international conference for environmental research

IDENTIFIKASI FENOMENA BANJIR ROB JAKARTA UTARA DENGAN
MENGGUNAKAN MODEL HIDRODINAMIKA
Farid Putra Bakti1 dan Muslim Muin2
Program Studi Teknik Kelautan
Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung,
Jl Ganesha 10 Bandung 40132
1
[email protected] dan [email protected]
Abstrak
Banjir rob merupakan banjir yang disebabkan oleh meluapnya sejumlah volume air laut ke daerah pesisir di
sekitarnya. Angka kepadatan penduduk yang tinggi serta terdapatnya berbagai sektor strategis seperti pelabuhan dan
kawasan Industri di pesisir Jakarta menyebabkan kerugian materil dan non materil yang disebabkan oleh banjir rob
di kawasan tersebut terbilang tinggi. Kerugian ini dapat diminimalisir dengan berbagai rancangan atau skema
penanganan serta pencegahan. Namun agar rencana pencegahan banjir rob tepat sasaran dan efisien, maka fenomena
banjir rob harus dapat diidentifikasi secara mendalam melalui studi penyebab, faktor-faktor yang mempengaruhi,
serta skenario-skenario yang mungkin terjadi pada saat banjir rob. Studi ini dilakukan dengan menggunakan
pendekatan pemodelan hidrodinamika 3D serta analisa runut waktu dengan bantuan beberapa metode analisa
lainnya. Faktor yang diperhitungkan mempengaruhi banjir rob di Jakarta Utara antara lain pasang surut, storm surge
akibat angin lokal yang terjadi di Laut Jawa, resonansi kolam, beban debit seungai yang mengalir ke Teluk Jakarta,
serta curah hujan. Dari hasil studi yang dilakukan, maka didapatkan kesimpulan bahwa banjir rob di Teluk Jakarta
utamanya disebabkan oleh pasang surut dan tidak selalu diikuti oleh storm surge yang tinggi. Namun, pada beberapa
kesempatan, storm surge berpotensi menambah atau mengurangi jumlah kejadian banjir rob di Jakarta Utara. Hasil
studi juga menunjukkan bahwa banjir rob tidak selalu dikuti oleh pasang surut, storm surge, maupun curah hujan
yang ekstrim. Karena pasang surut merupakan penyebab utama terjadinya banjir rob dan pengaruh storm surge
sering kali tidak begitu signifikan, maka seharusnya banjir rob dapat diprediksi dengan baik. Selain itu, pasang surut
yang menjadi penyebab utama banjir rob Jakarta Utara pun tidak mengalami amplifikasi akibat resnonansi kolam.
Dengan kata lain, banjir rob sudah menjadi sebuah fenomena awam di Jakarta Utara dan bukan lagi tergolong
sebagai fenomena ekstrim.
Kata kunci: banjir, rob, jakarta, hidrodinamika, identifikasi
PENDAHULUAN
Banjir merupakan peristiwa tergenangnya sejumlah luasan daratan oleh sejumlah volume
air yang meluap atau melimpas dari tempat dimana volume air tersebut seharusnya berada atau
mengalir. Banjir rob sendiri merupakan istilah khusus yang hanya dipakai di Indonesia, untuk
menggambarkan banjir yang disebabkan oleh meluapnya sejumlah volume air laut ke daerah
pesisir sekitarnya.
Kerugian materiil serta non materiil yang dapat disebabkan oleh banjir rob di kota kota
besar dapat diminimalisir dengan berbagai rancangan penanganan serta pencegahan. Namun,
untuk dapat membuat rancangan penanganan serta pencegahan yang tepat sasaran, maka kita
harus terlebih dahulu memahami fenomena banjir rob ini lebih mendalam dari segi penyebab,
faktor faktor yang mempengaruhi, serta berbagai skenario yang mungkin terjadi. Masih
minimnya studi ilmiah yang membahas tentang fenomena banjir rob di kota kota strategis hingga
ke akar permasalahan serta faktor-faktor yang paling mempengaruhinya, telah menimbulkan
banyaknya spekulasi serta studi studi ilmiah yang hanya berfokus pada akibat dari banjir rob itu
1
sendiri, sehingga ditakutkan menimbulkan persepsi umum yang salah mengenai bagaimana
fenomena banjir rob ini seharusnya ditangani. Studi akan fenomena banjir rob ini pun menjadi
semakin penting mengingat meningkatnya rasa haus masyarakat akan penjelasan ilmiah
mengenai peristiwa banjir rob di kota kota besar yang belakangan terjadi
Pendekatan pemecahan masalah secara umum akan dilakukan dengan pemodelan
hidrodinamika 3D yang dilakukan dengan menggunakan prangkat lunak MuHydro 3D serta
analisa runut waktu dengan bantuan beberapa metode analisa lainnya.
Mengingat urgensinya, tulisan ini akan difokuskan pada fenomena banjir rob di kota
besar dengan studi kasus pada kawasan Pantai Utara Jakarta, dan diharapkan dapat menjawab
pertanyaan-pertanyaan mendasar seperti penyebab utama banjir rob, faktor faktor yang
memepengaruhi banjir rob, serta skenario skenario yang mungkin terjadi. Sehingga diharapkan
karya tulis ini dapat berguna bagi siapa saja yang membutuhkannya, terutama dalam rangka
perencanaan penanganan serta pencegahan bencana yang akan datang.
TEORI DAN METODOLOGI
Secara umum, metodologi studi identifikasi banjir rob ini dapat dilihat pada gambar 1
Gambar 1 Metodologi Identifikasi Banjir Rob Jakarta Utara
2
Data waktu terjadinya banjir tob merupakan data yang diambil dari media massa sejak
tahun 2007 hingga 2011 (5 tahun). Data waktu yang dibutuhkan adalah data pertama kali
terjadinya sebuah kejadian dan bukan data genangan lama, oleh karena itu jika terdapat sebuah
kejadian banjir rob yang tercatat selama beberapa hari, maka data yang diambil adalah data hari
pertama terjadinya banjir rob tersebut. Kejadian banjir rob yang tercatat ini dapat dilihat pada
tabel 1
Tabel 1 Data Kejadian Banjir Rob yang Tercatat Oleh Media
LOKASI KEJADIAN
(TERCATAT MEDIA)
TANGGAL KEJADIAN
SUMBER
2007
23 Agustus
2007
Muara Baru
25 November 2007
Muara Baru
20 Desember 2007
Muara Baru
Total Kejadian Tercatat: 3 kali
http://www.liputan6.com
http://www.okezone.com
http://www.okezone.com
2008
8
2
Mei
Juni
2008
2008
Kawasan Soekarno Hata
http://economy.okezone.com
Kel. Penjaringan & Kel. Kamal Muara http://rapi-nusantara.net
14 November 2008
Muara Baru
1 Desember 2008
Tanjung Priok & Muara Baru
14 Desember 2008
Tanjung Priok & Muara Baru
Total Kejadian Tercatat: 5 kali
http://www.okezone.com
http://www.okezone.com
http://www.okezone.com
2009
11 Januari
2009
Muara Baru, Penjaringan, Muara
Kapuk, Pluit
9 Februari
2009
Ancol & Marunda
12 Mei
2009
Kamal Muara, Muara Kapuk, Kapuk
raya
14 Oktober
2009
Marunda
19 Oktober
2009
Muara Baru
5 November 2009
Marunda & Jl Kamal Raya
2 Desember 2009
Tanjung Priok
Total Kejadian Tercatat: 7 kali
http://news.viva.co.id
http://video.tvonenews.tv
http://news.okezone.com/
http://metro.news.viva.co.id
http://metro.news.viva.co.id
http://desasejahtera.org
meandmycoastallife.blogspot.com
2010
1 Januari
2010
Tanjung Priok
29 Januari
2010
Pademangan
13 Februari
2010
Muara Baru
15 Juni
2010
Tanjung Priok
24 Juni
2010
Muara Baru & Penjaringan
Total Kejadian Tercatat: 5 kali
http://metro.news.viva.co.id
http://berita.liputan6.com
http://www.beritajakarta.com
meandmycoastallife.blogspot.com
http://m.poskota.co.id
2011
3 Januari
17 Januari
31 Oktober
2011
2011
2011
Tanjunga Priok
Muara Baru
Tanjung Priok, Muara Baru, Muara
Angke
25 November 2011
Pantai Mutiara, Pluit, Penjaringan
23 Desember 2011
Tanjung Priok & Muara Baru
Total Kejadian Tercatat: 5 kali
http://megapolitan.kompas.com
http://megapolitan.kompas.com
http://www.mediaindonesia.com
http://megapolitan.kompas.com
http://www.detik77.com
Dalam upaya mementukan elevasi muka air akibat efek tegangan geser angin atau biasa
disebut storm surge ini, dilakukan pemodelan menggunakan perangkat lunak MuHydro 3D yang
dikembangkan oleh Muslim Muin Ph.d. Program ini merupakan program pemodelan
hidrodinamika 3 dimensi dengan sistem grid boundary fitted. Persamaan yang digunakan adalah
persamaan umum hidrodinamika seperti yang tercantum pada persamaan (1) s/d persamaan (3)
di bawah ini.
Persamaan kontinuitas (Dirata ratakan dalam arah vertikal)
(
)
(
3
)
(1)
Persamaan momentum sumbu x (Dirata ratakan dalam arah vertikal)
( )
(
)
(
)
(2)
Persamaan momentum sumbu-y (Dirata ratakan dalam arah vertikal):
( )
Dimana:
T
U, V
( ),
(
h
g
ρ
),
( )
(
)
(
)
(
)
(3)
= waktu (s)
= kecepatan partikel fluida dalam arah x dan y (dirata ratakan dalam dimensi
vertikal) (m/s)
= komponen tegangan geser permukaan(m2/s2)
= komponen tegangan geser dasar (m2/s2)
= elevasi permukaan laut (m)
= kedalaman perairan (m)
= parameter Coriolis (2Ωsinφ) (s-1)
= percepatan gravitasi bumi (m/s2)
= massa jenis air laut(kg/m3)
= viskositas horizontal (m2/s)
Daerah pemodelan membentang dari 106.50 BT – 120.250 BT dan 0.50 LU – 8.50 LS
dengan resolusi mencapai 1500 grid. Ruang model diambil dengan batas terbuka untuk grid pada
bidang batas yang berbatasan dengan laut, dan batas daratan untuk bidang batas yang berbatasan
dengan daratan. Angin yang diperhitungkan pada studi kali ini adala angin lokal yang terdapat di
Laut Jawa dan mengabaikan angin badai yang terjadi di Laut Cina Selatan. Data angin ini
didapatkan dari NOAA dan merupakan data angin rata-rata harian. Pemodelan dilakukan dalam
kurun waktu 1 Januari 2007 s/d 1 Januari 2012 dengan koefisien gesek dasar perairan 0.002,
yang diambil nilai tengah antara 0.015 – 0.035 (rule of thumb) dan koefisien gesek angin sebesar
2 x 10-6. Untuk stasiun pengamatan (TS-1,TS-2, TS-3, dan TS-4), desain ruang dan data angin
yang diambil untuk keperluan pemodelan storm surge dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2 Desain Ruang Model (kiri) dan Stasiun Pengamatan (kanan)
4
Data Pasang surut didapatkan dengan menggunakan metode least square. Metode ini
mencocokkan data hasil pengamatan dengan persamaan harmonik pasut untuk mendapatkan
amplitudo serta fasa konstituen pasut dengan menggunakan persamaan seperti yang tertera pada
persamaan (4), (5), dan (6) di bawah ini untuk tahun 2007 s/d tahun 2011.
̂( )
∑
(
)
∑
∑
(
( ( )
)
(1)
̂ ( ))
(2)
J hanya akan minimum jika memenuhi persamaan berikut,
(3)
Dimana:
̂( )
( )
An, Bn
ωn
T
= elevasi muka air laut hasil perhitungan
= elevasi muka air laut hasil pengamatan
= Amplitudo komponen pasang surut (dicari)
= (2π/T) = Frekuensi komponen pasang surut
= Periode komponen pasang surut
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil simulasi dan pemodelan, didapatkan hasil seperti yang tertera pada tabel 2
Tabel 2 Hasil Simulasi Storm Surge dan Pasang Surut
Stasiun Pengamatan Storm Surge
Tanggal
Kejadian
Pasut
(cm)
23-Aug-07
25-Nov-07
20-Dec-07
8-May-08
2-Jun-08
14-Nov-08
1-Dec-08
14-Dec-08
11-Jan-09
9-Feb-09
12-May-09
14-Oct-09
19-Oct-09
5-Nov-09
2-Dec-09
1-Jan-10
29-Jan-10
13-Feb-10
15-Jun-10
24-Jun-10
3-Jan-11
17-Jan-11
31-Oct-11
25-Nov-11
23-Dec-11
Max
Average
Min
43.39
51.91
40.75
50.71
50.16
51.03
55.05
58.84
55.97
43.70
53.25
23.81
31.85
52.39
54.39
58.13
50.54
39.96
52.91
50.67
53.43
51.23
52.28
50.67
51.39
58.84
49.14
23.81
TS-1
surge
(cm)
pasut + surge
(cm)
0.13
9.41
-10.41
-2.53
3.77
1.12
-12.84
5.36
2.92
-5.54
0.78
16.59
3.25
3.23
1.54
7.59
3.10
6.36
5.91
4.19
6.05
1.91
-7.81
1.92
-2.32
16.59
1.75
-12.84
43.52
61.32
30.34
48.18
53.93
52.15
42.21
64.20
58.89
38.16
54.03
40.40
35.10
55.62
55.93
65.72
53.64
46.32
58.82
54.86
59.48
53.14
44.47
52.59
49.07
65.72
50.88
30.34
TS-2
surge/pasut (%)
surge
(cm)
pasut + surge
(cm)
0.30
18.13
-25.55
-4.99
7.52
2.19
-23.32
9.11
5.22
-12.68
1.46
69.68
10.20
6.17
2.83
13.06
6.13
15.92
11.17
8.27
11.32
3.73
-14.94
3.79
-4.51
69.68
4.81
-25.55
-0.66
9.43
-8.56
-2.54
3.50
1.21
-11.06
5.52
4.40
-5.03
0.94
16.31
2.97
3.26
1.59
8.15
3.38
7.87
4.63
3.34
7.86
2.28
-7.15
2.07
-1.65
16.31
2.08
-11.06
42.73
61.34
32.19
48.17
53.66
52.24
43.99
64.36
60.37
38.67
54.19
40.12
34.82
55.65
55.98
66.28
53.92
47.83
57.54
54.01
61.29
53.51
45.13
52.74
49.74
66.28
51.22
32.19
TS-3
surge/pasut (%)
surge
(cm)
pasut + surge
(cm)
-1.52
18.17
-21.01
-5.01
6.98
2.37
-20.09
9.38
7.86
-11.51
1.77
68.50
9.32
6.22
2.92
14.02
6.69
19.69
8.75
6.59
14.71
4.45
-13.68
4.09
-3.21
68.50
5.46
-21.01
-1.34
9.55
-6.83
-2.59
3.41
1.26
-9.55
5.75
5.84
-4.62
1.08
16.23
2.70
3.28
1.64
8.72
3.67
9.40
3.44
2.56
9.62
2.67
-6.65
2.22
-1.05
16.23
2.42
-9.55
42.05
61.46
33.92
48.12
53.57
52.29
45.50
64.59
61.81
39.08
54.33
40.04
34.55
55.67
56.03
66.85
54.21
49.36
56.35
53.23
63.05
53.90
45.63
52.89
50.34
66.85
51.55
33.92
5
TS-4
surge/pasut (%)
surge
(cm)
pasut + surge
(cm)
surge/pasut (%)
-3.09
18.40
-16.76
-5.11
6.80
2.47
-17.35
9.77
10.43
-10.57
2.03
68.16
8.48
6.26
3.02
15.00
7.26
23.52
6.50
5.05
18.00
5.21
-12.72
4.38
-2.04
68.16
6.12
-17.35
-2.09
9.71
-4.79
-2.62
3.29
1.32
-8.02
6.08
7.35
-4.08
1.18
16.11
2.40
3.16
1.67
9.34
3.99
10.98
2.05
1.73
11.35
3.10
-6.17
2.33
-0.16
16.11
2.77
-8.02
41.30
61.62
35.96
48.09
53.45
52.35
47.03
64.92
63.32
39.62
54.43
39.92
34.25
55.55
56.06
67.47
54.53
50.94
54.96
52.40
64.78
54.33
46.11
53.00
51.23
67.47
51.90
34.25
-4.82
18.71
-11.75
-5.17
6.56
2.59
-14.57
10.33
13.13
-9.34
2.22
67.66
7.54
6.03
3.07
16.07
7.89
27.48
3.87
3.41
21.24
6.05
-11.80
4.60
-0.31
67.66
6.83
-14.57
Dari superposisi antara elevasi pasang surut dan elevasi storm surge di waktu saat
kejadian banjir rob tercatat, maka kita dapat mengetahui bahwa elevasi minimum muka air yang
menyebabkan terjadinya banjir rob (threshold), yaitu 30.34 cm. Pendekatan sedemikian rupa
benar adanya jika memenuhi asumsi-asumsi berikut:
 Banjir rob hanya dipengaruhi oleh faktor kelautan seperti pasang surut dan storm
surge
 Kejadian banjir rob yang tercatat cukup merepresentasikan mayoritas kejadian banjir
rob yang terjadi di Jakarta Utara
 Ketinggian storm surge hasil pemodelan akurat
Dengan asumsi seperti yang disebutkan di atas, serta dengan catatan bahwa variasi muka
air laut akibat storm surge tidak signifikan, maka banjir rob berikutnya akan terjadi pada tanggal
19 Agustus 2012
Dengan menetapkan batas-batas ekstrim tertentu, yaitu MHWS untuk pasut dan data
positif dengan probabilitas terlampaui 10% untuk storm surge, maka didapatkan korelasi antara
kejadian banjir rob dengan kejadian ekstrim dari faktor kelautan seperti pada gambar 3. Pada
gambar 3 juga dapat dilihat korelasi antara kejadian banjir rob dengan kejadian curah hujan
bulanan yang tinggi (di atas 115% rata-rata curah hujannya). Meskipun sebenarnya, pengaruh
curah hujan yang mempengaruhi melimpasnya air sungai ke daratan sehingga terjadi ambiguitas
antara banjir sungai dan banjir rob masih harus diteliti lebih lanjut.
Gambar 3 Korelasi Kejadian Ekstrim dengan Kejadian Banjir Rob yang Tercatat
Dari hasil penyederhanaan kasus dengan pendekatan bentuk teluk jakarta berbentuk
persegi panjang dengan lebar 35 km dan panjang 15 km, serta kedalaman rata-rata perairan 12.5
m, maka didapatkan bahwa Teluk Jakarta memiliki periode resonansi utama untuk arah UtaraSelatan sebesar 1.5 jam dan arah Barat-Timur 1.76 jam, periode ini jauh lebih kecil dari periode
komponen pasang surut utama terkecil yaitu sebesar 6.1 jam.
Dari hasil perhitungan sederhana untuk memperhitungkan apa yang akan terjadi jika
seluruh sungai yang mengalirkan air ke Teluk Jakarta banjir secara bersama-sama tanpa ada
limpahan air ke daratan terlebih dahulu dan seluruh volume air akibat debit banjir (3383m3/s)
tersebut terperangkap di Teluk Jakarta, didapatkan bahwa kejadian tersebut hanya akan
menambah elevasi muka air di Teluk Jakarta sebesar 7cm.
6
SIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil studi kasus sederhana dan pemodelan, didapatkan simpulan berupa:
1. Teluk jakarta memiliki periode resonansi utama sebesar 1.5 jam untuk arah UtaraSelatan, dan 1.76 jam untuk arah Timur-Barat.
2. Jika seluruh debit banjir sungai di Jakarta melimpah secara bersama-sama ke dalam teluk
jakarta (tanpa melimpah ke darat sebelumnya) dan terbendung di dalamnya, maka
volume air yang masuk ke dalam Teluk Jakarta tidak cukup signifikan untuk
menyebabkan banjir Rob.
3. Tinggi elevasi muka air minimum yang menyebabkan terjadinya banjir rob (threshold)
adalah 30.34 cm. Nilai ini didapatkan dengan asumsi bahwa:
 Banjir rob hanya dipengaruhi oleh faktor kelautan seperti pasang surut dan storm
surge
 Kejadian banjir rob yang tercatat cukup merepresentasikan mayoritas kejadian banjir
rob yang terjadi di Jakarta Utara
 Ketinggian storm surge hasil pemodelan akurat
4. Pasang surut merupakan faktor utama penyebab terjadinya banjir rob, oleh karena itu
seharusnya banjir rob dapat diprediksi dengan baik.
5. Storm surge bukanlah faktor penyebab utama terjadinya banjir rob. Namun dengan
persentase e.m.a surge/pasut bervariasi antara -25.55% hingga 69.68%, maka storm surge
tetap berpotensi untuk menambah atau bahkan mengurangi jumlah kejadian banjir rob
6. Kejadian banjir rob tidak selalu diikuti oleh kejadian ekstrim
7. Ada kemungkinan ambiguitas media dalam membedakan antara banjir rob dan banjir
sungai.
8. Dugaan banjir rob berikutnya akan terjadi pada tanggal 19 Agustus 2012.
Hasil elevasi muka air yang didapatkan dari studi kali ini dapat digunakan untuk
memodelkan tinggi dan jarak genangan yang terjadi untuk masing masing kejadian. Namun,
untuk memverifikasi, ada baiknya pemodelan genangan dilakukan pada tanggal 20 Desember
2007, dimana pada saat itu, ketinggian elevasi muka air kita jadikan sebagai threshold. Selain itu,
sebaiknya dilakukan pula pemodelan genangan dengan memasukkan faktor sungai, penurunan
muka tanah, dan kenaikan muka air secara global pada tanggal 23 Agustus 2007, 20 Desember
2007, 9 Februari 2009, dan 19 Oktober 2009, dimana pada keempat tanggal tersebut pasang surut
berada di bawah MHWS dan tidak terdapat storm surge ekstrim positif.
Dalam pemodelan-pemodelan hidrodinamika Teluk Jakarta berikutnya, dapat dicoba
untuk memasukkan faktor storm surge akibat kombinasi dari angin badai yang berasal pada Laut
Cina Selatan dengan angin lokal pada Laut Jawa, sehingga tinjauan dapat menjadi lebih
komprehensif.
Agar peramalan banjir berikutnya dapat lebih akurat, maka sebaiknya dilakukan
pengukuran elevasi muka air minimum yang dapat menyebabkan banjir rob secara aktual di
lapangan di sepanjang pesisir Jakarta Utara. Sehingga, kita dapat mengetahui kapan terjadinya
banjir rob selanjutnya tanpa perlu melakukan pemodelan genangan.
7
DAFTAR PUSTAKA
Dean, R. dan Dalrymple, R., Water Wave Mechanics For Engineers and Scientists, 2nd Edition,
Routledge, Singapore, 1984
Plugh, David, Changing Sea Levels, Cambridge University Press, UK, 2004
White, Frank M., Fluid Mechanics, 5th Edition, McGraw-Hill, 2003
Open University, Waves, Tides and Shallow-water Processes, Open University Oceanography
Series Vol.4. Oxford: Pergamon Press in association with the Open University, 1989
Molloy, Emma (2001). Seiching in Cockburn Sound, Departement of Enviromental Engineering,
University of Western Australia.
Muin, Muslim dan Spaulding, Malcolm (1997), Three Dimensional Boundary-Fitted Circulation
Model, Journal of Hydraulic Engineering.
Mihardja, D. K., dan Hadi, S. (1988). Pasang Surut Laut. Diktat Kuliah Pendidikan Survei
Hidrografi ITB –Pertamina, Penerbit ITB, 1988
Zakaria, Ahmad (2009). Teodri dan Komputasi Untuk Gelombang Angin dan Pasang Surut
Menggunakan PHP Script, Jurusan Teknik Sipil Universitas Lampung, 2009
8