1/3/2017
PROSES EROSI
1
1/3/2017
Mengapa Erosi terjadi?
Ini sangat tergantung pada daya kesetimbangan antara air hujan (atau limpasan) dengan tanah. Air hujan dan runoff befungsi sebagai transport. Jika tenaga yang berlaku pada tanah > daripada resistansi tanah, maka partikel tanah akan terlepas dan terbawa oleh aliran. Upaya pencegahan yang mungkin dilakukan adalah menghindarkan pukulan butir air hujan mengenai langsung tanah.
Iklim Tropika Air (penyebab utama)
Erosi tanah oleh air Dh
Dl
Th
Tl
Kapasitas angkut air
Butir tanah yang lepas
< atau > Tanah Tererosi
2
1/3/2017
Dh : Penghancuran struktur tanah menjadi butir-butir primer oleh energi tumbukan butir hujan yang menimpa tanah. Dl : Penghancuran struktur tanah Th : Perendaman oleh air yang tergenang (dispersi) dan pemindahan butir tanah oleh percikan hujan Tl : Pengangkutan butir tanah oleh air yang mengalir di permukaan tanah
Butir hujan dengan kecepatan tinggi
Butir hujan mengenai tanah yang tidak terlindung
Aliran dengan membawa material tanah
3
1/3/2017
Tetesan air hujan Air hujan biasanya berdiameter 2-5 mm. Semakin besar butirannya, semakin cepat jatuhnya. Tetesan paling besar mampu memukul tanah dengan kecepatan 30 km per jam. Saat butiran memukul tanah yang tidak terlindung, terdapat transfer energi secara langsung ke tanah. Energi ini menghancurkan ikatan antar partikel tanah kemudian melemparkan partikel tersebut hingga sejauh 150 mm lebih dari titik pukul.
Runoff
Terjadi ketika kecepatan (intensitas) air hujan melebihi kemampuan tanah untuk menyerapnya, maka air akan melimpah di atas permukaan tanah dan mulai mengalir. Jika topografinya relatif datar, maka kecepatan mengalirnya akan rendah tetapi jika kemiringannya besar, maka gravitasi akan menyebabkan aliran bergerak cepat menuruni lahan.
4
1/3/2017
Penggerusan (Scouring) Air yang mengalir di atas tanah mempunyai potensi untuk mengeruk/menggerus material dari permukaan tanah yang dilewatinya. Semakin cepat aliran air semakin besar potensi penggerusannya. Tanah clay loam dapat digerus oleh aliran air dengan kecepatan 800mm/detik lebih sedangkan tanah berpasir akan tergerus pada kecepatan 400mm/detik. Kecepatan dua kali lipatnya akan meningkatkan potensi penggerusan hingga 16 kali.
Transport Aliran air akan membawa partikel tanah yang sudah terlepas. Semakin kecil partikelnya semakin mudah terbawa. Peningkatan kecepatan aliran hingga dua kali lipat akan meningkatkan kapasitas transport hingga 32 kali.
5
1/3/2017
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI EROSI E = (i, r, v, t, m) E = Erosi
i = iklim
t = sifat tanah
v = vegetasi
r = topografi
m = manusia
IKLIM
Hujan : Besarnya curah hujan Intensitas Distribusi hujan
Kekuatan dispersi Jumlah dan kecepatan aliran permukaan Kerusakan erosi
Besarnya curah hujan: volume air yang jatuh pada suatu areal tertentu. Satuan m3/m2 atau biasanya dalam tinggi air (mm). Intensitas curah hujan: besarnya curah hujan yang jatuh dalam waktu singkat (5, 10, 15 atau 30 menit). Satuan mm/jam
6
1/3/2017
Intensitas hujan
Kohnke dan Bertrand (1959) Intensitas hujan (mm/jam)
Klasifikasi
< 6,25
Rendah (gerimis)
6,25 – 12,5
Sedang
12,5 – 50 > 50
Indonesia Intensitas (mm/jam)
Klasifikasi
0–5
Sangat rendah
6 – 10
Rendah
11 – 25
Sedang
26 – 50
Agak tinggi
Lebat
51 – 75
Tinggi
Sangat lebat
> 75
Sangat tinggi
Intensitas hujan terhadap aliran permukaan
Belum tentu intensitas hujan tinggi timbul aliran permukaan Ada pengaruh waktu/lama hujan
Hujan Lebih
Hujan lebih • Lamanya < 1 jam jika jumlah air yang jatuh > 20 mm • Lamanya > 1 jam, berlaku rumus: (U.S. Weather Bureau) I
0,20 0,01 T x 1500 mm/jam T
T = Lamanya hujan (menit)
7
1/3/2017
Butir-butir hujan
Ukuran butir: Diameter 1- 4 mm, Tropis (ratarata 4 mm). Max 7 mm Ukuran butir hujan di tropis > di daerah beriklim sedang. Ada korelasi antara ukuran butir hujan dengan intensitas (Tabel)
Hubungan Intensitas dengan Diameter (Laws and Parson, 1944) Intensitas hujan (mm/jam)
Diameter median butir-butir (mm)
0,25
0,75 – 1,00
1,25
1,00 – 1,25
2,5
1,25 – 1,50
12,5
1,75 – 2,00
25
2,00 – 2,25
50
2,25 – 2,50
100
2,75 – 3,00
150
3,00 – 3,25
Kecepatan jatuh butir-butir hujan
Dipengaruhi oleh: Gravitasi, Tahanan udara, dan Angin Gravitasi bekerja secara seragam terhadap semua butir dari berbagai ukuran, tetapi Tahanan udara per satuan massa air semakin besar dengan semakin kecilnya butir. Butir makin kecil, makin besar permukaan jenisnya. Pemukaan jenis: luas permukaan per satuan massa. Laju kecepatan jatuh semakin dengan semakin besarnya butir.
8
1/3/2017
Butir hujan yang kecil, Kecepatan jatuh berbagai ukuran permukaannya hampir butir hujan setelah jatuh 20 meter (Laws, 1941) menyerupai bola sehingga tegangan permukaannya besar. Ukuran butir Kecepatan Sedangkan butir besar berbentuk agak gepeng dengan permukaan bawah yang datar sehingga tahanan udara lebih besar dan tegangan permukaannya lemah, akibatnya mudah pecah oleh tekanan udara.
(mm)
jatuh (m/dt)
1,25
4,85
1,50
5,51
2,00
6,58
3,00
8,06
4,00
8,86
5,00
9,25
6,00
9,30
Energi kinetik hujan dan Indeks Erosivitas Hujan
Penyebab pokok dalam penghancuran agregat tanah Interaksi energi-intensitas / Indeks Erosivitas Hujan (EI30) (Weiscmeier dan Smith, 1958): Energi kinetik hujan: Interaksi energi-intensitas: E = 210 + 89 log I
EI30 = E (I30 . 10-2)
E = energi kinetik (metrik ton meter/ha/cm hujan)
EI30 = Interaksi energi-intensitas
I = intensitas hujan (cm/jam)
E = energi kinetik (ton m/ha) I30 = intensitas maks.30 menit (cm/jam)
9
1/3/2017
Rumus EI30 tersebut hanya untuk data dari penakar hujan otomatis. Karena terbatas, maka dibuat persamaan lain dengan penakar hujan biasa. Bols (1978) Lenvain (1975) 1,21 -0,47 EI30 = 6,119 (RAIN)
(DAYS)
EI30 = 2,34 R1,98
EI30 = Indeks erosi hujan bulanan
R = Curah hujan tahunan
RAIN = CH rata-rata bulanan (cm)
(MAXP)0,53
DAYS = Jumlah hari hujan rata-rata per bulan MAXP = CH maks. selama 24 jam pd bulan ybs. EI30 tahunan = Jumlah EI30 bulanan
TOPOGRAFI KEMIRINGAN LERENG Dinyatakan dalam derajat atau persen 10 m
Kemiringan 10% 100 m
Kecuraman lereng 100% = 45
10
1/3/2017
Hubungan kemiringan lereng dengan erosi Untuk kemiringan > 8% (Zing,1940) X = C Sm X = berat tanah tererosi S = kemiringan lereng m = konstanta lereng
Untuk kemiringan < 8% (Woodruff and Whitt, 1942) E = a + b S1,49 E = besarnya erosi a dan b = konstanta S = kemiringan lereng (%)
PANJANG LERENG Dihitung mulai dari titik pangkal aliran permukaan sampai suatu titik dimana air masuk ke saluran atau sungai atau dimana kecepatan aliran berubah. Kecepatan di bagian bawah lebih tinggi sehingga lebih banyak yang tererosi. Jika panjang lereng 2 kali lipat, maka erosi total menjadi 2 kali lipat, tetapi erosi per satuan luas sama.
11
1/3/2017
KONFIGURASI LERENG Cembung: sheet erosion dan Cekung: erosi alur atau parit KESERAGAMAN LERENG Kecuraman lereng tidak selalu seragam. Aliran permukaan dan erosi lebih kecilpada lereng yang tidak seragam ARAH LERENG Tanah berlereng yang terkena sinar matahasi secara langsung dan intensif, kandungan bahan organiknya lebih rendah dan tanah lebih mudah terdispersi.
12
