RAS Mapper | Irpan Chumaedi

Modul 5 — Pemodelan 2D dengan HEC-RAS

Fri, 05 Jan 2024 00:00:00 +0000

🎯 Tujuan Pembelajaran

✓
Memahami kapan pemodelan 2D lebih tepat dibanding 1D
✓
Mengenal konsep mesh, computational cells, dan dual grid pada HEC-RAS 2D
✓
Mampu membuat dan memperhalus mesh 2D Flow Area di HEC-RAS
✓
Memahami perbedaan Shallow Water Equations (SWE) vs Diffusion Wave Equations (DWE)
✓
Mampu menetapkan kondisi batas dan menjalankan simulasi 2D
✓
Mampu membangun model hybrid 1D-2D untuk sistem sungai + dataran banjir
✓
Menghasilkan peta genangan (depth, velocity, WSE) dari RAS Mapper dan mengekspornya ke QGIS

Kapan Pakai 2D? Kapan Cukup 1D?

Pertanyaan pertama sebelum memulai model 2D adalah: apakah memang perlu? Pemodelan 2D membutuhkan data, waktu setup, dan waktu komputasi yang jauh lebih besar. Pilih 2D hanya jika kondisi berikut terpenuhi.

Panduan Pemilihan: Lihat kondisi lapangan Anda

Sungai terkanalisis, aliran jelas satu arah mengikuti sumbu sungai

→ Pakai 1D (lebih cepat, sudah cukup)

Dataran banjir luas, aliran menyebar ke segala arah setelah meluap

→ Pakai 2D

Studi pre-feasibility, banyak skenario dibutuhkan, akurasi 2D tidak kritis

→ Pakai 1D (efisiensi waktu)

Dam break, levee breach — gelombang banjir menyebar ke dataran luas

→ Pakai 2D

Banjir perkotaan dengan jaringan jalan dan bangunan kompleks

→ Pakai 2D

Muara sungai, delta, wilayah pesisir — pasang surut + banjir

→ Pakai 2D

Sungai dengan dataran banjir terbatas, perlu flood routing akurat

→ Hybrid 1D-2D (terbaik)

📏 1D Unsteady Cepat

Aliran terkanalisis 1 arah
Setup dan komputasi cepat
Banyak skenario dalam satu run
Cross section sebagai geometri
Output: hidrograf di tiap XS

🗺️ 2D Unsteady Akurat

Aliran menyebar ke x dan y
Distribusi kecepatan 2D
Peta genangan detail
Mesh sebagai geometri
Output: grid depth, velocity, WSE

Konsep Dasar: Mesh, Sel, dan Dual Grid

Di HEC-RAS 2D, domain komputasi dibagi menjadi ratusan hingga ribuan sel (cells) yang membentuk mesh. Setiap sel mewakili sebidang wilayah di atas terrain DEM. Pahami tiga komponen utama ini:

⬡

Computational Cells

Polygon yang membentuk mesh. Setiap sel menyimpan nilai rata-rata elevasi muka air (H) dan volume air. HEC-RAS mendukung sel segiempat maupun poligon tidak beraturan.

━

Cell Faces

Tepi/sisi antar sel, tempat di mana aliran Q dan kecepatan V dihitung. Setiap face memiliki panjang, orientasi, dan ketinggian ambang tersendiri.

⊞

Dual Grid System

HEC-RAS menggunakan dual grid: muka air dihitung di pusat sel, kecepatan dihitung di pusat face. Kombinasi ini meningkatkan stabilitas numerik secara signifikan.

📊

Hydraulic Property Tables

Untuk tiap sel, HEC-RAS pra-hitung tabel hubungan elevasi vs. volume, luas, dan lebar muka air. Ini di-preprocessing sekali dan disimpan di file geometri.

Ilustrasi: mesh 2D dengan refinement zone di sekitar saluran utama

SWE vs DWE — Pilih Persamaan yang Tepat

HEC-RAS 2D menyediakan dua pilihan persamaan hidrolika. Pilihan ini sangat mempengaruhi akurasi, kestabilan, dan kecepatan komputasi.

Full Shallow Water Equations — menyelesaikan persamaan Saint-Venant 2D secara penuh, termasuk term inersia (percepatan aliran).

∂h/∂t + ∂(hu)/∂x + ∂(hv)/∂y = 0 [Kontinuitas]

∂(hu)/∂t + ∂(hu²+gh²/2)/∂x + ∂(huv)/∂y = gh(S₀ₓ − Sfₓ) [Momentum-x]

h = kedalaman air (m) u, v = kecepatan arah x dan y (m/s) g = gravitasi (m/s²) S₀ = kemiringan dasar Sf = kemiringan energi (gesekan)

Gunakan SWE untuk: dam break, aliran sangat cepat (Fr > 0.5), analisis di mana efek inersia signifikan, atau studi yang memerlukan presisi tinggi terhadap front gelombang banjir.

⚠️ Perhatian

SWE memerlukan time step lebih kecil (Courant condition lebih ketat) dan komputasi lebih lambat. Bisa 3–5× lebih lama dari DWE untuk mesh yang sama.

Diffusion Wave Equations — aproksimasi SWE dengan mengabaikan term inersia lokal dan konvektif. Lebih sederhana dan stabil.

∂h/∂t + ∂(hu)/∂x + ∂(hv)/∂y = 0 [Kontinuitas — sama]

gh(∂h/∂x + Sfₓ − S₀ₓ) = 0 [Momentum — tanpa term inersia]

Term inersia (∂u/∂t, u∂u/∂x) diabaikan Aliran diasumsikan berubah perlahan Cocok untuk banjir dataran rendah

Gunakan DWE untuk: banjir dataran banjir/floodplain yang luas, aliran lambat (Fr < 0.5), banjir perkotaan gradual, analisis ketersediaan air. Ini adalah pilihan default yang direkomendasikan untuk sebagian besar proyek hidrologi Indonesia.

✅ Rekomendasi

Mulai selalu dengan DWE. Beralih ke SWE hanya jika Anda mendapat hasil yang mencurigakan di daerah dengan aliran cepat, atau jika proyek secara eksplisit memerlukan full momentum (dam break, tidal flow).

Langkah-langkah Setup 2D Flow Area

Berikut alur kerja lengkap dari membuka HEC-RAS hingga mesh siap dijalankan. Pastikan Anda sudah memiliki terrain DEM yang siap (dibahas di Modul 2).

Buka Geometric Data Editor & Buat 2D Flow Area

Di Main Window: Edit → Geometric Data. Di toolbar kiri, klik ikon "2D Flow Area" (ikon persegi dengan titik-titik). Gambar polygon yang mencakup seluruh area yang akan dimodelkan 2D — termasuk seluruh dataran banjir yang mungkin tergenang, bukan hanya area sungai.

⚠️ Aturan Penting

Polygon 2D Flow Area harus tertutup sempurna. Klik dua kali untuk mengakhiri penggambaran. Polygon yang tidak tertutup akan menyebabkan error saat preprocessing mesh.

Generate Mesh

Klik kanan pada polygon 2D Flow Area → "Generate Computation Points in Region". Tentukan Default Cell Size (ukuran sel default dalam meter).

500m

Area sangat luas

DAS besar > 500 km², analisis regional, pra-studi

50–100m

Area sedang

Dataran banjir 10–100 km², studi detail normal

10–30m

Area kecil / kota

Banjir perkotaan, DEM LiDAR tersedia, analisis mikro

Ukuran sel tidak boleh lebih kecil dari resolusi DEM — hasilnya tidak akan lebih akurat, hanya lebih lambat.

Tambahkan Breaklines

Breaklines memastikan mesh mengikuti penghalang aliran nyata di lapangan. Ini sangat kritis untuk akurasi model:

Tanggul (levee): sel mesh harus mengikuti puncak tanggul agar tidak ada aliran yang "bocor" melintasi tanggul
Jalan raya / rel kereta: berfungsi sebagai hambatan aliran di perkotaan
Tepi sungai (bank): memisahkan zona dalam saluran dan dataran banjir

Cara menambahkan: di Geometric Data Editor → klik ikon "Breaklines" → digitasi garis di atas polygon 2D Flow Area → klik kanan pada Breakline → "Enforce Breaklines on Mesh" → Regenerate mesh.

Refinement Regions (Opsional tapi Direkomendasikan)

Untuk memperhalus mesh di area kritis tanpa memperkecil semua sel: Edit → 2D Flow Area → Add Refinement Region. Gambar polygon di area yang perlu sel lebih kecil (sekitar saluran utama, jembatan, area kota padat).

💡 Strategi Refinement

Gunakan refinement secara strategis. Sel 50% lebih kecil di seluruh domain = jumlah sel 4× lebih banyak = waktu komputasi 4× lebih lama. Lebih baik: refinement hanya di 10–20% area yang paling kritis.

Hubungkan Terrain di RAS Mapper

Di RAS Mapper: klik kanan pada "Terrains" → "Add New Terrain" → pilih file DEM (GeoTIFF). Kemudian kembali ke Geometric Data Editor: klik kanan pada 2D Flow Area → "Set Terrain". HEC-RAS akan menghitung hydraulic property tables untuk setiap sel.

⚠️ Penting

Setiap kali DEM diubah atau mesh dimodifikasi, klik kanan → "Compute Cell and Face Hydraulic Properties" untuk meregenerasi tabel. Melewati langkah ini menyebabkan hasil simulasi yang salah.

Manning's n untuk 2D Area

Ada dua cara menetapkan Manning's n pada area 2D:

Nilai konstan per-region: klik kanan pada 2D Flow Area → "Set Manning's n" → input nilai tunggal untuk seluruh area. Sederhana tapi tidak akurat untuk variasi penggunaan lahan.
Land Cover Raster (direkomendasikan): buat raster penggunaan lahan dengan nilai n di tiap piksel → load di RAS Mapper sebagai "Land Cover" layer → assign ke geometri. Cara ini menghasilkan distribusi n yang realistis secara spasial.

Kondisi Batas untuk Model 2D

Kondisi batas (boundary conditions) pada model 2D didefinisikan di tepi polygon 2D Flow Area, bukan di cross section seperti model 1D. Di Unsteady Flow Data Editor: pilih tab "Boundary Conditions".

Tipe	Posisi	Data yang Dibutuhkan	Kapan Digunakan
Flow Hydrograph	Tepi hulu	Hidrograf Q(t) dari HEC-HMS	Input debit masuk dari DAS
Stage Hydrograph	Hulu atau hilir	Time-series elevasi muka air H(t)	Jika ada data pos duga air (AWLR)
Normal Depth	Tepi hilir	Slope energi (S)	Tidak ada data hilir; gunakan S₀ dasar sungai
Rating Curve	Tepi hilir	Kurva Q-H observasi	Ada data stasiun pengukuran di hilir
Precipitation	Seluruh domain	Data hujan spasial (grid atau titik)	Banjir urban — hujan langsung jatuh ke 2D area

💡 Cara Menambahkan Boundary

Di Geometric Data Editor: klik ikon "SA/2D Connection" di toolbar → pilih "Add SA/2D Area Boundary" → klik pada tepi polygon yang ingin dijadikan boundary → beri nama. Kemudian di Unsteady Flow Data Editor, boundary tersebut akan muncul untuk diisi tipe dan data-nya.

Pengaturan Simulasi 2D: Time Step & Courant

Kestabilan simulasi 2D sangat bergantung pada pemilihan computational time step (Δt) yang tepat. Terlalu besar → tidak stabil. Terlalu kecil → lama tanpa perlu.

Syarat Courant

Syarat stabilitas numerik untuk 2D (Courant-Friedrichs-Lewy / CFL condition):

Cr = (V + c) · Δt / Δx ≤ 1.0

Cr = Courant number V = kecepatan aliran (m/s) c = celeritas gelombang = √(g·h) (m/s) Δt = time step (s) Δx = ukuran sel (m)

Interpretasi Courant Number

Ideal

Cr < 0.5

Masih OK

0.5–1.0

Tidak stabil

Cr > 1.0

Adaptive Time Stepping (Direkomendasikan)

HEC-RAS 2D memiliki fitur Adaptive Time Stepping yang secara otomatis menyesuaikan Δt berdasarkan kondisi aliran aktual — memperbesar Δt saat aliran tenang, memperkecil saat aliran berubah cepat. Aktifkan di:

Run → Unsteady Flow Analysis → Options → Use Adaptive Time Stepping

Set: Max dt = 30 min, Min dt = 1 min, Target Courant = 0.8

Mapping Output Interval

Setiap 15–60 menit — untuk animasi peta genangan

Hydrograph Output Interval

Setiap 5–15 menit — untuk hidrograf di titik kontrol

Pilihan Persamaan

Default: DWE. Ganti ke SWE hanya jika perlu

Initial Conditions

Gunakan Steady Flow Warmup — jalankan steady flow kecil selama 1–6 jam pertama

Model Hybrid 1D–2D: Yang Terbaik dari Keduanya

Untuk sebagian besar proyek sungai di Indonesia, model hybrid 1D-2D adalah pendekatan paling optimal: saluran sungai dimodelkan 1D (efisien), dataran banjir dimodelkan 2D (akurat).

📏 Bagian 1D — Channel

Saluran utama (dalam tanggul)
Aliran terkanalisis, 1 arah
Data cross section dari survei
Komputasi cepat, Manning's n kalibrasi

🗺️ Bagian 2D — Floodplain

Dataran banjir luar tanggul
Aliran bebas ke semua arah
Mesh dari DEM DEMNAS/LiDAR
Distribusi spasial depth & velocity

Cara Menghubungkan 1D ke 2D: Lateral Structure

Koneksi antara reach 1D dan area 2D dibuat menggunakan Lateral Structure yang merepresentasikan tanggul atau embankment:

Buat Lateral Structure di Geometric Data Editor

Di toolbar: ikon "Lateral Structures" → klik dan digitasi garis di atas puncak tanggul, sejajar dengan saluran 1D. Lateral structure ini bertindak sebagai weir — air meluap ke 2D area ketika muka air di saluran 1D melampaui puncak tanggul.

Hubungkan ke Reach 1D dan 2D Flow Area

Double-click pada lateral structure → di editor, bagian "Connected to" → pilih reach 1D di satu sisi dan 2D Flow Area di sisi lain. Masukkan profil elevasi puncak tanggul.

Input Parameter Weir

Masukkan Weir Coefficient (biasanya 1.5–2.1 untuk tanggul tanah terbuka) dan Weir Width. Untuk analisis jebol tanggul (levee breach), aktifkan opsi "Breach" dengan menentukan dimensi dan mekanisme breach.

✅ Keunggulan Hybrid 1D-2D

Model hybrid memungkinkan: simulasi penelusuran banjir yang akurat di sepanjang sungai (1D), distribusi genangan realistis di dataran banjir (2D), dan analisis skenario breach tanggul — semua dalam satu model terintegrasi dengan waktu komputasi yang terjangkau.

Visualisasi Output 2D di RAS Mapper

Setelah simulasi selesai, semua output 2D divisualisasikan melalui RAS Mapper (View → RAS Mapper). Ini adalah bagian yang paling menarik — di sinilah peta genangan terbentuk.

Menampilkan Layer Output

Di RAS Mapper: klik kanan pada nama plan → "Create All Inundation Maps". Tunggu proses selesai, lalu tambahkan layer:

Layer Output	Satuan	Kegunaan
Depth (Kedalaman)	m	Peta kedalaman genangan — paling sering digunakan untuk peta bahaya banjir
Water Surface Elevation (WSE)	m MSL	Elevasi muka air absolut — untuk verifikasi dengan data pengamatan AWLR
Velocity	m/s	Besaran kecepatan aliran — untuk analisis erosi dan bahaya terhadap pejalan kaki/kendaraan
Velocity Vectors	m/s + arah	Arah dan kecepatan aliran — untuk memahami pola pergerakan air di dataran banjir
Arrival Time	jam	Waktu banjir tiba di tiap titik — kritis untuk early warning system dan evakuasi
Max Depth / Max Velocity	m / m/s	Nilai maksimum selama seluruh simulasi — untuk peta bahaya banjir rencana

Animasi Perambatan Banjir

RAS Mapper dapat menghasilkan animasi penelusuran banjir yang sangat berguna untuk presentasi dan pelaporan:

RAS Mapper → Layers → Animation

→ Pilih layer (Depth / Velocity)

→ Atur Time Range dan Playback Speed

→ Export → Save as AVI / MP4

Export ke QGIS

Semua output RAS Mapper dapat diekspor sebagai GeoTIFF untuk kartografi profesional di QGIS:

Export dari RAS Mapper

Klik kanan pada layer output (misal "Depth — Max") → "Export Layer" → pilih format GeoTIFF → pilih time step yang ingin diekspor (atau "Maximum" untuk nilai maksimum seluruh simulasi) → simpan.

Load di QGIS & Buat Klasifikasi

Buka GeoTIFF di QGIS → Layer Properties → Symbology → Singleband pseudocolor. Klasifikasi kedalaman yang umum digunakan:

Kedalaman	Kelas Bahaya	Warna Umum
0 – 0.5 m	Rendah	Kuning
0.5 – 1.5 m	Sedang	Oranye
1.5 – 3.0 m	Tinggi	Merah
> 3.0 m	Sangat Tinggi	Merah Tua

Overlay Data Tambahan & Cetak Peta

Tambahkan layer: batas administrasi, jalan, permukiman, fasilitas vital (RS, sekolah, kantor pemerintahan). Gunakan QGIS Print Layout untuk menyusun peta lengkap dengan legenda, skala, arah utara, dan sumber data. Ekspor ke PDF atau PNG untuk laporan.

Troubleshooting Model 2D

Model 2D lebih rentan terhadap ketidakstabilan numerik dibanding model 1D. Berikut masalah-masalah yang paling sering dijumpai dan cara mengatasinya:

❌

Simulasi crash / tidak selesai

Solusi

Perkecil time step (aktifkan Adaptive Time Stepping). Cek apakah ada sel dengan elevasi sangat rendah atau negatif (void di DEM) — isi dengan QGIS raster fill. Cek boundary condition di hilir — normal depth terlalu kecil menyebabkan air "jatuh" mendadak.

❌

Courant number > 1.0 di banyak sel

Solusi

Perkecil ukuran sel (terutama di area aliran cepat), atau perkecil Max dt pada Adaptive Time Stepping. Untuk DWE, Courant > 1 kadang masih bisa berjalan — cek apakah output masih masuk akal.

❌

Air "bocor" melewati tanggul padahal muka air belum melampaui puncak

Solusi

Breakline tanggul belum di-enforce ke mesh. Klik kanan pada breakline → "Enforce on Mesh" → Regenerate mesh → Recompute hydraulic properties. Pastikan elevasi puncak breakline sudah sesuai DEM atau data survei tanggul.

❌

Peta genangan tidak muncul di RAS Mapper

Solusi

Pastikan Mapping Output Interval sudah diset di Unsteady Flow Analysis Options. Klik kanan plan → "Create All Inundation Maps" setelah simulasi selesai. Pastikan terrain layer sudah di-assign di RAS Mapper sebelum membuat inundation maps.

❌

Hasil kedalaman tidak realistis (terlalu besar atau kecil)

Solusi

Cek Manning's n — nilai terlalu kecil menyebabkan air mengalir terlalu cepat dan kumpulan air di hilir kurang. Cek kualitas DEM — void atau spike pada DEM menyebabkan anomali kedalaman lokal. Validasi dengan data observasi (bekas banjir, high water marks).

Tips Optimasi Kinerja Model 2D

⚡

Gunakan DWE dulu

Mulai dengan Diffusion Wave. Beralih ke SWE hanya jika hasil DWE meragukan. DWE 3–5× lebih cepat.

🔺

Refinement Strategis

Perhalus mesh hanya di 10–20% area paling kritis. Mesh kasar di floodplain jauh sudah cukup akurat.

🖥️

Multi-core / GPU

HEC-RAS 6.x mendukung komputasi paralel. Aktifkan di Options → Run Options. GPU acceleration untuk mesh > 500k sel.

⏱️

Adaptive Time Step

Selalu aktifkan. Menghemat waktu komputasi hingga 40% dibanding fixed time step yang konservatif.

🗂️

Batasi Output Interval

Output terlalu sering (setiap 1 menit untuk simulasi 5 hari) membuat file output sangat besar. Cukup 15–60 menit untuk peta.

🌊

Warmup Period

Jalankan steady flow awal selama 1–6 jam pertama untuk membangun kondisi awal yang stabil sebelum hidrograf puncak datang.

📚 Ringkasan Modul 5

Pilih 2D jika: aliran menyebar ke segala arah, dataran banjir luas, dam break, atau banjir perkotaan kompleks
Konsep kunci: computational cells, cell faces, dual grid, dan hydraulic property tables
DWE (Diffusion Wave) cocok untuk 90% kasus banjir di Indonesia — lebih cepat dan stabil dari SWE
Alur setup: gambar polygon → generate mesh → tambah breaklines → link terrain → assign Manning's n → set boundary conditions
Breaklines pada tanggul dan jalan sangat kritis untuk akurasi — jangan diabaikan
Courant number ≤ 1.0 untuk stabilitas; gunakan Adaptive Time Stepping untuk efisiensi
Model Hybrid 1D-2D (channel = 1D, floodplain = 2D) adalah pendekatan optimal untuk sistem sungai Indonesia
Output RAS Mapper: Depth, WSE, Velocity, Arrival Time — ekspor GeoTIFF → QGIS untuk kartografi final

←

← Modul Sebelumnya

Modul 4: Simulasi Banjir Unsteady & Flood Mapping

Modul Berikutnya

🎉 Selesai! Anda telah menyelesaikan semua modul HEC-RAS

✓

Referensi: HEC-RAS 2D User's Manual v6.x (USACE HEC) · Brunner, G.W. (2021). HEC-RAS 2D Modeling Guide · Chow, V.T., Maidment, D.R., Mays, L.W. (1988). Applied Hydrology · SNI 2415:2016 — Tata cara perhitungan debit banjir rencana

Modul 4 — Simulasi Banjir Unsteady & Flood Mapping

Thu, 04 Jan 2024 00:00:00 +0000

🎯 Tujuan Pembelajaran

✓
Memahami perbedaan mendasar antara steady dan unsteady flow
✓
Mampu memasukkan hidrograf masukan sebagai kondisi batas hulu
✓
Memahami parameter simulasi unsteady: time step, computational interval, theta
✓
Mampu mendiagnosis dan mengatasi ketidakstabilan simulasi
✓
Mampu membuat peta genangan dan animasi banjir menggunakan HEC-RAS Mapper

Steady vs. Unsteady Flow — Perbedaan Kunci

Dalam kondisi banjir nyata, debit sungai berubah terhadap waktu — naik saat hujan, mencapai puncak, kemudian surut. Proses temporal ini hanya bisa ditangkap oleh simulasi unsteady flow. Steady flow hanya menghitung snapshot pada satu nilai debit tertentu.

Aspek	Steady Flow	Unsteady Flow
Input debit	Nilai tunggal (m³/s)	Hidrograf (Q vs. waktu)
Output muka air	Satu nilai per titik per profil	Time series muka air di setiap titik
Perambatan banjir	Tidak tersimulasi	Tersimulasi dengan atenuasi dan waktu tiba
Kompleksitas	Rendah — mudah di-debug	Tinggi — risiko ketidakstabilan numerik
Waktu komputasi	Detik hingga menit	Menit hingga jam (tergantung durasi dan time step)
Kegunaan utama	Kapasitas tampang, desain	Flood routing, peta genangan, dam break

Input Data Unsteady Flow

Buka Edit → Unsteady Flow Data. Jendela ini memiliki beberapa bagian:

a. Boundary Conditions (Kondisi Batas)

Kondisi batas unsteady lebih kompleks dari steady flow. Untuk model tipikal:

Upstream Boundary — Flow Hydrograph

Di titik hulu model, masukkan hidrograf debit (Q vs. waktu) sebagai kondisi batas. Hidrograf ini bisa berasal dari:

HEC-HMS: export hidrograf ke format DSS, impor ke HEC-RAS via DSS record
Data AWLR terukur: data debit time series dari pengukuran lapangan
Hidrograf sintetis: dibuat manual berdasarkan bentuk standar (segitiga, gamma function)

Pastikan hidrograf mencakup periode yang cukup panjang: dari kondisi awal (baseflow) → naik → puncak → surut kembali ke baseflow. Disarankan minimal 2× durasi banjir.

Upstream Boundary — Stage Hydrograph (Alternatif)

Jika debit tidak diketahui namun muka air terukur tersedia (dari AWLR), gunakan Stage Hydrograph sebagai kondisi batas hulu. Kurang umum digunakan.

Downstream Boundary — Normal Depth atau Stage Hydrograph

Di titik hilir model, gunakan:

Normal Depth: sama seperti steady flow, masukkan slope kemiringan dasar sungai
Stage Hydrograph: jika tersedia data muka air terukur di hilir (misalnya: pengaruh pasang-surut di muara sungai)
Rating Curve: hubungan Q-h yang sudah diketahui

Untuk sungai yang dipengaruhi pasang-surut, masukkan time series tinggi muka air laut sebagai Stage Hydrograph di kondisi batas hilir — ini penting untuk analisis banjir rob.

b. Lateral Inflows (Debit Lateral)

Jika ada masukan air dari anak sungai atau area drainase sepanjang reach, masukkan sebagai Lateral Flow Hydrograph di lokasi yang sesuai. Ini penting untuk model yang mencakup DAS dengan banyak anak sungai.

c. Initial Conditions (Kondisi Awal)

Sebelum simulasi dimulai, HEC-RAS perlu mengetahui kondisi awal (muka air dan debit di setiap penampang). Ada dua pendekatan:

Warm-up period / baseflow: Jalankan simulasi dengan debit awal rendah (baseflow) selama beberapa jam pertama sebelum hidrograf banjir dimulai. Model akan mencapai kondisi steady awal secara otomatis.
Steady state initial conditions: Jalankan steady flow analysis terlebih dahulu dengan debit baseflow, kemudian gunakan hasilnya sebagai initial conditions untuk unsteady. Lebih stabil namun lebih kompleks.

Parameter Simulasi Unsteady — Computational Settings

Parameter ini ditemukan di Unsteady Flow Analysis → Computation Options and Tolerances:

Simulation Time Window

Tentukan tanggal/jam mulai dan akhir simulasi. Harus mencakup seluruh durasi hidrograf banjir termasuk periode warm-up.

Computation Interval (dt)

Time step komputasi dalam satuan menit atau detik. Semakin kecil = lebih stabil tetapi lebih lambat. Panduan: dt ≤ L/(2·V·Δx) — atau coba 1–5 menit untuk permulaan.

Output Interval

Interval penyimpanan output (profil muka air). Tidak harus sama dengan dt. Untuk animasi flood mapping: simpan setiap 15–60 menit.

Hydrograph Output Interval

Interval penyimpanan hidrograf di titik output. Untuk monitoring titik kritis: 5–15 menit.

Theta (θ)

Koefisien implisit dalam skema numerik (0.6–1.0). θ=1.0 paling stabil; θ=0.6 paling akurat. Default: 1.0 untuk model baru.

Courant Number

Angka Courant (Cr = V·dt/Δx). Idealnya Cr ≤ 1.0 untuk stabilitas. HEC-RAS menampilkan Cr di log jika ada masalah.

⚠️ Aturan Praktis Time Step

Sebagai titik awal yang aman: gunakan time step 1 menit untuk model dengan jarak antar penampang ~100 m, atau 5 menit untuk jarak antar penampang ~500 m. Jika simulasi tidak stabil, coba perkecil time step setengahnya. Jika simulasi terlalu lambat, perbesar time step sambil pantau stabilitas.

Diagnosa dan Penanganan Ketidakstabilan Unsteady Flow

Ketidakstabilan numerik adalah tantangan utama dalam simulasi unsteady flow. Tandanya: simulasi crash, NaN (not a number) pada output, atau osilasi muka air yang tidak fisik. Berikut panduan sistematis:

🔍

Lokalisasi Masalah: Perhatikan Log Error

Log error HEC-RAS akan menampilkan River Station dan waktu saat terjadi crash. Mulailah investigasi di penampang tersebut.

⏱️

Perkecil Time Step (dt)

Cara paling umum dan efektif. Coba kurangi dt menjadi setengahnya. Jika sebelumnya 5 menit, coba 2 atau 1 menit. Jika masih crash, coba 30 detik.

📐

Periksa Geometri di Lokasi Crash

Cek apakah ada perubahan drastis elevasi antar penampang, penampang yang terlalu pendek, atau area dengan kemiringan sangat curam. Tambahkan penampang interpolasi jika perlu.

🌊

Periksa Kondisi Awal (Initial Conditions)

Model yang dimulai dari kondisi awal "kering" (dry start) sangat rentan tidak stabil. Selalu berikan warm-up period dengan baseflow minimal sebelum hidrograf banjir dimulai. Tambahkan minimum baseflow: 0.1–1.0 m³/s.

🏔️

Tambahkan Storage Area atau Pilot Channel

Untuk area yang menjadi "dry" (kering) saat muka air surut, tambahkan storage area kecil atau pilot channel di dasar sungai untuk mencegah masalah wet/dry front.

🔧

Gunakan Mixed Flow Regime

Jika ada transisi subkritis-superkritis yang tidak tertangani dengan baik, aktifkan opsi "Mixed Flow Regime" di Computation Options untuk penanganan yang lebih robust.

📉

Perhalus Hidrograf Masukan

Hidrograf dengan rising limb yang sangat curam (debit naik drastis dalam waktu singkat) dapat menyebabkan ketidakstabilan. Perhalus kurva hidrograf atau tambahkan poin tambahan di bagian yang curam.

Flood Mapping dengan HEC-RAS Mapper

Setelah simulasi unsteady flow berhasil, HEC-RAS Mapper digunakan untuk membuat peta genangan berbasis DEM terrain. Ini adalah fitur paling powerful HEC-RAS untuk visualisasi dan komunikasi risiko banjir.

Buat Terrain di HEC-RAS Mapper

Buka GIS Tools → RAS Mapper. Klik kanan pada "Terrains" → Create New RAS Terrain. Pilih file DEM (GeoTIFF, format TIF). Untuk hasil terbaik, gunakan DEM komposit (DEM + batimetri) yang sudah disiapkan di Modul 2.

HEC-RAS Mapper akan mengkonversi DEM ke format internal HDF5 yang dioptimalkan untuk rendering cepat.

Mapping Results: Depth dan WSE

Klik kanan pada plan yang sudah dijalankan → Map Results. Pilih parameter yang ingin dipetakan:

Depth (m): kedalaman genangan di atas terrain — paling umum digunakan untuk peta bahaya banjir
Water Surface Elevation (m DPL): elevasi muka air — berguna untuk analisis sempadan
Velocity (m/s): kecepatan aliran — penting untuk penilaian bahaya fisik
Hazard (m²/s): produk kedalaman × kecepatan — klasifikasi bahaya banjir

HEC-RAS Mapper akan menghitung peta ini dengan cara: untuk setiap sel piksel DEM, bandingkan elevasi DEM dengan interpolasi muka air dari hasil simulasi. Jika W.S. Elev > elevasi DEM → sel tersebut tergenang.

Maximum Water Surface Map

Untuk keperluan perencanaan, buat peta muka air dan kedalaman maksimum — nilai tertinggi sepanjang durasi simulasi di setiap piksel. Di RAS Mapper: klik kanan plan → Compute Water Surface and Inundation Mapping → Maximum WS.

Peta genangan maksimum inilah yang digunakan untuk:

Peta bahaya banjir (flood hazard map)
Analisis sempadan sungai sesuai Permen PUPR 28/2015
Delineasi zona floodway dan flood fringe

Animasi Perambatan Banjir

Untuk visualisasi kepada pemangku kepentingan, buat animasi banjir:

Di RAS Mapper → tab Animation → pilih parameter (Depth atau WSE) → tentukan frame rate → Export Animation. Output berupa file video MP4 atau sequence GIF yang menunjukkan perambatan banjir dari waktu ke waktu.

Export ke GIS (Shapefile / GeoTIFF)

Export hasil peta genangan ke format GIS untuk diproses lebih lanjut di QGIS:

Peta genangan (boundary): shapefile polygon area tergenang → untuk overlay dengan data kependudukan, infrastruktur, dll.
Depth raster: GeoTIFF kedalaman genangan → untuk analisis spasial lebih lanjut
Profil memanjang: shapefile garis profil muka air

Klasifikasi Bahaya Banjir

Hasil peta kedalaman genangan dapat diklasifikasikan menjadi kelas bahaya untuk laporan AMDAL dan perencanaan wilayah:

Kelas Bahaya	Kedalaman Genangan	Keterangan
Rendah	0 – 0.5 m	Genangan dangkal; tidak mengancam keselamatan manusia berdiri; akses masih memungkinkan
Sedang	0.5 – 1.0 m	Mengganggu aktivitas; kendaraan roda dua mulai tidak bisa melintas
Tinggi	1.0 – 2.0 m	Membahayakan keselamatan; evakuasi diperlukan; kendaraan roda empat tidak bisa melintas
Sangat Tinggi	> 2.0 m	Sangat berbahaya; evakuasi wajib; risiko korban jiwa tinggi

ℹ️ Catatan untuk Analisis Bahaya Gabungan

Untuk penilaian bahaya banjir yang komprehensif, gunakan parameter Hazard = Depth × Velocity (m²/s):
— Hazard < 0.5 m²/s: Aman untuk dewasa
— Hazard 0.5–1.0 m²/s: Berbahaya untuk anak-anak dan lansia
— Hazard > 1.0 m²/s: Berbahaya untuk semua orang
Parameter ini mengakomodir risiko terseret arus, bukan hanya tenggelam.

📚 Ringkasan Modul 4

Unsteady flow mensimulasikan hidrograf banjir — perubahan debit dan muka air terhadap waktu
Input utama: Flow Hydrograph di hulu, Normal Depth atau Stage Hydrograph di hilir
Parameter kritis: Computation interval (dt) — mulai dari 1–5 menit, sesuaikan jika tidak stabil
Ketidakstabilan diatasi dengan: perkecil dt, periksa geometri, tambahkan baseflow awal, smoothing hidrograf
HEC-RAS Mapper: buat terrain dari DEM, petakan Depth/WSE/Velocity, animasikan perambatan banjir
Export ke shapefile/GeoTIFF untuk analisis lebih lanjut di QGIS (overlay kependudukan, infrastruktur)

Modul Berikutnya →

Modul 5: Pemodelan 2D dengan HEC-RAS

→

Referensi: HEC-RAS User's Manual v6.x — Chapter 7: Performing a 1D Unsteady Flow Analysis · HEC-RAS Mapper User's Manual · Chow, V.T. et al. (1988). Applied Hydrology

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)