ANALISIS SEDIMENTASI DI SUNGAI WAY BESAI. (Skripsi) Oleh ASTIKA MURNI LUBIS

Transkripsi

1 ANALISIS SEDIMENTASI DI SUNGAI WAY BESAI (Skripsi) Oleh ASTIKA MURNI LUBIS JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG 2016

2 ABSTRACT SEDIMENTATION ANALYSIS IN WAY BESAI RIVER By ASTIKA MURNI LUBIS Way Besai River s catchment area is the headwaters of Tulang Bawang River s catchment area which has an important role for the development of Lampung province. Most of the catchment area of Way Besai River is an area of protected forest so it gives a big contibution for the area of hydrology s support. Furthermore, this area is also used as agricultural, tourism, and hydroelectrica power plant (PLTA) purposes. PLTA Way Besai was built for generating electrical power using the height of a waterfall from Way Besai River, however nowadays PLTA Way Besai is having a decrease of electrical power because of the deficiency of the reservoar capacity. The power decrease reached until 40 MW while it used to have 90 MW power supply causing only a rough 50 MW energy power left to be operated. Initial step for the calculation is started by rainfall analysis in order to get the value of discharge plan then it needs spacial data analysis using ArcGIS program. The outputs from the analysis using this program are in the form of DAS formation map, Land Use map, also the length and tilt of the slope map. The metode that is used in estimating the value of sediment discharge is by using the Universal Soil Loss Equation (USLE) method and Measured Sediment Analysis.The results of suspended load value is 8.742,110 m 3 /year and the value of bed load is ,083 m 3 /year. The overall value of sediment was attained by merging the value of suspended load and bed load which is ,738 m 3 /year. The value of sediment that is attained from USLE methode is ,738 m 3 /year. Keywords : Sedimentation, USLE, Way Besai

3 ABSTRAK ANALISIS SEDIMENTASI DI SUNGAI WAY BESAI Oleh ASTIKA MURNI LUBIS Derah Aliran Sungai (DAS) Way Besai merupakan daerah hulu DAS Tulang Bawang yang memiliki peranan penting untuk perkembangan provinsi Lampung. Sebagian besar luas wilayah DAS Way Besai merupakan kawasan hutan lindung sehingga memberikan kontribusi besar untuk kawasan penyangga hidrologis. Selain itu, wilayah ini juga dimanfaatkan untuk usaha pertanian, pariwisata, dan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). PLTA Way Besai dibangun untuk membangkitkan daya dengan memanfaatkan tinggi air terjun dari Sungai Way Besai, namun pada saat ini PLTA Way Besai mengalami penurunan energi listrik akibat kekurangan volume tampungan. Penurunan daya mencapai 40 MW dimana sebelumnya memiliki pasokan energi 90 MW, sehingga saat ini hanya dioperasikan sekitar 50 MW. Untuk langkah awal dalam perhitungan dimulai dengan analisis curah hujan untuk mendapatkan nilai debit rencana lalu dibutukan analisis data spasial yang dipermudah dengan menggunakan program ArcGIS. Output dari analisis dengan program ini berupa peta pembentukan DAS, peta tata guna lahan, serta peta panjang dan kemiringan lereng. Metode yang digunakan dalam memperkirakan besaran debit sedimen dalah dengan metode Universal Soil Loss Equation (USLE) dan Analisis Sedimen Terukur. Nilai Debit sedimen layang yang diperoleh dari hasil pengukuran sebesar 8.742,110 m 3 /tahun dan nilai debit sedimen dasar ,083 m 3 /tahun. Nilai sedimen secara keseluruhan didapatkan dengan menggabungkan nilai sedimen layang dan nilai sedimen dasar dan didapatkan nilai sebesar ,193 m 3 /tahun. Nilai Sedimentasi yang didapat dengan metode USLE adalah sebesar ,738 m 3 /tahun. Kata kunci : Sedimentasi, USLE, Way Besai

4 ANALISIS SEDIMENTASI DI SUNGAI WAY BESAI Oleh ASTIKA MURNI LUBIS Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Lampung FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2016

5

6

7

8 1 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Sipare-pare pada tanggal 09 April Penulis merupakan putri dari pasangan Bapak Yusti Lubis dan Ibu Arlina Ginting, anak ke lima dari lima bersaudara. Penulis mengawali jenjang pendidikan di Sekolah Dasar Negeri Sipare-pare pada tahun 1999, selama bersekolah penulis aktif mengikuti kegiatan organisasi Paraja Muda Karana (PRAMUKA) dan kegiatan ekstrakulikuler Tari Daerah. Penulis berhasil menyelesaikan pendidikan disekolah dasar pada tahun 2005, pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan ke Sekolah Menengah Pertama Negeri 1 Air Putih, selama mengenyam pendidikan di sekolah ini penulis aktif mengikuti kegiatan organisasi seperti Praja Muda Karana (PRAMUKA) dan sempat menjabat sebagai ketua Organisasi Siswa (OSIS) periode dan lulus pada tahun Penulis melanjutkan pendidikan di Sekolah Menengah Atas Negeri 1 Air Putih dan kembali aktif berorganisasi, penulis sempat menjabat sebagai Wakil Ketua Sanggar Konsultasi Remaja (SKR) periode Terakhir Penulis tercatat sebagai mahasiswa Fakultas Teknik, Jurusan Sipil Universitas Lampung melalui Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) tertulis pada tahun Pada tahun 2014, penulis melakukan Kerja Praktek di Proyek Pembangunan Gedung Extensi Sekolah Darma Bangsa, Bandar Lampung dan Penulis menjalani Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Desa Sungai Luar,

9 2 Kecamatan Menggala timur, Kabupaten Tulang Bawang. Penulis mengambil skripsi dengan judul Analisis Sedimentasi di Sungai Way Besai.

10 MOTTO Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagi kamu. Dan boleh jadi kamu mencintai sesuatu, padahal ia amat buruk bagi kamu. Allah Maha mengetahui sedangkan kamu tidak mengetahui (Al-Baqarah: 216) Muliakanlah anak-anakmu dan baguskanlah pendidikan mereka (H.R.At-thabrani dan khatib) Sebaik baiknya orang diantara kamu adalah orang yang mempelajari Al Qur an dan mengajarkannya ( HR. Bukhari) Barang siapa keluar untuk mencari Ilmu maka dia berada di jalan Allah ( HR. Turmudzi) Merantaulah agar kau tahu seberapa mahal ongkosmu pulang (Perantau)

11 SANWACANA Alhamdulillahi Robbil Alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta ala yang senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-nya, sehingga skripsi dengan judul Analisis Sedimentasi di Sungai Way Besai dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik pada program reguler Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Dalam penyusunan skripsi ini tentu tidak terlepas dari bantuan, dorongan dan saran saran dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.sc., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung. 2. Bapak Gatot Eko Susilo, S.T., M. Sc., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas Lampung. 3. Bapak Ofik Taufik Purwadi, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan bimbingan, nasehat dan banyak ilmu tentang dunia Teknik Sipil serta bantuannya dalam penyusunan skripsi ini. 4. Ibu Dyah Indriana K. S.T., M.Sc., selaku Dosen Pembimbing II yang banyak memberikan masukan dalam penyusunan skripsi ini.

12 5. Bapak Subuh Tugiono, S.T., M.T., selaku dosen penguji yang turut memberikan masukan dan bantuan dalam penyusunan skripsi ini. 6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. 7. Untuk yang terspesial dalam hidup saya, Ayah dan Mamak tercinta dan abangabang yang telah memberikan cinta dan kasih sayang serta dorongan material dan spiritual dalam menyelesaikan skripsi ini. 8. Sahabat-sahabat yang dipertemukan karena sama-sama susah, Esty Handayani, Mega Astriyana, Ratih Diah Permani. 9. Sahabat yang selalu siap/terpaksa menampung saya ketika saya berkali-kali terusir dari kosan, Kiki Lolita Sari dan Istasari. 10. Sahabat seperjuangan Sepriskha, Tri Utami, Ajeng, Dheni, Daus, Fanny, Peyi, Subudi, dan Holong. 11. Terima kasih kepada Pein Akatsuki, Lebah Ganteng, kshowonline, vuvun dengan segala ceritanya, Jimen dan Agus dan segenap keluarga, Youtube, Google, Instagram dan segenap akun-akun media sosial yang memberikan banyak inspirasi bagi jiwa yang labil ini. 12. Terima kasih kepada folder-folder Sherlock Holmes series. 13. Terima kasih kepada adik-adik dan abang kakak Organisasi FORMAHISA. 14. Segenap pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak terdapat kesalahan dan kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun. Semoga skripsi ini dapat berguna bagi kita semua, terutama

13 rekan rekan mahasiswa Fakultas Teknik dan bagi pengembangan ilmu pengetahuan di Indonesia. Bandar Lampung, 3 Oktober 2016 Penulis Astika Murni Lubis

14 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR... i DAFTAR TABEL... ii DAFTAR LAMPIRAN... iii I. PENDAHULUAN 1. 1 Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian II. TINJAUAN PUSTAKA 2. 1 Sungai Analisis Hidrologi Curah Hujan Kawasan Metode Aritmatik Metode Poligon Thiessen Metode Isohyet Analisis Statistik Perhitungan Nilai Rata-rata Perhitungan Standar Deviasi Perhitungan Koefisien Kemencengan Perhitungan Koefisien Kurtosis Analisis Frekuensi Metode Gumbel Metode Log Person III Metode Distribusi Normal Metode distribusi Log Normal Uji Distribusi Probabilitas Uji Chi-Kuadrat... 15

15 Uji Smirnov Kolmogorov Perhitungan Debit Metode Hasper Erosi Proses Terjadinya Erosi Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Erosi Pengaruh Erosi Tanah Terhadap Kesuburan Tanah Proses Sedimentasi Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Sedimentasi Mekanisme Pengangkutan Sedimen Analisis Tingkat Bahaya Erosi Analisis Faktor Erosivitas (R) Analisis Faktor Erodibilitas Tanah (K) Faktor Panjang Kemiringan Lereng (LS) Indeks Pengelolaan Tanaman (C) Analisa Faktor Konservasi Praktis (P) Analisis Prakiraan Besarnya Sedimentasi Sediment Delivery Ratio (SDR) III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian Data yang Digunakan Pelaksanaan Penelitian Analisis Hidrologi Analisis Tingkat Bahaya Erosi Analisis Prakiraan Besarnya Sedimentasi Bagan Alir Penelitian IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Data Spasial Daerah Aliran Sungai Tata Guna Lahan Analisis Hidrologi Data Curah Hujan Penentuan Luas Poligon Thiessen Analisis Curah Hujan Kawasan (Areal Rainfall) Pemilihan Jenis Sebaran Pemilihan Jenis Sebaran Curah Hujan Rancangan Intensitas Curah Hujan Debit Rancangan dengan Metode Hasper Analisis Perkiraan Besarnya Sedimentasi dengan Metode USLE Indeks Erosivilitas Hujan (R) Indeks Erodibilitas Lahan (K) Indeks Panjang dan Kemiringan Lereng (LS) Indeks Pengelolaan Tanaman (C)... 68

16 4.3.5 Indeks Konservasi Lahan (P) Perhitungan Tingkat Bahaya Erosi Analisis Prakiraan Besarnya Sedimen Sediment Delivery Ratio (SDR) Perhitungan Besarnya Nilai Hasil Sedimentasi Analisis besarnya Sedimen Terukur Perbandingan Nilai Sedimen Terukur dan Terhitung V. SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

17 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 1. Siklus Terjadinya Sedimen Gambar 2. Proses Sedimentasi Normal dan Sedimentasi Dipercepat Gambar 3. Ragam Gerakan Sedimen dalam Air Gambar 4. DAS Way Besai Gambar 5. Situasi Sungai Way Besai Gambar 6. Bagan Alir Perhitungan Sedimentasi Gambar 7. Daerah Aliran Sungai Way Besai Gambar 8. Tutupan Lahan DAS Way Besai Gambar 9. Letak stasiun Hujan dan Penggambaran Poligon Thiessen DAS Way Besai Gambar 10.Peta Kemiringan Lereng DAS Way Besai... 67

18 DAFTAR TABEL Tabel Halaman Tabel 1. Analisis Statistik untuk Menentukan Jenis Distribusi Tabel 2. Kelas Tingkat Bahaya Erosi Tabel 3. Nilai M untuk Beberapa Kelas Tekstur Tanah Tabel 4. Faktor Erodibilitas Tanah Berdasrkan Tekstur Tanah Tabel 5. Indeks Panjang dan Kemiringan Lereng (LS) Tabel 6. Indeks Pengelolaan Tanaman (C) untuk Pertanaman Tunggal Tabel 7. Nilai Indeks Konservasi Lahan (p) pada Berbagai Aktivitas Konversi Tanah Tabel 8. Luas Tutupan Lahan DAS Way Besai Tabel 9. Koordinat Stasiun Curah Hujan DAS Way Besai.. 48 Tabel 10. Luas Pengaruh stasiun Hujan Terhadap DAS Tabel 11. Curah Hujan Maximum Stasiun R Tabel 12. Curah Hujan Maximum Stasiun R Tabel 13. Curah Hujan Maximum Stasiun R Tabel 14. Perhitungan Curah Hujan Rata-rata Maximum Stasiun R Tabel 15. Perhitungan Curah Hujan Rata-rata Maximum Stasiun R Tabel 16. Perhitungan Curah Hujan Rata-rata Maximum Stasiun R Tabel 17. Curah Hujan Rerata Harian Maksimum Tahunan Das Way Besai. 55 Tabel 18. Perhitungan Parameter Statistik Tabel 19. Analisis Jenis Sebaran Tabel 20. Uji Chi Kuadrat Tabel 21. Uji Smirnov Kolmogorof Tabel 22. Distribusi Log Pearson III Tabel 23. Perhitungan Curah Hujan Rancangan DAS Way Besai Tabel 24. Curah Hujan Rancangan DAS Way Besai Tabel 25. Perhitungan Intensitas Curah Hujan DAS Way Besai Tabel 26. Perhitungan Debit dengan Metode Hasper Tabel 27. Nilai Indeks Konversi Lahan DAS Way Besai Tabel 28. Besarnya Nilai Erosi Pada DAS Way Besai Tabel 29. Perhitungan Nilai SDR DAS Way Besai Tabel 30. Perhitungan Sedimentasi Potensial Tabel 31. Hasil analisis laboratorium Tabel 32. Hasil Perhitungan Nilai Debit Sedimen Dasar (Q d ) DAS Way Besai... 75

19 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Lembar Asistensi Skripsi Lembar Asistensi Skripsi Lembar Asistensi Skripsi Lembar Asistensi Skripsi Tabel Koordinat Stasiun Curah Hujan DAS Way Besai Tabel Luas Pengaruh Hujan Terhadap DAS Tabel Hujan Harian Maksimum Stasiun R-248 (Air Hitam) Tabel Hujan Harian Maksimum Stasiun R-232 (Kebun Tebu) Tabel Hujan Harian Maksimum Stasiun R-275 (Bungin) Tabel Curah Hujan Harian Maksimum Tabel Parameter Statistik Curah Hujan Tabel Uji Chi-Square Tabel Uji Smirnov Kolmogorof Tabel Tabel Perhitungan Distribusi Frekuensi Tabel Distribusi Sebaran Tabel Tabel Hujan Rencana Tabel Tabel Intensitas hujan Tabel Nilai Koefisien Aliran DAS Way Besai Tabel Debit Rancangan Tabel Sedimen Terukur Tabel Konversi Satuan µmho = 0,7 mg/l Tabel Konversi Satuan mg/l = 10-6 ton/m Tabel Perhitungan Sedimentasi Layang dengan TSS rata-rata Tabel Perhitungan Sedimentasi Layang dengan TSS maksimum Tabel Tabel Perhitungan Sedimentasi Dasar dengan TDS rata-rata Tabel Tabel Perhitungan Sedimentasi Dasar dengan TDS maksimum Tabel Tabel Perhitungan Sedimentasi Total dengan TSS dan TDS rata-rata dan maksimum Tabel Hasil Perhitungan Nilai Debit Sedimen Dasar (Q d ) DAS Way Besai Tabel Tabel Nilai Koefisien Aliran DAS Way Besai Tabel Tabel Nilai Konservasi Lahan DAS Way Besai Tabel Pergitungan Erosivitas Tabel Pergitungan Erosivitas Tabel Perhitungan Nilai Erosi DAS Way Besai Tabel Nilai SDR (Sediment Delivery Ratio) Tabel Perhitungan Sedimentasi Potensial Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun

20 38. Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Air Hitam Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Kebun Tebu Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Tabel Curah Hujan di Stasiun Bungin Tahun Analisa Saringan Way Cengkaan 02 Juli Analisa Saringan Way Cengkaan 04 Juli Analisa Saringan Way Cengkaan 06 Juli Analisa Saringan Way Cengkaan 08 Juli Analisa Saringan Jembatan Panjang 02 Juli Analisa Saringan Jembatan Panjang 04 Juli Analisa Saringan Jembatan Panjang 06 Juli Analisa Saringan Jembatan Panjang 08 Juli Analisa Saringan AWLR 02 Juli Analisa Saringan AWLR 04 Juli Analisa Saringan AWLR 06 Juli Analisa Saringan AWLR 08 Juli Tabel Hasil Analisis Air Limbah Peta DAS Way Besai Peta Poligon Thiessen DAS Way Besai Peta Tutupan Lahan DAS Way Besai Peta Panjang dan Kemiringan Lereng DAS Way Besai

21 1 I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Derah Aliran Sungai (DAS) Way Besai merupakan daerah hulu DAS Tulang Bawang yang memiliki peranan penting untuk perkembangan provinsi Lampung. Sebagian besar luas wilayah DAS Way Besai merupakan kawasan hutan lindung sehingga memberikan kontribusi besar untuk kawasan penyangga hidrologis. Selain itu, wilayah ini juga dimanfaatkan untuk usaha pertanian, pariwisata, dan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). PLTA Way Besai dibangun untuk membangkitkan daya dengan memanfaatkan tinggi air terjun dari Sungai Way Besai, namun pada saat ini PLTA Way Besai mengalami penurunan energi listrik akibat kemarau. Penurunan daya mencapai 40 MW dimana sebelumnya memiliki pasokan energi 90 MW, sehingga saat ini hanya dioperasikan sekitar 50 MW. Selain itu permasalahan yang menjadi pusat perhatian saat ini adalah tingginya proses sedimentasi yang terjadi di sungai Way Besai akibat bermuaranya berbagai sungai yang membawa sedimen, yang dalam konteks ini akan menimbulkan permasalahan seperti berkurangnya kecepatan aliran sungai yang akan berpengaruh pada PLTA, naiknya dasar sungai sehigga sering terjadi banjir, terganggunya sistem irigasi,

22 2 sampai pada berkurangnya volume tampungan efektif waduk karena endapan. Berdasarkan data hasil studi PT Raditia Puspita Snellindo, data debit air tahun 2004 hingga 2012 (kecuali 2009 dan 2010 tidak tercatat) menunjukkan bahwa hampir sepanjang tahun, baik musim hujan dan kemarau mengalami limpasan air di spillway PLTA Way Besai dengan ketinggian selalu terjadi minimum 15 cm. Melihat dampak yang begitu luas, maka perlu dilakukan penelitian mengenai tingkat sedimentasi untuk mengetahui pola penyebaran sedimentasi yang terjadi pada sungai Way Besai, sehingga hasil dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu referensi untuk mengatasi pendangkalan di sungai Way Besai. 1.2 Rumusan masalah Rumusan masalah dari penelitian ini adalah bagaimana tingkat sedimentasi yang terjadi di sungai Way Besai. 1.3 Batasan Masalah Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat sedimentasi pada Sungai Way Besai dengan melakukan : 1. Menggunakan data sekunder pengukuran sedimentasi dan hasil laboratorium 2. Menggunakan Metode Universal Soil Loss Equation (USLE) dalam menganalisis perkiraan besarnya erosi

23 3 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini memiliki beberapa tujuan antara lain : 1. Mengetahui besarnya sedimentasi layang dan sedimentasi dasar yang terangkut di sepanjang aliran sungai Way Besai 2. Mengetahui jumlah angkutan sedimen terukur pada aliran sungai Way Besai 3. Mengetahui jumlah angkutan sedimen dengan metode Universal Soil Loss Equation (USLE) 4. Mengetahui tingkat bahaya sedimentasi di Sungai Way Besai 1.5 Manfaat Penelitian Hasil dari penelitian ini diharapkan memiliki manfaat sebagai berikut : 1. Menjadi referensi dalam pemeliharaan dan normalisasi sungai Way Besai 2. Memberi masukan bagi para pembaca untuk mengembangkan bentuk-bentuk pengelolaan sungai khususnya berkaitan dengan sedimentasi 3. Memberikan pengetahuan dan pengalaman bagi peneliti tentang penerapan materi yang di pelajari saat perkuliahan

24 4 II. TINJAUAN PUSTAKA 2. 1 Sungai Sungai adalah saluran alamiah dipermukaan bumi yang menampung dan menyalurkan air hujan dari daerah yang tinggi ke daerah yang lebih rendah dan akhirnya bermuara di danau atau di laut. Arus air di daerah yang tinggi atau biasa disebut dengan daerah hulu sungai biasanya lebih deras dibandingkan dengan arus sungai di bagian yang lebih rendah atau biasa disebut dengan daerah hilir sungai. Di dalam aliran air terdapat materialmaterial sedimen yang berasal dari proses erosi yang terbawa oleh aliran air dan dapat menyebabkan terjadinya pendangkalan akibat sedimentasi dimana aliran air tersebut akan bermuara yaitu di danau atau di laut. Sedimen yang dihasilkan oleh proses erosi dan terbawa oleh aliran air akan diendapkan pada suatu tempat yang kecepatan alirannya melambat atau terhenti. Peristiwa pengendapan ini dikenal dengan peristiwa atau proses sedimentasi. 2.2 Analisis Hidrologi Analisis hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai fenomena hidrologi (hydrologic phenomena). Data hidrologi merupakan bahan informasi yang sangat penting dalam pelaksanaan

25 5 inventarisasi potensi sumber-sumber air, pemanfaatan dan pengelolaan sumber-sumber air yang tepat dan rehabilitasi sumber- sumber alam seperti air, tanah, dan hutan yang telah rusak. Fenomena hidrologi seperti besarnya curah hujan, temperatur, penguapan, lama penyinaran matahari, kecepatan angin, debit sungai, tinggi muka air sungai, kecepatan aliran, dan konsentrasi sedimen sungai akan selalu berubah menurut waktu. Dengan demikian suatu nilai dari sebuah data hidrologi itu hanya dapat terjadi lagi pada waktu yang berlainan sesuai dengan fenomena pada saat pengukuran nilai itu dilaksanakan Curah Hujan Kawasan Hujan kawasan (Areal Rainfall) merupakan hujan rerata yang terjadi dalam daerah tangkapan hujan di suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) (Arba Darojat 2013). Di dalam suatu DAS biasanya terdapat satu atau beberapa stasiun curah hujan untuk mencatat curah hujan yang jatuh. Suatu DAS yang ideal akan mempunyai beberapa stasiun pencatat curah hujan untuk mengantisipasi keragaman curah hujan yang jatuh. Dalam perhitungan debit di DAS, curah hujan yang jatuh dalam suatu DAS biasanya rata-rata dengan tujuan mempermudah proses perhitungan. Ada 3 metode yang biasanya dipakai dalam perhitungan hujan rata-rata di daerah aliran sungai, yaitu : metode Aritmatik, metode Poligon Thiessen, metode Isohyet.

26 Metode Aritmatik Metode Aritmatik adalah metode yang paling sederhana dari ketiga metode di atas. Metode Aritmatik dilakukan dengan menjumlahkan seluruh data hujan harian di masing-masing stasiun dan membaginya dengan jumlah stasiun. Rumus umum metode Aritmatik adalah : R = (1) Dimana : R R 1 R n = hujan rata-rata DAS pada suatu hari (mm) = hujan yang tercatat di stasiun 1 sampai stasiun n pada hari yang sama (mm) n = jumlah stasiun hujan Metode ini akan memberikan hasil yang dapat dipercaya jika stasiun-stasiun penakarnya ditempatkan secara merata di areal tersebut, dan hasil penakaran masing-masing stasiun tidak menyimpang jauh dari nilai rata-rata seluruh stasiun di seluruh areal Metode Poligon Thiessen Jika titik-titik stasiun dalam daerah pengamatan tidak tersebar merata, maka perhitungan curah hujan rata-rata itu dilakukan dengan memperhitungkan daerah pengaruh tiap titik stasiun.

27 7 Prosedur perhitungan curah hujan rata-rata DAS dengan metode poligon Thiessen adalah sebagai berikut : a. Hubungkan setiap stasiun hujan dengan garis lurus sehingga membentuk poligon segitiga b. Pada masing-masing segitiga ditarik garis sumbu tegak lurus, dan semua sumbu tersebut membentuk poligon c. Hitung luas masing-masing daerah hujan d. Hitung hujan rata-rata DAS dengan rumus : α n =...(2) α n = Koefisien Thiessen A n = Luas Poligon A = Luas Poligon Total Metode Thiessen ini dapat dikatakan lebih akurat daripada metode Aritmatik, sebab curah hujan rata-rata DAS dihitung berdasarkan pembagian daerah hujan. Walaupun begitu metode ini masih bergantung dari subjektifitas si pembuat poligon. Oleh karena itu perhitungan yang dilakukan oleh seseorang cenderung akan berbeda dengan perhitungan orang lain, walaupun pada DAS yang sama.

28 Metode Isohyet Dalam perhitungan hujan rata-rata DAS dengan metode Isohyet, DAS dibagi menjadi daerah-daerah hujan yang dibatasi oleh garis kontur yang menggambarkan variasi curah hujan di DAS. Prosedur perhitungan curah hujan rata-rata DAS dengan metode Isohyet, adalah sebagai berikut : a. Buatlah garis kontur hujan dengan merujuk pada curah hujan di masing-masing stasiun b. Hitung luas masing-masing daerah hujan c. Hitung hujan rata-rata DAS dengan rumus : R =.....(3) Dimana : R R 1 R n = hujan rata-rata DAS pada suatu hari (mm) = hujan yang tercatat distasiun 1 sampai stasiun n pada hari yang sama (mm) A 1 A n = luas daerah hujan 1 sampai n (km 2 ) A = luas total DAS (km 2 ) Dalam penelitian ini digunakan Metode Poligon Thiessen karena metode ini lebih akurat daripada Metode Aritmatik dan lebih mudah daripada Metode Isohyet.

29 Analisis Statistik Dalam menganalisa data hidrologi seperti data hujan dan data debit, seseorang harus menguasai perhitungan dasar statistik. Perhitungan-perhitungan tersebut meliputi : perhitungan nilai ratarata, Standar Deviasi, Koefisien Kemencengan, Koefisien Kurtosis Perhitungan nilai rata-rata ( Nilai rata-rata dirumuskan dengan : =.....(4) Dimana : n = nilai rata-rata = jumlah data Perhitungan Standar Deviasi (Std(x)) Nilai standar Deviasi dirumuskan dengan : Std (x) = ( )..(5) Dimana : Std (x) n = standar deviasi = nilai rata-rata = jumlah data

30 Perhitungan Koefisien Kemencengan atau Skewness (Cs) Nilai koefisien skewness suatu data dirumuskan dengan : Cs = ( ) ( )( )( ( ))....(6) Dimana : Cs Std (x) = koefisien skewness = standar deviasi = nilai rata-rata = jumlah data Perhitungan Koefisien Kurtosis (Ck) Nilai koefisien kurtosis suatu data dirumuskan dengan : Ck = Dimana : ( ) ( )( )( )( ( )).. (7) Ck Std(x) n = koefisien kurtosis = standar deviasi = nilai rata-rata = jumlah data

31 11 Tabel 1. Analisis statistik Untuk Menentukan Jenis Distribusi No Jenis Distribusi Syarat 1 Normal 2 Log Normal 3 Gumbel Cs 0 Ck 3 Cs = 0 Ck = 3 Cs 1,14 Ck 5,4 4 Log Pearson III Cs 0 (Bambang Triatmodjo, 2008) Analisis Frekuensi Dalam analisis frekuensi data hujan atau data debit guna memperoleh nilai hujan rencana atau debit rencana, dikenal beberapa probabilitas kontinu yang sering digunakan, yaitu : Metode Gumbel, Normal, Log Normal, dan Log Pearson III (I Made Kamiama, 2011) Metode Gumbel Metode Gumbel diciptakan oleh E.J. Gumble pada tahun Dalam metode ini data yang diolah diasumsikan mempunyai sebaran tertentu yang disebut sebaran Gumbel. Langkah-

32 12 langkah pengerjaan perhitungan curah hujan atau debit rancangan dengan metode Gumbel adalah sebagai berikut : a. Mengumpulkan data curah hujan atau debit harian maksimum tahunan dan menyusunnya dalam satu tabel data. Hujan atau debit harian maksimum tahunan adalah hujan atau debit harian tertinggi dalam tahun tertentu b. Mencari nilai rata-rata dan standar deviasi dari data c. Menghitung hujan atau debit rancangan dengan rumus : R = R + ( ) (R).....(8) Dimana : R T R = curah hujan rencana dengan periode ulang T = rata-rata data Y T = reduced varieties yang nilainya dihitung berdasarkan rumus Y = ln( ln ( ) ).. (9) T Yn = kala ulang = reduced mean yang nilainya berdasarkan jumlah data Std(R) = standar deviasi dari data Sn = reduced standar deviation yang nilainya berdasarkan jumlah data

33 Metode Log Person III Metode ini disebut Log Person III karena metode ini melibatkan tiga parameter dalam proses perhitungannya. Ketiga parameter tersebut adalah harga rata-rata data, standar deviasi data, dan kefisien kemencengan data. Langkah-langkah pengerjaan perhitungan hujan atau debit rancangan dengan metode Log Person III ini adalah : a. Mengumpulkan hujan atau debit harian maksimum tahunan dan menyusunnya dalam suatu tabel data b. Mencari nilai log dari masing-masing data c. Mencari nilai rata-rata, standar deviasi, dan koefisien kemencengan dari log data d. Menghitung log hujan atau debit rancangan dengan rumus : log(rt) = log(r) + Std(log(R))G...(10) Dimana : Log(R T ) = log dari curah hujan rencana dengan periode ulang T log(r) = log dari rata-rata data Std(log(R))= standar deviasi dari log(r) G = koefisien Person yang nilainya didapat berdasarkan nilai Cs dan T

34 14 e. Menghitung curah hujan atau debit rancangan dengan rumus : R T = 10 log(r T )..(11) Metode Distribusi Normal Distribusi normal adalah simetris terhadap sumbu vertikal dan berbentuk lonceng yang disebut juga dengan distribusi Gauss. Distribusi normal mempunyai 2 parameter yaitu rerata dan deviasi standar dari populasi. Sri Harto (1993) memberikan sifat-sifat distribusi normal, yaitu nilai koefisien kemencengan (skewness) sama dengan nol ( Cs 0 ) dan nilai koefisien kurtosis ( Ck 3 ) Metode Distribusi Log Normal Distribusi log normal digunakan apabila nilai-nilai dari variabel random tidak mengikuti distribusi normal, tetapi nilai logaritmanya memenuhi distribusi normal. Sri harto (1993) memberikan sifat-sifat distribusi log normal, berikut: Nilai kemencengan : C = C + 3C Nilai kurtosis : C = C + 6C + 15C + 16C + 3 Nilai koefisien varian Cv dirumuskan dengan : C = ( )......(12)

35 15 Dimana : C x Std(x) = koefisien varian = nilai rata-rata = standar deviasi Uji Distribusi Probabilitas Ada dua cara yang dapat dilakukan untuk menguji apakah jenis distribusi yang dipilih sesuai dengan data yang ada, yaitu uji Chi- Kuadrat dan Smirnov Kolmogorov (Sri Harto, 1991). Pengujian ini dilakukan setelah digambarkan hubungan antara kedalaman hujan atau debit dan nilai probabilitas pada kertas probabilitas Uji Chi-Kuadrat Uji Chi-Kuadrat menggunakan nilai x2 yang dihitung dengan persamaan berikut : x 2 2 ( EF OF ) E F x 2 cr......(13) Dk = K- (P + 1)....(14) Dimana: x 2 E F O F 2 x cr Dk = Harga Chi Kuadrat terhitung = Frekuensi yang diharapkan = Frekuensi yang terbaca = Harga Chi Kuadrat kritis = Derajat Kebabasan

36 16 K P = Banyaknya Kelas = Banyaknya keterikatan untuk uji chi kuadrat Nilai x yang diperoleh harus lebih kecil dari nilai x cr 2 (Chi- Kuadrat kritik), untuk suatu derajat nyata tertentu, yang sering diambil 5% Uji Smirnov Kolmogorov Uji kecocokan Smirnov Kolmogorov juga disebut uji kecocokan non perametik. Karena pengujiannya tidak menggunakan fungsi distribusi tertentu, namun dengan memperhatikan kurva dan penggambaran data pada kertas probabilitas. Jika dalam penggambaran didapat jarak penyimpangan terbesar merupakan nilai maks dengan kemungkinan didapat didapat nilai lebih kecil dari nilai kritik maka jenis distribusi yang dipilih sebelumnya dapat digunakan. Dalam bentuk persamaan ditulis sebagai berikut : Dimana : x maks <Δ kritik x maks = Jarak maksimum horizontal titik garis singgung Δ kritik = Jarak ketentuan uji Smirnov Kolmogorov Perhitungan peluang empiris dan teoritis dengan menggunakan persamaan Weilbull (Soemarto 1986 dalam Kastamto 2010) : P =....(15)

37 17 Dimana : m n = Nomor urut data = Jumlah data Perhitungan Debit Ada beberapa metode yang biasa digunakan untuk menghitung debit aliran permukaan. Pada umumnya metode perhitungan aliran permukaan yang disajikan adalah metode empirik yang merupakan hasil penelitian lapangan dari para ahli hidrologi Metode Hasper Perhitungan debit banjir dengan metode Hasper diberikan sebagai persamaan yang merupakan fungsi dari koefisien pengaliran, koefisien reduksi, intensitas hujan, dan luas daerah pengaliran yang dirumuskan sebagai : Q = α x β x I x A.....(16) α =,,,, x I (17) =1+,, x (18) t = 0,1 x L 0,8 x S -0, (19) Dimana : Q = debit puncak banjir (m 3 /detik) α = koefisien pengaliran

38 18 β I = koefisien reduksi = intensitas hujan (mm/jam) A = luas daerah pengaliran (km 2 ) L = panjang sungai utama (km) S = kemiringan dasar sungai rata-rata t = waktu konsentrasi 2.3 Erosi Proses hidrologi sangat mempengaruhi proses erosi dan sedimentasi. Erosi tanah mempengaruhi produktivitas lahan kering yang biasanya mendominasi daerah aliran sungai bagian hulu dan juga akan memberikan dampak negative di daerah aliran sungai bagian hilir. Secara umum, terjadinya erosi ditentukan oleh faktor-faktor iklim (terutama intensitas hujan), topografi, karakteristik tanah, vegetasi penutup tanah, dan tataguna lahan Proses Terjadinya Erosi Erosi tanah adalah suatu proses atau peristiwa hilangnya lapisan permukaan tanah atas, baik disebabkan oleh pergerakan air maupun angin (Suripin 2004). Sedangkan menurut ( Frevert 1950 dalam Arba 2013) mengartikan erosi tanah sebagai proses hilangnya lebih cepat dari proses kehilangan lapisan tanah yang jauh tanah pada peristiwa erosi geologi.

39 19 Proses erosi dapat menyebabkan merosotnya produktivitas tanah, daya dukung tanah untuk produksi pertanian dan kualitas lingkungan hidup. Di daerah tropis yang lembab seperti di Indonesia dengan rata-rata curah hujan yang tinggi maka air merupakan penyebab utama terjadinya erosi. Proses erosi yang disebabkan oleh air meliputi 3 tahap, yaitu : 1. Pemecahan bongkah-bongkah agregat tanah ke dalam bentuk butir-butir kecil atau partikel tanah 2. Pemindahan atau pengangkutan butir-butir yang kecil tersebut 3. Pengendapan butir-butir atau partikel tersebut di tempat yang lebih rendah, di dasar sungai atau waduk. Sebagai negara yang memiliki iklim tropis basah, maka dalam hal ini proses erosi tanah lebih banyak disebabkan oleh air akibat hujan yang turun di permukaan tanah. Berdasaran proses terjadinya, erosi tanah dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu : a. Erosi normal Juga disebut sebagai erosi geologi atau erosi alami yaitu proses erosi tanah akibat pelapukan batuan atau bahan induk tanah secara geologi dan alamiah. Batuan padat atau bahan induk tanah akan menjadi lapuk oleh cuaca menjadi bagian-bagian besar dan

40 20 kecil. Selanjutnya secara fisik (mekanik), biologi (aktifitas organik), dan kimia, batuan tersebut akan terurai dan terjadi retakan-retakan. Pada saat terjadi hujan, air akan masuk ke dalam retakan-retakan batuan dan lama-kelamaan batuan akan pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil lagi. Proses tersebut terjadi dengan laju yang relatif lambat dan berlangsung dalam waktu yang lama. Perubahan bentuk pada erosi normal merupakan proses keseimbangan alam, artinya kecepatan kerusakan tanah masih sama atau lebih kecil dari kecepatan proses pembentukan tanah. b. Erosi dipercepat Proses erosi dipercepat merupakan pengangkutan tanah yang menimbulkan kerusakan tanah akibat kegiatan manusia dalam mengelola tanah untuk meningkatkan produktivitas tanah yang menyebabkan terjadinya pemecahan agregat-agregat tanah, meliputi pengangkatan dan pemindahan tanah pada saat pengolahan tanah. Meningkatnya laju erosi tanah yang disebut erosi dipercepat, artinya kecepatan kerusakan tanah sudah lebih besar atau melebihi kecepatan proses pembentukan tanah.

41 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya erosi air adalah : 1. Curah Hujan Intensitas hujan : Menunjukkan banyaknya curah hujan persatuan waktu. Biasanya dinyatakan dalam mm/jam atau cm/jam. Jumlah hujan : Menunjukkan banyaknya air hujan selama terjadi hujan, selama satu bulan atau selama satu tahun dan sebagainya. Distribusi hujan : Menunjukkan penyebaran waktu terjadinya hujan. 2. Sifat- Sifat Tanah Tekstur tanah : Tanah dengan tekstur kasar seperi pasir adalah tahan terhadap erosi, karena butir-butir besar (kasar) tersebut memerlukan lebih banyak tenaga untuk mengangkut. Tekstur halus seperti liat tahan terhadap erosi karena daya rekat yang kuat sehingga gumpalannya sukar dihancurkan. Tekstur tanah yang paling peka terhadap erosi adalah debu dan pasir sangat halus. Oleh karena itu semakin tinggi kandungan debu dalam tanah, maka tanah menjadi peka terhadap erosi.

42 22 Bentuk dan kemantapan struktur tanah : Bentuk struktur tanah yang membulat menghasilkan tanah dengan daya serap tinggi sehingga air mudah meresap ke dalam tanah, dan aliran permukaan menjadi kecil, sehingga erosi juga kecil. Struktur tanah mantap tidak akan mudah hancur oleh pukulan-pukulan air hujan dan akan tahan terhadap erosi. Sebaliknya struktur tanah yang tidak mantap tidak tahan terhadap pukulan-pukulan air hujan sehingga berubah menjadi butir-butir halus dan pada akhirnya mudah tererosi. Daya infiltrasi tanah : Apabila daya infiltrasi tanah besar, berarti air mudah meresap kedalam tanah, sehingga aliran permukaan kecil dan erosi juga kecil. Kandungan bahan organik : Kandungan bahan organik menentukan kepekaan tanah terhadap erosi karena bahan organic memperngaruhi kemantapan struktur tanah. Tanah yang mantap tahan terhadap erosi Pengaruh Erosi Tanah Terhadap Kesuburan Tanah Pengaruh erosi tanah disamping merupakan sumber penghasil bahan sedimentasi, juga menyebabkan merosotnya tingkat kesuburan tanah baik secara fisik maupun kimia, sehingga dapat mengakibatkan menurunnya produktivitas tanah dan daya dukung tanah untuk pertanian. Hal ini disebabkan oleh hilangnya lapisan tanah permukaan yang subur akibat erosi yang

43 23 mengikis permukaan tanah. Secara lebih lanjut dalam skala yang lebih luas, erosi tanah pada akhirnya dapat menurunkan kualitas lingkungan hidup Proses Sedimentasi Sedimen adalah hasil proses erosi, baik berupa erosi permukaan, erosi parit, atau jenis erosi tanah lainnya. Sedimen umumnya mengendap di bagian bawah kaki bukit, di daerah genangan banjir, saluran air, sungai, dan waduk (Asdak, 1995). Sedangkan sedimentasi adalah proses mengendapnya fragmental oleh air sebagai akibat dari adanya erosi. material Proses mengendapnya material tersebut yaitu proses terkumpulnya butir-butir tanah yang terjadi karena kecepatan aliran air yang mengangkut bahan sedimen mencapai kecepatan pengendapan (settling velocity). Proses sedimentasi dapat terjadi pada lahanlahan pertanian maupun di sepanjang dasar sungai, dasar waduk, muara, dan sebagainya.

44 24 Gambar 1. Siklus Terjadinya Sedimen (Sumber : Tambanga, 2008) Berdasarkan proses terjadinya erosi tanah dan proses sedimentasi, maka proses terjadinya sedimentasi dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu: a. Proses sedimentasi secara geologis (Normal) Yaitu proses erosi tanah dan sedimentasi yang berjalan secara normal atau berlangsung secara geologi, artinya proses pengendapan yang berlangsung masih dalam batas-batas yang diperkenankan atau dalam keseimbangan alam dari proses degradasi dan agradasi pada perataan kulit bumi akibat pelapukan. b. Proses sedimentasi dipercepat Yaitu proses terjadinya sedimentasi yang menyimpang dari proses secara geologi dan berlangsung dalam waktu yang cepat, bersifat merusak atau merugikan dan dapat

45 25 mengganggu keseimbangan alam atau kelestarian lingkungan hidup. Kejadian tersebut biasanya disebabkan oleh kegiatan manusia dalam mengolah tanah. Cara mengolah tanah yang salah dapat menyebabkan erosi tanah dan sedimentasi yang tinggi. Gambar 2. Proses Sedimentasi Normal dan Sedimentasi dipercepat (Sumber : swwtc.wsu.edu, 2000) Menurut Soemarto 1999, sebagai akibat dari adanya erosi, sedimentasi memberikan beberapa dampak, yaitu: a. Di sungai Pengendapan sedimen di dasar sungai yang menyebabkan naiknya dasar sungai, kemudian mengakibatkan tingginya muka air sehingga berakibat sering terjadi banjir.

46 26 b. Di saluran Jika saluran irigasi dialiri air yang penuh sedimen, maka akan terjadi pengendapan sedimen di saluran. Tentu akan diperlukan biaya yang cukup besar untuk pengerukan sedimen tersebut dan pada keadaan tertentu pelaksanaan pengerukan menyebabkan terhentinya operasi saluran. c. Di waduk Pengendapan sedimen di waduk akan mengurangi volume efektif waduk yang berdampak terhadap berkurangnya umur rencana waduk. d. Di bendung atau pintu-pintu air Pengendapan sedimen mengakibatkan pintu air kesulitan dalam mengoperasikan pintunya, mengganggu aliran air yang lewat melalui bendung atau pintu air, dan akan terjadi bahaya penggerusan terhadap bagian hilir bangunan jika beban sedimen di sungai berkurang karena telah mengendap di bagian hulu bendung, sehingga dapat mengakibatkan terangkutnya material alas sungai Faktor-faktor yang Mempengaruhi Sedimentasi Proses terjadinya sedimentasi merupakan bagian dari proses erosi tanah. Timbulnya bahan sedimen adalah sebagai akibat

47 27 dari erosi tanah yang terjadi. Proses erosi dan sedimentasi di Indonesia yang lebih berperan adalah faktor air, sedangkan faktor angin relatif kecil. Faktor-faktor yang mempengaruhi sedimentasi yaitu : a. Iklim b. Tanah c. Topografi d. Tanaman e. Macam penggunaan lahan f. Kegiatan manusia g. Karakteristik hidrolika sungai h. Karakteristik penampung sedimen, check dam, dan waduk i. Kegiatan gunung berapi Mekanisme Pengangkutan Sedimen Mekanisme pengangkutan butir-butir tanah yang dibawa dalam air yang mengalir dapat digolongkan menjadi beberapa bagian sebagai berikut : a. Wash Load Movement Butir-butir tanah yang sangat halus berupa lumpur yang bergerak bersama- sama dalam aliran air, konsentrasi sedimen merata di semua bagian pengaliran. Bahan wash load berasal dari pelapukan lapisan permukaan tanah yang

48 28 menjadi lepas berupa debu-debu halus selama musim kering. Debu halus ini selanjutnya dibawa masuk ke saluran atau sungai baik oleh angin maupun oleh air hujan yang turun pertama pada musim hujan, sehingga jumlah sedimen pada awal musim hujan lebih banyak dibandingkan dengan keadaan yang lain. b. Suspended Load Movement Butir-butir tanah bergerak melayang dalam aliran air. Gerakan butir-butir tanah ini terus menerus dikompresir oleh gerak turbulensi aliran sehingga butir-butir tanah bergerak melayang di atas saluran. Bahan suspended load terjadi dari pasir halus yang bergerak akibat pengaruh turbulensi aliran, debit, dan kecepatan aliran. Semakin besar debit, maka semakin besar pula angkutan suspended load. c. Saltation Load Movement Pergerakan butir-butir tanah yang bergerak dalam aliran air antara pergerakan suspended load dan bed load. Butir-butir tanah bergerak secara terus menerus meloncatloncat (skip) dan melambung (bounce) sepanjang saluran tanpa menyentuh dasar saluran. Bahan-bahan saltation load terdiri dari pasir halus sampai dengan pasir kasar.

49 29 d. Bed Load Movement Merupakan angkutan butir-butir tanah berupa pasir kasar (coarse sand) yang bergerak secara menggelinding (rolling), mendorong dan menggeser (pushing and sliding) terus menerus pada dasar aliran yang pergerakannya dipengaruhi oleh adanya gaya seret (drag force) aliran yang bekerja di atas butir-butir tanah yang bergerak. Gambar 3. Ragam Gerakan Sedimen dalam Air (Sumber : Aditya, 2003) Analisis Tingkat Bahaya Erosi Dari beberapa metoda untuk memperkirakan besarnya erosi permukaan, metoda Universal Soil Loss Equation (USLE) yang dikembangkan oleh Wischmeier dan Smith (1978) adalah metode yang paling umum digunakan untuk memperkirakan besarnya erosi, dengan rumus sebagai berikut:

50 30 Ea = R.K.LS.C.P...(20) Dimana : Ea R K LS C P = Banyaknya tanah tererosi (ton/ha/tahun) = Faktor erosivitas hujan dan aliran permukaan (KJ/ha) = Faktor erodibilitas tanah (ton/kj) = Faktor panjang dan kemiringan lahan = Faktor tanaman penutup lahan = Faktor tindakan konservasi lahan Tabel 2. Kelas Tingkat Bahaya Erosi No Erosi (ton/ha/th) Kelas Kriteria I. Sangat rendah Sangat Baik II. Rendah Baik III. Sedang Sedang IV. Tinggi Jelek 5 >1000 V. Sangat tinggi Sangat jelek Sumber : RLKT (Rehabilitasi Lahan & Konservasi Tanah), Buku II Analisa Faktor Erosivitas Hujan (R) Penyebab utama erosi tanah adalah pengaruh pukulan air hujan pada tanah. Hujan menyebabkan erosi tanah melalui dua jalan, yaitu pelepasan butiran tanah oleh pukulan air hujan pada permukaan tanah dan kontribusi hujan terhadap aliran. Faktor erosivitas hujan didefinisikan sebagai jumlah satuan indeks erosi hujan dalam setahun. Semakin tinggi nilai erosivitas hujan maka erosi yang terjadi dalam kawasan semakin besar. Erosivitas hujan dihitung berdasarkan besarnya curah hujan bulanan yang terjadi pada kawasan yang ditinjau.

51 31 Seperti yang dikemukakan oleh (Lenvain, 1989) dengan persamaan berikut : R = 2,21xP 1,36...(21) Dimana : R = indeks erosivitas hujan (KJ/ha/tahun) P = Curah hujan bulanan (cm) Cara Lenvain ini lebih sederhana karena hanya memanfaatkan data curah hujan bulanan Analisa Faktor Erodibilitas Tanah (K) Faktor Erodibilitas Tanah (K) adalah suatu nilai yang dapat menunjukkan kondisi maksimum proses erosi yang dapat terjadi pada suatu lahan dengan komdisi hujan dan tata guna lahan tertentu. Besarnya tingkat erodibilitas tanah didapat diestimasikan dengan monografi yang dikembangkan oleh ( Wischmeier,1971) dengan persamaan : K = {2,713 x 10-4 (12-OM) M 1,14 + 3,25 (S-2) + 2,5 (P-3)/ 100}..(22) Dimana : K OM S = faktor erodibilitas tanah = persentase unsur ornagik = kode klasifikasi struktur tanah yang dipergunakan dalam klasifikasi tanah P = kelas permeabilitas tanah

52 32 M = persentase ukuran partikel ((% debu + pasir sangat halus) x (100 - % liat)) Tabel 3. Nilai M untuk beberapa Kelas Tekstur Tanah (HAMMER, 1978) Kelas tekstut tanah Nilai M Kelas tekturs tanah Nilai M Lempung berat 210 Pasir 3035 Lempung sedang 750 Pasir geluhan 1245 Lempung pasiran 1213 Geluh berlempung 3770 Lempung ringan 1685 Geluh pasiran 4005 Geluh lempung 2160 Geluh 4390 Pasir lempung debuan 2830 Geluh debuan 6330 Geluh lempungan 2830 Debu 8245 Campuran merata 4000 Sumber : RLKT DAS Citarum (1987) dalam Asdak (1995) Tabel 4. Faktor Erodibilitas Tanah Berdasarkan Tekstur Tanah No Tekstur tanah K 1 Latosol merah 0,12 2 Latosol merah kuning 0,26 3 Latosol coklat 0,23 4 Latosol 0,31 5 Regosol 0,12-0,16 6 Gley Humic 0,13 7 Lithosol 0,16 8 Grumosol 0,21 9 Hydromof abu-abu 0,2 Sumber : Chay Asdak (1995) Faktor Panjang Kemiringan Lereng (LS) Pada prakteknya, variable S dan L dapat disatukan, karena erosi akan bertambah besar dengan bertambah besarnya kemiringan permukaan medan (lebih banyak percikan air yang membawa butir-butir tanah, limpasan bertambah besar dengan kecepatan yang lebih tinggi), dan dengan bertambah

53 33 panjangnya kemiringan (lebih banyak limpasan menyebabkan lebih besarnya kedalaman aliran permukaan oleh karena itu kecepatannya menjadi lebih tinggi). Acuan penentuan indeks Panjang dan Kemiringan Lereng (LS) diberikan pada Tabel 5. Tabel 5. Indeks Panjang dan Kemiringan Lereng (LS) No Kemiringan lereng (%) Faktor LS , , , ,50 5 >50 12,00 Sumber : RLKT (Rehabilitasi Lahan & Konservasi Tanah), Buku II Indeks Pengelolaan Tanaman (C) Indeks pengelolaan tanaman (C) menunjukkan keseluruhan pengaruh dari vegetasi, keadaan permukaan tanah dan pengelolaan lahan terhadap besarnya tanah yang hilang (erosi). Besarnya nilai faktor penutup lahan didapat dari Tabel 6 untuk penentuan besarnya nilai C tiap sub DAS dihitung dengan rumus: C = Ai x Ci...(23) Ai Dimana: Ai = luasan tata guna lahan n dalam sub DAS (Km 2 ) Ci = koefisien penutup lahan dari masing-masing tata guna lahan

54 34 Tabel 6. Indeks Pengelolaan Tanaman (C) untuk Pertanaman Tunggal (Abdurachman, 1984) Jenis Tanaman / tata guna lahan Nilai C 1. Tanaman Rumput 0, Tanaman kacang 0, Tanaman gandum 0, Tanaman ubi kayu 0, Tanaman kedelai 0, Tanaman serai wangi 0, Tanaman padi lahan kering 0, Tanaman padi lahan basah 0, Tanaman jagung 0, Tanaman jahe, cabe 0, Tanaman kentang ditanam searah 1,000 Lereng 12. Tanaman kentang ditanam searah 0,350 Kontur 13. Pola tanam tumpang gilir + mulsa 0,079 jerami (6 ton/ha/tahun) 14. Pola tanam berurutan + mulsa sisa 0,347 Tanam 15. Pola tanam berurutan 0, Pola tanam tumpang gilir + mulsa 0,357 tanam berurutan 17. Kebun campuran 0, Ladang berpindah 0, Tanah kosong diolah 1, Tanah kosong tidak diolah 0, Hutan tidak terganggu 0, Semak tidak terganggu 0, Alang-alang permanen 0, Alang-alang dibakar 0, Sengon disertai semak 0, Sengon tidak disertai semak dan 1,000 tanpa seresah 27. Pohon tanpa semak 0, Analisa Faktor Konservasi Lahan (P) Pengaruh aktivitas pengelolaan dan konservasi tanah (P) terhadap besarnya erosi dianggap berbeda dari pengaruh yang ditimbulkan oleh aktivitas pengelolaan tanaman (C) sehi ngga

55 35 dalam rumus USLE kedua variable tersebut dipisahkan. Faktor P adalah nilai tanah terserosi rata-rata dari lahan yang mendapat perlakuan konservasi tertentu terhadap tanah tererosi rata-rata dari lahan yang diolah tanpa tindakan konservasi, dengan catatan factor-faktor penyebab terjadinya erosi tidak berubah. Tabel 7. Nilai Indeks Konservasi Lahan (P ) pada Berbagai Aktivitas Konversi Tanah (Abdurachman, 1984) Teknik Konservasi Tanah Nilai P 1. Teras Bangku: Baik 0,20 Jelek 0,35 2. Teras Bangku : Jagung-ubi kayu/kedelai 0,06 3. Teras Bangku : Sorghum-sorghum 0,02 4. Teras tradisional 0,40 5. Teras gulud : Padi Jagung 0,01 6. Teras gulud : Ketela pohon 0,06 7. Teras gulud : Jagung Kacang + mulsa 0,01 sisa tanaman 8. Teras gulud : Kacangkedelai 0, Tanaman dalam kontur : Kemiringan 0-8% 0,50 Kemiringan 9-20% 0,75 Kemiringan >20% 0, Tanaman dalam jalur-jalur : Jagung 0,05 Kacang tanah + Mulsa 11. Mulsa limbah jerami : 6 ton/ha/tahun 0,30 3 ton/ha/tahun 0,50 1 ton/ha/tahun 0, Tanaman perkebunan : Disertai penutup tanah rapat Disertai penutup tanah sedang 0, 10 0, Padang rumput : Baik Jelek 0,04 0,40

56 Analisis Prakiraan Besarnya Sedimentasi Untuk memperkirakan besarnya nilai sedimen dari suatu daerah tangkapan air adalah dengan perhitungan pelepasan sedimen, yaitu Sediment Delivery Ratio (SDR). Besarnya nilai sedimen dinyatakan sebagai volume atau berat sedimen per satuan daerah tangkapan air per satuan waktu. Satuan yang biasa digunakan untuk menunjukkan besarnya hasil sedimen adalah ton/ha/tahun. Menurut SCS National Engineering HandBook (DPMA, 1984) besarnya prakiraan hasil sedimen ditentukan berdasarkan persamaan berikut : Y = E (SDR) A...(24) Dimana : Y E SDR A = hasil sedimen per satuan luas (ton/ha) = erosi total (ton/ha/tahun) = Sediment Delivery Ratio = luas daerah tangkapan air (ha)

57 Sediment Delivery Ratio (SDR) Sediment Delivery Ratio merupakan perkiraan rasio tanah yang diangkut akibat erosi lahan saat terjadinya limpasan (Wischmeier and Smith, 1978). Nilai SDR dipengaruhi oleh bentuk muka bumi dan faktor lingkungan. Menurut Boyce (1975), Sediment Delivery Ratio dapat dirumuskan dengan : SDR = 0,41 A -0,3 (25) Dimana : SDR = Sediment Delivery Ratio A = Luas DAS (km 2 )

58 38 III. METODOLOGI PENELITIAN 3. 1 Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di Daerah Aliran Sungai (DAS) Sungai Way Besai. DAS ini memiliki luas sekitar 405,846 km 2, berada di lokasi 5 kecamatan yaitu Sumber Jaya, Gedung Surian, Air Hitam, Kebun Tebu, dan Way Tenong. Gambar 4. DAS Way Besai

59 39 Gambar 5. Situasi Sungai Way Besai 3.2 Data yang Digunakan Data sekunder awal yang digunakan berupa data hujan, peta lokasi, dan peta topografi., dilanjutkan dengan data suspended load dan bed load. 3.3 Pelaksanaan Penelitian Setelah mendapat data sekunder, maka penelitian ini meliputi beberapa tahapan yaitu analisis hidrologi, analisis besarnya erosi yang terjadi, dan analisis sedimentasi.