SIMULASI PENGARUH SEDIMENTASI DAN KENAIKAN CURAH

HUJAN TERHADAP TERJADINYA BENCANA BANJIR

Disusun Oleh:

Kelompok 4

Rizka Permatayakti R.N E14100064

Galuh Ajeng Septaria E14100046

Indri Setyawanti E14100066

Dyah Puspita Laksmi Tari E14100126

Ari Sektiaji E14100105

Fikri Bagus W. E14100082

Advent Kristian P. E14100053

Agam Wesly S. Sembiring E14100049

Andita Ayuningtyas E14100014

Maizurra Septi E14100121

Dippos Anugerah E14100117

Dosen :

Dr. Ir. Budi Kuncahyo, MS

DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2013

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Hutan merupakan suatu suatu ekosistem yang memiliki beragam fungsi,

salah satu adalah sebagai hidrologis. Hidrologis berasal dari kata hidrologi yang

memiliki pengertian sebagai ilmu yang membahas air di bumi, terjadinya,

sirkulasinya dan agihannya (distribution), sifat-sifat kimia dan fisikanya dan

reaksinya dengan lingkungannya, termasuk reaksinya terhadap benda-benda

hidup. Fungsi ini dapat dilakukan untuk melakukan kajian dalam mengatasi banjir

yang sering terjadi di wilayah Indonesia. Banjir merupakan suatu peristiwa yang

terjadi ketika kurangnya daerah resapan air sehingga air tidak dapat melakukan

proses infiltrasi di dalam tanah. Selain kurangnya daerah resapan air, banjir dapat

terjadi karena jenuhnya lapisan tanah menerima air, sehingga air hujan tergenang

pada permukaan tanah.

Salah satu faktor yang menyebakan terjadinya banjir antara lain jumlah

curah hujan yang turun, dan kondisi permukaan tanah. Curah hujan dan kondisi

permukaan tanah merupakan faktor yang sangat mempengaruhi terjadinya banjir,

karena ketika tanah tidak mampu melakukan infiltrasi dengan maksimal atau tidak

memiliki daerah resapan yang air maka dapat menyebabkan air mejadi tergenang

di suatu permukaan. Salah satu akibat banjir dapaat terjadinya suatu sedimentasi.

Sedimentasi adalah terangkutnya material tanah dari lokasi semula sehingga

terpisah dari batuan induknya. Perpindahan material bisa disebabkan oleh air, dan

udara. Makalah ini akan menjelaskan hubungan antara besarnya pengaruh

sedimentasi dan kenaikan curah hujan terhadap terjadinya banjir, sehingga

pembaca dapat mengetahui hubungan kejadian banjir yang sering terjadi di

wilayah Indonesia dengan kejadian yang lain

Tujuan

1. Mengetahui pengaruh sedimentasi terhadap terjadinya bencana banjir.

2. Mengetahui pengaruh kenaikan curah hujan terhadap terjadinya

bencana banjir.

3. Mengetahui keterkaitan faktor-faktor yang menyebabkan bencana

banjir di DAS bagian hilir.

4. Menguji hipotesis yang berbunyi “apabila terjadi kenaikan curah hujan

dan penurunan kapasitas sungai, maka debit banjir akan meningkat”

TINJAUAN PUSTAKA

Banjir dapat diberi batasan sebagai laju aliran permukaan yang

menyebabkan aliran sungai melebihi kapasitas saluran-saluran drainase (Lee

1990). Hal tersebut dapat terjadi akibat jumlah dan kecepatan aliran permukaan

meningkat melebihi kapasitas saluran drainase, dan atau kapasitas saluran

drainase berkurang, sehingga lebih kecil dari jumlah dan kecepatan aliran

permukaan. Peningkatan jumlah dan kecepatan aliran permukaan, selain akibat

hujan ekstrim juga oleh perubahan penggunaan lahan yang menyebabkan lahan

terbuka, dan pemadatan tanah. Keterbukaan lahan menyebabkan jumlah dan

intensitas hujan yang sampai di permukaan tanah meningkat, sedangkan

pemadatan tanah menyebabkan berkurangnya kapasitas infiltrasi tanah, sehingga

jumlah dan aliran permukaan meningkat.

Sedimentasi adalah masuknya muatan sedimen ke dalam suatu lingkungan

perairan tertentu melalui media air dan diendapkan di dalam lingkungan tersebut.

Sedimen-sedimen organik dan anorganik meningkatkan volume banjir, dan

apabila mengendap dalam suatu saluran sungai akan mengurangi daya dukung dan

meningkatkan kemungkinan banjir melintasi atau melebihi tepi sungai.

Pendangkalan waduk-waduk yang disebabkan sedimen tersebut menurunkan

kegunaan sebagai pengendalian banjir dan maksud-maksud lainnya (Lee 1990).

Menurut Rahim (2006) air hujan yang menjadi run off sangat bergantung

kepada intensitas hujan, penutupan tanah, dan ada tidaknya hujan yang terjadi

sebelumnya (kadar air tanah sebelum terjadinya hujan). Debit puncak dapat

dikatakan sebagai debit kritis yang menyebabkan banjir. Debit puncak terjadi

ketika seluruh aliran permukaan yang berada di daerah aliran sungai (DAS)

mencapai titik outlet (Asdak 2002, Rahim 2006, Arsyad 2010). Ada dua faktor

utama yang mempengaruhi besarnya debit puncak, yaitu karakteristik hujan dan

karakteristik DAS (Pramono et al. 2009). Karakteristik hujan, meliputi lama,

jumlah, intensitas, dan distribusi hujan. Sedangkan karakteristik DAS meliputi

ukuran, bentuk, topografi, jenis tanah, geologi, dan penggunaan lahan.

Debit puncak penting untuk diketahui dalam kerangka pengendalian banjir

dan perancangan bangunan pengendali debit puncak (Rahim 2006). Sebagian

besar puncak dapat dikendalikan dengan menggunakan bangunan-bangunan

keteknikan, pengelolaan lahan bagian hulu, dan vegetasi secara umum.

Bendungan (reservoir) pengendali banjir diperkirakan mengurangi kerugian

ekonomis sekitar 60% (Holt dan Langbein 1955 dalam Lee 1990). Sebagian besar

DAS yang akan dilakukan perencanaan pengelolaan DAS kurang tersedia data

hidrologi yang memadai, untuk itu diperlukan suatu pemodelan hidrologi yang

sesuai dengan kondisi biofisik DAS tersebut (Murtiono 2008).

Pemodelan hidrologi sudah sejak lama diterapkan (Murtiono 2008).

Prediksi debit maksimum (metode rasional) yang berdasarkan pada curah hujan,

luas DAS, dan karakteristik DAS telah diperkenalkan pada tahun 1850 oleh

Mulvaney (Fleming 1979 dalam Murtiono 2008). Metode rasional dalam

menentukan laju banjir aliran permukaan (debit puncak) mempertimbangkan

waktu konsentrasi, yaitu waktu yang dibutuhkan air yang mengalir di permukaan

tanah dari tempat yang terjauh sampai tempat keluarnya (outlet) di suatu daerah

aliran (Arsyad 2010).

METODOLOGI

Waktu dan Tempat

Praktikum Bometrika Hutan dilakukan pada hari Senin 16 Desember 2013

pukul 07.00 – 10.00 WIB yang bertempat di RK X 302, Fakultas Kehutanan,

Institut Pertanian Bogor.

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada praktikum adalah alat tulis, seperangkat

computer dengan perangkat lunak (software) Ms. Word, Ms. Excel, MiniTab 14,

dan Stella 9.0.2. Bahan yang digunakan adalah data curah hujan selama 10 tahun

terakhir (1995-2004), data luas dan kondisi DAS, data tutupan lahan beserta

luasannya, dan data koefisien limpasan sesuai tutupan lahan.

Metode Praktikum

Langkah kerja praktikum adalah sebagai berikut:

1. Menentukan topik yang akan dimodelkan

2. Mencari literatur yeng terkait dengan topik pemodelan

3. Menganalisis data pada literatur rujukan dan menentukan variabel yang terkait

4. Mengolah data yang dibutuhkan

5. Merumuskan kondisi yang mungkin terjadi

6. Membuat simulasi model

Pengolahan Data

Pengolahan data yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Menyusun data curah hujan tahunan berdasarkan rujukan

2. Menghitung waktu konsentrasi dengan rumus:

(

)

Keterangan:

tc = Waktu konsentrasi (jam)

L = Panjang sungai (km)

S = Kemiringan (m)

3. Menghitung intensitas curah hujan dengan rumus:

(

)

Keterangan:

I = Intensitas curah hujan (mm/jam)

R = Curah hujan (mm)

t = Lamanya hujan (jam)

4. Menentukan koefisien limpasan berdasarkan jenis tutupan lahan dengan rumus

sebagai berikut:

∑

∑

Keterangan:

CDAS = Koefisien limpasan DAS

Ci = Koefisien limpasan sesuai tutupan lahan

Ai = Luas masing-masing tutupan lahan

5. Penentuan debit banjir dengan rumus:

Keterangan:

Qp = Debit puncak (mm3/detik)

C = Koefisien limpasan

I = Intensitas hujan (mm/jam)

A = Luas DAS (km2)

Pemodelan Sistem

Untuk pemodelan yang fleksibel dan multiguna dapat dilakukan dengan

fase-fase sebagai berikut (Purnomo 2012):

a. Identifikasi Isu, Tujuan, dan Batasan

Identifikasi isu bertujuan untuk mengetahui manfaat dilakukannya pemodelan,

setelah melakukkan identifikasi isu kemudian ditetapkan tujuan dan batasan

dilakukannya pemodelan seperti batasan isu, batasan ruang, dan batasan waktu.

b. Konseptualisasi Model

Pada tahapan ini dilakukan penyusunan model dan klasifikasi komponen-

komponen pemodelan tahap awal (skenario 1) yang terdiri dari:

1. Stok = Debit banjir (mm3/detik)

2. Inflow = Debit puncak (mm3/detik)

3. Outflow = Debit tertampung (mm3/detik)

4. Auxiliary variabel = Intensitas curah hujan (mm/jam), Run off

5. Driving variabel = Waktu konsentrasi (jam) dan Curah hujan (mm)

6. Konstanta = Luas DAS (km2).

c. Spesifikasi Model

d. Evaluasi Model

e. Penggunaan Model

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pemodelan sistem merupakan salah satu cara penyederhanaan suatu sistem

untuk dilakukan analisis, simulasi, maupun evaluasi. Proses pembuatan model

sistem harus disesuaikan dengan realita yang terjadi pada kehidupan nyata agar

hasil yang diperoleh akurat dan dapat diterapkan. Debit puncak merupakan debit

air hujan maksimum yang dapat terjadi di suatu DAS saat hujan turun selama

waktu tertentu. Ketika dikurangkan dengan kapasitas sungai maka diketahui

besarnya air hujan yang tidak tertampung oleh sungai dan membanjiri suatu DAS.

Konseptualisasi dan Spesifikasi model

Terdapat berbagai faktor yang mempengaruhi terjadinya bencana banjir.

Di berbagai literatur faktor-faktor tersebut dibagi menjadi tiga bagian berdasarkan

lokasinya yaitu daerah hulu, tengah, dan hilir suatu DAS. Untuk bagian hilir,

faktor yang mempengaruhi diantaranya adalah curah hujan yang turun di daerah

tersebut dan kapasitas sungai. Curah hujan yang terjadi mempengaruhi besarnya

debit air yang akan ditampung oleh sungai. Kapasitas sungai sendiri dipengaruhi

salah satunya oleh sedimentasi. Berdasarkan kedua faktor tersebut maka perlu

disusun simulasi pemodelan untuk mengetahui besarnya banjir yang mungkin

terjadi.

Pemodelan sistem yang disusun adalah model debit puncak sebagai

parameter besarnya banjir di suatu DAS. Pada kasus ini digunakan data curah

hujan DAS Percut, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara sejak tahun 1995

hingga 2004 merujuk data penelitian Machairiyah (2007). Pada praktikum

penyusunan model, dipilih dua faktor yang mempengaruhi debit banjir yaitu

sedimentasi dan kenaikan curah hujan. Hal ini tentukan berdasarkan informasi

yang ingin diketahui yaitu kondisi debit banjir pada DAS bagian hilir.

Berdasarkan kedua faktor tersebut, dibangun skenario-skenario untuk

mengetahui debit banjir DAS pada kondisi tertentu. Skenario tersebut adalah

sebagai berikut:

1. Pemodelan debit banjir awal

2. Pemodelan debit banjir apabila curah hujan meningkat dua kali lipat dari

curah hujan rata-rata

3. Pemodelan debit banjir apabila terjadi sedimentasi sebesar 0.002 m3/tahun

4. Pemodelan debit banjir apabila terjadi peningkatan curah hujan sebesar dua

kali lipat dan terjadi sedimentasi sebesar 0.002 m3/tahun.

Sebelum dilakukan pemodelan dilakukan penyederhanaan variabel dan

pengolahan data terlebih dahulu. Persamaan yang terbentuk disusun berdasarkan

dugaan yang mengacu pada skripsi rujukan. Asumsi-asumsi yang digunakan

dengan tujuan menyederhanakan pemodelan diantaranya sebagai berikut:

1. Kapasitas DAS mampu menampung sebesar 150 mm3/detik selama hujan

turun

2. Waktu konsentrasi digunakan sebagai lamanya hujan dan bersifat tetap

3. Digunakan data curah hujan tahunan sesuai rujukan

4. Intensitas curah hujan dihitung berdasarkan waktu konsentrasi tetap

5. Koefisien run off bersifat tetap sesuai luas tutupan lahan dalam DAS

Model konseptual tersaji dalam gambar di bawah ini:

Gambar 1. Pemodelan debit banjir awal

Gambar 2. Terjadi peningkatan curah hujan sebesar dua kali lipat

Gambar 3. Terjadi sedimentasi

Gambar 4. Terjadi sedimentasi dan curah hujan meningkat

Evaluasi Model

Pada pemodelan mengenai debit banjir yang dilakukan, ditemukan

variabel yang sama namun menempati posisi yang berbeda dalam sistem. Seperti

pada skenario 2 run off menduduki posisi sebagai driving variabel, tetapi pada

skenario 1 variabel tersebut menduduki posisi sebagai auxiliary variabel. Hal ini

dikarenakan skenario 2 merupakan modifikasi dari skenario 1, bukan dikarenakan

ketidakkonsistenan variabel. Nilai run off bersifat tetap sesuai tutupan lahan,

sehingga dapat dilakukan duplikat variabel untuk digunakan pada model

selanjutnya. Debit banjir diperoleh dari pengurangan antara debit puncak hujan

dengan debit yang dapat ditampung oleh sungai. Pada pemodelan, faktor curah

hujan mempengaruhi inflow atau debit puncak. Semakin besar curah hujan, maka

debit puncak akan semakin meningkat. Faktor sedimentasi mempengaruhi outflow

yaitu kapasitas sungai menampung air hujan. Semakin besar sedimentasi atau

gangguan aliran sungai, maka kapasitas sungai akan semakin menurun.

Grafik yang diperoleh bersifat eksponensial. Grafik perbandingan skenario

menjelaskan bahwa faktor sedimentasi dan curah hujan meningkatkan debit banjir

suatu DAS sesuai dengan hipotesis yang ingin dibuktikan. Tetapi meningkatnya

curah hujan lebih berpengaruh nyata dibandingkan dengan terjadinya sedimentasi.

Berdasarkan model yang disusun, sedimentasi dan curah hujan tidak memiliki

keterkaitan secara langsung terhadap meningkatnya debit banjir, tetapi keduanya

mempengaruhi besarnya debit banjir. Keduanya bersifat menambah besarnya

debit banjir.

Grafik perbandingan setiap skenario

Nilai yang membentuk grafik di atas tercantum dalam tabel di bawah ini:

Penggunaan Model

Pemodelan pengaruh sedimentasi dan kenaikan curah hujan terhadap debit

banjir dapat digunakan untuk membuktikan hipotesis bahwa sedimentasi dan

kenaikan curah hujan dapat meningkatkan debit banjir suatu DAS. Berdasarkan

pemodelan tersebut juga dapat diketahui besarnya debit banjir yang mungkin

terjadi apabila terdapat sedimentasi dan terjadi kenaikan curah hujan, sehingga

7:31 31 Des 2013Page 1

1995.00 1996.80 1998.60 2000.40 2002.20 2004.00

Tahun

1:

1:

1:

2:

2:

2:

3:

3:

3:

4:

4:

4:

-50

350

750

0

3000

6000

-50

500

1050

0

3500

7000

1: DEBIT BANJIR 1 2: DEBIT BANJIR 2 3: DEBIT BANJIR 3 4: DEBIT BANJIR 4

11 1

1

1

2

2

2

2

2

3 3

3

3

3

4

4

4

4

4

dapat ditentukan kebijakan penanggulangan yang tepat. Pemodelan yang telah

dibuat dapat digunakan untuk menyusun perencanaan pembangunan

penanggulangan banjir. Perencanaan pembangunan juga dapat dirumuskan dengan

membuat pemodelan lanjutan. Data yang sudah ada dapat dipadukan dengan

mendata skenario-skenario yang mungkin terjadi untuk dimodelkan lebih lanjut.

KESIMPULAN

Terjadinya sedimentasi menyebabkan meningkatnya debit banjir, begitu

pula dengan meningkatnya curah hujan. Namun curah hujan lebih berpengaruh

nyata pada peningkatan debit banjir. Hipotesis yang berbunyi “sedimentasi dan

peningkatan curah hujan dapat meningkatkan debit banjir” dapat dibuktikan

menggunakan model yang telah dibuat. Berdasarkan pemodelan yang disusun,

sedimentasi dan kenaikan curah hujan tidak memiliki keterkaitan secara langsung

dalam mempengaruhi besarnya debit banjir. Tetapi keduanya sama-sama bersifat

meningkatkan debit banjir.

DAFTAR PUSTAKA

Arsyad S. 2010. Konservasi Tanah dan Air. Bogor: IPB Press.

Asdak C. 2002. Hidrologi dan Pengelolaan DAS. Yogyakarta: Gadjah Mada

University Press.

Lee R. 1980. Hidrologi Hutan. Subagio S, penerjemah; Prawirohatmodjo S,

editor. 1986. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Terjemahan

dari: Forest Hydrology.

Machairiyah. 2007. Analisis Curah Hujan Untuk Pendugaan Debit Banjir Dengan

Metode Rasional Pada Das Percut Kabupaten Deli Serdang [skripsi].

Medan (ID): Universitas Sumatera Utara.

Murtiono UH. 2008. Kajian Model Estimasi Volume Limpasan Permukaan, Debit

Banjir Aliran, dan Erosi Tanah Dengan Model Soil Conservation Service

(SCS), Rasional dan Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE)

(Studi Kasus di Das Keduang, Wonogiri). Jurnal Forum Geografi

Volume (22, No. 2, Desember 2008: 169-185).

Pramono IB, Wahyuningrum N, Wuryanta A. 2009. Penerapan Metode Rational

Untuk Estimasi Debit Banjir Pada Beberapa Luas Sub DAS. Jurnal

Penelitian Hutan dan Konservasi Alam Volume (VII No. 2: 161-176,

2010).

Purnomo H. 2012. Pemodelan dan Simulasi untuk Pengelolaan Adaptif Sumber

Daya Alam dan Lingkungan. Bogor: IPB Press.

Rahim SE. 2006. Pengendalian Erosi Tanah: Dalam Rangka Pelestarian

Lingkungan Hidup. Jakarta: PT. Bumi Aksara.