PROSIDING
PROSIDING Bandung, 6 November 2014 bekerjasama dengan:
BADAN PEMBINAAN KONSTRUKSI KEMENTRIAN PEKERJAAN UMUM
KONFERENSI NASIONAL PASCASARJANA TEKNIK SIPIL 2014 PERAN PENELITI MUDA DI BIDANG TEKNIK SIPIL DALAM MENDUKUNG PENGEMBANGAN INFRASTRUKTUR BERKELANJUTAN
ISSN 2407-1021
Susunan Panitia
i
ii
…………..……………………………… DAFTAR ISI …………………………….………………….. Halaman Susunan Panitia Sambutan Ketua Panitia Sambutan Ketua Program Pascasarjana Teknik Sipil
i viii ix
Kelompok Keahlian Struktur Studi Eksperimental Perilaku Hubungan Pelat – Kolom Menggunakan Drop Panel Dengan Serat PVAECC Terhadap Beban Siklik Lateral Asdam Tambusay Studi Kelayakan Aplikasi Laminated Glass Beam Investigasi Pemodelan Pengaruh Dari Dimensi Kaca Pada Laminated Glass Sebagai Balok I Ketut Hartana Pemodelan Dengan Program Berbasis Elemen Hingga Dalam Analisa Sambungan Antar Pelat Beton Pracetak Pada Sistem Half – Slab Precast Yang Dibebani Momen Dua Arah (Studi Kasus : Dermaga Petrokimia Gresik) Mufdillawati Mursid Daktilitas Beton Pratekan Parsial Pada Struktur Bangunan Gedung Model Apartment/Rusun Resti Nur Arini Optimasi Sambungan Kombinasi Las Dan Baut Sebagai Upaya Peningkatan Kuat Tarik Material Pelat Sarippudin M
1-8
9 - 17
18 - 24
25 - 31
32 - 39
Potensi Reactive Powder Concrete Sebagai Material Elemen Struktur Siti Aisyah Nurjannah
40 - 49
Daktilitas Tiang Pancang Pracetak Beton Berongga Dimensi Besar Jaka Propika
50 - 56
Instabilitas Flutter Pada Jembatan Suspensi Bentang Panjang Dengan Dek Tipis : Studi Modifikasi Sifat Aerodinamik Penampang Dengan Pendekatan Unsteady Pressure Characteristics Robby Permata
iii
57 - 66
Teknik Kondensasi Statis Dalam Analisis Sistem Struktur Dengan Metode Elemen Hingga Muhamad Lutfi Studi Eksperimental Penambahan Tulangan Pada Sambungan Balok – Kolom Eksterior Menggunakan Beton Bubuk Reaktif Dengan Beban Siklik Pio Ranap Tua Naibaho Aplikasi Nanomaterial Pada Beton Kinerja Tinggi Saloma
67 - 76
77 - 86
87 - 94
Kajian Eksperimental Besaran Dan Distribusi Tegangan Sisa Pada Element Link Struktur Rangka Baja Berpengaku Eksentrik (SRBE) Dengan Metode Hamburan Neutron (Neutron Diffraction Method) Kurdi Perilaku Modifikasi Link Panjang Dengan Penambahan Pelat Sayap Tepi Terhadap Peningkatan Kinerja Struktur Rangka Baja Berpengaku Eksentrik Musbar
88 - 98
99 - 112
Kelompok Keahlian Geoteknik Studi Eksperimental Kendali Erosi Lereng Dengan Teknologi Lapisan Penutup Serat Jerami Abdul Rivai Suleman Studi Kandungan Jenis Mineral Lempung Pada Tanah Residual Daerah Buludua Sulsel Ratna Husain
1 -10
11 - 17
Kelompok Keahlian Transport Aplikasi Discrete Event Simulation Pada Optimasi Terminal Petikemas Dan Jaringan Akses : Sebuah Peluang Ferry Rusgiyarto Karakteristik Kekuatan Asbuton Campuran Panas Hampar Dingin Sebagai Lapisan Aus Perkerasan Permukaan Jalan Budiamin Kajian Utilitas Kendaraan Angkutan Kota Yang Bernilai Ergonomi Ahmad Hanafie
iv
1 - 10
11 - 18
19 - 27
Pengaruh Kadar Air Dan Bahan Ikat Semen Terhadap Tren Keretakan Lapis Perkerasan Tanah Semen Arif Widiyanto Analisis Hubungan Jadwal Dan Alokasi Waktu Aktivitas Pilihan Pada Masyarakat Perkotaan Di Negara Berkembang Melawaty Agustine Parameter dan Indikator Untuk Kajian Sustainable Appraisal Pembangunan Sistem Angkutan Umum Massal Rudi Sugiono Suyono Kajian Faktor – faktor Yang Mempengaruhi Pemilihan Kecepatan Kendaraan Elsa Tri Mukti Climate Change Implication For Permeable Asphalt Pavement Used Domato Stone (Quarsite Dolomite) On Multilayer Test And Controlled By Everstress FE Program Firdaus Chairuddin
28 - 37
38 - 47
48 - 58
59 - 67
68 - 83
Kelompok Keahlian Manajemen dan Sumber Daya air Model Pergerakan Lindi Dalam Sistem Air Tanah (Studi Kasus TPA Sampah Tamangapa Antang) Kota Makassar, Provinsi Sulawesi Selatan M. Fauzi Arifin Analisis Pengaruh Perilaku Pencemaran Logam Berat Pasca Penambangan Nikel Laterit Di Settling Pond Muhammad Chaerul Analisis Manajemen Sumber Daya Air Berkelanjutan Di Kota Makassar Menggunakan Mikro Kontroler Berbasis Logika Samar Muhammad Amin Analisis Formasi Penempatan Tirai Sebagai Peredam Gerusan Pada Pilar Jembatan Nenny Analisis Hidrologi – Hidraulika Karakteristik Hidrograf Banjir Kali Pepe Hilir Kota Solo Ratih Kusuma Hartini Kajian Eksperimental Model Hidrograf Daerah Aliran Sungai Berbasis Karakteristik Wilayah Ratna Musa
v
1-9
10 - 17
18 - 27
28 - 36
37 - 46
47 - 55
Metode Pengukuran Distribusi Gelembung Udara Arah Vertikal (Kasus Self Air Entrainment Di Saluran Curam) Yeri Sutopo Analisis Secara Parsial Laju Erosi DAS Saguling Ana Nurganah Chaidar
56 - 65
66 - 74
Kajian Metoda Analitik Estimasi Muatan Sedimen Pada Ruas Anak Sungai Cibuah Provinsi Jawa Barat Taufik Ari Gunawan Distribusi Tegangan Gesek Dasar Arah Transversal Pada Saluran Menikung (Studi Kasus Di Saluran Irigasi Mataram) Chairul Muharis
75 - 83
84 – 90
Kelompok Keahlian Manajemen Rekayasa Konstruksi Model Tingkat Resio Kontrak Design-Build Interaksi Budaya-Profesionalisme Pada Proyek Konstruksi Basyar Bustan Tingkat Kesiapan Bangunan Gedung Hotel Di Kota Bandung Dalam Menghadapi Bahaya Kebakaran Lukman Subangi
1 - 10
11 - 20
Pengaruh Kemampuan Tenaga Kerja Lepas Terhadap Kinerja Mutu Dan Waktu Dalam Lingkup Pekerjaan Re-Engineering Baseframe Tower BTS Mukhsin Amril
21 – 31
Manajemen Resiko Pada Pelaksanaan Proyek Peningkatan Jalan Candra Yuliana
32 - 40
Konsep Pengaruh Komunikasi Tim Kerja Terhadap Keberhasilan Kolaborasi Desain Pada Konsultan Enjiniring Di Jawa Tengah Raflis
41 - 47
Analisis Pemilihan Material Beton Dan Material Baja Sebagai Alternatif Material Pengganti Kayu Untuk Kolom/Tiang Retna Hapsari Kartadipura
48 - 56
Peran Sistem Manajemen Mutu Dalam Meningkatkan Kinerja Kualitas Proyek Bangunan Bertingkat Rendah Di DKI Jakarta Manlian Ronald A. SImanjuntak Faktor Penghambat Penerapan Preslab Pada Konstruksi Bangunan Bertingkat Tinggi Ditinjau Dari Sisi Kontraktor
vi
57 - 68
69 - 78
Yusak Sabdono Mulyo Analisis Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Gagal Lelang Pada Pengadaan Barang Dan Jasa Di Instansi Pemerintah Riza Susanti Penerapan Konsep Value-Risk Sebagai Metode Analisis Kelayakan Investasi Infrastruktur Pada Kasus Proyek Pelabuhan Supply Base Akuntino Mandhany Studi Upah Dan Beban Biaya Pekerja Konstruksi Di Indonesia Srie Heruyani Stevia Lukmanasari Pemodelan Mekanisme Faktor Penyebab Kerentanan Proyek Konstruksi Terhadap Kecelakaan Jatuh Yusuf Latief Identifikasi Kerentanan Bangunan Confined Dan Unconfined Masonry Di Daerah Rawan Gempa, Provinsi Aceh M. Heri Zulfiar Pengembangan Model Proses Produksi Tiang Pancang Dalam Mendukung Kualitas Produksi Suradi, Hammada Abbas, M. Wihardi Tjaronge, dan Victor Sampebulu
79 - 89
90 - 99
100 - 107
108 - 118
119 - 129
130 - 138
Kelompok Keahlian Rekayasa Manajemen Infrastruktur Model Pembagian Resiko Antar Stakeholder Pada Pelaksanaan Kontrak Berbasis Kinerja (PBC) Dengan Game Theory Hanie Teki Tjendani Dampak Dari Investasi Infrastruktur Jalan Terhadap Sektor Produksi Yang Diukur Dalam PDB Wilayah Ridwan Anas
vii
1 - 11
12 - 22
Prosiding Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) 2014, 6 November 2014, ISSN 2407-1021
STUDI EKSPERIMENTAL KENDALI EROSI LERENG DENGAN TEKNOLOGI LAPISAN PENUTUP SERAT JERAMI Abdul Rivai Suleman1 1
Staf Pengajar, Jurusan Teknik Sipil, Politeknik Negeri Ujung Pandang, Email:
[email protected]
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh karakteristik laju erosi lereng terhadap lapisan permukaan tanah yang diberi lapisan penutup dengan serat jerami padi. Penelitian ini merupakan pengujian di laboratorium dengan menggunakan model USLE (Universal Soil Loss Equation) sebagai pembanding untuk menentukan jumlah laju erosi yang terjadi pada tanah pasir kelanauan. Penelitian dilakukan dengan 3 variasi intensitas hujan yaitu 50 mm/jam, 100 mm/jam dan 120 mm/jam dan menggunakan curah hujan buatan dengan alat Rainfall Simulator. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pengaruh intensitas hujan dan kemiringan lereng terhadap laju erosi tanah adalah berbanding lurus. Pada intensitas hujan yang tinggi dan semakin besar nilai kemiringannya akan bertambah pula besarnya laju erosi tanah. Besarnya laju erosi yang terjadi berdasarkan perlakuan di laboratorium pada intensitas hujan berturut-turut I50, I100 dan I120 dengan kemiringan 10o masing-masing 4,100 gr/m2/jam, 15,350 gr/m2/jam dan 39,250 gr/m2/jam. Pada kemiringan 20o masing-masing 5,650 gr/m2/jam, 24,800 gr/m2/jam dan 54,150 gr/m2/jam serta kemiringan 30o masing-masing 35,608 gr/m2/jam, 53,500 gr/m2/jam dan 94,150 gr/m2/jam. Berdasarkan hasil analisis regresi pada tanah asli untuk penentuan laju erosi akibat perubahan intensitas hujan I50, I100 dan I120 dengan kemiringan 10o, 20o dan 30o masing-masing 0,8197e0,0311(I), 1,1264e0,0318(I) dan 17,845e0,0128(I). Untuk penutupan 30% serat jerami padi berturut-turut pada I50, I100 dan I120 dengan kemiringan 10o masingmasing 0,750 gr/m2/jam, 1,050 gr/m2/jam dan 1,750 gr/m2/jam. Pada kemiringan 20o masing-masing 2,450 gr/m2/jam, 3,050 gr/m2/jam dan 5,900 gr/m2/jam serta kemiringan 30o masing-masing 6,150 gr/m2/jam, 9,400 gr/m2/jam dan 21,300 gr/m2/jam. Berdasarkan hasil analisis regresi untuk penutupan 30% serat jerami padi masing-masing 0,4109e0,0111(I), 1,3146e0,011(I) dan 2,5474e0,016(I). Terlihat pula bahwa laju erosi pada tanah yang diberi lapisan penutup berupa serat jerami padi dengan persentase penutupan 30% mengalami penurunan jika dibandingkan dengan laju erosi yang terjadi pada tanah asli. Besarnya laju erosi yang terjadi pada persentase penutupan 30% rata-rata sebesar 17,68% terhadap laju erosi pada tanah asli, dengan kata lain laju erosi pada tanah asli akan tereduksi rata-rata sebesar 82,932% jika tanah tersebut diberi lapisan penutup serat jerami padi dengan persentase penutupan 30%. Kata kunci: kendali erosi, serat jerami padi, intensitas hujan, kemiringan lereng, analisis regresi.
1.
PENDAHULUAN
Erosi adalah suatu proses alam yang menyebabkan hilangnya atau terkikisnya tanah atau bagian-bagian tanah dari suatu tempat oleh air hujan atau angin. Di daerah beriklim basah seperti Indonesia, erosi oleh air hujan yang penting, sedangkan erosi oleh angin tidak berarti. Erosi menyebabkan hilangnya lapisan tanah yang subur dan baik untuk pertumbuhan tanaman serta berkurangnya kemampuan tanah untuk menyerap dan menahan air. Tanah yang terangkut tersebut akan terbawa masuk ke sumber air yang disebut sedimen, dan akan diendapkan di tempat yang alirannya melambat; di dalam sungai, waduk, danau, reservoir, saluran irigasi, di atas tanah pertanian dan sebagainya. Dengan demikian, kerusakan yang ditimbulkan oleh peristiwa erosi terjadi di dua tempat, yaitu pada tanah tempat erosi terjadi (hulu),
Geo - 1
dan pada tempat tujuan akhir tanah yang terangkut tersebut diendapkan (hilir). Tanah yang tererosi mengalami kemunduran sifat-sifat kimia dan fisika tanah seperti kehilangan unsur hara dan bahan organik, meningkatnya kepadatan serta ketahanan penetrasi tanah, menurunnya kapasitas infiltrasi tanah serta kemampuan tanah menahan air. Peristiwa ini mengakibatkan menurunnya tingkat produktivitas lahan, dan berkurangnya pengisian air bawah tanah (Arsyad, 2010). Di Indonesia, jerami padi belum dinilai sebagai bahan produk yang memiliki nilai ekonomis. Petani membiarkan siapa saja untuk mengambil jerami dari lahan sawahnya. Di beberapa daerah, petani bahkan senang bila sawahnya bebas dari jerami. Pada sistem usaha tani yang intensif, jerami sering dianggap sebagai sisa tanaman yang mengganggu pengolahan tanah dan penanaman padi. Oleh karena itu, 75-80% petani membakar jerami di tempat, beberapa hari setelah padi dipanen. Sebagian petani memotong jerami dan menimbunnya di pinggir petakan sawah, kemudian membakarnya. Oleh karena itu, pemanfaatan jerami padi selama ini hanya digunakan sebagai bahan baku industri kertas, bahan substrat jamur atau sebagai bahan bakar dalam pembuatan batu-bata dan lain sebagainya. Sebagaimana diketahui bahwa sifat jerami padi yang terdiri atas daun, pelepah daun, dan ruas atau buku. Dimana ketiga unsur ini relatif kuat karena mengandung silika dan sellulosa yang tinggi dan proses pelapukannya memerlukan waktu yang lama. Namun, apabila jerami padi diberi perlakuan tertentu akan mempercepat terjadinya perubahan strukturnya (Makarim, Sumarno dan Suyamto, 2007). Berdasarkan uraian diatas, pemanfaatan bahan mulsa atau sisa-sisa tanaman sangat dimungkinkan untuk dilakukan pengkajian/penelitian di laboratorium, guna mengkaji karakteristik laju erosi lereng terhadap permukaan tanah pasir kelanauan yang diberi lapisan penutup dari bahan mulsa atau sisa-sisa tanaman berupa serat jerami padi, khususnya tanah di lahan berlereng.
2.
TINJAUAN PUSTAKA
Model USLE (Universal Soil Loss Equation) adalah suatu persamaan untuk memperkirakan laju erosi tanah yang telah dikembangkan oleh Smith dan Wichmeier tahun 1978 (dalam Hardjoamidjojo. S, dan Sukartaatmadja. S., 2008). Berdasarkan hal tersebut diatas, Hood, S.M., et. al (2002), mengemukakan bahwa model USLE menggunakan sejumlah faktor dan subfaktor untuk memperkirakan kehilangan tanah. Adapun persamaan untuk memperkirakan laju erosi tanah (E) dalam ton/ha/tahun, berikut; E = R.K.LS.C.P
(1)
dengan R = faktor erosivitas hujan dan aliran permukaan (EI), K = faktor erodibiltas tanah, LS = faktor panjang-kemiringan lereng, C = faktor tanaman penutup lahan dan manajemen tanaman, P = faktor tindakan konservasi praktis. Didalam penelitian ini curah hujan yang akan digunakan adalah curah hujan buatan yang dihasilkan oleh alat simulasi hujan (Rainfall Simulator). Dari hujan buatan ini, maka faktor curah hujan yang berpengaruh terhadap proses terjadinya erosi adalah faktor intensitas hujan. Adapun persamaan yang digunakan untuk menghitung intensitas hujan (I) dalam mm/jam dari curah hujan buatan ini berdasarkan (Harto, Sri., 1993 dalam Sucipto, 2007), berikut; 𝑉 I= x 600 (2) 𝐴 .𝑡
dengan I = intensitas hujan (mm/jam), V = volume air dalam cawan (ml), A = luas cawan (cm 2), t = waktu (menit). Pengukuran besarnya energi kinetik (E k) dalam joule/m2/mm hujan digunakan, seperti yang ditunjukkan pada persamaan 3 (Morgan, R.P.C., 1985 dalam Lambang Goro. G., 2008), berikut; Ek = 11,87 + 8,73 log I dengan I = intensitas hujan (mm/jam). Untuk daerah tropis (Hudson, Norman., 1971), menganjurkan menggunakan persamaan 4, berikut;
Geo - 2
(3)
Ek = 29,8 −
127,5
(4)
I
dengan I = Intensitas hujan (mm/jam), Ek = Energi kinetik (Joule). Indeks erosi curah hujan (R) adalah kemampuan hujan untuk menimbulkan erosi, dapat ditulis dalam bentuk persamaan 5 (Suripin, 2001), berikut; R=
Ekl30
(5)
100
dengan Ek = Energi kinetik hujan (joule), I30 = Intensitas hujan 30 menit maksimum. Faktor erodibilitas tanah (K), berdasarkan tabel erodibilitas tanah (K) dalam Hardiyatmo, H.C. (2006) yang hasil klasifikasi tanah berdasarkan sistem klasifikasi USCS digolongkan kedalam kelompok jenis SP (sand poor graded) atau pasir bergradasi buruk dengan nilai K sebesar 0,650. Nilai faktor kelerengan ditententukan oleh panjang lereng (L) dan kemiringan Lereng (S). Goldman et al, (1986 dalam Hardiyatmo, H.C., 2006), mengatakan bahwa faktor ini digabung antara pengaruh panjang dan kemiringan lereng dengan simbol (LS). Dimana faktor S adalah perbandingan kehilangan tanah per satuan luas di lapangan terhadap kehilangan tanah pada lereng eksperimental sepanjang 22,1 m (72,6 ft) dengan kemiringan 9%. Untuk menghitung LS digunakan persamaan 6, berikut; LS=
65 𝑠 2 𝐿′ 𝑠 2 + 10.000
+
4,6𝑠𝐿′ (𝑠 2 +10.000)0,5
+ 0,065L’
(6)
dengan LS = panjang kemiringan, s = kemiringan lereng (%) dan L’ = faktor panjang yang nilainya, seperti yang ditunjukkan pada persamaan 7, berikut; L’= (
L 22,1
)
𝑚
(7)
dengan L = panjang lereng dalam meter, m = 0,5 (kemiringan lereng, s ≥ 5%). Berdasarkan penelitian terdahulu yang dilakukan oleh; 1). Leila Ghomalia, Hamidrez Sadeghi*a and Mehdi Homaeeb (2012) tentang Straw Mulching Effect on Splash Erosion, Runoff, and Sediment Yield from Eroded Plots. Adapun variabel penelitian yang digunakan adalah tanah lempung berpasir, mulsa jerami, kemiringan lereng 30%, intensitas hujan masing-masing 30, 50, 70, dan 90 mm/jam. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa mulsa jerami memiliki efek signifikan dalam mengurangi limpasan permukaan dan laju erosi pada tingkat kepercayaan 99%. Peningkatan maksimum dalam limpasan waktu dimulainya (110,10%) diamati untuk intensitas hujan 90 mm/jam. Koefisien limpasan permukaan mengalami penurunan maksimum pada intensitas hujan 30 mm/jam dan 90 mm/jam. Penurunan maksimum dengan hasil sedimen (63,24%) juga terjadi pada intensitas hujan 90 mm/jam; 2). Chul Hee Won, Yong Hun Choi, Min Hwan Shin, Kyoung, Jae Lim, Joong Dae Choi (2012) tentang Effect of Rice Straw Mats on Runoff and Sediment Discharge in a Laboratory Rainfall Simulation. Adapun variabel yang digunakan adalah tanah pasir liat, jerami padi, kemiringan lereng 10% dan 20%, intensitas hujan 30 dan 60 mm/jam. Hasil penelitiannya menunjukkan dalam simulasi dengan intensitas hujan 30 mm/jam hanya sedikit sedimen yang dihasilkan pada kemiringan lereng 10% dan 20 %, dan tidak ada debit sedimen dihasilkan jika diberi lapisan penutup jerami padi dengan berat kering 900 gr/m2 pada intensitas hujan 60 mm/jam dengan kemiringan lereng 20%. Konsentrasi kepadatan tersuspensi dari plot tertutup secara signifikan lebih rendah dari pada yang dikontrol.
3. METODE PENELITIAN Tempat dan waktu penelitian Untuk pelaksanaan penelitian dilakukan selama sembilan bulan (Juni 2013 sampai Maret 2014) di Laboratorium Mekanika Tanah dan Laboratorium Hidraulika Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung Pandang, serta Laboratorium Mikrostruktur Jurusan Fisika Universitas Negeri Makassar.
Bahan utama
Geo - 3
Bahan utama dari penelitian ini adalah jenis tanah pasir kelanaun yang diambil dari Dusun Parangloe Manuju, Desa Manuju, Kecamatan Manuju, Kabupaten Gowa, Provinsi Sulawesi Selatan yang merupakan daerah rawan erosi. Menurut Peta Bahaya Erosi (PBE) yang diperoleh dari Balai Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Jeneberang-Walanae , bahwa daerah tersebut termasuk kategori erosi sangat berat. Adapun lokasi pengambilan sampel tanah tererosi berdasarkan Peta Bahaya Erosi (PBE), seperti yang ditunjukkan pada gambar 1, berikut;
Gambar 1. Lokasi pengambilan sampel dengan koordinat 5o 17’ 11,40” LS dan 119o 40’ 41,90” BT Keterangan gambar 1 : warna merah = erosi sangat berat, warna hijau = erosi berat dan warna kuning = erosi sedang.
Pelaksanaan penelitian Penelitian karakteristik tanah dan karakteristik serat jerami padi Pengujian karakteristik dasar material tanah tererosi meliputi pengujian sifat fisik tanah (index properties) dan sifat mekanis tanah (mechanical properties) serta sifat fisik serat jerami dengan menggunakan foto SEM (Scanning Electron Microscope). Untuk penyiapan tanah, material tanah ini dikeringkan sampai mencapai kondisi kering udara kemudian butiran-butiran tanah dihancurkan dengan menggunakan palu sampai lolos saringan no. 4 (empat). Selanjutnya tanah dicampur dengan air secara merata lalu dimasukkan ke dalam kotak sampel dengan ukuran 1,0 m x 1,0 m x 0, 5 m sesuai dengan volume yang dibutuhkan lalu diratakan dan dipadatkan dengan sistem kompaksi standar dengan tinggi jatuh 60 cm dan jumlah tumbukan sebanyak 1120 kali tumbukan hingga mencapai ketebalan 10 cm setiap lapisan contoh tanah. Pengujian ini dilakukan sampai mencapai derajat kepadatan maksimum tanah sebesar 89,1 %, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2,3,4,5,6,7,dan 8, di bawawah ini;
Gambar 2. Model fisik tanpa lapisan penutup
Gambar 3. Model fisik dengan persentase penutupan 30% Horizontal
Geo - 4
Gambar 4. Model fisik dengan persentase penutupan 30% Vertikal
Gambar 5. Model fisik dengan persentase penutupan 60% Horisontal
Gambar 6. Model fisik dengan persentase penutupan 60% Vertikal
Gambar 7. Model fisik dengan persentase penutupan 90% Horisontal
Gambar 8. Model fisik dengan persentase penutupan 90% Vertikal
Geo - 5
Pengukuran kepadatan tanah Penentuan persentasi kepadatan berdasarkan kondisi maksimum tanah yang ada di lapangan yaitu kepadatan tanah 89,1 %. Untuk Mendapatkan massa tanah (W) = volume tanah dikali dengan berat isi kering (Das, B.M., 1993), yaitu; W=V
100 ( ) 100 w
(8)
dengan W = massa tanah, V = volume tanah, γ = berat isi basah, dan w = kadar air.
Pengukuran intensitas hujan Sebelum memulai penelitian, dilakukan pengujian alat rainfall simulator untuk memastikan besarnya intensitas yang akan digunakan. Besarnya intensitas hujan berdasarkan penentuan besarnya bukaan piringan, putaran piringan, dan besarnya tekanan pompa serta diameter butiran hujan. Sebuah alat pengatur kemiringan diletakkan ditengah rainfall simulator. Meletakkan kelima buah container dengan diameter 7,5 cm di atas alat tersebut, 2 disisi kanan, 2 disisi kiri dan 1 ditengah-tengah. Rainfall simulator dihidupkan dan intensitasnya diatur. Tutup container terlebih dahulu dengan penutup tripleks agar tak terisi air, pada saat alat rainfall simulator dihidupkan, buka penutup container dan hidupkan stopwatch untuk mengetahui waktu. Setelah 10 menit berlangsung container segera ditutup, rainfall simulator dimatikan dan air yang ada di dalam container diukur dengan dimasukkan ke dalam gelas ukur dan dicatat. Dengan demikian volume dan waktu telah diketahui sehingga intensitas hujan sudah dapat ditentukan. Untuk mendapatkan intensitas hujan yang dikehendaki maka perlu dilakukan percobaan yang berulang-ulang. Intensitas hujan yang dikehendaki berdasarkan persamaan 2, diperoleh 50 mm/jam, 100 mm/jam dan 120 mm/jam.
Pelaksanaan running a. Setelah diperoleh intensitas hujan yang dikehendaki, yaitu 50 mm/jam, 100 mm/jam dan 120 mm/jam, maka dilakukan pengukuran selama 2 jam. Tiap-tiap 15 menit dilakukan pengukuran volume limpasan air yang ditampung dengan menggunakan wadah berupa ember, kemudian tampungan air disimpan untuk diambil sedimennya. Setelah 15 menit, tempat penampungan air diganti dengan tempat penampungan air yang baru untuk menampung limpasan pada 15 menit berikutnya. Sampel-sampel tersebut kemudian diendapkan pada suatu tempat selama ± 48 jam. Selanjutnya sampel tanah tersebut ditempatkan pada suatu cawan, kemudian dikeringkan dengan menggunakan oven selama ± 24 jam. b. Setelah kering kemudian ditimbang untuk mendapatkan berat totalnya.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian Hasil pemeriksaan tanah dan serat jerami padi Berdasarkan pengujian analisis saringan dan lengkung gradasi (ASTM 422-63-D1140-54) dari contoh tanah, diperoleh persentase fraksi kasar = 98,03 % dan fraksi halus = 1,97 %. Berdasarkan dengan sistem klassifikasi tanah menurut USCS (Unified Soil Classification System) dari contoh tanah ini dengan persentase fraksi kasar (98,03 %) > 50 % dan persentase fraksi halus (1,97 %) < 5 %, maka tanah ini termasuk kategori “ Pasir Gradasi Buruk (Sand Poor Graded, SP) “ atau campuran pasir-kerikil-lanau. Kemudian berdasarkan diagram plastisitas Casagrande, 1948 (dalam Hardiyatmo. HC, 2006) [4], dengan batas cair (LL) = 54,16 % dan indeks plastisitas (PI) = 14,96 %, maka diperoleh tanah berada pada daerah MH dan OH. Sehingga dapat disimpulkan bahwa tanah ini termasuk jenis tanah “Pasir Berlanau Organik“ dengan plastisitas rendah. Hasil pengujian kepadatan yang diperoleh di laboratorium dengan nilai kepadatan maksimum dari sampel tanah diperoleh sebesar 1,225 gr/cm3 dengan kadar air sebesar 25,5%, sedangkan berat isi lapangan diperoleh sebesar 1, 091 gr/cm3. Berdasarkan nilai kepadatan maksimum ini, dan adanya berat isi lapangan, maka derajat kepadatan diperoleh sebesar 89,1 %. Hasil pemeriksaan tanah pada analisis
Geo - 6
saringan bahwa tanah yang tertahan di saringan 200 (fraksi kasar) adalah 98,03%. Hasil pemeriksaan batas-batas Atterberg diperoleh indeks plastis (IP) sebesar 14,96 % atau lolos saringan 200.
Gambar 3. Hasil foto SEM tanah asli
Gambar 9. Hasil foto SEM tanah dengan serat jerami
Gambar 4. Hasil foto SEM serat jerami padi
Gambar 10. Hasil foto SEM tanah dengan serat jerami
Gambar 11. Hasil foto SEM tanah dengan serat jerami
Pengukuran intensitas Percobaan ini dilakukan beberapa kali dengan mengatur beberapa kombinasi bukaan piringan, kecepatan putaran piringan dan tekanan air, sehingga didapatkan beberapa tingkat intensitas curah hujan yang dikehendaki. Intensitas curah hujan yang digunakan adalah 50 mm/jam, 100 mm/jam dan 120 mm/jam.
Estimasi jumlah laju erosi dengan model USLE Jumlah laju erosi tanah yang diperoleh dengan cara mengukur limpasan air selama 2 jam, setiap 15 menit dilakukan pengukuran limpasan air yang tertampung dalam wadah, kemudian tampungan air disimpan untuk diambil sedimen yang ada (erosi). Perhitungan laju erosi dapat diketahui melalui rangkaian pengujian di laboratorium dengan menggunakan bantuan alat rainfall simulator, disamping itu besarnya laju erosi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 1. Perbandingan nilai antara hasil pengujian dan perhitungan berdasarkan berbagai parameter akan dicantumkan pada persamaan 1 sebagai berikut; Jumlah laju erosi (E) untuk kondisi penelitian dan model USLE digunakan satuan gr/m 2/jam. Faktor erosivitas hujan (R), nilai R pada persamaan USLE seperti yang diberikan pada persamaan 5. Erosivitas (R) untuk nilai I30, disesuaikan dengan nilai masing-masing intensitas, hal ini berarti nilai I30 yang digunakan pada model USLE sama dengan besarnya variasi dari masing-masing intensitas hujan. Faktor erodibilitas tanah (K), berdasarkan sistem klasifikasi USCS digolongkan kedalam kedalam kelompok jenis SP atau pasir bergradasi buruk dengan nilai K sebesar 0,650. Faktor panjang kemiringan (LS) diperoleh dengan menggunakan persamaan 6 dan 7. Untuk L digunakan 1,0 m sama dengan panjang sampel. Sedangkan nilai S digunakan 10°, 20° dan 30o sesuai dengan kemiringan yang dilakukan dalam penelitian ini. Sehingga nilai LS untuk kemiringan 10° adalah 0,599, nilai LS untuk kemiringan 20° adalah 1,966 dan nilai LS untuk kemiringan 30o adalah 3,956.
Pembahasan hasil penelitian . Pada gambar 12, gambar 13 dan tabel 1 (I120,S10), (I120,S20), (I100,S30) dan (I120,S30) terlihat bahwa hasil perhitungan laju erosi menurut persamaan USLE lebih kecil daripada laju erosi hasil penelitian pada tanah asli. Rata-rata perbedaan laju erosi hasil penelitian dengan laju erosi menurut USLE adalah sebesar 13,173%. Hal ini disebabkan oleh karena perhitungan laju erosi menurut USLE didasarkan pada rata-rata
Geo - 7
erosi tahunan. Indeks erosivitas hujan (R) dihitung berdasarkan jumlah curah hujan tahunan yang tidak merata sepanjang tahun. Sedangkan pada penelitian ini indeks erosivitas hujan (R) dihitung berdasarkan intensitas hujan yang tetap selama pengujian laju erosi. Pada tabel 1, terlihat pula bahwa laju erosi pada tanah yang diberi lapisan penutup berupa serat jerami padi dengan persentase penutupan 30% mengalami penurunan jika dibandingkan dengan laju erosi yang terjadi pada tanah asli. Besarnya laju erosi yang terjadi pada persentase penutupan 30% rata-rata sebesar 17,68% terhadap laju erosi pada tanah asli, dengan kata lain laju erosi pada tanah asli akan tereduksi rata-rata sebesar 82,932% jika tanah tersebut diberi lapisan penutup serat jerami padi dengan persentase penutupan 30%. Hasil penelitian ini telah diperkuat hasil penelitian oleh Leila Ghomalia, Hamidrez Sadeghi*a and Mehdi Homaeeb (2012) dengan menggunakan mulsa jerami mampu mereduksi laju erosi sebesar 63,24%. Tabel 1. Hasil laju erosi model USLE dan hasil penelitian
Intensitas Slope Model USLE Hujan (I) (mm/jam) derajat 50 100
(gr/m2/jam)
30%
60%
90%
VERTIKAL 30%
60%
% 90%
(gr/m2/jam) (gr/m2/jam) (gr/m2/jam) (gr/m2/jam) (gr/m2/jam) (gr/m2/jam) (gr/m2/jam) 4,100 0,75 0,400 0,150 0,450 0,150 0,100
14,030
10
Tanah asli
Keterangan
EROSI RISET HORIZONTAL
Tanah asli Penutupan 0% -70,776
30% -81,707
15,783
15,350
1,05
0,500
0,900
1,200
1,000
0,300
-2,745
-93,160
120
17,537
39,250
1,75
0,900
1,750
3,050
1,200
0,600
123,813
-95,541
50 100 120 50 100
30,087
5,650
2,45
1,100
0,200
0,550
0,250
-81,221
-56,637
33,848 37,609 36,666 41,250
24,800 54,150 35,608 53,500
3,05 5,90 6,15 9,40
1,650 1,750 2,900 3,200
1,000 1,850 0,250 1,650
1,250 3,500 1,000 5,400
1,500 3,100 0,800 1,650
0,150 0,350 1,350 0,200
-26,731 43,981 -2,886 29,698
-87,702 -89,104 -82,729 -82,430
45,833
94,150
21,30
5,800
2,400
9,850
4,950
105,421
-77,377
13,173
82,932
120
20
30
0,450
2,100 Rata-rata
Erosi (gr/m2/jam)
100 ] 0
0
50 100 Intensitas Hujan (mm/jam) Erosi Riset 0% S10 Erosi Riset 0% S20 Erosi Riset 0% S30
150 Erosi USLE S10 Erosi USLE S20 Erosi USLE S30
Erosi (gr/m2/jam)
Gambar 12. Grafik perbandingan hasil erosi dengan model USLE dan hasil erosi penelitian pada tanah asli 100 50 00 0
50
100
150
Intensitas Hujan (mm/jam) Erosi 0% S10
Erosi 30% S10
Erosi 0% S20
Erosi 30% S20
Erosi 0% S30
Erosi 30% S30
Gambar 13. Grafik perbandingan hasil erosi penelitian pada tanah asli dan hasil penelitian dengan penutupan 30% serat jerami padi.
Geo - 8
Erosi (gr/m2/jam)
y = 0.8197e0.0311x R² = 0.979 S10 derajat
0
50 100 150 Intensitas Hujan (mm/jam)
Erosi (gr/m2/jam)
Erosi (gr/m2/jam)
60 40 20 0
60 40 20 0
y = 1.1264e0.0318x R² = 0.9956 S20 derajat
0
100
200
Intensitas Hujan (mm/jam)
100 50 0
y = 17.845e0.0128x R² = 0.8912 S30 derajat
0
50
100
150
Intensitas Hujan (mm/jam)
2.000 1.000
y = 0.4109e0.0111x R² = 0.8754 S10 derajat
0.000
Erosi (gr/m2/jam)
0 100 200 Intensitas Hujan (mm/jam)
10.000 Erosi gr/m2/jam
Erosi gr/m2/jam
Gambar 14. Grafik antara laju erosi dengan intensitas hujan pada kemiringan 10, 20 dan 30 derajat pada tanah asli y =1,3146e0,011x R² = 0,7493
5.000 0.000 0
50
100 150
S20 derajat
Intensitas Hujan (mm/jam)
40.000 y = 2.5474e0.016x R² = 0.8311
20.000
S30 derajat
0.000 0
100 200 Intensitas Hujan (mm/jam)
Gambar 15. Grafik antara laju erosi dengan intensitas hujan pada kemiringan 10, 20 dan 30 derajat pada tanah dengan penutupan 30% Horisontal Dari gambar 14 dan gambar 15 terlihat bahwa secara umum laju erosi yang terjadi peningkatan seiring dengan bertambahnya intensitas hujan. Peningkatan laju erosi yang terjadi cenderung meningkat dan hal ini memberikan informasi bahwa intensitas hujan sangat mempengaruhi besarnya laju erosi. Dari kontrol tingkat kesesuaian yakni perhitungan koefisien korelasi (R) ternyata persamaan regresi memberikan representasi yang cukup baik dari data deskrip penelitian ini. Hal ini ditandai dengan nilai R yang hampir mendekati 1. Hasil analisis pada tanah asli untuk penentuan laju erosi akibat perubahan intensitas hujan I50,I100 dan I120 dengan kemiringan 10o,20o dan 30o diperoleh: E=0,8197e0,0311(I) dan R2=0,979, E= 1,1264e0,0318(I) dan R2=0,9956, E= 17,845e0,0128(I) dan R2=0,8912. Berdasarkan hasil analisis untuk penutupan 30% serat jerami padi diperoleh E= 0,4109e 0,0111(I) dan R2=0,8754, E= 1,3146e0,011(I) dan R2=0,7493, E= 2,5474e0,016(I) dan R2=0,8311.
5. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dari pembahasan hasil penelitian dan analisis dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut; 1. Pengaruh intensitas hujan dan kemiringan lereng terhadap laju erosi tanah adalah berbanding lurus. Intensitas hujan yang tinggi dan semakin besar nilai kemiringannya akan menambah besar erosi tanah. 2. Besarnya laju erosi yang terjadi berdasarkan perlakuan di Laboratorium pada intensitas hujan berturutturut I50,I100 dan I120 pada kemiringan lereng 10o adalah E=4,100 gr/m2/jam, E=15,350 gr/m2/jam dan E=39,250 gr/m2/jam. Pada kemiringan lereng 20o adalah E= 5,650 gr/m2/jam, E=24,800 gr/m2/jam dan E= 54,150 gr/m2/jam. Dan kemiringan pada 30 o adalah E= 35,608 gr/m2/jam, E= 53,500
Geo - 9
gr/m2/jam dan E= 94,150 gr/m2/jam. Untuk penutupan 30% serat jerami padi berturut-turut pada I50,I100 dan I120 pada kemiringan 10o adalah E= 0,750 gr/m2/jam, E= 1,050 gr/m2/jam dan E= 1,750 gr/m2/jam. Pada kemiringan 20o, E= 2,450 gr/m2/jam, E= 3,050 gr/m2/jam dan E= 5,900 gr/m2/jam. Pada kemiringan 30o, E= 6,150 gr/m2/jam, E= 9,400 gr/m2/jam dan E= 21,300 gr/m2/jam. 3. Berdasarkan hasil analisis pada tanah asli untuk penentuan laju erosi akibat perubahan intensitas hujan I50,I100 dan I120 dengan kemiringan 10o,20o dan 30o diperoleh: E=0,8197e0,0311(I), E= 1,1264e0,0318(I) dan E= 17,845e0,0128(I). Dan berdasarkan hasil analisis untuk penutupan 30% serat jerami padi diperoleh E= 0,4109e0,0111(I), E= 1,3146e0,011(I) dan E= 2,5474e0,016(I).
Saran 1. Untuk penelitian selanjutnya dapat dikaji dengan menambah variasi kepadatan. 2. Disarankan menggunakan lapisan penutup dengan serat jerami yang lain. 3. Penelitian selanjutnya sebaiknya dilakukan aplikasi di lapangan untuk melihat sejauhmana perbedaan hasil yang diperoleh di laboratorium.
DAFTAR PUSTAKA Arsyad, S. (2010). Konservasi Tanah dan Air. Institut Pertanian Bogor Press. Edisi Kedua Cetakan Kedua, Bogor. Chul Hee Won, et.al. (2012). “Effect of Rice Straw Mats on Runoff and Sediment Discharge in Laboratory Rainfall Simulator”. Journal Geoderma ISSN 0016-7061 CODEN GEDMAB Vol. 189-90, pp.164-169. Das, B. M. (1993). Principles of Geotechnical Engineering. Boston, PWS Publishing Comp, Boston, USA. Hardiyatmo, H.C. (2006). Penanganan Tanah Longsor dan Erosi. Gajah Mada University Press, Yogyakarta. Hardjoamidjojo. S, dan Sukartaatmadja. S. (2008). Teknik Pengawetan Tanah dan Air. Graha Ilmu offset, Yogyakarta. Hood, S.M., et. al. (2002). “Predicted Soil Loss for Harvesting Regimen in Appalachian Hardwords”,. Journal NJAF 19(2). Hudson, Norman. (1971). Soil Conservation. Cornell University Press, Ithaca, New York Lambang Goro. G. (2008). “Kajian Pengaruh Intensitas Hujan Pada Jenis Tanah Regosol Kelabu Untuk Kemiringan Lereng Yang Berbeda”. Jurnal Wahana Teknik Sipil Vol. 13 No. 2 Agustus 2008, pp. 86-98. Leila Ghomalia, et.al. (2012). “Straw Mulching Effect on Splash Erosion, Runoff, and Sediment Yield from Eroded Plots”. Soil Science Society of America Journal Vol. 77 No. 1, pp. 268-278. Makarim. A.K, Sumarno, Suyamto. (2007). Jerami Padi : Pengelolaan dan Pemanfaatan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Bogor. Sucipto, (2007). “Analisis Erosi Yang Terjadi Di Lahan Karena Pengaruh Kepadatan”. Jurnal Wahana Teknik Sipil Vol.12 No.1 April 2007, pp. 51-60. Suripin, (2001). Pelestarian Sumber Daya Tanah dan Air. Penerbit Andi, Yogyakarta.
Geo - 10
