ANALISIS POTENSI EROSI PADA DAS DELI MENGGUNAKAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS TESIS

ANALISIS POTENSI EROSI PADA DAS DELI MENGGUNAKAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS TESIS Oleh FAIZ ISMA 117016007/TS FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

ANALISIS POTENSI EROSI PADA DAS DELI MENGGUNAKAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS TESIS

Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Pada Program Studi Magister Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Oleh FAIZ ISMA 117016007/TS FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

LEMBAR PENGESAHAN Judul Tesis : ANALISIS POTENSI EROSI PADA DAS DELI MENGGUNAKAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS Nama Mahasiswa : Faiz Isma Nomor Pokok : 117016007 Program Studi : Teknik Sipil

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Dr. Ir.A.Perwira Mulia Tarigan, M.Sc) (Medis Surbakti, ST. MT) Ketua Anggota

(Medis Surbakti, ST. MT) Anggota

Ketua Program Studi Dekan (Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE) (Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME) Tanggal Lulus: 24 April 2014

Telah diuji pada Tanggal 24 April 2014 PANITIA PENGUJI TESIS KETUA : Dr. Ir.Ahmad Perwira Mulia, M.Sc ANGGOTA : Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE Ir. Rudi Iskandar, MT Ir. Makmur Ginting, M.Sc Medis Surbakti, ST, MT

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis “Analisis Potensi Erosi Pada DAS Deli

Menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG)” adalah karya saya dan belum

pernah diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam tesis ini dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka.

Medan, April 2014 Faiz Isma 117 016 007

A B S T R A K

Daerah Aliran Sungai (DAS) Deli merupakan salah satu bagian satuan wilayah

sungai (WS) Wampu – Ular – Padang yang memiliki luas 472,98 km dan terdiri dari tujuh sub DAS yang langsung melintasi jantung kota Medan, akibat interaksi manusia yang terus meningkat terhadap DAS Deli akan memberikan dampak erosi tanah terhadap DAS tersebut.

Untuk mengatasi terjadinya erosi tanah yang terus menerus meningkat di DAS Deli, maka diperlukan suatu aplikasi teknologi mutakhir yang mampu menggambarkan informasi potensi erosi, tingkat bahaya erosi (TBE), endapan lahan, dan masuknya erosi tanah ke sungai. Sehingga nantinya berfungsi sebagai pedoman pembuat keputusan untuk penanggulangan dampak erosi dan pendangkalan sungai akibat erosi tanah pada DAS Deli, oleh karena itu perlu dilakukan suatu kajian dengan judul: “Analisis Potensi Erosi pada DAS Deli Menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG)”yang merupakan komposit antara metode Universal Soil Loss Equation (USLE) sebagai pendugaan potensi erosi, peraturan Menteri Kehutanan RI, 2009 sebagai pendugaan tingkat bahaya erosi (TBE), dan persamaan Verstraten, 2007 sebagai pendugaan kapasitas angkutan sedimen yang dipengaruhi vegetasi dengan Sistem Informasi Geografis (SIG) yang menghasilkan basis data spasial menjadi lapisan informasi baru pada potensi erosi di DAS Deli.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa DAS Deli mengalami 5 kejadian sebaran erosi, yaitu sangat ringan 3.138,312 ha (6,64 %), ringan 7.505,460 ha (15,87 %), sedang 24.019,166 ha (50,78 %), berat 12.013,670 ha (25,40 %), dan sangat berat 621,423 ha (1,31 %), dengan erosi rata – rata tahunan 138,808 ton/ha/tahun atau 6.565.344,948 ton/thn berada pada tolak ukur kelas erosi sedang, dengan adanya penerapan konservasi tanah di lahan DAS Deli terjadi penurunan erosi tanah sebesar 56,64 ton/ha/tahun atau terjadi persentasi penurunan akibat konservasi lahan sebesar 59,20 % dari besaran erosi sebelum konservasi tanah. Berdasarkan kategori tingkat bahaya erosi (TBE), DAS Deli didominasi pada kriteria sangat bahaya/lahan sangat kritis dengan sebaran luas 28.760,755 ha atau 60,81 % dari total luas DAS Deli. Perkiraan erosi yang masuk ke hilir sungai sub DAS Deli Petani berkisar 2,638 ton/ha/tahun, sub DAS Deli Deli berkisar 3,939 ton/ha/tahun, sub DAS Deli Paluh Besar berkisar 2,291 ton/ha/tahun, sub DAS Deli Sei Sekambing berkisar 0,158 ton/ha/tahun, sub DAS Deli Simaimai berkisar 2,141 ton/ha/tahun, sub DAS Deli Babura berkisar 7,121 ton/ha/tahun, dan sub DAS Deli Bekala berkisar 4,619 ton/ha/tahun. Kemudian pelepasan sedimen yang terjadi di sungai DAS Deli sebesar

162.288,818 ton/tahun yang menghasilkan volume sedimen 81.144,41 m , maka dapat diperkirakan biaya pengambilan sedimen sungai akibat erosi tanah sebesar Rp . 1.282.081.662/year.

Kata Kunci: Erosi Tanah,Tingkat Bahaya Erosi (TBE), Kapasitas Angkutan Sedimen, Endapan Lahan, Sistem Informasi Geografis (SIG), dan Daerah Aliran Sungai (DAS) Deli.

ABSTRACT The Deli DAS (watershed) is a part of the river area unit of the Wampu River,

the Ular River, and the Padang River which has the area of 472.98 square

kilometers. It consists of seven sub-watersheds passing the downtown of Medan. The increasing human interaction with Deli watershed has brought about land erosion along the watershed.

A modern technological application which is able to provide the information about the potential erosion, TBE (dangerous erosion level), land sediment, and the

flow of land erosion into the river are need in order to know the cause of the

increasing incidence of land erosion along the Deli DAS. This information can be

used as guidance for decision making in handling the effect of erosion and for

discovering why the river is becoming shallow as the result of land erosion.

Therefore, it is necessary to conduct a research, entitled, “The Analysis of the

Potential Erosion along the Deli DAS (Watershed), Using SIG (Geographical

Information System)” which constitutes the composite between Universal Soil Loss

Equation (USLE) as the estimation for potential erosion and the Decree of the

Minister of Forestry of the Republic of Indonesia in 2009 as the estimation for TBE and Verstraten equation 2007 as the estimation for the sediment flow capacity which was influenced by vegetation with SIG which yielded special data base to become a new information deposit in the potential erosion along the Deli DAS.

The result of the research showed that the Deli DAS underwent five incidences of erosion: very minor damaged (3,138,312 hectares or 6.64%), minor

damaged (7,505,460 hectares or 15.87%), moderate (24.019, 166 hectares or

50.78%), heavily damaged (12,013,670 hectares or 25.40%), and seriously damaged

(621,423, hectares or 1.31%) with the average erosion annually of 138.808

tons/ha/year or 6,565,344,948 tons/year was in the landmark of moderate erosion class. The implementation of land conservation along the Deli DAS had caused land

erosion to decrease around 56.64 tons/ha/year or 59.20%, compared with the

amount of land erosion prior to the land conservation. Based on the category of TBE, the Deli DAS was domineered by the criteria of serious danger/ very critical land with the area of 28,760,755 hectares or 60.81% of the total Deli DAS area. The estimation of erosion which flowed to the downstream of sub-Deli Petani DAS was around 2.638 tons/ha/year, sub-Deli Deli DAS was around 3.99 tons/ha/year, sub- Deli Paluh Besar DAS was around 2.291 tons/ha/year, sub-Deli Sei Sekambing DAS

was around 0.158 tons/ha/year, sub-Deli Simaimai DAS was around 2.141

tons/ha/year, sub-Deli Babura DAS was around 7.121 tons/ha/year, and sub-Deli Bekala DAS was around 4.619 tons/ha/year. The flow of sediment that occurred along the Deli DAS was 162,288,818 tons/ha/year which yielded sediment volume of 81,144,41 cubic meters so that it was estimated that the cost for taking the river sediment caused by land erosion would be Rp.1, 282, 081,662 per year.

Keywords: Land Erosion, TBE (Dangerous Erosion Level), Sediment Flow Capacity, Land Sediment, SIG (Geographical Information System), Deli DAS (Watershed)

KATA PENGANTAR

Berkat Ridho dan Karunia Allah SWT saya dapat menyelesaikan tesis yang berjudul “Studi Potensi Erosi Pada DAS Deli Menggunakan Sistem Informasi

Geografis (SIG)” sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan Program

Magister Bidang Manajemen Prasarana Publik di Program Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Dengan Selesainya tesis ini penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada: Bapak Dr. Ir. A. Perwira Mulia Tarigan, M.Sc sebagai Ketua Komisi Pembimbing yang telah memberikan arahan dan pemahaman yang sangat diperlukan dalam penulisan tesis ini. Bapak Medis Sejatera Surbakti, ST, MT dan Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT. sebagai anggota Komisi Pembimbing yang telah memberikan masukan yang berharga dalam penulisan tesis ini. Terima kasih yang tak terhingga kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE selaku Ketua Program Studi dan Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT selaku Sekretaris Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Terima kasihku Seluruh Dosen dan Staff Pengajar Program Magister Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Seluruh Mahasiswa Program Magister Teknik Sipil Unversitas Sumatera Utara khususnya rekan seperjuangan angkatan 2011.

Kedua orang tuaku yang sangat kuhormati ayahanda H. Drs. Ismail, M.Ag dan ibunda Hj. Drs. Deswita, adik – adikku M. Fauzan Isma, S.Pi dan Sofia Ramadhani Isma, dan adindaku Nurmayuningsih, S.Pd terima kasih atas dukungan moral, materil, motivasi, dan do’a yang diberikan hingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik. teman seperjuanganku Asril Zevri, ST dan ALexander Tuahta, ST yang telah begitu banyak membantu dalam menyelesaikan tesis ini. Hanya Allah SWT yang dapat membalas segala bentuk bantuan yang telah diberikan, semoga mendapatkan pahala yang berlipat ganda. Amin.. Amin.. Ya Robbal Alamin.

Sebagai manusia yang bersifat lemah, Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari kesempurnaan, saran dan masukan demi perbaikan sangat diharapkan, mudah-mudahan tesis ini dapat bermanfaat bagi kemajuan dan perkembangan ilmu pengetahuan. ilmu pengetahuan ilmu pengetahuan ilmu pengetahuan

Medan, April 2014 Faiz Isma 11 7016 007

RIWAYAT HIDUP

A. DATA PRIBADI

Nama : Faiz Isma Tempat Tanggal Lahir : Medan, 4 Maret 1987

Alamat : Komplek Damai Indah LK.III No.110 Jati Makmur Binjai Utara, kota Binjai

Agama : Islam Anak ke : 1 (satu) Jenis Kelamin : Laki - laki

B. RIWAYAT PENDIDIKAN

: 1999 – 2002

: 1993 – 1999 SD Negeri 4 Tanjung Pura

: 2002 – 2005

SLTP Negeri 11 Binjai

SMU Negeri 3 Binjai

Fakultas Teknik, Depatemen Teknik Sipil -

Universitas Sumatera Utara (USU) : 2005 – 2010 Fakultas Teknik Magister Teknik Sipil

Jurusan Manajemen Prasarana Publik Universitas Sumatera Utara (USU) : 2011 – 2014

C. RIWAYAT PEKERJAAN

Staff Pengajar di Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan (STKIP) Budidaya Binjai dari tahun 2011 hingga sekarang.

DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK i ABSTRAK ii KATA PENGANTAR iii RIWAYAT HIDUP v PERNYATAAN vi DAFTAR ISI vii DAFTAR TABEL xii DAFTAR GAMBAR xiv DAFTAR NOTASI xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

2.2.1 Pengertian Erosi

2.2 Erosi

2.1.3 Pengelolaan Daerah Aliran Sungai

2.1.2 Kesatuan dan Fungsi Daerah Aliran Sungai

2.1.1 Pengertian DAS

2.1 Daerah Aliran Sungai (DAS)

1.7 Sistematika Penulisan

6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1.5 Manfaat Penelitian

1.4 Pembatasan Masalah

1.3 Tujuan Penelitian

1.2 Perumusan Masalah

2.2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi

2.3 Metode USLE Sebagai Model Pendugaan Erosi

2.3.1 Erosivitas Hujan (R)

2.3.2 Erodibilitas Tanah (K)

2.3.3 Kemiringan Lereng (LS)

2.3.4 Indeks Tutupan Lahan (C) Faktor Konservasi Tanah (P) 27

2.3.5 Penentuan Tingkat Bahaya Erosi (TBE)

2.4 Metode Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (DAS)

2.4.1 Metode Konservasi Tanah

2.4.2 Metode Sistem Pembayaran Jasa Lingkungan DAS

2.5 Endapan lahan dan Sedimen Sungai Akibat Erosi

2.5.1 Endapan lahan (Deposition Areas)

2.5.2 Nisabah Pelepasan Sedimen Akibat Erosi

2.6 Sistem Informasi Geografis (SIG)

2.6.1 Konsep Dasar Sistem Informasi Geografis

2.6.2 Komponen Sistem Informasi Geografis

2.6.3 Data Sistem Informasi Geografis

2.6.4 Model Data Spasial

2.6.5 Pengenalan Perangkat Lunak Arcview

2.6.5.1 Gambaran Arcview

2.6.5.2 Data Atribut

2.6.5.3 Shapefile dengan Data Atribut

2.6.5.4 Proses Tumpangtindih (Overlay) di Arcview

2.6.6 Integrasi Model Erosi dan SIG

67 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tinjauan Lokasi Penelitian

3.2 Kondisi Fisik

3.3 Sumber Data dan Alat

3.4 Asumsi

3.5 Lingkup dan Tahap Penelitian

3.6 Pengolahan dan Analisis Data

3.7 Penentuan Nilai Faktor-Faktor Erosi

3.7.1 Faktor Erosivitas Hujan (R)

3.7.2 Faktor Erodibilitas Tanah (K)

3.7.3 Faktor Panjang dan Kemiringan Lereng (LS)

3.7.4 Faktor Penggunaan dan Pengelolaan Lahan (CP)

3.7.5 Satuan Lahan

3.7.6 Analisis Spasial

3.8 Penentuan Kapasitas Angkutan Sedimen

88 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Faktor Estimasi Erosi DAS Deli

4.1.1 Faktor Nilai Tutupan Lahan (Landcover) (CP)

4.1.2 Faktor Nilai Erosivitas Hujan (R)

4.1.3 Faktor Erodibilitas Tanah (K) 100

4.1.3.1 Erodibiltas Tanah (K) pada Sub DAS Deli Deli 101

4.1.3.2 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Paluh Besar 103

4.1.3.3 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Sei Sekambing 104

4.1.4.4 Kemiringan Lereng (LS) pada Sub DAS Deli Babura 115

4.2 Analisa Estimasi Erosi Menggunakan Metode USLE 123

4.1.4.8 Kemiringan Lereng (LS) pada DAS Deli 121

4.1.4.7 Kemiringan Lereng (LS) pada Sub DAS Deli Simaimai 120

118

4.1.4.6 Kemiringan Lereng (LS) pada Sub DAS Deli Petani

116

4.1.4.5 Kemiringan Lereng (LS) pada Sub DAS Deli Bekala

4.1.4.3 Kemiringan Lereng (LS) pada Sub DAS Deli Sei Sekambing 114

4.1.3.4 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Babura 105

4.1.4.2 Kemiringan Lereng (LS) pada Sub DAS Deli Paluh Besar 112

110

4.1.4.1 Kemiringan Lereng (LS) pada Sub DAS Deli Deli

4.1.4 Faktor Panjang dan Kemiringan Lereng/Topografi (LS) 109

4.1.3.7 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Simaimai 107

4.1.3.6 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Petani 106

4.1.3.5 Erodibilitas Tanah (K) Sub DAS Bekala 106

4.2.1 Analisa Estimasi Erosi Sub DAS Deli Deli 123

4.2.2 Analisis Estimasi Erosi Sub DAS Deli Paluh Besar 126

4.2.3 Analisis Estimasi Erosi Sub DAS Deli Sei Sekambing 128

4.2.4 Analisa Estimasi Erosi Sub DAS Deli Babura 129

4.2.5 Analisa Estimasi Erosi Sub DAS Deli Bekala 131

4.2.6 Analisa Estimasi Erosi Sub DAS Deli Petani 132

4.2.7 Analisa Estimasi Erosi Sub DAS Deli Simaimai 135

4.2.8 Analisa Estimasi Erosi pada DAS Deli 136

4.3 Analisis Tingkat Bahaya Erosi (TBE) 142

4.4 Potensi Erosi Kota Medan Pada DAS Deli 146

4.5 Kapasitas Angkutan Sedimen (Sediment Transport Capacity) 148

4.5.1 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Petani 149

4.5.2 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Deli 155

4.5.3 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Paluh Besar 159

4.5.4 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Sei Sekambing 164

4.5.5 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Simaimai 165

4.5.6 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Babura 169

4.5.7 Endapan Lahan (D) SDAS Deli Bekala 173

4.6 Teknik Konservasi Tanah Pengurangan Erosi DAS Deli 176

4.7 Sedimen Sungai dan Biaya Normalisasi Sedimen DAS Deli 177

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 180

5.1 Kesimpulan 180

5.2 Saran 182

DAFTAR PUSTAKA

184

DAFTAR TABEL Tabel Judul Halaman

3.6 Luas Sub DAS di DAS Deli Berdasarkan Jenis Tanah Utama

3.3 Batas Kecamatankota Medan berada pada DAS Deli

3.4 Luas Sub DAS di DAS Deli Berdasarkan Morfologi Hulu, Tengah dan Hilir

3.5 Luas Sub DAS di DAS Deli Berdasarkan Kemiringan Lereng

3.7 Luas Sub DAS di DAS Deli Berdasarkan Penutupan Lahan

3.8 Luas Sub DAS di DAS Deli Berdasarkan Kawasan Hutan

3.9 KodeSatuanLahan DAS Deli

4.1 JumlahSatuanLahan DAS Deli

3.2 Batas Kecamatan di kota Medan

3.1 Luas Sub DAS di DAS Deli Berdasarkan Wilayah Administrasi

2.1 Nilai K untuk berbagai jenis tanah

2.5 Klasifikasi Kedalaman Tanah/Solum Tanah

2.2 Nilai LS untuk variasi kemiringan lereng

2.3 Nilai CP untuk berbagai faktor penggunaan lahan

2.4 Klasifikasi Erosi Tanah

2.6 Klasifikasi Tingkat Bahaya Erosi (TBE)

2.7 Tindakan Khusus Konservasi Tanah PadaLahan DAS

2.8 Indeks Vegetasilahan

2.9 Pengaruh daerah aliran sungai (DAS) terhadap nisbah pelepasan sedimen (NPS)

4.2 Rata-rata Nilai CP Pada Sub DAS Deli Deli

4.3 Rata-rata Nilai CP Tertimbang DAS Deli

4.4 Erosivitas hujan (R) satuan lahan sub DAS Deli Deli 1 (SLSDD 1)

4.5 Rata-Rata ErosivitasHujan(R) Tertimbang di Sub DAS Deli Deli

4.6 Rata-rata nilai K padatutupanlahan sub DAS Deli Deli 100

4.7 Rata-rata erodibilitastanah (k) satuanlahanpada sub DAS Deli Deli 101

4.8 Sebaranjenistanahpada sub DAS Deli Deli 102

4.9 Rata-rata Nilai K Tertimbang DAS Deli 108

4.10 Rata-rata nilai LS padatutupanlahan sub DAS Deli Deli 110

4.11 Rata-rata Nilai LS TertimbangDAS Deli 121

4.12 PerhitunganEstimasiErosiSatuanLahan DAS Deli Deli 124

DAFTAR GAMBAR Gambar Judul Halaman

2.15 Proses danHasilGeoProcessing Marge Theme

2.12 TampilanPerintah Dissolve

2.13 HasilSebelumdanSesudah Dissolve

2.14 TampilanGeoProcessing Marge Theme

2.16 TampilanGeoProcessingClip on Theme

2.17 Proses danHasilGeoProcessingClip on Theme

2.18 TampilanGeoProcessingIntersect Two Themes

2.19 Proses danHasilGeoProcessingIntersect Two Theme

2.11 Tampilan Extensions GeoprocessingdanProduknya

2.10 Keterkaitan data atributdenganshapefile

2.1 Skemapenyajian grid darisuatu DAS

2.5 Sumber Data DalamSistemInformasiGeografis (SIG)

2.2 Usulanhubunganfungsionaldari KTC dengan NDVI

2.3 IlustrasiSistemInformasiGeografis

2.4 KomponenSistemInformasiGeografis (SIG)

2.6 Tampilan shortcut ArcView

2.7 Tampilan ArcView

56 2.8a Tampilan view baruPeta DAS Deli

56 2.8b Tampilan view baruPeta DAS Deli

2.9 Tampilan data atribut

3.1 BaganAlirPenelitian

3.2 Skema overlay faktorerosipada DAS Deli

DAFTAR NOTASI

= Luas Daerah Aliran Sungai (ha)

W s ß = Normalisasi kalibrasi berdasarkan indeks vegetasi

Y = Hasil sedimen per satuan luas (ton/tahun) = Angkutan sedimen keluar

outi

= Kapasitas Angkutan Sedimen

T Ci T

SDAS = Sub Daearah Aliran Sungai = sebaran kemiringan lereng

= Erosivitas curah hujan bulanan

/tahun) NDVI = Normalized deifference vegetation index NPS/SDR = Nisbah Pelepasan Sedimen P = Indeks upaya konservasi tanah R = Erosivitas curah hujan tahunan rata-rata R m (Rain)

2 LS = Indeks panjang dan kemiringan lereng

TBE = Tingkat bahaya erosi K = Indeks erodibilitas tanah K TCi = Koefisien kapasitas angkutan sedimen (kg/m

C = Indeks tutupan lahan DAS = Daerah Aliran Sungai D = Endapan Lahan i = Iterasi tiap grid .

E/SE/PE = Erosi tanah (tn/ha/thn) = Luas Sebaran lereng tiap iterasi

S = Curah hujan bulanan (cm)

ANALISIS POTENSI EROSI PADA DAS DELI MENGGUNAKAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS TESIS