Karakteristik Fisik Sub DAS Sei Petani (Lokasi Penelitian)
Lokasi penelitian terletak pada titik koordinat 3o12’30”N – 3o15’0”N dan 98o29’0”E - 98o32’30”E (Gambar 1) yang merupakan bagian Sub DAS Sei Petani (DAS Deli). Luas Sub DAS Sei Petani (lokasi penelitian) 1191 ha sehingga termasuk kategori DAS sangat kecil(Permenhut, 2013) dan panjang aliran sungai utama 5.7 km. Pada gambar di bawah ini telah diperlihatkan tutupan lahan seluruhnya berupa hutan lahan kering sekunder, pertanian lahan kering, semak/belukar dan tanah terbuka.
Gambar 2. Penutupan lahan Sub DAS Sei Petani
Klasifikasi tanah lokasi penelitian di dominasi oleh jenis ordo Andosol dengan luas 1028 hadan Podsolik luas 163 ha. Berdasarkan analisa di
14
laboratorium diketahui beberapa sifat fisik dan kimia dari kedua jenis tanah tersebut. Pada tanah jenis ordo Andosol memiliki tekstur tanah pasir berlempung, rata-rata C-organik 6,6%, bahan organik 11,37%, bulk density 1,49 g/cm3 dan permeabilitas 13,04 cm/jam. Sedangkan pada tanah jenis ordo Podsolik memiliki tekstur tanah lempung berpasir, rata-rata C-organik 1,71%, bahan organik 2,95%, bulk density 2,11 g/cm3 dan permeabilitas 8,03 cm/jam. Air tersedia untuk lokasi daerah pinggiran sungai rata-rata bernilai 15,56 %.
Gambar 3. Peta tanah Sub DAS Sei Petani Curah Hujan
Data curah hujan didapatkan dengan memanfaatkan pembacaan curah hujan yang telah disiapkan oleh Dinas Lingkungan Hidup dan Kehutanan di SPAS lokasi penelitian. Selama penelitian didapatkan nilai rata-rata data curah hujan bulanan cenderung fluktuatif. Pada Tabel 1 dapat kita lihat dimana untuk curah
15
hujan tertinggi itu terjadi pada bulan mei tahun 2018 yaitu 389 mm/bulan dan curah hujan terendah terjadi bulan Juni yaitu 44 mm/bulan
Tabel 1. Data curah hujan dandebit sungai Bulan
Debit air sungai dihitung dengan menggunakan persamaan 3. Dimana tinggi muka air sungai didapatkan dengan pembacaan secara otomatis setiap 30 menit sekali menggunkan water level loggermerk global water tipe WL 16U yang diletakkan di SPAS Sei Petani. Pada Tabel 1 telah dilampirkan bahwa rata-rata debit sungai bulanan tertinggi terjadi bulan Mei tahun 2018 yaitu 1.15 m3/detik dan debit sungai bulanan terendah terjadi bulan Maret tahun 2018 yaitu 0.76 m3/detik.
Perbedaan data debit air sungai disebabkan adanya perbedaan rata-rata tinggi muka air sungai setiap harinya yang disebabkan oleh turunnya hujan sehingga membuat tinggi muka air naik turun. Dari Tabel 1 telah tampak bahwa debit air sungai akan naik apabila nilai curah hujan akan naik. Sungai bagian hulu 70% rata-rata memiliki kemiringan diatas 8 yang dikeluarkan oleh (Permenhut, 2013) sehingga membuat air limpasan permukaan tinggi dan air hujan tidak sempat diserap tanah dan mengalir ke sungai yang menyebabkan debit air naik.
16
Konsentrasi Sedimen
Pengambilan sampel sedimen di lapangan dapat dilakukan beberapa kali dalam sehari berdasarkan ketinggian muka air sesuai dengan(SNI, 2008). Setiap ketinggian muka air menghasilkan nilai konsentarasi sedimen yang berbeda-beda tergantung tinggi rendahnya muka air seperti yang terlampir di tabel 2.
Konsenterasi sedimen didapatkan dengan menganalisa dari setiap sampel air yang ada dalam botol sesuai dengan (SNI , 2003).
Pada Tabel 2telah diketahui konsentrasi sedimen yang didapatkan selama penelitian dari bulan Maret sampai dengan bulan Juni. Dimana untuk nilai konsentrasi tertinggi yaitu 31190 mg/liter dan untuk nilai terendah yaitu 10 mg/liter. Besarnya nilai dari konsenterasi sedimen dipengaruhi oleh besarnya debit air dikarenakan konsentrasi sedimen melayang akan terangkut bersama dengan air sungai dan diendapkan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Boangmanalu (2012) bahwa erosi dan sedimentasi diakibatkan oleh pergerakan air (daerah dengan curah hujan tinggi). 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.
Menurut Asdak (2007)mengatakan bahwa sedimen dipengaruhi oleh turbulensi aliran air. Konsentrasi sedimen mempengaruhi besar kecilnya dari debit sedimen sesuai dengan Persamaan2semakin besar nilai konsentrasi sedimen maka semakin besar nilai debit sedimen begitu juga sebaliknya semakin kecil konsentrasi sedimen maka semakin kecil nilai debit sedimen. Pada Tabel 2 telah tampak bagaimana naik dan turun dari nilai konsentrasi sedimen yang mempengaruhi nilai dari debit sedimen.
17
Tabel 2. Konsenterasi sedimen, debit sungai dan Debit Sedimen
No. Tanggal Cs (mg/l) Debit Air
(m3/s) Debit Sedimen (Qs ton/hari) Debit Sedimen (Qs ton/ha/tahun)
18
Debit sedimen yang merupakan bagian dari output DAS menunjukkan besarnya sedimen (ton) yang terbawa oleh debit air sungai per satuan waktu. Debit sedimen berkolerasi positif dengan debit air sungai dengan kata lain semakin besar debit air sungai, semakin besar daya angkutnya sehingga semakin besar debit sedimen. Susanto et al. (2017)mengatakan Hujan yang memiliki daya untuk memecah agregat tanah menjadi partikel yang lebih kecil memberikan sumbangan suspensi pada aliran air yang mengangkut.
Pada Tabel 2 telah diketahui bahwa nilai debit sedimen tertinggi yang di dapat selama penelitian yaitu terjadi pada tanggal 17 Mei 2018 yaitu 6502,44 ton/hari dan nilai debit sedimen terendah terjadi pada tanggal 12 April 2018 yaitu 0,55 ton/hari. Nilai rata-rata debit sedimen sebesar 309,08 ton/ha/tahun di lokasi penelitian berdasarkan kriteria muatan sedimen yang dikeluarkan oleh departemen kehutanan (permenhut, 2014) mempunyai kriteria yang sangat tinggi (lebih besar dari 20 ton/ha/tahun).
Salah satu penyebab tingginya nilai debit sedimen dikarenakan daerah sungai tempat penelitianberada di hulu 70 % lahannya memiliki nilai kemiringan diatas 8 (Permenhut, 2013) dan pada gambar 2 dominan lokasi sungaidekat dengan pertanian lahan kering. Dari hasil analisa tekstur tanah di laboratorium pada lokasi penelitian didapatkan kandungan pasir mencapai 77,68 % (podsolik) dan 79,68%
(andosol), kandungan pasir ini adalah salah satu penyebab tingginya erodibilitas
19
tanah (Morgan, 2005). Energi kinetik hujan akan mudah menghancurkan butiran tanah dan pada akhirnya juga akan mudah terjadinya erosi dan butiran tanah akan terikut ke saluran sungai menjadi sedimen.
Hubungan Curah Hujan, Debit Air dan Debit Sedimen
Pada Gambar 3 dan Gambar 4 bahwa hubungan debit air sungai dengan debit sedimen (Q dan Qs) lebih erat (memiliki pergerakan yang hampir sama) dibandingkan hubungan hujan dengan debit sedimen (P dan Qs). Hal ini karena debit air sungai bukan saja memiliki daya angkut berbagai sumber erosi yang masuk ke dalam saluran sungai, tetapi juga memiliki daya untuk menggerus tebing sungai dan menjadikannya bentuk sumbangan erosi yang lain. Daya kinetik hujan memecah agregat tanah dapat menghasilkan bahan erosi, tetapi untuk dapat terangkut ke dalam saluran sungai memerlukan proses waktu. Oleh karena itu belum tentu hujan yang semakin besar maka semakin besar pula pada debit sedimen(Handayani dan Indrajaya, 2011).
.
20-Mar-18 27-Mar-18 03-Apr-18 10-Apr-18 17-Apr-18 24-Apr-18 01-Mei-18 08-Mei-18 15-Mei-18 22-Mei-18 29-Mei-18 05-Jun-18 12-Jun-18 19-Jun-18 26-Jun-18
Debit Sedimen ton/hari Debit Sungai m3/s
20
Gambar 4. Grafik hubungan waktu dengan debit sungai dan debit sedimen
Gambar 5. Grafik hubungan waktu dengan curah hujan dan debit sedimen
Garis Lengkung Sedimen (Sediment Rating Curve)
Dengan didapatkannya nilai debit air sungai dan debit sedimen selama penelitian pada Tabel 2 dijadikan parameter untuk membentuk garis lengkung sedimen pada Gambar 6.
0,00
20-Mar-18 27-Mar-18 03-Apr-18 10-Apr-18 17-Apr-18 24-Apr-18 01-Mei-18 08-Mei-18 15-Mei-18 22-Mei-18 29-Mei-18 05-Jun-18 12-Jun-18 19-Jun-18 26-Jun-18
Curah Hujan Debit Sedimen ton/hari
21
Gambar 6. Garis lengkung sedimen
Persamaan yang digunakan adalah berpangkat (power fuction) yaitu Qs = 8,8261Q2,5953 dengan nilai koefisien determinasi (R2
Nilai koefisien determinasi (R
): 0,7635. Berdasarkan persamaan diatas diperoleh nilai konstanta a sebesar 8,8261 sedangkan nilai konstanta b sebesar 2,5953 yang berarti debit sedimen yang terjadi pada lokasi penelitian lebih dipengaruhi oleh faktor erodibilitas tanah dibandingkan dengan faktor kemampuan air sungai untuk menghancurkan dan memindahkan bahan sedimen. Nilai koefisien a yang lebih tinggi diakibatkan oleh banyak bahan material hasil pelapukan akibat cuaca yang terkikis dan terangkut oleh hujan kemudian masuk ke sungai sebagai sedimen(Morgan, 2005).
2) persamaan garis lengkung sedimen lokasi penelitian sebesar 0,7635 artinya debit sedimen yang terjadi 76% dipengaruhi faktor debit sungai dan persamaan yang dihasilkan dari garis lengkung sedimen layak digunakan.Menurut Asdak(2010)persamaan yang didapatkan dari garis lengkung sedimen akan layak digunakan dapat ditunjukkan dengan mengetahui
Qs = 8,9897 Q2,8166
Debit Sedimen, Qs (ton/hari)
22
besarnya nilai R2 atau dapat juga disebut koefisien determinanasi (coefficient detemination). Koefisien determinasi menunjukkan seberapa jauh kesalahan dalam memperkirakan besaran y dapat direduksi dengan menggunakan informasi yang dimiliki variabel x. Model persamaan determinasi dianggap sempurna apabila nilai R2 =1. Dengan kata lain nilai R2 merupakan petunjuk validnya suatu
data jika nilai 0.6 ≤ R 2 ≤ 1.