Teknik Konservasi Waduk Pendugaan Erosi Untuk memperkirakan besarnya laju erosi dalam studi ini menggunakan metode USLE (Universal Soil Loss Equation) atau PUKT (Persamaan umum Kehilangan Tanah). USLE memungkinkan prediksi laju erosi rata-rata lahan tertentu pada suatu kemiringan dengan pola hujan tertentu untuk setiap macam jenis tanah dan penerapan pengelolaan lahan. USLE dirancang untuk memprediksi erosi jangka panjang dari erosi lembar (sheet erosion) dan erosi alur dibawah kondisi tertentu. Persamaan tersebut dapat juga untuk memprediksi erosi pada lahan-lahan non pertanian tetapi tidak dapat untuk memprediksi pengendapan dan tidak memperhitungkan hasil sedimen dari erosi parit, tebing sungai dan dasar sungai (Suripin, 2002:69). 1
Pendugaan Erosi Persamaan USLE adalah sebagai berikut : A = R x K x L x S x C x P dengan : A = Banyaknya tanah tererosi per satuan luas per satuan waktu, yang dinyatakan sesuai dengan satuan K dan periode R yang dipilih, dalam praktek dipakai satuan ton/ha/thn. R = Faktor erosivitas hujan dan aliran permukaan, yaitu jumlah satuan indeks erosi hujan, yang merupakan perkalian antara energi hujan total (E) dan intensitas hujan maksimum 30 menit (I 30 ), satuan dalam KJ/ha. K = Faktor erodibilitas tanah, yaitu laju erosi per indeks erosi hujan (R) untuk suatu tanah yang diperoleh dari petak percobaan yang panjangnya 22,13 m dengan kemiringan seragam sebesar 9% tanpa tanaman, satuan ton/kj. LS = Faktor panjang dan kemiringan lereng, yaitu nisbah antara besarnya erosi per indeks erosi dari suatu lahan dengan panjang dan kemiringan lahan tertentu terhadap besarnya erosi dari plot lahan dengan panjang 22,13 m dan kemiringan 9%, dibawah keadaan yang identik, tidak berdimensi. C = Faktor tanaman penutup laha dan manajemen tanaman, yaitu nisbah antara besarnya erosi dari suatu lahan dengan penutup tanaman dan manajemen tanaman tertentu terhadap lahan yang identik dengan tanaman, tidak berdimensi. P = Faktor tindakan konservasi praktis, yaitu nisbah antara besarnya erosi dari suatu lahan dengan tindakan konservasi praktis dengan besarnya erosi dari tanah yang diolah searah lereng dalam keadaan yang identik, tidak berdimensi. 2
Hasil akhir laju erosi (A) dalam studi ini selain dalam satuan ton/ha/thn, juga akan ditampilkan dalam mm per tahun, dengan catatan: Berat volume tanah berkisar antara 0,8 sampai 1,6 gr/cc akan tetapi pada umumnya tanah-tanah berkadar liat tinggi mempunyai berat volume antara 1,0 sampai 1,2 gr/cc (diambil berat volume tanah 1,2 gr/cc). 3
Erosivitas Erosivitas merupakan kemampuan hujan dalam mengikis lapisan permukaan tanah sehingga menimbulkan erosi. Menurut Asdak (2002:357), erosivitas hujan adalah tenaga pendorong yang menyebabkan terkelupasnya dan terangkutnya partikel-partikel tanah ke tempat yang lebih rendah. Erosivitas hujan sebagian terjadi karena pengaruh jatuhan butir-butir hujan langsung di atas tanah dan sebagian lagi karena aliran air di atas permukaan tanah. PROSES EROSI 4
Butir hujan dengan kecepatan tinggi Butir hujan mengenai tanah yang tidak terlindung Aliran dengan membawa material tanah FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI EROSI E = (i, r, v, t, m) E = Erosi i = iklim t = sifat tanah v = vegetasi r = topografi m = manusia 5
IKLIM Hujan : Besarnya curah hujan Intensitas Distribusi hujan Kekuatan dispersi Jumlah dan kecepatan aliran permukaan Kerusakan erosi Besarnya curah hujan: volume air yang jatuh pada suatu areal tertentu. Satuan m 3 /m 2 atau biasanya dalam tinggi air (mm). Intensitas curah hujan: besarnya curah hujan yang jatuh dalam waktu singkat (5, 10, 15 atau 30 menit). Satuan mm/jam Intensitas hujan Kohnke dan Bertrand (1959) Intensitas hujan (mm/jam) Klasifikasi < 6,25 Rendah (gerimis) 6,25 12,5 Sedang 12,5 50 Lebat > 50 Sangat lebat Indonesia Intensitas (mm/jam) Klasifikasi 0 5 Sangat rendah 6 10 Rendah 11 25 Sedang 26 50 Agak tinggi 51 75 Tinggi > 75 Sangat tinggi 6
Intensitas hujan terhadap aliran permukaan Belum tentu intensitas hujan tinggi timbul aliran permukaan Ada pengaruh waktu/lama hujan Hujan Lebih Hujan lebih Lamanya < 1 jam jika jumlah air yang jatuh > 20 mm Lamanya > 1 jam, berlaku rumus: (U.S. Weather Bureau) 0,20 0,01T I T x 1500 mm/jam T = Lamanya hujan (menit) Butir-butir hujan Ukuran butir: Diameter 1-4 mm, Tropis (ratarata 4 mm). Max 7 mm Ukuran butir hujan di tropis > di daerah beriklim sedang. Ada korelasi antara ukuran butir hujan dengan intensitas (Tabel) Hubungan Intensitas dengan Diameter (Laws and Parson, 1944) Intensitas hujan (mm/jam) Diameter median butir-butir (mm) 0,25 0,75 1,00 1,25 1,00 1,25 2,5 1,25 1,50 12,5 1,75 2,00 25 2,00 2,25 50 2,25 2,50 100 2,75 3,00 150 3,00 3,25 7
Kecepatan jatuh butir-butir hujan Dipengaruhi oleh: Gravitasi, Tahanan udara, dan Angin Gravitasi bekerja secara seragam terhadap semua butir dari berbagai ukuran, tetapi Tahanan udara per satuan massa air semakin besar dengan semakin kecilnya butir. Butir makin kecil, makin besar permukaan jenisnya. Pemukaan jenis: luas permukaan per satuan massa. Laju kecepatan jatuh semakin dengan semakin besarnya butir. Butir hujan yang kecil, permukaannya hampir menyerupai bola sehingga tegangan permukaannya besar. Sedangkan butir besar berbentuk agak gepeng dengan permukaan bawah yang datar sehingga tahanan udara lebih besar dan tegangan permukaannya lemah, akibatnya mudah pecah oleh tekanan udara. Kecepatan jatuh berbagai ukuran butir hujan setelah jatuh 20 meter (Laws, 1941) Ukuran butir (mm) Kecepatan jatuh (m/dt) 1,25 4,85 1,50 5,51 2,00 6,58 3,00 8,06 4,00 8,86 5,00 9,25 6,00 9,30 8
Energi kinetik hujan dan Indeks Erosivitas Hujan Penyebab pokok dalam penghancuran agregat tanah Interaksi energi-intensitas / Indeks Erosivitas Hujan (EI 30 ) (Weiscmeier dan Smith, 1958): Energi kinetik hujan: Interaksi energi-intensitas: E = 210 + 89 log I EI 30 = E (I 30. 10-2 ) E = energi kinetik (metrik EI 30 = Interaksi energi-intensitas ton meter/ha/cm hujan) I = intensitas hujan (cm/jam) E = energi kinetik (ton m/ha) I 30 = intensitas maks.30 menit (cm/jam) Rumus EI 30 tersebut hanya untuk data dari penakar hujan otomatis. Karena terbatas, maka dibuat persamaan lain dengan penakar hujan biasa. Bols (1978) Lenvain (1975) EI 30 = 6,119 (RAIN) 1,21 (DAYS) -0,47 (MAXP) 0,53 EI 30 = 2,34 R 1,98 EI30 = Indeks erosi hujan bulanan R = Curah hujan tahunan RAIN = CH rata-rata bulanan (cm) DAYS = Jumlah hari hujan rata-rata per bulan MAXP = CH maks. selama 24 jam pd bulan ybs. EI 30 tahunan = Jumlah EI 30 bulanan 9
TOPOGRAFI KEMIRINGAN LERENG Dinyatakan dalam derajat atau persen 10 m 100 m Kemiringan 10% Kecuraman lereng 100% = 45 Hubungan kemiringan lereng dengan erosi Untuk kemiringan > 8% (Zing,1940) X = C S m X = berat tanah tererosi S = kemiringan lereng m = konstanta lereng Untuk kemiringan < 8% (Woodruff and Whitt, 1942) E = a + b S 1,49 E = besarnya erosi a dan b = konstanta S = kemiringan lereng (%) 10
PANJANG LERENG Dihitung mulai dari titik pangkal aliran permukaan sampai suatu titik dimana air masuk ke saluran atau sungai atau dimana kecepatan aliran berubah. Kecepatan di bagian bawah lebih tinggi sehingga lebih banyak yang tererosi. Jika panjang lereng 2 kali lipat, maka erosi total menjadi 2 kali lipat, tetapi erosi per satuan luas sama. KONFIGURASI LERENG Cembung: sheet erosion dan Cekung: erosi alur atau parit KESERAGAMAN LERENG Kecuraman lereng tidak selalu seragam. Aliran permukaan dan erosi lebih kecilpada lereng yang tidak seragam ARAH LERENG Tanah berlereng yang terkena sinar matahasi secara langsung dan intensif, kandungan bahan organiknya lebih rendah dan tanah lebih mudah terdispersi. 11