ANALISA PENGARUH PERUBAHAN LAHAN TERHADAP LUAS DAN KEDALAMAN GENANGAN DI SUB DAS BANG MALANG. -, -

Transkripsi

1 ANALISA PENGARUH PERUBAHAN LAHAN TERHADAP LUAS DAN KEDALAMAN GENANGAN DI SUB DAS BANG MALANG Syaiful Amrie 1,. Lily Montarcih L 2, Widandi Soetopo 2 1 Mahasiswa Teknik Pengairan, 2 Dosen Teknik Pengairan syaifulamrie@rocketmail.com, -, - ABSTRAK Bencana alam menjadi permasalahan yang terjadi di negara ini. Berada di garis katulistiwa menjadikan Indonesia memiliki iklim tropis dengan curah hujan tinggi, akibatnya bangsa ini menjadi sangat rentan terhadap bencana banjir. Provinsi Jawa Timur adalah salah satu wilayah di Indonesia yang sering terjadi bencana alam. Sungai Bang adalah sebuah sungai yang berada di wilayah Malang, Jawa Timur yang merupakan kawasan wisata dan berpotensi mengalami kejadian banjir. Prediksi luas genangan dan pola aliran di Sungai Bang dimodelkan dengan menggunakan bantuan HEC GeoRAS (Hydrologic Engineering Centre Geographic and River Analysis System) versi 3.1, yaitu sebuah ekstensi yang berguna untuk mengkoneksikan antara 2 (dua) software utama, yaitu HEC RAS versi dan Arc View GIS versi 3.3. Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa pemodelan software, didapat luas genangan maksimum terjadi sebesar 4,99 km2 pada kala ulang Q50 dengan tata guna lahan tahun 2010, sedangkan rata-rata kedalaman maksimum terjadi sebesar 4,15 m pada kala ulang Q50 dengan tata guna lahan tahun Besar pengaruh perubahan lahan tahun 2001 ke 2010 terhadap luas terjadi peningkatan sebesar 0,4% dan kedalaman genangan terjadi peningkatan 0,5% di sungai Sub DAS Bang. Kata kunci: banjir, simulasi, genangan, kedalaman ABSTRACT Natural disaster is become a problem that occurs in this country. Indonesia is lie on equatorial area that makes this country has tropical climate with high rainfall that makes this country is vulnerable to flood disaster. East Java province is one of region in Indonesia with natural disaster that occured frequently. Bang River is lie on Malang, East Java. This is tourism area with potential floods occurence. The inundiation widespread prediction and flow scheme on Bang River is modeled by using HEC GeoRAS (Hydrologic Engineering Centre Geographic and River Analysis System) version 3.1, this program is an application that are used to make a connection between 2 (two) main program, i.e. HEC RAS version dan Arc View GIS version 3.3. Based on the calculation and modelling program analysis, so that can be obtained a relation between the change of land use that affects the value of designed flood discharge (Qr) with inundiation widespread and depth that occured in Bang River. From Hydraulic Modelling Simulation, it is found that the occured maximum inundation widespread value is 4,99 km 2 in Q50 period with using land use in year However, the occured mean maximum depth value is 4,15 m in Q50 period with using land use in year There is significant change of land use in the amount of 0,4% between year 2001 to 2010, and the increasing inundiation depth within 0,5% on Bang Subwatershed. keywords: flood, simulation, inundation, depth

2 1. PENDAHULUAN Lebih dari 50% wilayah provinsi Jawa Timur memiliki potensi kejadian bencana banjir yang tinggi. Sub DAS Bang yang ada di Kabupaten Malang dan termasuk wilayah yang memiliki potensi kejadian bencana banjir yang tinggi. Tujuan dari studi ini adalah untuk mengetahui luas dan kedalaman genangan pada sungai di Sub DAS Bang jika terjadi perubahan tataguna lahan didaerah sekitar Sub DAS Bang. Manfaat dari studi ini adalah dinamika dan modelnya Sub DAS Bang dapat diketahui dan dapat dimanfaatkan sebagai acuan pengembangan dan pengelolaan wilayah disekitar sungai kepada masyarakat, pemerintah dan komponenkomponen lainnya. Dan sebagai kalibrasi untuk permasalahan sejenis yang terjadi di daerah lain yang membutuhkan analisa prediksi untuk genangan terhadap banjir. Sehingga kerugian materiil atau non materiil dapat teratasi. 2. KAJIAN PUSTAKA Analisa Hidrologi Uji konsistensi berarti menguji kebenaran data lapangan yang tidak dipengaruhi oleh kesalahan pada saat pengiriman atau saat pengukuran, data tersebut harus betul-betul menggambarkan fenomena hidrologi seperti keadaan sebenarnya di lapangan. Dengan kata lain data hidrologi disebut tidak konsisten apabila terdapat perbedaan antara nilai pengukuran dengan nilai sebenarnya (Soewarno, 1995:23) Uji konsistensi yang dilakukan adalah dengan menggunakan metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums). Cara ini dilakukan dengan cara menghitung nilai kumulatif penyimpangannya terhadap nilai rata-rata (mean) dengan persamaan berikut: S*o = 0 k S*k = ( Yi Y) i 1 Dengan : K = 1,2,3,...,n S *k Dy S**k = k 2 ( Yi Y ) Dy 2 i 1 = n Pengujian dengan menggunakan data dari stasiun itu sendiri yaitu pengujian dengan komulatif penyimpangan terhadap nilai rata-rata dibagi dengan akar komulatif rerata penyimpangan kuadrat terhadap nilai reratanya, lebih jelas lagi bisa dilihat pada rumus, nilai statistik Q dan R. Nilai statistik Q dan R Q = maks S**k untuk 0 k n R = maks S**k min S**k dengan : S*o = simpangan awal S*k = simpangan mutlak S**k = nilai konsistensi data n = jumlah data Dy = simpangan rata-rata Q = nilai statistik Q untuk 0 k n R = nilai statistik (range) Dengan melihat nilai statistik diatas maka dapat dicari nilai Q/ n dan R/ n. Hasil yang di dapat dibandingkan dengan nilai Q/ n syarat dan R/ n syarat, jika lebih kecil maka data masih dalam batasan konsisten. Tabel 1. Nilai Q/n0.5 dan R/n0.5 n Q/ n R/ n 90% 95% 99% 90% 95% 99% Sumber:Harto(2009:41) Perhitungan rerata curah hujan diperlukan untuk mendapatkan nilai koefisien kepencengan (Cs), koefisien kepuncakan (Ck), dan koefisien keseragaman (Cv). Penentuan curah hujan rancangan dengan periode ulang tertentu dihitung dengan menggunakan analisis frekuensi dalam hal ini dengan menggunakan metode metode Normal, Log Normal, Gumbel atau Log Pearson III. Untuk menguji diterima atau tidaknya distribusi,

3 maka dilakukan pengujian simpangan horizontal yakni uji Smirnov Kolmogorov dan pengujian simpangan vertikal, yakni Chi Square. Analisa Debit Banjir Rancangan Sebelum melakukan perhitungan debit banjir rancangan (Design Flood) diperlukan perhitungan intensitas hujan. Analisis intensitas curah hujan ini dapat diproses dari data curah hujan yang telah terjadi di masa lampau. Intensitas hujan dapat diperoleh dari data hujan otomatis sehingga diperoleh hujan dengan durasi singkat. Apabila data yang tersedia adalah data hujan harian Mononobe (Suyono dan Takeda, 1983) memberikan persamaan sebagai berikut: R24 t I T. t T dimana: IT 2 3 = intensitas curah hujan dalam T jam (mm/jam) R24 = curah hujan harian (mm) T t = waktu hujan dari awal sampai jam ke t (jam) = lama curah hujan (jam) a. Hidrograf Banjir Rancangan Satuan Sintetik Nakayasu Untuk memperkirakan debit banjir yang akan terjadi dapat dilakukan analisis Rainfall (Runoff Model) dengan metode Nakayasu. A* Ro QP 3,6*(0,3* TP T ) Persamaan umum hidrograf satuan sintetik Nakayasu adalah sebagai berikut (Soemarto, 1987): dengan: QP = debit puncak banjir (m3/det), R0 = hujan satuan (mm), TP = tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir (jam) T0,3 = waktu yang diperlukan oleh penurunan debit, dari debit puncak sampai menjadi 30 % dari debit puncak. Bagian lengkung naik (rising limb) hidrograf satuan mempunyai persamaan: t Q a QP TP dengan: Qa = limpasan sebelum mencapai debit puncak (m 3 /dtk), T = waktu, = debit puncak (m 3 /dtk) Q p Bagian lengkung turun (decreasing limb) Untuk, Qd > Qp t T P 2.4 Q T d QP Untuk,.Qp > Qd > 2Qp t TP 0.5T 1.5T Qd QP Untuk, 2Qp > Qd Q d Q P t TP 1.5T 2T T =. Tg dengan ketentuan: - untuk daerah pengaliran biasa = 2, - untuk bagian naik hidrograf yang lambat dan bagian menurun yang cepat = untuk bagian naik hidrograf yang cepat dan bagian menurun yang lambat = 3. Tenggang waktu, T p = tg tr Untuk: L < 15 km tg = 0.21 L 0.7 L > 15 km tg = L dengan: L = panjang sungai (km), tg = waktu konsentrasi (jam), tr = 0.5tg sampai tg. b. Koefisien Pengaliran Koefisien Pengaliran (C) adalah perbandingan antara jumlah air yang mengalir di suatu daerah akibat turunnya hujan dengan jumlah air hujan yang turun di daerah tersebut. Besarnya koefisien

4 pengaliran tergantung pada daerah pengaliran dan karakteristik hujan pada suatu daerah yang meliputi: keadaan hujan, luas dan bentuk daerah pengaliran, kemiringan daerah pengaliran, daya infiltrasi dan perkolasi tanah, kebasahan tanah, suhu, udara, angin, evaporasi, tata guna lahan. Jumlah Limpasan C Jumlah Curah Hujan c. Hidrograf Banjir Rancangan Dari hasil perhitungan hidrograf satuan akan didapat suatu bentuk satuan hidrograf yang mendekati dengan sifat aliran banjir sungai yang ada, yang selanjutnya hidrograf banjir untuk berbagai kala ulang dapat dihitung dengan mempergunakan persamaan-persamaan yang ada pada salah satu metode yang sesuai tersebut di atas. Hidrograf banjir untuk berbagai kala ulang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Qk = U1Ri + U2Ri-1 + U3Ri UnRi-n+1 + Bf dengan : Qk = Ordinat hidrograf banjir pada jam ke k Un = Ordinat hidrograf satuan Ri = Hujan netto (efektif) pada jam ke I Bf = Aliran dasar (base flow) (Harto,1993:159). Analisa Profil Aliran Elevasi muka air pada alur sungai perlu dianalisis untuk mengetahui pada sisi mana terjadi luapan pada alur sungai atau juga dapat digunakan untuk mengetahui dimana terjadi hambatan pada alur sungai, Sehingga dapat ditentukan dimensi dari perbaikan sungai. Sebagai alat bantu analisa profil muka air digunakan program HEC-RAS versi 4.1 untuk kondisi aliran steady (tanpa pasang surut) dan unsteady (dengan pengaruh pasang surut). Prosedur perhitungan didasarkan pada penyelesaian persamaan aliran satu dimensi melalui saluran terbuka. Aliran satu dimensi ditandai dengan besarnya kecepatan yang sama pada seluruh penampang atau digunakan kecepatan rata-rata. 3. METODOLOGI Lokasi Daerah Studi Studi ini berada pada kawasan Sub DAS Bang pantai Tamban yang terletak di desa Tambakrejo, kecamatan Sumbermanjing Wetan, kabupaten Malang, propinsi Jawa Timur. Pantai Tamban secara geografis terletak di bagian selatan khatulistiwa pada koordinat 80 o o 30 lintang selatan dan 1120 o o 43 bujur timur. Tahapan Perencanaan Untuk menyelesaikan studi perencanaan ini hingga mencapai maksud maupun tujuan yang diharapkan, maka tahapan/prosedur perhitungan dan analisa yang dilakukan dalam studi ini dengan merujuk dari data-data yang dibutuhkan adalah sebagai berikut : 1. Analisa Hidrologi; a. Uji outlier data hujan; b. Uji Konsistensi data; c. Penentuan curah hujan maksimal daerah; d. Penentuan curah hujan rancangan; e. Uji kesesuaian distribusi; f. Uji Chi Square; g. Uji Smirnov Kolmogorov; h. Penentuan Koefisien pengaliran; i. Penentuaan intensitas hujan, meliputi sebaran hujan jam jaman dan curah hujan Netto jam jaman; j. Penentuan debit banjir rancangan dengan hidrograf satuan sintetis metode Nakayasu; 2. Analisa lokasi studi, meliputi analisa daerah pengaliran sungai berupa peta kontur serta penentuan aliran dan dimensi penampang sungai; 3. Analisa hidrolika ; Perangkat lunak yang digunakan adalah HEC-RAS 4.1 untuk mengetahui pola aliran yang terjadi.

5 Langkah langkah penyelesaiannya adalah sebagai berikut: a. Memulai HEC-RAS 4.1; b. Memasukkan Data Geometri; c. Memasukkan Data Debit (steady Flow) dan Kondisi Batas; d. Pemrosesan Data (Running Data); e. Mengeluarkan Hasil Pemrosesan Data (Running Data); 4. Analisa peta resiko banjir; 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN Uji Pemeriksaan data Outlier Tabel 2. Rekapitulasi uji pemeriksaan data outlier No Tahun Curah Hujan Maks (R) (mm/hari) Log R Jumlah Sumber: Hasil perhitungan n = 10 Cs = 0.16 Rerata = Sd = Ck = 3.3 Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa data di stasiun yang bersangkutan tidak ada yang di luar batas atas (X h ) dan batas bawah (X L ), maka data di stasiun yang bersangkutan bisa diterima. Uji Homogenitas Berdasarkan pengujian RAPS dapat disimpulkan bahwa data berdasarkan Stasiun Sitiarjo cukup konsisten pada probabilitas 95%. Curah Hujan Pada studi ini digunakan maximum annual series untuk mengambil seri data hujan maksimum tahunan. Tabel berikut menampilkan data hujan maksimum tahunan Stasiun Sitiarjo: Tabel 3. Rekapitulasi Curah Hujan maksimum Daerah Harian Maksimum tahunan. Tahun Curah Hujan (mm) Tahun Sumber: Hasil Perhitungan Data hidrologi berupa data curah hujan daerah maksimum tahunan yang telah dihitung sebelumnya akan digunakan untuk memperkirakan besarnya debit banjir rancangan Sungai Bang. Tabel 4. Perhitungan Curah Hujan Rancangan Metode Normal No Tahun X (mm) Log X Mean X Std. Deviasi X Sumber: Hasil Perhitungan Uji Kesesuaian Distribusi Frekuensi Untuk menguji diterima atau tidaknya distribusi, maka dilakukan pengujian simpangan horizontal yakni uji Smirnov Kolmogorov dan pengujian simpangan vertikal, yakni uji Chi Square. a. Uji Smirnov Kolmogorof Dari perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh nilai P max = 8,415 %. Untuk = 5 % dan n = 10,

6 pada tabel nilai kritis untuk uji Smirnov Kolmogorov diperoleh P cr = 0,409 = 41 %. Karena P max < P cr, maka distribusinya diterima. b. Uji Chi-Square Dari perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh nilai X 2 hitung = 0,40. Untuk α = 5 % dan DK = 1, pada tabel nilai kritis untuk uji Chi- Square diperoleh X 2 cr = 3,840. Karena X 2 hitung < X 2 cr, maka hipotesanya diterima. Curah Hujan Historis Penelusuran hujan historis dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui kala ulang banjir pada waktu tersebut. Berdasarkan data lapangan hujan ekstrim terjadi pada tahun 2004 yaitu sebesar mm. Dengan mengikuti hujan rancangan Normal maka dilakukan perhitungan terbalik. x = 210 mm Mean X = (berdasarkan perhitungan pada metode Normal) Std. Deviasi X = (berdasarkan perhitungan pada metode Normal) k = 1.74 Kala Ulang = Distribusi Hujan Pada studi ini digunakan distribusi hujan metode ABM (alternating block method). Metode tersebut mengurutkan hujan dengan puncak di tengah. Tabel b dan Tabel c. menampilkan distribusi hujan jam-jaman untuk berbagai kala ulang dengan dasar perhitungan analisa frekuensi Normal. Tabel 5. Distribusi Hujan Metode ABM Untuk Berbagai Kala Ulang dengan Tata Guna Lahan pada Tahun 2001 JAM KE RASIO KUMULATIF 2 th 5 th 10 th 25 th 27 th 50 th 100 th 200 th 1 6.7% 6.7% % 16.8% % 71.8% % 86.1% % 94.1% % 100.0% HUJAN RANCANGAN KO EFISIEN PENGALIRAN HUJAN EFEKTIF HUJAN JAM-JAMAN (mm) Tabel 6. Distribusi Hujan Metode ABM Untuk Berbagai Kala Ulang dengan Tata Guna Lahan pada Tahun 2010 JAM KE RASIO KUMULATIF 2 th 5 th 10 th 25 th 27 th 50 th 100 th 200 th 1 6.7% 6.7% % 16.8% % 71.8% % 86.1% % 94.1% % 100.0% HUJAN RANCANGAN KO EFISIEN PENGALIRAN HUJAN EFEKTIF HUJAN JAM-JAMAN (mm) Debit Banjir Rancangan dengan Hidrograf Nakayasu Dari perhitungan debit banjir rancangan didapat debit maksimum pada kala ulang 10 Tahun yang akan digunakan dalam perencanaan normalisasi sungai dan tanggul Tabel 7. Banjir Rancangan Berbagai Kala Ulang (Tata Guna Lahan tahun 2001) Kala Ulang Debit Pada Patok (m 3 /detik) Tabel 8. Banjir Rancangan Berbagai Kala Ulang (Tata Guna Lahan tahun 2010) Kala Ulang Debit Pada Patok (m 3 /detik) Simulasi dengan Software Skema sungai di bawah ini menggambarkan berbagai variasi

7 jangkauan sungai yang saling berhubungan. Pada program HEC-RAS, skema sistem sungai merupakan data awal yang dibutuhkan sebelum data lain dimasukkan c. Hasil Simulasi Dari hasil simulasi oleh software HEC RAS dan Arc View GIS 3.3 dengan bantuan ekstensi Hec GeoRAS, maka didapatkan hasil sebagai berikut: Gambar 1. Skema Inflow Debit Pada Pemodelan Hidrolika (Hec- Ras) a. Pasang Surut Data pasang surut diperlukan dalam studi ini sebagai input outflow muka air pada hilir sungai Bang. Gerakan air (pasang surut) perairan pantai Sendang Biru pada umumnya mempunyai tipe pasang surut campuran condong ke harian ganda (mixed tide prevailing semi diurnal). Data pasang surut yang digunakan sebagai input outflow dalam studi ini adalah data pencatatan pasang surut hasil pengukuran penelitian sebelumnya yang ada di Sendang Biru pada tanggal 1 16 oktober Dikarenakan simulasi ini bertujuan untuk mengetahui kemungkinan terburuk kondisi banjir, maka data yang digunakan adalah pada saat pasang tertinggi yaitu pada tanggal 7 oktober b. Kalibrasi Model Pada studi digunakan elevasi tinggi penampang sungai pada patok 30 (elevasi +33,15). Berdasarkan hasil survey (wawancara warga) pada hujan tahun 2004 yang dikalibrasi dengan curah hujan historis dengan kala ulang 27 tahun muka air berada 1.02 meter di atas penampang sungai (elevasi +34,27). Kalibrasi dilakukan dengan melakukan perubahan pada nilai n (koefisien manning). Percobaan dilakukan pada nilai 0,020 sampai dengan 0,025. Hasil yang mendekati kondisi lapangan adalah 0,023. Nilai tersebut termasuk saluran besar dengan jenis saluran bersih, sedikit tanaman. Gambar 2. Gambar 3. Hasil Simulasi Kedalaman Genangan Q 5 dengan Tataguna Lahan Tahun 2001 Hasil Simulasi Kedalaman Genangan Q 10 dengan Tataguna Lahan Tahun 2001 Gambar 4. Output Hasil Simulasi Kedalaman Genangan Q 27 Tahun 2001

8 Gambar 5. Output Hasil Simulasi Kedalaman Genangan Q 50 Tahun 2001 Gambar 8. Output Hasil Simulasi Kedalaman Genangan Q 27 Tahun 2010 Gambar 6. Output Hasil Simulasi Kedalaman Genangan Q 5 Tahun 2010 Gambar 7. Output Hasil Simulasi Kedalaman Genangan Q 10 Tahun 2010 Gambar 9. Output Hasil Simulasi Kedalaman Genangan Q 50 Tahun 2010 Tabel 9. Hasil rekapitulasi situasi banjir di Sungai Bang dengan tataguna lahan tahun 2001 No Debit Kala Ulang Debit Rata-rata Luas Kedalaman Genangan Genangan (Q) (A) (H) (tahun) (m³/dt) (km²) (m) 1 Q Q Q Q

9 Tabel 10. Hasil rekapitulasi situasi banjir di Sungai Bang dengan tataguna lahan tahun 2010 No Debit Kala Ulang Debit Luas Genangan Rata-rata Kedalaman Genangan (Q) (A) (H) (tahun) (m³/dt) (km²) (m) 1 Q Q Q Q Gambar 10. Grafik perbandingan perubahan tataguna lahan terhadap luas genangan Gambar 3. Grafik perbandingan pengaruh perubahan tataguna lahan terhadap kedalaman maksimal 5. KESIMPULAN Kesimpulan sebagai berikut: 1. Dari hasil pemodelan genangan dengan menggunakan Hec-Georas 3.1, didapat luas genangan maksimum terjadi sebesar 4,99 km2 pada kala ulang Q50 dengan tata guna lahan tahun 2010, sedangkan rata-rata kedalaman maksimum terjadi sebesar 4,15 m pada kala ulang Q50 dengan tata guna lahan tahun Besar pengaruh perubahan lahan tahun 2001 ke 2010 terhadap luas terjadi peningkatan sebesar 0,4% dan kedalaman genangan terjadi peningkatan 0,5% di sungai Sub DAS Bang. 6. DAFTAR PUSTAKA Kementerian Pekerjaan Umum Undang undang Nomor 7 Tahun 2004 Tentang Sumber Daya Air. Jakarta. Kementerian Pekerjaan Umum Peta Kejadian Bencana Banjir tahun Jakarta : Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNBP). Kementerian Pekerjaan Umum Peta Potensi Kejadian Bencana Banjir tahun Jakarta : Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNBP). Kementerian Pekerjaan Umum Undang undang Nomor 38 Tahun 2011 Tentang Sungai. Jakarta. Asdak, Chay Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (edisi kedua). Chow, Ven Te Hidrolika Saluran Terbuka. Jakarta: Erlangga Federal Emergency Management Agency Recommended Procedure for Flood Velocity Data Development. Washington DC. Harto, Sri Analisis Hidrologi, Jakarta: Gramedia Limantara, Lily Montarcih Hidrologi Praktis. Bandung: Lubuk Agung Mulyanto, Argo Pengembangan Model SIG untuk Menentukan Rute Evakuasi Bencana Banjir (Studi kasus: Kecamatan Semarang Barat,

10 kabupaten Semarang).Tugas Akhir. Semarang: Jurusan Perencanaan Wilayah dan Kota Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Nolan, Brook Ekonomi Politik Masyarakat Nelayan Kecil: Sebuah Studi Perbandingan Masyarakat Pendatang di Rote Ndao dan Jawa Timur.Laporan Hasil Penelitian. Malang: Fakultas Ilmu Sosial dan Ilmu Politik Universitas Muhammadiyah. Prasetyorini, Linda Kajian Pengendalian Banjir di Hilir Sungai Cideres Deet kabupaten Majalengka. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: Jurusan Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Soemarto, CD Hidrologi Teknik. Surabaya: Usaha Nasional Gadjah Mada University Press.Yogyakarta. Suwarno Hidrologi. Bandung: Nova. US Army Corps Of Engginers. Hydraulic References Manual USA: Hydraulic Engineering Centre.