Efektivitas Pengelolaan Bantaran Banjir Dengan Konsep Ekohidrolik Untuk Mengurangi Debit Puncak Banjir

EFEKTIVITAS PENGELOLAAN DATARAN BANJIR DENGAN KONSEP EKOHIDROLIK UNTUK MENGURANGI DEBIT PUNCAK BANJIR PENDAHULUAN Banjir yang terjadi di Kabupaten Hulu Sungai Tengah Kalimantan Selatan yang menggenangi ibukotanya, disebabkan oleh luapan dari Sungai Barabai. Sungai Barabai adalah sungai yang mengalir dari Pegunungan Meratus hingga ke Rawa Danau Bangkau. Panjang sungai ini dalah 75.333 km (BPS 2012). Berdasarkan data yang dicatat oleh petugas pintu air dari Dinas Pekerjaan Umum Kabupaten Hulu Sungai Tengah, Sungai Barabai telah beberapa kali meluap. Tahun 2009 dicatat terjadi empat kali banjir luapan, 2010 lima kali, 2011 lima kali dan tahun 2012 terjadi dua kali kejadian. Di sungai ini telah dibangun kanal banjir, yang ditujukan membagi aliran air banjir sehingga tidak menggenangi Kota barabai. Kanal banjir merupakan salah satu teknologi penanggulangan banjir yang banyak di gunakan dewasa ini. Tujuannya adalah mempercepat buangan air hingga tidak menggenangi tempat-tempat penting, misalnya permukiman. Air biasanya dibuang ke sungai lain, ke danau atau kelaut. Dalam kasus banjir di Sungai Barabai, air banjir dialirkan kesungai lain. Salah satu yang harus diperhatikan dalam teknologi kanal banjir adalah meningkatknya tinggi muka air di tempat pembuangan. Apabila tidak diperhatikan maka bisa mengakibatkan banjir yang baru. Pengelolaan banjir dengan cara lain adalah dengan membagi banjir besar menjadi banjir-banjir kecil. Agar banjir-banjir kecil ini tidak membahayakan perlu disediakan lahan untuk menampungnya. Sehingga diperlukan penyediaan lahan di sepanjang kiri dan kanan sungai. Secara alami lahan tersebut sudah ada yaitu dataran banjir. Menurut PP No 38 tahun 2011 Tentang Sungai, dataran banjir adalah dataran di sepanjang kiri dan/atau kanan sungai yang tergenang air pada saat banjir (KEMENSEGNEG RI 2011). Lebar dataran banjir untuk masingmasing penggal sungai dapat berbeda tergantung morfologi melintang dan memanjang sungai. Dataran banjir dibutuhkan sebagai daerah luapan apabila terjadinya debit puncak banjir. Fungsi dataran banjir dapat ditingkatkan sebagai daerah detensi banjir Daerah detensi banjir adalah daerah yang disediakan untuk menahan debit banjir sehingga air banjir yang mengalir kehilir tidak terlalu besar (Fauzi et al. 2014). Pemanfaatan dataran banjir sebagai daerah detensi adalah dengan melakukan penanaman pada dataran banjir dengan pengaturan jarak tanam tertentu. Penggunaan tanaman pada pengelolaan banjir merupakan bagian dari penggunaan konsep ekohidrolik. Konsep ekohidrolik berarti memanfaatkan fungsi-fungsi ekologi dalam mengelola aliran air. Salah satu yang bisa dikelola dengan tanaman adalah pengendalian aliran debit puncak. Penelitian ini mencoba melihat variasi jarak tanam terhadap pengurangan debit puncak di beberapa lokasi sepanjang Sungai Barabai Kalimantan Selatan. Penelitian ini adalah penelitian awal yang mencoba penggunaan tanaman untuk pengendalian banjir pada sungai di Kalimantan.

1

LOKASI DAN DESAIN PENELITIAN Lokasi Penelitian Penelitian dilakukan pada bagian tengah pada aliran Sungai Barabai. Lokasi ini dipilih karena didasarkan survei yang dilakukan terhadap morfologi sungainya, daerah tersebut yang paling memungkinkan dilakukan rekayasa ekohidrolik. Ada empat lokasi di Sungai Barabai yang dijadikan tempat penerapan model ekohidrolik yaitu : Lokasi 1 di Desa Alat Ujung, Lokasi 2 di Desa Alat, Lokasi 3 di Desa Manggasang dan Lokasi 4 di Desa Batu Benawa. Keempat lokasi tersebut disajikan pada Gambar 1. Desain Penelitian Penelitian dimulai dengan pengumpulan data primer dan data sekunder. Data primer yang dibutuhkan adalah pengukuran penampang sungai barabai pada lokasi desa Alat ujung, desa alat, desa manggasang dan desa batu benawa. Selain itu diukur lebar dataran banjir dan data kecepatan aliran serta pengambilan titik koordinat lokasi rencana model ekohidrolik. Sedangkan data sekunder meliputi data hujan harian yang diambil dari stasiun Hantakan, Stasiun Labuan Amas dan Stasiun Batu Benawa. Data hujan harian yang diambil adalah data hujan selama sepuluh tahun (2004 – 2013). DEM Barito dan peta Sungai Barabai. Data ini dibutuhkan untuk membuat peta morfometri DAS di titik penelitian. Desain ekohidrolik dilakukan pada dataran banjir. Desain meliputi pengaturan jarak tanam pohon, yaitu 1x1 meter, 1,5x1,5 meter, 2x2 meter dan 2,5 x 2,5 meter. Selain itu dilakukan desain panjang penanaman sepanjang 160, 320, 480 dan 640 meter. Ringkasan desain disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Desain penelitian DESAIN EKOHIDROLIK

Jarak tanam

Panjang penanaman

Lokasi 1 Desa Alat Ujung ax ay 1.0 1.0 1.5 1.5 2.0 2 2.5 2.5 160 320 480 640

Lokasi 2 Desa Alat ax 1.0 1.5 2 2.5

ay 1.0 1.5 2 2.5 160 320 480 640

Lokasi 3 Desa Manggasang ax ay 1.0 1.0 1.5 1.5 2 2 2.5 2.5 160 320 480 640

Lokasi 4 Desa Batu Benawa ax ay 1.0 1.0 1.5 1.5 2 2 2.5 2.5 160 320 480 640

Desain tanaman yang ditanam adalah tanaman yang lebih tinggi dari muka air banjir. Angka-angka desain dibawa kedalam persamaan-persamaan ekohidrolik. Hasil yang dicapai adalah kecepatan banjir yang optimal menahan aliran air banjir.

2

Gambar 1. Lokasi Penelitian

3

METODE ANALISIS Analisis Debit Puncak Banjir Debit puncak dihitung pada dengan periode ulang 2, 5, 10, 25, 50 dan 100 tahun. Distribusi frekuensi dihitung dengan metode yang cocok berdasarkan hasil pengukuran dispersi. Sedangkan debit puncak banjir dihitung dengan menggunakan Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu. Dari nilai debit tersebut didapat nilai kecepatan pada masing-masing debit puncak. Persamaan HSS Nakayasu adalah sebagai berikut :

0,3Tp+ T 03 ¿ 3,6 ¿ A .R Qp= ¿ e Dimana : Qp : Debit puncak banjir A : Luas DAS (km2) Re : Curah hujan efektif (1 mm) Tp : Waktu dari permulaan banjir sampai puncak hidrograf banjir (jam) T0,3 : Waktu dari puncak banjir sampai 0,3 kali debit puncak banjir (jam) Time to Peak (Tp) dan T03 didapat dari persamaan (2) dan (3)

T p =tg+ 0.8 tr … … … … .(2) T 0.3 =α . tg … … … … … … … ( 3 ) Tg dihitung berdasarkan persamaan (4) dan (5)

tg=0.21 L0.7 untuk L< 15 km ………………………...(4) tg=0,4 +0,058 Luntuk L>15 km ……………………(5) tr = lamanya hujan efektif yang besarnya 0,5 sampai 1 tg Persamaan kurva hidrograf dihitung dengan rumus : Untuk

0 ≤t ≤Tp maka digunakan persamaan (6)

Qa=Qp

2.4

[ ] t Tp

… … … … ..(6)

4

Untuk

Tp ≤t ≤ Tp+T 03 maka digunakan persamaan (7)

[ Qd=Qp. 0,3 Untuk

] … … ..(7)

Tp+T 03 ≤ t ≤Tp+ T 03 +1,5 T 03 maka digunakan persamaan (8)

[ Qd=Qp. 0,3 Untuk

1−Tp T 03

( t−Tp ) +0,5 T 03 1,5 T 03

] …(8)

t ≥ Tp+T 03+1.5 T 0.3 maka digunakan persamaan (9)

[ Qd=Qp. 0.3

1−Tp+1.5T 0.3 2 T 0.3

] … … .(9)

Analisis Ekohidrolik Berdasarkan data dan hasil survei yang didapat dilapangan dilakukan perhitungan dan analisis. Dimulai dari membuat gambar penampang melintang sungai di titik lokasi, Dari gambar tersebut dapat dilihat kondisi melintang sungai dan lebar bantaran banjirnya. Selanjutnya dihitung luas penampang basah (A) dan keliling basah (P) sungai dan bantaran, membuat skenario jarak tanam (ax dan ay), panjang penanaman (L) dan menentukan diameter pohon (dp). Dari skenario dihitung parameter vegetasi (B) dengan menggunakan persamaan (10):

2 ax ay B= −1 . dp dp

(

)

……. (10) Parameter vegetasi (B) akan menentukan lebar maksimum daerah interaksi dataran banjir bervegetasi (bIImax). Apabila nilai parameter vegetasi kurang dari 16 digunakan persamaan (11) dan apabila nilai parameter vegetasi lebih dari 16 digunakan persamaan (12). Kemudian nilai bIImax dikalikan dengan panjang penanaman (L) sehingga didapat nilai luas penanaman (Ap) :

B ≤ 16 →

bIImax √ B = bIII 4

B> 16 →

bIImax =1 ….. bIII

….. Selanjutnya dihitung hambatan aliran yang disebabkan oleh vegetasi (λp), untuk vegetasi yang lebih(11) besar dari muka air digunakan persamaan (13). (12)

λ p=

4. Ap Cw ….. ax . ay

Dimana Cw adalah koefisien hambatan dari sekelompok vegetasi yang bernilai 1,5. (13) 5

Apabila nilai λp sudah didapat, maka dapat dihitung kecepatan aliran berdasarkan persamaan (14). Hasil kecepatan akan dianalisis terhadap kecepatan didebit 50 tahun. Langkah perhitungan disajikan pada Gambar 2.

Vm=

√

1 .8. g . R . IE ….. λ

(14)

6

Langkah perhitungan model ekohidrolik disarikan dalam gambar 2 berikut ini :

Penampang melintang sungai Luas penampang basah (A), keliling basah (P)

Skenario jarak tanam (ax, ay), panjang penanaman (L)

Parameter vegetasi B Diameter Vegetasi (dp)

B≤16

B>16

kemiringan saluran IE

Vm skenario < Vm kecepatan aliran hujan rata-rata Gambar 2. Langkah perhitungan model ekohidrolik di Sungai Barabai

HASIL DAN PEMBAHASAN Debit Puncak Banjir Berdasarkan perhitungan curah hujan harian maksimum, pengukuran dispersi, dan pengujian kecocokan distribusi maka distribusi frekuensi yang cocok adalah metode Gumbel. Hasil perhitungan curah hujan dapat dilihat pada Lampiran 1. Perhitungan debit banjir periode ulang 2, 5, 10, 20, 25, 50 dan 100 tahun dari Hidrograf Satuan Sintetik Nakayasu disajikan pada tabel 2.

7

Tabel 2. Debit banjir maksimum pada berbagai periode ulang

Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai debit puncak (Tp) disajikan pada Tabel 3. Tabel 3. Time to Peak pada masing-masing lokasi penelitian Lokasi Desa Alat Ujung Desa Alat Desa Manggasang Desa Batu benawa

Tp (jam) 2,750 2.791 3.095 3.652

Analisis Ekohidrolik Deskripsi penampang melintang sungai diperlihatkan oleh Gambar 3. Dari perhitungan didapat luas penampang dan keliling penampang basah (Tabel 4). Kedua variabel ini akan menentukan kapasitas sungai (Suharyanto, 2014). Tabel 4 Luas, keliling basah dan jari-jari hidrolik penampang sungai beserta dataran banjirnya Lokasi Alat Ujung Alat Manggasang Batu benawa

Luas (m2)

Keliling Basah (m)

112,122 81,795 106,395 123,430

44,42 40,26 40,99 33,62

Jari-jari hidrolik (R) 2,52 2,03 2,60 3,67

Dilakukan skenario empat jarak tanam dan empat panjang penanaman. Pohon ditanam dengan jarak 1x1 meter, 1.5x1.5 meter, 2x2 meter dan 2,5x2,5 meter. Diameter pohon yang digunakan adalah 10 cm. Langkah pertama dihitung parameter vegetasi (B). Hasil yang didapat ditampilkan pada tabel 5.

Tabel 5. Parameter vegetasi (B)

8

Dari hasil perhitungan parameter vegetasi didapat B lebih dari 16, maka digunakan persamaan (12) untuk mendapatkan lebar maksimum daerah interaksi pada dataran banjir bervegetasi (bIImax). Persamaan (12) membutuhkan nilai bIII. Nilai bIII didapat dari setengah dari lebar sungai apabila vegetasi di kedua sisi dataran banjir sama. Sedangkan bila vegetasi dikedua sisi dataran banjir tidak sama maka bIII adalah daerah yang material tanahnya lebih kasar (Maryono, 2009). Dari survei lapangan diketahui jenis vegetasi dikedua sisi adalah sama, sehingga bIII adalah setengah dari lebar saluran. Lebar maksimum daerah interaksi pada dataran banjir bervegetasi pada masing-masing lokasi disajikan pada tabel 6. Tabel 6. Lebar maksimum daerah dataran banjir bervegetasi (bIImax)

Namun dari Gambar 3, 4 5 dan 6 diketahui lebar dataran banjir maksimum yang tersedia kurang dari setengah lebar sungai. Sehingga diambil adalah daerah yang lebih lebar. Seperti ditampilkan pada tabel 7. Tabel 7. Lebar maksimum daerah dataran banjir bervegetasi (b IImax) yang tersedia di lokasi penelitian Lokasi

Desa Alat Ujung Desa Alat Desa Manggasang Desa Batu Benawa

bIII (meter)

bIImax (meter)

6.0 6.0 9.5 5.0

6.0 6.0 9.5 5.0

9

Gambar 3. Penampang melintang sungai Barabai pada lokasi Desa Alat Ujung

10

Gambar 4. Penampang melintang sungai Barabai pada lokasi Desa Alat

11

Gambar 5. Penampang melintang sungai Barabai pada lokasi Desa Desa Manggasang

12

Gambar 6. Penampang melintang sungai Barabai pada lokasi Desa Batu benawa

13

Diskenariokan penanaman sepanjang 160 meter, 320 meter, 480 meter dan 640 meter. Apabila dikalikan dengan lebar maksimum daerah interaksi pada dataran banjir bervegetasi (bIImax) maka didapat nilai luas tampang vegetasi tegak lurus aliran (Ap) untuk masing-masing lokasi. Nilai-nilai ini kemudian digunakan pada persamaan 13 untuk mendapatkan nilai hambatan karena vegetasi (λp), Kemudian nilai λp dimasukan pada persamaan 14 sehingga didapat nilai kecepatan air (Vm). Hasil perhitungan disajikan pada Tabel 8. Tabel 8. Nilai kecepatan (Vm) dengan berbagai skenario penanaman pada lokasi Desa Alat Ujung, Desa Alat, Desa Manggasang, dan Desa Batu Benawa

Dari Tabel 8 dapat dilihat nilai kecepatan akan semakin tinggi apabila jarak tanam pohon semakin jauh. Apabila panjang penanamannya ditambah maka nilai 14

kecepatan akan semakin menurun. Hasil ini membuktikan bahwa jarak tanam pohon berpengaruh terhadap kecepatan aliran. Selain itu memperkuat teori yang dikemukakan peneliti lain yang mengungkapkan pentingnya vegetasi pada bantaran terhadap retensi (Garcia-Arias et al. 2011). Berdasarkan hasil perhitungan terhadap daerah aliran Sungai Barabai dengan outlet dikoordinat lokasi penelitian didapat kecepatan aliran air Sungai Barabai pada kecepatan hujan rata-rata adalah seperti yang tersaji pada tabel 9. Nilai ini adalah nilai kecepatan yang diinginkan. Tabel 9. Kecepatan maksimum pada hujan rata-rata

Dari skenario yang telah dilakukan dengan kriteria kecepatan pada skenario harus lebih kecil dari kecepatan pada hujan rata-rata maka skenario yang dibuat dapat diterima. Pembuatan model ekohidrolik dengan menggunakan persamaan memuat asumsiasumsi : 1. Tidak melihat jenis pohon yang digunakan. 2. Persamaan hanya melihat diameter pohon dan pohon tidak mengalami penambahan diameter. 3. Pohon yang digunakan adalah pohon tunggal. Tanaman pada dataran banjir merupakan vegetasi yang bisa tumbuh dalam bentuk tunggal ataupun dalam bentuk rumpun. Apabila dibuat hipotesis maka ada pengaruh bentuk pohon terhadap kecepatan aliran. Hipotesis ini tidak bisa dijawab dengan menggunakan persamaan ekohidrolik. Untuk itu maka perlu dilakukan percobaan dengan menggunakan model fisik untuk memasukan parameter pohon dalam bentuk rumpun pada berbagai debit aliran.

SIMPULAN Simpulan yang diberikan adalah : 1. Model ekohidrolik cukup efektif untuk mengurangi kecepatan air pada debit banjir di Sungai Barabai. 2. Semakin rapat jarak penanaman maka nilai kecepatan aliran semakin kecil 3. Semakin panjang panjang lahan yang ditanami pohon maka nilai kecepatan juga semakin kecil.

15

4. Skenario ekohidrolik dengan menggunakan persamaan hanya menggunakan pohon tunggal dengan diameter yang tetap. 5. Perlu dilakukan percobaan dengan model fisik untuk menjawab kecepatan aliran pada pohon dalam bentuk rumpun.

16