Dicky Arisikam, Heru Kuswanto ) , Muhammad Arifudin, Felicitas Cidandra Christy Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 9, No 1, 15 Desember 2022
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
ANALISIS LUAS DAERAH TANGKAPAN AIR DAN DEBIT BANJIR RENCANA DI KM 63+100 SAMPAI 63+200 ANTARA STASIUN RANDUBLATUNG DAN STASIUN DOPLANG DAOP 4 SEMARANG PT KERETA API INDONESIA (PERSERO)
Dicky Arisikam 1) , Heru Kuswanto 2) , Muhammad Arifudin 3) , Felicitas Cidandra Christy 4)
1) 2) 3) Direktorat Prasarana, PT. Kereta Api Indonesia (Persero)
4) Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan, Universitas Gadjah Mada
Email : dicky.arisikam@kai.id 1) , heru.kuswanto@kai.id 2) , muhammad.arifudin@kai.id 3) , felicitascc9@gmail.com 4)

## Abstrak
Kereta  api  adalah  salah  satu  moda  transportasi darat  yang  berperan  penting  dalam  pergerakan manusia,  bukan  hanya  pergerakan  manusia  saja melainkan dalam mendistribusikan barang. Kereta api disebut  sebagai  moda  transportasi  teraman  karena memiliki  jalur track sendiri.  Namun,  ada  beberapa kendala  yang  menghambat  operasional  kereta  api, salah satunya adalah bencana alam.
Pada  bulan  Juni  2022  telah  terjadi  tanah  longsor di  jalur  kereta  api  Km.  63+100  s.d  63+200  antara Stasiun  Doplang  dan  Stasiun  Randublatung,  Daop  4 Semarang.  Salah  satu  penyebab  terjadinya  longsoran ialah  gerusan (scouring) di  tikungan  sungai . Pada daerah tikungan luar sungai yang kecepatan alirannya relatif  tinggi,  terjadi  erosi  yang  menggerus  badan sungai.
Oleh karena itu, dengan bantuan software ArcGIS 10.5, didapatkan luas daerah tangkapan air ( Catchment  Area )  sebesar 112,876 km 2 yang  menjadi salah satu parameter untuk menghitung besarnya debit banjir.  Dengan  menggunakan  metode  Nakayasu, didapatkan  debit  banjir  periode  ulang  25  tahun  di wilayah permasalahan sebesar 353,3 m 3 /s.
Kata kunci: kereta api, tanah longsor, catchment area, debit banjir

## Abstract
Train  is  one  of  the  modes  of  land  transportation that  plays  an  important  role  in  the  movement  of
people,  not  only  in  the  movement  of  people  but  in distributing goods. The train is called the safest mode of  transportation  because  it  has  its  own  track. However,  there  are  several  obstacles  that  obstruct train operations, which is natural disasters.
In  June  2022  there  was  a  landslide  on  the  Km. 63+100  up  to  Km.  63+200  between  Doplang  Station and Randublatung Station, Daop 4 Semarang. One of the causes of landslides is scouring at river bends. In the  outer  bend  area  of  the  river  where  the  flow velocity  is  relatively  high,  erosion  occurs  which erodes the river body.
Therefore, with the help of ArcGIS 10.5 software, the  catchment  area  is  112.876  km 2 (calculated), which  is  one  of  the  parameters  to  calculate  the amount  of  flood  discharge.  By  using  the  Nakayasu method, the 25 years return period flood discharge at the problem area is 353.3 m 3 /s.
Keywords:  train,  landslide,  catchment  area,  flood discharge.

## I. P ENDAHULUAN
Kereta  api  adalah  salah  satu  moda  transportasi darat  yang  berperan  penting  dalam  pergerakan manusia,  bukan  hanya  pergerakan  manusia  saja melainkan dalam mendistribusikan barang. Kereta api disebut  sebagai  moda  transportasi  teraman  karena memiliki  jalur track sendiri.  Namun,  ada  beberapa kendala yang tak terhindarkan dan dapat menghambat operasional kereta api, yaitu bencana alam.
Dicky Arisikam, Heru Kuswanto ) , Muhammad Arifudin, Felicitas Cidandra Christy Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 9, No 1, 15 Desember 2022
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
Tanah  longsor  merupakan  perpindahan  material pembentuk  lereng  berupa  batuan  dan  tanah  yang bergerak  ke  bawah  atau  keluar  lereng.  Tanah  dengan kemiringan apabila terpicu oleh air akan menyebabkan  lereng  menjadi  tidak  stabil  sehingga terjadilah longsor.
Pada  bulan  Juni  2022  telah  terjadi  tanah  longsor di  jalur  kereta  api  Km.  63+100  s.d  63+200  antara Stasiun  Doplang  dan  Stasiun  Randublatung,  Daop  4 Semarang.  Salah  satu  penyebab  terjadinya  longsoran ialah gerusan ( scouring ) di tikungan sungai.
Pada daerah tikungan luar sungai yang kecepatan alirannya  relatif  tinggi,  terjadi  gerusan  yang menyebabkan  erosi  di  sekitar  kaki  sungai.  Proses alamiah  tersebut  tidak  dapat  dihindari.  Gerusan merupakan  perpindahan  tempat  sedimen-sedimen granular  oleh  air  yang  mengalir  dengan  pergerakan searah  aliran  (Pallu,  M.S.  2011).  Apabila  gerusan terjadi terus-menerus, terjadilah erosi yang mengakibatkan longsor.
Oleh karena itu, dengan bantuan software ArcGIS 10.5  didapatkan  hasil  analisis  rasio  luas  daerah tangkapan air ( Catchment Area ) yang akan digunakan untuk menghitung besarnya debit banjir yang terlintas di  titik  longsoran  tersebut.  Debit  banjir  yang  akan diperhitungkan menggunakan berbagai metode dengan periode ulang yang beragam.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Erosi  sungai  adalah  proses  berpindahnya  suatu massa  batuan  atau  tanah  oleh  desakan  atau  kekuatan air  sungai  secara  terus  menerus.  Proses  erosi  terdiri dari tiga bagian berurutan: pengelupasan ( detachment ), pengangkutan  ( transportation ),  dan  pengendapan ( sedimentation ) (Asdak, C., 2010). Adapun jenis erosi sungai  terbagi  menjadi  2  jenis  yaitu  erosi  dasar  dan tepi.
Secara  umum,  erosi  yang  terjadi  pada  sisi  tepi sungai  disebabkan  oleh  volume  air  sungai  yang mengalir  sangat  cepat,  debit  air  yang  besar,  serta dipengaruhi  oleh  benda-benda  padat  yang  ikut mengalir pada aliran sungai. Maka dari itu, diperlukan analisis  untuk  mengetahui  besarnya  debit  aliran sungai.
Untuk  memperoleh  besarnya  debit  aliran  dapat menggunakan  dari  perhitungan  analisis  frekuensi. Analisa  frekuensi  merupakan  sebuah  metode  untuk
memperkirakan  sebuah  data  statistik  dalam  arti memperoleh  probabilitas  untuk  terjadinya  suatu peristiwa  hidrologi  dalam  bentuk  debit  atau  curah hujan  rencana.  Adapun  metode  yang  digunakan  pada analisis  frekuensi  adalah  Disribusi  Normal, Log Normal , Pearson  III , Log  Pearson  III ,  dan Gumbel . Hasil  dari  analisa  frekuensi  tersebut  akan  digunakan sebagai  dasar  perhitungan  pernecanaan  hidrologi untuk antisipasi setiap kemungkinan yang terjadi.
Untuk menentukan kesesuaian distribusi frekuensi  empiris  dari  sampel  data  terhadap  fungsi distribusi  frekuensi  teoritis  yang  diperkirakan  dapat menggambarkan  atau  mewaikili  distribusi  empiris, diperlukan pengujian secara statistic. Dalam menentukan  kesesuaian  distribusi  frekuensi  pada perhitungan  statistic  hidrologi  sering  diterapkan  du acara  pengujian  yaitu  Uji  Kesesuaian Smirnov- Kolmogorov dan Uji Chi Square.
Berikut  merupakan  persamaan  uji  kecocokan distribusi Chi Square :
X k : parameter chi-square terhitung K : jumlah sub kelompok Oi : nilai pengamatan pada sub kelompok Ei : jumlah nilai teoritis pada sub kelompok
Berikut  merupakan  persamaan  uji  kecocokan distribusi Smirnov-Kolmogrov :
Dn
:  jarak  vertical  antara  pengamatan  dengan teoritisnya P(x) : probabilitas dari sampel data Po(x) : probabilitas dari teoritisnya Perhitungan debit banjir periode ulang menggunakan  metode  HSS  yang  dapat  dihitung dengan  beberapa  metode,  yakni  Nakayasu,  SCS, ITB 1, dan ITB 2.
Perhitungan  hidrograf  satuan  dari  metode Nakayasu ialah sebagai berikut:
Dicky Arisikam, Heru Kuswanto ) , Muhammad Arifudin, Felicitas Cidandra Christy Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 9, No 1, 15 Desember 2022
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
Dimana:
Qp : Debit puncak banjir (m 3 /det) A
: Luas daerah pengaliran sampai outlet (km 2 )
R o : Hujan satuan (=1.0 mm)
Tp :  Tenggang  waktu  dari  permulaan  hujan sampai puncak banjir (jam)
T 0.3 :  Waktu  yang  diperlukan  oleh  penurunan debit,  dari  puncak  sampai  30%  dari  debit puncak
Persamaan  yang  digunakan  dalam  perhitungan metode SCS ialah sebagai berikut:
Dimana:
q p : puncak hidrograf satuan (m 3 /s)
C : konstanta sebesar 2.08
A : area / luasan DAS (km 2 )
T p :  waktu  naik,  yaitu  waktu  yang  diperlukan antara  permulaan  hujan  hingga  mencapai  puncak hidrograf (jam)
Untuk perhitungan debit puncak hidrograf satuan ITB  –  1  dan  ITB  –  2  menggunakan  persamaan  yang sama yakni:
Dimana:
Q p : debit puncak hidrograf satuan (m 3 /s)
R : curah hujan satuan (mm)
T p : waktu mencapai puncak (jam)
A DAS : Luas DAS (km 2 )
A HSS : luas kurva hidrograf satuan tak berdimensi

## III. A NALISIS DAN P ERANCANGAN
Proses  analisis dan  pengambilan  data  dilakukan dengan  survei  di  tempat  terjadinya  kelongsoran  pada Km.  63+100  s.d  63+200  yang  tepat  berada  di tikungan sungai. Bahan-bahan  yang digunakan dalam penelitian  ini  berupa  tata  letak  lahan  yang  terekam pada  peta tematik  (digital). Software yang  digunakan
adalah  pengolah  data peta  digital yaitu  ArcGIS  10.5, Google Earth Pro , dan Microsoft Excel .

## III.1 Analisis Kondisi Lapangan dan Pengumpulan Data
Analisis kondisi lapangan dilakukan di titik terjadinya kelongsoran  tepatnya  di  Km.  63+100  s.d  63+200 diantara  Stasiun  Randublatung  dan  Stasiun  Doplang. Kondisi  terjadinya  kelongsoran  dapat  dilihat  pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Titik Longsoran
Tanah  longsor  tersebut  disebabkan  oleh  keberadaan tikungan  sungai.  Berdasarkan  analisis  menggunakan software Google Earth  Pro ,  jarak antara titik  longsor dengan  tikungan  sungai  diperkirakan  sepanjang  50 meter.  Tikungan  sungai  dapat  secara  konsisten menggerus badan sungai terluar sehingga menyebabkan  erosi  dan  longsor.  Akibatnya  stabilitas lereng dan sekitarnya akan  berkurang  dan nilai safety factor akan  semakin  menurun.  Kelongsoran  tersebut mengancam  keselamatan  kereta  api  dan  mengganggu operasional kereta.
Gambar 3.2 Kondisi Km. 63+100 s.d 63+200 Daop 4 Semarang
Dicky Arisikam, Heru Kuswanto ) , Muhammad Arifudin, Felicitas Cidandra Christy Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 9, No 1, 15 Desember 2022
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333

## III.2 Analisis Curah Hujan Wilayah
Analisis  curah  hujan  wilayah  dihitung  dengan menggunakan  Metode  Polygon  Thiessen.  Dari  hasil pengumpulan  data,  diperoleh  7  (tujuh)  stasiun  hujan yang  ada  di  sekitar  wilayah  tinjauan,  yaitu  Stasiun Hujan Todanan, Lawungan, Japah, Tunjungan, Sulang, Sumber,  dan  Pucakwangi  yang  memiliki  data  hujan yang  lengkap.  Dengan  menggunakan  ArcGIS  10.5, digunakan  Metode  Thiessen  untuk  mendapatkan stasiun  hujan  pengaruh.  Dari  hasil  analisis  yang dilakukan, Lawungan merupakan satu-satunya stasiun hujan  yang  memengaruhi  perhitungan  curah  hujan  di DAS  tinjauan.  Data  curah  hujan  yang  diperoleh merupakan  data  hujan  harian  maksimum  tahunan dengan waktu pengamatan 14 tahun (2001-2014).
Gambar 3.3 Peta Poligon Thiessen
Tabel 3.1 Data Curah Hujan Sta. Lawungan
Tahun Curah Hujan Sta. Lawungan 2001 97 2002 82 2003 62 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
2014
50 74 80 87
98 88
99 91
123 98 133

## III.3 Analisis Data Hujan (Uji Penyaringan Data Hujan)
Suatu  seri  data  hujan  dari  stasiun  hujan  perlu diperiksa  terlebih  dahulu  kelayakannya  melalui beberapa  pengujian,  seperti  Uji  Konsistensi,  Uji Outlier , dan Uji Trend-Spearman . Berikut merupakan hasil  perhitungan  pada  masing-masing  uji  yang disajikan pada Tabel 3.2, 3.3, dan 3.4.

## Tabel 3.2 Uji Konsistensi Data Hujan
Dicky Arisikam, Heru Kuswanto ) , Muhammad Arifudin, Felicitas Cidandra Christy Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 9, No 1, 15 Desember 2022
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
Tabel 3.3 Uji Outlier Data Hujan
Tabel 3.4 Uji Ketiadaan Trend Data Hujan
Dari ketiga pengujian diatas, ditinjau bahwa pada Uji Outlier terdapat  satu  seri  data  yang  tidak  memenuhi syarat, yaitu pada tahun 2004. Diketahui bahwa  batas ambang bawah pada pengujian Outlier sebesar 50,34,
sedangkan  data  hujan  asli  sebesar  50.  Akan  tetapi, perbedaan  nilai  data  hujan  asli  dan  batas  ambang bawah  tidak  terlalu  jauh  sehingga  data  hujan maksimum  tahunan  pada  tahun  2004  diubah  menjadi sama dengan nilai batas ambang bawah.

## III.4 Analisis Curah Hujan Rencana (Periode Ulang)
Analisis  curah  hujan  rencana  periode  ulang  dapat diperhitungkan  menggunakan  beberapa  metode,  yaitu Metode Normal , Log  Normal , Pearson  III , Log Pearson  III ,  dan Gumbel .  Dengan  menggunakan bantuan  Excel  dan software  Hydrognomon ,  hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel-tabel berikut.
Tabel 3.5 Metode Normal
Tabel 3.6 Metode Log Normal
Tabel 3.7 Metode Pearson III
Dicky Arisikam, Heru Kuswanto ) , Muhammad Arifudin, Felicitas Cidandra Christy Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 9, No 1, 15 Desember 2022
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333

## Tabel 3.8 Metode Log Pearson III
Tabel 3.9 Metode Gumbel
Setelah  didapatkan  hujan  periode  ulang  dengan berbagai  jenis  distribusi,  dilakukan  uji  kelayakan distribusi data menggunakan 2 metode, yakni Uji Chi Square dan  Uji Smirnov-Kolmogorov .  Berikut merupakan hasil uji kelayakan distribusi data.

## Tabel 3.10 Hasil Uji Kelayakan Distribusi Data
Dari  hasil  uji  kelayakan  distribusi  data,  didapatkan bahwa  dengan  Uji Chi  Square dan  Uji Smirnov- Kolmogorov seluruh  distribusi  diterima.    Maka  dari itu,  perlu  dilakukan  uji  kesesuaian  distribusi  dengan membandingkan  nilai  koefisien Skewness. Dari
kelima  distribusi,  digunakan  distribusi Log  Pearson III untuk perhitungan debit banjir.

## III.5 Analisis Perhitungan Debit Rencana
Sebelum  menghitung  debit  banjir  rencana,  dilakukan distribusi  curah  hujan  periode  ulang  menggunakan Model  PSA-007.  Curah  hujan  periode  ulang  yang terpilih  ( Log  Pearson  III )  dikalikan  dengan  koefisien ARF ( Area Reduction Factor ) sebelum didistribusikan.  Nilai  koefisien  ARF  ditentukan berdasarkan  besarnya  luas  DAS.  Berikut  merupakan tabel ARF berdasarkan luas DAS.

## Tabel 3.11 Luas DAS dengan ARF
Luas DAS (km 2 ) ARF 1-10 0.99
10-30 30-30000 0.97 1.152-0.1233 Log A
Diketahui  bahwa  luas  DAS  yang  didapat  sebesar 112,88  km 2 ,  maka  perhitungan  ARF  menggunakan rumus  yang  tertera  pada  Tabel  3.10  di  rentang  30- 30000  km 2 .  Setelah  diketahui  nilai  ARF,  didapatkan hasil  distribusi  curah  hujan  periode  ulang  yang didistribusikan menjadi 6 jam-an.

## Tabel 3.12 Hasil Model PSA 007
Setelah  didapatkan  curah  hujan  periode  ulang  yang didistribusikan  dalam  bentuk  jam-jaman,  debit  banjir periode  ulang  dapat  diperhitungkan.  Hasil  distribusi curah  hujan  akan  dijadikan input dalam  perhitungan debit banjir rencana. Perhitungan debit banjir rencana menggunakan Metode Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) SCS, Nakayasu, ITB 1a, ITB 1b, ITB 2a, dan ITB 2b. Berikut  merupakan  hasil  perhitungan  debit  banjir periode ulang rencana dalam bentuk hidrograf.
(Tahun) Gumbel Normal
Log Normal Pearson III Log Pearson III Δ Maksimum 0.092 0.035 0.035 0.046 0.041 Derajat Siginifikansi (a %) 5.00% 5.00% 5.00% 5.00% 5.00% Δ Kritis 0.354 0.354 0.354 0.354 0.354
Status DITERIMA DITERIMA DITERIMA DITERIMA DITERIMA Periode ulang Hujan Rencana (mm) Uji Smirnov - Kolmogorov (Tahun) Gumbel
Normal Log Normal Pearson III Log Pearson III Chi-square (ꭕ2) Hitung 4.857 1.429 2.571 1.429 2.571 Chi-square (ꭕ2) Kritis 5.991 5.991 5.991 5.991 5.991 Derajat Kebebasan 3 3 3 3 3 Derajat Siginifikansi (a %) 5.00% 5.00% 5.00% 5.00% 5.00% Status DITERIMA DITERIMA DITERIMA DITERIMA DITERIMA Periode ulang Hujan Rencana (mm) Uji Chi Square (ꭕ2) Cs ≤ 1.1396 Cs = 0.321 LAYAK Ck ≤ 5.4002 Ck = 3.255
LAYAK
Cs ≈ 0 Cs = 0.048 LAYAK
Ck ≈ 5.383 Ck = 2.965 TIDAK LAYAK
Cs ≈ 3
Cs = 0.332 TIDAK LAYAK
Cs/Cv = 3
Cs/Cv = -1.027
TIDAK LAYAK
5
Pearson III
LAYAK
3 Normal 4 Log Normal Tidak spesifik 2 Log Pearson III Cs ≠ 0 Cs = 0.119 Syarat (Subarkah,
1980) Curah Hujan Wilayah Status
1 Gumbel No Distribusi Uji Kesesuaian Distribusi Jam T = 2 Tahun T = 5 Tahun T = 10 Tahun T = 25 Tahun T = 50 Tahun T = 100 Tahun T = 200 Tahun T = 1000 Tahun 0.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.0 4.04 4.88 5.32 5.78 6.07 6.32 6.54 6.98 2.0 8.08 9.76 10.64 11.56 12.13 12.64 13.09 13.96 3.0 48.47 58.56 63.83 69.34 72.80 75.83 78.52 83.79 4.0 12.92 15.62 17.02 18.49 19.41 20.22 20.94 22.34
5.0 4.85 5.86 6.38 6.93 7.28 7.58 7.85 8.38 6.0 2.42 2.93 3.19 3.47 3.64 3.79 3.93 4.19
Total 80.78 97.59 106.38 115.56 121.33 126.38 130.87 139.64 PSA 007
Dicky Arisikam, Heru Kuswanto ) , Muhammad Arifudin, Felicitas Cidandra Christy Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 9, No 1, 15 Desember 2022
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
Gambar 3.4 Grafik Hidrograf Satuan Sintesis 25 Tahun
Tabel 3.13 Debit Banjir Periode Ulang Maksimum

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis,  dapat  disimpulkan bahwa wilayah tinjauan dipengaruhi oleh curah hujan dari  Stasiun  Lawungan  dengan Catchment  Area seluas 112,88 km 2 . Dari hasil analisis hidrologi, curah hujan  rencana  yang  digunakan  menggunakan  Metode Log Pearson III. Besarnya  debit banjir  rencana untuk setiap  periode  ulang  ditentukan  dengan  berbagai metode.  Debit  banjir  rencana  untuk  periode  ulang  25 tahun  didapatkan  sebesar  353,3  m 3 /s  dengan  Metode Nakayasu  dan  memiliki  nilai  maksimum  diantara metode lainnya.

## R EFERENSI
Badan  Standardisassi  Nasional  (BSN).  SNI  2415. 2016 Tata  Cara  Perhitungan  Debit  Banjir Rencana.
Chow,  Ven  Te.  (1998). Open  Channel  Hidraulic . Singapore: McGraw Hill.
Bahan  Kuliah  Teknik  dan  Pengelolaan  Sumber  Daya
Air.  Institut  Teknologi  Bandung.  2019. Hidrologi I dan Hidrologi II. Triatmodjo, B. (2009) Hidrologi Terapan.
Yogyakarta: Beta Offset. Natakusumah,  D.  K.,  Hatmoko,  W.,  &  Harlan,  D. (2011). Prosedur Umum Perhitungan
Hidrograf  Satuan  Sintesis.  Jurnal  Teknik Sipil, 251-291. 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0 0 10 20 30 40 q (m3 /s ) t (jam)

## HIDROGRAF SATUAN SINTETIS (HSS) PERIODE ULANG 25 TAHUN
HSS T25 Nakayasu
HSS T25 SCS-Snyder HSS T25 ITB-1a HSS T25 ITB-1b
HSS T25 ITB-2a HSS T25 ITB-2b
Jenis T=1000
T=100 T=50 T=25 Nakayasu 426.9 386.3 370.9 353.3 SCS-Snyder 357.9 323.9 310.9 296.1 ITB-1a 352.1 318.6 305.9 291.3 ITB-1b 361.2 326.9 313.8 298.9 ITB-2a 425.7 385.2 369.8 352.2 ITB-2b 437.8 396.3 380.4 362.3