2.3 Erosi dan Sedimentasi
Erosi dan sedimentasi merupakan 2 peristiwa alam yang saling terkait satu sama lain. Peristiwa erosi yang terjadi di hulu DAS akan diikuti oleh peristiwa
sedimentasi di bagian tengah dan hilir. 1. Erosi
Arsyad 2009, mendefinisikan erosi sebagai proses pengangkutan tanah atau bagian dari tanah dari suatu tempat ke tempat lain yang disebabkan oleh
aliran air alami dan angin. Di daratan tropis seperti Indonesia, erosi yang disebabkan oleh aliran air lebih dominan daripada oleh faktor angin. Dengan
adanya proses erosi maka lapisan permukaan tanah yang subur untuk tanaman akan terkikis dan terbawa ke daerah muara aliran. Kerusakan yang ditimbulkan
berdasarkan letaknya terhadap DAS dibedakan menjadi 2, yaitu; 1 di bagian hulu, terjadi pengikisan lapisan tanah, degradasi lahan, berkurangnya kapasitas
infiltrasi air ke tanah dan memunculkan lahan kritis, dan 2 di bagian hilir, terjadi pengendapan muatan sedimen sehingga merusak bangunan hidrologi dan
sempadan sungai, memperlambat aliran sungai dan mengurangi performa waduk, danau, reservoir, saluran irigasi serta kolam-kolam ikan.
Secara umum dikenal 4 macam erosi yang dibedakan berdasarkan bentuknya, antara lain : 1 Sheet erosion atau erosi lembaran yang merupakan
pengangkutan secara uniform lapisan tanah dalam lapisan yang tipis dan disebabkan karena jatuhan air hujan dan aliran limpasan pada suatu areal tertentu,
2 rill erosion, adalah pengikisan tanah oleh aliran air yang terkonsentrasi melalui saluran yang kecil 3 gully erosion, merupakan jenis erosi sepanjang
garis saluran drainase yang terbentuk oleh aliran runoff permukaan dan 4 riverbank erosion, adalah erosi yang terjadi di dinding tepi sungai yang
disebabkan derasnya aliran air pada sisi meander sungai. Konsep erosi merupakan interaksi beberapa faktor yang berpengaruh dan
menentukan besarnya erosi yang terjadi. Arsyad 2009, menjelaskan interaksi tersebut dalam persamaan :
E = f i, r, v, t, m Yang dimaksud dengan E adalah besarnya erosi, i adalah iklim, r adalah
topografi, v adalah faktor tumbuhan yang ada di atas tanah, t adalah sebagian sifat
tanah dan m adalah faktor manusia atau campur tangan manusia. Dari faktor iklim, hujan merupakan faktor utama dengan sifat-sifatnya antara lain; 1 lama
hujan, 2 intensitas, 3 distribusi. Faktor r topografi memengaruhi erosi dengan 2 komponen utama, yaitu; 1 kemiringan, dan 2 panjang lereng selain oleh arah
lereng, keseragaman dan konfigurasinya. Faktor vegetasi merupakan kondisi tanamantumbuhan yang berfungsi sebagai lapisan pelindung tanah dari energi air
dan kecepatan aliran permukaan. Faktor tanah yang penting dalam proses erosi adalah sifat tanah yang memengaruhi; 1 infiltrasi, permeabilitas dan kapasitas
menahan air, 2 ketahanan struktur tanah terhadap energi perusak hujan yang jatuh ke tanah. Faktor terakhir adalah faktor manusia yang merupakan faktor
penentu dari suatu lahan yang berada pada pilihan lestari, produktif ataukah sebaliknya.
Metode Perkiraan Besarnya Erosi
a. Metode Universal Soil Loss Equation USLE Terdapat beberapa metode untuk menduga besarnya erosi yang terjadi
di suatu area tertentu, namun metode USLE merupakan metode yang paling sering digunakan. Metode USLE tergolong tipe model parametrik yang
dikembangkan oleh Wischmeir dan Smith 1978 dalam persamaan : A = R K L S C P
Parameter A = perkiraan besarnya jumlah erosi tonhatahun; R = faktor erosivitas hujan; K = faktor erodibilitas lahan; L = faktor panjang; S =
faktor kemiringan lereng; C = faktor tanaman penutuppengelolaan tanaman; dan P = faktor tindakan konservasi lahan
Faktor erosivitas hujan menyatakan kemampuan energi kinetik air hujan untuk menyebabkan erosi. Nilai indeks erosivitas R ditentukan
berdasarkan data curah hujan bulanan P, menggunakan persamaan:
Faktor erodibilitas tanah K menyatakan ketahanan partikel tanah terhadap pengelupasan dan pengangkutannya oleh air hujan. Nilai K
ditentukan oleh tekstur, struktur, permeabilitas dan kandungan bahan
organik tanah. Ada 2 metode untuk menentukan nilai K, yaitu dengan pembacaan nilai pada nomograf dan dengan menggunakan persamaan:
Dimana K = erodibilitas tanah; OM = persen unsur organik; S = kode klasifikasi struktur tanah granular, platy, massive, dll; P = permeabilitas
tanah, dan M = persentase ukuran partikel debu + pasir sangat halus × 100 - liat.
Faktor kemiringan lereng LS merupakan indeks topografi yang merepresentasikan pengaruh panjang dan kemiringan lereng terhadap proses
erosi. Faktor L dan S dituliskan secara matematis sebagai Schwab et al., 1981:
Dimana l = panjang kemiringan lereng m; dan m = angka eksponen yang dipengaruhi oleh interaksi antara panjang dan kemiringan lereng atau
karakteristik tanah.
Dimana S = kemiringan lereng aktual Faktor pengelolaan tanaman C menyatakan perbandingan besarnya
erosi yang terjadi di suatu area dengan tanaman dan tindakan pengelolaan tertentu dengan bila area tersebut dalam keadaan terbuka tanpa tanaman dan
diolah. Nilai C ditentukan dari indeks pengelolaan tanaman yang diidentifikasi dari keterangan peta penggunaan lahan atau peninjauan
keadaan di lapangan. Faktor berikutnya adalah tindakan konservasi lahan P yang
indeksnya ditentukan dari interpretasi jenis tanaman dari penggunaan lahan yang dievaluasi dengan kemiringan lereng yang diiringi dengan peninjauan
langsung di lapangan.
b. Metode MUSLE Modified USLE Persamaan USLE yang telah disebutkan sebelumnya memiliki
beberapa keterbatasan dalam pemanfaatannya. Setidaknya ada 2 kelemahan USLE dalam memprediksi besarnya erosi, antara lain; 1 tidak
diperhitungkannya endapan sedimen di dalam persamaan; dan 2 persamaan USLE lebih cocok digunakan di daerah pertanian yang relatif
datar dan memiliki intensitas hujan tidak terlalu tinggi. Sehubungan dengan itu dilakukan modifikasi pada persamaan USLE.
MUSLE merupakan persamaan hasil modifikasi dari USLE yang dikembangkan oleh Wischmeier dan Smith 1965, 1978. Metode USLE
memprediksi rata-rata erosi tahunan sebagai fungsi dari energi hujan, sedangkan dalam persamaan MUSLE faktor energi hujan digantikan oleh
faktor aliran permukaan runoff. Penempatan faktor runoff ini memberikan hasil yang lebih baik dalam memprediksi beban sedimentasi, dan tidak lagi
diperlukan rasio pengangkutan yang sebelumnya menjadikan persamaan tersebut hanya dapat digunakan pada saat-saat tertentu saja. Rasio
pengangkutan tidak dibutuhkan dalam MUSLE karena faktor runoff dapat lebih menyatakan energi yang digunakan dalam mengangkut sedimen
dibandingkan dengan faktor rasio pengangkutan delivery ratio. c. Metode Sediment Delivery Ratio SDR
Adakalanya penggunaan persamaan USLE dalam memerkirakan besarnya erosi menemui hambatan, karena belum diketahuinya beberapa
nilai komponen variabel dalam suatu DAS yang dibutuhkan. Kendala ini diatasi dengan melakukan pendugaan berdasarkan metode SDR.
Perolehan sediment yield hasil sedimen dalam suatu wilayah DAS biasanya diperoleh bukan dari pengukuran langsung, tetapi melalui rasio
pengangkutan sedimen Sediment Delivery RatioSDR. SDR didefinisikan sebagai fraksi erosi bruto yang ditransportasikan pada interval waktu
tertentu. SDR juga merupakan ukuran efisiensi pengangkutan sedimen, yang membandingkan jumlah sedimen aktual yang diangkut dari sumber tererosi
hingga ke titik outlet pengukuran dengan jumlah total tanah yang terkikis
pada wilayah di atas titik outlet. Model-model erosi seperti USLE dan RUSLE mendugai laju tanah tererosi di skala plot, tetapi seringkali
perkiraan tersebut memberikan hasil yang lebih tinggi nilainya dari nilai yang terukur di titik outlet sungai. Peran SDR adalah berfungsi untuk
mengoreksi ketidakakuratan hasil prediksi tersebut Benedict dan Klik, 2006.
Pada luasan daerah tangkapan air tertentu, metode yang umum digunakan untuk mengestimasi SDR adalah melalui persamaan fungsi SDR
– area power yang ditulis sebagai:
Dimana A = catchment area km
2
; α = konstanta; serta β = eksponen skala scaling exponent, dan α dan β merupakan parameter-parameter empiris
Walling 1983, Richards 1993. Nilai SDR akan berkurang dengan meningkatnya luas area yang digunakan dalam persamaan tersebut.
Dengan mengetahui besarnya erosi yang terjadi di suatu kawasan DAS maka dapat diidentifikasi tingkatan bahaya erosi. Bahaya erosi
merupakan taksiran jumlah maksimum tanah yang hilang pada lahan apabila lahan tersebut memperoleh perlakuan pengelolaan tanaman dan konservasi
yang relatif tidak berubah dalam jangka waktu yang lama. Kelas bahaya erosi dibedakan menjadi 5 seperti disajikan pada Tabel 2 Suripin, 2002.
Tabel 2. Kelas bahaya erosi
Kelas Bahaya Erosi
tonhatahun mmtahun
I Sangat Ringan
1.75 0.1
II Ringan
1.75 – 17.50 0.1 – 1.0
III Sedang
17.50 – 46.25 1.0 – 2.5
IV Berat
46.25 – 92.50 2.5 – 5.0
V Sangat Berat
92.50 5.0
2. Sedimentasi Sedimentasi merupakan proses yang terjadi setelah erosi. Asdak 2002,
mendefinisikan sediment yield hasil sedimen sebagai besarnya sedimen yang
dihasilkan dari proses erosi di catchment area daerah tangkapan air pada suatu tempat dan waktu tertentu. Konsentrasi sedimen dalam suatu sungai menentukan
kualitas fisik perairan. Kandungan sedimen diukur dari sedimen terlarut dalam air sungai suspended sediment. Ada 2 elemen terkandung dalam muatan sedimen
total, yaitu; 1 sedimen di dasar bedload; dan 2 sedimen melayang suspended sediment.
Dengan mengasumsikan konsentrasi sedimen di semua bagian penampang melintang sama, maka Asdak 2002 menyatakan :
Dimana Qs = debit sedimen tonhari; C = konsentrasi sedimen; dan Q = debit sungai m
3
det.
2.4 Model Hidrologi SWAT Soil and Water Assessment Tool
Kategori