skripsi pemodelan spasial untuk identifikasi banjir...
TRANSCRIPT
SKRIPSI
PEMODELAN SPASIAL UNTUK IDENTIFIKASI BANJIR GENANGAN
DI WILAYAH KOTA SURAKARTA DENGAN PENDEKATAN METODE
RASIONAL (RATIONAL RUNOFF METHOD)
Penelitian Untuk Skripsi S-1
Program Studi Geografi
Diajukan Oleh :
NAMA : Nugroho Purwono
NIM : E 100 090 030
FAKULTAS GEOGRAFI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2013
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii
HALAMAN PERNYATAAN ......................................................................... iii
KATA PENGANTAR ..................................................................................... iv
DAFTAR ISI .................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR DAN PETA................................................................... x
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xii
ABSTRAK ....................................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ............................................................................ 1
1.2. Perumusan Masalah .................................................................... 4
1.3. Tujuan Penelitian ........................................................................ 4
1.4. Kegunaan Penelitian ................................................................... 4
1.5. Telaah Pustaka dan Penelitian Sebelumnya ................................ 5
1.5.1. Siklus Hidrologi .............................................................. 5
1.5.2. Banjir .............................................................................. 6
1.5.3. Intensitas Hujan .............................................................. 7
1.5.4. Hujan Wilayah ................................................................ 5
1.5.5. Limpasan Permukaan (runoff) ........................................ 11
1.5.6. Metode Rasional ............................................................. 13
1.5.7. Koefisien Runoff (C) ....................................................... 15
1.5.8. Kawasan Resapan ........................................................... 17
1.5.9. Drainase Perkotaan ......................................................... 18
1.5.10. Aplikasi Model Spasial untuk Hidrologi ........................ 19
1.5.11. Penelitian Sebelumnya .................................................... 21
1.6. Kerangka Penelitian .................................................................... 24
1.7. Metode Penelitian ....................................................................... 25
1.7.1. Instrumen Penelitian ......................................................... 25
1.7.2. Tahapan Penelitian ............................................................ 27
1.8. Batasan Operasional.................................................................... 36
vii
BAB II DESKRIPSI WILAYAH PENELITIAN
2.1. Letak Geografis dan Wilayah Administratif ............................... 38
2.2. Kondisi Fisik Alami .................................................................... 40
2.2.1. Meteorologis dan Klimatologis ........................................ 40
2.2.2. Topografis ......................................................................... 45
2.2.3. Jenis Tanah ....................................................................... 47
2.2.3. Bentuklahan ...................................................................... 50
2.3. Kondisi Sosial - Penduduk .......................................................... 55
2.3.1. Tingkat Kepadatan Penduduk ........................................... 55
2.4. Kondisi Fisik Artifisial ............................................................... 57
2.4.1. Penggunaan Lahan (Land Use) ......................................... 57
2.4.2. Drainase Kota ................................................................... 61
BAB III PARAMATER PEMODELAN BANJIR GENANGAN
3.1. Koefisien Runoff (Ci) .................................................................. 65
3.2. Luasan Area (Ai)......................................................................... 75
3.3. Koefisien Runoff Rerata (C) ...................................................... 76
3.4. Intensitas Hujan Wilayah (I) ....................................................... 78
3.5. Debit Limpasan Permukaan /Runoff (Qp) ................................... 92
3.6. Volume Resapan (R) .................................................................. 96
3.7. Kapasitas Drainase Wilayah (D) ................................................ 102
BAB IV ANALISIS HASIL PEMODELAN
4.1. Konsep Model Banjir Genangan Kota Surakarta ....................... 105
4.2. Skenario Model Kondisi A ......................................................... 106
4.2.1. Distribusi dan Luasan Potensi Genangan Kondisi A ........ 110
4.3. Skenario Model Kondisi B.......................................................... 112
4.3.1. Distribusi dan Luasan Potensi Genangan Kondisi B ........ 118
4.4. Evaluasi Akurasi Model .............................................................. 121
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ................................................................................. 126
5.2. Saran ........................................................................................... 127
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 128
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Luas Kawasan Resapan dan Kawasan Terbangun Kota Surakarta 2
Tabel 1.2 Derajat Curah Hujan dan Intensitas Curah Hujan .......................... 8
Tabel 1.3 Nilai Koefisien Aliran (C) untuk Metode Rasional ..................... 16
Tabel 1.4 Koefisien Aliran (C) untuk metode Rasional (Hassing, 1995) .......... 17
Tabel 1.5 Perbandingan Penelitian ................................................................ 23
Tabel 1.6 Bentuk Matriks Kesalahan (confusion/error matrix) .................... 33
Tabel 1.7 Kriteria Nilai Koefisien Kappa (K) ............................................... 34
Tabel 2.1 Persentase Luas Masing-masing Kecamatan ................................ 38
Tabel 2.2 Klasifikasi Tipe Hujan Schmidt dan Fergusson ............................ 40
Tabel 2.3 Rata-rata Curah Hujan Bulanan, Bulan Basah dan
Bulan Kering (Tahun (2000 – 2010) ................................................ 41
Tabel 2.4 Rata-rata Suhu Udara, Kelembapan, Tekanan Udara, Arah dan
Kecepatan Angin pada Tahun 2011 .............................................. 43
Tabel 2.5 Banyaknya Curah Hujan dan Hari Hujan pada Tahun 2011 ............. 44
Tabel 2.6 Kriteria Kelas Kemiringan menurut Sitanala Arsyad ................... 45
Tabel 2.7 Ketinggian Tempat dan Kemiringan Tanah
Masing-masing Kecamatan Kota Surakarta .................................. 45
Tabel 2.8 Luas Wilayah, Jumlah Penduduk, Rasio Jenis Kelamin dan
Tingkat Kepadatan dirinci Tiap Kecamatan 2011/2012 ............... 55
Tabel 3.1 Data Jenis Penggunaan Lahan Kota Surakarta Tahun 2012 ......... 66
Tabel 3.2 Indeks Nilai Koefisien Aliran (Cv) untuk Metode Rasional ......... 67
Tabel 3.3 Kategori Jenis Penggunaan Lahan
berdasar Karakter Tutupan Lahan ................................................ 68
Tabel 3.4 Kategori Data Topografis (Kelas Lereng)
Wilayah Kota Surakarta ............................................................... 69
Tabel 3.5 Nilai Koefisien Aliran Permukaan (Cs) Berdasar
Jenis dan Struktur Tanah Wilayah Penelitian ............................... 70
Tabel 3.6 Nilai Koefisien Aliran Permukaan /Runoff (Ci)
Dirinci pada Tipe Penggunaan Lahan .......................................... 71
Tabel 3.7 Spesifikasi Luasan Area Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta ... 75
Tabel 3.8 Nilai Koefisien Runoff (Ĉ) pada Unit Sub-Sistem Drainase
Kota Surakarta ............................................................................... 76
Tabel 3.9 Informasi Spesifikasi Stasiun Telemetri Penakar Curah Hujan
Wilayah Liputan Kota Surakarta ..................................................... 78
Tabel 3.10 Data Intensitas Curah Hujan Harian Maksimum
tiap Bulan Tahun 2012 ................................................................. 79
Tabel 3.11 Data Intensitas Curah Hujan Bulanan
masing-masing Stasiun Penakar .................................................... 79
ix
Tabel 3.12 Data Intensitas Hujan Harian Maksimum (I) pada Bulan Basah
untuk Wilayah Kota Surakarta ..................................................... 80
Tabel 3.13 Nilai Intensitas Hujan Harian Eksisting untuk Kondisi A ........... 91
Tabel 3.14 Nilai Intensitas Hujan Eksisting Harian untuk Kondisi B ............ 91
Tabel 3.15 Perhitungan Debit Limpasan Permukaan /Runoff
untuk Kondisi A ........................................................................... 93
Tabel 3.16 Perhitungan Debit Limpasan Permukaan /Runoff
untuk Kondisi B ........................................................................... 95
Tabel 3.17 Luas Akumulatif Kawasan Resapan pada Sub-Sistem
Drainase Kota Surakarta ............................................................... 96
Tabel 3.18 Nilai Koefisien Resapan Tertimbang Sub-Sistem
Drainase Kota Surakarta ............................................................... 97
Tabel 3.19 Nilai Kapasitas Volume Resapan pada Sub-Sistem
Drainase Kota Surakarta tiap Tiap Satuan Waktu (Jam) .............. 98
Tabel 3.20 Nilai Kapasitas Volume Resapan pada Sub-Sistem
Drainase Kota Surakarta tiap Tiap Satuan Waktu (Detik) ........... 98
Tabel 3.21 Kapasitas Tampungan Hipotetik Sub-Sistem
Drainase Kota Surakarta ............................................................... 103
Tabel 4.1 Data Hasil Analisis Model Genangan untuk Skenario A ............. 107
Tabel 4.2 Distribusi dan Luasan Genangan untuk Skenario Kondisi A ....... 111
Tabel 4.3 Data Hasil Analisis Model Genangan untuk Skenario B ............. 114
Tabel 4.4 Distribusi dan Luasan Genangan untuk Skenario Kondisi B ........ 121
Tabel 4.5 Tabel Perbandingan Data Hasil Model terhadap Data Lapangan 126
Tabel 4.6 Matriks Kesalahan (Confusion Matrix) Hasil Model
terhadap Data Lapangan ............................................................... 125
Tabel 4.6 Tabel Penilaian Evaluasi Akurasi Data Hasil Pemodelan ............ 126
x
DAFTAR GAMBAR DAN PETA
Gambar 1.1 Sebagian Wilayah Genangan Banjir di Kota Surakarta
Akhir Tahun 2008 ..................................................................... 2
Gambar 1.2 Siklus Hidrologi ........................................................................ 5
Gambar 1.3 Metode Poligon Thiessen .......................................................... 10
Gambar 1.4 Metode Isohyet ......................................................................... 11
Gambar 1.5 Hubungan Hujan dengan Aliran Permukaan
untuk Durasi yang Berbeda ...................................................... 15
Gambar 1.6 Contoh Model Sistem Drainase Perkotaan .................................. 19
Gambar 1.7 Konsep Pemodelan Spasial dalam SIG ....................................... 20
Gambar 1.8 Diagram Alir Kerangka Pemikiran ............................................. 25
Gambar 1.9 Konsep Teknis Pembuatan Feature Parameter Runoff ............. 29
Gambar 1.10 Skema Analisa Data Hasil Model ............................................. 31
Gambar 1.11 Diagram Alir Proses Pengolahan Data dalam Penelitian .............. 35
Gambar 2.1 Diagram Persentase Luas Kecamatan di Kota Surakarta.............. 38
Gambar 2.2 Peta Wilayah Administrasi Kota Surakarta .............................. 39
Gambar 2.3 Grafik Tipe Curah Hujan Kota Surakarta
Menurut Schmidt dan Fergusson ................................................ 42
Gambar 2.4 Grafik Rata-rata Hari Hujan per-Bulan Tahun 2011 .................... 44
Gambar 2.5 Peta Kelas Kemiringan Lereng Kota Surakarta ........................ 46
Gambar 2.6 Peta Jenis Tanah Kota Surakarta .............................................. 49
Gambar 2.7 Peta Bentuk Lahan Kota Surakarta ........................................... 54
Gambar 2.8 Peta Tingkat Kepadatan Penduduk
Kota Surakarta Tahun 2011/2012 ............................................. 56
Gambar 2.9 Peta Citra Morfologi Kota Surakarta ........................................ 59
Gambar 2.10 Peta Penggunaan Lahan Detil Kotas Surakarta 2012 ............... 60
Gambar 2.11 Contoh Saluran Primer dan Sekunder pada Sistem Makro ...... 61
Gambar 2.12 Contoh Saluran Utama dan Sistem Tersier pada Sistem Mikro 62
Gambar 2.13 Peta Wilayah Pengaliran Drainase Kota Surakarta .................. 64
Gambar 3.1 Peta Sebaran Koefisien Runoff (C) Unit
Sub-sistem Drainase Kota Surakarta 2012 ............................... 77
Gambar 3.2 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I)
Untuk Bulan Januari 2012 ........................................................ 81
Gambar 3.3 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I)
Untuk Bulan Februari 2012 ...................................................... 82
Gambar 3.4 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I)
Untuk Bulan Maret 2012 .......................................................... 83
Gambar 3.5 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I)
Untuk Bulan April 2012 ........................................................... 84
xi
Gambar 3.6 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I)
Untuk Bulan Mei 2012 ............................................................. 85
Gambar 3.7 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I)
Untuk Bulan Juni 2012 ............................................................. 86
Gambar 3.8 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I)
Untuk Bulan Oktober 2012 ...................................................... 87
Gambar 3.9 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I)
Untuk Bulan November 2012 ................................................... 88
Gambar 3.10 Peta Sebaran Intensitas Hujan Wilayah (I)
Untuk Bulan Desember 2012 ................................................... 89
Gambar 3.11 Grafik Persentase Luas Kawasan Resapan pada
Sub-Sistem Draianse ................................................................ 99
Gambar 3.12 Grafik Kapasitas Volume Resapan
tiap Satu Satuan Waktu (Detik) ................................................ 99
Gambar 3.13 Peta Sebaran Kawasan Resapan Unit Sub-sistem
Drainase Kota Surakarta 2012 .................................................. 100
Gambar 3.14 Peta Kapasitas Volume Resapan Unit Sub-Sistem
Drainase Kota Surakarta 2012 .................................................. 101
Gambar 3.15 Grafik Kapasitas Debit (Hipotetik) pada Unit
Sub-Sistem Drainase (m3/detik) ............................................... 103
Gambar 3.16 Peta Distribusi Daya Tampung Debit (Hipotetik)
Unit Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta 2012 ...................... 104
Gambar 4.1 Grafik Data Debit Genangan untuk Skenario Kondisi A ......... 108
Gambar 4.2 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model
Kondisi (A) Unit Sub-sitem Draianse ...................................... 110
Gambar 4.3 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model
Kondisi (A) Unit Wilayah Administrasi ................................... 112
Gambar 4.4 Grafik Data Debit Genangan untuk Skenario Kondisi B ......... 113
Gambar 4.5 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model
Kondisi (A) Unit Sub-sistem Draianse ..................................... 116
Gambar 4.6 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model
Kondisi (A) Unit Wilayah Administrasi ................................... 117
Gambar 4.7 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model
Kondisi (B) Unit Wilayah Administrasi ................................... 120
Gambar 4.8 Peta Distribusi Potensi Genangan untuk Skenario Model
Kondisi (B) Unit Wilayah Administrasi ................................... 121
Gambar 4.9 Contoh Sampel Lokasi Genangan Hasil Model dan
Sampel Cek Lapangan .............................................................. 122
Gambar 4.10 Peta Lokasi Titik Sampel Hasil Kriteria Genangan ................. 123
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Hasil Rincian Perhitungan Nilai Koefisien Runoff (Ĉ)
untuk Unit Sub-Sistem Drainase Kota Surakarta............................ L-1
Lampiran 2. Kondisi Fisik Saluran Drainase Sekunder
Wilayah Kota Surakarta ............................................................... L-23
Lampiran 3. Hasil Cek Lapangan Kategori Titik Potensi Genangan
Wilayah Kota Surakarta ............................................................... L-24
Lampiran 4. Guide Questioner Survey Lokasi Potensi Genangan
Wilayah Kota Surakarta ........................................................... L-25
Lampiran 5. Dokumentasi Lapangan ............................................................ L-26
xiii
PEMODELAN SPASIAL UNTUK IDENTIFIKASI BANJIR GENANGAN DI
WILAYAH KOTA SURAKARTA DENGAN PENDEKATAN METODE
RASIONAL (RATIONAL RUNOFF METHOD)
Oleh :
Nugroho Purwono
E 100 090 030
Abstrak
Dewasa ini studi tentang fenomena hidrologis banyak mengikutsertakan peran
informasi spasial sebagai dasar pertimbangan dalam penilaian, demikian dalam studi
hidrologi perkotaan. Dalam konteks perkotaan, kajian dengan model spasial menjadi cara
baru untuk menggali informasi seperti halnya studi terkait peristiwa banjir genangan
(local flood).
Penelitian ini membuat sebuah model spasial dan replikasi secara deterministik
dari kompleksitas fenomena hidrologis khususnya banjir genangan di Kota Surakarta
menurut sudut pandang spasial. Tujuan dari penelitian ini yaitu : 1) mengetahui hasil
model banjir genangan berdasar penilaian parameter utama yang meliputi debit runoff,
kapasitas volume resapan, serta daya tampung drainase wilayah; 2) mengidentifikasi
secara keruangan distribusi potensi banjir genangan berikut luasan yang dapat
ditimbulkan melalui model spasial; 3) mengevaluasi keakurasian hasil model spasial yang
diterapkan. Metode yang digunakan dalam penelitian ini yakni deskriptif analitik dengan
teknik penerapan fungsi Sistem Informasi Geografis (SIG) sebagai alat pendukung
analisis. Sementara itu survei lapangan digunakan untuk menilai keakurasian hasil model
yang diterapkan. Penilaian terhadap potensi banjir genangan dilakukan melalui
pendekatan metode rasional (rational runoff method), dengan satuan wilayah sub-sistem
drainase kota sebagai unit analisis. Analisis hasil model dalam penelitian ini
dikelompokkan menjadi dua skenario kondisi sesuai dengan kriteria parameter yang
diperoleh.
Adapun hasil penelitian menunjukkan bahwa: 1) terjadi potensi banjir genangan
di sebagian wilayah sub-sistem drainase Kali Anyar pada skenario ‘A’ dengan kondisi
intensitas curah hujan <60 mm/jam, selanjutnya potensi banjir genangan terjadi hampir di
seluruh wilayah sub-sistem drainase Kota Surakarta pada skenario ‘B’ dengan kondisi
intensitas curah hujan >60 mm/jam; 2) untuk skenario kondisi ‘A’, potensi banjir
genangan teridentifikasi pada sub-sistem drainase wilayah Kali Anyar atau pada wilayah
administrasi meliputi sebagian Kecamatan Banjarsari dan Kecamatan Jebres dengan
luasan wilayah potensial sebesar 186, 96 ha, sedangkan untuk skenario kondisi ‘B’
menunjukkan bahwa hampir seluruh sub-sistem drainase yang ada di Kota Surakarta
teridentifikasi berpotensi banjir genangan dengan perkiraan total luas genangan sebesar
378,13 hektar; 3) evaluasi akurasi terhadap model menunjukkan nilai 0,6571 untuk
koefisien kappa dan 83,33% untuk akurasi keseluruhan
Kata kunci : model spasial, metode rasional, potensi banjir genangan, akurasi model.