ANALISIS SIMULASI TINGGI MUKA AIR SUNGAI BANJIR KANAL TIMUR SEMARANG MENGGUNAKAN SOFTWARE HEC-RAS 5.0.7
Aisah Aulia Salsabila1*,Wahyu Sejati, S.T., M.T2
1*Program Studi Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa No. 1, Jakarta e-mail: [email protected]
2Program Studi Teknik Sipil, Universitas Trisakti, Jl. Kyai Tapa No. 1, Jakarta e-mail: [email protected]
ABSTRAK
Semarang merupakan Ibu Kota dari Provinsi Jawa Tengah yang mempunyai lokasi berdekatan dengan laut jawa serta memiliki beberapa daerah yang berada di ketinggian atau daerah pegunungan. Sungai Banjir Kanal Timur Semarang merupakan salah satu sungai yang berfungsi sebagai pengendali banjir yang dibangun oleh pemerintah Semarang namun saat ini sungai tersebut belum optimal sehingga menyebabkan banjir di Semarang. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tinggi muka air Sungai Banjir Kanal Timur untuk dijadikan acuan dalam penanganan masalah banjir. Untuk menghitung debit banjir dalam penelitian ini penulis menggunakan metode Hidograf Satuan Sintetik Nakayasu serta menggunakan kala ulang 50 tahun. Untuk pemodelan sungai tersebut digunakan program/software HEC-RAS 5.0.7. diketahui debit banjir rancangan menggunakan Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu dengan debit banjir pada periode ulang 2 tahun = 235,49 m3/detik, periode ulang 5 tahun = 287,80 m3/detik, periode ulang 10 tahun = 319,96 m3/detik, periode ulang 25 tahun = 355,45 m3/detik, dan periode ulang 50 tahun = 382,09 m3/detik. setelah di lakukan proses running HEC-RAS maka didapatkan hasil ketinggian banjir maksimum 2.45 m pada kala ulang 2 tahun (Q20), Ketinggian banjir maksimum 2.79 m pada kala ulang 5 tahun (Q5), Ketinggian banjir maksimum 2.99 m pada kala ulang 10 tahun (Q10), Ketinggian banjir maksimum 3.24 m pada kala ulang 25 tahun (Q25) serta terakhir ketinggian banjir maksimum 3.43 m (Q50). Dari data yang sudah diketahui maka dapat diketahui hasil beberapa penampang sungai yang terdapat luapan banjir melebihi kapasitas sungai Banjir Kanal Timur Semarang.
Kata Kunci : Banjir, HEC-RAS 5.0.7, HSS Nakayasu. 1. PENDAHULUAN
Banjir adalah peristiwa bencana alam yang terjadi karena diakibatkan oleh aliran air yang berlebihan meredam daratan sehingga terjadinya limpasan air dari saluran atau sungai yang mengakibatkan adanya genangan air disekitar saluran atau sungai. Banjir merupakan kejadian bencana alam namun dapat juga disebabkan oleh ulah manusia seperti membuang sampah sembarangan, Menebang pohon lalu dijadikan sebagai kepentingan manusia, Mencemari sungai atau laut. Faktor lain yang menjadi penyebab banjir adalah curah hujan yang tinggi, saluran atau sungai yang tidak dapat menampung debit air atau dapat dikatan melebihi kapasitas, Serta rusaknya prasarana saluran atau sungai. Untuk menanggulanangi banjir pemerintah membuat solusi dengan membangun sungai Banjir Kanal Timur (BKT) yang alirannya berasal dari sungai Penggaron melalui pintu outlet Pucanggading, outlet drainase sungai Kedung Mundu, sungai Candi, sungai Bajak, drainase pompa kartini dan drainase pompa sawah besar/sambirejo dan bermuara di laut Jawa. Sungai BKT dibuat sebagai salah satu sistem pengendali banjir. Namun setiap memasuki musim hujan atau sedang terjadinya hujan lebat para penduduk sekitar sungai Banjir Kanal Timur (BKT) resah terjadi banjir dikarenakan akibat aliran terhambat dan berkurangnya kapasitas tampang sungai. Oleh sebab itu penelitian ini ditujukan untuk mengetahui apakah sungai BKT tersebut dapat mampu mengalirkan debit rancangan kala ulang 5 tahun, 10 tahun, 25 tahun dan 50 tahun dengan Hidograf banjir menggunakan Hidograf Satuan Sintetik (HSS) Nakayasu.
Digunakannya Software HEC-RAS 5.0.7 sebagai wadah untuk menganalisis tampang sungai. Sehingga dengan menggunakan metode ini maka mengetahui kemampuan sungai dalam menampung dan mengalirkan debit banjir rencana.
2. LANDASAN TEORI 1. Sungai
Dalam undang-undang Replubik Indonesia Nomor 17 Tahun 2019 yang mengatur tentang Sumber Daya Air Daerah Aliran Sungai adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak- anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan, dan mengalirkan Air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alamiah, yang batas di darat merupakan pemisah topografis dan batas di laut
KoNTekS Ke-16 Bali, 27 -28 Oktober 2022 2
sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan. Sehingga dalam merencanakan penelitian sungai dibutuhkan aspek-aspek dalam penanganannya.
2. Banjir
Indonesia memiliki lokasi yang rawan akan bencana alam seperti banjir, tsunami, gunung meletus, tanah longsor dan bencana lainnya dikarenakan hal ini terjadi letak Bangsa Indonesia terdapat pada cincin api pasifik.
Teruntuk bencana banjir dapat dikategorikan menjadi dua macam yaitu banjir kecil dan banjir bandang. Banyak fenomena bencana banjir yang terjadi di Indonesia yang dapat menyebabkan puluhan korban jiwa bahkan dapat mencapai ratusan maupun ribuan korban jiwa, Munculnya penyakit untuk korban jiwa yang dilanda banjir, Kerusakan rumah serta infrastruktur lainnya, Kerugian ekonomi dan bisnis suatu daerah yang terkena bencana banjir tersebut. Banjir juga dapat terjadi di sungai, ketika alirannya melebihi kapasitas saluran air, terutama di kelokan sungai. Banjir sering mengakibatkan kerusakan rumah dan pertokoan yang dibangun di dataran banjir sungai alami. Meski kerusakan akibat banjir dapat dihindari dengan pindah menjauh dari sungai dan badan air yang lain, orang-orang menetap dan bekerja dekat air untuk mencari nafkah dan memanfaatkan biaya murah serta perjalanan dan perdagangan yang lancar dekat perairan.
3. Topografi Wilayah
Umumnya banjir banyak terjadi pada daerah hilir suatu daerah atau suatu sungai dikarenakan ketinggian daerah pada hilir cenderung lebih rendah dibandingkan dengan daerah hulu. Bentuk permukaan suatu wilayah dapat disebut juga dengan kondisi topografi. Wilayah dengan topografi rendah atau dataran rendah lebih berisiko mengalami banjir dibandingkan daerah dataran tinggi. Hal ini sesuai dengan prinsip air, yakni akan selalu mengalir ke tempat yang lebih rendah. Lokasi studi ada pada Ibu Kota Jawa Tengah yaitu Kota Semarang tepatnya menganalisis Sungai Banjir Kanal Timur Semarang yang berlokasikan pada Semarang bagian tengah menuju Semarang bagian bawah. Sungai banjir Kanal Timur ini sendiri ada di kecamatan Semarang Selatan yang Secara Geografis terletak diantara lintang -6.973040 dan bujur 110.443260 yang mengalir dari Bendung Pucang Gading ke arah utara melalui Kecamatan Semarang Selatan, Kecamatan Semarang timur, dan bermuara ke Laut Jawa di Kelurahan Tanjung Mas, Kecamatan Semarang Utara. diharapkan dapat mengoptimalkan sistem pengendalian banjir sehingga dapat mengurangi resiko terjadinya bencana alam banjir di Kota Semarang seperti yang diatur pada Undang-Undang No. 11 tahun 1974 tentang banjir yang menjadi salah satu daya rusak air sehingga perlu adanya suatu pengendalian banjir untuk mengurangi dampak kerugian bagi masyarakat.
4. Daerah Aliran Sungai
Sungai juga berfungsi sebagai wadah menampung air banjir pada suatu daerah agar air tidak meluap ke pemukiman atau kejalanan daerah tersebut. Dalam perencanaan sungai terdapat beberapa bagian seperti Daerah Aliran Sungai (DAS). Daerah Aliran Sungai atau biasa disingkat dengan (DAS) merupakan daerah yang mempunyai batas punggung pegunungan dimana air hujan yang jatuh pada daerah tersebut akan diwadahi oleh punggung pegunungan itu lalu dialirkan melalui sungai kecil ke sungai utama (Asdak, 1995). Fungsi dari DAS ialah menampung atau menyimpan lalu mengalirkan air yang berasal dari curah hujan secara alami yang batas di darat merupakan pemisah topografis dari hulu menuju hilir. DAS juga berperan sebagai penjaga kualitas air, mencegah banjir serta kekeringan saat musim kemarau datang. Kelancaran aliran air pada selokan dan sungai juga menjadi faktor terjadinya banjir atau tidak. Sungai serta parit yang dipenuhi oleh sampah yang menumpuk akan menghambat aliran air, sehingga air akan meluap ke daratan
.
5. Analisis Data
Penelitian ini menggunakan analisis sebagai berikut:
1. Analisis Hidrologi
Analisis secara hidrologi ini biasa digunakan dalam pengukuran debit banjirrencana pada kala 2, 5, 10, 25 dan 50 tahun. Langkah pertama dari analisis hidrologiini ialah menghitung data curah huja harian yang selanjutnya dilanjutkan dengan penentuan parameter statistik untuk dapat menghasilkan distribusi frekuensi curahhujan yang sesuai. Macam-macam distribusi yang digunakan dalam analisis curahhujan yaitu Distribusi Normal, Log Normal, Gumbel, dan Log Person Tipe III. Setelah itu dilakukan pengujian apakah distribusi frekuensi dapat diterima dengan menggunakan Uji Chi Kuadrat dan Uji Smirnov Kolmograf. Setelah mengetahui hasil distribusi frekuensi tersebut maka dilanjutkan dengan perhitungan distribusi hujan jam-jaman menggunakan metode monobe serta hasil tersebut digunakan untuk menentukan besarnya debit banjir rencana menggunakan metode HSS Nakayasu.
2. Analisis Hidrolika
Analisis hidrolika berfungsi untuk mengetahui bagaimana kemampuan penampang saat menampung besarnya debit banjir rencana dengan cara memprediksi distribusi kedalaman dan durasi banjir untuk setiap periode ulang.
6. Data Penelitian Data yang digunakan :
1. Data Topografi Memanjang Sungai (Autocad BBWS Pemali Juana) 2. Data Topografi Melintang Sungai (Autocad BBWS Pemali Juana) 3. Data Curah Hujan 10 Tahun
4. Data Analisis Frekuensi Hujan 5. Data Kesesuaian Distribusi 6. Data Intensitas Hujan
7. Data Perhitungan Hidograf Satuan Sintetik Nakayasu 8. Data pemograman HEC-RAS
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : Program Excel, Global mapper, Software HEC-RAS 5.0.7, Aplikasi Google Earth.
Lokasi stasiun hujan penelitian ini menggunakan Stasiun Pucang Gading yang berjarak 9.3 km dari Sungai Banjir kanal Timur Semarang. Ini merupakan stasiun hujan terdekat dari sungai BKT Semarang.
3. TEMUAN DAN BAHASAN 1. Gambaran Umum
Menganalisis Sungai Banjir Kanal Timur sepanjang 5 KM menggunakan metode Hidograf Satuan Sintetik Nakayasu dan Software HEC-RAS 5.0.7 yang menghasilkan output tinggi muka air sungai tersebut agar dapat dilihat apakah sungai BKT Semarang dapat menampung debit banjir rencana yang ada atau tidak.
2. Curah Hujan
Berikut merupakan data curah hujan 10 tahun yang digunakan dalam penelitian : Tabel 1. Data Curah Hujan
Stasiun Pucang Gading Curah Hujan
No Tahun Rmax (mm/hari) Ri (mm/hari)
1 2011 143 220
2 2012 109 217
3 2013 97,5 196
4 2014 217 165
5 2015 220 164
6 2016 196 143
7 2017 165 109
8 2018 164 97,5
9 2019 72 95
10 2020 95 72
Jumlah 1478,5
Rata-Rata 147,85
Sumber : Balai Wilayah Besar Sungai Pemali Juana 3. Analisis Frekuensi Hujan
Tabel 2. Analisis Frekuensi Metode Distribusi Gumbel Tipe I
Tr (tahun) Ytr KTr
(m^3/d) QTr (mm)
2 0,367 -0,130 140,92
5 1,500 1,123 207,60
10 2,250 1,953 251,75
25 3,199 3,001 307,54
50 3,902 3,779 348,92
100 4,600 4,551 390,00
Sumber : Hasil Perhitungan
KoNTekS Ke-16 Bali, 27 -28 Oktober 2022 4
Tabel 3. Analisis Frekuensi Metode Distribusi Normal
Tr KTr RTr (mm)
2 0,00 147,85
5 0,84 192,65
10 1,28 216,06
25 1,49 227,12
50 1,75 240,96
100 2,33 271,81
Sumber : Hasil Perhitungan
Tabel 4. Analisis Frekuensi Metode Distribusi Log Normal
Tr KTr RTr (mm)
2 0,00 138,68
5 0,84 192,09
10 1,28 227,74
25 1,49 246,83
50 1,75 272,95
100 2,33 341,62
Sumber : Perhitungan Pribadi
Tabel 5. Analisis Frekuensi Metode Distribusi Log Pearson III
Tr KTr Rtr
2 0,0379778 140,74
5 0,8507542 192,74
10 1,2539273 225,28
25 1,6688377 264,51
50 1,9282566 292,44
100 2,1555246 319,32 Sumber : Hasil Perhitungan
Tabel 6. Analisis Frekuensi Metode Chi-Kuadrat Chi- Kuadrat
X Hitung 1 2 3 5
X Tabel 5,991 5,991 5,991 5,991
Keterangan Diterima Diterima Diterima Diterima Sumber : Hasil Perhitungan
Tabel 7. Analisis Frekuensi Metode Smirnov Kolmogorov Smirnov Kolmogorov
Dmaks 0,233 0,219 0,233 0,219
Do 0,410 0,410 0,410 0,410
Keterangan Diterima Diterima Diterima Diterima Sumber : Hasil Perhitungan
Sumber : Hasil Perhitungan
Gambar 1. Hidograf Satuan Sintetik Nakayasu
Sumber : Hasil Perhitungan
Gambar 2. Hidograf Satuan Sintetik Nakayasu
4. Hasil Simulasi Software 5.0.7 a. Pembuatan File Project
Langkah pertama pelaksanaan HEC-RAS ialah mengubah sistem satuan yang digunakan yaitu menjadi Satuan Unit System International (SI)dilanjutkan dengan menentukan judul file pada tempat penyimpanan.
b. Membuat Data Geometrik
Data geometri dimasukkan dengan memilih menu Edit pada HEC-RAS main window, kemudian dipilih Geometric Data. Selanjutnya adalah pembuatan skema sungai yang dimulai dari hulu ke hilir.
Sumber : Google Earth
Gambar 3. Google Earth Sungai BKT Semarang Sepanjang 5 KM
Sumber : Hasil Perhitungan Gambar 4. Cross Section Data c. Memasukan Data Hidrolika
Memilih menu unsteady flow analysis yang simbolnya terdapat dibagian tengah HEC-RAS lalu dibuat dan
KoNTekS Ke-16 Bali, 27 -28 Oktober 2022 6
RAS. Setelah itu menentuka slope sungai dan dimasukan kedalam unsteady data. Selanjutnya memasuki Boundary Condition untuk memasuki data Flow Hidograph serta pencet save as untuk menyimpan data sesuai dengan periode ulangnya.
d. Running Model
Sebelum memasuki tahap penggunaan software HEC-RAS 5.0.7 wajib memastikan bahwa data geometrid an unsteady flow sudah benar dan tepat. Tipe aliran yang digunakan dalam sungai tersebut ialah subkritis sehingga menghasilkan pemodelan running software HEC-RAS 5.0.7 sebagai berikut:
Sumber : Hasil Perhitungan
Gambar 5. Running Pemodelan HEC-RAS 5.0.7
Sumber : Hasil Perhitungan
Gambar 6. Running Pemodelan HEC-RAS 5.0.7 e. Hasil Analisis/Output
Sumber : Hasil Perhitungan
Gambar 7. Profile Plot Sungai BKT Semarang
f. Profile Output Table
Setelah selesai melakukan pengerjaan HEC-RAS dari tahap awal hingga akhir atau dijabarkan seperti dari STA – KBT.67 hingga KBT – 116+50 maka di dapatkan hasil rekap untuk mengetahui cross section yang melebihi kapasitas penampang sungai yang meluap. Dari hasil profile output table data yang di hasilkan oleh perhitungan HEC-RAS dapat mengetahui cross section yang melimpas dan tidak melimpas dari setiap sisi tebing sungai Banjir Kanal Timur Semarang.
5. KESIMPULAN
Dengan curah hujan yang tinggi dan penampang yang tidak seimbang dengan debit air maka menyebabkan sungai Banjir Kanal Timur Semarang sering mengalami banjir pada setiap tahunnya
1. Berdasarkan hasil analisis dan studi yang telah di lakukan pada sungai Banjir Kanal Timur Semarang diketahui debit banjir rancangan menggunakan Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu dengan debit banjir pada periode ulang 2 tahun = 235,49 m3/detik, periode ulang 5 tahun = 287,80 m3/detik, periode ulang 10 tahun = 319,96 m3/detik, periode ulang 25 tahun = 355,45 m3/detik, dan periode ulang 50 tahun = 382,09 m3/detik
2. Berdasarkan hasil debit banjir rancangan, dilakukan analisis hidrolika menggunakan program HEC- RAS 5.0.7. Hasil dari Program HEC – RAS terdapat beberapa titik luapan yang melebihi kapasitas, mengakibatkan sungai Banjir Kanal Timur sering mengalami banjir. Serta dari hasil rekap pada Q2 (Kala Ulang 20 Tahun) tebing kiri dominan melimpas dibandingkan dengan tebing kanan, Q5 (Kala Ulang 5 Tahun) tebing kanan lebih melimpas dibandingkan dengantebing kiri, Q10 (Kala Ulang 10 Tahun) memiliki kesimpulan bahwa tebing kiri cenderung melimpas dibandingkan dengan tebing kanan, Q25 (Kala Ulang 25 Tahun) menghasilkan limpasan lebih banyak pada tebing kanan daripada bagian tebing kiri serta yang terakhir Q50 (Kala Ulang 50 Tahun) cenderung melimpas pada bagian tebing kiri dibandingkan dengan tebing kanan.
3. Ketinggian banjir maksimum pada Q2 = 2.45 m, Ketinggian banjir maksimum pada Q5 = 2.79 m, Ketinggian banjir maksimum pada Q10 = 2.99 m, Ketinggian banjir maksimum pada Q25 = 3.24 mdan terakhir ketinggian banjir maksimum pada Q50 = 3.43 m
DAFTAR PUSTAKA
Harta, R., Terrano, P., & Santosa, B. (2021). Analisis Tinggi Muka Air Daerah Genangan Banjir Rob Sungai Banjirkanal Barat Bagian Hilir Menggunakan Software HEC-RAS. G-Smart: Jurnal Teknik Sipil Unika Soegijapranata Semarang, 4(1), 39–46. https://doi.org/10.24167/gsmart.v4i1.1940
Irawan, T., Haza, Z. F., & Widaryanto, L. H. (2021). Analisis Genangan Banjir Menggunakan Sistem Aplikasi Hec-Ras 5.0.7 (Studi Kasus Sub-DAS Sungai Dengkeng). Teknik Sipil, 6(1), 24–33.
Mutiara, I., Erdiansa, A., Iqbal, M. T., Hendrawan, & Tawakkal. (2021). Pemodelan Hidrolika Kenaikan Muka Air Sungai pada Daerah Muara Sungai Saddang. Prosiding 5th Seminar Nasional Penelitian &
Pengabdian Kepada Masyarakat 2021, 34–40.
Ramadhan, H., Amri, K., & Fauzi, M. (2021). Analisis Debit Puncak Pada Das Air Manna Bagian Hilir Menggunakan Pendekatan Metode Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Snyder Dan Hec-Ras 5.0.7.
Jurnal Teknik Sipil Cendekia (Jtsc), 2(2), 35–50. https://doi.org/10.51988/jtsc.v2i2.32
Nuzul, M., Achmad, M., & Soma, A. S. (2021). Analisis Genangan Banjir Akibat Debit Puncak di DAS Baubau Menggunakan HEC-RAS dan GIS. Jurnal Pembangunan Wilayah & Kota, 17(2), 192–206.
https://doi.org/10.14710/pwk.v17i2.34152
Pambudi, A. S. (2021). Analisis Stabilitas Bangunan Pengendali Sedimen Pada Kondisi Banjir Rancangan Dan Tampungan Sedimen Penuh : Suatu Kasus Di Arboretum Sumber Brantas, Kota Batu. Jurnal Teknik Sipil, 17(2), 169–183. https://doi.org/10.28932/jts.v17i2.3568
Makasaehe, D., Hendratta, L. A., & Sumarauw, J. S. F. (2020). Kajian Pemetaan Banjir dengan HEC-Georas Studi Kasus: Sungai Tondano. Jurnal Sipil Statik, 8(3), 319–326.
Sutapa, T. I. R. (2020). Studi Perbandingan Permodelan Banjir Sungai Dolog dengan Simulasi 1D dan 2D Menggunakan Software HEC-RAS. Universitas Islam Indonesia Yogyakarta.
Djufri, H. (2019). Analisis Debit Banjir Sungai Moncongloe Di Kota Makassar Dan Kabupaten Maros.
Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian & Pengabdian Kepada Masyarakat 2019, 27–32.
Safriani, M., & Ikhsan, M. (2019). Studi kapasitas tampungan sungai Sub-DAS Meureubo dengan Software Hecras di Desa Pasi Mesjid, Kabupaten Aceh Barat. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil, 23(2), 71–79.
Azhari, D., Ikhsan, C., & Sobriyah. (2017). Kajian Debit Rancangan Banjir Dan Kapasitas Penampang Sungai Baki. E-Jurnal Matriks Teknik Sipil, 407–417.
Wigati, R., Soedarsono, & Mutia, T. (2016). Analisis Banjir Menggunakan Software HEC-RAS 4.1.0
