## PEMODELAN ALIRAN DEBRIS FLOW UNTUK ANALISIS POTENSI LONGSORAN STUDI KASUS: PEGUNUNGAN FISHHWAK, CALIFORNIA
Rustan 1 , Acep Purqon 1
1. Prodi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganeca No. 10 Bandung E-mail: rustankabaro@yahoo.com E-mail: acep.purqon@gmail.com

## Abstrak
Aliran debris (debris flow) merupakan aliran yang terdiri dari campuran material  halus berukuran kecil (clay, lumpur, pasir) sampai material berukuran kasar (kerikil, bongkahan bebatuan) dengan sejumlah volume air. Material debris flow mengalir dengan volume besar dan  kecepatan  tinggi  menghasilkan  momentum  yang  bisa  menyebabkan  kerusakan  infrastruktur,  lingkungan,  bahkan  korban  jiwa. Interaksi fisis antara campuran air dan material debris melibatkan interaksi yang sangat kompleks membuat mekanisme transpor  aliran debris sulit untuk dikaji menggunakan pendekatan numerik. Prediksi distribusi aliran debris dapat dilakukan menggunakan pendekatan statistik empirik. Pendekatan ini dengan menghubungkan parameter volume debris flow dengan luas genangan yang akan dihasilkan. Analisis  menggunakan  pendekatan  statistik  empirik  didukung  oleh  data  spasial  dapat  dijalankan  menggunakan  perangkat  lunak DFLOWZ.  Parameter input dalam DFLOWZ yaitu data digital ketinggian (DEM), data polyline, dan volume debris flow.  DFLOWZ berhasil diterapkan pada debris flow di pegunungan Alpen, Italia. Pada penelitian ini, DFLOWZ diaplikasikan di salah satu daerah yang pernah terjadi debris flow di wilayah California, Amerika Serikat. Didapatkan luas genangan debris flow sebesar 285.447 m 2 . Kata kunci: debris flow, pemodelan, DFLOWZ

## Abstract
[Modelling of Debris Flow for Landslides Vulnerability Analysis. Case Study: Fishhawk Mountain, California] Debris flows  are  mass  movement  consisting  of  a  mixture  of  a  small  soft  materials  (clay,  silt,  sand)  up  to  large-sized  coarse  materials  (gravels, boulders) with a volume of water. Debris flows move rapidly and high velocity result big momentum that can cause damage to infrastructure, negative impacts on environment, and severe loss of life. Physics interaction between mixture of water and debris material involve complex interaction  that make mechanism of debris flow transport difficult to analysis by numeric approach. Prediction  of distribution  debris flow prediction of distribution of debris flow material can use empirical-statistical method. This approximation do by connecting volume parameter and inundated area of debris flow that will be resulted. Analysis using statistics empiric approach and support with spasial data can be process in software DFLOWZ. Input parameter on DFLOWZ are digital elevation model (DEM), polyline data, and volume debris flow. DFLOWZ applicable at debris flow in Alpen Mountain, Italia. In this research, DFLOWZ will be applied in Fishhwak Mountain California in United States. Results shows inundation area is 285.447 m 2 .
Keywords: debris flow, modelling, DFLOWZ

## PENDAHULUAN
Salah  satu  fenomena  sistem  kompleks  yang secara  nyata  dapat  disaksikan  adalah  bencana  alam aliran  debris  ( debris  flow ).  Debris  flow  merujuk  pada percampuran  material  klastis  yang  termasuk  batuan besar  dan  kayu  (Julien  dan  Leon).  Makna  lainnya mendefinisikan debris flow sebagai aliran sedimen dan percampuran  air  yang  menyerupai  bentuk  aliran kontinu  dan  dipengaruhi  oleh  gaya  gravitasi (Takahashi, 2007). Debris flow bergerak dengan sangat cepat  dan  biasanya  terjadi  di  daerah  yang  berlereng
curam  dimana  runtuhan  berpeluang  terjadi  dan intensitas  hujan  di  daerah  tersebut  tinggi. Debris  flow bisa  juga  terkombinasi  dengan  jatuhan  salju  sehingga konsentrasi  alirannya  semakin  tinggi.  Aliran  debris flow  biasanya  terdeposit  di  area fan, lokasi    dimana sudut  kemiringan  menurun  secara  progressif  (Berti dan Simoni, 2013). Di Indonesia, debris flow dikenal dengan banjir bandang.
Bencana  Debris  flow  sudah  sering  terjadidi berbagai  Negara  belahan  dunia  dan  menyebabkan
jatuhnya  korban  jiwa  manusia,  kerugian  harta  benda, dan kerusakan lingkungan. Pada Agustus 1952, debris flow  terjadi  di  Inggris  dan  menyebabkan  39  orang meninggal  dunia  (Skermer  dan  Fandy,  2005). Selanjutnya,  pada  tahun  1993,  di  Sungai  Paule,  di sekitar  Kota  Cuenca  Ekuador  terjadi  bencana  debris flow  dan  peristiwa  ini  dikenal  sebagai  bencana  “La Josefina”. Ayala dkk. (1994), menyatakan bahwa ada 4 kejadian  besar  yang  berkaitan  dengan  debris  flow  di Chile  pada  periode  1087  dan  1993.  Peristiwa  ini menyebabkan  kefatalan  besar  dan  menyebabkan kerugian  materil  hingga  US$10  Juta  (Martinez  dan Lopez, 2005).
Kondisi  alam  Indonesia  yang  juga  merupakan daerah  pegunungan  dengan  kemiringan  lereng  landai hingga  terjal  secara  otomatis  tak  bisa  lepas  dari berbagai  bencana.  Sebagian  besar  daerah  di  Indonesia adalah  daerah  yang  rawan  akan  bencana  alam. Berdasarkan data kejadian longsor dari Badan Nasional Penanggulangan  Bencana  (BNPB),  dalam  satu  dekade terakhir  dari  tahun  2004  hingga  tahun  2014  tercatat telah terjadi bencana longsor di 360 lokasi, tersebar di beberapa  provinsi  dan  menyebabkan  1.113  korban jiwa  (BNPB,  2015). Bencana  Banjir  dan  tanah  longsor ini,  tentu  saja  bisa  berpotensi  menyebabkan  bencana  debris flow.
Salah satu perangkat lunak yang bisa digunakan untuk  mempelajari runout dari  debris  flow  khususnya luas daerah genangan debris flow adalah DFLOWZ dan telah sukses diujikan pada aliran debris di Pegunungan Alpen  Italia  (Matteo  &  Simoni,  2007).  Output  dari program ini bisa digunakan sebagai prediksi awal dari daerah yang berpotensi terkena aliran debris. Program ini  juga  mampu  menganalisis  ke  mana  arah  aliran debris  flow,  luas  daerah  yang  berpotensi  tergenang endapan  debris  flow,  yang  sering  diistilahkan  sebagai daerah  planimetrik  ( planimetric  area )  debris  flow. Meski  modelnya  didasarkan  pada  hubungan  skala empirik  yang  tidak  mendeskripsikan  dinamika kompleks  debris  flow,  output  dari  program  ini  bisa sangat  berarti  ketika  tidak  ada  lagi  metode  numerik yang bisa digunakan atau ketika dibutuhkan data awal yang diperlukan untuk menganalisis bencana. Interface user dari  DFLOWZ  sangat  sederhana  dan friendly  user namun  bisa  merepresentasikan  hasil.  Pengguna  bisa dengan  mudah  menunjukkan  analisis  untuk  melihat parameter mana yang paling berpengaruh pada daerah yang  berpotensi  tergenang.  Keunggulan  dari
DFLOWZ adalah mampu mengevaluasi pengaruh dari modifikasi  DEM  pada  zona  yang  terkena  debris  flow dengan  cepat.  Program  DFLOWZ  memiliki  banyak sekali  kelebihan  dan  keunggulan  serta  tidak membutuhkan input parameter yang banyak.
Di  luar  negeri,  program  ini  sudah  digunakan  untuk mempelajari  tingkah  laku  debris  flow.  Di  Indonesia, belum  ada  penelitian  dan  publikasi  mengenai penggunaan  DFLOWZ,  padahal  mempelajari, memahami,  dan  menganalisis  akan  bahaya  bencana debris flow ini sangat penting dilakukan di Indonesia. Hal ini memang disebabkan belum adanya data dem di Indonesia  yang  memiliki  resolusi  tinggi.  Oleh  sebab itu,  sebagai  langkah  awal  pembelajaran,  lokasi  yang dianalisis  adalah  Pegunungan  Fishhawk,  California, Amerika  Serikat.  Setelah  analisis  prediksi  di Pegunungan  Fishhawk  dapat  dinyatakan akurat,  maka pemodelan ini dapat diterapkan di Indonesia jika data input  yang  dibutuhkan  dapat  dipenuhi.  Tujuan  dari penelitian ini adalah untuk menganalisis daerah-daerah yang berpotensi menjadi genangan debris flow dengan menggunakan  program  DFLOWZ  di  Fishhawk California Amerika Serikat.

## METODE PENELITIAN
Lokasi  yang  menjadi  daerah  penelitian  adalah salah  satu  daerah  di  wilayah  Pegunungan  Fishhawk, Amerika  Serikat  yaitu  Devore,  ditunjukkan  pada Gambar 1.
Untuk  memprediksi  daerah  yang  berpotensi menjadi  genangan  aliran  debris  apabila  suatu  bukit mengalami  longsor,  digunakan  perangkat  lunak DFLOWZ.  DFLOWZ  pertama  kali  diusulkan  oleh Berti  dan  Simon  (2014).  Program  DFLOWZ
Gambar 1. Lokasi penelitian debris flow di Pegunungan Fishhwak, California
merupakan  hasil  modifikasi  dari  metode  LAHARZ untuk  simulasi  aliran  lahar  oleh  Iverson  dan  Schilling (1998).  DFLOWZ  menambahkan  algoritma  untuk analisis aliran yang mengalir keluar channel ( unconfined flow )  yang  tidak  disertakan  pada  metode  LAHARZ. DFLOWZ  dapat  didownload  di  alamat  situs http://137.204.103.162/geoappl/dflowz/dflowz.ht m.
Dalam penelitian ini data yang digunakan adalah data Digital  Elevation  Model (DEM)  dan polyline. Data DEM  yang  diinput  pada  program  DFLOWZ  harus dalam  bentuk  file  ASCII  Grid  yang  berekstensi  .asc dan  data  garis  ( polyline )  dalam  bentuk  file  yang bekestensi .shp. Data DEM diturunkan dari data Lidar yang  didapatkan  secara  online  melalui  situs http://www.earthsexplorer.usgs.gov. Adapun daerah yang menjadi lokasi penelitian adalah wilayah Amerika Serikat. Hal ini dikarenakan karena belum tersedianya data  LIDAR  untuk  wilayah  Indonesia.  Pembuatan DEM  dilakukan  dengan  mengkonversi  data  LIDAR menggunakan  perangkat  lunak  Global  Mapper.  DEM yang  telah  dibuat  selanjutnya  diekspor  ke  dalam format  ascii  grid  dengan  ekstensi  .asc.  Pembuatan polyline  dilakukan  dengan  cara  digitasi  citra  resolusi menggunakan  perangkat  lunak  ArcMap.  Jalur  yang dianggap  sebagai  saluran debris  flow pada  citra  akan didigitasi  membentuk  garis  tunggal,  selanjutnya disimpan  dalam  bentuk  file  berekstensi  .shp.  Skema penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 2.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Citra  satelit  lokasi  penelitian  yang  telah diunduh  akan  digunakan  untuk  proses  identifikasi flowpath dari debris flow. Flowpath ini biasanya ditandai dengan  garis  memanjang  pada  lereng  gunung  dengan
vegetasi  yang  lebih  jarang  dibandingkan  sekitarnya. Identifikasi flowpath ini  sangat  penting  karena  aliran material debris flow mengikuti flowpath tersebut. Citra satelit  tersebut  selanjutnya  dimasukkan  ke  dalam perangkat lunak ArcMap 10.1 untuk  dilakukan proses georeferensing  dan  digitasi  flowpath  sehingga dihasilkan file polyline (garis)  dengan ekstensi .shp.
Meskipun  pada  citra  satelit  tampak  ada beberapa flowpath ,  namun  pada  penelitian  ini  hanya satu flowpath yang  dipilih  untuk  didigitasi.  Hasil  dari digitasi flowpath dapat dilihat pada gambar 4:
Data  titik-titik  ketinggian  yang  telah  diolah menggunakan  perangkat  lunak  global  mapper  akan menghasilkan DEM dalam bentuk ASCII Grid , berupa citra hitam putih seperti pada gambar 5:
Gambar 4. Flowpath debris flow
Gambar  3.  Citra  satelit  debris  flow  di Pegunungan Fishhwak, California
Gambar 2. Skema penelitian Data Lidar Citra Satelit Global Mapper ArcMap 10.1 DEM Polyline Volume Debris Flow DFLOWZ Luas Genangan (B) Luas Cross section Channel (A)
DEM tersebut berupa citra hitam putih dimana warna  hitam  menunjukkan  elevasi  paling  rendah  dan warna  putih  yang  menunjukkan  elevasi  paling  tinggi. Tampak  bahwa flowpath pada  DEM  tersebut  ditandai dengan garis memanjang warna hitam. DEM Fishhawk Mountain terdiri dari 323 baris dan 289 kolom data- data  titik  ketinggian  dengan  ukuran  sel  1.8  meter. Ukuran  sel  pada  DEM  menunjukkan  resolusi  dari DEM  tersebut, makin kecil ukuran sel maka semakin tinggi resolusi DEM yang dihasilkan. Ukuran sel 1 m – 3  m  termasuk  data  DEM  bersolusi  tinggi  yang  cocok menjadi input pada perangkat lunak DFLOWZ.
Debris  flow  di  pegunungan  Fishhawk  terjadi pada  tanggal  16  September  2004.  Sebuah  longsor  di lereng  gunung  Fishhawk  yang  dipicu  oleh  badai hurricane,  terjadi  pada  ketinggian  (elevasi)  4.420 meter.  Longsoran  tersebut  kemudian  bercampur dengan air dan mengalir sebagai debris flow dan mulai terdeposit pada ketinggian 2600 meter sehingga pada akhirnya  berhenti  pada  ketinggian  2000  meter. Estimasi volume kumulatif debris flow yang sampai di apex  adalah  sebesar  167.000  m 3 .  Hasil  simulasi ditunjukkan  oleh  gambar  6  dengan  menggunakan parameter-parameter sebagai berikut:
Tabel 1. Parameter DFLOWZ Parameter Nilai Volume 167.000 m 3 V-A Relation -30 % V-B Relation +90 % Jumlah section 12 buah
Volume akumulatif debris flow yang sampai di apex  sebesar  167.000  m 3 secara  teori  akan menyebabkan  genangan  deposit  seluas  205.699  m 2 . Namun dari hasil simulasi menunjukkan luas genangan deposit yang lebih besar yaitu 285.447 m 2 .

## KESIMPULAN
Perangkat  lunak  DFLOWZ  menggunakan pendekatan statistik, dapat menghasilkan hasil simulasi debris  flow  di  berbagai  wilayah  yang  memiliki topografi  dan  jenis  tanah  yang  berbeda.  Hal  tersebut dikarenakan program ini dilengkapi dengan nilai faktor ketidapkpastian  untuk  menampung  sifat-sifat  debris flow  yang  sedikit  menyipang  dari  garis  regresi persamaan empirik yang digunakan oleh DFLOWZ.

## DAFTAR PUSTAKA
Berti, M. dan A. Simoni (2007). “Prediction of debris flow  inundation  areas  using  empirical  mobility relationships”. Dalam: Geomorphology 90, hal. 144- 161.
Berti, M. dan A. Simoni (2014). “DFLOWZ:  A  free program to evaluate the area potentially inundated by  a  debris  flow”.  Dalam: Computers  &  Geosciences 67, hal. 14–23.
Blasio, F.V.D. (2011). “Introduction to the Physics of Landslides”. Lecture  Notes  on  the  Dynamics  of  Mass Wasting. Springer.
Simoni,  A.,  M.  Mammoliti,  M.  Berti  (2011). “Uncertainty of debris  flow mobility relationships
Gambar  5.  Hasil  simulasi aliran  debris    di Pegunungan Fishhawk
Gambar 5. DEM Pegunungan Fishhwak
and  its  influence  on  the  prediction  of  inundated areas”. Dalam: Geomorphology 132, hal. 249-259.
Takahashi,  T.  (2007).  “Debris  flow:Mechanics, Prediction  and  Countermeasures”.  Taylor  &
Francis, Netherlands. Varnes,  D.J.  (1978).  “Landslide  hazard  zonation:  a review  of  principles  and  practice”.  Dalam: United
Nations Educational .