ESTIMASI SEBARAN DAERAH RAWAN BANJIR MENGGUNAKAN
MODEL HEC-RAS DAN KERUGIAN MASYARAKAT
DI WILAYAH SUB-DAS CITARIK
LIRA SITI ZAHARA
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Estimasi Sebaran Daerah Rawan Banjir Menggunakan Model HEC-RAS dan Kerugian Masyarakat di Wilayah Sub-DAS Citarik adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun 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 karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2014
Lira Siti Zahara
ABSTRAK
LIRA SITI ZAHARA. Estimasi Sebaran Daerah Rawan Banjir Menggunakan Model HEC-RAS dan Kerugian Masyarakat di Wilayah Sub-DAS Citarik. Dibimbing oleh BAMBANG DWI DASANTO.
Kejadian banjir di wilayah Citarum Hulu, khususnya di wilayah Sub-DAS Citarik telah mengalami peningkatan tajam dan ini mengakibatkan kerugian ekonomi cukup besar. Model HEC-RAS dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan banjir. Berdasarkan hal tersebut, diperlukan kajian pada Sub-DAS Citarik untuk mengidentifikasi sebaran daerah rawan banjir menggunakan model HEC-RAS dan menghitung kerugian ekonomi pada sektor permukiman yang dialami masyarakat di wilayah Sub-DAS Citarik. Persamaan energi digunakan untuk menghitung analisis profil muka air aliran permanen pada program HEC-RAS. Sebaran daerah banjir berada pada wilayah dataran rendah yaitu Desa Rancaekek Kulon, Wangisagara, dan Padamukti dengan jenis penggunaan dan penutupan lahan berupa pedesaan, sawah, dan hutan sekunder dengan tingkat keakuratan model relatif rendah. Rancaekek Kulon merupakan desa dengan luas genangan banjir terluas dengan total kerugian ekonomi pada kejadian banjir minimum dan maksimum yang cukup besar.
Kata kunci: Model HEC-RAS, sebaran daerah banjir, total kerugian ekonomi.
ABSTRACT
LIRA SITI ZAHARA. Estimation of Flood Prone Area Using HEC-RAS Models and Flood loss in Citarik Watershed. Supervised by BAMBANG DWI DASANTO.
Flood events in Upper Citarum watershed, especially in Citarik Sub-watershed has increased sharply and it caused high enough economic loss. HEC-RAS model can be used to solve flood problem. Therefore, it is necessary to study Citarik Sub-watershed to identify the flood prone areas using HEC-RAS model and compute the economic loss in residential building sector in this region. Energy equation was used to compute steady flow analysis in HEC-RAS program. Flood prone areas dominantly occurred in low land areas, i.e. Rancaekek Kulon, Wangisagara, and Padamukti village that consist landuse land cover of rural, paddy,and secondary forest with low enough model accuracy. Rancaekek Kulon had the largest flooded areas which had high enough economic loss in minimum and maximum flood event.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Departemen Geofisika dan Meteorologi
ESTIMASI SEBARAN DAERAH RAWAN BANJIR MENGGUNAKAN
MODEL HEC-RAS DAN KERUGIAN MASYARAKAT
DI WILAYAH SUB-DAS CITARIK
LIRA SITI ZAHARA
DEPARTEMEN GEOFISIKA DAN METEOROLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Estimasi Sebaran Daerah Rawan Banjir Menggunakan Model HEC-RAS dan Kerugian Masyarakat di Wilayah Sub-DAS Citarik Nama : Lira Siti Zahara
NIM : G24100016
Disetujui oleh
Drs. Bambang Dwi Dasanto, M.Si Pembimbing
Diketahui oleh
Dr. Ir. Tania June M.Sc Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2014 ini ialah banjir, dengan judul Estimasi Sebaran Daerah Rawan Banjir Menggunakan Model HEC-RAS dan Kerugian Masyarakat di Wilayah Sub-DAS Citarik.
Terima kasih penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan karya ilmiah ini, yaitu :
1. Bapak Drs. Bambang Dwi Dasanto, M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan arahan dan nasihat.
2. Penghargaan penulis sampaikan kepada Pemerintah khususnya Kementrian Pendidikan dan Kebudaayaan karena telah membantu biaya kuliah penulis selama menuntut ilmu di Institut Pertanian Bogor.
3. Terima kasih untuk kedua orang tua ku, Bapak Usep Saefudin (alm) skripsi ini saya persembahkan untuk Bapak, Mamah (Eros Rosmawati), Teteh Dea Widyawati A.md, adik-adik ku Sarah Rahmadianty, Khinanty Noviantie (Dede), dan Annisa Dzalika Mutiara Bunda (Cica), terima kasih untuk semua doa, kasih sayang, dan dukungan yang tak henti-hentinya selalu diberikan.
4. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak Agus Kusmana M.Si dan Aulia Desiani Carolina S.Si atas semua bantuan dan dukungannya selama ini.
5. Ungkapan terima kasih untuk Kak Sisi, Kak Eko, Kak Heny, Kak Rahmi, Kak Kokom atas semua bantuan, semangat, dan motivasi kalian semua.
6. Terima kasih untuk sahabat-sahabat ku Usan, Difa, Siti, Ita, Abang Utenk, Kaka, Dery, Ichsan, Azis, Dony, Edda, dan semua keluarga besar a_one eloquent yang sampai detik ini selalu memberikan dukungan dan kasih sayang.
7. Kepada teman-teman seperjuangan Alan Purba Kusuma S.Si, Mas Jap (Rifki), Mas Aji, Givo, Em, Atu, Kak Uni, Uwi, Icakar, Rony, Aret, Neni, Resti, Mani, Jenny, Disty, Irza, Sella, Icanur, Anggi, Enggar, Aat, serta teman-teman GFM 47, terima kasih atas canda tawa serta bantuan kalian semua.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Desember 2014
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 1
TINJAUAN PUSTAKA 2
Keadaan Fisik Sub-DAS Citarik 2
Letak Geografis DAS 2
Topografi 2
Karakteristik Iklim 2
Penggunaan dan Penutupan Lahan (land use and land cover) 3
Banjir (flood) 3
Kerugian Banjir (flood loss) 3
Model HEC-RAS 4
Model Hidrologi Banjir 4
Peluang Debit 5
METODE 5
Waktu dan Tempat 5
Alat dan Bahan 5
Prosedur Analisis Data 6
Pengolahan Data Debit 6
Analisis Peluang 6
Penentuan DataVisualisasi Banjir (ArcView GIS) 6
Analisis Hidraulika Sungai 6
Data Plan 7
Data Geometri 7
Aliran Permanen (steady flow) 7
Kehilangan Tinggi Energi 8
Kehilangan Energi akibat Gesekan (friction losses) 8
GeoRAS post-processing 9
Validasi Model 9
Penentuan Kerugian Banjir 9
Model matematika untuk kerugian kerusakan permukiman 10
HASIL DAN PEMBAHASAN 11
Analisis Peluang Menurut Sebaran Gamma 11
Penentuan Periode Ulang Banjir 11
Penggunaan/ Penutupan Lahan (landuse/ land cover) di Sub-DAS Citarik 15
Luasan Sebaran Daerah Banjir 17
Sebaran Daerah Rawan Banjir (flood prone area) 17
Validasi Model 19
Estimasi Kerugian Banjir (Flood Loss Estimation) pada Sektor Permukiman 20
SIMPULAN DAN SARAN 23
Simpulan 23
Saran 23
DAFTAR PUSTAKA 24
RIWAYAT HIDUP 33
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Distribusi kelas kemiringan lahan di Sub-DAS Citarik 2 Tabel 2 Hubungan kejadian banjir berdasarkan periode ulang nilai debit
(m³ ) 11
Tabel 3 Nilai koefisien kekasaran (Manning) berdasarkan penggunaan
penutupan lahan (landuse land cover) 16
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Komponen TIN 6
Gambar 2 Persamaan parameter energi antara penampang melintang 8 Gambar 3 Pola sebaran data debit harian stasiun Bd.Cangkuang (a),
stasiun Rancakemit (b), dan stasiun Majalaya (c), diplotkan bersama dengan nilai peluang stasiun menurut sebaran teoritis
pada tingkat kepercayaan 95%. 11
Gambar 4 Visualisasi model geometri sungai Citarik pada program
ArcView 12
Gambar 5 Profil muka air hasil hitungan penampang melintang di Desa
Rancaekek Kulon 13
Gambar 8 Profil aliran air permukaan permanen (steady flow) di
wilayah Sub-DAS Citarik 15
Gambar 9 Penggunaan penutupan lahan (landuse land cover) di
Sub-DAS Citarik 16
Gambar 10 Sebaran daerah banjir berdasarkan model HEC-RAS di wilayah Sub-DAS Citarik. Poligon berwarna merah muda menunjukkan area banjir sedangkan warna putih menunjukkan kondisi area yang tidak mengalami banjir 17 Gambar 11 Sebaran daerah banjir aktual berdasarkan data satelit
(Landsat-7 tanggal 10 Januari 2003) di wilayah Sub-DAS
Citarik 18
Gambar 12 Perbandingan antara area banjir menggunakan model HEC-RAS dengan area banjir aktual menggunakan data landsat
(tanggal 10 Januari 2003) 19
Gambar 13 Data geometri sungai 20
Gambar 14 Grafik hubungan kedalaman banjir (meter) dengan total kerugian masyarakat (jutaan Rp) pada sektor permukiman 21 Gambar 15 Sebaran daerah banjir dan total kerugian ekonomi
masyarakat pada kejadian banjir minimum di sektor
permukiman 22
Gambar 16 Sebaran daerah banjir dan total kerugian ekonomi masyarakat pada kejadian banjir maksimum di sektor
permukiman 22
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Contoh data peluang dan periode ulang kejadian banjir di
stasiun Bd.Cangkuang 26
Lampiran 2 Contoh data peluang dan periode ulang kejadian banjir di
stasiun Rancakemit 27
Lampiran 3 Contoh data peluang dan periode ulang kejadian banjir di
stasiun Majalaya 28
Lampiran 4 Diagram alir sebaran daerah banjir 29 Lampiran 5 Diagram alir nilai kerugian ekonomi masyarakat 30 Lampiran 6 Total kerugian ekonomi pada sektor permukiman yang
dialami masyarakat berdasarkan kedalaman banjir 31
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kualitas daerah aliran sungai Citarum telah menurun dan kondisi ini semakin meningkat dari tahun ke tahun (BBWS 2010). Hal ini dapat disebabkan oleh pertambahan jumlah penduduk dan pembangunan yang semakin meningkat sehingga penggunaan lahan di DAS Citarum juga mengalami peningkatan, seperti kebutuhan akan lahan pertanian, permukiman, jaringan infrastruktur, fasilitas ekonomi maupun fasilitas sosial lainnya.
Menurut Kurniasih (2002) penggunaan lahan di DAS Citarum terdiri dari pertanian, perkebunan, permukiman, hutan, perikanan/kolam/tambak, serta berupa lahan kosong, padang rumput, dan rawa. Persentase penurunan penggunaan lahan tertinggi terjadi pada sektor hutan sebesar 14,2% menyebabkan daerah resapan air semakin berkurang, sehingga apabila masuk musim penghujan dapat mengakibatkan kejadian banjir.
HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center-River Analysis System) merupakan program aplikasi untuk memodelkan aliran sungai. HEC-RAS dapat melakukan analisis hidraulika pada sungai dan mengatasi beberapa permasalahan pengelolaan bantaran sungai seperti penentuan dataran banjir dan asuransi risiko banjir.
Berdasarkan data bencana yang bersumber dari International Disaster Database sejak tahun 1950 hingga 2005 (Boer dan Perdinan, 2008) menunjukkan bahwa kejadian bencana akibat iklim di Indonesia khususnya banjir semakin meningkat. Hal ini didukung oleh hasil analisa Balai Besar Wilayah Sungai Citarum yang menyatakan bahwa banjir mengalami peningkatan (selama kurun waktu 80 tahun) tercatat telah terjadi pada tahun 1931, 1945, 1977, 1982, 1984, 1986, 1998, 2005, dan 2010.
Secara umum Sub-DAS Citarik merupakan salah satu bagian dari DAS Citarum Hulu yang berada pada ketinggian 662-1500 meter di atas permukaan laut namun pada ketinggian tersebut, Sub-DAS Citarik tidak terlepas dari kejadian banjir yang dapat mengakibatkan kerugian fisik dan materil bagi manusia, sehingga diperlukan kajian mengenai estimasi sebaran daerah rawan banjir menggunakan model HEC-RAS dan kerugian yang dialami masyarakat akibat banjir di wilayah tersebut.
Tujuan Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
Keadaan Fisik Sub-DAS Citarik Letak Geografis DAS
Secara geografis wilayah Sub-DAS Citarik berada pada posisi 6049’ LS – 7018’ LS dan 1070 30’ – 107057’ BT dan secara hidrologis berada dalam satuan wilayah pengelolaan (SWP) DAS Citarum Hulu. Sub-DAS Citarik berbatasan dengan DAS Cibuni-Cilaki di sebelah selatan sedangkan sebelah barat berbatasan dengan Sub-DAS Cikapundung dan Sub-DAS Ciminyak yang masih termasuk DAS Citarum Hulu.
Menurut administrasi pemerintahan, Sub-DAS Citarik berada di Kabupaten Bandung meliputi 10 kecamatan 72 desa yang terdiri dari beberapa kecamatan yaitu Cimenyan, Cilengkrang, Cileunyi, Cicalengka, Cikancung, Paseh, dan Majalaya.
Topografi
Sub-DAS Citarik merupakan salah satu bagian DAS Citarum hulu yang memiliki ketinggian antara 662 meter sampai 1500 meter di atas permukaan laut. Wilayah Sub-DAS Citarik mempunyai kemiringan lereng agak miring (10%), sampai agak curam (40%) dan curam (>45%). Jenis tanah yang terdapat di Sub-DAS Citarik sebagian besar tanah Andosol dan Latosol yang merupakan proses vulkanik, dan sebagian tanah asosiasi Andosol dengan Latosol.
Tabel 1 Distribusi kelas kemiringan lahan di Sub-DAS Citarik
No. Kemiringan (%) Kelas Luas (Ha) %
3 Penggunaan dan Penutupan Lahan (land use and land cover)
Sub-DAS Citarik merupakan salah satu bagian DAS Citarum Hulu, dengan luas 53.494 ha. Penggunaan lahan di daerah ini meliputi hutan, kebun, tegalan, sawah irigasi, sawah tadah hujan, semak belukar dan permukiman. Luas hutan sekitar 14,48%. Pada beberapa bagian Sub-DAS ini telah terjadi konversi hutan menjadi lahan pertanian dan daerah permukiman. Jumlah penduduk Sub-DAS Citarik 26.372 jiwa untuk masing- masing kecamatan Cimanggung 16.784 jiwa dan kecamatan Cicalengka 9.588 jiwa (menurut data monografi BPS 2012) yang sebagian besar penduduknya bekerja sebagai seorang petani yang menggunakan daerah bantaran DAS sebagai lahan pertanian (Kurniasih 2002).
Banjir (flood)
Menurut Bureau of Meteorology Australia (2010), banjir merupakan bagian dari siklus hidrologi. Banjir terjadi saat intensitas masukan air pada aliran sungai tinggi dan berkepanjangan sehingga tingkat debit sungai yang dihasilkan melebihi kapasitas saluran yang mengakibatkan terjadinya genangan air di atas permukaan tanah (Dingman 1993).
Menurut Degiorgis et al, (2012) banjir merupakan salah satu bencana alam yang mempunyai efek signifikan terhadap hampir seluruh komunitas global dan mempengaruhi lokasi geografis, sosial dan struktur ekonomi. Proses kejadian banjir disebabkan oleh beberapa faktor yaitu; 1) Peristiwa alam meliputi intensitas curah hujan yang tinggi, pembendungan, penurunan tanah, dan pendangkalan sungai. 2) Kondisi alam meliputi kondisi geografi, topografi, geometri/ kemiringan sungai, dan sedimentasi. 3) Aktivitas manusia meliputi pembangunan di dataran banjir, tata ruang di dataran banjir yang tidak sesuai, tata ruang/ pembangunan dibantaran DAS, permukiman di bantaran sungai, pembangunan drainase yang tidak efektif, sampah, prasarana pengendali banjir yang terbatas, persepsi masyarakat yang keliru terhadap banjir.
Kerugian Banjir (flood loss)
Banjir merupakan salah satu bencana alam (natural hazard) yang paling merusak karena dapat melanda daerah mana saja dengan jangka waktu yang berbeda pada setiap daerah sehingga banjir dapat menimbulkan kerugian bagi manusia baik kerugian fisik maupun ekonomi (Parker 2000).
Menurut Genovese (2006), ada berbagai jenis kerugian yang terjadi akibat banjir seperti kerugian ekonomi. Beberapa kemungkinan kerugian yang dialami manusia akibat banjir menyebabkan manusia perlu mengeluarkan biaya tambahan yang terdiri dari;
a. Biaya langsung (Direct costs)
Biaya langsung mengacu pada kerusakan fisik aset modal dan isi simpanan. Biaya ini dikeluarkan akibat hilangnya sarana, pemulihan kerusakan sumberdaya dengan status kepemilikan atau sewa dan pemulihan untuk kerusakan sarana produksi.
b. Biaya tidak langsung (Indirect costs)
4
c. Biaya bantuan (Relief costs)
Biaya bantuan mengacu pada penyediaan jasa pendukung kehidupan (seperti bantuan makanan, perawatan kesehatan, air bersih dan sanitasi) bagi penduduk yang kehilangan akses untuk mendapatkan layanan tersebut dan untuk melanjutkan hidup setelah bencana banjir.
Menurut Dutta (2003) kerusakan banjir juga dikategorikan menjadi nyata (tangible) dan tidak nyata (intangible). Kerusakan nyata biasanya dianggap sebagai hal-hal yang dapat diukur dalam satuan moneter, seperti kerusakan pabrik, meskipun estimasi tersebut tidak tepat dan sangat bergantung pada prosedur pengukuran kerusakan (Parker 2000). Sebaliknya, kerugian tidak nyata merupakan kerusakan yang tidak memiliki satuan moneter, dianggap tidak diinginkan atau tidak dapat diterima (hilangnya nyawa, cedera fisik, hilangnya warisan atau situs arkeologi) (Parker 2000). Karena mengacu pada tujuan penelitian yaitu untuk menghitung kerugian ekonomi yang dialami masyarakat akibat banjir, maka penelitian ini akan menyajikan penilaian yang dapat digunakan untuk menghitung kerugian langsung (direct cost) yang nyata (tangible) dan tidak mempertimbangkan kerugian tidak nyata (intangible).
Model HEC-RAS
HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center-River Analysis System) merupakan program aplikasi untuk memodelkan aliran sungai. HEC-RAS dapat digunakan untuk melakukan analisis hidraulika pada sungai dan mengatasi beberapa permasalahan pengelolaan bantaran sungai seperti penentuan dataran banjir dan asuransi risiko banjir. HEC-RAS adalah software sistem terintegrasi yang memiliki 4 komponen analisis sungai 1D: (1) komputasi profil aliran air permukaan permanen (steady flow); (2) simulasi aliran tidak permanen (unsteady flow); (3) komputasi transport sedimen bergerak; dan (4) analisis kualitas air. Namun sesuai dengan tujuan penelitian di atas, hanya komponen profil aliran air permukaan permanen (steady flow) yang digunakan dalam penelitian ini. Komponen profil aliran air permukaan permanen (steady flow) merupakan komponen profil muka air yang bersifat berubah beraturan (steady gradually varied flow) yaitu aliran permukaan air berubah secara beraturan terhadap waktu (HEC-RAS 2010).
Model Hidrologi Banjir
Menurut Istiarto (2010) model hidrologi banjir adalah representasi atau gambaran dari kejadian banjir pada suatu aliran sungai. Model hidrologi banjir merupakan gambaran sederhana dari kondisi aktual di lapangan. Pemodelan dilakukan dengan menggunakan analisis hitungan hidraulika aliran pada software
5 penampang melintang berikutnya sehingga dapat mengakibatkan kehilangan energi.
Peluang Debit
Sebaran data statistika untuk tujuan hitung peluang merupakan salah satu analisis yang sering dimanfaatkan untuk mengolah data iklim. Data iklim dengan peluang tertentu dapat memberi gambaran yang lebih jelas dibandingkan dengan data rata-rata. Data debit merupakan data kuantitatif yang kontinu karena berasal dari data hasil pengukuran. Sebaran kontinu meliputi beberapa kategori seperti sebaran normal dan sebaran gamma. Pada data yang menyebar normal atau mendekati normal, nilai rata-rata berpeluang terjadi sama atau mendekati 50%. Tetapi pada data yang menyebar miring, nilai rata-rata tidak memberikan gambaran peluang yang jelas, dapat lebih besar atau lebih kecil dari 50%. Data aliran (debit) merupakan data masukan pada software HEC-RAS sehingga sebelum digunakan, data ini disiapkan terlebih dahulu dengan melakukan analisis peluang debit pada beberapa periode ulang seperti 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, 25 tahun, dan 50 tahunan.
METODE
Waktu dan Tempat
Wilayah yang dikaji pada penelitian ini adalah Sub-DAS Citarik (60 49’ LS – 70 18’ LS dan 1070 30’ – 1070 57’ BT). Penelitian dilakukan pada bulan Februari-September, dimulai dari pengumpulan data, pengolahan data, dan analisis data. Penelitian dilakukan di laboratorium Klimatologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan Alat yang digunakan untuk penelitian ini adalah:
Laptop
Perangkat lunak WMS 7.0
Perangkat lunak ER Mapper 7.1
Perangkat lunak QGIS 2.0.1 atau ArcGIS
Perangkat lunak ArcView 3.3 terintegrasi dengan HEC-GeoRAS
Perangkat lunak HEC-RAS 4.0
Perangkat lunak Minitab 14
Perangkat lunak Microsoft Excel.
Bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah:
Data Digital Elevation Model (DEM) tahun 2000
Data citra satelit Landsat wilayah Citarum tanggal 10 Januari 2003
Peta rupa bumi DAS Citarum tahun 2013
Data debit aliran sungai harian Sub-DAS Citarik stasiun Bd. Cangkuang, Rancakemit, dan Majalaya
7 data geometri, dan data aliran (debit). Ketiga komponen data dalam HEC-RAS tersebut saling terkoneksi satu sama lain untuk tujuan simulasi.
Data Plan
Langkah pertama yang harus dilakukan dalam melakukan suatu simulasi adalah dengan menyusun suatu perencanaan yaitu dengan menyiapkan semua data yang akan digunakan dalam melakukan simulasi seperti data geometri dan data aliran sungai.
Data Geometri
Komponen model geometri merupakan gambaran dari parameter geometri sungai yang terhubung dengan berbagai elemen hidraulik pada sungai yang merupakan representasi fisik sungai. Data geometri sungai yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari penampang melintang (cross section), badan sungai (stream), penampang saluran (banks), dan aliran sungai (flowpath). Keempat data geometri ini digambar pada program ArcView yang terintegrasi dalam HEC-GeoRAS yang kemudian data ini ditransfer pada program HEC-RAS.
Hitungan pada komponen model geometri didasarkan pada hasil interpolasi antara penampang saluran dengan muka aliran. Input penampang melintang sungai terdiri dari koordinat masing-masing penampang melintang, jarak antar penampang melintang, dan koefisien aliran. Penampang melintang (cross section) sungai Citarik harus dimasukkan pada HEC-RAS dan dilengkapi data jarak sehingga terbentuk satu kesatuan sungai.
Aliran Permanen (steady flow)
Data aliran permanen (steady flow) berasal dari data debit yang telah dilakukan analisis peluang. Data aliran (debit) pada HEC-RAS dimasukkan setelah data geometri dimasukkan. Satu data aliran harus dimasukkan pada setiap penggal (reach) sistem. Data aliran yang digunakan adalah data aliran berdasarkan hasil hitungan curah hujan rancangan.
Untuk aliran permanen, HEC-RAS menghitung profil muka air di sepanjang alur urut dari satu penampang melintang ke penampang melintang berikutnya. Muka air dihitung dengan memakai persamaan energi yang diselesaikan dengan metode standard step method. Persamaan energi antara dua penampang melintang dituliskan sebagai berikut :
dimana:
= kedalaman aliran
= elevasi dasar saluran
= kecepatan rata-rata (debit dibagi luas tampang basah) = koefisien
8
Gambar 2 Persamaan parameter energi antara penampang melintang Sumber: HEC-RAS (2010)
Gambar 2 merupakan ilustrasi profil aliran yang menunjukkan komponen aliran sesuai dengan persamaan energi. Berdasarkan Gambar 2 kedalaman aliran diukur kearah vertikal. Hal ini membawa konsekuensi bahwa hitungan profil muka air menggunakan HEC-RAS hanya cocok untuk kasus sungai yang memiliki kemiringan dasar kecil.
Kehilangan Tinggi Energi
Kehilangan tinggi energi, , di antara kedua penampang melintang terdiri dari dua komponen, yaitu kehilangan energi karena gesekan (friction losses) dan kehilangan energi karena perubahan penampang (contraction or expansion losses). Kehilangan energi antara kedua penampang dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut :
̅ | |
dimana :
= panjang penggal sungai antar kedua penampang yang diberi bobot menurut debit
̅̅ = representative friction slope antar kedua penampang
= koefisien kehilangan energi akibat perubahan penampang (kontraksi atau expansi)
Kehilangan Energi akibat Gesekan (friction losses)
Kehilangan energi akibat gesekan (friction loss) merupakan perkalian antara kemiringan garis energi karena gesekan (friction slope), ̅ , dengan panjang penggal sungai antara dua penampang, . Kemiringan garis energi karena gesekan (friction slope) di suatu penampang dihitung dengan persamaan Manning.
9 Integrasi antara ArcView GIS dengan HEC-RAS
Seluruh data topografi dan bagian dari penampang melintang dan saluran geomorfologi merupakan masukan data untuk sistem ArcView GIS. Data tersebut digunakan dalam pre-processed dalam ArcView. HEC-RAS GeoProcessor 3.0 digunakan untuk mentransfer data pada form HEC-RAS. Untuk analisis selanjutnya, data di transfer kembali ke ArcView untuk proses post-processing. Setelah itu, peta banjir dapat terbentuk untuk mengidentifikasikan dataran banjir. HEC-GeoRAS extension (versi 3.0) digunakan untuk proses pemetaan banjir. ArcView 3.0 digunakan untuk mendukung analisis spasial 2-D dan 3-D menggunakan grid, vector, dan file TIN. File data yang digunakan dalam masukan HEC-RAS adalah berupa data wilayah dataran banjir (dalam format TIN) dan data aliran.
GeoRAS post-processing
GeoRAS post-processing merupakan akhir dari proses simulasi profil permukaan air. Pada proses ini, ArcView melakukan import file dari HEC-RAS dengan menggunakan Geo-RAS yang menggabungkan profil permukaan air yang diperoleh dari HEC-RAS. Data profil permukaan air digunakan untuk mengembangkan permukaan air pada data TIN. Selain dari itu, penampang melintang antara permukaan air dengan model TIN dapat menunjukkan visualisasi banjir. Peta banjir yang terbentuk pada ArcView menggambarkan luasan dan kedalaman daerah banjir.
Validasi Model
Validasi model dilakukan untuk membandingkan estimasi kejadian banjir dari model HEC-RAS dengan estimasi kejadian banjir secara aktual dari data satelit (Landsat-7). Menurut Knebel et al (2005) Tingkat keakuratan estimasi kejadian banjir pada model dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.
10
mengetahui (1) biodata responden; (2) apakah daerah tersebut pernah terendam banjir, jika ya kapan, berapa dalam dan berapa lama dan (3) untuk mengetahui nilai kerugian yang sesuai dengan keadaan ekonomi masyarakat di daerah banjir tersebut.
Kerugian langsung (direct cost) secara nyata (tangible) yang terjadi akibat adanya banjir dapat terjadi pada beberapa kategori seperti (1) permukiman, (2) pertanian, (3) industri, dan (4) infrastruktur. Namun sesuai batasan dan tujuan penelitian, maka penelitian ini akan membahas mengenai kerugian langsung (direct cost) secara nyata (tangible) pada sektor permukiman. Kerugian langsung (direct cost) yang dialami masyarakat berbeda-beda tergantung dari besarnya kerusakan akibat banjir yang terjadi.
Survai banjir didasarkan pada pengelompokan data sesuai dengan kemampuan ekonomi masyarakat. Parameter utama yang mempengaruhi nilai kerugian antara lain (1) kedalaman banjir; (2) lamanya terendam banjir; (3) dan kerusakan yang terjadi akibat banjir. Ketiga parameter utama ini mendasari dalam mengevaluasi nilai kerugian ekonomi yang dialami masyarakat akibat banjir.
Sementara itu nilai kerugian ini didasarkan pada berapa besar biaya yang dibutuhkan oleh masyarakat untuk memperbaiki kerugian langsung (direct cost). Kerugian langsung (direct cost) antara lain (1) perbaikan fisik rumah; (2) perbaikan isi rumah; dan (3) pembersihan rumah.
Model matematika untuk kerugian kerusakan permukiman
Kerugian akibat banjir pada kategori permukiman mencakup kerugian langsung yang secara umum terdiri dari tiga tipe: (i) kerusakan struktur/properti bangunan, (ii) kerusakan isi/barang simpanan bangunan, dan (iii) biaya kebersihan dan biaya darurat. Secara umum model matematika dirancang untuk mengestimasi kerusakan tiga kategori tersebut. Estimasi menggunakan data ketinggian banjir untuk menentukan parameter banjir. Model matematika untuk estimasi kerugian wilayah rural terdapat pada persamaan berikut (MOC, 1996a).
(i) Kerusakan bangunan (Structural damage):
∑{ }
(ii) Kerusakan isi bangunan (Content damage):
(iii) Biaya kebersihan dan biaya darurat (Emergency and clean up costs):
21
yang tergenang banjir. Nilai kerugian ini didasarkan pada berapa besar biaya yang dibutuhkan oleh masyarakat untuk memperbaiki kerugian langsung (direct cost). Kerugian langsung (direct cost) yang dihitung pada penelitian ini antara lain (1) perbaikan fisik rumah, (2) perbaikan isi rumah, dan (3) pembersihan rumah. Gambar 14 menunjukkan hubungan antara kedalaman banjir (meter) dengan total kerugian (Jutaan Rp) yang terjadi akibat kejadian banjir.
Menurut Dutta (2003) kerusakan bangunan baik fisik maupun isi bangunan dipengaruhi oleh kedalaman aliran banjir yang terukur. Semakin dalam aliran banjir maka kerusakan struktur bangunan akan semakin tinggi. Berdasarkan Gambar 14 di atas, dapat dianalisis bahwa kedalaman banjir juga mempengaruhi total kerugian (Rp) yang dialami masyarakat. Semakin dalam banjir maka kerusakan bangunan semakin tinggi dan total kerugian yang dialami masyarakat pun akan semakin meningkat secara eksponensial. Berdasarkan data survai lapangan, total kerugian banjir yang dialami masyarakat semakin besar dengan semakin tingginya kedalaman banjir baik periode ulang 2 tahunan, 5 tahun, 10 tahun, 25 tahun, dan 50 tahunan kejadian banjir hal ini dapat dilihat pada lampiran 6. Total kerugian berdasarkan kedalaman banjir terendah terjadi pada periode ulang kejadian banjir 2 tahunan dan tertinggi terjadi pada periode ulang 50 tahun. Gambar 14 Grafik hubungan kedalaman banjir (meter) dengan total kerugian
23 Gambar 15 menunjukkan sebaran daerah banjir dan total kerugian yang dialami oleh masyarakat pada kejadian banjir minimum di sektor permukiman, sedangkan Gambar 16 menunjukkan sebaran daerah banjir dan total kerugian yang dialami oleh masyarakat pada kejadian banjir maksimum di sektor permukiman. Berdasarkan Gambar 15 dan 16 sebaran daerah banjir terluas berada pada Desa Rancaekek Kulon dengan total kerugian yang dialami masing-masing < Rp 300,000 dan < Rp 330,000. Hal ini dapat disebabkan oleh topografi dan letak geografis Desa Rancaekek Kulon yang terletak di dataran rendah. Selain itu, Rancaekek Kulon juga merupakan wilayah dengan lahan hutan terbatas yang menyebabkan ketidakmampuan tanah dan air sungai dalam menyerap dan menampung jumlah debit air. Berdasarkan total kerugian yang dialami, wilayah yang terletak antara sebelah utara Desa Narawita dengan barat daya Ciluluk merupakan desa dengan total kerugian yang cukup besar walaupun sebaran daerah banjirnya tidak seluas Desa Rancaekek Kulon, wilayah ini mengalami kerugian yang cukup besar. Total kerugian yang dialami wilayah ini pada kejadian banjir minimum yaitu berkisar antara < Rp 300,000 sampai Rp 4,640,000 (Gambar 15) dan total kerugian yang dialami wilayah ini pada kejadian banjir maksimum yaitu < Rp 330,000 sampai Rp 4,940,000. Total kerugian pada kejadian banjir minimum yang dialami Desa Padamukti sama dengan total kerugian yang dialami Desa Rancaekek Kulon yaitu < Rp 300,000 sedangkan total kerugian pada kejadian banjir maksimum yang dialami Desa Padamukti yaitu < Rp 330,000.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Model HEC-RAS digunakan untuk menduga sebaran daerah banjir di wilayah Sub-DAS Citarik. Model ini divalidasi dengan melihat kejadian banjir aktual menggunakan data Landsat-7 pada tanggal 10 Januari 2003. Sebaran daerah banjir berdasarkan model HEC-RAS dengan tingkat keakuratan 55% terjadi pada beberapa kategori penutupan lahan yaitu pedesaan (rural), persawahan (paddy), dan hutan sekunder (secondary forest). Sebaran banjir di wilayah Sub-DAS Citarik berada pada Desa Rancaekek Kulon, Wanisagara, Padaulun dan Desa antara wilayah sebelah barat daya Ciluluk dengan utara Desa Narawita. Desa Rancaekek Kulon merupakan desa dengan luas banjir terluas dengan total kerugian pada kejadian banjir minimum dan maksimum yang dialami desa ini masing-masing < Rp 300,000 dan < Rp 330,000. Validasi model dilakukan untuk melihat keakuratan model banjir. Validasi model dilakukan dengan membandingkan sebaran daerah banjir menggunakan model dengan sebaran banjir aktual menggunakan data Landsat-7.
Saran
24
dengan citra satelit (Landsat-7) karena akan mempengaruhi proses penggambaran geometri sungai menjadi kurang tepat dan mempengaruhi tingkat validasi antara model banjir dengan banjir aktual menjadi tidak akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Anselmo, V. et al. 1996. Flood risk assessment using an integrated hydrological and hydraulic modeling approach: a case study. Journal of Hydrology. 175: 533-554.
Boer R. and Perdinan. 2008. Adaptation to climate variability and climate change: its socio-economic aspect. Proceeding of Workshop on ‘Climate Change:
Impacts, Adaptation, and Policy in South East Asia. Economy and Environmental Program for Southeast Asia. Bali.
BBWS. 2010. Laporan akhir operasional pengelolaan system hidrologi dan kualitas air. Kementrian Pekerjaan Umum. Direktoral Jendral Sumber Daya Air.
BBWS, 2010. Mencapai sungai Citarum yang lebih baik melalui upaya pengelolaan sumber daya air terpadu.Cita Citarum.
BPDAS Citarum.http://bpdas-ctw.sim-rlps.dephut.go.id
BPS Provinsi Jawa Barat. 2012. Tingkat Kemiskinan Jawa Barat Maret 2012. Berita Resmi Statistik.
Bureau of Meteorology. 2010. http://www.bom.gov.au./hydro/flood/
Degiorgis M. et al. 2012. Classifiers for the detection of flood-prone areas using remote sensed elevation data. Journal of Hydrology. 470-471: 302-315. Dewi A R. 2011. Estimasi nilai kerugian ekonomi masyarakat akibat kerusakan
Genovese E. 2006.A methodological approach to land use-based flood damage assessment in urban areas. Prague case study. Joint Research Centre. European Commission. Institute for Environment and Sustainability.
HEC-RAS. 2010. HEC-RAS River analysis system. Hydraulic reference manual. US Army Corps of Engineers. Hydrologic Engineering Center
Ilyas A.M, Setiadi D.1986. Pengaruh kerusakan hutan terhadap banjir pada DAS kritis di pulau Jawa. Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air. Istiarto. 2010. Modul pelatihan simulasi aliran 1-dimensi dengan bantuan paket
program hidrodinamika HEC-RAS jenjang dasar : simple geometry river. Yogyakarta (ID) : Universitas Gadjah Mada
25 Knebel M.R. et al. 2005. Regional scale flood modeling using NEXRAD rainfall,
GIS, and HEC-HMS/RAS: a case study for the San Antonio River Basin Summer 2002 storm event. Journal of Environmental Management. 75:325-
336.
Kurniasih A.N. 2002.Pengelolaan DAS Citarum Berkelanjutan.Jurnal Teknologi Lingkungan. 3(2):82-91.
Lagason L. A. 2008. Floodplain Visualization Using ArcView GIS and HEC-RAS : A Case Study on Kota Marudu Floodplain. A Project Report Submitted in Partial. Malaysia (ID): Universiti Teknoogi Malaysia.
MOC. 1996a. Flood Damage Statistics in Japan, Techinal Report, River Engineering Bureau, Ministry of Construction, Japan, in Japanese.
NIBS. 1997. HAZUS: Earthquake Loss Estimation Methodology, National Institute of Building Sciences, Washington, DC.
Parker D.J. (2000), “Introduction to floods and flood management”. In: Parker, D.J.(ed.): Floods, Volume I, London & New York, pp. 3-39.
26
27
28
30
Lampiran 5 Diagram alir nilai kerugian ekonomi masyarakat
Mulai
Kejadian
Kerusakan fisik?
Ya Tidak
Ketinggian dan lama banjir
Total Kerugian Ekonomi yang dialami masyarakat
Biaya Perbaikan fisik rumah ? Biaya
Perbaikan isi rumah ? Biaya
31 Lampiran 6 Total kerugian ekonomi pada sektor permukiman yang dialami
masyarakat berdasarkan kedalaman banjir
Periode Ulang (Model) Kedalaman Banjir (Meter) Total Kerugian (Jutaan Rp)
2 Tahun
< 0.67 < Rp 0.30
0.67 - 1.65 Rp 0.31 - Rp 0.74
1.66 - 3.13 Rp 0.75 - Rp 1.41
3.14 - 5.29 Rp 1.41 - Rp 2.38
5.30-10.32 Rp 2.38 - Rp 4.64
5 Tahun
< 0.69 < Rp 0.31
0.69 - 1.71 Rp 0.31 - Rp 0.77
1.72 - 3.28 Rp 0.77 - Rp 1.47
3.29 - 5.50 Rp 1.48 - Rp 2.47
5.51 - 10.60 Rp 2.48 - Rp 4.76
10 Tahun
< 0.70 < Rp 0.31
0.70 - 1.76 Rp 0.31 - Rp 0.79
1.77 - 3.37 Rp 0.80 - Rp 1.51
3.38 - 5.63 Rp 1.52 - Rp 2.53
5.64 - 10.74 Rp 2.53 - Rp 4.53
25 Tahun
< 0.72 < Rp 0.32
0.72 - 1.81 Rp 0.32 - Rp 0.81
1.82 - 3.46 Rp 0.82 - Rp 1.56
3.47 - 5.75 Rp 1.56 - Rp 2.58
5.76 - 10.90 Rp 2.59 - Rp 4.90
50 Tahun
< 0.73 < Rp 0.33
0.73 - 1.83 Rp 0.33 - Rp 0.82
1.84 - 3.49 Rp 0.83 - Rp 1.57
3.50 - 5.80 Rp 1.57 - Rp 2.61
33
RIWAYAT HIDUP
Penulis merupakan anak kedua dari lima bersaudara yang dilahirkan di Majalaya, Bandung pada tanggal 02 Mei 1992 dari pasangan Usep Syaefudin (alm) dan Eros Rosmawati.
Penulis menyelesaikan pendidikan di SDN Kondang 1 tahun 2004, SMP Negeri 1 Majalaya tahun 2007. Pada tahun 2010 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Ciparay dan pada tahun 2010 penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) di jurusan Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama menjadi mahasiswa di IPB, penulis mendapatkan beasiswa Bidik Misi Angkatan pertama (2010). Selain kuliah penulis juga aktif di beberapa organisasi seperti Paduan Suara Mahasiswa (Agriaswara) tahun 2010/2012, Himpunan Mahasiswa Agrometeorologi (Himagreto) Departemen Komunikasi dan Informasi sebagai anggota tahun 2011/2012. Selama aktif di beberapa organisasi di IPB, penulis juga aktif dalam beberapa kepanitiaan di IPB dan aktif dalam beberapa kegiatan seminar dan lokakarya. Selain itu penulis pernah menjadi asisten matakuliah Hidrologi di Program Diploma IPB tahun 2014/2015 serta pernah mengajar privat di lembaga bimbingan belajar.
