Volume 1, Nomor 1, Maret 2015 Pages: xx-xx
Modeling Hidrodinamika Untuk Mengurangi Banjir
Jakarta: Skala Detil Polder Jan Sopaheluwakan
Hydrodinamic Modelling for Flood Reduction in Jakarta :Detailed Scale
Jan Sopaheluwakan Polder
YUS BUDIYONO1*, TUSY ADIBROTO2, QORIATU ZAHRO1, LIAN YUANITA1,
IIF MIFTAHUL IHSAN2 DAN NAWA SUWEDI2
1
Pusat Teknologi Reduksi Resiko Bencana, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. Puspiptek Area, Gedung 820 Geostek, Tangerang Selatan, Banten 15314
e-mail : yus.budiyono@bppt.go.id.
2
Pusat Teknologi Lingkungan, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. Puspiptek Area, Gedung 820 Geostek, Tangerang Selatan, Banten 15314
Telp. 021-75791381 Fax. 021-75791403
PENDAHULUAN
Jakarta mengalami ancaman banjir oleh sebab besarnya catchment (daerah aliran sungai, disingkat DAS) yang luas dan memanjang hingga ke pegunungan disertai besarnya curah hujan di hulu dan di Jakarta itu sendiri. Kejadian banjir semakin menjadi oleh akibat land
subsidence (penurunan tanah), kenaikan muka air laut, kejadian spring tide (pasang
purnama), dan perubahan tata guna lahan(3).
Pendekatan struktural utama yang telah dilaksanakan di Jakarta untuk mengatasi banjir pad masa sekarang ini adalah pembuatan kanal banjir timur, pendalaman sungai dalam proyek Jakarta Emergency Dredging Initiative Project (JEDI)(10), dan penguatan tanggul sepanjang pantai sebagai manifestasi rencana tahap A master plan National Capital
Integrated Coastal Development project (NCICD)(4). Tahap ini adalah perkuatan tanggul
sepanjang pantai dan tanggul sungai hingga ke pertengahan Jakarta. Pada ranah non-struktural, pemerintah provinsi juga telah mengeluarkan Peraturan Daerah Provinsi Daerah Khusus Ibukota Jakarta No 1 tahun 2012 tentang Rencana Tata Ruang Wilayah 2030(13). Kebijakan ini membagi separuh wilayah DKI Jakarta bagian utara menjadi 66 sistem polder (Gambar 1). Sebagai catatan, keseluruhan 66 sistem polder ini masih dalam perencanaan. Sebutan "polder existing" adalah polder yang lebih siap untuk diimplementasikan sebagai sistem yang lengkap, sementara "polder rencana" adalah polder yang secara fisik belum direncanakan. Di antara 66 sistem polder tersebut, tiga diantaranya yakni Penjaringan Junction (6) Kapuk Muara (9), Kapuk Poglar (12), dan adalah yang paling utama untuk dikelola dalam jangka pendek(1).
Pada November 2012, pemerintah DKI dan Kementrian Pekerjaan Umum meluncurkan Sayembara Gagasan Perencanaan dan Perancangan Kota Green Metropolis Jakarta 2050(6). Konsep yang memenangkan sayembara ini mengintegrasikan penataan banjir pada wilayah terbatas dengan nama blue-green city Jakarta 2030(11). Prof. Jan Sopaheluwakan dan tim yang mengeluarkan konsep ini mengambil wilayah utama di tiga polder yakni Pantai Indah Kapuk (8), Kapuk Muara, dan Kapuk Poglar. Wilayah ketiga sistem polder seluas 700 ha ini dikelola sebagai satu kesatuan, dengan titik pusat danau dengan kapasitas 10-15 juta m3.
42
Gambar 1. Sistem Polder pada RUTR 2030.
Gambar 2. Konsep Blue-Green City 2030 Jan Sopaheluwakan yang Memenangkan Lomba
BAHAN DAN METODE
Metode yang digunakan dalam riset ini adalah: 1 Digital elevation model (DEM)
DEM adalah digital model untuk merepresentasikan permukaan bumi (atau bulan dan lainnya) dari terrain elevation data. DEM memproses data surface hasil capture radar yang menampilkan puncak pepohonan atau bangunan menjadi terrain yang berguna untuk pemodelan banjir. Dalam kegiatan ini, data surface berasal dari:
(a) Data dengan resolusi rendah (grid 30m) dari Shuttle Radar Topography Mission (SRTM)(14) dan Advanced Land Observing Satellite "DAICHI" (ALOS)(9)
(b) Data resolusi tinggi (3m) Light Detection and Ranging (LiDAR)(12)
Hasil dari kedua data diatas kemudian digabungkan dengan GIS resample untuk mendapatkan peta seluruh DAS DKI.
2. Watershed modeling untuk mendapatkan batasan DAS (8)
3. Model rainfall/runoff (RR) dengan rumusan Sacramento untuk mendapatkan besaran runoff dan lokasi discharge
4. Model hidrodinamika 1D (aliran) dengan pendekatan Saint Venant untuk mendapatkan hidrograf sungai
5. Model hidrodinamika 2D (luapan) untuk mendapatkan peta luapan 6. Pengecekan model 1D/2D dengan laporan hasil pengamatan lapangan
7. Flood risk dengan pendekatan damagescanner model sebagai basis perancangan sistem keputusan manajemen polder (2)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada 28 Juli 2016, telah diselesaikan project definition dalam format Workshop "Hydrodinamic Modelling for Flood Reduction and Climate Resilient Infrastructure Development Pathways in Jakarta" di Aula Lt.9 Gd. Dinas Perumahan dan Gedung Pemda Provinsi DKI Jakarta Jl.Taman Jatibaru No.1, Tanah Abang, Jakarta Pusat. Dalam kesempatan ini, disosialisasikan permasalahan dan rencana penyelesaian sesuai amanat proposal. Workshop diakhiri dengan panel diskusi tentang model hidrodinamika dan riset sosial di lokasi kegiatan.
44
Terkait dengan tujuan utama dari proyek, hingga saat ini telah melewati pelatihan tahap tiga hingga pendefinisian model 1D (aliran). Tabel 1 menguraikan rangkaian pelatihan. Sebagai tindak lanjut dari pelatihan, pada triwulan tiga yang direncanakan pada bulan Januari 2017 diadakan pelatihan pelatihan tahap empat dengan fokus model 2D (luapan). Selepas sesi pelatihan ini, diharapkan target dasar dari capacity building telah dicapai.
Tabel 1. Tiga Sesi Pelatihan Model Hidrodinamika dan Mike Hydro. Pelatihan Bertempat
di Geostek.
No Tanggal Tema Nara sumber
1 29 Juli 2016 Overview model hidrodinamika Suresh B. Parasuraman
2 11-12 Oktober 2016 Overview Mike hydro dengan data Sesupe (Polandia)
Suresh B. Parasuraman
3 5-9 Desember 2016 Pelatihan Mike 1D dengan data LiDAR DKI
Fritzy A.G. Gironella
Gambar 4. Pelatihan Tahap 2 Mengenai Overview Aplikasi Mike Hydrodynamics.
Bagian teknis dari hasil kegiatan secara lengkap diuraikan di sub bab berikut.
Konseptual Model
Konseptual model hidrodinamika dimulai dengan mendefinisikan batasan DAS yang melalui wilayah DKI Jakarta. Wilayah Jakarta memiliki lima DAS utama yang berhulu di selatan dan bermuara di laut. Kelima DAS tersebut dari barat ke timur adalah DAS Pesanggrahan termasuk didalamnya Kali Angke, Kali Sekretaris dan Kali Grogol dengan muara Cengkareng Drain; DAS Ciliwung termasuk didalmnya Kali Krukut dan Banjir Kanal Barat yang bermuara di Banjir Kanal Barat dan Ciliwung Lama; DAS Cipinang termasuk didalamnya Kali Sunter yang bermuara di Sunter; dan Kali Buaran yang bermuara di Cakung Drain. Adapun Banjir Kanal Timur menerima air dari banyak Kali di wilayah timur, termasuk nantinya menerima sebagian air dari Ciliwung melalui sodetan Ciliwung.
Gambar 5. Skematisasi Lima DAS Utama di DKI Jakarta yang Bermuara di Teluk Jakarta
(lihat penjelasan detil dalam teks).
Hasil delineasi DAS menggunakan metode watershed model atas hasil DEM memasukkan pula DAS Cisadane (Gambar 5) yang sebenarnya ada di luar DKI Jakarta, tetapi tehubung ke sistem lima DAS diatas karena adanya saluran Mookervaart. Saluran ini berfungsi untuk menyediakan irigasi bagi wilayah Jakarta bagian barat.
Selanjutnya, dengan prinsip yang sama, kelima DAS utama (plus satu DAS Cisadane) didetilkan menjadi 513 sub DAS. Pembagian sub DAS ini berguna untuk proses berikutnya, yakni model RR.
3.2 Model Rainfall/Runoff (RR)
Model RR berguna untuk menentukan volume air yang keluar dari satu sub DAS dan pada lokasi mana air ini mengalir. Model RR memperhitungkan jumlah curah hujan, kemiringan lahan, luasan lahan dan travel time air yang dihitung dari jarak dari titik terjauh/tertinggi (hulu) ke titik terendah (hilir). Dari model ini, dihasilkan hidrograf atau volume air tiap satuan waktu. Satuan waktu ditetapkan berdasar time step dari model hidrodinamika 1D atau 2D. Semakin rapat satuan waktu, akan menghasilkan kedetilan
runtime model sekaligus memperpanjang runtime-nya. Keputusan time step ini ditetapkan
berdasar kebutuhan hasil model 2D dengan batasan sumberdaya baik berupa jumlah data maupun resource komputer.
Konseptual mode pada Gambar di atas menunjukkan bahwa pada bagian ayng diarsir akan menghasilkan hidrograf pada titik A. Hidrograf berbeda dengan titik B yang menerima jumlah air yang sama atau berbeda yang jatuh pada sub catchment seberangnya. Titik C dan D diatas terdapat data hasil pembacaan Automatic Water Level Recorder (AWLR) yang berguna untuk mengecek apakah asumsi yang dibuat pada sub DAS A dan B benar. Dalam perancangan lokasi AWLR, titik C dan D diharapkan adalah outlet dari sub DAS C dan D.
46
Gambar 6. Konseptual Model Rain-Fall/Run-Off.
Pada saat pelatihan tahap 3, model RR masih menggunakan data prediksi dari satelit cuaca sehingga hasil pelatihan belum mencerminkan situasi sesungguhnya. Diantara 13 rain events (7) yang dalam diskusi, sesi pelatihan ini memutuskan run model akan menggunakan 3 diantara 13 rain events sebagaimana diuraikan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Tiga belas important rain events berdasar jumlah korban meninggal (diolah dari
DIBI) beserta kala ulangnya untuk wilayah Jakarta. Modeled mortality mengikuti plot two
degree polynomial
No Tanggal Presipitasi Kala ulang Mortality Modeled
1 9 February 1996 216.20 27.53 20 12.52 2 13 February 2003 76.00 18.54 4 8.11 3 30 April 2003 0.00 18.54 1 8.11 4 24 April 2004 3.20 3.50 2 3.43 5 1 February 2007 234.70 37.74 18 19.01 6 1 February 2008 192.70 16.72 5 7.36 7 27 February 2008 21.30 16.72 2 7.36 8 13 February 2010 37.10 1.48 1 3.06 9 25 October 2010 93.00 1.48 3 3.06 10 21 December 2012 0.00 1.01 1 2.99 11 16 January 2013 174.00 10.26 22 5.11 12 12 January 2014 79.00 5.54 5 3.87 13 7 September 2016 - - 3 2.83
Dalam model 1D, hidrograf yang ada diatas akan mempengaruhi hidrograf dibawahnya, begitu seterusnya hingga air terbuang habis di pantai (boundary model).
Gambar 7. Konseptual Model DAS Terpilih Berdasar Sub DAS yang Melalui Polder
Beserta Waduk Tujuan A dan B, dan Polder Beserta Waduk Pendukung C Dan D.
Dengan adanya pendetilan model hidrodinamika pada lokasi polder blue-green city, konseptual model pada Gambar 7 berguna dalam perancangan detil model. Secara konseptual, lokasi polder Kapuk Muara (sub DAS dan waduk resapan A) dan Kapuk Poglar (sub DAS dan waduk resapan B) ada pada satu DAS besar, yakni Ciliwung. Sub DAS C kemungkinan juga menerima limpasan dari sungai utama (Ciliwung-BKB) di sebelah timur sub DAS A dan B. Dengan demikian, luapan yang dari hidrograf Ciliwung-BKB akan terbagi ke A, B, dan C. Bila sub DAS C membutuhkan waduk resapan baru yakni waduk C, kemugnkinan akan diadakan desain aliran dari waduk C ke waduk D (waduk Pluit).
3.3 Model hidrodinamika 1D/2D
Gambar 8. Konseptual Model 1D dan Representasi 2D (Simultaneous 1d/2d).
Gambar 8 kiri adalah hasil model 1D. Pada ketiga titik B, C, dan D, air sebenarnya telah mengalami overtopping, karena sudah melebihi tanggul. Tapi pada pendekatan 1D model hanya menghitung aliran air berdasar penampang melintang sungai tanpa informasi ketinggian tanggul. Hasil model 1D ini kemudian diterapkan pada model 2D yang mengubah volume air diatas tanggul menjadi genangan.
48
Dengan kontrol time step model, kita akan mendapat informasi kondisi hidrograf hasil model 1D dan genangan hasil model 2D pada tiap satuan waktu. Semakin kecil rentang waktu dalam time step model akan semakin banyak perhitungan yang harus dikerjakan.
Tabel 3. Delapan Skenario Run Model dari Tiga Rain Events yang Menyediakan Data Memadai untuk Dilakukan Kros Cek Hasil Modeling.
Scenario Rainfall Tide Subsidence
1 2007 Springtide 2012 +0cm 2 2012 -5tahun 3 2013 Normal tide 2012 +0cm 4 2012 +1year 5 2012 Normal tide 2012 +0cm (6) 2003 2012 -9tahun (7) 2050* Normal tide +SLR 2012 +0cm with subsidence 2025 8 2100* Normal tide +SLR 2012 +0cm with subsidence 2025
Rata-rata dari empat skenario RCP IPCC 2.6, 4.5, 6.0 dan 8.5 watt/m2
Adanya batasan sumberdaya waktu dan komputer yang digunakan, maka diputuskan untuk menggunakan hanya tiga dari dua belas rain events yang ada pada Tabel Tabel 2. Ketiga events tersebut adalah banjir 2007, 2013, dan 2012 atau 2003. Alasan pemilihan banjir 2007 dikarenakan pada event tersebut terdapat banyak data yang bisa digunakan sebagai kros cek hasil model. Sedangkan pada banjir 2013, sebenarnya hujan besar hanya terjadi di DAS Pesanggrahan. Meskipun demikian, terdapat kejadian jebolnya tanggul Banjir Kanal Barat sehingga menimbulkan korban jiwa (22 orang) melebihi data model (5.1 orang) (lihat Gambar 9). Sedangkan pemilihan antara event 2003 dan 2012 untuk melihat dampak hujan yang tidak tercatat di wilayah DKI Jakarta, tetapi menimbulkan korban jiwa. Diperkirakan pada dua kejadian ini curah hujan besar terjadi di hulu, sehingga pemilihan
event tersebut akan menarik dari sisi pengaruh upland dan keterwakilan kala ulang kecil.
PEMBAHASAN
Dari delineasi wilayah studi dalam proposal yang menurut RUTR 2030 meliputi tiga polder Pantai Indah Kapuk 8, Kapuk Muara dan Kapuk Poglar, dipilih dua polder terakhir mengingat polder pertama ada dalam pengelolaan pengembang Pantai Indah Kapuk. Hal ini ditempuh untuk menyederhanakan regulasi sistem polder dan membatasi run model hidrodinamika ke wilayah yang paling mungkin dikelola secara mandiri oleh pemerintah. Gambar 10 menunjukkan dua polder terpilih dari tiga polder dalam wilayah proposal. Gambar ini hasil overlay dari peta sistem polder dalam RUTR 2030 dan citra GoogleEarth.
Gambar 10. Lokasi blue-green city Jakarta 2030 dalam Batasan Sistem Polder Jakarta
dalam RUTR 2030.
Dari lima DAS dalam konseptual model dengan pendekatan DEM berkembang menjadi enam DAS. Setelah sesi diskusi pada pelatihan tahap 3, jumlah DAS dalam studi mengerucut menjadi dua DAS (Gambar 11). Keputusan ini ditempuh mengingat amanah proposal yang tertuang dalam Objectives bagian a sebagai berikut: "To develop a high resolution hydrodynamic model for a pilot project area in Jakarta that is capable of producing flood levels under differing climate and/or engineering scenarios", dan keterbatasan sumberdaya berupa manusia, waktu, serta perangkat lunak dan keras di DHI Indonesia. Model hidrodinamika pada kedua DAS tersebut berguna untuk mengetahui hidrograf dan luapan di lokasi studi.
50
Gambar 11. Dua DAS yang Digunakan dalam Model, dari Sebelumnya 6 DAS Terpilih.
Pembatasan ini juga berguna untuk mengetahui detil aliran didalam kedua sistem polder dan pengambilan keputusan dasar rencana spasial polder meliputi luasan dan lokasi waduk retensi, jumlah waduk retensi, kekuatan pompa dan arah alirandischarge. Sebagai catatan, detil rencana bukan merupakan amanah dari proposal, sehingga proyek tidak akan mengeluarkan desain kecuali sebagai visualisasi/penjelasan dari hasil studi.
KESIMPULAN
Kesimpulan dari rangkaian hasil kegiatan adalah sebagai berikut:
1. Kegiatan menyederhanakan model hidrodinamika dari lima DAS (dalam konseptual model) atau enam DAS (berdasar DEM) menjadi hanya dua DAS utama, yakni Pesanggrahan-Angke dan Cliliwung-BKB.
2. Delineasi detil desain pada Objective (a) dalam proposal mengikuti dua polder Polder Kapuk Muara dan Kapuk Poglar yang terdapat pada RUTR 2030.
3. Input presipitasi dibatasi pada tiga rainfall events yakni pada tahun 2007, 2013 dan pilihan antara 2003 dan 2012. Dari batasan ini, muncul 6-8 skenario run model. 4. Periode presipitasi sebagai input model adalah dua hari wetting, satu hari event, dan
dua hari drying.
Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan di Pusat Teknologi Lingkungan dan Pusat Teknologi Reduksi Resiko Bencana BPPT, DRD Jakarta, DHI, CTCN, UNEP, IPB dan instansi lainnya yang telah berkontribusi sehingga kegiatan ini berjalan lancar.
DAFTAR PUSTAKA
1. Budiyono, Y., M.A. Marfai, J. Aerts, H. de Moel, P.J. Ward. Flood risk in polder systems in present Jakarta and in the future, in press
2. Budiyono, Y., Aerts, J., Brinkman, J., Marfai, M.A., Ward, P., 2014. Flood risk assessment for delta mega-cities: a case study of Jakarta. Nat Hazards 75, 389–413. doi:10.1007/s11069-014-1327-9
3. Budiyono, Y., Aerts, J.C.J.H., Tollenaar, D., Ward, P.J., 2016. River flood risk in Jakarta under scenarios of future change. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 16, 757–774. doi:10.5194/nhess-16-757-2016
4. Coordinating Ministry for Economic Affairs. 2015. Master Plan National Capital
Integrated Coastal Development, in cooperation with Special Capital Region of
Jakarta, National Development Planning Agency, Ministry of Public Works, Government of the Netherlands, Jakarta, 2015
5. CTCN, Hydrodynamic modelling for Flood reduction and climate resilient infrastructure Development pathways in Jakarta. (No. 2015-24-01), 2015., CTCN Technical Assistance.
6. Detik, Pemerintah Buka Sayembara Soal Jakarta Hingga 2050 Berhadiah Rp [WWW Document], 2012. URL http://finance.detik.com/berita-ekonomi-bisnis/d-2084819/pemerintah-buka-sayembara-soal-jakarta-hingga-2050-berhadiah-rp-600-juta (accessed 12.28.16).
7. Data Dan Informasi Bencana Indonesia [WWW Document], n.d. URL http://dibi.bnpb.go.id/ (accessed 12.28.16).
8. Hydrological transport model - Wikipedia [WWW Document], n.d. URL https://en.wikipedia.org/wiki/
9. JAXA — Advanced Land Observing Satellite “DAICHI†(ALOS) [WWW Document], n.d. URL http://global.jaxa.jp/projects/sat/alos/index.html (accessed 12.27.16).
10. Keputusan Gubernur Provinsi Daerah Khusus Ibukota Jakarta Nomor 1807 Tahun 2014 tentang Perubahan Atas Keputusan Gubernur Nomor 1760 Tahun 2013 tentang Penetapan Anggaran Dan Tahapan Kegiatan Tahun Jamak Untuk Kegiatan Jakarta Urgent Flood Mitigation Project/Jakarta Emergency Dredging Initiative pada Dinas Pekerjaan Umum Provinsi Daerah Khusus Ibukota Jakarta
11. Inilah Wajah Jakarta Impian yang Bebas Banjir Gagasan LIPI - Kompas.com [WWW Document], 2014. URL
52
http://sains.kompas.com/read/2014/01/24/0736098/Inilah.Wajah.Jakarta.Impian.yang. Bebas.Banjir.Gagasan.LIPI (accessed 12.28.16).
12. Lidar - Wikipedia [WWW Document], n.d. URL https://en.wikipedia.org/wiki/Lidar (accessed 12.27.16).
13. Peraturan Daerah Provinsi Daerah Khusus Ibukota Jakarta No 1 tahun 2012 tentang Rencana Tata Ruang Wilayah 2030
14. Shuttle Radar Topography Mission [WWW Document], n.d. URL http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/ (accessed 12.27.16).
PROFIL PENULIS
Yus Budiyono adalah kandidat PhD dan peneliti tamu untuk Institute for Environmental
Studies (IVM), Vrije Universiteit Amsterdam, Belanda. Tugas utama dari institut tersebut adalah mengembangkan platform Damagescanner untuk menghitung risiko kerugian banjir Jakarta. Posisi permanen yang bersangkutan saat ini adalah perekayasa muda di Pusat Pengurangan Risiko Bencana (PTRRB), Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT), Jakarta, Indonesia. Sejak menyelesaikan strata dua di the University of Melbourne, ia memfokuskan diri pada studi ekosistem menggunakan model dinamis.
Tusy A. Adibroto, lahir di Cirebon 31 Agustus 1954. Menyelesaikan
S1 Jurusan Teknik Arsitektur ITB pada tahun 1978 dan Pendidikan S2 nya diselesaikan pada tahun 1990 di bidang Ilmu Lingkungan dan Ekologi Manusia, sedangkan pendidikan S3 nya diselesaikan di ITB pada tahun 2001 di bidang Perencanaan Wilayah dan Kota. Sejak 1979 bekerja di BPPT dan saat ini adalah Perekayasa Utama di Pusat Teknologi Lingkungan, BPPT. Sesuai minatnya saat ini pada isu Inovasi dan Pembangunan Inklusif, buku yang pernah ditulis terakhir adalah Revitalisasi Kawasan Wisata Kebon Sirih - Jakarta Pusat
