Peranan Curah Hujan dan Aliran Dasar Terhadap Kejadian Banjir Jakarta

Transkripsi

1 Peranan Curah Hujan dan Aliran Dasar Terhadap Kejadian Banjir Jakarta Sharah Puji 1, Atika Lubis 2 dan Edi Riawan 3. 1 Mahasiswa Meteorologi 211, 2 Pembimbing 1 Dosen Meteorologi, 3 Pembimbing 2 Dosen Meteorologi Program Studi Meteorologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung ABSTRAK Jakarta merupakan daerah yang berpotensi bencana banjir dan hampir terjadi setiap tahunnya. Data statistik kejadian banjir BNPB (Badan Nasional Penanggulangan Bencana) menunjukan frekuensi tertinggi kejadian banjir Jakarta berada di bulan November, Januari dan Februari. Curah hujan merupakan salah satu faktor penting penyebab terjadinya banjir. Penelitian sebelumnya menunjukkan jumlah curah hujan bulanan dan aliran dasar tertinggi terjadi pada bulan Desember dan Januari. Untuk itu dibutuhkan penelitian lebih lanjut apakah penyebab banjir pada bulan November disebabkan oleh curah hujan dan intensitas yang tinggi saja ataukah ada faktor kenaikan aliran dasar. Telah ditemukan banyak metode untuk perhitungan pemisahan aliran dasar dan direct runoff (DRO), salah satunya dalam penelitian ini menggunakan teknik pemisahan aliran dasar dengan metode Recursive Digital Filter (RDF), kemudian menentukan nilai ekstrem menggunakan metode Cumulative Distribution Function (CDF). Hasil menunjukan bahwa nilai CDF aliran dasar dibulan November dari tahun sebesar 17,61 m 3 /s belum menunjukan kondisi aliran dasar yang ekstrem, nilai aliran dasar pada bulan November lebih rendah dibandingkan bulan lainnya. Sedangkan untuk perhitungan direct runoff (DRO) berada pada peringkat ke-tiga setelah bulan Januari dan Februari. Jika dilihat nilai curah hujan maksimum harian, bulan November memiliki curah hujan yang tinggi terutama pada saat debit puncak tahun 212 sebesar mm. Maka dari itu kejadian banjir Jakarta pada bulan November tidak disebabkan oleh aliran dasar ekstrem, namun oleh direct runoff yang dipicu oleh hujan ekstrem. Disamping itu untuk kejadian tidak banjir ditahun 21 terjadi kontribusi aliran dasar yang tinggi disebabkan nilai debit (TRO) yang rendah. Kata Kunci : Hujan Ekstrem, Aliran Dasar, Recursive Digital Filter, Cumulative Distribution Function 1. Pendahuluan Jakarta merupakan daerah yang berpotensi bencana banjir dan hampir terjadi setiap tahunnya. Menurut data Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB) banjir terbagi menjadi dua: pertama, banjir yang didefinisikan sebagai peristiwa atau keadaan dimana terendamnya suatu daerah atau daratan karena volume air yang meningkat. Kedua, banjir bandang yaitu banjir yang datang secara tiba-tiba dengan debit air yang besar yang disebabkan terbendungnya aliran pada alur sungai. Adapun dari kedua definisi banjir tersebut diperoleh data statistik histogram kejadian banjir dari tahun 23 sampai dengan 214. Frekuensi tertinggi kejadian banjir Jakarta terjadi di bulan November, Januari dan Februari. Pada tahun wilayah Jakarta, khususnya bulan Februari banyak terjadi status siaga di pintu air Katulampa. Penyebabnya adalah curah hujan yang tinggi pada bulan Desember dan Januari yang mengakibatkan tanah menjadi jenuh, sehingga aliran dasar (baseflow) meningkat. Sedangkan untuk kejadian banjir di bulan November membutuh intensitas dan volume curah hujan besar yang mengakibatkan banjir (Rahmawati, 214). Dibeberapa wilayah lain erti di Bandung, bulan November menunjukkan kemungkinan terjadinya hujan ekstrem yang lebih tinggi dibandingkan bulan Desember dan Januari, walaupun masih lebih rendah dibandingkan bulan Februari (Abiseno, 213). Hal ini menunjukkan bahwa tingginya frekuensi banjir dibulan November besar kemungkinan adanya pengaruh dari intensitas hujan yang tinggi. Untuk itu perlu diteliti lebih lanjut pada penelitian ini pengaruh banjir pada bulan November di wilayah Jakarta disebabkan oleh hujan ekstrem atau adanya pengaruh kejenuhan aliran dasar. 1

2 2. Studi Area dan Data Lokasi yang digunakan dalam penelitian ini berada pada DAS Ciliwung Hulu sampai pos duga air M.T.Haryono (Gambar 1) dengan luas wilayah km 2. Tinggi Muka Air di pos M.T. Haryono merupakan salah satu pos yang dapat digunakan sebagai indikator banjir akibat luapan Sungai Ciliwung di wilayah Kota Jakarta Selatan. Waktu kajian dibatsasi pada bulan November tahun Terdapat dua data utama yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu data Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) dan data tinggi muka air MT Haryono yang didapat dari Balai Besar Wilayah Sungai Ciliwung-Cissadane (BBWS). Berikut ini terdapat titik koordinat TRMM yang berada diseikatar DAS Ciliwung (Tabel 1) (Gambar 1). Titik Koordinat TRMM No Latitude Longitude S E S E S E S E S 17.3 E pada bulan November, Januari, dan Februari. Kejadian banjir pada bulan November ini akan digunakan untuk pembahasan curah hujan dan aliran dasar ekstrem. Selanjutnya menghitung curah hujan wilayah menggunakan data TRRM disekitar DAS Ciliwung dengan persamaan aritmatik. Menentukan nilai curah hujan harian, dan hujan maksimum bulanan pada tahun debit puncak. Lalu merubah data tinggi muka air menjadi data debit harian dengan persamaan rating curve. Data debit akan digunakan untuk menghitung DRO dan aliran dasar dengan metode RDF, kemudian menentukan nilai ekstrem menggunakan metode CDF. Setelah itu dilihat distribusi aliran dasar, DRO, dan total runoff (TRO) terhadap seluruh data. Dilihat anomali aliran dasarnya. Terakhir analisis dan kesimpulan Perhitungan Debit Perhitungan debit dilakukan dengan mengkonversi data tinggi muka air di Pos Duga Air MT. Haryono menggunakan persamaan Discharge Rating Curve. Persamaan yang digunakan didapat dari BBWS Ciliwung-Cisadane, dilihat pada persamaan (1). Q = 3,3813 (TMA -,531) 2, (1) Q TMA = Debit air (m 3 /s) = Tinggi muka air (m) 3.2. Perhitungan Curah Hujan Wilayah Perhitungan curah hujan wilayah menggunakan metode rata-rata aritmatik. Persamaan untuk menghitung curah hujan wilayah dapat dilihat pada persamaan (2). P = 1 n (P 1 + P 2 + P P n )... (2) P = curah hujan wilayah (mm) n = jumlah titik curah hujan TRMM P n = curah hujan masing-masing titik pengamatan Gambar 1. Lima titik curah hujan TRMM sekitar DAS Ciliwung. 3. Metodologi Metodologi dalam tugas akhir ini dibagi dalam beberapa bagian, yaitu pertama membuat komposit kejadian banjir Jakarta dari data Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB) dari tahun Hal ini dilakukan untuk melihat frekuensi tertinggi kejadian banjir di Jakarta setiap bulannya. Hasil menunjukan bahwa frekuensi tertinggi terjadi 3.3. Perhitungan Aliran Dasar Perhitungan aliran dasar menggunakan teknik RDF yang diperkenalkan oleh Nathan dan McMahon (199). Perhitungan diawali dengan perhitungan direct runoff (DRO) menggunakan persamaan (3). Qd(t) = βqd(t-1) + (1+β)/2[Q(t)-Q(t-1)] (3) Q d (t) = DRO atau limpasan permukaan pada waktu t Q d (t 1) = limpasan permukaan pada waktu t-1 β = filter parameter Q(t) = total debit sungai pada waktu t Q(t-1) = total debit sungai pada waktu t-1 2

3 Dilanjut dengan perhitungan persamaan aliran dasar menggunakan persamaan (4). 4. Hasil dan Pembahasan 4.1. Pemisahan Aliran Dasar Q b (t) = Q(t) Q d (t)... (4) Q b (t) = aliran dasar Nilai parameter terbaik diperoleh ketika β =,9,95 dengan nilai optimal,925 (Nathan dan McMahon, 199) Analisis Ekstrem Cumulative Distribution Function (CDF) dilakukan untuk menghitung probabilitas dari kejadian. Jika F adalah CDF dan x dan y adalah hasil, maka: P(y x) = F(x)... (5) P(y x) = 1 F(x)... (6) P(x 1 y x 2 ) = F(x 2 ) F(x 1 )... (7) Variabel yang digunakan dalam perhitungan adalah data curah hujan harian TRMM Test Man-Kendall Test Man-Kendall digunakan untuk data nonparametrik (statistik bebas distribusi) dengan tujuan untuk mengidentifikasi apakah suatu data memiliki tren monoton naik, monoton turun atau tidak ada tren. Persamaan yang digunakan dapat dilihat pada persamaan (8). Z c = dengan S 1, S > var(s), S =...(8) S+1 {, S < var(s) n 1 i=1 n k=i+1 S = sgn(x k x i ) x k x i n = nilai data berurutan = panjang dataset Nilai S positif menunjukkan kenaikan tren, nilai S negatif menunjukkan penurunan tren, dan untuk nilai S sama dengan nol menunjukkan tidak adanya tren. Gambar 2. Debit dan aliran dasar DAS Ciliwung tahun Telah dilakukan uji tren analisis pada debit dan aliran dasar tersebut, menggunakan Test Man-Kendall hasil menunjukan aliran dasar dan debit pada tahun memiliki tren yang monoton naik dengan nilai Signifikansi (S) positif. erti yang telah diuji pada tabel berikut. Tabel 1. Hipotesis tren analisis aliran dasar. Tabel 2. Hipotesis tren analisis debit H = Tidak ada tren H 1 = Adanya tren P value < α. Hasil H ditolak, H 1 diterima (Tren Monoton Naik) Distribusi Aliran Dasar, DRO dan TRO Penentuan nilai ekstrem dilakukan menggunakan analisis Cumulative Distribution Function (CDF) dengan probabilitas di atas,95. Dari analisis CDF, nilai diatas selang kepercayaan 95% dapat dijadikan threshold dalam menentukan nilai ekstrem. Didapat nilai CDF aliran dasar tahun erti (Gambar 3). 3

4 jul jan mar m 3 /s jul jan mart Aliran (m 3 /s) Probabilitas 1,9,8,7,6,5,4,3,2,1 Nov Des Jan Feb Mei Mart Baseflow (m3/s) 4.3. Debit Puncak Pada Empat Kejadian Banjir Terdapat empat kejadian banjir dari enam tahun data penelitian dibulan November tahun , (Gambar 6). (a) Gambar 3. Cumulative Distribution Function aliran dasar DAS Ciliwung tahun (b) Gambar 4. Nilai aliran dasar ekstrem DAS Ciliwung tahun Berdasarkan hasil CDF diatas probabilitas,95, distribusi aliran dasar pada bulan November terhadap seluruh bulan dari tahun berada pada tingkatan ke-enam. Lebih rendah jika dibandingkan bulan Desember, Januari, dan Februari. Dengan nilai aliran dasar berkisar 17,61 m 3 /s. Sedangkan untuk distribusi nilai Total Runoff dan Direct Runoff masingmasing berada pada peringkat ke-tiga di bulan November (Gambar 5). Oleh sebab itu, secara umum yang berpengaruh terhadap debit puncak banjir dibulan November ialah Direct Run Off (DRO). (c) DRO 29,77 26,2 31,13 9,86 12,23 13,78 16,37 17,46 18,6 1,64 17,1 7,85 TRO Gambar 5. TRO dan DRO tahun (d) Gambar 6. Rata-rata debit harian bulan November dan kurva aliran dasar. (a) Tahun 28, (b) 211, (c) 212, (d) 213. Menurut data statistik BNPB kejadian banjir tersebut masing-masing terjadi pada tanggal 14/11/28, 15/11/211, 22/11/212, dan 8/11/213 pada saat aliran dasar mencapai lebih dari 1m 3 /s. Puncak rata-rata debit tertiggi terjadi pada bulan November tahun 212 sebesar 55,76 m 3 /s. Adapun nilai BFI tertinggi terjadi pada bulan November tahun 21 4

5 jan mar jul mm/hari BFI % Anomali ditahun yang tidak banjir (Tabel 3). BFI adalah rasio antara volume aliran dasar terhadap volume total debit sungai, dapat menggambarkan seberapa besar kontribusi aliran dasar terhadap debit sungai (Brown, Neal, Nathan, 213). Tabel 3. TRO, Aliran Dasar, BFI bulan November. Debit Puncak Harian (TRO) (m 3 /s) Puncak aliran dasar (m 3 /s) BFI (%) 14/11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ Nilai BFI yang tinggi ini disebabkan oleh nilai TRO yang rendah dan intensitas hujan harian yang tinggi di daerah hulu pada bulan Agustus mencapai 75mm/jam (Nugraha, 214). Awal musim hujan lebih cepat ditahun 21, terjadi peningkatan curah hujan pada bulan il,, dan i (As-syakur dan Tanaka, 21). Selanjutnya dipilih nilai TRO maksimum tahun 212 ditahun banjir untuk dilihat BFI nya kemudian dibandingkan dengan nilai BFI tahun 21 ditahun yang tidak terjadi banjir. Hasil menunjukan nilai kontribusi baseflow kecil ketika pada saat TRO tinggi. Jadi pada saat TRO memuncak nilai kontribsi baseflow rendah (Gambar 7).,8,7,6,5,4,3,2,1 aug oct ,2,15,1,5 -,5 -,1 -,15 -, Gambar 8. Anomali aliran dasar diatas normal tahun 21 dan dibawah normal tahun 212. Menunjukan anomali aliran dasar bulan januari sampai dengan ember tahun 21 dan 212. Anomali aliran dasar bulan November tahun 212 berada dibawah rata-rata dan berada diatas rata-rata pada tahun 21. Artinya banjir pada bulan November tahun 212 tidak disebabkan oleh aliran dasar ekstrem, sebab anomali aliran dasar berada dibawah rata-rata. Akan dilihat pengaruh hujan ekstrem pada tahun 212 yang dapat menyebabkan kejadian banjir. 4.4 Analisis Pengaruh Curah Hujan Ekstrem Terhadap Aliran Dasar. Perhitungan curah hujan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah menggunakan data Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). Multisatellite Precipitation Analysis (TMPA) merupakan produk hasil gabungan antara TRMM Precipitation Radar (PR) dan TRMM Microwave Imager (TMI) beserta citra satelit meteorologi Microwave dan Infrared lainnya (Huffman, dkk., 27). Hasil penelitian sebelumnya di Indonesia menunjukkan bahwa hubungan antara TMPA dengan data lapangan dari Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) adalah kuat khususnya terhadap pola hujan bulanan walaupun masih dalam kondisi dibawah estimasi data hujan BMKG (Assyakur., 21). Berikut ini adalah histogram curah hujan ekstrem TRRM bulan November tahun 212 pada saat debit puncak kejadian banjir (Gambar 9). Gambar 7. Perbandingan baseflow index bulan November tahun 21 dan 212 Berikut ini terdapat anomali aliran dasar setiap tahun disetiap bulannya, khususnya dibulan November, agar dapat diketahui simpangan dari rata-ratanya (Gambar 8) 8, 6, 4, 2,, 22,94 49,76 26,35 41,17 16,76 36,13 13,96 15,78 1,51 51,26 59,53 44,62 Gambar 9. Curah hujan maksimum tahun 212 5

6 jan mar jul mm/hr mm/hari Rata-rata TRO mm/hr Rata-rata TRO Curah hujan maksimum harian pada bulan November 212 sebesar 59,53 mm dapat dikategorikan sebagai hujan lebat menurut klasifikasi hujan harian BMKG. Puncak curah hujan pada bulan November ini berada ditanggal 23 November 212 erti yang ditunjukan pada (Gambar 1) Gambar 1. Curah huja harian bulan November 212. Berdasarkan jumlah curah hujan harian bulan November tahun 212 terlihat bahwa curah hujan tertinggi berada pada tanggal 23 November 212, sedangkan untuk debit puncak pos duga air MT Haryono berada pada tanggal 24 November 212 (Tabel 3), artinya hujan yang turun ke permukaan sungai butuh waktu untuk terakumulasi sehingga mencapai debit puncak. 4.5 Perbandingan analisis curah hujan tahun 21 dengan tahun 212. Pada tahun 21 kontribusi aliran dasar memiliki nilai kontribusi tertinggi dibandingkan dengan November lainnya, walaupun memiliki nilai BFI tertinggi dalam kasus ini tidak terjadi banjir, dikarenakan curah hujan yang tidak ekstrem pada bulan ini. Dapat dilihat erti gambar berikut ini (Gambar 11) ,63 62,99 54,71 42,46 36,75 42,3 31,84 27,73 27,7 34,13 29,97 Gambar 11. Curah hujan maksimum tahun 21. Curah hujan maksimum bulan November berada pada kategori sedang dengan nilai 34,13 mm per hari, akibatnya nilai TRO rendah dan menyebkan nilai BFI tinggi. Untuk melihat lebih jelas hubungan antara keduanya, dapat dilihat pada gambar scatter plot antara jumlah hari hujan dan TRO berikut ini ditahun 21 dan 212 (Gambar 11)(Gambar 12) y = 1,835x - 36,685 R² =, Jumlah hari hujan Gambar 12. Scatter plot total runoff dan jumlah hari hujan tahun y = 1,25x - 9,576 R² =,7644 Gambar 13. Scatter plot total runoff dan jumlah hari hujan tahun 212 Tahun 21 Nilai (R 2 ) koefisien determinasi kecil senilai.2978 artinya BFI tinggi pada tahun 21 bukan disebabkan oleh jumlah curah hujan pada saat itu, namun intensitas hujan harian yang tinggi pada bulan-bulan sebelumnya. November tahun 21 memiliki curah hujan harian rendah sehingga walaupun nilai kontribusi baseflow tinggi tetapi tidak menyebabkan banjir. Berikut ini curah hujan harian bulan November tahun 21 (Gambar14) Jumlah hari hujan Gambar 14. Curah hujan harian bulan November tahun 21 Jika dilihat dari nilai BFI pada bulan November tahun 21 tinggi, disebabkan oleh rendahnya nilai TRO (Tabel 3). Dengan kata lain tidak ada kaitannya jumlah hari hujan dengan TRO yang mengakibatkan 6

7 BFI tinggi ditahun 21 bulan November. Jika dibandingkan dengan tahun 212 koefisien determinasi lebih besar dibandingkan dengan tahun 21. Nilai R 2 sebesar.7644 artinya disaat debit puncak hubungan total runoff erat kaitannya dengan jumlah hari hujan, maka dapat disimpulkan banjir pada bulan November tahun 212 daerah Jakarta dipengaruhi oleh curah hujan ekstrem bukan aliran dasar. 5. Kesimpulan Dari enam tahun kajian, kontribusi aliran dasar tertinggi berada dibulan November terjadi pada tahun 21 ditahun yang tidak banjir, disebabkan oleh peningkatan curah hujan sebelumnya, dan nilai curah hujan dan TRO yang rendah dibulan November. Secara umum banjir yang terjadi dibulan November disebabkan oleh direct runoff yang dipicu hujan ekstrem, sedangkan peranan aliran dasar rendah. REFERENSI Abiseno, P. (213). Identifikasi Kejadian Hujan Ekstrem Berdasarkan Data Tropical Rainfal Meassuring Mission (TRMM) Secara Temporal. Tugas Akhir: Institut Teknologi Bandung. As-syakur, & Tanaka. (21). Comparison of TRRM Multisatellite Precipitation Analysis (TMPA) Product and Daily-Monthly Gauge Data Over Bali Island. International Journal of Remote Sensing. Huffman. (27). The TRMM Multisatellite Precipitation Analysis (TMPA): Quasi- Global, Combined Sensor Precipitation Estimates at Fine Scales. Jurnal od Hydrometeorology, Nathan, R., & McMahon, T. (199). Evaluation of Automated Tecniques for Baseflow and Recession Analysis.Wat. Resources. Research., 26(7), Nugraha. (214). Analisis Debit Puncak Aliran Sungai Ciliwung Pada Outlet Katulampa. Institut Pertanian Bogor. Rahmawati, D. (214). Estimasi Rainfall Threshold DAS Ciliwung Hulu Untuk Peringatan Banjir. Tugas Akhir Program Sarjana, Program Studi Meteorologi: Institut Teknologi Bandung. 7