1
Jornal PenelitianKelompok
KONTROL KETINGGIAN AIR DI ATAS MERCU
BENDUNG KALI BOYONG SEBAGAI PERINGATAN DINI
KETINGGIAN LIMPASAN BANJIR DIKALI CODE
YOGYAKARTA
OLEH:
LUTJITO, M.T.
DIDIK PURWANTORO, M.Eng
SUDIYONO AD., M.Sc.
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
TAHUN 2014
Dibiayaioleh Dana DIPA PNPB Universitas Negeri YogyakartaTahun Anggaran 2014 Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan program Penelitian Fakultas Teknik
2
Kontrol Ketinggian Air di Atas Mercu Bendung Kali Boyong Sebagai Peringatan Dini Ketinggian Limpasan Banjir Kali Code Yogyakarta
Oleh
Lutjito, Sudiyono AD., Didik Purwantoro ABSTRACT
Kali Code merupakan alur transportasi lahar dan material Gunung Merapi. Endapan material berasal dari material vulkanik Gunung Merapi yang mengendap di sekitar puncak dan lereng gunung serta di palung sungai bagian hulu. Material vulkanik ini jika bercampur dengan air hujan dapat berubah menjadi aliran lahar dingin menuju sungai-sungai yang berhulu di Gunung Merapi. Hal ini jika tidak diantisipasi dengan benar dapat menimbulkan bencana yang dapat membahayakan kehidupan manusia . Oleh karena itu untuk mengurangi besarnya sedimen yang dibawa oleh aliran lahar dan mengurangi kecepatan aliran maka perlu adanya pengendalian banjir pada sungai Boyong dan Code. Pada daerah hilir aliran yang terlewati aliran banjir perlu adanya peringatan kapan banjir akan sampai sehingga masih ada waktu untuk menyelamatkan nyawa dan harta bendanya.
Penelitian ini dilakukan selama 6 bulan mulai April 2014 sampai September 2014 di.Daerah Aliran Sungai Boyong dan Code dengan mengumpulkan data-data mengenai DAS Boyong dan Code, data curah hujan yang mempengaruhi DAS diambil dari stasiun hujan di Kaliurang, Pakem, Prumpung, Gemawang dan Bedugan dengan data hujan selama 10 tahun Data curah hujan diambil dari Dinas Pengairan Kabupaten Sleman. Dan Dinas Kimpraswil Proyek Serayu-Opak Sedangkan untuk mengetahui dimensi sungai dengan survey di lapangan
Berdasarkan hasil penelitian dapat diperoleh hasil bahwa dengan debit banjir rencana Q100th diperoleh ketinggian banjir tiap-tiap bendung masih aman seperti : bendung Pulowatu dengan selisih tinggi tanggul 0,33 m, untuk bendung Mlati/Gemawang dengan selisih 0,20 m, bendung Mergangsan dengan selisih 0,65 m bendung Tungkak dengan selisih 1,25 m dan terutama didaerah kota seperti Ledok Tukangan, Jambu masih ada selisih tinggi tanggul sebesar 0,25 m. Waktu datangnya banjir dengan kontrol tinggi banjir di bendung Pulowatu masih ada waktu 2 jam untuk sampai ke kota yogyakarta
Kata kunci: banjir,bendung, keamanan tinggi tanggul
Pendahuluan
Di Indonesia banyak sekali terdapat gunung berapi, baik yang masih aktif maupun
yang sudah tidak aktif. Gunung berapi teraktif di Indonesia sekarang inia dalah Gunung
Merapi. Gunung ini terdapat di sebelah utara Yogyakarta dengan jarak kurang lebih 30 km
dan mencakup dua propinsi yaitu Propinsi Jawa Tengah dan Daerah Istimewa Yogyakarta.
Ketinggian Gunung Merapi berada pada ketinggian 2968 m di atas permukaan laut.
Kali Code merupakan alur transportasi lahar dan material Gunung Merapi. Endapan
material berasal dari material vulkanik Gunung Merapi yang mengendap di sekitar puncak
3 dengan air hujan dapat berubah menjadi aliran lahar dingin menuju sungai-sungai yang
berhulu di Gunung Merapi. Aliran lahar ini terdiri dari limpasan langsung yang bercampur
dengan abu, pasir, kerikil, dan batu meluncur dengan cepat dan mempunyai daya rusak sangat
besar.
Bahaya yang ditimbulkan oleh banjir lahar akibat curah hujan yang sangat deras yang
terjadi di sekitar / di lereng bagian atas yang mengakibatkan terjadinya aliran lahar letusan
meluncur dengan deras dan dapat merusak dan membahayakan segala macam kehidupan
yangdilewatinya. Upaya penanggulangan masalah erosi dan sedimentasi telah lama dilakukan
di Indonesia dengan menitik beratkan pada upaya pencegahan dengan menggunakan
teknologi sederhana berupa penghutanan dan bendung pengendali sedimen.
Pada daerah hilir aliran yang terlewati aliran banjir perlu adanya peringatan kapan banjir akan
sampai sehingga masih ada waktu untuk menyelamatkan nyawa dan harta bendanya.
.Gambar1 : Banjir Kali Code 2010 dilihat dri atas Jembatan Jambu Yogyakarta
(https://www.google.co.id)
KAJIAN PUSTAKA
Suatu metode hidrologi umumnya menggunakan satuan DAS sebagai satu kesatuan daerah.
Dalam analisis respons, DAS merupakan satu sistem hidrologi dimana terdapat hubungan yang sangat
erat antara setiap masukan yang berupa hujan, proses hidrologi DAS, dan keluaran yang berupa debit
sungai dan sedimen yang terangkut.Setelah memperhatikan proses- proses hidrologi dalam suatu
DAS, maka dapat disimpulkan bahwa distribusi curah hujan menjadi aliran langsung selain
di-pengaruhi oleh sifat fisik permukaan DAS, juga didi-pengaruhi oleh sifat-sifat hujannya. Mengingat
bahwa hujan yang terjadi di daerah beriklim tropika basah mempunyai variasi yang cukup besar
menurut ruang dan waktu, maka kajian tentang hubungan hujan dan limpasan serta bagaimana
4 terutama daerah-daerah yang tidak ada pencatatan data hidrologinya baik karena keterbatasan dana
maupun sumberdaya manusianya, maka diperlukan suatu metode korelasi diantara peubah, sehingga
dengan adanya suatu metode maka dapat dikurangi pengukuran fenomena hidrologi tersebut secara
langsung.
Adapun metode – metode hidrologi dan hidrolika yang digunakan dalam Kontrol Ketinggian Air di AtasMercu Bendung Kali Boyong Sebagai Peringatan Dini Ketinggian Limpasan Banjir Kali Code
Yogyakarta adalah :
Metode untuk Analisa Curah Hujan Distribusi Normal Distribusi Log Normal Distribusi Gumbel Distribusi Log Pearson III Metode Debit Banjir Maksimum
Metode Rasional Mononobe Metode Weduwen
Metode Hasper
Metode Manning, untuk perhitungan ketinggian aliran
Daerah Pengaliran
Jika besar curah hujan dan intensitas hujan selalu tetap maka limpasan yang
dinyatakan dengan dalamnya air rata-rata akan sama. Berdasarkan asumsi di atas mengingat
aliran per satuan luas tetap maka hidrograf sungai akan sebanding dengan luas daerah
pengaliran tersebut.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam suatu luas daerah pengaliran adalah:
a. Tata guna lahan eksisting dan pengembangannya di masa mendatang
b. Karakteristik tanah dan bangunan di atasnya
c. Kemiringan tanah dan bentuk daerah pengaliran
Penentuan tinggi kedalaman aliran
Dalam menentukan kedalaman aliran sungai digunakan persamaan Manning
2
Rumus untuk menentukan kedalaman aliran diatas bendung menggunakan rumus peluapan
pada bendung dengan rumus Bundchu
5 Gambar 3: bentuk pelimpah Bendung
Dimana Q = debit aliran; m = koefisien limpasan; B = lebar pelimpah; d = kedalaman diatas
mercu bendung = 2/3 H; g = percepatan grafitasi
Lebar efektif pelimpah dihitung berdasar rumus : B = B’ – 0.1 nH
Dimana B’ = lebar sesungguhnya pelimpah; n = jumlah kontraksi; H = tinggi energi
g U h H
2 2
Rumus debit untuk pelimpah pada bangunan sabo dam digunakan
= 2
15� � 2�� 3 1+ 2 1 �ℎ1
2/3
Dimana : Q = debit aliran; C = koefisien limpasan; B1 = lebar dasar pelimpah; B2 = lebar atas
muka air pelimpah; h1 = kedalaman diatas mercu bendung; g = percepatan grafitasi
METODE PENELITIAN
Kali Code secara administrative terletak pada dua Kabupaten dan satu Kota Madya
yaitu, Kabupaten Sleman, Kabupaten Bantul, dan Kota Madya Yogyakarta. DAS Kali Code
luas keseluruhannya adalah sekitar 75,23 Km2. Sistem Kali Code memiliki panjang total ± 41 km, terdiri dari Kali Code (bagian hilir panjang sungai 17 km dan Kali Boyong (bagian
hulu) panjang sungai 24 km,). memanjang dari utara keselatan. Kali Code berhulu dilereng
gunung merapi dan bermuara di Sungai Opak.
Penelitian ini dilakukan di.Daerah Aliran Sungai Boyong dan Code dengan
mengambil data curah hujan yang digunakan adalah data dari Dinas Pengairan Kabupaten
Sleman selama 10 tahun yaitu dari tahun 2003 sampai tahun 2013 sedangkan stasiun yang
digunakan adalah : Kaliurang, Pakem, Prumpung, Gemawang dan Bedugan dan data tersebut diperoleh dari Dinas Pengairan Kabupaten Sleman. Dan Dinas Kimpraswil Proyek Serayu Opak Sedangkan untuk mengetahui dimensi sungai dengan survey di lapangan
6 Gambar 4: DAS Boyong – Code
(https://www.google.co.id)
PEMBAHASAN HASIL PENELITIAN
1 Analisa Frekuensi Curah Hujan Rencana Pada DAS kali Boyong – Code
Berdasarkan curah hujan tahunan, perlu ditentukan kemungkinan terulangnya curah hujan
harian maksimum tersebut untuk menentukan debit banjir rencana. Suatu kenyataan bahwa tidak
semua variat dari suatu variabel hidrologi terletak atau sama dengan nilai rata-ratanya, akan
tetapi kemungkinan ada nilai variat yang lebih besar atau lebih kecil dari nilai rata-ratanya.
Besarnya derajat dari sebaran variat di sekitar nilai rata-ratanya disebut dengan variasi
atau dispersi. Cara mengukur besarnya dispersi adalah dengan pengukuran dispersi. Dari informasi
yang diperoleh, curah hujan maksimum tahunan di DAS Boyong - Code dan sekitarnya seperti
ditunjukkan pada tabel di bawah
Tabel 1. Data Curah maksimum
TAHUN CURAH HUJAN HARIAN MAKSIMUM (mm) RH.MAKS
KALIURANG PAKEM PRUMPUNG GEMAWANG BEDUGAN (mm)
2003 41 22 76 53 27,64 43,928
2004 57 20 90 160 118 89,000
2005 18 34 107 99 115 74,600
2006 64 33 161 55,5 107 84,100
2007 81,5 35 82 70,5 76 69,000
2008 56 36 73,57 81,55 76 64,624
2009 41 64 50 47 53 51,000
2010 47 32 72,73 81,77 62,78 59,256
2011 36 25 74 38 53 45,200
7
a. Pemilihan Jenis Sebaran
Dari perhitungan besarnya nilai skewness Cs dan kurtosis Ck dapat ditentukan pemilihan
metode penyelesaian untuk menentukan analisis frekuensi sebaran curah hujan.
Tabel 2 : Macam distribusi dan kriteria pemilihan
No. Jenis distribusi Syarat Hitungan Keterangan
1 Distribusi normal Cs≈ 0 Cs = -0,08
2 Distribusi log normal Cs≈ 3Cv + Cv3
≈ 0,09 Cs = 0,183 + 1,07 = 1,25
3 Distribusi Gumbel Cs≤ 1,1396
Ck≤ 5,4002
Cs = - 0,08
Ck = 2,68
Dipilih distribusi Gumbel
4 Distribusi log Pearson tipe III Cs < 0 Cs < 0
b. Perhitungan Frekuensi Curah Hujan Rencaana Dengan Metode Gumbel
Tabel 3: Perhitungan dari Nilai Ekstrim Metode Gumbel
No tahun X1 m/(n+1) Xi– X rerata (Xi– X
rerata)2
X12
1 2003 43,928 0,0909 -22,1928 492,5204 1929,6692
2 2011 45,200 0,1818 -20,9208 437,6799 2043,0400
3 2009 51,000 0,2727 -15,1208 228,6386 2601,0000
4 2010 59,256 0,3636 -6,8648 47,1255 3511,2735
5 2008 64,624 0,4545 -1,4968 2,2404 4176,2614
6 2007 69,000 0,5455 2,8792 8,2898 4761,0000
7 2005 74,600 0,6364 8,4792 71,8968 5565,1600
8 2012 80,500 0,7273 14,3792 206,7614 6480,2500
9 2006 84,100 0,8182 17,9792 323,2516 7072,8100
10 2004 89,000 0,9091 22,8792 523,4578 7921,0000
jumlah 661,21 0 2341,8622 46061,4641
Gambar 5; grafik kala ulang hujan maksimum metode Gumbel mm
8
2. Perhitungan Debit Banjir Rencana DAS Boyong - Code
a. Perhitungan Banjir Rencana Pada Lokasi Sabo Dam Boyong Tabel 4: debit banjir rencana kali Boyong di sabo Dam Boyong
Kala ulang hasper weduwen rasional
5 40,021 21,246 29,464
Gambar 6: Grafik debit banjir rencana pada kali Boyong di sabo Dam Boyong
Dari grafik pada gambar 6, dapat disimpulkan bahwa tinggi banjir pada sabo dam masih
aman karena tinggi tanggul banjir pada sabo dam boyong adalah 5,00 m walaupun terjadi
aliran debris yang debitnya Qd = 1,2 x Q
Gambar 7: Sabo dam di kali Boyong
1. Perhitungan Banjir Rencana Pada Lokasi bendung Pulowatu
0
Tinggi Banjir Sabo Dam Boyong
m3/dt
9 Dari perhitungan yang dilakukan diperoleh data banjir tahunan yang terjadi dilokasi
bendung Pulowatu seperti pada tabel dibawah ini
Tabel 16: Kala ulang banjir tahunan bendung Pulowatu
Kala ulang hasper weduwen rasional
5 48,810 22,614 38,950
10 56,182 27,254 44,832
25 65,616 33,519 52,361
50 72,615 38,381 57,945
75 76,683 41,284 61,192
100 79,563 43,371 63,490
Gambar 14: Grafik debit banjir rencana pada kali Boyong di bendung Pulowatu
Bendung pulowatu di tepi jalan Turi Pakem dimana sedimentasi diatas bendung sudah rata
dengan badan bendung dan berfungsi juga sebagai pengaman abutment jembatan, tinggi tanggul
pengaman bendung setinggi 2,50m sedangkan tinggi banjir diatas bendung dengan Q100th =79,563
m3/det masih aman tidak melewati tinggi tanggul seperti ditunjukkan pada gambar 14
Gambar 15: bendung Pulowatu di kali Boyong
2. Perhitungan Banjir Rencana Pada Lokasi bendung Mlati
0 20 40 60 80 100
0 20 40 60 80 100 120
Hasper Weduwen Rasional
Debit Banjir Bendung Pulowatu
m3/d
tahun
0,00 1,00 2,00 3,00
0 20 40 60 80 100 120 140
Tinggi Banjir Bendung Pulowatu
m
10 Tabel 17: Kala ulang banjir tahunan bendung Mlati
Kala ulang hasper weduwen rasional
Gambar 16: Grafik debit banjir rencana pada kali Code di bendung Mlati
Bendung Mlati di desa Gemawang dimana sedimentasi diatas bendung sudah rata dengan badan
bendung dan berfungsi juga sebagai pengaman selokan Mataram sebab pada badan bendung tersebut
dibangun gorong-gorong untuk aliran selokan Mataram, tinggi tanggul pengaman bendung setinggi
3,00m sedangkan tinggi banjir diatas bendung dengan Q100th = 100,771 m 3
/det masih aman tidak
melewati tinggi tanggul seperti ditunjukkan pada gambar 16
Gambar 17: bendung Mlati di kali Code
0
Tinggi Banjir Bendung Mlati
m
11 3. Perhitungan Banjir Rencana Pada Lokasi bendung Mergangsan
Tabel 18: Kala ulang banjir tahunan bendung Mergangsan
Kala ulang hasper weduwen rasional
Gambar 18: Grafik debit banjir rencana pada kali Code di bendung Mergangsan
Bendung Mergangsan dimana sedimentasi diatas bendung sudah hampir sama dengan badan bendung
dandisitu terdapat lahan penambangan pasir, tinggi tanggul pengaman bendung setinggi 3,00m
sedangkan tinggi banjir diatas bendung dengan Q100th = 108,972 m 3
/det masih aman tidak melewati
tinggi tanggul seperti ditunjukkan pada gambar 18
Gambar 19: bendung Mergangsan di kali Code
4. Perhitungan Banjir Rencana Pada Lokasi bendung Tungkak
Tabel 19: Kala ulang banjir tahunan bendung Tungkak
12 Kala ulang hasper weduwen rasional
5 67,822 31,262 60,369
10 78,065 37,348 69,486
25 91,174 45,552 81,154
50 100,898 51,922 89,811
75 106,551 55,731 94,842
100 110,553 58,473 98,404
Gambar 20: Grafik debit banjir rencana pada kali Code di bendung Tungkak
Bendung Tungkak dimana sedimentasi diatas bendung sudah hampir sama dengan badan
bendung dandisitu terdapat lahan penambangan pasir, tinggi tanggul pengaman bendung setinggi
3,00m sedangkan tinggi banjir diatas bendung dengan Q100th = 110,553 m 3
/det masih aman tidak
melewati tinggi tanggul seperti ditunjukkan pada gambar 20
Gambar 21: bendung Tungkak di kali Code
A.Pembahasan
0 20 40 60 80 100 120
0 50 100 150
Hasper Weduwen Rasional
Debit Banjir Bendung Tungkak
m3/d
tahun
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00
0 50 100 150 200 250 300
Tinggi Banjir Bendung Tungkak
m
13 Dari perhitungan ketinggian banjir yang terjadi di kali Boyong sampai kali Code
dengan mengambil debit banjir rencana Q100th diperoleh ketinggian banjir tiap-tiap bendung
seperti ditunjukkan tabel 20 di bawah.
Tabel 20: ketinggian air banjir di kali Boyong dan kali Code
lokasi Tinggi
Gambar 22: Grafik hubungan debit banjir persatuan lebar sungai dengan tingggi tanggul dan
tinggi air banjir
Gambar 23: Hubungan peningkatan debit banjir terhadap panjang sungai
0
pulowatu Mlati Mergangsan Tungkak kota
debit banjr per satuan lebar sungai tinggi tanggul tingggi air banjir
0
Metode Hasper Metode Weduwen Metode Rasional
m3/det
14 Untuk menghitung waktu datangnya banjir sampai di kota yogyakarta digunakan persamaan
Q = A x U
� = 1� 23� 1
2
Dengan mengambil lebar sungai di daerah perkotaan selebar rata-rata 15,00 m
diperoleh kedalaman air banjir 2,25 sedangkan ketinggian talud rata-rata 2,50 m seperti
ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Sedangkan untuk mengontrol waktu sampai banjir
apabila terjadi hujan di daerah hulu sungai Boyong dipakai bendung Pulowatu sebagai titik
kontrol dimana jarak bendung pulowatu sampai kota kurang lebih 18 km. Dengan mengambil
Q100th dan lebar rata-rata sungai 20,00m diperoleh waktu tempuh banjir sampai di daerah kota
kurang-lebih 2 jam, sehingga masih ada waktu untuk peringatan kepada warga yang tinggal
di bantaran kali Code.
Gambar 24: Kali Code dilihat dari atas jembatan Jambu (https://www.google.co.id)
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dipaparkan di depan, maka
disimpulkan sebagai berikut:
1. Berdasarkan hasil penelitian dapat diperoleh hasil bahwa dengan debit banjir rencana
Q100th diperoleh ketinggian banjir tiap-tiap bendung masih aman seperti : bendung
Pulowatu dengan selisih tinggi tanggul 0,33 m, untuk bendung Mlati/Gemawang
dengan selisih 0,20 m, bendung Mergangsan dengan selisih 0,65 m bendung Tungkak
dengan selisih 1,25 m dan terutama didaerah kota seperti Ledok Tukangan, Jambu
masih ada selisih tinggi tanggul sebesar 0,25 m, sehingga masih aman terhadap
15 2. Dengan mengambil Q100th dan lebar rata-rata sungai 20,00 m diperoleh waktu tempuh banjir sampai di daerah kota kurang-lebih 2 jam, sehingga masih ada waktu untuk
peringatan kepada warga yang tinggal di bantaran kali Code.
DAFTAR pUSTAKA
Garde, R. J., and Ranga Raju, K. G., 1977, “ Mechanics of Sediment Transportation and Alluvial Streams Problems”, Wiley Eastern Limited, New Delhi.
Suripin. (2004). Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan, Penerbit Andi, Jogyakarta.
Sri Harto Br.(1993), Analisis Hidrologi., PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta
Soewarno, (1991), Hidrologi,Pengukuran dan Pengolahan Data Aliran Sungai, Nova,
Bandung
Soemarto, CD.(1987), Hidrologi Teknik, Usaha nasional, Surabaya
