TINJAUAN PUSTAKA Morfologi Sungai Sesuai dengan terjemahan dari Bahasa Inggris, Morphologi sungai merupakan hal-hal yang berkaitan dengan bentuk dan struktur sungai. Ahli geomorphologi melihat landscape bumi dalam perspektif historis dan mempelajari pembentukan muka bumi (landforms) dan proses-proses pengendalinya. Dengan tambahan kata fluvial(secara harfiah=sungai) yang berarti sesuatu yang terdapat, berkaitan dan dihasilkan dari sungai maka ilmu fluvial geomophologi mempelajari sungai dalam perspektif morfologi dan sistemnya dan berkonsentrasi pada sungaisungai dan daerah pengalirannya dengan mengikut sertakan semuanya dari perbukitan ke hidrolika saluran terbuka sampai ke sedimentologi delta. Sedangkan ahli geologi tertarik dengan sejarah bumi melalui jutaan tahun(Kodoatie dan Sugiyanto, 2002). Hal-hal yang berkaitan dengan morphologi sungai antara lain: dataran banjir (flood plain), pembentukan delta, bentuk sungai dan klasifikasi sungai (sungai lurus,sungai berselampit/braided, sungai bermeander). Sungai bermeander terdiri atas lengkungan sungai yang membentuk huruf S. Lane (1957, dalamKodoatie dan Sugiyanto 2002) mendefenisikan sebagai sungai yang alinyemen memanjangnya terdiri atas bentuk-bentuk lengkungan yang belum ditentukan oleh variasi alam tetrain yang dilewati sungai tersebut (Kodoatie dan Sugiyanto, 2002).
5
6
Morfologi sungai adalah ilmu yang mempelajari sifat, jenis dan perilaku sungai dengan semua aspek perubahannya dalam dimensi ruang dan waktu. Gejala morfologi yang mempengaruhi sungai adalah : 1. Keadaan daerah aliran sungai, yang meliputi unsur topografi, vegetasi, geologi tanah dan penggunaan tanah yang berpengaruh terhadap koefisien rembesan pengaliran, sifat curah hujan serta keadaan hidrologi. 2. Hidrologi di palung sungai. 3. Material dasar saluran, tebing serta berubahnya alur aliran. 4. Aktivitas manusia diantaranya: a. Dibangunnya prasarana air. b. Pengambilan material dasar sungai, tebing sungai dan bantaran sungai. c. Pembuangan material dan sampah ke sungai. ( Ronggodigdo, 2011). Debit Sungai Debit adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu. Dalam sistem satuan SI besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m3/dt). Dalam laporanlaporan teknis, debit aliran biasanya ditunjukkan dalam bentuk hidrograf aliran.Hidrograf aliran adalah suatu perilaku debit sebagai respon adanya perubahan karakteristik biogeofisik yang berlangsung dalam suatu DAS (oleh adanya kegiatan pengelolaan DAS) dan atau adanya perubahan (fluktuasi musiman atau tahunan) iklim lokal (Asdak, 1995). Debit aliran sungai akan naik setelah terjadi hujan yang cukup, kemudian akan turun kembali setelah hujan selesai. Gambar tentang naik turunnya debit
7
sungai menurut waktu disebut hidrograf. Bentuk hidrograf suatu sungai tegantung dari sifat hujan dan sifat-sifat daerah aliran sungai yang bersangkutan (Arsyad,2006). Sebagian besar debit aliran pada sungai kecil yang masih alamiah adalah debit aliran yang berasal dari air tanah atau mata air dan debit aliran air permukaan (air hujan). Dengan demikian aliran air pada sungai kecil pada umumnya lebih menggambarkan kondisi hujan daerah yang bersangkutan. Sedangkan sungai besar, sebagian besar debit alirannya berasal dari sungai-sungai kecil dan sungai sedang diatasnya. Sehingga aliran air sungai besar tidak mesti menggambarkan kondisi hujan dilokasi yang bersangkutan. Aliran dasar pada sungai kecil terbentuk dari aliran mata air dan air tanah, sedang aliran dasar padasungai besar dibentuk dari aliran dasar sungai-sungai kecil dan sedang diatasnya (Maryono, 2005). Besarnya debit ditentukan oleh luas penampang air dan kecepatan alirannya, yang dapat dinyatakan dengan persamaan : Q = A V ......................................................................................................(1) dimana : Q = debit air (m3/detik atau m3/jam) A = luas penampang air (m2) V = kecapatan air melalui penampang tersebut (m/detik) (Arsyad, 1989). Metode Pengukuran Debit Sungai Penentuan debit sungai dapat dilaksanakan dengan cara pengukuran aliran dan cara analisis. Pelaksanaan pengukuran debit sungai dapat dilakukan
8
secara langsung dan cara tidak langsung, yaitu dengan melakukan pendataan terhadap parameter alur sungai dan tanda bekas banjir. Dalam hidrologi masalah penentuan debit sungai dengan cara pengukuran termasuk dalam bidang hidrometri, yaitu ilmu yang mempelajari masalah pengukuran air atau pengumpulan data dasar untuk analisis mencakup data tinggi muka air, debit dan sedimentasi (Elisa, 2011). a.Pengukuran Debit Secara Langsung Besarnya aliran tiap waktu atau disebut dengan debit, akan tergantung pada luas tampang aliran dan kecepatan aliran rerata. Pendekatan nilai debit dapat dilakukan dengan cara mengukur tampang aliran dan mengukur kecepatan aliran tersebut. Cara ini merupakan prosedur umum dalam pengukuran debit sungai secara langsung( Elisa, 2011). Pengukuran luas tampang aliran dilakukan dengan mengukur tinggi muka air dan lebar dasar alur sungai.Untuk mendapatkan hasil yang lebih teliti, pengukuran tinggi muka air dapat dilakukan pada beberapa titik pada sepanjang tampang aliran. Selanjutnya debit aliran dihitung sebagai penjumlahan dan semua luasan pias tampang aliran yang terukur( Elisa, 2011). 1.Pengukuran kecepatan arus dengan Current Meter Kecepatan aliran biasanya diukur dengan menggunakan alat ukur current meter (alat ukur kecepatan aliran yang berbentuk propeler). Alat berbentuk plopeler tersebut dihubungkan dengan kontak pencatat (alat monitor yang akanmencatat jumlah putaran selama plopeler tersebut berada dalam air) kemudian dimasukkan ke dalam sungai yang akan diukur kecepatan alirannya(Asdak, 2007).
9
Kecepatan aliran sungai bervariasi dari yang paling kecil pada dasar sungai sampai pada kecepatan terbesar dekat atau pada permukaan air sungai. Perhitungan yang lazim dilakukan di lapangan adalah bahwa untuk memperoleh kecepatan rata-rata aliran sungai, kedalaman 0,2 dan 0,8 di bawah permukaan air sungai umum dipakai sebagai lokasi alat ukur. Prosedur perhitungan kecepatan aliran sungai rata-rata menurut cara tersebut di atas adalah sebagai berikut : a.
Hitung kedalaman sungai dengan menggunakan tongkat berskala.
b.
Tempatkan alat ukur current meter pada kedalaman 0,8 dari total kedalaman sungai, hitung kecepatan aliran sungai melalui angka meter pada alat tersebut. Lama waktu setiap pencatatan adalah 45 detik.
c.
Tempatkan alat ukur pada kedalaman 0,2 dari total kedalaman sungai dan ulangi langkah (b). Pada sungai dangkal, perhitungan kecepatan aliran sungai dapat dilakukan hanya pada kedalaman 0,6 dari total kedalaman sungai. (Asdak, 2007).
2.Pengukuran kecepatan arus dengan Velocity Head Rod Dengan alat ini hasil pengukuran yang didapat juga tidak begitu teliti dan yang terukur adalah kecepatan aliran permukaan.Sebaiknya digunakan pada pengukuran yang dikendaki secara cepat pada kecepatan aliran yang lebih besar darim/detik.
10
Cara pengukuran dapat dijelaskan sebagai berikut ini (lihat Gambar 1). (a) Letakkan alat pada tempat yang akan diukur dengan posisi sejajar dengan arus aliran. (b) Setelah aliran kembali tenang, baca ketinggian muka air aliran (H1). (c) Putar alat 90°, sehingga tegak lurus aliran, kemudian baca tinggi muka air yang terjadi (H2). (d) Kecepatan arus aliran dapat didekati dengan: 𝑉𝑉 = �2𝑔𝑔(𝐻𝐻1 − 𝐻𝐻2..................................................................... (2)
Gambar 1. Pengukuran kecepatan arus dengan Velocity Head Rod ( Elisa, 2011). 3. Bangunan pengukur debit aliran Bangunan pengontrol aliran sungai antara lain weir dan flume. Cara kerja kedua bangunan pengukur debit tersebut di atas adalah dengan menggunakan kurva aliran air untuk mengubah kedalaman aliran air menjadi debit aliran. Kegunaan utama alat tersebut adalah untuk mengurangi kesalahan dalam menentukan hubungan debit (Q) dan tinggi muka air (h) (Asdak, 2007).
11
Di dalam tabung alat pengukur debit otomatis terdapat kabel yang ujung bawahnya dilengkapi dengan pelampung, sementara ujung atasnya dihubungkan dengan pen pencatat. Dengan menggunakan peralatan automatic streamflow gauge tersebut, fluktuasi tinggi permukaan aliran sungai di tempat pengukurandapat ditransfer menjadi angka debit aliran sehingga besarnya debit aliran dari waktu ke waktu dapat diamati (Asdak, 2007). Bangunan ukur biasanya difungsikan pula sebagai bangunan pengontrol. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan taraf muka air yang direncanakan dan untuk mengalirkan debit tertentu. Jenis – jenis bangunan ukur yang biasanya digunakan anatara lain yaitu : a.
Ambang tajam; aliran atas dan tidak dapat mengatur taraf muka.
b.
Ambang lebar; aliran atas dan tidak dapat mengatur taraf muka air.
c.
Tipe Parshall; aliran atas dan tidak dapat mengatur taraf muka air.
d.
Tipe Cipoletti; aliran atas dan tidak dapat mengatur taraf muka air.
e.
Tipe Romijn; aliran atas dan dapat mengatur taraf muka air.
f.
Tipe Crump de Gruyter; aliran bawah dan dapat mengatur taraf muka air.
g.
Pipa Sadap Sederhana; aliran bawah dan dapat mengatur taraf muka air.
h.
Constant Head Office; aliran bawah dan dapat mengatur taraf muka air.
i.
Tipe Pintu Sorong; aliran bawah dan dapat mengatur taraf muka air
(Mawardi, 2007).
12
a.Bangunan Ukur Tipe Cipoletti Bangunan ini merupakan penyempurnaan dari alat ukur ambang tajam yang di kontruksi sepenuhnya dengan cara berbentuk trapezium. Lubang pengaliran berbentuk trapezium dengan sisi – sisi yang miringnya 4:1. Kelebihan bangunan ukur ini ialah bangunannya sederhana dan mudah dibuat dengan biaya yang tidak terlalu mahal, jika diberi papan duga berskala liter petani akan mudah mengetahui volume air yang dipakai. Sedangkan kelemahan nya ialah pengukuran debit sulit karena harus dilakukan dua orang, sedimentasi terjadi di hulu, benda – benda hanyut tidak mudah di lewatkan. Perhitungan debit dengan bangunan ukur tipe cipoletti adalah : Q = 1,86 . L .h3/2 ……………. (3) Dimana : Q = Debit air (l/s) L = Lebar ambang (m) h = Tinggi muka air dari ambang (m) (Mawardi, 2007).
Gambar 2. Bangunan Ukur Tipe Cipoletti Keterangan gambar :
h = tinggi muka air dari ambang (m) L = lebar ambang (m)
(Mawardi, 2007).
13
Bangunan ukur Cipoletti ini mempunyai ciri-ciri sebagai berikut : a. Konstuksi sederhana sehingga dapat dibuat dari bahan-bahan lokal seperti kayu, plat besi dan sebagainya. b. Dapat digunakan untuk mengukur debit air pada saluran yang berukuran kecil, misalnya saluran sekunder dan tersier. c. Bila diperlukan dibuat dalam bentuk yang dipindah-pindahkan. Sangat cocok untuk areal perkebunan tebu yang sering pindahpindah lokasi atau untuk keperluan penelitian efisiensi irigasi dan kebutuhan air tanaman. d. Agar dapat berfungsi dengan baik, diperlukan kemiringan aliran air yang cukup dan tidak cocok dipakai diareal irigasi yang datar. e. Di muka ambang, mudah terjadi pengendapan lumpur yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran debit dan perlu pemeliharaan yang teratur. Kelebihan dan Kekurangan bangunan ukur cipoletti antara lain : 1. Kelebihan Bangunan ukur cipoletti a. Sederhana dan mudah dibuat. b. Biaya pelaksanaannya tidak mahal. 2. Kelemahan bangunan ukur cipoletti a. Terjadi sedimentasi dihulu bangunan . b. Pengukuran debit tidak bisa dilakukan jika muka air hilir naik diatas elevasi
ambang bangunan ukur.
(Limantara, 2010). b.Pengukuran Debit Secara Tidak Langsung Dalam
hal
tertentu
pengukuran
debit
secara
tidak
langsung
seringkali diperlukan. Pengukuran dengan cara ini dapat dilaksanakan apabila
14
pengukuran secara langsung sulit dilaksanakan karena faktor kondisi atau permasalahan sebagai bericckut: a. pengukuran debit secara langsung berbahaya bagi keselamatan petugas dan peralatan yang digunakan, b. sifat perubahan debit banjir relatif singkat waktunya dan saat kejadiannya sulit diramalkan, c. selamasuatupengukurandilakukan,kadangkadangbanjirtidakterjadi,sehinggadiperlukancaralain untukmemperkirakandebitbanjirtersebut, d. kadang-kadang pengukuran debit banjir untuk beberapa tempat sulit dilaksanakan pada saat yang bersamaan, padahal datanya sangat diperlukan. Pengukuran debit secara tidak langsung dapat dilaksanakan dengan dua cara, yaitu cara luas kemiringan dan cara ambang (Elisa, 2011). C.Penentuan Debit dengan Cara Analisis Penentuan debit sungai dengan cara analisis, dapat dilakukan dengan analisis hidrologi berdasarkan data hujan di DAS dan parameter DAS. Metode yang lazim digunakan adalah: a. metode empiris, b. metode rasional, c. metode matematik. Penggunaan cara analisis hidrologi dalam penentuan debit sungai, hanya dapat diperbolehkan apabila pengukuran secara langsung seperti dijelaskan pada uraian terdahulu tidak dapat dilakukan karena terbatasnya data, baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Pemilihan metode yang dipergunakan harus disesuai
15
kan dengan karakteristik DAS yang ditinjau, data tersedia, dan harus mendapat persetujuan dari pihak pemilik, perancang (pendesain), dan instansi yang berwenang dan bertanggungjawab terhadap pembinaan sungai (Elisa, 2011). Erosi dan Sedimentasi Erosi Istilah erosi tanah umumnya diartikan sebagai kerusakan tanah oleh perbuatan air atau angin. Beberapa ahli mengemukakan pendapatnya tentang devenisi atau batasan erosi, diantaranya adalah Ellison (1946, dalam Hardjoamidjojo dan Sukandi 2008), menyatakan bahwa erosi merupakan proses pelepasan (detachment) dan pengangkutan (transportation) dari bahan-bahan tanah oleh penyebab erosi. Baver (1972, dalam Hardjoamidjojo dan Sukandi 2008) menyatakan bahwa erosi oleh air adalah akibat dari daya dispersi (pemecahan) dan daya transportasi (pengangkutan) oleh aliran air diatas permukaan tanah dalam bentuk aliran permukaaan (Hardjoamidjojo dan Sukandi, 2008). Secara umum, terjadinya erosi ditentukan oleh faktor-faktor iklim (terutama intensitas hujan), topografi, karakteristik tanah, vegetasi penutup tanah, dan tata guna lahan. Pemahaman tentang pengaruh erosi didaerah tangkapan air (on-site) dan dampak yang ditimbulkannya didaerah hilir (off-site) tidak hanya memerlukan pemahaman tentang proses-proses terjadinya erosi, tetapi juga pemahaman tentang mekanisme transpor sedimen melalui aliran sungai (Asdak,2007).
16
Erosi sungai/saluran (stream/channel erosion) adalah erosi yang terjadi akibat dari terkikisnya permukaan tanggul sungai dan gerusan sedimen di sepanjang dasar saluran. Erosi tipe ini harus ditinjau secara terpisah dari tipe-tipe erosi yang lainnya yang diakibatkan oleh air hujan. Erosi semacam ini dipengaruhi oleh variabel hidrologi/hidrolik yang mempengaruhi sistem sungai (Hardiyatmo, 2006). Sedimentasi Sedimen adalah hasil proses erosi, baik berupa erosi permukaaan, erosi parit, atau jenis erosi tanah lainnya. Sedimen umumnya mengendap di bagian bawah kaki bukit, di daerah genangan banjir, di saluran air, sungai dan waduk.Hasil sedimen (sediment yield) adalah besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu.Hasil sedimen biasanya diperoleh dari pengukuran sedimen terlarut dalam sungai (suspended sediment) atau dengan pengukuran langsung di dalam waduk.Bentuk hubungan antara erosi yang berlangsung di daerah tangkapan dan besarnya sedimen yang terukur di daerah hilir mempunyai mekanisme kasualitas yang rumit dan belum banyak mengerti (Asdak, 2007). Material erosi yang dibawa aliran air ke hulu, pada saat memasuki daerah/ saluran yang landai, tidak semuanya mampu hanyut ke laut. Sebagian akan terendapkan di sepanjang perjalanannya, di saluran, sungai, kolam retensi, muara, dan badan air lainnya yang dilewati. Endapan di saluran/sungai menimbulkan penyempitan dan pendangakalan, dan pengurangan kapasitas. Jika terjadi luapan atau lumpur juga akan diendapkan di wilayah yang dilewatinya (Suripin, 2004).
17
Tanah dan bagian-bagian tanah yang terangkut oleh air dari suatu tempat yang mengalami erosi pada suatu daerah aliran sungai (DAS) dan masuk ke dalam suatu badan air secara umum disebut sedimen. Sedimen yang terbawa masuk ke dalam sungai hanya sebagian saja dari tanah yang tererosi dari tempatnya. Sebagian lagi dari tanah yang terbawa erosi akan mengendap pada suatu tempat di lahan bagian bawah tempat erosi pada DAS tersebut (Arsyad, 2006). Angkutan Sedimentasi Air yang memasuki waduk membawa angkutan sedimen hasil erosi pada DAS yang kemudian sebagian akan mengendap di dalam waduk berupa : 1. Wash load sedimen cuci yang berbutir sangat halus. Sedimen ini bersumber pada permukaan DAS, terutama hasil lapukan karena perubahan suhu, diangkut oleh air dalam bentuk koloidal, sehingga sukar mengendap dalam waduk, mengalir ke hilir bersama air limpasan. 2. Suspended load sedimen layang dengan butiran yang lebih kasar, kira-kira beberapa per seratus sampai dengan beberapa per puluhan milimeter, yang diangkut dalam suspensi/keadaan melayang ke dalam waduk sebagian besarakan terendap di bagian hilir kolam waduk bersama dengan sebagian kecil wash load. 3. Bed loadsedimen dasar dengan besar butiran yang lebih kasar dari sedimen layang, menggelincir dan bergulingan (translating and rolling) pada dasar sungai. Hampir semua sedimen dasar akan mengendap di kolam waduk bagian hulu serta pada dasar alur sungai pemasok air waduk (Mulyanto,2008).
18
Proses perubahan
alur sungai banyak dipengaruhi oleh adanya
karakteristik angkutan sedimen pada sungai tersebut. Pada suatu sungai yang terjadi fluktuasi angkutan sedimen cukup besar, akan mengakibatkan proses erosi ataupun sedimentasi, sehingga akan terjadi agradasi maupun degradasi dasar sungai. Sedangkan angkutan sedimen sendiri di sungai dapat dibedakan menjadi dua (sesuai transportasinya) : a. Angkutan sedimen dasar sungai b. Angkutan sedimen melayang Angkutan sedimen dasar sungai pada umumnya banyak dipengaruhi oleh kondisi alur sungai itu sendiri dan angkutan sedimen melayang/ konsentrasi sedimen melayang banyak dipengaruhi oleh erosi daerah aliran sungai. Pada sistem transportasi angkutan sedimen di sungai, perlu dipertimbangkan terhadap angkutan yang seimbang, artinya supply sedimen dari atas sesuai dengan kapasitas angkut dari alur sungai tersebut dan alur sungai dapat dikatakan relatif stabil. Angkutan sedimen yang seimbang perlu adanya sistem pengendalian sedimen di bagian hulu, sehingga sedimen yang mengalir ke hilir dapat terkontrol (Kodoatie dan Sugiyanto, 2002). Makin banyaknya angkutan sedimen yang terbawa debit sungai, bersama dengan makin besarnya ratio atau perbandingan Qmax/Qmin yang akan terjadi pada sungai itu, akan merusak stabilitas alur sungainya.Qmax adalah debit dominan sungai yaitu debit maksimum yang mampu ditampung oleh kapasitas aliran sungai. Qmax dapat diambil sama dengan Q dengan masa ulang 1 atau 2 tahun. Qmin adalah debit terendah yang terjadi pada musim kemarau.
19
Makinbesarnya ratio atau perbandingan Qmax/Qmin sungai terjadi karena mengecilnya daya serap DAS sehingga: a. Membesarnya run off pada musim hujan→Membesarnya luapan ke luar alur yang berasal dari kelebihan debit terhadap Qmax. b. Berkurangnya resapan air ke dalam aquifer. c. Mengecilnya aliran effluent yang keluar dari aquifer di musim kemarau sebagai penambah debit minimum→mengecilnya Qmin. (Mulyanto,2008). Pengaruh Erosi dan Sedimentasi Pengaruh Erosi Erosi dan sedimentasi yang diakibatkan oleh pergerakan air (daerah dengan curah hujan tinggi) meliputi beberapa proses. Terutama meliputi proses pelepasan, penghanyutan/pengangkutan dan pengendapan daripada partikelpartikel tanah yang terjadi akibat tumbukan percikan air hujan dan aliran permukaan (Boangmanalu, 2012). Air hanya akan mengalir dipermukaan tanah apabila jumlah air hujan lebih besar daripada kemampuan tanah untuk menginfiltrasi air ke lapisan yang lebih dalam. Dengan menurunnya porositas tanah, karena sebagian pori-poritertutup oleh partikel tanah yang halus, maka laju infiltrasi akan semakin berkurang, akibatnya aliran air dipermukaan akan semakin bertambah banyak. Aliran air di permukaan mempunyai peranan yang penting. Lebih banyak air yang mengalir di permukaan tanah maka lebih banyak tanah yang terkikis dan terangkut banjir yang dilanjutkan terus ke sungai untuk akhirnya diendapkan. Lebih lanjut tetesan air hujan ini dapat menimbulkan pembentukan lapisan tanah keras pada lapisan
20
permukaan. Akibatnya dapat menyetop sama sekali laju infiltrasi sehingga aliran permukaan semakin berlimpah. Dari uraian ini jelas bahwa pengaruh erosi ini dapat menimbulkan kemerosotan kesuburan fisik dari tanah (Boangmanalu, 2012) Pengaruh Sedimentasi Produksi sedimen mungkin akan menurun dalam beberapa tahun setelah pembalakan/penggundulan karena menurunnya erodibilitas lapisan atas lahan. Tetapi pada beberapa tahun kemudian erodibilitas akan bertambah besar lagi oleh pelapukan/weathering lapisan atas. Sedimentasi dari beberapa tahap ini akan makin menyebabkan bertambahnya transport maupun agradasi sedimen dalam alur run off dari DAS (Mulyanto, 2008). Menurut Susanti dan Hendrie (2006), sebagai akibat dari adanya erosi, sedimentasi memberikan beberapa dampak, yaitu : a. Di sungai Pengendapan sedimen di dasar sungai yang menyebabkan naiknya dasar sungai, kemudian mengakibatkan tingginya muka air sehingga berakibat sering terjadi banjir. b. Di saluran Jika saluran irigasi dialiri air yang penuh sedimen, maka akan terjadi pengendapan sedimen di saluran. Tentu akan diperlukan biaya yang cukup besar
untuk
pengerukan
sedimen
tersebut
dan
pada
keadaan
tertentu pelaksanaan pengerukan menyebabkan terhentinya operasi saluran. c. Di waduk Pengendapan sedimen di waduk akan mengurangi volume efektif waduk yang berdampak terhadap berkurangnya umur rencana waduk.
21
d. Di bendung atau pintu-pintu air Pengendapansedimenmengakibatkanpintuairkesulitandalammengoperasika npintunya,mengganggualiranairyanglewatmelaluibendingataupintuair,danakanterj adibahayapenggerusanterhadapbagianhilirbangunanjikabebansedimendisungaiber kurangkarenatelahmengendapdibagianhulubendung,sehingga dapat mengakibatka n terangkutnya material alas sungai. Konsentrasi Sedimen Melayang Tanah yang terangkut oleh erosi umumnya mengandung unsur-unsur atau senyawa kimia dan pestisida dalam jumlah banyak. Bahan-bahan kimia tersebut akan melarut dalam air sungai, air danau, air waduk dan air laut di tepi pantai. Disamping itu sedimen yang melarut ini mengakibatkan kekeruhan yang tinggi, menurunnnya oksigen terlarut sehingga berakibat buruk bagi kehidupan ikan, menyuburkan pertumbuhan gulma air, disamping beberapa unsur yang terlarut bersifat meracun (nitrit dan bahan aktif pestisida) (Hakim,dkk.,1986). Konsentrasi sedimen melayang, analisisperhitunganbobotsedimendilakukan denganmengurangkanselisihdariberatkeringovensedimendankertassaring (BKOS+ K) dengan berat kering kertas saring (BKS). Rumus menghitung berat kering sedimen secara matematis dapat ditulis sebagai berikut : Cs = (G2 – G1) / V............................................................................................. (4) Dimana: Cs = Konsentrasi sedimen (mg/Liter) G2= Berat sedimen dan kertas filter dalam kondisi kering (mg) G1= Berat kertas filter (mg) dan
22
V = Volume contoh sedimen (liter) (Maulana, 2014).
Debit Sedimen Melayang Berdasarkan pada jenis sedimen dan ukuran partikel-partikel tanah serta komposisi mineral dari bahan induk yang menyusunnya, dikenal bermacam jenis sedimen seperti pasir, liat dan lain sebagainya.Tergantung dari ukuran partikelnya, sedimen ditemukan terlarut dalam sungai atau disebut muatan sedimen (suspended sediment) dan merayap di dasar sungai atau dikenal sebagai sedimen merayap (bed load). Menurut ukurannya, sedimen dibedakan menjadi : Tabel 1. Jenis dan Ukuran Sedimen Jenis sedimen
Ukuran partikel (mm)
Liat
<0,0039
Debu
0,0039-0,0625
Pasir
0,0625-2,0
Pasir besar
2,0-64,0
(Asdak, 2007). Di laboratorium, sampel air tersebut disaring dengan menggunakan kertas saring dengan ukuran yang sesuai dengan tingkat akurasi data yang diinginkan.Selanjutnya sampel air yang telah disaring tersebut dikeringanginkan dengan menggunakan oven. Sedimen kering angin kemudian ditimbang dan dinyatakan dalam bentuk persentase dari berat total gabungan air dan sedimen. Dengan asumsi bahwa konsentrasi sedimen merata pada seluruh bagian
23
penampang melintang sungai, maka debit sedimen dapat dihitung sebagai hasil perkalian antara konsentrasi dan debit air yang dirumuskan sebagai berikut : Qs = 0,0864 x C x Q ...........................................................................................(6) Qs = debit sedimen (ton/hari) C = konsentrasi sedimen(mg/Liter) Q = debit sungai (m3/dt) (Asdak, 2007). Pada tahap pengolahan data selanjutnya, hasil perhitungan aliran debit dan sedimen diwujudkan dalam bentuk diagram dan peta menurut lokasi pengambilan data
dengan
memanfaatkan
komputer
yang
telah
banyak
digunakan.Dengandemikian, dapat dilihat besarnya fluktuasi angkutan sedimen dari waktu ke waktu untuk setiap lokasi (Asdak, 2007). Pola Pengendapan Sedimen Begitu sedimen memasuki badan sungai, maka berlangsunglah transpor sedimen. Kecepatan transpor sedimen merupakan fungsi dari kecepatan aliran sungai dan ukuran partikel sedimen. Partikel sedimen ukuran kecil seperti tanah liat dan debu dapat diangkut aliran air dalam bentuk terlarut (wash load). Sedang partikel yang lebih besar, antara lain, pasir cenderung bergerak dengan cara melompat. Partikel yang lebih besar dari pasir, misalnya kerikil (gravel) bergerak dengan cara merayap atau menggelinding di dasar sungai (bed load) (Asdak, 2007). Hubungan Debit Sungai dengan Debit Sedimen Melayang
24
Peningkatan muatan sedimen di permukaan sungai mempengaruhi debit suatu sungai. Penumpukan sedimen di dasar sungai menyebabkan debit sungai akan menurun. Penumpukan sedimen yang semakin tinggi berpotensi mengurangi kapasitas tampung sungai terhadap air hujan yang berintensitas besar terutama di musim hujan.Hal ini dapat memicu terjadinya banjir pada waktu musim hujan di bagian hilir DAS.Keadaan ini sudah terjadi di kawasan hilir DAS Padang (Kotamadya Tebing Tinggi), sewaktu musim hujan meskipun intensitas hujan tidak besar namun sering terjadi banjir di Kotamadya Tebing Tinggi.Semakin besar volume aliran debit, jumlah sedimen yang tersuspensi dalam aliran debit sungai tersebut menjadi semakin besar. Keadaan suspensi sangat dipengaruhi oleh kondisi fisik daerah aliran sungai. Daerah aliran sungai yang mempunyai bentuk lahan terbuka pada umumnya akan memberikan sumbangan suspensi yang relatif lebih besar dari daerah aliran sungai yang terdiri atas lahan-lahan tertutup, misalnya hutan.Arahan penggunaan lahan merupakan strategi yang penting dalam menentukan penggunaan lahan di beberapa sub DAS pada kawasan hulu DAS Padang dalam upaya meningkatkan resapan air di kawasan hulu DAS Padang dan mengatasipenumpukan sedimen akibat erosi pada permukaan lahan.Sebagai dampak selanjutnya arahan penggunaan lahan dapat berfungsi mengurangi bahaya banjir di kawasan hilir DAS Padang. (Barutu, 2010). Penumpukan sedimen dalam jumlah besar di dasar sungai umumnya menyebabkan debit sungai akan menurun. Namun permukaan tebing sungai yang tidak rata (bergelombang) membuat debit sungai tetap konstan. Penumpukan sedimen yang semakin tinggi berpotensi mengurangi kapasitas tampung sungai terhadap air hujan yang berintensitas besar terutama saat musim hujan. Bila
25
kondisi ini dibiarkan, maka dapat menyebabkan terjadinya banjir pada waktu musim hujan pada bagian hilir DAS (Soemarto, 1993 dalam Barutu 2010). . Korelasi antara debit sedimen dan kedalaman menunjukkan bahwa semakin dalam dasar sungai maka debit sedimen yang dihasilkan semakin besar. Korelasi antara debit sedimen dan lebar menunjukkan bahwa semakin lebar suatu penampang sungai maka semakin besar pula debit sedimen yang dihasilkan. Korelasi antara debit sedimen dan kecepatan menunjukkan bahwa semakin tinggi kecepatan sungai maka debit yang dihasilkan akan semakin besar pula. Korelasi antara debit sedimen dan debit air menunjukkan bahwa semakin besar debit air yang terjadi maka debit sedimen yang dihasilkan akan semakin besar ( Erlanda, 2012). Koefisien determinasi digunakan untuk melihat seberapa besar variabelvariabel independen secara bersama mampu memberikan penjelasan mengenai variabel dependen dimana nilai R2 berkisar antara 0 sampai 1(0≤R 2≤1).Semakin besar nilai R2, maka semakin besar variasi variabel dependen yang dapat dijelaskan oleh variasi variabel – variabel independen. Sebaliknya jika R2 kecil, maka akan semakin kecil variasi variabel dependen yang dapat di jelaskan oleh variabel independen (Muinah, 2011). Areal Perkebunan Kelapa Sawit PTPN IV Pabatu PT. Perkebunan Nusantara IV (Persero) Kebun Pabatu didirikan pada tahun 1938 oleh Maschapay Belanda dengan nama CMO (Cultural Maschapay Onderniming) yang mengusahakan tanaman tembakau, pada tahun itu juga
26
berubah menjadi HU Bandar Oil Elasiquenensis pada tahun 1942 – 1945 dikuasai oleh pemerintah Indonesia, tepatnya pada saat revolusi fisik (PTPN IV, Pabatu). Pada 1947 sampai Desember 1957 kembali dikuasai oleh BOCM Belanda, tetapi pada 1958 dikuasai oleh pemerintah Indonesia, dengan nama PPN (Pusat Perkebunan Negara) IV dan bulan Januari 1963 diganti namanya menjadi PPN SUMUT ANTAN II yang mengolah kelapa sawit dan kakao (cokelat). Bulan Oktober 1978 berganti namanya menjadi PT. Perkebunan Nusantara IV Pabatu.Berdasarkan keputusan Menteri Dalam Negeri UP.Dirjen Agraria tanggal 2 Juni 1978 SK. 19/HGU/DALAM/1978 dengan membudidayakan tanaman kelapa sawit dan kakao (cokelat).Kemudian pada tanggal 11 Maret 1996 namanya diganti menjadi PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu. Unit Kebun Pabatu terletak di antara Kecamatan Tebing Tinggi dan Dolok Merawan Kabupaten Serdang Bedagai serta mempunyai letak geografis yang berjarak ± 7 Km dari Kota Tebing dan ± 87 Km dari Kota Medan serta ± 40 Km dari Kota Pematang Siantar. Unit Kebun Pabatu berada pada ketinggian ± 300 m di atas permukaan laut dengan topografi bergelombang.Luas seluruh areal afdeling di PKS PTPN IV (Persero) Kebun Pabatu ialah 5.754,04 Ha (PTPN IV, Pabatu). PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu menggunakan air yang berasal dari DAS Padang sebagai sumber air irigasi perkebunan, dan digunakan juga pada PKS (Pabrik Kelapa Sawit) yang ada di PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu sebagai salah satu sumber air dalam pengolahan kelapa sawit karena sebagian besar proses pengolahan membutuhkan air. Air yang digunakan
