Keairan
DAMPAK BANJIR LAHAR DINGIN PASCA ERUPSI MERAPI 2010 DI KALI GENDOL (065A) Perdi Bahri1, Jazaul Ikhsan2 dan Puji Harsanto3 1
Mahasisswa S1 Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Jl.Ring Road Selatan,Tamantirto, Bantul, Yogyakarta, Email:
[email protected] 2 Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Jl.Ring Road Selatan, Tamantirto, Bantul, Yogyakarta, Email:
[email protected] 3 Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Jl.Ring Road Selatan,Tamantirto, Bantul, Yogyakarta, Email:
[email protected]
ABSTRAK Banjir lahar dingin pada DAS Gendol akibat erupsi Gunung Merapi Desember 2010 silam, mengakibatkan kerusakan pada lingkungan sekitar bantaran sungai Kali Gendol. Salah satu cara untuk mengurangi dampak kerusakan yang diakibatkan banjir lahar dingin yaitu merencanakan mitigasi pencegahan bencana sedimentasi dengan melakukan simulasi lahar dingin dengan model numerik. Pada penelitian akan dilakukan simulasi aliran debris dengan model numerik menggunakan software Simlar V.1.1.2011. Penelitian ini bertujuan mengkaji efektifitas bangunan sabo terhadap pencegahan rambatan aliran sedimen dan untuk mengetahui daerah rawan bencana lahar dingin. Simulasi dilakukan dengan kondisi sungai menggunakan bangunan sabo dan tidak menggunakan bangunan sabo. Simulasi dengan alur tanpa menggunakan bangunan sabo dilakukan sebagai perbandingan untuk mengetahui efektifitas bangunan sabo pada alur kali yang menggunakan bangunan sabo atau alur sungai yang sesuai dengan kondisi di lapangan.. Data yang diperlukan untuk input Simlar V.1.1.2011 adalah: hidrograf banjir, peta topografi berupa DEM dan karaktersitik sedimentasi sungai, Hasil simulasi diverifikasi dengan membandingkan hasil simulasi dengan Peta Daerah Rawan Bencana Sedimentasi untuk daerah Yogyakarta yang dikeluarkan BNPB tahun 2011. Hasil kajian menunjukkan bahwa dengan data hidrograf banjir dengan tinggi hujan 44,75 mm memiliki debit puncak sebesar 4,95 m3/det, efektifitas bangunan sabo dalam pencegahan aliran sedimen pada alur Kali Gendol secara umum dinilai masih efektif dan daerah yang rawan terkena bencana lahar dingin yaitu dusun Manggung, Glagaharjo, Pusung, Pojok, Gungan dan Besalen. Perbandingan hasil simulasi dengan peta rawan bencana sedimentasi menunjukkan bahwa hasil simulasi sesuai dengan kajian lapangan. Kata kunci: banjir lahar dingin. model numerik, efektifitas bangunan sabo, daerah rawan benca sedimentasi
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Pasca erupsi Gunung Merapi di daerah Yogyakarta dan Jawa Tengah pada Desember 2010 silam, mengakibatkan beberapa sungai – sungai yang berhulu di lereng Gunung Merapi mengalami perubahan morfologi dan karakteristik aliran, salah satu penyebab utamanya yaitu banjir lahar dingin (aliran debris). Fenomena ini mengakibatkan kerugian prasarana dan sarana publik antara lain: transportasi, irigasi, lahan pertanian dan perkebunan bahkan korban jiwa. Salah satu cara mitigasi bencana lahar dingin yaitu melakukan simulasi banjir lahar dengan menggunakan pemodelan numerik untuk memperkirakan pergerakkan aliran banjir lahar dingin dan luas area jangkuannya. Pada penelitian ini simulasi banjir lahar dingin menggunakan pemodelan numerik dengan menggunakan aplikasi Simlar V.1.1.2011. Aplikasi Simlar menghasilkan simulasi aliran banjir lahar dingin berbasis sistem informasi geografi yang mampu diolah untuk diambil data arah rambatan banjir, volume aliran banjir serta luas area jangkuan banjir . 1.2 Maksud dan tujuan Maksud dan tujuan penelitian ini untuk mengetahui efektifitas bangunan sabo terhadap pencegahan aliran banjir lahar dingin. Simulasi yang dihasilkan diharapkan mampu memberikan estimasi pergerakan arah rambatan banjir lahar dingin serta limpasan banjir lahar dingin yang akan terjadi, dari simulasi tersebut dapat diketahui daerah mana saja yang rawan terkena bencana lahar dingin Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
A - 39
Keairan
1.3 Batasan masalah Penelitian ini memiliki batasan masalah sebagai berikut : 1. Lokasi penelitian di kawasan DAS Gendol di kecamatan Cangkringan, titik awal daerah Manggung di desa Kepuharjo hingga daerah Bronggang desa Argomulyo, Sleman, Yogyakarta, dengan panjang sungai 3120 m;
Lokasi penelitian
Gambar 1. Lokasi Penelitian 2. 3. 4. 5.
6.
Hidrograf banjir dianalisa dengan menggunakan hidrograf satuan sintetis Nakayashu; Data karakteristik sedimen yang digunakan dari data olahan tahun 2011 yang diuji di laboratorium mekanika tanah, Diploma Teknik Sipil, Universitas Gadjah Mada; Peta DEM yang digunakan berukuran spasial 20 m x 20 m; Dalam melakukan simulasi alur menggunakan bangunan sabo dilakukan dengan cara melakukan menaikkan titik dasar saluran yang ada bangunan sabo dengan memod memodifikasi ifikasi data DEM dan mengasumsikan bedload tidak terjadi atau = 0 pada titik yang ada bangunan sabo; Verifikasi hasil dilakukan dengan cara membandingkan hasil simulasi dengan Peta Daerah Rawan Bencana Sedimentasi Yogyakarta, BNPB 2011.
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Simulasi model numerik Pemodelan numerik dengan menggunakan SIMLAR V.1.1.2011 untuk mensimulasi kejadian banjir bandang yang terjadi di Kali Putih, Kabupaten Jember pada tahun 2006. Hasil kajian menunjukkan bahwa software dapat bekerja dengan baik. Hasil sil simulasi dapat memberikan gambaran umum mengenai karakteristik sebaran aliran banjir yang hampir sama dengan sebaran aliran yang terjadi pada kejadian tahun 2006 ( Argitalia F.K, 2012). Untuk hasil secara umum, kekurang telitian DEM dapat diminimalkan dengan melakukan perbaikan data DEM pada lokasi lokasi- lokasi yang dianggap penting atau vital dalam mempengaruhi pergerakan aliran ( Argitalia F.K, 2012). Menurut Liu dan Hang (2009) pemodelan siumulasi menggunakan metode numerik efektif untuk mensimulasikan al aliran debris dan deposit sedimen sebagai sarana perencanaan sistem peringatan dini, selain itu untuk melakukan evaluasi dan desain rekayasa teknik suatu kasus, model numerik merupakan salah satu model yang efektif dalam penerapannya (Liu dan Hang, 2009), pemodelan modelan yang digunakan dalam penelitan Liu dan Hang (2009) adalah simulasi numerik FLO 2D. Penelitian ini dilakukan pada sungai Chiu Shue, Taiwan, Hasil kajian menunjukkan bahwa simulasi menggunakan model numerik efektif untuk mensimulasikan aliran debris dan deposit sedimen yang terjadi sebagai sarana perencanaan sistem peringatan dini.
Konferensi erensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
A - 40
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta Surakarta, 24-26 Oktober 2013
Keairan
3. LANDASAN TEORI 3.1 Model simulasi numerik Pada penelitian yang diusulkan akan digunakan metode air lumpur diperhitungkan sebagai satu kesatuan fluida. Simulasi aliran debris tersebut didasarkan pada persamaan diferensial parsial yang mengatur aliran debris sebagai berikut: Persamaan konservasi massa :
!h !M !N 0 !t !x !y
(1)
Persamaan konservasi momentum dan gaya (arah x) :
!(uM ) !(vM ) !H τ bx !M β β gh !x ρ T !t !x !y
(2)
Persamaan konservasi momentum dan gaya (arah y) :
!(vN ) !(uN ) !H τ by !N gh β β !y ρ T !y !x !t
(3)
dengan h= tebal aliran (m), M= debit aliran debris per unit lebar arah x (m2/d), N= debit aliran debris per unit lebar arah y (m2/d), H= kedalaman aliran (m), τ = tegangan gesek, ρ T = rapat masa aliran. Persamaan kekekalan massa pada dasar sungai :
!z b ' !q Bx !q By ( !t () !x !y
c*
2 3 0 3 4
(4)
dengan c*= konsentrasi sedimen di dasar sungai, qBx = debit sedimen ke arah x, qBy = debit sedimen ke arah y, qBx + qBy = merupakan jumlah sedimen dasar (bedload). Erosi tebing dipertimbangkan dengan persamaan Ashida, Egashira, dan Kamamoto berikut ini.
q p q p* u * d 1
q p* F0*τ *
2
' 1 τ ((1 2 *sc ) ε τ*
τ*
(5)
3
2 'h 1 2 33 ( 3 4 ) d sin θ 4
(6)
u* ghI
(7)
u*2 gd '(σ 123 ) ρ 4
(8)
2
τ *sc τ *c cos θ 1
' tan θ 2 33 a 1 (( ) µ 4
(9)
dengan qp = erosi tebing per unit lebar (m2/d), qp* = erosi tebing per unit lebar (tak berdimensi), F0*= koefisien = 0,01, u* = kecepatan geser dasar (m/d), I = kemiringan garis energi aliran, ө = kemiringan tebing. Beberapa rumusan debit yang digunakan dalam program simulasi 2D , yaitu Meyer-Peter & Muler :
q* b 8(τ * τ * c ) 1,5
(10)
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
A - 41
Keairan
Ashida, Takahashi & Miyuzama :
q * b 12τ *
1 .5
' (1 0,85'( τ * c (τ ( ) * )
2 33 4
1
2' 3(1 0,92'( τ * c (τ 3( ) * 4)
Dengan q*b = volume debit per satuan lebar (m3/det),
2 33 4
0,5
2 3 3 4
(11)
τ *c = nilai rata- rata tegangan gesek kritis, τ *
= shields’
number.
4. METODE PENELITIAN 4.1
Pengumpulan Data
4.1.1
Data primer
Merupakan data yang diperoleh dari pengamatan langsung di lapangan. Data yang diperoleh meliputi : Observasi Kondisi morfologi sungai dan tata guna lahan sekitar bantaran sungai. 4.1.2
Data sekunder
Merupakan data yang diperoleh dari Pusat Penelitian Balai Sabo Yogyakarta dan Lab. Mekanika Tanah Diploma Teknik Sipil, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Data tersebut Antara Lain : a. b. c. d.
Data curah hujan, Data topografi berupa peta DEM, Penampang memanjang sungai, Data sedimen.
Data yang diperoleh digunakan untuk menjadi inputan simulasi model numerik Simlar V.1.1.2011 untuk diolah sehingga menghasilkan layout sebaran arah rambatan aliran banjir lahar dingin dan area jangkuannya. 4.2
Bagan alir penelitian
Bagan alir penelitian ditunjukkan pada Gambar 2. Mulai
Pengumpulan Data
Curah Hujan
Topografi ( DEM & RBI)
Data Tanah & Sedimentasi
Proses Simulasi Simlar V.1.1.2011
Hidrograf Banjir
Dengan Sabo Modifikasi data DEM dan bedload
Data Sungai (Morfologi )
Proses Simulasi Simlar V.1.1.2011
Modifikasi data ( DEM )
Tanpa Sabo Tidak
Analisa dan pembahasan Ya Kesimpulan
Selesai
Gambar 2. Bagan alir penelitian
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
A - 42
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24-26 Oktober 2013
Keairan
5. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil simulasi Hasil kajian menunnjukaan pada saat Hidrograf mula – mula naik menuju jam puncak bangunan sabo masih efektif menahan panjang luncuran aliran debris atau banjir lahar dingin, sebesar 68% namun hidrograf pada saat jam idak mampu lagi menahan rambatan aliran debris yang membawa volume puncak hingga jam resesi bangunan sabo ttidak material debris diatas batas kemampuan tamping bangunan sabo akibatnya terjadi limpasan pada hilir Kali Gendol. . oleh tidak besar dari 14763,16 m3. Volume yang masih bisa ditampung oleh bangunan sabo dari hasil kajian diper diperoleh Untuk proses evakuasi hasil simulasi menunjukkan bahwa bangunan sabo masih efektif menahan aliran rambatan sedimen. Berikut Ordinat hidrograf banjir dan layout sebaran hasil simulasi yang ditunjukkan Gambar 3 s/d Gambar 5.
Hidrograf Banjir 5
Q(m3/det)
4 3 2 1 0 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4t (Jam) 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 Gambar 3. Ordinat hidrograf banjir t = 1,5 jam
0 1
t = 2,5 jam
3,15 m
10,30 m
- 3,00 m
-2,18m 0 1
(km)
(km)
t = 8 jam
22,20 m
- 3,47 m 0 1
(km)
Gambar 4. Hasil simulasi alur kali tanpa menggunakan sabo
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24 24-26 Oktober 2013
A - 43
Keairan
t = 1,5 jam
t = 2,5 jam
t = 8 jam
GE - D
3,21 m
10,60 m
21,1 m
-3,89 m
-8,23 8,23 m
GE – C13
--2,96 m 0 1
GE – C12 0 1
(km)
(km)
0 1
(km)
Gambar 5. Hasil simulasi alur kali tanpa menggunakan sabo Dari hasil simulasi yang ditunjukkan Gambar 4 s/d Gambar 5 diatas panjang jarak luncur aliran debris yang meluncur di alur Kali Gendol ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1. Panjang jarak luncur aliran debris Jarak luncur
Jarak luncur
tanpa sabo
ada sabo
(m)
(m)
1,5
820
160
2,5
2760
1560
Jam
8,0 3120 Sumber : Hasil Simulasi Simlar V.1.1.2011
3120
Hasil simulasi menunjukkan bahwa daerah yang rawan terkena limpasan banjir aliran debris ditunjukkan pada Tabel 2 di bawah ini : Tabel 2. Luas area yang terkena dampak bencana banjir lahar dingin
No
Dusun
Luasan area terkena dampak (ha)
Luasan area terkena dampak (ha)
Tanpa bangunan sabo
Ada bangunan sabo
1
Manggung
1,5
0,27
2
Glagaharjo
2,04
2,55
3
Pusung
1,90
1,87
4
Pojok
2,78
4,07
5
Gungan
5,16
4,54
6 Besalen 0,00 Sumber : Hasil Simulasi Simlar V.1.1.2011
8,15
Dengan membandingkan alur Kali Gendol menggunakan bangunan sabo dan tanpa bangunan sabo seperti yang ditunjukkan Tabel 1 di atas menunjukkan bahwa alur Kali Gendol yang menggunakan bangunan sabo mengakibatkan daerah hilir Kali Gendol terkena rambatan aliran limpasan banjir lahar dingin. Hasil kajian menunjukkan bahwa bangunan sabo apabila melebihi kapasitas tampungnya akan mengakibatkan limpasan aliran debris merambat ke daerah hilir bantaran Kali Gendol.
Konferensi erensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7)
A - 44
Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta Surakarta, 24-26 Oktober 2013
Keairan
5.2 Verifikasi hasil simulasi Menurut peta daerah rawan bencana sedimentasi yang dikeluarkan BNPB pada tahub 2011 bahwa daerah Besalen tidak termasuk dalam zona bahaya bencan sedimentasi. Perbedaan hasil simulasi dengan peta daerah rawan bencana sedimentasi BNPB dikarenakan kondisi topografi (DEM) yang dijadikan inputan untuk simulasi memiliki kekurangan ketelitian dengan kondisi topografi yang ada di lapangan hal ini disebabkan data reolusi spasial yang dijadikan ijadikan input data hanya memiliki resolusi 20m x 20m. Berikut perbandingan hasil simulasi dengan peta daerah rawan bencana sedimentasi Yogyakarta (BNPB, 2011) yang dtunjukkan Gambar 6.
Peta daerah rawan bencana sedimentasi Yogyakarta (BNPB, 2011)
Hasil simulasi
Gambar 5. Perbandingan Hasil simulasi dengan peta daerah rawan bencana sedimentasi Yogyakarta BNPB 2011
6. KESIMPULAN
Dari hasil kajian yang telah diuraikan, dapat diambil kesimpulan bangunan sabo GE – D Kepuharjo, GE – C13 dan GE - C12 efektif untuk menampung volume aliran debris dan panjang rambatan aliran debris dari jam 1 hingga ke jam 2,5. Ketika mencapai jam resesi bangunan sabo tidak efektif hal ini disebabkan aliran debris lume aliran debris dibanding dengan aliran yang tidak menggunakan bangunan sabo. mengalami peningkatan volume Volume aliran debris meningkat dikarenakan peningkatan sedimentasi dan erosi pada titik lokasi kali yang bangunan sabo dari hasil kajian menggunakan bangunan sabo. Volume yang masih bisa ditampung oleh bangu diperoleh tidak besar dari 14763,16 m3. Untuk proses evakuasi hasil simulasi menunjukkan bahwa bangunan sabo masih efektif menahan aliran rambatan sedimen. ahar dingin yaitu Manggung, Hasil kajian menunjukkan bahwa daerah yang rawan terkena bencana banjir llahar Glagaharjo, Pusung, Pojok, Gungan dan Besalen
DAFTAR PUSTAKA Argitalia, F.K., (2012), Pengaruh Perubahan Digital Elevation Model (DEM) dalam Simulasi Banjir dengan Software SIMLAR V.1.0 (Studi Kasus Banjir Bandang di Kali Putih, Kabupaten Jember Tahun 2006) 2006), Tugas Akhir Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada,Yogyakarta. Kusumosubroto, H. (2013), Aliran Debris dan Lahar Lahar,, Jilid I, Edisi I, Graha Ilmu, Yogyakarta. Liu, u, K.F., and Huang, M.C. (2009). “Numerical simulation of debris flows”, Proceedings of the ASME 28th International Conference on Ocean Ocean,, Offshore and Arctic Engineering, Hawai, USA, pp. 11-8.
Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS 7) Universitas Sebelas Maret (UNS) - Surakarta, 24 24-26 Oktober 2013
A - 45
