Analisa Debit Banjir Sungai Bonai Kabupaten Rokan Hulu
ANALISA DEBIT BANJIR SUNGAI BONAI KABUPATEN ROKAN HULU MENGGUNAKAN PENDEKATAN HIDROGRAF SATUAN NAKAYASU S.H Hasibuan Abstrak Tujuan utama dari penelitian adalah melakukan analisa rancangan debit banjir di Sungai Bonai Kecamatan Kunto Darussalam Kabupaten Rokan Hulu. Metode pendekatan yang digunakan untuk penetapan debit rancangan menggunakan Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu dengan pengambilan data curah hujan dari Stasiun Pengukuran Curah Hujan Stasiun hujan Kota Lama, Lubuk Bendahara dan Ujung Batu dari tahun 2000 sampai 2009. Hasil utama dari penelitian membuktikan bahwa pendekatan rancangan debit banjir menggunakan Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu untuk Sungai Bonai dengan kala ulang 50 Tahunan adalah sebesar 286.75 m3/dt . Kata kunci : banjir rancangan, kala ulang, hidrograf satuan sintetis, Metode Nakayasu Abstract The aims of this research was analyze flood design discharge at Bonai River, Kunto Darussalam Residence, Rokan Hulu District. Method was used used to analyze synthetic unit hydrograph of Nakayasu by rainfall in Pasar Kampar Station at year 2000 to 2009 . The result of this research prove that flood design discharge at Bonai River, Kunto Darussalam Residence, Rokan Hulu District using synthetic unit hydrograph of Nakayasu for return period 50 years is 286.75 m3/s . Key words : flood design, return period, synthetic unit hydrograph, Nakayasu of method
1. 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 terus meningkat, demikian juga dengan jumlah korban manusia dan kerugian harta benda serta sarana dan prasarana umum/sosial, prasarana transportasi dan prasarana pertanian/pengairan. Menurut Suripin (2004), banjir itu sendiri merupakan indikasi dari ketidak seimbangan sistem lingkungan dalam proses mengalirkan air permukaan dan dipengaruhi oleh besar debit air yang mengalir melebihi daya tampung daerah pengaliran. Masih dikatakan Suripin (2004) selain curah hujan sebagai faktor penyebab timbulnya bencana banjir juga tidak terlepas dari adanya kerusakan ekosistem lingkungan yang terjadi di (DAS) dan buruknya pengelolaan sumberdaya air. Adanya kerusakan lahan menyebabkan meningkatnya koefisien aliran permukaan S.H. Hasibuan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Riau
semakin besar. Daerah hulu DAS yang merupakan daerah imbuhan akan semakin rentan terhadap kekeringan, sebaliknya daerah hilir justru rentan terhadap banjir. Desa Bonai yang terletak di Kabupaten Rokan Hulu Provinsi Riau merupakan salah satu daerah yang rentan dilanda banjir. Hal tersebut disebabkan karena Desa Bonai dilalui oleh alur Sungai Bonai, yang mana sungai tersebut berada pada kawasan daerah aliran sungai Rokan Kiri. Apabila di sekitar DAS terjadi intensitas hujan yang tinggi, maka debit air yang mengalir akan melebihi daya tampung sungai. Keberadaaan Sungai Bonai memiliki peranan penting bagi kehidupan masyarakat sekitar, yaitu alur untuk lalu lintas dan juga sebagai penghasil sumber ekonomi masyarakat. Apabila air sungai meluap hingga ke pemukiman, aktivitas masyarakat akan terhenti yang berujung mengalami kerugian. Begitu juga dengan genangan air tersebut bisa sampai pada permukaan jalan hingga mengakibatkan sistem transportasi darat terganggu. Page 23
Dalam perencanaan bangunan-bangunan keairan terutama bangunan struktur sungai, langkah awal yang harus ditempuh adalah menentukan banjir rancangan sesuai dengan kala ulang tertentu. Penentuan besarnya banjir rancangan untuk perancangan sungai didasarkan pada tingkat keperluannya. Besar banjir rancangan menunjukkan besarnya limpasan permukaan maksimal akibat hujan (Saleh, 2006). Masih dikatakan Harto (1993) dan Asya’ari (2008) untuk mendapatkan banjir rancangan ada dua pendekatan yaitu metode hidrograf dan non hidrograf. Metode hidrograf menghasilkan besarnya banjir tiap-tiap jam puncaknya. Contoh metode yang digunakan adalah Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu, Snyder dan Gamma I. Adapun metode Non Hidrograf hasil analisanya hanya berupa banjir puncak. Rumus yang dipergunakan adalah Rasional, Haspers, Weduwen dan Melchior. Biasa yang lazim dipakai adalah Rumus Rasional. Merujuk rekomendasi dari CD Soemarto (1987) bahwa metode hidrograf satuan Nakayasu sudah banyak diaplikasikan penggunaannya untuk penetapan debit puncak banjir baik di Jawa maupun Luar Jawa, maka penetapan tujuan utama dari penelitian ini adalah melakukan kajian analisa debit banjir Sungai Bonai Kecamatan Bonai Darussalam, Kabupaten Rokan Hulu menggunakan Metode Nakayasu. 2. METODOLOGI PENELITIAN Lokasi Penelitian Lokasi penelitian yang digunakan untuk penelitian adalah Sungai Bonai Kecamatan Kunto Darussalam Kabupaten Rokan Hulu, Provinsi Riau. Untuk selanjutnya diskripsi hulu dan hilir Sungai Bonai selengkapnya disajikan seperti pada Gambar 1 dan Gambar 2 di bawah ini .
Gambar 1 Kondisi Hulu Sungai Bonai Page 24
Gambar 2 Kondisi Hilir Sungai Bonai Kebutuhan Data Kebutuhan data meliputi sebagai berikut : Data curah hujan yang digunakan adalah data curah hujan 10 tahun dari tahun 2000 sampai 2009 pada Stasiun hujan Kota Lama, Lubuk Bendahara dan Ujung Batu. Data ini diperoleh dari Dinas Pekerjaan Umum Provinsi Riau. Peta Daerah Aliran Sungai Rokan serta Lokasi Stasiun Hujan Data ini diperoleh dari Balai Wilayah Sungai Sumatera III (BWSS III) Pekanbaru. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Hidrologi Analisis hidrologi dilakukan untuk menentukan intensitas hujan. data yang digunakan berupa data curah hujan harian 10 tahun dari tahun 2000-2009, dari data tersebut dilakukan analisis frekuensi hujan, selanjutnya dihitung distribusi hujan jam-jaman yang terjadi. Analisis Curah Hujan Rata-rata Harian Maksimum Bersumber dari Badan Wilayah Sungai Sumatera III Provinsi Riau tahun 2010 pada Daerah Pengaliran (DPS) Sungai Bonai di Sub DPS Rokan Kiri mempunyai tiga stasiun penakar hujan yang berpengaruh yaitu stasiun penakar Kota Lama, Lubuk Bendahara dan Ujung Batu. Selanjutnya berdasarkan hasil perhitungan curah hujan rata-rata maksimum daerah untuk Sub DPS Rokan Kiri, dari ketiga stasiun pencatat hujan nilai curah hujan rata-rata harian maksimum dalam mm disajikan seperti pada Gambar 3 di bawah ini. JURNAL APTEK Vol. 4 No. 1 Januari 2012
Analisa Debit Banjir Sungai Bonai Kabupaten Rokan Hulu
Gambar 3. Curah Hujan Rata-rata Maksimum
Harian
Analisa Frekuensi Menurut Triatmodjo (2008) bahwa analisis frekuensi bertujuan untuk menentukan jenis distribusi yang sesuai untuk mendapatkan curah hujan rencana. Pemilihan jenis distribusi curah hujan yang sesuai berdasarkan nilai koefisien asimetris (Cs), koefisien variasi (Cv) dan koefisien kurtosis (Ck). Koefisien tersebut didapat dengan menentukan nilai parameter statistik dari data curah hujan rata-rata dengan menggunakan persamaan diatas. Dengan menggunakan program bantu Analisa Frekuensi yang dikembangkan oleh Tim Hidrologi Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Universitas Gadjah Mada (UGM) Jogyakarta yang hasil selengkapnya disajikan sebagai berikut :
Sumber: Hasil Running Model Anfrek
Gambar 6. Hasil Uji Distribusi Frekuensi Smirnov Kolmogorov Analisis Curah Hujan Rencana Untuk Koefisien Distribusi Berdasarkan Log Pearson III Analisis Curah Hujan Rencana Untuk Koefisien Distribusi Berdasarkan Log Pearson III dengan mengambil contoh perhitungan curah hujan rancangan dengan Distribusi Log Pearson Tipe III untuk kala ulang 1,01 tahun adalah sebagai berikut:
logX = 2,069 Standar deviasi (Sd) adalah sebesar 0,057, koefisien kepencengan (Cs) sebesar 0,612 Sehingga hujan rancangan untuk kala ulang 1,01 didapatkan adalah kala ulang (Tr) 1,01 dan probabilitas (Pr) adalah 99. Maka berdasarkan tabel Log Pearson Type III didapat nilai G = -1,872 sehingga : Log X
= logX + G . Sd
Log X = 2,069 + (-1,872 . 0,057) Log X = 1,962 X 1,01th = 91,616 mm Hasil perhitungan curah hujan rancangan selengkapnya disajikan seperti pada Gambar 7 di bawah ini Gambar 4. Langkah-langkah Perhitungan Program Bantu Anfrek
Sumber : Hasil Perhitungan Sumber : Hasil Running Model Menggunakan Program Anfrek
Gambar 5. Hasil Perhitungan Uji Parameter Statistik
S.H. Hasibuan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Riau
Gambar 7. Grafik Hubungan Antara Besar Curah Hujan Rancangan Untuk Berbagai Kala Ulang Page 25
Analisis Debit Banjir Rancangan Koefisien Limpasan Angka koefisien limpasan merupakan indikator apakah suatu DAS telah mengalami gangguan (fisik). Besar kecilnya nilai C tergantung pada permeabilitas dan kemampuan tanah dalam menampung air. Nilai C yang besar menunjukkan bahwa lebih banyak air hujan yang menjadi limpasan. Koefisien limpasan permukaan pada kajian ini dihitung dengan mengkalikan luas penggunaan lahan dengan besarnya koefien limpasan. Sedangkan penggunaan lahan Sub DAS Rokan Kiri diwakili dengan analisis yang terdapat pada Kecamatan Bonai Darussalam. Perhitungan koefisien limpasan gabungan (Cgab) pada Sub Daerah Aliran Sungai (DAS) Rokan Kiri seperti yang disajikan pada Tabel 1 di bawah ini. Tabel 1 Perhitungan Koefisien Pengaliran (Cgab ) pada Sub DAS Rokan Kiri
Sumber : Perhitungan
Perhitungan Distribusi Hujan Jam-jaman Menghitung distribusi hujan jam-jaman untuk Sub DAS Rokan Kiri, pola pembagian hujan terpusat didaerah tinjauan direncanakan 6 jam setiap harinya. Perhitungan distribusi hujan jam-jaman untuk masing-masing jam ditabelkan pada Tabel 2 di bawah ini.
Curah Hujan Netto Jam-jaman Besarnya hujan efektif jam-jaman diperoleh dengan menggunakan …………… di atas. Contoh perhitungan untuk kala ulang 50 tahun dengan distribusi hujan 1 jam adalah terdiri dari curah hujan rancangan 50 tahun sebesar 159,054 mm, koefisien pengaliran (C) adalah 0,40, curah hujan netto (Rn) atau C.Rn adalah 63,538 mm dan curah hujan netto durasi hujan 1 jam sebesar 34,946 mm. Perhitungan Debit Banjir Rancangan Pada studi ini debit banjir rancangan dihitung dengan menggunakan metode Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu. Beberapa parameter yang digunakan antara lain adala luas DPS Rokan Kiri sebesar 622,16 km2, panjang sungai (L) 85,57 km, koefisien limpasan 0,40 dan curah hujan satuan (Ro) 1 mm (hujan satuan) Untuk panjang sungai L > 15 km, maka : Tg = 0,4 + 0,058 L Tg = 0,4 + 0,058 . 85,57 = 5,36 jam Tp = Tg + 0,8. Tr Dengan Tr = 0,5.Tg sampai Tg = 0,5 . 5,36 = 2,68 jam Maka, Tp = Tg + 0,8 .Tr Tp = 5,36 + (0,8 . 2,68) = 7,50 jam α = 2 diambil untuk sungai dengan daerah pengaliran biasa T0,3 = α . Tg T0,3= 2 . (5,36) = 10,72 jam Berdasarkan Rumus yang disajikan di bawah ini maka besarnya debit puncak adalah sebagai berikut : Qp =
Tabel 2. Perhitungan Distribusi Jam-jaman
Qp
C.A.R o
3,6 0,3T T p 0,3 0,4.(622,16) .1 = 3,6((0,3 x 7,5) (10,72))
Qp = 5,330 m3/dt.
Bagian lengkung naik 0 ≤ t ≤ Tp Dengan 0 ≤ t ≤ 7,50 Qa = Qp (t/Tp)2,4
Sumber : Perhitungan
Page 26
JURNAL APTEK Vol. 4 No. 1 Januari 2012
Analisa Debit Banjir Sungai Bonai Kabupaten Rokan Hulu
t
2, 4
Qa = 5,33. 7,5
QB 0,4751.622.16
85.57 . 622.16
0 , 943
0, 6444
Bagian Lengkung Turun Untuk Tp ≤ t ≤ (Tp + T0,3) 7,5 < t ≤ 18,22
Qd1 Q p .0,3
QB 0,4751. A0, 6444.D 0,943
t Tp T0 , 3 t 7 ,5
Qd1 5,33 x 0,3 10, 72
QB= 4,62 m3/dtk Selanjutnya hasil debit aliran dasar , maka diperoleh debit banjir kala ulang 50 tahun. Daerah Aliran Sungai Rokan dan selanjutnya disajikan Grafik Hidrograf Nakayasu seperti Gambar 9 berikut ini.
Untuk (Tp + T0,3) ≤ t ≤ (Tp + T0,3 + 1,5 T0,3) 18,22 < t ≤ 34,30 t Tp 0 , 5T0 , 3
Qd 2 Q p .0,3
1, 5.T0 , 3
Qd 2 (5,33 ).0,3
t 7 , 5 0 , 5 x 10 , 72 1, 5 x 10 , 72
Untuk t ≥ (Tp + T0,3 + 1,5 T0,3) , t > 34,30 t Tp1, 5T0 , 3
Qd 3 Q p .0,3
2.T0 , 3
Qd 3 (5,33) . 0,3
t 7 , 5 1, 5 x10 , 72 2 x 10 , 72
Perhitungan selanjutnya dengan memasukkan t = 0,1,2,3,………n jam, maka didapat ordinat hidrograf satuan Sungai Bonai dalam bentuk Grafik Hidrograf Nakayasu seperti Gambar 8 berikut ini.
Gambar 8. Nilai Aliran Dasar Sungai Bonai Menggunakan Hidrograf Nakayasu Dari ordinat hidrograf satuan kemudian dapat dihitung hidrograf banjir untuk kala ulang 50 tahun yaitu dengan mengalikan curah hujan efektif. Hasil perhitungan ini kemudian ditambahkan dengan besarnya debit aliran dasar . Untuk Sungai Bonai nilai aliran dasar diperoleh berdasarkan Rumus sebagai berikut :
S.H. Hasibuan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Riau
Gambar 9. Grafik Hidrograf Banjir Rencana Kala Ulang 50 tahun Bersumber dari Gambar 9 di atas, ordinat hidrograf satuan kemudian dapat dihitung hidrograf banjir untuk kala ulang 50 tahun yaitu dengan mengalikan curah hujan efektif. Hasil perhitungan ini kemudian ditambahkan dengan besarnya debit baseflow. Untuk Sungai Bonai nilai baseflow adalah sebesar 4,62 m3/dtk. Setelah ditambah dengan debit baseflow, maka diperoleh debit banjir maksimum kala ulang 50 tahun Sungai Bonai adalah sebesar 286,765 m3/dtk Dari Gambar 9 di atas, dapat dilihat hubungan antara waktu dengan debit banjir. Grafik tersebut menunjukkan bahwa tenggang waktu dari permulaan hujan sampai puncak banjir adalah sekitar 8 jam. Berdasarkan hasil analisis, apabila waktu banjir sudah melebihi 8 jam maka perlahan-lahan besar debit banjir akan mengalami penurunan. 4. KESIMPULAN Dari hasil kajian penelitian di atas maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Distribusi curah hujan sekitar Sungai Bonai Darussalam yang diuji menggunakan parameter statistik Page 27
koefisien asimetris (Cs), koefisien variasi (Cv) dan koefisien kurtosis (Ck) adalah mengikuti pola distribusi frekuensi Log Pearson Tipe III. 2. Hasil utama dari penelitian membuktikan bahwa rancangan Debit Banjir Menggunakan Hidrograf Satuan Sintetis Nakayasu untuk Sungai Bonai dengan Kala Ulang 50 Tahunan adalah sebesar 286.75 m3/dt . 5. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Saudara Evaristo T mahasiswa Program Studi Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Universitas Riau atas segala bantuannya untuk pengolahan dan analisa data menggunakan program bantu Excel sehingga membantu kesiapan penerbitan jurnal ini. DAFTAR PUSTAKA Asya’ari, A, Z,. 2008. Identifikasi Fenomena Banjir Tahunan Menggunakan SIG dan Perencanaan Drainase Di Kecamatan Panjatan Kulon Progo Jogyakarta : Tugas Akhir Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia (UII). Saleh, C,. 2006. Kajian Intensitas Hujan Metode Empiris Dengan Intensitas hujan Pengamatan Pada Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas Hulu” Jurnal Media Teknik Sipil, Volume 4. No.1. Edisi Februari 2006 hal 25-33 diterbitkan oleh Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang (UMM), Malang . Chow, Ven Te. 1997. Hidrolika Saluran Terbuka. Jakarta: Erlangga. Harto, Sri. 1993. Analisis Hidrologi . Jakarta: PT. Gramedia. Soemarto, CD. 1987. Hidrologi Teknik. Jakarta: Erlangga. Suripin. 2004. Sistem Drainase Perkotaan Yang Berkelanjutan. Yogyakarta: Andi Offset.
Page 28
JURNAL APTEK Vol. 4 No. 1 Januari 2012
