TINJAUAN PUSTAKA Sungai
Sungai merupakan suatu sistem yang dinamis dengan segala aktivitas yang berlangsung antara kompnen-komponen lingkungan yang terdapat di dalamnya. Adanya dinamika tersebut akan menyebabkan suatu sungai berada dalam keseimbangan ekologis sejauh sungai itu tidak menerima bahan-bahan asing dari luar. Pengaruh bahan asing pada batas-batas kisaran tertentu masih dapat ditolerir dan kondisi keseimbangan masih tetap dapat dipertahankan. Apabila suatu sungai menerima limbah dalam jumlah sedikit atau masih dalam batas toleransinya, maka limbah tersebut akan dapat dinetralisir oleh adanya dinamika ekologis tersebut (Barus, 2004).
Menurut Undang-Undang Nomor 7 Tahun 2004 tentang Sumberdaya Air, wilayah sungai merupakan gabungan dari beberapa Daerah Aliran Sungai (DAS) (Maryono, 2005). Sedangkan Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan, dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah topografi dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan (Asdak, 2007).
Hidrologi
Gerakan air di permukaan bumi dapat ditelusuri melalui siklus hidrologi, yang mencakup penguapan air dari permukaan bumi ke atmosfer kemudian kembali lagi ke permukaan tanah dan ke laut (Gambar1). Dalam pergerakannya tersebut, air
akantertahan di sungai, danau/waduk, maupun dalam tanah, sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia serta makhluk hidup lainnya (Soewarno, 1991).
Dalam siklus hidrologi, energi panas matahari menyebabkan terjadinya proses evaporasi dan evapotranspirasi. Uap air tersebut akan terbawa oleh angin dan kemudian naik ke atmosfer serta mengalami kondensasi. Apabila keadaan atmosfer memungkinkan, maka air akan turun kembali ke bumi sebagai hujan. Air yang turun sebagai hujan dapat tertahan oleh tajuk vegetasi maupun bangunan. Sebagian dari air hujan tersebut akan tertahan pada permukaan tajuk tanaman sedangkan sebagian sisanya ada yang jatuh langsung ke permukaan tanah, danau, sungai dan laut, yang nantinya akan menguap kembali ke atmosfer dan mengalami proses yang sama (Asdak 2007).
Dalam proses hidrologi, aliran air sungai terbentuk dari beberapa sumber air yang berada pada bukit atau gunung. Bukit dan gunung merupakan daerah penyerap dan penyimpan cadangan air yang berasal dari air hujan.Cadangan air yang diserap tersebut masuk ke dalam tanah dan batuan.Karena volume air tersimpan dalam jumlah besar, air keluar ke permukaan melalui tekuk lereng.Air yang keluar tersebut kemudian mengalir pada permukaan yang kemudian menjadi sungai.Aliran ini mengalir ke permukaan yang memiliki ketinggian lebih rendah, sesuai dengan sifat air yang mengalir dari tempat dengan tempat tinggi ke rendah.Saat dilakukan pengukuran tinggi permukaan air oleh alat ukur, diperoleh debit sungai. Debit sungai merupakan laju aliran air (volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu, di mana satuan besaran debit dalam satuan internasional adalah meter kubik per detik (m3/dt) (Garde, 1997).
Sedimentasi
Dasar sungai biasanya tersusun oleh endapan dari material berupa partikel sedimen yang terbawa oleh aliran sungai material tersebut dapat terangkut kembali, apabila kecepatan aliran cukup tinggi. Besarnya volume sedimenterutama tergantung dari perubahan kecepatan aliran, karena perubahan padamusim penghujan, maupun musim kemarau, serta perubahan kecepatan yangdipengaruhi aktivitas manusia (Schuring, 1997).
Sebagai akibat dari perubahan volume sedimen adalah terjadi terjadinya penggerusan (degredasi) di beberapa tempat serta pendangkalan (agradasi) di tempat lain pada dasar sungai, dengan demikian pada umumnya bentuk dasar sungai akan berubah. Apabila air mengalir pada suatu alur (sungai atau saluran), maka air tersebut
akan menyebabkan pengikisan (scour) pada permukaan tanahnya. Partikel-partikel tanah yang berupa lumpur (sediment), kerikil, maupun kerikil agak besar diameternya dapat terlepas dari dasar alur (bed) atau tebing (bank), partikel tersebut akan terbawa oleh aliran air dan peristiwa ini lazim disebut " Pengangkutan sedimen (Sediment Transport)". Untuk memperkirakan perubahan itu telah banyak dikembangkan rumus-rumus berdasarkan percobaan lapangan maupun laboratorium hidrolika. Untuk aliran turbulen, struktur aliran hanya dapat diberikan dengan cara empiris. Begitu juga dengan gerakan partikel atau butiran.Hampir semua perobaan yang telah ada diperoleh dari argumentasi fisika yang umum (Edi, 2005).
Kecepatan Arus
Kecepatan arus dari sungai sangat berpengaruh terhadap kemampuan sungai untuk mengasimilasi dan mengangkut bahan pencemar (Effendi, 2003). Arus cepat akan menghilangkan semua bahan berat dan membawanya ke hilir. Ketika terjadi hujan, jumlah air akan meningkat namun saluran tetap sama, sehingga air mengalir lebih cepat. Ketika DAS sungai agak melebar, maka arus akan melambat. Selain itu, sungai yang terdapat di dataran rendah kecepatan arus akan sangat lambat sehingga terlihat sepertikolam. Pada daerah inilahterjadi endapan lumpur danpasir
(Maulana, 2001). Tata Guna Lahan
Penggunaan lahan (land use) merupakan campur tangan manusia terhadap kondisi lahan, baik secara menetap maupun berkala untuk memenuhi kebutuhan hidup baik material maupun spiritual.Penggunaan lahan dapat dikelompokkan ke dalam dua golongan besar, yaitu penggunaan lahan pertanian dan penggunaan lahan
bukan pertanian.Penggunaan lahan pertanian dibedakan secara garis besar ke dalam macam penggunaan lahan berdasarkan penyediaan air dan lahan yang diusahakan.Berdasarkan hal itu, dikenal berbagai macam penggunaan lahan seperti sawah, tegalan, kebun, kebun campuran, ladang, perkebunan, dan hutan. Penggunaan lahan bukan pertanian dapat dibedakan menjadi penggunaan kota atau desa (pemukiman), industri, rekreasi, dan sebagainya (Sitanala, 2010).
Kesulitan ekonomi atau sangat minimnya pendapatan yang diperoleh sebagian besar penduduk pedesaan , kerapkali menimbulkan usaha pertanian yang dapat mendorong lebih besar terjadinya pengikisan tanah oleh aliran air permukaan sehubungan dengan usaha untuk menigkatkan pendapatan/perekonomiannya. Hal ini sangat berkaitan dengan macam-macam tanaman pangan yang diusahakannya, yang hasilnya diperkirakan cepat laku dipasar dengan nilai agak baik guna mencukupi pendapatan.Akan tetapi penanamannya kurang mempergunakan perhitungan.Apakah keadaan tanahnya itu mampu, sesuai atau sudah tidak sesuai bagi perkembangan usaha tani/penanamanya (Kartasapoetra, 1998).
Pengaruh perubahan hutan alam menjadi pertanaman pohon terhadap tanah dan daur hidrologi bergantung pada sejauh mana perbedaan antara yang satu dengan yang lain,dalam ciri-ciri seperti tanggapan perdaunan terhadap musim (apakah meranggas atau tetap hijau selama musim dingin), kerapatan dan bentuk tajuk. Keduannya juga tergantung pada ada atau tidakknya gangguan, seperti persiapan lahan, yang terkait dengan kegiatan penanaman.Salah satu alas an untuk mengkonversikan menjadi pertanaman pohon adalah untuk memungkinkan pengelolaan yang lebih intensif dan pemugutan hasil yang lebih sering. Peraktek ini
menuntut pemeliharaan jaringan jalan dan pemasangan alat pengukur yang lebih canggih, yang mempengaruhi proses-proses hidrologi dan tanah dalam DAS (Hamilton dan King, 1997).
Penggunaan Lahan di DAS Kecamatan Pancur Batu
Di sepanjang daerah aliran sungai pada Kecamatan Pancur Batu yang termasuk daerah aliaran Sungai Deli terdapat beberapa penggunaan lahan . Penggunaan lahan dari waktu ke waktu dan luas masing - masing dapat lihat pada Tabel di bawah ini :
Tabel 1. Penggunaan Lahan di DAS Deli
Sumber : BPDAS Sei Wampu Ular 2003
Dari table 1 di atas dilihat bahwa penggunaan lahan yang terluas adalah tanaman campuran yaitu 16.154 ha dan yang paling rendah adalah untuk rawa yaitu 69 ha. Sedangkan penggunaan lahan untuk hutan 3.655 Ha atau 7,58 % dari luas wilayah DAS Deli. Hal ini masih jauh dari angka 30 % dari luas penutupan lahan di DAS Deli, karena dapat diketahui dalam UU No.41 tahun 1999 bahwa luas kawasan No. Penggunaan lahan DAS Deli Luas (Ha) Luas (%)
1 Hutan 3.655 7,58 2 Belukar 2.068 4,29 3 Kebun rakyat 285 0,59 4 Kebuncoklat/k.sawit/kelapa 2.284 4,74 5 Sawah 8.143 16,90 6 Tanaman campuran 16.154 33,54 7 Tegalan 1.836 3,81 8 Perkebunan Tembakau 5.628 11,68 9 Alang-alang 479 0,99 10 Rawa 69 0,14 11 Pemukiman 5.374 11,15 12 Lain-lain 2.187 4,54 Jumlah 48.162 100
hutan dan penutupan hutan untuk setiap DAS yang harus dipertahankan minimal 30%, agar manfaat lingkungan, social dan ekonomi masyarakat setempat lestari. Adapun penggunaan lahan di Kecamatan Pancur Batu yang Termasuk aliran DAS Deli yakni meliputi pertanian, ladang, tegal kebon, bangunan dan halaman, pandang rumput, perkebunan, hutan rakyat, dan lainya. Dapat dilihat pada Tabel di bawh ini :
Tabel 2. Data Penggunaan Lahan di Kecamatan Pancur Batu
Sumber : BPS PROV SU , Kecamatan Pancur Batu dalam angka tahun 2005-2014. Dari table 2 diatas dapat dilihat bahwa penggunaan lahan yang terluas adalah pertanian dimana pada tahun 2005 luasannya adalah 8832,5 ha kemudian pada tahun 2014 berkurang menjadi 6148.88 ha, lahan pertanian berkurang sebesar 2.683,62 ha, pada Ladang/Huma terjadi pengurangan sebesar 721.87 ha, pada luas tegalan kebon terjadi pengurangan sebesar 754,61 ha, sedangkan pada luas bangunan terjadi penambahan luas sebesar 35 ha.
Peran strategis DAS sebagai unit perencanaan dan pengelolaan sumberdaya semakin nyata pada saat DAS tidak dapat berfungsi optimal
Penggunaan Lahan Tahun (Ha) 2005-2006 2007-2008 2009 - 2010 2011-2012 2013 -2014 Pertanian 8832,5 6148,88 6148,88 6148,88 6148,88 Lahan/Huma 3987,4 3265,53 3265,53 3265,53 3296,99 Bangunan & Halaman 696,35 731,17 731,17 731,17 731,20 Pdg.Rumput 31 37,0 37,0 37,0 37,0 Perkebunan 2666 2676,00 2676,00 2676,00 2676,00 Lainnya 121,1 124,0 124,0 124,0 124,0
sebagai media pengatur tata air dan penjamin kualitas air yang dicerminkan dengan terjadinya banjir, kekeringan dan tingkat sedimentasi yang tinggi. Dalam prosesnya maka kejadian-kejadian tersebut merupakan fenomena yang timbul sebagai akibat dari terganggunya fungsi DAS sebagai satu kesatuan sistem hidrologi yang melibatkan kompleksitas proses yang berlaku pada DAS. Salah satu indikator dominan yang menyebabkan terganggunya fungsi hidrologi DAS adalah terbentuknya lahan kritis, kriteria dan Indikator Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (DAS) pada penggunaan lahan salah satunya adalah penutupan oleh vegetasi, dengan rumus perhitungan :
IPL={LVP/Luas DAS}x100% Dimana :
IPL =Indeks penutupan lahan
LVP=Luas lahan bervegetasi permanen Dengan standar :
IPL> 75%= baik 35%≤IPL ≤75% = baik IPL<30% =jelek
(Supriyono, 2001 dan Asdak 2007). Sungai Belawan
Sungai Belawan adalah sebuah sungai yang terletak di Sumatera Utara, Indonesia.Sungai ini melintasi Kota Medan dan Kabupaten Deli Serdang.Antara anak sungainya adalah Sungai Baharu, Sungai Badak, dan Sungai Paluh Manan.Sungai
Belawan merupakan sungai yang secara keseluruhan mempunyai panjang ± 72 km, yang mengalir dari hulu (Kuta Limabaru) sampai hilir (Selat Malaka).
Pengukuran Sedimen dan Konsentrasi Sedimen Pengukuran Debit Aliran Sungai
Debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu. Dalam sistemn satuan SI besarnya debit dinyatakan dalam satu meter kubik per detik (m3/detik). Cara pengukuran debit aliran akan dibedakan menjadi dua, yaitu pengukuran debit untuk sungai-sungai yang berukuran kecil hingga sedang dan untuk sungai-sungaibesar yang dijumpai di pulau-pulau Jawa. Pengukuran debit aliran yang paling sederhana dapat dilakukan dengan metode apung (floating method).
Caranya dengan menempatkan benda yang tidak dapat tenggelam di permukaan aliran sungai untuk jarak tertentu dan mencatat waktu yang diperlukan oleh benda apung tersebut bergerak dari satu titik ke titik pengamatan lain yang telah ditentukan. Benda apung yang dapat digunakan aliran sungai.Pemilihan tempat pengukuran sebaiknya pada bagian sungai yang relative lurus ditentukan sekurang-kurangnya yang memberikan waktu perjalanan 20 detik.Pengukuran dilakukan beberapa kali sehingga dapat diperoleh angka kecepatan aliran rata-rata yang memadai.Besarnya kecepatan aliran sungai (Vperm dalam m/dtk) adalah : V perm = L/T (persamaan 1), dimana L = jarak antara dua titik pengamantan (m) dan t = waktu perjalanan benda apung (detik). Untuk kedalaman yang berbeda dihitung kecepatan aliran sungai terlebih dahulu pada kedalaman yang berbeda, selanjutnya dijumlahkan dan dibagi dua.
Debit aliran sungai diperoleh dengan cara pengukuran luas penampang basah limpasan air sungai dan kecepatan limpasan air sungai pada masing-masing outlet DAS yang telah ditentukan, yang perhitungannya menggunakan persamaan umum DAS (Chow, 1988).
yaitu : Q = V A Dimana :
Q = debit limpasan air sungai (m/detik), V = kecepatan limpasan air sungai (m/detik), A = luas penamang basah limpasan air sungai (m2) Tabel 3. Kriteria Debit Aliran Sungai
Kriteria Debit Maks Debit Minimum Debit Rata-Rata Rasio maks/Min (KRS) Buruk > 1,50 < 0,015 < 0,035 > 100
Baik 1,00 0,018 0,040 < 55,5
Sangat Baik < 0,87 > 0,020 > 0,047 < 43,5 Sumber : Kunkle (1976)
Pengukuran Luas Penampang Vertikal Sungai
Debit air merupakan ukuran banyaknya volume air yang dapat lewat dalam suatu tempat atau yang dapat di tampung dalam sutau tempat tiap satu satuan waktu. Aliran air dikatakan memiliki sifat ideal apabila air tersebut tidak dapat dimanfaatkan dan berpindah tanpa mengalami gesekan, hal ini berarti pada gerakan air tersebut memiliki kecepatan yang tetap pada masing-masing titik dalam pipa dan gerakannya beraturan akibat pengaruh gravitasi bumi. Suatu aliran dapat dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain angin , besar kecilnya aliran, hujan, dan lain - lain (Rjin , 1984).
Gambar 2. Pengukuran penampang melintang sungai
Dengan melakukan pengukuran profil sungai, maka luas penampang sungai dapat diketahui. Luas penampang sungai (A) merupakan penjumlahan seluruh bagian penampang sungai yang diperoleh dari hasil perkalian antara interval jarak horisontal dengan kedalaman air atau dapat dituliskan sebagai berikut:
A(m2) = L1D1+L2D2+……+LnDn dimana:
L=lebar penampang horisontal (m); D=Kedalaman (m) Pengukuran Konsentrasi Sedimen
Dibuat alat pengukuran kadar air pada daerah penelitian, dimasukkan ke dalam botol sampel air kemudian dihitung untuk setiap harinya,konsentrasi sedimen dihitung dengan memakai persamaan sebagai berikut (Chow, 1964):
Cs=𝐺2−𝐺1
𝑉
Cs = konsentrasi sedimen (mg/liter)
G1 = berat kertas filter (mg) V = volume contoh sedimen (liter)
Tabel 4. Kualitas Lingkungan Berdasarkan Konsentrasi Sedimen Melayang
Sumber :Kep. Men. KLH No. 2/1988 Pengukuran Debit Sedimen
Prediksi laju sedimentasi dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan debit sedimen Qs (gram/detik) sebagai berikut Adapun persamaan umum hubungan keratan antara Q dan Qs (Gregory and Walling, 1976) yaitu:
Qs = Q . Cs Qs = debit sedimen air sungai (gram/detik) Q = debit limpasan air sungai (m3/detik) Cs = konsentrasi sedimen (mg/liter)
Komponen Nilai dan Rentangan
Nilai Kualitas Sangat jelek Jelek Sedang Baik Sangat baik Konsentrasi
Sedimen
Melayang (mg/l)
