Analisa Pengaruh Perubahan Tata Guna Lahan Terhadap Debit Puncak Limpasan Permukaan di Wilayah Abepura

I. Pendahuluan

a. Latar Belakang

Pembangunan di wilayah Abepura dari tahun ke tahun mengalami perkembangan yang cukup pesat, ditandai dengan perubahan tata guna lahan dari lahan tak terbangun menjadi lahan terbangun (kedap air) yang cukup signifikan. Lahan-lahan yang dulunya merupakan lahan tidur yang mempunyai fungsi sebagai daerah resapan air hujan, kini banyak telah berubah menjadi lahan kedap air (beton, semen, aspal, dll).

Perubahan tata guna lahan dari lahan tak kedap air menjadi kedap air merupakan salah satu pemicu utama naiknya jumlah limpasan permukaan. Kuantitas resapan menjadi kecil karena diatas tanah yang bisa meresap air kini telah berubah menjadi bangunan permanen yang kedap air. Apabila hujan turun dengan intensitas yang cukup tinggi tentu sebagian besar air hujan akan mengalir sebagai limpasan permukaan, tetapi seandainya limpasan permukaan yang berlebih tidak mampu ditampung oleh saluran drainase yang ada atau seandainya aliran air tidak berjalan dengan lancar akibat terhalang oleh sampah dan sedimentasi yang mengendap di badan-badan air, tentu tidak menutup kemungkinan banjir akan terjadi di sejumlah titik yang masuk dalam kategori kawasan rawan banjir (daerah potensi genangan).

b. Tujuan Penulisan

1        Mengetahui pengaruh perubahan tata guna lahan terhadap debit puncak limpasan permukaan

2        Memperkirakan besar debit puncak limpasan permukaan yang akan ditampung dua sungai utama yang melintasi wilayah Abepura yakni Sungai Acai dan Siborogonyi

b. Keadaan Lokasi Studi

Gambar 1. Peta Topografi Lokasi Studi

Wilayah Abepura berupa dataran rendah yang dikelilingi perbukitan, yang dilalui dua sungai utama yakni sungai Acai dan Siborogonyi yang bermuara di Teluk Youtefa.

Gambar 2. Sungai Acai dan Siborogonyi 

Dalam Peta Daerah Aliran Sungai, Sungai Acai dan Siborogonyi masuk dalam DAS Sentani. Sungai Acai memiliki panjang ± 2.245 m, lebar 12,5 m, dan kedalamannya ± 4,5 meter. Sedangkan sungai Siborogonyi memiliki panjang ±11.619 m, lebar 12 m, dan memiliki kedalaman ± 4,5 meter  (RTRW Kota Jayapura 2013-2033).

II. Perhitungan Debit Puncak Limpasan Permukaan

a. Analisa Intensitas Curah Hujan

*) Data Curah Hujan Abepura-Waena 

Tabel 1. Curah Hujan Abepura-Waena dalam Kurun Waktu 10 Tahun (2001-2010)

Tahun	Jan	Feb	Mar	Apr	May	Juni	Juli	Aug	Sep	Oct	Nov	Des
2001	47	196	280	204	132	148	39	132	30	135	172	201
2002	122	149	108	149	132	129	136	151	100	48	122	71
2003	151	180	156	74	96	71	113	223	54	90	90	145
2004	194	129	120	81	109	113	76	88	53	41	154	59
2005	90	159	321	93	34	47	47	158	168	55	98	226
2006	220	133	552	552	217	69	64	199	331	123	183	86
2007	243	359	339	179	245	38	131	148	58	58	149	168
2008	243	159	339	269	123	158	43	38	185	161	63	177
2009	162	412	462	271	90	114	160	113	272	118	101	269
2010	357	121	363	204	360	56	53	50	40	86	118	208

Sumber BMKG Wilayah V Jayapura

*) Pengolahan data curah hujan

Tabel 2. Perhitungan Jumlah Hujan

Tahun	Jan	Feb	Mar	Apr	Mey	Juni	July	Aug	Sep	Oct	Nov	Des	Jmlh
2001	47	196	280	204	132	148	39	132	30	135	172	201	1716
2002	122	149	108	149	132	129	136	151	100	48	122	71	1417
2003	151	180	156	74	96	71	113	223	54	90	90	145	1443
2004	194	129	120	81	109	113	76	88	53	41	154	59	1217
2005	90	159	321	93	34	47	47	158	168	55	98	226	1496
2006	220	133	552	552	217	69	64	199	331	123	183	86	2729
2007	243	359	339	179	245	38	131	148	58	58	149	168	2115
2008	243	159	339	269	123	158	43	38	185	161	63	177	1958
2009	162	412	462	271	90	114	160	113	272	118	101	269	2544
2010	357	121	363	204	360	56	53	50	40	86	118	208	2016

Tabel 3. Pengolahan Data Curah Hujan

Tahun	Curah Hujan (mm)	(Xi – X)^2
2001	1716	22230,81
2002	1417	200793,61
2003	1443	178168,41
2004	1217	420033,61
2005	1496	136234,81
2006	2729	746323,21
2007	2115	62450,01
2008	1958	8630,41
2009	2544	460905,21
2010	2016	22770,81
Jumlah	18651	2258540,9
Rata-rata	1865,1
Standar Deviasi		500,94

*) Analisa curah hujan maksimum 24 Jam (R₂₄)

Untuk mengetahui besarnya curah hujan harian maksimum 24 jam (R₂₄), dihitung dengan menggunakan rumus Distribusi Gumbel :

Dimana:

                         R₂₄   = Besarnya curah hujan harian maksimum 24 jam ( mm/24 jam)

                         X    = Rata-rata curah hujan (mm)

                         Sx  = Deviasi Standard

                         Yn = Reduced mean

                         Sn = Reduced standard deviation

Yt  = Reduced variasi sebagai  periode ulang

Sebelum memulai perhitungan harus diketahui terlebih dahulu nilai Y_t, Y_n, S_n. Sedangkan nilai standar deviasi (S_x) sudah didapat.

Untuk data 10 tahun :
Yn =	0,4952
Sn =	0,9496

Yt :
5 Tahun =	1,5004
10 Tahun =	2,2251
25 Tahun =	3,1993
50 Tahun =	3,9028

Nilai-nilai diatas masukan dalam rumus Distribusi Gumbel dan hasil perhitungannya sebagai berikut :

Tabel 4. Hasil perhitungan R₂₄

Periode Ulang	R24 (mm)
5 Tahun	2395,37
10 Tahun	2777,66
25 Tahun	3291,58
50 Tahun	3662,70

*) Analisa Intensitas Hujan Maksimum (I)

Untuk analisa perhitungan intensitas curah hujan (I) dihitung dengan menggunakan rumus Mononobe :

Dimana:

I     = Intensitas curah hujan (mm/jam)

R₂₄  = Curah hujan maksimum harian (selama 24 jam) (mm)

t     = Lamanya hujan (24 jam)

Hasil perhitungannya sebagai berikut :

Tabel 5. Hasil perhitungan intensitas hujan maksimum (I)

PUH	Intensitas (mm/Jam)
5 Tahun	99,80
10 Tahun	115,73
25 Tahun	137,14
50 Tahun	152,61

b. Perhitungan Luas Daerah Pengaliran

Gambar 3. Peta DTA Sungai Acai dan Siborogonyi

Daerah pengaliran adalah daerah tangkapan air yang mengalirkan air ke dalam saluran. Daerah tangkapan ini batasnya adalah punggung gunung atau bukit, dengan asumsi air hujan yang jatuh di punggung gunung atau bukit arah alirannya menuju dua sungai utama yakni Acai dan Siborogonyi dan akan langsung menuju outlet pembuangan (muara) untuk selanjutnya masuk ke Teluk Youtefa. Menurut hasil perhitungan penulis DTA Acai dan Siborogonyi luasnya ± 2.475 hektar atau sekitar ± 24,75 Km².

c. Menentukan Koefisien Pengaliran (C)

Gambar 4. Beberapa Tipe Penggunaan Lahan di Wilayah Abepura

Sehubungan dengan tidak adanya data penggunaan lahan (land use) secara detail untuk wilayah Abepura, untuk mempermudah dalam perhitungan maka daerah pengaliran sungai yang luasnya ±24,75 Km² dibagi dalam bentuk presentase dengan mempertimbangkan kenyataan di lapangan, dimana dari total luas DTA terdiri dari hutan berbukit 30% dan 70% merupakan dataran rendah yang merupakan kawasan terbangun (pemukiman, perkantoran, sekolah, tempat peribadahtan, dll). Untuk hutan berbukit koefisien pengalirannya (C), yaitu 0,30. Sedangkan untuk kawasan dataran rendah yang merupakan kawasan terbangun nilai C-nya yaitu 0,70.

d. Perhitungan Debit Puncak Limpasan Permukaan dengan Rumus Rasional

Selanjutnya data-data yang sudah didapat dimasukan dalam rumus Rasional untuk mendapatkan nilai debit puncak limpasan permukaan untuk beberapa periode ulang. Berikut rumus Rasional yang akan dipakai dalam perhitungan :

             Q_T = 0,278 x C x I_T x A

Keterangan rumus :

Q_T = debit puncak limpasan permukaan dengan periode ulang T tahun atau debit rencana dengan periode ulang T tahun (m³/det)

C = angka koefisien pengaliran (tanpa dimensi)

A = Luas daerah pengaliran (Km²)

I_T = intensitas curah hujan dengan periode ulang T tahun (mm/jam).

*) Data-data yang diketahui :

A = 24,75 Km²

Nilai C hutan berbukit = 0,30

Nilai C dataran rendah terbangun = 0,70

Nilai intensitas hujan :

I₅ = 99,80 mm/jam

I₁₀ = 115,73 mm/jam

I₂₅ = 137,14 mm/jam

I₅₀ = 152,61 mm/jam

*) Hitung ΣA_iC_i dan debit puncak

ΣA_iC_i = (30% x 24,75 Km² x 0,30) + (70% x 24,75 Km2 x 0,70)

= 14,35 Km²

Kemudian dengan memasukan nilai ΣA_iC_i dan nilai I₅, I₁₀, I₂₅, I₅₀ kedalam persamaan Rasional maka diperoleh debit puncak limpasan permukaan untuk masing-masing periode ulang tersebut.

Q₅ = 0,278 I₅ ΣA_iC_i

      = 0,278 x 99,80 x 14,35

      = 398,13 m³/dtk

Q₁₀ = 0,278 I₁₀ ΣA_iC_i

       = 0,278 x 115,73 x 14,35

       = 461,68 m³/dtk

Q₂₅ = 0,278 I₂₅ ΣA_iC_i 

       = 0,278 x 137,14 x 14,35 

       = 547,09 m³/dtk

Q₅₀ = 0,278 I₅₀ ΣA_iC_i  

      = 0,278 x 152,61 x 14,35

      = 608,80 m³/dtk 

III. Kesimpulan

Limpasan permukaan merupakan sebagian air hujan yang mengalir diatas permukaan tanah. Besar kecilnya jumlah limpasan permukaan yang akan menuju Sungai Utama yakni Acai dan Siborogonji tergantung dari tata guna lahan pada daerah tangkapan serta intensitas hujan maksimum yang terjadi. Apabila perubahan tata guna lahan sudah bisa dipastikan sampai ke masa yang akan datang, maka dapat diketahui debit rencana yang pasti melalui sungai tersebut. Data debit rencana limpasan permukaan berguna dalam pekerjaan struktur untuk kepentingan penanganan banjir misalnya. (*)

Sumber Pustaka  :

Kamiana, I Made. 2001. Teknik Perhitungan Debit Rencana Bangunan Air. Graha Ilmu. Yogyakarta