PENGARUH POLA HUJAN SERAGAM DAN POLA HUJAN MONONOBE TERHADAP ALIRAN LIMPASAN DAN LAJU EROSI TANAH

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PENGARUH POLA HUJAN SERAGAM DAN POLA HUJAN MONONOBE TERHADAP ALIRAN LIMPASAN DAN LAJU EROSI TANAH INFLUENCE OF UNIFORM RAIN PATTERN AND MONONOBE RAIN PATTERN ON RUNOFF FLOW AND SOIL EROSION RATE HALAMAN JUDUL SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh: ROBERTA REANTIN PARMAWATI NIM I 1107022

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 commit to user

i


digilib.uns.ac.id

HALAMAN PERSETUJUAN PENGARUH POLA HUJAN SERAGAM DAN POLA HUJAN MONONOBE TERHADAP ALIRAN LIMPASAN DAN LAJU EROSI TANAH INFLUENCE OF UNIFORM RAIN PATTERN AND MONONOBE RAIN PATTERN ON RUNOFF FLOW AND SOIL EROSION RATE SKRIPSI

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun Oleh :

ROBERTA REANTIN PARMAWATI NIM I. 1107022 Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Persetujuan: Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng NIP. 19521703 198503 1 001

NIP 19671001 199702 1 001

commit to user

ii


digilib.uns.ac.id

HALAMAN PENGESAHAN PENGARUH POLA HUJAN SERAGAM DAN POLA HUJAN MONONOBE TERHADAP ALIRAN LIMPASAN DAN LAJU EROSI TANAH INFLUENCE OF UNIFORM RAIN PATTERN AND MONONOBE RAIN PATTERN ON RUNOFF FLOW AND SOIL EROSION RATE

SKRIPSI Disusun Oleh :

ROBERTA REANTIN PARMAWATI NIM I 1107022 Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada hari

, 2 Desember 2011 :

1. Dr. Ir. Mamok Suprapto, M.Eng NIP. 19521703 198503 1 001

__________________

2.

__________________

MT NIP. 19671001 199702 1 001

3. Ir. Susilowati, M.Si NIP. 19471230 198410 1 001

__________________

4. Ir. J. B. Sunardi, MSi NIP. 19471230 194810 1 001

__________________

Mengetahui, a.n. Dekan Fakultas Teknik UNS Pembantu Dekan I

Disahkan, Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Kusno Adi Sambowo, ST, MSc, PhD Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19691026 199503 1 002 NIP. 19590823 198601 1 001

commit to user

iii

Disahkan, Ketua Program S1 Non-Reguler Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Edy Purwanto, ST, MT NIP.19680912 199702 1 001


digilib.uns.ac.id

MOTO DAN PERSEMBAHAN

Karena itu Aku berkata kepadamu: Apasaja yang kamu minta dan doakan, PERCAYALAH bahwa kamu telah menerimanya, maka hal itu akan diberikan kepadamu. (Markus 11:24) Dan apasaja yang kamu minta dalam doa dengan penuh kepercayaan, kamu akan menerimanya. (Matius 21:22) (1 Korintus 10:31) _BERSYUKUR_

Mamahh..(Caecilia Hermin Pitoyowati) thank you for everything.. I just want to see your smile everyday..Thank you for your praying to me anytime and anywhere.. Papii.. (Paulus Suparno) hehe..ST piiiii...terimakasih jurusannyaa.. Mak (Maria Magdalena Supiah) terimakasih doa restunyaaa... thankyou to be my greatest brother.

Yoshie Odai, doumo arigatou my lovely sista...

Felicianus Ochatani(

, thankyou for being my emotions bag bii...

Fransiskus Xaverius Feri Deta Eka Yohana, Febri Dwi Nugroho terimakasihh semangat, kasih sayang dan perjuangannya... Gank Matahari: Demas, Tomo, Feri, Bramantyo, Oji, Febri, Anggo, Bambang, Koko, Dedi, Jati, Agung, Iput, Hebri terimakasih telah menjadi kawah condrodimuko saya.. Ariza Kurniawati Kautsar, ST ; Marcelianus Ryan Danisworo, ST terimakasih... Muti, Reni, Samirta, Tanti Larasati, Juwita terimakasihh untuk semangat & kebersamaannya.. Abdul Razaq (ojakkkk), Chitra Hermawan (Ceha), Bambang Arfandi ( Mbenk), Mas Acong terimakasihhhhh semuanyaaaa...

commit to user

iv


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Roberta Reantin Parmawati, 2011. PENGARUH POLA HUJAN SERAGAM DAN POLA HUJAN MONONOBE TERHADAP ALIRAN LIMPASAN DAN LAJU EROSI TANAH. Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Hujan merupakan awal dari proses terjadinya limpasan dan erosi. Durasi dan intensitas hujan merupakan faktor penting yang mempengaruhi besar kecilnya limpasan yang terjadi. Sedangkan kemiringan lahan merupakan faktor penting yang mempengaruhi proses erosi permukaan. Oleh karena itu dalam penelitian ini dilakukan pengamatan pola hujan Mononobe terhadap aliran limpasan dan laju erosi tanah dengan kemiringan lereng yang beragam. Penelitian dilakukan di laboratorium menggunakan Rainfall simulator dengan variasi kemiringan 9%, 17,5%, dan 20%. Sampel tanah yang digunakan adalah tanah asli dengan kepadatan yang mendekati sama setelah dilakukannya Sandcone Test. Percobaan dilakukan dua kali yaitu pola hujan seragam dan pola hujan Mononobe. Hujan dengan durasi 4 jam dilakukan dengan tiga kemiringan yang berbeda setiap satu jam dilakukan perubahan debit pompa sesuai dengan pola hujannya kemudian dicatat hasil erosi dan limpasannya. Hasil penelitian menunjukkan intensitas hujan dan kemiringan lahan berpengaruh terhadap besarnya aliran limpasan dan laju erosi permukaan. Kemiringan lahan yang digunakan 9%, 17,5%, 25% . Selama 4 jam erosii total pola hujan Seragam berturut-turut 7,99 gr/m 2, 31,27 gr/m2, 41,43 gr/m2, sedangkan berdasarkan rumus USLE berturut-turut 8,513 gr/m 2 , 24,29 gr/m2 , 44,86 gr/m2 dan limpasan total selama sebesar 208.690 ml/4jam, 232.530 ml/4jam, 248.660 ml/4jam. Erosi dengan pola hujan Mononobe berturut-turut adalah 4,83 gr/m2, 17,71 gr/m 2, 32,24 gr/m 2, sedangkan menggunakan rumus USLE berturut-turut 8,91 gr/m 2, 25,41 gr/m2 , 46,94 gr/m2 dan limpasan total 239.620 ml/4jam, 255.960 ml/4jam, 264.320 ml/4jam. Sebagai kontrol limpasan hasil pemodelan dibandingkan dengan hasil limpasan menggunakan program HEC-HMS.

Kata Kunci: erosi, HEC-HMS, limpasan, pola hujan Mononobe, Rainfall simulator.

commit to user

v


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT Roberta Reantin Parmawati. INFLUENCE OF UNIFORM RAIN PATTERN AND MONONOBE RAIN PATTERN ON RUNOFF FLOW AND SOIL EROSION RATE. Thesis. Civil Engineering Department, of Engineering Faculty, of Sebelas Maret University of Surakarta.

Rain is an initiating process of runoff and erosion. Duration and rainfall intensity are important factors that affect the runoff. While land slope is important that affects the process of erosion. Therefore in this study the runoff and soil erosion with various slope were observed that was . The study was conducted in the laboratory using rainfall simulator with various slope of 9%, 17,5%, and 25% land surface. The soil sampel was the original nature soil with a density nearly the same as sandcone result test in real field. The experiment was conducted using both uniform was applied for those three different slopes, where in every hour the pump discharge was changed following the rain pattern and the runoff and the mass of soil erosion were recorded. The result showed that the rainfall intensity and slope of land affect the surface runoff and erotion rate. The result of uniform rainfall pattern the surface runoff and erosion of slope of the land recorded 208.690ml/4hour; 232.530 ml/4hour; 248.660 ml/4hour with the mass of erosion 7,99 gr/m2; 31,27 gr/m2, 41,43 gr/m2 respectively. And the result of erosion using USLE formula 8,513 gr/m2 , 24,29 gr/m2 , 44,86 gr/m2 respectively. While the result o pattern, it was recorded that the surface runoff was 239.620 ml/4hour, 255.960ml/4hour, 264.320 ml/hour and the erosion mass 4,83 gr/m2, 17,71 gr/m2, 32,24 gr/m2 respectively. And the result of erosion using USLE formula 8,91 gr/m2, 25,41 gr/m2 , 46,94 gr/m2 respectively. The surface runoff result was compared with the calculation using HEC-HMS.

Key words: Erosion, HEC-HMS, Mononobe rain, overflow, Rainfall simulator.

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas berkat, bimbingan dan lindungan, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini.

Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis menyusun Pengaruh Pola Hujan Mononobe Terhadap Aliran Limpasan dan Laju Erosi Tanah Mengetahui besar erosi dan aliran limpasan permukaan yang terjadi dengan perbedaaan kemiringan lahan. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih: 1.

Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

2.

Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

3.

Dr. Ir. Mamok Soeprapto R, M. Eng selaku dosen pembimbing I. Terimakasih banyak atas waktu, bimbingan, semangat yang Bapak berikan.

4.

selaku dosen pembimbing II. Terimakasih banyak atas bimbingannya.

5.

Edi Purwanto,ST. MT selaku dosen Pembimbing Akademis.

6.

Segenap Dosen Penguji Skripsi.

7.

Pak Nyoto selaku laboran Laboratorium Keairan dan Lingkungan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Terimakasih telah banyak membantu

8.

Teman seperjuangan: Fransiskus Xaverius Feri Deta Eka Yohana, Febri Dwi Nugroho terimakasih atas semangat, kasih sayang dalam perjuangan.

9.

Semua teman-teman Angkatan 2007 Non Reguler, semangat.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir

ini jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis

mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan penelitian selanjutnya. Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak pada umumnya dan penulis pada khususnya.

Surakarta, 17 Januari 2012

Penulis

commit to user

vii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .....................................................................................................................i HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................................... iii MOTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................................................... iv ABSTRAK .................................................................................................................................v ABSTRACT .............................................................................................................................. vi KATA PENGANTAR ................................................................................................................ vii DAFTAR ISI............................................................................................................................ viii DAFTAR TABEL ...................................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ xiii DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ............................................................................................. xv BAB 1 PENDAHULUAN........................................................................................................... 1 1.1 1.2 1.3 1.4

Latar Belakang ............................................................................................................. 1 Rumusan Masalah ........................................................................................................ 2 Batasan Masalah .......................................................................................................... 2 Tujuan Penelitian ......................................................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI .................................................................. 4 2.1

2.2

Tinjauan Pustaka .......................................................................................................... 4 2.1.1 Perubahan Iklim............................................................................................... 4 2.1.2 Hujan ............................................................................................................. 4 2.1.3 Daerah Aliran Sungai ....................................................................................... 6 2.1.4 Limpasan Permukaan........................................................................................ 6 2.1.5 Erosi............................................................................................................... 7 Dasar Teori .................................................................................................................. 7 2.2.1 Hujan ............................................................................................................. 7 2.2.2 Pola Agihan Hujan ........................................................................................... 7 2.2.3 Limpasan ........................................................................................................ 8 2.2.4 Waktu Konsentrasi (tc) ................................................................................... 11 2.2.5 Erosi............................................................................................................. 11 2.2.5.1 Prakiraan Erosi Metode USLE (Universal Soil Loss Equation)................. 12

2.2.6 2.2.7

2.2.5.2

Komponen USLE ............................................................................... 12

2.2.5.3

Batasan Laju Erosi.............................................................................. 16

Penentuan Debit Pompa .................................................................................. 17 Kalibrasi Model ............................................................................................. 17

BAB 3 METODE PENELITIAN ............................................................................................... 19 commit to user

viii


digilib.uns.ac.id

3.1 3.2

Jenis Penelitian .......................................................................................................... 19 Lokasi Penelitian ........................................................................................................ 19 3.2.1 Laboratorium Mekanika Tanah ........................................................................ 19 3.2.2 Laboratorium Hidrolika .................................................................................. 19

3.3

Peralatan ................................................................................................................... 20 3.3.1 Pengujian Kepadatan Tanah ............................................................................ 20 3.3.2 Alat Percobaan untuk Pengujian Karakteristik Tanah ......................................... 20 3.3.3 Peralatan Pemodelan di Laboratorium Hidrolika ................................................ 25 3.3.4 Bahan ........................................................................................................... 27 Tahap Penelitian......................................................................................................... 28 3.4.1 Tahap Persiapan Alat...................................................................................... 28 3.4.2 Tahap Kalibrasi Alat ...................................................................................... 28 3.4.3 Pengujian Pemadatan Sampel Tanah ................................................................ 29 3.4.4 Pemodelan Hujan ........................................................................................... 33 3.4.5 Pengamatan Percobaan ................................................................................... 35 3.4.6 Pengolahan Data ............................................................................................ 40 Pembahasan ............................................................................................................... 40

3.4

3.5

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................................... 42 Pengujian Kepadatan Tanah (Sandcone Test) di Lapangan............................................... 42 4.1.1 Hubungan Kepadatan Lapangan dengan Jumlah Tumbukan ................................ 45 4.2 Uji Karakteristik Tanah............................................................................................ 45 4.2.1 Analisis perhitunganan Berat Isi Tanah ................................................................ 45 4.2.2 Perhitunganan Specific Gravity ........................................................................ 46 4.3 Pengujian Kadar Air Tanah (Water Content) .................................................................. 48 4.3.1 Perhitunganan Kadar Air Tanah (w) ................................................................. 48 4.4 Pengujian Nilai Angka Pori ....................................................................................... 49 4.5 Analisis Hidrometer (Hydrometer Analysis)................................................................... 49 4.5.1 Perhitunganan Analisis Hidrometer .................................................................. 50 4.6 Analisis Saringan (Sieve Analysis) ................................................................................ 52 4.6.1 Uji Saringan .................................................................................................. 52 4.6.2 Analisis Saringan ........................................................................................... 52 4.7 Pengukuran Permeabilitas ........................................................................................... 55 4.8 Waktu Konsentrasi ..................................................................................................... 56 4.9 Kalibrasi Rainfall simulator ......................................................................................... 57 4.10 Analisis Hujan ........................................................................................................... 59 4.11 Uji Kesesuaian Volume Hujan dengan Volume Limpasan ............................................... 61 4.12 Hasil Analisis Model dan Pembahasan .......................................................................... 62 4.12.1 Hasil Limpasan dan Erosi Permukaan Pola Hujan Seragam ................................. 62 4.12.2 Hasil Limpasan dan Erosi Permukaan Pola Hujan Mononobe .............................. 64 4.12.3 Perbandingan Hasil Limpasan dan Erosi Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe. ............................................................................................................... 66 4.1

4.12.4 Hubungan Antara Debit,commit Limpasan, Erosi ......................................................... 69 to user

ix


digilib.uns.ac.id

4.12.4.1 Hubungan Antara Limpasan dan Erosi Pola Hujan Seragam ................... 69 4.12.4.2 Hubungan Antara Debit, Limpasan, Erosi dan Sedimen Pola Hujan Mononobe 72 4.13 Nilai Parameter USLE ................................................................................................. 79 4.13.1 Erosivitas (R) ................................................................................................ 80 4.13.2 Erodibilitas (K) .............................................................................................. 80 4.13.3 Panjang dan Kemiringan Lereng ...................................................................... 82 4.13.4 Perhitunganan USLE ...................................................................................... 83 4.13.4.1 Pengaruh Intensitas Hujan Terhadap Laju Erosi ..................................... 83 4.13.4.2 Pengaruh Kemiringan Lereng (Ls) Terhadap Laju Erosi .......................... 83 4.14 Aliran Limpasan......................................................................................................... 86 4.14.1 Aliran Limpasan Pola Hujan Seragam .............................................................. 86 4.14.2 Aliran Limpasan Pola Hujan Mononobe ........................................................... 96 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................................... 101 5.1 5.2

KESIMPULAN ........................................................................................................ 101 SARAN .................................................................................................................. 101

DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................................. 103

commit to user

x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 2-1. Nilai M untuk tekstur tanah ......................................................................................... 14 Tabel 2-2. Kode struktur tanah (b) untuk menghitung nilai K .......................................................... 14 Tabel 2-3. Kode permeabilitas tanah (c) untuk menghitung nilai K................................................... 14 Tabel 2-4. Batas Maksimum Laju Erosi ........................................................................................ 16 Tabel 3-1. Klasifikasi Percobaan Hujan Seragam ........................................................................... 34 Tabel 3-2. Klasifikasi Percobaan Hujan Deras Diawal (Mononobe) .................................................. 34 Tabel 3-3. Persentase Ketebalan Hujan Pola Mononobe .................................................................. 34 Tabel 4-1. Hasil Uji Kepadatan Lapangan Titik 1........................................................................... 43 Tabel 4-2. Kepadatan Tanah di Lapangan ..................................................................................... 43 Tabel 4-3. Hasil Trial Uji Sandcone Laboratorium ......................................................................... 44 Tabel 4-4. Kepadatan Trial.......................................................................................................... 44 Tabel 4-5. Hasil Perhitunganan Berat Isi Tanah ( ) ....................................................................... 46 Tabel 4-6. Data Pengujian Specific Gravity ................................................................................... 46 Tabel 4-7. Hasil Perhitunganan Spesific Gravity ............................................................................ 47 Tabel 4-8. Hasil Pengujian Kadar Air Tanah (w) ........................................................................... 48 Tabel 4-9. Data Pengujian Analisis Hidrometer ............................................................................. 50 Tabel 4-10. Hasil Pengujian Analisis Hidrometer ........................................................................... 51 Tabel 4-11. Data Pengujian Percobaan Analisis Saringan ................................................................ 52 Tabel 4-12. Perhitunganan Analisis Saringan/Sieve Analysis ........................................................... 53 Tabel 4-13. Analisis Saringan dan Hidrometer ............................................................................... 54 Tabel 4-14. Perhitunganan Permeabilitas ...................................................................................... 55 Tabel 4-15. Contoh Trial Hasil Kalibrasi Hujan ............................................................................. 58 Tabel 4-16. Hasil Kalibrasi Hujan ................................................................................................ 58 Tabel 4-17. Ketebalan Hujan Pola Seragam................................................................................... 60 Tabel 4-18. Analisis Ketebalan Hujan Pola Mononobe ................................................................... 60 Tabel 4-19. Kalibrasi Debit Pompa Pola Hujan Seragam dan Mononobe........................................... 60 Tabel 4-20. Uji Kesesuaian ......................................................................................................... 61 Tabel 4-21.Hasil Running Model Pola Hujan Seragam.................................................................... 62 Tabel 4-22.Hasil Running Model Pola Hujan Mononobe ................................................................ 64 Tabel 4-23.Hasil Limpasan, Sedimen Kasar Pola Hujan Seragam .................................................... 71 Tabel 4-24. Hasil Korelasi Debit dan Limpasan Pola Hujan Mononobe ............................................ 73 Tabel 4-25. Hasil Debit dan Sedimen Kasarcommit Pola Hujan Mononobe.................................................. 74 to user

xi


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-26. Hasil Korelasi Debit dan Sedimen Halus Pola Hujan Mononobe ..................................... 76 Tabel 4-27. Hasil Limpasan dan Sedimen Kasar Pola Hujan Mononobe ........................................... 77 Tabel 4-28. Hasil Korelasi Limpasan dan Sedimen Halus Pola Hujan Mononobe ............................... 79 Tabel 4-29. Perhitungan Erosivitas Hujan (R) ............................................................................... 80 Tabel 4-30. Analisis Erodibilitas Tanah (K) ................................................................................. 80 Tabel 4-31 Panjang dan Kemiringan Lereng (LS) .......................................................................... 82 Tabel 4-32.Pengaruh Intensitas Hujan Seragam Terhadap Laju Erosi ............................................... 83 Tabel 4-33.Pengaruh Intensitas Hujan Mononobe Terhadap Laju Erosi ............................................. 83 Tabel 4-34.Hasil Perhitungan USLE Pola Hujan Seragam ............................................................... 84 Tabel 4-35.Hasil Perhitungan USLE Pola Hujan Mononobe ............................................................ 84 Tabel 4-36.Hasil Perhitungan Erosi USLE dan Erosi Hasil Penelitian Pola Hujan .............................. 85 Tabel 4-37. Hasil Perhitungan Erosi USLE dan Erosi Hasil Penelitian Pola Hujan ............................. 86 Tabel 4-36.. Data Input Reach ..................................................................................................... 88 Tabel 4-37. Data Input Sub-Basin ................................................................................................ 89 Tabel 4-38. Data Discharge ........................................................................................................ 92 Tabel 4-39 Data Input Sub-Basin Hujan Seragam 17,5% dan 25% ................................................... 94 Tabel 4-40. Data Discharge kemiringan 17,5% dan 25% ................................................................ 94 Tabel 4-41. Data Masukan Pemodelan Aliran Limpasan Pola Hujan Mononobe dengan Software HEC HMS 3.2 ................................................................................................................................... 96

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3-1. Alat Uji Sandcone ................................................................................................... 20 Gambar 3-2.Alat Uji Berat Jenis Butir Tanah ................................................................................ 21 Gambar 3-3. Oven Listrik ........................................................................................................... 22 Gambar 3-4. Timbangan ............................................................................................................. 22 Gambar 3-5. Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis) ................................................................ 24 Gambar 3-6. Alat Uji Analisis Hidrometer (Hydrometer Analysis) ................................................... 25 Gambar 3-7. Alat Rainfall simulator ............................................................................................ 25 Gambar 3-8. Stopwatch .............................................................................................................. 26 Gambar 3-9. Mistar Ukur ............................................................................................................ 27 Gambar 3-10. Tanah DAS Keduang ............................................................................................. 27 Gambar 3-11. Kertas Saring ........................................................................................................ 28 Gambar 3-12. Kalibrasi Alat Debit Aliran ..................................................................................... 29 Gambar 3-13. Pengujian Sandcone Lapangan ................................................................................ 30 Gambar 3-14. Pemadatan di Laboratorium dan Test Sadncone ......................................................... 30 Gambar 3-15. Proses Tanah Dimasukkan pada Rainfall Simulator ................................................... 31 Gambar 3-16. Diagram Alir Tahapan Penelitian Tanah ................................................................... 33 Gambar 3-17. Pengaturan Debit Hujan ......................................................................................... 35 Gambar 3-18. Pengukuran Hasil Limpasan ................................................................................... 36 Gambar 3-19. Running Hujan ...................................................................................................... 37 Gambar 3-20. Penyaringan Hasil Erosi ........................................................................................ 37 Gambar 3-21. Pengeringan Erosi ................................................................................................. 38 Gambar 3-22. Proses Pengendapan Sedimen ................................................................................. 39 Gambar 3-23. Proses Pengeringan Sedimen .................................................................................. 39 Gambar 3-24. Diagram Alir Running Model .................................................................................. 41 Gambar 4-1. Sketsa Lokasi Sandcone Test di Lapangan ................................................................. 42 Gambar 4-2. Hubungan Kepadatan dengan Jumlah Tumbukan ....................................................... 45 Gambar 4-3. Klasifikasi Jenis Tanah ............................................................................................ 55 Gambar 4-4. Hubungan Antara Debit Pompa dengan Debit Tertampung .......................................... 59 Gambar 4-5. Volume Hujan dan Limpasan pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Seragam ..................... 63 Gambar 4-6. Sedimen Halus pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Seragam ......................................... 63 Gambar 4-7. Sedimen Kasar pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Seragam ......................................... 64 Gambar 4-8.Volume Hujan dan Limpasan pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Mononobe ................... 65 Gambar 4-9. Sedimen Kasar pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Mononobe ...................................... 65 commit to user

xiii


digilib.uns.ac.id

Gambar 4-10.Sedimen Halus pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Mononobe...................................... 66 Gambar 4-11.Hasil Limpasan Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9% .......... 67 Gambar 4-12.Hasil Limpasan Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 17,5% ...... 67 Gambar 4-13. Hasil Limpasan Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 25% ........ 68 Gambar 4-14. Hasil Erosi Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9% ................ 68 Gambar 4-15. Hasil Erosi Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 17,5% ........... 69 Gambar 4-16. Hasil Erosi Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 25% .............. 69 Gambar 4-17. Hubungan antara Limpasan dan Sedimen Kasar Hujan Seragam Kemiringan 9% ......... 70 Gambar 4-18. Debit dengan Limpasan pada Kemiringan 9% Pola Hujan Mononobe .......................... 72 Gambar 4-19. Debit dengan Sedimen Kasar pada Kemiringan 9% Pola Hujan Mononobe................... 74 Gambar 4-20. Debit dengan Sedimen Halus pada Kemiringan 9% Pola Hujan Mononobe................... 75 Gambar 4-21. Limpasan dengan Sedimen Kasar pada Kemiringan 9% Pola Hujan Mononobe............. 77 Gambar 4-22. Limpasan dengan Sedimen Halus pada Kemiringan 9% Pola Hujan Mononobe............. 78 Gambar 4-23.Nomograf Erodibilitas Tanah ................................................................................... 81 Gambar 4-24. Basin Model ......................................................................................................... 87 Gambar 4-25. Component Reach ................................................................................................. 87 Gambar 4-26. Component Sub-Basin............................................................................................ 88 Gambar 4-27. Meteorologic Models ............................................................................................. 89 Gambar 4-28. Control Spesification ............................................................................................. 90 Gambar 4-29. Time Series Data dengan Precipitation Gages .......................................................... 91 Gambar 4-30. Time Series Data dengan Discharge ........................................................................ 92 Gambar 4-31. Summary Tabel Pola Aliran Hujan Seragam Kemiringan 9% ...................................... 93 Gambar 4-32. Objective Function Result Pola Aliran Hujan Seragam Kemiringan 9%........................ 94 Gambar 4-33. Summary Tabel Pola Aliran Hujan Seragam Kemiringan 17,5% .................................. 95 Gambar 4-34. Summary Tabel Pola Aliran Hujan Seragam Kemiringan 25% .................................... 95 Gambar 4-35. Time Series Data dengan Precipitation Gages .......................................................... 97 Gambar 4-36. Time Series Data dengan Discharge Gages .............................................................. 98 Gambar 4-37. Grafik Subbasin untuk Pola Hujan Mononobe ........................................................... 98 Gambar 4-38. Summary Result untuk Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9%.................................... 99 Gambar 4-39. Objective Function Result untuk untuk Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9% ............. 99 Gambar 4-40. Hydrograph Comparison untuk Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9% ..................... 100

commit to user

xiv


digilib.uns.ac.id

DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL A a A b b C c e Ek Gs htotal I K K K L L L M m n P R R R2

= Besarnya erosi = Kadar bahan organic, = Erosi = Kelas struktur = Koefisien regresi = Indeks peranan (pengelolaan) tanaman, = Kelas Permeabilitas = Angka pori = Energi Kinetik = Specific gravity = Total kedalaman air hujan = Intensitas hujan dengan kala ulang T untuk durasi t = Indeks erodibilitas tanah = Faktor Erodibilitas tanah, = Permeabilitas = Panjang sungai utama = Indeks panjang lereng = Faktor panjang lereng, = Indeks tekstur tanah = Exsponen, menurut Wischeimer dan Smith (1965) = Porositas = Indeks konservasi tanah. = Indeks erosivitas hujan = Erosivitas hujan = Regresi linier

R24 S S S s t tc Tc w X X Y

= Intensitas hujan harian untuk kala ulang T = Kemiringan Penampang = Indeks kemiringan lereng = Faktor kemiringan lereng, = Kemiringan lereng (%), = Durasi Hujan = Waktu konsentrasi = Waktu konsentrasi = Water content = Panjang lereng dilapangan, = Variabel bebas = Variabel terikat = Berat isi tanah = Berat isi butir = Selisih ketinggian = Durasi hujan

s h t

commit to user

xv


digilib.uns.ac.id

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang

Indonesia sebagai negara kepulauan yang terletak di daerah katulistiwa termasuk wilayah yang sangat rentan terhadap perubahan iklim. Perubahan pola curah hujan, kenaikan muka air laut, dan suhu udara, serta peningkatan kejadian iklim ekstrim berupa banjir dan kekeringan merupakan dampak serius perubahan iklim yang dihadapi Indonesia.

Salah satu akibat dari pemanasan global yang saat ini terjadi adalah pola cuaca dan iklim yang tidak beraturan. Hal ini mengakibatkan terjadinya ketidaktentuan terhadap pola hujan. Hujan merupakan masukan penting dalam proses hidrologi. Dalam proses pengalihragaman hujan menjadi aliran.

Besarnya hujan berbanding lurus terhadap besarnya limpasan permukaan yang terjadi. Hujan dan limpasan permukaan dapat menyebabkan terjadinya erosi. Erosi lahan pada suatu DAS ini menjadi hal yang sangat penting untuk dikaji. Erosi mempengaruhi jumlah endapan yang terjadi di sungai, kualitas air sungai dan membawa zat-zat kimia yang mempengaruhi ekosistem. Erosi lahan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain: intensitas hujan, kemiringan lahan, tataguna lahan dan aktivitas manusia. Faktor-faktor tersebut memiliki pola kecenderungan meningkatkan laju erosi.

Aktivitas manusia, seperti pembukaan hutan, meningkatkan jumlah air yang mengalir dipermukaan (run off) dan meningkatkan jumlah tanah yang tererosi. Pengaruh aliran limpasan terhadap erosi sangat tergantung pada kondisi dan bentuk catchment area serta karakter hujan. Karakter hujan meliputi intensitas hujan, durasi hujan, distribusi hujan dan arah pergerakan hujan.

commit to user 1


digilib.uns.ac.id

Limpasan permukaan yang mengakibatkan erosi yang kemudian akan mengendap menjadi sedimentasi merupakan permasalahan dewasa ini, akibat derasnya curah hujan yang tidak terukur karena perubahan iklim. Pengaruh pola hujan terhadap besarnya limpasan dan laju erosi belum bisa di perkirakan. sehingga, permasalahan tersebut sangat menarik untuk dikaji.

Penelitian mengenai pengaruh pola hujan Mononobe terhadap besarnya limpasan dan laju erosi dimodelkan dilaboratorium dengan menggunakan alat rainfall simulator yang berdimensi 100 x 200 cm dengan kepadatan tanah diusahakan mendekati keadaan sebenarnya dilapangan tempat pengambilan sampel. Pola hujan Mononobe yaitu pola hujan dari intensitas tinggi ke intensitas rendah atau dapat dikatakan hujan dengan intensitas deras di awal kejadian. 1.2

Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang dapat diambil dari uraian latar belakang tersebut di atas adalah: 1.

Bagaimana pengaruh variasi pola hujan seragam dengan hujan pola Mononobe terhadap besarnya limpasan dan laju erosi.

2.

Bagaimana pengaruh kemiringan lahan terhadap besarnya limpasan dan erosi permukaan pola hujan seragam dan pola hujan Mononobe.

1.3

Batasan Masalah

Untuk membatasi masalah agar penelitian tidak meluas dan lebih terarah maka perlu adanya pembatasan sebagai berikut: 1.

Pengujian karakteristik tanah hasil uji dari laboratorium.

2.

Penguapan dan kehilangan air selain yang terukur pada alat uji diabaikan.

3.

Ketebalan hujan adalah hujan maksimum di DAS Keduang pada tahun 1989 2008 ketebalan hujan maksimum pada tahun 2007 sebesar 186mm.

4.

Hujan dianggap diwakili oleh alat rainfall simulator dengan ketebalan hujan maksimum 186 mm

5.

Pola hujan jam jaman Mononobe.

mengikuti pola hujan seragam dan pola hujan

commit to user 2


6. 1.4

digilib.uns.ac.id

Media DAS dibuat merata pada alat rainfall simulator. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah 1.

Mengetahui pengaruh variasi pola hujan seragam dan pola hujan Mononobe terhadap besarnya limpasan dan laju erosi tanah.

2.

Mengetahui pengaruh kemiringan lahan terhadap besarnya limpasan dan laju erosi pola hujan seragam san pola hujan Mononobe.

commit to user 3


digilib.uns.ac.id

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1 2.1.1

Tinjauan Pustaka Perubahan Iklim

Berdasarkan Köppen (1900) dalam Puradimaja (2006), Indonesia terletak di zona iklim tropis. Iklim tipe ini biasanya mempunyai ciri khas pada variasi musimannya: curah hujan tinggi pada musim hujan dan curah hujan sangat rendah pada musim kemarau. Oleh karena itu, sangat sulit untuk melakukan kontrol air pada saat musim basah dan sulit juga untuk menyediakan air pada musim kemarau yang panjang.

Perubahan iklim sebagai implikasi pemanasan global, yang disebabkan oleh kenaikan gas-gas rumah kaca terutama karbondioksida (CO2) dan metana (CH4), mengakibatkan dua hal utama yang terjadi di lapisan atmosfer paling bawah, yaitu fluktuasi curah hujan yang tinggi dan kenaikan muka laut. Sebagai negara kepulauan, Indonesia paling rentan terhadap kenaikan muka laut. Kenaikan muka laut untuk wilayah Indonesia, hingga tahun 2100, diperkirakan hingga 1.1 m yang berdampak pada hilangnya daerah pantai dan pulau-pulau kecil seluas 90.260 km 2 (Susandi dkk., 2008). 2.1.2

Hujan

Hujan merupakan komponen penting dalam proses analisis hidrologi, karena ketebalan curah hujan (rainfall depth) yang turun dalam suatu DAS akan ditransformasi menjadi aliran di sungai, baik melalui limpasan permukaan (surface runoff), aliran antara (interflow, sub-surface runoff), maupun sebagai aliran air tanah (groundwater flow) (Sri Harto, 1993).

1. Hujan Titik Hujan sangat bervariasi dalam skala ruang dan waktu (Chow dkk., 1988). Hujan dengan jumlah sama tidak jatuh secara seragam (uniform) pada seluruh DAS

commit to user 4


digilib.uns.ac.id

(Ponce, 1989). Dalam analisis hidrologi, dikenal istilah hujan terukur yaitu hujan titik (point rainfall), dan hujan tak terukur yaitu hujan wilayah (areal rainfall). Hujan titik merupakan dasar dalam analisis hidrologi (Chow dkk., 1988), karena teori yang ada untuk menghitung hujan wilayah diDasarkan pada hujan titik.

2.

Hujan Kawasan

Stasiun penakar hujan hanya memberikan ketebalan hujan di titik di mana stasiun tersebut berada, sehingga hujan pada suatu kawasan harus diperkirakan dari titik yang ada dikawasan tersebut. Apabila pada suatu daerah terdapat lebih dari satu stasiun pengukuran yang ditempatkan secara terpencar, hujan yang tercatat di masing-masing stasiun dapat tidak sama. Dalam analisis hidrologi diperlukan hujan rerata pada daerah tersebut, yang dapat diperoleh dengan tiga metode yaitu metode rerata aritmatik, metode poligon thiessen, dan metode isohyets (Bambang Triatmojo, 2008). Dalam penelitian ini digunakan metode poligon thiessen sesuai penelitian sebelumya yang dilakukan Winda Agustin (2010).

3.

Pola Agihan Hujan

Hujan yang jatuh pada suatu wilayah pada umumnya memiliki pola agihan jamjaman tertentu. Pola agihan ini penting untuk mengetahui agihan hujan jam-jaman untuk setiap kejadian hujan. Umumnya data yang tersedia di lapangan adalah hujan harian, maka dengan adanya pola ini dapat diperkirakan agihan hujan jamjaman. Untuk ketebalan hujan yang sama dengan agihan hujan jam-jaman yang berbeda akan menghasilkan bentuk hidrograf yang berbeda. Pemilihan agihan hujan yang kurang sesuai dengan DAS yang ditinjau dapat memberikan bentuk hidrograf yang tidak teratur (Joko Sujono, 1999). Terdapat beberapa jenis agihan hujan yaitu seragam, segitiga, Mononobe,. Dalam penelitian ini digunakan agihan hujan Mononobe.

4.

Intensitas Hujan

Pada daerah perbukitan atau bahkan pegunungan, faktor topografi dapat menyebabkan perbedaan intensitas hujan atara satu lokasi dengan lokasi lainnya. Perbedaan intensitas hujan ini dapat disebabkan adanya pengaruh hujan orografis.

commit to user 5


digilib.uns.ac.id

Hujan ini terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara dan temperatur udara yang mencolok antara tempat yang rendah dengan tempat yang tinggi pada kawasan pegunungan. Selain faktor perbedaan temperatur dan tekanan udara ini, juga dipengaruhi oleh arah angin yang membawa kandungan uap air ( Pramono Hadi, 2006). 2.1.3

Daerah Aliran Sungai

Daerah aliran sungai semakin mengalami kerusakan lingkungan dari tahun ke tahun. Kerusakan lingkungan pada Daerah Aliran Sungai (DAS) meliputi kerusakan pada aspek biofisik ataupun kualitas air. Saat ini sebagian DAS di Indonesia mengalami kerusakan sebagai akibat dari perubahan tata guna lahan, pertambahan jumlah penduduk serta kurangnya kesadaran masyarakat terhadap pelestarian lingkungan. Gejala kerusakan lingkungan DAS dapat dilihat dari penyusutan luas hutan dan kerusakan lahan terutama kawasan lindung. Kerusakan DAS yang terjadi mengakibatkan kondisi debit air sungai menjadi fluktuatif antara musim penghujan dan kemarau. Selain itu juga penurunan cadangan air serta tingginya laju sendimentasi dan erosi. Dampak yang dirasakan kemudian adalah terjadinya banjir di musim penghujan dan kekeringan di musim kemarau. (http://alamendah.wordpress.com/2010/08/12/kerusakan-sungai-dan-daerahaliran-sungai-di-indonesia/) 2.1.4

Limpasan Permukaan

Limpasan permukaan adalah bagian dari curah hujan yang mengalir di atas permukaan tanah menuju sungai, danau dan lautan. Nilai limpasan per mukaan yang penting untuk keperluan evaluasi DAS adalah volume limpasan permukaan

yang terjadi sebelum, selama, dan setelah

adanya

suatu

kegiatan/proyek. Beberapa faktor yang mempengaruhi kondisi tersebut adalah: (1) Curah hujan,

meliputi lama waktu hujan, intensitas dan

penyebarannya; dan (2) Karakteristik DAS meliputi bentuk dan ukuran DAS, topografi, tanah, geologi dan penggunaan lahan. D a l a m menentukan besarnya debit sungai berdasarkan hujan perlu ditinjau hubungan antara hujan dan aliran

commit to user 6


digilib.uns.ac.id

sungai. Besarnya aliran sungai ditentukan terutama oleh besarnya hujan, intensitas hujan, luas daerah hujan, lama waktu hujan, luas daerah aliran sungai dan ciri-ciri daerah aliran itu (Ugro Hari Murtiono, 2008). 2.1.5

Erosi

Erosi tanah merupakan kejadian alam di permukaan bumi. Besarnya erosi sangat tergantung dari

faktor alam dan kegiatan manusia. Faktor

alam yang

mempengaruhi erosi adalah erodibilitas tanah, karakteristik landskap dan iklim. Kegiatan yang berpengaruh dalam proses erosi seperti pemanfaatan lahan yang tidak sesuai dengan jenis tanah dan pengelolaannya lahan yang tidak tepat yang mengakibatkan terjadinya erosi yang tidak diketahui besarannya maka perlu dilakukan suatu simulasi prediksi laju erosi tanah sehingga bisa diketahui besaran

erosi

yang

terjadi

untuk

memperbaiki

menejemen

lahan.

Manajeman lahan berfungsi untuk memaksimalkan produktivitas lahan demi tidak mengabaikan keberlanjutan dari sumberdaya lahan (Abdul Rahman AsSyakur, 2008).

2.2 2.2.1

Dasar Teori Hujan

Dalam penelitian ini hujan yang dimodelkan pada alat rainfall simulator tidak dianalisis secara langsung dari data sekunder melainkan mengacu pada penelitian yang lalu. Winda Agustin (2010) menyatakan bahwa kejadian hujan paling tinggi pada tahun 2008 sebesar 186 mm dengan kejadian hujan paling banyak pada saat durasi hujan 4 jam. Pernyataan ini berdasarkan analisis yang dilakukan terhadap data hujan harian tahun 1989 sampai tahun 2008 dengan Poligon Thiessen. 2.2.2

Pola Agihan Hujan

Agihan hujan diperkirakan atas dasar rumus empiris Mononobe karena tidak terdapat data hujan Automatic Rainfall Recorder (ARR). Mononobe adalah cara yang menggunakan data hujan harian dan memperhitungankan waktu konsentrasi

commit to user 7


digilib.uns.ac.id

(Sri Harto, 1993). Berdasarkan data hujan harian, dengan menggunakan Modified Mononobe, yang dapat dilihat pada persamaan berikut: 2

R2 4 24

I

24 t

3

(2.1)

dengan: = intensitas hujan dengan kala ulang T untuk durasi t (mm/jam), = intensitas hujan harian untuk kala ulang T (mm/hari), = durasi hujan (jam).

I

R24 t

2.2.3

Limpasan

Akibat hujan yang terjadi di suatu wilayah menyebabkan air hujan yang jatuh di atas permukaan tanah akan masuk kedalam tanah sebagai infiltrasi. Namun karena kemampuan tanah untuk menyerap air sangat terbatas, maka sebagian air hujan akan melimpas di atas permukaan tanah. Limpasan ini kemudian akan bergerak menuju daerah yang lebih rendah (Abdur Rasyid dkk., 2004). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui limpasan permukan (surface runoff).

Untuk mempermudah perhitunganan digunakan software HEC-HMS 3.2 dengan pilihan rumus-rumus yang telah tersedia pada software tersebut.

1. Presipitasi dan evaporasi. dalam pemodelan presipitasi dan evaporasi terdapat beberapa metode yang dapat digunakan antara lain: User-specified hyetograph User-specified hyetograph Metode ini dapat memasukkan besaran hujan yang terjadi pada sebuah sub-DAS dimana masukan hujan untuk setiap sub-DAS berupa hujan terdistribusi. User-specified gage weighting User-specified gage weighting adalah model yang digunakan untuk memberikan pilihan bobot untuk setiap satu tampungan, dengan nilai bobot dikira-kira secara manual atau dari analisis Thiessen dan Inverse Distance.

commit to user 8


digilib.uns.ac.id

Inverse-distance gage weight Inverse-distance gage weight adalah model yang digunakan apabila data curah hujan tidak lengkap atau hilang. Frequency-based hypothetical storms Frequency-based hypothetical storms adalah model yang digunakan untuk menggambarkan ketebalan hujan untuk beberapa jangka waktu saat badai. Standard Project Storm (SPS) Standard Project Storm (SPS) adalah model yang menggunakan suatu distribusi waktu pada indeks kedalaman hujan. 2. Run off volume Metode yang terdapat dalam Runoff model adalah: Initial and constant-rate loss model Initial and constant-rate loss model adalah model yang mewakili aliran dan simpanan dengan nilai kehilangan awal. Soil Moisture Accounting Loss Model Soil Moisture Accounting Loss Model

adalah model yang mampu

mensimulasikan perilaku suatu DAS, baik pada saat cuaca basah maupun kering. SCS Curve Number (CN) loss model SCS Curve Number (CN) loss model adalah model yang digunakan untuk menghitung jumlah curah hujan berdasarkan curah hujan komulatif, tata guna lahan, dan kelembapan. The Green and Ampt Loss Model The Green and Ampt Loss Model adalah model konseptual dari infiltrasi hujan pada aliran permukaan.

3. Direct Runoff (Aliran Langsung) Menurut Bambang Triatmodjo (2008), terdapat tiga kategori hidrograf satuan sintetis yang dapat digunakan antara lain:

commit to user 9


digilib.uns.ac.id

Snyder Unit Hydograph Snyder Unit Hydograph menggunakan empat parameter yaitu waktu kelambatan, aliran puncak, waktu dasar dan durasi standar dari hujan efektif. SCS Unit Hydograph SCS Unit Hydograph menggunakan hidrograf tak berdimensi yang dikembangkan dari analisis sejumlah besar hidrograf satuan dari data lapangan dengan berbagai ukuran DAS dan lokasi berbeda. Clark Unit Hydograph Clark Unit Hydograph adalah model yang didasarkan pada konsep tanslasi dan tampungan.

4. Channel Flow Metode yang terdapat di dalam Channel Flow antara lain: Lag Lag adalah model routing yang paling sederhana dengan hidrograf outflow adalah hidrograf inflow, tapi dengan seluruh ordinat dengan durasi spesifik. Muskingum Muskingum adalah model yang berdasarkan persamaan diferensial tampungan, parameter yang digunakan dikalibrasi menggunakan data streamflow. Modified puls (Storage Routing) Modified puls adalah model yang berdasarkan pada perkiraan perbedaan terbatas persamaan menerus yang dipasangkan dengan penyajian empiric persamaan momentum. Kinematic-wave Kinematic-wave adalah sebuah model yang menggunakan persamaan menerus dan persamaan momentum untuk aliran tetap dan seragam.

commit to user 10


digilib.uns.ac.id

Muskingum Cunge Muskingum Cunge adalah model yang menggabungkan antara

model

hidrologi dan hidrolika dengan parameter yang dihitung berdasarkan pada aliran dan karakteristik saluran. 2.2.4

Waktu Konsentrasi (tc)

Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dari titik yang paling jauh sampai ke titik keluaran outlet daerah aliran sungai setelah tanah menjadi jenuh dan depresi-depresi kecil terpenuhi. Dalam hal ini diasumsikan bahwa jika durasi hujan sama dengan waktu konsentrasi, maka setiap bagian daerah aliran sungai secara serentak telah menyumbangkan aliran terhadap outlet. Salah satu metode untuk memperkirakan waktu konsentrasi adalah rumus yang dikembangkan oleh Kirpich, dengan rumus sebagai berikut (Suripin, 2004): tc

0.06628 L0 , 7 7 S

0 ,3 8 5

(2.3)

dengan: tc L S 2.2.5

= Waktu konsentrasi (jam), = Panjang sungai utama (km), = Kemiringan penampang (m/m). Erosi

Tanah dapat tererosi yakni terlepas dari lokasinya, oleh aksi angin, air, gaya grafitasi (tanah longsor), dan aktifitas manusia. Erosi oleh air dimulai dari pelepasan partikel-pertikel tanah akibat hempasan percikan air hujan. Energi kinetik dari butiran air yang jatuh dapat memercikkan partikel tanah ke udara. Pada tanah yang datar partikel tersebut disebarkan secara merata ke segala jurusan, tetapi pada tanah yang miring, terjadi suatu pengangkutan ke bawah searah lereng. Apabila terjadi aliran permukaan, sebagian partikel-partikel yang jatuh akan terbawa dalam air yang mengalir dan bahkan bergerak lebih jauh ke bawah sebelum berhenti di atas permukaan tanah.

Supli Effendi Rahim (2000), menyatakan erosi yang diperbolehkan secara sederhana dapat dinyatakan sebagai suatu laju yang tidak boleh melebihi laju pembentukan tanah. Pengikisan di bagian atas akibat erosi selalu diikuti

commit to user 11


digilib.uns.ac.id

pembentukan tanah baru pada bagian bawah profil tanah, tetapi

laju

pembentukannya tidak mampu mengimbangi hilangnya tanah erosi.

2.2.5.1 Prakiraan Erosi Metode USLE (Universal Soil Loss Equation) Sebelum USLE dikembangkan lebih lanjut, perkiraan besarnya erosi di tentukan berdasarkan data atau informasi kehilangan tanah di suatu tanah tertentu. Dengan demikian, prakiraan besarnya erosi tersebut dibatasi oleh faktor-faktor topografi atau geologi, vegetasi dan meteorologi. Menyadari adanya keterbatasan dalam menentukan besarnya erosi untuk tempat tempat di luar lokasi yang telah di ketahui spesifikasi tanahnya

tersebut,

maka dikembangkan cara

untuk

memperkirakan besarnya erosi dengan persamaan matematis seperti di kemukakan oleh Wischemir dan Smith (1978) dan dikenal dengan persamaan USLE (Asdak,1995). (2.4) Persamaan USLE seperti yang dikemukakan diatas dipergunakan dengan menganggap faktor pengelolaan tanaman (C) dan indeks konservasi tanah (P) masing masing bernilai sama dengan satu, yaitu jika tidak ada tumbuhan penutup tanah dan tidak ada tindakan konservasi tanah sehingga persamaan USLE menjadi: (2.5)

. dengan: A = Besarnya erosi (ton/ha/tahun), R = Indeks erosivitas hujan (kj/ha), K = Indeks erodibilitas tanah (ton/kj), L = Indeks panjang lereng (m), S = Indeks kemiringan lereng (%), C = Indeks peranan (pengelolaan) tanaman, P = Indeks konservasi tanah.

2.2.5.2 Komponen USLE Besarnya erosi diperoleh dari perkalian faktor yang berkaitan dengan curah hujan, jenis tanah, panjang dan kemiringan lereng, sistem tanam, dan tindakan konservasi tanah dan air yang diterapkan di daerah kajian. Berikut ini adalah uraian faktor yang menjadi komponen penyusun persamaan USLE.

commit to user 12


digilib.uns.ac.id

1. Faktor Erosivitas Hujan Tenaga

pendorong

(driving

force)

yang

menyebabkan

terkelupas

dan

terangkutnya partikel partikel tanah ke tempat yang lebih rendah dikenal dengan erosivitas hujan. Kemampuan air hujan sebagai penyebab terjadinya erosi adalah bersumber dari laju dan distribusi tetesan air hujan, dimana keduanya mempengaruhi besarnya energi kinetik air hujan. Dengan demikian dapat di katakan bahwa erosivitas sangat berkaitan dengan energi kinetis atau momentum, yaitu parameter yang berasosiasi dengan laju curah hujan atau volume hujan. Energi kinetik hujan inilah yang menjadi faktor utama terkelupasnya partikel tanah dari agregatnya (Asdak,1995). Besarnya tenaga kinetik dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: EK =

(2.6)

dengan: m = massa air, v = kecepatan air jatuh. 2. Faktor Erodibilitas Tanah K Faktor erodibilitas tanah (K) menunjukkan resistensi partikel tanah terhadap pengelupasan dan transportasi partikel tanah oleh adanya energi kinetik air hujan. Selain besarnya resistensi tersebut di atas akan tergantung pada topografi, kemiringan lereng, dan besarnya gangguan oleh manusia, besarnya erodibilitas atau resistensi tanah juga ditentukan oleh karakteristik tanah seperti tekstur tanah, kapasitas infiltrasi, dan kadungan organik dan kimia tanah (Asdak,1995). Wischmeier dkk. (1971) mengembangkan persamaan matematis metematis yang menghubungkan karakteristik tanah dengan tingkat erodibiltas tanah sebagai berikut: (2.7) dengan: K M a b c

= Faktor erodibilitas tanah, = Indeks tekstur tanah (lihat Tabel 2-1), = Kadar bahan organik, = Kelas struktur (lihat Tabel 2-2), = Kelas permeabilitas (lihat Tabel 2-3).

commit to user 13


digilib.uns.ac.id

Tekstur tanah diperhitungankan dengan persamaan: (2.8)

Nilai M yang merupakan ketentuan untuk tekstur tanah dapat dilihat pada Tabel 21. Kode struktur tanah (b) untuk menghitung nilai K pada Tabel 2-2 dan Kode permeabilitas tanah (c) untuk menghitung nilai K pada Tabel 2-3. Tabel 2-1. Nilai M untuk tekstur tanah Kelas tekstur tanah Nilai M Lempung berat Lempung sedang Lempung pasiran Lempung ringan Geluh lempung Pasir lempung liatan Geluh lempungan Pasir Pasir geluhan Geluh lempungan Geluh pasiran Geluh Geluh liatan Liat Campuran merata Sumber: Suripin (2001)

210 750 1213 1685 2160 830 2830 3035 1245 3770 4005 1390 6330 8245 4000

Tabel 2-2. Kode struktur tanah (b) untuk menghitung nilai K Kelas struktur tanah Diameter butiran Kode Granuler sangat halus < 1 mm 1 Granuler halus 1-2 mm 2 Granuler sedang sampai kasar 2-10 mm 3 Blocky, liat < 10 mm 4 Sumber: Suripin (2001) Tabel 2-3. Kode permeabilitas tanah (c) untuk menghitung nilai K Kelas permeabilitas tanah Kecepatan (cm/jam) Kode Sangat lambat Lambat Lambat sampai sedang Sedang Sedang sampai cepat Cepat Sumber:Suripin (2001)

<0,5 0,5-2,0 2,0-6,3 6,3-12,7 12,7-25,4 >25,4

commit to user 14

6 5 4 3 2 1


digilib.uns.ac.id

3. Faktor Panjang Lereng (L) dan Kemiringan Lereng (S) Faktor indeks topografi L dan S, masing masing mewakili pengaruh panjang dan kemiringan lereng terhadap besarnya erosi. Panjang lereng mengacu pada panjang aliran air permukaan, yaitu lokasi berlangsungnya erosi dan kemungkinan terjadinya deposisi sedimen. Pada umumnya, kemiringan lereng diperlukan sebagai faktor yang seragam (Asdak,1995). Panjang lereng (L) diukur dari tempat mulai terjadinya aliran air di atas permukaan tanah sampai ditempat mulai terjadinya pengendapan disebabkan oleh berkurangnya kecuraman lereng atau ke tempat aliran air di permukaan tanah masuk ke dalam saluran. Maka panjang lereng dapat diukur dengan: (2.9) Kemiringan lereng (S) berpengaruh pada besarnya erosi. Besarnya erosi meningkat lebih besar dibandingkan dengan aliran permukaan jika kecuraman lereng bertambah, kecuraman lereng dinyatakan dalam persen (%). Nilai faktor S dalam persamaan USLE dihitung dengan persamaan. (2.10)

Dalam prakteknya nilai L dan S dihitung sekaligus berupa faktor LS dengan cara mensubtitusikan persamaan L dan persamaan S. LS adalah rasio antara besarnya erosi dari sebidang tanah dengan panjang lereng dengan kecuraman tertentu terhadap besarnya erosi. Hasil subtitusi didapatkan persamaan: (2.11) dengan: S = Faktor kemiringan lereng, s = Kemiringan lereng (%), L = Faktor panjang lereng, X = Panjang lereng dilapangan, m = Eksponen, menurut Wischeimer dan Smith (1965) besarnya: 0,5 = jika kemiringan (s) lebih dari 5% 0,4 = jika kemiringan (s) antara 3%-5% 0,3 = jika kemiringan (s) antara 1%-3% 0,2 = jika kemiringan (s) kurang dari 1%

commit to user 15


digilib.uns.ac.id

2.2.5.3 Batasan Laju Erosi Supli

Effendi

Rahim (dalam

Lusiyani,

2005) menyatakan erosi

yang

diperbolehkan secara sederhana dapat dinyatakan sebagai suatu laju yang tidak boleh melebihi laju pembentukan tanah. Pengikisan di bagian atas akibat erosi selalu diikuti pembentukan tanah baru pada bagian bawah profil tanah tetapi laju pembentukanya tidak mampu mengimbangi hilangnya tanah erosi. Besarnya erosi tanah yang masih dapat dibiarkan, berdasarkan keadaan tanah yang dikeluarkan oleh SCS USDA, dapat dilihat pada Tabel 2-4.

Tabel 2-4. Batas Maksimum Laju Erosi KONDISI TANAH

Skala makro (missal DAS) Skala meso (missal lahan pertanian) Tanah berlempung tebal dan subur (Mid-West, USA) Tanah dangkal yang mudah tererosi

LAJU EROSI (kg/m2/th) 0,2

SUMBER

0,6

Wischmeier & Smith (1978) Hudson (1971) Smith & Stamey (1965) Hudson (1971)

1,1

0,2 - 0,5

Tanah berlempung tebal dari endapan vulkanik Tanah yang mempunyai kedalaman : 0 - 25 cm 25 - 50 cm 50 - 100 cm 100 - 150 cm > 150 cm Tanah tropika yang sangat mudah tererosi Skala mikro (missal daerah terbangun) Tanah dangkal diatas batuan Tanah dalam diatas batuan Tanah lapisan dalam padat diatas batuan lunak Tanah dengan permeabilitas lambat diatas batuan lunak Tanah yang permeabel diatas batuan lunak Sumber: Suripin (2001)

1,3

1,5

0,2 0,2 0,5 0,7 1,1

0,5 0,7 0,9

2,5 2,5 0,112 0,224

Arnoldus (1977)

Morgan (1980) Morgan (1980) Morgan (1980)

0,448 Thomson (1957) 1,121 Soewardjo,dkk (1975) 1,341

commit to user 16

Morgan (1980)


2.2.6

digilib.uns.ac.id

Penentuan Debit Pompa

Hasil keluaran satuan hujan dari pompa alat berupa debit, sedangkan yang diperlukan adalah ketebalan hujan. Ketebalan hujan dapat dihitung dengan persamaan berikut: Rumus debit dapat diperoleh dengan persamaan berikut: (2.14) Sedangkan Intensitas hujan dapat diperoleh dari rumus berikut: (2.15)

Sehingga debit rencana pompa dapat diperoleh dengan subtitusi dari persamaan di atas: (2.16) (2.17) dengan: Qalat I A h t

2.2.7

= Besarnya debit yang dikeluarkan pada alat (l/menit), = Intensitas hujan rencana (mm/menit), = Luas cathment area (mm2), = Ketebalan hujan (mm), = Durasi hujan (menit).

Kalibrasi Model

Fleming (dalam Nurlita, 2005) menyatakan bahwa suatu proses kalibrasi yang menghasilkan keluaran simulasi yang persis sama dengan pengamatan tentunya tidak mungkin akan tercapai. Permasalahan yang biasa timbul dalam proses kalibrasi adalah tingkat kesesuaian antara keluaran model dengan hasil pengamatan. Tingkat kesesuaian ini ditinjau dari % kesalahan yang terjadi dan disarankan sekecil mungkin tanpa menyebutkan suatu nilai.

commit to user 17


digilib.uns.ac.id

Tingkat kesesuaian adalah regresi yang variabel bebasnya (variabel x) berpangkat paling tinggi satu. Untuk regresi linear sederhana, yaitu regresi linier yang hanya melibatkan dua variabel (variabel x dan variabel y), persamaan garis regresinya dapat di tuliskan dalam bentuk sebagai berikut, Hasan (dalam Nurlita, 2005). (2.18) dengan: y = variabel terikat, x = variabel bebas, a = intersep, b = koefisien regresi.

Koefisien korelasi KK merupakan indeks atau bilangan yang digunakan untuk mengukur keeratan hubungan antar variabel. koefisien korelasi mempunyai nilai antara -1 dan +1 (-

-variabel tidak

menunjukkan korelasi. Jika KK bernilai positif maka semakin dekat nilai KK ke +1 semakin kuat korelasinya. Semakin dekat nilai KK ke -1 semakin kuat korelasinya dengan KK bernilai negative +1 atau -1 maka variabel

variabel

menunjukkan korelasi positif atau negative yang sempurna, Hasan (dalam Nurlita, 2005.

commit to user 18


digilib.uns.ac.id

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1

Jenis Penelitian

Jenis penelitian ini adalah penelitian eksperimen. Hujan dan proses erosi yang terjadi diupayakan mendekati dengan keadaan yang sebenarnya. 3.2

Lokasi Penelitian

Penelitian tanah dilakukan di sub DAS Keduang melakukan Sandsone Test sampel tanah dari lokasi tersebut untuk diuji di Laboratorium Mekanika Tanah untuk mendapatkan karakteristik tanahnya. Kemudian penelitian erosi dan laju limpasan permukaan dilakukan di Laboratorium Hidrolika Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3.2.1

Laboratorium Mekanika Tanah

1. Pengujian karakteristik tanah sebagai berikut: Uji berat isi tanah untuk mengetahui rerata berat isi tanah. Uji specific gravity untuk mengetahui rerata berat jenis butiran tanah. Uji water content untuk mengetahui rerata kadar air. Uji angka pori untuk mengetahui nilai angka pori. Uji sieve analysis dan hydrometer untuk mengetahui ukuran butiran tanah. Uji permeabilitas untuk mengetahui harga koefisien rembesan. 2. Pengujian kepadatan tanah uji sandcone untuk mengetahui nilai kepadatan lapangan. 3.2.2

Laboratorium Hidrolika

Eksperimen hujan, limpasan dan erosi diamati dengan alat rainfall simulator ArmfieldS12-MkII.

commit to user 19


3.3

digilib.uns.ac.id

Peralatan

3.3.1

Pengujian Kepadatan Tanah

Peralatan yang digunakan untuk penelitian uji tanah dan pemadatan tanah dari Laboratorium Mekanika Tanah adalah sebagai berikut: Pengujian Sandcone 1.

Corong kalibrasi pasir diameter 16,51 cm.

2.

Pelat untuk corong ukuran 30,48 x 38,48 cm, diameter 16,51 cm.

3.

Peralatan kecil seperti : palu, sendok, kuas, pahat dan peralatan untuk mencari kadar air.

4.

Timbangan kapasitas 10 kg dengan ketelitian 1,0 gr.

5.

Tempat tanah atau bak.

Alat yang digunakan dalam uji sandcone dapat dilihat pada Gambar 3-1.

Gambar 3-1. Alat Uji Sandcone 3.3.2

Alat Percobaan untuk Pengujian Karakteristik Tanah

1. Berat Isi Tanah Peralatan yang digunakan dalam analisis berat isi tanah adalah sebagai berikut: Timbangan atau neraca dengan ketelitian sekurang-kurangnya 0,01 gram untuk berat kurang dari 100 gram

commit to user 20


digilib.uns.ac.id

Cawan Air raksa sebagai media untuk mengetahui volume contoh tanah Cawan kaca dengan diameter kecil untuk tempat air raksa dan yang berdiameter besar sebagai tempat air raksa yang tumpah Pelat kaca sebagai perata 2.

Berat Jenis Butiran Tanah (Specific Gravity, Gs) Peralatan yang digunakan dalam analisis berat jenis butiran tanah adalah sebagai berikut: Piknometer, yaitu botol gelas dengan leher sempit dan bertutup yang berlubang kapiler, dengan kapasitas 50 cc atau lebih Timbangan atau neraca dengan ketelitian sekurang-kurangnya 0,01gram Air destilasi Termometer Cawan tahan karat dan pemukul berkepala karet untuk menguraikan gumpalan tanah menjadi butir-butir tanpa merusakkan butir itu sendiri Oven listrik dengan pengatur suhu konstan sampai 1100C Kompor pemanas

Rangkaian alat yang digunakan dalam pengujian berat isi tanah dapat dilihat pada Gambar 3-2.

Gambar 3-2.Alat Uji Berat Jenis Butir Tanah

commit to user 21


3.

digilib.uns.ac.id

Kadar Air Tanah Peralatan yang digunakan dalam analisis berat jenis butiran tanah adalah sebagai berikut: Oven listrik dengan pengatur suhu konstan sampai 110oC Timbangan atau neraca dengan ketelitian sekurang-kurangnya 0,01 gram untuk berat kurang dari 100 gram Cawan tahan karat Tanah hasil dari sandcone lapangan Rangkaian alat yang digunakan dalam pengujian kadar air tanah dapat dilihat pada Gambar 3-3 dan Gambar 3-4.

Gambar 3-3. Oven Listrik

Gambar 3-4. Timbangan

commit to user 22


4.

digilib.uns.ac.id

Uji Analisis Saringan Peralatan yang digunakan dalam percobaan analisis saringan adalah sebagai berikut: Ayakan pasir Ayakan yang digunakan adalah 1 set ayakan standar dengan nomor 4, 8, 16, 20, 40 dan pan. Ayakan tersebut disusun urut, paling atas mulai dari yang memiliki lubang diameter 4,75 mm, 2,36 mm, 1,18 mm, 0,85 mm, 0,425 mm, hingga pan paling bawah. Ayakan ini digunakan untuk mendapatkan butiran seragam dari pasir yang akan dijadikan sebagai bahan sedimen. Mesin penggetar Mesin ini digunakan untuk menggetarkan 1 set ayakan yang sudah disusun di atasnya, sehingga proses pengayakan lebih efisien. Oven Alat ini dipakai untuk mengeringkan sedimen sampai kadar airnya habis. Kotak alumunium Penampung sedimen agar mudah diletakkan di oven. Neraca Neraca digunakan untuk menimbang berat butir tanah yang tertahan pada masing-masing ayakan.

Rangkaian alat yang digunakan dalam analisis saringan dapat dilihat pada Gambar 3-5.

commit to user 23


digilib.uns.ac.id

Gambar 3-5. Alat Uji Analisis Saringan (Sieve Analysis)

5.

Analisis Hidrometer Peralatan yang digunakan dalam percobaan analisis hidrometer adalah sebagai berikut:

Gelas ukur 1000 ml 1 buah Pelampung hidrometer Cawan alumunium, mangkuk, solet Aquades Neraca Oven Stopwatch Termometer Cairan sodium silikat Rangkaian alat yang digunakan dalam analisis hydrometer dapat dilihat pada Gambar 3-6.

commit to user 24


digilib.uns.ac.id

Gambar 3-6. Alat Uji Analisis Hidrometer (Hydrometer Analysis) 3.3.3 1.

Peralatan Pemodelan di Laboratorium Hidrolika

Rainfall simulator dengan dimensi 100cm x 200cm Rainfall simulator adalah alat simulasi hujan diproduksi oleh Armfield Wordwide tipe S12-MKII. Skema rainfall simulator ditunjukan pada Gambar 3-7.

b a c

e

d f Gambar 3-7. Alat Rainfall simulator

Komponen dari rainfall simulator adalah sebagai berikut: Bak penampung tanah (Sand Tank) dengan dimensi 100x200 cm dan ketebalan maksimum model tanah 15 cm agar air melimpas.

commit to user 25


digilib.uns.ac.id

Pipa penyemprot (sprayer nozzel) yang berfungsi untuk menyemprotkan air sebagai hujan buatan. Pipa penyemprot ini terdiri dari 8 nozzel yang dapat menyemprotkan air secara bersamaan dengan debit besarnya sama. Dongkrak vertikal yang berfungsi untuk mengatur kemiringan model DAS. Kemiringan maksimum yang dapat digunakan pada dongkrak adalah 9%. Pada alat ini perlu memodifikasi dongkrak sehingga dapat diatur dengan kemiringan lebih dari 9% atau sesuai kebutuhan. Bak penampung air berfungsi untuk menampung air yang akan disemprotkan oleh pompa. Pipa ukur debit, berfungsi mengukur debit yang digunakan dalam percobaan dengan skala pembacaan debit 0,5-3 liter/menit. Pompa air, berfungsi untuk memompa air agar bisa didistribusikan sepanjang talang air. Kapasitas debit pompa adalah 3 liter/menit. Pompa dilengkapi dengan tombol on/off otomatis untuk supply listrik 220/240 V, 50 Hz.

2.

Stopwatch Stopwatch dipakai untuk mengukur waktu pada perhitunganan debit aliran. Stopwatch ditampilkan pada Gambar 3-8.

Gambar 3-8. Stopwatch 3.

Gelas ukur untuk mengukur volume hujan

4.

Mistar atau meteran untuk mengukur kemiringan lahan

commit to user 26


digilib.uns.ac.id

Mistar ukur ditampilkan pada Gambar 3-9.

Gambar 3-9. Mistar Ukur

5.

Ember untuk menampung air yang keluar pada outlet

6.

Baskom untuk kalibrasi hujan

7.

Kertas saring untuk menyaring tanah yang keluar dari outlet

3.3.4

Bahan

Bahan yang di gunakan dalam penelitian 1.

Tanah yang digunakan untuk eksperimen diambil dari Kecamatan Jatisrono Kabupaten Wonogiri disub DAS Keduang dengan mempertahankan keaslian keadaan lapangan. Pengambilan sampel tanah ditampilkan pada Gambar 310.

Gambar 3-10. Tanah DAS Keduang 2.

Air Bersih

3.

Kertas saring untuk menyaring tanah yang tererosi pada outlet

commit to user 27


digilib.uns.ac.id

Kertas saring ditampilkan pada Gambar 3-11.

Gambar 3-11. Kertas Saring 3.4

Tahap Penelitian

3.4.1

Tahap Persiapan Alat

Tahap persiapan alat sebagai berikut: 1.

Bak penampung air dibersikan dari bekas endapan tanah. Hal ini bertujuan agar pompa tidak tersumbat oleh kotoran.

2.

Kemiringan alat diatur pada posisi kemiringan 0%.

3.

Selang dan pipa yang ada pada alat dibersihkan.

4.

Lubang infiltrasi ditutup agar pasir tidak ikut masuk ke dalam selang dan pompa.

5.

Katup saluran drainase dan sumur ditutup, sehingga air yang keluar hanya menuju outlet.

6.

Bak penampung air diisi dengan air bersih.

3.4.2

Tahap Kalibrasi Alat

Alat dikalibrasi agar hasil penelitian lebih akurat. Kalibrasi yaitu suatu langkah awal sebelum penelitian untuk mengetahui nilai sesungguhnya yang terjadi jika dibandingkan dengan nilai rencana pada alat. Proses kalibrasi alat ditampilkan pada Gambar 3-12.

commit to user 28


digilib.uns.ac.id

Gambar 3-12. Kalibrasi Alat Debit Aliran

Tahapan kalibrasi debit pompa hujan sebagai berikut: 1.

Pompa dihidupkan, debit inflow dimatikan dan debit aliran dihidupkan

2.

Debit pompa diatur misalkan Q = 1 l/menit

3.

Aliran hujan buatan ditunggu hingga stabil. Setelah stabil stopwatch dihidupkan bersamaan dengan menampung air hujan buatan dengan baskom pada 8 titik sprayer selama 1 menit

4.

Setelah 1 menit, stopwatch dimatikan dan secara bersamaan kedelapan baskom diambil voleme air diukur.

5.

Volume air yang tertampung dihitung dengan gelas ukur.

6.

Didapatkan volume air hujan buatan yang digunakan.

7.

Debit pompa dicari dengan cara membagi volume air yang tertampung dibagi dengan waktu penampungan hujan.

8.

Percobaan diulang dengan debit yang berbeda dengan debit diatasnya,

9.

Hasil kalibrasi ini kemudian di buat grafik dengan software MS Excel sehingga di dapat persamaan linear.

3.4.3

Pengujian Pemadatan Sampel Tanah

Tanah bahan uji diambil dari Sub DAS Keduang dengan memperhatikan karakteristik dan kepadatan yang ada.Pengujian kepadatan dilakukan dengan

commit to user 29


digilib.uns.ac.id

menggunakan sandcone. Tahapan pengambilan sampel dan pengujian kepadatan tanah dilakukan sebagai berikut: 1. Pengujian kepadatan tanah dilapangan adalah pengujian sandcone sehingga didapatkan kepadatan lapangan. Proses pengujian sandcone lapangan ditampilkan pada Gambar 3-13.

Gambar 3-13. Pengujian Sandcone Lapangan 2. Pengujian kepadatan tanah pada alat rainfall simulator dilaboratorium. Pengambilan sampel tanah di lapangan dan dibawa ke laboratorium Empat buah kotak disiapkan untuk trial kepadatan Tanah dimasukan dengan cara 3 layer. Penumbukan tanah di dalam kotak dengan variasi tumbukan dalam kotak. Pemadatan di laboratorium dan sandcone test ditampilkan pada Gambar 314.

Gambar 3-14. Pemadatan di Laboratorium dan Test Sandcone

commit to user 30


digilib.uns.ac.id

Hasil test kepadatan di lapangan diplot kedalam software MS Excel

3 Tahap pemadatan tanah pada alat rainfall simulator 1.

Jumlah tumbukan diperoleh dari hasil analisis regresi pengujian kepadatan di lapangan dengan trial kepadatan di laboratorium.

2.

Tanah dimasukan kedalam bak rainfall simulator dan diratakan dengan ketebalan rencana 15 cm. Proses pemasukan tanah pada alat rainfall simulator ditampilkan pada Gambar 3-15.

Gambar 3-15. Proses Tanah Dimasukkan pada Rainfall Simulator

3.

Tanah ditumbuk dengan jumlah tumbukan sama seperti hasil dari analisis regresi.

commit to user 31


digilib.uns.ac.id

Mulai Tanah di lapangan

Pengambilan Sampel Tanah

Uji tanah: Uji sandcone (lapangan) Uji Karakteristik tanah Uji kepadatan tanah lab

Trial kepadatan

Trial kepadatan

Trial kepadatan

tanah 1

tanah 2

tanah 3

Banyaknya tumbukan dan kepadatan Uji sandcone (laboratorium)

Kepadatan trial

Kepadatan lapangan

kepadatan lapangan

sama Hasil kepadatan tanah

Tumbuk pada Rainfall simulator

Selesai

commit to user 32

Tidak


digilib.uns.ac.id

Gambar 3-16. Diagram Alir Tahapan Penelitian Tanah 3.4.4

Pemodelan Hujan

DAS dimodelkan dengan alat rainfall simulator dengan ukuran 200 cm×100 cm yang diharapkan dapat mewakili data-data yang dibutuhkan di lapangan. Ketebalan hujan maksimal di sub DAS Keduang yang digunakan dalam penelitian eksperimen dilakukan dengan cara meninjau hubungan atara pengaruh pola hujan intensitas tinggi ke intensitas rendah (Mononobe) dengan besarnya limpasan dan laju erosi. Ketebalan hujan maksimum harian wilayah di sub DAS Keduang yang digunakan dalam penelitian adalah 186 mm yaitu hasil dari penelitian Winda Agustin (2010). Dalam penelitian ini digunakan ketebalan hujan 75% dari ketebalan hujan DAS Keduang sebesar 186 mm karena keterbatasan alat pompa rainfall simulator.

1. Pola Agihan Hujan Seragam Pola agihan hujan seragam ditentukan dimana hujan dianggap turun merata dengan ketebalan konstan dalam durasi hujan dari awal sampai akhir. Untuk menentukan pola agihan hujan seragam maka ditentukan dengan membagi ketebalan hujan secara sama dalam durasi waktu total selama 4 jam. Pola agihan hujan seragam dapat dilihat pada Tabel 3-1.

2. Pola Agihan Hujan Mononobe Pola agihan hujan Mononobe yaitu pola hujan yang deras di awal kejadian, perhitunganan dapat dilihat pada Tabel 3-2 dan Tabel 3-3.

commit to user 33


digilib.uns.ac.id

Klasifikasi percobaan hujan dapat dilihat pada Tabel 3-1 sampai Tabel 3-3. Tabel 3-1. Klasifikasi Percobaan Hujan Seragam Percobaan

I

II

III

Waktu Ketebalan Intensitas Debit (jam) Hujan Hujan Pompa (mm) (mm/menit) (ltr/menit) 0-1 35 0,583 1,166 Pola 1 1-2 35 0,583 1,166 Kemiringan 2-3 35 0,583 1,166 9% 3-4 35 0,583 1,166 0-1 35 0,583 1,166 Pola 2 1-2 35 0,583 1,166 Kemiringan 2-3 35 0,583 1,166 17,5% 3-4 35 0,583 1,166 0-1 35 0,583 1,166 Pola 3 1-2 35 0,583 1,166 Kemiringan 2-3 35 0,583 1,166 25% 3-4 35 0,583 1,166 Model hujan

Tabel 3-2. Klasifikasi Percobaan Hujan Deras Diawal (Mononobe) Percobaan

Model hujan

Waktu (jam) 0-1

I

Pola 1 Kemiringan 9%

II

Pola 2 Kemiringan 17,5%

III

Pola 3 Kemiringan 25%

1-2 2-3 3-4 0-1 1-2 2-3 3-4 0-1 1-2 2-3 3-4

Persentase ketebalan hujan

60,40% 19,82% 11,01% 8,77% 60,40% 19,82% 11,01% 8,77% 60,40% 19,82% 11,01% 8,77%

Tabel 3-3. Persentase Ketebalan Hujan Pola Mononobe

T I(mm/jam) 0-1 88,19 1-2 55,56 2-3 42,24 3-4 35,00

P(mm) Delta(mm) % 89,19 89,19 60,40 111,12 28,93 19,82 127,21 16,08 11,01 140 12,8 8,77

Ketebalan hujan (mm) 84,56 27,75 15,41 12,18

commit to user 34

Intensitas hujan (mm/ment) 1,409 0,463 0,257 0,205

Debit Pompa (ltr/menit) 2,818 0,926 0,514 0,412


digilib.uns.ac.id

Data yang diambil dalam percobaan rainfall simulator ini berupa limpasan yang terbaca pada outlet dan tebal erosi yang terjadi tiap 10 menit. Percobaan dilakukan dua kali percobaan dengan memberikan hujan secara deras di akhir, lalu berhenti dan hujan merata sebagai pembanding. 3.4.5

Pengamatan Percobaan

1. Data yang diambil dari proses penelitian hujan ini meliputi: Luas permukaan, data ini diperoleh dengan cara mengukur bak penampung tanah pada alat rainfall simulator meggunakan mistar ukur. Kemiringan alat, data diperoleh dengan cara mengukur beda tinggi alat dibagi dengan panjang alat dikalikan 100%. Debit Pompa, data ini diperoleh dari pembacaan knop pada alat dengan satuan l/menit.

2. Data limpasan Proses pengukuran limpasan pengukurannya sebagai berikut: Debit diatur dengan membuka spray nozzle untuk mengatur intensitas hujan yang diberikan pada model daerah tangkapan tersebut sesuai dengan jenis hujan yang direncanakan. Knop rainfall simulator dapat dilihat pada Gambar 3-17.

Gambar 3-17. Pengaturan Debit Hujan

Stopwatch dihidupkan per 10 menit dengan intensitas hujan besar diawal.

commit to user 35


digilib.uns.ac.id

Hasil limpasan ditampung dengan gelas ukur. Proses pengukuran hasil limpasan dilihat pada Gambar 3-18.

Gambar 3-18. Pengukuran Hasil Limpasan

Volume air hasil limpasan yang terjadi dicatat. Mengulangi poin a hingga d untuk variasi hujan dan penutupan yang lain.

3. Data Erosi Proses erosi yang terjadi pada pemodelan alat rainfall simulator didapatkan hasil erosi tanah. Hasil erosi disaring dengan menggunakan kertas saring. Data erosi dapat diperoleh dengan cara sebagai berikut: Mempersiapkan kertas saring dengan jumlah yang sudah ditentukan sebelum running model dijalankan. Tabung diletakan pada ujung outlet. Pompa hujan dihidupkan dengan skala debit yang sudah ditentukan sebelumnya menurut pola agihan hujan selama per 10 menit dengan kemiringan alat yang berbeda-beda.

commit to user 36


digilib.uns.ac.id

Proses running hujan ditampilkan pada Gambar 3-19.

Gambar 3-19. Running Hujan Besar erosi yang terjadi diukur. Proses penyaringan hasil erosi ditampilkan pada Gambar 3-20.

Gambar 3-20. Penyaringan Hasil Erosi

Tanah yang tererosi didiamkan sampai kering. Proses pengeringan ditampilkan pada Gambar 3-21.

commit to user 37


digilib.uns.ac.id

Gambar 3-21. Pengeringan Erosi

Hasil erosi yang terjadi dicatat. Tahap pengukuran diulang dengan

intensitas dan kemiringan yang

berbeda.

4. Data Sedimen Data sedimen didapatkan dari hasil erosi tanah yang terbawa oleh air limpasan yang tidak tersaring oleh kertas saring. Proses pengambilan data sedimen adalah sebagai berikut. Mempersiapkan plastik untuk menampung air limpasan yang mengandung sedimen dengan ukuran volume 15 lt. Hasil air limpasan dimasukkan ke dalam wadah plastik dan diamkan selama 24 jam untuk menunggu sedimen mengendap. Proses pengendapan sedimen dapat dilihat pada Gambar 3-22.

commit to user 38


digilib.uns.ac.id

Gambar 3-22. Proses Pengendapan Sedimen

Setelah sedimen mengendap air limpasan dibuang sehingga didapatkan hasil sedimen. Hasil sedimen dimasukkan kedalam cawan dan dioven selama 24 jam dengan suhu 240 oC. Proses pengeringan sedimen dapat dilihat pada Gambar 3-23.

Gambar 3-23. Proses Pengeringan Sedimen

Sedimen yang sudah kering ditimbang menggunakan neraca timbangan dan dicatat.

commit to user 39


3.4.6

digilib.uns.ac.id

Pengolahan Data

Data yang didapat dari percobaan dianalisis sebagai berikut: Pola ketebalan hujan dengan pola agihan hujan Mononobe diperoleh dari perkalian antara intensitas hujan dan durasi waktu. Perbedaan antara nilai ketebalan hujan yang berurutan merupakan pertambahan hujan dalam interval waktu ( ). Pertambahan hujan tersebut diurutkan kembali ke dalam rangkaian waktu dengan intensitas terbesar berada didepan dan maksimum berada pada awal durasi hujan (Td). Debit pompa didapat dari ketebalan hujan dikonversi menjadi debit pompa terukur kemudian dikalikan dengan faktor koreksi hasil kalibrasi pompa. Limpasan dihitung dari jumlah volume tertampung dalam durasi waktu tertentu. Erosi didapatkan dari volume tanah yang tertampung dengan tinggi ketebalan hujan dan durasi waktu tertentu. 3.5

Pembahasan

Tahap ini membahas data-data yang sudah diolah dan diplotkan pada grafik dengan menggunakan bantuan program MS Excel. Hasil dari pembahasan tersebut dapat ditarik kesimpulan. Grafik yang dimaksud meliputi: Hubungan antara ketebalan hujan (h) dengan pengaruh variasi kemiringan (S) terhadap besarnya limpasan (Qlimp) Hubungan antara besarnya limpasan (Qlimp) dengan laju erosi (A) Hubugan antara pola agihan hujan seragam dengan pola agihan hujan Mononobe terhadap besarnya limpasan (Qlimp) dan laju erosi (A).

commit to user 40


digilib.uns.ac.id

Mulai

Kalibrasi Pompa

1.Input Input data data a. Hujan (mm) b.Kemiringan lahan c. Pola agihan hujan d.Variasi ketebalan hujan e. Dimensi daerah tangkapan (100x200cm) f. Durasi hujan

Ubah Slope

Pola hujan

Pola hujan 1

Pola hujan 2

(Pola agihan hujan seragam)

(Pola agihan hujan Mononobe)

Kemiringan

Kemiringan

Kemiringan

Kemiringan

Kemiringan

Kemiringan

slope 1

slope 2

slope 3

slope 1

slope 2

slope 3

(tidak) Erosi Diulang dengan intensitas (ada) Analisis data

Pembahasan

Selesai

Gambar 3-24. Diagram Alir Running Model

commit to user 41

hujan yang lebih kecil


digilib.uns.ac.id

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

Pengujian Kepadatan Tanah (Sandcone Test) di Lapangan

Pengujian dilakukan di desa Tempursari, Sidoarjo, Wonogiri. Pengujian kepadatan lapangan (sandcone test) pada penelitian ini digunakan untuk mendapatkan kepadatan tanah lapangan. Empat sampel tanah yang diambil dari lapangan selanjutnya akan dilakukan test di laboratorium. Posisi titik pengambilan sampel tanah dilapangan disajikan di Gambar 4-1.

Gambar 4-1. Sketsa Lokasi Sandcone Test di Lapangan

commit to user 42


digilib.uns.ac.id

Hasil pengujian sandcone test selengkapnya disajikan dalam Tabel 4-1.

Tabel 4-1. Hasil Uji Kepadatan Lapangan Titik 1 Data dari Laboratorium No Uraian 1 Berat gelas kalibrasi 2 Berat gelas kalibrasi + pasir 3 Volume gelas kalibrasi 4 Berat pasir dalam gelas (2 - 1) 5 Berat volume pasir (4/3) 6 Berat pasir + tabung sebelum kran dibuka 7 Berat pasir + tabung setelah kran dibuka 8 Berat pasir dalam corong (6-7) Data dari Lapangan No Uraian 9 Berat tanah + cawan kosong 10 Berat cawan kosong 11 Berat tanah basah (9-10) 12 Berat tanah kering 13 Berat pasir + tabung sebelum kran dibuka 14 Berat pasir + tabung setelah kran dibuka 15 Berat pasir dalam lobang (12-13-8) 16 Volume tanah = volume pasir dalam lobang (14 / 5) 17 Berat volume tanah basah 18 Kadar air (11-12) / (12-10) 19 Berat Volume tanah kering

Satuan gram gram cm3 gram gram/cm3 gram gram gram

Nilai 2008 3500 981,75 1492 1,52 4630 4204 426

Satuan gram gram gram gram gram gram gram cm3 gram/cm3 % gram/cm3

Nilai 944,4 101,4 843,0 709,6 6286 5130 730 480 1,75 18,80 1,48

Dari empat kali sandcone di lapangan didapatkan kepadatan lapangan dengan nilai rerata sebesar 1,67 gr/cm 3. Kepadatan tanah di lapangan disajikan pada Tabel.4-2

Tabel 4-2. Kepadatan Tanah di Lapangan No Titik 1 2 3 4 lapangan

Kepadatan Lapangan (gr/cm3) 1.48 2.08 1.49 1.64 1.67

commit to user 43


digilib.uns.ac.id

Hasil trial uji sandcone di Laboratorium disajikan dalam Tabel 4-3.

Tabel 4-3. Hasil Trial Uji Sandcone Laboratorium No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Uraian Berat gelas kalibrasi Berat gelas kalibrasi + pasir Volume gelas kalibrasi Berat pasir dalam gelas (2-1) Berat volume pasir (4/3) Berat pasir + tabung sebelum kran dibuka Berat pasir + tabung setelah kran dibuka Berat pasir dalamc orong (6-7) Berat tanah + cawan kosong Berat cawan kosong Berat tanah basah (9-10) Berat tanah kering Berat pasir + tabung sebelum kran dibuka Berat pasir + tabung setelah kran dibuka Berat pasir dalam lobang (12-13-8) Volume tanah = volume pasirdalamlobang (14 / 5) Berat volume tanah basah ( b) Kadar air (11-12) / (12-10)

19

Satuan gr gr cm3 gr gr/cm3 gr gr gr gr gr gr gr gr gr gr cm3 gr/cm3 %

Nilai 2.008 3.500 981,75 1.492 1.52 4.630 4.204 426 853,8 105,82 748,0 605,2 5.606 4.727 453 298 2.51 23.60

gr/cm3

2.03

Untuk mendapatkan nilai kepadatan di lapangan maka dilakukan trial sebanyak 6 kali. Hasil kepadatan trial dengan berbagai variasi tumbukan disajikan pada Tabel 4-4. Tabel 4-4. Kepadatan Trial No Percobaan 1 2 3 4 5 6

Kepadatan (gr/cm3) 2,030 2,062 2,027 1,743 1,591 1,544

Jumlah Tumbukan (buah) 115 100 105 95 78 76

commit to user 44


4.1.1

digilib.uns.ac.id

Hubungan Kepadatan Lapangan dengan Jumlah Tumbukan

Dari analisis masing-masing sampel sandcone yang telah diuji di laboratorium mekanika tanah didapat hasil seperti Gambar 4-2.

Kepadatan (gr/cm 3)

2.5 2 y = 0.0142x + 0.4904 R² = 0.8433

1.5 1

0.5 0 60

70

80

90

100

110

120

130

Jumlah tumbukan

Gambar 4-2. Hubungan Kepadatan dengan Jumlah Tumbukan Dari hasil analisis penarikan garis linier didapat jumlah tumbukan sebanyak 80 kali tumbukan. 4.2

Uji Karakteristik Tanah

Pengujian sifat fisik tanah (soil test) digunakan untuk mengetahui parameter kadar air/water content (w), berat jenis/spesific gravity (Gs), berat isi basah/bulk density ( b). Selanjutnya dapat digunakan untuk menentukan parameter berat isi kering ( d), porositas (n), angka pori (e), berat isi tanah jenuh ( ( s), berat isi tanah efektif (

eff).

sat)berat

isi butir tanah

Berat isi atau berat volume tanah asli ( b ) yang

merupakan perbandingan antara berat butiran tanah termasuk air dan udara dengan volume total tanah. 4.2.1 Analisis perhitunganan Berat Isi Tanah U merupakan perbandingan antara berat butiran tanah termasuk air dan udara dengan volume total tanah.

commit to user 45


digilib.uns.ac.id

Contoh perhitunganan berat isi tanah.

Untuk hasil perhitunganan berat isi tanah yang lain disajikan dalam Tabel 4-5.

Tabel 4-5. Hasil Perhitunganan Berat Isi Tanah ( ) Uraian

Satuan

Berat sampel tak terganggu ( a ) Volume sampel ( b ) Berat isi tanah = a / b Rata - rata berat isi tanah

gram gram gram/cm3 gram/cm3

Nomor Sampel 1 2 3 96,28 104,57 104,05 52,84 52,84 52,84 1,822 1,979 1,969 1,923

Dari ketiga sampel tanah didapatkan rerata berat isi tanah 1,92 gram/cm3. 4.2.2

Perhitunganan Specific Gravity

Untuk mengetahui berat jenis tanah perlu dilakukan pengujian specific gravity. Berat jenis tanah merupakan perbandingan antara berat butir tanah dengan berat air destilasi di udara pada volume yang sama dan temperatur tertentu. Bahan yang digunakan adalah tanah sampel kering yang telah dioven, diambil 10 gr dari pengujian kadar air. Tanah dimasukan dalam picnometer lalu ditimbang. picnometer berisi air tanah diberi air suling sampai dibawah leher picnometer kemudian dikocok dan dimasukan dalam centrifuge agar tidak ada gelembung udara. Setelah itu didiamkan selam 24 jam. Data hasil pengujian specific gravity disajikan dalam Tabel 4-6.

Tabel 4-6. Data Pengujian Specific Gravity Berat piknometer kosong (W1) Berat piknometer + benda uji kering (W2) Berat piknometer + benda uji + aquades (W3) Beratpiknometer + aquades (W4) T1 = temperature of W4 T2 = temperature of W3

commit to user 46

1 27,12 77,10 32,26 80,32 290 290

2 27,14 77,07 32,83 80,63 290 290

3 27,39 77,08 32,88 80,52 290 290


digilib.uns.ac.id

Contoh perhitunganan untuk benda uji 1: 1. Berat piknometer kosong (W1)

= 27,12 gram

2. Berat piknometer + aquades jenuh (W4)

= 77,10 gram

3. Berat piknometer + benda uji kering (W2) = 32,26 gram 4. Berat piknometer + benda uji + aquades (W3)

= 80,32 gram

5. Temperatur W4 (T1)

= 29o

6. Temperatur W3 (T2)

= 29 o

7. Faktor koreksi pada suhu T1 (oC)

= 1,004

8. Faktor koreksi pada suhu T2 (oC)

= 1,004

Gs =

(W 2 - W1 ) (W 4 - W1 )t 1 - (W3 - W 2 )t 2

Gs =

32,26 - 27,12 = 2,6664 (77,10 - 27,12) 1,004 - (80,32 - 32,26) 1,004

(3.1)

Hasil perhitunganan specific gravity yang untuk perhitunganan benda uji disajikan dalam Tabel 4-7.

Tabel 4-7. Hasil Perhitunganan Spesific Gravity Uraian

Satuan

Berat piknometer (a) Berat piknometer + aquades jenuh (b) Berat piknometer + sampel kering (c ) Berat piknometer + sampel + aquades (d) t1 = temperatur (b) t2 = temperatur (d)

gram gram gram gram

Nomor Picnometer 1 2 3 27,12 27,14 27,39 77,10 77,07 77,08 32,26 32,83 32,88 80,32 80,63 80,52 29 29 29 29 29 29

T1 = faktor koreksi pada suhu t1

1,004000 1,004000 1,004000

T2 = faktor koreksi pada suhu t2 Gs = (c-a)/((b-a)T1 - (d-c)T2) Gs rata-rata

1,004000 1,004000 1,004000 2,67 2,66 2,67 2,66

Berat jenis spesifik yang dipakai dalam penelitian ini adalah 2,66. Berat jenis tanah adalah bilangan tanpa satuan karena merupakan hasil bagi berat volume butir tanah dengan berat volume air destilasi.

commit to user 47


4.3

digilib.uns.ac.id

Pengujian Kadar Air Tanah (Water Content)

Kadar air tanah yang diuji sama dengan tanah yang dipakai pada pengujian berat isi tanah. Sebagian tanah dari bekas uji berat isi tanah diletakan pada cawan, selanjutnya tanah pada cawan yang telah ditimbang di oven selama 24 jam dengan temperatur 1100c. 4.3.1

Perhitunganan Kadar Air Tanah (w)

Hasil pengujian kadar air tanah disajikan pada Tabel 4-8.

Tabel 4-8. Hasil Pengujian Kadar Air Tanah (w) Uraian

Satuan

Berat cawan (W1) Berat cawan + sampel tanah basah (W2) Berat cawan + sampel tanah kering (W3) Berat air = W2 W3 Berat tanah kering = W3 W1 Water Content = ((W2 W3)/( W3 W1)) Rata-rata water content

1.

Berat air:

2.

Berat tanah kering:

gram gram gram gram gram % %

Nomor Cawan 1 2 3 4,31 4,55 4,19 46,63 46,81 45,55 40,78 39,76 40,70 5,85 7,05 4,85 36,47 35,21 36,51 16,04 20,02 13,28 16,45

Contoh perhitunganan kadar air tanah Kadar air (w) =

berat air 100% berat tanah kering

=

W2 - W 3 100% W3 - W1

=

5,85 100% 16,040% 36,47

(3.2)

Dari hasil perhitunganan harga kadar air tanah (w) diperoleh rerata sebesar 16,45%

commit to user 48


4.4

digilib.uns.ac.id

Pengujian Nilai Angka Pori

Dari hasil perhitunganan sebelumnya, didapatkan: = 1,923

gr/cm 3

=

19,23kN/m3

Gs

= 2,66

gram/cm 3

=

26,60 kN/m3

w

= 16,45

%

b

Sehingga dapat ditentukan besarnya: 1.

Berat volume kering (

d

), yaitu perbandingan antara berat tanah kering

seluruhnya dengan isi butir tanah. d

2.

=

b

1+ w

=

1,923 3 1,6514 gr/cm 1 0,1645

Berat isi butir ( s ), yaitu perbandingan antara berat butir tanah dengan isi butir tanah.

3.

s

Ws W dimana: s Gs Vs Vs

s

Gs

w

1-

w s

2,660 1 2,660 gr/cm3

1-

1 2,660

0,6241 100% 62, 41%

Angka pori (e), yaitu perbandingan antara isi pori dengan butir tanah e

4.5

maka:

Porositas (n), yaitu perbandingan antara isi pori dengan butir tanah.

n 4.

w

0 ,6241 n 1,6603 1 - n 1 - 0,6241

Analisis Hidrometer (Hydrometer Analysis)

Analisis hidrometer (hydrometer analysis) bertujuan untuk menentukan distribusi ukuran butir tanah yang memiliki diameter kurang dari 0,075 mm (lolos saringan No. 200 ASTM) dengan cara pengendapan. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D 422-63. Data Pengujian Analisis Hidrometer disajikan dalam Tabel 4-9.

commit to user 49


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-9. Data Pengujian Analisis Hidrometer Waktu bacaan 11.50 11.51 11.52 11.55 12.05 12.20 12.50 15.50 11.50

4.5.1

Waktu / t

Ra

Suhu/T (o C)

0

--

280

1 2 5 15 30 60 240 1440

16 14 12,5 10,5 9,5 9 7,5 6,5

280 280 280 280 280 280 280 280

(minute)

Perhitunganan Analisis Hidrometer

Perhitunganan untuk menit ke-1 Merupakan pengisian kolom pada tabel analisis uji hidrometer Kolom 1 = jam pengamatan Kolom 2 = menit pengamatan Kolom 3 = pembacaan skala pada pelampung hidrometer (Ra) Kolom 4 = suhu pengamatan (T) Kolom 5 = dari harga

s dengan

melihat tabel kita dapat mencari harga koreksi

miniscus (Cm) = 1. Tabel A-20 Kolom 6 = perhitunganan koreksi Rc = Ra + c m Gs = 2,66 (dari percobaan Specific Gravity ) s

= Gs x

w

= 2,66 x 0,99627 (dari Tabel A-21 untuk T = 280C)

= 2,65gram/cm3 Rc = Ra + Cm = 16 + 1 = 17 Kolom 7 = L/t = 12,34/1 = 12,34

commit to user 50


=

digilib.uns.ac.id

L / t = 3,51

30 0,00836 980(Gs - w )

Kolom 8 =

30x 0 ,00836 980 ( 2,66 - 0,99627 )

=

0,012

Kolom 9 = koreksi suhu (Ct) Dari Tabel A-22 didapat Ct = 2,13 Kolom 10 = diameter ,didapatdari (8) x (9) D = 3,51 x 0,012 = 0,042 Kolom 11 = R = Rc + Ct = 17 + 2,13= 19,13 Kolom 12 = menghitung nilai M, dengan persamaan:

Gs V Ws Gs

M

= w

dimana : V Ws

2,66 1000 60 2,66 0,99627

26,65

= volume

= 1000 ml

= berat benda uji

= 60 gram

Kolom 13 = perhitunganan persentase butir tanah (P) P

R M 10

=

19,13 26,65 10

50,98%

Perhitunganan selanjutnya disajikan dalam Tabel 4-10.

Tabel 4-10. Hasil Pengujian Analisis Hidrometer Waktu bacaan (jam) (1) 11.50 11.51 11.52 11.55 12.05 12.20 12.50 15.50

Waktu (menit)

Ra

T ( oC)

Cm

Rc

L

K

Ct

D

R

M

P (%)

(2) 1 2 5 15 30 60 240 1440

(3) 16,0 14,0 12,5 10,5 9,5 9,0 7,5 6,5

(4) 28 28 28 28 28 28 28 28

(5) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

(6) 17,0 15,0 13,5 11,5 10,5 10,0 8,50 7,50

(7) 12,34 12,65 12,88 13,18 13,34 13,41 13,64 13,80

(8) 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01

(9) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5

(10) 0,04 0,03 0,02 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00

(11) 19,13 17,13 15,63 13,63 12,63 12,13 10,63 9,63

(12) 26,65 26,65 26,65 26,65 26,65 26,65 26,65 26,65

(13) 50,98 45,65 41,66 36,33 33,66 32,33 28,33 25,67

commit to user 51


digilib.uns.ac.id

Keterangan: Rc = Ra + Cm D = K*(L/T)0,5 R = Rc + CT P = (M*R)/10

4.6

Analisis Saringan (Sieve Analysis)

4.6.1

Uji Saringan

Analisis saringan (sieve analysis) untuk menentukan distribusi ukuran butir tanah yang memiliki diameter lebih besar dari 0,075 mm (tertahan di atas saringan No. 200 ASTM) dengan cara penyaringan. Pengujian ini menggunakan standar ASTM D 422-63.Data pengujian analisis saringan disajikan dalam Tabel 4-11.

Tabel 4-11. Data Pengujian Percobaan Analisis Saringan Saringan No.

4 8 16 20 40 80 100 120 200 PAN

4.6.2

Diameter lobang

Berat Cawan + Benda Uji

Berat Cawan

Berat Benda Uji

(gr) 522,1 429,19 477,71 396,96 369,03 339,56 347,92 333,14 387,96 241,95

(gr) 522,1 429,19 447,67 396,8 367,96 337,67 347,48 332,94 387,22 196,52

(gr) 0 0,00 30,04 0,16 1,07 1,89 0,44 0,20 0,74 45,43

(mm) 4,75 2,36 1,18 0,85 0,425 0,18 0,15 0,125 0,075 ---

Analisis Saringan

1. Persentase tanah yang tertahan =

Wtertahan x100 % ; W = berat Wtotal

2. Persentase kumulatif tertahan saringan No. 4, 8, 16, 20, 40, 80, 100, 120, 200. 3. Contoh Perhitunganan (contoh tanah pada saringan No. 4, diameter ayakan 4,75 mm)

commit to user 52


digilib.uns.ac.id

Berat benda uji mula-mula

= 60 gram (pada percobaan hidrometer)

Berat benda uji + cawan

= 522,1gram

Berat cawan

= 522,1gram

Berat benda uji tertahan

= 0 gram

% tertinggal

=0%

% lolos

= 100 %

Perhitunganan pengujian analisis saringan selanjutnya disajikan dalam Tabel. 412.

Tabel 4-12. Perhitunganan Analisis Saringan/Sieve Analysis Saringan

No.

Berat Cawan + Benda Uji Diameter Tertahan

Berat Cawan

Berat Benda Uji Tertahan

Berat Lolos

Persen Tertahan

Persen Lolos

80,0

(%) 0,00

(%) 100,00

(mm)

(gr)

(gr)

4

4,75

522,1

522,1

(gr) 0

8

2,36

429,19

429,19

0,00

79,97

0,00

100,00

16

1,18

477,71

447,67

30,04

49,93

50,07

49,93

20

0,85

396,96

396,8

0,16

49,77

0,27

49,67

40

0,425

369,03

367,96

1,07

48,70

1,78

47,88

80

0,18

339,56

337,67

1,89

46,81

3,15

44,73

100

0,15

347,92

347,48

0,44

46,37

0,73

44,00

120

0,125

333,14

332,94

0,20

46,17

0,33

43,67

200

0,075

387,96

387,22

0,74

45,43

1,23

42,43

PAN

---

241,95

196,52

45,43

Rekapitulasi analisis saring dan analisis hidrometer bertujuan untuk menetukan klasifikasi tanah. Data hasil analisis saring dan analisis hirometer disajikan pada Tabel 4-13.

commit to user 53


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-13. Analisis Saringan dan Hidrometer Hasil Pengujian

Analisis Saringan

Analisis Hidrometer

Diameter Butiran (D) (mm) 4,75 2,36 1,18 0,85 0,42 0,18 0,15 0,12 0,07 0,04 0,03 0,02 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00

Persen Lolos (P) (%) 100,00 100,00 49,93 49,67 47,88 44,73 44,00 43,67 42,43 50,98 45,65 41,66 36,33 33,66 32,33 28,33 25,67

Hasil perhitunganan analisa saringan dan hidrometer selanjutnya digambarkan dalam bentuk grafik hubungan keduannya untuk menentukan klasifikasi jenis tanah. Seperti yang ditampilkan dalam Gambar 4-3.

commit to user 54


digilib.uns.ac.id

Kerikil

Pasir

Lanau dan Lempung

100 90

Prosentase lolos (%)

80 70 60 50 40 30 20 10 0 10

1

0.1

0.01

0.001

Diameter tanah (mm)

Gambar 4-3. Klasifikasi Jenis Tanah

Tersusun atas Kerikil = 0,00%, Pasir = 57,57 %, Lanau dan Lempung = 42,43 %. Maka jenis tanah adalah lempung kepasiran. 4.7

Pengukuran Permeabilitas

Data sampel L = 9,5 cm, A = 9,6211 cm 2,

w

= 0,99627 g/cm3. Selanjutnya

perhitngan ditampilkan pada Tabel 4-14.

Tabel 4-14. Perhitunganan Permeabilitas Tes 1 Elapsed Time (t) (detik) 1800 Tes 2 Elapsed Time (t) (detik) 1800

P =

400

g/cm2

Volume Air (Q)

k1

(cm3) 3,88

(cm/detik) 5,30E-07

P =

450

g/cm2

Volume Air (Q)

k2

(cm3) 3,97

(cm/detik) 4,82E-07

commit to user 55


digilib.uns.ac.id

Tes 3 Elapsed Time (t) (detik) 1800

P =

500

g/cm2

Volume Air (Q)

k3

(cm3) 4,06

(cm/detik) 4,44E-07

Didapatkan nilai permeabilitas dari hasil rerata perhitngan yang telah dilakukan

Setelah melakukan perhitunganan permeabilitas tiga kali kemudian didapatkan nilai rerata sebesar 4,853 x 10-7 cm/dtk. Jadi didapatkan jenis tanah yaitu tanah jenis pasir sangat halus, lanau dan lempung. 4.8

Waktu Konsentrasi

Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan air hujan untuk mengalir dari titik terjauh sampai titik keluaran atau outlet. Data yang sudah diketahui: Q

= volume rencana (3000 cm3/menit), diambil dari debit maksimum

pompa. b

= lebar catchment area (100 cm).

l

= panjang catchment area (200 cm). = selisih ketinggian hulu dan hilir. slope 9%

= 18 cm

slope 17,5% = 35 cm slope 25% n

= 50 cm

= koefisien Manning untuk tanah lempung berlanau dan terbuka (mudah tererosi) sebesar 0,025.

S

= kemiringan catchment area. =

t L

18 200

0,09

slope 17,5% =

t L

35 200

0,175

slope 9%

commit to user 56


digilib.uns.ac.id

t L

slope 25% =

50 200

0,25

Penghitungan tc untuk slope 9%: 5

Q=

1

1 b R 3 S2 n 5

1 3000 = 100 R 3 0.025

(0.09)

1 2

R = 3,125 cm 2

1

V =

1 R 3 S2 n

V=

1 3,125 3 0.025

2

1

0,09 2

V = 23,773 cm/menit tc =

L V

tc =

200 23,773

tc = 8,413 menit Hasil waktu konsentrasi tc untuk slope 9%, 17,5%, dan 25% sebagai berikut: slope 9%

= 8,41 menit

slope 17,5%

= 6,03 menit

slope 25%

= 5,05 menit

Hasil dari analisis waktu konsentrasi menunjukkan semakin curam kemiringan lereng maka semakin cepat waktu konsentrasinya.

4.9

Kalibrasi Rainfall simulator

Debit pompa yang tertera pada bacaan rainfall simulator tidak sesuai dengan besar debit air yang sesungguhnya, maka dilakukan kalibrasi alat. Hasil kalibrasi debit pompa dianalisis dengan regresi lewat titik 0,0. Contoh trial kalibrasi tersaji pada Tabel 4-15.

commit to user 57


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-15. Contoh Trial Hasil Kalibrasi Hujan Debit pompa= 0,5 lt/menit No baskom

Waktu(menit)

u1 u2 u3 u4 s1 s2 s3 s4

1 1 1 1 1 1 1 1

Liter Volume hujan rata-rata

Volume (ml) 1 2 3 56 62 60 65 65 70 70 70 70 54 60 56 62 70 64 62 68 62 75 70 78 50 56 50 494 521 510 0.494 0.521 0.51 0.508

Untuk hasil kalibrasi hujan dengan debit pompa yang lain disajikan dalam Tabel 4-16. Tabel 4-16. Hasil Kalibrasi Hujan No 0 1 2 3 4 5 6

Debit Pompa Debit Tertampung (lt/menit) (lt/menit) 0 0 0.5 0.508 1 0.993 1.5 1.505 2 2.052 2.5 2.499 3 3.018

Perbandingan debit pompa dengan debit tertampung ditampilkan dalam bentuk grafik berupa garis linear. Hubungan linier ditunjukkan dengan regresi (R 2). Apabila nilai regresi mendekati angka 1, maka hubungan dua variabel yang diperbandingkan mendekati sama atau baik.

commit to user 58


digilib.uns.ac.id

Volume Hujan Rerata (liter)

3.5 3 2.5 2

y = 1.0068x + 0.0006 R² = 0.9997

1.5 1 0.5 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Debit Pompa (liter) Gambar 4-4. Hubungan Antara Debit Pompa dengan Debit Tertampung

Gambar 4-4 menunjukkan hubungan debit pompa dengan debit tertampung, dengan nilai korelasi, R2 = 0,9997, sehingga alat ukur debit pada rainfall simulator dapat dinyatakan baik. 4.10 Analisis Hujan Kalibrasi aliran perlu dilakukan agar debit hujan sesuai dengan debit pada rainfall simulator. Karena kapasitas rainfall simulator yang terbatas maka digunakan 75% dari ketebalan hujan 186 mm. Jadi pada percobaan selama 4 jam digunakan ketebalan hujan sebesar 140 dengan ketebalan hujan per jam 35 mm. Hasil kalibrasi pola hujan seragam pada Tabel 4-17. Dan pola hujan Mononobe yang ditampilkan pada Tabel 4-18.

commit to user 59


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-17. Ketebalan Hujan Pola Seragam Percobaan

I

II

III

Waktu Ketebalan Intensitas Debit (jam) Hujan Hujan Pompa (mm) (mm/menit) (ltr/menit) 0-1 35 0,583 1,166 Pola 1 1-2 35 0,583 1,166 Kemiringan 2-3 35 0,583 1,166 9% 3-4 35 0,583 1,166 0-1 35 0,583 1,166 Pola 2 1-2 35 0,583 1,166 Kemiringan 2-3 35 0,583 1,166 17,5% 3-4 35 0,583 1,166 0-1 35 0,583 1,166 Pola 3 1-2 35 0,583 1,166 Kemiringan 2-3 35 0,583 1,166 25% 3-4 35 0,583 1,166 Model hujan

Tabel 4-18. Analisis Ketebalan Hujan Pola Mononobe

T 1 2 3 4

I(mm/jam) 88,19 55,56 42,24 35,00

P(mm) 88,19 111,12 127,21 140

Intensitas Debit Ketebalan hujan Pompa hujan % Delta(mm) (mm/menit) (ltr/menit) (mm) 1,409 2,818 84,56 60,40 88,19 0,463 0,926 27,75 19,82 28,93 0,257 0,514 15,41 11,01 16,08 0,205 0,412 12,28 8,77 12,88 140 100 Jumlah

Tabel 4-19. Kalibrasi Debit Pompa Pola Hujan Seragam dan Mononobe

No

Debit Pompa Untuk Hujan Seragam (Ltr/Menit)

Debit Kalibrasi Alat Hujan Seragam (Ltr/Menit)

1 2 3 4

1,166 1,166 1,166 1,166

1,173 1,173 1,173 1,173

Debit Pompa Debit Kalibrasi untuk Alat untuk Hujan Hujan Pola Mononobe Mononobe (Ltr/Menit) (Ltr/Menit) 2,818 0,926 0,514 0,412

commit to user 60

2,820818 0,926826 0,514514 0,410410


digilib.uns.ac.id

4.11 Uji Kesesuaian Volume Hujan dengan Volume Limpasan Uji kesesuaian merupakan kontrol hasil analisis yang telah dilakukan. Hasil percobaan dikatakan baik jika selisih volume hujan dengan volume limpasan kecil dapat dilihat pada Tabel 4-20.

Tabel 4-20. Uji Kesesuaian Pola Hujan

Slope (%)

Volume Hujan (ml/4jam) (3) 281.519

Limpasan (ml/4jam)

(ml/4jam)

Perbedaan (%)

(4) 206.880

(5) 74.639

(6) 26,51

(1)

(2) 9%

Seragam

17.5%

281.519

212.230

69.289

24,61

25%

281.519

248.570

32.949

11,70

9% 17.5% 25%

280.360 280.360 280.360

239.620 255.960 264.320

40.740 24.400 16.040

14,53 8,70 5,72

Mononobe

Keterangan: Kolom 1 = pola agihan hujan seragam dan pola agihan hujan Mononobe. Kolom 2 = nilai kemiringan/slope (%). Kolom 3 = volume hujan (Vh) yang terjadi setiap kemiringan dalam waktu empat jam. Kolom 4= volume limpasan (V L) yang terjadi setiap kemiringan dalam waktu empat jam. Kolom 5= selisih volume ( ) antara volume hujan yang turun dikurangi dengan volume limpasan yang terjadi. Kolom 6= perbedaan antara volume air yang hilang dengan volume hujan (Ke).

commit to user 61


digilib.uns.ac.id

4.12 Hasil Analisis Model dan Pembahasan 4.12.1 Hasil Limpasan dan Erosi Permukaan Pola Hujan Seragam Semua data hasil pemodelan berupa limpasan dan erosi dimana erosi terdiri dari sedimen kasar dan sedimen halus yang diperoleh pada saat running model. Sedimen kasar merupakan hasil erosi yang tertampung oleh kertas saring sedangkan sedimen halus merupakan hasil erosi yang diendapkan terlebih dahulu. Hasil running model telah dikalibrasi kemudian disajikan dalam Tabel 4-21.

Tabel 4-21.Hasil Running Model Pola Hujan Seragam

No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

slope

9%

17,5%

25%

Waktu (jam)

Volume Hujan (ml)

Total Volume Limpasan (ml)

Total Sedimen Kasar (ml/jam)

Total Sedimen Halus (ml/jam )

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

11729,960 11729,960 11729,960 11729,960 11729,960 11729,960 11729,960 11729,960 11729,960 11729,960 11729,960 11729,960

46770 56490 53570 51860 55900 58190 59280 59160 59620 63630 62130 63280

0.438 0,651 0,578 0,719 4,260 4,161 4,260 4,417 5,849 5,906 5,979 5,880

1,44 1,47 1,54 1,48 3,81 3,86 3,88 3,92 4,81 4,86 4,83 5,04

Tabel 4-21 merupakan hasil yang diperoleh dari penelitian polaa hujan seragam dengan intensitas hujan deras diawal dengan tiga kemiringan. Intensitas hujan berpengaruh terhadap besarnya limpasan. Semakin besar intensitas hujan semakin banyak pula limpasannya. Selain itu kemiringan lereng juga berpengaruh besar terhadap besarnya limpasan yang dihasilkan. Semakin curam lereng semakin banyak limpasannya. Visualisasi melalui grafik dapat dilihat pada Gambar 4-5.

commit to user 62

digilib.uns.ac.id

14000.000 12000.000 10000.000 8000.000 Hujan Seragam

6000.000

Limpasan Kemiringan9%

4000.000

Limpasan Kemiringan17,5%

2000.000

Limpasan Kemiringan 25% 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240

80

70

60

0.000 10 20 30 40 50

Volume Limpasan (ml/10menit)


Durasi (menit)

Gambar 4-5. Volume Hujan dan Limpasan pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Seragam

Erosi permukaan berbanding lurus dengan kemiringan lereng. Semakin curam lereng, erosi karena limpasan yang terjadi juga semakin banyak. Besarnya erosi pada pola hujan seragam dapat dilihat pada Gambar 4-6 dan Gambar 4-7.

Volume Sedimen Kasar (ml/m 2)

1.5

1.0

0.5

0.0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240

Durasi (mnt) Kemiringan 9%

"Kemiringan 17.5%"

"Kemiringan 25%"

Gambar 4-6. Sedimen Halus pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Seragam

Sedimen halus merupakan hasil pengendapan erosi yang dihasilkan dari limpasan. Banyak sedikitnya sedimen yang terjadi tergantung dari besar kecilnya intensitas

commit to user 63


digilib.uns.ac.id

hujan dan kemiringan lahan. Pada penelitian ini kemiringan lahan 25% menghasilkan sedimen paling banyak dengan intensitas hujan deras diawal. Grafik

1.00 0.90 0.80 0.70 0.60

Sedimen Kemiringan 9%

0.50 0.40

Sedimen Kemiringan 17,5%

0.30


0.20 0.10 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240

110

0.00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Volume Sedimen halus (ml/10menit)

sedimen kasar dapat dilihat pada Gambar 4-7.

Durasi (menit)

Gambar 4-7. Sedimen Kasar pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Seragam 4.12.2 Hasil Limpasan dan Erosi Permukaan Pola Hujan Mononobe Hasil dari penelitian pola hujan Mononobe berupa total limpasan, total erosi berupa total sedimen kasar dan total sedimen halus per jam tersaji pada Tabel 422. Tabel 4-22.Hasil Running Model Pola Hujan Mononobe

No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

slope

9%

17,5%

25%

Waktu (jam)

Volume Hujan (ml)

Total Volume Limpasan (ml)

Total Sedimen Kasar (m)

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

28208,18 9269,26 5145,14 4104,10 28208,18 9269,26 5145,14 4104,10 28208,18 9269,26 5145,14 4104,10

147100 44940 25140 22440 146820 53620 30220 25300 155820 52660 30900 24940

2,38 0,38 0,07 0,05 12,93 0,46 0,14 0,10 25,69 0,91 0,14 0,08

commit to user 64

Total Sedimen Halus (ml) 2,71 0,76 0,36 0,28 3,40 0,77 0,37 0,26 4,76 1,14 0,47 0,39


digilib.uns.ac.id

Pola hujan dengan intensitas deras diawal (Mononobe) menghasilkan limpasan yang berbeda pada tiap kemiringannya. Semakin curam kemiringannya maka semakin banyak limpasan yang dihasilkan. Visualisasi berupa grafik dapat dilihat pada Gambar 4-8.

Hujan Mononobe

25000.00

Limpasan Kemiringan 9%

20000.00

Limpasan Kemiringan 17,5%

15000.00

Limpasan Kemiringan 25%

10000.00 5000.00 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240

40

0.00 10 20 30

Volume Limpasan(ml/10menit)

30000.00

Durasi (menit)

Gambar 4-8.Volume Hujan dan Limpasan pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Mononobe

Erosi merupakan partikel tanah yang terbawa oleh air dikarenakan besarnya intensitas hujan yang terjadi. Selain karena besarnya intensitas hujan, kemiringan lereng juga berpengaruh terhadap banyaknya erosi yang terbawa oleh air. Semakin curam lereng maka semakin besar pula erosi permukaannya. Seperti yang tervisualisasi pada Gambar 4-9 dan Gambar 4-10. Volume Sedimen Kasar (ml/m 2)

12.00 10.00 8.00

Erosi Kemiringan 9%

6.00

Erosi Kemiringan 17,5%

4.00

Erosi Kemiringan 25%

2.00 0.00

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240

Durasi (menit)

Gambar 4-9. Sedimen Kasar pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Mononobe

commit to user 65


digilib.uns.ac.id

Sedimen merupakan hasil pengendapan dari erosi yang dihasilkan karena besarnya limpasan. Besarnya sedimen berbanding lurus dengan intensitas hujan dan kemiringan lahan. Semakin besar intensitas hujan dan semakin curam kemiringan lahan mengakibatkan besarnya sedimen yang dihasilkan. Hasil berupa

Volume sedimen halus(ml/m2)

grafik sedimen halus tiap kemiringan dapat dilihat pada Gambar 4-10.

1.40 1.20 1.00


0.80

Sedimen Kemiringan 17,5%

0.60


0.40 0.20 0.00

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180190200210220230240

Durasi (menit)

Gambar 4-10.Sedimen Halus pada Tiap Kemiringan Pola Hujan Mononobe

4.12.3 Perbandingan Hasil Limpasan dan Erosi Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe. Hasil limpasan dan erosi pola hujan seragam dengan pola hujan Mononobe terlihat perbedaan yang sangat jelas dikarenakan intensitas yang keluar juga berbeda. Pada pola hujan seragam akan terlihat hasil yang lebih konstan sedangkan pada pola hujan Mononobe lebih fluktuatif, hasil limpasan dan erosi akan mengikuti besarnya intensitas hujan dan kemiringan tanah. Visualisasi dari masing-masing hubungan limpasan dan erosi sesuai dengan pola hujan dan kemiringannya masing-masing dapat dilihat pada Gambar 4-11sampai Gambar 4-16.

commit to user 66


digilib.uns.ac.id


30000

Limpasan Pola Hujan Seragam

25000 20000

Limpasan Pola Hujan Mononobe

15000 10000 5000 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180190200210220230240

Durasi (menit)

Gambar 4-11.Hasil Limpasan Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9%


30000


25000 20000


15000 10000 5000 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180190200210220230240

Durasi (menit)

Gambar 4-12.Hasil Limpasan Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 17,5%

commit to user 67


digilib.uns.ac.id


30000 25000


20000


15000 10000 5000 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180190200210220230240

Durasi (menit)

Gambar 4-13. Hasil Limpasan Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 25%

3

Erosi (gr/m2)

2.5

Erosi Pola Hujan Seragam

2

Erosi Pola Hujan Mononobe

1.5 1 0.5 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180190200210220230240

Durasi (menit)

Gambar 4-14. Hasil Erosi Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9%

commit to user 68


digilib.uns.ac.id

14

Erosi (gr/m2)

12


10 Erosi Pola Hujan Mononobe

8 6 4 2 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180190200210220230240

Durasi (menit)

Gambar 4-15. Hasil Erosi Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 17,5%

25

Erosi (gr/m2)

20


15

Erosi Pola Hujan Mononobe

10 5 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180190200210220230240

Durasi (menit)

Gambar 4-16. Hasil Erosi Pola Hujan Seragam dan Pola Hujan Mononobe Kemiringan 25%

4.12.4 Hubungan Antara Debit, Limpasan, Erosi 4.12.4.1 Hubungan Antara Limpasan dan Erosi Pola Hujan Seragam Contoh korelasi antara limpasan dan erosi pola hujan seragam menggunakan software curveexpert dengan variabel X merupakan limpasan dan variabel Y merupakan sedimen kasar pada kemiringan 9%. Dari hasil analisis paling yang paling mendekati digunakan metode: Metode linier dengan:

commit to user 69


digilib.uns.ac.id

menghasilkan: Standard Error: 0,024 Correlation Coefficient: 0,39 Grafik hasil analisis menggunakan metode linier dapat dilihat pada Gambar 4-17. Sebaran data pada akhir percobaan terlihat sangat jelas dikarenakan mengikuti besarnya sedimen kasar yang dikeluarkan. Kemungkinan debit yang keluar tidak merata jadi terdapat perbedaan hasil sebaran yang signifikan. S = 0.02 35 8404 r = 0.39611 100

5645.0

6355.0

7065.0

7775.0

8485.0

9195.0

9905.0


Gambar 4-17. Hubungan antara Limpasan dan Sedimen Kasar Hujan Seragam Kemiringan 9%

Hasil korelasi limpasan dan sedimen kasar dengan menggunakan Software CurveExpert 1.3 yang lain dan kemiringan yang berbeda pada pola hujan seragam disajikan pada Tabel.4-23.

commit to user 70


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-23.Hasil Limpasan, Sedimen Kasar Pola Hujan Seragam Kemiringan

9%

Korelasi

Regresi

Limpasa n dan Sedimen Kasar

Linier fit

Limpasa n dan Sedimen Halus

Limpasa n dan Sedimen Kasar 17,5%

Limpasa n dan Sedimen Halus Limpasa n dan Sedimen Kasar

Coefificient

Standard Error

Correlation Coefficient

0,024

0,39

a = 23,408 b = -0,012 c = 2,203x10-6 d = -1,825x10-10

0,017

0,57

a = 0,711 b = 0,0141 c = 0,0202 d = 8,760

0,0216

0,76

a = 1,241 b = 0,022 c = 0,021 d = 0,162

0,027

0,47

0,0087

0,5

0,0438

0,40

Persamaan

a= b=

Polynomial

Sinusoida

Sinusoida

a = 47,460 b = -0,0205 c = 3,322x10-6 d = -2,3461x10-

Polynomial

25%

10

Limpasa n dan Sedimen Halus

a = -548,192 b = 0,209 c = -2,966x10-5 d = 1,871x10-9

Polynomial

Dari hasil perhitunganan korelasi antara besar limpasan dan sedimen kasar dengan beda kemiringan lahan pada pola hujan seragam pada Tabel 4-21, dapat dikatakan bahwa nilai koefisien korelasi sangat berpengaruh pada kemiringan. Hal ini bisa dilihat dari nilai koefisien korelasi yang didapat bervariasi. Maka disimpulkan bahwa semakin tinggi kemiringan semakin kecil nilai koefisien korelasi.

commit to user 71


digilib.uns.ac.id

4.12.4.2 Hubungan Antara Debit, Limpasan, Erosi dan Sedimen Pola Hujan Mononobe Contoh korelasi antara debit dengan limpasan pola hujan mononobe menggunakan Software Curveexpert 1.3 dengan variabel X merupakan debit (ml/menit) dan variabel Y merupakan limpasan (ml/menit). Pendekatan menggunakan persamaan Vapor Pressure Model:

menghasilkan: Standard Error: 792.7690497 Correlation Coefficient:

0.9962281

Grafik pendekatan analisis antara debit dengan limpasan pada kemiringan 9% pola hujan Mononobe dapat dilihat pada Gambar 4-18.

S = 792. 76 904972 r = 0.99622 811

1693.7

6514.5

11335.3

16156.2

20977.0

25797.8

30618.6

Debit Aliran (ml/10menit)

Gambar 4-18. Debit dengan Limpasan pada Kemiringan 9% Pola Hujan Mononobe Analisis selengkapnya hubungan antara debit dan limpasan pada kemiringan 9%, 17,5%, dan 25% menggunakan Software CurveExpert 1.3disajikan pada Tabel 424.

commit to user 72


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-24. Hasil Korelasi Debit dan Limpasan Pola Hujan Mononobe Kemiringan

Regresi

9%

Vapor Pressure Model

17,5%

Power Fit

25%

Linier Fit

Persamaan

Coefificient

Standard

Correlation

Error

Coefficient

792,7690497

0,9962281

a=2,0742721 b=0,914971

782,3700688

0,9958202

a=448,12155 b=0,90442649

669,3084238

0,9973620

Data a=-2.1924458 b=1885.2799 c=1.1937535

Contoh hubungan antara debit dengan sedimen kasar pola hujan Mononobe menggunakan Software Curveexpert 1.3dengan X merupakan variabel debit (ml/10 menit) dan Y merupakan erosi (ml/ 10menit) dianalisis menggunakan persamaan Modified Geometric Fit:

menghasilkan: Standard Error:

0.0529739

Correlation Coefficient:

0.9535799

Hasil visualisasi menggunakan persamaan Geometric Fit hubungan debit dengan sedimen kasar pola hujan Mononobe dengan kemiringan 9% dapat dilihat pada Gambar 4-19.

commit to user 73


digilib.uns.ac.id

S = 0.05 29 7389 r = 0.95357 987

169.4

651.5

1133.5

1615.6

2097.7

2579.8

3061.9

Debit (ml/10menit)

Gambar 4-19. Debit dengan Sedimen Kasar pada Kemiringan 9% Pola Hujan Mononobe

Hasil selengkapnya hubungan antara debit dan sedimen kasar pola hujan Mononobe menggunakan software CurveExpert 1.3 dengan beragam kemiringan dapat dilihat pada Tabel 4-25.

Tabel 4-25. Hasil Debit dan Sedimen Kasar Pola Hujan Mononobe Kemiringan

Regresi

9%

Modified Geometric Fit

17,5%

25%

Modified Power

Power Fit

Coefificient Data

Persamaan

a= 1,2094829 b = -395,99558 a=0,012469445 b=1,0018282 a=1,9334144e-010 b=2,9983061

Standard Error

Correlatio n Coefficient

0,052973 9

0,9535799

0,856886 7

0,7450219

1,423841 6

0,8014992

Contoh Korelasi Antara debit dengan sedimen halus pola hujan Mononobe menggunakan software CurveExpert 1.3 dengan variabel X merupakan debit (ml/10 menit) dan Y merupakan sedimen halus (ml/10 menit).

commit to user 74


digilib.uns.ac.id

Persamaan Power Fit: merupakan persamaan yang paling mendekati menghasilkan: Standard Error:

0.1527065


0.9075563

Hasil analisis data debit dan sedimen halus pola hujan Mononobe kemiringan 9% dapat dilihat pada Gambar 4-20. S = 0.15 27 0648 r = 0.90755 630

169.4

651.5

1133.5

1615.6

2097.7

2579.8

3061.9

Debit (ml/10menit)

Gambar 4-20. Debit dengan Sedimen Halus pada Kemiringan 9% Pola Hujan Mononobe

Hasil analisis pada tiap kemiringan beserta jenis persamaan hasil regresi, koefisien data, standar eror dan koefisien korelasi disajikan pada Tabel 4-26.

commit to user 75


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-26. Hasil Korelasi Debit dan Sedimen Halus Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9%

Regresi

Persamaan

Power Fit

Coefificient Data a=8.4949185e-005 b=1.1618955

17,5%

Power Fit

a=2.907095e-005 b=1.3254315

25%

Power Fit

a=4.7122672e-005 b=1,3070371

Standard Error


0,1527065

0,9075563

0,1442506

0,9479282

0,1877251

0,9544289

Contoh korelasi antara limpasan dengan sedimen kasar pola hujan mononobe menggunakan software CurveExpert 1.3 dimana variabel X merupakan limpasan (ml/10menit) dan variabel Y merupakan sedimen kasar (ml/10menit). Dianalisis menggunakan Modified Geometric Fit:


0.0517144


0.9558114

Hasil analisis hubungan limpasan dan sedimen kasar menggunakan Modified Geometric Fit pola hujan Mononobe pada kemiringan 9% dapat dilihat pada Gambar 4-21.

commit to user 76


digilib.uns.ac.id

S = 0.05 17 1443 r = 0.95581 139

952.0

5488.0

10024.0

14560.0

19096.0

23632.0

28168.0


Gambar 4-21. Limpasan dengan Sedimen Kasar pada Kemiringan 9% Pola Hujan Mononobe

Hasil analisis selengkapnya hubungan limpasan dan sedimen kasar pada kemiringan 9%, 17,5%, 25% dapat dilihat pada Tabel 4-27.

Tabel 4-27. Hasil Limpasan dan Sedimen Kasar Pola Hujan Mononobe Kemiringan

9%

Regresi

Persamaan

Coefificient

Standard

Correlation

Data

Error

Coefficient

0,0517144

0,9558114

0,8264825

0,7777450

0,8407075

0,9355906

Modified

a = 1,0605996

Geometric Fit

b = -2384,3787 a= 2.9491252

17,5%

Gausian Model

25%

Saturation Growth-Rate Model

b= 24262.764 c= 1493.1582 a = 0,2286084 b = -24021,908

Contoh korelasi antara limpasan dengan sedimen kasar pola hujan Mononobe menggunakan software CurveExpert 1.3dengan variabel X merupakan limpasan dan variabel Y merupakan sedimen halus dianalisis menggunakan persamaan

commit to user 77


digilib.uns.ac.id

Gaussian Model:


0.0774104


0.9164746

Hasil analisis limpasan dan sedimen halus menggunakan persamaan Gaussian Model pola hujan Mononobe kemiringan 9% dapat dilihat pada Gambar 4-22. S = 0.07 74 1041 r = 0.91647 457

952.0

5488.0

10024.0

14560.0

19096.0

23632.0

28168.0


Gambar 4-22. Limpasan dengan Sedimen Halus pada Kemiringan 9% Pola Hujan Mononobe. Hasil analisis selengkapnya limpasan dan sedimen halus pada tiap kemiringan pola hujan Mononobe dapat dilihat pada Tabel 4-28.

commit to user 78


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-28. Hasil Korelasi Limpasan dan Sedimen Halus Pola Hujan Mononobe Kemiringan

Regresi

Coefificient Data

Persamaan

Standard Error


0,0827652

0,8990550

0,0774077

0,9475438

0,969869

0,969869

a =-0,018429 9%

Linier Fit

b =1,904 e -005

17,5%

Gausian Model

a=0,57460255 b=24695,282 c=9097,151

25%

Gaussian Model

a = 1,2954 b = 20146,849 c = 5889,779

Dari hasil perhitunganan korelasi pada pola hujan Mononobe antara debit, limpasan dan sedimen halus. Dapat dikatakan bahwa nilai koefisien korelasi mendekati nilai 1 yang berarti korelasi antara masing-masing variabel baik dan kuat. 4.13 Nilai Parameter USLE Nilai laju kehilangan tanah/erosi (A), diperoleh dengan terlebih dahulu mengetahui besar nilai parameternya yang terdapat Universal Soil Loss Equation (USLE), yaitu erosifitas (R), erodibilatas (K), panjang dan kemiringan lereng (LS). Pada penelitian ini sampel tidak diberi tanaman dan tidak diberi

dan tidak

dilakukan pengolahan , sehingga nilai pengelolaan tanaman (C) dan pengolahan lahan (P) dianggap mempunyai nilai 1 (satu).

commit to user 79


digilib.uns.ac.id

4.13.1 Erosivitas (R) Untuk mencari erosivitas hujan perlu diketahui intensitas hujan, energi kinetik hujan, dan kedalaman hujan. Perhitunganan erosivitas hujan pada Tabel 4-29.

Tabel 4-29. Perhitungan Erosivitas Hujan (R) Pola Hujan

Waktu (Jam)

Intensitas (I) (mm/jam)

Ketebalan Hujan (h) (mm)

EK= 11,87+8,73 Log I (J/m2/mm)

R=Ek*h (J/m2)

Pola Hujan Seragam

0-1 1-2 2-3 3-4 0-1 1-2 2-3 3-4

35 35 35 35 84,56 27,75 15,41 12,884

0,583 0,583 0,583 0,583 1,409 0,463 0,257 0,205

25,350 25,350 25,350 25,350 28,694 24,470 22,240 21,348

14,779 14,779 14,779 14,779 40,430 1,330 5,716 4,378

Pola Hujan Mononobe

4.13.2 Erodibilitas (K) Untuk memperoleh angka erodibilitas diperlukan data persentase debu, persentase pasir, persentase bahan organik , struktur dan permeablitas tanah. Data-data tersebut diploting pada nomograf (Gambar 4-16) sehingga memperoleh angka erodibilitas (K). Analisis faktor erodibilitas tanah disajikan dalam Tabel 4-30.

Tabel 4-30. Analisis Erodibilitas Tanah (K) Jenis tanah Lempung Kepasiran

Debu 42,43 %

Unsur Struktur Permeabilitas Tanah Pasir Organik Tanah 57,57 1,2 1-2mm 4,872E-07 % Kode 2 cm/dtk

Erodibilitas (K) 0,48

Data: a. Kolom1

b. Kolom 2 c. Kolom 3 d. Kolom 4

= Persen debu didapatkan dari klasifikasi analisis butiran tanah dengan klasifikasi lolos saringan diameter 0,075mm maka didapatkan persen debu sebesar 42,43 %. = Persen pasir didapatkan dari klasifikasi analisis butiran tanah dengan klasifikasi lolos saringan diameter 0,1-2 mm. = Persen bahan organic didapatkan dari pengujian analisis uji bahan organik. = Struktur tanah diperoleh dari Tabel 2.3 dari analisis saringan

commit to user 80


digilib.uns.ac.id

diperoleh diameter butiran tanah 1-2 mm dengan kode struktur tanah 2 e. Kolom 5 = Permeabilitas tanah diperoleh dari analisis permeabilitas tanah sebesar 0,00175 cm/jam. Menurut Tabel.2-4 mempunyai kode permeabilitas tanah 6 f. Kolom 6 = Erodibilitas didapatkan dari hasil plot besaran persen debu, persen pasir, persen bahan organik, kode struktur tanah dan kode permeabilitas tanah yang diplotkan pada nomograf erodibilitas tanah. Hasil plot dapat dilihat pada Gambar 4-23.

Sumber: Suripin(2001)

Gambar 4-23.Nomograf Erodibilitas Tanah

Cara penggambaran grafik nomograf: 1. Baca nomograf dari sisi kiri dari skala vertikal dengan informasi yang telah diketahui tentang persentase debu dan pasir sangat halus diameter 0,10,002mm dari analisis saringan didapatkan 42,43%. 2. Ikuti secara horizontal sampai ketemu kurva persentase pasir (sand) diameter 2,00-0,10 adalah 57,57%.

commit to user 81


digilib.uns.ac.id

3. Ikuti secara vertikal sampai mendapatkan kandungan unsur organik, dari analisis unsur organik didapatkan persentase unsur organik adalah 1,2%. 4. Penulusuran secara horisontal kearah kanan sampai ketemu kurva struktur kode 2. 5. Penelusuran vertikal sampai menemukan kurva permeabilitas, dari analisis permeabilitas didapatkan kode permeabilitas kode 6. 6. Lanjutkan penelusuran secara horisontal kearah skala erodibilitas tanah yang berbeda di sisi kiri bagian nomograf yang kedua didapatkan nilai erodibilitas 0,48. 4.13.3 Panjang dan Kemiringan Lereng Untuk menghitung LS, perlu diketahui panjang dan sudut kemiringan lereng. Pada penelitian ini panjang lereng (x) yang digunakan adalah dua meter, sudut kemiringanya dibuat dalam persen (%) maka diperoleh nilai LS:

L Faktor panjang dan kemiringan lereng didapatkan dari hasil perkalian antara panjang dan sudut kemiringan lereng.. Analisis faktor panjang dan kemiringan lereng 9%, 17,5%,dan 25% disajikan pada Tabel 4-31.

Tabel 4-31 Panjang dan Kemiringan Lereng (LS) Persentase Kemiringan

Eksponen (m)

0,065+0,045s+0,0065s2

LS

Lereng 9%

0,5

0,301

0,997

0,300

17,5%

0,5

0,301

2,843

0,856

25%

0,5

0,301

5,253

1,581

commit to user 82


digilib.uns.ac.id

4.13.4 Perhitunganan USLE 4.13.4.1 Pengaruh Intensitas Hujan Terhadap Laju Erosi Pada Dasarnya intensitas hujan dan lama hujan akan mempengaruhi besar energi kinetik dan erosivitas hujan, Sedangkan semakin besar erosivitas hujan maka semakin besar erosi yang terjadi. Perhitunganan pengaruh intensitas hujan seragam terhadap laju erosi tersaji pada Tabel 4-32 dan pengaruh intensitas hujan mononobe terhadap laju erosi tersaji pada Tabel 4-33.

Tabel 4-32.Pengaruh Intensitas Hujan Seragam Terhadap Laju Erosi Intensitas No

Hujan

2

LS

R (j/m )

K (gr/j)

A (gr/m 2)

(mm/jam) 1

35

0,3

14,779

0,48

2,128

2

35

0,3

14,779

0,48

2,128

3

35

0,3

14,779

0,48

2,128

4

35

0,3

14,779

0,48

2,128

Tabel 4-33.Pengaruh Intensitas Hujan Mononobe Terhadap Laju Erosi Intensitas No

Hujan

LS

R (j/m 2)

K (gr/j)

A (gr/m 2)

(mm/jam) 1

84,56

0,3

40,430

0,48

5,822

2

27,75

0,3

0,463

0,48

1,631

3

15,41

0,3

0,257

0,48

0,823

4

12,88

0,3

0,205

0,48

0,630

4.13.4.2 Pengaruh Kemiringan Lereng (Ls) Terhadap Laju Erosi Faktor panjang dan kemiringan lereng merupakan pendukung terhadap laju erosi. Dengan bertambahnya kemiringan suatu lereng akan bertambah pula besar erosi tanah. Berikut ini adalah hasil perhitunganan erosi dengan menggunakan metode USLE

commit to user 83


digilib.uns.ac.id

Contoh perhitunganan erosi pola hujan seragam dan pola hujan Mononobe

Hasil perhitunganan erosi dengan menggunakan metode USLE selengkapnya disajikan dalam Tabel 4-34 dan Tabel 4-35.

Tabel 4-34.Hasil Perhitungan USLE Pola Hujan Seragam Slope

9%

17,5%

25%

Ls

R (J/m2)

K (gr/J)

A (gr/m2)

1

0,3

14,779

0,48

2,128

2

0,3

14,779

0,48

2,128

Waktu (jam)

3

Intensitas (mm/jam)

35

0,3

14,779

0,48

2,128

4

0,3

14,779

0,48

2,128

1

0,856

14,779

0,48

6,072

0,856

14,779

0,48

6,072

0,856

14,779

0,48

6,072

4

0,856

14,779

0,48

6,072

1

1,581

14,779

0,48

11,215

2

1,581

14,779

0,48

11,215

1,581

14,779

0,48

11,215

1,581

14,779

0,48

11,215

2 3

3

35

35

4

Tabel 4-35.Hasil Perhitungan USLE Pola Hujan Mononobe Slope

9%

17,5%

25%

Waktu (jam)

Intensitas (mm/jam)

Ls

R (J/m2)

K (gr/J)

1

84,56

0,3

40,430

0,48

A (gr/m2) 5,822

2

27,75

0,3

11,330

0,48

1,631

3

15,41

0,3

5,716

0,48

0,823

4

12,88

0,3

4,376

0,48

0,630

1

84,56

0,856

40,430

0,48

16,612

2

27,75

0,856

11,330

0,48

4,655

3

15,41

0,856

5,716

0,48

2,348

4

12,88

0,856

4,376

0,48

1,798

1

84,56

1,581

40,430

0,48

30,681

2

27,75

1,581

11,330

0,48

8,598

3

15,41

1,581

5,716

0,48

4,338

4

12,88

1,581

4,376

0,48

3,321

commit to user 84


digilib.uns.ac.id

Erosi merupakan proses lepasnya partikel karena aliran air, erosi terdiri dari sedimen kasar dan sedimen halus. Hasil erosi menggunakan metode USLE dan hasil erosi penelitian di laboratorium disajikan pada Tabel 4-36 dan Tabel 4-37.

Tabel 4-36.Hasil Perhitungan Erosi USLE dan Erosi Hasil Penelitian Pola Hujan Seragam Slope

9%

17,5%

25%

A (gr/m2)

A (gr/m 2)

(USLE)

(Penelitian)

2,128

1,805

2,128

2,04

2,128

2,035

2,128

2,11

6,072

7,75

6,072

7,705

6,072

7,81

6,072

8,00

11,215

10,235

11,215

10,335

11,215

10,38

11,215

10,48

Dari Tabel 4-36 terlihat antara erosi hasil perhitungan USLE dan hasil penelitian terdapat perbedaan tetapi hasilnya dapat dikatakan baik karena cukup mendekati diantara keduanya. Hasil perhitungan USLE dan hasil penelitian pola hujan Mononobe dapat dilihat pada Tabel 4-37

commit to user 85


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-37. Hasil Perhitungan Erosi USLE dan Erosi Hasil Penelitian Pola Hujan Mononobe Slope

9%

17,5%

25%

A (gr/m2)

A (gr/m2)

(USLE)

(Penelitian)

5,822 1,631 0,823 0,630 16,612 4,655 2,348 1,798 30,681 8,598 4,338 3,321

3,639 0,745 0,252 0,193 15,680 1,185 0,490 0,350 29,235 1,970 0,585 0,450

Dari hasil perhitungan menggunakan metode USLE dan perhitungan erosi langsung di laboratorium didapat perbedaan yang signifikan pada intensitas hujan yang kecil dimungkinkan karena keterbatasan alat yaitu hujan yang keluar tidak konstan. 4.14 Aliran Limpasan Aliran limpasan pada penelitian ini dihitung dengan menggunakan program HEC HMS 3.2. Dilakukan perbandingan antara hasil perhitunganan menggunakan HEC HMS 3.2 dengan hasil perhitunganan observasi. Selisih volume tidak boleh lebih dari 25%, jika masih lebih besar dari 25% perlu dilakukan trial. 4.14.1 Aliran Limpasan Pola Hujan Seragam Tahap pemodelan menggunakan software HEC HMS 3.2 1. Pembuatan Proyek Baru pada kemiringan 9% Pembuatan proyek baru diawali dengan file > new > create, kemudian membuat Basin Models seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4-24.

commit to user 86


digilib.uns.ac.id

Gambar 4-24. Basin Model

Gambar 4-24.Merupakan gambar pemodelan sub basin DAS Keduang hasil running eksperimen di laboratorium dengan luas daerah 2 m 2. DAS Keduang dengan satu aliran sungai maka digambarkan hanya satu reach saja seperti yang ditunjukan pada Gambar 4-25.

Gambar 4-25. Component Reach

commit to user 87


digilib.uns.ac.id

Component Reach pada Gambar 4-25 menggunakan metode Muskingum-Cunge dan pada Loss/Gain Method menggunakan metode constant. Data yang digunakan dalam input reach disajikan pada Tabel 4-36. Reach Routhing Muskingum Method Chunge Loss/Gain Constant

Tabel 4-38.. Data Input Reach Routing Loss/Gain Lenght (m) 2 FlowRate (m3/s) Mannings 0,025 Fraction Slope (%) 0,09 Invert (m) 10 Shape Rectangle Widht (m) 1

50 0,5

Component Sub-Basin dapat dilihat pada Gambar 4-26.

Gambar 4-26. Component Sub-Basin Gambar 4-26. Merupakan Component Sub Basin dengan area 0,000002 km 2 dan loss method manggunakan initial and constant, transform method pilih clark unit hydrograph. Data yang digunakan sebagai disajikan pada Tabel 4-37.

commit to user 88


digilib.uns.ac.id

Tabel 4-39. Data Input Sub-Basin Loss Initial Loss (mm) Constan Rate (mm/jam) Imprevious (%)

0,5 0,5 1

Transform Time of Consentration (jam) Storage Coeficient (jam)

0,1 0,1

Meteorologic Models Meteorologic Models ditunjukkan pada Gambar 4-27.

Gambar 4-27. Meteorologic Models

Gambar 4-27. menunjukkan metode pada meteorologic models yang dipilih adalah Specified Hyetograph dan menggunakan metric sebagai unit sistemnya.

commit to user 89


digilib.uns.ac.id

Control Spesification Control Spesification ditunjukkan pada Gambar 4-28.

Gambar 4-28. Control Spesification

Gambar 4-28. menunjukkan control specification yang isinya meliputi tanggal data yang akan diolah yaitu tanggal mulai 07 Oktober 2011 pukul 13:00

17:00

dengan interval 1 jam.

Time Series Data Memasukkan data hujan pada precipitation gages dan data debit pada discharge gages dalam tabel Time-Series Data seperti ditunjukkan dalam Gambar 4-29. Pada tahap ini yang perlu diperhatikan Adalah time interval sebesar 1 jam dan mulai dari tanggal 07 Oktober 2011 pukul 13:00 sampai dengan 07 Oktober 2011 pukul 17:00.

commit to user 90


digilib.uns.ac.id

Gambar 4-29. Time Series Data dengan Precipitation Gages

Selanjutnya data debit aliran limpasan observed dimasukkan dalam Time Series Data dengan Discharge yang dapat dilihat pada Gambar 4-30.

commit to user 91


digilib.uns.ac.id

Gambar 4-30. Time Series Data dengan Discharge Data discharge dapat diliat pada Tabel 4-38 yang berisi data hujan tiap 1 jam hasil pengujian pada tanggal 07 Oktober 2011 jam 13:00-17:00 Tabel 4-40. Data Discharge Waktu Discharge (mm) 7Oktober 2011 13:00 0 7Oktober 2011 14:00 1,300x10-5 7Oktober 2011 15:00 1,570x10-5 7Oktober 2011 16:00 1,489x10-5 7Oktober 2011 17:00 1,442x10-5

commit to user 92


digilib.uns.ac.id

Run atau compute program pada HEC-HMS dengan membuat Simulation Runs.

Gambar 4-31. Summary Tabel Pola Aliran Hujan Seragam Kemiringan 9% Gambar 4-31. adalah Summary Tabel data hujan jam-jaman dengan kemiringan 9% pada tanggal 07 Oktober 2011 jam 13:00 mm/jam semua. Hasil

17:00, dengan data hujan 35

total Summary Tabel yang isinya antara lain total

precipitation 140 mm, total loss 27,23 mm dan total excess 112,77 mm. Hasil running menunjukkan bahwa total debit simulasi sebesar 84,51 mm dengan total debit observed 91,38 mm. Percent difference pola hujan seragam ditunjukkan pada Gambar 4-32.

commit to user 93


digilib.uns.ac.id

Gambar 4-32. Objective Function Result Pola Aliran Hujan Seragam Kemiringan 9% Dilakukan beberapa kali trial running menggunakan software HEC HMS 3.2 dengan perbedaan pada kemiringan 17,5% dan 25%. Data parameter yang dimasukkan pada pola hujan seragam dengan kemiringan 17,5% dan 25% tersaji pada Tabel 4-39 dan data discharge kemiringan 17,5% dan 25% pada Tabel 4-40. Tabel 4-41 Data Input Sub-Basin Hujan Seragam 17,5% dan 25% Loss Transform Initial Loss (mm) 0,5 Time of Consentration 0,1 17,5% Constan Rate 0,5 (jam) (mm/jam) Storage Coeficient 0,1 Imprevious (%) 1 (jam) Loss Transform Initial Loss (mm) 0,5 Time of Consentration 0,1 25% Constan Rate 0,5 (jam) (mm/jam) Storage Coeficient 0,1 Imprevious (%) 1 (jam) Tabel 4-42. Data Discharge kemiringan 17,5% dan 25% Waktu 7Oktober 2011 7Oktober 2011 7Oktober 2011 7Oktober 2011 7Oktober 2011

13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Discharge (mm) 17,5 % 25% 0 0 1,55x10-5 1,66x10-5 1,62x10-5 1,77x10-5 1,65x10-5 1,73x10-5 -5 1,64x10 1,76x10-5

commit to user 94


digilib.uns.ac.id

Hasil visualisasi Summary Tabel dengan kemiringan 17,5% pada Gambar 4-33 dan hasil visualisasi Summary Tabel dengan kemiringan 25% pada Gambar 4-34

Gambar 4-33. Summary Tabel Pola Aliran Hujan Seragam Kemiringan 17,5%

Gambar 4-34. Summary Tabel Pola Aliran Hujan Seragam Kemiringan 25%

commit to user 95


digilib.uns.ac.id

4.14.2 Aliran Limpasan Pola Hujan Mononobe Seperti pada pemodelan aliran limpasan sebelumnya, pemodelan aliran limpasan pola hujan Mononobe mengunakan HEC HMS 3.2 dimulai dengan tahapan yang sama. Pembuatan proyek baru diawali dengan file > new > create, kemudian membuat Basin Models. Parameter dan nilai tersaji pada Tabel 4-41.

Tabel 4-43. Data Masukan Pemodelan Aliran Limpasan Pola Hujan Mononobe dengan Software HEC HMS 3.2 No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

Parameter Length (m) Slope (m/m)

15.

Shape Flow/rate (m3/s) Fraction Ref Flow (m3/s) Area (km2) Loss Methode Transform Initial Loss (mm) Constant Rate (mm/hr) Impervious Time of concentration Storage coeficient

16.

Precipitation (mm)

17.

Discharge (m3/s)

13. 14.

Slope 9%

Slope 17,5%

Slope 25%

2 0,09 0,025 Rectangle 0,1 0,1 10 0,000002 Initial & constrand Clark 0,15 0,11

2 0,175 0,025 Rectangle 0,1 1 0,5 0,000002 Initial & constrand Clark 0,5 0,3

2 0,25 0,025 Rectangle 0,1 0,1 20 0,000002 Initial & constrand Clark 0,08 0,02

14,53 0,1233

0,09 0,1017

5,72 0,0916

0,12

0,1017

0,1

1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4.

1. 84,560 2. 27,750 3. 15,410 4. 12,280 1. 4,0815 x10-5 2. 1,4906 x10-5 3. 8,4010x10-6 4. 7,033x10-6

1. 84,560 2. 27,750 3. 15,410 4. 12,280 1. 3,3318x10-6 2. 1,4639 x10-5 3. 8,59 x10 -6 4. 6,933x10-6

84,560 27,750 15,410 12,280 4,0894x10-5 1,249x10-5 6,989x10-6 6,238x10-6

Visualisasi dalam pemodelan pola hujan Mononobe tersaji pada gambar di bawah ini. Pengisian parameter dimulai dengan pengisian tab basin yang terdiri dari input reach dan subbasin, meteorological model, control specification, dan time series data yang terdiri dari input precipitation gages dan discharge gage seperti pada Gambar 4-35.

commit to user 96


digilib.uns.ac.id

Gambar 4-35. Time Series Data dengan Precipitation Gages Time Series Data Memasukkan data hujan pada precipitation gages dan data debit pada discharge gages. Pada tahap ini yang perlu diperhatikan adalah time interval sebesar 1 jam dan mulai dari tanggal 07 Oktober 2011 pukul 13:00 sampai dengan 07 Oktober 2011 pukul 17:00. Time Series Data dengan discharge gages divisualisasikan pada Gambar 4-36. Time series data dengan discharge, Grafik Subbasin untuk pola hujan mononobe, summary result , objective function result, hydrograph comparison untuk pola hujan mononobe kemiringan 9% ditampilkan pada Gambar 4-37 sampai Gambar 4-40.

commit to user 97


digilib.uns.ac.id

Gambar 4-36. Time Series Data dengan Discharge Gages

Gambar 4-37. Grafik Subbasin untuk Pola Hujan Mononobe

commit to user 98


digilib.uns.ac.id

Gambar 4-38. Summary Result untuk Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9%

Gambar 4-39. Objective Function Result untuk untuk Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9%

commit to user 99


digilib.uns.ac.id

Gambar 4-40. Hydrograph Comparison untuk Pola Hujan Mononobe Kemiringan 9%

commit to user 100


digilib.uns.ac.id

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut: 1. Besarnya debit aliran pola hujan Mononobe dan Seragam berpengaruh terhadap besarnya limpasan yang dihasilkan. Besarnya limpasan yang dihasilkan juga berbanding lurus terhadap kemiringan lereng. Semakin curam lereng semakin besar limpasan, erosi yang dihasilkan. Besarnya limpasan mengikuti bentuk pola hujan Mononobe begitu juga dengan pola hujan Seragam mengikuti ketebalan hujan tiap jam. Lamanya intensitas hujan berpengaruh terhadap limpasan dan erosi yang dihasikan, semakin jenuh tanah semakin besar limpasan dan erosi yang dihasilkan. Hasil setelah dianalisis menggunakan program HEC-HMS mengalami perbedaan yang cukup besar dimungkinkan karena jumlah data yang sedikit dan besarnya limpasan yang kecil untuk skala yang digunakan oleh program HEC-HMS. 2. Kemiringan lahan yang digunakan 9%, 17,5%, 25% . Erosi total pola hujan Seragam berturut-turut 7,99 gr/m 2, 31,27 gr/m2, 41,43 gr/m2, sedangkan berdasarkan rumus USLE berturut-turut 8,513 gr/m 2 , 24,29 gr/m2 , 44,86 gr/m2 dan limpasan total selama sebesar 208.690 ml/4jam, 232.530 ml/4jam, 248.660 ml/4jam. Erosi dengan pola hujan Mononobe berturut-turut adalah 4,83 gr/m2, 17,71 gr/m2, 32,24 gr/m2, sedangkan menggunakan rumus USLE berturut-turut 8,91 gr/m2, 25,41 gr/m 2 , 46,94 gr/m 2 dan limpasan total 239.620 ml/4jam, 255.960 ml/4jam, 264.320 ml/4jam.

5.2

SARAN

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan saran yang dapat disampaikan: 1. Sebaiknya mengunakan tanah tidak terganggu agar sama seperti keadaan asli dan susunan partikel tanahnya tidak terjadi perubahan. Jadi penelitian lebih

commit to user 101


digilib.uns.ac.id

akurat dan dapat diterapkan sebagai acuan didaerah pengambilan sampel tanah. 2. Nozzle pada Rainfall simulator yang digunakan sebaiknya lebih besar agar hujan yang dihasilkan lebih merata. 3. Pompa yang digunakan kapasitasnya lebih besar.

commit to user 102

PENGARUH POLA HUJAN SERAGAM DAN POLA HUJAN MONONOBE TERHADAP ALIRAN LIMPASAN DAN LAJU EROSI TANAH

Recommend Documents