TANGGAPAN HUJAN-ALIRAN DAN PENGARUHNYA TERHADAP FENOMENA PENGHANTARAN SEDIMEN

(Rainfall-Runoff Response and Effects on Sediment Delivery Phenomena)

Teguh Marhendi (06/02-II/2186/PS)

LATAR BELAKANG1. Laju erosi dan sedimentasi daerah

tangkapan air masih menjadi permasalahan utama dalam pengelolaan waduk di Indonesia

2. Salah satu penentu terjadinya erosi adalah intensitas hujan yang cukup tinggi. Lahan dengan intensitas hujan yang cukup tinggi, kecenderungan terjadi erosi dan sedimentasi umumnya cukup besar.

3. Faktor lain selain curah hujan adalah karakteristik tanah dan kemiringan lahan yang juga berpotensi menimbulkan kemungkinan terjadinya erosi dan sedimentasi.

TUJUAN PENELITIAN

Menentukan besaran erosi dan sedimentasi pada berbagai variasi intensitas hujan, jenis tanah dan kemiringan lahan Mencari hubungan hujan-aliran dengan fenomena penghantaran sedimen

MANFAAT PENELITIANManfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat memberikan informasi tentang penentuan erosi dan sedimentasi pada skala laboratorium dan diharapkan dapat diaplikasikan pada suatu DAS dengan karakteristik DAS yang tersedia.

LANDASAN TEORI

a. Formula USLE mengacu Wischmeier & Smith (1978)

m = indeks kemiringan L = panjang profil kemiringan ( lebih besar dari 122 m, Renard, et al, (1997))s = persen kemiringank, k1 , k2 , k3 = konstanta empirik dengan besaran : 22,1; 65,41; 4,56 dan 0,065

CKRLE S=

1. Model Perhitungan Erosi

),,,,( HSVTCfE =E = erosif = faktor yang mempengaruhi erosiC = klimatologi (iklim)T = topografiV = vegetasiS = karakteristik tanahH = kegiatan manusia

2. Aliran Permukaan

Laju aliran permukaan adalah jumlah atau volume air yang mengalir melalui suatu titik per detik atau per jam.

vAQ =Q = debit air (m3/det)A = luas penampang air (m2)v = kecepatan aliran (m/detik)

Kecepatan aliran permukaan dipengaruhi oleh kedalaman aliran, kondisi kekasaran permukaan dan kecuraman dari lereng.

nSRv

21

32

=

v = kecepatan aliran (m/detik)R = radius hidrolik (m)A = luas penampang air (m2)S = kecuraman lereng (%)n = koefisien kekasaran permukaan

ATVI =

I = intensitas hujan (mm/jam)V = volume air (ml)A = luas penampang (m2)T = waktu (jam)

3. Intensitas Hujan

Intensitas hujan merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam proses erosi pada suatu lahan. Intensitas hujan yang sangat tinggi akan mempunyai daya hancur yang sangat besar terhadap agregat-agregat tanah hingga menjadi partikel yang lebih kecil yang mudah untuk dihanyutkan.

Sifat hujan yang sangat penting dalam proses erosi adalah energi kinetik dari hujan tersebut.

2

21 mvEk =

Ek = energi kinetik (kg(m/dt))m = massa butir (kg)v = kecepatan jatuh (m/dt)

Ukuran butiran hujan (mm)

Kecepatan jatuh (mm/dt)

1.251.502.003.004.005.006.00

4.855.516.588.068.869.259.30

Tabel Kecepatan jatuh berbagai ukuran butir hujan setelah jatuh 20 m

Sumber: Arsyad, S., 1989

METODE PENELITIAN

Secara garis besar langkah-langkah penelitian ini meliputi lima tahap:

1. Persiapan Penelitian

2. Telaah hasil-hasil penelitian

3. Penyiapan instrumen, alat dan bahan penelitian

4. Proses penelitian di Lab. PPK Penanganan Sabo

5. Proses eksperimen dan analisis data

1. Langkah-langkah

penelitian

5. Pembuatan simpulan dan penulisan Disertasi

Mulai

Pengujian sifa-sifat fisik tanah

Pengambilan sampel tanahPenyiapan alat

Kalibrasi intensitas hujan

Penyiapan air dan pompa

Penyiapan plot model

A

2. Langkah-langkah penelitian laboratorium

Selesai

Analisis data dan pembuatan kesimpulan hasil eksperimen

Penghamparan tanah pada plot

Pengaturan kemiringan plot

Running Model

Pengukuran dan pencatatan

A

Persiapan running model

2. Langkah-langkah penelitian laboratorium

3. Alat Penelitian1. Rainfall Simulator2. Tabung Tembaga3. Saringan4. Timbangan5. Oven6. Gelas Ukur7. Alat Pemadat8. Kotak Uji (Model Plot ukuran 100 x 80 x 50 cm)9. Kamera/video

Tanah merupakan salah satu komponen penting dalam proses erosi lahan. Masing-masing jenis tanah memiliki kepekaan yang berbeda dalam menahan jatuhnya air hujan. Oleh karena itu sangat penting untuk mengetahui perbedaan karakteristik tanah pada proses erosi lahan.

Pada penelitian ini, tanah yang digunakan direncanakan menggunakan dua macam jenis tanah yang diambil pada lokasi yang dekat dengan stasiun hujan. Sebagai sampel pada penelitian ini digunakan tanah jenis Regosol kompleks abu dan Pasir Volkan yang terletak di dekat stasiun Hujan Cebongan (Sleman) dan tanah jenis Grunusol hitam batu kapur dan Mergel yang terletak di dekat stasiun hujan Patukan (Sleman). Peta lokasi tanah dan stasiun hujan yang dipilih dapat dilihat pada Gambar.

Air yang digunakan untuk pengaturan hujan berasal dari sumur yang terletak disekitar laboratorium PPK Sabo.

4. Bahan Penelitian

a. Tanah

b. air

Gambar Peta jenis tanah di kabupaten Sleman

Rencana Lokasi 1

Rencana Lokasi 2

Erosion Plot Model

a. Sebelum terjadi hujan

θ

Lapisan Tanah yang dipadatkan

b. Awal hujan

Hujan, diatur melalui rainfall simulator

Sudut kemiringan (°)

5. Mekanisme proses penelitian laboratorium

Sudut kemiringan (°)

Erosion Plot Model

θ

θ

aliran permukaan

d. Aliran permukaan yang mengangkut sedimen

Tanah tererosi

Hujan, diatur melalui rainfall simulator

Hujan, diatur melalui rainfall simulator

c. Awal aliran permukaan

aliran permukaan

5. Mekanisme proses penelitian laboratorium

θ

MOHON SARAN DAN TERIMAKASIH

Arsyad, S, 1989, Konservasi Tanah dan Air, Penerbit, IPB, BogorAs-syakur, A., A., 2008, Prediksi Erosi dengan Menggunakan Metode USLE dan Sistem Informasi

Geografis (SIG) Berbasis Piksel di Daerah Tangkapan Air Danau Buyan, PIT MAPIN XVII, Bandung 10-12-2008

Banasik, K., 1985, Sediment Yield Prediction from Small Watershed with The Universal Soil Loss Equation and Sediment delivery ratio, Euromech 192: Transport of suspended \solids in Open channels, warsawa Agricultural University, Poland

Banuwa, I., S., 2004, Dinamika Aliran Permukaan dan Erosi Akibat Tindakan Konservasi Tanah di Pengalengan Jawa Barat, Sekolah Pascasarjana IPB, Bogor

Baver, L., D. and Gardner, W., R., 1956, Soil Physics ,Wiley, 489 pages, Original from the University of Michigan

Budihardja, D. dan Syaifudin, 2001, Erosi dan Sedimentasi di DPS Danau Beratan, Bali, Balai Sungai, Pusat Litbang Sumberdaya Air, Jl Solo-Kartosuro, KM 7 PO Box 159, Surakarta

Dradjad, M., 2003, A Study on The influence of Soil Conditioner on The Rate Soil Los Using a rainfall Simulator, Jurnal Ilmu Tanah dan Lingkungan Vol 4 (1) (2003) pp 50-54

Fernandez, C., Stockle, C., O., Wu, J., Q. and McCool, D., K., 2002, Predicting Erosion and Sediment Yield Using Geographic Information System : Application to The Lawyera Creek Watershed, Research & Extension Regional water Quality Conference

Gregory , K.J. and Walling, D.E., 1973, Drainage Basin Form and Process, Erward ArnoldHardwinanto, S., 2000, Dampak Gangguan Penutupan lahan terhadap Sedimentasi pada Waduk di

DAS Wain, Balikpapan, Jurnal Frontir UNMUL, Samarinda,No 30., hal. 53-64 Hopley, D., 1999, Geological & Geomorphological Input into Tropical Coastal Management with

special reference to Balikpapan Bay, East Kalimantan, Laporan Penelitian Hudson, N., W., 1971, Soil Conservation, Coenell University Press, Ithaca, New York

6. Pustaka

Julien, P., Y., and Dawod, A., M., 1987, On Predicting Upland Erosion Losses from rainffall Depth, Stochastic Hydrol. Hydraul. 1 (127-134), Civil Engineering Dept., Engineering Research Ceenter, Colorado State University, Fort Collins, CO 80523, USA

Kartasapoetra, 1991, Teknologi Konservasi Tanah dan Air, Rineka Cipta. Jakarta.

Law, J., O. and D. A. Pearson, 1944, The relation of rain drop size to intensity, Trans. Amer, Geopphys. Union. 24: 452-460

Lim, K., J., et al, 2005, GIS-Based Sediment Assessment ToolLinsley, R. K., et al, 1980, Applied Hydrology, New Delhi: Mc. Graw-Hill,

Publication Lu, H., et al, 2003, Modelling Sediment Delivery Ratio over the Murray Darling

Basin, CSIRO Land and Water, Canberra, Australia.Lu, H., et al, 2003, Sheet and Rill Erosion and Sediment Delivery to Stream : A

Basin Wide Estimation at Hillslope to Medium Cathment scale, Report E to Project D10012 of Muray darling Basin Commission

Morgan, R.P.C., 1986, Soil Erosion and conservation, longman Group, Hongkong

Morgan R.P.C. and Nearing, M. A., 2000, Soil erosion models: present and future, Man and soil at the Third Millennium. Proceedings International Congress of the European Society for Soil Conservation, Valencia, Spain, 28 March-1 April, 2000. Volume 1