SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 H-91 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

SISTEM JEBAKAN AIR BERANTAI SEBAGAI PENDEKATAN TERPADU MENGATASI BANJIR DAN KEKERINGAN

Susilawati1

1Jurusan Teknik Sipil, Universitas Katolik Widya Mandira, Jl. A. Yani 50-52, Kupang 85225 Email: srsusipi@yahoo.com

ABSTRAK Fenomena banjir dan kekeringan telah menjadi masalah serius yang sering terjadi di NTT. Hal ini disebabkan terutama oleh karakter hujan badai dalam durasi singkat sehingga limpasan permukaan tidak sempat meresap ke dalam tanah menjadi imbuhan air tanah. Limpasan permukaan ini menyebabkan banjir di dataran bagian hilir pada areal studi Kota Mbay, Kabupaten Nagekeo – Flores, NTT. Dengan tidak adanya imbuhan air tanah, maka akan menyebabkan bencana kekeringan pada musim kemarau. Untuk mengatasi permasalahan di atas, dikembangkan suatu sistem jebakan air berantai yang merupakan pendekatan terpadu berbasiskan konservasi tanah dan air. Jebakan air berantai ini berfungsi sebagai pengendali aliran air limpasan permukaan pada sepanjang alur-alur drainase alam. Dengan adanya jebakan air berantai pada alur-alur ini, maka air limpasan akan memiliki kesempatan untuk meresap ke dalam tanah sebagai imbuhan air tanah yang menjadi cadangan ketersediaan air pada musim kemarau. Pengembangan sistem jebakan air berantai dilakukan dengan menggunakan sistem informasi geografis dalam suatu model hidrologi, untuk menentukan letak jebakan air berantai tersebut dalam suatu sistem alur-alur drainase alam. Dari hasil simulasi sistem jebakan air berantai dalam model hidrologi dan analisa neraca air yang ada di kawasan areal studi, dapat disimpulkan bahwa sistem ini mampu mengatasi masalah banjir dan kekeringan yang terjadi pada daerah studi secara berkelanjutan.

Kata kunci: banjir dan kekeringan, jebakan air berantai, konservasi tanah dan air, imbuhan air tanah

1. PENDAHULUAN Fenomena banjir dan kekeringan telah menjadi masalah serius yang sering terjadi di NTT. Secara kuantitatif banjir dan kekeringan terjadi akibat kesenjangan dua hal yaitu: masalah distribusi dan kapasitas. Distribusi hujan yang tidak merata sepanjang tahun dan cenderung terakumulasi pada waktu yang singkat pada bulan Desember sampai Pebruari menyebabkan tanah dan tanaman tidak mampu menampung semua volume air hujan yang jatuh ke permukaan bumi. Akibatnya sebagian besar air hujan dialirkan menjadi aliran limpasan permukaan, sehingga menyebabkan banjir di bagian hilir. Peningkatan volume aliran limpasan permukaan ini diperparah dengan terjadinya alih guna lahan dari sawah, hutan, perkebunan ke lahan berpenutup permanen seperti perumahan, pabrik, jalan. Perubahan yang tidak terkendali ini akan menyebabkan volume aliran limpasan permukaan meningkat luar biasa dan kecepatan aliran limpasan permukaan inipun meningkat secara tajam, sehingga daya angkut, daya kikisnya menjadi luar biasa. Volume air yang sangat tinggi dengan waktu tempuh yang singkat, menyebabkan bahaya banjir di bagian hilir menjadi sangat besar.

Terbatasnya volume air hujan yang masuk ke dalam tanah menyebabkan imbuhan (recharging) cadangan air tanah menjadi sangat terbatas, sehingga pada musim kemarau dengan kehilangan air yang sangat tinggi melalui evapotranspirasi dan kebutuhan yang hampir sama pada musim hujan, tentu cadangan air tersebut tidak akan mencukupi untuk satu periode musim kemarau. Kondisi ini terus berulang dari waktu kewaktu, sehingga defisit yang terjadi terus meningkat dan dampak yang ditimbulkan semakin berat. Itulah sebabnya mengapa, daerah-daerah yang sebelumnya tidak pernah mengalami kekeringan belakangan ini terus didera kekeringan dan cenderung menjadi daerah endemik kekeringan. Sementara itu daerah yang sebelumnya merupakan endemik kekeringan cenderung meningkat intensitas kekeringannya maupun arealnya.

Kota Mbay, memiliki tiga tipe kawasan yang unik yaitu perbukitan di bagian hulu, disusul dataran permukiman di bagian tengahnya, kemudian dataran persawahan di bagian hilir (Gambar 1). Dataran perkotaan sering mengalami masalah banjir pada waktu musim hujan disebabkan oleh air limpasan permukaan dari kawasan perbukitan yang cukup gundul, langsung masuk di areal kawasan dataran permukiman tanpa ada alur pembuang yang dapat mengalirkan air limpasan ini ke laut karena adanya kawasan persawahan. Pada saat musim kemarau, dataran kota mengalami kekurangan air bersih karena sumur-sumur menjadi kering disebabkan tidak adanya imbuhan air tanah saat musim hujan.

Hidrologi

H-92 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

Gambar 1 Citra Satelit Kawasan Kota Mbay (Google Earth, 2003)

Dipicu oleh tantangan akan masalah banjir dan kekeringan yang semakin intens kejadiannya ini, maka dilakukanlah penelitian pengembangan suatu sistem jebakan air berantai yang merupakan pendekatan terpadu berbasiskan konservasi tanah dan air untuk mengatasi banjir dan kekeringan, khususnya yang terjadi dan dialami di wilayah Kota Mbay, Flores – NTT.

2. SISTEM JEBAKAN AIR BERANTAI Menurut Powel dkk. (2008) kolam-kolam jebakan air dapat mengurangi banjir bandang antara 25-50 % dari air limpasan permukaan yang terjadi. Hal ini menginspirasikan pengembangan suatu sistem jebakan air untuk mengatasi banjir dan kekeringan. Pendekatan yang dipakai dalam mengatasi permasalahan yang ada adalah pendekatan secara ekologis, berwawasan lingkungan, terpadu dan berkelanjutan. Artinya bahwa penyelesaian masalah tidak hanya diselesaikan secara konvensional melalui pendekatan teknis hidraulik saja, melainkan diupayakan secara terpadu dari berbagai aspek, dengan mengangkat kearifan lokal sehingga sistem yang direkomendasikan berkelanjutan, dan tidak merusak lingkungan yang ada.

Pengertian jebakan air berantai Jebakan air adalah suatu bangunan air untuk menjebak air yang mengalir pada alur-alur drainase alam atau kali-kali mati, dengan maksud untuk memperlambat aliran air limpasan permukaan. Jebakan air dibuat secara berantai agar maksud memperlambat aliran air limpasan permukaan tercapai. Air yang terbendung pada jebakan dibiarkan meresap ke dalam tanah sehingga menjadi imbuhan bagi cadangan air tanah. Sedangkan air yang melimpas di sekitar jebakan dapat difungsikan untuk mengairi tanaman di sekitar bangunan jebakan (Gambar 2)

Gambar 2 Sketsa Hidrolika Jebakan Air Berantai (Susilawati, 2011)

m.a.t

Laut

Laut

Kawasan persawahan

Kawasan Perbukitan yang tandus

Dataran Pemukiman

Laut

Hidrologi

SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 H-93 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

Konsep jebakan air berantai Konsep jebakan air adalah: pertama, memperlambat aliran air limpasan permukaan yang terjadi pada alur-alur drainase alam atau kali mati sehingga hal ini diharapkan dapat mengatasi banjir yang terjadi saat hujan turun.Mutunga et.al., 2001, menyebutkannya sebagai reklamasi alur aliran air sistem Kalekye (Gambar 3). Konsep kedua adalah meresapkan air ke dalam tanah menjadi imbuhan cadangan air tanah, sehingga hal ini diharapkan dapat mengatasi kekeringan yang terjadi saat tidak ada air hujan yang turun.

Gambar 3 Reklamasi dari Alur Aliran Air Sistem Kalekye (Mutunga et.al, 2001)

3. PENGEMBANGAN SISTEM JEBAKAN AIR BERANTAI DALAM MODEL HIDROLOGI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS

Sistem jebakan air berantai ini dikembangkan dengan bantuan model hidrologi sistem informasi geografis yang dinyatakan dalam sistem pendukung keputusan untuk mengatasi banjir dan kekeringan, khususnya pada daerah studi Kota Mbay.

Model hidrologi sistem informasi geografis Model Sistem Pendukung Keputusan untuk mengatasi banjir dan kekeringan Kota Mbay (SPK-Mbay) yang merupakan model hidrologi 3D, dibangun dari gabungan program Excel dan program spasial yang terdiri dari program Microsoft Object, Arc View GIS. Program-program ini digabungkan dengan bahasa program Visual Basic, sehingga dapat diakses oleh program Excel. Kerangka model SPK-Drain Mbay tersebut dibangun dari 2 komponen model,

a. Model 1: curah hujan – limpasan permukaan – infiltrasi (Gambar 4) b. Model 2: pengelolaan drainase kawasan (Gambar 5)

Data yang dibutuhkan dalam model 1 ini adalah data curah hujan, data topografi/tata guna lahan untuk mencari besarnya koefisien limpasan permukaan α, dan data tanah untuk mendapatkan besarnya koefisien infiltrasi/resapan β. Dari data hujan dan data koefisien limpasan permukaan α, dapat ditemukan besarnya air limpasan permukaan (RO) mengikuti persamaan: AIαRO ´´= , dan dari data koefisien infiltrasi β dan data hujan dapat ditemukan besarnya infiltrasi yaitu air yang meresap ke dalam tanah yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman (Infiltrasi/Re) mengikuti persamaan: AIβInfiltrasi ´´= .

Gambar 4. Model 1: Curah Hujan – Limpasan Permukaan – Infiltrasi (Susilawati, 2011)

Curah hujan (iklim)

R

Topografi / tata guna lahan Data Tanah

(Model Spasial)

β α

RO Infiltrasi / Re

Hidrologi

H-94 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

Data yang dibutuhkan dalam model 2 adalah data topografi/tata guna lahan yang ditemukan dalam model spasial yang akan memberikan informasi tentang luas daerah tangkapan dan koefisien resapan (r), informasi tentang limpasan permukaan (RO) dari model 1.

Gambar 5 Model 2: Pengelolaan Banjir dan Drainase Kawasan

Dari informasi ini dapat dihitung besarnya volume genangan dalam bangunan prasarana PAHP atau volume air yang dapat diresapkan ke dalam tanah sebagai imbuhan cadangan air tanah (V). Besarnya air ini mengikuti persamaan:

PEDROV --+= .

Keterangan: RO : Run Off α : koefisien Run Off E : Evaporasi terbuka β : koefisien Infiltrasi P : perkolasi I : Intensitas hujan V : volume air yang diresapkan A : Area daerah tangkapan hujan

Secara skematik hubungan kerangka model ini dengan program Excel dan program spasial, dapat digambarkan seperti dalam Gambar 6.

Gambar 6 Skematik Model SPK- Mbay (Susilawati, 2011)

Cropwatw.exe

ETo

RO -- Reff

Air Permukaan

Air dalam Tanah

Neraca Air Jebakan Neraca Air dalam Tanah

Letak Jebakan Air Bangunan Jebakan Air

Topografi / tata guna lahan (Model Spasial)

Model 1

RO A

Volume Air yang Diresapkan: V

r

Hidrologi

SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 H-95 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

Keterangan: data curah hujan harian yang dimasukkan dalam lembar kerja program Excel untuk analisis perhitungan limpasan permukaan (RO) dan curah hujan efektif (Reff) data iklim bulanan yang dimasukkan dalam program Cropwat untuk menemukan besarnya ETo, yang selanjutnya dimasukkan dalam lembar kerja program Excel program Excel, di mana terletak segala informasi data, pengelolaan basis data dan analisis data. Di dalam program ini dapat diakses program spasial.

Program Cropwat, yang digunakan untuk menghitung besarnya evapotranspirasi potensial (ETo). Dari informasi ETo yang dihasilkan dimasukkan ke dalam program Excel, untuk dilakukan analisis kebutuhan air irrigasi dan kebutuhan air drainase.

program spasial yang digunakan untuk menemukan informasi tentang besarnya koefisian limpasan permukaan, koefisien resapan, luas area lahan pertanian, luas daerah tangkapan hujan, hubungan kedalaman dan volume genangan air pada bangunan prasarana jebakan air. Dari informasi data ini dapat dilakukan analisis penyimpanan air permukaan dan air dalam tanah, yang merupakan ketersediaan air pertanian.

Dari informasi hasil analisis neraca air pada jebakan dan neraca air dalam tanah yang dihitung dengan program Excel, maka dapat ditemukan letak sistem jebakan air yang tepat dalam proses perencanaan pengelolaan banjir dan kekeringan di Kota Mbay.

Simulasi sistem jebakan air berantai dalam model hidrologi sistem informasi geografis Layout sistem jebakan air diperhitungkan dengan menggunakan model SPK-Mbay. Dalam model ini akan didapatkan debit yang melimpas pada suatu daerah tanggkapan setelah memasukkan data curah hujan, pembatasan daerah tangkapan dan tata guna lahan.

Daerah tangkapan akan disimulasikan pada empat titik yang dinilai kritis (Gambar 7). Daerah tangkapan tersebut antara lain adalah: Mbay Kiri (Gambar 8); Mbay Empat (Gambar 9); Mbay Tengah (Gambar 10) dan Mbay Kanan (Gambar 11)

Gambar 7 Empat Daerah Tangkapan Kritis pada Kawasan Kota Mbay (Bapeda dan Statistik Mbay, 2010)

Cropwatw.exe

Hidrologi

H-96 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

Gambar 8 Peta DEM Daerah Tangkapan Mbay Kiri Gambar 9 Peta DEM Daerah Tangkapan Mbay Empat

Gambar 10 Peta DEM Daerah Tangkapan Mbay Tengah Gambar 11 Peta DEM Daerah Tangkapan Mbay Kanan

Semua daerah tangkapan tersebut disimulasi dengan hujan andalan 25%, 50%, 75% dan 97%. Pada keempat daerah tangkapan tersebut akan dicoba dengan mengaplikasikan sistem jebakan air pada alur primer, sekunder, dan tersier dengan harapan dapat diketahui efektifitas masing masing titik. Contoh simulasi dari Model SPK- Mbay pada alur primer, sekunder dan tersier di daerah tangkapan Mbay Empat dijelaskan dalam Gambar 12 – 14.

Gambar 12 Simulasi Tangkapan Air pada Alur Primer Gambar 13 Simulasi Tangkapan Air pada Alur Sekunder

Hidrologi

SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 H-97 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

Gambar 14 Simulasi Tangkapan Air pada Alur Tersier

Hasil Simulasi Analisa Neraca Air dari Areal Studi Kota Mbay Hasil simulasi analisa neraca air dari areal studi Kota Mbay untuk keempat daerah tangkapan yang ditinjau dituliskan dalam Tabel 1.

Tabel 1 Debit Hasil Simulasi dengan Model SPK-Mbay

Alur Drainase Alam Qlimpasan (m3/det) 25 % 50 % 75 % 97 %

Tangkapan Mbay Kanan Primer 1.237 0.221 0.185 0.06773

Sekunder 0.472 0.002 0.0016 0.00066 Tangkapan Mbay Tengah

Primer 4.481 3.671 2.506 1.158 Sekunder 1.721 1.103 0.772 0.492

Tertier 0.773 0.421 0.341 0.180 Tangkapan Mbay Empat

Primer 6.625 5.368 4.467 1.625 Sekunder 1. 916 1.546 1.291 0.468

Tertier 0.486 0.393 0.108 0.0394 Tangkapan Mbay Kiri

Primer 2.461 1.993 1.373 0.499 Sekunder 1.219 0.988 0.702 0.207

Tertier 0.221 0.186 0.148 0.05421 Sumber: Bapeda dan Statistik, 2010

4. KESIMPULAN Dari simulasi sistem jebakan air untuk mengatasi banjir dan kekeringan di daerah studi ke dalam model SPK-Mbay (Tabel 1), dapat disimpulkan bahwa penempatan sistem jebakan air berantai pada alur yang makin kecil (tersier) sangat efektif untuk mengurangi debit limpasan yang terjadi dibandingkan penempatan pada alur primer. Hal ini menunjukkan bahwa sistem jebakan air berantai yang kecil-kecil namun banyak lebih efektif dalam mengurangi banjir dan mencegah kekeringan. Sistem ini mampu mengatasi masalah banjir dan kekeringan yang terjadi pada daerah studi secara berkelanjutan.

DAFTAR PUSTAKA (DAN PENULISAN PUSTAKA) Bapeda dan Statistik. 2010. Laporan Akhir Penyusunan Master Plan Drainase Kota Mbay Google Earth, 2003. Citra Satelit Wilayah Mbay. Mutunga, K. And Critchley, W., 2001 Farmers’ Initiatives in Land Husbandry: Promising Technologies for The

Drier Areas of East Africa. Nairobi: Regional Land Management Unit (RELMA), Swedish International Development Cooperation Agency (Sida), (RELMA Technical Report Series ;27). http://www.prolinnova.net/ Downloadable_files/TR27.pdf atau http://www.wca-infonet.org/cds_ upload/1062415739024_farmers.pdf.

Hidrologi

H-98 SEMINAR NASIONAL-1 BMPTTSSI - KoNTekS 5 Universitas Sumatera Utara, Medan - 14 Oktober 2011

Powell D.N., Khan A.A and Aziz N.M. Impact of New Rainfall Patterns on Detention Pond Design. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Volume 134 No. 2, March/April 2008, ISSN 0733-9437, p. 197. ASCE (American Society of Civil Engineers)

Susilawati, 2011. Pengelolaan Air Hujan untuk Pertanian pada Pulau Kecil di Kawasan Kering Indonesia. Gita Kasih, Kupang, Indonesia