Modul 2 — Persiapan Data Geometri untuk HEC-RAS

Tue, 02 Jan 2024 00:00:00 +0000

🎯 Tujuan Pembelajaran

✓
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:

🏔️

DEM (Digital Elevation Model)

Data elevasi terrain dalam format raster. Resolusi tipikal: 0.5–30 m tergantung sumber.

📏

Data Survei Batimetri

Pengukuran kedalaman dasar sungai dari survei lapangan (lebih akurat dari DEM untuk bagian dalam sungai).

🗺️

Peta Alur Sungai

Shapefile garis tengah sungai (centerline), tepi sungai (bank lines), dan batas dataran banjir.

📐

Data Struktur Hidraulik

Dimensi jembatan, gorong-gorong, bendung, pintu air (dari as-built drawing atau survei).

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.

⚠️ Keterbatasan DEM untuk Batimetri Sungai

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.

💬

Irpan Chumaedi · Konsultan SDA

Di pekerjaan sehari-hari, saya paling sering pakai Metode B — langsung dari RAS Mapper untuk proyek-proyek yang waktunya mepet. DEMNAS sudah cukup akurat untuk skala perencanaan, dan prosesnya jauh lebih cepat dibanding export-import lewat QGIS. Baru saat proyek butuh akurasi tinggi atau punya data survei batimetri lengkap, saya beralih ke Metode A via HEC-GeoRAS.

Metode A

HEC-GeoRAS via QGIS

Waktu setupLama

AkurasiTinggi

Software tambahanQGIS + Plugin

Cocok untukProyek besar

Metode B ⭐

Langsung di RAS Mapper

Waktu setupCepat

AkurasiCukup

Software tambahanTidak perlu

Cocok untukKebanyakan proyek

Metode C

Input Manual

Waktu setupSedang

AkurasiSangat tinggi

Software tambahanTidak perlu

Cocok untukData survei lengkap

🔗 Metode A — HEC-GeoRAS via QGIS

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

Stream Centerline

Garis tengah alur sungai — digambar dari hulu ke hilir. Basis utama seluruh model.

Bank Lines

Garis tepi sungai kiri dan kanan — menentukan batas antara main channel dan dataran banjir.

Flow Paths

Jalur aliran di channel, left overbank, dan right overbank — untuk menghitung panjang antar penampang.

Cross Section Cut Lines

Garis-garis penampang melintang, tegak lurus aliran. HEC-GeoRAS akan mengekstrak elevasi dari DEM di sepanjang garis ini.

Land Use / Manning's n

Polygon penggunaan lahan — untuk penentuan nilai Manning's n secara spasial.

Inline Structures

Lokasi jembatan, bendung, gorong-gorong (opsional jika ada bangunan hidraulik).

Langkah-langkah Alur Kerja

Install Plugin HEC-GeoRAS di QGIS

Buka QGIS → Plugins → Manage and Install Plugins → cari "HEC-GeoRAS" → Install. Setelah terinstall, toolbar HEC-GeoRAS muncul di QGIS.

Load DEM dan Atur CRS

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).

Digitasi Semua Layer GIS

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

Ekstrak Elevasi dari DEM

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.

Export ke Format RAS

Di toolbar HEC-GeoRAS: RAS Geometry → Export RAS Data. Simpan file .xml. File ini berisi semua data geometri yang siap diimpor ke HEC-RAS.

Import 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.

💡 Tips Irpan

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.

⭐ Metode B — Langsung di RAS Mapper (Rekomendasi Praktis)

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)

💬

Irpan Chumaedi · Catatan dari video

Di video ini saya tunjukkan langkah demi langkah mulai dari load DEMNAS ke RAS Mapper, buat river centerline dan cross section langsung di atas terrain, hingga hasilnya bisa langsung dijalankan simulasinya. Tidak perlu QGIS, tidak perlu plugin tambahan — semuanya ada di dalam HEC-RAS.

Langkah-langkah: Geometri 1D dari DEMNAS di RAS Mapper

Buat Project HEC-RAS & Buka 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).

⚠️ Buat folder terpisah

Selalu buat satu folder kosong khusus per project. Jangan simpan di Desktop atau path yang terlalu panjang — HEC-RAS sensitif terhadap panjang path file.

Set Sistem Koordinat (Projection)

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)

🚫 Wajib dilakukan sebelum load terrain

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.

Load DEM DEMNAS sebagai Terrain

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.

💡 Download DEMNAS

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.

Buat File Geometri Baru

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.

Digitasi River Centerline di RAS Mapper

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

Tambahkan Bank Lines

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.

Buat Cross Section Cut Lines

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

⚠️ Aturan Tidak Boleh Dilanggar

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.

Extract Elevasi dari Terrain (Otomatis)

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.

Isi Manning's n & Verifikasi

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.

💬

Irpan Chumaedi · Tips Lapangan

Satu hal yang sering luput: setelah extract elevasi dari terrain, profil dasar sungai di DEMNAS tidak merepresentasikan dasar sungai yang sebenarnya karena data satelit hanya menangkap permukaan air, bukan dasar sungai. Jadi kalau punya data survei batimetri lapangan, tetap harus dilakukan koreksi manual di bagian channel. Caranya: buka XS di Geometric Editor, edit koordinat di bagian tengah (channel) dengan data survei. Ini yang bikin perbedaan antara model yang bagus dan model yang "asal jalan".

✅ Kapan Metode B Sudah Cukup?

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 C — Input Manual di Geometric Data Editor

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.

Buat Skematik Sungai

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).

Input Data Tiap Penampang

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

Gunakan Fitur Copy & Paste dari Excel

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.

Interpolasi XS (jika jarak survei terlalu jarang)

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:

✓

Orientasi: Tegak Lurus Arah Aliran

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.

✓

Cakupan: Mencakup Seluruh Dataran Banjir

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).

✓

Jarak Antar Penampang

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.

✓

Tidak Boleh Saling Berpotongan

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.

# Contoh format data survei batimetri yang siap diimpor ke HEC-RAS

# Kolom: Station (m dari kiri) | Elevation (m DPL)

Station    Elevation

00       12.50    # Tepi kiri (dari DEM)

20      12.30    # Dataran banjir kiri

50      10.80    # Tepi kiri sungai (bank)

00      8.20     # Dasar sungai kiri (dari batimetri)

00      7.85     # Titik terdalam dasar sungai

00      8.10     # Dasar sungai kanan (dari batimetri)

00      10.90    # Tepi kanan sungai (bank)

80      12.45    # Dataran banjir kanan

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:

Konversi data batimetri ke format raster (GeoTIFF)

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.

Buat Terrain Komposit di RAS Mapper

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.

Extract penampang dari terrain komposit

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.

🚫 Kesalahan Umum yang Harus Dihindari

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.

📚 Ringkasan Modul 2

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

Modul Berikutnya →

Modul 3: Simulasi Aliran Steady 1D

→

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)

QGIS | Irpan Chumaedi