages. Cara penambahan observed hydrograph pada elemen adalah dengan meletakan pointer ke elemen dan klik tombol mouse kanan lalu pilih menu
16
Manual HEC-HMS
observed flow. Pilih gage dari daftar yang ada dan tekan OK atau Apply untuk menyimpannya. Cara menghapus observed hydrograph dari elemen dengan meletakkan arrow pointer pada elemen, tekan tombol mouse kanan dan pilih menu Observed Flow. Pilih entry yang kosong pada list gage atau tekan tombol Delete.
10. Basin Model Attributes Basin model attributes meliputi parameter files, unit system, dan element option. Set Basin attributes dengan memilih menu File⇒Basin Model Attributes di layar Basin Model.
11. Background Map Background map meliputi batas DAS dan garis sungai dapat ditambahkan pada basin model. Ini merupakan tampilan visual dari skema yang ada di basin model dan tidak digunakan dalam perhitungan. Contoh format map file adalah sebagai berikut di bawah ini. Map file ini ditulis dalam program wordpad atau notepad kemudian disimpan dengan extention Map. Contoh format map file MapGeo : BoundaryMap MapSegment : Closed 582242.875000, 4174922.500000 582220.875000, 4174961.500000 582205.625000, 4175013.750000 581981.000000, 4174672.750000 MapGeo : RiverMap MapSegment : Closed open 582750.187500, 4176706.000000 582687.000000, 4176594.000000 582657.375000, 4176468.500000
17
Manual HEC-HMS
Set background map dengan memilih menu File⇒Basin Model Attributes di layar Basin Model.
E. MODEL METEOROLOGI Model meteorologi ini merupakan salah satu komponen yang digunakan untuk proses run, bersama-sama dengan basin model dan control specification. Data hujan dan data evapontranspirasi yang digunakan untuk simulasi tersimpan dalam meteorologic model ini.
1.
Membuka dan Mengatur Meteorologic Model Membuat model meteorologi baru dengan memilih item menu edit ⇒
meteorologic model ⇒ new pada layar project definition. Jumlah maksimal karakter untuk nama sebesar 20 karakter dan jumlah karakter untuk deskripsi sebesar 1024 karakter. Nama dan deskripsi model meteorologi ini dimasukan dalam layar new meteorologic model.
Klik tombol OK untuk membuat
meteorologic model baru dan klik tombol Cancel untuk membatalkan meteorologic model baru. Jika tombol OK yang dipilih maka akan terbuka layar Meteorologic Model (Gambar 2.6.).
Gambar 2.6. Tampilan Layar Meteorologic Model
18
Manual HEC-HMS
2.
Layar Meteorologic Model Terdapat tiga menu utama dalam layar ini terdiri dari menu File, menu
Edit dan menu Help. Menu File berisi tentang item untuk mengatur meteorologic model dan model attributes. Fungsi-fungsi yang ada di menu File ditunjukan pada Tabel 2.11. di bawah ini. Tabel 2.11. Item pada Menu File Menu item
3.
Fungsi
New Met Model
Membuat sebuah model meteorologi baru
Open Met Model
Membuka sebuah model meteorologi
Save Met Model
Menyimpan model meteorologi
Save Met Model As
Membuat salinan model meteorologi
Rename Met Model
Mengganti nama model meteorologi
Delete Met Model
Menghapus model meteorologi
Met Model Attributes
Set atribut-atribut model meteorologi
Meteorologic Model Attributes Set meteorologi attributes dengan memilih menu File⇒Met Model
Attribute di layar Meteorologic Model. Ada dua pilihan menu di layar Met Model Attributes yaitu Units dan Options. Pilih Units bila mengganti unit system dan pilih Options untuk mementukan model evapotranspirasi.
F. CONTROL SPECIFICATIONS Control specifications adalah salah satu komponen yang digunakan untuk run digunakan bersama dengan basin model dan meteorologic model. Tanggal dan waktu permulaan dan akhir dari run di set dalam control specification ini. Membuat control specification baru dengan memilih item menu Edit ⇒ Control Specification⇒New pada layar Project Definition. Jumlah maksimal karakter untuk nama sebesar 20 karekter dan jumlah karakter untuk deskripsi sebesar 1024 karakter. Nama dan deskripsi model meteorologi ini dimasukan dalam layar New Control Specification. Klik tombol OK untuk membuat control
19
Manual HEC-HMS
specification baru dan klik tombol Cancel untuk membatalkan control specification baru. Jika tombol OK yang dipilih maka akan terbuka layar Control Specification (Gambar 2.7.). Control specification baru juga bisa dibuat dengan cara memilih menu File ⇒ New di layar Control Specification.
Gambar 2.7. Tampilan layar Control Specification
Control specification yang sudah ada dapat dibuka dengan cara memilih Edit⇒Control Specification⇒Open di
layar Project Definition. Sorot nama
control specification yang akan dibuka setelah itu pilih tombol Select atau dengan cara double clicking nama yang di sorot. Control specification juga bisa dibuka di layar Control Specification dengan memilih menu File⇒Open. Penulisan tanggal dan jam dengan aturan sebagai berikut di bawah ini. a. Penulisan tanggal dapat ditulis setelah maupun sesudah bulan asalkan angkanya integer. Tahun dapat ditulis dua digit maupun empat digit. Contoh penulisan yang benar 01Mar72 1 March 1972 march 1, 1972 b. Penulisan jam adalah empat digit Contoh penulisan yang benar 0100 atau 01:00
20
Manual HEC-HMS
Interval waktu tersedia dari 1 menit sampai 24 jam. Satu macam interval dipilih untuk masing-masing control specification.
G. SIMULASI DAN TAMPILAN HASIL Run baru dibuat dengan memilih menu tools ⇒ run configuration di layar Project Definition. Pilih satu basin model, satu meteorologi model, dan satu control specification. Masukan nama dan deskripsi dari run tersebut dan tekan tombol OK untuk membuat run baru. Perhitungan dimulai dengan memilih Simulate⇒Run Manager di layar Basin Model. Layar Run Manager berisi daftar run yang telah ada. Pilih run dengan mengklik nama run yang dipilih dan tekan Compute. Tampilan hasil run ini berupa grafik, tabel hasil dan tabel time series di masing-masing elemen. Global summary table berisi informasi peak flow dari hasil hitungan. Cara untuk menampilkannya dengan memilih menu View⇒Global Summary Table di layar Basin Model. Masing-masing elemen hidrologi mempunyai tiga standar untuk menampilkan hasil simulasi. Caranya dengan menempatkan arrow pointer pada element icon dan tekan tombol mouse kanan. Pilih menu View results dan akan ditampilkan pilihan menu hasil berupa grafik, summary table dan time series table.
H. KELUAR DARI PROGRAM Project disimpan dalam program dengan cara memilih menu File⇒Save Project di layar Project Definition. Setelah project tersimpan di program, keluar dari program dengan cara memilih File⇒Exit di layar Project Definition. Seluruh layar program akan secara otomatis tertutup dan keluar dari program.
21
Manual HEC-HMS
I.
KALIBRASI Kalibrasi ini digunakan untuk menentukan parameter model dengan
membandingkan debit terukur dan debit terhitung. Penentuan konfigurasi optimasi ditentukan dengan memilih menu Tools⇒Optimization Run Configuration di layar Project Definition. Pada layar Optimization Run Configuration ditentukan basin model, meteorologic model dan control specifications yang diperlukan dalam optimation runs. Layar Optimization Manager (Gambar 2.8.) dibuka dengan memilih menu Tools⇒Optimization Manager di layar Project Definition. menu bar
toolbar
parameter table
objective function section Gambar 2.8. Tampilan Layar Optimization Manager Di layar Optimization Manager tersebut terdapat menu bar, toolbar, parameter table, dan objective function section. 1. Menu Bar Item di menu Edit meliputi item-item untuk mengatur parameter tabel, run dan trial. Item beserta fungsinya ditunjukan pada Tabel 2.12. di bawah ini.
22
Manual HEC-HMS
Tabel 2.12. Item-item pada Menu Edit di Layar Optimization Manager Item menu
Fungsi
Insert Row
Menyisipkan sebuah baris dalam tabel parameter untuk parameter baru
Delete Row
Menghapus sebuah baris dari tabel parameter
Delete Run
Menghapus Optimization run
Delete Trial Menghapus optimization trial
Menu Options berisi item-item untuk membentuk fungsi khusus. Objective function time window dihapus menjadi time windows dalam control specification dengan memilih item use default times. Menu Simulate berisi item untuk mengatur eksekusi trial. Menu View berisi item-item untuk mengakses log files dan hasil optimasi. Item pada menu ini ditunjukan pada Tabel 2.13. berikut ini. Tabel 2.13. Item di Menu View Item Trial message log Trial result Parameter summary Hydrograph plot Scatter plot Residual plot Objective function plot Optimization schematic
Fungsi Menampilkan message log untuk trial yang aktif Menampilkan hasil dari trial yang aktif Menampilkan rangkuman hasil seluruh trial pada seluruh run Menampilkan plot hidrograf pada optimization location trial yang aktif Menampillkan scatter plot pada optimization location trial yang aktif Menampillkan residual plot pada optimization location trial yang aktif Menampilkan nilai objective function untuk trial yang aktif Membuka skema optimization untuk menampilkan element results untuk trial yang aktif
Menu Help berisi item untuk menggunakan online help system dan menampilkan informasi tentang program. Item pada menu help ditunjukan pada Tabel 2.14. di bawah ini.
23
Manual HEC-HMS
Tabel 2.14. Item pada Menu Help di Layar Basin Model Item
Fungsi
Contents
Membuka tabel isi di online help
Search For Help On
Membuka indeks di online help
Using help
Membuka topik tentang penggunaan online help system
About HEC-HMS
Memperlihatkan nomor versi dan license agreement program
2. Toolbar Terdapat 5 toolbar pada layar Optimization Manager yaitu flow comparison tool, scatter tool, residual tool, objective function tool dan schematic tool. Flow comparison tool digunakan untul membuka grafik hasil hitungan dan observed flow. Grafik yang sama bisa dibuka dengan memilih menu View⇒Hydrograph Plot. Scatter tool digunakan untuk membuka grafik antara hidrograf hasil hitungan dengan observed flow. Grafik yang sama bisa dibuka dengan memilih menu View⇒Scatter Plot. Residual tool digunakan untuk membuka grafik hasil hitungan dikurangi observed flow. Objective function tool digunakan untuk membuka grafik dari nilai objective function masing-masing iterasi. Schematic tool digunakan untuk menampilkan skema basin model.
24
Manual HEC-HMS
BAB III APLIKASI SOFTWARE UNTUK FLOOD DESIGN A. GAMBARAN KASUS Contoh kasus untuk aplikasi software ini menggunakan data di DAS Ciliwung Hulu di Katulampa. DAS Ciliwung Hulu ini meliputi 3 kecamatan di Kabupaten Bogor. Ketiga kecamatan itu adalah Kecamatan Cisarua, Megamendung dan Ciawi yang merupakan penataan daerah puncak. Nilai CNkomposit sebesar 69,37191
dan
prosentase luas impervious 16.7 %. Luas DAS Ciliwung Hulu di Katulampa sebesar 146.3499 km2. Data koordinat DAS Ciliwung hulu ini dapat dilihat pada tabel di Lampiran. Pasangan data hujan dan data debit jam-jaman yang digunakan adalah data pada tanggal 3 Mei 1998 (Tabel 3.1). Hujan jam-jaman merupakan hasil pengukuran di pos hujan Gadog dan data debit jam-jaman merupakan hasil pengukuran di pos debit Katulampa. Tabel 3.1. Pasangan Data Debit Jam-jaman dan Data Hujan Jam-jaman Tanggal 3 Mei 1998
4 Mei 1998
Jam 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 01.00 02.00 03.00 04.00 05.00 06.00 07.00
Aliran Katulampa (m3/dtk) 6.345 6.526 6.345 6.896 22.048 50.672 40.179 29.226 22.048 17.509 14.856 13.635 12.483 11.932 11.398 10.879 9.889
Hujan(mm) Gadog 0 0.7 10.7 2.7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
25
Manual HEC-HMS
Metode perhitungan yang digunakan seperti yang tercantum dalam Tabel 3.2. di bawah ini
Tabel 3.2. Metode Simulasi yang Digunakan untuk Simulasi DAS Ciliwung Hulu No
Model
Metode
1
Hujan
User hyetograph
2
Volume runoff
SCS curve number
3
Direct runoff
Clark’s UH
4
Baseflow
Exponential recession
5
Routing
Muskingum
Parameter-parameter DAS dicari dengan proses kalibrasi. Parameter hasil kalibrasi ini digunakan untuk simulasi hujan kala ulang 10 tahunan. Hujan kala ulang 10 tahunan dianggap terdistribusi merata di seluruh DAS dengan durasi 4 jam berturut-turut sebesar 35.2 mm, 31.7 mm, 29.4 mm, dan 10.8 mm. Berdasarkan gambaran kasus di atas dapat dihitung berapa besar debit puncak dengan hujan kala ulang 10 tahunan di DAS Ciliwung Hulu. DAS Ciliwung Hulu ini dapat dianggap sebagai DAS single catchment maupun DAS multi catchment. DAS multi catchment adalah satu DAS yang dibagi menjadi beberapa subDAS. Dalam aplikasi software HEC-HMS, DAS Ciliwung hulu ini dibagi menjadi 5 subdas (Gambar 3.1).
26
K at ul am pa
Manual HEC-HMS
B en du ng
C iliw un g
G. KENDENG
Sub DAS 3 Sub DAS 1 i w ia C
k Ciese
Ciliwung
Cisa rua
ng ucu Cip
G. KENCANA
G. LIMO Sub DAS 5 Sub DAS 4
Ciliwung o og Cib
KETERANGAN:
Batas DAS
G. MEGA MENDUNG Ci sa mp ay
s iru ab uk is C
Sungai
Citamiyang
Sub DAS 2
G. SUMBUL
Batas Sub DAS
G. PANGRANGO
Gambar 3.1. Pembagian sub DAS Ciliwung Hulu
Adapun luas, besar nilai CN dan % impervious tiap-tiap subDAS dapat dilihat pada Tabel 3.3. di bawah ini. Tabel 3.3. Luas, Nilai CN dan % Impervious Tiap-tiap sub DAS di DAS Ciliwung Hulu
Subdas 1 2 3 4 5
Luas 5.67653 19.44938 28.34173 15.76988 77.11239
CN
% impervious
74.023 67.509 68.757 70.376 69.520
21.03 10.30 15.90 10.15 19.63
B. SINGLE CATCHMENT 1.
Membuat Project Pilih menu File⇒New Project di layar Project Definition. Masukan
nama project Katulampa dan Perhitungan debit puncak banjir kala ulang 10 tahun di description (Gambar 3.2). File project akan tersimpan di sub-folder
bernama Katulampa, sebelumnya folder HMSPROJ dibuat pada waktu penginstalan. Tekan tombol OK untuk membuat project.
27
Manual HEC-HMS
Gambar 3.2. Memasukan Name dan Description dari Project Baru Set project attributes sebelum membuat gages atau komponen model. Pilih menu File⇒ Project Attributes dari layar Project Definition. Di “Basin Default” tab, set “Loss method” adalah SCS curve number, “Transform” adalah Clark’s UH, “Baseflow” adalah Recession, dan “Channel Routing” adalah Muskingum. Di “Met Default” tab, set “Precipitation” menjadi User hyetograph dan “Evapotranspiration” menjadi No evapotranspirasi. Pada
“Units” tab, set units menjadi System International (metric). Tekan tombol OK untuk menyimpan dan menutup layar ini (Gambar 3.3).
Gambar 3.3. Set di Layar Project Attributes 2. Membuat Precipitation Gages Membuat precipitation gages untuk data hujan di Gadog pada tanggal 3 Mei 1998 dan data hujan kala ulang 10 tahun. Pilih menu Data⇒Precipitation Gages di layar Project Definition. Layar New Gage Record terbuka secara otomatis. Masukan nama Gage Gadog 3 Mei 98 dan Data hujan di pos hujan Gadog tanggal 3 Mei 98 untuk Description. Pilih Units menjadi millimeters.
28
Manual HEC-HMS
Klik tombol Manual Entry (Gambar 3.4) dan tekan tombol OK untuk meneruskan ke layar berikutnya.
Gambar 3.4. Membuat Precipitation Gages untuk Tanggal Gadog 3 Mei 1998 Di Layar Time Parameter for Gadog 3 Mei 98 masukan data Start Date 3 May 98, data End Date 4 May 98, data Start Time 15:00, data End Time 07:00 dan Time Interval 1 Hour (Gambar 3.5). Pilih tombol OK sehingga
muncul layar Data Editor.
Gambar 3.5. Memasukan Data Time Paramater untuk Gadog 3 Mei 98
Data hujan di pos hujan Gadog 3 Mei 1998 (Tabel 3.6) dimasukan di layar Data Editor.
Untuk
melihat hyetograph data tersebut tekan tombol Plot
(Gambar 3.6). Pilih tombol OK untuk menyimpan data hujan tersebut.
29
Manual HEC-HMS
Gambar 3.6. Memasukan Data Hujan di Pos Hujan Gadog Cara yang sama dilakukan untuk membuat Precipitation Gage di Pos Hujan Citeko dengan kala ulang hujan 10 tahun.
3. Membuat Discharge Gages Membuat discharge gages untuk data hujan di Katulampa pada tanggal 3 Mei 1998. Pilih menu Data⇒ Discharge Gages di layar Project Definition. Layar New Gage Record terbuka secara otomatis. Masukan nama Gage Katulampa 3 Mei 98 dan Data debit di pos Katulampa tanggal 3 Mei 98
untuk Description. Pilih Units menjadi Cubic Meter per Second. Klik tombol Manual Entry (Gambar 3.7) dan tekan tombol OK untuk meneruskan ke layar berikutnya.
30
Manual HEC-HMS
Gambar 3.7. Membuat Discharge Gages di Katulampa Tanggal 3 Mei 1998 Di Layar Time Parameter for Gadog 3 Mei 98 masukan data Start Date 3 May 98, data End Date 4 May 98, data Start Time 15:00, data End Time 07:00 dan Time Interval 1 Hour (Gambar 3.8). Pilih tombol OK sehingga
muncul layar Data Editor.
Gambar 3.8. Memasukan Data Time Paramater untuk Katulampa 3 Mei 98 Data hujan di pos hujan Gadog 3 Mei 1998 (Tabel 3.1.) dimasukan di layar Data Editor (Gambar 3.9). Untuk melihat hydrograph data tersebut tekan tombol Plot. Pilih tombol OK untuk menyimpan data debit tersebut.
Gambar 3.9. Memasukan Data Debit di Pos Katulampa
4. Membuat Basin Model Basin model dibuat di layar Basin Model. Layar Basin Model ini dibuka dengan memilih menu Component⇒Basin Model⇒New di layar Project 31
Manual HEC-HMS
Definition. Ketik Katulampa 1 untuk nama dan Katulampa single catchment untuk description (Gambar 3.10). Tekan OK untuk membuat basin model.
Gambar 3.10. Membuat Basin Model untuk Single Catchment DAS Ciliwung di Katulampa ini digambarkan single catchment dengan sebuah subbasin, dan sebuah junction. Background map dapat ditambahkan ke basin model dengan memilih menu File ⇒Basin Model Attributes di layar Basin Model (Gambar 3.11).
Gambar 3.11. Menambahkan Background Map di Basin Model Membuat satu icon untuk subbasin dan membuat satu icon untuk junction. Caranya dengan meletakan pointer di subbasin pada element palette di sisi kiri layar basin model. Tekan mouse dan geser hingga sampai pada tempat di kanvas yang diinginkan. Lepas tombol mouse. Hal yang sama dilakukan juga untuk membuat junction.
32
Manual HEC-HMS
Subbasin dengan junction dihubungkan dengan cara pointer diletakan di subbasin kemudian klik tombol kanan mouse. Pilih menu Connect Downstream (Gambar 3.12). Letakan crosshair pointer pada junction icon dan klik tombol kiri mouse.
Gambar 3.12. Menghubungkan Subbasin dengan Junction
Data masing-masing elemen dimasukan dengan cara meletakan pointer pada elemen tersebut kemudian double-clicking tombol mouse kiri. Cara kedua dengan klik tombol mouse kanan kemudian pilih menu Edit. Nilai parameter CN dan % impervious dimasukan di layar Data Editor (Gambar 3.13). Data yang tidak diketahui besarannya diperkirakan dengan memasukan nilai yang masih dalam range besaran tiap parameter. Data yang tidak diketahui besarannya ini ditentukan dengan proses kalibrasi. Data observed hydrograf dimasukan ke dalam basin model dengan cara meletakan pointer pada junction 1. Klik tombol mouse kanan kemudian pilih menu observed flow. Pilih nama gage Katulampa 3 Mei 98. Tekan OK untuk menambahkan observed hydrograf pada basin model.
33
Manual HEC-HMS
Gambar 3.13. Memasukan Data di Subbasin Editor 5. Membuat Meteorologic Model Meteorologic model dibuat dengan memilih menu Component
⇒Meteorologic Model⇒New di layar Project Definition. Masukan 3 Mei 1998 dalam name dan Hujan jam-jaman tanggal 3 Mei 1998 di pos hujan Gadog dalam Description. Tekan tombol OK untuk membuat meteorologic model. Di layar Meteorologic Model*Subbasin List tambahkan subbasin Katulampa dengan menekan tombol Add. Setelah pada tabel subbasin tampil nama Katulampa 1 (Gambar 3.14), tekan Apply untuk memasukan nama subbasin di layar Meteorologic
Model
dan
OK
untuk
keluar
dari
layar
Meteorologic
model*Subbasin list.
Gambar 3.14. Memasukan Data di layar Meteorologic Model*Subbasin List
34
Manual HEC-HMS
Di Layar Meteorologic Model pada tab “Precipitation” diisi user hyetograph untuk Method dan di kolom ID Gage dimasukan data Gage-nya
yaitu Gadog 3 Mei 98 dengan cara menekan bagian kanan kolom ID Gage (Gambar 3.15). Tekan Apply dan OK. Hal serupa juga diulangi untuk memasukan meteorologic model untuk hujan kala ulang 10 tahun.
Gambar 3.15. Memasukan Data di layar Meteorologic Model
6. Membuat Control Specification Control Specification dibuat dengan memilih menu Component⇒ Control Specification⇒New di layar Project Definition. Masukan 3 Mei 1998 dalam name dan Hujan 3 Mei 1998 di pos hujan Gadog dalam Description (Gambar 3.16). Tekan tombol OK untuk membuat Control Specification.
35
Manual HEC-HMS
Gambar 3.16. Membuat Control Specification baru Di Layar Control Specification masukan data Start Date 3 May 98, data End Date 4 May 98, data Start Time 15:00, data End Time 07:00 dan Time Interval 1 Hour (Gambar 3.17). Pilih tombol Apply dan OK sehingga muncul layar Project Definition kembali.
Gambar 3.17. Memasukan Data Control Specification 7. Kalibrasi Penentuan konfigurasi optimasi ditentukan dengan memilih menu Tools⇒Optimization Run Configuration di layar Project Definition. Pada layar Optimization Run Configuration ditentukan basin model, meteorologic model dan control specifications yang diperlukan dalam optimation runs. Basin model dipilih dengan mengklik nama Katulampa. Meteorologic model dipilih dengan mengklik nama 3 Mei 98 dan control specifications dipilih dengan mengklik nama 3 Mei 98 (Gambar 3.18).
36
Manual HEC-HMS
Gambar 3.18. Pemilihan basin model, meteorologic model dan control specifications untuk optimation runs
Setelah menentukan konfigurasi optimasi dilakukan proses kalibrasi di layar Optimization Manager. Layar Optimization Manager dibuka dengan memilih menu Tools⇒Optimization Manager di layar Project Definition. Pemilihan parameter yang akan di kalibrasi dipilih dengan mengklik tiaptiap baris pada kolom parameter (Gambar 3.19).
Gambar 3.19. Pemilihan Parameter yang Akan Dikalibrasi
Setelah parameter yang akan dikalibrasi telah dimasukkan dalam kolom paramater, dan tipe objective function (Peak weighted RMS Error) telah dipilih proses kalibrasi bisa dimulai. Kalibrasi dimulai dengan menekan tombol Optimize. Hidrograf hasil kalibrasi dapat dilihat dengan cara menekan toolbar flow comparison atau memilih menu View⇒Hydrograph Plot (Gambar 3.20.). Trial result summary bisa dilihat bisa ditampilkan dengan memilih menu View⇒Trial Results (Gambar 3.21)
37
Manual HEC-HMS
Gambar 3.20. Hidrograf Hasil Kalibrasi
Gambar 3.21. Trial Result Summary
38
Manual HEC-HMS
B. MULTI CATCHMENT DAS Ciliwung dibagi menjadi lima buah subDAS. Perbedaan antara single catchment dengan multi catchment adalah pada pembuatan basin model, meteorologic model dan parameter yang dikalibrasi. 1. Membuat Basin Model Basin model dibuat di layar Basin Model. Layar Basin Model ini dibuka dengan memilih menu Component⇒Basin Model⇒New di layar Project Definition. Ketik Katulampa 2 untuk nama dan Katulampa multi catchment untuk description. Tekan OK untuk membuat basin model. DAS Ciliwung di Katulampa ini digambarkan multi catchment dengan 5 buah subbasin, tiga buah junction dan 2 buah reach. Subbasin 4 dan subbasin 5 bertemu di junction 3. Junction 3 dan junction 2 dihubungkan dengan reach 2. Reach 2, subbasin 2 dan subasin 3 bertemu di junction 2. Junction 2 dan junction 1 dihubungkan dengan reach 1. Reach 1 dan subbasin 1 bertemu di junction 1. Membuat lima icon untuk subbasin, tiga icon untuk junction dan dua icon untuk reach. Caranya dengan meletakan pointer di subbasin pada element palette di sisi kiri layar basin model. Tekan mouse dan geser hingga sampai pada tempat di kanvas yang diinginkan. Lepas tombol mouse. Hal yang sama dilakukan juga untuk membuat junction dan reach (Gambar 3.22).
Gambar 3.22. Skema Multi Catchment DAS Ciliwung Hulu
39
Manual HEC-HMS
Data masing-masing elemen dimasukan dengan cara meletakan pointer pada elemen tersebut kemudian double-clicking tombol mouse kiri. Cara kedua dengan klik tombol mouse kanan kemudian pilih menu Edit. Nilai parameter CN dan % impervious dimasukan di layar Data Editor masing-masing sub DAS. Data yang tidak diketahui besarannya diperkirakan dengan memasukan nilai yang masih dalam range besaran tiap parameter. Data yang tidak diketahui besarannya ini ditentukan dengan proses kalibrasi. 2. Membuat Meteorologic Model Meteorologic
model
dibuat
dengan
memilih
menu
Component
⇒Meteorologic Model⇒New di layar Project Definition. Masukan 3 mei 98 (2) dalam name dan meteorologi multicatchment 3 mei 98 pos hujan Gadog dalam Description. Tekan tombol OK untuk membuat meteorologic model. Di layar Meteorologic Model*Subbasin List tambahkan subbasin1, subbasin 2, subbasin 3, subbasin 4, dan subbasin 5 dengan memilih basin model Katulampa 2. Kemudian ditekan tombol Add. Setelah pada tabel subbasin tampil nama-nama subbasin (Gambar 3.23), tekan Apply untuk memasukan nama subbasin di layar Meteorologic
Model
dan
OK
untuk
keluar
dari
layar
Meteorologic
model*Subbasin list.
Gambar 3.23. Memasukan Data di layar Meteorologic Model*Subbasin List Di Layar Meteorologic Model pada tab “Precipitation” diisi user hyetograph untuk Method dan di kolom ID Gage dimasukan data Gage-nya
40
Manual HEC-HMS
yaitu Gadog 3 Mei 98 dengan cara menekan bagian kanan kolom ID Gage (Gambar 3.23). Tekan Apply dan OK. Hal serupa juga diulangi untuk memasukan meteorologic model untuk hujan kala ulang 10 tahun.
Gambar 3.24. Memasukan Data di layar Meteorologic Model 3. Kalibrasi Penentuan konfigurasi optimasi ditentukan dengan memilih menu Tools⇒Optimization Run Configuration di layar Project Definition. Pada layar Optimization Run Configuration ditentukan basin model, meteorologic model dan control specifications yang diperlukan dalam optimation runs. Basin model dipilih dengan mengklik nama Katulampa 2. Meteorologic model dipilih dengan mengklik nama 3 Mei 98 (2) dan control specifications dipilih dengan mengklik nama 3 Mei 98 (Gambar 3.25). Setelah menentukan konfigurasi optimasi dilakukan proses kalibrasi di layar Optimization Manager. Layar Optimization Manager dibuka dengan memilih menu Tools⇒Optimization Manager di layar Project Definition. Pemilihan parameter yang akan di kalibrasi dipilih dengan mengklik tiaptiap baris pada kolom parameter (Gambar 3.25).
41
Manual HEC-HMS
Gambar 3.25. Pemilihan Parameter yang Akan Dikalibrasi Setelah parameter yang akan dikalibrasi telah dimasukkan dalam kolom paramater, dan tipe objective function (Peak weighted RMS Error) telah dipilih proses kalibrasi bisa dimulai. Kalibrasi dimulai dengan menekan tombol Optimize. Hidrograf hasil kalibrasi dapat dilihat dengan cara menekan toolbar flow comparison atau memilih menu View⇒Hydrograph Plot (Gambar 3.26). Trial result summary bisa dilihat bisa ditampilkan dengan memilih menu View⇒Trial Results (Gambar 3.27)
Gambar 3.26. Hidrograf Hasil Kalibrasi
42
Manual HEC-HMS
Gambar 3.27. Trial Result Summary
43
Manual HEC-HMS
BAB IV APLIKASI SOFTWARE UNTUK LOW FLOW ANALYSIS Analisis aliran sungai pada muka air rendah (low flow) adalah penting bilamana sebuah sungai dalam aspek kuantitasnya difungsikan sebagai berikut : 1. hydro power, 2. pelayanan kebutuhan air untuk domestik, industi dan irigasi, 3. sarana transportasi air (navigasi). Model Menerus (Continuous Model) adalah model yang digunakan untuk mensimulasikan kondisi aliran rendah (low flow), yaitu suatu model yang mampu mensimulasi transformasi hujan-aliran dalam periode waktu yang panjang, daripada periode waktu yang digunakan untuk analisis banjir. Metode perhitungan yang digunakan seperti yang tercantum dalam Tabel 4.1. di bawah ini
Tabel 4.1. Metode Simulasi yang digunakan untuk Simulasi DAS Negara Hulu No 1 2 3 4 5
Model Hujan Volume runoff Direct runoff Baseflow Routing
Metode User hyetograph Soil Moisture Accounting (SMA) Clark’s UH Exponential recession Muskingum
Untuk tiap metode yang digunakan dalam model-model pada low flow analysis terdapat batasan-batasan nilai minimum dan maksimum dari parameterparameter kalibrasi yang dipakai. Nilai-nilai ini dapat dilihat pada Tabel 4.2.
44
Manual HEC-HMS
Tabel 4.2. Nilai Minimum dan Maksimum dari Parameter Kalibrasi Nilai Batas Model
Parameter
Soil Mosture Accounting (SMA)
Init. Canopy Storage Init Surface Storage Init. Soil Storage Canopy Capacity Surface Capacity Soil Capacity Tension Zone Capacity Max. Infiltration Rate Max. Soil Percolation Rate GW 1 Init. Storage GW 1 Capacity GW 1 Max. Percolation Rate GW 1 Storage Coefficient GW 2 Init. Storage GW 2 Capacity GW 2 Max. Percolation Rate GW 2 Storage Coefficient
Clark's UH
Time of Concentration Clark Storage Coefficient
Baseflow
Initial Baseflow Recession Constant Resession Threshold Ratio
Muskingum Routing
Muskingum K Muskingum X Number of Step
Satuan
Minimum
Maksimum
% % % mm mm mm mm mm/jam mm/jam % mm mm/jam jam % mm mm/jam jam
0 0 0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.01 0.01 0 0.1 0.01 0.1 0 0.1 0.01 0.1
100 100 100 1500 1500 1500 1500 500 500 100 1500 500 500 100 1500 500 500
jam jam
0 0.01
500 150
m3/dt n/a n/a
0.001 0.00001 0.00001
100000 1 1
jam n/a n/a
0.001 0.001 1
150 0.5 100
A. GAMBARAN KASUS Contoh kasus untuk aplikasi software ini menggunakan data pada DAS Negara bagian hulu SWS Barito. DAS Negara Hulu ini meliputi 2 Kabupaten, yaitu Kabupaten Hulu Sungai Utara dan Kabupaten Tabalong, yang merupakan daerah lindung. Pasangan data hujan dan data debit harian yang digunakan adalah data pada Tahun 1985. Hujan harian merupakan hasil pengukuran pada 4 pos hujan dan data debit harian merupakan hasil pengukuran di pos debit Amuntai. Tabel 4.3. Data Sub DAS Nama Stasiun Sub DAS Subdas 1, Tabalong Subdas 2, Pintap Subdas 3, Amuntai Subdas 4, Balangan
Luas Letak geografis
Hujan Jaro Juai Amuntai Paringin
115º 37’ 50” LS dan 2º 30’45” BT 115º 35’ 24” LS dan 2º 15’ 41” BT 115º 14’ 00” LS dan 2º 24’ 55” BT 115º 27’ 15” LS dan 2º 20’ 15” BT
SubDAS 2405 1548 1199 443.2
45
Manual HEC-HMS
Metode perhitungan yang digunakan seperti yang tercantum dalam Tabel 4.4. di bawah ini. Tabel 4.4. Metode Simulasi yang digunakan untuk Kalibrasi DAS Negara Hulu No 1 2 3 4 5
Model Hujan Volume runoff Direct runoff Baseflow Routing
Metode User hyetograph Soil Moisture Accounting (SMA) Clark’s UH Exponential recession Muskingum
Berdasarkan gambaran kasus di atas dapat dihitung berapa besar debit tahunan, aliran rendah pada musim kering dan simpanan air tanah tahunan pada DAS Negara Hulu. DAS Negara Hulu ini dapat dianggap sebagai DAS multi catchment dengan 4 sub DAS.
B. MASUKAN PROJECT 1.
Membuat Project Pilih menu File⇒New Project di layar Project Definition. Masukan nama
project Negara River dan low flow analysis at 1985 di description (Gambar 4.1). File project akan tersimpan di sub-folder bernama Negara River. Tekan tombol OK untuk membuat project.
Gambar 4.1. Memasukan Name dan Description dari New Project
46
Manual HEC-HMS
Set project attributes sebelum membuat gages atau komponen model. Pilih menu File⇒ Project Attributes dari layar Project Definition. Di “Basin Default” tab, set “Loss method” adalah SMA, “Transform” adalah Clark’s UH, “Baseflow” adalah Recession, dan “Channel Routing” adalah Muskingum. Di “Met Default” tab, set “Precipitation” menjadi User hyetograph dan “Evapotranspiration” menjadi
Constant
Monthly.
Met.
Option
menggunakan
include
evapotronspiration metode in meteorlogic model. Pada “Units” tab, set units menjadi System International (metric). Tekan tombol OK untuk menyimpan dan menutup layar (Gambar 4.2.).
Gambar 4.2. Set di Layar Project Attributes 2. Membuat Precipitation Gages Masukan untuk metode ini di dapat dari observasi dan pengukuran langsung, dengan User hyetograph methods. Hyetograph dapat ditampilkan sebagai perbandingan intensitas hujan dengan waktu yang ditampilkan dalam bentuk grafik batang. Memasukkan besaran hujan yang terjadi pada sebuah subbasin dari luar program, dimana tiap subbasin hanya mempunyai satu hyetograph.
47
Manual HEC-HMS
Gambar 4.3. Membuat Precipitation Gages Masukkan waktu yang sesuai dengan Control Specification yang ditentukan, bila Control Specification sudah ada, maka tekan tombol set, maka akan didapatkan waktu pada parameter hujan yang sesuai.
Gambar 4.4. Membuat Time parameter untuk Precipitation Gages
48
Manual HEC-HMS
Gambar 4.5. Masukan Data Hujan harian di Sta. Jaro
Gambar 4.6. Precipitation Gages untuk tiap subbasin 3. Membuat Discharge Gages Masukan Discharge Gages secara manual sama dengan masukan untuk low flow analysis menggunakan interval waktu 24 jam. Di Layar Time Parameter masukan data Start Date 1 Jan 1985, data End Date 31 Dec 1985, data Start Time 12:00, data End Time 12:00 dan Time Interval 24 Hour, tekan tombol OK. 49
Manual HEC-HMS
Gambar 4.7. Membuat Discharge Gages Masukkan waktu yang sesuai dengan Control Specification yang ditentukan, dengan interval waktu 24 jam. Bila Control Specification sudah ada, maka tekan tombol set, maka akan
didapatkan waktu pada parameter debit
observasi yang sesuai.
Gambar 4.8. Membuat Time parameter untuk Precipitation Gages
50
Manual HEC-HMS
Gambar 4.9. Masukan Data Debit di Sta Amuntai 4. Membuat Soil Moisture Accounting (SMA) Masukan Soil Moisture Accounting (SMA) secara manual untuk low flow analysis, Add SMA Unit, tekan tombol Apply dan OK.
Gambar 4.10. Masukan Data SMA
51
Manual HEC-HMS
Tiap subbasin yang dibuat akan mempunyai SMA masing-masing, jadi dibuat 4 Unit SMA untuk tiap subbasin, seperti pada Gambar 4.11. Pada tiap SMA dimasukan nilai-nilai parameter awal untuk canopy, surface, soil profile, groundwater 1 dan groundwater 2.
Gambar 4.11. Masukan Kondisi SMA pada Tiap-tiap Subbasin 5. Membuat Basin Model Basin model dibuat di layar Basin Model. Layar Basin Model ini dibuka dengan memilih menu Component⇒Basin Model⇒New di layar Project Definition. Ketik Negara Basin Model untuk nama dan Low flow analysis at 1985 untuk description (Gambar 4.12). Tekan OK untuk membuat basin model.
Gambar 4.12. Membuat Basin Model
52
Manual HEC-HMS
DAS Negara Hulu di Amuntai ini digambarkan multi catchment dengan 4 buah subbasin, 3 buah junction dan 2 reach, seperti pada Gambar 4.13.
Gambar 4.13. Memasukkan Subbasin pada Basin Model
Gambar 4.14. Basin Model pada DAS Negara
53
Manual HEC-HMS
Data masing-masing elemen dimasukan dengan cara meletakan pointer pada elemen tersebut kemudian double-clicking tombol mouse kiri. Cara kedua dengan klik tombol mouse kanan kemudian pilih menu Edit. Data yang tidak diketahui besarannya diperkirakan dengan memasukan nilai yang masih dalam range besaran tiap parameter. Data yang tidak diketahui besarannya ini ditentukan dengan proses kalibrasi. Data observed hydrograf dimasukan ke dalam basin model dengan cara meletakan pointer pada junction 1 (Outlet Negara River). Klik tombol mouse kanan kemudian pilih menu observed flow. Pilih nama gage S. Negara - Amuntai. Tekan OK untuk menambahkan observed hydrograf pada basin model.
Gambar 4.15. Masukan Observed Hydrograph a. Subbasin Lost Methods ( Soil Moisture Accounting/SMA ) Soil Moisture Accounting Model (SMA) ini disusun berdasarkan sistem model
hujan-aliran
(precipitation-runoff
modelling
system).
Model
ini
mensimulasikan pergerakan air yang melewati dan yang tertampung pada tumbuhan, permukaan tanah, dalam pori tanah dan dalam lapisan air bawah tanah. Dengan memberikan masukan berupa hujan dan evapotranspirasi potensial (ET), model tersebut akan menghitung limpasan permukaan (surface-runoff) yang terjadi di dalam DAS, aliran air tanah (groundwater flow), kehilangan karena evapotranspirasi dan perkolasi dalam (deep percolation) yang terjadi di seluruh DAS. Pembagian lapisan-lapisan tampungan yang berbeda dalam model SMA akan diuraikan di bawah ini.
54
Manual HEC-HMS
Precipitation
Evapotranspiration Canopy Interception
Surface Depression Surface runoff
Infiltration
Tension Zone storage
Upper Zone storage
Soil Profile Storage
Percolation Groundwater flow Groundwater Layer 1 storage Percolation Groundwater flow Groundwater Layer 2 storage
Deep Percolation
Gambar 4.16. Skematik Konsep Diagram Alir Perhitungan SMA
Gambar 4.17. Masukan pada model Soil Moisture Accounting (SMA)
55
Manual HEC-HMS
c. Subbasin Transform Methods (Clark’s UH Model) Dalam pendekatan ini model direct runoff yang digunakan adalah model hidrograf satuan Clark. Model ini menjabarkan 2 proses dalam pengalihragaman hujan menjadi aliran, yaitu dengan pergerakan dan pengurangan hujan yang bergerak dari tiap subdas menuju outlet. Model ini memperhitungkan 2 karakteristik DAS, yaitu : properti dari tc (waktu konsentrasi /time area histogram) dan R (koefisien tampungan). Parameter ini dapat ditentukan dengan kalibrasi jika data hujan dan data debit tersedia.
Gambar 4.18. Masukan pada Transform methods d. Baseflow (Exponential Recession Model) Model ini adalah untuk menentukan hubungan dari Qt, aliran dasar (baseflow) dalam waktu t.
56
Manual HEC-HMS
Gambar 4.19. Masukan untuk Baseflow e. Penelusuran Aliran (Channel flow) Model yang digunakan adalah Muskingum routing model. Model ini merupakan pendekatan dari persamaan kontinyu dimana tampungan dimodelkan sebagai tampungan prismatik dan tampungan baji.
Gambar 4.20. Masukan untuk Reach
57
Manual HEC-HMS
6. Membuat Meteorologic Model Meteorologic
model
dibuat
dengan
memilih
menu
Component
⇒Meteorologic Model⇒New di layar Project Definition. Masukan Met. Negara dalam name dan Low flow at 1985 dalam Description. Tekan tombol OK untuk membuat meteorologic model.
Gambar 4.21. Masukan untuk Meteorologic Model Di layar Meteorologic Model*Subbasin List tambahkan subbasin Tabalong Kiwa dengan menekan tombol Add. Setelah pada tabel subbasin tampil, tekan Apply untuk memasukan nama subbasin di layar Meteorologic Model dan OK untuk keluar dari layar Meteorologic model*Subbasin list. Di Layar Meteorologic Model pada tab “Precipitation” diisi user hyetograph untuk Method dan di kolom ID Gage dimasukan data Gage-nya yaitu Met. Negara dengan cara menekan bagian kanan kolom ID Gage. Tekan Apply dan OK.
58
Manual HEC-HMS
Gambar 4.22. Model Meteorologic untuk Model Subbasin
Gambar 4.23. Masukan Data di layar Meteorologic Model
59
Manual HEC-HMS
Gambar 4.24. Masukan data Evapotranspirasi 7. Membuat Control Specification Control Specification dibuat dengan memilih menu Component⇒ Control Specification⇒New di layar Project Definition. Masukan Control 1 dalam name dan Existing Condition at 1985 dalam Description (Gambar 4.25.). Tekan tombol OK untuk membuat Control Specification. Di Layar Control Specification masukan data Start Date 1 Jan 1985, data End Date 31 Dec 1985, data Start Time 12:00, data End Time 12:00 dan Time Interval 24 Hour. Pilih tombol Apply dan OK sehingga muncul layar Project Definition kembali.
Gambar 4.25. Memasukan Data Control Specification 60
Manual HEC-HMS
8. Kalibrasi Penentuan konfigurasi optimasi ditentukan dengan memilih menu Tools⇒Optimization Run Configuration di layar Project Definition. Pada layar Optimization Run Configuration ditentukan basin model, meteorologic model dan control specifications yang diperlukan dalam optimation runs. Basin model dipilih dengan mengklik nama Negara River Basin. Meteorologic model dipilih dengan mengklik nama Met. Negara dan control specifications dipilih dengan mengklik nama Control 1. Setelah menentukan konfigurasi optimasi dilakukan proses kalibrasi di layar Optimization Manager. Layar Optimization Manager dibuka dengan memilih menu Tools⇒Optimization Manager di layar Project Definition. Pemilihan parameter yang akan di kalibrasi dipilih dengan mengklik tiaptiap baris pada kolom parameter.
Gambar 4.26. Masukan Parameter untuk Kalibrasi Setelah parameter yang akan dikalibrasi telah dimasukkan dalam kolom paramater, dan tipe objective function (Peak weighted RMS Error) telah dipilih proses kalibrasi bisa dimulai. Kalibrasi dimulai dengan menekan tombol Optimize.
61
Manual HEC-HMS
Hidrograf hasil kalibrasi dapat dilihat dengan cara menekan toolbar flow comparison atau memilih menu View⇒Hydrograph Plot (Gambar 4.27.). Trial result summary bisa dilihat bisa ditampilkan dengan memilih menu View⇒Trial Results (Gambar 4.28.)
Gambar 4.27. Hidrograf Hasil Kalibrasi
Gambar 4.28. Trial Result Summary
62
