DISERTASI. Karya tulis ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dari Institut Tenologi Bandung. Oleh : YADI SURYADI NIM :

Transkripsi

1 METODA PENENTUAN INDEKS BANJIR BERDASARKAN FUNGSI DEBIT PUNCAK HIDROGRAF INFLOW, LUAS GENANGAN, KEDALAMAN GENANGAN DAN WAKTU GENANGAN (STUDI KASUS PADA DAS CITARUM HULU) DISERTASI Karya tulis ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dari Institut Tenologi Bandung Oleh : YADI SURYADI NIM : Program Studi Teknik Sipil PROGRAM PASCA SARJANA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

2 ABSTRAK METODA PENENTUAN INDEKS BANJIR BERDASARKAN FUNGSI DEBIT PUNCAK HIDROGRAF INFLOW, LUAS GENANGAN, KEDALAMAN GENANGAN DAN WAKTU GENANGAN (STUDI KASUS PADA DAS CITARUM HULU) Oleh Yadi Suryadi NIM : Perubahan iklim global yang mengakibatkan perubahan tinggi curah hujan pada suatu Daerah Aliran Sungai (DAS), kondisi topografi dengan elevasi wilayah lebih rendah dari pada elevasi muka air sungai, perubahan tata guna lahan yang mengakibatkan berubahnya koefisien aliran permukaan menjadi lebih besar, sehingga aliran permukaan (surface runoff) menjadi lebih besar dari sebelumnya, penurunan elevasi tanah (land subsidence) akibat dari pengambilan air tanah atau faktor dari karakteristik geologi pembentuknya dan perilaku manusia dalam memperlakukan sungai dan sarana drainase lainnya merupakan faktor-faktor eksternal yang dapat mengakibatkan banjir. Sedangkan faktor internal dapat dilihat dari fisik sungainya yaitu akibat dari kapasitas penampang sungai yang tidak bisa menampung beban debit yang mengalir di atasnya. Di Indonesia maupun negara-negara lain di dunia tidak terkecuali negara maju kejadian banjir sering terjadi setiap tahun, terutama pada musih penghujan ketika curah hujan yang tinggi jatuh pada waktu yang relatif pendek, sehingga debit puncak inflow yang ditimbulkannya melebihi kapasitas sungai yang dilewatinya. Akibat yang ditimbulkan oleh banjir dapat memporak porandakan daerah banjir tersebut baik infrastruktur maupun sosial, sehingga berdampak lebih jauh dapat melumpuhkan perekonomian daerah tersebut. Untuk mengurangi kerugian yang dapat ditimbulkan banjir, di negara-negara maju prediksi akan terjadinya banjir sudah dilakukan dengan adanya sistem peringatan ii

3 dini (early warning system) dan biasanya dengan cara memperkirakan kejadian hujan yang terjadi saat itu. Sistem tersebut biasanya dibangun dengan bantuan model numerik untuk memprediksi banjir yang bakal terjadi. Akan tetapi sejauh ini belum ada ukuran tertentu (indikator) yang dapat menggambarkan hubungan antara penyebab banjir khususnya hujan, hidrograf inflow dengan parameterparameter fisik hidrolik yaitu luas genangan, kedalaman genangan dan waktu genangan yang ditimbulkan akibat banjir. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan model indikator yang berkaitan dengan banjir yang selanjutnya disebut Indeks Banjir. Nilai indeks tersebut dapat memformulasikan hubungan antara debit inflow, luas genangan, kedalaman genangan dan waktu genangan. Objek sebagai lokasi studi dilakukan di DAS Citarum Hulu-Jawa Barat. Dengan bantuan program MIKE, hidrograf inflow dapat dihitung dari data hujan jam-jaman, evaporasi jam-jaman, luas DAS dan parameter aliran tanah yang diperkirakan. Selanjutnya program satu dimensi dengan full dinamik wave yang tersedia pada program MIKE 11, mengeksekusi hidrograf inflow yang masuk ke sistem sungai menjadi fluktuasi aliran di sungai tersebut. Banjir akan terjadi apabila beban debit aliran melebihi kapasitas penampang melintang sungai (bankfull capacity) sehingga elevasi muka air melewati puncak tanggul. Limpasan air yang melewati puncak tanggul dianggap sebagai aliran yang mengalir melalui bangunan pelimpah samping (side spillway), maka dengan bantuan program MIKE 21 dan MIKE FLOOD aliran tersebut selanjutnya mengalir pada lahan yang sudah dibuat dalam bentuk spasial (Digital Elevation Model) menjadi daerah banjir atau genangan. Model Indeks Banjir yang dikembangkan pada penelitian ini adalah model indeks yang melibatkan pengaruh hidrologi dan hidrolik yang terkait dengan masalah banjir. Pengaruh hidrologi adalah curah hujan dan turunannya yaitu hidrograf inflow, sedangkan pengaruh dampaknya adalah luas genangan, kedalaman genangan dan waktu genangan. Indeks Banjir dibangun dari empat komponen indeks, yaitu Indeks Debit Puncak, Indeks Luas Genangan, Indeks Kedalaman Genangan dan Indeks Waktu Genangan. Masing-masing komponen indeks iii

4 diformulakan sebagai harga perbandingan/rasio antara selisih kejadian dengan harga minimum dibanding dengan selisih antara harga maksimum dengan minimum. Dengan bantuan model statistik Partial Least Square (PLS) dari Structural Equation Modeling (SEM) nilai korelasi antara kompenen indeks dapat diketahui, sehingga diperoleh formula Indeks Banjir. Korelasi yang diperoleh menunjukkan bahwa hubungan Indeks Banjir dengan komponen Indeks Debit relatif kecil dibandingkan dengan komponen Indeks lainnya. Dalam arti bahwa Indeks Banjir di DAS Citarum Hulu dominan dipengaruhi oleh faktor-faktor fisik hidroliknya yaitu luas genangan, kedalaman genangan dan waktu genangan. Dengan sistem drainase yang baik, Indeks Banjir relatif akan menurun meskipun debitnya besar. Indeks Banjir juga dapat dihubungkan dengan komulatif hujan maksimum wilayah yang terjadi di lahan dengan hasil yang baik, sehingga akan mudah untuk mendapatkan nilai Indeks Banjir hanya dengan mengetahui komulatif hujan maksimum pada DAS/sub DAS tersebut dan selanjutnya dengan menggunakan grafik hubungan Indeks dengan debit inflow (Qp), hubungan Indeks Banjir dengan luas genangan (Ag), hubungan Indeks Banjir dengan kedalaman genangan (Hg) dan hubungan Indeks Banjir dengan lama genangan (Tg) parameterparameter banjir dapat diperkirakan dengan mudah. Penelitian ini akan sangat berguna dalam pengembangan mitigasi banjir di DAS Citarum Hulu dan metode pengembangannya dapat diterapkan di DAS atau sub DAS lain dengan parameter-parameter fisik yang berbeda. Kata Kunci : Indeks Banjir, Komulatif Hujan Wilayah, Debit Puncak, Luas Genangan, Kedalaman Genangan dan Waktu Genangan iv

5 ABSTRACT THE METHOD OF DETERMINING FLOOD INDEX BASED ON THE FUNCTION OF PEAK DISCHARGE HYDROGRAPH INFLOW, THE AREA OF INUNDATION, DEPTH OF INUNDATION AND TIME OF INUNDATION (A CASE STUDY ON THE UPPER CITARUM WATERSHED) By Yadi Suryadi Student ID No. : External factors which contribute to the occurrence of floods are global climate change that causes alteration in the level of rainfall at watersheds, topographic condition with an elevation area lower than the river water surface, changes in land use that leads to higher surface runoff coefficient, land subsidence due to the exploitation of ground water or the characteristic of geologic formation as well as human behavior in utilizing river and drainage infrastructure. On the other hand, the internal factor refers to the physical condition of the river affected by the its cross section capacity that is incapable of accommodating the discharge load of the river. In Indonesia as well as other countries including developed nations, flood occurs almost every year especially during the rainy season when high level rainfall occurs within a short period as a consequence of discharge inflow that exceeds the capacity of the river. Widespread floods will result in extensive damage to the inundated area that will not only devastate infrastructure but will also have an adverse social impact, thus will eventually debilitate the economy of the area. To alleviate the degree of damages caused by floods, developed countries have managed to predict the occurrence of flood through an early warning system that normally forecasts the possibility of rainfall in a specified time. The system is developed through the support of numerical model in predicting floods. However, v

6 there has yet to be an indicator that can describe on the correlation between the causes of flood especially rainfall, hydrograph inflow with hydraulic physical parameters such as the area, depth and time of inundation.. The objective of this research is to develop an indicator model related to floods and thus known as the flood index. This index enables the formulation of the relationship between discharge inflow, inundation area, inundation depth and inundation time. In relation to this, a field research has been conducted on the upper Citarum watershed in West Java. By applying the MIKE software, hydrograph inflow can be calculated based on hourly rainfall data, hourly evaporation data, watershed area, and the estimation of ground water flow parameter. The single dimension program with full dynamic wave available in the MIKE 11 software, then calculated the hydrograph inflow into the river system by converting it into river flow fluctuations. Flood will occur when the flow of discharge load exceeds the capacity of the cross section river and thus water surface elevation will surpass the peak of the embankment. The spilling over of water that exceeds the embankment s peak is considered as water flowing through the side spillway construction. Therefore, with the support of the MIKE 21 and MIKE FLOOD program, water will flow into an area designed according to the spatial form of the Digital Elevation Model that functions as the flood or inundation area. The flood index model developed in this research is an index model that involves the effect of hydrology and hydraulic related to floodings. The effect of hydrology is rainfall and its derivative i.e. hydrograph inflow, while the impact is the area, depth and time of inundation. Flood index consists of four index components, i.e., peak discharge index, inundation area index, inundation depth index, and inundation time index. The formula of each index component is the price ratio of the difference between occurrence with minimum price in comparison to the difference between the maximum and minimum price. With the application of the statistical model of Partial Least Square (PLS) from the Structural Equation Modeling (SEM), the correlation value between index vi

7 component can be calculated and therefore the flood index formula can be obtained. The correlation indicates that the relationship between flood index and discharge index component is relatively insignificant compared to other index components. This is therefore, an indication that the flood index of the upper Citarum watershed is predominantly influenced by physical hydraulic factors such as the area, depth and time of inundation. A well-established drainage system will relatively reduce the flood index even though the discharge remains at a high level. Flood index can also be linked to maximum rainfall that occurs in the area with satisfactory results. It will then be easy to obtain the flood index value merely by knowing the cumulative maximum rainfall at the watershed / sub watershed and subsequently, it will be relatively easy to estimate flood parameters by using the correlation chart between index with the discharge inflow (Qp), the correlation between flood index with inundation area (Ag), correlation between flood index with inundation depth (Hg) and the correlation between flood index with inundation time (Tg). This research will be beneficial in developing a flood mitigation system on the Upper Citarum Watershed and the development method can be applied in other watershed or sub watershed with different physical parameters. Keyword : Flood Index, Cumulative Region Rainfall, Area of Inundation, Depth of Inundation and Time of Inundation vii

8 METODA PENENTUAN INDEKS BANJIR BERDASARKAN FUNGSI DEBIT PUNCAK HIDROGRAF INFLOW, LUAS GENANGAN, KEDALAMAN GENANGAN DAN WAKTU GENANGAN (STUDI KASUS DAS CITARUM HULU) Oleh Yadi Suryadi NIM : Program Studi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung Menyetujui Tim Pembimbing Tanggal Desember 2007 Ketua, Prof. Dr. Ir. Hang Tuah, MOc. E Anggota, Anggota, Dr.Ir. Iwan Kridasantausa, MSc. Dr. Ir. Indratmo Soekarno, MSc. viii

9 Dipersembahkan kepada Istriku Tintin Sudartin dan anak-anakku tercinta Azka dan Aghnat ix

10 x

11 PEDOMAN PENGGUNAAN DISERTASI Disertasi Doktor yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaam ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh disertasi haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. x

12 UCAPAN TERIMA KASIH Penulis sangat berterima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Hang Tuah Salim, M.Oc.E sebagai ketua Tim Pembimbing, atas segala saran, bimbingan dan nasehatnya selama penelitian berlangsung dan selama penulisan disertasi ini. Penulis juga berterima kasih atas saran, kritik dan nasehat dari anggota Tim Pembimbing Dr. Ir. Iwan Kridasantausa, MSc dan Dr. Ir. Indratmo Soekarno, MSc. Ucapan terima kasih juga penilis sampaikan kepada Dr. Ir. M. Syahril Badri Kusuma, Dr. Ir. Dantje Kardana N. MSc. dan Dr. Ir. Suripin, M. Eng., sebagai reviewer yang telah memberikan koreksi kesalahan format penulisan, masukan dan saran-sarannya terhadap analisis grafik, sehingga susunan dan isi materi disertasi menjadi lebih baik. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dekan Sekolah Pasca Sarjana, Institut Teknologi Bandung yang selalu memberikan peringatan dan pengumuman mengenai batas waktu studi, sehingga menjadikan motivasi kepada penulis untuk segera menyelesaikan penelitian disertasi ini. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada DR. Ir. Arie Setiadi dan temanteman di Puslitbang Air yang telah menyediakan waktu untuk memberikan kursus kepada penulis tentang penggunaan software MIKE 11, sehingga penulis mempunyai bekal awal untuk melanjutkan kursus yang lebih mendalam di Bangkok, Thailan. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada DR. Ir. Wanny Adidarma dan kawan-kawan di Puslitbang Air yang telah menyediakan waktu untuk memberikan penjelasan kepada penulis mengenai hasil penelitiannya tentang Estimasi Distribusi Hujan Durasi Pendek. xi

13 Terima kasih juga penulis sampaikan kepada PT. Indonesia Power di Saguling, Balai Besar Wilayah Sungai Citarum, Dinas Pengelolaan Sumber Daya Air Propinsi Jawa Barat, Badan Meteorologi dan Geofisika Bandung, Dinas Tarkim Propinsi Jawa Barat, Bapeda Propinsi Jawa Barat yang telah bersedia membantu menyediakan data yang diperlukan untuk disertasi ini. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ketua Kelompok Keahlian TSA dan Kepala Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Program Studi Tenik Sipil yang telah membantu penulis menyediakan sarana dan prasarana pendidikan, terutama fasilitas ruangan di kampus ITB. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada dosen-dosen Teknik Sumber Daya Air, Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung yang telah memberikan bekal ilmu, masukan-masukan dalam analisis dan bersedia diskusi bersama penulis dalam menghadapi permasalahan selama proses penelitian. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada teman-teman dosen di Fakultas Teknik Universitas Winaya Mukti dan Pusbiktek Departeman Pekerjaan Umum serta teman-teman sesama mahasiswa program doktor yang selalu memberikan dukungan moril kepada penulis, sehingga penulis tetap semangat mengerjakan disertasi ini sampai selesai. Tidak lupa juga terima kasih penulis sampaikan kepada Departemen Pendidikan dan Kebudayaan atas bantuan Beasiswa Pendidikan Pascasarjana (BPPs) yang penulis terima selama pendidikan program doktor ini. xii

14 DAFTAR ISI ABSTRAK ABSTRACK PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS UCAPAN TERIMA KASIH DAFTAR ISI DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ii v x xi xiii xviii xx xxiv xxv BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Penelitian... 1 I.2 Maksud Penelitian... 2 I.3 Tujuan Penelitian... 3 I.4 Hipotesis... 3 I.5 Batasan Penelitian... 3 I.6 Manfaat Penelitian... 4 I.7 Ruang Lingkup Penelitian... 4 I.7.1 Pengumpulan dan Pengolahan Data... 4 I.7.2 Aplikasi Model Hidrologi... 5 I.7.3 Aplikasi Model Hidraulik Satu Dimensi... 6 I.7.4 Aplikasi Model Hidraulik Dua Dimensi dan Model Banjir... 6 I.7.5 Pengembangan Model Indeks Banjir... 6 I.7.6 Analisis Resiko Banjir... 6 II BAB II KAJIAN PUSTAKA II.1 Tinjauan Aspek Hidrologi di Daerah Aliran Sungai... 7 II.1.1 Definisi dan Karakteristik Fisik Daerah Aliran Sungai... 7 II Daerah Aliran (Drainage Area)... 9 II Panjang Daerah Aliran Sungai... 9 II Kemiringan Daerah Aliran Sungai II Bentuk Daerah Aliran Sungai II Penggunaan Penutup Lahan (Land Cover) II.1.2 Hidrograf Inflow di Muara (Outlet) DAS II Analisis Hidrograf II Proses Aliran Permukaan II Komponen Hidrograf II Pemisahan Aliran Dasar Dengan DRO Pada Kurva Resesi Resesi xiii

15 II Curah Hujan Efektif dan Hidrograf II Unit Hidrograf II.1.3 Penelusuran Aliran (Flood Routing) II Penelusuran Sistem Lumped II Penelusuran Sistem Distributed II.1.4 Persamaan Hidrologi Untuk Model Aliran Rainfall Runoff II Persamaan Umum Aliran II Model Aplikasi Rainfall Runoff (RR) Dalam MIKE II Model Aplikasi NAM II Struktur Model II Komponen Dasar Model II Parameter Model II Kalibrasi Model II.2 Tinjauan Aspek Hidrodinamik Banjir II.2.1 Banjir dan Implementasi Solusi Hidraulik Dengan Numerik II Persepsi Tentang Banjir II Dataran Banjir (Flood Plain) II Metode Numerik Sebagai Solusi Persamaan Hidraulik II.2.2 Persamaan Model Satu Dimensi di Sungai II Persamaan Saint Venant Dalam Model Mike II Skema Penyelesaian II Syarat Batas II.2.3 Persamaan Model Dua Dimensi di Dataran Banjir II Persamaan Dua Dimensi Aliran Dangkal pada Mike II Tegangan Pada Dasar Saluran II Penyesaian Numerik II.2.4 Persamaan Model Banjir II.3 Resiko Akibat Kejadian Banjir II.3.1 P enilaian Terhadap Resiko (Hazard Assesment) II.3.2 Analisis Kerawanan (Vulnerability Analysis) II.4 Kajian Nilai Indeks II.4.1 Pengertian Nilai Indeks II.4.2 Nilai Indeks Banjir Studi Terdahulu II.4.1 Partial Least Square Sebagai Metoda Untuk Merumuskan Nilai Indeks xiv

16 II Metode Partial Least Square II Cara Kerja Partial Least Square II.5 Studi Banjir Citarum Hulu Terdahulu II.5.1 Kajian Komprehensif Penanganan Banjir di Citarum Hulu II.5.2 Pengaruh Perubahan Hidrograf Infow [Waktu Dasar (Tb), Waktu Puncak (Tp) Dan Debit Puncak (Qp)] Terhadap Fluktuasi Muka Air Di Sungai Dalam Rangka Melihat Potensi Banjir II.5.3 The Study on Review of Flood Control Plan II.5.4 The Study on The Flood Control Plan of The Upper Citarum Basin III BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1 Umum III.2 Pengunaan dan Analisis Data III.2.1 Penggunaan NAM Model Dalam Simulasi Hidrograf Inflow III.2.2 Model Hidrodinamik Satu Dimensi Pada Aliran Sungai III.2.3 Model Hidrodinamik Dua Dimensi Pada Daerah Banjir dan Genangan III.3 Metoda Perumusan Nilai Indeks Banjir III.3.1 Klasifikasi Variabel Indeks Banjir III.3.2 Penetapan Hubungan Antar Variabel Indeks Banjir dengan Partial Least Square Dalam Perumusan Nilai Indeks Banjir III.3.3 Analisis Penilaian Resiko (Hazard Assessment) IV BAB IV PENGEMBANGAN MODEL IV.1 Konsep Penentuan Nilai Indeks Banjir IV.1.1 Indeks Debit Inflow IV.1.2 Indeks Luas Genangan IV.1.3 Indeks Kedalaman Genangan IV.1.4 Indeks Waktu Genangan IV.1.5 Indeks Banjir IV.2 Klasifikasi Nilai Indeks Banjir IV.2.1 Klasifikasi Debit Inflow IV.2.2 Klasifikasi Luas Genangan IV.2.3 Klasifikasi Kedalaman Genangan IV.2.4 Klasifikasi Waktu Genangan IV.3 Zonasi Indeks Banjir xv

17 V BAB V PENERAPAN MODEL PADA STUDI KASUS DAS CITARUM HULU V.1 Penyiapan Dan Analisa Data V.1.1 Penyiapan dan Analisa Data Hidroklimatologi V.1.2 Penyiapan Data Fisik DAS Citarum Hulu V DEM Kawasan DAS Citarum Hulu V Pola Jaringan Sungai V Tata Guna Lahan V.2 Simulasi Model Hidrologi di Daerah Aliran Sungai V.2.1 Penjelasan Umum V.2.2 Syarat Batas Model V.2.3 Hasil Simulasi RR V.2.4 Hasil Simulasi RR V.2.5 Kalibrasi dan Verifikasi V.3 Simulasi Model Hidrodinamik Aliran di Sungai Dan Daerah Banjir V.3.1 Penjelasan Umum V.3.2 Syarat Batas Model V.3.3 Hasil Simulasi V.3.4 Kalibrasi Untuk Aliran Hidrodinamik V.4 Analisis Penyebab Banjir DAS Citarum Hulu V.4.1 Simulasi Berdasarkan Skenario Pola Hujan Real Time V.4.2 Simulasi Berdasarkan Skenario Hujan Maksimum dan sub DAS 127 V.5 Simulasi Partial Least Square V.5.1 Indikator dan Variable Indeks Banjir V.5.2 Model Struktural Hubungan Indikator dan Variabel V.5.3 Proses dan Haisl Simulasi PLS V.6 Analisis Penentuan Nilai Indeks Banjir V.6.1 Perhitungan Indek Debit Puncak, Indeks Luas Genangan, Indeks Kedalaman Genangan, Indeks Waktu Genangan dan Indeks Banjir V.6.2 Perhitungan dan Analsis Indeks Banjir V.6.3 Analisis Hubungan Indeks Banjir dengan Debit Puncak, Luas Genangan, Kedalaman Genangan dan Waktu Genangan V.6.4 Analisis Hubungan Indeks Banjir Dengan Komulatif Hujan Wilayah V.6.5 Validasi Model Indeks Banjir V.7 Klasifikasi Indeks Banjir xvi

18 V.8 Hubungan Indeks Banjir Dengan Resiko VI BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN VI.1 Kesimpulan VI.2 Saran DAFTAR PUSTAKA xvii

19 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A : Peta Peta Lokasi Studi Kasus LAMPIRAN A.1 : Peta Kontur DAS Citarum Hulu LAMPIRAN A.2 : Peta Tata Guna Lahan Tahun 2001 DAS Citarum Hulu LAMPIRAN A.3 : Peta Jaringan Sungai di DAS Citarum Hulu LAMPIRAN A.4 : Peta jaringan Anak Sungai Utama di DAS Citarum Hulu LAMPIRAN A.5 : Batas Administrasi Desa/Kelurahan di Floodplain Area LAMPIRAN B : Penyiapan dan Hasil Analisis Data LAMPIRAN B.1 : Peta sub DAS sub DAS Citarum Hulu LAMPIRAN B.2 : Peta Poligon Thiessen DAS LAMPIRAN B.3 : Peta Poligin Thiessen sub DAS sub DAS LAMPIRAN B.4a : Contoh Data Jam-Jaman dari 9 Stasiun Hujan LAMPIRAN B.4b : Grafik Hujan Jam-Jaman dari 9 Stasiun Hujan tahun LAMPIRAN B.5a : Contoh Data Hujan Wilayah Hasil Analisis LAMPIRAN B.5b : Grafik Hujan Wilayah Setiap Sub DAS LAMPIRAN B.6 : Curah Hujan Durasi Pendek Hasil Analisis LAMPIRAN B.7 : Contoh Penampang Melintang Sungai Citarum Hulu LAMPIRAN B.8 : Penampang Memanjang Sungai Citarum Hulu LAMPIRAN B.9a : Peta Daerah Floodplain Hasil Proses Analisa DEM LAMPIRAN B.9b : Zoom Peta Daerah Floodplain Hasil Proses Analisa DEM LAMPIRAN C : Prosedur Simulasi Rainfall Runoff Dengan NAM Model LAMPIRAN D : Contoh Hasil Rainfall Runoff LAMPIRAN D.1 : Contoh Hasil Durasi Panjang Rainfall Runoff (2 bulan) LAMPIRAN D.2 : Contoh Hasil Rainfall Runoff Debit Puncak (9 hari) LAMPIRAN E : Prosedur Simulasi Model Hidrodinamik LAMPIRAN F LAMPIRAN F.1 LAMPIRAN F.2 LAMPIRAN F.3 LAMPIRAN F.4 LAMPIRAN F.5 LAMPIRAN F.6 LAMPIRAN F.7 LAMPIRAN F.8 : Contoh Hasil Simulasi 2D dan Banjir : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Hujan 1 Jam-jaman : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Hujan 2 Jam-jaman Maks : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Hujan 3 Jam-jaman Maks : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Hujan 4 Jam-jaman Maks : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Hujan 5 Jam-jaman Maks : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Hujan 6 Jam-jaman Maks : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Hujan 7 Jam-jaman Maks : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Hujan 24 Jam-jaman Maks xviii

20 LAMPIRAN F.9 : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Data Hujan Kalibrasi LAMPIRAN F.10 : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Data Hujan Validasi LAMPIRAN F.9 : Tabel Resume Hasil Simulasi Model Hidrodinamik 2D Untuk Data Hujan 24 Jam Periode Ulang 25 tahun LAMPIRAN F.12 : Gambar Genangan Banjir Hasil Simulasi Model Banjir xix

21 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman II.1 DAS Sebagai Sistem Hidrologi... 7 II.2 Perbedaan Panjang Sungai dan Panjang DAS II.3 Permukaan (Surface Runoff) II.4 Skema Proses Runoff II.5 Komponen Distribusi Hujan Seragam II.6 Keseimbangan Debit Pada Distribusi Hujan Seragam II.7 Hidrograf Aliran Permukaan Langsung (DRO) II.8. Contoh Metode Pemisahan Base Flow II.9 Kurva Kehilangan Akibat Infiltrasi II.10 Total Hidrograf II.11 Hidrograf Dikurangi Base Flow II.12 Unit Hidrograf II.13 Struktur Model NAM II.14 Tipikal Potongan dan Profil Sungai II.15 Elemen-elemen Kontinuitas dan Momentum di Sungai II.16 Penampang Melintang dalam Model Pendekatan II.17 Penampang Saluran dalam Perhitungan Grid II.18 Skema 6-titik dari Abbott II.19 Penempatan Persamaan Kontinuitas dalam Skema 6-titik dari Abbott 43 II.20 Penempatan Persamaan Momentum dalam Skema Abbott 6-titik II.21 Definisi dari Struktur Internal Pada Lateral Link II.22 Interpolasi Elevasi Muka Air Pada Lateral Link II.23 Interpolasi Aliran pada Lateral Link II.24 Contoh Peta Karakeristik Curah Hujan di Las Vegas II.25 Grafik Hubungan Antara DFI (t) dengan CFD (t) II.26 Contoh Multiblok Model II.27 Perbandingan Penambahan Rasio Qp Inflow Terhadap Rasio Penambahan Ketinggian Muka Air di Atas Air Tanggul III.1 Bagan Alir Metodologi Penelitian IV.1 Klasifikasi Debit Inflow IV.2 Gambar Potensi Daerah Bencana Banjir di Citarum Hulu (terjadi pada elevasi dibawah +660 m dpl) V.1 Sebaran Lokasi Stasiun Pengamat Hujan V.2 Distribusi Panas dan Evaporasi dalam 24 Jam V.3a Gambar Topografi DAS Citarum Hulu dalam Bentuk DEM V.3b Gambar Sebuah Sel 50mx50m V.4 Pola Jaringan Sungai Citarum Hulu V.5 Sub DAS Anak-anak Sungai Citarum Hulu xx

22 V.6 Tata Guna Lahan DAS Citarum Hulu Tahun V.7 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Citarum Hulu V.8 Debit Kumulatif Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Citarum Hulu V.9 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Citarum Hulu V.10 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Citarik V.11 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Cikeruh V.12 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Cipamokolan V.13 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Cidurian V.14 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Cicadas V.15 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Cigede/ Cikapundung V.16 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Cisangkuy V.17 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Citepus V.18 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Cibolerang V.19 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Ciwidey V.20 Hidrograf Hasil Simulasi Rainfall Runoff Sungai Cibeureum V.21 Kalibrasi Hidrograf DAS Citarum Hulu V.22 Grafik Hidrograf Hasil Jumlah 12 Sub DAS, DAS Citarum Hulu dan Hasil Observasi V.23a. Posisi Syarat Batas Model Satu Dimensi di Sungai V.23b. Tampilan Tabel Syarat Batas Model Satu Dimensi di Sungai V.24a. Peta Area DEM yang Dimodelkan V.24b. Elevasi Sel di Sekitar Syarat Batas V.24c. Syarat Batas Model Dalam View 3D V.25a Profil Memanjang Bagian Sungai Citarum Hulu Hasil Simulasi MIKE V.25b Profil Melintang Pada Daerah Overtopping Hasil Simulasi MIKE V.26a Contoh Lokasi Daerah Banjir di DAS Citarum Hulu V.26b Arah Aliran Pada Saat Overtopping dari Sungai V.26c Contoh Perubahan Kedalaman Air Pada Koordinat Tertentu V.26d Contoh Perubahan Kedalaman Air Pada Sel Yang Elevasi Topografinya Lebih Rendah Dari Elevasi Muka Air di Sungai atau Lebih Rendah Dari Elevasi Tanah yang Terluapi Banjir V.27 Grafik Perbandingan Debit Hasil Simulasi dengan Observasi di Nanjung V.28 Waktu Mulai Terjadinya Genangan/ Banjir Tersebar V.29 Lokasi Genangan Hasil Simulasi Model V.30 Lokasi Pengecekan Debit V.31 Selisih Debit Pada Lokasi Pengecekan Debit V.32 Grafik Kumulatif Luas DAS Citarum Hulu xxi

23 V.33a Grafik Kumulatif Debit Inflow Vs Luas DAS Untuk Hujan 1 Jam Maksimum V.33b Grafik Kumulatif Debit Inflow Vs Luas DAS Untuk Hujan 2 Jam Maksimum V.33c Grafik Kumulatif Debit Inflow Vs Luas DAS Untuk Hujan 3 Jam Maksimum V.33d Grafik Kumulatif Debit Inflow Vs Luas DAS Untuk Hujan 4 Jam Maksimum V.33e Grafik Kumulatif Debit Inflow Vs Luas DAS Untuk Hujan 5 Jam Maksimum V.33f Grafik Kumulatif Debit Inflow Vs Luas DAS Untuk Hujan 6 Jam Maksimum V.33g Grafik Kumulatif Debit Inflow Vs Luas DAS Untuk Hujan 7 Jam Maksimum V.34 Debit Maksimum di Nanjung Hasil Simulasi Hujan Harian Maksimum Pada Salah Satu Sub DAS Besar V.35 Debit Maksimum di Nanjung Hasil Simulasi Hujan Harian Maksimum Pada Kombinasi Dua dan Lebih Sub DAS Besar V.36 Skema Sub DAS untuk Simulasi Banjir V.37 Debit Maksimum Kumulatif Sepanjang DAS Citarum Hulu Pada Tiga Sub DAS Besar Saat Hujan Maksimum Terjadi Bersamaan V.38 Konstruk Multidimensi Second Order Indeks Banjir Pada Hujan Maksimum 24 Jam V.39 Nilai Inner dan Outer Loading Hasil Perhitungan Awal V.40 Nilai Inner dan Outer Loading Hasil Perhitungan Kedua V.41 Nilai Akhir Setelah Bootstrapping V.42 Hubungan Indeks Debit vs Qp V.43 Hubungan Indeks Luas Genangan vs Ag V.44 Hubungan Indeks Kedalaman Genangan vs Hg V.45 Hubungan Indeks Waktu Genangan vs Tg V.46 Hubungan Regresi Linier Antara Indeks Banjir I B dengan I Q, I A, I H dan I T V.47 Hubungan Polynomial Orde 2 Antara Indeks Banjir I B dengan I Q, I A, I H dan I T V.48 Hubungan Indeks Banjir I B dengan Debit Inflow, Luas Genangan Kedalaman Genangan dan Waktu Genangan V.49 Hubungan Unik Antara Indeks Banjir I B dengan Debit Inflow, Luas Genangan Kedalaman Genangan dan Waktu Genangan V.50 Hubungan Indeks Banjir dengan Komulatif Hujan Wilayah pada 12 sub DAS Citarum Hulu V.51 Contoh Penggunaan Data Hujan di Sub DAS V.52 Validasi Hubungan Polynomial Orde 2 Antara Indeks Banjir I B dengan I Q, I A, I H dan I T xxii

24 V.53 Validasi Hubungan Unik Antara Indeks Banjir I B dengan Debit Inflow, Luas Genangan Kedalaman Genangan dan Waktu Genangan V.54 Validasi Hubungan Indeks Banjir dengan Komulatif Hujan Wilayah pada 12 sub DAS Citarum Hulu V.55 Klasifikasi Indeks Banjir Sesuai dengan Kriteria Kedalaman dan Lama Genangan V.56 Hubungan Komulatif Hujan Wilayah DAS Citarum Hulu Dengan Probabilitas Banjir dan Indeks Banjir di Desa Tegal Luar xxiii

25 DAFTAR TABEL Tabel Halaman II. 1 Kedalaman Muka Air Tanah Sesuai Dengan Perubahan Satuan Kapilaritas per 1 mm/hari Untuk 20 Jenis Tanah IV.1 Matrik Analisis Klasifikasi Kedalaman Genangan Terhadap Pemukiman IV.2 Matrik Analisis Klasifikasi Kedalaman Genangan Terhadap Pertanian IV.3 Matrik Analisis Klasifikasi Kedalaman Genangan Terhadap Kawasan Industri IV.4 Matrik Analisis Klasifikasi Waktu Genangan Terhadap Kawasan Pertanian IV.5 Klasifikasi Lama Genangan V.1 Luas Sub DAS Anak-anak Sungai Citarum Hulu V.2 Sebaran Penggunaan Lahan Pada Sub DAS Citarum Hulu V.3 Koefisien Pengaliran (run off) V.4 Perbandingan Lokasi Kejadian Banjir V.5 Hasil Simulasi Model Terhadap Kombinasi Sub DAS V.6 Contoh Data Indikator Awal V.7 Contoh Data Indikator Siap Untuk Simulasi PLS V.8 Hasil Analisa Bootstrapping V.9 Nilai Korelasi Antar Variabel Indeks Banjir V.10 Hasil Eksekusi Model Terhadap Variasi Besar dan Pola Hujan V.11 Hasil Perhitungan Indeks V.12 Hasil Perhitungan Indeks Banjir V.13 Hasil Uji Statistik Hubungan Masing-masing Indeks Terhadap Indeks Banjir V.14 Hasil Uji Statistik Masing-masing Indeks Terhadap Regresi Liniernya V.15 Hasil Uji Statistik Masing-masing Indeks Terhadap Regresi Polynomialnya V.16 Hasil Uji Statistik Masing-masing Variabel Indeks Terhadap Regresi Liniernya V.17 Hasil Uji Statistik Masing-masing Variabel Indeks Terhadap Regresi Linier Hasil Rekayasa V.18 Uji Statistik Hasil Validasi Model V.19 Contoh Probabilitas Resiko Banjir di Sekitar Desa Tegal Luar (CTR 664) xxiv

26 DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG SINGKATAN Nama Pemakaian pertama kali pada halaman Halaman ANSWERS Areal Nonpoint Suorce Watershed 21 Environmental Response Simulation API Antesedent Precipitation Index 22 BAPEDA Badan Pembangunan Daerah 4 BBWS Citarum Balai Besar Wilayah Sungai 4 BF Base Flow 15 BMG Badan Meteorologi dan Geofisika 4 CBSEM Covarian Base Structural Equation 63 Modeling CFD Comulative Flood Days 62 CFI Coastal Flood Indeks 60 DAS Daerah Aliran Sungai 1 DEM Digital Elevation Model 4 DFI Daily Flood Index 62 DRO Direct Runoff Hidrograph 15 HEC-1 Hydrologic Engineering Center 21 JICA Japan International Cooperation 73 Agency NAM Nedbor-Afstromnings-Model 21 NOAA s National Weather Services 58 O&P Operasi dan Pemeliharaan 70 PLS Partial Least Square 63 PSDA JABAR Pengelolaan Sumber Daya Air Jawa 4 Barat QOF Q Overland Flow 28 SCS Soil Concervation Services 22 SIG Sistem Informasi Geografis 9 SMAP Nama Model Rainfall Runoff 24 SNI Standar Nasional Indonesia 85 SWMM Storm Water Management Model 21 UHM Unit Hidrograph Method 24 URBAN Nama Model Rainfall Runoff 24 UTM Universal Transverse Mercator 5 WMS Watershed Modelling System 22 xxv

27 LAMBANG Nama Pemakaian pertama kali pada halaman Halaman A Daerah Aliran/Luas DAS segiempat 9 A 1, A 2, A 3, A n Luas genangan pada zona tertentu 87 A maks Luas genangan maksimum yang 86 terjadi akibat banjir A min Luas genangan minimum yang terjadi 86 akibat banjir Ao Luas lingkaran yang kelilingnya sama 11 dengan keliling DAS A t Luas genangan saat kejadian banjir 86 B Lebar total dari penampang 41 b Lebar dasar saluran 40 C Koefisien Aliran Permukaan 12 cd Koefisien gesek udara 48 cf Koefisien geser 47 CKIF Konstanta waktu untuk Interflow 29 CQOF Koefisien Aliran Permukaan 28 D Durasi Hujan 18 ΔE Perbedaan Elevasi Antara Titik Awal 10 dan Titik Akhir Alur Aliran Utama Ea Evapotranspirasi Aktual 28 Ep Evapotranspirasi 28 EP Hujan Harian 61 Epma Nilai rata-rata hujan efektif 61 maksimum tahunan di suatu statiun Epms Simpangan baku 61 F Field Capacity 15 Fc Perbandingan Bentuk Lingkaran 11 FI Indeks Banjir 61 fo Kondisi Awal Infiltrasi 18 ft Feat 11 f(t) Nilai Infiltrasi Pada Waktu Tertentu 18 fc Infiltrasi saat mencapai konstan 18 G Aliran tanah 29 GWL Ground Water Level 30 GWLBFO Kedalaman maksimum GWL akibat 30 baseflow H A1 kedalaman pada zona tertentu 87 H i kedalaman genangan 87 H maks kedalaman genangan maksimum ratarata 88 terjadi H min kedalaman genangan minimum ratarata 88 terjadi H t kedalaman genangan rata-rata saat 88 kejadian banjir h Kedalaman muka air 42 I A Indeks luas genangan 86 xxvi

28 I B Indeks Banjir 89 I H Indeks kedalaman genangan 88 I Q Indeks debit inflow 85 I T Indeks waktu genangan 88 I(t) Nilai Masukan 20 i Curah Hujan Relatif 15 i-f = i e Hujan Efektif 23 k Konstantan Resesi 16 L Panjang DAS/Panjang Alur Aliran 9 Utama L Tampungan Zona Akar 28 Beban debit 54 Lm Panjang maksimum DAS pararel ke 11 garis drainase utama Lca Panjang Ke Pusat Luas DAS 11 Lt Faktor Bentuk 11 ΔL Kelembaman zona akar 29 M 5/3 yang diperoleh dari persamaan 23 Manning N Koefisien kekasaran efektif 23 N Jumlah Komoditi yang digunakan 56 n jumlah sel yang mempunyai 87 kedalaman sama n total = n 1 + n 2 + n 3 + n n total jumlah sel yang tergenang 87 P Keliling Basah Penampang 11 p Tekanan 46 PN Excess water 29 ΣPo Jumlah harga komoditi pada awal 55 waktu yang ditinjau Pf Probabilitas Kegagalan (resiko) 54 Pr Probabilitas Keandalan 54 ΣPn Jumlah harga komoditi pada waktu 55 yang ditinjau QIF Interflow 29 Q(H) Outflow dari reservoir yang 21 ditentukan dengan head atau kedalaman di reservoir Q maks debit maksimum yang menyebabkan 85 banjir Q min debit minimum yang menyebabkan 85 banjir Qobs,i Debit hasil pengukuran 34 q o Debit Awal 16 Q t debit saat kejadian banjir 85 q t Debit setelah waktu t 16 Q(t) Debit Keluaran 21 Qsim,i Debti hasil simulasi pada waktu i 34 xxvii

29 q=q(x,t) Debit Aliran Persatuan Lebar 23 R Tahanan (kapasitas penampang) 54 Rc Perbandingan Bentuk Lingkaran 11 dalam Bentuk Lain Re Perbandingan Panjang 11 S Kemiringan DAS 10 S Volume Air dalam reservoir 21 S D Soil Moisture Storage 15 Sf Kemiringan friksi 38 So Kemiringan Permukaan Lahan Ratarata 23 S(t) Tampungan 21 Sy Nilai Spesifik Yield 32 T B Time Base 20 T maks Waktu genangan maksimum saat terjadi banjir 89 T min Waktu genangan minimum saat 89 terjadi banjir Tp Time of Peak 20 T R Time of Rise 20 tc Time of Concentration 20 TIF Nilai Awal Untuk Interflow 29 TG Nilai awal untuk pengisian air tanah 29 TOF Nilai Awal untuk Overland Flow 29 U Tampungan Permukaan 27 u b Kecepatan aliran diatas dasar arah x 47 v b Kecepatan aliran diatas dasar arah y 47 Vp Curah Hujan Komulatif 18 Vd Aliran Permukaan Langsung 18 WLFL1 Kedalaman Air Tanah untuk 32 Perubahan Satuan Kapilaritas ^x dan ^y Matrik Loading 67 y=y(x,t) Kedalaman Aliran Permukaan 23 Yo Kedalaman Aliran Permukaan 23 α Faktor Angkutan 23 β Koefisien Momentum 37 γ Berat Jenis Air 38 y Jarak dari tekana air ke pusat tekanan 38 ρ Rapat Massa 40 u Rata-rata kecepatan aliran 40 μ Viskositas Dinamik 46 Φ Infiltrasi 18 2 Operator Laplace 47 π Phi Radian 11 ρa Kerapatan udara 48 u = ( uw, vw) Kecepatan angin pada ketinggian m diaas permukaan laut xxviii

30 η Vektor endogen variabel laten 66 ξ Variabel laten exogen 66 ζ Vektor variabel residual 66 σ R Standar deviasi kapasitas tampung 155 σ L Standar deviasi beban debit 155 Ω R Perbandingan standar deviasi dengan 155 nilai rata-rata kapasitas tampung Ω L Perbandingan standar deviasi dengan nilai rata-rata beban debit 155 xxix