presentasi rosma
TRANSCRIPT
PRESENTASI
TPTAMODEL PENDUGAAN
EROSI
Pendugaan Erosi dan Sedimentasi
dengan Menggunakan Model GeoWEPP
(Studi Kasus DAS Limboto, Propinsi
Gorontalo)
Sri Legowo WD.
Pengajar Jurusan Teknik Sipil, FTSL Institut Teknologi
Bandung
Rosmalia Dwi Hastuti
A1H009038Rabu, 30 Mei 2012
PENDAHULUANModel pendugaan erosi merupakan suatu metodeuntuk memperkirakan laju erosi yang akan terjadidari tanah yang dipergunakan dalam penggunaanlahan dan pengelolaan tertentu.
Jika laju erosi yang akan terjadi telah dapatdiperkirakan dan laju erosi yang masih dapatdibiarkan atau ditoleransikan sudah dapatditetapkan, maka dapat ditentukan kebijakanpenggunaan lahan dan tindakan konservasi tanahyang diperlukan agar tidak terjadi kerusakkantanah dan tanah dapat dipergunakan secaraproduktif dan lestari.
DAS Limboto merupakan bagian dari SatuanWilayah Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (SWP-DAS) Bone Bolango yang luasnya 91.004 ha dantermasuk salah satu DAS prioritas dari DAS kritisdi SWP-DAS Bone Bolango. Wilayah ini memiliki
EROSIHardjowigeno (1995) menjelaskan bahwa erosi
adalah suatu proses dimana tanah
dihancurkan (detached) dan kemudian
dipindahkan (transported) ke tempat lain oleh
kekuatan air, angin, sungai atau gravitasi.
Laju erosi yang dinyatakan dalam mm/thn atau
ton/ha/thn yang terbesar yang masih dapat
dibiarkan atau ditoleransikan agar terpelihara
suatu kedalaman tanah yang cukup bagi
pertumbuhan tanaman yang memungkinkan
tercapainya produktivitas yang tinggi secara
lestari disebut erosi yang masih dapat
dibiarkan atau ditoleransikan disebut nilai T.
FAKTOR TERJADINYA EROSI
• Iklim
• Sifat tanah
• Topografi
• Vegetasi penutup lahan
Oleh Wischmeier dan Smith (1975) keempat faktortersebut dimanfaatkan sebagai dasar untukmenentukan besarnya erosi tanah melaluipersamaan umum yang kemudian lebih dikenaldengan sebutan persamaan universal (Universal Soil Loss Equation.-USLE).
MODEL FISIK PENDUGAAN
EROSI
Model fisik:
• Berhubungan dengan hukum kekekalan massa dan energi.
• Menggunakan persamaan diferensial (persamaan kontinuitas)
• Menggunakan persamaan fisika dalam menjelaskan erosi, namun persamaan empiris masih digunakan.
• Berupa permodelan erosi sehingga dapat mudah dipahami akan proses erosi yang terjadi.
• Mengandung parameter yang sukar diukur, namun memiliki kemungkinan mempunyai hasil
PERBANDINGAN MODEL FISIK
DAN MODEL EMPIRIK
• Tidak mewakili proses yang sebenarnya
• Seperi USLE, dirancang untuk perkiraan erosi rata-rata tahunan
• Tidak memperhitungkan endapan sedimen
• Petak yang digunakan berada di kemiringan 3-20% dan pada iklim sedangEMPIRIK
• Merupakan model fisik sehingga dapat dilihat proses apa saja yang terjadi
• Nisbah kehilangan tanah dapat diukur secara spasial
• Dapat menaksir besarnya sedimen yang terangkut
• Pendugaan bersifat harian
• Dapat digunakan untuk mengukur erosi pada segmen kecil
FISIK
APA ITU
GEOWEPP???
GEOWEPPGeoWEPP GeoWEPP (Geo-Spacial Water Erosion Prediction Project) adalah suatu model penyesuaian proses, berdasarkan pada ilmu erosi dan hidrologi modern, dirancang untuk menggantikan USLE (Universal Soil Loss Equation) untuk pendugaan secara berkala erosi tanah dengan mengatur konservasi tanah dan air serta perencanaan dan penilaian lingkungan (Morgan, 1995 dalam Yupi 2008).
Menurut Laflen et al., 1991; Lane dan Nearing, 1989 dalam Troeh et al., 2004, GeoWEPP merupakan model buatan Amerika pertama yang dikembangkan untuk memprediksi erosi pada skala luas yang tidak didasari oleh teknologi USLE. WEPP merupakan model physical based yang didasari oleh proses dan simulasi harian. Sedangkan pengertian WEPP (Water Erosion Prediction Project) menurut Morgan dan Nearing
MASIH GEOWEPP..GeoWEPP merupakan perangkat lunak
berbentuk Geo-spasial untuk model WEPP
yang menggunakan Geographic Information
System (GIS) ArcView dan ekstension analisis
spasialnya ; yang keduanya dikembangkan
oleh Environment Systems Research Institute
(ESRI) ; sebagai dasar untuk mengaplikasikan
model prediksi erosi (WEPP) dan Windows
interface (WEPPWIN) dengan data geospasial
topografi, penggunaan lahan dan jenis tanah.
Versi GeoWEPP yang telah ada
memungkinkan untuk mendeliniasi DAS yang
lebih besar dibandingkan ukuran DAS yang
direkomendasikan pada simulasi DAS WEPP
TEKNIK PENDUGAAN EROSI
MENGGUNAKAN PROGRAM
WEPP/GEOWEPP
Pendugaan laju erosi menggunakan model
WEPP versi hillslope profile adalah mirip
dengan pendugaan menggunakan model
USLE dengan sedikit perbedaan. Dalam
pendugaan laju erosi menggunakan model
WEPP, WEPP membagi proses erosi menjadi
dua yaitu berdasarkan proses pelepasan
partikel tanah di area antarparit yang
disebabkan oleh hujan dan aliran permukaan
serta proses pelepasan atau pengendapan
tanah yang terjadi di area parit dan (Russel,
2001). Wilayah yang menjadi daerah penelitian
adalah areal antarparit dan parit yang dipilih
berdasarkan kemiringan lereng, keadaan
KOMPONEN DASAR GEOWEPP1. Komponen Tanah : erodibilitas tanah,
kapasitas infiltrasi dan kapasitas angkutan
sedimen
2. Komponen Hidrologi
a. Intensitas dan lama waktu hujan
b. Aliran permukaan
c. Debit aliran
d. Angkutan sedimen
KONSEP DASAR GEOWEPPDalam model WEPP, kehilangan tanah dihitung
sepanjang lereng dan menghasilkan hasil
sedimen pada akhir lereng. Maksimum lahan
yang bisa dihitung oleh WEPP adalah 259 ha
untuk lahan pertanian dan seluas 809 ha untuk
lahan kosong. Pada GeoWEPP luasan area
yang bisa dihitung seluas 16000 ha, lebih
besar daripada WEPP karena dapat
menghitung untuk beberapa lereng.
Proses physical based erosi dimodelkan
didalam GeoWEPP sebagai suatu konsep
persamaan kontinuitas steady state sedimen
untuk menjelaskan pergerakan dari sedimen
STUDI KASUS
Dalam presentasi kali ini mengambil studi
kasus di DAS Limboto, Propinsi
Gorontalo, yang ditulis oleh Sri Legowo
WD Pengajar Jurusan Teknik Sipil, FTSL
Institut Teknologi Bandung
ABSTRAKDAS Limboto merupakan bagian dari Satuan Wilayah Pengelolaan
Daerah Aliran Sungai (SWP-DAS) Bone Bolango yang luasnya 91.004 ha
dan termasuk salah satu DAS prioritas dari DAS kritis di SWP-DAS Bone
Bolango. Wilayah ini memiliki sumber daya alam berupa hutan, tanah dan
air dan sangat potensial. Apabila dikelola dengan baik akan memberikan
manfaat yang besar dan mampu meningkatkan kesejahteraan
masyarakat. Sedimentasi di dalam Danau Limboto terus berlangsung
secara intensif dan selalu meningkat dari tahun ke tahun, menyebabkan
pendangkalan dan menciutnya luas perairan. Terjadinya erosi dan
masuknya sedimen ke danau akan mengakibatkan pengendapan dan
pendangkalan sehingga akan mempengaruhi kapasitas tampung danau.
Studi ini dibatasi pada pendugaan jumlah erosi dan sedimen yang terjadi
dengan menggunakan model simulasi GeoWEPP (Geo-spasial Water
Erosion Prediction Project). GeoWEPP merupakan model fisik simulasi
kontinyu yang dapat digunakan untuk memperkirakan tingkat erosi yang
terjadi di DAS Limboto karena GeoWEPP memiliki kelebihan untuk
memprediksi distribusi kehilangan tanah spasial dan temporal untuk
sebuah lereng atau titik tertentu pada suatu lereng secara harian,
bulanan atau rata-rata tahunan. Hasil keluaran dapat diekstrapolasi
kedalam kondisi yang lebih luas. Dengan kata lain, model GeoWEPP
dapat memprediksi efek in-site dan off site dari erosi tersebut . Hasil
INPUT DATA UNTUK
PERHITUNGAN DENGAN WEPP
1. Data iklim seperti curah hujan harian, temperatur, radiasi matahari dan angin. Suatu program tersendiri disebut CLIGEN digunakan untuk membangkitkan data iklim yang baik secara kontinyu maupun kejadian tunggal.
2. Data topografi seperti panjang lereng, kemiringan lereng, dan arah lereng.
3. Data tanah seperti tekstur, albedo ( bagian dari radiasi matahari yang dipantulkan kembali ke atmosfer), kejenuhan awal, erodibilitas tanah, tegangan geser kritis tanah, konduktivitas hidraulik, presentase batuan.
SIMULASI WEPP
Proses erosi physical based
disimulasikan didalam WEPP dengan
konsep persamaan kontinuitas steady-
state untuk menjelaskan pergerakan
sedimen pada alur mengacu kepada
hukum konservasi massa dan energi.
Model WEPP menggunakan persamaan-
persamaan tersebut dibawah (NSERL.,
1995 di dalam Endale, 2003).
LOKASI STUDIStudi mengenai teknik pendugaan erosi dan
sedimentasi berbasis model simulasi
GeoWEPP dan SIG menggunakan satuan
Daerah Aliran Sungai (DAS). Penelitian ini
dilaksanakan di DAS Limboto. Secara
astronomis, DAS Limboto terletak pada 122°
42’ 0.24” – 123° 03’ 1.17” BT dan 00° 30’
2.035” – 00° 47’ 0.49” LU. Dataran area dari
DAS Limboto sangat sempit, hanya 20 % dari
seluruh DAS. Ketinggian daratan pada
pegunungan Utara danau berkisar + 700 - +
1000 dan pegunungan Selatan berkisar + 1000
– + 1500 serta pegunungan di bagian Barat
perbukitan berkisar + 100 - + 500. Pada bagian
PETA TOPOGRAFI DAS
LIMBOTO
PERSIAPAN INPUT DATA1. DATA IKLIM
Data iklim yang dibutuhkan oleh GeoWEPP termasuk nilai harian dari curah hujan, temperatur, radiasi matahari, dan kecepatan angin. Data iklim tersebut dibutuhkan untuk diolah terlebih dahulu dengan menggunakan model CLIGEN.
Wilayah Kabupaten Bone termasuk daerah beriklim sedang kelembaban udara berkisar antara 95 % - 99 % dengan temperatur berkisar 26 – 43oC. Pada periode April-September bertiup angin timur yang membawa hujan, sebaliknya pada. bulan Oktober-Maret bertiup angin barat, dimana pada waktu itu
2. PENGOLAHAN DATA TOPOGRAFI
Untuk mendapatkan peta kontur DAS Limboto, digunakan data SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) dan software Global Mapper 6.
Pada program Global Mapper 6, SRTM DAS Limboto berada pada 122° 42’ 0.24” – 123° 03’ 1.17” BT. Peta kontur dibuat dalam program Global Mapper dengan interval 10 m. Data kontur yang akan diolah disimpan dalam bentuk data digital. Data digital ini adalah adalah data vektor dalam format ArcView shape file ataupun format yang lain yang dapat dikonversi menjadi ArcView shape file. Data kontur format vektor diolah terlebih dahulu menjadi Model Elevasi Digital (Digital Elevation Model / DEM) dengan metode TIN (Triangulated
3. DATA TANAH
Jenis tanah area studi meliputi Inceptisols, (tanah
dengan pengembangan horizon minimal), Entisols
(tanah asli, diolah dengan material induk yang tidak
terkonsolidasi), Alfisols (tanah hutan yang mudah
menyerap dengan tingkat kesuburan yang relatif
tinggi), Vertisols, Mollisols (tanah yang berada pada
ekosistem padang rumput).
4. DATA PENGGUNAAN LAHAN
5. DATA JENIS SALURAN
PERSAMAAN TOTAL TINGKAT
EROSI
dimana :
dG = perubahan muatan sedimen (kg/s.m)
dx = perubahan panjang lereng (m)
Df = tingkat erosi alur (kg/s.m2), positif untuk
detasemen, negatif untuk deposit
Di = angkutan sedimen antar alur ke alur
(kg/s.m2)
TINGKAT EROSI ANTAR ALUR
Tingkat erosi alur adalah ukuran sedimen yang
dialirkan ke saluran terkonsentrasi. Nilai ini
diasumsikan secara proposional pada
intensitas curah hujan, run off dan dampak dari
kekasaran tanah dengan parameter erodibilitas
(Ki) yang secara proporsional konstan, yang
pada kenyataannya disesuaikan untuk
beberapa faktor yang bervariasi (NSERL,
1995, di dalam Endale 2003)
PERSAMAAN
dimana :
Kiadj = erodibilitas antar alur yang disesuaikan (kg.s/m4)
Ie = intensitas cuah hujan efektif (m/s)
τir = tingkat run off antar alur (m/s)
SDRRR = sediment delivery ratio (%)
Fnozzle = faktor yang disesuaikan untuk nozzle irigasi curah yang berdampak pada variasi energi (%)
Rs = jarak alur (m)
W = lebar alur (m)
TEKNIK PENDUGAAN EROSI DAN
SEDIMEN BERBASIS MODEL
GEOWEPP
Program GeoWEPP hanya dapat
mensimulasikan erosi dan sedimen untuk
luasan area tertentu saja (< 16000 ha). Oleh
karena itu DAS Limboto dibagi menjadi
beberapa zone berdasarkan outlet anak sungai
yang paling luar dan mencukupi syarat minimal
simulasi dengan program GeoWEPP.
Pembagian zone ini lebih baik berupa persegi
panjang karena dalam pembuatan TIN dari
peta kontur membutuhkan bentuk peta
trianggular. Pembagian zone dilakukan pada
program ArcView GIS diikuti dengan
pembagian DEM, peta tanah dan peta
penggunaan lahan masing-masing zone.
PETA PEMBAGIAN BATAS ZONE
MODEL SIMULASI DALAM
GEOWEPP1. Metode DAS (Watershed), yakni simulasi
untuk merepresentasikan kelerengan dan
saluran-saluran sungai (metode DAS) yang
mengkaji akibat off-site dari lereng dan sungai
yang terdapat di dalam sub DAS tersebut.
2. Metode Aliran (Flowpath), yakni simulasi untuk
seluruh masing-masing aliran dan menyatukan
mereka menjadi suatu analisa spasial dengan
mempertimbangkan hasil simulasi untuk setiap
sel raster dari luas area dan panjang aliran
yang tercakup didalamnya.
HASIL RUNNING GEOWEPP
Pada legenda dari peta hasil running WEPP secara dinamis diset pada nilai kehilangan tanah yang dapat ditoleransi atau nilai target T. Hal ini memungkinkan pengguna program GeoWEPP memasukkan nilai batas yang dapat ditoleransi dan membuat peta tampilan area dengan nilai T yang dapat ditoleransi (berwarna hijau), nilai T yang tidak dapat ditoleransi (berwarna merah) dan area deposit (berwarna kuning). Dalam hal ini nilai T yang dipakai adalah 10 ton/ha/thn (Suripin, 2002).
Peta off-site menunjukkan hasil sedimen yang masuk ke sungai dari masing-masing lereng berdasarkan nilai T. Peta on-site ditampilkan dengan mengaktifkan theme on-site sehinga peta hasil sedimen akan hilang temporari dari tampilan
Untuk membuat model simulasi dengan GeoWEPP dibuat 14 zone untuk membantu pembentukan masing-masing sub DAS dari outlet-outlet jaringan sungai yang ditentukan. Setiap zone dimungkin kan terdapat beberapa outlet yang dapat dibentuk dan masing-masing otlet akan mewakili sub das yang berbeda-beda.
Setelah melalui beberapa proses trial and error dalam hal penentuan letak dan besar zone serta letak masing-masing outlet, didapat pembagian pembentukan sub DAS yang paling baik yakni terbagi menjadi 14 zone, 42 outlet dan 42 sub DAS yang tersebar di DAS Limboto. Maisng-masing sub DAS akan menghasilkan model simulasi prediksi erosi dan sedimen yang berbeda-beda tergantung dari luas das, topografi das, penutup lahan yang ada, dan jenis tanah yang terkandung didalamnya.
Setelah model terbentuk dari masing-masing sub DAS maka akan dihasilkan dua jenis peta yakni peta off-site
PETA HASIL SEDIMEN MODEL
GEOWEPP (KAJIAN OFF-SITE)
PETA KEHILANGAN TANAH MODEL
GEOWEPP (KAJIAN ON-SITE)
Pada Gambar 6. terdapat peta hasil sedimen yang merupakan peta kajian off-site dari model GeoWEPP. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa kontribusi sedimen terbesar yakni dengan dengan nilai sediment yield > 4T (T = 10 ton/ha/thn) berada pada Utara Danau Limboto atau berada pada pertengahan DAS Limboto dan sejumlah besar dengan kadar yang lebih kecil tersebar ditenggara DAS Limboto. Hal ini disebabkan karena pada daerah tersebut memiliki dominan penutupan lahan berupa ladang, kebun dan belukar. Daerah tersebut juga berada pada rata-rata ketinggian 350-500 m MSL. Daerah yang memberikan kontribusi sedimen yield yang
Pada Gambar 7. terdapat peta kehilangan jumlah tanah yang merupakan peta kajian on-site dari mdoel GeoWEPP. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa kehilangan jumlah tanah terbesar juga berada pada Utara Danau Limboto dan sedikit tersebar dibagian tenggara DAS Limboto. Kehilangan jumlah tanah dengan jumlah yang kecil tersebar merata di bagian Utara, Tengah dan Selatan DAS Limboto.
Pada hasil running model simulasi GeoWEPP terdapat beberapa perbedaan dengan studi yang terdahulu pernah dilakukan. Perbedaan pertama terletak pada luas DAS yang tercakup dari hasil running. Pada RTL-RLKT yang diterbitkan oleh BP DAS Bone Bolango tertera luas DAS Limboto adalah 91004 ha. Pada hasil running GeoWEPP
Berdasarkan hasil running GeoWEPP didapat jumlah total erosi pada DAS Limboto sebesar 3.409.067,36 ton/thn atau rata-rata erosi per hektar adalah 44,69 ton/ha/thn atau 3.72 mm/thn. Nilai erosi tersebut telah melewati ambang batas bahaya erosi yang diperkenankan (dapat ditoleransikan) yaitu sebesar 10 ton/ha/thn (Suripin 2002). Sediment deposisi pada DAS Limboto 224.356,54 ton/thn atau sedimen deposisi per hektar adalah sebesar 2,94 ton/ha atau 0.245 mm/thn. Sediment yield DAS Limboto adalah 3.184.710,41 ton/thn atau sedimen yield per hektar adalah 41,75 ton/ha/thn atau 3.48 mm/thn. Dari data diatas adalah sesuai dengan keadaan DAS Limboto yang sebagian besar tertutupi oleh ladang dan tegalan. Usaha penanganan semakin terfokus
Total erosi dan sedimen hasil running GeoWEPP memiliki perbedaan dengan RTL-RLKT. Pada RTL-RLKT didapat hasil total erosi DAS Limboto adalah 4.222.096 ton/thn atau nilai rata-rata erosi per hektar adalah 108.81 ton/ha/thn. Terdapat perbedaan yang cukup mencolok dengan hasil running GeoWEPP yakni 23.85% lebih kecil dari total erosi RTL-RLKT. Hal ini disebabkan karena RTL-RLKT menggunakan pendekatan USLE (Universal Soil Loss Equation). Pendekatan USLE memiliki beberapa kekurangan salah satunya adalah memiliki skala prediksi bentang lereng (hillslope profile) dengan erosi rata-rata tahunan dari suatu bentang lereng yang tidak ada cekungan deposisinya sedangkan GeoWEPP memiliki skala prediksi DAS dan bentang lereng
KESIMPULANGeoWEPP merupakan model fisik simulasi kontinyu yang dapat digunakan untuk memperkirakan tingkat erosi yang terjadi di DAS Limboto karena GeoWEPP memiliki kelebihan untuk memprediksi distribusi kehilangan tanah spasial dan temporal untuk sebuah lereng atau titik tertentu pada suatu lereng secara harian, bulanan atau rata-rata tahunan. Hasil keluaran dapat diekstrapolasi kedalam kondisi yang lebih luas. Dengan kata lain, model GeoWEPP dapat memprediksi efek in-site dan off site dari erosi tersebut . Hasil keluaran GeoWEPP menunjukkan DAS Limboto berada pada kondisi kritis yakni memiliki laju erosi 44,69 ton/ha/thn atau 3.72 mm/thn. Sediment deposisi per hektar pada DAS Limboto adalah sebesar 2,94 ton/ha/thn atau