t-marhendi-tanggapan-hujan

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