2.2. Landasan Metode 2.2.1. Model Erosi Tanah
Model erosi tanah diklasifikasikan menjadi model empiris, model fisik, model konseptual Vadari, dkk, 2004. Model empiris didasarkan pada variabel-
variabel penting yang diperoleh dari penelitian dan pengamatan selama proses erosi terjadi yang dibangun dari model empiris. Model fisik merupakan suatu
model yang berhubungan dengan hukum kekekalan massa dan energi. Persamaan differensialkontinuitas digunakan dan diaplikasikan untuk erosi tanah pada satu
segmen tanah pada lahan yang berlereng. Model konseptual dirancang untuk mengetahui proses internal dalam sistem dan mekanisme fisik yang umumnya
selalu berkaitan dengan hukum fisika dalam bentuk yang sederhana Vadari, dkk, 2004.
Model empiris antara lain USLE universal soil loss equation, RUSLE revised universal soil loss equation dan MUSLE modified universal soil loss
equation. Model fisik antara lain GUEST grififth university erosion system template, ANSWERS areal non-point sources watershed environment response
simulation, AGNPS agricultural non-point source pollution model. Model konseptual antara lain Model Calsite caliberated simulation of transported
erosion
2.2.2. Model Calsite
Model Calsite menggunakan kombinasi USLE dan fungsi delivery ratio untuk menentukan hasil sedimen dari suatu daerah tangkapan hujan. Hasil
sedimen selanjutnya dikalibrasi menggunakan pengukuran sedimen pada satu atau banyak titik di sepanjang jaringan sungai Bradbury et al, 1993. Calsite dapat
diklasifikasikan sebagai model distributed-conceptual-deterministic. Termasuk deterministic karena model ini menghasilkan satu hasil dari satu set input data.
Termasuk conceptual karena menggunakan suatu formula yang berdasar pada konsep fisik umum tetapi menggunakan eksponen yang dihasilkan secara empiris.
Termasuk distributed karena mempertimbangkan variasi keruangan tentang erosi
tanah, sedimentasi dan faktor penyebabnya di suatu daerah tangkapan hujan Bradbury et al, 1993.
Ada tiga tahap utama dalam Model Calsite, yaitu perhitungan sumber erosi tanah menggunakan USLE, kaliberasi erosi menggunakan delivery image, nilai
observasi kehilangan tanah dan perhitungan angkutan sedimen. Perhitungan Model Calsite dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut Bradbury et al,
1993 :
TE = SE x fDlp x k ...........................................8
keterangan : SE
= Sumber erosi dari USLE fDlp = Calibrate delivery ratio
k = konstanta
Prinsip dari model hasil sedimen membutuhkan fungsi dari sediment delivery. Pada Model Calsite fungsi tersebut dapat dicari dengan menggunakan
konsentrasi sedimen X dari suatu kapasitas angkutan sedimen T yaitu sebagai variabel pengontrol bebas di sepanjang lintasan aliran Bradbury et al, 1993.
Dlp = min X
f
............................................... 9
min X
f
adalah minimal kapasitas angkutan konsentrasi sedimen sepanjang lintasan aliran dari titik sumber pada suatu DAS. Pada Model Calsite, penentuan calibrate
delivery ratio dilakukan berdasarkan analisis data raster antara curah hujan, lereng dan nilai overland flow path. Nilai overland flow path diperoleh dari hasil
penilaian pixel flow paths yang dilewati oleh aliran permukaan. Model rute aliran telah dikembangkan menggunakan digital elevation data dengan berbasis pada
algoritma “lowest neighbour” yang menentukan alur aliran pixel dengan menggunakan ketinggian terendah dari delapan pixel disekitarnya. Penentuan alur
aliran setiap pixel pada daerah tangkapan hujan berguna untuk identifikasi area dimana aliran permukaan runoff bertemu dan mengindikasikan area permukaan
tinggialur aliran bagian atas high flow path dan alur aliran bagian bawah low
flow path Bradbury et al, 1993. Selanjutnya Calibrate delivery ratio dalam Model Calsite berdasarkan persamaan Bradbury et al, 1993 :
Dlp = min F
0,5
Pa
0,7
S
1,67
.....................................10
keterangan : F = delivery index overland flow path, Pa = curah hujan, S = kemiringan lereng.
Hasil sedimen tergantung pada besarnya erosi total di DASsub DAS dan transport partikel-partikel tanah yang tererosi tersebut keluar dari daerah
tangkapan air DAS atau sub DAS Asdak, 2004. Sedimentasi hasil erosi seringkali bergerak menempuh jarak yang pendek sebelum akhirnya diendapkan,
yaitu masih tetap berada di lahan atau diendapkan di tempat lain yang lebih datar atau sebagian masuk ke sungai Sucipto, 2008.
Besarnya hasil sedimen biasanya bervariasi mengikuti karakteristik fisik DAS atau sub DAS, yang dapat diprakirakan besarnya melalui perhitungan
Sediment Delivery Ratio SDR. Variabilitas SDR suatu DAS atau sub DAS akan ditentukan oleh faktor-faktor yaitu sumber sedimen, jumlah sedimen yang tersedia
untuk proses transpor sedimen, jarak antara sumber sedimen dengan sungai, sistem transpor yang berupa air larian dan kerapatan drainase, tekstur partikel
tanah yang tererosi, lokasi deposit sedimen dan karakteristik DAS dan yang paling menentukan adalah luas dan topografi DAS Asdak, 2004.
Pada Model Calsite, nilai delivery index diperoleh dari hubungan antara kapasitas angkutan sedimen dengan debit sungai Q dan lereng sungai S
menurut persamaan Bradbury et al, 1993 :
T = k Q
a
S
b
...................................................11
k, a dan b adalah konstan. Selain itu terdapat alternatif dengan menggunakan konsentrasi angkutan sedimen X sehingga persamaannya menjadi Bradbury et
al, 1993 :
X = TQ = k Q
a-1
S
b
.......................................... 12
Tabel 10. Nilai konstanta a dan b berdasarkan ukuran sedimen dan jenis aliran
Ukuran sedimen D50 µm
Aliran Laminar Aliran Turbulent
a b
Koefisien korelasi r
2
A b
Koefisien korelasi r
2
58 1,65
2,62 0,98
1,66 1,44
0,87 127
1,55 2,76
0,98 1,80
1,69 0,95
218 1,7
2,50 0,98
1,50 1,96
0,98 414
1,53 1,97
0,98 1,24
1,71 0,99
1098 1,73
1,76 0,98
1,04 1,47
0,97
Sumber : Bradbury, et al, 1993
Untuk tujuan calsite, diasumsikan bahwa aliran yang panjang dan medan yang relatif curam akan menghasilkan aliran angkutan sedimen utama berupa turbulent
dan bukan laminar. Dalam persamaan di atas, maka nilai konstanta yang digunakan sebagai pengali dalam perhitungan erosi Model Calsite akan diperoleh.
2.2.3. Pengukuran Angkutan Sedimen di Sungai
