ANALISIS POTENSI EROSI PADA DAS DELI MENGGUNAKAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS TESIS

(1)

ANALISIS POTENSI EROSI PADA DAS DELI MENGGUNAKAN

SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS

TESIS

Oleh

FAIZ ISMA

117016007/TS

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

ANALISIS POTENSI EROSI PADA DAS DELI MENGGUNAKAN

SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS

TESIS

Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Pada Program Studi Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Oleh

FAIZ ISMA

117016007/TS

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(3)

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Tesis : ANALISIS POTENSI EROSI PADA DAS DELI

MENGGUNAKAN SISTEM INFORMASI

GEOGRAFIS

Nama Mahasiswa : Faiz Isma Nomor Pokok : 117016007 Program Studi : Teknik Sipil

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Dr. Ir.A.Perwira Mulia Tarigan, M.Sc)

Ketua Anggota

(Medis Surbakti, ST. MT)

Anggota

(Medis Surbakti, ST. MT)

Ketua Program Studi Dekan

(Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE) (Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME)

(4)

Telah diuji pada

Tanggal 24 April 2014

PANITIA PENGUJI TESIS

KETUA : Dr. Ir.Ahmad Perwira Mulia, M.Sc

ANGGOTA : Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE

Ir. Rudi Iskandar, MT

Ir. Makmur Ginting, M.Sc

(5)

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis “Analisis Potensi Erosi Pada DAS Deli Menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG)” adalah karya saya dan belum pernah diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam tesis ini dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka.

Medan, April 2014

Faiz Isma

(6)

A B S T R A K

Daerah Aliran Sungai (DAS) Deli merupakan salah satu bagian satuan wilayah sungai (WS) Wampu – Ular – Padang yang memiliki luas 472,98 km2

Untuk mengatasi terjadinya erosi tanah yang terus menerus meningkat di DAS Deli, maka diperlukan suatu aplikasi teknologi mutakhir yang mampu menggambarkan informasi potensi erosi, tingkat bahaya erosi (TBE), endapan lahan, dan masuknya erosi tanah ke sungai. Sehingga nantinya berfungsi sebagai pedoman pembuat keputusan untuk penanggulangan dampak erosi dan pendangkalan sungai akibat erosi tanah pada DAS Deli, oleh karena itu perlu dilakukan suatu kajian dengan judul: “Analisis Potensi Erosi pada DAS Deli Menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG)”yang merupakan komposit antara metode Universal Soil Loss Equation (USLE) sebagai pendugaan potensi erosi, peraturan Menteri Kehutanan RI, 2009 sebagai pendugaan tingkat bahaya erosi (TBE), dan persamaan Verstraten, 2007 sebagai pendugaan kapasitas angkutan sedimen yang dipengaruhi vegetasi dengan Sistem Informasi Geografis (SIG) yang menghasilkan basis data spasial menjadi lapisan informasi baru pada potensi erosi di DAS Deli.

dan terdiri dari tujuh sub DAS yang langsung melintasi jantung kota Medan, akibat interaksi manusia yang terus meningkat terhadap DAS Deli akan memberikan dampak erosi tanah terhadap DAS tersebut.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa DAS Deli mengalami 5 kejadian sebaran erosi, yaitu sangat ringan 3.138,312 ha (6,64 %), ringan 7.505,460 ha (15,87 %), sedang 24.019,166 ha (50,78 %), berat 12.013,670 ha (25,40 %), dan sangat berat 621,423 ha (1,31 %), dengan erosi rata – rata tahunan 138,808 ton/ha/tahun atau 6.565.344,948 ton/thn berada pada tolak ukur kelas erosi sedang, dengan adanya penerapan konservasi tanah di lahan DAS Deli terjadi penurunan erosi tanah sebesar 56,64 ton/ha/tahun atau terjadi persentasi penurunan akibat konservasi lahan sebesar 59,20 % dari besaran erosi sebelum konservasi tanah. Berdasarkan kategori tingkat bahaya erosi (TBE), DAS Deli didominasi pada kriteria sangat bahaya/lahan sangat kritis dengan sebaran luas 28.760,755 ha atau 60,81 % dari total luas DAS Deli. Perkiraan erosi yang masuk ke hilir sungai sub DAS Deli Petani berkisar 2,638 ton/ha/tahun, sub DAS Deli Deli berkisar 3,939 ton/ha/tahun, sub DAS Deli Paluh Besar berkisar 2,291 ton/ha/tahun, sub DAS Deli Sei Sekambing berkisar 0,158 ton/ha/tahun, sub DAS Deli Simaimai berkisar 2,141 ton/ha/tahun, sub DAS Deli Babura berkisar 7,121 ton/ha/tahun, dan sub DAS Deli Bekala berkisar 4,619 ton/ha/tahun. Kemudian pelepasan sedimen yang terjadi di sungai DAS Deli sebesar 162.288,818 ton/tahun yang menghasilkan volume sedimen 81.144,41 m3, maka dapat diperkirakan biaya pengambilan sedimen sungai akibat erosi tanah sebesar Rp . 1.282.081.662/year.

(7)

ABSTRACT

The Deli DAS (watershed) is a part of the river area unit of the Wampu River, the Ular River, and the Padang River which has the area of 472.98 square kilometers. It consists of seven sub-watersheds passing the downtown of Medan. The increasing human interaction with Deli watershed has brought about land erosion along the watershed.

A modern technological application which is able to provide the information about the potential erosion, TBE (dangerous erosion level), land sediment, and the flow of land erosion into the river are need in order to know the cause of the increasing incidence of land erosion along the Deli DAS. This information can be used as guidance for decision making in handling the effect of erosion and for discovering why the river is becoming shallow as the result of land erosion. Therefore, it is necessary to conduct a research, entitled, “The Analysis of the Potential Erosion along the Deli DAS (Watershed), Using SIG (Geographical Information System)” which constitutes the composite between Universal Soil Loss Equation (USLE) as the estimation for potential erosion and the Decree of the Minister of Forestry of the Republic of Indonesia in 2009 as the estimation for TBE and Verstraten equation 2007 as the estimation for the sediment flow capacity which was influenced by vegetation with SIG which yielded special data base to become a new information deposit in the potential erosion along the Deli DAS.

The result of the research showed that the Deli DAS underwent five incidences of erosion: very minor damaged (3,138,312 hectares or 6.64%), minor damaged (7,505,460 hectares or 15.87%), moderate (24.019, 166 hectares or 50.78%), heavily damaged (12,013,670 hectares or 25.40%), and seriously damaged (621,423, hectares or 1.31%) with the average erosion annually of 138.808 tons/ha/year or 6,565,344,948 tons/year was in the landmark of moderate erosion class. The implementation of land conservation along the Deli DAS had caused land erosion to decrease around 56.64 tons/ha/year or 59.20%, compared with the amount of land erosion prior to the land conservation. Based on the category of TBE, the Deli DAS was domineered by the criteria of serious danger/ very critical land with the area of 28,760,755 hectares or 60.81% of the total Deli DAS area. The estimation of erosion which flowed to the downstream of sub-Deli Petani DAS was around 2.638 tons/ha/year, Deli Deli DAS was around 3.99 tons/ha/year, sub-Deli Paluh Besar DAS was around 2.291 tons/ha/year, sub-sub-Deli Sei Sekambing DAS was around 0.158 tons/ha/year, sub-Deli Simaimai DAS was around 2.141 tons/ha/year, sub-Deli Babura DAS was around 7.121 tons/ha/year, and sub-Deli Bekala DAS was around 4.619 tons/ha/year. The flow of sediment that occurred along the Deli DAS was 162,288,818 tons/ha/year which yielded sediment volume of 81,144,41 cubic meters so that it was estimated that the cost for taking the river sediment caused by land erosion would be Rp.1, 282, 081,662 per year.

(8)

KATA PENGANTAR

Berkat Ridho dan Karunia Allah SWT saya dapat menyelesaikan tesis yang berjudul “Studi Potensi Erosi Pada DAS Deli Menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG)” sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan Program Magister Bidang Manajemen Prasarana Publik di Program Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Dengan Selesainya tesis ini penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada: Bapak Dr. Ir. A. Perwira Mulia Tarigan, M.Sc sebagai Ketua Komisi Pembimbing yang telah memberikan arahan dan pemahaman yang sangat diperlukan dalam penulisan tesis ini. Bapak Medis Sejatera Surbakti, ST, MT dan Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT. sebagai anggota Komisi Pembimbing yang telah memberikan masukan yang berharga dalam penulisan tesis ini. Terima kasih yang tak terhingga kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE selaku Ketua Program Studi dan Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT selaku Sekretaris Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Terima kasihku Seluruh Dosen dan Staff Pengajar Program Magister Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Seluruh Mahasiswa Program Magister Teknik Sipil Unversitas Sumatera Utara khususnya rekan seperjuangan angkatan 2011.

(9)

dengan baik. teman seperjuanganku Asril Zevri, ST dan ALexander Tuahta, ST yang telah begitu banyak membantu dalam menyelesaikan tesis ini. Hanya Allah SWT yang dapat membalas segala bentuk bantuan yang telah diberikan, semoga mendapatkan pahala yang berlipat ganda. Amin.. Amin.. Ya Robbal Alamin.

Sebagai manusia yang bersifat lemah, Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan, saran dan masukan demi perbaikan sangat diharapkan, mudah-mudahan tesis ini dapat bermanfaat bagi kemajuan dan perkembangan ilmu pengetahuan. ilmu pengetahuan ilmu pengetahuan ilmu

pengetahuan

Medan, April 2014

(10)

RIWAYAT HIDUP

A.DATA PRIBADI

Nama : Faiz Isma

Tempat Tanggal Lahir : Medan, 4 Maret 1987

Alamat : Komplek Damai Indah LK.III No.110 Jati Makmur Binjai Utara, kota Binjai

Agama : Islam Anak ke : 1 (satu) Jenis Kelamin : Laki - laki

B.RIWAYAT PENDIDIKAN

- SD Negeri 4 Tanjung Pura : 1993 – 1999 - SLTP Negeri 11 Binjai : 1999 – 2002 - SMU Negeri 3 Binjai : 2002 – 2005 - Fakultas Teknik, Depatemen Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara (USU) : 2005 – 2010 - Fakultas Teknik Magister Teknik Sipil

Jurusan Manajemen Prasarana Publik

Universitas Sumatera Utara (USU) : 2011 – 2014

C.RIWAYAT PEKERJAAN

(11)

DAFTAR ISI

1.5 Manfaat Penelitian 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 8

1.7 Sistematika Penulisan 6

2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) 8

2.1.1 Pengertian DAS 8

2.1.2 Kesatuan dan Fungsi Daerah Aliran Sungai 10 2.1.3 Pengelolaan Daerah Aliran Sungai 11

2.2 Erosi 15

(12)

2.2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi 19 2.3 Metode USLE Sebagai Model Pendugaan Erosi 23 2.3.1 Erosivitas Hujan (R) 24 2.3.2 Erodibilitas Tanah (K) 25 2.3.3 Kemiringan Lereng (LS) 26 2.3.4 Indeks Tutupan Lahan (C) Faktor Konservasi Tanah (P) 27

(13)

2.6.6 Integrasi Model Erosi dan SIG 67

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 70

3.1 Tinjauan Lokasi Penelitian 70

3.2 Kondisi Fisik 73

3.3 Sumber Data dan Alat 77

3.4 Asumsi 78

3.5 Lingkup dan Tahap Penelitian 79 3.6 Pengolahan dan Analisis Data 80 3.7 Penentuan Nilai Faktor-Faktor Erosi 81 3.7.1 Faktor Erosivitas Hujan (R) 81 3.7.2 Faktor Erodibilitas Tanah (K) 82 3.7.3 Faktor Panjang dan Kemiringan Lereng (LS) 82 3.7.4 Faktor Penggunaan dan Pengelolaan Lahan (CP) 84

3.7.5 Satuan Lahan 84

3.7.6 Analisis Spasial 85 3.8 Penentuan Kapasitas Angkutan Sedimen 88

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 91

(14)

4.1.3.3 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Sei Sekambing 104 4.1.3.4 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Babura 105 4.1.3.5 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Bekala 106 4.1.3.6 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Petani 106 4.1.3.7 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Simaimai 107 4.1.4 Faktor Panjang dan Kemiringan Lereng/Topografi (LS) 109

4.1.4.1 Kemiringan Lereng (LS) pada Sub DAS Deli

Deli 110

Paluh Besar 112

Sei Sekambing 114

Babura 115

Bekala 116

Petani 118

Simaimai 120

4.1.4.8 Kemiringan Lereng (LS) pada DAS Deli 121 4.2 Analisa Estimasi Erosi Menggunakan Metode USLE 123

(15)

4.2.2 Analisis Estimasi Erosi Sub DAS Deli Paluh Besar 126 4.2.3 Analisis Estimasi Erosi Sub DAS Deli Sei Sekambing 128 4.2.4 Analisa Estimasi Erosi Sub DAS Deli Babura 129 4.2.5 Analisa Estimasi Erosi Sub DAS Deli Bekala 131 4.2.6 Analisa Estimasi Erosi Sub DAS Deli Petani 132 4.2.7 Analisa Estimasi Erosi Sub DAS Deli Simaimai 135 4.2.8 Analisa Estimasi Erosi pada DAS Deli 136 4.3 Analisis Tingkat Bahaya Erosi (TBE) 142 4.4 Potensi Erosi Kota Medan Pada DAS Deli 146 4.5 Kapasitas Angkutan Sedimen (Sediment Transport Capacity) 148

4.5.1 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Petani 149 4.5.2 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Deli 155 4.5.3 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Paluh Besar 159 4.5.4 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Sei Sekambing 164 4.5.5 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Simaimai 165 4.5.6 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Babura 169 4.5.7 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Bekala 173 4.6 Teknik Konservasi Tanah Pengurangan Erosi DAS Deli 176 4.7 Sedimen Sungai dan Biaya Normalisasi Sedimen DAS Deli 177

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 180

5.1 Kesimpulan 180

5.2 Saran 182

(16)

DAFTAR TABEL

Tabel Judul Halaman

2.1 Nilai K untuk berbagai jenis tanah 26 2.2 Nilai LS untuk variasi kemiringan lereng 27 2.3 Nilai CP untuk berbagai faktor penggunaan lahan 28

2.4 Klasifikasi Erosi Tanah 29

2.5 Klasifikasi Kedalaman Tanah/Solum Tanah 30 2.6 Klasifikasi Tingkat Bahaya Erosi (TBE) 30 2.7 Tindakan Khusus Konservasi Tanah PadaLahan DAS 33

2.8 Indeks Vegetasilahan 39

2.9 Pengaruh daerah aliran sungai (DAS) terhadap nisbah pelepasan

sedimen (NPS) 43

3.1 Luas Sub DAS di DAS Deli Berdasarkan Wilayah Administrasi 71 3.2 Batas Kecamatan di kota Medan 72 3.3 Batas Kecamatankota Medan berada pada DAS Deli 73 3.4 Luas Sub DAS di DAS Deli Berdasarkan Morfologi Hulu, Tengah

dan Hilir 73

(17)

(18)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Judul Halaman

2.1 Skemapenyajian grid darisuatu DAS 38 2.2 Usulanhubunganfungsionaldari KTC dengan NDVI 40 2.3 IlustrasiSistemInformasiGeografis 47 2.4 KomponenSistemInformasiGeografis (SIG) 48 2.5 Sumber Data DalamSistemInformasiGeografis (SIG) 49 2.6 Tampilan shortcut ArcView 55

2.7 Tampilan ArcView 56

2.8a Tampilan view baruPeta DAS Deli 56 2.8b Tampilan view baruPeta DAS Deli 57

2.9 Tampilan data atribut 59

(19)

(20)

DAFTAR NOTASI

Asi

E/SE/PE = Erosi tanah (tn/ha/thn)

= Luas Sebaran lereng tiap iterasi

C = Indeks tutupan lahan

KTCi = Koefisien kapasitas angkutan sedimen (kg/m2 LS = Indeks panjang dan kemiringan lereng

/tahun)

NDVI = Normalized deifference vegetation index

NPS/SDR = Nisbah Pelepasan Sedimen P = Indeks upaya konservasi tanah

R = Erosivitas curah hujan tahunan rata-rata Rm

(Rain)

= Erosivitas curah hujan bulanan m

S

= Curah hujan bulanan (cm) i

Y = Hasil sedimen per satuan luas (ton/tahun) = Angkutan sedimen keluar

Ws