DR. IR. AFANDI, M.P.
PANDUAN PRAKTEK KONSERVASI TANAH DAN AIR
PANDUAN PRAKTEK KONSERVASI TANAH DAN AIR
DR. IR. AFANDI, M.P.
JURUSAN ILMU TANAH FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG, 2008
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan YME atas selesainya buku penuntun Praktikum Konservasi Tanah dan Air ini. Buku panduan ini disusun sebagai bahan pelengkap mata kuliah Konservasi Tanah dan Air pada Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Unila.
Disamping dapat digunakan sebagai materi
praktikum, buku ini juga dapat digunakan sebagai panduan analisis untuk penelitian di bidang Konservasi Tanah dan Air, karena isi buku ini sebagian besar bersifat pekerjaan praktis. Isi buku ini lebih banyak bersifat pengukuran, sehingga model atu prediksi erosi, seperti metode USLE, tidak dimasukkan. Sebagian besar contoh data yang ada merupakan hasil penelitian dari penulis dari tahun 1985 sampai 2003, baik penelitian yang berskala petak kecil, daerah aliran sungai (DAS) kecil, sampai dengan DAS yang besar. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan buku ini. Semoga buku kecil ini bermanfaat. Bandar Lampung, Juni 2005 Penulis,
Dr. Ir. Afandi, M.P.
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ........................................................................
i
DAFTAR ISI
......................................................................................
ii
DAFTAR TABEL ...............................................................................
iv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................... I. KONVERSI SATUAN DALAM PERHITUNGAN EROSI .......
1
1.1 1.2 1.3 1.4
Pengantar ........................................................................................ Kerapatan isi dan kerapatan jenis .................................................. Konversi satuan ............................................................................. Contoh soal ................................................................................... latihan .............................................................................................
1 1 2 3 4
II. INDEKS EROSIVITAS HUJAN ..................................................
5
2.1 Pengantar ........................................................................................ 2.2 Bahan dan alat ................................................................................. 2.3 Indeks Wischmeier dan Smith (1958) ............................................. 2.4 Indeks Hudson (1965) ...................................................................... 2.5 Perhitungan indeks erosivitas dari data harian ................................ 2.6 Contoh soal ..................................................................................... Latihan ...........................................................................................
5 5 6 7 7 8 9
III. PEMETAAN HUJAN WILAYAH ........................................... 3.1 Pengantar ........................................................................................ 3.2 Bahan dan alat ................................................................................. 3.3 Metode aritmatik .............................................................................. 3.4 Metode poligon Thiessen ................................................................. 3.5 Metode isohiet ................................................................................. 3.6 Contoh soal ..................................................................................... Latihan ...........................................................................................
11 11 11 11 12 12 14 17
IV. INDEKS ERODIBILITAS TANAH .........................................
18
4.1 Pengantar ......................................................................................... 4.2 Nomograf erodibilitas Wischmeier, Johnson, dan Cross (1971) ... 4.3 Perhitungan dari petak Erosi Baku ................................................ 4.4 Klasifikasi erodibilitas tanah ........................................................... 4.5 Contoh soal ......................................................................................
18 18 21 22 22
Latihan ............................................................................................ V. ANALISIS LERENG DAN PEMBUATAN GARIS KONTUR
24
5.1 Pengantar ........................................................................................ 5.2 Dasar teori ....................................................................................... 5.3 Pengukuran dari Peta Topografi ..................................................... 5.4 Pengukuran lereng di lapangan ........................................................ 5.5 Pembuatan garis kontur cara sederhana .......................................... Latihan .............................................................................................
26 26 27 29 31 32
VI. PENGUKURAN DEBIT SUNGAI .............................................
33
6.1 Pengantar ......................................................................................... 6.2 Pengukuran penampang sungai ....................................................... 6.3 Pengukuran kecepatan aliran dan debit dengan current meter ......... 6.5 Pengukuran kecepatan aliran dengan pelampung .......................... 6.6 Pengukuran debit dengan metode volumetrik ................................. 6.7 Pengukuran kecepatan aliran dengan pipa ........................................ 6.8 Kurva lengkung debit (discharge rating curve)............................... latihan .................................................................................................
33 33 34 36 37 38 38 40
VII. ANALISIS HIDROGRAF ........................................................... 7.1 Pengantar ........................................................................................ 7.2 Analisis hidrograf dengan striaght line methode ........................... Latihan ...............................................................................................
41 41 42 44
VIII. PENGUKURAN EROSI PADA PETAK KECIL ................... 8.1 Pengantar ....................................................................................... 8.2 Rancang bangun petak erosi ......................................................... Latihan ..............................................................................................
46 46 46 48
IX. PENGUKURAN EROSI PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI 9.1 Pengantar ....................................................................................... 9.2 Alat pengambil sedimen ............................................................... 9.3 Waktu pengambilan sampel sedimen ............................................ 9.4 Perhitungan hasil sedimen melayang ............................................ Latihan ..............................................................................................
50 50 52 55 55 56
X. EROSI YANG DIPERBOLEHKAN ............................................ 7.1 Pengantar ......................................................................................... 7.2 Metode penetapan laju erosi diperbolehkan .................................... Latihan .............................................................................................
58 58 64
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................
65
DAFTAR TABEL Halaman 3.1 Rerata Hujan dengan Metode Thiessen ..............................
14
4.1 Kode Struktur Tanah ...........................................................
19
4.2 Kode Permeabilitas Tanah ..................................................
19
4.3 Klasifikasi Erodibilitas Tanah .............................................
22
4.4 Erodibilitas tanah di Moris, Minnesota, 1962—1971 ..........
23
4.5 Data untuk Perhitungan Erodibilitas ....................................
24
4.6 Curah Hujan dan Kehilangan Tanah ....................................
25
6.1. Contoh pengukuran kecepatan aliran dengan current meter .
37
DAFTAR GAMBAR Halaman 3.1 Membagi curah hujan antara dua stasiun pengamat hujan ............
13
3.2 Menghubungkan wilayah yang mempunyai curah hujan yang sama
13
3.3 Hasil analisis hujan dengan metode Thiessen ...............................
14
3.4 Langkah pertama pembuatan Isohiet ............................................
15
3.5 Memperhalus isohiet dan menghitung luasan dalam isohiet .........
16
4.1 Nomograf erodibilitas tanah .........................................................
20
5.1 Komponen-komponen dalam untuk pengukuran lereng .................
27
5.2 Jarak di lapangan dan jarak hasil proyeksi pada peta topografi .....
28
5.3 Pengukuran lereng pada peta topografi ..........................................
29
5.4 Pengukuran lereng dengan clinometer dan abney level .................
29
5.5 Pengukuran lereng dengan menggunakan tongkat .......................
30
5.6 Pengukuran lereng dengan menggunakan selang .........................
30
5.7 Alat pembuat kontur sederhana ....................................................
31
5.8 Langkah awal pembuatan garis kontur .........................................
31
5.9 Langkah-langkah lanjutan pembuatan garis kontur ......................
32
6.1 Cara mengukur penampang basah ................................................
35
6.2 Grafik kecepatan aliran dengan kedalaman (Hudson, 1996) ........
36
6.3 Current meter tipe cup (a) dan propeller .......................................
36
I. KONVERSI SATUAN DALAM PERHITUNGAN EROSI
1.1 Pengantar Tingkat erosi dari suatu tempat pada setiap satuan waktu tertentu dapat dinyatakan dalam bentuk kehilangan ketebalan tanah per satuan waktu, mm/tahun, atau jumlah kehilangan tanah per satuan luas per satuan waktu, yakni ton/ ha atau jumlah sedimen per satuan debit , kg/ detik. Oleh karena itu, konversi satuan sangat penting untuk diketahui sehingga data erosi dapat dengan mudah digunakan.
1.2 Kerapatan isi dan kerapatan jenis Langkah pertama yang perlu diketahui adalah bahwa sedimen hasil erosi merupakan benda yang merupakan partikel, baik yang berasal dari daratan maupun sungai. Salah satu sifat dari partikel ini adalah berat jenisnya (specific gravity) yang relatif tetap. Untuk tanah, umumnya nilai kerapatan jenisnya adalah 2,65 g cm-3, sedang untuk sedimen melayang (suspended load) sekitar 1,60 g cm-3. Sifat lain dari tanah yang juga relatif tetap dan mudah diukur adalah kerapatan isi atau berat volume (bulk density). Nilai kerapatan isi untuk tanah bervariasi antara 0,85 -- 2 g cm-3, tergantung dari beberapa sifat tanah seperti tekstur, struktur, kandungan bahan organik, dan kandungan mineral di dalam tanah. Untuk tanah-tanah pertanian yang sering diolah, nilai berat isinya sekitar 1,2 g cm-3. Berdasarkan rumus Kerapatan jenisdan berat isi tanah, konversi satuan dapat diturunkan. Kerapatan jenis (ρp) merupakan nisbah antara bobot padatan (M) dengan volume padatan (V), sedang kerapatan isi (ρb)merupakan nisbah antara bobot padatan (M) dengan volume total padatan (Vt) termasuk ruang pori. ρp = M/V
......................................
(1.1)
ρb = M/Vt
......................................
(1.2)
......................................
(1.3)
Formula dasar lainnya adalah Volume, yakni V =txL
dengan t adalah tebal atau tinggi dan L adalah luas.
Jadi berdasarkan pengertian tersebut, maka jika perhitungan erosi menyangkut kehilangan tanah dari lahan, maka berat isi yang satuan satu ke satuan lainnya. Pada perhitungan sedimentasi, maka kerapatan jenisyang digunakan. Jadi untuk melakukan konversi dari bobot ke volume atau tebal, formula di atas dapat diubah menjadi : M = ρb x V
..........................................……
= ρb x t x L .........................................…. M / ρb
V =
t x L = M / ρb
(1.4) (1.5)
..........................................…..
(1.6)
.........................................…..
(1.7)
t = (M / ρb L)
……………………………
(1.8)
1.3 Konversi satuan Masih beragamnya satuan dalam menyatakan tingkat erosi memerlukan faktor konversi yang mudah diingat. Kadang orang sering bingung untuk mengubah satuan km2 menjadi ha. Daftar berikut ini merupakan satuan beserta konversinya yang banyak digunakan dalam konservasi tanah dan air.
Bobot 1 gram (g)
= 10-3 kilogram = 10-5 kuintal = 10-6 ton
1 ton (t)
= 106 g
= 103 kg
= 10 ku
Panjang 1 centimeter (cm) = 10-2 m 1 mikron (µ)
= 10-4 cm = 10-6 m
1 milimikron(mµ) = 10-7 cm 1 foot (ft)
= 10-5 km = 0,3937 inchi
= 10-9 m
= 30,48 cm
Luas 1 cm2 = 10-4 m2 = 10-10 km2 = 10-8 ha = 2,471 10-8 acre Volume dan berat 1 cm3
= 1 ml
= 10-3 l
1 g cm-3 = 103 kg m-3
= 10-6 m3
Energi dan tekanan 1 ton-m/ha/cm = 0,269 ft-ton/acre/inch 1 kilojoules 1 kgf cm
= 9,81 ton-m/ha
-2
= 100 kPa
1.4 Contoh Soal
Contoh 1 Diketahui erosi sebesar 10 ton/ha/tahun. Ubahlah ke dalam satuan mm per tahun. bobot padatan tanah = 10 ton = 10 x 103 kg Berdasasrkan rumus pada persamaan (1.8), maka : t = (M / ρb L) untuk tanah pertanian nilai berat isinya sekitar 1,2 g cm-3 atau 1,2.103 kg m-3, sehingga: 10.103 kg t
= 1,2 x 103 kg m-3 . 104 m2 8,33 x 10-4 m3
tebal tanah
= 10.000 m2 = 8,33 x 10-4 x 103 mm = 0,833 mm
sehingga tebal tanah yang hilang /tererosi 0,833 mm per tahun.:
Contoh 2
Laju erosi 0,833 mm/tahun; ubahlah ke dalam satuan ton/ha. Volume tanah (catatan 1 ha Bobot Padatan
= = = = = = = =
tebal x luas (0,833 x 10-3 m) x 10.000 m2 10.000 m2; 1 mm = 10-3 m) 8,33 m3 Volume tanah x Kerapatan isi 8,33 m3 x 1,2 103 kg/m3 9,996 103 kg 10 ton per ha
LATIHAN 1. Ubahlah menjadi mm th-1: a. 2200 kg ha-1 th-1 b. 10 m3 ha-1 th c. 250 g m-2 th-1 d. 50 kg/ 100 m2 th 2. Ubahlah menjadi ton ha-1 th-1 a. 10 m3ha-1 th-1 b. 250 g m-2 th-1 c. 50 kg/ 100 m2 th d. 0,4 cm th-1 e. 0,01 mm/100 m2 th-1
3. Ubahlah menjadi satuan lainnya: 10 J m-2 mm-1 menjadi ton-m ha-1 cm-1
4. Pada percobaan dengan petak erosi berukuran 5 m x 20 m diperoleh data berikut: bobot sedimen dalam l liter air aliran permukaan adalah 12 g, dan volume aliran permukaan yang tercatat adalah 100 l. Hitung berapa kehilangan tanah yang terjadi dalam satuan ton ha-1..
