Teori Banjir Berdasarkan Konsep Fisika dan "Early Warning System" di Indonesia

Indonesia di tahun 2017 disambut dengan hujan yang cukup intens dengan kapasitas debit air yang cukup besar sehinga menimbulkan berbagai macam masalah seperti banjir. Banjir bagaikan budaya yang senantiasa terjadi di musim hujan dan menimbulkan keresahan dan korban jiwa di masyarakat. 

Menurut data statistik Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB) pada bulan januari hingga november 2017 ini, banjir telah terjadi di berbagai daerah seperti Kota Bekasi (Jawa Barat), Kota Bitung (Sulawesi Utara), Kabupaten Lebak dan Pandeglang (Banten), Banka Barat (Bangka Belitung), kota Bitung (Sulawesi Utara), Sukabumi (Jawa Barat), dan yang baru-baru ini terjadi di Aceh Tenggara.

Banjir merupakan keadaan sungai dimana aliran airnya tidak tertampung oleh palung sungai, karena debit banjir lebih besar dari kapasitas sungai yang ada. Secara umum banjir dapat dikatogorikan menjadi dua hal yaitu karena sebab alami dan karena tindakan manusia (kodoatie, sugiyanto. 2002, dalam skripsi Nurhadi, 20013:11). 

Terbentuknya banjir ini dapat dijelaskan dalam konsep fisika yaitu dengan konsep fluida. Pada prinsipnya air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah dan air menempati ruang. Air hujan yang jatuh ke bumi akan di tempatkan ke segalah arah. Air hujan tersebut ada yang tertampung di sungai, waduk, bendungan, dan ada yang diserap oleh tanah (akar-akar pohon). 

Pada saat hujan turun dengan debit yang cukup deras akan menghasilkan jumlah air yang banyak. Air dengan jumlah yang banyak membutuhkan luas penampang yang besar, hal ini sesuai dengan teori fisika bahwa semakin besar debit air maka semakin besar volume air yang dihasilkan setiap satuan waktu. 

Jika sungai, waduk, danau, atau bendungan tidak dapat menampung air yang terlalu banyak dan tanah tidak mampu menyerap air, maka air tersebut akan meluap dan mengalir ke tempat yang lebih rendah sehingga daearah yang dekat dengan sungai, bendungan, waduk, ataupun danau dapat terendam air yang menyebakan timbulnya banjir. Pada daerah yang padat penduduk dengan tingkat gorong-gorong air yang kecil juga dapat menyebabkan terjadinya banjir. Hal ini karena gorong-gorong tidak dapat menampung air dalam jumlah yang cukup besar.

Kecepatan aliran air pada banjir dipengaruhi oleh debit air dan luas penampang. Semakin besar debit air maka semakin cepat pula laju aliran air. Artinya Kecepatan aliran air berbanding lurus dengan debit air. Jika dikaitkan dengan gaya dan tekanan maka dapat dijelaskan bahwa laju aliran air yang besar akan memberikan gaya yang besar dan gaya yang besar akan memberikan tekanan yang besar. laju aliran air juga bergantung pada letak ketinggian suatu tempat. Semakin tinggi suatu tempat maka semakin besar laju aliran air.

Hal ini dikaitkan dengan konsep energi yaitu energi potensial dan energi kinetik. Oleh karena itu pada saat air hujan turun dengan debit yang semakin besar maka kecepatan air akan semakin membesar begitu pula ketika air yang meluap dari sungai, bendungan, ataupun waduk yang letaknya lebih tinggi akan memiliki energi kinetik yang lebih besar sehingga kecepatan aliran air juga akan semakin membesar. Kecepatan air yang besar akan menyebabkan derasnya aliran air. Ketika aliran air ini menumbuk atau menabrak benda-benda disekitarnya maka benda-benda benda tersebut akan ikut terbawa arus atau tetap berada di tempatnya. 

Ini tergantung dari besarnya tekanan yang diberikan oleh laju aliran air. Laju aliran air yang besar akan menimbulkan gaya yang besar, gaya yang besar ini memberikan tekanan pada benda-benda tersebut, jika benda-benda tersebut tidak dapat menahan tekanan yang besar dari laju aliran air maka benda-benda tersebut akan terbawa arus, tetapi jika benda-benda tersebut mampu menahan tekanan dari laju aliran air maka benda-benda tersebut akan tetap berada di tempatnya. 

Benda-benda yang biasanya mampu menahan tekanan aliran air ini adalah benda yang mempunyai luas penampang yang lebih besar dari tekanannya. Oleh karena itu kita sering melihat bahwa ketika terajadi banjir terdapat beberapa benda seperti rumah, mobil, ataupun benda-benda lain yang terbawa arus air tetapi terdapat pula benda-benda seperti rumah yang tetap kokoh.

Aliran air yang terjadi ketika banjir dapat berupa aliran trubulen dimana pergerakan dari partikel-partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan. Pertukaran momentum ini akan menimbulkan pusaran arus yang deras sehingga menyebabkan kerugian yang dapat merusak bangunan-bangunan yang terdapat di sekitarnya.