## Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi
Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota

## Andreas Tigor Oktaga
Balai Besar Wilayah Sungai Pemali - Juana Jl. Brigjend Soediarto No 375 E-mail: oktaga21@gmail.com

## Suripin
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl.Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang 50275 E-mail: suripin_ar@gmail.com

## Suseno Darsono
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl.Prof. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang 50275 E-mail: sdarsono@hotmail.com

## Abstract
One  dimensional  flow  is  often  used  as a  flood  simulation for  the  planning  capacity  of  the  river.  Flood  is a type of unsteady non-uniform flow, that can be simulated using HEC-RAS. HEC-RAS software is often used for  flood  modeling  with  a  one-dimensional  flow  method.  Unsteady  flow  modeling  results  in  HEC-RAS sometimes refer to error and warning due to unstable analysis program. The stability program among others influenced  bend  in  the  river  flow,  the  steep  slope  of  the  river  bottom,  and  changes  in  cross-section  shape. Because the flood handling required maximum discharge and maximum flood water level, then a steady flow is often used as an alternative to simulate the flood flow. This study aimed to determine the advantages and disadvantages of modeling unsteady non-uniform and steady non-uniform flow. The research location in the Kanal  Banjir  Barat,  in  the  Semarang  City.  Hydraulics  modeling  uses  HEC-RAS  4.1  and  for  discharge  the plan  is  obtained  from  the  HEC-HMS  3.5.  Results  of  the  comparison  modeling  hydraulics  the  modeling  of steady  non-uniform  flow  has  a  tendency  water  level  is  higher  and  modeling  of  unsteady  non-uniform  flow takes longer to analyze. Results of the comparison the average flood water level maximun is less than  15% (± 0,3 meters), that is 0.27 meters (13.16%) for Q 50 , 0.25 meters (11.56%) for Q 100 , dan 0.16 meters (4.73%) for  Q 200 .  So  the  modeling  steady  non-uniform  flow  can  still  be  used  as  a  companion  version  the  modeling unsteady non-uniform flow.
Keywords: HEC-RAS, Comparation, Steady non-uniform flow, Unsteady non-uniform flow.

## Abstrak
Aliran  satu  dimensi  sering  digunakan  sebagai  simulasi  banjir  untuk  perencanaan  kapasitas  sungai.  Banjir merupakan jenis aliran unsteady non-uniform flow yang dapat disimulasikan menggunakan HEC-RAS. Hasil pemodelan unsteady non-uniform flow pada HEC-RAS tidak jarang terdapat keterangan error dan warning disebabkan analisis program tidak stabil. Tingkat kestabilan program antara lain dipengaruhi kelokan alur sungai,  kemiringan  dasar  sungai  yang  curam,  dan  perubahan  bentuk  potongan  melintang.  Karena penanganan banjir yang dibutuhkan debit maksimal dan muka air banjir maksimal, maka aliran steady non- uniform flow sering dijadikan sebagai alternatif mensimulasikan aliran banjir. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan pemodelan unsteady non-uniform flow dan steady non-uniform flow. Lokasi  penelitian  di  Kanal  Banjir  Barat  yang  terletak  di  Kota  Semarang.  Pemodelan  hidraulika menggunakan  HEC-RAS  4.1  dan  untuk  debit  rencana  diperoleh  dari  HEC-HMS  3.5.  Hasil  perbandingan
Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota
pemodelan  hidraulika  didapatkan  steady  non-uniform  flow  memiliki  kecenderungan  elevasi  muka  air  lebih tinggi dan pemodelan unsteady non-uniform flow membutuhkan waktu lebih lama. Dari  hasil perbandingan didapat selisih rata - rata elevasi muka air banjir kurang dari 15% (± 0,3 meter), yaitu 0,27 meter (13,16%) untuk Q 50 , 0,25 meter (11,56%) untuk Q 100 , dan 0,16 meter (4,73%) untuk Q 200. Sehingga pemodelan steady non-uniform flow masih dapat digunakan sebagai versi pendamping pemodelan unsteady non-uniform flow.
Kata-kata Kunci: HEC-RAS, Perbandingan, Steady non-uniform flow, Unsteady non-uniform flow.

## Pendahuluan
Saluran  drainase/sungai  direncanakan  mampu menampung  debit  air  yang  melintas  supaya  tidak meluap kedaratan dan  menyebabkan banjir. Untuk penanganan  yang  optimal  diperlukan  perencanaan dengan hasil  mendekati  kondisi nyata. Pendekatan menggunakan  pemodelan software sering  kali dilakukan  untuk  perencanaan  simulasi  banjir dengan  metode unsteady  non-uniform  flow . Software yang  umum  digunakan  adalah  HEC- RAS, sebagai software open source .
Namun  dalam  pemodelan  pada  HEC-RAS,  tidak jarang  ditemui  kesulitan  untuk  memperoleh  hasil analisis  yang  sempurna  tanpa  adanya  keterangan error dan warning pada report program. Keterangan error dan warning dalam  pemodelan unsteady  non-uniform  flow pada  HEC-RAS umumnya dikarenakan tidak stabilnya profil  muka air akibat pengaruh kerapatan jarak antar potongan melintang,  perubahan  bentuk  potongan  melintang yang ekstrim, maupun  kemiringan  dasar  saluran yang curam.
Ketika  pemodelan unsteady  flow pada  HEC-RAS terjadi kendala, biasanya para engineer mengalihkan  pemodelan  aliran  menggunakan metode steady  flow. Penggunaan  model unsteady flow dan steady  flow pada  HEC-RAS  perlu diketahui  perbedaan  hasilnya,  maka  penelitan  ini akan  membandingkan  hasil  pemodelan unsteady flow dan steady  flow pada  HEC-RAS.  Sehingga dapat  diketahui  komponen  yang  mempengaruhi kestabilan  pemodelan unsteady  flow dan  berapa porsen  selisih  elevasi  muka  air  banjir  hasil pemodelan steady flow terhadap unsteady flow.
Menurut Istiarto (2014) untuk melakukan penelusuran  banjir (flood  routing) di  sungai,  perlu simulasi  aliran  tak  permanen.  Jika  hanya  ingin memperkirakan  muka  air  banjir  di  sepanjang sungai,  dapat  dilakukan  simulasi  aliran  permanen, dengan  catatan  bahwa  muka  air  banjir  yang  hasil hitungan  akan  lebih  tinggi  daripada  seharusnya (over  estimate). Menurut  Goodell,  C  (2010) apabila  simulasi  banjir  yang  dihasilkan  dengan unsteady  flow kurang  stabil,  maka  simulasi  dapat
dialihkan  ke steady  flow .  Saya  setuju  untuk memiliki  versi  pendamping  karena unsteady  flow dianggap  kurang  akurat  dengan  adanya  bentuk error .  Dari  sudut  pandang  numerik,  persamaan energi memiliki keuntungan karena dapat diselesaikan  secara  analitis  untuk  menghasilkan solusi  yang  tepat.  Pada  aliran unsteady  flow harus diubah kebentuk diskrit (finite difference approximation) untuk  memecahkannya,  sehingga ada beberapa bentuk error .

## Wilayah Penelitian
Wilayah  untuk  penelitian  ini  dipilih  Kanal  Banjir Barat.  Kanal  Banjir  Barat  terletak  di  Kota Semarang  Kecamatan  Semarang  Barat  dengan panjang  sungai  ±  5  km  dengan  lebar  dasar  sungai berkisar antara 40 m sampai dengan 150 m.
Kanal  Banjir  Barat  dipilih  sebagai  lokasi  studi karena  dasar  kemiringan  sungai  yang  cenderung landai dan tidak banyak terdapat kelokan, sehingga diharapkan kestabilan program dapat dicapai.
Tinjauan  hidrologi  penelitian  ini  adalah  debit  dari Sungai  Kreo  dan  Sungai  Kripik  yang  bertemu  di Sungai  Alang  mengalir  ke  Sungai  Garang,  debit pada titik pertemuan Sungai  Alang dengan Sungai Garang  di  Tugu  Soeharto  mengalir  ke  muara melewati  Bendung  Simongan  dan  Kanal  Banjir Barat.  Pada  pemodelan  hidraulika,  dibuat  model sepanjang ± 5,55 km.
Batas  hulu  sebagai input debit  rencana  adalah potongan  melintang  dengan  nomor  110  yang terletak  550  meter  ke  arah  hulu  Bendung Simongan  dan  batas  hilir  sebagai  input  elevasi muka  air  laut  adalah  potongan  melintang  dengan nomor  (-8)  (muara  Kanal  Banjir  Barat).  Jarak potongan  melintang  sebagai  titik  pengamatan tinggi  muka  air,  rata  –  rata  berjarak  50  meter. Pengamatan  beda  elevasi  muka  air  banjir  sebagai perbandingan  pemodelan  aliran  satu  dimensi steady non-uniform flow dan unsteady non-uniform flow dilakukan  pada  segmen  Kanal  Banjir  Barat mulai  potongan  melintang  nomor  94  (hilir Bendung  Simongan)  sampai  dengan  potongan melintang nomor (-8).
Sumber: Integrated  Water  Resources  and  Flood  Management  Project  for  Semarang, Detailed Design , 2008
Gambar 1. Denah lokasi Kanal Banjir Barat

## Metode Penelitian
Tahap pengambilan data
1. Peta wilayah DAS Garang.
2. Peta tata guna lahan dan jenis lahan.
3. Kontur lahan.
4. Data curah hujan dan pasang surut air laut. 5. Data geometri sungai. Mulai Perhitungan hujan kawasan Pemodelan hidrologi HEC-HMS versi 3.5 Pemodelan hidraulika HEC-RAS versi 4.1 Hujan rencana
Belum sesuai Belum sesuai
Sesuai Sesuai Debit hasil pemodelan HEC-HMS versi 3.5 Analisis pemodelan
HEC-HMS versi 3.5 Analisis pemodelan HEC-RAS versi 4.1
Hasil pemodelan steady non-uniform flow Hasil pemodelan unsteady non-uniform flow Kesimpulan Perbandingan hasil pemodelan Penyesuaian parameter pada perhitungan : - SCS curve number
- SCS unit hidrograf
- Lag time - Nilai Manning Penyesuaian parameter geomorfologi sungai : - Nilai Manning
- Jarak potongan melintang
- Koefisien pengaliran - Struktur melintang sungai
Kalibrasi debit Kalibrasi AWLR

## Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota
Alur  pelaksanaan  penelitian  ditunjukkan  pada Gambar 2.
Data pendukung  yang diperlukan dalam penelitian ini  di  peroleh  dari  paket  pekerjaan  Analisis Keruntuhan  Bendungan  Jatibarang  pada  tahun 2012  oleh  PT.  Multimera  Harapan Engineering Consultant ,  antara  lain:    peta  wilayah  DAS Garang,  peta  tata  guna  lahan  dan  kontur,  data geometri  sungai,  data  curah  hujan,  data  pasang surut air laut pada muara Kanal Banjir Barat.
Perhitungan  hujan  kawasan  pada  penelitian  ini menggunakan  metode  poligon  thiessen.  Pada metode  poligon  thiessen  lokasi  tiap  penangkar hujan  yang  berdekatan  dengan  kawasan  yang  mau dihitung curah hujannya dihubungkan dengan garis lurus.  Untuk  membentuk    poligon  thiessen  maka ditarik garis tegak lurus pada tengah  – tengah tiap garis  (Suripin,  2004).  Data  untuk  perhitungan hujan kawasan diambil data hujan selama 20 tahun pada  periode  tahun  1991  sampai  dengan  tahun 2010.  Pemilihan  data  hujan  tahun  1991  sampai dengan  2010  disesuaikan  dengan  ketersedian  data AWLR  yang  terdapat  pada  Bendung  Simongan. Selain  itu  Sungai  Garang  dan  Kanal  Banjir  Barat pada  tahun  2010  sampai  dengan  2012  dilakukan kegiatan  normalisasi  sehingga  keakuratan  data AWLR  tidak  dapat  dipastikan  karena  perubahan geomorfologi sungai selama kegiatan normalisasi.
Analisis hidrologi dalam penelitian ini menggunakan  program  HEC  HMS  versi  3.5 dengan  metode  Muskingum  Cunge.  Metode Muskingum Cunge merupakan metode penelusuran  banjir  yang  menggunakan  konsep tampungan. Ada dua bagian tampungan yang akan terjadi  akibat  masukan (inflow) dan  keluaran (outflow) pada sungai yaitu: tampungan prisma dan tampungan baji. Tampungan prisma adalah volume yang  digambarkan  oleh  suatu  aliran  tunak  profil permukaan  air,  sedangkan  tampungan  baji  adalah tampungan  yang  terbentuk  saat  terjadi  banjir sehingga terdapat volume tambahan yang mengakibatkan aliran masuk lebih besar dari aliran keluar.
Pemodelan  hidraulika  aliran  satu  dimensi steady non-uniform  flow dan unsteady  non-uniform  flow menggunakan  HEC-RAS  versi  4.1.  HEC-RAS dalam  menyelesaikan  hitungan  aliran  permanen untuk  menghitung  profil  muka  air  di  sepanjang alur  urut  dari  satu  tampang  lintang  ke  tampang lintang  berikutnya  memakai  persamaan  energi antara  dua  tampang  lintang.  Aliran  tak  permanen pada  HEC-RAS  digambarkan  dengan  persamaan matematis,  yang  dikenal  sebagai  persamaan  St. Venant.  Persamaan  St.  Venant  terdiri  dari persamaan  kontinuitas  (prinsip  konservasi  massa)
dan  persamaan  momentum  (prinsip  konservasi momentum)  (Istiarto,  2014).  Faktor  –  faktor  yang mempengaruhi  stabilitas  model  dan  akurasi perhitungan  numerik  pada  pemodelan  HEC-RAS unsteady  flow ,  antara  lain  (HEC-RAS user’s manual , 2010):
- Penempatan  potongan  melintang  harus  tepat untuk  menggambarkan  perubahan  geometri penampang  sungai.  Dasar  saluran  yang  curam sangat  berpengaruh  terhadap  penentuan  jarak potongan  melintang.  Dasar  saluran  curam memerlukan  potongan  melintang  yang  lebih banyak,  dalam  artian  jarak  yang  dibutuhkan lebih  berdekatan.  Jarak  potongan  melintang yang terlalu dekat juga tidak lebih baik, karena program  akan  membaca  terdapat  perubahan dasar saluran secara tiba – tiba.
- Pemilihan interval waktu komputasi yang tidak terlalu  panjang  dan  tidak  terlalu  pendek.  Bila interval  waktu  terlalu  panjang  maka  akan terjadi  perendaman  gelombang  banjir  sehingga puncak gelombang banjir menjadi lebih rendah. Namun  jika  waktu  terlalu  pendek,  program menjadi tidak stabil karena perubahan perhitungan waktu seakan – akan terjadi secara tiba – tiba.
- Penurunan dasar saluran yang secara tiba – tiba menyebabkan model melewati kedalaman yang kritis  dan  mengurangi  kestabilan.  Peletakan struktur inline (bendung)  dengan  faktor peredaman  yang  tepat  mampu  membuat  model lebih stabil.

## Analisis dan Pembahasan

## Pemodelan hidrologi
Sebelum  menggunakan  model  untuk  simulasi, model perlu dilkalibrasi. Kalibrasi model menggunakan data pada AWLR ( Automatic Water Level  Recorder )  yang  terletak  pada  Bendung Simongan. Dari hasil kalibrasi pada tanggal 15 Juli 2010  sampai  dengan  tanggal  22  Juli  2010  debit puncak  pada  pemodelan  HEC-HMS  pada  tanggal 16 Juli 2010 sebesar 7,00 m 3 /detik sedangkan hasil pengukuran  AWLR  tercatat  debit  puncak  sebesar 6,98  m 3 /detik,  sehingga  terdapat  selisih  0,29% terhadap  AWLR.  Pada  tanggal  19  Juli  2010  debit puncak  pada  pemodelan  HEC-HMS  6,80  m 3 /detik dan  pencatatan  pada  AWLR  6,29  m 3 /detik, sehingga terdapat selisih 8,11% terhadap AWLR.
Kalibrasi tanggal 20 Agustus 2010 sampai dengan tanggal 25 Agustus 2010 debit puncak HEC-HMS pada  tanggal  22  Agustus  2010  sebesar  10,50 m 3 /detik  dan  hasil  pengukuran  AWLR  tercatat
debit  puncak  pada  tanggal  22  Agustus  2010 sebesar  9,95  m 3 /detik,  sehingga  terdapat  selisih sebesar  5,53  %  terhadap  AWLR.  Pada  tanggal  24 Agustus  2010  debit  puncak  HEC-HMS  mencapai 14,90  m 3 /detik  dan  debit  pada  AWLR  tercatat 13,25  m 3 /detik,  sehingga  terdapat  selisih  12,45% terhadap AWLR.
Dari pemodelan HEC-HMS didapat hidrograf debit rencana  sebagai input data  pemodelan  hidraulika menggunakan  HEC-RAS.  Sebagai input untuk model  aliran unsteady  non-uniform  flow berupa hidrograf  debit  rencana  pada  hulu  Bendung Simongan.
Data  hidrologi  untuk  model  aliran steady  non- uniform  flow yang  digunakan  adalah  debit
maksimum.  Model  aliran steady  non-uniform  flow pada HEC-RAS berdasarkan fungsi waktu diasumsikan sebagai aliran permanen, berdasarkan fungsi  ruang  menjadi  aliran  berubah  beraturan (gradually  varied  flow) dan  saat  menemui  stuktur hidraulik  /  stuktur  melintang  sungai,  maka  akan menjadi  aliran  berubah  tiba  –  tiba (rapidly  varied flow) .  Apabila input data  aliran  hanya  terdapat pada hulu sistem sungai, aliran yang terjadi adalah aliran  konstan.  Sebagai  pendekatan  aliran steady non-uniform  flow terhadap  aliran unsteady  non- uniform  flow pada  fungsi  ruang,  diperlukan  data tambahan  debit  berupa  peredaman  debit  dari  hasil hidrologic  routing pada  beberapa  potongan melintang.
a). Tanggal 15 Juli 2010 – 22 Juli 2010
1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 7 /1 4 /2 0 1 0
7 /1 5 /2 0 1 0 7 /1 6 /2 0 1 0 7 /1 7 /2 0 1 0 7 /1 8 /2 0 1 0
7 /1 9 /2 0 1 0
7 /2 0 /2 0 1 0
7 /2 1 /2 0 1 0
7 /2 2 /2 0 1 0 7 /2 3 /2 0 1 0 Deb it ( m 3 /d etik ) Tanggal Debit AWLR Debit HMS 1.00 3.00 5.00 7.00 9.00 11.00 13.00 15.00 8 /1 9 /2 0 1 0
8 /2 0 /2 0 1 0 8 /2 1 /2 0 1 0 8 /2 2 /2 0 1 0
8 /2 3 /2 0 1 0
8 /2 4 /2 0 1 0
8 /2 5 /2 0 1 0 8 /2 6 /2 0 1 0 Deb it ( m 3 /d etik ) Tanggal Debit AWLR
Debit HMS
Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota
Pada HEC-HMS,
titik–titik pengamatan peredaman  debit  dilakukan  setiap  jarak  ±  500 meter, menggunakan model junction .
Junction pada  HEC-HMS  digambarkan  sebagai potongan  melintang  HEC-RAS. Output junction nomor  110  sebagai  masukan boundary  conditions pada pemodelan unsteady non-uniform flow berupa data  hidrograf  debit  rencana.  Sedangkan  untuk pemodelan steady  non-uniform  flow,  output junction nomor 110 yang digunakan sebagai input data  aliran  adalah  debit  rencana  maksimumnya. Junction berikutnya adalah nomor 94, terletak 200 meter  di  hilir  Bendung  Simongan.  Kemudian diletakkan  beberapa junction ke  arah  hilir  dengan jarak  antar junction ±  500  meter  seperti  terlihat pada  Tabel  1.  Peletakan junction hanya  sampai pada junction nomor  30.  Hal  ini  dikarenakan kemiringan dasar sungai di hilir junction nomor 30 hingga  ke  muara  kurang  dari  0,004  m/m  dengan elevasi dasar sungai yang relatif sama yaitu elevasi
-2,5  meter.  Sedang  syarat  minimal  kemiringan dasar  sungai  menggunakan  metode Muskingum Cunge adalah 0,004 m/m.

## Pemodelan hidraulika
Seperti  halnya  pemodelan  hidrologi,  pemodelan hidraulika  juga  perlu  dikalibrasi.  Kalibrasi  model hidraulika  menggunakan  data  pada  AWLR ( Automatic  Water  Level  Recorder )  yang  terletak pada Bendung Simongan dengan  metode unsteady non-uniform  flow .  Hasil  kalibrasi  pada  tanggal  15 Juli  2010  sampai  dengan  tanggal  22  Juli  2010 elevasi  muka  air  pemodelan  HEC-RAS  pada tanggal 16 Juli 2010 adalah 0,16 meter, sedangkan hasil pengukuran AWLR tercatat pada elevasi 0,16 meter. Pada tanggal 19 Juli 2010 elevasi  muka air pemodelan  HEC-RAS  adalah  0,15  meter  dan pencatatan  pada  AWLR  0,14  meter,  sehingga terdapat selisih 7,14% terhadap AWLR.

## Gambar 4. Hidrograf debit rencana hasil HEC-HMS sebagai boundary conditions hulu pemodelan
hidraulika unsteady non-uniform flow
Tabel 1. Hasil HEC-HMS sebagai data aliran pemodelan hidraulika steady non-uniform flow
No Junction (Potongan Melintang) Debit Maksimal (m 3 /detik) Q 50 Q 100 Q 200 1 110 983,50 1246,20 1660,60 2 94 979,70 1241,70 1655,00 3 84 976,80 1238,10 1650,40 4 74 974,10 1234,90 1646,50 5 64 971,30 1231,50 1642,40 6 54 968,60 1228,50 1638,10 7 44 965,90 1225,10 1634,10 8 34 962,90 1221,20 1628,80 9 30 959,70 1217,00
1624,20 0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 1800.00 0:00 2:24 4:48 7:12 9:36
12:00
D eb it ( m 3 /d eti k ) Jam Q50 Q100 Q200
Hasil  kalibrasi  tanggal  20  Agustus  2010  sampai dengan  tanggal  25  Agustus  2010  elevasi  muka  air pemodelan  HEC-RAS  pada  tanggal  22  Agustus 2010  adalah  0,21  meter  dan  hasil  pengukuran AWLR  tercatat  debit  puncak  pada  tanggal  22 Agustus  2010  sebesar  0,20  meter,  sehingga terdapat  selisih  sebesar  5,00%  terhadap  AWLR. Pada  tanggal  24  Agustus  2010  elevasi  muka  air pemodelan  HEC-RAS  mencapai  0,26  meter  dan elevasi  muka  air  pada  AWLR  tercatat  0,23  meter, sehingga terdapat selisih 13,04% terhadap AWLR.
Sebagai boundary  conditions sisi  hilir  digunakan data  pasang  surut  air  laut  tertinggi  dalam  dari tahun 1991 sampai dengan 2010. Data data pasang surut  air  laut  tertinggi  terjadi  pada  tanggal  23 Oktober 2008.
Perbandingan pemodelan unsteady non-uniform flow dan steady non-uniform flow
Perbandingan  elevasi  muka  air  banjir  hasil pemodelan unsteady  non-uniform  flow dan steady non-uniform flow dapat dilihat pada Gambar 7.
a). Kalibrasi HEC-RAS tanggal 15 Juli 2010 – 22 Juli 2010
b). Kalibrasi model HEC-RAS tanggal 20 Agustus 2010 – 25 Agustus 2010
0.05 0.07 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17 7 /1 4 /2 0 1 0 7 /1 5 /2 0 1 0 7 /1 6 /2 0 1 0 7 /1 7 /2 0 1 0
7 /1 8 /2 0 1 0
7 /1 9 /2 0 1 0
7 /2 0 /2 0 1 0
7 /2 1 /2 0 1 0
7 /2 2 /2 0 1 0 7 /2 3 /2 0 1 0 E lev asi Mu k a A ir Di A tas B en d u n g ( m ) Tanggal Elevasi AWLR Elevasi HECRAS 0.06 0.11 0.16 0.21 0.26 0.31 8 /1 9 /2 0 1 0 8 /2 0 /2 0 1 0 8 /2 1 /2 0 1 0 8 /2 2 /2 0 1 0 8 /2 3 /2 0 1 0
8 /2 4 /2 0 1 0
8 /2 5 /2 0 1 0 8 /2 6 /2 0 1 0
E lev asi Mu k a A ir Di A tas B en d u n g ( m ) Tanggal AWLR HECRAS
Sumber: Integrated water resources and flood management project for semarang, detailed design, 2008
Gambar 6. Data Pasang Surut Air Laut (Elevasi muka air laut tanggal 23 Oktober 2008)
Gambar 7. Perbandingan elevasi muka air hasil pemodelan HEC- RAS  unstedy non-uniform flow dengan steady non-uniform flow kala ulang 50 tahun
Gambar 8. Perbandingan elevasi muka air hasil pemodelan HEC- RAS  unstedy non-uniform flow dengan steady non-uniform flow kala ulang 100 tahun
1.20 1.10 1.00
0.85 0.70 0.58 0.45 0.60 0.75 0.85 1.00 1.10 1.05 1.00 0.95 0.90 0.92 1.00 1.25 1.45 1.58 1.75 1.50 1.45 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 7:00:00 AM 11:48:00 AM 4:36:00 PM 9:24:00 PM 2:12:00 AM 7:00:00 AM E lev asi (m ) Jam 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 -10 10 30 50 70 90 110 E lev asi (m ) Potongan Melintang Unsteady Non-Uniform Flow Steady Non-Uniform Flow 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 -10 10 30 50 70 90 110 E lev asi (m ) Potongan Melintang
Unsteady Non-Uniform Flow
Steady Non-Uniform Flow
Gambar 9. Perbandingan elevasi muka air hasil pemodelan HEC- RAS unstedy non-uniform flow dengan steady non-uniform flow kala ulang 200 tahun

## Pembahasan
Pemodelan  geometri  sistem  sungai unsteady  non- uniform  flow dan steady  non-uniform  flow dapat dijadikan  satu  model.  Pemodelan  geometri  sungai dilakukan  dengan  peletakan  potongan  melintang sungai  sebagai  bentuk  model  penampang  sungai. Jarak antar penampang melintang pada peneliti ini berjarak  ±  50  meter.  Sedangkan  input  data  aliran maupun boundary  conditions terdapat  perbedaan. Pada pemodelan steady non-uniform flow pada sisi hulu  sistem  sungai  program  secara  otomatis  akan mengarahkan  pengguna  untuk  mengisi  data  aliran sedangkan boundary  conditions berlaku  pada setiap  potongan  melintang  di  hilir  masukan  data aliran. Pada pemodelan unsteady non-uniform flow ujung  hulu  dan  hilir  sistem  sungai,  serta  masukan aliran  tambahan  pada  potongan  melintang  yang berlaku adalah boundary conditions.
Waktu  analisis  untuk  analisis unsteady  non- uniform  flow membutuhkan  waktu  analisis  yang lebih lama daripada steady non-uniform flow . Pada penelitian  ini  pemodelan unsteady  non-uniform flow membutuhkan waktu lima kali lebih lama dari pemodelan steady non-uniform flow.
Pada  pemodelan  dengan  debit  debit  Q 50 dan  Q 100 report  warning terdapat  pada  14  potongan melintang,  yaitu  potongan  melintang  nomor  8 sampai  dengan  (-5). Report  warning bertambah ketika  dilakukan  analisis  dengan  debit  Q 200 yaitu: potongan  melintang  nomor  52,  51,  47  sampai dengan 35, 30 dan 8 sampai  dengan  -5. Hasil dari analisis pemodelan unsteady non-uniform flow dan steady  non-uniform  flow secara  ringkas  dapat dilihat pada Tabel 2.
Pada  potongan  melintang  yang  termasuk report warning dilakukan  perbaikan  model.  Perbaikan model yang dilakukan pada penelitian ini meliputi: interpolasi  antara  dua  potongan  melintang  dan memperpanjang  geometri  potongan  melintang menuju titik kontur yang lebih tinggi dari muka air banjir  maksimal.  Interpolasi  antara  dua  potongan melintang  sebagai  upaya  mempersempit  jarak antara dua potongan melintang dan meminimalkan perubahan  bentuk  potongan  melintang  yang ekstrim. Langkah memperpanjang geometri potongan melintang menuju titik kontur yang lebih tinggi dari muka air banjir maksimal, dimaksudkan untuk  potongan  melintang  yang  muka  air  banjir maksimalnya  melebihi  titik  elevasi  tertinggi potongan  melintang.  Dari  beberapa  percobaan yang dilakukan,  beda bentuk antara dua potongan melintang  lebih  berpengaruh  terhadap  kestabilan model.
Hasil  perbandingan  pemodelan unsteady  non- uniform  flow dan steady  non-uniform  flow pada potongan  melintang  yang  stabil  dengan  debit rencana  Q 50 ,  Q 100 ,  dan  Q 200 ,  menunjukkan  profil muka air banjir maksimal steady non-uniform flow lebih  tinggi  daripada unsteady  non-uniform  flow . Pada  perbandingan unsteady  non-uniform  flow dengan steady  non-uniform  flow didapat  selisih elevasi  tertinggi  0,44  meter  (24,86%)  pada simulasi debit Q 50 dan Q 100 dengan jumlah sampel 84,  pada  simulasi  Q 200 didapat  selisih  elevasi tertinggi  0,38  meter  (13,97%)  dengan  jumlah sampel 53.  Nilai rata – rata selisihnya adalah 0,27 m  (13,16%)  untuk  Q 50 ,  0,25  (11,56%)  untuk  Q 100 , dan 0,16 (4,73%) untuk Q 200 .
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 -10 10 30 50 70 90 110 E lev asi (m ) Potongan Melintang Unsteady Non-Uniform Flow
Steady Non-Uniform Flow
Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota
Tabel 2. Matrik perbandingan pemodelan aliran satu dimensi unsteady non-uniform flow dan steady non-uniform flow No Pembanding Pemodelan unsteady non- uniform flow Pemodelan steady non-uniform flow 1. Metode Berupa aliran tak permanen tak seragam dengan analisis perhitungan menggunakan persamaan kekekalan massa (continuity, conservation of mass) dan persamaan momentum. Berupa aliran berubah beraturan (gradually varied flow) , kecuali di
tempat-tempat struktur hidraulik seperti jembatan, gorong-gorong, dan bendung; di tempat-tempat tersebut aliran adalah rapidly varied flow dan HEC-RAS memakai persamaan momentum atau persamaan empiris, bukan persamaan energi untuk menghitung aliran. 2. Data yang diperlukan untuk pemodelan geometri sungai - Alur dan potongan melintang sungai. - Perlu pembenahan geometri sungai bila terdapat report warning ataupun error .
- Alur dan potongan melintang sungai.
3. Data yang diperlukan untuk input aliran
- Segmen hulu: hidrograf debit rencana. - Segmen hilir: data pasang surut air laut - Segmen hulu: debit rencana maksimal - Segmen hilir: data pasang surut air laut tertinggi - Pada tiap potongan melintang dibutuhkan data debit sebagai pendekatan pemodelan unsteady non- uniform flow 4. Waktu yang dibutuhkan HEC-RAS untuk simulasi pemodelan Q 50 : 5,69detik Q 100 : 5,93 detik Q 200 : 5,68 detik Q 50 : 1,11 detik Q 100 : 1,16 detik Q 200 : 1,03 detik
5.   Report analisis
pemodelan Q 50 : Perlu koreksi jarak antar potongan melintang nomor 8 s/d (-5)
Q 100 : Perlu koreksi jarak antar potongan
melintang nomor 8 s/d (-5)
Q 200 : Perlu koreksi jarak antar potongan melintang nomor 52 s/d 51, 47 sampai dengan 35, 30 dan 8 sampai dengan (-5) Q 50 : tidak ada Q 100 : tidak ada Q 200 : tidak ada
6. Pengaruh kestabilan model - Besaran debit - Bentuk  penampang  /  geometri potongan melintang Tidak ada 7. Selisih profil muka air terhadap pemodelan
unsteady non-uniform flow pada potongan melintang yang aliran airnya stabil
Pada simulasi Q 50 Maksimal  : 0,44  (24,86%) Minimal : 0,07  (1,75%)
Rata – rata  : 0,27 (13,19%)
Pada simulasi Q 100 Maksimal  : 0,44  (24,86%) Minimal : 0,06  (1,31%)
Rata – rata  : 0,25  (11,56%)
Pada simulasi Q 200 Maksimal  : 0,38 (13,97%) Minimal : 0,07  (1,29%) Rata – rata  : 0,16  (4,73%)

## Kesimpulan
Perbandingan  hasil  model  aliran  satu  dimensi unsteady non-uniform flow dan steady non-uniform flow menggunakan software  HEC-RAS  4.1  dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Pemodelan unsteady  non-uniform  flow dan steady  non-uniform  flow menggunakan  HEC- RAS  terdiri  dari  dua  komponen  utama  yaitu geometri sungai dan input aliran.
a. Pembuatan  geometri  model  baik  pada pemodelan steady non-uniform flow maupun unsteady  non-uniform  flow saat  pembuatan pemodelan awal tidak terdapat perbedaan.
b. Data  aliran  pemodelan unsteady  non- uniform  flow memerlukan  data boundary condition sisi  hulu  berupa  hidrograf  debit dan  sisi  hilir  berupa  pasang  surut  air  laut. Pemodelan steady non-uniform flow memerlukan  data  aliran  pada  sisi  hulu berupa  debit  maksimal  dan  dan  sisi  hilir berupa  elevasi  pasang  tertinggi.  Sebagai pendekatan  fungsi  waktu steady  non- uniform  flow terhadap  pemodelan unsteady non-uniform flow dibutuhkan tambahan data debit  pada  beberapa  potongan  melintang . Pada penelitian ini  diambil tiap jarak ± 500 meter.
2. Kalibrasi model dibutuhkan untuk penyesuaian nilai parameter – parameter model supaya hasil yang  didapat  mendekati  keadaan  nyata.  Hasil kalibrasi  yang  digunakan  adalah  pada  puncak hidrograf,  karena  data  yang  digunakan  adalah data  harian.  Namun  pola  hidrograf  kalibrasi sudah  mendekati  hasil  pengukuran  AWLR, sehingga  parameter  hasil  kalibrasi  dapat digunakan.
3. Dari  segi  proses  waktu  simulasi  pemodelan, waktu  yang  diperlukan  untuk  proses  analisis pemodelan steady non-uniform flow lebih cepat dibanding  proses  analisis  pemodelan unsteady non-uniform flow. Kisaran waktu yang dibutuhkan  untuk  analisis  pemodelan unsteady non-uniform flow adalah 5,69 detik sampai 6,93 detik,  sedangkan  waktu  yang  digunakan  untuk analisis  pemodelan steady  non-uniform  flow 1,01 detik sampai dengan 1,16 detik. Sehingga beda  waktu  yang  diperlukan  untuk  analisis pemodelan steady  non-uniform  flow sekitar lima  kali  lebih  cepat  dibanding  analisis pemodelan unsteady non-uniform flow .
4. Pada  pemodelan unsteady  non-uniform  flow perubahan bentuk penampang melintang sungai
mempengaruhi ketidakstabilan model.
Sedangkan  untuk  pemodelan steady  non- uniform  flow tidak  terdapat report  warning , yang  mengindikasikan  analisis  model  berjalan stabil.
5. Pemodelan steady  non-uniform  flow memiliki kecenderungan  elevasi  muka  air  lebih  tinggi dari  hasil  pemodelan unsteady  non-uniform flow. Selisih  rata  -  rata  elevasi  muka  air  banjir kurang dari 15% (± 0,3 meter). Nilai rata – rata selisihnya  adalah  0,27  meter  (13,16%)  untuk Q 50 , 0,25 meter (11,56%) untuk  Q 100 , dan 0,16 meter (4,73%) untuk Q 200. Sehingga pemodelan steady  non-uniform  flow dengan  penambahan data  aliran  hasil  peredaman  debit  dari  hasil hidrologic  routing dapat  digunakan  sebagai versi  pendamping  pemodelan unsteady  non- uniform flow.

## Saran
1. Dalam memodelkan geometri sungai, sebaiknya  ujung  batas  kanan  dan  kiri  tiap potongan  melintang  merupakan  daerah  dengan elevasi  lebih  tinggi  dari  muka  air  banjir rencana.
2. Penambahan  sampel  dan  referensi  akan memberikan  gambaran  yang  lebih  detail mengenai prosentase keakuratan hasil pemodelan steady  non-uniform  flow sebagai versi  pendamping  untuk  hasil  pemodelan unsteady non-uniform flow.
3. Perlu  dilakukan  kajian  yang  lebih  mendalam mengenai  pengaruh  besaran  debit  terhadap jarak  potongan  melintang  dan  interval  waktu tiba debit.

## Daftar Pustaka
Balai  Besar  Wilayah  Sungai  Pemali-Juana,  2008. Integrated  and  Water  Resources  and  Flood Management  Project  for  Semarang,  Detailed Design, Semarang.
Goodell,  C.,  2010. Steady  versus  Unsteady  Flow , Diakses Mei 2015, dari http://hecrasmodel.blogspot.com/2010/01/ steady- versus-unsteady-flow .html.
Chow,  Ven  Te,  1992. Hidrolika  Saluran  Terbuka (Open Channel Hydraulics), Erlangga, Jakarta.
Istiarto,  2014. HEC-RAS:  Steady  atau  Unsteady Flow Analysis . Diakses Mei 2015, dari http://istiarto.staff.
Perbandingan Hasil Pemodelan Aliran Satu Dimensi Unsteady Flow dan Steady Flow pada Banjir Kota
ugm.ac.id/index.php/2014/01/ hec-ras-steady -atau unsteady-flow-analysis /# comment-2189.
Istiarto,  2014.  Simulasi  Aliran  1-Dimensi  Dengan Bantuan  Paket  Program  Hidrodinamik  HEC-RAS. Diakses dari http://istiarto.staff.ugm.ac.id/
PT.  Multimera  Harapan Engineering  Consultant , 2012. Analisis Keruntuhan Bendungan Jatibarang ,
Semarang.
Suripin,  2004. Sistem  Drainase  Perkotaan  yang Berkelanjutan , Andi, Yogyakarta.
US  Army  Corps  of  Engineers  Hidrologic Engineering  Center,  2010. Technical  Reference Manual HEC-HMS, USA.
US  Army  Corps  of  Engineers  Hidraulogic Engineering  Center,  2010. User’s  Manual HEC- RAS, USA.