Feeds:
Pos
Komentar

Pemodelan respon DAS dalam mengalihragamkan hujan menjadi aliran (rainfall-runoff model) menggunakan HEC-HMS dapat dijelaskan menggunakan contoh yang telah disediakan dalam dokumen Quick Start Guide bawaan program HEC-HMS. Untuk pembahasan ini, penulis mengadopsi contoh tersebut secara langsung, namun melakukan perubahan pada satuan parameter-parameter model ke dalam satuan SI (metric). Program HEC-HMS yang digunakan adalah versi terbaru yaitu versi 3.50.

Permasalahan

Contoh pemodelan hujan-aliran yang dibahas berdasarkan data DAS Castro Valley seluas 14,27 km2 yang terletak di Carolina Utara. DAS tersebut terdiri dari empat subDAS seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1. Data hujan untuk hujan deras yang terjadi pada tanggal 16 Januari 1973 tersedia pada tiga buah stasiun hujan yang ditempatkan terpisah, yaitu : Proctor School, Sidney School, dan Fire Department. Tujuan dari contoh model ini adalah untuk memperkirakan pengaruh urbanisasi di masa depan terhadap respon hidrologi.

Gambar 1. DAS Castro Valley

Penerapan program HEC-HMS membutuhkan tahapan mulai dari pembuatan project baru sampai dengan pemasukan data yang diperlukan. Model DAS menggunakan metode kehilangan air konstan (initial loss constant), hidrograf satuan Snyder, dan aliran dasar resesi yang diterapkan berdasarkan data yang ditunjukkan dalam Tabel 1 – 4.

Model meteorologi digunakan untuk masukan data hujan. Koefisien poligon Thiessen (Tabel 5) akan digunakan sebagai metode perhitungan hujan rata-rata (kawasan). Hujan total terukur di stasiun Proctor School dan Sidney School masing-masing adalah 48.77 mm dan 34.80 mm. Hujan di kedua stasiun tersebut didistribusikan terhadap waktu menggunakan pola distribusi hujan dari stasiun Fire Department. Data hujan di stasiun Fire Department ditunjukkan dalam Tabel 6 (pada contoh aslinya diberikan sebagai file DSS).

Tabel 6. Data hujan 10 menitan di stasiun hujan Fire Department

Tabel 7. Data hidrograf terukur 10 menitan pada Outlet DAS Castro Valley

Simulasi terhadap model DAS kondisi eksisting akan dilakukan dan dihitung untuk menentukan respon hujan-aliran dari model tersebut. Selanjutnya, dilakukan juga simulasi untuk kondisi terhadap model DAS kondisi setelah urbanisasi (berkembang) yang hasilnya kemudian dibandingkan dengan kondisi eksisting.

Membuat Project

Pembangunan model dimulai dengan membuat project baru. Pilih menu File ==> New… Masukkan Castro Valley pada “Name” dan Castro Valley Urban Study  pada “Description” seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2. Menggunakan isian tersebut, maka file project akan tersimpan dalam folder Castro_Valley. Atur “Default Unit System” menjadi Metric dan klik tombol Create untuk membuat project.

Gambar 2. Memasukkan nama, deskripsi, dan sistem satuan untuk project baru

AAtur pilihan project sebelum membuat komponen-komponen model (Gambar 3). Pilih menu Tools ==> Program Settings… Atur “Loss” menjadi Initial and Constant, “Transform” menjadi Snyder Unit Hydrograph, “Baseflow” menjadi Recession, “Routing” menjadi Muskingum, “Gain Loss” menjadi None, “Precipitation” menjadi Gage Weights, “Evaporation” menjadi None, dan “Snowmelt” menjadi None. Klik tombol OK untuk menyimpan dan menutup jendela Program Settings.

Gambar 3. Mengatur jendela Program Settings

Input Data

Buat stasiun hujan untuk data Fire Department. Pilih menu Components ==> Time-Series Data Manager. Pastikan “Data Type” diatur pada Precipitation Gages. Klik tombol New… di jendela Time-Series Data Manager. Dalam jendela Create A New Precipitation Gage masukkan Fire Dept untuk “Name” dan Castro Valley Fire Department untuk “Description”. Klik tombol Create untuk menambahkan stasiun hujan tersebut ke dalam project. Stasiun hujan tersebut secara otomatis akan ditambahkan dala suatu folder Precipitation Gages di bawah folder Time-Series Data dalam jendela Watershed Explorer. Klik tanda + untuk melihat nama stasiun hujan yang telah dibuat. Pilih jendela waktu (time) dalam jendela Watershed Explorer untuk membuka Component Editor untuk stasiun hujan tersebut. Jendela Component Editor terdiri dari 4 halaman, yaitu: “Time-Series Gage”, “Time Window”, “Table”, dan “Graph”. Pilih halaman “Time-Series Gage” dan pilih Manual Entry untuk “Data Source”. Pilih Incremental Millimeters untuk “Units”, dan 10 Minutes untuk “Time Interval” seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4.

Gambar 4. Component Editor untuk stasiun hujan Fire Department

Pilih halaman “Time Window” dan kemudian masukkan 16Jan1973 untuk “Start Date” dan “End Date”. Masukkan 03:10 untuk “Start Time” dan 09:50 untuk “End Time”. Pilih halaman “Table” dan kemudian masukkan data pada Tabel 6 untuk stasiun hujan Fire Department (Gambar 5. Pilih halaman “Graph” untuk melihat grafik/ histogram hujan (Gambar 6).

Gambar 5. Halaman “Table” untuk stasiun hujan Fire Department

Gambar 6. Halaman “Graph” untuk stasiun hujan Fire Department

Buat stasiun debit untuk hidrograf terukur (observed hydrograph) pada outlet DAS menggunakan prosedur yang sama untuk membuat stasiun hujan. Pilih menu Components ===> Time Series Data Manager. Pastikan “Data Type” diatur pada Discharge Gage. Klik tombol New… dalam jendela Time-Series Data Manager. Pada jendela yang terbuka, masukkan Outlet sebagai “Name” dan Castro Valley Outlet Gage untuk “Description”. Klik tombol Create untuk menambahkan stasiun debit ke dalam project. Buka Component Editor untuk stasiun debit tersebut dan pilih Manual Entry untuk pilihan “Data Source”. Menggunakan cara yang sama seperti yang telah dijelaskan sebelumnya untuk stasiun hujan, buat kontrol waktu pada “Time Window” untuk stasiun debit di outlet dari tanggal 16Jan1973 jam 03:00 ke 13:00. Masukkan data Tabel 7 ke dalam halaman “Table” dan lihat grafiknya pada halaman “Graph”.

Buat juga tabel pasangan data untuk metode penelusuran aliran Modified Puls. Pilih menu Components ===> Paired Data Manager. Pastikan “Data Type” diatur pada Storage-Discharge Functions dan klik tombol New… dalam jendela Paired Data Manager. Biarkan “Name” diatur sebagai Table 1 dan masukkan “Description” sebagai Reach-2 dalam jendela Create A New Storage-Discharge Function. Klik tombol Create untuk menambahkan fungsi tampungan-debit  ke dalam project. Dalam Component Editor pastikan “Data Source” diatur pada Manual Entry dan “Units” pada 1000 M3 : M3/S. Klik halaman “Table” dan masukkan data dari Tabel 4 (Gambar 7).

Gambar 7. Tabel fungsi tampungan-debit untuk Reach-2

Membuat Model DAS

Mulai membuat model DAS dengan memilih menu Components ==> Basin Model Manager.  Buat model DAS baru dengan Castro 1 untuk “Name” dan Existing Conditions untuk “Description”.

Membuat Jaringan Elemen

DAS Castro Valley akan dimodelkan dengan empat subDAS, dua reach penelusuran, dan tiga junction. Buka jendela Basin Model yang baru dibuat dengan memilih Castro 1 dalam Watershed Explorer. Peta/gambar latar dapat ditambahkan untuk memudahkan dalam merepresentasikan model DAS yang akan dibangun. Pilih menu View ==> Background Maps (catatan: menu ini akan tersedia hanya jika jendela Basin Model Map sedang terbuka di desktop). Klik tombo Add… dalam jendela Background Maps. Cari file map bernama CASTRO.MAP yang merupakan contoh project Castro yang diinstall terlebih dahulu (catatan: pada saat mencari file tersebut, pastikan “File Type” diatur menjadi *.map). Pilih file tersebut dan klik tombol Select. File tersebut akan ditambahkan pada daftar “Current background maps” dalam jendela Background Maps. Klik OK.

Gambar 8. Basin Map Castro Valley

Lakukan tahapan-tahapan berikut dan gunakan Gambar 8 untuk membuat jaringan elemen dari DAS yang dimodelkan:

  1. Tambahkan empat elemen subbasin. Pilih/klik icon Subbasin pada  toolbar. Tempatkan elemen tersebut dengan klik kiri di jendela Basin Model Map sesuai dengan Gambar 8 (jika penempatan elemen kurang sesuai, user dapat memperbaikinya nanti).
  2. Tambahkan dua elemen Reach . Klik pertama dimana ujung hulu akan ditempatkan, kemudian klik kedua dimana ujung hilir akan ditempatkan.
  3. Tambahkan tiga elemen Junction .
  4. Hubungkan hilir Subbasin-2 kepada Junction-1. Tempatkan kursor di atas icon elemen dalam jendela Basin Model Map dan klik kanan mouse. Pilih menu Connect Downstream. Tempatkan kursor pada icon elemen junction dan klik kiri pada mouse. Sebuah garis hubung akan muncul yang menunjukkan bahwa kedua elemen sudah terhubung.
  5. Hubungkan elemen-elemen lainnya dengan cara yang sama pada tahapan no. 4. Elemen yang dihubungkan disusun sebagai elemen —> downstream, yaitu: Subbasin-1 —> Reach-2, Subbasin-2 —> Junction-1, Subbasin-3 —> Reach-1, Subbasin-4 —> Junction-3, Reach-1 —> Junction-3, Reach-2 —> Junction-1, Junction-1 —> Junction-2, Junction-3 —> Junction-2.
  6. Untuk memperbaiki penempatan posisi setiap elemen, user dapat melakukannya dengan menggeser elemen tersebut ke tempat baru yang sesuai. Pilih icon Arrow Tool , lalu tempatkan kursor pada elemen yang akan dipindahkan dan lakukan klik-tahan pada mouse dan geser dimana elemen tersebut akan ditempatkan kemudian lepas.

Semua elemen yang dibuat pada jendela Basin Model Map di atas secara otomatis akan juga ditambahkan pada jendela Watershed Explorer. Elemen-elemen tersebut  disusun secara hierarki mulai dari hulu sampai hilir. Susunan tersebut akan diperbarui setiap kali user menambahkan elemen baru, mengubah luasan subbasin, atau mengubah hubungan aliran hulu.

Memasukan Data Elemen

Masukkan parameter luasan untuk setiap elemen subbasin. Pilih elemen subbasin dalam Watershed Explorer, kemudian dalam Component Editor pilih halaman “Subbasin” dan masukkan nilai luasan subbasin (Gambar 9). Lakukan hal yang sama untuk subbasin lainnya dengan memasukkan nilai luasan pada “Area (KM2)”. Gambar 9 juga menunjukkan halaman untuk “Loss”,  “Transform”, dan “Baseflow”, dimana parameter-parameter yang sesuai perlu dimasukkan (lihat Tabel 1-5). HEC-HMS menyediakan fasilitas/tool yang memudahkan user dalam memasukkan parameter DAS secara cepat dan efisien. Fasilitas tersebut disebut sebagai Global Editor, yaitu cara yang paling efisien untuk memasukkan data beberapa elemen subbasin dan reach yang menggunakan metode yang sama. Parameter luasan subbasin juga dapat dimasukkan menggunakan Global Editor dengan memilih menu Parameters ===> Subbasin Area. Pilih menu Parameters ===> Loss ===> Initial and Constant (Gambar 10) untuk membuka jendela Global Editor dari Initial Constant Loss. Masukkan data kehilangan air dari Tabel 1 (Gambar 11) dan klik tombol Apply untuk menutup jendela Global Editor. Pilih menu Parameters ===> Transform ===> Snyder Unit Hydrograph dan masukkan data dari Tabel 1 (Gambar 12). Pilih menu Parameters ===> Baseflow ===> Recession dan masukkan data dari Tabel 2 (Gambar 13).

Gambar 9. Subbasin Component Editor

Gambar 10. Memilih Global Editor untuk Initial and Constant Loss

Gambar 11. Global Editor untuk Initial and Constant Loss

Gambar 12. Global Editor untuk Synder Transform

Gambar 13. Global Editor untuk Baseflow Recession

Ganti nama dari tiga elemen junction. Klik kanan mouse pada elemen Junction-1 dalam Watershed Explorer dan pilih Rename… pada jendela popup yang muncul. Ganti nama Junction-1 menjadi East Branch kemudian tekan tombol Enter pada keyboard. Dengan cara yang sama, ganti elemen Junction-2 dan Junction-3 masing-masing dengan nama Outlet dan West Branch.

Masukkan data parameter untuk elemen reach. Buka jendela Component Editor untuk Reach-1. Ganti “Method” dari Muskingum menjadi Modified Puls. Muncul jendela yang menyatakan bahwa data sebelumnya akan dihapus/hilang. Klik tombol Yes. Klik halaman “Routing” dan atur “Stor-Dis Function” menjadi Table 1, “Subreaches” menjadi 4, dan “Initial” menjadi Inflow = Outflow (Gambar 14). Selanjutnya buka Component Editor untuk Reach-2 dan masukkan data dari Tabel 3 ke dalam halaman “Routing” (Gambar 15).

Gambar 14. Data Modified Puls untuk Reach-1

Gambar 15. Data Muskingum untuk Reach-2

Tambahkan data hidrograf terukur pada elemen Outlet. Pilih elemen Outlet pada Watershed Explorer dan buka Component Editornya. Klik halaman “Options” dan atur “Observed Flow” menjadi Outlet dari menu dropdown. (Gambar 16).

Gambar 16. Menambahkan hidrograf terukur

Sampai dengan tahap ini, model DAS sudah lengkap.

Membuat Model Meteorologi

Mulai membuat model meteorologi dengan memilih menu Components ===> Meteorologic Model Manager. Klik tombol New… dalam jendela Meteorologic Model Manager. Dalam jendela Create A New Meteorologic Model yang muncul, masukkan Gage Wts untuk “Name” dan Thiessen weights, 10-min data untuk “Description”. Buka Component Editor untuk model meteorologi ini dengan memilihnya dalam Watershed Explorer. Dalam jendela Component Editor, pastikan “Precipitation” terpilih sebagai Gage Weights (Gambar 17). Dengan demikian, jendela Watershed Explorer akan terlihat seperti pada Gambar 18.

Gambar 17. Component Editor untuk model meteorologi

Gambar 18. Watershed Explorer yang menunjukkan model meteorologi Gage Wts

Subbasin yang telah dibuat sebelumnya perlu ditentukan model meteorologinya. Klik halaman “Basin” dalam Component Editor untuk model meteorologi Gage Wts. Atur pilihan “Include Subbasins” menjadi “Yes” untuk model DAS Castro 1. (Gambar 19). Setelah tahapan ini, semua subbasin dalam model DAS Castro 1 telah ditambahkan dalam model meteorologi (Gambar 20).

Gambar 19. Memasukkan subbasin dalam model meteorologi

Gambar 20. Penambahan subbasin dalam model meteorologi

Gunakan tahapan-tahapan berikut dan Gambar 20 untuk melengkapi model meteorologi Gage Wts:

  1. Tambahkan stasiun Proctor School dan Sidney School. Pilih Precipitation Gages (Gambar 20) dalam Watershed Explorer untuk membuka “Total Storm Gages” editor. Masukkan Proctor untuk “Gage Name” dan 1.92 untuk “Total Depth”. Tambahkan stasiun Sidney School dengan cara yang sama (Gambar 21).
  2. Dalam Watershed Explorer, klik tanda + pada elemen Subbasin-1 dan pilih Gage Weights (Gambar 22). Sebuah Component Editor akan terbuka yang terdiri dari dua halaman, yaitu “Gage Selections” dan “Gage Weights”. Bobot kedalaman hujan dan waktu dibutuhkan untuk semua stasiun hujan dengan mengatur pilihan “Use Gage” menjadi “Yes”. Sebagai contoh, stasiun Fire Dept akan digunakan untuk semua elemen subbasin karena merupakan stasiun yang memiliki pola/distribusi hujan, sedangkan stasiun lainnya (Proctor dan Sidney) hanya berupa kedalaman hujan total. Dalam halaman “Gage Selection” untuk Subbasin-1, atur “Use Gage” menjadi “Yes” untuk Fire Dept dan Proctor, dan “No” untuk Sidney (Gambar 23). Klik halaman “Gage Weights” dan masukkan bobot kedalaman hujan pada “Depth Weight” dari Tabel 5. “Time Weight” untuk menjadi 1.0 untuk stasiun Fire Dept dalam semua subbasin (Gambar 24). Lakukan hal yang sama untuk subbasin lainnya (Gambar 25 – 30).

Gambar 21. Kedalaman hujan total di stasiun Proctor dan Sidney

Gambar 22. Memilih subkomponen Gage Weights untuk Subbasin-1

Gambar 23. Memilih stasiun hujan untuk Subbasin-1

Gambar 24. Bobot hujan untuk Subbasin-1

Gambar 25. Memilih stasiun hujan untuk Subbasin-2

Gambar 26. Bobot hujan untuk Subbasin-2

Gambar 27. Memilih stasiun hujan untuk Subbasin-3

Gambar 28. Bobot hujan untuk Subbasin-3

Gambar 29. Memilih stasiun hujan untuk Subbasin-4

Gambar 30. Bobot hujan untuk Subbasin-4

Mendefinisikan Control Specification

Buat control specification dengan memilih menu Components ===> Control Specification Manager. Dalam jendela Control Specification Manager, klik tombol New… dan masukkan Jan73 untuk “Name” dan 16 January 1973 untuk “Description”. Dalam Component Editor, masukkan 16Jan1973 baik untuk “Start Date” maupun “End Date” (Gambar 31). Masukkan 03:00 untuk “Start Time” dan 12:55 untuk “End Time”. Pilih interval waktu 5 minutes dari menu dropdown “Time Interval”.

Gambar 31. Memasukkan data Control Specification

Membuat dan Menghitung Simulation Run

Membuat suatu simulation run dengan memilih menu Compute ===> Create Simulation Run. Biarkan namanya sebagai Run 1. Pilih model DAS Catro 1, model meteorologi Gage Wts, dan Control Specification Jan73 dalam jendela pilihan yang muncul. Kemudian tutup jendela tersebut. Pilih halaman “Compute” pada Watershed Explorer. Pilih folder Simulation Runs sehingga ditunjukkan subkomponen Run 1. Klik Run 1 untuk membuka Component Editor-nya. Ubah deksripsi untuk simulation run tersebut dengan memasukkan Kondisi Eksisting, Hujan Deras 16 Januari 1973 (Gambar 32).

Klik kanan pada mouse untuk Run 1 dan pilih Compute dalam menu popup yang muncul. Sebuah jendela akan muncul yang menunjukkan proses perhitungan. Tutup jendela tersebut ketika perhitungan telah selesai dilakukan (Gambar 33).

Gambar 32. Component Editor untuk Simulation Run

Gambar 33. Jendela proses perhitungan

Melihat Hasil Simulasi

Mulai melihat hasil simulasi dengan membuka Basin Model Map. Buka model DAS Catro 1 dengan memilihnya pada Watershed Explorer dalam halaman “Components”. Pilih Global Summary Table  dari toolbar untuk melihat rangkuman hasil simulasi, yaitu debit puncak (peak flow) dari setiap subbasin (Gambar 34). Klik kanan mouse pada elemen Subbasin-1 dalam Basin Model Map, kemudian pilih menu View Results [Run 1] ===> Graph (Gambar 35) untuk menampilkan hidrograf aliran dan hujan efektif dari Subbasin-1. Pilih View Results [Run 1] ===> Summary Table untuk melihat tabel ringkasan elemen Subbasin-1 (Gambar 36). Pilih View Results [Run 1] ===> Time-Series Table untuk melihat tabel seri data Subbasin-1 (Gambar 37). Lakukan hal yang sama untuk menampilkan hasil simulasi subbasin lainnya. Klik kanan juga pada Outlet, kemudian pilih View Results [Run 1] ===> Graph untuk menampilkan hidrograf aliran di Outlet (Gambar 38). Pada gambar tersebut ditunjukkan perbandingan antara hidrograf hasil simulasi dengan yang terukur.

Gambar 34. Melihat tabel Global Summary

Gambar 35. Hidrograf hasil simulasi untuk Subbasin-1

Gambar 36. Menampilkan tabel ringkasan hasil simulasi untuk Subbasin-1

Gambar 37. Menampilkan tabel seri data hasil simulasi untuk Subbasin-1

Gambar 38. Hidrograf aliran di Outlet

Hydrologic Engineering Center’s Hydrologic Modeling System (HEC-HMS) merupakan perangkat lunak yang dirancang untuk mensimulasikan proses hujan-aliran/limpasan (rainfall-runoff) pada suatu sistem tangkapan hujan atau daerah aliran sungai (DAS). HEC-HMS dapat diterapkan  secara luas untuk berbagai permasalahan diantaranya adalah ketersediaan air dan banjir di perkotaan maupun DAS alami. Hidrograf yang dihasilkan dari program ini dapat digunakan untuk studi ketersediaan air, drainase perkotaan, peramalan aliran, pengaruh urbanisasi, perancangan pelimpah bendungan, mitigasi dampak banjir, pengelolaan daerah genangan, hidrologi lahan basah, dan operasi sistem seperti waduk, dsb.

Sistem hidrologi di dalam HEC-HMS direpresentasikan dalam beberapa komponen model, yaitu model DAS, model meteorologi, control specification, dan data masukan. Respon DAS dalam mengalihragamkan hujan menjadi aliran disimulasikan berdasarkan model meteorologi yang diterapkan. Control speciification digunakan untuk mendefinisikan periode dan tahapan waktu dalam suatu simulasi. Komponen masukan data, seperti seri data, pasangan data, dsb digunakan sebagai parameter atau kondisi batas dari suatu model DAS dan meteorologi.

Sampai dengan tulisan ini dibuat, HEC-HMS telah sampai pada versi 3.5 yang dirilis sejak Agustus 2010 melalui website resminya http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-hms/. Karena didesain secara graphical user interface (GUI), maka HEC-HMS sangat user friendly. Gambar 1 menunjukkan tampilan jendela kerja (user interface) dari HEC-HMS.

Gambar 1. HEC-HMS User Interface

Secara umum, halaman kerja dari HEC-HMS terdiri dari jendela Desktop, Watershed Explorer, Component Editor, dan Message Log. Jendela Desktop digunakan untuk memvisualisasikan model DAS yang disebut sebagai sebagai basin model map. Dalam map ini ditampilkan model DAS yang terdiri dari elemen subDAS, jaringan sungai (reach), reservoir, dsb yang saling berhubungan dan menunjukkan jaringan drainase/sungai secara fisik. Jendela Watershed Explorer digunakan untuk memudahkan user  dalam mengakses setiap komponen  model HEC-HMS secara cepat. Jendela ini terbagi menjadi 3, yaitu Components, Compute, dan Results, yang masing-masing berfungsi sebagai halaman untuk menunjukkan komponen model yang ditambahkan, perhitungan/simulasi, dan tampilan hasil simulasi. Jendela Component Editor digunakan untuk secara khusus untuk mengedit parameter-parameter dalam setiap komponen model yang ditambahkan. Berbagai pilihan metode dapat diterapkan melalui jendela ini. Jendela Message Log digunakan untuk menampilkan status dan laporan hasil simulasi. Jendela ini sangat membantu user dalam mengindentifikasi kesalahan yang mungkin terjadi yang menyebabkan simulasi tidak berhasil dilakukan.

Pada dasarnya, untuk membangun dan mensimulasikan suatu model hidrologi menggunakan HEC-HMS, user harus melakukan tahapan-tahapan sebagai berikut:

  1. Membuat project baru
  2. Memasukkan data yang dibutuhkan model DAS dan meteorologi
  3. Mendefinisikan karakteristik (parameter) fisik dengan membangun dan mengedit model DAS
  4. Memilih metode yang sesuai untuk perhitungan hujan dan evapotranspirasi
  5. Mendefinisikan control specification untuk periode dan tahapan waktu simulasi
  6. Menggabungkan komponen model DAS, meteorologi, dan control specification untuk membuat suatu simulasi
  7. Mengakses dan melihat hasil simulasi dan mengedit kembali model DAS, meteorologi, dan control specification bila diperlukan

Perangkat lunak HEC-HMS telah dilengkapi dengan pedoman dan panduan bagi user dalam menggunakannya secara utuh. Pada menu Help user dapat mengakses dokumen seperti Quick Start Guide, User’s Manual, Technical Reference Manual, dan Applications Guide. Disamping itu, user juga dapat mengakses contoh project yang telah disediakan melalui menu Install Sample Projects… sehingga tidak kesulitan dalam mengikuti tutorial dalam dokumen tersebut. Gambar 2 menunjukkan contoh hasil simulasi yang penulis buat berdasarkan tutorial yang diberikan.

Gambar 2. Contoh hasil simulasi HEC-HMS

 ABSTRAK

Kehilangan energi yang berlebihan (terlalu besar) mengakibatkan penurunan energi tekanan pada air yang mengalir di sepanjang pipa secara drastis sehingga energi tekanan sisa di hilir saluran menjadi sangat kecil dan bahkan dapat menjadi negatif. Hal ini dapat menyebabkan sistem jaringan pipa tidak mampu mendistribusikan air ke semua titik dengan tekanan yang cukup. Makalah ini membahas cara untuk mengatasi kehilangan energi primer yang berlebihan pada jaringan pipa distribusi air melalui pemodelan komputer. Program yang digunakan adalah WaterGEMS v8i. Hasil simulasi menunjukkan bahwa tekanan negatif di setiap node sangat dipengaruhi oleh besarnya kehilangan energi primer. Pembesaran diameter pipa secara tepat dapat memperbaiki kapasitas sistem jaringan pipa sehingga kehilangan energi primer menjadi relatif kecil serta tekanan di setiap node menjadi positif.

Kata Kunci : Jaringan pipa, kehilangan energi, sistem distribusi, WaterGEMS

Selengkapnya di Repository Universitas Sriwijaya: http://eprints.unsri.ac.id/1470/

Pada tulisan kali ini, saya akan memberikan satu bagian dari modul “Drainase Perkotaan” yang saya tulis sendiri, yaitu tentang kajian sistem drainase perkotaan menggunakan software SWMM. Bab ini pada dasarnya memberikan penjelasan dasar (tutorial) penggunaan SWMM dalam memodelkan suatu sistem drainase yang sederhana. Modul ini sebelumnya telah saya sampaikan untuk mata kuliah Drainase Perkotaan di Jurusan Teknik Sipil FT UNSRI. Dengan bekal keinginan untuk berbagi pengetahuan, memperoleh masukan, dan bahkan koreksi dari pembaca yang tentu akan membantu saya dalam meningkatkan kualitas pengajaran di bidang drainase perkotaan.

Materi kajian sistem drainase perkotaan menggunakan SWMM dapat diunduh disini : Tutorial SWMM (Dasar)

Sebagai catatan, file tutorial di atas disimpan dalam format rar dan untuk mengekstraknya dibutuhkan password. Bagi yang berminat silahkan kirimkan e-mail kepada penulis. Diharapkan juga untuk meninggalkan komentarnya pada halaman yang disediakan di bawah ini.

Apa itu EPANET?

EPANET merupakan program komputer untuk pemodelan jaringan pipa yang bersifat public-domain yang dikembangkan oleh U.S. Environmental Protection Agency (US.EPA). EPANET dapat mensimulasikan perilaku hidraulika dan kualitas air dalam jaringan pipa. Simulasi perilaku hidraulika dapat dilakukan untuk waktu tunggal (single period) atau beberapa waktu (extended period)misalnya selama 24 jam. EPANET pertama kali hadir pada tahun 1993 dan telah dilakukan beberapa kali pengembangan. Versi terbaru dari EPANET adalah EPANET 2.0 yang dirilis pada tahun 2008. Program komputer ini dapat diunduh secara gratis dariwebsite resmi US.EPA pada http://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/dw/epanet.html.

Mengapa Dibutuhkan Program Komputer?

Permasalahan klasik aliran dalam jaringan pipa menyebutkan bahwa debit aliran dan energi tekanan titik dalam jaringan pipa merupakan parameter yang hendak diketahui. Dua persamaan dibutuhkan untuk menyelesaikan permasalahan ini. Persamaan pertama mensyaratkan konservasi debit (kontinuitas) terpenuhi di setiap node pipa (junction). Persamaan kedua merupakan hubungan nonlinier antara debit dan kehilangan energi di setiap pipa, seperti persamaan Darcy-Weisbach dan Hazen – Williams. Kapan pun sebuah jaringan terdiri dari loop (jaring tertutup), persamaan-persamaan tersebut membentuk pasangan persamaan nonlinier. Kenyataannya, persamaan ini hanya dapat diselesaikan menggunakan metode iterasi, yang bahkan untuk sebuah jaringan yang kecil pun membutuhkan bantuan komputer. Karena umumnya jaringan pipa terdiri dari loop, program komputer menjadi suatu kebutuhan untuk menganalisis perilaku hidraulika jaringan pipa tersebut.

Tutorial ini akan membahas penggunaan program komputer EPANET untuk analisis jaringan pipa sederhana (dasar). Klik tautan berikut: Tutorial EPANET

Sebagai catatan, file tutorial di atas disimpan dalam format rar dan untuk mengekstraknya dibutuhkan password. Bagi yang berminat silahkan kirimkan e-mail kepada penulis. Diharapkan juga untuk meninggalkan komentarnya pada halaman yang disediakan di bawah ini.

Kemarin malam (4/08/2012), saya dan istri menyempatkan diri ke swalayan Pasaraya Citra (PRC) Kota Muara Enim untuk membeli keperluan sehari-hari, terutamanya untuk sahur. Tepat di depan pintu swalayan, secara sekilas saya melihat-lihat majalah yang dipajang pada rak yang tersusun rapi. “Barangkali ada yang menarik dan ingin kubeli” pikirku. Pandanganku pun tertuju pada satu majalah TEKNOPRENEUR edisi khusus Juli – September 2012. Yang membuat saya tidak bisa berpaling dari majalah tersebut adalah judulnya yaitu “Energi Terbarukan Kini Menguntungkan” dan salah satu dari beberapa topik yang dibahas adalah mengenai mikro/mini hidro, yang mungkin ke depannya ingin saya dalami sesuai dengan bidang keilmuan saya yaitu teknik sipil sumberdaya air.

Setelah dibaca, paling tidak ada 3 hal utama yang dibahas mengenai mikro/mini hidro dalam majalah tersebut diantaranya adalah:

  1. Perkembangan PLTMH, mulai dari aspek keteknikan, teknologi, fabrikasi, sumberdaya manusia, pengelolaan, dan kebijakan pemerintah.
  2. Teknologi PLTMH.
  3. Pertumbuhan investasi pembangunan PLTMH.

DEFINISI

Mikdrohidro berasal dari kata Micro dan Hydro, dimana padanan kata tersebut adalah istilah yang dipopulerkan oleh kalangan NGO (Organisasi non-pemerintah) yang bergerak dalam pengembangan Teknologi Tepat Guna (appropriate technology). Desainhydropower dirancang dengan desain sebagai berikut: berlandaskan sumberdaya lokal, dapat dibangun, dikelola, dan dimiliki sendiri oleh konsumen atau masyarakat lokal, dapat dioperasikan, dipelihara, diperbaiki oleh teknisi lokal, menggunakan sistemrunoff river (aliran sungai), tanpa dam, tinggi bendung < 2 m, dan genangan yang tidak luas, menggunakan komponen yang umum digunakan dalam konstruksi teknik dan tersedia di pasar lokal; generator, kabel, transmission belt, pipa, dan sebagainya, serta turbin dapat dibuat oleh bengkel lokal, tidak perlu kerja cor seperti turbin cross flow.

Menurut Ketua Asosiasi Mikrohidro Bandung (AMB), Sentanu Hidrakusuma, REN 21 (Renewable Energy Network) membagi skala batasan PLTH sebagai berikut:

  1. Pico Hydro, untuk skala sampai dengan 1 kW,
  2. Micro Hydro, untuk skala 1 kW – 100 kW,
  3. Mini Hydro, untuk skala 100 kW – 1.000 kW (1 MW),
  4. Small Hydro, untuk skala 1 MW – 10 MW.

Berdasarkan pembagian tersebut maka batasan kapasitas PLTMH adalah antara 1 kW – 100 kW, tetapi di Indonesia sudah lazimMini Hydro dengan kapasitas daya hingga 1.000 kW juga masih dikelompokkan sebagai PLTMH.

Sebagai gambaran, Tabel 1 berikut menunjukkan skala sistem dari PLTH.

Tabel 1. Skala sistem PLTH

Teknologi Power Output Sumber Energi Aplikasi Utama Harga Satuan
Pico Hydropower < 20 kW Air Lampu, TV, radio, pengisian baterai handphone, perlengkapan kantor sederhana $4,000 per kW terpasang
Micro Hydropower < 100 kW Air Kebutuhan di daerah pedesaan $3,000 per kW terpasang
Mini Hydropower < 1 MW Air Dihubungkan dengan utility grid $1,200 per kW terpasang
Small Hydropower < 10 MW Air Pengaliran ke PLN $1,200 per kW terpasang

KAPASITAS POTENSI

Indonesia sudah mengantongi kapasitas potensi energi mikrohidro sebesar 3.456.650,2 kW yang tersebar di Indonesia. Sumatera Selatan (Sumsel) sendiri memiliki kapasitas potensi sebesar 90.290 kW. Sedangkan jumlah dari total 2.407 desa di Sumsel, masih 621 desa yang belum teraliri listrik.

TEKNIS

Secara teknis, PLTMH memiliki tiga komponen utama yaitu air (sumber energi), turbin, dan generator. Pada prinsipnya alur kerja energi mikrohidro ini memanfaatkan beda ketinggian dan jumlah debit air yang ada pada aliran air di saluran irigasi, sungai, atau air terjun. Aliran air ini akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik. Energi ini selanjutnya menggerakan generator dan menghasilkan listrik. Pembangunan PLTMH perlu diawali dengan pembangunan bendung untuk mengatur aliran air yang akan dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak PLTMH. Yang paling membanggakan saat ini adalah Indonesia telah mampu membuat turbin air sendiri dan juga sudah terdapat beberapa pabrikan mikrohidro di beberapa wilayah di Indonesia. Turbin produk Indonesia sudah mulai diekspor guna kebutuhan PLTMH di beberapa negara Asia Tenggara, seperti Filipina dan Malaysia.

KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN

Beberapa keuntungan penggunaan PLTMH diantaranya adalah:

  1. Menggunakan energi terbarukan
  2. Ramah lingkungan
  3. Indonesia memiliki potensi energi air yang besar
  4. Jumlah sumberdaya manusia yang banyak
  5. Indonesia telah mampu membuat turbin air sendiri
  6. Telah ada pabrikan mikrohidro di beberapa wilayah Indonesia
  7. Ada insentif dan bantuan fiskal kepada para pengembang yang tertera dalam Permen ESDM No. 04 Tahun 2012 Tentang Pembeliah Harga Jual Energi Listrik ke PLN pada kapasitas tegangan rendah dan menengah

Beberapa kerugian dalam pembangunan PLTMH diantaranya adalah:

  1. Tidak semua aliran air dapat digunakan untuk pembangunan PLTMH. Faktor debit aliran sangat menentukan.
  2. Beberapa jenis turbin air sangat sensitif terhadap fluktuasi debit air.
  3. Perlu konservasi daerah tangkapan air, terutama di daerah hulu sungai
  4. Biaya investasi pembangunan masih relatif mahal
  5. Biaya perijinan sebagai syarat untuk memperoleh Power Purchase Agreement (PAA) dalam membangun PLTMH juga masih relatif tinggi. Padahal PPA merupakan syarat untuk memperoleh kredit dari Perbankan
  6. Kemampuan teknisi lokal yang masih terbatas dan sering menimbulkan kesalahan yang fatal

ABSTRAK

Analisis hidraulika sistem jaringan pipa secara manual dianggap kurang efisien, terlebih apabila sistem jaringan pipa yang ditinjau cukup rumit dan kompleks. Hal ini menyebabkan perhitungan akan memakan waktu yang cukup lama, serta kemungkinan terjadi kekeliruan dan hasil yang tidak akurat menjadi cukup besar. Oleh karena itu, penggunaan program komputer dianggap lebih baik dan efisien mengingat konstruksi sistem jaringan pipa merupakan bagian yang paling mahal dalam sistem distribusi air sehingga memerlukan perencanaan dan perancangan yang baik pula.

Penelitian ini dilakukan melalui analisis hidraulika air dalam sistem jaringan pipa dengan cara perhitungan manual menggunakan metode Hardy Cross dan Newton-Raphson. Selanjutnya, hasil analisis hidraulika tersebut dibandingkan dengan hasil analisis menggunakan program komputer, yaitu EPANET 2.0, Pipe Flow Expert 2010, dan WaterCAD 8.0. Sistem jaringan pipa yang ditinjau merupakan sistem contoh yang sama, baik untuk analisis hidraulika secara manual maupun menggunakan program komputer.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap metode analisis yang digunakan memberikan keuntungan dan kerugian terutama dalam hal kemudahan dan kecepatan proses perhitungan. Program komputer sangat membantu dalam memudahkan perhitungan jaringan pipa yang kompleks, serta memberikan hasil perhitungan dengan cepat dan akurat.

Kata kunci: Distribusi air, EPANET, Jaringan pipa, Pipe Flow Expert, WaterCAD

Selengkapnya di Repository Universitas Sriwijaya: http://eprints.unsri.ac.id/667/

ABSTRACT

The computation of pipe network with looped system using Hardy Cross method needs a large computation step and long enough time to finish it. Therefore, a faster solution is required. The aim of this study is to analyze a pipe network with some looped configuration using Newton-Raphson method. The study has shown that the computation step using Newton-Raphson provide a faster solution. Nevertheless, practically this method is not easier than Hardy Cross method, due to requires matrix solution.

Keywords: Newton-Raphson, Pipe Network, Looped System, Fluid Mechanics.

Full Paper : PDF