Karakteristik Banjir Puncak pada Sungai-Sungai di Pulau Jawa

Karakteristik Banjir Puncak di Pulau Jawa
KARAKTERISTIK BANJIR PUNCAK PADA SUNGAI-SUNGAI
DI PULAU JAWA
The Characteristics of Peak Flood of Rivers in Java Island
William M. Putuhena, Wanny K. Adidarma, dan Sri Mulat Yuningsih
Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Air
Jln. Ir. H. Juanda No.193, Bandung 40135
ABSTRAK
Karakteristik banjir puncak untuk sungai-sungai di Pulau Jawa mengalami
perubahan atau tepatnya secara statistik mengalami pergeseran distribusi peluang. Hal
ini ditunjang oleh kajian perubahan iklim global. Berdasarkan data debit maksimum
tahunan yang terkumpul di 66 lokasi pos duga air yang tersebar di Pulau Jawa dari
tahun 1919 sampai dengan 2001, dapat dihitung besaran banjir rencana dengan
berbagai periode ulang serta distribusi peluang dari dua kelompok seri data. Dari
kajian tersebut dapat disimpulkan bahwa ada indikasi pergeseran distribusi di Citarum-
Nanjung, Cikapundung-Gandok, dan Cisadane-Batubeulah. Besaran banjir puncak
spesifik (m 3 /detik/km 2 ) mengecil bilamana luas daerah aliran sungai membesar. Di
beberapa lokasi, banjir puncak spesifik membesar (lebih besar dari 1 m 3 /detik/km 2 )
karena pengaruh dari hujan badai terpusat yang digambarkan melalui peta isohit. Jadi,
besarnya banjir puncak sangat dipengaruhi oleh kondisi badai setempat selain
perubahan iklim global serta pemicu lain seperti perubahan fungsi lahan.
ABSTRACT
The characteristics of peak flood for rivers on Java island have been changing
or, statistically speaking, the frequency distributions have been moving sideways. It is
supported by the globally climate changes. Based on annual maximum discharge
(instantaneous) in 66 gaging stations from 1919 to 2001, the magnitude of design
flood and distribution frequency of two groups of data were analysed. A shift in the
distribution at Citarum-Nanjung, Cikapundung-Gandok and Cisadane-Batubeulah
indicates a consequence of climate changes. The yields of peak flood per square
kilometer were decreasing when the basin areas increase. In some location, such as at
the centre of storm, the specific yield became larger (more than 1 m 3 /sec/km 2 ). It
concludes that the magnitude of peak flood depends on the geographic condition of
the sites, which affect the characteristics of the storm, as well as the global climate
changes and the changes of land use pattern.
ISBN 979-9474-34-5
81

PENDAHULUAN
Wanny et al.
Banjir besar sering terjadi akhir-akhir ini di daerah yang sebelumnya jarang
dilanda banjir. Faktor penyebab banjir sangat kompleks karena melibatkan alam
(meteorologi dan hidrologi), perencanaan, operasi dan pemeliharaan infrastruktur
(bendung dan bendungan), pengaturan tata ruang, dan lain-lain. Interaksi antar faktorfaktor
penyebab tersebut menghasilkan tingkat kerentanan terhadap banjir. Kerja sama
yang baik antar-instansi terkait dengan masyarakat dalam menata fungsi lahan dapat
mengurangi tingkat kerentanan atau bahkan mengurangi besarnya banjir. Salah satu
akar permasalahan banjir adalah faktor lingkungan yang diwakili oleh hujan dan aliran
air di sungai yang secara hidrologis digambarkan sebagai hidrograf dengan puncak
dan volume banjir. Kejadian debit maksimum atau banjir puncak hanya beberapa saat,
tetapi mampu menimbulkan saat kritis yang dapat menghancurkan tanggul atau tebing;
melimpaskan air karena melebihi kapasitas tampung sungai, menyebabkan bendung
atau bangunan air lainnya jebol. Dampak dari kejadian tersebut adalah penggenangan
air di wilayah permukiman dan pertanian.
Oleh karena itu dianggap perlu untuk mengkaji karakteristik banjir puncak
ditinjau dari perubahannya dalam dekade terakhir maupun kemampuan dari daerah
aliran sungai (DAS) dalam menanggapi hujan badai.
KARAKTERISTIK BANJIR PUNCAK DARI SUNGAI-SUNGAI
DI PULAU JAWA
Uraian umum
Aliran air di sungai yang dengan cepat menaik membentuk sebuah hidrograf
dimana debit aliran maksimum yang tercapai sering disebut sebagai banjir puncak.
Makin besar banjir yang terjadi, peluang terjadinya makin kecil. Banjir puncak yang
pada umumnya terjadi digambarkan oleh periode ulang 2 tahunan dan nilainya hampir
sama dengan rata-rata seri data. Analisis hidrologi banjir hanya dapat dilakukan jika
data debit maksimum tahunan (sesaat) dari pos duga air di lokasi tertentu tersedia
dalam periode yang cukup panjang (biasanya minimal 20 tahun). Satu-satunya metode
yang digunakan dalam analisis ini adalah analisis frekuensi (Kite,1988).
Karakteristik banjir puncak selama dekade terakhir
Periode setelah tahun 1990 merupakan masa dimana nilai ekstrim besar (banjir) dan
kecil (kekeringan) sering terjadi. Hal ini mungkin terjadi oleh karena adanya perubahan
iklim global yang terjadi akhir-akhir ini akibat adanya pemanasan global (Burroughs,
82

Karakteristik Banjir Puncak di Pulau Jawa
2003). Dampak dari adanya perubahan iklim ini dapat dideteksi apabila seri data debit
maksimum tahunan cukup panjang, seperti halnya di Citarum-Nanjung (40 tahun),
Cikapundung–Gandok (33 tahun), dan Cisadane–Batubeulah (30 tahun) (Gambar 1).
Perubahan atau pergeseran distribusi peluang mencirikan adanya penyimpangan, apalagi
kalau pergeseran tersebut menghasilkan peluang terjadinya debit yang lebih besar menjadi
makin meningkat. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 2, 3, dan 4.
Pergeseran distribusi peluang pada bagian mode sangat nyata pada Gambar 2
karena periode seri data yang digunakan sangat berbeda yaitu 1919-1935 dan 1973-
2001, lain halnya dengan Gambar 3 dan 4.
Banjir puncak yang lebih kecil dari 30 m 3 /detik pada tahun 1958-1974 tidak
pernah terjadi, tetapi pada periode 1974-1994 terjadi paling tidak sekali (Gambar 3).
Demikian pula halnya dengan Cisadane-Batubeulah kejadian banjir ekstrim besar dan
kecil terjadi pada periode terakhir (1984-2000), hal ini dapat dicermati pada bagian
ekor (tail) dari distribusi peluang (Gambar 4).
Pada Gambar 4 jelas terlihat bahwa pada periode tahun 1984-2000 banjir
maksimum yang lebih besar dari 800 m 3 /detik lebih sering terjadi dan bahkan lebih
besar dari 1.050 m 3 /detik yang belum pernah terjadi pada periode 1969-1982.
Kajian terhadap sifat hujan badai
Karakteristik banjir puncak rencana
Analisis banjir rencana diterapkan pada sekitar 66 lokasi pos duga air yang tersebar
di Pulau Jawa; Jawa Barat (Jabar) 39 pos, Jawa Tengah (Jateng) 12 pos, dan Jawa Timur
(Jatim) 14 pos (Gambar 1) (Pusair,1995). Hasil perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 1
(Pusair,1995). Sebagian besar seri data debit maksimum tahunan mempunyai panjang
sekitar 20 tahun. Oleh sebab itu debit banjir rencana yang diperhitungkan dalam kajian ini
hanya maksimal sampai dengan periode ulang 50 tahun saja (Lye,1991). Untuk
memberikan gambaran mengenai besarnya banjir maksimum yang terjadi pada setiap
kilometer persegi DAS, besaran banjir puncak terutama bagi periode ulang 2 tahun dibagi
dengan luas DAS. Daerah rawan banjir secara hidrologis mempunyai ciri besarnya banjir
rencana per kilometer persegi cukup tinggi apalagi bila disertai dengan rasio antara banjir
rencana periode ulang 50 dan 2 tahun cukup tinggi. Hal yang pertama, banjir puncak
rencana per km 2 sangat bergantung pada curah hujan badai (storm) yang terjadi. IOH
(1983) membuat peta Mean Annual Maximum 1 Day Rainfall yang dapat digunakan
sebagai indikator wilayah sub-DAS yang menerima hujan badai yang cukup tinggi,
misalnya lebih dari 160 mm/hari (Gambar 5).
83

Gambar 1. Lokasi pos duga air
84
Wanny et al.

Karakteristik Banjir Puncak di Pulau Jawa
Peluang(%)
30
25
20
15
10
5
0
200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 500
Debit banjir (m 3 /detik)
1919-1935 1973-2001
Gambar 2. Distribusi peluang banjir puncak Citarum-Nanjung, luas DAS = 1.675 km 2
Peluang(%)
35
30
25
20
15
10
5
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Debit banjir (m 3 /detik)
1958-1974 1975-1994
Gambar 3. Distribusi peluang banjir puncak Cikapundung-Gandok, luas DAS= 90 km 2
85

Peluang (%)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
300
350
400
450
500
550
600
Debit banjir (m 3 /detik)
1969-1982 1984-2000
650
700
750
800
850
950
1000
1050
1100
1150
Wanny et al.
Gambar 4. Distribusi peluang banjir puncak Cisadane-Batubeulah, luas DAS = 820 km 2
Wilayah Banten mempunyai pusat badai di 180 mm. Sub-DAS yang kena
pengaruh adalah Cisata-Pasirseureuh dan Cikadueun-Cibogo. Hulu Cikadueun-Cibogo
kena pengaruh pusat badai tersebut, sehingga menghasilkan banjir rencana 2 tahunan
sebesar 2,6 m 3 /detik/km 2 . Tidak demikian halnya dengan Cisata yang hanya 1
m 3 /detik/km 2 . Di wilayah Sukabumi Selatan pusat badai 180 mm memanjang
mengikuti garis pantai. Sub-DAS yang ada di dalam adalah Ciletuh-Cipiring dan
Cilangla-Leuwineutek yang menghasilkan debit banjir rencana masing-masing 2,0 dan
1,6 m 3 /detik/km 2 . Dekat wilayah Semarang terbentuk pusat hujan 160 mm dimana
Sungai Kupang-Pageukir mengalir dan menghasilkan debit 1,3 m 3 /detik/km 2 . Sebelah
barat Yogyakarta terdapat pusat hujan 160 mm dimana Sungai Jali-Winong berada
sehingga menghasilkan debit banjir 1,8 m 3 /detik/km 2 . Di bagian selatan Malang ada
pusat badai 180 mm dimana Bagong-Temon berada dengan banjir 3,7 m 3 /detik/km 2 ,
dan agak ke barat dimana Grindulu-Gunungsari terletak yang banjirnya mencapai 2,5
m 3 /detik/km 2 .
Kajian terhadap luas DAS
Banjir puncak yang lebih besar dari 1 m 3 /detik/km 2 seperti yang sudah
dijelaskan tidak diikutsertakan dalam perhitungan persamaan antara banjir puncak dan
luas DAS karena pengaruh hujan sangat dominan pada kasus tersebut. Dari Gambar 6
terlihat bahwa untuk Jabar variasi banjir sangat besar. Banjir besar terjadi pada
wilayah Banten dan Jateng Utara, sedangkan Cimanuk, Citarum, dan Citanduy berada
di bawah 0,6 m 3 /detik/km 2 , begitu pula halnya dengan Jateng Selatan dan Jatim.
86

Karakteristik Banjir Puncak di Pulau Jawa
Gambar 5. Hujan maksimum harian rata-rata tahunan
87

Wanny et al.
Bila titik-titik tersebut dikelompokkan per wilayah maka akan dapat dihasilkan
tiga persamaan sebagai berikut:
1. Cimanuk, Citarum, Cisadane, K. Solo, dan K. Brantas
y = - 0,1567 log x + 0,7728 dengan R 2 = 0,8002..........................(1)
2. Banten, Sukabumi, Citanduy, K. Solo, dan K. Brantas
y = - 0,2841 log x + 1,3072 dengan R 2 = 0,7160.........................(2)
3. Jateng, K. Solo, dan K. Brantas
y = - 0,3198 log x + 1,4461 dengan R 2 = 0,8475........................(3)
dimana:
y = banjir puncak rencana periode ulang 2 tahun (m 3 /detik/km 2 )
x = luas DAS (km 2 )
R 2 = koefisien deterministik menggambarkan korelasi antar y dan x.
Persamaan (2) dan (3) menghasilkan lengkung yang hampir sama, terlihat pada
Gambar 6.
yield (m 3 /dt/km 2 )
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.0 5000.0 10000.0 15000.0
luas DPS (km 2 )
banten
cimanuk
cisadane
citarum
citanduy
jateng utara
jateng sel.
solo brantas
serayu
pers.1
pers.2
pers.3
sukabumi
Gambar 6. Hubungan antara luas DAS (DPS) dengan banjir puncak periode ulang 2 tahun
Khusus untuk Bengawan Solo dengan luas DAS lebih dari 5.000 km 2 , terlihat
jelas pada Gambar 7, banjir puncak rencana spesifik bertambah kecil bila luas DAS
bertambah besar. Meskipun debit banjir periode ulang 2 tahun untuk Babat,
Bojonegoro, Cepu, Kauman, dan Napel tidak berurutan besarnya sesuai dengan luas
DAS-nya dibandingkan dengan Babat, Bojonegoro, dan Cepu (Tabel 1), tetapi jika
dihitung berdasarkan debit spesifiknya (Gambar 7), terlihat bahwa makin besar luas
88

Karakteristik Banjir Puncak di Pulau Jawa
makin kecil debit banjr spesifiknya. Secara hidrograf hal ini berarti puncak mengecil
tetapi volume hidrograf bertambah besar jika luas DAS bertambah.
yield (m 3 /dt/km 2 )
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
2 thn 5 thn 10 thn 20 thn 25 thn 50 thn
Periode ulang (tahun)
babat(16286km2)
bojonegoro(13956km2)
cepu(11125km2)
kauman(5310km2)
napel(10095km2)
Gambar 7. Grafik banjir rencana periode ulang 2 sampai dengan 50 tahun untuk
Bengawan Solo
Kajian terhadap rasio banjir rencana periode ulang 50 tahun dan 2 tahun
Besarnya perbandingan antara banjir rencana periode ulang 50 tahun dengan 2
tahun berkisar antara 1,1 - 5,0. Untuk Jabar berkisar antara 1,1 – 5, Jateng dan Jatim
berkisar 1,1 - 3,0.
KESIMPULAN
1. Banjir puncak atau banjir maksimum tahunan pada periode tahun 1970-2000
mengalami perubahan dibandingkan tahun-tahun sebelumnya. Ada indikasi bahwa
banjir-banjir besar lebih sering terjadi. Hal ini terjadi karena beberapa faktor
penyebab seperti dampak dari perubahan iklim global ditambah perubahan fungsi
lahan yang keduanya memacu banjir puncak untuk membesar.
2. Sungai di daerah Banten dan Jateng Utara pada dasarnya secara alami termasuk
rawan banjir menurut hasil analisis banjir rencana dipandang dari sifat hujan
badai. Tingkat kerawanan akan meningkat bila dipicu oleh pengalihan fungsi
lahan hutan atau sawah menjadi perkotaan.
89

DAFTAR PUSTAKA
Wanny et al.
Burroughs, William. 2003. Climate Into the 21 st Century. Cambridge University Press.
p. 20.
Kite, G.W.1988. Frequency and Risk Analysis in Hydrology. Water Resources
Publications. Colorado.
Lye, L.M.1991. An Introduction to Probabilistic Modelling for The Water Resources
Engineer. Course Notes. Memorial University of New Zealand, St. John’s
(Unpublished).
Institute of Hydrology (IOH). 1983. Flood Design Manual for Java and Sumatra.
Wallingford, Oxon, UK.
Pusair. 1995. Penelitian debit banjir periode ulang Pulau Jawa. Pusat Penelitian dan
Pengembangan Pengairan, Badan Penelitian dan Pengembangan Pekerjaan
Umum, Departemen Pekerjaan Umum (Tidak dipublikasikan).
90

Karakteristik Banjir Puncak di Pulau Jawa
Lampiran 1. Debit banjir rencana untuk sungai di Pulau Jawa
No. Nama daerah sungai Luas
Debit banjir rencana dengan periode ulang
2 tahun 5 tahun 10 tahun 20 tahun 25 tahun 50 tahun
km 2 m 3 /detik
1 DAS Bagong - Temon 41,6 155,8 187,8 199,7 206,9 208,5 212,4
2 DAS Bodri - Juwero 552,3 541,5 720,5 851 985,3 1029,9 1174
3 DAS Brantas - Kediri 6361,8 497,5 570,2 611 646,1 656,5 687,1
4 DAS Brantas - Ploso 1004,5 852,2 967,1 1029,9 1083,1 1098,7 1144,1
5 DAS Brantas - Pundensari 409,3 545,4 644,6 710,4 773,9 794,2 857,3
6 DAS Cibuni - Cibungur 1080,7 725,2 1095 1339,9 1574,7 1649,2 1878,7
7 DAS Cidurian - Kopomaja 303,7 213,5 274 304,8 329 335,9 354,6
8 DAS Cidurian - Parigi 602,2 196,2 261,9 305,4 347,2 360,4 401,2
9 DAS Cigulung - Maribaya 36,8 46,3 90,9 134,3 188,9 209,3 283,3
10 DAS Cojolang - Cikadu 368,5 359,3 452,2 489,6 515,4 522,2 539,2
11 DAS Cikadeueun - Cibogo 32,2 82,4 121,5 142,8 160,1 165 178,6
12 DAS Cikapundung - Gandok 90,4 48,7 69,1 82,4 94,8 98,7 110,5
13 DAS Cikapundung - Maribaya 76 34,5 62 84,3 108,7 117,1 144,8
14 DAS Cikarang - Cikarang 53,5 145,4 204,9 240,8 273 282,9 312,3
15 DAS Cikawung - Cimei 549,6 170 186,5 193,8 199,1 200,6 204,5
16 DAS Cilanglang - Leuwineukteuk 176,7 360,8 501,5 594,7 684 712,4 799,7
17 DAS Ciletuh - Cipiring 81 133 164 183,9 202,8 208,7 226,9
18 DAS Ciliman - Leuwikopo 101 88,1 102,7 110,4 116,6 118,4 123,5
19 DAS Ciliman - Manjul 318,5 115,5 116,3 118 122,1 124 131,5
20 DAS Cimandiri - Tegaldatar 520,6 181,9 291,6 359,7 420,2 438,3 491,4
21 DAS Cimanuk - Bojongloa 286 112,1 144 156,8 164,9 166,8 171,4
22 DAS Cimanuk - Leuwidaun 456,6 160,6 229,5 275,1 318,8 332,7 375,4
23 DAS Cimanuk - Leuwigoong 759,6 206,4 282,5 333,7 383,3 399,2 448,6
24 DAS Cimanuk – Tomo 1966,3 589,6 644,7 664,9 677,7 680,8 688,4
25 DAS Cimanuk - Ciwado 1263,7 288 372,7 431,1 488,8 507,5 566,6
26 DAS Cimanuk - Warungpeti 433,6 142,8 194,5 230,8 267,2 279,1 317
27 DAS Cimayong - Pasirgadung 74,2 31 49,9 69,6 96,2 106,7 146,7
28 DAS Cipunagara - Sumurbarang 687,6 359,9 379 379,5 383,9 386,8 401,1
29 DAS Cirasea - Cengkrong 64,02 28,4 36,7 40 42,3 42,9 44,5
30 DAS Cisadane - Batubeulah 819,6 687,8 903,5 1005,4 1080,6 1100,7 1153,5
31 DAS Cisadane - Legok Muncang 196 115,1 163,5 188,4 207,9 213,3 228
32 DAS Cisata – Pasirseureuh 60 58,7 85,1 102,9 119,8 125,2 141,6
33 DAS Ciseel – Cilisung 190,2 167,4 197,8 203,3 204,5 204,6 204,7
34 DAS Citanduy - Cikawung 2636,6 802,1 946,6 1020,7 1080,1 1097,1 1144,6
35 DAS Citanduy - Cirahong 602 376,8 446,8 483,4 513,6 522,4 547,6
91

Lampiran 1. lanjutan
92
No. Nama daerah sungai Luas
Debit banjir rencana dengan periode ulang
Wanny et al.
2 tahun 5 tahun 10 tahun 20 tahun 25 tahun 50 tahun
km 2 m 3 /detik
37 DAS Citanduy - Leuwitonjong 444,8 186,7 254,2 298,8 341,7 355,3 397,1
38 DAS Citanduy - Pataruman 1416,8 832,3 1080,5 1187,9 1261,2 1279,8 1326,1
39 DAS Citarum - Nanjung 1674,5 285,6 328,1 355,3 380,9 388,9 413,6
40 DAS Citarum - Palumbon 5440,5 1496,6 2537,1 3367 4268,4 4576,6 5596,1
41 DAS Citatih - Kebonrandu 401 209,1 319,4 392,5 462,6 484,8 553,3
42 DAS Ciujung - Kragilan 1562,7 772,4 914 970,3 1008,7 1018,6 1043,9
43 DAS Ciujung - Rangkasbitung 1063,8 654,7 954,1 1202,5 1464,5 1551,4 1828,6
44 DAS Comal - Kecepit 86,9 64,4 78,2 87,3 96,1 98,9 107,4
45 DAS Elo - Mendut 457 212 307,7 371,1 432 451,3 510,7
46 DAS Grindulu - Gunungsari 249,1 630 717 749,3 770,2 775,3 788,1
47 DAS Jali - Winong 130 236,1 308,6 326,6 333,2 334,1 335
48 DAS Kalibaru - Karangdoro 372,4 287,5 416,2 518,2 629,7 668 796,4
49 DAS Kupang - Pagerukir 34,7 45 57 63,3 68,6 70,1 74,5
50 DAS Madiun - Nambangan 2126 546,1 659,1 727,2 788,8 807,7 864,3
51 DAS Pekalen - Condong 168,6 113,9 160 186,6 210,1 217,2 238,2
52 DAS Progo - Borobudur 948 607,6 928,8 1141,4 1245,4 1410,1 1609,4
53 DAS Progo - Kranggan II 423,4 206,8 277,8 325,8 372,5 387,5 434,4
54 DAS Sanen - Sanen 272,7 158 250,9 319,8 390,7 414,3 489,8
55 DAS Serang - Muncar 97,7 88,8 108,5 118,8 127,3 129,8 136,9
56 DAS Serang - Tongpait 2531,6 578 597,2 598,1 598,5 599 602,1
57 DAS Serayu - Banjarnegara 723,3 475,5 608,1 691 773,3 799,4 878,8
58 DAS Serayu - Banyumas 2631,3 1180,1 1426,5 1589,7 1746,3 1795,9 1948,9
59 DAS Serayu - Rawalo 2826,5 1605,2 1885,2 1996,2 2068,3 2086,1 2129,4
60 DAS Sewo - Sewoharjo 64,5 22,9 28,8 31,7 34,1 34,8 36,7
61 DAS Solo - Babat 16286,2 1511,8 1747,2 1903,1 2052,6 2100,1 2246,2
62 DAS Solo - Bojonegoro 13956,5 1913,8 2216,4 2416,7 2608,9 2669,9 2857,6
63 DAS Solo - Cepu 11125 1753,9 2052,3 2249,9 2439,4 2499,5 2684,7
64 DAS Solo - Kauman 5195,6 1168,9 1403,9 1537,5 1653,2 1687,8 1789,1
65 DAS Solo - Napel 10095 1882,8 2178,7 2333,6 2460,5 2497,1 2601
66 DAS Tangsi - Susukan 121,5 193,9 254,6 285,2 309,7 316,7 336,6