664
SIMULASI DEBIT BANJIR PADA SUNGAI BATANG MAHAT MENGGUNAKAN PENDEKATAN NUMERIK DAN DATA
HUJAN SATELIT
Angga Syahputra1, Ansa Pamungkas Sukiman2, Dalrino3 , Aguskamar4 1Mahasiswa D IV Perencanaan Irigasi dan Rawa, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik
Negeri Padang. Email: [email protected]
2Mahasiswa D IV Perencanaan Irigasi dan Rawa, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Padang. Email: [email protected]
3Teknik Sipil, Politeknik Negeri Padang. Email: [email protected] 4Teknik Sipil, Politeknik Negeri Padang. Email: [email protected]
ABSTRACT
Flooding on March 3, 2017 has submerged an area of 17,397 km2 in Nagari Pangkalan, Lima Puluh Kota Regency. Flooding is caused by the overflow of Batang Mahat River which is the upstream of the Kampar watershed due to high rainfall that occurred at that time. The prediction of the amount of flood discharge that occurred at that time was complicated by the malfunctioning of the Batang Mahat AWLR Post during the flood incident and the position of rainfall station away from the catchment area. This has the potential to cause deviations from the predicted flood discharge values. Numerical simulations to estimate the amount of discharge that occurs has been carried out.
Hydraulic flow variable value is obtained through mathematical modeling using HEC- RAS. Flood inundation area conditions were simulated using Q-GIS. Determination of flood discharge is analyzed utilizing the value of rainfall recorded at the rainfall post and compared with the results of the analysis using TRMM satellite data. The simulation results have been validated by comparing the height of the water level obtained with field data that occurred during a flood. Placement of flooded areas was also carried out on simulated inundation maps and the results were obtained. The simulation results get a flood discharge value is 2,745 m3 / sec with return period not exceeding the PMF. The maximum discharge capacity of the Batang Mahat River is also obtained at 595 m3 / sec.
The height of the discharge that occurred has resulted in a length of 3.5 km from 9.7 km in length of the river which is simulated experiencing flooding. The results of the plotting of the inundation map also showed the submergence of two villages, Pangkalan Village and Manggilang Village
Keywords : Batang Mahat River, Rainfall, HEC-RAS, Q-GIS, PMF
ABSTRAK
Banjir pada tanggal 3 Maret 2017 telah menenggelamkan lahan seluas 17,397 km2 di Nagari Pangkalan, Kabupaten Lima Puluh Kota. Banjir diakibatkan oleh meluapnya Sungai Batang Mahat yang merupakan hulu dari DAS Kampar akibat tingginya curah hujan yang terjadi saat itu. Prediksi besaran debit banjir yang terjadi saat itu dipersulit dengan tidak berfungsinya Pos AWLR Sungai Batang Mahat saat kejadian banjir serta jauhnya posisi stasiun curah hujan dari daerah catchment. Hal ini sangat berpotensi menyebabkan penyimpangan terhadap nilai debit banjir prediksi. Simulasi numerik untuk memperkirakan besaran debit yang terjadi saat kejadian banjir telah dilakukan. Nilai varibel hidraulik aliran didapatkan melalui pemodelan matematik menggunakan HEC- RAS. Kondisi luas genangan banjir disimulasikan menggunakan Q-GIS. Penentuan debit
665
banjir dianalisa memanfaatkan nilai curah hujan yang tercatat pada pos curah hujan dan dibandingkan dengan hasil analisis menggunakan data hujan satelit TRMM. Hasil simulasi telah divalidasi dengan cara membandingkan ketinggian muka air yang didapatkan dengan data lapangan yang terjadi saat banjir. Penempatan lokasi daerah tergenang juga dilakukan terhadap peta genangan simulasi dan mendapatkan kesesuaian hasil. Hasil simulasi mendapatkan nilai debit banjir sebesar 2.745 m3/detik dengan periode ulang tidak melebihi PMF. Didapatkan juga kapasitas tampungan debit maksimum Sungai Batang Mahat sebesar 595 m3/detik. Ketinggian debit yang terjadi telah mengakibatkan sepanjang 3,5 km dari 9,7 km panjang sungai yang disimulasikan mengalami banjir. Hasil plotting terhadap peta genangan juga memperlihatkan terendamnya dua desa yaitu Desa Pangkalan dan Desa Manggilang.
Kata Kunci : Sungai Batang Mahat, Curah hujan, HEC-RAS, Q-GIS, PMF
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Banjir pada Nagari Pangkalan, Kabupaten Lima Puluh Kota merupakan permasalahan rutin yang terjadi setiap tahunnya. Banjir telah menimbulkan dampak yang merugikan masyarakat. Banjir pada kejadian tanggal 3 Maret 2017 merupakan salah satu yang terbesar dan memiliki dampak yang begitu parah karena telah menggenangi hampir keseluruhan dari Desa Pangkalan khususnya di wilayah Sub DAS Batang Mahat. Selain terjadinya alih fungsi lahan di sepanjang aliran sungai dan juga di hulu sungai, sejumlah dugaan penyebab kejadian banjir lainnya bermunculan diantaranya tentang masalah keberadaan Waduk Koto Panjang di hilir Nagari Pangkalan dan adanya penyempitan alur sungai.
Dalam penanggulangan permasalahan banjir, keterbatasan data hidrologi keraplah dijumpai. Sedangkan, tuntutan penanggulangan yang cepat, tepat, dan segera dari masyarakat merupakan tantangan tersendiri bagi pemerintah ataupun instansi terkait dalam melakukan upaya penanggulangan banjir. Tuntutan tersebut menimbulkan munculnya metode baru dalam memperoleh data hidrologi dengan memanfaatkan perkembangan teknologi informasi seperti data satelit.
Di era globalisasi dan komunikasi, perkembangan teknologi sangatlah cepat.
Pemanfaatan teknologi banyak dilakukan dalam berbagai bidang. Teknologi yang dimaksud dalam hal ini adalah program aplikasi. Diantaranya program aplikasi yang berhubungan dengan hidrolika adalah HEC-RAS dan Q-GIS.
Terjadinya peristiwa banjir di Nagari Pangkalan akibat meluapnya Sungai Batang Mahat dan salah satu upaya dalam pemanfaatan teknologi yang telah tersedia. Maka tujuan penelitian ini adalah memperoleh nilai debit air banjir serta mensimulasikan genangan banjir.
1.2 Tujuan
1. Dapat membandingkan data curah hujan Sta. Suliki dan Sta. Tanjung Pati terhadap data curah hujan satelit.
666
2. Dapat mengetahui besaran nilai debit air banjir yang terjadi.
3. Dapat mengetahui periode ulang terjadinya air banjir.
4. Dapat mengidentifikasi daerah-daerah yang mengalami over topping.
5. Dapat mengetahui kapasitas tampungan sungai.
6. Dapat mensimulasikan genangan banjir.
2. STUDI PUSTAKA
Penggunaan program HEC-RAS dalam mensimulasi debit air banjir sebelumnya telah banyak dilakukan pada penelitian di berbagai daerah. Program HEC-RAS telah diaplikasikan dalam analisis kapasitas penampang Sungai Batang Mahat terhadap besaran debit banjir menggunakan pendekatan model matematik. Hasil simulasi diperoleh solusi umum yang disarankan adalah dengan melakukan normalisasi penampang sungai dengan bertujuan untuk memperbesar penampang basah aliran. Hal ini dilakukan dengan memberikan pelebaran penampang lebar dasar ke arah hulu di Batang Mahat (Dalrino, 2018). Penggunaan HEC-RAS juga diterapkan dalam analisa kapasitas pengendalian banjir dengan perbandingan metode HSS, HEC-HMS dan HEC- RAS di daerah aliran sungai Sei Sikambing, Kabupaten Deli Serdang. Hasil Simulasi HEC-RAS menyatakan bahwa Sungai Sei Sikambing memiliki kapasitas pengendalian debit banjir, namun sangat rentan terhadap banjir dan erosi tanah melihat dari kontur sungai dan kondisi limbah (Sitohang, L.T., 2016).
Adapun jurnal penelitian lainnya yang berkaitan dengan penyebab terjadinya banjir pada Sungai Batang Mahat juga dijadikan sebagai tinjauan pustaka penelitian. Laju sedimentasi yang cukup besar di hulu di Sungai Batang Mahat akibat pengaruh perubahan tata guna lahan juga terindikasi sangat berpotensi mengakibatkan terjadinya pendangkalan sungai yang selanjutnya dapat berdampak pada terjadinya banjir (Herdianto, R., 2018). Peningkatan usaha tani gambir di lahan miring mengganggu upaya konservasi tanah dan air. Hal ini dapat dibuktikan:pertama, setiap pembukaan lahan baru untuk kebun umumnya dilakukan pada areal yang berasal dari hutan lahan miring:kedua, baban bakar kayu untuk pengolahan daun gambir masih diambil dari hutan: ketiga, kebun gambir yang tidak produktif ditinggalkan dan dibuat kebun baru (sistem ladang berpindah):keempat, budidaya tanaman gambir yang tidak melakukan upaya konservasi tanah dan air (Yunus, M., 2002).
Disebabkan kurangnya informasi berupa data curah hujan dan data debit air di sekitar lokasi kejadian banjir. Oleh karenanya, digunakan data curah hujan satelit sebagai pembanding dalam analisa hidrologi. Data curah hujan satelit yang dimaksud adalah data curah hujan yang diperoleh dengan memanfaatkan satelit penelitian TRMM yang secara resmi berakhir beroperasi pada tanggal 15 April 2015 setelah habis cadangan bahan bakarnya. Kemudian satelit penelitian TRMM fungsinya digantikan dengan satelit penelitian GPM yang telah mulai mengorbit di angkasa pada tanggal 27 Februari 2014. Berikut jurnal-jurnal penelitian berkaitan dengan pemanfaatkan data
667
curah hujan satelit yang digunakan sebagai landasan atau pedoman dalam penulisan penelitian ini. Perhitungan keseimbangan air pada pembangkit listrik tenaga air Maninjau menggunakan TRMM dan data debit. Hasil analisa menunjukkan TRMM dan hujan permukaan memiliki perbedaan antara air masuk terhadap air keluar saat hujan terjadi langsung di atas danau. Namun, TRMM sendiri tidak dapat menjelaskan sisa air setelah terjadinya hujan (Istijono, B., 2014).
3. HASIL, ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 3.1 Perbandingan Data Curah Hujan
Data curah hujan yang akan digunakan dalam analisa merupakan stasiun curah hujan terdekat lokasi kejadian banjir yaitu Sta. Suliki dan Sta. Tanjung Pati. Agar memiliki hasil analisa yang lebih baik, maka digunakan data curah hujan satelit yang digunakan sebagai pembanding terhadap data analisa. Data curah hujan yang akan digunakan dalam analisa berjumlah 10 tahun dengan rentang data mulai dari tahun 2008 s.d. 2017.
Gambar 31. Grafik Perbandingan Data Curah Hujan Tahunan
Gambar 32. Grafik Perbandingan Data Curah Hujan Bulanan
668
Gambar 33. Grafik Perbandingan Data Curah Hujan Harian 3.2 Analisa Hidrologi
Kajian ini menggunakan data hujan dari stasiun yang terdekat dengan Sub DAS Batang Mahat yakni 2 (dua) Stasiun Suliki dan Stasiun Tanjung Pati karena tidak adanya stasiun pengukur curah hujan yang berada dalam lokasi kajian ini. Kemudian digunakan data curah bujan satelit sebagai pembading. Kajian ini menggunakan data pengamatan dari tahun 2008 s.d. 2017 (sepuluh tahun). Dari data curah hujan dilakukan analisa distribusi frekuensi, uji kekesuaian, uji kecocokan dan di akhir dilakukan Analisa debit banjir Rencana dengan metode yang terpilih yakni Rasional. Pada tabel 1 dapat dilihat Debit Rencana dari hasil perhitungan dengan Metoda Rasional :
Tabel 22. Debit Rencana Metoda Rasional pada beberapa periode ulang Menggunakan Data Curah Hujan Sta. Suliki dan Sta. Tanjung Pati
Kala Ulang
2 5 10 20 25 50 100 1000 PMF
Debit 1.312 1.490 1.592 1.681 1.698 1.788 1.865 2.092 6.977 Tabel 23. Debit Rencana Metoda Rasional pada beberapa periode ulang Menggunakan
Data Curah Hujan Satelit Kala
Ulang
2 5 10 20 25 50 100 1000 PMF
Debit 1.391 1.541 1.620 1.685 1.697 1.758 1.809 1.945 4.239
3.3 Simulasi Debit Banjir Mengunakan Program HEC-RAS
Pemodelan dengan HEC-RAS versi 4.1 didasarkan dari data geometrik sungai yang diambil hasil survey dan pengukuran yang dilakukan oleh Tim Balai Wilayah Sungai Sumatera V dan Dinas PSDA Provinsi Sumatera Barat pasca banjir 3 Maret 2017.
3.3.1 Skematik Pemodelan
Pada Gambar 4, diperlihatkan model skema Sungai Batang Mahat.
669
Gambar 34. Skematik Pemodelan Sungai Batang Mahat 3.3.2 Data Geometrik Sungai
Pada Gambar 5, terlihat proses input geometrik penampang sungai
Gambar 35. Inputing geometrik penampang melintang sungai 3.3.3 Kondisi Batas
Kajian ini menggunakan Steady Flow Analisist yang memerlukan kondisi batas (boundary condition) :
1. Kondisi batas hulu digunakan hasil perhitungan debit banjir seperti terlihat pada Tabel 1.
2. Kondisi batas hilir : elevasi muka air banjir tanggal 3 Maret 2017 di Jembatan Tanjung balik setinggi ± 77.102 m dan kedalaman air 7.014 m (lihat Gambar 6).
670
Gambar 36. Inputing kondisi batas steady flow analisist 3.3.4 Validasi Data
1. Data elevasi muka air banjir dari pengukuran dari bekas tanda-tanda banjir yang berada di lokasi. Salah satu nya adalah bekas tanda banjir di abutment Jembatan Pangkalan memiliki elevasi ± 92,63 m dpl dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 37. Tinggi muka air pada Jembatan Pangkalan
2. Hasil wawancara dan pengukuran diperoleh data elevasi muka air pada saat kejadian banjir 3 Maret 2017 di Jembatan Tanjung Balik memiliki elevasi ± 77,102 m dpl.
Gambar 38. Tinggi muka air pada Jembatan Tanjung Balik
Tinggi Air Banjir
671
3. Berdasarkan hasil wawancara, pada kejadian tanggal 3 Maret 2017 diketahui Pos AWLR Sungai Batang Mahat terendam secara keseluruhan oleh banjir. Akan tetapi pada pencatatan tinggi muka air dan debit air sungai, diperoleh nilai tinggi muka air sebesar 2,39 m dengan debit 417 m3/detik pada tanggal 3 Maret 2017. Berdasarkan fakta tersebut, penulis menyimpulkan bahwa data Pos AWLR Sungai Batang Mahat tidak dapat digunakan dalam analisa hidrologi karena memiliki nilai yang tidak sesuai dengan kondisi lapangan.
3.3.5 Pelaporan
Setelah melakukan simulasi, maka diperoleh hasil sebagai berikut.
Gambar 39. Tabel Hasil Simulasi Debit Banjir
Gambar 40. Penampang Sungai yang Mengalami overtopping
672
Gambar 41. Kapasitas Tampungan Sungai Batang Mahat 3.4 Pemetaan Genangan Banjir
Pemetaan genangan dengan program aplikasi bersistem GIS menggunakan data DEM jenis DEMNAS kemudian air dianimasikan dengan data shapefile bedasarkan kondisi batas elevasi muka air pada hulu sungai ± 93 m.
Bedasarkan Gambar (25) dan (26) diketahui bahwa hasil simulasi banjir menggenangi beberapa landmark yang terdapat pada Desa Pangkalan. Beberapa landmark tersebut diantaranya: Mesjid Raya Pangkalan, Kantor Polsek Pangkalan, dan Pertamina Pangkalan.
Gambar 42. Koordinat landmark yang Disuperposisikan Terhadap Genangan Banjir 4. KESIMPULAN
Berdasarkan analisis dan pembahasan yang telah dilakukan dalam kajian ini, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
673
1. Grafik perbandingan menunjukkan data curah hujan satelit memiliki rentang data yang tidak terlalu jauh dibandingkan terhadap data curah hujan Sta. Suliki dan Sta.
Tanjung Pati.
2. Debit air banjir pada kejadian 3 Maret 2017 sebesar 2.745 m3/detik.
3. Banjir pada kejadian 3 Maret 2017 terjadi dengan periode ulang banjir tidak melebihi PMF.
4. Sepanjang 3,5 km dari 9,7 km panjang sungai yang disimulasikan mengalami banjir. Banjir terjadi mulai dari Sta 77 (hulu) hingga Sta 48 yang berjumlah 30 stasioning.
5. Kapasitas alamiah Sungai Batang Mahat hanya memiliki kapasitas tampungan debit maksimum sebesar 595 m3/detik.
6. Dengan elevasi muka air ± 93 m, terjadi genangan banjir yang mengakibatkan terendamnya dua desa yaitu Desa Pangkalan dan Desa Manggilang dengan luas genangan sebesar 17,397 km2.
7. Maka penulis menyimpulkan bahwa banjir pada 3 Maret 2017 dengan debit banjir 2.745 m3/detik merupakan fenomena besarnya curah hujan yang mengakibatkan debit air melebihi kapasitas tampung Sungai Batang Mahat.
5. DAFTAR PUSTAKA
Bambang Istijono, Revalin Herdianto, Dalrino, Adek Rizaldi. 2014. Estimation of Water Balance for Maninjau Hydropower using TRMM and Discharge Data.
Conference Paper: 1-7.
Dalrino, Sadtim, Hartati, Indra Agus. 2018. Analisis Kapasitas Penampang Sungai Batang Mahat Terhadap Besaran Debit Banjir Menggunakan Pendekatan Model Matematik. JIRS. XV(2): 1-11.
Lamhot Trisaputra Sihotang, Syahrizal, Ivan Indrawan. 2016. Analisa Kapasitas Pengendalian Banjir dengan Perbandingan Metode HSS, HECHMS Dan HEC- RAS di Daerah Aliran Sungai Sei Sikambing, Kabupaten Deli Serdang. Jurnal Teknik Sipil USU. 5(1): 1-10.
M. Yunus. 2002. Kajian Usaha Tani Gambir di Lahan Miring dan Upaya Konservasi Tanah dan Air (Studi Kasus Sub DAS Batang Mahat Kabupaten 50 Kota, Sumatera Barat. Institut Teknologi Bandung. Skripsi.
Revalin Herdianto, Bambang Istijono, Elvi Roza Syofyan, Dalrino. 2018. Investigation of Pangkalan Floods: Possible Reasons and Future Directions. International Journal on Advance Science Engineering Information Technology. 8(6): 1-6.
674 6. UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih penulis ucapkan kepada Politeknik Negeri Padang selaku tempat penulis kuliah. Kemudian kepada pembimbing yang telah mencurahkan waktu dan pikirannya dalam membimbing penulis dalam menulis makalah ini. Seterusnya kepada Balai Wilayah Sungai V dan Dinas Pengelola Sumber Daya Air Sumatetra Barat selaku pihak yang menyediakan data penunjang dalam penelitian.
