88
KAJIAN KAPASITAS SUNGAI LOGAWA DALAM MENAMPUNG DEBIT BANJIR
MENGGUNAKAN PROGRAM HEC RAS
Suroso
Jurusan Teknik Sipil Universitas Soedirman Purwokerto
Abstrak
Tujuan penelitian ini adalah mengetahui kapasitas sungai Logawa dari bendung Kediri sampai muara sungai di titik pertemuan dengan sungai Serayu dalam menampung debit banjir yang lewat untuk berbagai periode ulang. Metode yang digunakan adalah analisis hidrolika menggunakan software HEC RAS. Dengan menggunakan Software HEC RAS dilakukan penelusuran banjir sepanjang sungai Logawa dengan titik batas hulu di bendung Kediri dan titik batas hilir di muara sungai Logawa. Debit banjir di titik batas hulu didapatkan melalui analisis hidrologi menggunakan HSS GAMA I. Debit banjir ini digunakan untuk simulasi penelusuran banjir. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas sungai Logawa yang tidak mampu menampung debit banjir yang lewat berada di penggal 1000 – 3000 m di ukur dari muara sungai Logawa di sungai Serayu (stationing 10 – 30). Kata kunci : kapasitas sungai Logawa, debit banjir, dan HEC RAS.
PENDAHULUAN
Bencana banjir menjadi fenomena rutin di musim penghujan yang merebak di berbagai daerah aliran sungai (DAS) di sebagian besar wilayah Indonesia. Jumlah kejadian banjir dalam musim hujan selama 3 tahun (2001-2004) terus meningkat demikian juga dengan jumlah korban manusia dan kerugian harta benda serta sarana dan prasarana umum/sosial, prasarana transportasi dan prasarana pertanian/pengairan (Soenarno, 2004).
Selain masalah curah hujan sebagai faktor penyebab, timbulnya bencana juga tidak terlepas dari adanya kerusakan ekosistem lingkungan yang terjadi di daerah aliran sungai (DAS) dan buruknya pengelolaan sumberdaya air. Adanya kerusakan lahan menyebabkan meningkatnya koefisien aliran permukaan semakin besar. Daerah hulu DAS yang merupakan daerah
imbuhan akan semakin rentan terhadap kekeringan, sebaliknya daerah hilir justru rentan terhadap banjir (Nugroho, 2004).
Menurut Nastain dan Puwanto (2003), kemungkinan kekurangan air pada musim kemarau dan banjir pada musim penghujan di kawasan kota Purwokerto dan sekitarnya terutama di hilir sungai Logawa (daerah Patikraja) akan semakin meningkat. Hal ini disebabkan telah terjadi fenomena perubahan tataguna lahan di daerah aliran sungai dari kawasan resapan menjadi kawasan terbangun akibat tekanan jumlah penduduk dengan dibangunnya kawasan pemukiman/perumahan baru maupun karena pengembangan kota dengan dibangunnya pusat perbelanjaan dan kawasan wisata.
Banjir adalah aliran/genangan air yang menimbulkan kerugian ekonomi atau bahkan menyebabkan kehilangan jiwa (Asdak, 1995). Aliran/genangan air ini dapat terjadi karena adanya luapan-luapan pada daerah di kanan atau kiri sungai akibat alur sungai tidak memiliki kapasitas yang cukup bagi debit aliran yang lewat (Sudjarwadi, 1987).
Prakiraan banjir (flood forecasting) dan peringatan dini (warning system) merupakan suatu cara untuk memprediksi banjir sebelum banjir itu terjadi dan memberitahukan kepada penduduk di sepanjang aliran sungai sampai ke hilir agar dapat meminimalkan akibat-akibatnya pada saat banjir itu benar-benar terjadi (Poospo, 2000). Sehingga dampak kerugian dari bencana banjir bisa dikendalikan dan dikurangi seoptimal mungkin.
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah mengetahui kapasitas sungai Logawa dalam menampung debit banjir yang lewat untuk berbagai periode ulang, sehingga dapat diketahui daerah rawan banjir di sepanjang sungai Logawa. Sedangkan manfaat dari hasil penelitian adalah sebagai masukan kepada masyarakat untuk waspada terhadap bahaya banjir yang sewaktu-waktu dapat mengancam kehidupannya dan juga sebagai masukan kepada instansi terkait untuk keperluan pemetaan daerah rawan banjir yang terkini (up to date) di daerah Purwokerto dan sekitarnya serta langkah-langkah teknis pengendalian banjir.
METODE PENELITIAN
Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian berada di wilayah tangkapan air (catchmenst area) Daerah Aliran Sungai (DAS) Logawa yang secara administrasi pemerintahan berada di wilayah Kabupaten Banyumas, meliputi kecamatan: Kedungbanteng, Karanglewas, dan Patikraja. Secara geografis
daerah aliran sungai Logawa mengalir dari utara (puncak gunung Slamet) menuju ke selatan (bermuara di sungai Serayu). Wilayah tersebut terletak pada 109o10’0" sampai 109o20’0" Bujur Timur dan 7o10’ sampai 7o25’ Lintang Selatan. DAS Logawa terdiri dari sungai utama sungai Logawa dengan beberapa anak sungai antara lain Kali Banjaran, kali Mengaji, kali Pelus yang bermata air dari dataran tinggi di sebelah utara (dataran tinggi gunung Slamet). Lebar dasar sungai utama berkisar antara 1,00 sampai 20,00 meter dan bermuara ke sungai Serayu yang mengalir di sebelah selatan Kabupaten Banyumas dan akhirnya bermuara di Samudra Indonesia (UPN Yogyakarta, 2002).
Data Hidrologi
Data hidrologi yang digunakan sebagai data masukan untuk analisis hidrolika adalah data debit banjir. Kemudian debit banjir untuk berbagai periode ulang ini dilakukan penelusuran sepanjang sungai Logawa. Data Debit Banjir telah dilakukan pada penelitian sebelumya yaitu.
Tabel 1
Debit banjir dengan berbagai periode ulang
No Prob. Kala Ulang (tahun) Log Normal (m3/det)
1 0.500 2 254.089 2 0.200 5 401.082 3 0.100 10 502.704 4 0.067 15 560.062 5 0.050 20 600.289 6 0.040 25 631.166 7 0.033 30 656.596 8 0.025 40 696.437 9 0.020 50 727.323 10 0.010 100 823.552
(Sumber : Suroso dan Hery, 2006)
Analisis Hidrolika
Analisis hidrolika digunakan untuk menentukan profil muka air sepanjang sungai
untuk setiap debit banjir di hulu sungai yang telah ditentukan. Analisis hidrolika dilakukan penelusuran profil muka air di sepanjang penggal alur sungai Logawa dari Bendung Kediri sampai di bagian hilir sungai Logawa titik pertemuan dengan sungai Serayu. Perhitungan profil muka air dilakukan dengan model matematik untuk membuat simulasi keadaam aliran maupun untuk mendapatkan parameter hidrolik yang diperlukan. Perhitungan aliran dengan model matematik adalah perhitungan yang didasarkan pada formulasi dari hasil hubungan matematik berdasarkan prinsip-prinsip hidrolika yang dikenal.
Dalam penelitian ini simulasi matematik menggunakan program HEC-RAS. HEC-RAS (2004) adalah program komputer yang dikembangkan oleh Bill S. Eichert dari The Hydrologic Engineering Center, US Army Corps of Engineers. HEC-RAS memiliki kemampuan untuk melakukan perhitungan profil muka air pada aliran permanen (steady flow) dan tidak permanen (unsteady flow) serta dilengkapi dengan analisis transportasi sedimen dan desain bangunan air. Dalam penelitian ini analisis yang digunakan adalah analisis aliran satu dimensi untuk aliran permanen (steady flow) berubah lambat laun.
Gambar 1. Skema hidrolika aliran.
Prosedur hitungan didasarkan pada penye-lesaian persamaan konservasi energi 1 D dengan kehilangan tinggi energi oleh kekasaran alur dinyatakan dalam koefisien manning. Langkah perhitungan ini dikenal sebagai
Standard Step Method (Triatmodjo, 1995;
Anggahini, 1997), yaitu menghitung profil muka air pada setiap penampang melintang yang diselesaikan dengan metode iterasi, seperti diperlihatkan pada Gambar 1, dengan rumus sebagai berikut.
he
g
V
WS
g
V
WS
+
=
+
+
2
2
2 1 1 1 2 2 2 2α
α
(1) − + = g V g V C S L he f 2 2 2 1 1 2 2 2α
α
(2) Keterangan :WS1, WS2 : elevasi muka air pada setiap penampang melintang
V1, V2 : kecepatan aliran rata-rata a1, a2 : koefisen kecepatan aliran g : percepatan gravitasi he : kehilangan tinggi energi L : panjang pias yang ditinjau Sf : kemiringan garis energi C : koefisien ekspansi/kontraksi
HASIL DAN PEMBAHASAN
Geometri sungai Logawa berupa data profil memanjang dan melintang sungai dari hasil interpretasi peta topografi sungai Logawa yang diperoleh dari Dinas Pengairan Pertambangan dan Energi Kabupaten Banyumas.
Koefisien kekasaran manning (n) dapat ditentukan dengan cara pengukuran lapangan. Sehubungan dengan data pengukuran di lapangan tidak ada, maka dalam penelitian ini koefisien kekasaran manning ditentukan berdasarkan kondisi dan kenampakkan material alur sungai kemudian dilihat pada literatur, dicari besarnya koefisien kekasaran manning yang sesuai dengan kondisi alur sungai dan daerah bantaran. Angka koefisien manning ditetapkan sebesar 0,03.
Besarnya koefisien kontraksi dan ekspansi dipengaruhi oleh bagaimana sifat peralihan luas tampang, baik penyempitan maupun perluasan. Dalam penelitian ini diambil nilai konstraksi Z2
garis muka air
elevasi acuan garis energi α2V22/2g he α1V12/2g Z1
sebesar 0,1 dan nilai koefisien ekspansi sebesar 0,3. Hal ini dikarenakan kondisi sungai Logawa mempunyai peralihan luas tampang secara perlahan.
Debit sungai yang terpakai adalah hasil keluaran HSS GAMA I dengan distribusi log normal. Pada perhitungan ini kondisi batas hulu adalah bendung Kediri dan kondisi batas hilir adalah kondisi kritis di pertemuan antara Sungai Logawa dan Sungai Serayu. Dari analisis hidrolika menggunakan Program HEC-RAS diperoleh profil muka air sungai Logawa dari Bendung Kediri sampai hilir pertemuan dengan sungai Serayu untuk periode ulang 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 dan 100 tahun seperti tampak pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2 Profil muka air banjir sungai Logawa
Penggal sungai yang tidak mampu menampung debit banjir adalah penggal 1000 m sampai 3000 m dari hilir sungai (stasioning 10-30) atau tepatnya di daerah Patikraja. Sehingga daerah ini merupakan daerah rawan banjir.
Gambar 3. Profil muka air debit banjir sungai Logawa sepanjang 2000 m (stasioning 10-30)
Gambar 4. Potongan melintang sungai Logawa (stasioning 24)
Gambar 5. Potongan melintang sungai Logawa (stasioning 22)
Gambar 6. Potongan melintang sungai Logawa (stasioning 20)
Gambar 7. Potongan melintang sungai Logawa (stasioning 17) 0 2000 4000 6000 8000 10000 30 40 50 60 70 80
Main Channel Distance (m)
E levat ion ( m ) Legend WS PF 1 - LN_100 WS PF 1 - LN_50 WS PF 1 - LN_40 WS PF 1 - LN_30 WS PF 1 - LN_25 WS PF 1 - LN_20 WS PF 1 - LN_10 WS PF 1 - LN_5th WS PF 1 - LN_2th Ground LOB ROB 1000 1500 2000 2500 3000 30 40 50 60
Main Channel Distance (m)
E lev at ion ( m ) Legend WS PF 1 - LN_100 WS PF 1 - LN_50 WS PF 1 - LN_40 WS PF 1 - LN_30 WS PF 1 - LN_25 WS PF 1 - LN_20 WS PF 1 - LN_10 WS PF 1 - LN_5th WS PF 1 - LN_2th Ground LOB ROB 11 12 13 14 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 36 37 38 39 40 41 42 43 RS = 20 Station (m) E lev at ion (m ) Legend WS PF 1 - LN_100 WS PF 1 - LN_50 WS PF 1 - LN_40 WS PF 1 - LN_30 WS PF 1 - LN_25 WS PF 1 - LN_20 WS PF 1 - LN_10 WS PF 1 - LN_5th WS PF 1 - LN_2th Ground Bank Sta -60 -40 -20 0 20 40 60 80 36.5 37.0 37.5 38.0 38.5 39.0 39.5 40.0 RS = 24 Station (m) E lev at ion ( m ) Legend WS PF 1 - LN_100 WS PF 1 - LN_50 WS PF 1 - LN_40 WS PF 1 - LN_30 WS PF 1 - LN_25 WS PF 1 - LN_20 WS PF 1 - LN_10 WS PF 1 - LN_5th WS PF 1 - LN_2th Ground Bank Sta -60 -40 -20 0 20 40 35 36 37 38 39 40 RS = 22 Station (m) E lev ati on ( m ) Legend WS PF 1 - LN_100 WS PF 1 - LN_50 WS PF 1 - LN_40 WS PF 1 - LN_30 WS PF 1 - LN_25 WS PF 1 - LN_20 WS PF 1 - LN_10 WS PF 1 - LN_5th WS PF 1 - LN_2th Ground Bank Sta -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 35 36 37 38 39 40 41 42 43 RS = 17 Station (m) E lev at ion ( m ) Legend WS PF 1 - LN_100 WS PF 1 - LN_50 WS PF 1 - LN_40 WS PF 1 - LN_30 WS PF 1 - LN_25 WS PF 1 - LN_20 WS PF 1 - LN_10 WS PF 1 - LN_5th WS PF 1 - LN_2th Ground Bank Sta
KESIMPULAN
Kapasitas sungai Logawa sebagian besar masih mampu menampung debit banjir yang lewat. Daerah rawan banjir berada di penggal 1000 – 3000 m dari hilir sungai Logawa pertemuan dengan sungai Serayu.
DAFTAR PUSTAKA
Asdak, C. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah
Aliran Sungai, Gadjah Mada University
Press, Yogyakarta. 1995
Anggrahini. Hidrolika Saluran Terbuka, CV. Citra Media, Surabaya. 1977
Nastain dan Purwanto. Pengaruh Alih Fungsi
Lahan kawasan Baturraden Terhadap Debit Air Sungai Banjaran, Jurnal Ilmiah
Unsoed ( No.3, Edisi November 2003), Lembaga Penelitian, Unsoed, Purwokerto. 2003
Nugroho. Peran Teknologi dalam pengelolaan
Sumberdaya Air dan Mitigasi Bencana di Indonesia, Prosiding Seminar Nasional Hari
Air Sedunia 2004, Jakarta. 2004
Poospo. Sistem Prakiraan Banjir dan
Peringatan Dini, Bahan Training
Pengelolaan Banjir dan Kekeringan BPSDA Wilayah Pemali, Direktorat Pendayagunaan dan Pemanfaatan Sumberdaya Air, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta. 2000
Sudjarwadi. Teknik Sumber Daya Air, Pusat Antar Universitas (PAU) Ilmu Teknik, UGM, Yogyakarta. 1987
Suroso dan Hery Awan Susanto. Analisis
Hidrologi Untuk Prakiraan Banjir Sungai Logawa Hilir, Jurnal Ilmiah Unsoed ( No.2,
Edisi Juli 2006), Lembaga Penelitian, Unsoed, Purwokerto.2006
Soenarno. Penyelenggaraan Penanggu
langan Bencana Alam dan Partisipasi Masyarakat, Prosiding Seminar Nasional
Hari Air Sedunia 2004, Jakarta.2004 Triatmodjo, B. Hidraulika II, Beta Offset,
Yogyakarta.1995
UPN Yogyakarta .Penyusunan Wilayah Zonasi
Pertambangan Sepanjang Sungai Logawa, Laporan Akhir Proyek, Dinas
Pengairan Pertambangan dan Energi, Kabupaten Banyumas, Purwokerto.2002 U.S. Army Corps of Engineers Hydrologic
Engineering Center .Technical Reference, HEC-RAS River Analysis System, Davis, California.2004
U.S. Army Corps of Engineers Hydrologic Engineering Center. User’s Manual, HEC-RAS River Analysis System, Davis, California.2004
