Drainage Engineer dengan Steady Flow Bisa Menjadi Perdebatan Panjang

Pemodelan Hidrolika sekarang ini menjadi senjata utama dalam desain serta evaluasi bangunan mengingat dengan pemodelan Hidrolika kita bisa mengerjakan berbagai macam skenario pemodelan dalam waktu yang relatif singkat. Sehingga terkadang persamaan empiris masih kurang bisa memuaskan pemilik pekerjaan dalam justifikasi teknis desain yang dilakukan. Namun tentu saja perkembangan model berjalan begitu cepat dan sejak direlease HEC RAS 6.4 pemodelan menjadi lebih kompleks lagi. Lalu bagaimana ini bisa menjadi masalah bagi drainage engineer? begini ulasannya:

Drainase pada Jalan Akses Bendungan Tampak Meluap karena Desain Dihitung Typical pada Model Steady Flow

Steady Flow vs Unsteady Flow

aku akan menjelaskan singkat tentang unsteady flow dan steady flow karena hal ini akan menjadi awal cerita dari perdebatan panjang bersama drainage engineer di Indonesia. hal ini sangat erat dengan 2 jenis aliran yang sering muncul dan pertama kali dipelajari dalam hidrolika Saluran Terbuka maupun Tertutup.

Steady Flow di merupakan aliran yang kondisi alirannya tidak berubah sepanjang waktu

Unsteady Flow merupakan aliran yang kondisi alirannya berubah seiring dengan berubahnya waktu

sehingga dari keduanya, faktor yang membedakan adalah waktu. aku akan memberikan contoh langsung yaitu proses membuka keran. selama tekanan dan besaran bukaan tidak aku ubah, maka debit yang keluar dari keran setiap saat sama. ini adalah contoh untuk steady flow. namun ketika aku memutar, selama proses aku memutar keran hingga akhirnya berhenti memutar keran akan ada perbedaan debit yang keluar dari keran tersebut. aliran inilah yang disebut unsteady flow karena sepanjang waktu aku memutar keran, debitnya terus berubah.

Lalu jika aku contohkan dalam bentuk hidrolika saluran terbuka, maka contoh simpel yang bisa aku ambil adalah saluran irigasi yang debitnya diatur oleh pintu air sehingga debitnya konstan. sepanjang waktu debitnya kan terus sama dan inilah contoh dari steady flow. namun berbeda halnya jika kita berbicara tentang sungai, dimana pada saat banjir, debit akan bertambah dan berkurang sesuai dengan hidrograf banjirnya. hal inilah yang bisa menjadi contoh untuk unsteady flow.

Steady Flow pada Keran Air, selama Video itu setiap detik debit yang keluar sama

Unsteady Flow pada Keran Air, Selama pemutaran valve, maka debit terus berubah dan selama setiap detik pemutaran itu debit yang keluar terus mengecul (terus berubah)

Drainage Engineer Sangat Melekat dengan Steady Flow, Mengapa?

Seperti namanya, bidang drainage engineer adalah desain untuk drainase dan di Indonesia sendiri, bidang ini lebih sering muncul di Bina Marga khususnya pekerjaan Jalan seperti jalan raya dan jalan tol. sedikit berbeda pada bidang Sumber Daya Air yang biasanya untuk desain drainase bisa digabung dalam Tenaga Ahli Sumber Daya Air. sebagai langkah awal, semua yang aku tulis dari sini adalah pendapat pribadi demi kemajuan keilmuan. sehingga hal - hal yang tidak sependapat bisa kita diskusikan lebih lanjut melalui kolom komentar maupun kirim ke emailku.

Cerita berawal dari Pembangunan Jalan tol di Indonesia yang sedang marak dan digencarkan. Tentu saja jalan tol yang panjang membutuhkan desain drainase yang baik. sehingga peran drainage engineer diperlukan dalam prosesnya. namun jalan tol juga terkadang harus melalui sungai sehingga jembatan menjadi struktur yang tidak bisa dihindari dalam pembangunannya. Tidak ada pilihan maka drainage engineer melakukan tugasnya dalam desain ketinggian jembatan dengan melakukan kajian model hidrologi dan hidrolika pada sungai tersebut untuk mendapatkan debit dan elevasi tinggi muka air banjir sebagai acuan tinggi jembatan. namun masalah muncul dari titik ini.

Drainase umumnya didesain untuk menampung air hujan yang jatuh di sisi kiri dan kanannya. kalau di jalan raya biasanya didesain untuk menampung hujan yang jatuh di aspal jalan, bahu jalan, dan sekitarnya sehingga daerah tangkapan hujan dari saluran drainase relatif kecil. mengacu pada SNI 2415 : 2016 Tentang Tata Cara Perhitungan Debit Banjir Rencana, terdapat Tabel berikut yang menjadi ranguman pendekatan dan metode yang digunakan untuk mendapatkan debit rencana:

Sumber: SNI 2515:2016 Tentang Tata Cara Perhitungan Debit Banjir Rencana

Pada SNI diatas direkomendasikan bahwa Metode yang disarankan cukup menggunakan metode Rasional yang mana Metode ini memiliki output debit puncak saja tanpa menghasilkan hidrograf. artinya jika meninjau dari Jenis alirannya, maka output metode rasional adalah Debit Steady Flow. Tentu saja aku sepakat dengan drainase yang aku sebutkan dimana jika ditinjau dari tangkapan hujan yang dihitung berdasarkan luas aspal dan area sekitar tentunya tidak akan besar. 

Yang jadi masalah adalah pada pekerjaan jalan tol khususnya pada bagian jembatan seringkali terlihat bahwa penentuannya dihitung menggunakan pendekatan metode Rasional yang tentu saja jembatan yang melewati sungai umumnya memiliki catchment yang lebih besar dan seluruh model banjir di sungai tentu saja harus dihitung dengan model dengan Debit Unsteady Flow oleh karena itu disarankan untuk menggunakan metode yang menghasilkan data dalam bentuk hidrograf. perdebatan ini menjadi panjang mengingat drainage engineer pada jalan tol dan jalan raya yang memang mendesain drainase kurang memperhatikan poin ini. sehingga miss konsep inilah yang menjadi awal perdebatan panjang ketika sungai yang tentu saja alirannya unsteady flow dihitung dengan menggunakan pendekatan steady flow.  

Sampai Kapan Drainase Dihitung dengan Persamaan Steady Flow??

Jika drainage engineer pada sungai untuk penentuan jembatan atau model lainnya di sungai menjadi sebuah misskonsep. apakah Drainase masih bisa dihitung Steady flow? menurutku hal ini sangat bergantung pada luas catchment dan bagaimana sumber air yang masuk ke dalam drainase tersebut. jika bersumber dari sumber yang berbeda dan memiliki kecenderungan untuk berubah debitnya, maka disarankan untuk menggunakan perhitungan dengan model Unsteady Flow. 

Pada Manual HEC-RAS 6.3.1. kita bisa membuat overlay hujan menjadi debit menggunakan model Surface RunOff yang dengan pembuatan layer peta. Salah satu model yang bisa digunakan adalah model 2D dengan input hujan sehingga ketika hujan terjadi dan runoff turun pada masing - masing layer Peta maka debit runoff yang masuk ke dalam saluran drainase bisa diperkirakan. tentu saja output akhirnya adalah debit Unsteady Flow dan model ini dihitung dengan pendekatan Unsteady Flow. 

Hal diatas dapat menjadi solusi mengingat drainase yang dihitung dengan pendekatan Steady Flow umumnya dikerjakapan per potongan dan per segmen. artinya pada kondisi yang lebih kompleks, model ini menjadi kurang tepat. lalu jika kembali ke pertanyaan awal, aku rasa jika meninjau peraturan dan pedoman yang ada, drainase masih bisa dihitung dengan model yang sederhana seperti analisa steady flow yang mana metode Rasional masih cukup rasional untuk digunakan. Namun jika kita meninjau perkembangan zaman, maka sebaiknya sudah mulai diperhitungkan pemodelan Drainase dengan metode yang lebih tepat.