EKSPERIMENTAL BENDUNGAN BUKAAN BAWAH UNTUK
RETENSI BANJIR
EXPERIMENTAL DAMS OPENING UNDER FLOOD RETIONSION
Muh. Husni Tamrin, Mary Selintung, Muh. Arsyad Thaha
Jurusan Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Makassar
Alamat Korespondensi
Muh. Husni Tamrin
Fakultas Teknik Jurusan Sipil
Universitas Hasanuddin
Makassar, 90245
Hp : 0853 96596 999
ABSTRAK
Masalah banjir terjadi karena adanya interaksi peristiwa alam serta campur tangan manusia di daerah pengaliran sungai dan permasalahan timbul karena kurangnya kesadaran masyarakat yang tinggal di sepanjang sungai dimana mereka sering memanfaatkan sungai sebagai tempat sampah. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh efektivitas bendungan bukaan bawah dalam mereduksi debit banjir dan untuk menganalisa hubungan antara debit banjir (Q max), diameter lubang (d) dan waktu
pengaliran (t) dalam mereduksi banjir. Penelitian ini bersifat eksperimental yang dilakukan di Laboratorium Teknik Sungai, Pusat Kegiatan Penelitian (PKP) Universitas Hasanuddin. Simulasi model fisik dilakukan pada 36 simulasi pengaliran. dibagi dalam 2 simulasi pengaliran, yang pertama tanpa bendungan bukaan bawah, yang kedua dengan bendungan bukaan bawah. Hasil penelitian menunjukkan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai debit banjir maksimum berbanding lurus dengan diameter lubang bendungan retensi, sedangkan waktu yang dibutuhkan untuk pengeluaran debit banjir maksimum untuk kembali ke pengaliran debit normal berbanding terbalik dengan diameter lubang bendungan retensi. Pemasangan bendungan retensi dapat mereduksi banjir, yang mana semakin kecil diameter lubang, reduksi banjir semakin besar. Hal ini terlihat pada pemasangan bendung retensi dengan diameter 4.50 cm dapat mereduksi banjir mencapai 50 %, diameter 5.50 cm dapat mereduksi banjir sebesar 30 % - 35 % dan pemasangan bendungan retensi dengan diameter lubang 6.50 cm dapat mereduksi debit banjir sebesar 25% - 30%.
Kata kunci : Reduksi Banjir, Debit banjir (Q max), diameter lubang (d), waktu pengaliran (t)
ABSTRACT
Flooding problems occur due to the interaction of natural events and human intervention in the drainage area of the river and the problems arise because of lack of awareness of the people who live along the river where they often use the river as a trash can. This study aims to assess the effectiveness of the dam openings under the influence in reducing flood discharge and to analyze the relationship between flood discharge (Q max), the hole diameter (d) and the drainage time (t) in reducing flooding. This is an experimental study conducted in River Engineering Laboratory, Center for Research Activities (PKP) Hasanuddin University. Physical model simulations performed on 36 simulated drainage. divided into two drainage simulation, the first with no openings below the dam, the dam openings were both down. The results showed that the time required to reach the maximum flood discharge is directly proportional to the diameter of the hole dam retention, whereas the time required for the maximum flood discharge expenses to return to normal drainage of discharge is inversely proportional to the diameter of the hole retention dam. Installation can reduce flood retention dam, which is the smaller diameter of the hole, the greater the reduction of flooding. This can be seen in the installation of retention weir 4:50 cm in diameter can reduce the flooding reaches 50%, 5:50 cm diameter could reduce flooding by 30% - 35% with a retention dam and mounting hole diameter 6:50 cm flood discharge can be reduced by 25% - 30%.
PENDAHULUAN
Dalam beberapa tahun terakhir, Indonesia dilanda berbagai bencana alam
akibat perubahan cuaca/iklim global, yang ditandai seringnya banjir, kekeringan,
tanah longsor serta kebakaran hutan dan lahan. Salah satu fenomena alam yang
menimbulkan kerugian besar adalah bencana banjir. Fenomena banjir tidak dapat
terlepas dari siklus hidrologi yang terjadi di dunia. Perjalanan air di bumi terjadi
dalam suatu wadah yang disebut daerah aliran sungai (DAS).
Di dalam sistem DAS, fenomena banjir merupakan dampak negatif yang
terjadi di bagian hilir DAS akibat buruknya pengelolaan di daerah hulu. Dalam suatu
DAS, terdapat hubungan sebab akibat antara bagian hulu dan hilir DAS. Pengelolaan
yang dilakukan di hulu akan memberikan dampak pada wilayah hilir. DAS sendiri
dapat dianggap sebagai suatu prosesor, dengan input berupa air hujan serta output
berupa hasil air (debit air limpasan) di wilayah hilir. Agar keluaran yang dihasilkan
baik, maka di dalam DAS perlu dilakukan upaya pengelolaan.
Montarcih, (2010) mengatakan bahwa dalam suatu DAS terdapat satu sifat
khas yang menunjukkan sifat tanggapan DAS terhadap masukan hujan. Tanggapan
ini diandaikan untuk masukan hujan dengan besaran dan penyebaran tertentu.
Tanggapan demikian dalam konsep model hidrograf dikenal sebagai hidrograf
satuan.
Suyono, (2008) mengatakan mengatakan defenisi sungai adalah sebagian
besar air hujan yang turun ke permukaan tanah, mengalir ke tempat-tempat yang
lebih rendah dan setelah mengalami bermacam-macam perlawanan akibat gaya berat,
akhirnya melimpah ke danau atau laut. Linsley, (1989) suatu alur yang panjang
diatas permukaan bumi tempat mengalirnya air yang berasal dari hujan disebut alur
sungai.
Sungai atau saluran terbuka menurut Triatmodjo, (1996) adalah saluran
dimana air mengalir dengan muka air bebas. Pada saluran terbuka, misalnya sungai
(saluran alam), variabel aliran sangat tidak teratur terhadap ruang dan waktu.
Salah satu cara untuk pengendalian debit banjir dengan membangun suatu
Bendungan. Sugianto, (2002) bendungan digunakan untuk menampung dan
mengelola distribusi aliran sungai. Pengendalian diarahkan untuk mengatur debit air
sungai disebelah hilir bendungan..
Bedungan retensi berfungsi untuk menyimpan sementara debit sungai
sehingga puncak banjir dapat dikurangi dan untuk menggantikan peran lahan resapan
yang dijadikan lahan tertutup, perumahan dan perkantoran.
Pada umumnya,
bendungan biasanya menggunakan spillway untuk mengalirkan kelebihan debit air di
bendungan, pada penelitian ini bendungan menggunakan bukaan bawah / dasar untuk
menahan kelebihan air dan mengalirkannya secara terkontrol yang keluar dari lubang
konduit pada periode dengan curah hujan tinggi yang berpotensi menimbulkan
banjir.
Berbagai penelitian telah dilakukan sebelumnya Darsono, (2008) penelitian
ini mengkaji tentang efisiensi pendistribusian banjir dengan menyusun konsep
“Flood Distribution Management” di DAS perkotaan (Urban Rivers) sehingga dapat
dijadikan acuan dalam memecahkan permasalahan sungai perkotaan. Daerah Aliran
Sungai Ciliwung dijadikan lokasi uji coba atau studi kasus penyusunan konsep
“Flood Distribution Management”. Software yang di gunakan sebagai alat bantu
didalam penelitian ini adalah HECHMS dan HECRAS, yang merupakan publik
software. HECHMS adalah model hidrologi, sedang HECRAS adalah model
hidrolika satu dimensi. Hasil penelitian menunjukan pengendalian banjir terpadu
adalah konsep yang paling cocok untuk pengendalian banjir sungai perkotaan seperti
Ciliwung. Cara pengendalian banjir non-fisik sangat diperlukan untuk mengatasi
banjir sungai perkotaan dan keseimbangan hulu-hilir, dimana sistem distribusi banjir
(Flood Distribution) merupakan bagiannya.
Anwar,
(2009)
mengkaji
penentuan
koefisien
aliran
permukaan
menggunakan tabel, dalam penentuan debit banjir terkadang menimbulkan keraguan,
karena belum tentu cocok diterapkan pada setiap daerah aliran sungai (DAS).
Kondisi ini menuntut usaha pengembangan model pendugaan debit banjir yang dapat
memenuhi kondisi fisik DAS. Apalagi jika dikaitkan dengan usaha pengendalian
banjir pada DAS tersebut. Oleh karena itu, perlu diteliti penentuan karakteristik fisik
DAS yang berpengaruh terhadap koefisien aliran permukaan, menyusun bentuk
hubungan karakteristik bentuk hubungan karakteristik fisik DAS dan koefisien aliran
permukaan. Penelitian ini menemukan karakteristik fisik DAS Bango (anak Sungai
Brantas) yang berpengaruh terhadap koefisien aliran permukaan adalah rasio
percabangan sungai, kemiringan rerata DAS, kerapatan drainase, indeks Gravelius,
panjang sungai utama, dan faktor penggunaan lahan. Peramalan banjir rencana dan
alokasi luas jenis penggunaan lahan setiap sub DAS pada DAS Bango yang
didasarkan pada karakteristik fisik DAS memberikan pengaruh nyata terhadap
keseimbangan tata air pada DAS Bango, yang ditunjukkan dengan penurunan debit
banjir hasil optimasi terhadap debit banjir rencana kondisi existing sehingga dapat
digunakan sebagai landasan pengendalian banjir.
Zulkarnain, (2011) mengevaluasi kondisi umum masalah banjir di kota
Tebing Tinggi akibat seringnya air meluap di Sungai Padang Kota Tebing Tinggi.
Oleh karena itu dibuat salah satu solusi penanggulangan masalah banjir dengan
mengevaluasi tinggi tanggul Sungai Padang Tebing Tinggi. Diharapkan dengan
perencanaan tinggi tanggul yang sesuai dengan debit banjir maksimum Sungai
Padang maka banjir yang selalu terjadi di kota Tebing Tinggi dapat diminimalisasi
secara perlahan. Di dalam studi kasus tentang permasalahan banjir Sungai Padang
Kota Tebing Tinggi ini diawali dengan pengumpulan data primer dan sekunder yang
berkenaan dengan lokasi serta inventarisasi data curah hujan dan data kondisi
eksisting sungai. Selanjutnya dilakukan analisa frekuensi curah hujan dan dilakukan
perhitungan debit banjir rencana dengan metode Mean Annual Flood, Melchior dan
Haspers. Dari hasil analisa debit banjir rancangan, untuk merencanakan tanggul
banjir digunakan debit banjir kala ulang 25 tahun dengan metode Mean Annual
Flood diperoleh Q25= 335,792 m
3/detik, sedangkan kombinasi metode
Melchior-Log Pearson III Q25= 450,197 m
3/detik dan kombinasi metode Melchior-Haspers
Q25= 519,971 m
3/detik, kombinasi metode Haspers-Log Pearson III Q25= 1.280,405
m
3/detik dan kombinasi Haspers-Haspers Q25= 1.478,847 m
3/detik. Hasil
perhitungan dengan menggunakan standard step method menunjukkan bahwa terjadi
penambahan elevasi muka air banjir yang sudah tidak mampu lagi untuk ditampung
oleh Sungai Padang.
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh efektivitas bendungan
bukaan bawah dalam mereduksi debit banjir dan menganalisa hubungan antara debit
banjir, diameter lubang dan waktu pengaliran dalam mereduksi banjir.
BAHAN DAN METODE
Lokasi dan Rancangan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Teknik Sungai, Pusat Kegiatan
Penelitian (PKP) Universitas Hasanuddin, dengan waktu penelitian mulai 1 Juni
sampai 23 Juni 2012. Rancangan model penelitian bisa dilihat pada Gambar 1.
Triatmodjo, (2003) model fisik digunakan apabila fenomena fisik dapat
direproduksi dengan kesamaan yang cukup dengan memperkecil dimensi bangunan
yang sesungguhnya.
Adapun jenis penelitian yang digunakan adalah eksperimen laboratorium.
Rancangan model observasi dibawah kondisi buatan (artificial condition), dimana
kondisi tersebut dibuat dan diatur oleh peneliti, dengan demikian penelitian
eksperimental adalah penelitian yang dilakukan dengan mengadakan manipulasi
terhadap obyek penelitian serta adanya kontrol, dengan tujuan untuk menyelidiki ada
tidaknya hubungan sebab akibat serta berapa besar hubungan sebab akibat tersebut
dengan cara memberikan perlakuan-perlakuan tertentu pada beberapa kelompok
eksperimen dan menyediakan kontrol untuk perbandingan.
Metode Pengumpulan Data
Penelitian ini dilaksanakan dengan 36 kali simulasi/pengaliran, yaitu 9
simulasi tanpa pemasangan bendungan retensi untuk 3 variasi debit banjir. Variasi
debit banjir yang diberikan adalah Q1 = 5.612,50 cm
3/det, Q2 = 8.385,75 cm
3/det
dan Q3 = 12210 cm
3/det.
Sedangkan simulasi dengan pemasangan bendungan retensi dilakukan
sebanyak 27 simulasi dengan 3 variasi debit banjir, 3 variasi waktu 5 menit, 10 menit
15 menit dan 3 variasi diameter lubang. Variasi diameter lubang yang digunakan
adalah D1 = 4,5 cm, D2 = 5,5 Cm dan D3 = 6,5 Cm.
Pengukuran dilakukan terhadap kecepatan dan ketinggian aliran pada setiap
simulasi pengaliran yang dilakukan. Untuk simulasi dengan pemasangan bendungan
retensi dilakukan pengukuran kecepatan dan ketinggian aliran di hulu dan dihilir
bendungan dengan tujuan memprediksi besarnya debit yang dapat direduksi oleh
bendungan bukaan bawah yang dipasang.
HASIL
Penelusuran banjir tanpa bendungan bukaan bawah hasil simulasinya
sebagai berikut simulasi dengan pengaliran debit banjir Q
1= 5.617 cm
3/det pada
saluran penelitian mengakibatkan terjadinya debit puncak sebesar 6200 cm
3/det
dengan waktu untuk sampai pada debit puncak selama 240 detik, dan untuk kembali
ke debit normal diperlukan waktu selama 1080 detik. Simulasi dengan pengaliran
debit banjir Q
2= 8.583 cm
3/det pada saluran penelitian mengakibatkan terjadinya
debit puncak sebesar 8000 cm
3/det dengan waktu untuk sampai pada debit puncak
selama 360 detik, dan untuk kembali ke debit normal diperlukan waktu selama 1200
Detik. Simulasi dengan pengaliran debit banjir Q
3= 12.210 cm
3/det pada saluran
penelitian mengakibatkan terjadinya debit puncak sebesar 9800 cm
3/det dengan
waktu untuk sampai pada debit puncak selama 360 detik, dan untuk kembali ke debit
normal diperlukan waktu selama 1320 detik.
Penelusuran banjir dengan pemasangan bendungan bukaan bawah diameter
4,50 cm hasil simulasinya sebagai berikut, simulasi dengan pengaliran debit banjir
Q
1= 5.617 cm
3/det pada saluran penelitian mengakibatkan terjadinya debit puncak
sebesar 3870 cm
3/det dengan waktu untuk sampai pada debit puncak selama 750
detik, dan untuk kembali ke debit normal diperlukan waktu sebesar 3000 detik.
Simulasi dengan pengaliran debit banjir Q
2= 8.583 cm
3/det pada saluran penelitian
mengakibatkan terjadinya debit puncak sebesar 4258 cm
3/det dengan waktu untuk
sampai pada debit puncak selama 720 detik, dan untuk kembali ke debit normal
diperlukan waktu sebesar 3120 detik. Simulasi dengan pengaliran debit banjir Q
3=
12.210 cm
3/det pada saluran penelitian mengakibatkan terjadinya debit puncak
sebesar 4647 m
3/det dengan waktu untuk sampai pada debit puncak selama 690
detik, dan untuk kembali ke debit normal diperlukan waktu sebesar 3360 detik.
Penelusuran Banjir dengan pemasangan bendungan bukaan bawah diameter
5,50 cm hasil simulasinya sebagai berikut simulasi dengan pengaliran debit banjir Q1
= 5.617 cm
3/det pada saluran penelitian mengakibatkan terjadinya debit puncak
sebesar 3900 cm3/det dengan waktu untuk sampai pada debit puncak selama 720
detik, dan untuk kembali kedebit normal diperlukan waktu sebesar 3120 detik.
Simulasi dengan pengaliran debit banjir Q2 = 8.583 cm
3/det pada saluran penelitian
mengakibatkan terjadinya debit puncak sebesar 5500 cm3/det dengan waktu untuk
sampai pada debit puncak selama 700 detik, dan untuk kembali kedebit normal
diperlukan waktu sebesar 1680 detik. Simulasi dengan pengaliran debit banjir Q3 =
12.210 cm
3/det pada saluran penelitian mengakibatkan terjadinya debit puncak
sebesar 6900 m3/det dengan waktu untuk sampai pada debit puncak selama 680
detik, dan untuk kembali kedebit normal diperlukan waktu sebesar 2040 detik.
Penelusuran Banjir dengan pemasangan bendungan bukaan bawah diameter
6,50 cm hasil simulasinya sebagai berikut, simulasi dengan pengaliran debit banjir
Q1 = 5.617 cm
3/det pada saluran penelitian mengakibatkan terjadinya debit puncak
sebesar 5000 cm
3/det dengan waktu untuk sampai pada debit puncak selama 600
detik, dan untuk kembali ke debit normal diperlukan waktu sebesar 1200 detik.
Simulasi dengan pengaliran debit banjir Q2 = 8.583 cm
3/det pada saluran penelitian
mengakibatkan terjadinya debit puncak sebesar 6600 cm
3/det dengan waktu untuk
sampai pada debit puncak selama 580 detik, dan untuk kembali kedebit normal
diperlukan waktu sebesar 1320 detik. Simulasi dengan pengaliran debit banjir Q3 =
12.210 cm
3/det pada saluran penelitian mengakibatkan terjadinya debit puncak
sebesar 7400 cm
3/det dengan waktu untuk sampai pada debit puncak selama 550
detik, dan untuk kembali ke debit normal diperlukan waktu sebesar 1440 detik.
hasilnya dapat dilihat sebagaimana yang terangkum pada Tabel 1 (lampiran).
PEMBAHASAN
Hubungan antara diameter lubang dengan debit banjir maksimum yang
terjadi dibagian hilir dari bendungan bukaan bawah dapat dinyatakan bahwa semakin
besar diameter lubang bendungan bukaan bawah, debit banjir maksimum yang
terjadi di bagian hilir dari bendungan bukaan semakin besar, atau dapat dinyatakan
bahwa semakin kecil tampungan dari bendungan, hal ini terjadi untuk ketiga kondisi
variasi debit banjir rencana yang diberikan.
Hubungan antara diameter lubang dengan waktu yang dibutuhkan untuk
mencapai debit maksimum dapat dinyatakan bahwa semakin besar diameter lubang
bendungan retensi maka waktu yang dibutuhkan untuk mencapai debit puncak
semakin lama, hal ini terjadi untuk ketiga kondisi variasi debit banjir rencana yang
diberikan.
Hubungan antara diameter lubang dengan waktu yang dibutuhkan untuk dari
kondisi debit maksimum ke kondisi pengaliran debit normal, dapat dinyatakan
bahwa semakin besar diameter lubang bendungan retensi maka waktu yang
dibutuhkan untuk kembali ke pengaliran debit normal semakin cepat, hal ini terjadi
untuk ketiga kondisi variasi debit banjir rencana yang diberikan.
Hubungan antara diameter lubang dengan reduksi banjir yang oleh
bendungan bukaan bawah dinyatakan bahwa semakin besar lubang bendungan
bukaan bawah persentase reduksi banjir semakin kecil, dimana bendungan bukaan
bawah dengan diameter 4,50 cm reduksi banjir mencapai 50%, untuk bendungan
bukaan bawah dengan diameter 5,50 cm reduksi banjir berkisar antara 30% - 35%,
dan untuk bendungan bukaan bawah dengan diameter 6,50 cm reduksi banjir berkisar
antara 25% - 30%.
Bilangan tak berdimensi digunakan untuk menyatakan hubungan antar
parameter serta dipakai untuk menggambarkan hasil-hasil penelitian. Untuk
menentukan bilangan tak berdimensi tersebut dapat dilakukan dengan analisis
dimensi. Beberapa cara/metode yang umum digunakan untuk analisis dimensi yaitu
Metode Basic Echelon, Metode Buckingham, Metode Rayleight, Metode Stepwise
dan Metode Langhaar (Yuwono, 1996). Untuk penelitian ini digunakan metode
Langhaar karena variabel yang berpengaruh relatif sedikit serta metode ini tersusun
sistemik.
KESIMPULAN DAN SARAN
Hasil penelitian menyimpulkan bahwa pemasangan bendungan retensi dapat
mereduksi banjir, yang mana semakin kecil diameter lubang, reduksi banjir semakin
besar dan semakin besar diameter lubang bendungan retensi maka waktu yang
dibutuhkan untuk kembali ke pengaliran debit normal semakin cepat, hal ini terjadi
untuk ketiga kondisi variasi debit banjir rencana yang diberikan. Berdasarkan
penelitian yang telah dilakukan, peneliti menyarankan kemiringan dasar saluran di
hulu bendungan retensi perlu divariasikan mengingat waktu untuk mencapai debit
puncak juga dipengaruhi oleh kemiringan dasar saluran, namun dalam penelitian ini
digunakan kemiringan dasar saluran yang sama.
DAFTAR PUSTAKA
Anwar (2008), Model Koefisien Aliran Permukaan Menggunakan Pendekatan
Karakteristik Fisik DAS pada DAS Bango, Universitas Brawijaya, Malang
Darsono (2008). Konsep “Flood Distribution Management”. Universitas
Diponegoro, Semarang
Linsley (1989). Hidrologi Untuk Insinyur. Penerbit Erlangga, Jakarta
Montarcih (2010). Hidrologi Praktis. Lubuk Agung, Bandung
Sugianto (2002). Banjir & Beberapa Metode Pengendaliannya. Pustaka Pelajar,
Yogyakarta
Suyono (2008). Perbaikan dan Pengaturan Sungai. Pradnya Paramita, Jakarta
Triatmodjo (1996). Hidrolika 1. Beta Offset, Yogyakarta
Triatmodjo (2003). Hidrolika 2. Beta Offset, Yogyakarta
Yuwono (1996), Perencanaan Model Hidraulik, Universitas Gadjah Mada,
Yogyakarta.
Zulkarnain. (2011). Evaluasi Pengendalian Banjir Sungai Padang. Universitas
Sumatera Utara, Medan
LAMPIRAN
Tabel 1. Hasil penelitian di Laboratorium
Sumber : Hasil olah data penelitian, Tahun 2013
cm3/det (cm) (cm3/det) (det) (det) (%)
Tanpa Dam 6156.15 4.5 3076.15 600 1800 50.03 5.5 3944.40 780 960 35.93 6.5 4160.00 840 780 32.43 Tanpa Dam 7967.40 4.5 3729.60 540 2130 53.19 5.5 5470.50 690 1260 31.34 6.5 6562.50 720 870 17.63 Tanpa Dam 9835.35 4.5 4593.60 480 2160 53.30 5.5 6890.40 540 1800 29.94 6.5 7392.00 600 1140 24.84 Q1 = 5617.50 Q2 = 8583.75 Q3 = 12210,00 Debit Banjir Masukan (Qn) Diameter Lubang Bendung Retensi (d) Debit Banjir Maksimum Yang Terjadi (Qmax) Waktu pengaliran sampai Debit Banjir
Maksimum (tmax)
Waktu yang dibutuhkan dari debit banjir maksimum ke debit
Reduksi Banjir
19.70 4.00 A A' - 0.10 - 0.30 - 0.10 0.50 1.75 3.00 0.43 ± 0.00 10.00 B B' POTONGAN A-A' 0.43 1.76 0.50 0.43 0.90 POTONGAN B-B' 0.43 1.76 0.50 0.43 0.90 h1 h2 0.20 0.20
