Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang Banjir adalah salah satu bencana alam yang sering terjadi. Kerugian jiwa dan material yang diakibatkan oleh bencana banjir menyebabkan suatu daerah terhambat pertumbuhannya bahkan mengalami kemunduran akibat hilangnya sumber daya manusia yang menjadi korban, rusaknya fasilitas dan infrastruktur yang ada, serta sumber daya alam yang menjadi andalan daerah tersebut bisa berkurang. Upaya pengendalian banjir yang dilakukan pada dasarnya merupakan usaha untuk mengendalikan hidrograf banjir yang terjadi. Hidrograf merupakan visualisasi variasi besarnya debit air terhadap waktu. Hidrogaf aliran dapat digunakan untuk mengetahui perubahan aliran di sungai sebagai akibat terjadinya hujan selama waktu tertentu. Pengendalian hidrograf yang dilakukan merupakan upaya untuk memindahkan volume banjir yang terjadi dalam varian ruang dan/atau waktu. Pengendalian yang dilakukan diharapkan bisa mengurangi volume limpasan yang terjadi dan/atau mengurangi debit puncak aliran. Dengan mengurangi volume aliran, tentunya secara langsung akan mengurangi beban pada DAS, begitu juga dengan dengan mengurangi puncak aliran, diharapkan debit maksimum yang terjadi masih di bawah bankfull capacity dari penampang sungai. Setiap pengendalian yang dilakukan akan memiliki pengaruh yang berbeda-beda terhadap perubahan hidrograf yang terjadi. Pemodelan matematika diharapkan dapat lebih mempermudah analisa terhadap suatu daerah aliran sungai dengan kondisi yang bervariasi, baik terhadap waktu maupun ruang. I-1
Penggunaan model hidrologi yang terdistribusi terhadap ruang (spatial) dan waktu sebagai suatu penyederhanaan terhadap hubungan yang kompleks antara berbagai aspek fisik lingkungan yang ada, akan sangat membantu bagi perencanaan pengembangan suatu daerah aliran sungai. Hal yang paling krusial dan yang membedakan antara model lumped dan distributed adalah model distributed mempunyai input untuk koefisien yang menyatakan karakteristik DAS pada tiap grid yang didesain, sedangkan pada model lumped hanya tersedia satu input untuk keseluruhan. Model limpasan pada dasarnya terbagi menjadi dua bagian, overland dan channel flow. Pembangunan model limpasan didasarkan pada dua hal tersebut. Model terdahulu dibangun dengan overland flow menggunakan model lumped dan channel flow dengan distributed. Akumulasi aliran yang membentuk hidrograf untuk tiap grid dihitung dengan model lumped sebagai overland flow yang kemudian didistribusikan antar grid dengan kinematic wave, diffusive wave, ataupun dynamic wave sebagai salah satu bentuk teori aplikasi dari channel flow. Pada studi ini model limpasan akan dibangun menggunakan kinematic wave untuk overland flow serta channel flow di anak sungai dan model dynamic wave akan diaplikasikan pada channel flow di sungai utama. Penggunaan model dynamic wave didasarkan pada kemampuannya untuk menghitung fenomena backwater pada aliran di saluran. Pada overland flow serta channel flow di anak sungai cukup digunakan kinematic wave karena kemiringan lahan sebagai karakteristik aliran dalam skema kinematic wave sangat dominan. I.2 Maksud dan Tujuan Penelitian Maksud penelitian ini adalah untuk membangun model matematika spasial 2D (ruang dan waktu) untuk memprediksi besarnya debit banjir yang terjadi pada daerah aliran dengan mengaplikasikan teori kinematic wave pada overland flow serta channel flow di anak sungai dan dynamic wave pada channel flow di sungai utama. I-2
Tujuan penelitian ini adalah untuk membangun suatu program komputer menggunakan MATLAB sebagai compiler yang dapat digunakan untuk memprediksi besarnya debit banjir yang terjadi dari daerah aliran sungai dengan berbagai kemungkinan perubahan tata guna lahan sehingga model yang dikembangkan dapat aplikatif untuk diterapkan di Indonesia khususnya di Daerah Aliran Sungai Citarum Hulu. I.3 Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini mencakup beberapa aspek sebagai berikut: 1. Studi model-model limpasan terdahulu baik model lumped maupun distributed. 2. Pembangunan model matematika terdistribusi berupa program computer yang dapat digunakan untuk memperkirakan debit banjir dari suatu daerah aliran sungai dengan mengaplikasikan teori kinematic wave pada overland flow serta channel flow di anak sungai dan dynamic wave pada channel flow di sungai utama. 3. Membandingkan hasil pemodelan dengan data hasil pengukuran atau studi-studi terdahulu pada suatu lokasi daerah aliran sungai. I.4 Sistematika Penulisan Sistematika laporan penelitian yang akan disusun direncanakan sebagai berikut di bawah ini: BAB I BAB II Pendahuluan Bab ini akan berisi latar belakang, maksud dan tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, dan sistematika pembahasan. Tinjauan Pustaka Bab ini akan membahas dasar-dasar teori yang digunakan dalam penelitian ini. Dasar-dasar teori ini meliputi siklus hidrologi, daerah aliran sungai, teori hidrograf satuan, klasifikasi model DAS, dan teori overland serta channel flow. I-3
BAB III BAB IV BAB V BAB VI Studi Kasus Bab ini membahas tentang deskripsi DAS Citarum, Waduk Kaskade Citarum, topografi, tata guna lahan, curah hujan, dan debit Sungai Citarum. Metodologi Penelitian Bab ini membahas tentang metodologi penelitian, pengumpulan data, dan langkah pekerjaan. Analisa dan Diskusi Bab ini membahas tentang analisa hasil model yang berupa direct run off hydrograph berdasarkan variasi hyetograph dan karakteristik DAS. Kesimpulan dan Saran Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran dari penelitian tesis ini. I-4
Bab I... 1 Pendahuluan... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Maksud dan Tujuan Penelitian... 2 I.3 Ruang Lingkup Penelitian... 3 I.4 Sistematika Penulisan... 3 I-5