Modul 2 — Persiapan Data Geometri untuk HEC-RAS
- ✓Memahami jenis dan sumber data topografi/batimetri untuk pemodelan HEC-RAS
- ✓Mampu membuat geometri 1D langsung dari RAS Mapper menggunakan terrain DEMNAS — tanpa perlu QGIS terpisah
- ✓Menguasai workflow pembuatan layer GIS di QGIS sebagai persiapan HEC-GeoRAS
- ✓Mampu mengekstrak penampang melintang dari DEM menggunakan HEC-GeoRAS
- ✓Memahami cara menggabungkan data DEM dengan data survei batimetri lapangan
- ✓Mampu mengimpor data geometri ke HEC-RAS dan melakukan pengecekan
Data yang Dibutuhkan
Sebelum memulai pemodelan HEC-RAS, pastikan data berikut sudah tersedia:
Sumber Data DEM untuk Indonesia
| Sumber Data | Resolusi | Ketersediaan | Keterangan |
|---|---|---|---|
| DEMNAS (BIG) | 0.27 arcsec (~8 m) | Seluruh Indonesia | Sumber utama. Download gratis dari tanahair.indonesia.go.id. Akurasi vertikal ±3 m. |
| SRTM (NASA/USGS) | 1 arcsec (~30 m) | Global | Resolusi lebih rendah, namun coverage global dan mudah diakses. Tidak cocok untuk pemodelan detail. |
| ALOS-PALSAR (JAXA) | ~12.5 m | Global | Alternatif SRTM dengan resolusi lebih baik. Tersedia di ASF Data Search. |
| LiDAR (PUPR/BWS) | 0.5–2 m | Terbatas (proyek) | Akurasi tertinggi. Biasanya tersedia untuk proyek PUPR/BWS di wilayah rawan banjir. |
| Survei Topografi Manual | Sesuai kebutuhan | Area survei | Untuk proyek perencanaan detail yang membutuhkan akurasi tinggi di area spesifik. |
DEM dari citra satelit (SRTM, DEMNAS) tidak dapat mengukur bagian bawah air (dasar sungai). Bagian dalam sungai yang terisi air akan terlihat sebagai permukaan air, bukan dasar sungai yang sesungguhnya. Untuk sungai yang cukup lebar, data survei batimetri lapangan wajib digabungkan dengan DEM untuk mendapatkan geometri penampang melintang yang akurat.
Tiga Metode Pembuatan Geometri — Pilih yang Paling Sesuai
Berdasarkan pengalaman di berbagai proyek, ada tiga jalur yang bisa ditempuh untuk menyiapkan geometri HEC-RAS. Setiap metode punya kelebihan dan situasi terbaik penggunaannya.
Plugin HEC-GeoRAS memungkinkan Anda menyiapkan semua layer geometri di QGIS, lalu mengekspornya ke format XML yang bisa langsung diimpor HEC-RAS. Metode ini paling fleksibel dan cocok untuk model skala besar dengan jaringan sungai yang kompleks.
Layer GIS yang Dibutuhkan di QGIS
Langkah-langkah Alur Kerja
Buka QGIS → Plugins → Manage and Install Plugins → cari "HEC-GeoRAS" → Install. Setelah terinstall, toolbar HEC-GeoRAS muncul di QGIS.
Load DEM DEMNAS ke QGIS. Atur CRS project ke sistem proyeksi metrik (misal EPSG:32748 untuk UTM Zone 48S / WGS84). Ini kritis — HEC-GeoRAS tidak bekerja baik di sistem koordinat geografis (derajat).
Buat shapefile baru untuk setiap layer (L1–L4 minimal). Aturan digitasi kritis:
- Stream Centerline: gambar dari hulu ke hilir (searah aliran)
- Cross Section: gambar dari kiri ke kanan saat menghadap ke hilir (left bank ke right bank)
- Setiap XS harus memotong centerline tepat sekali dan tidak saling berpotongan antar XS
Di toolbar HEC-GeoRAS: RAS Geometry → XS Cut Lines → Drape XS on DEM. Plugin akan membaca elevasi DEM di sepanjang setiap garis XS dan menyimpannya sebagai atribut shapefile.
Di toolbar HEC-GeoRAS: RAS Geometry → Export RAS Data. Simpan file .xml. File ini berisi semua data geometri yang siap diimpor ke HEC-RAS.
Di HEC-RAS: buka Geometric Data Editor → File → Import Geometry Data → GIS Format → pilih file XML. HEC-RAS akan mengimpor semua river reach, cross section, dan Manning's n sekaligus.
Kalau mau lebih mudah dari HEC-GeoRAS klasik, coba plugin RiverGIS di QGIS — fungsinya mirip tapi antarmukanya lebih modern dan didukung database PostgreSQL/SpatiaLite untuk model besar. Workflow-nya hampir sama, output-nya bisa langsung ke format SDF yang dibaca HEC-RAS.
Sejak HEC-RAS versi 5.x ke atas, RAS Mapper sudah dilengkapi fitur editing geometri 1D secara langsung di atas terrain DEM — tanpa harus keluar ke QGIS dulu. Ini adalah metode yang paling sering saya gunakan di proyek sehari-hari karena lebih cepat dan tetap cukup akurat untuk skala perencanaan.
📹 Tutorial video: Input Geometri 1D HEC-RAS dari DEMNAS — Irpan Chumaedi (@irpanch)
Langkah-langkah: Geometri 1D dari DEMNAS di RAS Mapper
Di Main Window HEC-RAS: File → New Project. Beri nama project dan pilih folder kerja. Kemudian buka RAS Mapper: View → RAS Mapper (atau klik ikon peta di toolbar).
Selalu buat satu folder kosong khusus per project. Jangan simpan di Desktop atau path yang terlalu panjang — HEC-RAS sensitif terhadap panjang path file.
Di RAS Mapper: Tools → Set Projection. Pilih file .prj yang sesuai, atau klik "Download Projection from EPSG" dan masukkan kode EPSG.
- Jawa Barat, Jawa Tengah bagian barat: EPSG:32748 (WGS84 / UTM Zone 48S)
- Jawa Tengah bagian timur, Jawa Timur: EPSG:32749 (UTM Zone 49S)
- Kalimantan Selatan, Kalimantan Timur: EPSG:32750 (UTM Zone 50S)
Jika projection tidak di-set terlebih dahulu, terrain DEM bisa tidak muncul atau muncul di lokasi yang salah. Set projection adalah langkah pertama yang tidak boleh dilewatkan.
Di RAS Mapper: klik kanan pada "Terrains" di panel kiri → "Create a New RAS Terrain". Klik ikon + untuk menambahkan file GeoTIFF DEMNAS.
Jika DEMNAS yang didownload terdiri dari beberapa tile (kotak-kotak), tambahkan semuanya sekaligus — RAS Mapper akan otomatis melakukan mosaicking (penggabungan) menjadi satu terrain.
DEMNAS tersedia gratis di tanahair.indonesia.go.id. Daftar akun, pilih area yang ingin diunduh, download tile dalam format GeoTIFF. Resolusinya ~8 m — lebih dari cukup untuk kebanyakan proyek SDA.
Di Main Window HEC-RAS: Edit → Geometric Data. Di Geometric Data Editor: File → New Geometry Data. Beri nama file geometri (misal: Geometri_SungaiBanjar_v1). Kemudian kembali ke RAS Mapper — Anda sekarang bisa mulai editing geometri di atas terrain yang sudah di-load.
Di RAS Mapper: klik kanan pada "Geometry" → nama geometry file Anda → "River" → klik tombol edit (pensil). Toolbar editing akan muncul.
Klik dan gambar alur sungai mengikuti thalweg (bagian terdalam sungai) dari hulu ke hilir. Manfaatkan basemap satelit sebagai referensi — aktifkan di RAS Mapper: Layer → Add Web Imagery Layer.
- Klik kiri untuk menambah titik, double-klik untuk mengakhiri garis
- Beri nama River (nama sungai) dan Reach (nama ruas) saat diminta
- Untuk sistem bercabang: gambar reach anak sungai dahulu, pastikan ujungnya bertemu tepat di centerline sungai utama
Masih dalam mode edit: klik kanan → "Bank Lines". Digitasi garis tepi sungai kiri dan kanan mengikuti batas antara saluran utama (channel) dan dataran banjir. Bank lines ini yang akan menentukan posisi bank station di setiap cross section secara otomatis.
Klik kanan → "Cross Sections". Gambar garis-garis XS yang tegak lurus terhadap aliran, memotong centerline, dan melebar hingga mencakup dataran banjir di kedua sisi.
Panduan jarak antar XS:
- Di daerah yang geometrinya seragam dan lurus: 200–500 m sudah cukup
- Di tikungan, penyempitan, atau dekat bangunan hidraulik: 25–100 m
- Aturan praktis: semakin banyak XS, semakin detail dan stabil model, tapi komputasi lebih berat
Setiap XS harus memotong river centerline tepat satu kali. XS tidak boleh saling berpotongan satu sama lain. Jika ada yang melanggar, HEC-RAS akan error saat preprocessing.
Setelah semua XS selesai digambar, klik kanan pada layer Cross Sections → "Update Cross Sections from Terrain". RAS Mapper akan membaca elevasi DEMNAS di sepanjang setiap XS dan mengisi data elevasi secara otomatis.
Hasilnya langsung bisa dilihat di Geometric Data Editor → klik dua kali pada salah satu XS untuk melihat profilnya.
Di Geometric Data Editor: klik dua kali pada tiap XS → isi nilai Manning's n untuk channel, left overbank, dan right overbank. Untuk efisiensi, gunakan Edit → Set Manning's n for Multiple Cross Sections untuk mengisi banyak XS sekaligus.
Verifikasi geometri dengan melihat profil memanjang: View → Profile Plot. Pastikan elevasi thalweg turun secara konsisten dari hulu ke hilir — tidak ada loncatan naik yang tidak wajar.
Untuk studi perencanaan awal, feasibility study, kajian AMDAL, atau saat data batimetri tidak tersedia, model dari DEMNAS via RAS Mapper sudah sangat layak. Yang perlu diingat: kalibrasi tetap wajib dilakukan dengan data muka air pengamatan untuk memvalidasi Manning's n yang dipakai.
Metode ini digunakan saat data survei penampang melintang lapangan sudah lengkap dalam bentuk tabel (Excel/CSV) dan Anda ingin memasukkannya langsung tanpa perantara GIS. Akurasi tertinggi karena menggunakan data ukur langsung, tapi memakan waktu lebih banyak untuk input.
Di Geometric Data Editor: klik ikon gambar sungai (Draw River Reach). Gambar reach dari hulu ke hilir dengan klik dan drag. Double-klik untuk selesai. Isi nama River, Reach, dan tentukan stationing hulu (angka yang mewakili jarak dari muara/referensi).
Klik ikon Cross Section → Add cross section. Untuk setiap XS, masukkan:
- River Station: jarak dari titik referensi hulu (m)
- Station–Elevation: pasangan koordinat penampang dari kiri ke kanan, dalam meter
- Manning's n: untuk channel, left OB, right OB
- Bank Stations: station koordinat kiri dan kanan tepi saluran
- Downstream Reach Lengths: jarak ke XS berikutnya (channel, LOB, ROB) — biasanya disamakan kecuali ada meander yang signifikan
HEC-RAS mendukung paste langsung dari clipboard Excel ke tabel Station–Elevation. Siapkan data di dua kolom (Station | Elevation) di Excel, pilih semua sel, Ctrl+C, lalu klik di sel pertama tabel HEC-RAS dan Ctrl+V. Ini jauh lebih cepat dari input satu per satu.
Jika jarak antar XS hasil survei terlalu jauh (>500 m untuk sungai sedang), gunakan fitur interpolasi: Tools → XS Interpolation. HEC-RAS akan membuat XS tambahan di antara XS yang ada dengan interpolasi linier. XS interpolasi ditandai dengan tanda asterisk (*) di nama stasiunnya.
Teknik Menggambar Cross Section Cut Lines yang Benar
Kualitas model HEC-RAS sangat bergantung pada posisi dan orientasi garis penampang melintang yang dibuat di QGIS. Berikut kaidah yang harus diikuti:
Garis penampang harus tegak lurus terhadap arah aliran, bukan tegak lurus terhadap garis sungai yang mungkin berkelok. Bayangkan seorang pengamat berdiri di atas perahu — garis penampang adalah bidang tegak lurus di depannya.
Garis penampang harus cukup panjang untuk mencakup seluruh area yang berpotensi tergenang banjir — termasuk dataran banjir kiri dan kanan. Aturan praktis: panjang garis ≥ 3–5× lebar sungai, atau hingga area yang secara fisik tidak tergenang (jalan raya, tanggul, elevasi tinggi).
Tidak ada aturan baku, namun panduan umum:
- Area di mana topografi berubah drastis (belokan, penyempitan, pelebaran) → penampang lebih rapat (10–50 m)
- Sungai lurus dengan topografi seragam → penampang bisa lebih jarang (100–500 m)
- Di dekat struktur hidraulik (jembatan, bendung) → wajib ada penampang tepat di upstream dan downstream struktur
Aturan praktis: Jarak antar penampang ≤ 1.0× lebar sungai aktif untuk akurasi yang baik.
Garis penampang melintang tidak boleh saling berpotongan satu sama lain. Jika sungai sangat berkelok (meander), garis penampang harus disesuaikan agar tidak berpotongan di sisi dataran banjir. Jika terpaksa berpotongan, pertimbangkan membagi reach menjadi dua bagian atau menggunakan pemodelan 2D.
Menggabungkan DEM dengan Data Batimetri Lapangan
Ini adalah salah satu tantangan terbesar dalam persiapan geometri HEC-RAS. Data survei batimetri lapangan memiliki akurasi tinggi untuk bagian dalam sungai, sedangkan DEM lebih baik untuk dataran banjir (overbank). Keduanya harus digabungkan secara cermat.
Pendekatan 1: Merge Langsung di Penampang HEC-RAS
Setelah data diimpor dari HEC-GeoRAS, edit penampang melintang secara manual di Geometric Data Editor. Timpa titik-titik koordinat di bagian channel dengan koordinat dari data survei batimetri lapangan. Pendekatan ini cocok untuk sungai dengan jumlah penampang terbatas.
# Kolom: Station (m dari kiri) | Elevation (m DPL)
Station Elevation
0.00 12.50 # Tepi kiri (dari DEM)
15.20 12.30 # Dataran banjir kiri
28.50 10.80 # Tepi kiri sungai (bank)
30.00 8.20 # Dasar sungai kiri (dari batimetri)
35.00 7.85 # Titik terdalam dasar sungai
40.00 8.10 # Dasar sungai kanan (dari batimetri)
42.00 10.90 # Tepi kanan sungai (bank)
55.80 12.45 # Dataran banjir kanan
70.00 12.80 # Tepi kanan (dari DEM)
Pendekatan 2: Terrain Composite (HEC-RAS Mapper)
HEC-RAS Mapper mendukung pembuatan terrain komposit dari beberapa sumber data:
Interpolasikan titik-titik ukur batimetri menjadi raster TIN atau IDW menggunakan QGIS (Raster → Interpolation) atau Global Mapper. Resolusi raster batimetri sesuaikan dengan jarak antar titik ukur.
Di HEC-RAS Mapper: Tools → Create New RAS Terrain. Tambahkan dua layer: (1) raster batimetri sungai, (2) DEM umum. RAS Mapper akan memprioritaskan raster dengan resolusi lebih tinggi di area tumpang tindih.
Setelah terrain komposit dibuat, extract ulang penampang melintang menggunakan terrain gabungan ini. Hasilnya akan mencerminkan elevasi dasar sungai yang akurat dari batimetri dan dataran banjir yang akurat dari DEM.
Pengecekan Data Geometri di HEC-RAS
Setelah data diimpor, selalu lakukan pengecekan sebelum menjalankan simulasi:
| Pengecekan | Cara | Hal yang Diperiksa |
|---|---|---|
| Konsistensi arah aliran | Lihat skematik di Geometric Editor | Pastikan sungai mengalir dari hulu ke hilir (kiri ke kanan di default HEC-RAS). Stationing harus menurun dari hulu ke hilir. |
| Profil penampang | Cross-Section Plot di setiap XS | Profil harus terlihat masuk akal: ada channel di tengah, overbank di kiri-kanan. Pastikan tidak ada "spike" elevasi yang tidak wajar. |
| Bank station | Edit tabel penampang | Posisi bank station kiri dan kanan harus tepat di tepi sungai (batas channel–floodplain). Salah penempatan bank station akan mempengaruhi nilai Manning's n dan perhitungan. |
| Manning's n | Edit penampang → klik "n or k" | Pastikan nilai n sudah diisi untuk channel, left overbank, dan right overbank. Nilai 0 akan menyebabkan error. |
| Kemiringan dasar sungai | Profile Plot (tanpa flow data) | Plot elevasi thalweg (dasar terendah tiap penampang) harus menurun secara konsisten dari hulu ke hilir. Anomali kemiringan akan menyebabkan masalah konvergensi. |
| Geometric Preprocessor | Di jendela Run Steady Flow → klik "Geometry Preprocessor" | Jalankan preprocessor dan periksa log. Error di sini menandakan ada masalah data geometri yang harus diperbaiki sebelum simulasi. |
1. Stationing terbalik (hilir lebih besar dari hulu): HEC-RAS menggunakan sistem stationing di mana nilai terbesar ada di hulu. Jika terbalik, aliran akan dianggap terbalik.
2. Manning's n tidak diisi: Default nilai n = 0 akan menyebabkan kecepatan tak terhingga dan crash simulasi.
3. Penampang tidak mencakup dataran banjir: Jika garis penampang terlalu pendek, air akan "keluar" dari model saat banjir besar dan menyebabkan ketidakstabilan.
4. Penampang saling berpotongan: Akan menyebabkan error geometri dan hasil yang tidak akurat.
- Tiga metode geometri: A (HEC-GeoRAS/QGIS) untuk proyek besar, B (RAS Mapper+DEMNAS) untuk kebanyakan proyek, C (manual) saat data survei lengkap
- Metode B paling praktis: load DEMNAS → set projection → digitasi river+bank+XS → extract elevasi otomatis — semua dalam HEC-RAS tanpa software tambahan
- DEMNAS (~8 m) adalah sumber DEM terbaik untuk Indonesia, unduh gratis di tanahair.indonesia.go.id
- DEM tidak mengukur dasar sungai di bawah air — selalu koreksi bagian channel dengan data batimetri lapangan jika tersedia
- Kaidah XS: tegak lurus aliran, mencakup dataran banjir, tidak saling berpotongan, memotong centerline tepat satu kali
- Selalu jalankan Geometric Preprocessor dan periksa profile plot sebelum simulasi pertama
Referensi: HEC-RAS Mapper User's Manual v6.x (USACE HEC) · HEC-GeoRAS for QGIS User's Manual · BIG — Portal Data Geospasial Indonesia (tanahair.indonesia.go.id) · Irpan Chumaedi — Tutorial: Input Geometri 1D HEC-RAS dari DEMNAS (YouTube, 2022)