hidrologi lanjut

PENGURANGAN TINGKAT SEDIMENTASI DAS SERAYU DENGAN MENGGUNAKAN TERRASERING DAN

BANGUNAN PENGENDALI SEDIMEN

Oleh Anandita Sancoyo Murti

Ary FirmanaKemal Firdaus

Latar BelakangDalam perkembangannya, di daerah tangkapan air Wilayah Sungai Serayu desa leksono Kabupaten Wonosobo telah mengalami kerusakan lingkungan yang sudah cukup mengkhawatirkan, yang disebabkan oleh adanya perubahan tata guna lahan. Hal ini akan menyebabkan tingkat erosi bertambah sehingga meningkatkan laju sedimentasi dan akan mengurangi umur rencana/fungsi dari waduk-waduk yang ada. Oleh sebab itu perlu dibangun Terrasering dan bangunan pengendali sedimen. Terrasering berfungsi untuk mencegah aliran yang begitu cepat. Bangunan pengendali sedimen berfungsi untuk mencegah masuknya sedimentasi ke waduk tersebut, agar bangunan existing (waduk dan embung) dapat diselamatkan kelestariannya hingga umur rencananya tercapai (Laporan Akhir Detail Desain Bangunan Pengendali Sedimen di Wilayah Sungai Serayu-Bogowonto, 2004).

Kondisi Geografis• Letak administrasi Bangunan Pengendali

Sedimen Jlamprang ini berada di ruas Sungai Serayu, Desa Jlamprang, Kecamatan Leksono, Kabupaten Wonosobo.

• Letak geografis BPS Jlamprang pada 07o25’15” LS dan 109o50’30” BT. Lokasi ini dipilih dengan berbagai pertimbangan, antara lain : morfologi sungai (ruas sungai yang relatif lurus dan stabil, tebing yang cukup tinggi serta lebar yang sempit), kondisi geologi, mekanika tanah, topografi, bahan sedimentasi, akses (kemudahan maupun jaraknya), dan masyarakat serta lingkungan pemukiman di sekitarnya yang paling mendukung dan menguntungkan (Identifikasi Potensi dan Perencanaan Terpadu Bangunan-bangunan Pengembangan Konservasi di Wilayah Sungai Serayu Bogowonto, 2004).

Peta DAS Serayu

Wilayah DAS Kajian

Lokasi Daerah Pembangunan

Lokasi Daerah

Lokasi Daerah Pembangunan

Lokasi Daerah Pembangunan

Alasan Khusus Memilih Lokasi Ini Sebagai Lokasi Pembangunan

Di lokasi ini kedua tebing cukup tinggi, lebar sungainya tidak terlalu lebar dan stabil. Sedimen cukup banyak, sehingga sangat cocok untuk dibangun Bangunan Pengendali Sedimen untuk menahan sedimen yang masuk ke sungai Serayu. Lokasinya dekat jalan beraspal, sehingga tidak perlu dibuat jalan masuk untuk pembangunan dan pengoperasian pengambilan sedimen.

Tujuan

• Menganalisan Hidrologi dan Sedimentasi guna mendisain Terrasering dan Menentukan Dimensi Bangunan Pengendali Sedimen

Pembatasan Masalah Kajian

• Daerah aliran sungai yang ditinjau adalah DAS Kali Serayu (Sub DAS Begaluh dan Sub DAS Serayu Hulu)

• Analisis curah hujan menggunakan data hujan stasiun Leksono dan stasiun Kertek tahun 1983-2002

• Evaluasi hanya dilakukan pada bagian hulu waduk

• Alternatif pengendalian erosi dan sedimentasi dengan terrasering dan bangunan pengendali sedimen

Diagram Alir PengkajianStart

Pengumpulan Data

Analisis Erosi dan Sedimen

Analisis Hidrologi

Solusi

Data Curah Hujan DPS Serayu

Data Penyelidikan Tanah

TerraseringBangunan Pengendali

Sedimen

Analisis Hidrologi

Data Umum•Luas DAS Serayu = 200,6 Km2 (DPU Subdin Pengairan Wonosobo, 2007)•Kemiringan = 0,4 %•Panjang Sungai = 26,8 Km

Perhitungan Curah Hujan Harian Maksimum Rata-rata Dengan Metode Thiessen

No Nama Stasiun Luas (Km2) Bobot (%)1 Kretek 62,3 31,062 Wanganaji 83 41,373 Wonosobo 55,3 27,57

200,6 100

Luas DAS

Luas Total

Perhitungan Curah Hujan Harian Maksimum Rata-rata Dengan Metode Thiessen

• Data curah hujan harian maksimum di lokasi bangunan pengendali sedimen :

Sumber : PSDA Jawa Tengah dan Dinas Pengairan Wonosobo, 2007

Perhitungan Curah Hujan Harian Maksimum Rata-rata Dengan Metode Thiessen

• Untuk Metode Thiessen gunakan rumus :

Sumber : Perhitungan

Perhitungan Curah Hujan Rencana Dengan Metode Gumbel

Perhitungan Debit Banjir

• Perhitungan Intensitas Hujan (I)Rumus Kirpich (1940)

*i = kemiringan L = Panjang Sungai DAS (km) R24 dalam (mm)

Rumus Mononobe

Perhitungan Debit Banjir

• Koefisien Limpasan

• Debit Banjir Rencana

Sumber : Abdurrachman dkk, 1984

No Penggunaan Lahan % Luas Luas C C * %Luas1 Hutan Alam 50 0,5 0,001 0,052 Perladangan 10 0,1 0,4 43 Perkebunan 15 0,15 0,2 34 Pemukiman 10 0,1 1 105 Sawah 15 0,15 0,01 0,15

17,2Jumlah

50 Tahunan 100 TahunanC 0,172 0,172I 21,1870613 23,28840235A 200,6 200,6Q 203,0615037 223,2012233

*Q dalam m3/ det

Perhitungan banjir rencana dengan Metode Rasional

Erosi dan Sedimentasi

PENGERTIAN DAN PERHITUNGAN

Analisa Erosi Dan Sedimentasi

• Data-data tanah :

EROSI DAN SEDIMENTASI

EROSI

• Proses perataan kulit bumi yang meliputi proses penghancuran, pengangkutan, dan pengendapan butir-butir tanah. Utomo (1987).

• Erosi tanah merupakan proses pelepasan butir-butir tanah dan proses pemindahan atau pengangkutan tanah yang disebabkan oleh angin dan air. Ellison (1947) dan Morgan (1986).

• Penghancuran struktur-struktur tanah menjadi butir-butir primer oleh energi tumbukan butir-butir hujan yang menimpa tanah.

• Pengangkutan butir-butir primer tanah tersebut yang mengalir di atas permukaan tanah.Arsyad (1976)

Erosi itu apa?

EROSIPROSES TERJADINYA EROSIPROSES TERJADINYA EROSI

Akibat Pelapu

kan

EROSIPROSES TERJADINYA EROSIPROSES TERJADINYA EROSI

Akibat Tindak

anManus

ia

Usaha-usaha konservasi tanah dan air diharapkan menekan atau mengurangi kerusakan tanah

Usaha-usaha konservasi tanah dan air diharapkan menekan atau mengurangi kerusakan tanah

EROSIPERHITUNGAN EROSIPERHITUNGAN EROSI

Persamaan Musgrave

Metode USLE

Memprediksi laju erosi rata-rata lahan tertentu pada satu kemiringan dengan pola hujan tertentu untuk setiap macam jenis tanah dan penerapan pengelolaan lahan

dimanaEa = banyaknya tanah tererosi

(ton/ha/tahun)R = faktor erosivitas hujan (Kj/Ha/tahun)LS = faktor panjang-kemiringan lerengC = faktor tanaman penutup lahanP = faktor tindakan konservasi

EROSIFAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI EROSIFAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI EROSI

EROSIEROSIVITAS HUJANEROSIVITAS HUJAN

Bergantung dari sifat hujan yang jatuh dan ketahanan tanah terhadap pukulan butir-butir hujan serta sifat gerakan aliran air di atas permukaan tanah sebagai limpasan.

PERHITUNGAN PbPERHITUNGAN PbPb disini adalah curah hujan bulanan rata-rata yang terjadi dari tahun 1983-2002

Contoh untuk Pb (5 tahun)

PERHITUNGAN NPERHITUNGAN NN disini adalah jumlah hari yang terjadi pada per bulan nya

Contoh untuk N (5 tahun)

PERHITUNGAN PmaxPERHITUNGAN Pmax Pmax disini adalah curah hujan maksimum yang terjadi per bulannya

Contoh untuk Pmax (5 tahun)

PERHITUNGAN EROSIVITAS (R)PERHITUNGAN EROSIVITAS (R)

Tahun R Tahun R1983 88,9 1993 78,4

1984 101,5 1994 70,3

1985 156,9 1995 92,94

1986 111,86 1996 66,2

1987 71,72 1997 66,97

1988 75 1998 106,65

1989 95,4 1999 81,88

1990 60,4 2000 330

1991 54,4 2001 63,5

1992 30,87 2002 41,18

Jumlah 1845,51

R 92,3

EROSIERODIBILITAS TANAHERODIBILITAS TANAH

EROSIERODIBILITAS TANAHERODIBILITAS TANAH

Sifat – Sifat Fisik Tanah

Rumus yang Digunakan

PERHITUNGAN KPERHITUNGAN K

PRESENTASE BAHAN

ORGANIK

KELAS STRUKTUR

TANAH

O

M 3058

2%

PERHITUNGAN KPERHITUNGAN K

KODE STRUKTUR

TANAHs Granula Sangat Halus 1

Kelas Struktur Tanah (ukuran Diameter) Kode (b)

Granuler sangat halus (< 1mm) 1

Granuler halus (1-2 mm) 2

Granuler sedang (2-10 mm) 3

Blok, blocky, plat, masif 4

PERHITUNGAN KPERHITUNGAN K

KELAS PERMEABILITI

TANAHP Agak Lambat 0,5-2 cm/jam 5

Kelas Permeabiitas Profil Tanah Kecepatan (cm/jam) Kode (c)

Sangat Lambat < 0,5 6

Lambat 0,5 – 2,0 5

Lambat-sedang 2,0 - 6,3 4

Sedang 6,3 – 12,7 3

27,370697

EROSI

FAKTOR PANJANG DAN KEMIRINGAN LERENGFAKTOR PANJANG DAN KEMIRINGAN LERENG

Faktor LS, kombinasi antara faktor panjang lereng ( L ) dan kemiringan lereng ( S ) merupakan hubungan antara besarnya erosi dari suatu lereng dengan panjang dan kemiringan tertentu terhadap besarnya erosi dari plot lahan. Nilai LS untuk sembarang nilai dihitung dengan persamaan sebagai berikut. (Morgan, 1988 dan Torri, 1996)

Hubungan Nilai z dan S

PERHITUNGAN LSPERHITUNGAN LS

PANJANG LERENG

z

L

0,5

1875

SLOPERATA-RATA S 0,08373

0,635742

EROSI

FAKTOR KONSERVASI TANAH DAN PENGELOLAAN TANAHFAKTOR KONSERVASI TANAH DAN PENGELOLAAN TANAH

Nilai C dari Berbagai Jenis dan Pengelolaan Tanaman di Indonesia

Sumber: Abdurachman dkk, 1984

NO PENGGUNAAN LAHAN %LUAS LUAS C C*LUAS

1 Hutan Alam 50 0,5 0,001 0,0005

2 Perladangan 10 0,1 0,4 0,04

3 Perkebunan 15 0,15 0,2 0,03

4 Pemukiman 10 0,1 1 0,1

5 Sawah 15 0,15 0,01 0,0015

  JUMLAH 0,172

Hutan Alam = Hutan Tidak TergangguPerladangan = Ladang BerpindahPerkebunan = Kebun CampuranPemukiman = Tanah Kosong DiolahSawah = Semak Tidak Terganggu

Nilai Faktor P untuk berbagai tindakan konservasi tanah

Sumber: Abdurachman dkk, 1984

Faktor CP untuk berbagai jenis penggunaan lahan di Pulau Jawa

PERHITUNGAN LAJU EROSIEROSIVITAS

HUJAN

PANJANG DAN KEMRINGAN

LERENG

R

LS 0,635742

92,2754

ERODIBILITAS TANAH K 27,370697

KOEFISIEN PENGELOLAAN TANAMAN

C 0,172

KONSERVASI TANAH

P 0,75

207,13 ton/ha/tahun

50 tahun

10356,5 ton/ha

SEDIMENTASI

Proses terkumpulnya butiran-butiran tanah karena aliran air yang mengangkat sedimen tersebut mencapai kecepatan pengendapan (settling velocity).

Sedimentasi itu apa?

PENGERTIAN SEDIMENTASIPENGERTIAN SEDIMENTASI

SEDIMENTASI

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI SEDIMENTASIFAKTOR YANG MEMPENGARUHI SEDIMENTASI

Merupakan bagian dari proses erosi tanahMerupakan akibat dari adanya erosi tanahFaktor yang mempengaruhi erosi tanah juga penyebab terjadinya sedimentasi

TOTAL SEDIMENTASI

LAJU EROSI 207,13 ton/ha

MASSA JENIS TANAH 1,7 ton/m3

12,18 mm

EROSI ↔ SEDIMENTASI

PROSES EROSI PENGHASIL SEDIMENTASIPROSES EROSI PENGHASIL SEDIMENTASI

EROSI ↔ SEDIMENTASI

PROSES EROSI PENGHASIL SEDIMENTASIPROSES EROSI PENGHASIL SEDIMENTASI

Menurut Foster dan Mayer (1977) dan Lane dan Shirley (1982)

Erosi dan sedimentasi diakibatkan oleh air terutama melalui prose pelepasan butir-butir tanah, penghanyutan dan pengangkutan sedimentasi yang diakibatkan oleh jatuhnya pukulan air hujan dari aliran air

Curah hujan yang tinggi dapat mengakibatkan laju erosi tanah, maka angkutan bahan sedimen akan meningkat. Pukulan air hujan tersebut merupakan penghasil utama butir-butir tanah yang terlepas dalam proses erosi tanah

Pada suatu siklus hidrologi, secara karakteristik curah hujan yang jatuh di atas permukaan tanah dan limpasan permukaan yang timbul adalah variabel yang ekstrim yang menyebabkan erosi tanah dan bahaya banjir dan bahaya kerusakan yang terjadi (sedimentasi)

EROSI ↔ SEDIMENTASI

UPAYA PENGENDALIAN EROSIUPAYA PENGENDALIAN EROSI

Erosi tidak dapat dihilangkan namun hanya dapat dicegah karena erosi merupakan gejala alam yang akan terus menerus terjadi

EROSI ↔ SEDIMENTASI

UPAYA PENGENDALIAN SEDIMENTASIUPAYA PENGENDALIAN SEDIMENTASI

Dilakukan dengan cara mengendalikan erosi sebagai penyebab utama

MASALAH YANG TERJADI

Dari perhitungan didapatkan sedimentasi adalah 12, 18

mm/tahun

SK Peraturan Direktur Jenderal RLPS No: P.04/V.SET/2009

adalah< 2mm/tahun

Akibat dari erosi yang terjadi terus-menerus, penimbunan sedimen di waduk semakin banyak, sehingga kapasitas tampungan waduk semakin

berkurang.

Umur Waduk Mrica diperkirakan hanya tersisa tinggal 12 sampai 13 tahun

Akibat penumpukan sedimen erosi, dapat mengurangi umur waduk,

Menurut Supervisor Senior Humas PT Indonesia Power (IP) Unit Bisnis

Pembangkit (UBP) Mrica Banjarnegara Gunawan SW, umur Waduk Mrica tinggal tersisa 12 – 13 tahun lagi.

Akibat adanya pemanfaatan lahan yang tidak benar pada wilayah hulu Sungai Serayu, maka menyebabkan

terjadinya kerusakan lingkungan, dan mempercepat erosi yang terjadi, dan

sehingga endapan sedimen yang terjadi semakin besar.

SOLUSI YANG DITAWARKAN

TERRASERING

Bentuk dan Fungsi Terassering

Utomo (1989) membagi teras berdasarkan bentuk dan fungsinya ke dalam 3 macam teras, yaitu

(a)teras saluran (channel terrace),(b)teras bangku atau teras tangga (bench terrace), dan

(c)teras irigasi pengairan (irrigation terrace).

Teras saluran terutama dibangun untuk mengumpulkan air aliran permukaan pada saluran yang telah disiapkan untuk

kemudian disalurkan pada saluran induk jalannya air, sehingga aliran permukaan tersebut tidak menyebabkan

erosi. Teras bangku dibangun terutama untuk mengurangi panjang lereng. Lalu, teras pengairan dibangun untuk menampung air hujan sehingga dapat digunakan oleh tanaman, seperti pada petak-petak sawah tadah hujan.

Terras Bangku

Persiapan di lapangan yang harus dilakukan dalam pembuatan teras bangku adalah: (a) memasang patok induk di sepanjang calon tempat saluran pembuangan air, dengan kode 1, 2, 3, dst sebagai batas galian dan timbunan tanah. Jarak antara 2 patok yang berdekatan sama dengan lebar bidang olah teras yang direncanakan, jarak ini ditentukan oleh kemiringan lereng.

Gambar . Penampang Melintang Teras Bangku (Sumber: Soil Conservation Handbook,1995 dlm Priyono, et al. 2002)

Deretan patok pembantu merupakan garis batas galian dan batas timbunan tanah. Untuk menentukan letak patok pembantu digunakan waterpas sederhana sehingga mengikuti garis kontur, seperti pada gambar, (c) memasang patok as (pusat) di antara 2 baris patok pembantu. Ukuran patok as lebih kecil dari patok pembantu. Jarak antar patok as pada deretan yang sama 5 meter.Lebar teras tergantung pada besarnya lereng, kedalaman tanah, tanaman dan pola tanamnya.

Rasio tampingan teras atas dengan lereng adalah 1:0,5 dan rasio tampingan bawah dengan lereng adalah 1: 1 – 0,5. Penyesuaian harus dilakukan tergantung dari tipe tanah dan apakah tampingan akan ditanami rumput atau akan ditutup dengan batu. Tampingan teras bangku miring ke luar harus ditutup rumput secara rapat dan merata.

Pemasangan dimulai dari bagian atas lereng, (b) memasang patok pembantu dengan kode 1a, 1b, 1c, dst berderet menurut garis kontur di kanan kiri patok induk kode 1 dengan kode 2a, 2b, 2c, dst untuk patok induk 2 dan seterusnya. Jarak antara patok pembantu 5 meter.

Nilai Faktor P untuk berbagai tindakan konservasi tanah

Sumber: Abdurachman dkk, 1984

PERHITUNGAN LAJU EROSIEROSIVITAS

HUJAN

PANJANG DAN KEMRINGAN

LERENG

R

LS 0,635742

92,2754

ERODIBILITAS TANAH K 27,370697

KOEFISIEN PENGELOLAAN TANAMAN

C 0,172

KONSERVASI TANAH

P 0,04

11,047 ton/ha/tahun

50 tahun

552,35 ton/ha

TOTAL SEDIMENTASI

LAJU EROSI 11,047 ton/ha

MASSA JENIS TANAH 1,7 ton/m3

0,65 mm

Dari perhitungan didapatkan sedimentasi adalah 0,65

mm/tahun

Nilai ini sudah sesuai dengan SK yang dikeluarkan, yaitu <

2mm/tahun

Sehingga sedimentasi dengan adanya terrasering Saluran dengan kualitas konstruksi baik menjadi =

0,65 mm

Bangunan Pengendali Banjir

Data Lapangan

• Daerah Tangkapan Sungai = 200,6 Km2

• Kemiringan Sungai = 0,004• Lebar Sungai = 25 meter• Lebar Peluap = 15 meter• Debit Banjir = 203,06 m3/det• Konsentrasi Sedimen = 0,2

*SumberPengelolaan Sumber Daya Air Terpadu,Robert J. Kodoatie

Debit Desain

• Sehingga di dapat Qdesain = 207,1227 m3/detik

*Sumber Pd T-12-2004-A

Dimensi Peluap

• C = 0,6 m2 = 1

• Sehingga

• Dengan cara coba-coba didapat h3 = 2,7 dengan Q = 280,158 m3/detik

• Sehingga tinggi jagaannya = 1,20 meter

Ilustrasi

17 meter

15 meter

2,73,9

Lebar Mercu Peluap

• Nilai V = 4,7 m/det• Sehingga dapat nilai b = 1,95 meter

Tinggi Bendung Pengendali Dasar Sungai

• H nya disarankan < 5

• Istatik = 0,02

• Idinamik = 0,026

• L1 = 200 meter L2 = 285,71 meter

0,04

Tebal Lantai Kolam Olak dan Panjang Kolam Olak

• Kolam olak tidak memiliki subdam sehingga koef yang digunakan 0,2.

• Sehingga tebal kolam olaknya adalah t = 1,9 meter.

• Panjang kolam olak• Sehingga L = 7,2 meter

*Sumber perhitungan Pd T-12-2004-A

0,2

Kolam Olak

Terima KasihSampai Jumpa Lagi Yaa ^.^