perbandingan angkutan sedimen hasil erosi lahan …eprints.ums.ac.id/58625/21/2. publikasi...
Post on 25-Mar-2019
241 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PERBANDINGAN ANGKUTAN SEDIMEN HASIL EROSI LAHAN
DENGAN PENGUKURAN ANGKUTAN SEDIMEN LANGSUNG DI
LAPANGAN PADA DAS KALI PEPE
Diajukan Kepada Program Studi Magister Teknik Sipil
Program Pascasarjana Universitas Muhammadiyah Surakarta
Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat
Mencapai Gelar Magister dalam Ilmu Teknik Sipil
Oleh :
RIO ADITYA PERMANA
NIM : S 100 130 005
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK SIPIL
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2018
1
PERBANDINGAN ANGKUTAN SEDIMEN HASIL EROSI LAHAN
DENGAN PENGUKURAN ANGKUTAN SEDIMEN LANGSUNG DI
LAPANGAN PADA DAS KALI PEPE
ABSTRAK
Kali Pepe mempunyai panjang ± 45 km dari hulu hingga ke hilir. Daerah
Aliran Sungai (DAS) Kali Pepe meliputi Kabupaten Boyolali, Sebagian
Kabupaten Sukoharjo yaitu wilayah Kecamatan Kartasura dan wilayah Surakarta
dimulai dari daerah Tirtonadi yang melewati wilayah-wilayah antara lain
Kecamatan Banjarsari, Kecamatan Pasar Kliwon dan bermuara di Sungai
Bengawan Solo. Salah satu permasalahan sumber daya air yang harus dikaji di
Kali Pepe adalah tingkat laju erosi dan sedimentasi. Berdasarkan permasalahan
tersebut, untuk mengetahui dan mengestimasi besarnya pengaruh erosi dan
sedimentasi yang terjadi di DAS Kali Pepe.
Pada penelitian tesis ini penulis akan melakukan penelitian berupa
perbandingan analisis angkutan sedimen menggunakan data hasil pengukuran
langsung di lapangan yang diuji di laboratorium serta analisis erosi lahan dengan
menggunakan data pendukung dari PSDA Bengawan Solo. Metode perhitungan
untuk besar sedimen dasar (bed load) menggunakan teori persamaan Einstein,
Kalinske, Meyer Peter and Muller, dan Frijlink, sedang untuk menghitung besar
sedimen melayang (suspended load) menggunakan teori persamaan Einstein,
Kalinske, Brooks dan teori Leopold Maddock. Serta analisis erosi lahan
menggunakan metode the Universal Soil Loss Equation (USLE).
Hasil penelitian angkutan sedimen hasil erosi lahan menunjukkan angka
960,644 ton/ha/tahun (Sub DAS Kali Pepe) dan 609,004 ton/ha/tahun (DAS Kali
Pepe), hal tersebut menunjukan erosi yang terjadi di DAS Kali Pepe masuk
dalam kategori V/ sangat berat. Dari Hasil penelitian tersebut juga dapat
disimpulkan bahwa erosi lahan merupakan salah satu komponen dari angkutan
sedimen, Dalam kasus DAS Kali Pepe ini ditemukan bahwa ratio rata-rata erosi
lahan dengan kombinasi metode persamaan angkutan sedimen total adalah 1,00 :
2,00; dengan ratio tertinggi antara erosi lahan 0,4105 kg/ detik dengan
kombinasi metode MPM-Leopold Maddock 1,16892 kg/ detik yaitu 1,00 : 3,00.
Kata Kunci : DAS, Erosi, USLE, sedimen dasar, sedimen melayang, ratio
ABSTRACT
Kali Pepe has a length of ± 45 km from upstream to downstream. The
Kali Pepe River Basin (DAS) includes Boyolali District, part of Sukoharjo
District, Kartasura District and Surakarta Region starting from Tirtonadi area
passing through areas such as Banjarsari District, Pasar Kliwon Subdistrict and
emptying into Bengawan Solo River. One of the water resource issues that must
be studied in Kali Pepe is the rate of erosion and sedimentation. Based on these
problems, to know and estimate the magnitude of the effect of erosion and
sedimentation that occurred in the Kali Pepe basin.
2
In this thesis research the authors will conduct research in the form of
comparative analysis of sediment transport using direct measurement data in the
field tested in the laboratory and analysis of soil erosion using data support from
PSDA Bengawan Solo. The calculation method for the size of the bed sediment
uses Einstein's equation theory, Kalinske, Meyer Peter and Muller, and Frijlink,
is to calculate the amount of suspended load using Einstein's equation theory,
Kalinske, Brooks and Leopold Maddock theory. And soil erosion analysis using
the Universal Soil Loss Equation (USLE) method.
The result of soil erosion sediment transport showed 960,644 ton / ha /
year (Kali Pepe Sub DAS) and 609,004 ton / ha / year (Pepe River watershed).
This shows erosion occurring in Pepe River watershed in V / weight. From the
results of this study it can also be concluded that soil erosion is one component
of sediment transport. In the case of Pepe River Basin it is found that the average
ratio of soil erosion to the combination of the method of equation of total
sediment transport is 1,00: 2,00; with the highest ratio between soil erosion
0,4105 kg / second with combination method of MPM-Leopold Maddock
1,16892 kg / second that is 1,00: 3,00.
Key word : DAS, Erosion, USLE, base sediment, suspended sediment, ratio
1. PENDAHULUAN
Kali Pepe mempunyai panjang ± 45 km dari hulu hingga ke hilir. Daerah
Aliran Sungai (DAS) Kali Pepe meliputi Kabupaten Boyolali, Sebagian
Kabupaten Sukoharjo yaitu wilayah Kecamatan Kartasura dan wilayah Surakarta
dimulai dari daerah Tirtonadi yang melewati wilayah-wilayah antara lain
Kecamatan Banjarsari, Kecamatan Pasar Kliwon dan bermuara di Sungai
Bengawan Solo. Salah satu permasalahan sumber daya air yang harus dikaji di
Kali Pepe adalah tingkat laju erosi dan sedimentasi. Berdasarkan permasalahan
tersebut, untuk mengetahui dan mengestimasi besarnya pengaruh erosi dan
sedimentasi yang terjadi di DAS Kali Pepe.
Penelitian ini bertujuan antara lain untuk mencari ratio antara angkutan
sedimen pengukuran di lapangan dengan erosi lahan di DAS Kali Pepe. Pada
penelitian tesis ini penulis akan melakukan penelitian berupa perbandingan
analisis angkutan sedimen menggunakan data hasil pengukuran langsung di
lapangan yang diuji di laboratorium serta analisis erosi lahan dengan
menggunakan data pendukung dari PSDA Bengawan Solo. Diharapkan penelitian
ini dapat digunakan sebagai acuan perhitungan angkutan sedimen dan erosi lahan
di wilayah DAS Kali Pepe maupun tipe DAS yang sejenis lainnya.
Batasan masalah pada penelitian ini dilakukan dengan obyek penelitian
hanya dibatasi pada DAS Kali Pepe, dengan asumsi pembatasan perhitungan
sebagai berikut :
1. Parameter yang diambil dalam pengukuran langsung di lapangan adalah
sedimen melayang (suspended load), dan sedimen dasar (bed load).
3
2. Metode perhitungan untuk besar sedimen dasar (bed load) menggunakan teori
persamaan Einstein, Kalinske, Meyer Peter and Muller, dan Frijlink, sedang
untuk menghitung besar sedimen melayang (suspended load) menggunakan
teori persamaan Einstein, Kalinske, Brooks dan Leopold Maddock.
3. Kajian perhitungan ini ditekankan pada dua kondisi yaitu data morfologi
sungai (lebar, kedalaman, kemiringan sungai serta kekasaran dasar sungai),
komposisi butiran, rapat massa, suhu air, kekentalan, dan konsentrasi sedimen
(dari data primer pengukuran langsung di lapangan) serta curah hujan, stasiun
hujan, panjang sungai, dan luas DAS Kali Pepe yang diperoleh dari instansi
terkait.
4. Metode perhitungan hujan rerata DAS menggunakan metode Poligon Thiesen,
serta untuk uji konsistensi data hujan menggunakan tingkat confidensi sebesar
99%.
5. Analisis erosi lahan menggunakan metode the Universal Soil Loss Equation
(USLE).
2. TINJAUAN PUSTAKA
Adapun teori-teori tentang persamaan angkutan sedimen dasar ini
disampaikan oleh beberapa ahli antara lain menurut perkembangannya :
1. Teori Persamaan Einstein (1950)
2. Teori Persamaan Kalinske (1947)
3. Teori Persamaan Mayer Peter and Muller/ MPM (1948)
4. Teori Persamaan Frijlink (1952)
Adapun teori-teori tentang persamaan angkutan sedimen melayang atau
suspended load ini disampaikan oleh beberapa ahli (digunakan sebagai dasar
persamaan perhitungan penelitian ini) antara lain yang diurutkan berdasarkan
waktu penelitiaannya adalah :
1. Teori Persamaan Lane dan Kalinske (1941).
2. Teori Persamaan Einstein (1950).
3. Teori Persamaan Brooks (1963).
4. Teori persamaan Leopold Maddock (1953).
Suatu model parametrik untuk memprediksi erosi dari suatu bidang tanah
telah dikembangkan oleh Wischmeier dan Smith (1965, 1978) yang dikenal
dengan the Universal Soil Loss Equation (USLE). USLE adalah suatu model
erosi yang dirancang untuk memprediksi rata-rata erosi jangka panjang dari erosi
lembar (sheet erosion) termasuk di dalamnya erosi alur (gully erosion) pada suatu
keadaan tertentu.
A = R K L S C P
Dimana :
A : Kecepatan erosi tanah [ton per-hektar per-tahun]
R : Faktor Pertama, curah hujan dan aliran permukaan (erosivitas hujan)
K : Faktor Kedua, erodibilitas tanah
4
L : Faktor Ketiga, panjang lereng
S : Faktor Keempat, kecuraman lereng
C : Faktor Kelima, vegetasi penutup tanah dan pengelolaan tanaman
P : Faktor Keenam, tindakan-tindakan khusus konservasi tanah
3. LOKASI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di wilayah DAS Kali Pepe yang secara
administrasi kewilayahan meliputi beberapa daerah kabupaten Boyolali,
Semarang, Karanganyar, Sukoharjo, dan Kota Surakarta untuk analisis erosi
lahan. Sedangkan untuk analisis angkutan sedimen langsung di lapangan,
penelitian dilakukan di Hilir Kali Pepe yaitu di sekitar hulu Bendung Karet
Tirtonadi Kota Surakarta. Adapun pengumpulan data sekunder adalah mengambil
data pada instansi terkait yaitu di Balai Besar Wilayah Sungai Bengawan Solo
berupa curah hujan, sebaran stasiun hujan, panjang sungai dan data-data terkait
DAS Kali Pepe. Selain itu pengumpulan data sekunder juga berupa studi literatur
dan studi pustaka yang dikumpulkan dari buku-buku yang berkaitan dengan
penelitian ini meliputi jurnal mengenai angkutan sedimen, buku-buku tentang
angkutan sedimen, penelitian lainnya yang masih berkaitan dengan angkutan
sedimen, buku-buku laporan dari Balai Besar Sungai Wilayah Bengawan Solo
yang berisi tentang data-data pendukung perhitungan curah hujan.
MULAI
PENGUMPULAN DATA
Uji Laboratorium Sampel
Material
Hasil uji :
- Analisis saringan
- Grafik gradasi
- Berat jenis
- Konsentrasi
sedimen
Data Sekunder
(Survey Instansi) :
- Curah hujan
- Stasiun hujan
- Panjang sungai
- Data DAS Kali Pepe
Kesimpulan dan
Saran
SELESAI
Data Primer
(Pengukuran Lapangan) :
- Lebar sungai
- Kedalaman aliran
- Kemiringan dasar sungai
- Sampel material
Analisis Angkutan Sedimen :
1. Angkutan Sedimen Dasar
(Bed Load Transport)
- Metode Einstein
- Metode MPM
- Metode Lane dan Kalinske
2. Angkutan Sedimen Melayang
(Suspended Load Transport)
- Metode Einstein
- Metode MPM
- Metode Lane dan Kalinske
Analisis Prediksi Erosi Lahan
(Pers. USLE) :
A = R K L S C P
A = Tanah yang tererosi
R = Faktor erosivitas hujan
K = Faktor erodibilitas tanah
L = Faktor panjang lereng
S = Faktor kecuraman lereng
C = Faktor vegetasi penutup tanah
dan pengolahan tanaman
P = Faktor konservasi tanah
Studi Literatur :
- Perpustakaan
- On line internet
- Buku perkuliahan
Pembahasan
Analisis Hujan Rencana
Analisis Banjir Rencana
Gambar 3.1. Bagan Alir Pelaksanaan Penelitian
5
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisis Erosi Lahan Metode USLE
Adapun hasil perhitungan angkutan sedimen hasil erosi lahan adalah
sebagai berikut :
Tabel 4.1. Hasil Rekapitulasi Perhitungan Analisa Erosi Lahan
Di Sub DAS Kali Pepe
Gambar 4.1. Konversi Analisa Erosi Lahan Di Sub Das Kali Pepe
Dari hasil perhitungan di atas setelah dikonversi didapatkan besaran erosi
lahan yang terjadi di DAS Kali Pepe adalah sebesar 0,4105 kg/ detik.
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030
Sub DAS Benggo
Sub DAS Kenteng
Sub DAS Grawah
Sub DAS Butak
Sub DAS Pule
Sub DAS Putih
Sub DAS Dondong
Sub DAS Jampen
Sub DAS Grenjeng
Sub DAS Gajah Putih
Sub DAS Labang
4,812,E-03
1,024,E-03
8,814,E-03
2,960,E-02
4,219,E-03
5,108,E-03
1,495,E-04
6,175,E-05
3,294,E-04
2,742,E-05
7,478,E-05
6
4.2. Analisis Angkutan Sedimen
Data bed load dan suspended load DAS Kali Pepe diambil di tiga tempat
pada tanggal 19 Agustus 2017 yaitu Kali Pepe Hilir titik 1 (koordinat
7°32'57.15"S, 110°48'50.75"T), Kali Pepe Hilir titik 2 (koordinat 7°33'2.72"S,
110°48'39.31"T), dan Kali Pepe Hilir titik 3 (koordinat 7°33'4.90"S,
110°48'25.04"T). Adapun hasil perhitungan angkutan sedimen dasar (bed load)
dan sedimen melayang (suspended load) dipresentasikan oleh gambar 4.2 dan 4.3
berikut.
Gambar 4.2. Hasil Analisa Sedimen Dasar (bed load)
7
Gambar 4.3. Hasil Analisa Sedimen Melayang (suspended load)
Dari hasil analisis di atas dilakukan pengkombinasian antara persamaan-
persamaan tersebut. Gambar 4.4 berikut adalah hasil kombinasi persamaan
angkutan sedimen dasar (bed load) dan sedimen melayang (suspended load).
Gambar 4.4. Hasil Kombinasi Persamaan Angkutan Sedimen Dasar (bed load)
dan Sedimen Melayang (suspended load)
8
4.3. Ratio Erosi Lahan Dengan Angkutan Sedimen di DAS Kali Pepe
Secara garis besar dari tabel 4.2 di bawah ini diperlihatkan bahwa ada
beberapa ratio erosi lahan dengan kombinasi metode persamaan angkutan
sedimen total yang tidak tepat dikarenakan erosi lahan lebih besar dibandingkan
dengan angkutan sedimen, padahal erosi lahan merupakan salah satu komponen
dari angkutan sedimen. Oleh karena hal tersebut dalam kasus DAS Kali Pepe ini
ditemukan bahwa kombinasi persamaan Einstein-Einstein, Einstein-Lane
Kalinske, Einstein-Brooks serta Frijlink-Einstein, Frijlink-Lane Kalinske, Frijlink-
Brooks tidak dapat dipakai sebagai rujukan. Dari analisis di atas didapatkan rata-
rata ratio erosi lahan dengan kombinasi metode persamaan angkutan sedimen total
adalah 1,00 : 2,00.
Tabel 4.2. Hasil Ratio Erosi Lahan Dengan Angkutan Sedimen di DAS Kali Pepe
Erosi Lahan
(Kg/ dtk)
Kombinasi Metode Persamaan
Angkutan Sedimen Total
(Kg/ dtk)
Ratio Erosi Lahan
Dengan Angkutan
Sedimen
0,4105
Einstein
Einstein 0,21247 - : -
Lane Kalinske 0,24897 - : -
Brooks 0,28105 - : -
Leopold Maddock 0,64405 1,00 : 1,57
MPM
Einstein 0,73734 1,00 : 1,80
LaneKalinske 0,77384 1,00 : 1,89
Brooks 0,80592 1,00 : 1,94
Leopold Maddock 1,16892 1,00 : 2,85
Kalinske
Einstein 0,66335 1,00 : 1,62
Lane Kalinske 0,69985 1,00 : 1,70
Brooks 0,73192 1,00 : 1,76
Leopold Maddock 1,09493 1,00 : 2,67
Frijlink
Einstein 0,01698 - : -
Lane Kalinske 0,05348 - : -
Brooks 0,08556 - : -
Leopold Maddock 0,44857 - : -
Rata-rata 1,00 : 2,00
Sumber : Hasil Analisis
9
5. KESIMPULAN
Setelah melakukan proses panjang penelitian sesuai dengan tujuan dari
penelitian ini akhirnya didapatkan beberapa kesimpulan antara lain sebagai
berikut :
1. Angkutan sedimen hasil erosi lahan menunjukkan angka 960,644
ton/ha/tahun (Sub DAS Kali Pepe) dan 609,004 ton/ha/tahun (DAS Kali Pepe
keseluruhan);
2. Berdasarkan perhitungan angkutan sedimen hasil erosi lahan menggunakan
persamaan USLE menunjukan persentase erosi lahan sub DAS Kali Pepe
64,74 % lebih besar dibandingkan dengan DAS Kali Pepe keseluruhan;
3. Berdasarkan perhitungan angkutan sedimen hasil erosi lahan menggunakan
persamaan USLE menunjukan erosi yang terjadi di DAS Kali Pepe masuk
dalam kategori V/ sangat berat;
4. Dalam kasus DAS Kali Pepe ini ditemukan bahwa ratio rata-rata erosi lahan
dengan kombinasi metode persamaan angkutan sedimen total adalah
1,00 : 2,00; dengan ratio tertinggi antara erosi lahan 0,4105 kg/ detik dengan
kombinasi metode MPM-Leopold Maddock 1,16892 kg/ detik yaitu
1,00 : 3,00.
5. Persentase sedimen erosi lahan lolos atau masuk ke DAS Kali Pepe antara
45 % sampai 94 % dengan rata-rata 69 %. Serta persentase sedimen erosi
lahan tertahan di daerah atas sungai atau daratan adalah berkisar 6 % sampai
55 % dengan rata-rata 31 %.
DAFTAR PUSTAKA
Abdurrosyid, Jaji. 2003. Transpor Sedimen. (Buku Ajar) Surakarta. UMS.
Anasiru, Triyanti. 2006. Angkutan Sedimen Pada Muara Sungai Palu. Jurnal
SMARTek. Vol. 4. No. 1. Pebruari 2006: 25 - 33.
Anonim, 2013. Pedoman Penulisan Tesis. Program Pascasarjana Universitas
Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.
Asdak, Chay. 2004. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah
Mada University Press. Yogyakarta.
Ayu, I Gusti. 2012. Prediksi Erosi dan Perencanaan Konservasi Tanah dan Air
pada Daerah Aliran Sungai Saba. E-Jurnal Agroekoteknologi Tropika
Vol. 1, No. 1, Juli 2012. Universitas Udayana.
Efrodina, Msy. 2015. Kajian Erosi Lahan Pada DAS Dawas Kabupaten Musi
Banyuasin – Sumatera Selatan. Jurnal Teknik Sipil dan Lingkungan
Universitas Sriwijaya. Vol. 3, No. 1, Maret 2015.
Graf, W.H.. 1984. Hydraulics of Sediment Transport. 2nd
Edition. Mc. Graw Hill.
New York. USA.
10
Haki, Helmi. 2013. Analisis Angkutan Sedimen Total Pada Sungai Dawas
Kabupaten Musi Banyuasin. Jurnal Teknik Sipil dan Lingkungan No. 1.
Vol. 1. Desember 2013.
Hoffmans, G.J.C.M. and Verheij. 1997. Scour Manual. A.A. Balkema.
Rotterdam.
Istiarto. 2004. Transpor Sedimen. (Buku Ajar) Yogyakarta. KMTS-UGM.
Kironoto, B.A.. 1998. Hidraulika Transpor Sedimen. Program Studi Teknik
Sipil. Program Pasca Sarjana. UGM. Yogyakarta.
Kironoto, B.A. dan Yulistianto. B.. 2000. Konservasi Lahan. Program MPSA.
Program Pasca Sarjana. UGM. Yogyakarta.
Mardjikoen, P. 1987. Angkutan Sedimen. PAU-IT. UGM. Yogyakarta.
Olihen, Arta. 2008. Kajian Laju Angkutan Sedimen Pada Sungai Wampu. Tesis.
Medan. Universitas Sumatera Utara.
Rangkuti, Darwin. 2010. Analisa dan Pengendalian Erosi Permukaan Pada Sub
DAS Batang Angkola di Tapanuli Selatan. Tesis. Medan. Sekolah
Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Risnain, Dela. 2011. Pengaruh Erosivitas dan Topografi Terhadap Kehilangan
Tanah Pada Erosi Alur Di Daerah Aliran Sungai Secang Desa Hargotirto
Kecamatan Kokap Kabupaten Kulonprogo. Jurnal Rekayasa Sipil. Vol. 4.
No.3. 2010. ISSN 1978 – 5658. p. 195 – 203.
top related