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

RiO Eng

Typewritten text

i

RiO Eng

Typewritten text

ii

RiO Eng

Typewritten text

iii

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.