Pemodelan Dataran Banjir Dengan Hec-geoRAS

Dataran banjir kadangkala sering mendapatkan luapan air dari sungai yang menyebabkan terjadinya genangan yang kadangkala terjadi secara berkala, dengan pemodelan berikut ini, kita bisa menggambarkan peta genangan banjir pada suatu area dataran banjir yang ada. Data yang dibutuhkan adalah data DTM (Ingat yah, DTM bukan DEM, ehehehe) yang bisa didapatkan dari berbagai sumber data misalnya LIDAR, Citra DEM dan lain-lain.

1. Software yang digunakan kali ini adalah kombinasi antara ArcGIS dan Ekstensi HEC-geoRAS, setelah ekstensi tersebut terinstal buka ArcMAP dan save as proyek (MXD) sesuai yang diinginkan

2. kemudian hidupkan ekstensi 3D dan spasial di ArcGIS

3. Load toolbar HEC-geoRAS menggunakan menu Customize > Toolbars > HEC-GeoRAS

4. Buat layer kosong menggunakan menu Gometri RAS, klik RAS Geometry > Create RAS Layers > All.

5. Pada jendela “Create All Layers”terima nama  default dan klik OK, HEC geoRAS akan menbuat file geodatabase pada folder yang sama dengan dokumen peta tersimpan dengan nama yang juga sama.

6. Setelah membuat layer RAS, layer akan muncul di TOC dengan symbol yang telah terdefinisi

7. Kemudian dengan toolbar Editor (Editor > Start Editing) untuk mulai mendigitasi garis tengah aliran sungai utama ( SELALU MENDIGITASI DARI HULU KE HILIR)

1. Klik pada ikon ID untuk menetapkan kode sungai dan memberikan nama pada penggal sungai yang bersangkutan

1. Klik RAS Geometry > Stream Centerline Attributes > Topology., Ini akan membuat topology, panjang/stasiun dan menetapkan elevasi pada Sungai/Jangkauan (membuat layer 3D)

Sekali lagi, gunakan toolbar Editor (Editor > Start Editing) untuk mendigitasi tepian sungai pada layer Banks, garis tepian digunakan untuk membedakan antara aliran sungai utama dengan area genangan banjir di sebelah tepian sungai. Selalu mulai dari ujung hulu menuju hilir, digitasi bagian kiri tepian kemudian tepian kanan

Klik pada RAS Geometry > Create RAS Layers > Flow Path Centerlines, dan klik YES paa boks pesan yang menyuruh kita untuk menggunakan garis pusat aliran untuk membuat jalur tengah aliran ( flow path centerline.)

Gunakan toolbar Editor (Editor > Start Editing) untuk mendigitasi overbank (batas tepian luar) bagian kanan dan kiri pada layer Flowpath. jalur aliran kiri dan kanan harus didigitasi di dalam dataran banjir dengan arah menuju hilir.

Beri label pada flow path dengan menggunakan tombol “Select Flowpaths and Assign LineType Attributes”. Klik pada flow path (kiri atau kanan dilihat ke hilir) dan beri nama pada setiap flow path (Left, Channel, Right).

1. Gunakan toolbar Editor (Editor > Start Editing) untuk mendigitasi lokasi cross section untuk layer XSCutlines (SELALU MENDIGIT DARI KIRI KE KANAN DENGAN ARAH KE HILIR)

1. Masuk ke RAS Geometry > XS Cut Line Attributes untuk memberikan Nama Sungai, stationing, Stasiun Tepian, Jarak jangkauan Hilir dan Elevasi untuk layer XSCutlines (Ini akan membuat layer XSCutlines3D)

1. setelah membuat cross section, langkah selanjutnya adalah mendefinisikan jembatandan struktur lainnya di seputaran sungai

Gunakan toolbar Editor (Editor > Start Editing) untuk mendigitasi lokasi jembatan untuk layer Bridges jika ada

1. Selanjutnya ke RAS Geometry > Bridge/Culverts untuk memberikan nama sungai dan nomor posisi serta elevasi (ini akan membuat layer Bridges3D)

Gunakan toolbar editor (Editor > Start Editing) area aliran yang tidak efektif. Ini adalah area dengan air tetapi tidak ada kecepatan pada dataran banjir. area di belakang batas jembatan dapat dikategorikan sebagai salahsatunya.

Masuk ke menu RAS Geometry > Ineffective Flow Areas > Position untuk menghitung posisi dari area tidak efektif

Langkah selanjutnya adalah memberikan nilai n Manning untuk setiap cross section yang ada. masukkan shapefile yang mengandung data n Manning, untuk kasus ini kita masukkan data Manning ke dalam field N_VALUE

1. Klik RAS Geometry > Manning’s n Values > Extract n Values. Pilih “Manning” untuk Land Use dan pilih dalam kasus ini field “N_VALUE” untuk field Manning dan “XSCutLines”untuk XS Cut Lines dan “ManningTable”  untuk XS Manning Table dan klik OK

1. Terakhir melakukan import file, masuk ke menu RAS Geometry > Layer Setup > Required Layers tab, disini masukkan data River, XSCutLines and XSCutLines3D untuk Stream Centerline, XSCutmLines dan XSCut Lines Profiles. Pada tab “Optional Layers” dan “Optional Tables” pada kolom dengan data kosong, set ke NULL, sebagaimana terlihat pada gambar :

 

1. Klik RAS Geometry > Export GIS Data. Proses ini akan membuat dua file yaitu “GIS2RAS.xml” dan “GIS2RAS.RASImport.sdf”.

Okeh, setelah berkutat dengan ArcGIS, kita pindahkan pekerjaan ke HEC-RAS, software pemodelan hidrolika satu dimensi aliran dari sungai atau saluran. karena hanya berdimensi satu, dia tidak memperhitungkan efek hidrolika perubahan bentuk cross, regangan, dan aspek dua atau tiga dimensi lainnya. HEC-RAS dapat didownload gratis di situs Hydraulic Engineering Center of the U.S. Army Corps of Engineers

1. Jalankan program HEC-RAS (Start > Programs > HEC > HEC-RAS > HEC-RAS 4.1.0)

1. Simpan proyek kosong File > Save Project As…, namai sesuai kebutuhan

Untuk melakukan import data dari GIS ke HEC-RAS , pertama-tama buka editor data geometrik (Edit > Geometric Data…)

Selanjutnya klik pada File > Import Geometry Data > GIS Format. Kemudian arahkan ke data sebelumnya dalam hal ini adalah “GIS2RAS.RASImport.sdf” ,klik Ok maka akan ada konfirmasi unit metrik (SI)

Pada jendela selanjutnya (River Reach Stream Lines), pastikan semua pilihan import garis stream tercentang semua dan klik NEXT, pada jendela terakhir, (Cross Sections and IB Nodes), centang semua Import Data untuk cross sectionnya , klik OK

1. Klik pada menu Finished-Import Data, data akan terimport ke geometri editor di HEC-RAS

1. Simpan geometri (File > Save Geometry Data), perhatikan bahwa data geometri mempunyai ekstensi .g01

Untuk mengecek kualitas data yang diimport, gunakan editor cross-section (Tools > Graphical Cross-section Edit)

1. Kita dapat menggunakan editor untuk memindahkan titik tepi sungai, merubah distribusi Manning dan menambah atau menghapus titik ikat,dll

Langkah selanjutnya adalah mengedit struktur (jembatan), Klik pada editor “Bridge/Culvert” Jika tidak terdapat ketidakakuratan, misalnya elevasi dek tidak akurat, klik editor Deck/Roadway, dan hapus semua informasi, masukkan data tinggi dek dan low chords sesuai dengan gambar :

1. Klik “Copy US to DS” untuk mengkopi informasi dari hulu ke hilir, hasilnya akan seperti dibawah ini :

1. isi informasi pier (penyangga), seperti terlihat pada gambar, klik pada tombol “Bridge Design” dan isi sesuai gambar :

37, Tutup menu editor bridge/culvert, simpan data geometri dan tutup editor geometri.

1. Langkah selanjutnya adalah mengisi kondisi batas dan data aliran. Dalam HEC-RAS, setiap aliran (flow) yang disimulasikan dinamakan profile. Pada kasus kali ini, kita akan mendefinisikan satu profil yang menggambarkan debit puncak di hulu dalam 100 tahun periode

Aliran 100 tahun dinilai dari analisa frekuensi di stasiun pengukuran terdekat, misal dengan maksimum debit 200 kubik/m/s masukkan nilai 1 untuk profil dan klik “Apply Data”

1. Kita kemudian mendefinisikan kondisi hulu untuk aliran tetap (Edit > Steady Flow Data). untuk mendefinisikan kondisi hilir, klik pada “Reach Boundary Conditions”, kemudian pilih “Downstream”, klik Normal Depth dan isikan misalnya 0.001

Prosedur komputasi dasar HEC-RAS untuk steady flow atau aliran tetap berdasarkan pada solusi persamaan satu dimensi. Energi yang hilang dieveluasi berdasarkan gesekan dan koefisien kontraksi-ekspansi

1. Klik OK simpan data aliran , saatnya menjalankan model

Pada jendela HEC-RAS utama, klik Run > Steady Flow Analysis… klik pada File > New Plan, namai dan isi IDnya, kemudian pilih Subcritical Flow Regime dan klik pada “Compute”.

1. KIta juga harus memperhitungkan jumlah maksimum titik stasiun dalam hal ini adalah 500. Jumlah titik ini dapat dikurangi dengan XS Points Filter Tool (geometric data window > Tools > Cross section point filter…).

NOTE : Ini adalah contoh sangat sederhana untuk tujuan pembelajaran, simulasi hidrolik sebenarnya memerlukan ferivikasi, edentifikasi data error, dan jika dibutuhkan pengulangan perhitungan. Penilaian kualitas dari simulasi didapatkan dari pengetahuan lokal mengenai daerah dan pengalaman.

1. Setelah komputasi selesai, kita eksport ke ArcGIS untuk melakukan deliniasi area genangan. untuk mengekspor klik File > Export GIS Data, biarkan parameter standart yang ada.

1. Klik pada tombol “Export Data”, file sdf akan muncul di working directory kita. keluar dari HEC-RAS dan masuk ke ArcGIS

Buka ArcMAP, load proyek yang sebelumnya kita buat. Pada toolbar HEC-geoRAS, klik “Import RAS SDF file”untuk mengkonfersi file SDF ke XML, masukkan file sdf yang telah ada.

1. Selanjutnya klik pada RAS Mapping > Layer Setup. Pada jendela Layer Setup, pilih “New Analysis”, beri nama kemudian browse ke file XML hasil ekspor. Pilih “Single” untuk tipe Terrain, dan browse ke file GRID yang ada. HEC-geoRAS akan membuat file geodatabase

1. Dataframe baru akan muncul di ArcMap

Klik pada RAS Mapping > Import RAS Data. Ini akan membuat poligon batas dengan menyambungkan titik akhir dari XS Cut Lines.

1. Klik RAS Mapping > Inundation Mapping > Water Surface Generation. Pilih PF1 sebagai profil dan klik OK, file TIN akan dibuat “t PF 1”. TIN ini mendefinisikan zona yang menghubungkan titik terluar dari poligon batas

1. Langkah paling akhir, klik pada RAS Mapping > Inundation Mapping > Floodplain Delineation Using Rasters, pilih pada PF1 sebelumnya (100 tahun aliran) dan klik OK. Pada langkah ini, TIN yang tadi akan dikonversi ke GRID dan kemudian surface terrain di kurangkan dari grid surface air. Area dengan hasil positif (artinya permukaan air lebih tinggi dari pada terrain) adalah area banjir, dan sebaliknya.

Hasil akhir adalah poligon genangan banjir, dan GRID yang merepresentasikan kedalaman air.

Done, silahkan mencoba :beer:

 

Sumber : Watergis blog, thanx serpersan