1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Segala peristiwa yang terjadi di permukaan bumi mempunyai dua kecenderungan yaitu sebagai potensi sumberdaya dan sebagai potensi permasalahan. Berbagai potensi sumberdaya dapat mendukung kebutuhan hidup manusia, sementara potensi permasalahan sebaliknya dapat menyebabkan kerugian bagi kehidupan manusia. Salah satu potensi permasalahan adalah bencana.
Permasalahan bencana alam yang sering melanda Indonesia adalah peristiwa erupsi gunungapi. Bencana ini sering terjadi karena Indonesia berada pada pertemuan tiga lempeng yaitu Lempeng Eurasia, Lempeng Australia, dan Lempeng Pasifik, sehingga menyebabkan negara ini mempunyai banyak gunungapi. Tercatat Indonesia mempunyai 129 gunungapi aktif yang tersebar di semua wilayah salahsatunya adalah Gunungapi Merapi. (BPPTKG, 2014)
Gunungapi Merapi merupakan salah satu gunungapi yang paling aktif di Indonesia serta merupakan gunungapi paling aktif di dunia (Andreastuti, dkk., 2000). Sejak tahun 1982 hingga 2000, tercatat telah terjadi 33 letusan di Gunungapi Merapi. Bahaya yang dapat ditimbulkan dari letusan gunungapi terdiri dari bahaya awan panas, lava pijar, banjir lahar, dan hujan abu.
Bahaya banjir lahar merupakan salah satu bahaya yang dapat menimbulkan kerusakan yang besar. Banjir lahar terjadi ketika material gunungapi hasil erupsi terbawa oleh aliran permukaan hasil hujan dengan intensitas tinggi. Dampak yang ditimbulkan oleh banjir lahar terkadang lebih besar dibandingkan dengan dampak akibat letusan gunungapi sendiri.
Erupsi Gunungapi Merapi 2010 merupakan erupsi yang terbesar selama abad 20 hingga 21(Surono dkk., 2012). Material erupsi yang dikeluarkan saat itu mencapai 30 x 106 hingga 60 x 106 m3 (Surono dkk., 2012). Material erupsi dalam jumlah
2 banyak tentunya akan membutuhkan waktu yang lama sampai semua terbawa oleh aliran air sungai akibat hujan. Sehingga diperkirakan banjir lahar masih akan terjadi hingga semua material terbawa.
Penelitian terkait bencana gunungapi masih mendasar pada semua daerah rawan bencana gunungapi. Namun, penelitian yang lebih spesifik mengenai pendugaan banjir lahar di Indonesia masih sangatlah sedikit. Oleh karena itu penelitian tentang pendugaan atau pemodelan aliran lahar untuk melihat karakteristik dari banjir lahar pada tiap volume material yang dibawa oleh hujan sangat penting untuk dilakukan.
Sungai Senowo merupakan salah satu sungai yang terletak di bagian hulu Gunungapi Merapi. Sungai ini berdasarkan data kejadian lahar termasuk ke dalam sungai yang sering mengalami kejadian lahar pada kurun waktu 2010-2011 dengan kejadian paling sering pada bulan Januari dan bulan Maret (Hadmoko dkk., 2011). Lokasi Sungai Senowo dapat dilihat pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1. Peta topografi dan sungai-sungai yang berhulu di sekitar Merapi dan lokasi penelitian di Sungai Senowo (Kotak Merah)
3 Besarnya potensi material vulkanik pada Sungai Senowo dan potensi hujan di lereng barat daya Gunungapi Merapi menyebabkan Sungai Senowo masih berpotensi terjadi banjir lahar. Pemodelan lahar dengan menggunakan software Lahar-Z ini nantinya dapat digunakan untuk pendugaan karakteristik aliran lahar dengan skenariovolume material, baik pada sungai alami (tanpa sabo dam) dan pada sungai terusik dengan pembuatan simulasi sabo dam. Penelitian ini nantinya dapat mengetahui karakteristik aliran lahar pada kedua pemodelan dan juga dapat mengetahui seberapa penting peran sabo dam dalam menghambat aliran lahar. penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan oleh semua pihak terutama pemerintah sebagai penentu kebijakan dalam mengatasi permasalahan banjir lahar.
1.2. Rumusan Masalah
Sungai Senowo merupakan salah satu sungai yang berada di bagian hulu Gunungapi Merapi. Gunungapi Merapi diketahui merupakan salah satu gunungapi paling aktif di Indonesia dan juga paling aktif di dunia. Gunungapi aktif ini juga banyak mengeluarkan material vulkanik. Material vulkanik yang terbawa oleh aliran hujan dengan intensitas yang tinggi akan menyebabkan aliran lahar atau banjir lahar.
Aliran lahar yang terjadi di Sungai Senowo pada penggal dengan sabo dam dengan yang tidak terdapat sabo dam akan mempunyai karakteristik aliran yang berbeda. Karakteristik aliran lahar yang berbeda ini akan mempengaruhi perbedaan morfologi sungai, jarak jangkauan, dan ketebalan lahar.
Pemodelan aliran lahan perlu dilakukan untuk mengetahui karakteristik aliran lahar pada sungai yang menggunakan sabo dam dengan sungai tanpa sabo dam. Salahsatu software yang dapat digunakan untuk pemodelan aliran lahar adalah software Lahar-Z. Pemodelan ini menggunakan simulasi skenario besaran volume material vulkanik yang terbawa oleh aliran hujan pada masing masing kondisi sungai. Pemodelan pada masing masing skenario akan menghasilkan pola aliran lahar yang berbeda beda dan setiap pola aliran mempunyai karakteristik yang berbeda beda.
4 Hasil yang ingin diketahui dari penelitian ini digunakan untuk menjawab pertanyaan sebagai berikut.
1. Bagaimana karakteristik lahar (sebaran material lahar, ketebalan lahar, dan volume lahar) pada sungai alami (tanpa sabo dam) dan sungai terusik (dengan sabo dam) di Sungai Senowo ?
2. Bagaimana peran sabo dam dalam menghambat aliran lahar ? 1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Mengetahui dinamika lahar pada sungai alami (tanpa sabo dam) dan sungai terusik (dengan sabo dam) di Sungai Senowo
2. Mengetahui peran sabo dam di Sungai Senowo 1.4. Kegunaan Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan menfaat bagi masyarakat, pemerintah. Manfaat tersebut di antaranya adalah sebagai berikut.
1. Penelitian ini berguna untuk mengetahui dinamika dari aliran lahar yang terjadi di lokasi penelitian baik sungai alami maupun sungai terusik yang terkait dengan jarak jangkauan, ketebalan lahar, dan morfologi sungai dan. Pemodelan dengan menggunakan skenario volume material ini nantinya dapat dijadikan penentuan daerah bahaya aliran lahar di lokasi penelitian.
2. Penelitian ini dapat dijadikan referensi baru dalam pemodelan dinamika sungai pada penelitian di masa mendatang, karena keterbatasan penelitian tentang perubahan morfologi sungai akibat kejadian lahar.
3. Mengetahui peran Sabo dam dalam menahan aliran lahar yang kemudian dapat dijadikan referensi dalam menentukan arah kebijakan.
5 1.5. Tinjauan Pustaka
1.5.1. Terminologi Lahar
Lahar merupakan terminologi untuk menggambarkan suatu aliran konsentrasi tinggi campuran antara runtuhan batuan, pasir, dan air yang datang dari suatu gunungapi. Lahar, merupakan aliran material volkanik yang bercampur dengan air dengan konsentrasi yang cukup tinggi, baik berupa aliran debris (debris flow) yang dicirikan oleh aliran lahar dengan konsentrasi bahan padat > 60 % ataupun aliran dengan konsentrasi sedimen yang sangat tinggi (hyperconcentrated flow) dengan konsentrasi sedimen antara 20 – 60 % (Lavigne et al., 2000).
Menurut Thornbury (1969) ada empat penyebab terbentuknya lahar, yaitu 1. Hujan jatuh diatas endapan piroklastik
2. Aliran piroklastik masuk ke dalam sungai 3. Danau kawah yang meluap akibat erupsi 4. Mencairnya es/salju di puncak gunungapi
Syarat pembentukan lahar dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah air yang memadai dari sumbernya, timbunan berlimpah material debris lepas, kemiringan lereng yang curam dan adanya mekanisme pemicu lahar. Sumber air pembentuk lahar dapat berupa dapat berupa pori (pore water), air danau kawah atau danau lainnya, air salju atau es yang mencair mendadak dan aliran permukaan air hujan. Lahar dipicu oleh beberapa mekanisme, seperti (1) hujan, (2) pelepasan air dari danau kawah, (3) jebolnya tanggul-tanggul atau sabo dam yang menahan aliran dengan konsentrasi material yang tinggi, (4) lelehan salju yang disebabkan proses pemanasan hidrotermal atau akibat pengendapan aliran lava maupun aliran piroklastik, dan (5) adanya gempa maupun tanah longsor (Pierson, 1998)
Pembagian fasies gunungapi tersebut dikembangkan oleh Vessel dan Davies (1981) menjadi empat kelompok, Fasies gunungapi dan aplikasinya (S. Bronto) yaitu Central/Vent Facies, Proximal Facies, Medial Facies, dan Distal Facies (Gambar 1.2). Sesuai dengan batasan fasies gunungapi, yakni sejumlah ciri litologi (fisika dan kimia)
6 batuan gunungapi pada suatu lokasi tertentu, maka masing-masing fasies gunungapi tersebut dapat diidentifikasi berdasarkan data:
1. penginderaan jauh dan geomorfologi, 2. stratigrafi batuan gunungapi,
3. vulkanologi fisik, 4. struktur geologi, serta 5. petrologi-geokimia.
Gambar 1.2. Skema Pembagian Fasies Gunungapi (Sumber: Vessel dan Davies, 1981)
1.5.2. Morfodinamika Sungai Akibat Pegaruh Aliran Lahar
Sungai merupakan suatu sistem alam yang berfungsi sebagai tempat pengumpulan baik air, sedimen maupun nutrisi di mana di dalamnya berjalan proses erosi, transportasi dan deposisi dalam suatu kesatuan (Strahler, 1964). Sungai yang terletak di atas permukaan bumi akan mengalir dengan karakteristik yang berbeda, tergantung dari kondisi geologi, hidrologi dan geomorfologinya. Erupsi yang terjadi pada suatu gunungapi dapat menyebabkan terjadinya gangguan pada sistem sungai di sekitarnya (Thouret, dkk., 2000). Kondisi terjadi sebagai akibat dari besarnya jumlah sedimen yang masuk pada sistem sungai (Gran, dkk., 2005; Manville, dkk., 2005).
7 Gangguan pada sistem sungai ini akan menyebabkan perubahan sistem hidrologi sungai. Umumnya hal ini terjadi akibat besarnya material yang terbawa oleh mekanisme awan panas pada saat erupsi (syn-eruptive impact) dan aliran lahar (post-eruptive impact). Gangguan ini mengakibatkan terjadinya ketidakseimbangan pada sistem sungai sehingga kondisi sungai dapat cepat berubah baik oleh proses yang sifatnya membangun (construction) maupun yang sifatnya merusak (destruction).
Ketidakseimbangan pada sistem sungai akan mengakibatkan perubahan pada sistem sungai. Perubahan yang secara jelas dapat dilihat adalah perubahan morfologi sungai. Proses perubahan morfologi sungai dapat terjadi melalui mekanisme erosi pada tebing sungai (riverbank erosion), erosi pada dasar sungai (riverbed erosion), perubahan alur sungai (channel avulsion), penambahan material dasar sungai, dan luapan aliran (overbank maupun overflow) (Tanarro, dkk., 2010).
1.5.4. Sabo Dam
Sabo Dam atau yang lebih dikenal dengan dam pengendali sedimen adalah suatu bangunan yang bertujuan untuk mengelola kelebihan sedimen agar tidak membahayakan bagian hilir (Kusumobroto,2013). Sabo dam mempunyai peran yang sangat dominan dalam mengelola besarnya sedimen yang meliputi penampungan, pengontrolan, dan penahan sedimen. Peran dari sabo dam tersebut secara langsung memberikan kontribusi dalam mengelola kelebihan sedimen yang melewatinya dengan cara mereduksi jumlah sedimen, mereduksi produksi sedimen, dan mengontrol aliran sedimen. (Kusumobroto, 2013). Gambar penampang sabo dam dapat dilihat pada Gambar 1.3.
8 Gambar 1.3. Penampang 2 Dimensi Sabo dam
(Sumber: Kusumobroto, 2013) 1.5.5. Software LaharZ
LaharZ merupakan piranti lunak yang digunakan untuk mensimulasi pergerakan aliran lahar. Perangkat ini dikembangkan oleh U.S. Geological Serveys (Schilling, 1998). LaharZ ini adalah perangkat lunak yang ada didalam ArcInfo Macro Language (AML) yang dijalankan dengan Grid sel. Software ini menggunakan dua persamaan dalam pengkalibrasian meliputi luas penampang yang dialiri lahar atau cross-sectional area (A) dan daerah yang dialiri lahar atau planimetric area (B). Persamaan kalibrasi ini sudah dibuktikan di 27 lokasi endapan lahar di 9 gunungapi yang terletak di Amerika Serikat, Kolombia, Kanada, Filipina, dan juga Meksiko (Inverson, dkk, 1998). Skema persamaan perhitungan dapat dilihat di Gambar 1.4.
9 Gambar 1.4. Skema cross sectional area (A) dan planimetric area (B)
(Sumber: Schilling, 1998)
Variabel yang digunakan dalam software ini adalah volume endapan lahar, ketinggian kerucut (H), panjang sungai (L), arah aliran (flow direction), dan awal terjadinya lahar (initial point mass volume). Model LaharZ ini prinsipnya adalah memasukkan data DEM ke dalam simulasi data grid dan menjalankan iterasi ke struktur data grid (Gambar 1.5) . Keuntungan yang dihasilkan dari LaharZ ini adalah dapat menghasilkan peta bahaya genangan sehingga dapat digunakan untuk memberikan kebijakan dalam evakuasi masyarakat. Namun terdapat kekurangan dari software ini yang meliputi biasanya terjadi kesalahan dalam delineasi daerah terdampak lahar yang disebabkan karena kurangnya resolusi dari data DEM itu sendiri. Semakin detail data DEM maka akan semakin baik daerah genangan yang dihasilkan. Selain itu LaharZ juga mempunyai kekurangan adalah tidak mampu menunjukkan waktu perjalanan dari lahar itu sendiri.
Konsep kerja LaharZ adalah mengalirkan skenario volume tertentu kedalam suatu tampungan yang berupa DEM sungai. LaharZ akan mengalirkan volume dengan
10 menghitung nilai ketinggian yang ada pada DEM menjadi arah aliran. Konsep penentuan arah aliran lahar dapat disajikan pada Gambar 1.6.
Gambar 1.5. Simulasi arah aliran dan akumulasi aliran pada struktur data DEM (Sumber: Schilling, 1998)
Perhitungan volume dalam LaharZ menggunakan konsep tampungan yang berupa DEM sungai yang kemudian dialiri aliran pada dem dengan nilai terkecil atau lembah sungai terdalam. Proses akumulasi pada lembah yang sudah penuh maka akan mengalir pada lembah diatasnya hingga volume lahar yang ditentukan. Konsep perhitungan volume dapat dilihat pada Gambar 1.6.
Gambar 1.6. Skema perhitungan volume sungai dengan sistem grid DEM (Sumber: Schilling, 1998)
11 1.6. Penelitian Terdahulu
Penelitian tentang bencana gunungapi di Indonsia khusunya Gunungapi Merapi sudah cukup banyak, akan tetapi penelitian tentang pemodelan lahar masih tergolong baru dan sangat sedikit. Penelitian tentang pemodelan lahar yang menggunakan software laharZ yang menjadi acuan peneliti adalah pernelitian oleh Gilang Arya pada tahun 2013. Tujuan dari penelitian tersebut adalah mempelajari karakteristik lahar di Sungai Putih dan dampak lahar serta menentukan potensi kejadian lahar di masa mendatang berdasarkan pemodelan spasial, potensi perubahan morfologi sungai, dan arahan penurangan dampak lahar. Metode yang digunakan adalah observasi langsung dilapangan dengan mengambil sampel ketebalan lahar, spatial analyst, pemodelan laharZ. Pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan sistem grid tertentu pada sungai kajian.
Penelitian serupa juga dilakukan oleh D. Oramas Dorta et al., 2006 mengenai pemodelan empiris pada puing puing kecil yang mengalir di Gunung Sarno (Itali) menggunakan software LaharZ. Penelitian ini mengevaluasi kesesuaian LaharZ dalam menggambarkan daerah genangan lahar di Gunung Serno.
Penelitian ini mengusukkan formula baru empiris yang menggabungkan genangan pola dari kedua aliran debris non-vulkanik dan lahar Data dikumpulkan selama dua musim lapangan dan memberikan (1) gambaran perubahan morfologi kotor setelah satu musim hujan, (2) rincian dari saluran dominan pada saat pengukuran, dan (3) urutan perkiraan besarnya volume aliran individu. Penelitian ini mambandingkan arah aliran yang diamati dari kondisi morfologi dilapangan dan dengan software LaharZ. Hasil penelitian tersebut menunjukkan LaharZ relatif lebih berhasil pemetaan lahar dispersi dan lebih cocok untuk penilaian bahaya jangka panjang. Secara ringkas penelitian terdahulu dijelaskan pada Tabel 1.1.
12 Tabel 1.1. Perbandingan Penelitian Sebelumnya
No Peneliti Lokasi, Tahun Judul Penelitian Tujuan Metode Hasil
1 Gilang Arya Dipayana
Sungai Putih Magelang, 2013
Lahar Pasca Erupsi Gunungapi Merapi 2010 di Sungai Putih, Magelang, Jawa Tengah, :Karakteristik, Dampak Terhadap Perubahan Morfologi Sungai, dan Pemodelan
dengan LaharZ Mempelajari karakteristik di Sungai Putih dan dampak lahar terhadap perubahan morfologi sungai akibat lahar pasca erupsi Merapi 2010 Kuantitatif, Pengukuran dilapangan dan Pemodelan lahar dengan software LaharZ Mengetahui karakteristik aliran lahar, mengetahui perubahan morfologi sungai, mengetahui dampak aliran lahar 2. D. Oramas Dorta et.al Sarno (Itali), 2006
Pemodelan empiris Mei 1998 puing-puing kecil mengalir di Sarno ( Italia ) menggunakan LAHARZ Mengetahui kesesuaian LAHARZ untuk penggambaran otomatis daerah genangan lahar , untuk mereproduksi Mei 1998 arus di Sarno Metode pendekatan dengan pendekatan matematis dan statistik Mengetahui keakuratan model laharZ dengan menggunakan perbandingan Global Model
13
No Peneliti Lokasi, Tahun Judul Penelitian Tujuan Metode Hasil
3 A. R. Darnell et. Al Montserrat, India Barat, 2011 Developing a simplified geographical information system approach to dilute lahar modelling for
rapid hazard assessment Mengetahui potensi bahaya yang ditimbulkan oleh lahar Pendekatan Model GIS : LaharZ Mengestimasi bahaya yang ditimbulkan oleh aliran lahar 4. Rahadian Andre Sungai Senowo, 2014 Pemodelan Aliran Lahar pada Sungai Alami dan Sungai Terusik di Sungai Senowo dengan Software LAHARZ Mengetahui Karakteristik lahar pada sungai alami dan
sunga terusik, mengetahui peran sabo dam
dalam menghambat aliran lahar Metode Deskriptif Kuantitatif
Peta distribusi aliran lahar pada sungai
alami dan sungai terusik
14 1.7. Kerangka Pemikiran
Gunungapi Merapi merupakan salah gunungapi yang aktif di Indonesia. Erupsi yang terakhir terjadi adalah erupsi pada tahun 2010 yang merusak rumah-rumah (infrastruktur) dan menelan banyak korban jiwa. Selain letusan gunungapi, peristiwa yang juga sangat membahayakan adalah aliran lahar.
Aliran lahar merupakan bahaya sekunder yang sifatnya merusak. Karakteristik aliran lahar yang mempunyai laju cepat dengan tenaga yang besar ini disebabkan karena Gunungapi Merapi merupakan gunungapi strato yang mempunyai kemiringan lereng yang sangat curam. Material vulkanik berupa kerikil, kerakal, bongkahan batu ditambah dengan curah hujan yang tinggi serta didukung dengan lereng yang curam menjadikan aliran lahar yang sangat membahayakan.
Peristiwa aliran lahar dapat diminimalisir dengan menggunakan bangunan penghambat seperti sabo dam. Peran sabo dam dalam menghambat maupun mengatur aliran lahar sangat diperlukan untuk meminimalisir aliran lahar. . Penelitian ini menggunakan model berupa LaharZ dalam memodelkan volume aliran lahar di Sungai Senowo. Manfaat penelitian nantinya untuk mengetahui karakteristik lahar pada sungai tanpa sabo dam dan sungai dengan checdam Kerangka pemikiran teoritik ditunjukkan pada Gambar 1.7
15 Gambar 1.7. Kerangka pemikiran teoritik
LIDAR
Morfologi
Software Lahar-Z
Aliran sebelum sampai sabo dam
Aliran berhenti di sabo dam
Aliran melewati sabo dam
Aliran meluap dari sungai
Gradien Sungai Kemiringan Lereng Panjang dan lebar Sungai
DEM tanpa sabo dam
DEM dengan sabo dam
16 1.8. Batasan Operasional
Banjir : merupakan suatu aliran berlebih atau penggenangan yang datang dari sungai atau tubuh air lainnya seperti danau atau waduk, dan menyebabkan atau mengancam kerusakan. Perbedaan antara debit normal dan aliran sungai yang melampaui kapasitas tampung tebing atau tanggul sungai sehingga menggenangi daerah sekitarnya (Peraturan Dirjen Bina Pengelolaan DAS dan Perhutanan Sosial no : P.3/V/-SET/2013)
Digital Elevation Model : atau DEM merupakan data dalam bentuk digital yang menggambarkan geometri bentuk permukaan bumi yang terdiri dari kumpulan titik-titik koordinat dengan algoritma yang mendefinisikan permukaan tersebut (Tempfli, 1991)
Gunungapi : merupakan bentukan permukaan bumi berbentuk kerucut yang tersususun oleh material erupsi akibat dari terbukanya kerak bumi dan keluarnya magma dari zona panas dibawahnya (Scart, 1994)
Lahar : merupakan aliran material volkanik yang bercampur dengan air dengan konsentrasi yang cukup tinggi, baik berupa aliran debris (debris flow) yang dicirikan oleh aliran lahar dengan konsentrasi bahan padat > 60 % ataupun aliran dengan konsentrasi sedimen yang sangat tinggi (hyperconcentrated flow) dengan konsentrasi sedimen antara 20 – 60 % (Lavigne et al., 2000).
LaharZ : merupakan piranti lunak yang digunakan untuk mensimulasi pergerakan aliran lahar dan dikembangkan oleh U.S. Geological Serveys (Schilling, 1998).
17 Light Detection and Ranging: atau LIDAR adalah sebuah teknologi peraba jarak jauh optik yang mengukur properti cahaya yang tersebar untuk menemukan jarak dan/atau informasi lain dari target yang jauh dengan menggunakan metode pulsa laser (www.LIDARindonesia.com)
Pemodelan : merupakan pembuatan pola (contoh, acuan, ragam, dan sebagainya) dari sesuatu yang akan dibuat atau dihasilkan (KBBI, 2015)
Sungai : merupakan suatu sistem alam yang berfungsi sebagai tempat pengumpulan baik air, sedimen maupun nutrisi di mana di dalamnya berjalan proses erosi, transportasi dan deposisi dalam suatu kesatuan (Strahler, 1964). Sabo dam : merupakan suatu bangunan yang bertujuan untuk
mengelola kelebihan sedimen agar tidak membahayakan sungai bagian hilir (Kusumobroto, 2013).
Unmanned Aerial Vehicle : atau UAV merupakan perangkat yang memiliki kemampuan terbang tanpa awak dan pilot namun dapat dikontrol secara langsung oleh operator atau di kontrol secara otomatis melalui perangkat yang di program sebelumnya.
Geomorfologi : merupakan studi yang menguraikan bentuklahan dan proses yang mempengaruhi pembentukannya serta mengkaji hubungan timbal balik antara bentuklahan dengan proses dalam tatanan keruangan (Verstappen, 1983).
