jumlah sedimen yang didapat sebesar 1.078.014,96 ton adalah tanpa memperhitungkan pembilasan, sehingga untuk mendapatkan jumlah
TINJAUAN PUSTAKA
2.2. Analisa hidrologi
Faktor-faktor hidrologi yang sangat berpengaruh terhadap terjadinya erosi lahan adalah curah hujan rata-rata. Intensitas hujan merupakan salah satu faktor yang menentukan besarnya debit banjir (banjir kiriman dan banjir lokal) bagi daerah tersebut. Semakin besar curah hujan yang ada maka semakin besar pula banjir yang terjadi sehingga mengakibatkan semakin besasr pula jumlah sedimen yang hanyut dalam aliran air akibat proses erosi. Dengan diketahui besarnya curah hujan pada suatu daerah maka dapat diketahui pula besarnya
intensitas hujan pada daerah tersebut, yang dapat digunakan untuk menghitung besarnya debit banjir pada daerah tersebut.
Untuk mendapatkan besarnya intensitas hujan rencana, perlu dilakukan perhitungan data curah hujan rata-rata DAS. Dalam perhitungan hujan areal ini ada beberapa rumus yang dapat digunakan untuk menghitungnya. Metode tersebut diantaranya adalah metode rata-rata Aljabar, metode Thiessen, dan metode Isohyet. Metode-metode tersebut dijelaskan sebagai berikut:
1. Metode rata-rata Aljabar
Metode rata-rata Aljabar ditentukan dengan cara menjumlahkan tinggi hujan dari suatu tempat pengukuran selama jangka waktu tertentu, dibagi dengan jumlah pos pengukuran hujan. Penggunaan metode ini mendapatkan hasil yang memuaskan apabila dipakai pada daerah datar, serta curah hujan yang tidak bervariasi banyak dari harga tengahnya dan penempatan alat ukur yang tersebar merata. Metode ini disajikan dengan rumus: i n i
R
n
R
11
=Σ
=
……….. 2.1dimana:
R = curah hujan rata-rata (mm)
Ri = curah hujan pada pos yang diamati (mm) n = banyak pos hujan
2. Metode Polygon Thiessen
Metode Thiessen ditentukan dengan cara membuat polygon antar pos hujan pada suatau wilayah DAS kemudian tinggi hujan rata-rata dihitung dari jumlah perkalian antara tiap-tiap luas polygon dan tinggi hujannya dibagi dengan luas seluruh DAS. Luas masing-masing polygon tersebut diperoleh dengan cara sebagai berikut:
a. Semua stasiun yang terdapat di dalam atau di luar DAS yang berpengaruh dihubungkan dengan garis sehingga terbentuk jaring-jaring segitiga.
b. Pada masing-masing segitiga ditarik garis sumbu tegak lurus, dan semnua garis sumbu tersebut membentuk polygon.
c. Luas daerah yang hujannya dianggap mewakili oleh salah satu stasiun yang bersangkutan adalah daerah yang dibatasi oleh polygon tersebut.
Metode ini cocok untuk menentukan tinggi hujan rata-rata, apabila pos hujannya tidak banyak dan tinggi hujannya tidak merata. Adapun rumus dari metode tersebut adalah:
i i i
A
R
A
R
Σ×
Σ
=
………..………...… 2.2dimana:
R = curah hujan rata-rata (mm)
Ri = curah hujan pada pos yang diamati (mm) Ai = luas yang dibatasi polygon (km2)
3. Metode Rata-rata Isohyet
Metode Isohyet ditentukan dengan cara menggunakan kontur tinggi hujan suatu daerah dan tinggu hujan rata DAS dihitung dari jumlah perkalian tinggi hujan rata-rata diantara garis Isohyet tersebut dibagi luas seluruh DAS. Metode ini cocok untuk daerah pegunungan dan yang berbukit-bukit. Adapun rumus dari metode ini adalah:
( ) ( ) ( ) ( )
total n n nA
R
R
A
R
R
A
R
R
A
R
R
A
R
1 1 4 3 3 3 2 2 2 1 12
2
2
2
− −+
+
+
+
+
+
+
=
……… 2.3 dimana:R = curah hujan rata-rata (mm)
A1 – An = luas daerah yang dibatasi oleh garis Isohyet (km2) R1 – Rn = tinggi curah hujan pada setiap garis Isohyet (mm) Atotal = luas total DAS (km2)
2.3. Erosi
Erosi tanah merupakan suatu proses atau peristiwa hilangnya lapisan permukaan tanah atas, baik disebabkan pergerakan air maupun angin. Proses erosi tanah yang disebabkan oleh air meliputi tiga tahap yang terjadi dalam keadaan normal di lapangan, yaitu :
1. Pemecahan bongkah-bongkah atau agregat tanah dalam butir-butir kecil atau partikel tanah.
2. Pemindahan atau pengangkutan butir-butir yang kecil sampai sangat halus.
3. Pengendapan partikel-partikel tersebut di tempat yang lebih rendah atau di dasar sungai (kemudian disebut dengan sedimentasi)
Hujan merupakan salah satu faktor penyebab terjadinya erosi tanah. Tetesan air hujan merupakan media utama pelepasan partikel tanah. Pada saat butiran air hujan mengenai permukaan tanah yang gundul, partikel tanah dapat terlepas dan terlempar sampai beberapa sentimeter ke udara. Pada lahan datar partikel-partikel tanah tersebar lebih kurang merata ke segala arah, tetapi untuk lahan miring, terjadi dominasi ke arah bawah searah lereng. Partikel-partikel tanah yang terlepas ini akan menyumbat pori-pori tanah sehingga akan menurunkan kapasitas dan laju infiltrasi, maka akan terjadi genangan air di permukaan tanah, yang kemudian akan menjadi aliran permukaan. Aliran permukaan ini menyediakan energi untuk mengangkut pertikel-partikel yang terlepas baik oleh tetesan air hujan maupun oleh adanya aliran permukaan itu sendiri.
Untuk menghitung banyaknya erosi tanah yang terjadi digunakan metode Universal
Soil Loss Equation (USLE). USLE memungkinkan untuk memprediksi laju erosi rata-rata
lahan tertentu pada suatu kemiringan dengan pola hujan tertentu untuk setiap macam jenis tanah dan penerapan pengolahan lahan. USLE merupakan gabungan dari 4 (empat) parameter utama. Adapun persamaan USLE adalah sebagai berikut.
CP LS K R
dimana:
A = nilai kehilangan tanah R = indeks erovitas hujan K = nilai erodibilitas tanah LS = panjang kemiringan lereng CP = faktor pengelolaan & penanaman
Dengan penjelasan dari faktor-faktor di atas adalah sebagai berikut.
A : banyaknya tanah tererosi per satuan luas per satuan waktu, yang dinyatakan sesuai dengan satuan K dan periode R yang dipilih, dalam praktek dipakai satuan ton/ha/tahun
R : merupakan faktor erosivitas hujan di aliran permukaan, yaitu jumlah satuan indeks erosi hujan, yang merupakan perkalian antara energi hujan total (E) dengan intensitas hujan maksimum 30 menit (I30) untuk suatu tempat dibagi 100, biasanya diambil energi hujan tahunan dalam N/h dengan menggunakan model matematis yang dikembangkan oleh Utomo.
K : faktor erodibilitas tanah, yaitu laju erosi per indeks erosi hujan (R) untuk suatu jenis tanah tertentu dalam kondisi dibajak dan ditanami terus-menerus, yang diperoleh dari petak percobaan yang panjangnya 22,13 m dengan kemiringan seragam sebesar 9% tanpa tanaman, dalam satuan ton.h/ha.N
LS : faktor panjang kemiringan lereng (length of slope factor) yaitu nisbah antara besarnya erosi per indeks erosi dari suatu lahan dengan panjang dan kemiringan lahan tertentu terhadap besarnya erosi dari plot lahan dengan panjang 22,13 m dan kemiringan 9% di bawah keadaan yang identik, tidak berdimensi.
CP : faktor tanaman penutup lahan dan manajemen tanaman, yaitu nisbah antara besarnya erosi lahan dengan penutup tanaman dan manajemen tanaman tertentu terhadap lahan yang identik tanpa tanaman, tidak berdimensi. Faktor konservasi praktis yaitu rasio kehilangan tanah antara besarnya dari lahan dengan tindakan konservasi praktis dengan besarnya erosi dari tanah yang diolah searah lereng dalam keadaan yang identik, tidak berdimensi.
2.4. Sedimentasi
Sedimentasi adalah suatu proses terbawanya material hasil pelapukan dan erosi oleh air, angin, atau gletser untuk diendapkan di suatu wilayah. Proses sedimentasi berkaitan erat dengan peristiwa erosi sehingga dapat dikatakan sebagai suatu proses pengendapan hasil erosi oleh tenaga erosi pada tempat-tempat yang lebih rendah berupa cekungan seperti sungai, waduk, danau, dan sebagainya.
Banyaknya endapan sedimentasi hasil erosi menunjukkan tingkat sedimentasi yang tinggi. Akibat dari proses sedimentasi tersebut memberikan banyak dampak sebagai berikut: a. Di sungai, pengendapan sedimen di dasar sungai yang menyebabkan naiknya dasar
sungai, kemudian menyebabkan tingginya permukaan air sehingga dapat mengakibatkan banjir yang menimpa lahan-lahan yang tidak dilindungi (unprotected land). Hal tersebut dapat menybebabkan aliran mengering dan mencari alur baru.
b. Di saluran, jika saluran irigasi atau saluran pelayaran dialiri oleh air yang penuh sedimen akan terjadi pengendapan sedimen di dasar saluran. Hal ini akan memerlukan biaya yang cukup besar untuk pengerukan sedimen tersebut. Pada keadaan tertentu pengerukan sedimen menyebabkan terhentinya operasi saluran. c. Di waduk, pengendapan sedimen akan mengurangi volume efektifnya. Sebagian
besar jumlah sedimen yang dialirkan oleh waduk adalah sedimen yang dialirkan oleh sungai-sungai yang mengalir ke dalam waduk; hanya sebagian kecil yang berasal dari longsoran tebing waduk atau yang berasal dari gerusan tebing-tebing waduk oleh limpasan permukaan. Butir-butir yang kasar akan diendapakan di bagian hulu waduk, sedangkan yang halus diendapkan di dekat bendungan. Jadi sebagian besar sedimen akan diendapkan di bagian volume aktif waduk, dan sebagian dapat dibilas ke bawah, ketika terjadi banjir pada saat permukaan air waduk masih rendah.
d. Di bendungan atau pintu-pintu air, yang menyebabkan kesulitan dalam mengoperasikan pintu-pintu tersebut juga karena pembentukan pulau-pulau pasir (sand bars) di sebelah hulu bendungan atau pintu air akan mengganggu aliran air yang melalui bendungan atau pintu air. Di sisi lain, akan terjadi bahaya penggerusan terhadap bagian hilir bangunan, jika beban sedimen di sungai tersebut berkurang karena pengendapan di bagian hulu bendungan, maka aliran dapat mengangkut material alas sungai.
e. Di daerah sepanjang sungai, sebagaimana telah diuraikan di atas, banjir akan lebih sering terjadi di daerah yang tidak terlindung. Daerah yang dilindungi oleh tanggul akan aman, selama tanggulnya selalu dipertinggi sesuai dengan kenaikan dasar sungai, dan permukaan airnya akan mempengaruhi drainase daerah sekitar. Lama-kelamaan drainase dengan cara gravitasi tidak dimungkinkan lagi.
2.4.1. Pengertian Sedimentasi
Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia kata sedimen adalah benda padat berupa serbuk yang terpisah dari cairan dan mengendap di dasar bejana. Sedangkan dalam ilmu alam, kata sedimen digunakan sebagai material yang lepas dari permukaan bumi, yang dihasilkan dari pelapukan bebatuan dan kemudian terbawa karena angin, air atau es.
Sedimentasi merupakan proses terlepasnya butiran tanah dari induknya di suatu tempat dan terangkutnya material tersebut oleh gerakan air atau angin kemudian diikuti dengan pengendapan material yang terdapat di tempat lain (Suripin, 2002).
Sedimentasi menurut Suripin (2002) tergantung dari beberapa faktor yaitu karakteristik hujan, kemiringan lereng, tanaman penutup dan kemampuan tanah untuk menyerap dan melepas air ke dalam lapisan tanah dangkal, dampak dari erosi tanah dapat menyebabkan sedimentasi di sungai sehingga dapat mengurangi daya tampung sungai.
2.4.2. Sifat-sifat Sedimen
Sedimen bisa berasal dari erosi garis pantai, daratan yang dibawa oleh sungai, dan dari laut dalam yang terbawa arus ke daerah pantai. Sifat-sifat sedimen adalah sangat penting di dalam mempelajari proses erosi dan sedimentasi. Sifat-sifat tersebut adalah ukuran partikel dan distribusi butir sedimen, rapat massa, bentuk, kecepatan endap, tahanan terhadap erosi, dan sebagainya. Di antara beberapa sifat tersebut, distribusi ukuran butir adalah yang paling penting.
Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil sedimen adalah sebagai berikut: • Jumlah dan intensitas curah hujan.
• Tipe tanah dan formasi geologi. • Lapisan tanah.
• Tata guna lahan. • Topografi.
• Jaringan sungai yang meliputi kerapatan sungai, kemiringan sungai, bentuk, ukuran, dan jenis saluran.
2.4.3. Ukuran Partikel Sedimen
Skala besar butir yang biasa digunakan oleh para ilmuwan di Amerika Utara adalah karya J.A. Udden (1898, 1914). Udden mengembangkan suatu skala geometri dan
menggunakan istilah umum untuk menamakan setiap kelas besar butir (gravel, pasir, lanau, dan lempung). Pada 1922, Wentworth menyempurnakan skala Udden dengan
mempertimbangkan pendapat para ahli yang didapatkannya melalui kuestioner. Pada 1947, suatu komite ahli geologi dan hidrologi mendukung penggunaan skala dan istilah besar butir Wentworth, kecuali untuk granul (granule) (Lane dkk, 1947). Sejak itu, skala Udden-Wentworth digunakan secara luas oleh para peneliti di Amerika Utara. Kemudian, setelah
dilengkapi dengan notasi phi yang diperkenalkan oleh Krumbein pada 1938, skala besar butir Udden-Wentworth juga banyak dipakai di tempat lain.
Committee on Sedimentation dari National Research Council (Amerika Serikat) telah menerbitkan sejumlah laporan tentang tatanama sedimen, termasuk didalamnya pendefinisian ulang istilah-istilah besar butir. Sedimen diklasifikasikan berdasarkan ukuran butir menjadi lempung, lumpur, pasir, kerikil, koral (pebble), cobble, dan batu (boulder). Berdasarkan klasifikasi yang akan di jelaskan tersebut pasir mempunyai diameter antara 0,063 dan 2,0 mm yang selanjutnya dibedakan menjadi 5 (lima) kelas. Sedangkan material sangat halus seperti lumpur dan lempung berdiameter di bawah 0,063 mm yang merupakan sedimen kohesif.