Topik Utama KOTAK PINTAR UNTUK KESELAMATAN KERJA DI LINGKUNGAN PERTAMBANGAN Nendaryono Madiutomo, Supriatna Mujahidin, Budi Islam Pusat Penelitan dan Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara
[email protected]
SARI Rainfall Simulator Tester (RST), merupakan alat simulator hujan buatan yang dirancang untuk memprediksi besarnya tingkat erosi tanah, infiltrasi dan koefisien air limpasan pada lahan miring di wilayah pertambangan. Besarnya erosi tanah, infiltrasi dan koefisien air limpasan tergantung pada; intensitas hujan, lama hujan, jenis tanah, kemiringan lahan, panjang lereng, tanaman penutup. Apabila erosi tanah berlangsung terus-menerus dan tidak terkontrol, akan mengakibatkan terkikisnya lapisan tanah, sehingga tanah mengalami degradasi secara kuantitatif maupun kualitatif, kritis dan rawan longsor. Hasil pengukuran antara lain; Luas daerah pengukuran = ± 1 Ha (10.000 m2); Kemiringan lahan = 15° - 20°; Jenis tanah = Latosol merah kuning; (K = 0,26 - 0,31) K = Faktor erodibilitas; Panjang lereng = 15 meter; Ukuran butiran = 0,005 - 0,5 mm; Jenis tanaman penutup = rumput jarang; Intensitas curah hujan = 49 liter - 68 liter/menit. Prediksi besaran tingkat erosi diperoleh (A) = 1,20 - 1,58 gr/m2/menit. Koefisien air limpasan (Cro) = 0,47 - 0,82. Nilai infiltrasi (I) = 12 - 26 liter/menit. Kata kunci : erosi tanah, infiltrasi, koefisien air limpasan, Rainfall Simulator Tester (RST)
1. LATAR BELAKANG Penurunan kualitas dan kuantitas tanah dan air di wilayah pertambangan pada umumnya disebabkan adanya erosi tanah di lahan miring. Apabila erosi berlangsung terus-menerus dan tidak terkontrol, maka kondisi tanah akan menjadi kritis dan mudah longsor (sliding), serta terkikisnya lapisan tanah (top soil) yang banyak mengandung unsur hara. Infiltrasi dan koefisien air limpasan perlu diketahui untuk pengendalian besaran tingkat erosi yang terjadi. Salah satu upaya dalam pengelolaan dan pengendalian erosi tanah, perlu dikembangkan suatu alat yang dapat secara aktual (real time),
cepat dan akurat, dapat memprediksi besaran tingkat erosi yang terjadi di suatu daerah pertambangan, yaitu melalui rancang-bangun dan rekayasa alat uji simulator hujan buatan (rainfall simulator test=RST), seperti terlihat pada Gambar 1. Alat ini terdiri atas 3 alat utama, yaitu: unit alat hujan buatan, unit alat penyaring (box screen) dan unit pengolah data (central unit) (lihat Gambar 2). Besaran tingkat erosi tanah dan koefisien run off pada lahan miring ini dapat terpantau secara simultan dengan periode waktu yang dapat ditentukan. Pengambilan data dengan menggunakan sensor debit dan sensor berat, pengiriman data dapat dilakukan dengan cara langsung (direct method) dan tidak langsung (indirect method).
Kotak Pintar untuk Keselamatan Kerja di Lingkungan Pertambangan; Nendaryono M, Supriatna M, Budi I
37
Topik Utama
Gambar 1. Diagram Rainfall Simulator Test.
2. TAHAPAN KEGIATAN Tahapan kegiatan ini mencakup hal-hal sebagai berikut: a. Penelitian (pemahaman, pendefinisian masalah dan ruang lingkup) b. Inovasi (tingkat erosi, infiltrasi, koefisien limpasan dan debit aliran) c. Perancangan sistem d. Pemodelan e. Perakitan
38
f. Standardisasi g. Pengujian rancangan sistem (skala laboratorium dan lapangan) h. Evaluasi i. Pengambilan dan analisis data Adapun tahapan perakitan dapat dilihat pada Gambar 3, 4, 5 dan 6 dan tahapan pengukuran tingkat erosi tanah, infiltrasi dan koefisien air limpasan (run off) tampak pada Gambar 7 dan 8.
M&E, Vol. 11, No. 3, September 2013
Topik Utama
Gambar 2. Rancangan instalasi Rainfall Simulator Test.
Kotak Pintar untuk Keselamatan Kerja di Lingkungan Pertambangan; Nendaryono M, Supriatna M, Budi I
39
Topik Utama
Gambar 3. Perakitan RST.
Gambar 5. Penanaman panel casing.
Gambar 4. Perakitan panel casing.
Gambar 6. Pemasangan panel RST.
Gambar 7. Pengukuran erosi, infiltrasi dan koefisien run off.
40
M&E, Vol. 11, No. 3, September 2013
Topik Utama
Gambar 8. Tahapan pengukuran. 3. KAJIAN TEORITIS
R 0.41x H1.09
Estimasi kehilangan tanah (soil loss estimation) - Universal Soil Loss Equation (USLE) by Smith dan Wischmeier, 1978 (2005):
di mana: R = faktor erosivitas hujan H = curah hujan rata-rata tahunan, mm
A=(0,224)(RKLSCP)
Erosivitas hujan (R) merupakan fungsi sifatsifat hujan dan biasanya dinyatakan dalam bentuk energi kinetik hujan. Energi kinetik dapat dinyatakan dalam persamaan;
di mana: A = the soil loss, kg/m2/years R = the rain fall erosity factor K = the soil erodibility factor L = the slope length factor S = the slope gradient factor C = the cropping management factor P = the erosion control practice factor
•
Erosifitas, R Faktor erosivitas hujan, merupakan indeks erosi yang menunjukkan kemampuan (potensi) hujan untuk menimbulkan erosi baik dalam membongkar atau merusak lapisan tanah. Faktor erosivitas hujan, R dapat di uraikan dalam persamaan;
EK 210,3 89 Log I EK = energi kinetik hujan (Joule/m2 ) I = intesitas hujan (cm/jam)
•
Erodibilitas Tanah, K Faktor erodibilitas tanah merupakan indek erosi yang menunjukkan faktor kepekaan jenis tanah terhadap erosivitas hujan. Nilai erodibilitas tanah dapat dihitung dengan 2 cara;
K
A RLSCP
Kotak Pintar untuk Keselamatan Kerja di Lingkungan Pertambangan; Nendaryono M, Supriatna M, Budi I
41
Topik Utama Dalam kondisi standar, L = S = C = P = 1
K
•
•
•
42
namun juga berbagai macam usaha yang bertujuan untuk mengurangi terjadinya erosi tanah. Konservasi tanah meliputi; penterasan (terracing), hillside ditches, contouring (pengerjaan tanah menurut garis kontur). Faktor yang praktis untuk mengkontrol terjadinya erosi (Hammer, 1980).
A R
Panjang, (L) dan kemiringan lereng, S Faktor panjang lereng adalah perbandingan (rasio) tanah yang tererosi pada suatu panjang lereng tertentu terhadap tanah yan g tererosi pada panjang lereng 22,1 meter (Wischmeier and Smith, 1978), untuk kondisi permukaan lahan yang sama (standard plot length, Wischmeier and Smith, 1965). Sedangkan panjang lereng merupakan jarak antara titik awal aliran permukaan dan suatu titik dimana terdapat penurunan kemiringan yang cukup (menjadi lebih landai), sehingga mulai terjadi pengendapan, atau di mana aliran permukaan masuk ke dalam suatu saluran drainase (Morgan, 1980). Faktor kemiringan adalah rasio tanah yang tererosi pada suatu kemiringan lahan tertentu terhadap tanah yang tererosi pada kemiringan lahan 9 %, untuk kondisi permukaan lahan yang sama. Pengelolaan Tanaman, C Faktor pengelolaan tanaman merupakan rasio tanah yang tererosi pada suatu jenis pengelolaan tanaman terhadap tanah yang tererosi pada kondisi permukaan lahan yang sama tetapi tanpa pengelolaan tanaman. Pada dasarnya penentuan nilai C sulit dilakukan karena harus mempertimbangkan sifat perlindungan tanaman terhadap erosivitas hujan. Sifat perlindungan tanaman harus dimulai sejak dari pengelolaan tanah hingga panen, bahkan sampai tanaman berikutnya. Konservasi Tanah, P Faktor praktek konservasi tanah adalah rasio tanah yang tererosi pada suatu jenis praktek konservasi tanah terhadap tanah yang tererosi pada lahan dengan kondisi permukaan yang sama dan tanpa praktek konservasi. Tindakan konservasi tanah disini tidak hanya dengan pendekatan secara mekanik dan fisik saja maupun biologi
•
Klasifikasi Tingkat Erosi (Toleransi Kehilangan Tanah) Klasifikasi tingkat erosi (Toleransi Kehilangan Tanah) adalah klasifikasi nilai rata-rata maksimum yang diizinkan dari erosi tanah. Pada umumnya klasifikasi ini terdiri dari kedalaman tanah, tingkat erosi dan nilai-nilai toleransi kehilangan tanah. Tingkat erosi atau toleransi kehilangan tanah (soil loss toleransi) untuk tanah yang spesifik digunakan sebagai acuan untuk perencanaan konservasi tanah. USLE memakai klasifikasi ini untuk melakukan estimasi aktual kehilangan tanah dan menghitung perubahan secara praktis yang dapat diaplikasikan untuk mengurangi kehilangan tanah sampai di bawah tingkat toleransi kehilangan tanah.
4. HASIL PENGUKURAN Karakteristik aktual kondisi lapangan; Luas daerah pengukuran adalah = ± 1 ha (10.000 m 2); kemiringan lahan = 15°-20°; jenis tanah = latosol merah kuning; (K = 0,26-0,31) K = faktor erodibilitas; panjang lereng = 15 meter; ukuran butiran = 0,005-0,5 mm; jenis tanaman penutup = rumput jarang; intensitas curah hujan = 49 liter-68 liter/menit. Prediksi besaran tingkat erosi diperoleh (A) = 1,20-1,58 gr/m2/menit. Koefisien air limpasan (Cro) = 0,47-0,82. Nilai infiltrasi (I) = 12-26 liter/menit (Gambar 9). 5. KEUNGGULAN TEKNOLOGI Keunggulan alat RST ini adalah dapat memprediksi tiga nilai sekaligus, yaitu besaran tingkat erosi tanah, infiltrasi dan koefisien air limpasan pada lahan miring. Dengan alat RST
M&E, Vol. 11, No. 3, September 2013
Topik Utama
Gambar 9. Hasil pengukuran
ini dapat diperoleh data secara aktual, cepat dan akurat. Alat RST ini juga merupakan hasil kelitbangan berupa perekayasaan yang masih orisinil dan belum pernah dibuat. 6. POTENSI APLIKASI Alat RST ini sangat berpotensi untuk diaplikasikan karena praktis, ringan dan cepat instalasinya, khususnya untuk mendukung dalam pengelolaan, konservasi, pencegahan dan penanggulangan dampak penurunan (degradasi) kualitas dan kuantitas tanah dan air permukaan. Alat ini telah dimanfaatkan/diaplikasikan di PT. Indominco Mandiri (Banpu Group) di Bontang, Kalimantan Timur. 7. MANFAAT Alat ini dapat memprediksi/memperoleh besaran tingkat erosi, infiltrasi dan besaran koefisien air limpasan pada lahan miring di daerah pertambangan secara aktual, cepat dan akurat, sehingga dapat membantu dalam:
a. Meningkatkan kondisi tanah dan air permukaan baik secara kualitatif dan kuantitatif. b. Mengurangi dampak lingkungan berupa penurunan kualitas dan kuantitas tanah dan air. c. Mengambil langkah-langkah pencegahan dan penanggulangan. d. Mencegah terjadinya longsor pada lahan miring. e. Mempermudah dalam pengelolaan dan konservasi tanah dan air. 8. NILAI TAMBAH Alat RST ini dapat membantu: a. Pengambilan keputusan dalam langkahlangkah pencegahan dan penanggulangan terjadinya erosi. b. Meningkatkan kondisi tanah dan air permukaan secara kualitatif dan kuantitatif. c. Mencegah terjadinya longsor (sliding) pada lahan miring. d. Mempermudah dalam pengelolaan dan konservasi tanah dan air.
Kotak Pintar untuk Keselamatan Kerja di Lingkungan Pertambangan; Nendaryono M, Supriatna M, Budi I
43
Topik Utama 8. KESIMPULAN a. RST menggunakan 2 metode, yaitu: metode langsung dengan sistem kabeling R232 dan metode tidak langsung dengan teknologi telemetri radio modem (frekuensi), secara aktual dan saat itu. Untuk mempermudah analisis data digunakan perangkat lunak "Data Acquisition Software Erosion Ver 1.0". b. Karakteristik aktual kondisi lapangan: luas daerah pengukuran adalah = ± 1 ha (10.000 m2); kemiringan lahan = 15°-20°; jenis tanah = latosol merah kuning; (K = 0,26 - 0,31) K = faktor erodibilitas; panjang lereng = 15 meter; ukuran butiran = 0,005-0,5 mm; jenis tanaman penutup = rumput jarang; intensitas curah hujan = 49 liter-68 liter/ menit. Prediksi besaran tingkat erosi diperoleh (A) = 1,20-1,58 gr/m 2/menit. Koefisien air limpasan (Cro) = 0,47-0,82. Nilai infiltrasi (I) = 12-26 liter/menit. c. Perlu pengembangan lebih lanjut dalam metode pemisahan antara air dan material tanah (slurry). Hal ini terkait dengan kesesuaian antara pemilihan ukuran saringan dengan ukuran material tanah dan mempertimbangkan kondisi alam (kemiringan lahan, jenis tanah, tutupan lahan, volume aliran air).
44
DAFTAR PUSTAKA Fetter, C.W, 1994 (2010), Applied Hidrogeology, third edition, Merrill Pubs, Co, Columbus Ohio United States Of America. Kensaku Takeda dan Suyono Sosrodarsono, 1980 (2011), Hidrologi untuk Pengairan, Penerbit Association for International Technical Promotion Tokyo, Japan dan PT. Pradnya Paramita dan edisi III, Jakarta. M.J. Kirkby and R.P.C. Morgan, 1980 (2009), Soil Erosion and National College of Agriculture Engineering, Silsoe, Beds MK45 4DT, by John Wiley & Sons, Ltd. Wischmeier, W.H and D.D Smith, 1978, Predicting Rainfall Losses : A Guide to Conservation Planning, Soil Loss Estimation, The Universal Soil Loss Equation (USLE), Agriculture Handbook No. 537.USDA/Science and Education Administration, US, Govt Printing Office, Washington, DC
M&E, Vol. 11, No. 3, September 2013
