Instrumen Evaluasi Lingkungan

EROSI AIR DAN PENGENDALIANNYA

• Setelah selesai mengikuti kuliah ini maka anda dapat:– Mengetahui proses terjadinya erosi yang

diakibatkan oleh aliran air di permukaan tanah.

– Memperkirakan laju kehilangan tanah akibat aliran air (prediksi erosi).

– Merencanakan cara pengendalian erosi air.

• Erosi adalah peristiwa pindahnya atau terangkutnya tanah atau bagian-bagian tanah dari suatu tempat ke tempat lain oleh media alami (air atau angin).

• Erosi terjadi secara alami, yang akan dibahas hanya erosi yang dipercepat atau erosi karena perubahan penutup tanah.

• Bentuk-bentuk erosi:– Erosi lembar (sheet erosion)– Erosi alur (rill erosion)– Erosi parit (gully erosion)– Erosi tebing sungai (river bank erosion)– Longsor (landslide)– Erosi internal

Erosi karena percikan hujan Erosi lembar

Erosi alur Erosi parit

Berbagai proses erosi

Proses erosi

Erosi sebagai proses alam

Erosi lembar

Erosi alur

Erosi alur di daerah bervegetasi

Erosi alur di daerah bervegetasi dan daerah tanpa vegetasi

Erosi parit

Erosi lembar alur parit

Erosi parit

Erosi tebing sungai

Erosi karena ternak???

Erosi karena gelombang kapal???

• Faktor-faktor yang mempengaruhi erosi (air):– Iklim.– Topografi.– Vegetasi.– Tanah.

IKLIM• Iklim: di daerah beriklim basah yang berpengaruh adalah

hujan.• Besarnya curah hujan, intensitas dan distribusi hujan

menentukan kekuatan dispersi hujan terhadap tanah, jumlah dan kekuatan aliran permukaan dan tingkat erosi.

• Parameter hujan yang berpengaruh dalam peristiwa erosi adalah: intensitas dan energi kinetik hujan.

• Hubungan antara energi kinetik hujan dan intensitas:

Wischmeier dan Smith, 1958, 1978: E = 210 + 89 log I• Intensitas yang dianggap berpengaruh adalah intensitas

hujan 30 menit (I30) yang besar energi kinetiknya: EI30 = E (I30 x 10-2)

• EI30 selanjutnya disebut indeks potensial erosi hujan atau indeks erosi hujan.

• Atau menurut Lenvain, 1975 dalam Bols, 1978: EI30 = 2,34R1,98

• Atau menurut Bols (1978): EI30 = 6,119 (RAIN)1,21 (DAYS)-

0,47 (MAXP)0,53

• RAIN = curah hujan rata-rata bulanan (cm); DAYS = hari hujan rata-rata perbulan; MAXP = curah hujan maksimum selama 24 jam dalam bulan bersangkutan (cm).

• EI30 tahunan adalah jumlah EI30 bulanan.

• Pendapat lain (Hudson, 1965 dalam Hudson 1976) menyatakan: intensitas curah hujan yang lebih besar dari 25 mm/jam (KE>25) mempunyai korelasi yang lebih baik dengan erosi tanah dibandingkan EI30.

• Lal (1975, 1977) menyarankan penggunaan hasil kali dari jumlah curah hujan dengan intensitas maksimum (AIm) sebagai parameter untuk pendugaan erosi hujan.

• Di Indonesia menurut penelitian (Barus dan Suwardjo, 1977) keduanya dapat digunakan (EI30 maupun KE>25).

• Indeks erosi hujan yang didapat dari setiap kejadian hujan adalah ukuran daya erosi hujan untuk hujan yang bersangkutan.

• Indeks erosi hujan untuk suatu tempat adalah indeks erosi rata-rata hujan tahunan selama beberapa tahun.

TOPOGRAFI• Kemiringan lereng, dinyatakan dalam derajat atau

persen, dua titik yang berjarak 100 m dan memiliki selisih tinggi sebesar 10 m membentuk lereng dengan kemiringan 10%.

• Tanah yang dua kali lebih curam akan menaikkan erosi per satuan luas menjadi 2 – 2,5 kali.

• Hubungan antara kemiringan dan erosi:• Zingg (1940) untuk tanah dengan kemiringan > 8%

X = C Sm ; X = berat tanah yang tererosi, C = konstanta, S = kemiringan lereng (%), m = konstanta lereng.

• Woodruff dan Whitt (1942) untuk tanah dengan kemiringan < 8%

E = a + b S1,49; E = besarnya erosi, a dan b = konstanta, S = kemiringan lereng (%)

• Zingg (1940) juga menyatakan (untuk tanah-tanah di Amerika Utara):

X = C S1,4 L1,6; X = besarnya erosi, C = konstanta yang bergantung pada kapasitas infiltrasi tanah, sifat fisik tanah, intensitas dan lamanya hujan, S = kemiringan lereng (%), L = panjang lereng (ft).

• Menggunakan kurva Duley dan Hays (1932) yang menyatakan hubungan antara kemiringan lereng (%), aliran permukaan (%) dan kehilangan tanah (kg/ha).

• Selain kemiringan yang berpengaruh juga adalah panjang lereng. Hubungannya dapat menggunakan kurva Thompson (1957).

• Dapat juga menggunakan: Zingg (1940): X = C Ln ; X = berat tanah yang tererosi, C = konstanta, L = panjang lereng (ft), n = konstanta lereng.

• Sedangkan menurut Lal (1997): X = c + aL + bL2; X = besarnya erosi, c, a dan b = konstanta yang bergantung pada tanah, lereng, sifat hujan, pengelolaan tanah dan tanaman.

• Konfigurasi lereng (cembung atau cekung) mempengaruhi bentuk erosi. Pada lereng cembung erosinya berbentuk erosi lembar, pada lereng cekung berbentuk erosi alur atau parit.

• Lereng yang lebih banyak mendapatkan sinar matahari erosinya cenderung lebih besar karena kandungan bahan organik tanahnya menjadi lebih rendah sehingga mudah terdispersi (Kohnke dan Bertarand, 1959).

VEGETASI• Pengaruh vegetasi dibagi menjadi: (1) intersepsi air

hujan (2) mengurangi kecepatan aliran permukaan dan daya rusak hujan/aliran permukaan (3) akar dan sisa tumbuhan yang mempengaruhi stabilitas, porositas dan kandungan bahan organik tanah (4) transpirasi yang mengurangi kandungan air tanah.

• Energi butiran hujan dapat diredam oleh tajuk tumbuhan sehingga kekuatan rusaknya berkurang. Semakin rendah dan semakin rapat tajuk, semakin kecil erosivitas hujan.

• Pengaruh tumbuhan dalam pengurangan laju aliran permukaan lebih besar daripada pengaruhnya terhadap pengurangan jumlah aliran permukaan.

• Akar tumbuhan menyebabkan agregat tanah stabil secara mekanik dan kimia.

• Bakteri, jamur, insekta dan cacing tanah membantu memperbaiki porositas tanah dan memparbaiki kemantapan agregat tanah secara fisik maupun kimia.

• Transpirasi memperbesar kapasitas tanah menyerap air hujan (terutama setelah kapasitas lapang terpenuhi), sehingga dapat mengurangi jumlah aliran permukaan.

TANAH• Sifat tanah yang berpengaruh adalah yang berhubungan

dengan infiltrasi, permeabilitas, kemampuan menahan air dan ketahanan struktur tanah

PREDIKSI EROSI• Karena rumitnya peristiwa erosi dan berbagai faktor

berinteraksi pada proses erosi maka yang paling mungkin adalah dengan membuat model parametrik (model yang didasarkan atas penggunaan hubungan yang secara statistik nyata antara peubah-peubah yang dianggap penting dari sejumlah data yang tersedia), terutama tipe “model kotak kelabu”.

• Model kotak kelabu: didapat secara empiris, hubungan antara besarnya erosi dan sejumlah peubah berupa persamaan regresi, dapat digunakan untuk satu DAS atau satu bidang tanah.

• Model lain: kotak hitam dan deterministik.

Model kotak kelabu untuk memperkirakan erosi dari suatu DAS•Model Walling (1974) dalam Morgan (1980):

log Qs = 1,1402 – 0,0524 DUR – 0,7764 log Qw + 1,3735 log Qq + 0,9892 log QQ – 0,4961 log Qap + 0,2693 DY

Dimana:

– Qs = hasil sedimen (kg)

– DUR = waktu hujan (jam)

– Qw = puncak laju aliran sungai (liter/detik)

– Qq = laju puncak aliran di atas permukaan tanah yang dihitung dengan laju aliran sungai dikurangi dengan aliran dasar (base flow) (liter/detik)

– QQ = jumlah aliran di datas permukaan tanah (mm)

– Qap = laju aliran sungai sebelum hidrograf naik (liter/detik)

– DY = jumlah hari dalam setahun dalam (2D)/365 dan D dihitung dari tanggal 1 januari – 31 Desember

•Banyak peubah, memiliki kemampuan prediksi secara statistik tetapi kejelasan konseptualnya rendah.

• Model Douglas (1968) dalam Morgan (1980):

log SS = – 8,73 + 3,81 log QWA – 1,54 log R/L + 4,82 log DDDimana:

– SS = hasil sedimen tersuspensi (m3/km2 luas DAS)

– QWA = aliran permukaan sungai rata-rata tahunan (mm)

– R/L = perbandingan (nisbah) relief DAS terhadap panjang DAS (ft/mil)

– DD = kerapatan drainase atau jumlah panjang sungai dibagi luas DAS (ft/mil2)

• Menyederhanakan Model Walling (1974) dengan mengurangi peubah menjadi: hidrologi DAS, morfologi DAS, lithologi DAS dan kekasaran lapangan permukaan DAS.

• Data yang digunakan untuk menyusun model diambil dari penelitian sedimentasi di Queensland Utara (Australia).

• Model Douglas (1967) dalam Morgan (1980):

Dimana:

– Qs = kandungan sedimen sungai rata-rata tahunan (m3/km2 luas DAS)

– PE = curah hujan efektif (mm)

• Pembilang: menyatakan pengaruh kekuatan erosi hujan.• Penyebut/pembagi: menyatakan pengaruh tanaman

penutup.

3,3

3,2

03937,0007,01

03937,0631,1

PE

PEQs

• Model Fournier (1960) dalam Gregory dan Walling (1979):

Dimana:

– DS = sedimen tersuspensi (ton/km2 tahun)

– H = relief DAS atau perbandingan perbedaan ketinggian rata-rata dengan ketinggian minimum (m)

– S = luas DAS (km2)

– p = curah hujan bulanan tertinggi rata-rata (mm)

– P = curah hujan tahunan rata-rata (mm)

• Dibuat berdasarkan analisa statistik 96 DAS.• Memperhitungkan pengaruh variasi musiman terhadap

jumlah curah hujan.

56,1

log46,0log65,2log

22

S

H

P

pDS

Model kotak kelabu untuk memperkirakan erosi dari sebidang tanah•Model Wischmeier dan Smith (1965, 1978) atau yang lebih dikenal sebagai model USLE (the Universal Soil Loss Equation):

A = R . K . L. S . C. P

(Lihat bahan terpisah dalam MS Word).•Merupakan model yang paling sering digunakan, karena sederhana dan mempertimbangkan semua peubah yang mempengaruhi erosi, tetapi sering terjadi kekeliruan dalam penggunaannya, perlu kehati-hatian.•Memerlukan data lapangan atau justifikasi yang baik jika tidak tersedia cukup data lapangan.•Peubah L dan S seringkali digabung menjadi LS; peubah C dan P digabung menjadi CP.•Memiliki beberapa variasi bentuk yang merupakan hasil penyempurnaan model.

Dimana:

A = banyaknya tanah yang tererosi (ton/ha/tahun)

R = faktor erosivitas curah hujan tahunan (hasil kali antara energi hujan (E) dengan intesitas hujan 30 menit (I30))

K = faktor erodibilitas tanah, yaitu laju erosi per indeks erosi hujan (R) yang didapat dari petak percobaan standar, yaitu petak sepanjang 22,1 m yang terletak pada lereng dengan kemiringan 9% tanpa tanaman (K = A/R).

L = faktor panjang lereng, yaitu perbandingan besarnya erosi tanah dengan panjang lereng tertentu terhadap erosi dari tanah dengan panjang lereng 22,1 m dibawah keadaan yang identik.

S = faktor kecuraman lereng, yaitu perbandingan antara besarnya erosi yang terjadi dari suatu tanah dengan kecuraman lereng tertentu terhadap erosi dari tanah dengan lereng 9% dibawah keadaan yang identik.

C = faktor vegetasi penutup tanah dan pengelolaan tanaman, yaitu perbandingan erosi dari suatu areal dengan penutup dan pengelolaan tanaman tertentu terhadap erosi dari tanah yang identik tanpa tanaman.

P = faktor tindakan konservasi, yaitu perbandingan erosi dari tanah yang diberi tindakan konservasi terhadap erosi dari tanah yang identik tanpa tindakan konservasi.

TERIMA KASIH