PENENTUAN GARIS LENGKUNG SEDIMEN (Sediment Rating Curve) PADA MUSIM KEMARAU DI
DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) BEDAGAI (STUDI KASUS : SUB-DAS BEDAGAI)
SKRIPSI
STEPHANIA ANASTHASHA DAWOLO 150308012
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2020
PENENTUAN GARIS LENGKUNG SEDIMEN (Sediment Rating Curve) PADA MUSIM KEMARAU DI
DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) BEDAGAI (STUDI KASUS : SUB-DAS BEDAGAI)
SKRIPSI Oleh :
STEPHANIA ANASTHASHA DAWOLO 150308012/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Panitia Penguji Skripsi
Dr. Ir. Edi Susanto, M.Si
Delima Lailan Sari Nasution S.TP, M.Sc Nazif Ichwan S.TP, M.Si
Sulastri Panggabean S.TP, M.Si
STEPHANIA ANASTHASHA DAWOLO : Penentuan Garis Lengkung Sedimen (Sediment Rating Curve) Pada Musim Kemarau di Daerah Aliran Sungai (DAS) Bedagai (Studi Kasus : Sub- DAS Bedagai) dibimbing oleh EDI SUSANTO Penelitian ini dilakukan untuk mengatasi masalah kurangnya data sedimen pada suatu daerah aliran sungai (DAS) di Sumatera Utara. Hal ini dikarenkan pencatatan pengukuran sedimen masih kurang yang disebabkan oleh besarnya biaya yang dibutuhkan, waktu yang relatif panjang, dan risiko untuk mendapatkan data tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan persamaan garis lengkung sedimen. Garis Lengkung Sedimen adalah persamaan yang menghubungkan antara debit sungai dengan debit sedimen, sehingga untuk memperoleh debit sedimen, cukup menggunakan data debit sungai. Penelitian ini menggunakan metode deskriptif berupa data primer (data debit dan konsentrasi sedimen) dan data sekunder (data curah hujan). Hasil penelitian diperoleh garis lengkung sedimen Qs = 19.914Qw1.9641 dan R2 = 0,7506. Debit sedimen yang diperoleh telah melampaui batas yang ditetapkan oleh Departemen Kehutanan mengenai kriteria untuk penentuan DAS.
Kata kunci: debit sungai, garis lengkung sedimen, debit sedimen, DAS
ABSTRACT
STEPHANIA ANASTHASHA DAWOLO : Determination of Sediment Rating Curve in Dry Season in Bedagai Watersheds by EDI SUSANTO
This research was conducted to overcome the problem of lack of sediment data in a watershed in North Sumatra due to the lack of sediment measurements recording which caused by the amount of cost required, relatively long time, and the risk of obtaining such data. The purpose of this study was to obtain the equation of sediment curved line. Sediment curved line is an equation that connects the river discharge with the sediment discharge. The river discharge data could be used to obtain the sediment discharge. This research used descriptive methods in the form of primary data (debit data and sediment concentration) and secondary data (climate data). Results showed that sedimentary curved lines was Qs = 19.914Qw1.9641 dan R2 = 0.7506. The obtained sediment discharge has exceeded the limits set by the Ministry of Forestry regarding to the criteria for watershed determination.
Keywords : river discharge, sediment rating curve, sediment discharge, watersheds
Penulis dilahirkan di Langsa pada tanggal 7 Maret 1997 dari Ayah (Alm) Blasius Yusman Noveri Dawolo dan Ibu Heddy Haryati. Penulis merupakan anak ketiga dari empat bersaudara.
Tahun 2015 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Gunungsitoli dan pada tahun yang sama masuk ke Fakultas Pertanian USU melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) dan lulus pada pilihan pertama di Program Studi Keteknikan Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai anggota Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian (IMATETA). Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di Desa Aman Damai Kecamatan Serapit Kabupaten Langkat Sumatera Utara pada bulan Januari 2019
anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
“Penentuan Garis Lengkung Sedimen (Sediment Rating Curve) Pada Musim Kemarau Di Daerah Aliran Sungai Bedagai (Studi Kasus : Sub-DAS Bedagai)” yang merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Orangtua Penulis, terimakasih kepada Bapak Dr. Ir. Edi Susanto, M.Si. selaku ketua komisi pembimbing yang banyak membimbing dan membantu penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik, terima kasih kepada semua staff pengajar dan pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian, Bapak Ir. Anang Widicahyono, M.M selaku kepala BPDAS dan hutan lindung Wampu Sei Ular Sumatera Utara atas bantuan tempat dan peralatan penelitian, Bapak Maruli, S.Hut, Bapak Arif Setiawan, S.Hut, Bapak Jonis Siahaan dan kepada Universitas Sumatera Utara atas bantuan dana melalui skema Penelitian Dasar TALENTA 2019.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca yang bersifat membangun untuk kesempurnaan pada masa yang akan datang. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Medan, Januari 2020 Penulis
Hal.
ABSTRAK ... i
RIWAYAT HIDUP ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1
TujuanPenelitian ... 3
Manfaat Penelitian ... 3
TINJAUAN PUSTAKA Daerah Aliran Sungai ... 4
Debit Sungai ... 5
Sedimen dan Sedimentasi ... 6
Debit Sedimen ... 8
Pengukuran Debit Sedimen ... 8
Garis Lengkung Sedimen ... 9
Tekstur Tanah ... 11
Kerapatan Massa (bulk density) ... 12
METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ... 13
Bahan dan Alat ... 13
Metode Penelitian ... 14
Prosedur Penelitian ... 14
Parameter Penelitian ... 19
HASIL DAN PEMBAHASAN Karateristik Fisik Sub DAS Bedagai ... 20
Curah Hujan ... 22
Debit Sungai ... 23
Konsentrasi Sedimen ... 23
Debit Sedimen ... 26
Hubungan Curah Hujan, Debit Air dan Debit Sedimen... 27
Garis Lengkung Sedimen ... 29
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 31
Saran ... 31
DAFTAR PUSTAKA ... 32
LAMPIRAN ... 35
1. Kriterian Koefisien Determinasi ... 10
2. Kriterian Koefisien Determinasi ... 19
3. Penutupan Lahan DAS Bedagai ... 21
4. Data Curah Hujan dan Debit Sungai ... 22
5. Konsentrasi Sedimen, Debit Sungai, Debit Sedimen selama penelitian ... 24
1. Daerah Aliran Sungai Bedagai ... 13
2. Letak Botol Penampung Sedimen ... 15
3. Penutupan Lahan Das Bedagai ... 20
4. Peta Tanah DAS Bedagai ... 22
5. Grafik Hubungan Waktu dengan Debit Sungai dan Debit Sedimen ... 28
6. Grafik Hubungan Waktu dengan Curah Hujan dan Debit Sedimen ... 28
7. Grafik Hubungan Waktu dengan Debit Sungai dan Konsentrasi Sedimen .... 29
8. Garis Lengkung Sedimen ... 29
1. Flowchart Penelitian ... 35
2. Data Curah Hujan Harian ... 36
3. Data Debit Sungai Harian ... 38
4. Data Debit Sungai Persampel ... 39
5. Konsentrasi Sedimen... 40
6. Debit Sedimen ... 42
7. Sifat Fisika Tanah Lokasi Penelitian ... 45
8. Dokumentasi Penelitian ... 46
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang memiliki iklim tropis yang terdiri dari musim hujan dan musim kemarau. Hal ini disebabkan karena Indonesia berada pada letak geografis antara benua Asia dan benua Australia. Di daerah tropis, suhu udara dan curah hujan sangat berperan dalam proses pelapukan batuan dan pembentukan tanah. Di Indonesia daerah aliran sungai (DAS) merupakan satu kesatuan ekosistem yang unsur-unsur utamanya terdiri atas sumber daya alam, tanah, air dan vegetasi serta sumber daya manusia sebagai pelaku pemanfaat sebagai sumber daya alam.
Sumatera utara memiliki luas lahan sebesar 826.695,8 ha, yang terdiri dari 25 kabupaten dan 8 kota termasuk kabupaten Serdang Bedagai dengan luas lahan
sebesar 28.522 ha dan luas daerah aliran sungai sebesar 187.455,08 ha. Dimana aliran sungai tersebut dilalui oleh lima DAS yaitu : DAS Bedagai, DAS Hapal, DAS Padang, DAS Sialang Buah dan DAS Ular (BPS, 2014). Suatu DAS hidrologi tersusun oleh masukan, proses dan luaran. Proses yang terjadi di dalam DAS akan mengalih ragamkan masukan yang berupa hujan menjadi luaran yang berupa hasil air baik kualitas maupun kuantitas dan sedimen (Harto, 1993).
Sedimen adalah hasil proses erosi baik berupa erosi permukaan, erosi parit atau jenis erosi lainnya. Hasil sedimen (sediment yield) adalah besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi di daerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu. Sedimen yang umumnya ada disungai terdiri dari pelapukan batuan induk yang diakibatkan oleh faktor lingkungan, terutama perubahan iklim. Karena adanya transpor sedimen dari tempat yang lebih tinggi
ke daerah hilir dapat menyebabkan pendangkalan waduk, sungai, saluran irigasi, dan terbentuknya tanah-tanah baru di pinggir-pinggir sungai (Alimuddin, 2012).
DAS Bedagai merupakan DAS dengan prioritas rawan banjir karena sering terjadinya luapan sungai pada daerah hulu. Umumnya luapan sungai terjadi akibat air sungai tidak dapat ditampung oleh sungai. Buruknya sistem drainase dan kondisi DAS yang cukup memprihatinkan serta curah hujan yang tinggi mengakibatkan debit air sungai meningkat. Pada batas tertentu, peningkatan debit air di hulu tidak mampu ditampung oleh hilir sehingga berdampak pada luapan debit air/banjir. Akibatnya, dapat menurunkan kesuburan dan produktivitas tanah yang dapat berdampak pada kelangsungan hidup manusia terutama yang hidupnya bergantung pada pertanian seperti pada lokasi penelitian serta menyebabkan terjadinya erosi dan sedimentasi.
Disisi lain, untuk mengetahui besarnya erosi dan sedimentasi pada DAS Bedagai diperlukan sebuah data sedimen. Dimana dengan data sedimen yang akurat dapat menyelesaikan masalah hidrologi pada DAS Bedagai. Tetapi pada kenyataannya pencatatan pengukuran sedimen sungai masih kurang. Data sedimen pada suatu DAS Bedagai masih sangat terbatas. Hal ini disebabkan karena beberapa faktor diantaranya biaya yang diperlukan untuk melakukan pengukuran sedimen cukup mahal misalnya dalam pengadaan peralatan, selain itu resiko yang terjadi dalam pengukuran misalnya terbawa arus sungai saat melakukan pengambilan data, serta waktu yang relatif panjang. Dampak yang terjadi ketika sedimentasi berlebihan didalam daerah aliran sungai adalah banjir, dasar permukaan sungai menjadi dangkal, dan berkurangnya kapasitas sungai, saluran dan waduk. Dengan diketahuinya data sedimen pada suatu DAS Bedagai, maka
dapat dihitung berapa besar konsentrasi sedimen dan dapat ditentukan persamaan garis lengkung sedimen (sediment rating curve) di DAS Bedagai.
Persamaan garis lengkung sedimen dapat menentukan konsentrasi sedimen tanpa melakukan pengukuran langsung ke sungai sehingga tidak menggunakan biaya yang besar dan waktu yang lama dalam penentuan konsentrasi DAS (Susanto dan Sitorus, 2019). Bagi Stake holder dapat digunakan untuk pengelolaan DAS serta dapat membantu mengurangi pendangkalan permukaan sungai, saluran dan waduk. Garis lengkung sedimen telah banyak digunakan sebagai salah metode empiris yang menghubungkan konsentrasi sedimen Cs
(g/m3) dengan debit saluran Q (m3/detik)
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah
- Mendapatkan persamaan garis lengkung sedimen (sediment rating curve) di daerah aliran sungai Bedagai.
- Mendapatkan konsentrasi sedimen di daerah aliran sungai Bedagai - Mendapatkan debit sedimen di daerah aliran sungai Bedagai
Manfaat Penelitian
Penelitian ini berguna untuk memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara dan diharapkan berguna bagi pihak yang berkepentingan dengan sedimen dalam pengelolaan DAS Bedagai serta sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut dan informasi mengenai kajian sedimentasi serta hubungannya dengan debit sungai.
TINJAUAN PUSTAKA
Daerah Aliran Sungai
Daerah aliran sungai adalah suatu wilayah yang dibatasi oleh pemisah igir atau punggungan perbukitan topografi dan bilamana ada hujan yang jatuh didalamnya maka air hujan tersebut akan ditampung, disimpan dan dialirkan melalui sistem sungai dengan percabangannya dan akan keluar DAS melalui satu jalan keluar. Daerah aliran sungai juga merupakan bagian tertentu pada permukaan bumi yang dipisahkan dari bagian-bagian lain yang berdekatan oleh garis batas yang jelas dan setiap waktu dihuni oleh sekelompok tumbuhan dan binatang tertentu. Fungsi hidrologi DAS berhubungan dengan kemampuan DAS dalam hal transmisi air, penyangga pada puncak kejadian hujan, pelepasan air secara perlahan, memelihara kualitas air dan mengurangi perpindahan masa tanah, misalnys melalui longsor (Suprayogi dkk., 2014).
Daerah aliran sungai atau catchment, basin, watershed merupakan daerah dimana semua alirannya mengalir kedalam suatu sungai yang dimaksudkan.
Daerah ini umumnya dibatasi oleh batas topografi, yang berarti ditetapkan berdasar atas aliran air permukaan. Batas ini ditetapkan berdasar atas air dibawah tanah kaena permukaan air tanah selalu berubah sesuai dengan musim dan tingkat kegiatan pemakaian. Nama sebuah DAS ditandai dengan nama sungai yang bersangkutan dan dibatasi oleh titik control, yang umumnya merupakan stasiun hidrometri (Harto, 1993).
Suatu DAS terdiri dari dua bagian utama yaitu daerah tadahan atau catchment area yang membentuk daerah hulu atau “daerah kepala sungai” dan daerah penyaluran air yang berada dibawah daerah tadahan. Daerah penyaluran air
dapat dibagi menjadi dua daerah yaitu daerah tengah dan daerah hilir. Daerah tadahan merupakan daerah sumber air bagi DAS yang bersangkutan. Sedang daerah penyaluran air menyalurkan air turah atau excees water dari sumber air kedaerah penampungan air yang berada disebelah bawah DAS. Daerah penampungan air dapat berupa danau dan laut (Asdak, 2007).
Debit Sungai
Debit atau discharge adalah luas penampang basah sungai dikalikan dengan kecepatan, dinyatakan dalam satuan meter kubik perdetik (m3/det) atau liter perdetik (l/det). Persamaan biasa yang digunakan adalah
...(1) Dimana Q adalah debit (m3/det), A adalah luas penampang (m2) dan V adalah kecepatan aliran (Limantara, 2010). Sedangkan menurut Soemarto (1995) debit atau aliran merupakan volume air yang mengalir lewat suatu penampang melintang dalam alur (channel), pipa, akuifer, ambang dan sebagainya, persatuan waktu.
Data debit atau aliran sungai merupakan informasi yang paling penting bagi pengelola sumber daya air. Debit puncak (banjir) diperlukan untuk merancang bangunan pengendali banjir. Sementara data debit aliran kecil diperlukan untuk perencanaan alokasi (pemanfaatan) air untuk berbagai macam keperluan, terutama pada musim kemarau panjang. Debit aliran rata-rata tahunan dapat memberikan gambaran potensi sumber daya air yang dapat dimanfaatkan dari suatu daerah aliran sungai. Debit aliran biasanya ditunjukkan dalam bentuk hidrograf aliran. Hidograf aliran adalah suatu perilaku debit sebagai respon adanya perubahan karateristik biogeofisik yang berlangsung dalam suatu DAS
atau adanya perubahan (fluktuasi musiman atau tahunan) iklim lokal (Asdak, 2007).
Menurut Gordon dkk., (1992), teknik pengukuran debit aliran langsung
dilapangan pada dasarnya dapat dilakukan melalui empat kategori yaitu (1) pengukuran volume aliran sungai (2) pengukuran debit dengan cara mengukur
kecepatan aliran dan menentukan luas penampang melintang sungai (3) pengukuran debit dengan menggunakan bahan kimia (pewarna) yang dialirkan
dalam aliran sungai (substance tracing method) dan (4) pengukuran debit dengan membuat bangunan pengukur debit seperti weir (aliran air lambat) atau flume (aliran air cepat). Sedangkan menurut Asdak (2007) pengukuran debit aliran yang paling sederhana dapat dilakukan dengan metode apung atau floating method.
Sedimen dan Sedimentasi
Sedimen adalah hasil endapan material padat atau proses erosi, baik berupa erosi permukaan, erosi parit, atau jenis erosi tanah lainnya. Sedimen umumnya mengendap dibawah kaki bukit, didaerah genangan banjir dialiran sungai, air dan waduk. Hasil sedimen atau sediment yield adalah besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi didaerah tangkapan air yang diukur pada periode dan tempat tertentu. Hasil sedimen biasanya diperoleh dari pengukuran sedimen terlarut dalam sungai atau dengan pengukuran langsung didalam waduk (Asdak, 2007). Sedangkan sedimentasi didefinisikan sebagai akibat dari pengendapan erosi tanah dan memberi pengaruh pada lingkungan (Bunganaen, 2011).
Beban sedimen yang diangkut melewati suatu penampang alur sungai terdiri dari beban bilas atau wash load , beban layang atau suspended load, dan
beban alas atau bed load. Beban bilas terdiri atas partikel-partikel yang sangat halus dan koloid yang mengendap sangat lambat meskipun dalam air tenang sekalipun. Beban layang didefinisikan sebagai sedimen yang tidak pernah berada dialas alur sungai atau tidak termasuk beban bilas, selama dalam kondisi aliran.
Beban alas didefinisikan sebagai sebagian beban yang bergerak sepanjang alas sungai dengan cara menggelinding, bergeser atau berloncatan (Soemarto, 1995).
Menurut Dunne dan Leopold (1978) sedimen dapat dibedakan berdasarkan jenis ukurannya yaitu liat (<0,0039), debu (0,0039-0,0625), pasir (0,0625-2,0) dan pasir besar (2,0-64,0). Sedimen ditemukan terlarut dalam sungai disebut muatan sedimen atau suspended sediment dan merayap didasar sungai disebut dengan sedimen merayap atau bed load. Dengan demikian, tampak bahwa perbedaan antara muatan sedimen dan sedimen merayap adalah terletak pada cara partikel-partikel sedimen terus bergerak yang ditentukan oleh besar kecilnya ukuran partikel. Menurut Bunganaen (2011), Faktor-faktor yang mempengaruhi sedimentasi adalah : (a) jumlah dan intensitas hujan, (b) formasi geologi dan jenis tanah, (c) tata guna lahan, (d) erosi di bagian hulu, (e) topografi.
Terdapat dua macam gerakan sedimen yaitu gerakan fluvial adalah gaya- gaya yang menyebabkan bergeraknya butiran-butiran kerikil yang terdapat di atas permukaan dasar sungai terdiri dari komponen gaya-gaya gravitasi yang sejajar dengan dasar sungai dan gaya geser serta gaya angkat yang dihasilkan oleh kekuatan aliran air sungai. Gerakan massa sedimen yaitu gerakan air bercampur massa sedimen dengan konsentrasi yang sangat tinggi, di hulu sungai-sungai arus deras di daerah lereng-lereng pegunungan atau gunung berapi. Gerakan massa sedimen ini disebut sedimen luruh yang biasanya dapat terjadi di dalam alur
sungai arus deras (torrent) yang kemiringannya lebih besar dari 150
(Pangestu dan Hakki, 2013).
Debit Sedimen
Debit sedimen adalah jumlah muatan yang tersuspensi yang melalui penampang sungai tertentu yang dinyatakan dalam satuan berat per satuan waktu.
Pengukuran sedimen, seperti pengukuran dengan alat-alat ukur arus, hanya memberikan contoh-contoh debit sedimen berkala. Kurva debit sedimen yang menghubungkan debit sedimen tersuspensi dan debit air biasa digunakan untuk memperkirakan muatan sedimen pada hari/hari yang tidak ada pengukurannya.
Semakin besar volume aliran, jumlah sedimen yang tersuspensi dalam aliran sungai tersebut menjadi lebih besar (Linsley dkk., 1989).
Pengukuran Debit Sedimen
Untuk menghitung besarnya nilai debit sedimen ditentukan dengan berbagai metode yaitu metode langsung dan tidak langsung. Pelaksanaan metode langsung dibuat dengan botol-botol terbuka atau alat pengambil contoh yang rumit (Linsley dkk., 1989). Alat tersebut dilengkapi dengan dua lubang. Lubang pertama untuk tempat masuknya sampel air dan lubang lainnya adalah untuk buanagan udara dalam botol. Pada bagian ekor terdapat alat seperti sirip yang berfungsi mengarahkan lubang penampung air agar selalu mengarah kearah datangnya aliran air. Alat tersebut biasanya dilengkapi dengan lubang penampung sampel air yang berbeda ukurannya sehingga diperoleh muatan sedimen dengan berbagai ukuran (Asdak, 2007).
Pada cara pengukuran muatan sedimen dengan teknik depth integrating, alat ukur sedimen diikatkan pada tongkat penduga, kemudian dimasukkan
didalam aliran sungai dengan gerakan kebawah dan ditarik kembali keatas dengan kcepatan gerakan yang sama. Kecepatan gerak tergantung pada kecepatan aliran sungai. Semakin deras aliran air, semakin cepat gerakan yang harus dilakukan.
Besarnya sampel air untuk sekali pengukuran diusahakan kurang lebih 2/3 isi botol (Gordon dkk., 1992). Hasil pengukuran sampel sedimen kemudian dianalisis di laboratorium, dimana sampel air tersebut disaring dengan menggunkan kertas saring dengan tingkat akurasi data yang diinginkan (Asdak, 2007).
Sedangkan metode tidak langsung menggunakan persamaan empiris seperti metode Yang, metode Bagnold dan metode Sheng, metode Engelung, Hansen dan Hung (Ismail, 2008). Dengan asumsi bahwa konsentrasi sedimen
merata pada seluruh bagian penampang melintang sungai, maka debit sedimen dapat dihitung sebagai hasil perkalian antara konsentrasi dan debit air yang dirumuskan sebagai berikut :
Qs = 0,0864 x C x Qw ...(2)
Dimana Qs adalah debit sedimen (ton/hari), C adalah konsentrasi sedimen, Qw adalah debit sungai (m3/det) dan K adalah 0,0864 yaitu faktor perubah unit
(Asdak, 2007).
Garis Lengkung Sedimen
Garis lengkung sedimen (sediment rating curve) merupakan suatu metode atau persamaan yang digunakan umtuk menganalisa hubungan antara debit aliran dengan debit suspensi. Selain itu banyak digunakan sebagai salah satu metode empiris yang menghubungkan konsentrasi sedimen, Cs (g/m3) dengan debit saluran, Q (m3/detik) (Susanto dkk., 2017). Didalam penggunaan garis lengkung sedimen diperlukan dua variabel data yaitu data debit aliran sungai dan data debit
suspensi. Garis lengkung ini juga dapat memberikan informasi bahwa ketika terjadi kenaikan tinggi muka air sungai, maka terjadi penambahan debit aliran sehingga debit mampu membawa sedimen suspensi dari sungai tersebut dalam jumlah banyak (Manuhana dan Dibyosaputro, 2017).
Pada umumnya karya ilmiah yang sudah dipublikasi yang menggunakan garis lengkung sedimen merupakan fungsi power dalam bentuk persamaan seperti dibawah ini (Asselman, 2000 ; Syvitski dkk., 2000)
Cs = a x Qb ...(3) Dimana a adalah konstanta regresi dan b adalah konstanta eksponensial. Nilai- nilai konstanta regresi dan eksponensial dari kurva lengkung sedimen (sediment rating curve) tergantung pada tingkat erosi yang terjadi, atau ketersediaan
bahan sedimen yang merupakan hasil pelapukan di daerah tertentu dan juga kekuatan air sungai untuk mengikis dan mengangkut bahan sedimen.
Sesuai atau tidaknya tabel matematis regresi sederhana dengan data yang digunakan dapat ditunjukkan dengan mengetahu besarnya nilai R2 atau juga disebut dengan koefisien determinasi (Coefficient of determination) dan tingkat korelasi analisis yang merupakan bentuk analisis statistik yang menunjukkan kuatnya hubungan antara dua variabel tersebut dan dapat dinyatakan kuat apabila berada pada rentang nilai 0,75 < x < 0,99. Koefisien determinasi memiliki beberapa kriteria seperti pada Tabel 1 (Hines et al., 1990):
Tabel 1. Kriteria Koefisien Determinasi
Nilai R2 Interpretasi
0,7 < R2 < 1,0 Pengaruh Tinggi 0,4 < R2 < 0,7 Pengaruh Sedang
0,2 < R2< 0,4 Pengaruh Rendah
R2< 0,2 Diabaikan
Tekstur Tanah
Tekstur tanah merupakan perbandingan butir-butir pasir (2mm-50μ), debu (2μ-50 μ), dan liat (< 2μ) di dalam fraksi tanah atau dengan kata lain menunjukkan kasar halusnya suatu tanah (Utami, 2009). Istilah tekstur digunakan untuk menunjukan ukuran pertikel-partikel tanah. Tetapi, apabila ukuran partikel tanah sudah diketahui maka digunakan istilah struktur. Struktur menunjukan kombinasi atau susunan partikel-partikel tanah primer (pasir, debu dan liat) sampai pada partikel-partikel sekunder atau (ped) disebut juga agregat.
Menurut Hanafiah (2007), berdasarkan kelas teksturnya maka tanah digolongkan menjadi:
1. Tanah bertekstur kasar atau tanah berpasir, berarti tanah yang mengandung minimal 70% pasir : bertekstur pasir atau pasir berlempung.
2. Tanah bertekstur halus atau kasar berliat, berarti tanah yang mengandung minimal 37,5% liat atau bertekstur liat, liat berdebu atau liat berpasir.
3. Tanah bertekstur sedang atau tanah berlempung, terdiri dari:
a. Tanah bertekstur sedang tetapi agak kasar meliputi tanah yang bertekstur lempung berpasir (sandy loam) atau lempung berpasir halus.
b. Tanah bertekstur sedang meliputi yang bertekstur berlempung berpasir sangat halus, lempung (loam), lempung berdebu (silty loam) atau debu (silt).
c. Tanah bertekstur sedang tetapi agak halus mencakup lempung liat (clay loam), lempung liat berpasir (sandy clay loam), atau lempung liat berdebu (sandy silt loam).
Kerapatan Masa (Bulk Density)
Kerapatan massa adalah bobot massa tanah kondisi lapangan yang dikering ovenkan persatuan volume. Nilai kerapatan massa tanah berbanding lurus dengan tingkat kekasaran partikel-partikel tanah, semakin kasar akan semakin berat. Bulk density merupakan petunjuk kepadatan tanah. Semakin padat suatu tanah maka makin tinggi bulk density, yang berarti makin sulit meneruskan air atau ditembus (Utami, 2009).
Menurut Hanafiah (2007) bahwa kandungan bahan organik cukup mempengaruhi nilai butiran tanah karena bahan organik yang sangat ringan sehingga mempengaruhi kepadatan tanah. Tanah yang mengandung bahan organik yang tinggi akan memiliki nilai Bulk density yang rendah, sebaliknya tanah yang mengandung bahan organik yang rendah memiliki nilai Bulk density yang tinggi.
Nilai kerapatan massa tanah berbanding lurus dengan tingkat kekasaran partikel- partikel tanah, makin kasar akan makin berat. Tanah lapisan atas yang bertekstur liat dan berstruktur granular memiliki BI (berat isi) anatara 1,0 – 1.3 g/cm3 , sedangkan yang bertekstur kasar memiliki BI (berat isi) 1,3 – 1,8 g/cm3.
METODOLOGI PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan mulai bulan April – Juli 2019, dengan lokasi di bagian hulu dari DAS Bedagai yaitu berada diantara 03o05’- 03o38’10” LU dan 98o48’22”- 99o16’35” BT. Secara administrasi daerah aliran sungai Bedagai berada atau terletak di wilayah Kabupaten Serdang Bedagai.
Gambar 1. Daerah Aliran Sungai Bedagai Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah data-data spasial seperti peta jenis tanah, peta DEM (Digital Elevation Mode), peta tata guna lahan, dan data curah hujan. Bahan pendukung lainnya adalah data debit sungai, data karakteristik fisik tanah dan sedimen. Botol yang digunakan untuk menampung sedimen. kertas saring Whatmann jenis 934-AH. Peralatan yang digunakan adalah seperangkat komputer dengan software arcGIS dan Microsoft Office, water
Metode Penelitian
- Penelitian ini menggunakan data primer dan sekunder, data sekunder yang digunakan antara lain berupa data DEM (Digital Elevation Mode) dan data curah hujan
- Data primer berupa tinggi muka air yang diperoleh dari Automatic Water Level Logger, sampel sedimen yang diambil titik outlet sungai. Untuk sampel
sedimen yang diambil digunakan metode langsung untuk pengukurannya yaitu dengan botol sampel yang ditempatkan di pinggiran sungai. Ketinggian botol sampel akan mewakili beberapa besaran debit sungai dan sedimen.
- Untuk mengetahui data tinggi muka air menggunakan water level logger yang berfungsi untuk mencatat data tinggi muka air sungai setiap empat jam sekali.
- Data tinggi muka air yang berfungsi untuk menghitung debit air dengan menggunakan persamaan (Nasution, 2019) :
Qw= 28,073(h) 1,9698 ... (4) - Untuk memperoleh konsentrasi sedimen maka air sampel sebanyak 100 mL
dianalisis dilaboratorium dengan cara difiltrasi dengan pompa vakum dalam tabung yang dilengkapi kertas saring (kertas saring whatmann tipe 934-AH dengan ukuran pori = 1,4 µm dan diameter 55 mm) dan kemudian ditimbang massa sedimen yang melekat pada kertas filter.
- Pembuatan garis lengkung sedimen (sediment rating curve) Prosedur Penelitian
Prosedur ini dilakukan melalui 6 tahap, yaitu penentuan lokasi dan pembuat alat penampung sedimen, tahap pengumpulan data, tahap analisis, tahap pembentukan persamaan garis lengkung sedimen dan evaluasi model :
1. Menentukan Lokasi dan membuat Alat Penampung Sedimen
Lokasi penelitian telah disediakan oleh Dinas Lingkungan Hidup dan Kehutanan. Pembuatan alat penampung sedimen dilakukan di bengkel las dengan bahan utama botol, besi siku dan besi bulat. Letak botol penampung sedimen disetiap debit terjadi dapat dilihat pada Gambar 2 di bawah.
TMA 31 cm
Gambar 2. Letak botol penampung sedimen 2. Pengumpulan Data
a. Data Primer
Debit air diperoleh dengan menggunakan data tinggi muka air yang dibaca water level logger yang sudah terpasang di stasiun pengukur arus sungai (SPAS) Bedagai dan dimasukkan kedalam persamaan (Nasution, 2019) :
Qw= 28,073(h) 1,9698 ...(5) dengan h adalah tinggi muka air.
Sampel sedimen diambil dengan menggunakan botol sampel yang ditempel pada dinding sekat ukur. Ketinggian setiap botol sampel akan mewakili Alat Penampung
Sedimen SPAS
Huta Nauli
Ombrometer
beberapa besaran debit sungai. Curah hujan diperoleh dari alat Rainfall Logger yang telah disediakan oleh Dinas Lingkungan Hidup dan Kehutanan.
b. Data Sekunder
Data sekunder diperoleh dari peta DEM, peta penutup lahan, peta tanah yang diperoleh dengan menggunakan software ArcGIS serta data curah hujan.
3. Analisis Konsentrasi Sedimen dan Debit Sedimen a. Konsentrasi Sedimen
- Dibilas dahulu kertas saring Whatmann tipe 934-AH (ukuran pori = 1,5μm dan diameter 55 mm) dengan aquades dalam gelas ukur dan ditaruh pada aluminum foil cup, kemudian dikeringkan dalam oven dengan suhu 103-
1050C selama satu jam untuk mendapatkan berat kering tanpa air.
- Diambil kertas saring dari oven kemudian dimasukkan ke fleaker glass yang sudah dilengkapi pompa vakum
- Diambil sampel air sedimen sebanyak 100 mL kemudian dimasukkan kedalam fleaker glass bersamaan dengan dihidupkan pompa vakum dan dibiarkan sampai air sedimen habis
- Dimasukkan kertas saring yang berisi sedimen hasil saringan kedalam oven dengan suhu 103-1050C selama satu jam.
- Dimasukkan kertas saring dari oven ke desikator selama 15 menit dan ditimbang sehingga diperoleh berat kertas + sedimen (a mg)
- Dihitung konsentrasi sedimen dengan menggunakan persamaan : T (a-b)
100 1000 ... (6) Dimana a adalah berat kertas saring dengan sedimen dan b adalah berat kertas saring tanpa sedimen.
b. Debit Sedimen
Debit sedimen dihitung dengan menggunakan persamaan :
Qs = 0,0864 x Qw x C ...(7)
Dimana Qs adalah debit sedimentasi (ton/hari), Qw adalah debit aliran (m3/det), C adalah konsentrasi sedimen (mg/liter).
4. Membuat persamaan garis lengkung sedimen (sediment rating curve)
Dalam membuat grafik hubungan antara debit air dan dengan debit sedimen menggunakan Microsoft Excel
5. Sifat Fisik dan Kimia Tanah
Karateristik fisik dan kimia tanah yang digunakan yaitu tekstur tanah, bahan organik dan kerapatan massa yang dilakukan di Laboratorium Riset Teknologi Fakultas Pertanian. Berikut tata cara pengujian di laboratorium :
a. Mengukur tekstur tanah dengan metode hydrometer dengan cara :
- Mengering anginkan sampel tanah dan mengayak dengan ayakan 10 mesh untuk pengujian di laboratorium
- Menimbang 50 g tanah kemudian masukkan ke Erlenmeyer 250 ml - Menambahkan 50 ml larutan Natrium Pyrophospat, dikocok sampai
rata dan dibiarkan semalaman.
- Menggoncang selama 15 menit pada alat penggoncang.
- Memindahkan tanah ke dalam silinder 500 ml dan menambahkan aquadest.
- Mengocok silinder sebanyak 20 kali sebelum pembacaan, bila perlu tambahkan Amyl alkohol untuk menghilangkan buih yang dapat mengganggu pembacaan.
- Memasukkan hydrometer ke dalam silinder dengan hati-hati untuk pembacaan I setelah 40 detik dari pengocokan.
- Setelah 2 jam masukkan lagi hydrometer untuk pembacaan II.
- Menghitung persentase pasir, liat, dan debu.
- Menganalisis dengan menggunakan segitiga USDA.
b. Menganalisis bahan organik dengan metode Walkley &Black dengan cara :
- Mengeringanginkan sampel tanah andosol dan podsolik
- Menimbang 0,1 g untuk tanah Andosol dan 0,5 gram untuk tanah ml dicampur dengan 5 ml K2Cr2O7 dan 10 ml H2SO4 lalu digoncang.
- Menambahkan 100 ml air suling dan 5 ml H3PO4 85 %, NaF 4 % 2,5 ml, dan 5 tetes diphenylamine, digoncang sampai larutan berwarna biru tua.
- Mentitrasikan dengan Fe (NH4)2 (SO4)2 dari buret hingga warna berubah menjadi hijau.
- Menghitung kadar C-Organik dan persen bahan organiknya.
- Penentuan lokasi tanah untuk pengambilan sampel dilakukan secara acak pada DAS Bedagai dengan bantuan Arcgis.
c. Menganalisis kerapatan massa (bulk density)
- Mengambil contoh tanah dari pengamatan profil yaitu contoh tanah utuh yang diambil dengan ring sampel
- Sebelum diovenkan, timbang tanah terlebih dahulu untuk mengetahui berat tanah kering air
- Tanah kemudian di masukkan kedalam oven selama 24 jam
- Setelah diovenkan, tanah kemudian dimasukkan kedalam desikator selam ±5 menit
- Menimbang berat tanah yang telah dikeringovenkan - Menghitung kerapatan massa
5. Evaluasi Model
Evaluasi model bertujuan untuk mengetahui seberapa baik data hasil model, jika dibandingkan dengan data observasi. Evaluasi model ini menggunakan koefisien determinasi (R2) yang memiliki beberapa kriteria seperti Tabel 2 di bawah ini :
Tabel 2. Kriteria Koefisien Determinasi
Nilai R2 Interpretasi
0,7 < R2 < 1,0 Pengaruh Tinggi 0,4 < R2 < 0,7 Pengaruh Sedang
0,2 < R2< 0,4 Pengaruh Rendah
R2< 0,2 Diabaikan
Parameter Penelitian - Debit Sungai
- Konsentrasi Sedimen
- Sifat Fisika dan Kimia Tanah
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karateristik Fisik Sub DAS Bedagai (Lokasi Penelitian)
Karakteristik fisik sub Das merupakan proses yang terjadi secara alami, seperti proses geologis, hidrologis, atmosfir, dan biologis yang menghasilkan suatu bentuk lahan, tata air, iklim, tanah dan vegetasi alami. Sifat spesifik dari suatu DAS dilakukan melalui pendekatan perencanaan, pelaksanaan maupun pemantauan dan evaluasi pengolahan daerah aliran sungai di Sub DAS Bedagai.
Bentuk DAS pada wilayah DAS Bedagai terletak pada titik koordinat 03o05’- 03o38’10” LU dan 98o48’22”- 99o16’35” BT (Gambar 1). Dengan luas
DAS Bedagai sebesar 42.852,42 ha dan panjang aliran sungai sebesar 147.730,81 km. Pada Gambar dibawah ini dapat dilihat tutupan lahan pada daerah aliran sungai Bedagai berupa sawah, perkebunan, hutan lahan kering sekunder, semak belukar, pertanian lahan kering campur, dan tanah terbuka.
Gambar 3. Penutupan Lahan DAS Bedagai
Tabel 3. Penutupan Lahan DAS Bedagai
No Penutupan Lahan Luas (ha) Fase (%)
1 Sawah 12.714,801 29,67
2 Perkebunan 14.570,617 34
3 Hutan Lahan Kering Sekunder 826,165 1,93
4 Semak Belukar 1.840,184 4,29
5 Pertanian Lahan Kering Campur 10.847,521 25,31
6 Tanah Terbuka 326,234 0,76
7 Pertanian Lahan Kering 1.632,013 3,81
8 Hutan Tanaman 94,885 0,23
Pada Tabel 3 diatas dapat dilihat luas penutup lahan seluruhnya pada DAS Bedagai berupa sawah (29,67%), perkebunan (34%), hutan lahan kering sekunder (1,93%), semak belukar (4,29%), pertanian lahan kering campur (25,31%), tanah terbuka (0,76), pertanian lahan kering (3,81%), dan hutan tanaman (0,23%).
Setiap DAS memiliki karekteristik penggunaan lahan berupa pengelolaan vegetasi, tanah dan relief serta klasifikasi tanah, secara menyeluruh dari hulu sampai hilir yang bersifat statis. Pada lokasi penelitian didominasi oleh jenis tanah Aluvial, Podsolik, dan tanah Andosol. Berdasarkan analisa di laboratorium diketahui beberapa sifat fisik dan kimia dari ketiga jenis tanah tersebut. Pada jenis
tanah Andosol memiliki tekstur lempung berpasir, rata-rata C-organik sebesar 1,45, bahan organik sebesar 2,50 dan bulk density sebesar 1,325. Pada jenis tanah
Aluvial memiliki tekstur lempung liat berpasir, rata-rata C-organik sebesar 0,81, bahan organik sebesar 1,40 dan bulk density sebesar 1,478. Pada jenis tanah Podsolik memiliki tekstur pasir berlempung, rata-rata C-organik sebesar 0,85, bahan organik sebesar 1,47 dan bulk density sebesar 1,410.
Gambar 4. Peta tanah DAS Bedagai Curah Hujan
Data curah hujan diperoleh dengan menggunakan alat tatonas yang disiapkan oleh Dinas Lingkungan Hidup dan Kehutanan di SPAS (Stasiun Pengamat Aliran Sungai) dan selama penelitian berlangsung memperoleh nilai rata-rata data curah hujan bulanan yang cukup fluktuatif. Pada Tabel 4 di bawah ini hubungan antara curah hujan dan debit sungai yang terlihat curah hujan tertinggi pada bulan Mei 2019 dengan 77 mm/bulan dan curah hujan terendah dalam musim tersebut pada bulan Juli 2019 dengan 10 mm/bulan
Tabel 4. Data curah hujan dan debit sungai Bulan
Tahun
Curah Hujan (mm/bulan)
Debit Sungai (m3/detik) April – 2019
Mei – 2019 Juni – 2019 Juli – 2019
12 77 50,5 10
2,97 4,39 3,86 3,91
Debit Sungai
Berdasarkan debit air sungai yang diperoleh dari water level logger merk TH-18 Automatic Water Level Logger secara otomatis membaca data 4 jam sekali yang diletakkan di SPAS Huta Nauli menunjukkan nilai debit harian dan bulanan.
Pada Tabel 4 di atas menunjukkan besarnya debit sungai rata-rata setiap hari yang dihitung dengan menggunakan Persamaan 4. Pada Tabel 3 menunjukkan bahwa
rata-rata debit sungai bulanan tertinggi terjadi bulan Mei tahun 2019 yaitu 4,39 m3/detik dan debit sungai bulanan terendah terjadi bulan April tahun 2019
yaitu 2,97 m3/detik.
Menurut Soemarto (1995) data debit sungai diperoleh dari volume air yang mengalir persatuan waktu yang setiap bulan debit sungai memiliki rata-rata perbedaan karena adanya perbedaan besar curah hujan yang terjadi sehingga mempengaruhi peningkatan volume air pada suatu DAS. Sedangkan menurut Permenhut (2013) data dari sebuah sungai juga dipengaruhi akibat adanya kemiringan dan letak dari suatu DAS. Untuk sungai di bagian hulu 70% rata-rata memiliki kemiringan lebih dari 8%. Pada umumnya di bagian hulu memiliki intensitas curah hujan tinggi dibandingkan dengan bagian tengah dan hilir.
Konsentrasi Sedimen
Data konsentrasi sedimen didapatkan dengan pengambilan sampel secara langsung di DAS Bedagai berdasarkan ketinggian muka air sesuai dengan SNI (2008). Perbedaan ketinggian pada muka air menghasilkan nilai konsentrasi sedimen yang berbeda-beda. Untuk setiap sampel yang akan dianalisa, air yang ada di dalam botol dianalisis di laboratorium sehingga mengahasilkan nilai konsentrasi sedimen yang sesuai dengan (SNI, 2008). Menurut Sandy (1985)
musim sangat mempengaruhi muatan padatan tersuspensi dan keruhan air. Jika pada musim hujan muatan lumpur akan lebih tinggi karena adanya laju erosi, sedangkan di musim kemarau keruhnya air dipengaruhi oleh laju aliran air yang terbatas menaruh hasil-hasil endapan sungai.
Pada data yang didapat konsentrasi sedimen dari mulai April hingga Juli 2019 data tertinggi yaitu 22 Mei 2019 sebesar 10.300 mg/liter dan terendah yaitu 13 Mei 2019 sebesar 200 mg/liter hal ini disebabkan muatan padatan tersuspensi dan kekeruhan.
Tabel 5. Konsentrasi sedimen, debit sungai, debit sedimen selama penelitian
Tanggal
Konsentrasi sedimen
Debit Sungai
Debit Sedimen
Debit Sedimen tahunan (Cs mg/l) (Q m3/s) (Qs ton/hari) (Qs ton/ha/tahun)
26/4/2019 900 2,79 217,33 3,71
27/4/2019 500 5,08 219,61 3,74
27/4/2019 1850 9,60 1534,53 26,17
28/4/2019 570 3,35 165,11 2,82
1/5/2019 750 3,16 204,85 3,49
3/5/2019 680 3,16 185,73 3,17
4/5/2019 1400 2,62 316,93 5,40
5/5/2019 2200 8,96 1702,97 29,04
5/5/2019 500 2,79 120,74 2,06
6/5/2019 500 2,79 120,74 2,06
9/5/2019 900 4,62 359,07 6,12
9/5/2019 1850 15,93 2546,07 43,41
11/5/2019 8700 5,82 4377,44 74,64
11/5/2019 350 4,39 132,85 2,27
13/5/2019 200 2,29 39,52 0,67
14/5/2019 500 2,29 98,81 1,68
16/5/2019 5700 5,82 2867,98 48,90
16/5/2019 300 7,17 185,76 3,17
17/5/2019 5300 6,61 3028,22 51,63
17/5/2019 1600 8,34 1152,90 19,66
18/5/2019 750 2,62 169,78 2,90
20/5/2019 700 2.98 179,95 3,07
22/5/2019 1200 2,98 308,48 5,26
Tanggal
Konsentrasi sedimen
Debit Sungai
Debit Sedimen
Debit Sedimen tahunan (Cs mg/l) (Q m3/s) (Qs ton/hari) (Qs ton/ha/tahun)
22/5/2019 10300 8,96 7972,98 135,95
22/5/2019 6600 26,98 15383,80 262,31
22/5/2019 5450 29,19 13744,84 234,37
22/5/2019 4200 47,78 17340,15 295,67
23/5/2019 3750 11,65 3776,13 64,39
23/5/2019 800 11,65 805,57 13,74
25/5/2019 750 4,85 314,14 5,36
26/5/2019 4900 8,34 3530,76 60,20
26/5/2019 4800 8,34 3458,70 58,97
27/5/2019 4950 8,65 3698,06 63,06
27/5/2019 850 7,45 547,26 9,33
28/5/2019 1450 8,04 1007,05 17,17
28/5/2019 800 4,85 335,08 5,71
29/5/2019 500 3,35 144,84 2,47
30/5/2019 1450 6,89 862,82 14,71
30/5/2019 810 3,96 277,16 4,73
31/5/2019 900 3,96 307,96 5,25
31/5/2019 550 6,34 301,48 5,14
1/6/2019 1600 3,55 490,71 8,37
2/6/2019 1250 4,85 523,57 8,93
3/6/2019 970 3,96 331,91 5,66
4/6/2019 1050 3,35 304,16 5,19
4/6/2019 500 6,34 274,08 4,67
5/6/2019 720 6,08 378,30 6,45
5/6/2019 310 4,39 117,66 2,01
6/6/2019 500 4,85 209,43 3,57
7/6/2019 650 3,75 210,73 3,59
8/6/2019 1950 6,89 1160,34 19,79
9/6/2019 6850 11,66 6897,73 117,61
9/6/2019 8050 14,30 9945,05 169,57
10/6/2019 985 6,61 562,79 9,60
11/6/2019 450 4,39 170,80 2,91
12/6/2019 450 3,35 130,35 2,22
14/6/2019 2700 7,74 1806,13 30,80
14/6/2019 1210 7,17 749,24 12,78
15/6/2019 1550 6,34 849,64 14,49
15/6/2019 500 5,08 219,61 3,74
16/6/2019 450 3,55 138,01 2,35
17/6/2019 450 3,55 138,01 2,35
18/6/2019 3150 6,08 1655,06 28,22
18/6/2019 650 4,85 27,26 4,64
Tanggal
Konsentrasi sedimen
Debit Sungai
Debit Sedimen
Debit Sedimen tahunan (Cs mg/l) (Q m3/s) (Qs ton/hari) (Qs ton/ha/tahun)
21/6/2019 800 7,74 535,15 9,12
22/6/2019 2350 7,74 1572,00 26,80
24/6/2019 700 1,69 102,10 1,74
26/6/2019 750 1,30 84,10 1,43
2/7/2019 900 3,35 260,71 4,45
6/7/2019 500 3,35 144,84 2,47
14/7/2019 650 3,35 188,29 3,21
17/7/2019 1300 8,34 936,73 15,97
18/7/2019 850 4,39 322,63 5,50
20/7/2019 650 3,35 188,29 3,21
21/7/2019 550 3,55 168,68 2,88
22/7/2019 3350 5,82 1685,56 28,74
22/7/2019 1100 5,08 483,14 8,24
25/7/2019 800 2,45 169,40 2,89
27/7/2019 2950 5,82 1448,30 25,31
30/7/2019 350 2,62 79,23 1,35
Debit Sedimen
Debit sedimen adalah jumlah muatan yang tersuspensi yang melalui penampang sungai tertentu yang dinyatakan dalam satuan berat per satuan waktu.
Debit sedimen memiliki hubungan positif dengan debit sungai dimana semakin besar volume aliran, jumlah sedimen yang tersuspensi dalam aliran sungai tersebut menjadi lebih besar (Linsley dkk., 1989). Susanto dkk., (2017) mengatakan hujan yang memiliki daya untuk memecah agregat tanah menjadi partikel yang lebih kecil memberikan sumbangan suspensi pada aliran air yang mengangkutnya.
Dari data pada Tabel 5, dapat dilihat nilai debit sedimen tertinggi terjadi pada tanggal 22 Mei 2019 sebesar 17340,15 ton/hari dan nilai debit sedimen terendah terjadi pada 13 Mei 2019 sebesar 39,52 ton/hari dan nilai rata-rata debit sedimen mencapai 27,56 ton/ha/tahun dilokasi penelitian berdasarkan kriteria
muatan sedimen yang dikeluarkan oleh departemen kehutanan yang mempunyai kriteria yang sangat tinggi (lebih besar dari 20 ton/ha/tahun) (Permenhut, 2013)
Perbedaan hasil data debit sedimen yang dipengaruhi karena adanya terjadi pengangkutan sedimen di sungai yang bergerak oleh aliran air, yang sangat erat berhubungan dengan erosi tanah permukaan karena terjadinya hujan. Hal ini dinyatakan oleh Bunganaen (2011) dimana salah satu faktor yang mempengaruhi angkutan sedimen adalah jumlah dan intensitas hujan serta dipengaruhi oleh aktivitas manusia.
Penelitian yang dilakukan memiliki tingkat bahaya yang sangat tinggi karena lokasi sungai berada di daerah hilir dan sangat mungkin terjadinya sedimentasi bahkan erosi yang berasal dari hulu. Hal ini dinyatakan oleh Komaruddin (2008) yang menyatakan bahwa tempat yang berada di daerah hilir memiliki tingkat resiko yang tinggi karena adanya luapan dari hulu dan merupakan daerah yang sangat rentan terjadinya erosi. Dari hasil analisa tekstur tanah di laboratorium pada lokasi lahan yang terdapat pada penelitian didapatkan kandungan pasir mencapai 65,84% untuk Andosol, 65,84% untuk Aluvial dan 73,84% untuk Podsolik. Kandungan pasir ini adalah salah satu penyebab tingginya erodibilitas tanah (Morgan, 2005).
Hubungan Curah Hujan, Debit Air dan Debit Sedimen
Dalam grafik hubungan Curah Hujan, Debit Air dan Debit Sedimen dapat dilihat perbedaan yang sangat jelas seperti grafik hubungan debit air sungai dengan debit sedimen (Q dan Qs) lebih erat (memiliki pergerakan yang hampir sama) dibandingkan grafik hubungan curah hujan dan debit sedimen. Hal ini disebabkan karena curah hujan yang terjadi pada saat awal hujan masih relatif
lebih rendah. Dengan demikian perubahan aliran muka air akan begitu jelas, yaitu naiknya permukaan sungai dan bertambahnya debit sungai dan juga debit sedimen akibat hujan.
Gambar 5. Grafik hubungan waktu dengan debit sungai dan debit sedimen
Gambar 6. Grafik hubungan waktu dengan curah hujan dan debit sedimen
Debit Sedimen Qs ton/hari
Debit Sugai Q m3/s
0
5000
10000
15000
20000 0
10 20 30 40 50
26-Apr-19 1-May-19 6-May-19 11-May-19 16-May-19 21-May-19 26-May-19 31-May-19 5-Jun-19 10-Jun-19 15-Jun-19 20-Jun-19 25-Jun-19 30-Jun-19 5-Jul-19 10-Jul-19 15-Jul-19 20-Jul-19 25-Jul-19 30-Jul-19 Debit Sedimen (Qs ton/hari)
Debit Sungai (Q m3/s)
Debit Sedimen Qs ton/hari
Curah Hujan mm/hari
0
5000
10000
15000
20000 0
10 20 30 40 50
26-Apr-19 29-Apr-19 2-May-19 5-May-19 8-May-19 11-May-19 14-May-19 17-May-19 20-May-19 23-May-19 26-May-19 29-May-19 1-Jun-19 4-Jun-19 7-Jun-19 10-Jun-19 13-Jun-19 16-Jun-19 19-Jun-19 22-Jun-19 25-Jun-19 28-Jun-19 1-Jul-19 4-Jul-19 7-Jul-19 10-Jul-19 13-Jul-19 16-Jul-19 19-Jul-19 22-Jul-19 25-Jul-19 28-Jul-19 Debit Sedimen (Qs ton/hari)
Curah Hujan (mm/hari)
Gambar 7. Grafik hubungan waktu dengan debit sungai dan konsentrasi sedimen Garis Lengkung Sedimen
Data debit air sungai dan debit sediman dilakukan dan di ambil secara bersama, sehingga dapat dibuat hubungan antara keduanya. Menurut Asdak (1995) pembuatan garis lengkung sedimen adalah data debit dan muatan sedimen yang sedapat mungkin mewakili keadaan dalam jumlah aliran besar, aliran normal dan aliran kecil. Untuk pengambilan data dibagi dalam 2 musim yaitu musim hujan dan musim kemarau. Dengan diperolehnya data debit air sungai dan debit sungai yang berhubungan dapat membuat garis lengkung sedimen seperti Gambar 6 dibawah ini.
Gambar 8 . Garis Lengkung Sedimen
Debit Sungai Q m3/s
Konsentrasi Sedimen
Cs mg/l
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
0 10 20 30 40 50
26/4/2019 1/5/2019 5/5/2019 11/5/2019 16/5/2019 18/5-2019 22/5/2019 23/5/2019 27/5/2019 29/5/2019 31/5/2019 4/6/2019 6/6/2019 9/6/2019 14/6/2019 16/6/2019 21/6/2019 26/6/2019 17/7/2019 22/7/2019 30/7/2019 Konsentrasi Sedimen (mg/l)
Debit Sungai (Q m3/s)
y = 19,914x1,9641 R² = 0,7506
- 4,000 8,000 12,000 16,000 20,000
0 10 20 30 40 50 60
Debit Sedimen (Qs ton/hari)
Debit Sungai (Qw M3/s)
Sesuai data yang diperoleh selama penelitian berlangsung digunakannya persamaan linear untuk mendapatkan nilai R2 atau juga disebut dengan koefisien
determinasi. Dari gambar diatas dapat dilihat Qs = 19,914Qw1,9641 dan R2 = 0,7506. Dari nilai persamaan di atas, nilai konstanta a sebesar 19,914 dan
nilai konstanta b sebesar 1,9641 yang berarti debit sedimen yang terjadi akibat adanya hujan dapat memecahkan suatu tanah yang lunak sampai batu yang keras.
Pecahan ini kemudian mengalir dan menjadi lumpur yang kemudian akan menutupi pori-pori tanah sehingga air hujan yang akan meresap akan terhalangi kedalam tanah, dengan demikian maka semakin banyak air yang mengalir di permukaan tanah (Siregar dkk., 2017)
Dari persamaan tersebut nilai koefisien determinasi sebesar 0,7506 ini dianggap baik. Hal ini terjadi karena 75% debit sedimen dipengaruhi oleh faktor debit sungai dan persamaan yang dihasilkan dari garis lengkung sedimen layak digunakan.
Koefisien determinasi dapat menunjukkan berapa banyak kesalahan dalam memperkirakan y dapat reduksi dengan informasi pada variabel x, yang mempunyai rentang nilai baik yaitu 0,75 < R2 < 0,99. Jika ingin mengetahui nilai koefisien korelasi dapat dilakukan dengan mengetahui nilai determinasi dengan melakukan perhitungan pada nilai akar dari determinasi (R2) yaitu (dilambangkan r). (Hines dkk., 1990) mengatakan bahwa nilai korelasi antara variabel x dan y dikatakan lemah apabila 0 │r│ 0,7 dan dikatakan kuat apabila 0,7 │r│ 1
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Pada data yang didapat konsentrasi sedimen dari mulai April hingga Juli 2019 data tertinggi yaitu 22 Mei 2019 sebesar 10.300 mg/liter dan terendah dibulan 13 Mei 2019 sebesar 200 mg/liter
2. Dari data dapat dilihat nilai debit tertinggi terjadi pada tanggal 22 Mei 2019 sebesar 17.340,15 ton/hari dan nilai debit terendah terjadi pada 13 Mei 2019 sebesar 39,52 ton/hari dan nilai rata-rata debit sedimen tahunan mencapai 27,56 ton/ha/tahun.
3. Persamaan garis lengkung sedimen (Sediment rating curve) yang diperoleh dengan nilai Qs = 19,914Qw1,9641 dan R2 = 0,7506
Saran
1. Perlu dilakukan penelitian dengan pengukuran kecepatan aliran dan pengambilan sampel sedimen pada setiap ketinggian muka air sungai untuk mendapatkan nilai korelasi antara debit sungai dan sedimentasi yang lebih akurat.
2. Perlu penginstalan kembali pada alat water level logger yang akan digunakan, dimana sebaiknya penginstalan dilakukan setiap 30 menit sekali agar data yang diperoleh lebih akurat.
