Hasil
Model Debit di Muara Sub DAS Padang Hilir
Dari hasil pengukuran debit selama enam bulan baik saat setelah hujan dan tidak hujan (Lampiran 1) diperoleh rataan debit bulan Mei sampai Oktober 2013 yang disajikan pada Tabel 5 seperti berikut :
Tabel 5. Pengukuran Rataan Debit bulan Mei – Oktober 2013 di Sub DAS Padang Hilir
Bulan Pengambilan Debit Setelah Hujan (m3/detik)
Debit Tidak Hujan (m3/detik) Mei 26,9 22,84 Juni 28,89 32,48 Juli 30,91 27,9 Agustus 38,9 43,53 September 40,01 35,81 Oktober 26,7 33,72
Dari Tabel 5 terlihat diperoleh debit tertinggi saat setelah hujan pada bulan September sebesar 40,01 m3/detik dan debit terendah saat hujan di bulan Oktober sebesar 26,7 m3/detik sedangkan debit tertinggi saat tidak hujan pada
bulan Agustus sebesar 43,53 m3/detik dan terendah pada bulan Mei sebesar 22,84 m3/detik.
Menurut keterangan dari Rauf et all, (2010) akibat adanya campur tangan atau perilaku masyarakat kota Tebing Tinggi yang tanggap terhadap potensi banjir jika terjadi hujan biarpun dengan Intensitas sebentar dan hanya gerimis, seperti pembukaan bendungan di sekitar Sub Das untuk saluran irigasi atau drainase sehingga volume air kiriman dari hulu sudah banyak berkurang ketika sampai di hilir sungai. Oleh karenanya nilai debit pada pengukuran setelah hujan nilainya lebih rendah dibanding tidak hujan.
Model Pengukuran Sedimen Di Outlet Sub DAS Padang Hilir
Dari hasil percobaan diperoleh nilai sedimen bulan Mei sampai Oktober 2013 pada kondisi setelah hujan dan tidak hujan yang di sajikan pada Tabel 6 (Lampiran 2).
Tabel 6. Pengukuran Rataan Sedimen bulan Mei sampai Oktober 2013 di Sub DAS Padang Hilir
Bulan Pengambilan Sedimen Setelah Hujan (mg/l)
Sedimen Tidak Hujan (mg/l) Mei 76,66 69 Juni 80 95,45 Juli 43,4 51,152 Agustus 104,65 208,44 September 141,45 99,77 Oktober 115,9 124,77
Dari Tabel 6 terlihat bahwa sedimen tertinggi terdapat pada bulan September senilai 141,45 mg/l dan sedimen terendah pada bulan Juli
tidak hujan didapat sedimen tertinggi di bulan Agustus senilai 208,44 mg/l dan sedimen terendah di bulan Juli senilai 51,15 mg/l.
Dari hasil terlihat jika nilai sedimen pada setelah hujan lebih rendah dari tidak hujan. Keterkaitan biofisik bagian hulu dengan hilir sangat mempengaruhi sedimen. Hal ini disebabkan oleh adanya pencucian oleh air kiriman dari hulu yang mengakibatkan menurunnya sedimen melayang (suspensi) yang biasa disebut dengan pengenceran. Kemiringan lereng di hilir yg cukup terjal membuat sedimen banyak terendap di bagian dasar. Dengan begitu semakin tinggi debit yang terukur di hilir, maka semakin rendah nilai sedimen melayang yang terukur . Model Hubungan Debit dan Konsentrasi Sedimen Pada Muara Sub DAS Padang Hilir Hari Setelah Hujan
Dari hasil diperoleh nilai hubungan antara debit rataan dan sedimen rataan sampel pengambilan hari setelah hujan dapat di dilihat Gambar 5 (Lampiran 6).
Pada Gambar 5 dilampirkan data debit dan sedimen setiap bulan lalu di
korelasi. Dari hasil gambar terlihat persamaan regresinya senilai y = – 1,751+2,97x dan nilai koefisien Determinasi (R2) = 0,265. Hal ini
menunjukkan bahwa tingkat korelasi keduanya lemah dan dapat disimpulkan bahwa setiap penambahan nilai debit sebanyak 1 satuan maka nilai sedimen berkurang sebesar 1,751.
Gambar 2. Hubungan Debit dan Konsentrasi Sedimen Setelah Hujan Pada bulan Mei Sampai Oktober.
Model Hubungan Debit dan Konsentrasi Sedimen rataan Sampel Pada Muara Sub DAS Padang Hilir Pengambilan Hari Tidak Hujan
Dari hasil percobaan diperoleh bahwa nilai hubungan antara debit dan sedimen sampel pengambilan hari tidak hujan 2013 dapat terlihat pada Gambar 5 (Lampiran 6).
Pada gambar terlihat hasil Korelasi antara data debit dan sedimen setiap bulan. Dari hasil gambar dapat persamaan regresinya y = -121,1 +7,006x dan koefisien determinasi (R2) sebesar 0,793. Hal ini menunjukkan tingkat korelasi antar keduanya cukup kuat dan positif juga dapat disimpulkan apabila terjadi penambahan nilai debit sebanyak 1 satuan maka nilai sedimen akan berkurang sebanyak 121,1 y = - 1,751 +2,974x 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 Sedimen (mg/l) Debit ( m3/detik)
Gambar 3. Hubungan Debit dan Konsentrasi Sedimen Rataan Saat Tidak Hujan Pada bulan Mei sampai Oktober 2013.
Pembahasan
Dari hasil pengukuran debit, diketahui jika debit DAS Padang Hilir bulan Mei sampai Oktober tahun 2013 berfluktuatif baik itu pengambilan saat setelah hujan maupun tidak hujan. Pada saat setelah hujan, debit rataan tertinggi berada pada bulan September sebesar 40,05 m3/detik dan debit rataan terendah terdapat di bulan Oktober sebesar 26,76 m3/detik.Untuk pengukuran tidak hujan debit rataan tertinggi terdapat di bulan September sebesar 43,53 m3/detik dan debit rataan terendah terdapat di bulan Mei senilai 22,84 m3/detik. Debit yang beragam ini di ikuti dengan jumlah curah hujan yang turun di setiap bulan. Hal ini menunjukkan banyaknya curah hujan (intensitas hujan) yang terjadi setiap bulan bahkan hari memiliki pengaruh terhadap kecepatan aliran dan debit. Debit aliran sungai akan naik setelah terjadi hujan yang cukup dan akan menurun kembali ke normal setelah hujan selesai. Oleh karenanya jika terjadi hujan sehari sebelumnya pada bagian hulu sungai maka pengambilan sampel debit dan sedimen pada lokasi penelitian (hilir sungai) di lakukan pada siang hari agar debit yang di dapatkan
y = - 121.1 + 7.006x R² = 0.793 0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 50 Sedimen (mg/l) Debit (m3/detik)
relatif maksimum dengan catatan air kiriman dari hulu telah sepenuhnya mengalir ke hilir sungai. Sedangkan untuk tipe aliran air sungai Sub DAS Padang Hilir tergolong kedalam tipe 2. Menurut Wisler dan Brater (dalam Arsyad,1989), gambaran naik turunnya debit sungai setelah hujan dapat di golongkan ke dalam beberapa tipe yakni : Tipe yang didasarkan jumlah intensitas hujan (I) melebihi dari kapasitas infiltrasi tanah sehingga aliran permukaan terjadi namun jumlah infiltrasi (F) kurang dari kekurangan air tanah dan air yang tidak tertampung lagi pada permukaan akan masuk ke badan sungai bersama partikel- tanah yang terdispersi.
Dari hasil, diketahui pada bulan Agustus parameter tidak hujan memiliki nilai rataan sedimen dan debit tertinggi dibandingkan parameter bulan lain dengan nilai 208,44 mg/l dan 43,53 m3/detik. Ini menunjukkan jika peningkatan muatan sedimen di permukaan sungai mempengaruhi debit suatu sungai.menurut (Soemarto,1993) 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 kondisi ini dibiarkan, maka dapat menyebabkan terjadinya banjir pada waktu musim hujan pada bagian hilir DAS. Keadaan ini sudah terjadi di beberapa kawasan hilir DAS. Meskipun hujan turun dengan intensitas yang rendah dan waktu relatif singkat namun sering menyebabkan banjir di beberapa wilayah kota besar.
Dari Tabel 8 (lampiran 12) dapat dilihat jika nilai debit sedimen total (Qcs) tertinggi terdapat pada bulan September senilai 8513,38 mg/l dan yang terendah pada bulan Mei dengan nilai 1628,85 mg/l. Beragamnya nilai debit sedimen total (Qcs) tiap bulan bergantung pada nilai debit sebagai variabel tak bebas dan sedimen sebagai variabel bebas. Tingginya sedimen dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti adanya daerah resapan air atau Hutan. Ini menunjukkan jika kawasan Hutan di sekitar tebing DAS telah mengalami konversi sehingga air yang berasal dari hujan mengalir ke badan sungai tanpa ada yang tersimpan di permukaan tanah. Oleh karenanya banjir masih sering terjadi di daerah Padang Hilir. Menurut pendapat Hamilton dan King (2003), penanaman tanpa pengolahan tanah tidak mempunyai dampak yang dapat di ukur terhadap pembentukan endapan surngai yang berada pada kawasan terbuka.
Persamaan regresi yang didapatkan pada sampel pengambilan
seluruhnya hujan adalah y = 7,006x-121,1
dimana nilai x adalah sedimen. Dari persamaan dapat di simpulkan apabila debit semakin meningkat sebanyak satu –satuan maka nilai sedimen akan berkurang sebanyak 121,1. Kemudian untuk nilai Koefisien Determinasi yakni R² = 0,793 di konversikan menjadi persen yang artinya 79,3 % dapat dijelaskan oleh hubungan linier antara sedimen dan debit dan sisanya sebesar 20,7 % dijelaskan oleh faktor lain.
Persamaan regresi yang didapatkan pada sampel pengambilan seluruhnya tidak hujan adalah y = 2,97x – 1,751 di mana variabel x adalah debit. Dari persamaan dapat disimpulkan apabila debit meningkat sebanyak 1 satuan maka nilai sedimen akan berkurang sebanyak 1,751. Kemudian nilai Koefisien
Determinasi (R2) yaitu sebesar 0, 265 yang bila dikonversikan menjadi 26,5 % dapat dijelaskan oleh hubungan linier antara sedimen dan debit dan sisanya sebesar 73,5% dijelaskan oleh faktor lain.
Dari hasil diketahui jika nilai rataan sedimen pada bulan pengukuran cenderung meninggi seiring meningkatnya intensitas curah hujan. Hal ini terlihat pada bulan Agustus sedimen maksimum yang terukur sebesar 416,67 mg/l dengan 6 kali terjadi hujan di bulan tersebut. Diduga turunnya hujan, menyebabkan laju erosi yang terjadi pada bantaran sungai meningkat dan kondisi tersebut diperburuk dengan tidak maksimalnya penggunaan metode - metode konservasi di sekitar bantaran sungai. Fakta ini didukung oleh pernyataan dari Linsley dkk, (1996) yang menyatakan pengurangan aliran masuk sedimen tidak dapat di cegah. Laju erosi berubah–ubah setiap terjadi hujan yang bergantung pada intensitas hujan, keadaan tanah serta pertumbuhan tanamannya. Sedimen yang terosi dari suatu lembah dalam suatu kejadian hujan dapat diendapkan di alur sungai dan tinggal di sana hingga hujan berikutnya mendorong ke hilir.
Dari hasil dapat di simpulkan jika daerah Hilir Sungai Padang memiliki konsentrasi sedimen yang tinggi dan debit yang cukup tinggi. Tidak maksimalnya penanganan konservasi tanah dan air menambah rentannya kawasan sub Daerah Aliran Sungai (DAS) Padang Hilir mengalami banjir saat musim hujan datang. Peningkatan konsentrasi sedimen pada sub DAS Padang Hilir dikarenakan adanya pengikisan tanah di bantaran sungai, pengelolaan lahan pertanian yang kurang intensif dan butir – butir tanah terdispersi yang terbawa oleh air hujan melalui aliran permukaan sedangkan pada sub DAS Padang Hulu konsentrasi sedimen
(terjadi endapan lumpur). Topografi datar menyebabkan aliran sungai menjadi lambat dan sedimen terkonsentrasi ke dasar sungai. Menurut Sucipto (2008), permasalahan erosi dan sedimentasi pada DAS yang frekuensi dan cakupannya terus meningkat disebabkan oleh perubahan alih fungsi lahan dan maraknya pemanfaatan lahan di kawasan resapan air tanpa memperhatikan dampaknya terhadap kawasan yang lebih luas. Di bagian hulu yang merupakan kawasan penampung atau resapan air hujan, hutan tidak lagi di lestarikan. Sebaiknya kawasan hulu DAS di dominasi oleh tumbuh – tumbuhan yang merupakan komponen utama untuk mengatasi dan mempengaruhi iklim dan tata air setempat. Hal ini merujuk pada pernyataan Rauf dkk (2011) yang menyatakan agar dapat berfungsi sebagai kawasan penampung air hujan (catchment area). DAS bagian
hulu selalu di dominasi oleh kawasan hutan yang di atasnya terdapat tumbuh -tumbuhan dari berbagai jenis dan ukuran yang merupakan komponen
utama untuk mengatasi dan mempengaruhi tata air setempat.
Berdasarkan hasil di lampiran 11, diketahui nilai korelasi (r) yang didapat untuk bulan Mei sampai Juli hasilnya rendah dibawah 0,5. Fakta membuktikan jika debit dan sedimen tidak memiliki hubungan keeratan yang kuat apalagi brbanding lurus. Hal ini juga berlaku jika debit di posisikan sebagai variabel bebas dan sedimen sebagai variabel tidak bebas. Namun bukan berarti kedua variabel adalah variabel bebas. Karakter spesifik (biofisik) suatu DAS merupakan indikator untuk melihat kuat- lemahnya keeratan hubungan debit dan sedimen. Faktor perubahan alam berperan besar dalam menjaga kelangsungan sistem hidrologi dan sayangnya tidak dapat di kontrol oleh manusia sedangkan faktor yang dapat di kontrol hanyalah tata guna lahan dan vegetasi Penutup. Menurut
Alghifari (2002) jika koefisien korelasi memiliki sifat simetris artinya koefisien korelasi antar X dan Y sama dengan korelasi antara Y dan X. Jika X dan Y adalah independen secara statistik maka koefisien korelasi = 0. Sesuai pernyataan dari Asdak (2007) jika karakteristik biofisik DAS memiliki kaitan erat dengan unsur utama seperti jenis tanah, kemiringan lereng dan panjang lereng. Karakteristik biofisik dapat mempengaruhi terhadap besar kecilnya evapotranspirasi, infiltrasi, air larian, aliran permukaan dan aliran sungai.
Dari Tabel 7 (Lampiran 14) pengukuran debit pada setiap bulan pengambilan memiliki rentang nilai yang tergolong sedang (27,90 m3/detik - 41,19 m3/detik). Nilai debit tersebut masih tergolong dapat di tolerir dan tidak berpotensi selalu banjir jika hujan turun. Hal ini diperkuat berdasarkan data dari Kementerian P.U. Cabang wilayah Sungai II Sumut Stasiun AWLR Tebing Tinggi tahun 2012 (Lampiran 13), bahwa rerata debit di Sungai Padang berkisar antara 51,42 m3/detik sampai 78,92 m3/detik. Namun bukan berarti jika DAS Padang di bagian hilir tidak memerlukan penanganan konservasi di tebing sungai
Berdasarkan Gambar 2, hubungan korelasi antar debit dan sedimen saat setelah hujan sebesar 0,265 yang digolongkan rendah. Fakta ini membuktikan jika debit dan sedimen tidak memiliki hubungan keeratan yang kuat tetapi linier. Hal ini dipengaruhi oleh tidak terpusatnya hujan yang turun pada bagian hulu terlebih pengambilan debit dan sedimen tidak melihat langsung kondisi cuaca di hulu sehingga laju aliran air daripermukaan tanah yang tererosi belum tentu mengalir ke badan sungai seluruhnya. Pernyataan ini diperkuat oleh (Linsley dkk, (1999). Diketahui jika nilai bagian-bagian tertentu dari lembah sungai dalam suatu kejadian hujan mungkin lebih peka terhadap erosi daripada bagian – bagian
lainnya sehingga muatan sedimen yang lebih besar diharapkan bila curah hujan terpusat pada daerah semacam ini. Dengan demikian laju angkutan sedimen terapung dan laju aliran sungai jarang berkorelasi langsung.
Luas daerah pengambilan sampel dari hulu hingga ke muara Daerah Aliran Sungai (DAS) Padang bagian hilir sebesar 510,82km2 dan dari luas tersebut sebanyak 15 % adalah daerah hutan sisanya 85 % terbagi kedalam pemukiman dan perkebunan. Adanya alih fungsi lahan dari hutan menjadi tanah lapang, kebun dan pemukiman membuat daerah resapan air dan pengaliran berkurang sehingga daya dukung DAS terganggu. Akibatnya sedimen mudah terkumpul didalam air sungai terlebih di dasar muara sungai biarpun dengan debit dan arus yang kecil. Hal ini sesuai literatur dari Soemartono, (1998) yang menyatakan jika laju aliran air selain di pengaruhi oleh curah hujan juga oleh faktor penampang sungai dan luas DAS itu sendiri.
Dari hasil diketahui jika kemiringan lereng pada daerah hilir Sub DAS Padang hilir lebih curam (tinggi) dibandingkan dengan bagian hulu, oleh karenanya volume erosi lebih besar di hilir sehingga diasumsikan jika konsentrasi sedimen lebih tinggi di hilir. Hal ini didukung dengan tingkat kekritisan lahan di bagian hulu Sungai Padang yang terlihat pada Peta Kekritisan lahan (lampiran) sudah tergolong cukup bahaya juga fakta bahwa faktor kemiringan dan panjang lereng memegang peranan penting dalam menyebabkan erosi khususnya percikan menggerakkan tanah ke hilir sehingga endapan sedimen tinggi di muara sungai. Hal ini sesuai dengan literatur dari Linsley dkk, 1990 yang menyatakan jika laju erosi lebih besar pada lereng yang curam dibanding pada lereng yang datar. Semakin curam kemiringannya, semakin efektif kemampuan erosi percikan dalam
menggerakkan tanah ke hilir lereng. Kecepatan aliran permukaan juga lebih besar pada lereng yang curam dan gerakan tanah lebih mungkin terjadi pada daerah yang curam. Lebih pendek lerengnya, lebih cepat material yang tererosi.
Dari hasil tebel 5, terlihat jika nilai sedimen tidak konstan setiap bulan pengukuran. hal ini disebabkan volume sedimen berasal dari material halus yang datang dari tebing –tebing sungai dan pengaliran air sebagai beban yang
terhanyutkan. Pengukuran volume sedimen terbatas di bagian permukaan air (sedimen melayang) dan tidak mengukur laju erosi pada areal yg telah mengalami
alih fungsi sehingga pengambilan debit/sedimen nilai di batas normal baik itu dalam kondisi hujan ataupun tidak hujan. Hal ini sesuai pernyataan dari Einstein (Kodoatie dan Sugiyanto, 2004) yang menyatakan dua kondisi harus terpenuhi oleh setiap partikel sedimen yang melalui penampang melintang dari sungai yakni : a. Partikel tersebut merupakan hasil jika transpor sedimen di daerah pengaliran
Berdasarkan Tabel 3 (lampiran 5) terlihat semakin tinggi nilai debit aliran (Q) maka semakin tinggi juga nilai debit muatan suspensi (Qs). Hal ini disebabkan oleh karakteristik fisik dari sub DAS Padang hilir yang berada pada areal terbuka oleh karenanya aliran air di permukaan sungai langsung mengarah ke sungai. Sifat debit pada sungai yang terbuka apabila semakin ke hilir aliran airnya semakin kuat sehingga jumlah sedimen yang tersuspensi dalam aliran sungai tersebut menjadi semakin besar terutama jika hujan turun pada bagian hulu sungai dalam waktu yang cukup lama. Hujan yang terjadi pada daerah aliran sungai akan menyebabkan daya angkut yang kuat untuk membawa muatan suspensi yang banyak sampai ke outlet (sungai) dan mengikis material tanah
yang dilaluinya sehingga muatan suspensinya juga semakin banyak. Hal ini sesuai pernyataan dari Wardoyo dkk, (2006) menyatakan bahwa semakin besar volume aliran, jumlah sedimen yang tersuspensi dalam aliran 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. Lahan-lahan terbuka tersebut mempunyai tingkat erosi yang lebih tinggi sebab curah hujan yang jatuh di daerah terbuka akan langsung mengenai permukaan tanah yang selanjutnya akan menguraikan butir-butir tanah menjadi partikel-partikel lepas yang akhirnya dibawa oleh aliran permukaan.
.. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Debit rataan tertinggi saat setelah hujan pada muara Sub DAS Padang Hilir adalah sebesar nilai 41,19 m3/detik di bulan Agustus debit terendah Di Oktober sebesar 26,76 m3/detik sedangkan pada tidak hujan debit tertinggi terdapat pada bulan Mei senilai 43,53 m3/detik dan debit terendah pada bulan Mei sebesar 22,84 m3/detik
2. Dari hasil diketahui nilai sedimen tertinggi pada muara DAS Padang Hilir adalah bulan September senilai 141,45 mg/l dan sedimen terendah pada bulan Juli dengan nilai 43,4 mg/l pada sampel hari setelah hujan sedangkan pada sampel tidak hujan didapat sedimen tertinggi di bulan Agustus senilai 208,44 mg/l dan sedimen terendah di bulan Juli senilai 51,15 mg/l.
3. a. Hubungan linier yang diperoleh antara debit dan kandungan sedimen saat tidak hujan yakni y = 7,007x - 121,1 sehingga disimpulkan bahwa setiap penambahan nilai x sebanyak 1 satuan maka debit akan berkurang sebesar 121,1.
b. Hubungan linier yang diperoleh antara debit dan kandungan sedimen saat Setelah hujan yakni y = 2,97x – 1,751 sehingga disimpulkan bahwa setiap penambahan nilai x sebanyak 1 satuan maka nilai debit akan berkurang 1,751
Saran
Sebaiknya penggunaan teknik konservasi air dan tanah Pada Sub DAS Padang tidak hanya di lakukan di bagian hilir saja namun di bagian hulu
angkutan sedimen terutama sedimen melayang akibat aliran air yang deras terutama pada saat musim hujan berkurang dan frekuensi banjir saat hujan juga dapat diminimalkan.