SKRIPSI PEMODELAN SPASIAL UNTUK IDENTIFIKASI BANJIR GENANGAN DI WILAYAH KOTA SURAKARTA DENGAN PENDEKATAN METODE RASIONAL (RATIONAL RUNOFF METHOD) Penelitian Untuk Skripsi S-1 Program Studi Geografi Diajukan Oleh : NAMA : Nugroho Purwono NIM : E 100 090 030 FAKULTAS GEOGRAFI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2013
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN PERNYATAAN... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR DAN PETA... x DAFTAR LAMPIRAN... xii ABSTRAK... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Perumusan Masalah... 4 1.3. Tujuan Penelitian... 4 1.4. Kegunaan Penelitian... 4 1.5. Telaah Pustaka dan Penelitian Sebelumnya... 5 1.5.1. Siklus Hidrologi... 5 1.5.2. Banjir... 6 1.5.3. Intensitas Hujan... 7 1.5.4. Hujan Wilayah... 5 1.5.5. Limpasan Permukaan (runoff)... 11 1.5.6. Metode Rasional... 13 1.5.7. Koefisien Runoff (C)... 15 1.5.8. Kawasan Resapan... 17 1.5.9. Drainase Perkotaan... 18 1.5.10. Aplikasi Model Spasial untuk Hidrologi... 19 1.5.11. Penelitian Sebelumnya... 21 1.6. Kerangka Penelitian... 24 1.7. Metode Penelitian... 25 1.7.1. Instrumen Penelitian... 25 1.7.2. Tahapan Penelitian... 27 1.8. Batasan Operasional... 36 vi
BAB II DESKRIPSI WILAYAH PENELITIAN 2.1. Letak Geografis dan Wilayah Administratif... 38 2.2. Kondisi Fisik Alami... 40 2.2.1. Meteorologis dan Klimatologis... 40 2.2.2. Topografis... 45 2.2.3. Jenis Tanah... 47 2.2.3. Bentuklahan... 50 2.3. Kondisi Sosial - Penduduk... 55 2.3.1. Tingkat Kepadatan Penduduk... 55 2.4. Kondisi Fisik Artifisial... 57 2.4.1. Penggunaan Lahan (Land Use)... 57 2.4.2. Drainase Kota... 61 BAB III PARAMATER PEMODELAN BANJIR GENANGAN 3.1. Koefisien Runoff (Ci)... 65 3.2. Luasan Area (Ai)... 75 3.3. Koefisien Runoff Rerata (C)... 76 3.4. Intensitas Hujan Wilayah (I)... 78 3.5. Debit Limpasan Permukaan /Runoff (Qp)... 92 3.6. Volume Resapan (R)... 96 3.7. Kapasitas Drainase Wilayah (D)... 102 BAB IV ANALISIS HASIL PEMODELAN 4.1. Konsep Model Banjir Genangan Kota Surakarta... 105 4.2. Skenario Model Kondisi A... 106 4.2.1. Distribusi dan Luasan Potensi Genangan Kondisi A... 110 4.3. Skenario Model Kondisi B... 112 4.3.1. Distribusi dan Luasan Potensi Genangan Kondisi B... 118 4.4. Evaluasi Akurasi Model... 121 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 126 5.2. Saran... 127 DAFTAR PUSTAKA... 128 vii
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Luas Kawasan Resapan dan Kawasan Terbangun Kota Surakarta 2 Tabel 1.2 Derajat Curah Hujan dan Intensitas Curah Hujan... 8 Tabel 1.3 Nilai Koefisien Aliran (C) untuk Metode Rasional... 16 Tabel 1.4 Koefisien Aliran (C) untuk metode Rasional (Hassing, 1995)... 17 Tabel 1.5 Perbandingan Penelitian... 23 Tabel 1.6 Bentuk Matriks Kesalahan (confusion/error matrix)... 33 Tabel 1.7 Kriteria Nilai Koefisien Kappa (K)... 34 Tabel 2.1 Persentase Luas Masing-masing Kecamatan... 38 Tabel 2.2 Klasifikasi Tipe Hujan Schmidt dan Fergusson... 40 Tabel 2.3 Rata-rata Curah Hujan Bulanan, Bulan Basah dan Bulan Kering (Tahun (2000 2010)... 41 Tabel 2.4 Rata-rata Suhu Udara, Kelembapan, Tekanan Udara, Arah dan Kecepatan Angin pada Tahun 2011... 43 Tabel 2.5 Banyaknya Curah Hujan dan Hari Hujan pada Tahun 2011... 44 Tabel 2.6 Kriteria Kelas Kemiringan menurut Sitanala Arsyad... 45 Tabel 2.7 Ketinggian Tempat dan Kemiringan Tanah Masing-masing Kecamatan Kota Surakarta... 45 Tabel 2.8 Luas Wilayah, Jumlah Penduduk, Rasio Jenis Kelamin dan Tingkat Kepadatan dirinci Tiap Kecamatan 2011/2012... 55 Tabel 3.1 Data Jenis Penggunaan Lahan Kota Surakarta Tahun 2012... 66 Tabel 3.2 Indeks Nilai Koefisien Aliran (Cv) untuk Metode Rasional... 67 Tabel 3.3 Kategori Jenis Penggunaan Lahan berdasar Karakter Tutupan Lahan... 68 Tabel 3.4 Kategori Data Topografis (Kelas Lereng) Wilayah Kota Surakarta... 69 Tabel 3.5 Nilai Koefisien Aliran Permukaan (Cs) Berdasar Jenis dan Struktur Tanah Wilayah Penelitian... 70 Tabel 3.6 Nilai Koefisien Aliran Permukaan /Runoff (Ci) Dirinci pada Tipe Penggunaan Lahan... 71 Tabel 3.7 Spesifikasi Luasan Area Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta... 75 Tabel 3.8 Nilai Koefisien Runoff (Ĉ) pada Unit Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta... 76 Tabel 3.9 Informasi Spesifikasi Stasiun Telemetri Penakar Curah Hujan Wilayah Liputan Kota Surakarta... 78 Tabel 3.10 Data Intensitas Curah Hujan Harian Maksimum tiap Bulan Tahun 2012... 79 Tabel 3.11 Data Intensitas Curah Hujan Bulanan masing-masing Stasiun Penakar... 79 viii
Tabel 3.12 Data Intensitas Hujan Harian Maksimum (I) pada Bulan Basah untuk Wilayah Kota Surakarta... 80 Tabel 3.13 Nilai Intensitas Hujan Harian Eksisting untuk Kondisi A... 91 Tabel 3.14 Nilai Intensitas Hujan Eksisting Harian untuk Kondisi B... 91 Tabel 3.15 Perhitungan Debit Limpasan Permukaan /Runoff untuk Kondisi A... 93 Tabel 3.16 Perhitungan Debit Limpasan Permukaan /Runoff untuk Kondisi B... 95 Tabel 3.17 Luas Akumulatif Kawasan Resapan pada Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta... 96 Tabel 3.18 Nilai Koefisien Resapan Tertimbang Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta... 97 Tabel 3.19 Nilai Kapasitas Volume Resapan pada Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta tiap Tiap Satuan Waktu (Jam)... 98 Tabel 3.20 Nilai Kapasitas Volume Resapan pada Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta tiap Tiap Satuan Waktu (Detik)... 98 Tabel 3.21 Kapasitas Tampungan Hipotetik Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta... 103 Tabel 4.1 Data Hasil Analisis Model Genangan untuk Skenario A... 107 Tabel 4.2 Distribusi dan Luasan Genangan untuk Skenario Kondisi A... 111 Tabel 4.3 Data Hasil Analisis Model Genangan untuk Skenario B... 114 Tabel 4.4 Distribusi dan Luasan Genangan untuk Skenario Kondisi B... 121 Tabel 4.5 Tabel Perbandingan Data Hasil Model terhadap Data Lapangan 126 Tabel 4.6 Matriks Kesalahan (Confusion Matrix) Hasil Model terhadap Data Lapangan... 125 Tabel 4.6 Tabel Penilaian Evaluasi Akurasi Data Hasil Pemodelan... 126 ix
DAFTAR GAMBAR DAN PETA Gambar 1.1 Sebagian Wilayah Genangan Banjir di Kota Surakarta Akhir Tahun 2008... 2 Gambar 1.2 Siklus Hidrologi... 5 Gambar 1.3 Metode Poligon Thiessen... 10 Gambar 1.4 Metode Isohyet... 11 Gambar 1.5 Hubungan Hujan dengan Aliran Permukaan untuk Durasi yang Berbeda... 15 Gambar 1.6 Contoh Model Sistem Drainase Perkotaan... 19 Gambar 1.7 Konsep Pemodelan Spasial dalam SIG... 20 Gambar 1.8 Diagram Alir Kerangka Pemikiran... 25 Gambar 1.9 Konsep Teknis Pembuatan Feature Parameter Runoff... 29 Gambar 1.10 Skema Analisa Data Hasil Model... 31 Gambar 1.11 Diagram Alir Proses Pengolahan Data dalam Penelitian... 35 Gambar 2.1 Diagram Persentase Luas Kecamatan di Kota Surakarta... 38 Gambar 2.2 Peta Wilayah Administrasi Kota Surakarta... 39 Gambar 2.3 Grafik Tipe Curah Hujan Kota Surakarta Menurut Schmidt dan Fergusson... 42 Gambar 2.4 Grafik Rata-rata Hari Hujan per-bulan Tahun 2011... 44 Gambar 2.5 Peta Kelas Kemiringan Lereng Kota Surakarta... 46 Gambar 2.6 Peta Jenis Tanah Kota Surakarta... 49 Gambar 2.7 Peta Bentuk Lahan Kota Surakarta... 54 Gambar 2.8 Peta Tingkat Kepadatan Penduduk Kota Surakarta Tahun 2011/2012... 56 Gambar 2.9 Peta Citra Morfologi Kota Surakarta... 59 Gambar 2.10 Peta Penggunaan Lahan Detil Kotas Surakarta 2012... 60 Gambar 2.11 Contoh Saluran Primer dan Sekunder pada Sistem Makro... 61 Gambar 2.12 Contoh Saluran Utama dan Sistem Tersier pada Sistem Mikro 62 Gambar 2.13 Peta Wilayah Pengaliran Drainase Kota Surakarta... 64 Gambar 3.1 Peta Sebaran Koefisien Runoff (C) Unit Sub-sistem Drainase Kota Surakarta 2012... 77 Gambar 3.2 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I) Untuk Bulan Januari 2012... 81 Gambar 3.3 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I) Untuk Bulan Februari 2012... 82 Gambar 3.4 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I) Untuk Bulan Maret 2012... 83 Gambar 3.5 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I) Untuk Bulan April 2012... 84 x
Gambar 3.6 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I) Untuk Bulan Mei 2012... 85 Gambar 3.7 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I) Untuk Bulan Juni 2012... 86 Gambar 3.8 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I) Untuk Bulan Oktober 2012... 87 Gambar 3.9 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I) Untuk Bulan November 2012... 88 Gambar 3.10 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I) Untuk Bulan Desember 2012... 89 Gambar 3.11 Grafik Persentase Luas Kawasan Resapan pada Sub-Sistem Draianse... 99 Gambar 3.12 Grafik Kapasitas Volume Resapan tiap Satu Satuan Waktu (Detik)... 99 Gambar 3.13 Peta Sebaran Kawasan Resapan Unit Sub-sistem Drainase Kota Surakarta 2012... 100 Gambar 3.14 Peta Kapasitas Volume Resapan Unit Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta 2012... 101 Gambar 3.15 Grafik Kapasitas Debit (Hipotetik) pada Unit Sub-Sistem Drainase (m 3 /detik)... 103 Gambar 3.16 Peta Distribusi Daya Tampung Debit (Hipotetik) Unit Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta 2012... 104 Gambar 4.1 Grafik Data Debit Genangan untuk Skenario Kondisi A... 108 Gambar 4.2 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model Kondisi (A) Unit Sub-sitem Draianse... 110 Gambar 4.3 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model Kondisi (A) Unit Wilayah Administrasi... 112 Gambar 4.4 Grafik Data Debit Genangan untuk Skenario Kondisi B... 113 Gambar 4.5 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model Kondisi (A) Unit Sub-sistem Draianse... 116 Gambar 4.6 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model Kondisi (A) Unit Wilayah Administrasi... 117 Gambar 4.7 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model Kondisi (B) Unit Wilayah Administrasi... 120 Gambar 4.8 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model Kondisi (B) Unit Wilayah Administrasi... 121 Gambar 4.9 Contoh Sampel Lokasi Genangan Hasil Model dan Sampel Cek Lapangan... 122 Gambar 4.10 Peta Lokasi Titik Sampel Hasil Kriteria Genangan... 123 xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil Rincian Perhitungan Nilai Koefisien Runoff (Ĉ) untuk Unit Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta... L-1 Lampiran 2. Kondisi Fisik Saluran Drainase Sekunder Wilayah Kota Surakarta... L-23 Lampiran 3. Hasil Cek Lapangan Kategori Titik Potensi Genangan Wilayah Kota Surakarta... L-24 Lampiran 4. Guide Questioner Survey Lokasi Potensi Genangan Wilayah Kota Surakarta... L-25 Lampiran 5. Dokumentasi Lapangan... L-26 xii
PEMODELAN SPASIAL UNTUK IDENTIFIKASI BANJIR GENANGAN DI WILAYAH KOTA SURAKARTA DENGAN PENDEKATAN METODE RASIONAL (RATIONAL RUNOFF METHOD) Oleh : Nugroho Purwono E 100 090 030 Abstrak Dewasa ini studi tentang fenomena hidrologis banyak mengikutsertakan peran informasi spasial sebagai dasar pertimbangan dalam penilaian, demikian dalam studi hidrologi perkotaan. Dalam konteks perkotaan, kajian dengan model spasial menjadi cara baru untuk menggali informasi seperti halnya studi terkait peristiwa banjir genangan (local flood). Penelitian ini membuat sebuah model spasial dan replikasi secara deterministik dari kompleksitas fenomena hidrologis khususnya banjir genangan di Kota Surakarta menurut sudut pandang spasial. Tujuan dari penelitian ini yaitu : 1) mengetahui hasil model banjir genangan berdasar penilaian parameter utama yang meliputi debit runoff, kapasitas volume resapan, serta daya tampung drainase wilayah; 2) mengidentifikasi secara keruangan distribusi potensi banjir genangan berikut luasan yang dapat ditimbulkan melalui model spasial; 3) mengevaluasi keakurasian hasil model spasial yang diterapkan. Metode yang digunakan dalam penelitian ini yakni deskriptif analitik dengan teknik penerapan fungsi Sistem Informasi Geografis (SIG) sebagai alat pendukung analisis. Sementara itu survei lapangan digunakan untuk menilai keakurasian hasil model yang diterapkan. Penilaian terhadap potensi banjir genangan dilakukan melalui pendekatan metode rasional (rational runoff method), dengan satuan wilayah sub-sistem drainase kota sebagai unit analisis. Analisis hasil model dalam penelitian ini dikelompokkan menjadi dua skenario kondisi sesuai dengan kriteria parameter yang diperoleh. Adapun hasil penelitian menunjukkan bahwa: 1) terjadi potensi banjir genangan di sebagian wilayah sub-sistem drainase Kali Anyar pada skenario A dengan kondisi intensitas curah hujan <60 mm/jam, selanjutnya potensi banjir genangan terjadi hampir di seluruh wilayah sub-sistem drainase Kota Surakarta pada skenario B dengan kondisi intensitas curah hujan >60 mm/jam; 2) untuk skenario kondisi A, potensi banjir genangan teridentifikasi pada sub-sistem drainase wilayah Kali Anyar atau pada wilayah administrasi meliputi sebagian Kecamatan Banjarsari dan Kecamatan Jebres dengan luasan wilayah potensial sebesar 186, 96 ha, sedangkan untuk skenario kondisi B menunjukkan bahwa hampir seluruh sub-sistem drainase yang ada di Kota Surakarta teridentifikasi berpotensi banjir genangan dengan perkiraan total luas genangan sebesar 378,13 hektar; 3) evaluasi akurasi terhadap model menunjukkan nilai 0,6571 untuk koefisien kappa dan 83,33% untuk akurasi keseluruhan Kata kunci : model spasial, metode rasional, potensi banjir genangan, akurasi model. xiii