TANGGAPAN HUJAN-ALIRAN DAN PENGARUHNYA TERHADAP FENOMENA PENGHANTARAN SEDIMEN (Rainfall-Runoff Response and Effects on Sediment Delivery Phenomena)
Teguh Marhendi (06/02-II/2186/PS)
LATAR BELAKANG 1. Laju erosi dan sedimentasi daerah tangkapan air masih menjadi permasalahan utama dalam pengelolaan waduk di Indonesia 2. Salah satu penentu terjadinya erosi adalah intensitas hujan yang cukup tinggi. Lahan dengan intensitas hujan yang cukup tinggi, kecenderungan terjadi erosi dan sedimentasi umumnya cukup besar. 3. Faktor lain selain curah hujan adalah karakteristik tanah dan kemiringan lahan yang juga berpotensi menimbulkan kemungkinan terjadinya erosi dan sedimentasi.
TUJUAN PENELITIAN ¾ ¾
Menentukan besaran erosi dan sedimentasi pada berbagai variasi intensitas hujan, jenis tanah dan kemiringan lahan Mencari hubungan hujan-aliran dengan fenomena penghantaran sedimen
MANFAAT PENELITIAN Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat memberikan informasi tentang penentuan erosi dan sedimentasi pada skala laboratorium dan diharapkan dapat diaplikasikan pada suatu DAS dengan karakteristik DAS yang tersedia.
LANDASAN TEORI 1. Model Perhitungan Erosi a. Formula USLE mengacu Wischmeier & Smith (1978)
E = f (C , T , V , S , H ) E f C T V S H
= erosi = faktor yang mempengaruhi erosi = klimatologi (iklim) = topografi = vegetasi = karakteristik tanah = kegiatan manusia
E = LS CKR m L s k, k1, k2, k3
= indeks kemiringan = panjang profil kemiringan ( lebih besar dari 122 m, Renard, et al, (1997)) = persen kemiringan = konstanta empirik dengan besaran : 22,1; 65,41; 4,56 dan 0,065
2. Aliran Permukaan Laju aliran permukaan adalah jumlah atau volume air yang mengalir melalui suatu titik per detik atau per jam.
Q = Av Q = debit air (m3/det) A = luas penampang air (m2) v = kecepatan aliran (m/detik)
Kecepatan aliran permukaan dipengaruhi oleh kedalaman aliran, kondisi kekasaran permukaan dan kecuraman dari lereng. 2 3
R S v= n v = kecepatan aliran (m/detik) R = radius hidrolik (m) A = luas penampang air (m2) S = kecuraman lereng (%) n = koefisien kekasaran permukaan
1 2
3. Intensitas Hujan Intensitas hujan merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam proses erosi pada suatu lahan. Intensitas hujan yang sangat tinggi akan mempunyai daya hancur yang sangat besar terhadap agregat-agregat tanah hingga menjadi partikel yang lebih kecil yang mudah untuk dihanyutkan.
V I= AT I = intensitas hujan (mm/jam) V = volume air (ml) A = luas penampang (m2) T = waktu (jam)
Sifat hujan yang sangat penting dalam proses erosi adalah energi kinetik dari hujan tersebut.
1 2 Ek = mv 2 Ek m v
= energi kinetik (kg(m/dt)) = massa butir (kg) = kecepatan jatuh (m/dt) Tabel Kecepatan jatuh berbagai ukuran butir hujan setelah jatuh 20 m
Ukuran butiran hujan (mm)
Kecepatan jatuh (mm/dt)
1.25 1.50 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
4.85 5.51 6.58 8.06 8.86 9.25 9.30
Sumber: Arsyad, S., 1989
METODE PENELITIAN 1. Langkah-langkah penelitian Secara garis besar langkah-langkah penelitian ini meliputi lima tahap:
1. Persiapan Penelitian
2. Telaah hasil-hasil penelitian
5. Proses eksperimen dan analisis data
5. Pembuatan simpulan dan penulisan Disertasi
3. Penyiapan instrumen, alat dan bahan penelitian
4. Proses penelitian di Lab. PPK Penanganan Sabo
2. Langkah-langkah penelitian laboratorium Mulai
Pengambilan sampel tanah
Penyiapan alat
Kalibrasi intensitas hujan
Pengujian sifa-sifat fisik tanah
Penyiapan air dan pompa
Penyiapan plot model
A
2. Langkah-langkah penelitian laboratorium A
Persiapan running model
Pengaturan kemiringan plot
Penghamparan tanah pada plot
Running Model
Pengukuran dan pencatatan
Analisis data dan pembuatan kesimpulan hasil eksperimen
Selesai
3. Alat Penelitian 1. Rainfall Simulator 2. Tabung Tembaga 3. Saringan 4. Timbangan 5. Oven 6. Gelas Ukur 7. Alat Pemadat 8. Kotak Uji (Model Plot ukuran 100 x 80 x 50 cm) 9. Kamera/video
4. Bahan Penelitian a. Tanah Tanah merupakan salah satu komponen penting dalam proses erosi lahan. Masing-masing jenis tanah memiliki kepekaan yang berbeda dalam menahan jatuhnya air hujan. Oleh karena itu sangat penting untuk mengetahui perbedaan karakteristik tanah pada proses erosi lahan. Pada penelitian ini, tanah yang digunakan direncanakan menggunakan dua macam jenis tanah yang diambil pada lokasi yang dekat dengan stasiun hujan. Sebagai sampel pada penelitian ini digunakan tanah jenis Regosol kompleks abu dan Pasir Volkan yang terletak di dekat stasiun Hujan Cebongan (Sleman) dan tanah jenis Grunusol hitam batu kapur dan Mergel yang terletak di dekat stasiun hujan Patukan (Sleman). Peta lokasi tanah dan stasiun hujan yang dipilih dapat dilihat pada Gambar.
b. air Air yang digunakan untuk pengaturan hujan berasal dari sumur yang terletak disekitar laboratorium PPK Sabo.
Rencana Lokasi 1
Rencana Lokasi 2
Gambar Peta jenis tanah di kabupaten Sleman
5. Mekanisme proses penelitian laboratorium a. Sebelum terjadi hujan Lapisan Tanah yang dipadatkan
θ
Erosion Plot Model Sudut kemiringan (°)
b. Awal hujan Hujan, diatur melalui rainfall simulator
Erosion Plot Model
θ
Sudut kemiringan (°)
5. Mekanisme proses penelitian laboratorium c. Awal aliran permukaan Hujan, diatur melalui rainfall simulator
aliran permukaan
θ
d. Aliran permukaan yang mengangkut sedimen Hujan, diatur melalui rainfall simulator aliran permukaan
Tanah tererosi
θ
6. Pustaka Arsyad, S, 1989, Konservasi Tanah dan Air, Penerbit, IPB, Bogor As-syakur, A., A., 2008, Prediksi Erosi dengan Menggunakan Metode USLE dan Sistem Informasi Geografis (SIG) Berbasis Piksel di Daerah Tangkapan Air Danau Buyan, PIT MAPIN XVII, Bandung 10-12-2008 Banasik, K., 1985, Sediment Yield Prediction from Small Watershed with The Universal Soil Loss Equation and Sediment delivery ratio, Euromech 192: Transport of suspended \solids in Open channels, warsawa Agricultural University, Poland Banuwa, I., S., 2004, Dinamika Aliran Permukaan dan Erosi Akibat Tindakan Konservasi Tanah di Pengalengan Jawa Barat, Sekolah Pascasarjana IPB, Bogor Baver, L., D. and Gardner, W., R., 1956, Soil Physics ,Wiley, 489 pages, Original from the University of Michigan Budihardja, D. dan Syaifudin, 2001, Erosi dan Sedimentasi di DPS Danau Beratan, Bali, Balai Sungai, Pusat Litbang Sumberdaya Air, Jl Solo-Kartosuro, KM 7 PO Box 159, Surakarta Dradjad, M., 2003, A Study on The influence of Soil Conditioner on The Rate Soil Los Using a rainfall Simulator, Jurnal Ilmu Tanah dan Lingkungan Vol 4 (1) (2003) pp 50-54 Fernandez, C., Stockle, C., O., Wu, J., Q. and McCool, D., K., 2002, Predicting Erosion and Sediment Yield Using Geographic Information System : Application to The Lawyera Creek Watershed, Research & Extension Regional water Quality Conference Gregory , K.J. and Walling, D.E., 1973, Drainage Basin Form and Process, Erward Arnold Hardwinanto, S., 2000, Dampak Gangguan Penutupan lahan terhadap Sedimentasi pada Waduk di DAS Wain, Balikpapan, Jurnal Frontir UNMUL, Samarinda,No 30., hal. 53-64 Hopley, D., 1999, Geological & Geomorphological Input into Tropical Coastal Management with special reference to Balikpapan Bay, East Kalimantan, Laporan Penelitian Hudson, N., W., 1971, Soil Conservation, Coenell University Press, Ithaca, New York
MOHON SARAN DAN TERIMAKASIH
Julien, P., Y., and Dawod, A., M., 1987, On Predicting Upland Erosion Losses from rainffall Depth, Stochastic Hydrol. Hydraul. 1 (127-134), Civil Engineering Dept., Engineering Research Ceenter, Colorado State University, Fort Collins, CO 80523, USA Kartasapoetra, 1991, Teknologi Konservasi Tanah dan Air, Rineka Cipta. Jakarta. Law, J., O. and D. A. Pearson, 1944, The relation of rain drop size to intensity, Trans. Amer, Geopphys. Union. 24: 452-460 Lim, K., J., et al, 2005, GIS-Based Sediment Assessment Tool Linsley, R. K., et al, 1980, Applied Hydrology, New Delhi: Mc. Graw-Hill, Publication Lu, H., et al, 2003, Modelling Sediment Delivery Ratio over the Murray Darling Basin, CSIRO Land and Water, Canberra, Australia. Lu, H., et al, 2003, Sheet and Rill Erosion and Sediment Delivery to Stream : A Basin Wide Estimation at Hillslope to Medium Cathment scale, Report E to Project D10012 of Muray darling Basin Commission Morgan, R.P.C., 1986, Soil Erosion and conservation, longman Group, Hongkong Morgan R.P.C. and Nearing, M. A., 2000, Soil erosion models: present and future, Man and soil at the Third Millennium. Proceedings International Congress of the European Society for Soil Conservation, Valencia, Spain, 28 March-1 April, 2000. Volume 1
