DAMPAK BANJIR LAHAR DINGIN PASCA ERUPSI MERAPI 00 DI KALI GENDOL (065A) Perdi Bahri, Jazaul Ikhsan dan Puji Harsanto 3 Mahasisswa S Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Jl.Ring Road Selatan,Tamantirto, Bantul, Yogyakarta, Email: perdi.bahri@gmail.com Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Jl.Ring Road Selatan, Tamantirto, Bantul, Yogyakarta, Email: jazaul.ikhsan@umy.ac.id 3 Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Jl.Ring Road Selatan,Tamantirto, Bantul, Yogyakarta, Email: puji_hr@yahoo.com ABSTRAK Banjir lahar dingin pada DAS Gendol akibat erupsi Gunung Merapi Desember 00 silam, mengakibatkan kerusakan pada lingkungan sekitar bantaran sungai Kali Gendol. Salah satu cara untuk mengurangi dampak kerusakan yang diakibatkan banjir lahar dingin yaitu merencanakan mitigasi pencegahan bencana sedimentasi dengan melakukan simulasi lahar dingin dengan model numerik. Pada penelitian akan dilakukan simulasi aliran debris dengan model numerik menggunakan software Simlar V...0. Penelitian ini bertujuan mengkaji efektifitas bangunan sabo terhadap pencegahan rambatan aliran sedimen dan untuk mengetahui daerah rawan bencana lahar dingin. Simulasi dilakukan dengan kondisi sungai menggunakan bangunan sabo dan tidak menggunakan bangunan sabo. Simulasi dengan alur tanpa menggunakan bangunan sabo dilakukan sebagai perbandingan untuk mengetahui efektifitas bangunan sabo pada alur kali yang menggunakan bangunan sabo atau alur sungai yang sesuai dengan kondisi di lapangan.. Data yang diperlukan untuk input Simlar V...0 adalah: hidrograf banjir, peta topografi berupa DEM dan karaktersitik sedimentasi sungai, Hasil simulasi diverifikasi dengan membandingkan hasil simulasi dengan Peta Daerah Rawan Bencana Sedimentasi untuk daerah Yogyakarta yang dikeluarkan BNPB tahun 0. Hasil kajian menunjukkan bahwa dengan data hidrograf banjir dengan tinggi hujan 44,75 mm memiliki debit puncak sebesar 4,95 m 3 /det, efektifitas bangunan sabo dalam pencegahan aliran sedimen pada alur Kali Gendol secara umum dinilai masih efektif dan daerah yang rawan terkena bencana lahar dingin yaitu dusun Manggung, Glagaharjo, Pusung, Pojok, Gungan dan Besalen. Perbandingan hasil simulasi dengan peta rawan bencana sedimentasi menunjukkan bahwa hasil simulasi sesuai dengan kajian lapangan. Kata kunci: banjir lahar dingin. model numerik, efektifitas bangunan sabo, daerah rawan benca sedimentasi. PENDAHULUAN. Latar belakang Pasca erupsi Gunung Merapi di daerah Yogyakarta dan Jawa Tengah pada Desember 00 silam, mengakibatkan beberapa sungai sungai yang berhulu di lereng Gunung Merapi mengalami perubahan morfologi dan karakteristik aliran, salah satu penyebab utamanya yaitu banjir lahar dingin (aliran debris). Fenomena ini mengakibatkan kerugian prasarana dan sarana publik antara lain: transportasi, irigasi, lahan pertanian dan perkebunan bahkan korban jiwa. Salah satu cara mitigasi bencana lahar dingin yaitu melakukan simulasi banjir lahar dengan menggunakan pemodelan numerik untuk memperkirakan pergerakkan aliran banjir lahar dingin dan luas area jangkuannya. Pada penelitian ini simulasi banjir lahar dingin menggunakan pemodelan numerik dengan menggunakan aplikasi Simlar V...0. Aplikasi Simlar menghasilkan simulasi aliran banjir lahar dingin berbasis sistem informasi geografi yang mampu diolah untuk diambil data arah rambatan banjir, volume aliran banjir serta luas area jangkuan banjir.. Maksud dan tujuan Maksud dan tujuan penelitian ini untuk mengetahui efektifitas bangunan sabo terhadap pencegahan aliran banjir lahar dingin. Simulasi yang dihasilkan diharapkan mampu memberikan estimasi pergerakan arah rambatan banjir lahar dingin serta limpasan banjir lahar dingin yang akan terjadi, dari simulasi tersebut dapat diketahui daerah mana saja yang rawan terkena bencana lahar dingin Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 03 A - 39
.3 Batasan masalah Penelitian ini memiliki batasan masalah sebagai berikut :. Lokasi penelitian di kawasan DAS Gendol di kecamatan Cangkringan, titik awal daerah Manggung di desa Kepuharjo hingga daerah Bronggang desa Argomulyo, Sleman, Yogyakarta, dengan panjang sungai 30 m; Lokasi penelitian. Hidrograf banjir dianalisa dengan menggunakan hidrograf satuan sintetis Nakayashu; 3. Data karakteristik sedimen yang digunakan dari data olahan tahun 0 yang diuji di laboratorium mekanika tanah, Diploma Teknik Sipil, Universitas Gadjah Mada; 4. Peta DEM yang digunakan berukuran spasial 0 m x 0 m; 5. Dalam melakukan simulasi alur menggunakan bangunan sabo dilakukan dengan cara melakukan menaikkan titik dasar saluran yang ada bangunan sabo dengan memodifikasi data DEM dan mengasumsikan bedload tidak terjadi atau = 0 pada titik yang ada bangunan sabo; 6. Verifikasi hasil dilakukan dengan cara membandingkan hasil simulasi dengan Peta Daerah Rawan Bencana Sedimentasi Yogyakarta, BNPB 0.. TINJAUAN PUSTAKA. Simulasi model numerik Gambar. Lokasi Penelitian Pemodelan numerik dengan menggunakan SIMLAR V...0 untuk mensimulasi kejadian banjir bandang yang terjadi di Kali Putih, Kabupaten Jemberer pada tahun 006. Hasil kajian menunjukkan bahwa software dapat bekerja dengan baik. Hasil simulasi dapat memberikan gambaran umum mengenai karakteristik sebaran aliran banjir yang hampir sama dengan sebaran aliran yang terjadi pada kejadian tahun 006 ( Argitalia F.K, 0). Untuk hasil secara umum, kekurang telitian DEM dapat diminimalkan dengan melakukan perbaikan data DEM pada lokasi- lokasi yang dianggap penting atau vital dalam mempengaruhi pergerakan aliran ( Argitalia F.K, 0). Menurut Liu dan Hang (009) pemodelan siumulasi menggunakan metode numerik efektif untuk mensimulasikan aliran debris dan deposit sedimen sebagai sarana perencanaan sistem peringatan dini, selain itu untuk melakukan evaluasi dan desain rekayasa teknik suatu kasus, model numerik merupakan salah satu model yang efektif dalam penerapannya (Liu dan Hang, 009), pemodelan yang digunakan dalam penelitan Liu dan Hang (009) adalah simulasi numerik FLO D. Penelitian ini dilakukan pada sungai Chiu Shue, Taiwan, Hasil kajian menunjukkan bahwa simulasi menggunakan model numerik efektif untuk mensimulasikan aliran debris dan deposit sedimen yang terjadi sebagai sarana perencanaan sistem peringatan dini. A - 40 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 03
3. LANDASAN TEORI 3. Model simulasi numerik Pada penelitian yang diusulkan akan digunakan metode air lumpur diperhitungkan sebagai satu kesatuan fluida. Simulasi aliran debris tersebut didasarkan pada persamaan diferensial parsial yang mengatur aliran debris sebagai berikut: Persamaan konservasi massa : h M t x Persamaan konservasi momentum dan gaya (arah x) : N y 0 M ( um) ( vm H bx β β ) gh t x y x ρ Persamaan konservasi momentum dan gaya (arah y) : N ( un) ( vn H by β β ) gh t x y y ρ dengan h= tebal aliran (m), M= debit aliran debris per unit lebar arah x (m /d), N= debit aliran debris per unit lebar arah y (m /d), H= kedalaman aliran (m), = tegangan gesek, ρ T = rapat masa aliran. Persamaan kekekalan massa pada dasar sungai : z b Bx By c 0 t x y dengan c = konsentrasi sedimen di dasar sungai, Bx = debit sedimen ke arah x, By = debit sedimen ke arah y, Bx + By = merupakan jumlah sedimen dasar (bedload). Erosi tebing dipertimbangkan dengan persamaan Ashida, Egashira, dan Kamamoto berikut ini. T T u d (5) p p () () (3) (4) p F 0 ε sc 3 h d sin θ (6) u ghi (7) u gd σ ρ (8) sc c cosθ tanθ µ dengan p = erosi tebing per unit lebar (m /d), p = erosi tebing per unit lebar (tak berdimensi), F 0 = koefisien = 0,0, u = kecepatan geser dasar (m/d), I = kemiringan garis energi aliran, ө = kemiringan tebing. Beberapa rumusan debit yang digunakan dalam program simulasi D, yaitu Meyer-Peter & Muler :,5 8( ) b c a (0) (9) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 03 A - 4
Ashida, Takahashi & Miyuzama :.5 c c 0,85 0, 9 b 0,5 () Dengan b = volume debit per satuan lebar (m 3 /det), number. c = nilai rata- rata tegangan gesek kritis, =shields 4. METODE PENELITIAN 4. Pengumpulan Data 4.. Data primer Merupakan data yang diperoleh dari pengamatan langsung di lapangan. Data yang diperoleh meliputi : Observasi Kondisi morfologi sungai dan tata guna lahan sekitar bantaran sungai. 4.. Data sekunder Merupakan data yang diperoleh dari Pusat Penelitian Balai Sabo Yogyakarta dan Lab. Mekanika Tanah Diploma Teknik Sipil, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Data tersebut Antara Lain : a. Data curah hujan, b. Data topografi berupa peta DEM, c. Penampang memanjang sungai, d. Data sedimen. Data yang diperoleh digunakan untuk menjadi inputan simulasi model numerik Simlar V...0 untuk diolah sehingga menghasilkan layout sebaran arah rambatan aliran banjir lahar dingin dan area jangkuannya. 4. Bagan alir penelitian Bagan alir penelitian ditunjukkan pada Gambar. Mulai Pengumpulan Data Curah Hujan Topografi ( DEM & RBI) Data Tanah & Sedimentasi Data Sungai (Morfologi ) Hidrograf Banjir Proses Simulasi Simlar V...0 Modifikasi data ( DEM ) Dengan Sabo Tanpa Sabo Modifikasi data DEM dan bedload Proses Simulasi Simlar V...0 Analisa dan pembahasan Tidak Ya Kesimpulan Selesai Gambar. Bagan alir penelitian A - 4 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 03
5. HASIL DAN PEMBAHASAN 5. Hasil simulasi Hasil kajian menunnjukaan pada saat Hidrograf mula mula naik menuju jam puncak bangunan sabo masih efektif menahan panjang luncuran aliran debris atau banjir lahar dingin, sebesar 68% namunn hidrograf pada saat jam puncak hingga jam resesi bangunan sabo tidak mampu lagi menahan rambatan aliran debris yang membawa volume material debris diatas batas kemampuan tamping bangunan sabo akibatnya terjadi limpasan pada hilir Kali Gendol.. Volume yang masih bisa ditampung oleh bangunan sabo dari hasil kajian diperoleh tidak besar dari 4763,6 m 3. Untuk proses evakuasi hasil simulasi menunjukkan bahwa bangunan sabo masih efektiff menahan aliran rambatan sedimen. Berikut Ordinat hidrograf banjir dan layout sebaran hasil simulasi yang ditunjukkan Gambar 3 s/d Gambar 5. 5 Hidrograf Banjir 4 Q(m 3 /det) 3 0.5.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 t (Jam) Gambar 3. Ordinat hidrograf banjir 8 t =,5 jam t =,5 jam t = 8 jam 3,5 m 0,30 m,0 m - 3,00 m -,8m Gambar 4. Hasil simulasi alur kali tanpa menggunakan sabo - 3,47 m Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 03 A - 43
GE - D t =,5 jam t =,5 jam t = 8 jam 3, m GE C3 0,60 m, m --,96 m GE C -3,89 m -8,3 m Gambar 5. Hasil simulasi alur kali tanpa menggunakan sabo Dari hasil simulasi yang ditunjukkan Gambar 4 s/d Gambar 5 diatas panjang jarak luncur aliran debris yang meluncur di alur Kali Gendol ditunjukkan pada Tabel. Jam,5,5 Tabel. Panjang jarak luncur aliran debris 8,0 30 30 Sumber : Hasil Simulasi Simlar V...0 Hasil simulasi menunjukkan bahwa daerah yang rawan terkena limpasan banjir aliran debris ditunjukkan pada Tabel di bawah ini : No Tabel. Luas area yang terkena dampak bencana banjir lahar dingin Dusun Manggung Glagaharjo 3 Pusung 4 Pojok 5 Gungan Jarak luncur tanpa sabo (m) Jarak luncur ada sabo 6 Besalen 0,00 8,5 Sumber : Hasil Simulasi Simlar V...0 Dengan membandingkan alur Kali Gendol menggunakan bangunan sabo dan tanpa bangunan sabo seperti yang ditunjukkan Tabel di atas menunjukkan bahwa alur Kali Gendol yang menggunakan bangunan sabo mengakibatkan daerah hilir Kali Gendol terkena rambatan aliran limpasan banjir lahar dingin. Hasil kajian menunjukkan bahwa bangunan sabo apabila melebihi kapasitas tampungnya akan mengakibatkan limpasan aliran debris merambat ke daerah hilir bantaran Kali Gendol. (m) 80 60 760 560 Luasan area terkena dampak (ha) Tanpa bangunan sabo Luasan area terkena dampak (ha) Ada bangunan sabo,5 0,7,04,55,90,87,78 4,07 5,6 4,54 A - 44 Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 03
5. Verifikasi hasil simulasi Menurut peta daerah rawan bencanaa sedimentasi yang dikeluarkan BNPB pada tahub 0 bahwa daerah Besalen tidak termasuk dalam zona bahaya bencan sedimentasi. Perbedaan hasil simulasi dengan peta daerah rawan bencana sedimentasi BNPB dikarenakan kondisi topografi (DEM) yang dijadikan inputan untuk simulasi memiliki kekurangan ketelitian dengan kondisi topografi yang ada di lapangan hal ini disebabkan data reolusi spasial yang dijadikan input data hanya memiliki resolusi 0m x 0m. Berikut perbandingan hasil simulasi dengan peta daerah rawan bencana sedimentasi Yogyakarta (BNPB, 0) yang dtunjukkan Gambar 6. Peta daerah rawan bencana sedimentasi Yogyakarta (BNPB, 0) Hasil simulasi Gambar 5. Perbandingan Hasil simulasi dengan peta daerah rawan bencana sedimentasi Yogyakarta BNPB 0 6. KESIMPULAN Dari hasil kajian yang telah diuraikan, dapat diambil kesimpulan bangunan sabo GE D Kepuharjo, GE C3 dan GE - C efektif untuk menampung volume aliran debris dan panjang rambatan aliran debris dari jam hingga ke jam,5. Ketika mencapai jam resesi bangunan sabo tidak efektif hal ini disebabkan aliran debris mengalami peningkatan volume aliran debris dibanding dengan aliran yang tidak menggunakan bangunan sabo. Volume aliran debris meningkat dikarenakan peningkatan sedimentasi dan erosi pada titik lokasi kali yang menggunakan bangunan sabo. Volume yang masih bisa ditampung oleh bangunan sabo dari hasil kajian diperoleh tidak besar dari 4763,6 m 3. Untuk proses evakuasi hasil simulasi menunjukkan bahwa bangunan sabo masih efektif menahan aliran rambatan sedimen. Hasil kajian menunjukkan bahwa daerah yang rawan terkena bencana banjir lahar dingin yaitu Manggung, Glagaharjo, Pusung, Pojok, Gungan dan Besalen DAFTAR PUSTAKA Argitalia, F.K., (0), Pengaruh Perubahan Digital Elevation Model (DEM) dalam Simulasi Banjir dengan Software SIMLAR V..0 (Studi Kasus Banjir Bandang di Kali Putih, Kabupaten Jember Tahun 006), Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada,Yogyakarta. Kusumosubroto, H. (03), Aliran Debris dan Lahar, Jilid I, Edisi I, Graha Ilmu, Yogyakarta. Liu, K.F., and Huang, M.C. (009). Numerical simulation of debris flows, Proceedings of the ASME 8th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, Hawai, USA, pp. -8. Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 4-6 Oktober 03 A - 45