1. Pendahuluan

Rendahnya kapasitas sistem pengendalian banjir DKI Jakarta telah menjadikan wilayah tersebut sebagai wilayah yang sangat rawan terhadap banjir, baik dari limpahan hujan lokal maupun dari limpahan hujan daerah BOPUNJUR. Rendahnya kapasitas tersebut antara lain karena rendahnya hidrotopgrafi (terutama wilayah sepanjang pantai Jakarta dan wilayah tengah), keterbatasan lahan untuk saluran dan tampungan, kurang tepatnya prediksi beban banjir, dan kurang efektifnya pengelolaan sistem pengendalian yang ada.

Banjir besar DKI Jakarta telah terjadi beberapa kali, antara lain adalah pada tahun 1699, 1711, 1714, 1854, 1918, 1942, 1976, 1996, 2002, dan yang terakhir pada awal Februari 2007 yang menyebabkan 75 % wilayah DKI Jakarta tergenang banjir.

Sistem pengendalian banjir DKI Jakarta dikembangkan berdasarkan pada konsep Prof. H. Van Breen (Master Plan 1973 dan direncanakan pada saat wilayah Kota Jakarta / Batavia masih memiliki luas wilayah 125 km²) dimana beban limpahan hujan dari luar Jakarta dialihkan melalui Banjir Kanal yang melingkari Jakarta, sementara beban limpahan hujan dari dalam Kota Jakarta dibuang melalui jaringan drainase kota secara gravitasi pada wilayah yang cukup tinggi, dan aliran lokal yang terjadi pada pada daerah-daerah rendah dibuang dengan sistem polder yang terletak di sepanjang pantai Jakarta.

Seiring dengan perkembangan Kota Jakarta yang menyebabkan perluasan wilayah (650 km² pada tahun 1974) sehingga semakin sulit untuk merealisasikan infrastruktur pengendalian banjir di dalam kota maka dirasakan perlu adanya modifikasi metoda pengendalian banjir tersebut, terutama berkaitan dengan pengendalian aliran permukaan dari hulu DAS Ciliwung.

2. Identifikasi Banjir di Wilayah DKI Jakarta

Melalui identifikasi data – data dan perhitungan, diperoleh nilai – nilai parameter fisik banjir wilayah DKI Jakarta pada tahun 2002 dan 2007 dapat dilihat pada Gambar I dan Gambar 2:

Gambar 1. Luas genangan banjir di wilayah DKI Jakarta tahun 2002 dan 2007

Sumber: Data dan perhitungan

Gambar 2. Volume banjir di wilayah DKI Jakarta tahun 2002 dan 2007 Sumber : Data dan perhitungan

Selanjutnya dengan visualisasi bar chart parameter fisik banjir di wilayah DKI Jakarta tahun 2002 dan 2007, dapat disampaikan bahwa telah terjadi peningkatan besaran kuantitatif fisik genangan banjir yang meliputi luas genangan, dan tinggi genangan (bervariasi untuk setiap tempat dan kejadian banjir), sehingga mengakibatkan peningkatan volume genangan banjir.

Gambar 3. Wilayah genangan banjir di DKI Jakarta tahun 2007 Sumber: United Nations Department of Safety & Security 2007

Tabel 1. Indikator kejadian banjir wilayah DKI Jakarta 2002 dan 2007

Sumber : Kompas, 10 Februari 2007

3. Hidrograf Banjir DAS Ciliwung Tengah

Beban drainase yang terjadi pada DAS Ciliwung Tengah divisualisasikan melalui hidrograf banjir pada wilayah tersebut yang diperoleh melelui perhitungan dengan Metoda Snyder. Dalam perhitungan hidrograf banjir diperlukan data curah hujan, dan data fisik daerah tangkapan air wilayah terkait.

Dalam penelitian ini, dilakukan perbandingan beban drainase yang terjadi pada saat terjadi banjir di wilayah DKI Jakarta tahun 2002 dan 2007. Adapun data hujan tahun 2002 diperoleh melalui BMG, sedangkan data hujan tahun 2007 diperoleh melalui media cetak dan elektronik pada Februari 2007.

Melalui identifikasi data dan perhitungan dapat diketahui bahwa telah terjadi peningkatan parameter kuantitatif banjir selama kurun waktu 2002 hingga 2007, yang tercermin melalui peningkatan intensitas

hujan dan hidrograf banjir DAS Ciliwung Tengah. Kondisi kapasitas alur sungai yang sangat rendah semakin mempercepat terjadinya banjir pada wilayah tersebut, terutama pada saat puncak musim penghujan.

4. Identifikasi Potensi Waduk pada DAS Ciliwung Tengah

Dengan mengamati kondisi hidrotopografi DAS Ciliwung Tengah, keadaan sosial ekonomi, dan Master Plan Pengendalian Banjir 1997, maka dapat disampaikan dua alternatif lokasi waduk yaitu Bojonggede dan Ciawi.

Dalam identifikasi awal lokasi waduk, diperlukan informasi yang akurat mengenai aliran yang masuk ke waduk (inflow) dan kapasitas tampungan waduk. Aliran yang memasuki waduk divisualisasikan melalui hidrograf inflow waduk yang diperoleh melalui perhitungan dengan Metoda Snyder dengan memperhitungkan data hujan yang terjadi pada Februari 2007, dan parameter fisik daerah tampungan air bagi waduk.

Gambar 4. Perbandingan intensitas hujan pada DAS Ciliwung Tengah Sumber : Perhitungan dengan Metoda Mononobe

Gambar 5. Daerah tangkapan air, dan hidrograf banjir Kali Ciliwung akibat RO dari hulu DAS Ciliwung Sumber : Perhitungan dengan Metoda Snyder

Melalui identifikasi data dan perhitungan dapat diketahui bahwa telah terjadi peningkatan parameter kuantitatif banjir selama kurun waktu 2002 hingga 2007, yang tercermin melalui peningkatan intensitas hujan dan hidrograf banjir DAS Ciliwung Tengah. Kondisi kapasitas alur sungai yang sangat rendah semakin mempercepat terjadinya banjir pada wilayah tersebut, terutama pada saat puncak musim penghujan.

4. Identifikasi Potensi Waduk pada DAS Ciliwung Tengah

Dengan mengamati kondisi hidrotopografi DAS Ciliwung Tengah, keadaan sosial ekonomi, dan Master Plan Pengendalian Banjir 1997, maka dapat disampaikan dua alternatif lokasi waduk yaitu Bojonggede dan Ciawi.

Dalam identifikasi awal lokasi waduk, diperlukan informasi yang akurat mengenai aliran yang masuk ke waduk (inflow) dan kapasitas tampungan waduk. Aliran yang memasuki waduk divisualisasikan melalui hidrograf inflow waduk yang diperoleh melalui perhitungan dengan Metoda Snyder dengan memperhitungkan data hujan yang terjadi pada Februari 2007, dan parameter fisik daerah tampungan air bagi waduk.

4.1 Kapasitas alternatif waduk

Informasi mengenai kapasitas Waduk Bojonggede diperoleh melalui pengukuran peta topografi rencana lokasi waduk, sedangkan kapasitas Waduk Ciawi diperoleh melalui data sekunder dari instansi terkait.

4.2 Skenario pemanfaatan waduk

Untuk mengetahui komposisi hidrograf pada tiap skenario, dilakukan perhitungan rambatan hidrograf dengan Metoda Kinematic Wave, penelusuran banjir (Flood Routing) dengan Metoda Step by Step, dan perhitungan run off lokal dengan Metoda Snyder.

Dalam penelitian ini, pola operasi waduk yang diterapkan ialah pola unregulated. Pada kondisi unregulated, aliran yang keluar dari waduk tidak dikontrol dengan bangunan pengatur.

Persamaan untuk Metoda Kinematic Wave ialah sebagai berikut:

\[\frac{\partial Q}{\partial x} + \alpha \beta Q^{\beta - 1} \frac{\partial Q}{\partial t} = q\] (1)

Perubahan hidrograf yang terjadi akibat penempatan Waduk Bojonggede dapat dijelaskan berdasarkan hidrograf inflow waduk di titik inlet maupun outlet waduk, hidrograf outflow, dan hidrograf run off lokal. Skema perubahan hidrograf tersebut dapat dijelaskan pada Gambar 9, Gambar 10, dan Gambar 11.

Gambar 6. Hidrograf inflow Waduk Bojonggede dan Waduk Ciawi Sumber : Perhitungan (Data hujan Feb 2007) dengan Metoda Snyder

Gambar 7. Hubungan parameter Waduk Bojonggede Sumber : Perhitungan dengan bantuan peta topografi

4.2.1 Waduk tunggal Bojonggede

Gambar 9. Komposisi hidrograf pada DAS Ciliwung Tengah dengan Waduk Bojonggede (unregulated) Sumber : Perhitungan hidrograf RO dengan Metoda Snyder, dan Flood Routing dengan Metoda Step by Step

4.2.2 Waduk tunggal Ciawi

Gambar 10. Komposisi hidrograf pada DAS Ciliwung Tengah dengan Waduk Ciawi (unregulated) Sumber : Perhitungan hidrograf RO dengan Metoda Snyder, dan Flood Routing dengan Metoda Step by Step

4.2.3 Waduk Seri / Cascade (Ciawi dan Bojonggede)

Gambar 11. Komposisi hidrograf pada DAS Ciliwung Tengah dengan Waduk Cascade (unregulated)

Sumber : Perhitungan hidrograf RO dengan Metoda Snyder, dan Flood Routing dengan Metoda Step by Step

Dengan membandingkan hidrograf eksisting DAS Ciliwung Tengah, dan hidrograf – hidrograf pasca penempatan waduk dengan beberapa skenario yang telah dijelaskan sebelumnya, dapat ditampilkan perubahan hidrograf yang terjadi melalui Gambar 12.

Melalui Gambar 12 dapat disampaikan bahwa beberapa skenario waduk yang diusulkan belum sepenuhnya mampu mereduksi hidrograf secara maksimal. Hal tersebut disebabkan masih tingginya run off lokal yang terjadi pada DAS Ciliwung Tengah terutama pada wilayah Kota Jakarta.

5. Pemodelan Perubahan Limpasan Pasca Penempatan Waduk

5.1 Pemahaman konsep pemodelan aliran sungai dengan \(HEC\ RAS\)

Pemodelan tersebut dilaksanakan untuk mengetahui kondisi penampang sungai (node – node), akibat beban drainase yang divisualisasikan melalui hidrograf banjir. Untuk memperoleh model yang representatif maka dilakukan pemodelan dengan kondisi Unsteady One – Dimensional Flow, dimana pada intinya menerapkan kondisi aliran yang berubah terhadap ruang dan waktu dalam 1 (satu) dimensi.

Dalam penerapan konsep unsteady flow digunakan dua persamaan utama yaitu Persamaan Kontinuitas dan Persamaan Momentum.

\[\frac{\partial Q}{\partial x} + \frac{\partial A}{\partial t} = q \tag{2}\]

\[\frac{\partial Q}{\partial t} + \frac{\partial}{\partial x} \left( \beta \frac{Q^2}{A} \right) + gA \frac{\partial h}{\partial x} - gAS_0 + g \frac{Q|Q|}{AC^2R} = 0\] (3)

Selain persamaan kontinuitas dan momentum, untuk input pemodelan fisik sungai dibutuhkan pula data profil penampang sungai, yang diperoleh melalui pengukuran langsung di lapangan atau data sekunder berupa peta kontur dengan interval kontur yang rapat sehingga dapat medeskripsikan profil penampang sungai yang mendekati kondisi eksistingnya.

5.2 Syarat batas hidrograf banjir

Dengan mengunakan hasil perhitungan hidrograf – hidrograf sebelumnya maka diperoleh syarat batas (Boundary Condition) untuk digunakan dalam pemodelan. Berikut ini merupakan kurva-kurva hidrograf aliran lokal hasil perhitungan dengan Metoda Snyder.

5.3 Pelaksanaan tahap – tahap dalam pemodelan

Langkah – langkah yang dilaksanakan dalam memasukkan data yang dibutuhkan dalam pemodelan aliran sungai dengan HEC RAS 3.1.3 ialah sebagai berikut :

• Melalui data koordinat yang diperoleh dengan bantuan tools distance pada AutoCAD, dilakukan plotting data geometri alur jaringan sungai pada bagian input geometri HEC RAS 3.1.3
• Deskripsikan data tiap tiap penampang melintang sungai sesuai dengan node – node yang telah ditetapkan sebelumnya.
• Posisikan hidrograf hidrograf sebagai syarat batas (boundary condition) sesuai hasil perhitungan, seperti pada Gambar 13 dan Gambar 14.

Hasil input data fisik alur sungai dapat dilihat pada Gambar 15.

Pada skema model tersebut, node paling hulu merupakan titik outlet Waduk Ciawi, dilanjutkan dengan penempatan node-node hingga titik outlet Waduk Bojonggede, dan node - node lain hingga membentuk alur Sungai Ciliwung, termasuk percabangan – percabangan yang terdapat pada sungai tersebut.

Setelah seluruh data input pemodelan dimasukkan kedalam tools input HEC RAS 3.1.3, dilakukan proses running pemodelan dengan skenario penempatan Waduk Bojonggede, dan dilanjutkan dengan penempatan Waduk Ciawi.

Gambar 12. Perbandingan hidrograf DAS Ciliwung Tengah dengan waduk unregulated

Gambar 13. Hidrograf aliran lokal pada wilayah Kota Jakarta Sumber : Perhitungan dengan Metoda Snyder

Gambar 14. Skema pemodelan alur Sungai Ciliwung Sumber : Peta kontur DAS Ciliwung Tengah

Gambar 15. Node – node pada jaringan sungai dengan penempatan Waduk Ciawi dan Waduk Bojonggede Sumber : Input HEC RAS 3.1.3

Gambar 16. Perbandingan profil aliran eksisting dan setelah terdapat Waduk Bojonggede (unregulated) pada alur Sungai Ciliwung Sumber : Output HEC RAS 3.1.3

Gambar 17. Perbandingan profil aliran eksisting dan setelah terdapat Waduk Ciawi (unregulated) pada alur Sungai Ciliwung Sumber : Output HEC RAS 3.1.3

Dengan output pemodelan yang diperoleh, dilakukan plotting pada peta kontur Wilayah Tengah Jakarta untuk memperoleh informasi lokasi genangan banjir yang masih terjadi sebagai berikut :

Gambar 18. Lokasi genangan pada Wilayah Tengah Jakarta dengan penempatan waduk pada DAS Ciliwung Tengah

Sumber : Output HEC RAS 3.1.3, dan plotting pada peta kontur Wilayah Tengah Jakarta

6. Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan yang dapat disampaikan ialah sebagai berikut :

• Melalui pemodelan dengan HEC RAS 3.1.3 yang melibatkan 333 Node dapat diketahui bahwa dengan pemanfaatan Waduk Bojonggede di Kabupaten Bogor menyebabkan pengurangan parameter aliran Sungai Ciliwung sebagai berikut :
  • Pengurangan tinggi muka air rata rata pada alur Sungai Ciliwung yaitu 1.308 m;
  • Pengurangan luas genangan akibat adanya waduk yaitu 414 ha;
  • Pengurangan volume genangan banjir akibat adanya waduk yaitu 5 juta m3.
• Melalui pemodelan dengan HEC RAS 3.1.3 yang melibatkan 397 Node dapat diketahui bahwa dengan pemanfaatan Waduk Ciawi di Kabupaten Bogor menyebabkan pengurangan parameter aliran Sungai Ciliwung sebagai berikut :
  • Pengurangan tinggi muka air rata rata pada alur Sungai Ciliwung yaitu 0.75 m;

• Pengurangan luas genangan akibat adanya waduk yaitu 237 ha;
• Pengurangan volume genangan banjir akibat adanya waduk yaitu 2.3 juta m3 .
• Melalui pemodelan yang telah dilakukan dapat disampaikan bahwa Waduk Bojonggede memberikan reduksi parameter banjir yang lebih tinggi dibandingkan dengan Waduk Ciawi.

Saran yang dapat disampaikan ialah sebagai berikut :

• Mengupayakan tampungan tampungan air (situ) pada alur Sungai Ciliwung, terutama pada ruas Depok – Manggarai, karena terdapat kecenderungan bahwa intensitas hujan yang terjadi pada bagian hilir (Wilayah Kota Jakarta saat ini) lebih besar daripada intensitas hujan pada bagian hulu.
• Untuk mengantisipasi run off yang masih terjadi di bagian outlet waduk diperlukan peningkatan kapasitas pompa.
• Untuk mengatasi run off dari hulu DAS DAS yang menuju wilayah Kota Jakarta, dan sekitarnya perlu diadakan waduk pada alur sungai lainnya, sehingga terjadi keselarasan antara pengendalian run off lokal dan run off dari hulu DAS terkait.