Analisis Debit Banjir Rancangan Sungai Babura Di Hilir Kawasan Kampus USU
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Umum
Daerah aliran sungai adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu
kesatuan dengan sungai dan anak anak sungai, yang berfungsi menampung,
menyimpan, dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut
secara alamiah yang batas di darat merupakan pemisah topografi dan batas di laut
sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan (Peraturan
Pemerintah Republik Indonesia Nomor 42 tahun 2008, tentang pengelolaan sumber
daya air).
Daerah Aliran Sungai (watershed) atau river basin, selanjutnya akan disebut
dengan DAS, mengenal pendekatan satu sungai (one river), satu rencana (one plan)
dan satu pengelolaan (and one integrated management) yang perlu diwujudkan
secara nyata (Sjarief, 2008). Menurut undang undang Republik Indonesia Nomor 7
tahun 2004, tentang sumber daya air, daerah aliran sungai adalah suatu wilayah
daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang
berfungsi menampung, menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari curah
hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah
topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh
aktivitas daratan. Sedangkan menurut Kamus Besar Bahasa Indonsia (KBBI), daerah
aliran sungai adalah daerah sekitar sungai, yang melebar sampai ke punggung bukit
(gunung) yg merupakan daerah sumber air, tempat semua curahan air hujan yg jatuh
di atasnya mengalir ke dalam sungai.
Sungai merupakan unsur alam yang sangat berperan aktif dalam membentuk
corak kebudayaan suatu bangsa. Ketersediaan airnya, lembahnya yang subur dan
potensinya menarik perhatian manusia untuk bermukim di sekitarnya. Kehidupan
sehari-hari mereka tidak terlepas dari memanfaatkan sungai tersebut dengan berbagai
konsekuensi yang harus mereka terima terhadap apa yang diambil dan dibuangnya ke
sungai tersebut. Akan tetapi kesadaran selalu datang terlambat, manusia
melakukannya secara tidak bersahabat, sehingga timbul dampak yang akan
Universitas Sumatera Utara
merugikan seperti bahaya banjir dan sebagainya. Seperti halnya unsur-unsur alam
yang lain, segala tindakan terhadapnya akan menimbulkan dampak perubahan sifat
dan keadaan sebagai penyesuaian terhadap perlakuan apa yang diterimanya.
(Mulyanto, 2007).
1.2 Latar Belakang
Secara fisik wilayah Kota Medan menunjukkan beda tinggi yang relatif kecil,
namun, surplus air dari daerah hulu lebih besar dibandingkan dengan daerah hilir.
Sedangkan kemampuan meresapkan air didaerah kota sangat kecil, akibat semakin
berkurangnya lahan kosong sehingga meningkatkan debit aliran air melalui sistem
drainase dan sungai (Bappeda Tk.I Sumatera Utara, 1996).
Sungai Babura merupakan salah satu dari anak sungai atau Sub DAS dari
Sungai Deli (DAS Deli) yang terbentang sepanjang 36,570 km, dari daerah kawasan
Sibolangit hingga Kota Medan. Luas catchment area sungai Babura hingga
pertemuan Sungai Deli ialah 99 km2. Wilayah 10 km2 di sekitar Sungai Babura
memiliki populasi penduduk kurang lebih sebesar 1.750.971 (0,01751 orang/m2) dan
ketinggian rata-rata wilyahnya 42 meter di atas permukaan laut (Dominggo, 2007).
Untuk menganalisa debit puncak sungai tersebut perlu dibuat hidrograf
banjir, terutama pada sungai yang tidak ada atau sedikit sekali dilakukan observasi.
Selain itu perlu juga dicari karakteristik atau parameter daerah pengalirannya
tersebut dahulu, misalnya waktu untuk mencapai puncak hidrograf, lebar dasar,
kemiringan, panjang, koefisien limpasan dan lain sebagainya.
Penentuan banjir rancangan akan memberikan hasil yang bermanfaat jika
disajikan dalam bentuk hidrograf banjir. Banyak informasi yang bisa diberikan dari
hasil pengaliragaman hujan menjadi hidrograf banjir.
Dalam analisis hidrologi ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk
memperkirakan besarnya debit banjir rancangan, mulai dari metode rasional yang
cukup sederhana sampai model matematik pengalihragaman hujan aliran yang sangat
kompleks. Meskipun sudah banyak model yang dapat menjadi acuan, namun masih
timbul keragu-raguan dalam penerapannya terutama di Indonesia yang beriklim
tropik. Menurut Harto (2000), Hidrograf satuan sintetik Nakayasu yang
dikembangkan di Jepang ini cukup baik untuk penggunaan di Indonesia dengan
Universitas Sumatera Utara
koreksi pada debit puncak dan waktu capai puncaknya. Metode ini juga penulis rasa
sangat cocok dengan keadaan Sungai Babura.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari tugas akhir ini adalah:
a. Mengetahui debit banjir rancangan Sungai Babura di hilir kawasan Kampus
USU dengan hidrograf satuan sintetik Nakayasu.
b. Melakukan pemodelan dan simulasi daerah genangan banjir yang terjadi di
Sungai Babura dengan menggunakan Software Hydrologic Engineering
Center – River Analisys System (HEC RAS 4.0).
1.4 Pembatasan Masalah
Laporan tugas akhir yang akan diajukan oleh penulis ini hanya membahas
masalah Sungai Babura pada kawasan kampus USU (Jl. Jamin Ginting/ Outlet
kampus USU bagian belakang hingga depan) sepanjang 2,640 meter dengan lingkup
kajian:
1. Menghitung curah hujan dengan data bulanan 10 tahun terakhir dari tahun
2001-2010 dengan 3 (tiga) stasiun penakar hujan yang terdiri dari Stasiun
Polonia, Tuntungan dan Patumbak.
2. Menganalisis
frekuensi
distribusi
curah
hujan
kala
ulang
dengan
menggunakan Metode Gumbel, Normal, Log Normal dan Log Pearson Tipe
III dengan kala ulang 2, 3, 5, 10, 25, 50, dan
100 tahun. Kemudian
menggunakan salah satunya untuk perhitungan debit banjir rancangan.
3. Mengukur data geometrik (Cross Section dan Long Section) dan kecepatan
Sungai Babura di dekat kawasan kampus USU dengan bantuan GPS
Geodetic, Current meter dan jalon atau alat pengukur lainnya.
4. Memodelkan
dan
mensimulasikan
debit
banjir
rancangan
dengan
menggunakan Software Hydrologic Engineering Center-River Analisys
System Versi 4.0.
5. Tidak membahas masalah kronologi banjir yang terjadi di USU
6. Tidak membahas masalah sedimentasi sungai
Universitas Sumatera Utara
1.5 Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian ini akan dijabarkan dalam dua aspek, yaitu aspek
pengumpulan data dan aspek analisis dan pengolahan data.
1.5.1 Aspek Pengumpulan Data
Pengumpulan data yang dilakukan untuk penelitian meliputi data primer dan
data sekunder sebagai berikut:
a. Data primer didapat dari hasil survey lapangan dengan menggunakan GPS
Geodetic, current meter dan jalon/bambu (cara manual) yang diambil dari
outlet drainase bagian belakang hingga bagian depan kawasan kampus USU
(Jl.Jamin Ginting) yang meliputi:
•
•
Data geometrik/ penampang sungai (27 titik tinjau)
•
Data debit tambahan yang mempengaruhi debit sungai
•
Data kedalaman sungai, elevasi dan kecepatan aliran
Foto keadaan fisik dilapangan dan kondisi eksisting
b. Data sekunder didapat dari Balai Wilayah Sungai I, Badan Meteorologi
Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Sampali, Dinas Kehutanan Kota Medan,
dan Dinas Pengembangan Sumber Daya Air, yang meliputi:
•
•
•
•
Data curah hujan dan peta stasiun penakar curah hujan
Peta topografi dan tata guna lahan
Peta DAS Deli
Data kepadatan jumlah penduduk
Universitas Sumatera Utara
1.5.2 Aspek Analisis dan Pengolahan Data
Aspek analisis dan pengolahan data dilakukan dengan 2 (dua) cara. Cara
tersebut antara lain:
a. Mengolah data curah hujan kawasan dengan Metode Polygon Thiessen.
b. Mengolah data curah hujan kala ulang dengan Metode Distribusi Log Pearson
III, Gumbel, Normal dan Log Normal dengan kala ulang 2, 3, 5, 10, 25, 50,
dan 100 tahun.
c. Menguji kecocokan data yang digunakan dengan metode SmirnovKolmogorof (secara analitis).
d. Mengolah data data tersebut diatas menjadi data debit banjir rancangan
kawasan kampus USU dengan Metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu.
e. Menambahkan debit limpasan dari Sungai Putih dan Sungai Selayang ke
Sungai Babura melalui sistem drainase perkotaan
f. Memodelkan dan mensimulasikan debit banjir rancangan Sunagi Babura
padan kawasan kampus USU dengan Software
Hydrologic Engineering
Center-River Analisys System (HEC-RAS Versi 4.0).
Universitas Sumatera Utara
Adapun kerangka pikir dari tugas akhir ini dapat dijelaskan pada bagan alir di
Gambar 1.1:
MULAI
Identifikasi
Masalah
Study Pustaka
Pengumpulan Data
Data primer (pengukuran)
Data sekunder
1.Cross Section
1.Data Curah Hujan
2. Elevasi (kemiringan)
2.Peta Stasiun Penakar Curah Hujan
3.Peta DAS
4.Peta Tata Guna Lahan
5.Data Jumlah Penduduk
Analisis Curah
Hujan Kawasan
Polygon
Thiessen
Rata rata
Isohyet
Log Pearson
Analisis Curah
Hujan Periodik
Uji
Kecocokan
Elevasi
(kemiringan)
Normal
Log Normal
Analisis Debit Banjir
dengan Metode Satuan
Sintetik Nakayasu
Debit
Sanitary
Cross Section
Gumbel
Debit Banjir
Total
Pemodelan dan
simulasi Software HEC
RAS 4.0
Analisis dan
Pembahasan
Hasil dan
Kesimpulan
SELESAI
Gambar.1. 1 Bagan alir penelitian
Universitas Sumatera Utara
1.6. Sistematika Penulisan
Bab I, Pendahuluan, memberikan gambaran umum dan latar belakang
tentang keadaan Sungai Babura, tujuan dan pembatasan masalah yang akan di bahas.
Bab II, Tinjauan Pustaka, menguraikan konsep Daerah Aliran Sungai (DAS),
Sub DAS, dasar-dasar teori dan metode analisa yang digunakan.
Bab III, Metodologi Penelitian, membahas tentang keadaan dilapangan
(lokasi studi), metode yang digunakan di lapangan, bahan dan alat yang digunakan
serta penjelasan cara mengolah data tersebut.
Bab IV, Analisa dan Pembahasan, menganalisa hasil pemodelan banjir di
Sungai Babura dengan menggunakan Software HEC-RAS versi 4.0. Bab ini juga
memuat penggambaran hidrograf banjir dengan menggunakan Metoda Hidrograf
Satuan Sintetik Nakayasu
Bab V, Kesimpulan dan Saran, berisi point-point kesimpulan yang dapat
dirangkum dari simulasi dan analisa yang dilakukan dalam penelitian.
Universitas Sumatera Utara
1.7 Lokasi Penelitian
Penelitian dan studi kasus yang diangkat dalam tugas akhir ini berlokasi di
Sungai Babura
kawasan kampus USU dari outlet drainase bagian belakang
hingga outlet drainase bagian depan, Jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan.
Lokasi Studi
(a)
(b)
(c)
Gambar.1. 2 (a) Peta Kota Medan/USU, (b) Outlet USU bagian belakang,
(c) Outlet USU bagian depan
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Umum
Daerah aliran sungai adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu
kesatuan dengan sungai dan anak anak sungai, yang berfungsi menampung,
menyimpan, dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut
secara alamiah yang batas di darat merupakan pemisah topografi dan batas di laut
sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan (Peraturan
Pemerintah Republik Indonesia Nomor 42 tahun 2008, tentang pengelolaan sumber
daya air).
Daerah Aliran Sungai (watershed) atau river basin, selanjutnya akan disebut
dengan DAS, mengenal pendekatan satu sungai (one river), satu rencana (one plan)
dan satu pengelolaan (and one integrated management) yang perlu diwujudkan
secara nyata (Sjarief, 2008). Menurut undang undang Republik Indonesia Nomor 7
tahun 2004, tentang sumber daya air, daerah aliran sungai adalah suatu wilayah
daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang
berfungsi menampung, menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari curah
hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah
topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh
aktivitas daratan. Sedangkan menurut Kamus Besar Bahasa Indonsia (KBBI), daerah
aliran sungai adalah daerah sekitar sungai, yang melebar sampai ke punggung bukit
(gunung) yg merupakan daerah sumber air, tempat semua curahan air hujan yg jatuh
di atasnya mengalir ke dalam sungai.
Sungai merupakan unsur alam yang sangat berperan aktif dalam membentuk
corak kebudayaan suatu bangsa. Ketersediaan airnya, lembahnya yang subur dan
potensinya menarik perhatian manusia untuk bermukim di sekitarnya. Kehidupan
sehari-hari mereka tidak terlepas dari memanfaatkan sungai tersebut dengan berbagai
konsekuensi yang harus mereka terima terhadap apa yang diambil dan dibuangnya ke
sungai tersebut. Akan tetapi kesadaran selalu datang terlambat, manusia
melakukannya secara tidak bersahabat, sehingga timbul dampak yang akan
Universitas Sumatera Utara
merugikan seperti bahaya banjir dan sebagainya. Seperti halnya unsur-unsur alam
yang lain, segala tindakan terhadapnya akan menimbulkan dampak perubahan sifat
dan keadaan sebagai penyesuaian terhadap perlakuan apa yang diterimanya.
(Mulyanto, 2007).
1.2 Latar Belakang
Secara fisik wilayah Kota Medan menunjukkan beda tinggi yang relatif kecil,
namun, surplus air dari daerah hulu lebih besar dibandingkan dengan daerah hilir.
Sedangkan kemampuan meresapkan air didaerah kota sangat kecil, akibat semakin
berkurangnya lahan kosong sehingga meningkatkan debit aliran air melalui sistem
drainase dan sungai (Bappeda Tk.I Sumatera Utara, 1996).
Sungai Babura merupakan salah satu dari anak sungai atau Sub DAS dari
Sungai Deli (DAS Deli) yang terbentang sepanjang 36,570 km, dari daerah kawasan
Sibolangit hingga Kota Medan. Luas catchment area sungai Babura hingga
pertemuan Sungai Deli ialah 99 km2. Wilayah 10 km2 di sekitar Sungai Babura
memiliki populasi penduduk kurang lebih sebesar 1.750.971 (0,01751 orang/m2) dan
ketinggian rata-rata wilyahnya 42 meter di atas permukaan laut (Dominggo, 2007).
Untuk menganalisa debit puncak sungai tersebut perlu dibuat hidrograf
banjir, terutama pada sungai yang tidak ada atau sedikit sekali dilakukan observasi.
Selain itu perlu juga dicari karakteristik atau parameter daerah pengalirannya
tersebut dahulu, misalnya waktu untuk mencapai puncak hidrograf, lebar dasar,
kemiringan, panjang, koefisien limpasan dan lain sebagainya.
Penentuan banjir rancangan akan memberikan hasil yang bermanfaat jika
disajikan dalam bentuk hidrograf banjir. Banyak informasi yang bisa diberikan dari
hasil pengaliragaman hujan menjadi hidrograf banjir.
Dalam analisis hidrologi ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk
memperkirakan besarnya debit banjir rancangan, mulai dari metode rasional yang
cukup sederhana sampai model matematik pengalihragaman hujan aliran yang sangat
kompleks. Meskipun sudah banyak model yang dapat menjadi acuan, namun masih
timbul keragu-raguan dalam penerapannya terutama di Indonesia yang beriklim
tropik. Menurut Harto (2000), Hidrograf satuan sintetik Nakayasu yang
dikembangkan di Jepang ini cukup baik untuk penggunaan di Indonesia dengan
Universitas Sumatera Utara
koreksi pada debit puncak dan waktu capai puncaknya. Metode ini juga penulis rasa
sangat cocok dengan keadaan Sungai Babura.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari tugas akhir ini adalah:
a. Mengetahui debit banjir rancangan Sungai Babura di hilir kawasan Kampus
USU dengan hidrograf satuan sintetik Nakayasu.
b. Melakukan pemodelan dan simulasi daerah genangan banjir yang terjadi di
Sungai Babura dengan menggunakan Software Hydrologic Engineering
Center – River Analisys System (HEC RAS 4.0).
1.4 Pembatasan Masalah
Laporan tugas akhir yang akan diajukan oleh penulis ini hanya membahas
masalah Sungai Babura pada kawasan kampus USU (Jl. Jamin Ginting/ Outlet
kampus USU bagian belakang hingga depan) sepanjang 2,640 meter dengan lingkup
kajian:
1. Menghitung curah hujan dengan data bulanan 10 tahun terakhir dari tahun
2001-2010 dengan 3 (tiga) stasiun penakar hujan yang terdiri dari Stasiun
Polonia, Tuntungan dan Patumbak.
2. Menganalisis
frekuensi
distribusi
curah
hujan
kala
ulang
dengan
menggunakan Metode Gumbel, Normal, Log Normal dan Log Pearson Tipe
III dengan kala ulang 2, 3, 5, 10, 25, 50, dan
100 tahun. Kemudian
menggunakan salah satunya untuk perhitungan debit banjir rancangan.
3. Mengukur data geometrik (Cross Section dan Long Section) dan kecepatan
Sungai Babura di dekat kawasan kampus USU dengan bantuan GPS
Geodetic, Current meter dan jalon atau alat pengukur lainnya.
4. Memodelkan
dan
mensimulasikan
debit
banjir
rancangan
dengan
menggunakan Software Hydrologic Engineering Center-River Analisys
System Versi 4.0.
5. Tidak membahas masalah kronologi banjir yang terjadi di USU
6. Tidak membahas masalah sedimentasi sungai
Universitas Sumatera Utara
1.5 Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian ini akan dijabarkan dalam dua aspek, yaitu aspek
pengumpulan data dan aspek analisis dan pengolahan data.
1.5.1 Aspek Pengumpulan Data
Pengumpulan data yang dilakukan untuk penelitian meliputi data primer dan
data sekunder sebagai berikut:
a. Data primer didapat dari hasil survey lapangan dengan menggunakan GPS
Geodetic, current meter dan jalon/bambu (cara manual) yang diambil dari
outlet drainase bagian belakang hingga bagian depan kawasan kampus USU
(Jl.Jamin Ginting) yang meliputi:
•
•
Data geometrik/ penampang sungai (27 titik tinjau)
•
Data debit tambahan yang mempengaruhi debit sungai
•
Data kedalaman sungai, elevasi dan kecepatan aliran
Foto keadaan fisik dilapangan dan kondisi eksisting
b. Data sekunder didapat dari Balai Wilayah Sungai I, Badan Meteorologi
Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Sampali, Dinas Kehutanan Kota Medan,
dan Dinas Pengembangan Sumber Daya Air, yang meliputi:
•
•
•
•
Data curah hujan dan peta stasiun penakar curah hujan
Peta topografi dan tata guna lahan
Peta DAS Deli
Data kepadatan jumlah penduduk
Universitas Sumatera Utara
1.5.2 Aspek Analisis dan Pengolahan Data
Aspek analisis dan pengolahan data dilakukan dengan 2 (dua) cara. Cara
tersebut antara lain:
a. Mengolah data curah hujan kawasan dengan Metode Polygon Thiessen.
b. Mengolah data curah hujan kala ulang dengan Metode Distribusi Log Pearson
III, Gumbel, Normal dan Log Normal dengan kala ulang 2, 3, 5, 10, 25, 50,
dan 100 tahun.
c. Menguji kecocokan data yang digunakan dengan metode SmirnovKolmogorof (secara analitis).
d. Mengolah data data tersebut diatas menjadi data debit banjir rancangan
kawasan kampus USU dengan Metode Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu.
e. Menambahkan debit limpasan dari Sungai Putih dan Sungai Selayang ke
Sungai Babura melalui sistem drainase perkotaan
f. Memodelkan dan mensimulasikan debit banjir rancangan Sunagi Babura
padan kawasan kampus USU dengan Software
Hydrologic Engineering
Center-River Analisys System (HEC-RAS Versi 4.0).
Universitas Sumatera Utara
Adapun kerangka pikir dari tugas akhir ini dapat dijelaskan pada bagan alir di
Gambar 1.1:
MULAI
Identifikasi
Masalah
Study Pustaka
Pengumpulan Data
Data primer (pengukuran)
Data sekunder
1.Cross Section
1.Data Curah Hujan
2. Elevasi (kemiringan)
2.Peta Stasiun Penakar Curah Hujan
3.Peta DAS
4.Peta Tata Guna Lahan
5.Data Jumlah Penduduk
Analisis Curah
Hujan Kawasan
Polygon
Thiessen
Rata rata
Isohyet
Log Pearson
Analisis Curah
Hujan Periodik
Uji
Kecocokan
Elevasi
(kemiringan)
Normal
Log Normal
Analisis Debit Banjir
dengan Metode Satuan
Sintetik Nakayasu
Debit
Sanitary
Cross Section
Gumbel
Debit Banjir
Total
Pemodelan dan
simulasi Software HEC
RAS 4.0
Analisis dan
Pembahasan
Hasil dan
Kesimpulan
SELESAI
Gambar.1. 1 Bagan alir penelitian
Universitas Sumatera Utara
1.6. Sistematika Penulisan
Bab I, Pendahuluan, memberikan gambaran umum dan latar belakang
tentang keadaan Sungai Babura, tujuan dan pembatasan masalah yang akan di bahas.
Bab II, Tinjauan Pustaka, menguraikan konsep Daerah Aliran Sungai (DAS),
Sub DAS, dasar-dasar teori dan metode analisa yang digunakan.
Bab III, Metodologi Penelitian, membahas tentang keadaan dilapangan
(lokasi studi), metode yang digunakan di lapangan, bahan dan alat yang digunakan
serta penjelasan cara mengolah data tersebut.
Bab IV, Analisa dan Pembahasan, menganalisa hasil pemodelan banjir di
Sungai Babura dengan menggunakan Software HEC-RAS versi 4.0. Bab ini juga
memuat penggambaran hidrograf banjir dengan menggunakan Metoda Hidrograf
Satuan Sintetik Nakayasu
Bab V, Kesimpulan dan Saran, berisi point-point kesimpulan yang dapat
dirangkum dari simulasi dan analisa yang dilakukan dalam penelitian.
Universitas Sumatera Utara
1.7 Lokasi Penelitian
Penelitian dan studi kasus yang diangkat dalam tugas akhir ini berlokasi di
Sungai Babura
kawasan kampus USU dari outlet drainase bagian belakang
hingga outlet drainase bagian depan, Jalan Jamin Ginting Padang Bulan Medan.
Lokasi Studi
(a)
(b)
(c)
Gambar.1. 2 (a) Peta Kota Medan/USU, (b) Outlet USU bagian belakang,
(c) Outlet USU bagian depan
Universitas Sumatera Utara