PERANCANGAN EKOHIDROLIKA UNTUK
PENGENDALIAN BANJIR PADA MORFOLOGI SUNGAI
NON SIMETRIS DI DESA MANGGASANG,
SUNGAI BARABAI KALIMANTAN SELATAN
ILHAM NUR FAUZI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Perancangan Ekohidrolika Untuk Pengendalian Banjir Pada Morfologi Sungai Non Simeteris di Desa Manggasang, Sungai Barabai Kalimantan Selatan” adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari skripsi saya kepada Institut Pertanian Bogor
Bogor, Maret 2016
ABSTRAK
ILHAM NUR FAUZI. Perancangan Ekohidrolika Untuk Pengendalian Banjir Pada Morfologi Sungai Non Simetris Di Desa Manggasang Kalimantan Selatan. Dibimbing oleh M. YANUAR JARWADI PURWANTO.
Penanganan banjir di Indonesia sampai saat ini masih bersifat konvensional, yaitu dengan membuang/mengalirkan air secepatnya menuju hilir, hal ini dapat menyebabkan banjir pindah dari daerah hulu ke hilir. Penelitian ini dilakukan untuk merancang ekohidrolika untuk pengendalian banjir pada morfologi sungai non simetris di Desa Manggasang. Model ekohidrolika dibuat dengan skala 1:110 dengan panjang 6 m, yaitu 4 m ditanami vegetasi, dan masing-masing 1 m tanpa vegetasi pada bagian sebelum dan sesudah vegetasi. Model diuji dengan dua jarak tanam yaitu 2x1 cm dan 2x2 cm menggunakan debit Q5, Q25, dan Q50. Uji model ekohidrolika jarak tanam 2x1 cm menunjukkan penurunan tinggi muka air yang lebih signifikan. Dari hasil analisis ekohidrolika, dapat diketahui bahwa penanaman vegetasi pada bantaran sungai dapat menurunkan tinggi muka air. Penurunan tinggi muka air dipengaruhi oleh jarak tanam, panjang penanaman, diameter dan ketinggian vegetasi.
Kata kunci: banjir, ekohidrolika, Manggasang, perancangan, vegetasi
ABSTRACT
ILHAM NUR FAUZI. Ecohidraulic Design For Flood Control on Non Symmetrical at Manggasang Village River, Barabai River South Kalimantan. Supervised by M YANUAR JARWADI PURWANTO.
Nowdays, the handling of the flood in Indonesia is still conventional, namely throwing / draining water as soon as possible to downstream, it can lead flooding moved from the upstream area to downstream area. This research was conducted to design ecohidraulic to control flooding on a non symetric river morphology in Manggasang Village. The ecohidraulic model made by scale 1:110 with 6m length, which 4m planted by vegetation and each 1m without vegetation before and after vegetated part. The model was tested by two different spacing rows which are 2x1 cm and 2x2 cm using Q5, Q25, and Q50 discharge. The tested ecohidraulic model on 2x1 cm grow distance showed significant water surface level drop. The result of ecohidraulic analysis, shows that planting vegetation on riverside could decrease water surface level. The decreasing of water surface level was influenced by grow distance, length growth, diameter, and height of vegetation.
ILHAM NUR FAUZI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
PERANCANGAN EKOHIDROLIKA UNTUK
PENGENDALIAN BANJIR PADA MORFOLOGI SUNGAI
NON SIMETRIS DI DESA MANGGASANG,
SUNGAI BARABAI KALIMANTAN SELATAN
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga skripsi yang berjudul “Perancangan Ekohidrolika Untuk Pengendalian Banjir Pada Morfologi Sungai Non Simetris di Desa Manggasang, Sungai Barabai Kalimantan Selatan” berhasil diselesaikan. Skripsi ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Terima kasih diucapkan kepada Dr. Ir. M. Yanuar Jarwadi Purwanto, MS., IPM selaku dosen pembimbing, atas ilmu, arahan, masukan, dan motivasi selama penyusunan proposal, pelaksanaan penelitian, pembuatan makalah, hingga penyusunan skripsi. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Ir. Machmud Arifin Raimadoya, M.Sc dan Dr. Satyanto Krido Saptomo, STP, Msi selaku dosen penguji yang telah memberikan bimbingan dan saran dalam menyelesaikan skripsi. Disamping itu, penghargaan disampaikan kepada Bu Fitria yang telah memberikan bantuan waktu dan pikiran selama penelitian dan pengambilan data di Laboratorium Hidrolika dan Hidrodinamika. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak Ichtiar Dody Saputra, A.Md yang telah memberikan waktu atas bimbingan, masukan, dan bantuan dalam pengambilan data di Laboratorium Hidrolika dan Hidrodinamika, serta kepada seluruh rekan-rekan yang telah membantu selama proses penelitian ini berlangsung yang tidak bisa disebutkan satu per satu.
Ungkapan terima kasih diucapkan kepada Ibunda Nur Aninda Afia dan Ayahanda Nasir beserta seluruh keluarga yang selalu mendoakan yang terbaik untuk anaknya. Juga kepada Wulan Susilowati dan semua sahabat atas segala doa, dukungan, serta kasih sayang yang telah diberikan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2016
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN viii
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 2
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 2
Ruang Lingkup Penelitian 2
TINJAUAN PUSTAKA 3
Banjir 3
Morfologi Sungai 3
Ekohidrolika 4
Fungsi Vegetasi pada Bantaran Sungai 4
METODE 5
Waktu dan Tempat 5
Peralatan dan Bahan 5
Prosedur Penelitian 5
Analisis Data 9
HASIL DAN PEMBAHASAN 10
Morfologi Sungai Non Simetris 10
Pengukuran di Laboratorium 11
Efektivitas Parameter Rancangan Ekohidrolika 14
Penerapan dan Aplikasi Ekohiddrolik di Lapangan 16
SIMPULAN DAN SARAN 18
Simpulan 18
Saran 18
DAFTAR PUSTAKA 19
LAMPIRAN 21
DAFTAR TABEL
1 Panjang penanaman jarak tanam 2x1 m 14
2 Panjang penanaman jarak tanam 2x2 m 15
3 Perubahan Tinggi Muka Air Q50 Tahun Setelah Penanaman 16
DAFTAR GAMBAR
1 Skema Pelaksanaan Penelitian 6
2 Rancangan Ekohidrolika 7
3 Sungai Barabai Desa Manggasang 7
4 Skema Model Ekohidrolika Tampak Atas 8
5 Model Sungai dipasang pada open channel 8
6 Ilustrasi Percobaan Ekohidrolika Tampak Melintang 9 7 Kondisi existing penampang sungai Desa Manggasang 10 8 Ilustrasi bantaran sungai setelah di tanami vegetasi 11 9 Pengukuran tinggi muka air menggunakan point gauge 11 10 Grafik tinggi muka air dengan jarak tanam 2x1 m 12 11 Grafik tinggi muka air dengan jarak tanam 2x2 m 13 12 Model ekohidrolika menahan laju aliran debit banjir Q50 13
13 Ilustrasi Banjir Q50 menjadi Banjir Q25 16
14 Ilustrasi Banjir Q50 Menjadi Banjir Q5 17
15 Ilustrasi Banjir Q5 Menjadi Qnormal 17
DAFTAR LAMPIRAN
1 Model Ekohidrolika sebelum dipasang pada open channel. 22 2 open channel sebelum dipasang model ekohidrolika. 22 3 Model Ekohidrolika setelah dipasang pada open channel. 23 4 Model Ekohidrolika Desa Manggasang tampak hulu. 23
5 Bentuk aliran air tampak atas. 24
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kota Barabai Kabupaten Hulu Sungai Tengah adalah salah satu daerah yang selalu terkena banjir akibat luapan dari Sungai Barabai. Sungai Barabai adalah sungai yang mengalir dari pegunungan Meratus hingga ke Rawa Danau Bangku (BPS HST, 2011). Banjir adalah kondisi dimana tidak tertampungnya air dalam saluran pembuang atau terhambatnya aliran air dalam saluran pembuang, sehingga meluap mengenai daerah (dataran banjir) sekitarnya. Pemahaman pengendalian banjir umumnya dilakukan dengan konsep meningkatkan pembangunan fisik misalnya pembuatan tanggul, pembuatan sudetan atau river diversion, pengerukan dasar sungai, pembuatan talud sungai, dan lain-lain (Maryono, 2005).
Penanganan banjir dengan rekayasa hidrolika murni diartikan bahwa dalam penyelesaian masalah hanya didasarkan pada fungsi hidrolika saja tanpa mempertimbangkan dampak negatif dan keterkaitanya terhadap komponen ekologi. Pengelolaan banjir dengan cara lain dilakukan dengan membagi banjir besar menjadi banjir-banjir kecil. Banjir-banjir kecil ini di tampung sepanjang sungai dengan cara menahannya pada lahan-lahan di sepanjang sungai (Maryono, 2005). Pemahaman penanggulangan banjir pada umumnya masih dengan melakukan pembangunan fisik, misalnya pembuatan tanggul, sudetan atau river diversion atau short cut, pengerukan sungai, talud, dan lain-lain. Inti penanggulangan banjir konvensional adalah upaya membuang atau melewatkan air banjir secepatnya ke hilir.
Menurut Naiman et al. (2007) definisi ekohidrolika adalah konsep atau kajian yang mengintegrasikan antara proses fisik dan respon ekologi pada sungai, estuaria dan lahan basah. Penanganan banjir dengan metode ekohidrolika sangat menguntungkan untuk berbagai jenis ekologi sungai. Sedimen organik berupa dedaunan akan terbawa aliran sehingga terendapkan di berbagai tempat kemudian membusuk setelah mencapai jarak dan waktu tertentu. Sedimen yang tersangkut berupa biji-bijian, spora, dan tunas akan menyebar kemudian tumbuh. Kayu dan ranting yang tersangkut dipinggir sungai dapat menjadi tempat hidup dan bertelur berbagai macam biota air atau sekedar lapuk.
Vegetasi pada bantaran sungai mempunyai fungsi hidrolika yang sangat penting sebagai komponen resistensi banjir dan erosi tebing sungai. Sehingga pada saat terjadi banjir, vegetasi di sepanjang bantaran sungai berfungsi sebagai faktor resistensi yang menahan kecepatan aliran sungai ke arah hilir. Komponen ekologi dan hidrolika suatu sungai atau wilayah keairan mempunyai keterkaitan yang saling berpengaruh positif (Maryono, 2008). Budinetro (2001) dari hasil studi yang dilakukannya, mengusulkan tiga jenis tumbuhan yang dapat digunakan di Indonesia yaitu, Vetivera ziazaniodes (rumput vetiver atau rumput akar wangi), Ipomoea carnea (karangkungan), dan bambu.
2
Perumusan Masalah
Adanya debit banjir yang meluap melebihi tanggul sungai bagian hilir, sehingga menyebabkan banjir dan perlu ditanggulangi. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah menahan banjir pada bagian hulu dengan penentuan panjang penanaman di hulu. Penelitian ini dilakukan untuk merancang ekohidrolika pada morfologi sungai non simetris di Desa Manggasang dalam pengendalian banjir. Permasalahan yang akan dibahas sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh penanaman vegetasi terhadap penurunan tinggi muka air di hilir?
2. Bagaimana rancangan penanaman vegetasi bambu pada bantaran sungai dengan ekohidrolika untuk pengendalian banjir?
3. Bagaimana aplikasi dan penerapan ekohidrolika di lapangan?
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui pengaruh penanaman vegatasi terhadap tinggi muka air banjir. 2. Menganalisis efektivitas parameter rancangan ekohidrolika Desa
Manggasang sebagai bagian penanganan banjir di Kota Barabai
3. Membuat rancangan ekohidrolika di Desa Manggasang yang menjadi bagian dalam pengelolaan Daerah Aliran Sungai (DAS) Barabai.
Manfaat Penelitian
Manfaat hasil penelitian ini adalah:
1. Memahami konsep Ekohidrolika sebagai upaya pengelolaan Daerah Aliran Sungai (DAS) Barabai.
2. Memberikan cara penanganan banjir Sungai Barabai dengan konsep ekohidrolika di Desa Manggasang.
3. Menjadi masukan untuk pemerintah dalam mengambil kebijakan menanganai banjir dengan meningkatkan resistensi alami pada Sungai Barabai.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian ini dideskripsikan sebagai berikut:
1. Penelitian hanya membahas mengenai morfologi Sungai Barabai pada Desa Manggasang untuk menangani banjir dengan perancangan Ekohidrolika. 2. Penelitian dilakukan di laboratorium Hidrolika dan Hidrodinamika.
3
TINJAUAN PUSTAKA
Banjir
Banjir merupakan salah satu masalah lingkungan yang sering terjadi di lingkungan daerah sekitar hilir Sungai. Banjir yang terjadi dapat mengakibatkan kerugian. Diakibatkan karena keadaan alur sungai yang belum stabil, adanya alur yang dipersempit, pendangkalan dasar sungai dan kelongsoran tebing sungai, hal ini mengakibatkan berkurangnya kapasitas sungai untuk menampung air sehingga terjadilah banjir.
Sungai yang mengalami banjir secara berkala, memerlukan cara untuk meminimalisasi terjadinya banjir dan dampak negatif yang ditimbulkan darinya. Untuk meminimalisir terjadinya banjir, maka dibutuhkan perencanaan floodway (saluran banjir) yang mampu mengatur ketinggian muka air sungai, agar banjir yang terjadi dapat diatasi tanpa adanya kerugian yang ditimbulkan dan sungai dapat berfungsi dengan baik untuk menampung curah hujan dan mengalirkannya ke laut. Floodway adalah saluran baru yang dibuat untuk mengalirkan air secara terpisah dari sungai utamanya. Saluran banjir (floodway) ini dapat mengalirkan sebagian atau bahkan seluruh debit banjir.
Saluran banjir (floodway) dibuat dalam keadaan berbagai kondisi, tetapi tujuan utamanya adalah untuk menghindarkan pekerjaan sungai di daerah pemukiman yang padat atau untuk memperpendek salah satu ruas sungai. Biasanya saluran banjir (floodway) dilengkapi dengan pintu atau bendung untuk membagi debit sesuai dengan rencana.
Morfologi Sungai
Mangelsdorf & Scheuhermann (1980) mengusulkan empat faktor utama yang berpengaruh terhadap pembentukan alur morfologi sungai selain pembangunan di wilayah sungai, yaitu tektonik, geologi, iklim, dan vegetasi. sungai menggambarkan keterpaduan antara karakteristik abiotik (fisik-hidrologi, hidraulika, sedimen, dan lain-lain) dan karakteristik biotik (biologi atau ekologi, flora dan fauna) daerah yang dilaluinya.
Faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan permukaan bumi adalah aliran air, termasuk di dalamnya sungai permukaan. Aliran air ini melintasi permukaan bumi dan membentuk alur aliran sungai atau morfologi sungai tertentu. Morfologi sungai tidak hanya faktor abiotik dan biotik namun juga campur tangan manusia dalam aktivitasnya mengadakan pembangunan-pembangunan di wilayah sungai (sosia-antropogenik). Pengaruh campur tangan manusia ini dapat mengakibatkan perubahan morfologi sungai yang jauh lebih cepat dari pada pengaruh alamiah abiotik dan biotik (Maryono, 2005).
4
Ekohidrolika
Maryono (2001) mengusulkan Konsep Eko-Drainase yaitu “Relase of excess water to the down stream of rivers at an optimal time which doesn’t cause hygineic
and flood problems”. Eko-drainase diartikan suatu usaha membuang/ mengalirkan air kelebihan ke hilir sungai dengan waktu seoptimal mungkin sehingga tidak menyebabkan terjadinya banjir di sungai yang terkait (akibat kenaikan debit puncak dan pemendekan waktu mencapai debit puncak). Pengelolaan sungai dengan konsep ekohidrolika (ecological hydraulics) bukan saja bertujuan untuk melestarikan komponen ekologi di lingkungan sungai, namun juga untuk memanfaatkan komponen ekologi sungai dalam rekayasa hidrolika. Komponen ekologi dan hidrolika suatu sungai atau wilayah keairan mempunyai keterkaitan yang saling berpengaruh positif, contohnya ketika terdapat vegetasi pada bantaran sungai, maka vegetasi tersebut dat menjadi tempat hidup bagi hewan-hewan yang di sekitar sungai tersebut.
Maryono (2005) menguraikan bahwa pengelolaan sungai secara ekohidrolika ditujukan untuk melestarikan komponen ekologi di lingkungan sungai dalam rekayasa hidrolika. Penerapan konsep ekohidrolika pada sungai sebagai perlindungan dari erosi tebing sungai yaitu dengan pembuatan riparian buffer strips atau penanaman vegetasi pada bantaran sungai. Misalnya untuk menangani banjir, maka komponen ekologi sepanjang alur sungai dapat dimanfaatkan sebagai komponen retensi hidraulika yang menahan laju aliran air, sehingga terjadi peredaman banjir sepanjang alur sungai. Sebaliknnya dengan banyaknya genangan retensi lokal di sepanjnag sungai akan meningkatkan kualitas ekologi sungai tersebut.
Fungsi Vegetasi pada Bantaran Sungai
Bantaran sebagai daerah sungai dimanfaatkan oleh masyarakat sekitarnya terutama fungsi hunian dan sumber penghasilan. Pemeliharaan kelestarian bantaran Daerah Aliran Sungai (DAS) dapat diwujudkan dengan keterpaduan kebijaksanaan, strategi, dan rencana pemeliharaan sungai. Pada saat banjir, vegetasi di sepanjang sungai akan berfungsi sebagai faktor retensi yang menahan laju aliran sehingga menaikan tinggi muka air dan menggenangi bantaran sungai yang di tanamai vegetasi. Patt et al. (1999) mengusulkan beberapa metode penahan tebing dengan menggunakan vegetasi setempat.
5
Pada penanaman vegetasi, sangat diperlukan perlindungan awal smpai vegetasi tersebut tumbuh dan berakar kuat sebelum terkena banjir atau arus yang relatif kuat. Dengan demikian akan sangat baik jika ditanam pada pertengahan musim kemarau atau akhir musim penghujan. Sehingga pada musim penghujan berikutnya tanaman sudah kuat menahan aliran banjir. Budinetro (2001) dari hasil studi yang dilakukanya, mengusulkan tiga jenis tumbuhan yang dapat di gunakan di Indonesia yaitu, Vetivera ziazaniodes (rumput vetiver atau rumput akar wangi), Ipomoea carnea (karangkungan), dan bambu.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Maret sampai dengan September 2015. Lokasi studi kasus berada di Desa Manggasang Sungai Barabai Kalimantan Selatan. Penelitian menggunakan data primer dan sekunder yang diperoleh dari hasil pengukuran langsung di lapangan serta data dari beberapa lembaga dan instansi pemerintah. Pengolahan data dan pengujian model dilakukan di Kampus IPB Dramaga, Bogor.
Peralatan dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian adalah cutter, gunting, lakban/solasi, lem fox, lem aibon, open chanel, point gauge, penggaris, spidol, styrofoam, tanah liat, plastic warp, bambu, pasir untuk dasar sungai, serta sebuah leptop yang telah di lengkapi software Microsoft Excel, Microsoft Word.
Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan membuat model ekohidrolika Sungai Barabai yang berlokasi di Desa Manggasang. Model ekohidrolika diuji pada open chanel dengan mengukur tinggi muka air untuk jarak tanam dan debit rencana yang berbeda. Langkah-langkah penelitian disajikan pada Gambar 1.
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan data primer dan data sekunder yang telah dikumpulkan sebelumnya. Dari data primer seperti lebar sungai dan lebar bantaran Desa Manggasang akan dibuat model dengan skala 1:110 menggunakan styrofoam. Panjang dari lokasi model sungai yang dibuat sepanjang 6 m. Kemudian styrofoam dilapisi dengan tanah liat untuk membentuk penampang sungai dan bantarannya kemudian ditutup dengan plastic warp agar tanah liat tidak kering dan rusak.
6
Panjang bantaran yang ditanami bambu yaitu 4 m dengan dua jarak tanam yaitu 2x1 cm dan 2x2 cm, pada bantaran sebelah kanan ditanami 6,4 cm dan sebelah kiri 8,6 cm dan dari tebing diberi jarak 2 cm. Dari panjang model 6 m, masing-masing 1 m pada bagian depan dan belakang tidak ditanami vegetasi untuk melihat efek sebelum dan sesudah ditanami bambu.
Gambar 1 Skema Pelaksanaan Penelitian Mulai
Penyiapan Alat
Pembuatan Model
Pemasangan Model di Laboratorium
Pengolahan dan Analisis Data
Rancangan Ekohidrolika Pengendalian Banjir
Selesai
7
Gambar 2 Rancangan Ekohidrolika
Gambar 3 Sungai Barabai Desa Manggasang Sumber : Hayati et al. (2014)
Rancangan ekohidrolika
Lebar bantaran (b), Luas penampang basah,
keliling basah (P), kemiringan saluran
Diameter vegetasi
(dp) Kekasaran daerah
interaksi (kT)
Parameter Vegetasi (B)
Nilai hambatan karena
vegetasi (λ) Lebar
maksimum daerah interaksi
pada bantaran bervegetasi (bII
max)
Jarak tanam (ax, ay),
panjang penanaman
8
Pengujian model dilakukan di laboratorium Hidrolika dan Hidrodinamika dengan mengukur tinggi muka air pada jarak tanam 2x1 dan 2x2 dengan panjang lahan yang ditanami sepanjang 4 m dan 2 m lahan tanpa tanaman yang dipasang pada bagian depan dan belakang. Perhitungan muka air banjir didasarkan pada debit rencana 5 tahunan, 25 tahunan, dan 50 tahunan. Titik pengukuran pada model ekohidrolika dilakukan tiap 20 cm.
Gambar 4 Skema Model Ekohidrolika Tampak Atas
9
Gambar 6 Ilustrasi Percobaan Ekohidrolika Tampak Melintang
Analisis Data
Nilai kekasaran pada bantaran sungai akibat adanya vegetasi dihitung dengan persamaan (1) (Maryono 2005).
= . �� � + , . ...(1)
Keterangan :
c : koefisien komposisi vegetasi
bIImax : lebar bantaran sungai maksimum (m) dp : diameter vegetasi (m)
Kt : kekasaran daerah interaksi
Harga koefisien tergantung dari komposisi vegetasi yang ada dan dapat didekati dengan rumus koefisien Chezy pada persamaan (2). Parameter vegetasi B dihitung dengan persamaan (3) (Maryono 2005).
= , – , �/ + , � / ,5... ...(2)
� = (��
�− ) .
�
�� ...(3)
Keterangan :
ax : jarak antar vegetasi arah melintang (m) ay : jarak antar vegetasi arah memanjang (m) dp : diameter vegetasi (m)
B : parameter vegetasi
Koefisien hambatan dapat dihitung dengan persamaan (4). Kecepatan aliran dapat dihitung berdasarkan rumus Darcy Weisbach seperti pada persamaan (5) (Maryono 2005).
√�= − , . � , .
�
10
Keterangan :
λ : hambatan karena bentuk vegetasi kT : kekasaran bantaran sungai R : jari-jari hidrolis
Faktor yang berpengaruh terhadap morfologi sungai tidak hanya faktor abiotik dan biotik namun juga campur tangan manusia dalan aktivitasnya mengadakan pembangunan-pembangunan di wilayah sungai.
Gambar 7 Kondisi existing penampang sungai Desa Manggasang
Karakteristik morfologi Sungai Barabaidi di Desa Manggasang adalah non simetris. Dari jenis morfologi sungai yang non simetris, diketahui pada Gambar 7 bahwa lebar bantaran bagian kiri sebesar 9,5 m dan pada bantaran bagian kanan sebesar 7 m sedangkan lebar sungainya yaitu 24 m. Daerah bantaran Sungai Barabai Desa Manggasang pada mula nya sudah terdapat vegetasi berupa rumput-rumput liar dan tumbuhan yang tinggi nya tidak lebih dari setengah meter, ketika adanya aliran debit banjir yang melebihi tepi bantaran sungai, maka akan menaikan tinggi air sehingga air sungai melebihi tanggul dan membanjiri daerah bantaran sungai.
11
Konsep Ekohidrolika yang akan di terapkan di Sungai Barabai Desa Manggasang di uji di laboratorium Hidrolika dan Hidrodinamika, Percobaan dilakukan untuk melihat apakah vegetasi yang di taman pada bantaran sungai mempengaruhi tinggi muka air di bagian hilir. Model sungai yang diuji memiliki panjang 6 m yaitu 4 m panjang model yang di tanami vegetasi, dan masing-masing 1 m pada bagian sebelum dan sesudah lahan vegetasi. Bagian model sungai tanpa tanaman di pasang untuk mengatahui perubahan tinggi muka air sebelum dan sesudah melewati model sungai yang di tanami vegetasi. Bantaran sungai yang awalnya di tumbuhi oleh rumput dan tumbuhan liar kemudian di tanami vegetasi bambu seperti ilustrasi pada Gambar 8.
Gambar 8 Ilustrasi bantaran sungai setelah di tanami vegetasi
Pengukuran di Laboratorium
Berdasarkan pengukuran di laboratorium Hidrolika dan Hidrodinamika, didapatkan perbedaan tinggi muka air yang disebabkan kekasaran saluran dan adanya begetasi pada bantaran sungai. Terdapat tiga debit banjir yang digunakan dalam pengukuran uji ekohidrolika yaitu Q5 tahun, Q25 tahun, dan Q50 tahun.
12
Gambar 10 menunjukkan perbedaan tinggi muka air antara debit banjir Q5 tahun, Q25 tahun, dan Q50 tahun dengan jarak tanam 2x1 m. Pengukuran pada titik 0 sampai 50 adalah lahan tanpa vegetasi, sehingga air mengalir tanpa adanya hambatan.
Gambar 10 Grafik tinggi muka air dengan jarak tanam 2x1 m
Sedangkan pada titik 60 sampai 400 adalah lahan yang telah ditanami vegetasi, sehingga saat air melewati titik 60 sampai dengan 400 laju aliran tertahan oleh vegetasi. Debit banjir Q5 tahun pada titik 60 tinggi muka air terukur sebesar 2,35 m, di bagian tengah yaitu pada titik 220 tinggi muka air turun menjadi 2,15 m, dan di bagian hilir pada titik 400 muka air turun menjadi 2,03 m. Debit banjir Q25 tahun pada titik 60 tinggi muka air terukur sebesar 3,71 m, pada bagian tengah yaitu pada titik 220 tinggi muka air turun menjadi 3,35 m, dan dibagian hilir pada titik 400 muka air turun menjadi 2,89 m. Debit banjir Q50 tahun pada titik 60 tinggi muka air terukur sebesar 7,09 m, pada bagian tengah yaitu pada titik 220 tinggi muka air turun menjadi 6,20 m, dan dibagian hilir pada titik 400 muka air turun menjadi 5,53 m. Masing-masing tinggi muka air dari debit banjir Q5 tahun, Q25 tahun, Q50 tahun mengalami penurunan, ini berarti vegetasi dengan jarak tanam 2x1 m berhasil menurunkan tinggi muka air banjir.
13
tahun, Q25 tahun, Q50 tahun mengalami penurunan, ini berarti vegetasi dengan jarak tanam 2x2 m berhasil mengatasi banjir.
Gambar 11 Grafik tinggi muka air dengan jarak tanam 2x2 m
Gambar 12 Model ekohidrolika menahan laju aliran debit banjir Q50
14
Efektivitas Parameter Rancangan Ekohidrolika
Penerapan ekohidrolika di Desa Manggasang dilakukan dengan tujuan menurunkan tinggi muka air banjir di hilir sungai barabai agar tidak terjadi banjir. Penerapan ekohidrolika pada sungai sebagai perlindungan dari erosi tebing sungai yaitu dengan pembuatan riparian buffer strips atau penanaman vegetasi pada bantaran sungai. Diameter vegetasi sangat mempengaruhi dalam mereduksi kecepatan aliran air sungai. Komponen ekologi dan hidrolika suatu sungai atau wilayah keairan mempunyai keterkaitan yang saling berpengaruh positif (Maryono, 2008).
Tabel 1 Panjang penanaman jarak tanam 2x1 m
Debit Banjir
Setalah dilakukan pengukuran tinggi muka air banjir di laboratorium Hidrolika dan Hidrodinamika, data tinggi muka air di masukan dalam grafik untuk melihat penurunan tinggi muka air dari debit banjir Q50 tahun, Q25 tahun, dan Q5 tahun kemudian dari grafik tersebut didapat nilai persamaan garfik yang digunakan untuk menentukan panjang penanaman vegetasi yang sesuai dalam menurunkan tinggi muka air Sungai Barabai di Desa Manggasang.
15
dibandingkan dengan jarak tanam 2x2 m, hal ini karena vegetasi pada jarak tanam 2x1 m lebih rapat dibandingkan jarak tanam 2x2 m. Sehingga dengan panjang penanaman yang sama jarak tanam 2x1 m lebih efektif, karena muka air banjir tertahan oleh vegetasi.
Tabel 2 Panjang penanaman jarak tanam 2x2 m
Debit Banjir sehingga dapat di lihat mana yang lebih efektif dalam menurunkan tinggi muka air banjir. Jarak tanam 2x1 m lebih efektif dalam menurunkan tinggi muka air dibandingkan dengan jarak tanam 2x2 m, hal ini karena vegetasi pada jarak tanam 2x1 m lebih rapat dibandingkan jarak tanam 2x2 m. Sehingga dengan panjang penanaman yang sama jarak tanam 2x1 m lebih efektif, karena muka air banjir tertahan oleh vegetasi.
16
Penerapan dan Aplikasi Ekohiddrolik di Lapangan
Pengendalian banjir dengan konsep ekohidrolika dirancang dengan menentukan kekasaran hambatan vegetasi tanaman bambu, parameter vegetasi, dan kekasaran saluran. Tingkat kekasaran bantaran dipengaruhi oleh diameter vegetasi, jarak tanaman dan lebar bantaran sungai (Pertiwi et al. 2011a). Komponen vegetasi dapat meningkatkan turbulensi aliran hingga energi aliran air dapat diredam. Vegetasi pada bantaran sungai dapat berfungsi sebagai pengarah arus dan pengarah aliran sekunder memanjang sungai. Tabel 3 merupakan penerapan dan aplikasi panjang penanaman vegetasi di Desa Manggasang dengan jarak tanam 2x1 m.
Tabel 3 Perubahan Tinggi Muka Air Q50 Tahun Setelah Penanaman
Bila terjadi banjir Q50 dengan tinggi muka air 7,22 m, sedangkan desain daya tampung di hilir hanya sebesar Q25 tahun, maka agar tidak terjadi banjir di hilir perlu dilakukan penanaman vegetasi sepanjang 780 m. Dengan demikian ketika debit banjir Q50 tahun sampai di hilir, ketinggian muka air turun menjadi 3,86 m seperti ilustrasi pada Gambar 13. Begitu juga saat desain daya tampung di hilir hanya sebesar Q5 tahun, maka agar tidak terjadi banjir di hilir perlu dilakukan penanaman vegetasi sepanjang 1140 m. Dengan demikian ketika debit banjir Q50 tahun sampai di hilir, ketinggian muka air turun menjadi 2,32 m seperti ilustrasi pada Gambar 14. Saat desain daya tampung di hilir Qnormal dengan tinggi muka air sebesar 1,09 m maka agar tidak terjadi banjir perlu dilakukan penanaman dengan jarak yang lebih panjang yaitu sepanjang 1424 m.
Gambar 13 Ilustrasi Banjir Q50 menjadi Banjir Q25
17
Dari ilustrasi Gambar 13 saat terjadi debit banjir Q50 yang memiliki tinggi muka air sebesar 7,22 m. Daya tampung di hilir hanya Q25 dengan tanggul pada bagian kiri setinggi 4,5 m dan 3,5 m di kanan. Maka agar tidak terjadi banjir di hilir, maka dilakukan penanaman vegetasi sepanjang 780 m sehingga tinggi muka air menjadi 3,68m.
Gambar 14 Ilustrasi Banjir Q50 Menjadi Banjir Q5
Dari ilustrasi Gambar 14 saat terjadi debit banjir Q50 yang memiliki tinggi muka air sebesar 7,22 m. Sedangkan daya tampung di hilir hanya Q5 dengan tanggul pada bagian kiri setinggi 3,5 m dan 2,5 m di kanan. Maka agar tidak terjadi banjir di hilir, maka dilakukan penanaman vegetasi sepanjang 1140 m, sehingga tinggi muka air menjadi 2,32m
Gambar 15 Ilustrasi Banjir Q5 Menjadi Qnormal
18
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Simpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Penanaman vegetasi di bantaran sungai akan menambah kekasaran bantaran sungai. Dari ketiga debit banjir percobaan, debit banjir Q50 tahun adalah yang penurunan tinggi muka airnya paling terlihat dibandingkan dengan debit banjir Q25 tahun dan Q5 tahun. Hal ini disebabkan semakin besar debit yang terjadi maka semakin banyak juga vegetasi pada bantaran yang dapat menahan aliran banjir.
2. Efektivitas parameter pada perancangan ekohidrolika yang telah diketahui dari hasil uji laboratorium dengan model ekohidrolika yaitu, kerapatan jarak tanam dan panjang penanaman.
3. Rancangan dan penerapan aplikasi ekohidrolika menunjukkan bahwa ketika desain daya tampung di hilir hanya Q25, maka diperlukan panjang penanaman 780 m. Saat desain daya tampung di hilir Q5, maka diperlukan panjang penanaman sepanjang 1140 m. Saat desain daya tampung Qnormal, maka diperlukan panjang penanaman 1424 m untuk menurunkan tinggi muka air banjir di hilir.
Saran
19
DAFTAR PUSTAKA
[BPS HST] Badan Pusat Statistik, Hulu Sungai Tengah. 2011. Statistik Daerah Kecamatan Barabai 2011. Barabai (ID): Badan Pusat Statistik Kabupaten Hulu Sungai Tengah.
Budinetro, H S., 2001: Bio-Engineering pengendali erosi bantaran dan tebing sungai, Proceeding Seminar Nasional Hidraulik, Asosiasi Eko-Hidraulik Indonesia (ASEHI), Yogyakarta.
Hayati F, Agoes HF, Julianoor PNE. 2014. Tinjauan Bantaran Banjir Aktual Terhadap PP No.38 Tahun 2011 Dan Peraturan Menteri PU NO.63 Tahun 1993 Di Sungai Barabai Kabupaten Hulu Sungai Tengah. Jurnal Poros Teknik.6 (2): 55-102.
[Keppres RI] Keputusan Presiden Republik Indonesia. 1990. Pengelolaan Kawasan Lindung. Keppres no 32 tahun 1990.
Kern K., 1994. Grundlagen naturnaher Gewässergestaltung; Geomorphologische
Entwicklung von Flieβgewässern (Dasar-dasar Renaturalisasi Bangunan Keairan dan Perubahan Geomorfologi Suatu Wilayah Sungai), Springer-Verlag, Berlin.
Mangelsdorf, J., Scheuermann, K., 1980: Fluβmorphologie; ein Leitfaden für Naturwissenschaftler und Ingenieure (Morfologi Sungai; Sebuah Rumusan untuk Para Ahli Ilmu Alam (Ekologi) dan Para Insinyur), R Oldenbourg Verlag, München.
[MJB] Mandiri Jaya Beton. 2014. Harga Beton. Ready Mix K 250. http://solusibetonreadymix.com/harga-beton-ready-mix-k-250/ [21-02-2016]
Maryono A. 2001. Penanggulangan Banjir dengan Konsep Eko-Hidraulik, Makalah pada seminar Internasional 7 Maret 2001. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
Maryono, A,. 2005. Eko Hidraulik Pembangunan Sungai (Edisi Kedua). Magister Teknik Program Pascasarjana.Yogyakarta.
Maryono A. 2008. Eko-Hidraulik Pengelolaan Sungai Ramah Lingkungan. Yogyakarta (ID): Gadjah Mada University Press.
Naiman, R.I. Bunn, S.E. Hiwasaki, L. Mc.Clain, E.M. Vorosmarty,C.J. Zalewski.M. 2007. The Science of Flow Ecology Relationship. Clanfying Key Terms and Concepts. Paper Presented at the Earth System Science Partnership Open Science Conference, Beijing.
Patt H., Juring P ., Kraus W , 1999: Naturnaher Gewasserausbau (Renaturalisasi Sungai/ Wilayah Keairan), Springer Verlag, Berlin.
Pertiwi N, Sapei A, Yanuar M JP, Wayan IA. 2011a. Analisis Ekohidrolik dalam Pengendalian Banjir Studi Kasus di Sungai Lawo Kabupaten Soppeng Sulawesi Selatan. Jurnal Hidrosfir Indonesia, 6(2): 61-112.
[PP RI] Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 35 Tahun 1991 Tentang Sungai.
[PP RI] Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 47 Tahun 1997 (47/1997) Tentang Rencana Tata Ruang Wilayah Nasional.
20
21
22
Lampiran 1 Model Ekohidrolika sebelum dipasang pada open channel.
23
Lampiran 3 Model Ekohidrolika setelah dipasang pada open channel.
24
Lampiran 5 Bentuk aliran air tampak atas.
25
