Pengendalian Sedimen dan Erosi

Pengendalian Sedimen dan
Erosi
Mekanisme dan Bentuk Erosi
Pemukaan kulit bumi akan selalu mengalami proses
erosi, di suatu tempat akan terjadi pengikisan
sementara di tempat lain akan terjadi penimbunan,
sehingga bentuknya akan selalu berubah.
Proses pengikisan kulit bumi secara alamiah disebut
erosi alam atau erosi geologi.
Pada erosi geologi, alam akan mampu membentuk
keseimbangan dinamis, sehingga ketebalan tanah
tetap stabil.
Aktivitas manusia akan mempercepat laju erosi.
Nilai batas erosi yang dapat diterima adalah nilai laju
erosi yang tidak melebihi laju pelapukan batuan.
Untuk membentuk lapisan tanah setebal 25 mm
pada lahan alami dibutuhkan waktu kurang lebih
300 tahun.
Waktu yang diperlukan untuk membentuk lapisan
tanah setebal 25 mm dengan adanya campur tangan
manusia hanya memerlukan waktu kurang lebih 30
tahun.
Tahapan terjadinya erosi
Pelepasan partikel
tunggal dari massa
tanah
Pengangkutan media
yang erosif seperti
aliran air dan angin
Pengendapan
Erosi percikan (splash erosion)
Erosi aliran permukaan (overland flow
erosion)
Erosi alur (rill erosion)
Erosi parit/selokan (gully erosion)
Erosi tebing (stream bank erosion)
Erosi internal (internal or subsurface erosion)
Tanah longsor (land slide)
Erosi percikan adalah terlepas dan terlemparnya partikelpartikel tanah dari massa tanah akibat pukulan butiran air
hujan secara langsung.
Tahapan:
 Penggemburan yang cepat pada permukaan tanah sehingga
kohesinya menurun, akibatnya laju erosi percikan meningkat.
 Terjadi pemadatan permukaan akibat pukulan butir air hujan
sehingga terbentuk lapisan kerak (crust) tipis yang akan
menurunkan jumlah partikel tanah yang terlempar ke udara
dan meningkatkan akumulasi air permukaan.
 Terjadinya turbulensi aliran permukaan yang mampu
mengangkut sebagian lapisan kerak pada permukaan tanah
Erosi percikan maksimum akan terjadi segera
setelah tanah menjadi basah dan akan menurun
akibat makin meningkatnya ketebalan air
dipermukaan tanah
Erosi percikan maksimum terjadi 2 – 3 menit setelah
hujan mulai turun
Batas ketebalan air yang masih dapat ditembus oleh
pukulan air hujan adalah sama dengan diameter
butir hujan itu sendiri.
Pada lahan datar, butir hujan dengan diameter 5,9
mm mampu memercikkan partikel tanah setinggi
0,38 m sejauh 1,5 m.
a
Erosi aliran permukaan akan terjadi jika intensitas
dan lamanya hujan melebihi kapasitas infiltrasi atau
kapasitas simpan air tanah
Faktor yang berpengaruh terhadap laju erosi
pemukaan adalah kecepatan dan turbulensi aliran.
Kecepatan aliran permukaan pada saat mulai
mampu mengikis permukaan tanah disebut
kecepatan ambang (treshold velocity), dimana
besarnya sangat tergantung pada ukuran partikel
tanah.
Partikel yang berukuran lebih besar dari 0,5
mm, nilai kecepatan ambangnya ,meningkat
sejalan dengan meningkatnya diameter
partikel.
Partikel yang berukuran lebih kecil dari 0,5
mm kecepatan ambangnya meningkat
sejalan dengan menurunnya ukuran diameter.
Erosi alur terbentuk pada jarak tertentu ke
arah bawah lereng sebagai akibat
terkonsentrasinya aliran permukaan sehingga
membentuk alur-alur kecil.
Kadang-kadang induk alur berkembang
menjadi saluran permanen dan menyambung
ke sungai.
Alur terjadi pada lahan yang ditanami dengan
pola berbaris menurut arah kemiringan
lereng, atau akibat pengolahan tanah
menurut lereng atau tempat menarik balokbalok kayu.
Alur juga bisa terjadi akibat adanya aliran
deras secara tiba-tiba.
Alur yang masih dangkal dapat disembuhkan
dengan pengolahan tanah biasa
Proses terjadinya erosi parit sama dengan erosi alur,
sehingga erosi parit dianggap sebagai perkembangan lanjut
dari erosi alur.
Dibanding dengan sungai-sungai yang stabil, profilnya relatif
halus.
Parit ditandai dengan adanya potongan depan (headcut),
tangga atau titik-titik penyempitan sepanjang alurnya.
Parit mempunyai kedalaman yang relatif besar dengan lebar
yang sempit, mengangkut beban sedimen yang tinggi dan
sangat tidak teratur, sehingga korelasi antara debit sedimen
dan aliran biasanya jelek.
Parit hampir selalu berkaitan erat dengan percepatan erosi
disertai dengan ketidakstabilan penampakan muka tanah
(landscape)





Proses pembentukan parit:
Pembentukan depresi pada lereng akibat adanya bagian
lahan yang gundul atau tanaman penutupnya jarang, akibat
pembakaran atau perumputan.
Air permukaan terkonsentrasi pada bagian depresi sehingga
bagian depresi makin besar dan beberapa depresi menyatu
dan membentuk saluran baru.
Erosi terkonsentrasi pada kepala depresi dimana dinding
yang hampir tegak yang melewati aliran kritis terbentuk
Partikel tanah mulai tererosi dan terjadi penggerusan di
bagian dasarnya.
Kedalaman depresi bertambah dan dinding (headwall) mulai
runtuh akibatnya dinding makin bergeser ke hulu.
Tanah gundul
atau tanaman renggang
Pembentukan depresi
Pembentukan headwall
Scouring pada dasar
headcut
Pada awal terbentuknya parit mempuyai
kedalaman 25 cm denga lebar 40 cm.
Namun parit yang sudah matang mempunyai
kedalaman hingga 30 m.
Erosi tebing sungai adalah erosi yang terjadi
akibat pengikisan tebing oleh air yang
mengalir dari bagian atas tebing atau oleh
terjangan arus air sungai yang kuat terutama
pada tikungan-tikungan.
Erosi tebing akan lebih hebat jika tumbuhan
penutup tebing telah rusak atau pengolahan
lahan terlalu dekat dengan tebing.
Erosi internal adalah proses terangkutnya
partikel-partikel tanah ke bawah masuk ke
celah-celah atau pori-pori akibat adanya
aliran bawah permukaan.
Akibat erosi ini tanah menjadi kedap air dan
udara, sehingga menurunkan kapasitas
infiltrasi dan meningkatkan aliran permukaan
atau erosi alur.
Erosi bawah permukaan hanya menghasilkan
1% dari material yang tererosi dari lereng
bukit.
Pengaruh tidak langsung lebih besar, yaitu
meningkatnya erosi permukaan akibat
meningkatnya aliran permukaan, dan
pembentukan selokan-selokan kecil akibat
runtuhnya terowongan-terowongan erosi.
hyd.uod.ac/?p=149
Tanah longsor merupakan bentuk erosi
dimana pengangkutan atau gerakan massa
tanah terjadi pada suatu saat dalam volume
yang relatif besar.
Longsor terjadi akibat meluncurnya suatu
volume tanah di atas suatu lapisan agak
kedap air yang jenuh air.
Longsoran terjadi jika:
 Adanya lereng yang cukup curam sehingga massa
tanah dapat bergerak atau meluncur ke bawah
 Adanya lapisan di bawah permukaan massa tanah
yang agak kedap air dan lunak, yang akan menjadi
bidang luncur
 Adanya cukup air dalam tanah sehingga lapisan
massa tanah yang tepat di atas lapisan kedap air
tersebut menjadi jenuh
Faktor utama:
Iklim
Geologi
Faktor pendukung:
Kegiatan manusia
rendah - Erosivitas
- tinggi
rendah - Aliran permukaan
- tinggi
rendah - Kekuatan angin
- tinggi
rendah - Relief
- tinggi
datar - Sudut lereng
- terjal
pendek - Panjang lereng
- panjang
pendek - Jarak terras
- panjang
pendek - Panjang fetch angin - panjang
rendah - Erodibilitas
tinggi - Kapasitas infiltrasi
baik
- Pengelolaan lahan
rendah - Kepadatan penduduk
lebat - Tanaman penutup
rendah - Nilai kegunaan lahan
rendah - Pengelolaan tanah
rendah - Fektor energi - tinggi
- tinggi
- rendah
- jelek
- tinggi
- tinggi
- tinggi
- tinggi
rendah - Fektor ketahanan - tinggi
rendah - Fektor pelindung - tinggi
tidak terjadi <- EROSI LAHAN -> terjadi
Faktor iklim yang paling besar pengaruhnya
terhadap erosi tanah adalah hujan, temperatur, dan
suhu.
Hujan mengerosi tanah melalui tenaga pelepasan
dari pukulan butir-butir hujan pada permukaan
tanah dan sebagian melalui kontribusinya terhadap
aliran.
Karakteristik hujan yang berpengaruh terhadap
erosi adalah: kedalaman hujan, intensitas, dan
lamanya hujan
Energi hujan: energi potensial (Ep) dan energi
kinetik (Ek)
1
E  mgh  mV 2
2
Pada erosi tanah, energi potensial dikonversi
menjadi energi kinetik, sehingga kekuatan
erosif hujan hanya dinyatakan dalam energi
kinetik saja.
Tanah terdiri dari partikel mineral dan organik
dengan berbagai ukuran, dan memiliki poripori kurang lebih 50%, yang sebagian terisi
air, dan sebagian lagi terisi udara.
Sifat fisik tanah yang berpengaruh terhadap
erosi: tekstur, struktur, infiltrasi, dan
kandungan bahan organik
Tanah adalah material yang memiliki
diameter lebih kecil dari 2 mm, atau lebih
kecil dari kerikil.
Partikel tanah meliputi: pasir, lempung atau
geluh, dan liat.
Tekstur tanah menentukan kecepatan
infiltrasi, penetrasi, dan kemampuan
pengikatan air oleh tanah.
Terjadi atau tidaknya aliran permukaan,
tergantung dari:
Kapasitas infiltrasi: kemampuan tanah untuk
meresapkan air,
Permeabilitas lapisan tanah yang berlainan.
Kepekaan tanah terhadap erosi ditentukan
oleh mudah tidaknya butir-butir tanah
didispersikan dan disuspensikan oleh air, daya
infiltrasi dan ukuran butiran.
Tanah dengan agregat yang mudah
didispersikan oleh air dan daya infiltrasinya
kecil serta dengan ukuran butir-butir tanah
halus, peka terhadap erosi.
Digunakan untuk menerangkan susunan
partikel tanah.
Struktur tanah terdiri dari:
Struktur makro: susunan agregat yang satu
dengan yang lainnya.
Struktur mikro: penyusunan butir-butir
primer tanah (pasir, lempung, dan liat)
menjadi partikel sekunder yang disebut
agregat
Berdasarkan tipe dan kedudukan agregat, struktur
mikro dapat dibedakan menjadi 3 kelompok, yaitu:
 Remah – lepas: keadaan tanah tampak lepas, mudah
dipindahkan atau di dorong ke tempat lain.
 Remah – sedang: tanah cenderung agak
bergumpalan
 Lekat – lengket: tanahnya biasanya sangat kompak
jika dalam kondisi gumpalan, bila dilakukan
penggalian sangat berat, dan susah pula untuk
diolah.
Infiltrasi adalah peristiwa masuknya air ke
dalam tanah melalui permukaan tanah secara
vertikal.
Laju infitrasi: banyaknya air yang masuk
melalui permukaan tanah per satuan waktu.
Kapasitas infiltrasi: kemampuan tanah untuk
melewatkan air dari permukaan tanah secara
vertikal.
Hubungan antara kapasitas infiltrasi dan waktu dinyatakan
dalam persamaan Horton
f  f c   f o  f c e  kt
Dimana:
f = kapasitas infiltrasi pada sembarang waktu
fo = kapasitas infiltrasi awal pada t = 0
fc = kapasitas infiltrasi setelah mencapai konstan
k = konstanta positif yang bergantung pada tanah dan
tumbuhan penutup tanah
t = waktu
Kapasitas infiltrasi bervariasi terhadap:
porositas, kelembaban awal, dan kemiringan
tanah.
Makin tinggi nilai kelembaban awal pada
profil tanah, makin kecil laju infiltrasinya.
Makin banyak pori-pori besar pada tanah,
maka kapasitas infiltrasi makin besar.
Jenis
Pori besar
Pori sedang
Pori halus
Diameter
> 10
0,2 - 0,02
? 0,02
Kapasitas Infiltrasi
Macam tanah
Pasir bergeluh (loamy sand)
Geluh (loam)
Geluh berliat (silt loam)
Lempung (clay)
Kapasitas Infltrasi mm/jam
25 - 30
12,5 - 25
7,5 - 15
0,5 - 2,5
< 0,5
Tanah yang berstruktur kasar membentuk
tanah yang ringan.
Tanah yang berstruktur halus membentuk
tanah yang berstruktur berat.
Kemungkinan terjadinya aliran permukaan
pada tanah-tanah yang berat lebih besar
dibanding pada tanah yang berstruktur ringan
Metode Bouyoucos Clay Ratio
Metode Kuron dan Jong
E
% pasir  %debu
%liat
B
E
St
Dimana: B = transfortabilitas, dan St = stabilitas
B  1 U  FS 
St  T  H  Gs  As
k
Dimana: k = parameter kandungan batu, U = % debu, Fs = %
pasir, T = % tanah liat, H = % humus, Gs = % pasir kasar, dan
As = stabilitas agregat
Bahan organik dapat memperbaiki aerasi
tanah dan mempertinggi kapasitas air tanah
serta memperbaiki perakaran.
Bahan organik dalam pengendalian air tanah:
Memperbaiki peresapan air ke dalam tanah
Mengurangi aliran permukaan
Mengurangi perbedaan kandungan air dalam
tanah dan sungai antara musim hujan dan
musim kemarau
Relief lahan yang mempengaruhi erosi:
kemiringan dan panjang lereng
Makin curam dan makin panjang lereng akan
memperbesar kecepatan aliran permukaan
dan bahaya erosi.
Erosi meningkat dengan meningkatnya
kemiringan dan panjang lereng.
Makin panjang lereng, makin banyak air
permukaan yang terakumulasi, sehingga
kecepatan dan kedalamannya makin besar.
Vegetasi mampu menangkap (intersepsi) butir air hujan
sehingga energi kinetiknya terserap oleh tanaman dan tidak
langsung menghantam tanah.
Tanaman penutup mengurangi energi aliran, meningkatkan
kekasaran, sehingga mengurangi kecepatan aliran
permukaan, dan selanjutnya memotong kemampuan aliran
permukaan untuk melepas dan mengangkut partikel
sedimen.
Perakaran tanaman meningkatkan stabilitas tanah dengan
meningkatkan kekuatan tanah, granularitas, dan porositas.
Tanaman mendorong transpirasi air, sehingga lapisan atas
menjadi kering dan memadatkan lapisan dibawahnya.
Besarnya intersepsi sangat tergantung pada jenis
tanaman, dan kerapatan tanaman.
Tanaman
Jagung
Kedelai
Oats
0
100
100
100
Persentase hujan yang sampai ke tanah
Wollny
Haynes
Jumlah tanaman tiap m2
36
64
100
144
62.9
60.7
67
44.5
68
88.4
78.2
69.5
64.3
65
78.5
78.4
78.9
93
Smith
84.5
88.4
92.1
Tanaman penutup meningkatkan kekasaran
permukaan dan memperpanjang lintasan aliran
permukaan sehingga mengurangi kecepatan aliran
permukaan.
Kegiatan yang berkaitan dengan perubahan
penggundulan hutan untuk pemukiman, lahan
pertanian, dan gembalaan merupakan faktor
penting terhadap terjadinya erosi tanah yang cepat
dan intensif.
Kegiatan manusia di muka bumi sering mengganggu
keseimbangan antara regenarasi (pembentukan)
tanah dan laju erosi tanah.
Terbuka kemungkinan bagi manusia untuk
melindungi tanah dari bahaya erosi melalui kegiatan
konservasi.