BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS) 2.1.1 Data Umum DAS
Air merupakan salah satu komponen penting untuk kehidupan semua makhluk hidup di bumi, air juga merupakan kebutuhan dasar manusian yang digunakan untuk kebutuhan minum, mandi, mencuci dan kegiatan lainnya. Keberadaan air di bumi ini terdistribusi dan bergerak dalam suatu siklus hidrologi yang terjadi oleh energi alamiah. Siklus hidrologi terjadi melalui proses penguapan yaitu air menjadi uap, penguapan ini bergantung pada 2 faktor penting yaitu suhu udara dan besarnya kandungan uap air yang ada di udara. Semakin tinggi suhu udara semakin banyak uap air diserap oleh udara semakin kecil persentasi uap air di udara semakin banyak uap air dapat diserap udara.
Selain memiliki manfaat yang besar bagi kelangsungan makhluk hidup di bumi, air juga memiliki potensi bahaya yang besar. Negara Indonesia terletak di wilayah tropis basah yang kaya akan curah hujan, akibat tingginya curah hujan ini Indonesia memiliki potensi rawan banjir. Hujan adalah suatu proses alamiah siklus air yaitu air dalam bentuk cair dan turun ke permukaan bumi sebagai air hujan. Penyebab masalah banjir terjadi akibat kenaikan suhu bumi, perubahan iklim, gangguan pengaliran air hujan di dalam sungai, pengurangan luas permukaan tanah yang menyerap air karena banyak berdirinya bangunan dan terjadinya kerusakan hutan.
Bencana banjir ini banyak dirasakan masyarakat baik di kota maupun di desa, keadaan ini diperburuk lagi dengan adanya proses konversi lahan atau perubahan tata guna lahan yang berlangsung cepat sampai ke pedesaan, proses pendangkalan sungai-sungai dan danau yang berlangsung terus karena proses erosi akibat penggundulan hutan sehingga tidak dapat menampung lagi luapan air hujan. Sementara tanah tidak mampu lagi menyerap air secara maksimal maka terjadilah banjir dimana-mana.
2.1.2 Karateristik Wilayah Studi . Letak Geografis
Pemerintahan pada kecamatan Lawe Sigala-gala mempunyai luas wilayah seluas ± 4.032 Ha. Batas wilayah secara administrasi adalah sebagai berikut :
Sebelah Utara berbatasan dengan Kecamatan Semadam Sebelah Selatan berbatasan dengan Kecamatan Babul Makmur Sebelah Barat berbatasan dengan Kecamatan Babul Rahmah Sebelah Timur berbatasan dengan Gunung Bahorok
Tofografi dalam daerah pengaliran
Kondisi topografi seperti corak, elevasi, gradient, arah pengaliran dan lain-lain dari daerah pengaliran mempunyai pengaruh terhadap sungai dan hidrologi daerah pengaliran tersebut. Corak daerah pengaliran adalah faktor bentuk yakni perbandingan panjang sungai utama terhadap lebar rata-rata daerah pengaliran.
Jika faktor bentuk menjadi lebih kecil dengan kondisi skala daerah pengaliran yang sama maka hujan lebat yang merata akan berkurang dengan perbandingan yang sama sehingga kemungkinan terjadi banjir akan kecil. Elevasi daerah pengaliran dan elevasi rata-rata mempunyai hubungan dengan infiltrasi, limpasan permukaan, kelembaban dan pengisian air tanah. Gradien daerah pengaliran adalah salah satu faktor penting yang mempengaruhi waktu mengalirnya aliran permukaan, waktu konsentrasi dan mempunyai hubungan langsung terhadap debit banjir. Arah daerah pengaliran mempunyai pengaruh terhadap kehilangan evaporasi dan transpirasi karena mempengaruhi kapasitas panas yang diterima dari matahari.
Perencanaan sistem drainase sangat ditentukan oleh topografi wilayah. Kesalahan data topografi akan mengakibatkan kerugian-kerugian yang tidak terduga akibat terjadinya banjir dan genangan yang timbul dari perencanaan sistem drainase yang salah.
Gambar 2.1 Siklus Hidrologi
Masalah banjir atau genangan yang terjadi pada lokasi tertentu dan penyebab banjir atau genangan tersebut dapat berasal dari kota itu sendiri, akibat kurang berfungsinya saluran drainase yang ada, juga berasal dari luar kota disebabkan meluapnya sungai sekitarnya akibat terlalu mengalir air hujan dari bagian hulu. Besarnya kerugian tergantung besaran genangan meliputi luas, frekuensi, tinggi dan lamanya genangan, tetapi yang paling menentukan besarnya kerugian adalah nilai kegiatan yang ada dalam lokasi tersebut. Pendekatan umum mengenai penentuan alternatif pemecahan masalah drainase bertitik tolak dari penyebab utama timbulnya banjir/genangan itu sendiri.
Ditinjau dari segi fungsi pelayanan sistem drainase diklasifikasi menjadi sistem drainase utama (major drainage sistem) dan sistem drainase lokal (minor drainage sistem).
a. Sistem Drainase Utama
Yang termasuk dalam sistem drainase utama adalah saluran primer, sekunder dan tersier beserta bangunan kelengkapannya yang melayani kepentingan sebagian besar warga masyarakat. Pengelolaan sistem utama merupakan tanggung jawab pemerintah kota.
b. Sistem Drainase Lokal
Yang merupakan dalam sistem drainase local adalah sistem saluran awal yang melayani suatu kawasan kota tertentu seperti kompleks permukiman, areal pasar, perkantoran, areal industry dan komersial. Sistem ini melayani area lebih kecil dari 10 Ha.
Bila ditinjau dari segi fisik (hirarki susunan saluran), sistem dainase diklasifikasikan atas saluran primer, sekunder, tersier dan seterusnya.
a. Sistem Saluran Primer Adalah saluran utama yang menerima masukan aliran dari saluran sekunder dimensi saluran relatif besar. Akhir saluran primer adalah badan penerima air. b. Sistem Saluran Sekunder Adalah saluran terbuka atau tertutup yang berfungsi menerima
aliran air dan saluran tersier dan limpasan air permukaan sekitarnya, dan meneruskan aliran ke saluran primer. Dimensi saluran tergantung pada debit yang dialirkan.
c. Sistem Saluran Tersier Adalah saluran drainase yang menerima air dari sistem drainase lokal dan menyalurkannya ke saluran sekunder.
2.1.3 Analisa Hidrologi
Dalam Perencanaan berbagai macam bangunan air, seperti persoalan drainase dan bangunan pengendalian banjir diperlukan Analisa Hidrologi khususnya masalah hujan sebagai sumber air yang akan dialirkan pada sistem drainase dan limpasan sebagai akibat tidak mampunyai sistem drainase mengalirkan ke tempat pembuangan akhir. Disain hidrologi diperlukan untuk mengetahui debit pengaliran.
Dalam menentukan dimensi penampang dari berbagai bangunan pengairan misalnya saluran drainase diperlukan suatu penentuan besar debit rencana. Untuk itu perlu diketahui faktor-faktor yang digunakan untuk menganalisa debit rencana:
Data Curah Hujan
Hujan merupakan komponen yang penting dalam analisa hidrologi perencanaan debit untuk menentukan dimensi saluran dainase. Penentuan hujan rencana dilakukan
dengan analisa frekuensi terhadap data curah hujan harian maksimum tahunan, dengan lama pengamatan sekurang-kurangnya 10 tahun.
Koefisien Limpasan
Limpasan merupakan gabungan antara aliran permukaan, aliran-aliran yang tertunda pada cekungan-cekungan dan aliran permukaan (surface flow). Dalam perencanaan drainase bagian air hujan yang menjadi perhatian adalah aliran permukaan (surface runoff), sedangkan untuk pengendalian banjir tidak hanya aliran permukaan tetapi limpasan (runoff).
Faktor – faktor yang berpengaruhi limpasan aliran pada saluran atau sungai tergantung dari berbagai macam faktor secara bersamaan. Faktor yang berpengaruh secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu :
Faktor meteorologi yaitu karateristik hujan seperti intensitas hujan, durasi hujan dan distribusi hujan.
Karateristik DAS meliputi luas dan bentuk DAS, topografi dan tata guna lahan.
Ketetapan dalam menentukan besarnya debit air sangatlah penting dalam penentuan dimensi saluran. Disamping penentuan luas daerah pelayanan drainase dan curah hujan rencana, juga dibutuhkan besaran harga koefisien pengaliran (C).
2.2 Erosi
2.2.1 Pengertian Erosi
Sumberdaya alam yang utama adalah air dan tanah. Salah satu faktor yang turut mempercepat kemerosotan kemampuan sumberdaya alam yaitu terjadinya erosi. Timbulnya erosi akan menurunkan kemampuan fungsi lingkungan, baik sebagai media pengendali tata air, media pertumbuhan tanaman yang nantinya akan berpengaruh pula terhadap makhluk hidup yang memanfaatkannya.
Kata erosi berasal dari bahasa Latin, erosio atau erodere yang berarti menggerogoti atau menggali. Istilah erosi pertama kali digunakan dalam bidang geologi untuk menggambarkan bentuk lubang yang diakibatkan oleh air, terkikisnya material padat oleh air hujan. Istilah erosi itu sendiri digunakan pada abad ke-19, sedangkan istilah erosi tanah diperkenalkan kemudian, pada abad ke-20.
Erosi adalah terkikisnya permukaan tanah oleh aliran air, angin, es atau perantara geologi lainnya, termasuk diantaranya proses gravitasi. Secara umum erosi dapat diartikan sebagai perusakan tanah oleh kegiatan air dan angin. Para ahli yang lain menyebutkan erosi sebagai perusakan tanah, selain oleh kegiatan alam juga oleh organisme.
Erosi juga dapat disebut sebagai pengikisan atau kelongsoran, merupakan proses penghanyutan tanah oleh desakan-desakan atau kekuatan air dan angin, baik yang berlangsung secara alamiah atau perbuatan manusia. Pengertian erosi yang lain menyebutkan bahwa erosi adalah hilangnya atau terkikisnya tanah atau bagian-bagian tanah dari suatu tempat yang diangkat oleh air atau angin ke tempat lain.
Dari pengertian erosi tersebut diatas dapat disimpulkan bahwa erosi adalah proses hilangnya atau terkikisnya tanah oleh suatu faktor atau pengaruh yang berasal dari alam ataupun organisme. Erosi pada dasarnya proses perataan kulit bumi. Proses ini terjadi dengan penghancuran, pengangkutan dan pengendapan. Di alam ada dua penyebab utama yang aktif dalam proses ini yakni air dan angin. Akan tetapi dengan adanya aktifitas manusia dialam, maka manusia menjadi faktor yang sangat penting dalam mempengaruhi erosi.
Di daerah beriklim tropis basah, air merupakan penyebab utama erosi tanah, sedangkan angin tidak mempunyai pengaruh yang berarti. Proses erosi oleh air merupakan kombinasi dua sub proses yaitu penghancuran struktur tanah menjadi butir-butir primer oleh energi tumbuk butir-butir-butir-butir hujan yang menimpa tanah dan perendaman
oleh air yang tergenang dan pemindahan (pengangkutan) butir-butir tanah oleh percikan hujan dan penghancuran struktur tanah diikuti pengangkutan butir-butir tanah tersebut oleh air yang mengalir dipermukaan tanah.
Dua sebab utama terjadinya erosi adalah karena sebab alamiah dan aktivitas manusia. Erosi alamiah dapat terjadi karena adanya pembentukan tanah dan proses yang terjadi untuk mempertahankan keseimbangan tanah secara alami. Sedangkan erosi karena ativitas manusia disebabkan oleh terkelupasnya lapisan tanah bagian atas akibat cara bercocok tanam yang tidak mengindahkan kaidah-kaidah konservasi tanah atau kegiatan pembangunan yang bersifat merusak keadaan fisik tanah.
Ada beberapa jenis erosi tanah yang disebabkan oleh air hujan yang umum dijumpai di daerah tropis, yaitu:
1. Erosi Percikan
(splash erosion) adalah proses terkelupasnya partikel-partikel tanah sebagian atas oleh tenaga kinetik air hujan bebas atau sebagai air lolos. Tenaga kinetik tersebut ditentukan oleh dua hal, massa dan kecepatan jatuhan air. Tenaga kinetik bertambah besar dengan bertambahnya besar diameter air hujan dan jarak antara ujung daun penetas (driptis) dan permukaan tanah (pada proses erosi di bawah tegakan vegetasi).
2. Erosi Kulit
(sheet erosion) adalah erosi yang terjadi ketika lapisan tipis permukaan tanah di daerah berlereng terkikis oleh kombinasi air hujan dan air limpasan (runoff). Tipe erosi ini disebabkan oleh kombinasi air hujan dan air limpasan yang mengalir ke tempat yang lebih rendah. Berdasarkan sumber tenaga penyebab erosi kulit, tenaga kinetik air hujan lebih penting karena kecepatan air jatuhan lebih besar, yaitu antara 0,3 sampai 0,6 m/dtk. Tenaga kinetik air hujan akan menyebabkan lepasnya partikel-partikel tanah dan
bersama-sama dengan pengendapan sedimen di atas permukaan tanah, menyebabkan turunnya laju infiltrasi karena pori-pori tanah tertutup oleh kikisan partikel tanah. Bentang lahan dengan komposisi lapisan permukaan tanah atas yang rentan/lepas terletak diatas lapisan bawah permukaan yang solid merupakan bentang lahan dengan potensi terjadinya erosi kulit besar. Besar kecilnya tenaga penggerak terjadinya erosi kulit ditentukan oleh kecepatan dan kedalaman air limpasan.
3. Erosi Alur
Erosi alur adalah pengelupasan yang diikuti dengan pengangkutan partikel-partikel tanah oleh aliran air limpasan yang terkonsentrasi di dalam saluran-saluran air. Hal ini terjadi ketika air limpasan masuk ke dalam cekungan permukaan tanah, kecepatan air limpasan meningkat dan akhirnya terjadilah transport sedimen. Tipe erosi alur umumnya dijumpai pada lahan-lahan garapan dan dibedakan dari erosi parit (gully erosion) dalam hal erosi alur dapat diatasi dengan pengerjaan/pencangkulan tanah. Dalam hubungannya dengan faktor-faktor penyebab erosi ditegaskan bahwa tipe erosi ini terbentuk oleh tanah yang kehilangan daya ikat partikel-partikel tanah sejalan dengan meningkatnya kelembapan tanah di tempat tersebut. Kelembapan tanah yang berlebihan akan mengakibatkan tanah longsor. Bersama dengan longsornya tanah, kecepatan air limpasan ini mengangkut sedimen hasil erosi dan ini menandai awal dari terjadinya erosi parit.
4. Erosi Parit
Erosi parit membentuk jajaran parit yang lebih dalam dan lebar dan merupakan tingkat lanjutan dari erosi alur. Erosi parit dapat diklasifikasikan sebagai parit bersambungan dan parit terputus-putus. Erosi parit terputus dapat dijumpai di daerah yang bergunung. Erosi tipe ini biasanya diawali oleh adanya gerusan yang melebar
dibagian atas hamparan tanah miring yang berlangsung dalam waktu relatif singkat akibat adanya air limpasan yang besar. Kedalaman erosi parit ini menjadi berkurang pada daerah yang kurang terjal. Erosi parit bersambungan berawal dari terbentuknya gerusan-gerusan permukaan tanah oleh air limpasan kearah tempat yang lebih tinggi dan cenderung berbentuk jari-jari tangan. Pada tahap awal, proses pembentukan erosi parit tampak mempunyai kecenderungan kearah keseimbangan dinamis. Pada tahap lanjutan, proses pembentukan erosi parit tersebut akan kehilangan karekteristik dinamika perkembangan gerusan-gerusan pada permukaan tanah oleh aliran air dan pada akhirnya terbentuk pola aliran-aliran kecil atau besar yang bersifat permanen. Namun demikian, proses pembentukan erosi parit tidak selalu beraturan seperti yang disebut diatas. Pada kondisi tertentu, terutama oleh perubahan-perubahan geologis karena pengaruh aktivitas manusia, proses erosi parit tidak pernah sampai pada tahap lanjutan.
5. Erosi Tebing
Erosi tebing adalah pengikisan tanah pada tebing-tebing sungai dan penggerusan dasar sungai oleh aliran sungai. Dua proses berlangsungnya erosi tebing sungai adalah oleh adanya gerusan aliran sungai dan oleh adanya longsoran tanah pada tebing sungai. Proses yang pertama berkorelasi dengan kecepatan aliran sungai. Semakin cepat laju aliran sungai (debit puncak atau banjir) semakin besar kemungkinan terjadinya erosi tebing. Erosi tebing sungai dalam bentuk gerusan dapat berubah menjadi tanah longsor ketika permukaan sungai surut (meningkatnya gaya tarik kebawah) sementara pada saat bersamaan tanah tebing sungai telah jenuh. Dengan demikian, longsoran tebing sungai terjadi setelah debit yang kedua lebih ditentukan oleh keadaan kelembapan tanah di tebing sungai menjelang terjadinya erosi. Dengan kata lain, erosi tebing sungai dalam bentuk longsoran tanah terjadi karena beban meningkat oleh adanya kelembapan tanah yang tinggi dan beban ini lebih besar daripada gaya yang mempertahankan tanah tetap pada tempatnya.
2.2.2 Proses Terjadinya Erosi
Permukaan kulit bumi akan selalu mengalami proses erosi. Pengikisan dan penimbunan sering terjadi di suatu tempat. Peristiwa ini terjadi secara alamiah dan berlangsung secara lambat, sehingga akibat yang ditimbulkan baru muncul setelah berpuluh bahkan beratus tahun kemudian. Proses pengikisan kulit bumi secara alamiah ini disebut sebagai erosi alam atau dikenal sebagai erosi geologi karena merupakan bagian dari siklus geologi. Penyebab erosi geologi semata-mata oleh proses alam tanpa adanya campur tangan manusia. Pada tahap erosi geologi, alam akan mampu membentuk keseimbangan dinamis, sehingga ketebalan tanah tetap stabil. Dengan adanya aktivitas manusia, keseimbangan ini akan terganggu, karena pada umumnya aktivitas manusia akan mempercepat laju erosi (accelerated erosion). Pada tahap ini manusia harus sudah mulai mengendalikan supaya laju erosi tidak melebihi batas yang dapat diterima (acceptable limit erosion).
Kemampuan yang kurang dari tanah untuk menginfiltrasikan air ke lapisan tanah yang lebih dalam, baik pada waktu hujan atau dengan adanya air yang mengalir ke permukaan, laju aliran akan terjadi di permukaan tanah sambil mengangkut atau menghanyutkan partikel-partikel tanah. Dengan tidak dapat ditembusnya (non permeability) tanah oleh air karena pori-pori tanah kemungkinan tertutup, makin banyak air yang mengalir dipermukaan makin banyak pula partikel-partikel tanah yang terangkut atau hanyut terus mengikuti aliran air ke sungai melakukan sedimentasi atau terus dilanjutkan ke muara atau laut dan lazimnya melakukan pembentukan tanah-tanah baru di sekitarnya atau di pantai-pantai.
Erosi tanah terjadi melalui tiga tahap, yaitu tahap pertama pelepasan partikel tunggal dari massa tanah dan tahap kedua pengangkutan oleh media seperti aliran air dan angin. Pada kondisi dimana energi yang tersedia tidak lagi cukup untuk mengangkut partikel, maka akan terjadi tahap yang ketiga yaitu pengendapan. Agregat
tanah akan hancur terpecah menjadi partikel yang lebih kecil oleh percikan air hujan. Partikel tanah tersebut akan terbawa oleh arus untuk diendapkan ditempat lain. Sebagian partikel tanah yang berukuran lebih kecil akan masuk ke pori-pori tanah, sehingga partikel tanah tersebut akan menyumbat infiltrasi air hujan ke dalam tanah. Air hujan yang tidak terinfiltrasi ke dalam tanah akan menjadi aliran permukaan. Aliran permukaan akan menjadi lebih besar karena pori-pori tanah tertutup partikel tanah yang menghambat proses infiltrasi air hujan. Dengan meningkatnya aliran permukaan maka daya gerusan air terhadap tanah akan menguat sehingga bagian atas tanah (top soil) akan mudah terkikis.
2.2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Erosi
Pada dasarnya erosi adalah akibat dari interaksi kerja antara faktor iklim, topografi, tumbuh-tumbuhan dan manusia terhadap lahan. adapun faktor-faktor tersebut antara lain:
1. Iklim
Pengaruh iklim terhadap erosi dapat bersifat langsung atau tidak langsung. Pengaruh langsung adalah melalui tenaga kinetis air hujan, terutama intensitas dan diameter butiran air hujan. Pada hujan yang intensif dan berlangsung dalam waktu pendek, erosi yang terjadi biasanya lebih besar daripada hujan dengan intensitas lebih kecil dengan waktu yang lebih lama. Pengaruh iklim tidak langsung ditentukan melalui pengaruhnya terhadap pertumbuhan vegetasi. Di daerah beriklim basah faktor yang mempengaruhi erosi adalah hujan. Besarnya curah hujan, intensitas dan distribusi hujan menentukan kekuatan disperse hujan terhadap tanah, jumlah dan kecepatan aliran permukaan dan kerusakan erosi. Besarnya curah hujan adalah volume air yang jatuh pada suatu areal tertentu. Besarnya curah hujan dapat dimaksudkan untuk satu kali hujan atau massa tertentu seperti per hari, per bulan, per musim atau per tahun.
Kemampuan hujan untuk menimbulkan erosi atau menyebabkan erosi di sebut daya erosi atau erosivitas hujan.
2. Topografi
Kemiringan lereng dan panjang lereng adalah dua unsur topografi yang paling berpengaruh terhadap aliran permukaan dan erosi. Selain memperbesar jumlah aliran permukaan, makin curamnya lereng juga memperbesar kecepatan aliran permukaan dengan demikian memperbesar energi angkut air. Kecepatan air limpasan yang besar umumnya ditentukan oleh kemiringan lereng yang tidak terputus dan panjang serta terkonsentrasi pada saluran-saluran sempit yang mempunyai potensi besar terjadinya erosi alur dan erosi parit. Kedudukan lereng juga menentukan besar kecilnya erosi. Lereng bagian bawah lebih mudah tererosi daripada lereng bagian atas karena momentum air limpasan lebih besar dan kecepatan dan terkonsentrasi ketika mencapai lereng bagian bawah.
Daerah tropis vulkanik dengan topografi bergelombang dan curah hujan tinggi sangat potensial untuk terjadinya erosi dan tanah longsor. Oleh karena itu, dalam program konservasi tanah dan air di daerah tropis, usah-usaha pelandaian permukaan tanah seperti pembuatan teras di lahan-lahan pertanian, peruntukan tanah-tanah dengan kemiringan lereng besar untuk kawasan lindung seringkali dilakukan. Usaha tersebut dilakukan terutama untuk menghindari terjadinya erosi yang dipercepat dan meningkatnya tanah longsor.
3. Vegetasi
Pengaruh vegetasi terhadap erosi adalah menghalangi air hujan agar tidak jatuh langsung di permukaan tanah, sehingga kekuatan untuk menghancurkan tanah sangat kurang. Adapun pengaruh vegetasi penutup tanah terhadap erosi adalah sebagai berikut:
1. Melalui fungsi melindungi permukaan tanah dari tumbuhan air hujan 2. Menurunkan kecepatan air limpasan
4. Mempertahankan kemantapan kapasitas tanah dalam menyerap air.
Dalam meninjau vegetasi terhadap mudah tidaknya tanah tererosi, harus dilihat apakah vegetasi penutup tanah tersebut mempunyai struktur tajuk yang berlapis sehingga dapat menurunkan kecepatan terminal air hujan dan memperkecil diameter tetesan air hujan. Telah dikemukakan bahwa yang lebih berperan dalam menurunkan besarnya erosi adalah tumbuhan bawah karena ia merupakan stratum vegetasi terakhir yang akan menentukan besar kecilnya erosi percikan. Dengan kata lain, semakin rendah dan rapat tumbuhan bawah semakin efektif pengaruh vegetasi dalam melindungi permukaan tanah terhadap ancaman erosi karena ia akan menurunkan besarnya tumbukan tetesan air hujan ke permukaan tanah. Oleh karena itu dalam melaksanakan program konservasi tanah dan air melalui vegetasi, sistem pertanaman (tanah pertanian) dan pengaturan struktur tegakan (vegetasi hutan) diusahakan agar tercipta struktur pelapisan tajuk yang serapat mungkin.
4. Tanah
Tipe tanah mempunyai kepekaan terhadap erosi yang berbeda-beda. Kepekaan erosi tanah yaitu mudah tidaknya tanah tererosi adalah fungsi berbagai interaksi sifat-sifat fisik dan kimia tanah. Sifat-sifat-sifat tanah yang mempengaruhi kepekaan erosi adalah sifat-sifat tanah yang mempengaruhi laju infiltrasi, permeabilitas, dan kapasitas menahan air dan sifat-sifat tanah yang mempengaruhi ketahanan struktur tanah disperse dan pengikisan oleh butir-butir hujan yang jatuh dan aliran permukaan.
5. Manusia
Manusia sangat berperan dalam mempercepat proses terjadinya erosi. Manusia merupakan faktor sangat menentukan apakah suatu tanah yang diusahakannya akan rusak atau produktif secara berkelanjutan. Banyak faktor yang menentukan apakah manusia akan memperlakukan dan merawat serta mengusahakan tanahnya secara bijaksana sehingga menjadi lebih baik dan dapat memberikan pendapatan yang cukup untuk jangka waktu yang tidak terbatas. Pemanfaatan sumberdaya alam oleh manusia
dalam DAS yang berlebihan akan mengganggu keseimbangan DAS. Faktor ini juga berkaitan dengan penggunaan lahan yaitu bentuk-bentuk intervensi manusia terhadap lahan dalam rangka memenuhi kebutuhan hidupnya baik materil maupun spiritual. Faktor-faktor yang berkenaan dengan fungsi manusia dalam kaitannya dengan erosi antara lain:
Luas tanah pertanian yang diusahakan
Sistem pengusaha tanah
Status pengusahaan tanah
Tingkat pengetahuan dan keterampilan
Harga hasil usaha tani
Ikatan hutan
Pasar dan sumber keperluan usaha tani
Infrastruktur dan fasilitas kesejahteraan dan
Mentalitas manusia itu sendiri
Meskipun faktor-faktor tersebut dapat diprediksi menggunakan teknologi canggih yang berkembang saat ini, tapi fenomena alam merupakan rahasia alam yang sangat sulit untuk diprediksi dengan tepat. Wischemeier & smith dalam Asdak (1995) menyebutkan bahwa ada empat faktor utama yang dianggap terlibat dalam proses erosi, keempat faktor tersebut yaitu iklim, sifat tanah, topografi, dan vegetasi penutup tanah.
2.2.4 Perhitungan Erosi
Dalam Perhitungan Erosi dapat digunakan dengan tiga cara, yaitu: 1. Menghitung dengan cara Roughly
2. Menghitung dengan cara rumus ketiga 3. Menghitung dengan cara trial and error
Dari ketiga cara diatas, untuk melengkapi data dalam perhitungan dibutuhkan data dari diagram shield. Dimana diagram shield dapat dilihat seperti dibawah ini
Gambar 2.2 Diagram Shield (Sumber : Buku Sediment Transport)
2.3 FISIK SEDIMEN 2.3.1 Pengertian Sedimen
Dalam kamus besar bahasa Indonesia kata sedimen adalah benda padat berupa serbuk yang terpisah dari cairan dan mengendap didasar bejana. Sedangkan dalam ilmu alam, kata sedimen digunakan sebagai material yang lepas dari permukaan bumi, yang dihasilkan dari pelapukan bebatuan dan kemudian terbawa karena angin, air atau es. 2.3.2 Sifat-sifat Sedimen
Sedimen bisa berasal dari erosi garis pantai, daratan yang dibawa oleh sungai, dan dari laut dalam yang terbawa arus ke daerah pantai. Sifat-sifat sedimen adalah sangat
penting di dalam mempelajari proses erosi dan sedimentasi. Sifat-sifat tersebut adalah ukuran partikel dan distribusi butir sedimen, rapat massa, bentuk, kecepatan endap, tahanan terhadap erosi, dan sebagainya. Di antara beberapa sifat tersebut, distribusi ukuran butir adalah yang paling penting.
2.3.3 Ukuran Partikel Sedimen
Sedimen diklasifikasikan berdasarkan ukuran butir menjadi lempung, lumpur, pasir, kerikil, koral (pebble), cobble, dan batu (boulder). Berdasarkan klasifikasi yang akan di jelaskan tersebut pasir mempunyai diameter antara 0,063 dan 2,0 mm yang selanjutnya dibedakan menjadi 5 (lima) kelas. Sedangkan material sangat halus seperti lumpur dan lempung berdiameter di bawah 0,063 mm yang merupakan sedimen kohesif. Bisa dilihat di Tabel 2.9 klasifikasi ukuran butir dan sedimen dan Gambar 2.3 klasifikasi tanah menurut USDA.
Tabel 2.1 Klasifikasi Ukuran Butir dan Sedimen
Klasifikasi Diameter Partikel
mm Satuan phi Batu 256 -8 Cobble 128 -7 Koral (Pebble) Besar 64 -6 Sedang 32 -5 Kecil 16 -4 Sangat kecil 8 -3 Kerikil 4 -2 Pasir Sangat kasar 2 -1 Kasar 1 0 Sedang 0,5 1 Halus 0,25 2 Sangat Halus 0,125 3 Lumpur Kasar 0,063 4 Sedang 0,031 5 Halus 0,015 6 Sangat Halus 0,0075 7 Lempung Kasar 0,0037 8 Sedang 0,0018 9 Halus 0,0009 10 Sangat Halus 0,0005 11 Koloid 0,0003 12
Gambar 2.3 Klasifikasi Tanah Menurut USDA
2.3.4. Rumus - Rumus Angkutan Sedimen
Rumus-rumus yang dipakai dalam perhitungan angkutan sedimen adalah persamaan-persamaan Yang’s, Engelund and Hansen, dan Shen and Hung.
A. Persamaan Yang's
Yang’s (1973) mengusulkan formula transportasi sedimen berdasarkan konsep unit aliran listrik, yang dapat dimanfaatkan untuk prediksi materi keseluruhan tempat tidur konsentrasi diangkut dalam flumes tempat tidur pasir dan sungai. Persamaan Yang’s dapat ditulis sebagai berikut:
Log Ct = 5,435-0,286 . log - 0,457 . log
+ ( ) ( )
Gw = 𝛾 . W . D . V Qs = Ct . Gw
Keterangan : Ct : Konsentrasi Sedimen Total (ppm)
d50 : Diameter sedimen 50% dari material dasar (mm) * + w : Kecepatan Jatuh (m/s)
v : Viskositas kinematik (m2/s) V : Kecepatan Aliran (m/s) Vcr : Kecepatan Kritis (m/s) S : Kemiringan Sungai
U* : Kecepatan Geser (m/s) W : Lebar dasar Sungai (m) D : Kedalaman Sungai (m) Qs : Muatan Sedimen (kg/s)
B. Engelund and Hansen
Engelund and Hansen (1967) persamaan Engelund-Hansen didasarkan pada pendekatan tegangan geser. Persamaan Engelund and Hansen dapat ditulis sebagai berikut:
𝛾 *
( )+ *( ) + Qs = W x qs
Dimana, 𝛾 tegangan geser (kg/m2), dan Qs = muatan sedimen (kg/s).
Dimana :
𝛾 Tegangan geser (kg/m2) Qs = Muatan Sedimen (kg/s)
C. Shen and Hungs
Shen dan Hung (1971) diasumsikan bahwa transportasi sedimen adalah begitu kompleks sehingga tidak menggunakan bilangan Reynolds, bilangan Froude, kombinasi ini dapat ditemukan untuk menjelaskan transportasi sedimen dengan semua kondisi. Shen & Hung mencoba untuk menemukan variabel yang dominan yang mendominasi laju transportasi sedimen, mereka merekomendasikan kemunduran persamaan berdasarkan 587 set data laboratorium. Persamaan Shen dan Hung dapat ditulis sebagai berikut: Log Ct = - 107404.459 + 324214.747 . Y – 326309.589 . Y2 + 109503.872 . Y3 Gw = 𝛾 * W * D * V Qs = Ct . Gw Dengan * +
di mana :
Ct = kosentrasi sedimen total
V = kecepatan aliran (m/s) * + = kecepatan jatuh (m/s) S = kemiringan sungai W = lebar sungai (m) D = kedalaman sungai (m) Qs = muatan sedimen (kg/s)
2.3.5 Dampak Erosi dan Sedimentasi
A. Pengaruh Erosi Terhadap Perkuatan Tebing Sungai
Seperti yang telah diuraikan, erosi dan sedimentasi yang diakibatkan oleh pergerakan air (daerah dengan curah hujan tinggi) meliputi beberapa proses. Terutama meliputi proses pelepasan, penghanyutan/pengangkutan dan pengendapan daripada partikel-partikel tanah yang terjadi akibat tumbukan percikan air hujan dan aliran permukaan.
Air hanya akan mengalir di permukaan tanah apabila jumlah air hujan lebih besar daripada kemampuan tanah untuk menginfiltrasi air ke lapisan yang lebih dalam. Dengan menurunnnya porositas tanah, karena sebagian pori-pori tertutup oleh partikel tanah yang halus, maka laju infiltrasi akan semakin berkurang, akibatnya aliran air di permukaan akan semakin bertambah banyak. Aliran air di permukaan mempunyai akibat yang penting. 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. Lebih lanjut tetesan air hujan ini dapat menimbulkan pembentukan lapisan tanah keras pada lapisan permukaan. Akibatnya dapat menyetop sama sekali laju infiltrasi sehingga aliran permukaan semakin berlimpah. Dari uraian ini jelas bahwa pengaruh erosi ini dapat menimbulkan kemerosotan kesuburan fisik dari tanah. Maka dari itu, untuk pencegahan
pengaruh erosi pada tebing sungai dapat digunakan berbagai jenis bangunan penahan sungai, seperti halnya dalam kasus ini PemKab Aceh Tenggara memilih untuk menggunakan jenis bronjong (Susunan Batu Kali) untuk jenis penahan tebing sungai.
B. Pengaruh Sedimentasi Terhadap Normalisasi Sungai
Erosi tidak hanya berpengaruh negatif pada lahan dimana terjadi erosi, tetapi juga di daerah hilirnya dimana material sedimen diendapkan. Banyak bangunan-bangunan sipil di daerah hilir akan terganggu, saluran-saluran, jalur navigasi air akan mengalami pengedapan sedimen. Disamping itu kandungan sedimen yang tinggi pada air sungai juga akan merugikan pada penyediaan air bersih yang bersumber dari air permukaan, biaya pengelolaan akan menjadi lebih mahal. Dengan ini Sedimen sangatlah memberi kerugian untuk pemukiman warga jika sedimen pada sungai tidak dikeruk ulang jika sudah terjadi penumpukan. Selain merugikan pemukiman, jika tidak dikeruk apabila sudah terjadi penumpukan sedimen, aliran sungai menjadi tidak normal dan dapat terjadinya banjir diseluruh kawasan tersebut.
