teknik pengawetan tanah dan air

!USTAKAAN
\RSIPAN

IWATIMUR
1.45
DE
',2

@cnaHArLMU

fficnrATA-LFpl,r

Soedodo

Ha rdjoa m idjojo
Su kand i Su kartaatmadja

Teknik Pengawetan

Tanah

Air

DAI{ AIR
TEKNIK PENGAIPETAI TAIYAH
f

Oleh :

SoedodoHardioamidjojo

Badau Pcrpustakrrtr
dnn Kee rsipro

^ ' -:rr:ri J1r,:,1 fir111xg

Edisi Pertama
Cetakan Pertama,2008

MILIK

1

Sukandi Sukartaatmadja

3sA

.o4A f vun

N pu,;

Hak Cipta @ 2008 pada Penulis,
Hak Cipta dilindungi undang-undang' Dilarang memperbanyak atau
meminclahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa Pun/ secara
elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan
teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit'

KATA PENGANTAR

Diterbitkan atas kerjasama:

GRAHA ILMU
Candi Gebang Permai Blok R/6
Yogyakarta 55511

Telp.
Fax.
E-mail

uku Teknik Pengawetan Tanah dan Air ini disusun sebagai
bahan bacaan tambahan bagi pembaca dibidang pertaniary
khususnya bidang Keteknikan pertanian (Agricuttural Engi_
neering) dengan spesialisasi reknik pengelolaan sumber Daya Tanah dan Air, atau lebih dikenal dengan spesialisasi reknik ranah
dan Air.

:0274382262;02744462135
:02744462136
: info@grahailmu-co.id

dan

EREATA-TPPM

Ucapan terima kasih yang tak terhingga disampaikan ke_
pada Proyek JTAga-132. Kerjasama Teknik antara
JICA-IpB/Ditjen.
Dikti, dengan nama Academic Deaelopment of Agricultural Engineering and Technology (A.D.A.E.T.), yung terah memungkinkan penerbitan buku ini.

Gedung FATET ALt. 2 KamPus IPB
|1. Raya Darmaga Bogor 16002

Telp.

:

0?5L-621886

e-mail

:

0?5L421887
creata@ipb.ac.id

Fax. :

Hardjoamidjojo,

Soedodo; Sukartaatmadia, Sukandi

Hardjoamidjojo;
Sukandi Sukartaatmadj a
-Edisi Pertama - Yogyakarta; Graha IImu, 2008
viii + 132 hlm, 1 Ji1. : 23 cm.

TEKNIK PENGAWETAN TANAH DAN AIR/Soedodo

ISBN: 9'78-979-'l56-389-9
1. Teknik

Penulis menyadari akan kekurangan yang ada daram buku

ini, oleh karena ifu dengan segala kerendahan hati, kdtik dan saran
perbaikan sangat diharapkan.

Bogor,

|uli

2008

Penulis

I' Judul

DAFTAR

ISI

KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
BAB 1 PENDAHULUAN

BAB

2

v
vlt

!

PROSES TERIADIT{YA EROSI

7

2.1. Definisi

2.2 Proses dan Mekanisme Erosi
2.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi

7
7

Erosi

3

11

ALIRAN PERMUKAAN
3.1 Daur Hidrologis

19

3.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Aliran permukaan
3.3 Pendugaan Debit Puncak Aliran permukaan

24

BAB

BAB

4

4.1.

4.2
4.3
BAB

5

5.1
5.?

PENDUGAAN KEHILANGAN TANAH
OLEH EROSI
Percobaan Lapang
Percobaan di Laboratorium
Universal Soil Loss Equation
SALURAN BERVEGETASI

l\.nglirrlraan Saluran Bervegetasi
lh.ttltrL li,rlrrr,rn

t9
21.

31
31

u
36
53
53
54

56

5.3 Pemilihan Vegetasi
5.4 KecePatan Desain
5.5 Koefisien Kekasaran

5.6 Kapasitas Saluran
5.7 Drainase
5.8 PemeliharaanSaluran

6

BAB

56
60
63

BANGUNANDANKONSTRUKSI

6.5

65

Pengembangan Sumber

65
75
79

Air

81

PERENCANAAN USAHATANI DAN
DAERAH ALIRAN SUNGAI
7.1. Pendahuluan
7.2 Kesesuaian Lahan untuk Diusahakan
7.3 Kelas KaPabilitas Lahan
7.4 PembatasanTanah
7.5 Perencanaan Daerah Aliran Sungai'
7.6 Tindakan Perlindungan Daerah Aliran Sungai
7.7 Sasaran Pengelolaan DAS
7.8 Perencanaan dalam Rehabilitasi Lahan dan
Konservasi Tanah

8

8.1
8.2

PENDAHULUAN

66

7

BAB

1

62

PENGENDALI EROSI
6.1. Pengolahan Lahan menurut Kontur
6.2 Bangunan Pengendali Erosi
6-3 Pengendalian ]urang (Gully control)
6.4 Bangunan Pengendali Sedimen
BAB

Bab

58

83
83
85
86
89
91.
91.

93
94
105

EROSI ANGIN
PrinsiP Erosi Angin
Pengendalian Erosi Angin

105
106

125

DAFTAR PUSTAKA
TENTANG PENULIS

127

-oo0oo-

li'IruI

Il'rr11,nlr'lrrrr

'titrtttlt

,l trt Arr

ebutuhan utama manusia adalah pmgm, di samping
papan dan pakaian, yang sebagian besar dapat dihasilkan
melalui pemanfaatan secara efisien sumber daya alam
yang tersedia.
Salah satu sumber alam yang penting yang tersedia adalah
sumber daya tanah dan air. Tanah merupakan media tumbuh
tanaman, di mana akar tanaman menyerap air dan hara dari dalam
tanatr, sedangkan air merupakan syarat mutlak kehidupan.
Tanah adalah satu benda alam yang terbentuk apabila bahan
induk berada dalam pengaruh iklim tertentu, organisme dan air
dalam periode waktu yang lama. Proses pembentukan tanah (soir)
secara alami berjalan sangat lambat, dan karena itu dapat dianggap sebagai sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharti (nonrenewable natural resources). oleh karena itu sumber daya alam ini
harus dilestarikan.
Kegiatan manusia di dalam memanfaatkan lahan (land) mempengnrrrlri berbagai proses di dalam tanah, seperti: gerakan air,
tlrry,r l,rrr,rlr lncnrrhan air, sirkulasi udara serta penyerapan hara
trl(.ll lrllt.lttt.ln

untuk
Penggundulan hutan sebagai salah satu usaha manusia
menambah areal pertanian pada awalnya akan menghilangkan
peneduh serta akumulasi sisa-sisa tanaman, sedangkan pengolahtanah
an/pemanfaatan tanah yang berlebihan, terutama pada
berllreng akan mempercepat dekomposisi bahan-bahan organik,

meninglltkan aliran permukaan, menurunkan daya infiltrasi

menurunkan
tanah yang kesemuanya menjadi penyebab erosi' dan
produktifitas tanah.

TeknikPengawetanTanahdanAir(TPTA=SoilandWater

teknik
Conseroation Engineering) adatah peneraPan prinsip-prinsip

untuk memecahkan masalah pengelolaan tanah dan air'
Pengawetan yang dimaksud disini mengandung arti: pemanfaatan yang optimal tanpa pemborosan dengan memungkinkan
menerus
tingkat produksi yang tinggi yang dapat berlangsung terus
dalam waktu Yang tidak terbatas'
Pengelolaan tanah dan air meliputi pemanfaatan' pengolahdan
ary pengembangan, penyimpanan dan pengangkutan tanah
untuk perkhususnya air sebagai bahan baku atau bahan mentah
kegiatan
tanian, industri, rekreasi dan rumah tangga merupakan

awaldariusahakerjasamamanusia.Konseputamadisiniadalah
bahwaairmerupakanbahanmentah,tidakberbedadenganbatu
tanah'
bara, kayu, serat atau batu' Demikian juga halnya dengan

sama Penmerupakan bahan baku utama dibidang pertanian yang
tirgtyu dengan air.

Sebenarnya,masalahteknikyangterlibatdidalamPengawetantanahdanairdapatdibagikedalamenamfase'yaitu:
pengendalian erosi
drainase
irigasi
pengendalian banjir
pengawetan lengas tanah
pengembangan sumber air

Walaupun erosi tanah tetap terjadi di bawah kondisi alami,
tetapi yang dipermasalahkan disini adalah erosi yang terutama
disebabkan oleh campur tangannya manusia, antara lain karena
disingkirkannya vegetasi alami sebagai pelindung permukaan tanah. Oleh karena itu, sumber daya alami tanah yang tidak dapat
diperbaharui ini haruslah dilindung, antara lain dengan mengendalikan erosi pada tingkat yang dapat diijinkan.
Drainase adalah membuang air yang berlebihan ditanah yang
terlalu basah, suatu keadaan yang antara lain tidak menguntungkan unfuk pertumbuhan sebagian besar tanaman tertentu, sedangkan irigasi adalah pemberian air tambahan kepada tanah yang
kandungan airnya kurang untuk pertumbuhan tanaman yang optimum. Dibidang pertanian, drainase dan irigasi biasanya diterapkan bersamaan.
Pengendalian banjir adalah pencegahan limpasan air di atas
permukaan tanah, khususnya tanah rendah, dan pengurangan aliran dalam saluran alami atau sungai selama dan sesudah hujan besar.

Pengawetan lengas tanah (moisture conseraation) antara lain
dengan menerapkan pengolahan tanah yang dimodifikasi dan tindakan-tindakan pengelolaan tanaman, termasuk cara penutupan
tanah dengan sisa tanaman (mulching) secara alami maupun buatan,
pembuatan teras, kontur, waduk lapangan dan lain-lain tindakan
fisik untuk menahan air hujan ditanah dan mengurangi kehilangan
karena penguapan dari permukaan tanah.
Pengembangan sumber air termasuk diantaranya tindakan
pengumpulan dan penyimpanan air permukaan serta pengisian
kembali air tanah dan persediaan air di dalam tanah.

Dua cara utama untuk meningkatkan produksi tanaman
irtl.tl,rh tlt.ngan mengembangkan atau membuka lahan yang seka-

lilrrrll lhr4tluutrttt irrrrtlt rlrttt Att

It'nlJrxlnm

rangtidakproduktif(ekstensifikasi)danmeningkatkanproduktivitas lahan yang sekarang diusahakan (intensifikasi\'

teknik pengawetan tanah dan air dengan baik, yaitu antara lain:
Dasar-dasar Ilmu Tanah, Fisika Tanatu Ilmu Ukur Wilayah, Dasardasar Klimatologi, Hidrologi, Statistika, dan lain-lain.

dengan
Pembukaan lahan baru dapat dikerjakan misalnya
membuang semakdrainase, irigasi dan pembukaan lahan dengan
semak, pohon-pohonan serta batu dilahan tersebut'

-oo0oo-

Faseteknikyangdisebutkandiatasditerapkanterutamakeyang akan meningkatkan efisiensi produk-

pada tindakan-tindakan
,i paau tanah yang dapat ditanami (arableland)'

keseluruhBidang atau ruang lingkup TPTA tidak mencakup
mencakup bebean fase yang aiseUutkan diatas, akan tetapi hanya
erosi
rapa dari fase yang disebutkan di atas, yaitu: pengendalian
yang lain merupakdur, p"nguwetan l"r,gas tanah, karena fase-fase
rinci dalam Irigasi
an ilmu-ilmu yang akan dibicarakan secara lebih
daya Air'
dan Drainasi, Hidrologi dan Pengembangan sumber

DidalamTP[A,jugaakandibicarakanmasalahPengelolaan
merupakan
Aliran Sungai (DAS = Watershed Management), di mana
suatuistilahyangdidefinisikansebagaiberikut:pengelolaansumproduksi dan
ber daya alami dari suatu daerah aliran sungai untuk
perlindunganpersediaanairdansumberdasaratr(water.basedreiourorl,t"r-arrk pengendalian erosi dan banjir serta perlindungan nilai estetika yang terkait dengan air'
sumPengelolaan DAS merupakan bagian dari pengelolaan
alam
ber daya alam, yaitu pengurusan dari semua sumber-sumber
suatu negara dengan tuiuan untuk mencukupi kebutuhan

dari

masa

kini dan masa dePan Penduduk'
Unfuk menangani bidang pengawetan tanah dan air

secara

dapat
baik, seorang ahli teknik pertanian (agricultural rngineer)harus
teknik'
mengintegrasikan ru"u,u penuh dasar-dasar pengetahuan
tanah. Beberapa
atmJsfir (klimatologi), budidaya tanaman dan ilmu

ilmudasardiperlukansebagaiprasyaratuntukmenanganimasalah

i,L,,;L

lt,u,u,,r,u,t,

m' l;nut,h rl,rrr z\lr

Il.n,Lrhllrr nr

Bab 2
PROsEs TERJADINY A ERO5I

2.1

Definisi
stilah erosi tanah umumnya diartikan sebagai kerusakan
tanah oleh perbuatan air atau angin. Beberapa ahli menge-

mukakan pendapatnya tentang definisi atau batasan erosi, diantaranya adalah:

Ellison (1946), menyatakan bahwa erosi merupakan proses
pelepasan (detachment) dan pengangkutan (tr anspor t ation) dari bahan-bahan tanah oleh penyebab erosi. Arsyad (1980) memberikan
batasan erosi sebagai peristiwa berpindahnya atau terangkutnya tanah atau bagian tanah dari tempat ke tempat lain oleh media alami
(air atau angin).
Baver (1972) menyatakan bahwa erosi oleh air adalah akibat
dari daya dispersi (pemecahan) dan daya transportasi (pengangkutan) oleh aliran air di atas permukaan tanah dalam bentuk aliran
permukaan.

2.2

Proses dan Mekanisme Erosi

l)rr.r pr,li51iwa utama, yaitu pelepasan(detachment) dan pengirrrpih r r l,r r r (l r u t t ::,l n r l n liol) rncrupirkan komponen-komponen erosi

tanah yang pentl4g. Di dalam proses terjadinya erosi' peristiwa
pelepasan butir tanah mendahului peristiwa pengangkutan' tetapi
pu.,iur,gt rtan tidak selalu diikuti oleh pelepasan. Ini berarti bahwa
puf"pu*" merupakan variabel yang penting yang berdiri sendiri'
tetapi pengangkutan tergantung dari pelepasan'
Agen pelepasan yang penting adalah tetesan hujan yang
jatuh. Tetesan air hujan memukul permukaan tanah sehingga mengakibatkan gumpalan tanah meniadi butir-butir yang lebih kecil dan

aliran sebagai muatan dasar (bed load). percikan hujan itu sendiri
dapat juga sebagai agen pengangkutan. perpindahan tanah oreh
percikan hujan yang jatuhnya vertikal di atas permukaan tanah datar adalah nol.

Apabila tetesan hujan jatuhnya miring karena tiupiur ansn
atau jika jika tanahnya miring, percikan hujan menyebabkan jumlah kehilangan tanah yang lebih besar (Gambar 2.1.).

I

terlepas.

Energi tetesan hujan berupa energi kinetik hujan yang dinyatakan dalam persamaan berikut:
EK=1/z

(*.t')

(2.1)

di mana EK: Energi kinetik hujan
m: Massa butir hujan
v: Kecepatan jatuh butir hujan

a.

b.

hujan vertikal

c

hujan miring karena tiupanangin

Di samping itu proses-proses alamiyang berupa pembasahan
dan pengeringan tanah yang selanjutnya menimbulkan pembengkakan dan pengkerutan dapat mengakibatkan pecahnya gumpalan
tanah meniadi agr egat-agregat kecil'
Butir-butir tanah tunggal yang terlepas sebagian akan ter-

lempardansebagiankecilakanmengisipori-porikapilertanah,
setringga akan menghambat proses infiltrasi. Aliran permukaan

akan terladi apabila air hujan yang samPai ke tanah melebihi kapalama
sitas infiltrasinya. Aliran tersebut mula-mula laminar, tetapi
kelamaan berubah menjadi turbulen karena pengaruh permukaan
tanahyang dilaluinya. Turbulensi aliran ini dipakai untuk melepas
dengan cara mengangkat dari massanya, dan menggulingkan butir-butir tanah dan penggemburan butir-butir tanah dari massanya

oleh butir-butir yang terkandung dalam aliran (stalling, 1957).Ta'
t
u
nah-tanah yang diangkut oleh aliran ini dalam bentu k su spensi a tr
butir-butir tanah yang lebih besar yang bergerlk st'Pitpii1n11 tlrrs,rr

lilr|ttl

tanahbelerang

ll,rtg',tr'r'l,r,r l.rrrrlrr,1,ilr r\t,

Gambar 2.1Pengaruh arah jatuhbutir hujan dan lereng terhadap
p e rp in d ah an p ar tikel tanah

Aliran permukaan lama kelamaan akan berkurang sejalan
dengan berkurangnya curah hujan. oleh karena itu kemampuan
pengangkutannya akan menyusut dan pada suatu saat akan habis
sama sekali. Pada keadaan demikian ini terjadilah peristiwa pengendapan partikel tanah yang merupakan fase terakhir dari proses terjadinya erosi.
Berdasarkan atas terlibat tidaknya peranan manusia sebagai
faktor penyebabnya, erosi dapat dibedakan atas: (1) Erosi alamiah
(natural eosion, geological erosion, atau normal erosion), dan (2) Erosi
d ipcrct'pat (accelerted erosion).

lir,si .lurrriah dia^ggap tidak membawa kerugiary karena
julrrlirlr lrrrrirlr y,rrrli lrilirng kirrcna erosi seimbang dengan jumlah
l'rrrrr'r lr,r/rtlllltrl l.rurl

diakibattanah yang terbentuk. Erosi dipercepat adalah erosi yang
antara
kan oleh perbuatan manusia, yang merusak keseimbangan
proses pembentukan dan pengikisan tanah'
Di bidang pengawetan tanah, yang diperhatikan hanya erosi
dipercepat saja, dan dalam pembahasan selanjutnya dipergunakan
istilah erosi saja untuk mengartikan erosi yang dipercepat'

Menurut agen Penyebabnya, dikenal dua jenis erosi yaitu
erosion)'
erosi karen a air (watei erosion) dan erosi karena angin (wind
Oleh karena Indonesia merupakan daerah yang beriklim tropika
basah, maka erosi yang paling utama adalah erosi air'
atas
Berdasarkan tahapan terjadinya erosi dapat dibedakan
pererosi
enam macam, yaitu (1) erosi percikan (splash erosion)' (2)
atau
parit
erosi
(4)
mukaan (sheet erosion), (g) erosi alur (rill erosion),
jurang (iully erosion)t, (5) erosi tebing sungai (stream bank erosion),

dan (6) longsor (land slide).

Erosi percikan terjadi sebagai akibat dari tumbukan butirbutir hujan pada permukaan tanah' Pada umumnya erosi percikan
merumengawali terjadinya erosi permukaan' Erosi permukaan
puml pemindahan tanah secara seragam dari suatu permukaan
lapisanianah, akibat aliran permukaan yang terjadi dalam bentuk
lapisan tipis (Frevert et a1., 1981)'
Erosi
Erosi alur merupakan kelanjutan dari erosi permukaan'
ini terjadi karena air terkonsentrasi dan mengalir pada tempat terlebih banyak
tentu dipermukaan tanah sehingga pemindahan tanah
dapat
terjadi pada tempat tersebut. Alur-alur yang terjadi masih
alur laindihilangkan dengan pengolahan tanah biasa. selanjutnya
,,yu -"Lbentuk parit_parit yang lebih besar dan menimbulkan iuatau gully
rang-juran g t6ully) sehingga disebut erosi parit /iu'x'1
erosion.

Erositebingsungaiadalaherosiyangterjadipadatebingstrtempi'tt-tt'tltngai yang disebabkan oleh arus sungai yang mclirrrtla

-

tl;'[rrll ltttr,lrt'r'litrt

litttrtrt rIttt Alr

pat belokan atau tempat-tempat yang mudah hanyut. Erosi ini cepat
sekali terjadi pada sungai-sungai yang pohon-pohonnya sepanjang
sungai telah habis ditebang.

Longsor (land slide) adalah suatu bentuk erosi yang pengang_

kutan atau pemindahan tanahnya terjadi pada suatu saat dalam
volume yang besar. Dalam proses longsor ini pemindahan tanah
terjadi sekaligus.

2.3

Flaktor-faktor yang Mempengaruhi'Erosi

Faktor-faktor yang mempengaruhi erosi terutama adalah
iklim tanatu topografi, vegetasi dan aktivitas manusia. oleh Baver
(1980), faktor-faktor tersebut diklasifikasikan ke daram suatu persamaan sebagai berikut:

E=f(C,tT,V,H)
Di mana E

Erosi

C

Iklim

S

Tanah

T

Topografi

V
H

Vegetasi

(2.2)

Aktivitas Manusia (Human\

Hudson (1971) mengklasifikasikan penyebab erosi ke dalam
dua komponery yaitu erosivitas dan erodibilitas. Erosivitas adalah
daya mengerosi, sedagkan erodibilitas adalah kepekaan tanah terhadap erosi. Apabila kedua jenis klasifikasi faktor-faktor tersebut di
atas dihubungkan terdapat hubungan sebagai berikut:
Baver (1980)

Hudson (1977)

1. Iklim

'J,.

Erosivitas

2. Erodibilitas

2. Tanah
3. 'l'opografi
4. Vr.g,r'lrui
5. MdturFiir
l\,,rer t&rp&ix Eo*r

a. Sifat fisik tanah
b. Pengelolaan
dan tanaman

tanah

2.3.1 Faktor Ik1im

2.3.2 Faktor Tanah

Faktor iklim yang memPengaruhi erosi adalah hujan' suhu
terpenting
udara dan angin. Di daerah kopika faktor iklim yang
Huian
yemg menentukan besarnya tanah tererosi adalah hujan'
jangkaume.irpaka^ salah satu faktor penentu yang berada di luar
yang memPean manusia untuk mengubahnya. Karakteristik hujan
hujan,
ngaruhi erosi adalah intensitas hujan, lama hujan, total curah
jatuhnya
energi kinetik hujan, ukuran butir, kecepatan dan bentuk
hujan serta distribusi hujan (Kohnke,1968)'

Sifat-sifat fisik tanah yang penting yang berpengaruh terhadap erosi adalah kepekaan tanah terhadap eorsi yang dikenal sebagai erodibilitas tanah. Makin besar nilai erodibilitas suatu tanah
makin peka tanah tersebut terhadap erosi. Erodibilitas tanah tergantung pada dua karakteristik tanah yaitu stabilitas agregat tanah
dan kapasitas infiltrasi (Wiersurn, 1979). Stabilitas agregat tanah
merupakan daya tahan tanah terhadap daya disperse air hujan.
Stabilitas agregat tanah dipengaruhi oleh struktur tanah, yang biasanya ditentukan oleh kandungan bahan organic tanah, persentase
lempung, debu dan pasir, dan juga oleh persentase kandungan garam tanah, biasanya Na+ atau Ca++ ((Wiersum, 1979).Tanah-tanah
dengan kandungan lempung dan kandungan bahan organik yang
ti.ggi mempunyai agregat yang stabil karena mempunyai ikatanikatan yang kuat di antara kolloid-kolloidnya (Greenland,1963).

Butir-butir hujan yang jatuh mengenai tanah mengeluarkan

dispersi'
energi penghancur agtegat-agregat tanah sehingga terjadi
terKetika tetesan hujan menumbuk tanah, partikel-partikel tanah
agregal
percik. Energi kinetik hujan menyebabkan pelepasan antar
L"*r. Energi kinetik huian adalah jumlah total tetesan hujan pada
tetesintensitas yang terjadi pada distribusi hujan. Distribusi ukuran

anhujanmeliputiproporsiterbesaradalahtetesandengandiameter
jam' dan
di atas 4 mm pada intensitas antara 50 sampai 100 mm per

lebihdari200mmperjampadaintensitaslairuryayanglebihkecil
makin
(< 2,5 mm) (Hudson, 1971). Makin tinggi intensitas hujan'
tanah' sebesar pula energi kinetik yang memukul agregat-agregat

hi.ggu semukin banyak partikel-partikel tanah yang terlepas dari
terlihat
agregatnya. Intensitas hujan dapat diklasifikasikan seperti
pada Tabel2.1'
Tabel 2.1 Klasifikasi intmsitas huian (Kohnke' 1960)

6
6 -L2
12-50
50

0,25
0,25 -0,5
0,5 -2,0
2,O

ringan
sedang

Menurut Middleton (1930), kepekaan tanah terhadap erosi
dapat didekati dengan Nilai Perbandingan Dispersi (NPD), yang
merupakan perbandingan antara persentase debu dan lempung aktual. Lebih lanjut Wischmeier dan Mannering (1969), menyatakan
bahwa debu mempunyai per€rnzrn negatif terhadap erosi. Klasifikasi
NPD tanah menurut Midleton (1930) ditunjukkan pada Tabel2.2.
Kapasitas infiltrasi tanah adalah kemampuan tanah untuk
menyerap air. Kapasitas infiltrasi mempengaruhi terjadinya aliran
pcrmukaarr. lika kapasitas infiltrasi tirgg, air huian tidak cukup
runtuk rttr.rti,rtli llirirn pc'rmukaan dan oleh karena itu pengangkut.tll l).ll'lik.'l lt,rtlrl'r'l l,1t;tlr ylng tcrlt'pas hlnya kc-cil. Akibatnya

lebat
sangat lebat

'Ii'krril lt'ttg,tu,cl,ttt'litturlr

Bouyoucos (1935) mengemukakan suatu kriteria yang penting dalam menduga kepekaan tanah terhadap erosi yaiilt "clay
ratio" . Clay ratio merupakan perbandingan antara persentase pasir
dan debu dengan persentase liat, yang dapat ditulis sebagai berikut:
Clay Ratio = (% pasir + % debu) / %liat

rl,rrr

Air

it',,e, !,,rtr*ifi,r,r iio*t

-flt

tergankehilangan tanah yang terjadi juga kecil. Kapasitas infiltrasi
permutung dari dua faktor yaitu permeabilitas tanah dan kondisi
kaan tanah.

Tabel 2.2 Klasifikasi derajat erosi

Kurang dari L5
15

-19

Lebih dari 19

Tahan terhadaP erosi
Agak peka terhadaP erosi
Peka terhadaP erosi

Permeabilitas tanah berpengaruh terhadap perkolasi air ke
jenis dan
dalam profil tanah. Permeabilitas tanah tergantung pada
struktur tanah, mineral-mineral lempung yang dominan (kaolinit
atau montmorilonite), kandungan bahan organik, adanya garam-

garamtertentu(Na+atauCa++)(Wiersum,1979)'Teksturtanah
debu
menyatakan proporsi partikel-partikel tanah seperti pasir'
dan liat. Proporsi-proporsi tersebut akan mempengaruhi porositas
Tatanah yang meliputi jumlah, ukuran dan kemantapan porinya'
kapasinah dengan proporsi yang berbeda-beda akan mempunyai
Tabel 2.3.
tas infiltrasi yang berbeda pula, yang ditunjukkan dalam
Tabet2.SKapasitasinfiltrasibeberapatipetanahdaripengukuran
lap angan (Arsyad S, 1965)

2.3.3 Faktor Topografi
Pada daerah yang datar kehilangan tanah umumnya tidak
merupakan masalah. Dua unsur topografi yang berpengaruh terhadap erosi adalah kemiringan lereng dan panjang lereng (Kohnke
dan Bertrand,1953). Kenaikan kecepatan aliran permukaan akibat
kemiringan lereng menjadikan air tersebut sebagai pengangkut
yang lebih baik. selain itu tetesan-tetesan hujan akan memukul
permukaan tanah secara langsung karena lapisan air pada tanah
belerang menjadi tipis. Pukulan tetesan-tetesan huiar, tersebut akan
mengakibatkan terlepasnya butir-butir tanatu yang selanjuturya
akan dihanyutkan oleh aliran permukaan. secara teoritis apabila
kecepatan meningkat dua kali, daya erosivitas air akan meningkat
menjadi empat kali dan banyaknya material dengan ukuran tertentu yang terbawa sama dengan dua pangkat lima kali (Brady, 1974).
Pengaruh panjang lereng terhadap erosi tergantung pada jenis
tanah dan dipengaruhi oleh intensitas hujan. Umumnya kehilangan
tanah meningkat dengan meningkatnya panjang lereng.

Apabila intensitas hujan rendah, kehilangan tanah dapat
menurun dengan peningkatan panjang lereng. Besamya pengaruh
lereng tersebut terganfung pada jenis tanah, terutama stabilitas
agregat dan permeabilitas tanah.

2.3.4 Faktor Vegetasi
Pasir berlemPung

25

Lempung
Lempung berdebu

12,5

Lempungberliat
Liat

2,5 -0,5

-50
-25
7,5 -15
kurang dari 0,5

Kondisi permukaan tanah mempengaruhi masuknya air ke
yang
dalam tanah. Faktor ini merupakan bagian dari faktor-faktor
mempengaruhipermeabilitastanah.Pemadatantanahmenyebabmcntlkan pori-pori tanah berkurang sehingga kapasitas infiltrasi
run.

-;-T-*--

-

liLrrrL l'r'turrlu,cl,tri Ittr,tlt rItrr Air

Pengaruh vegetasi terhadap erosi dapat dikelompokkan sebagai berikut:

a.

Intersepsi hujan oleh taiuly'mahkota tanaman
Ada dua peristiwa penting dalam intersepsi hri* oleh mahkota tanaman atau tajuk vegetasi, yaitu:

1,.

2.

Sebagian air intersepsi diuapkan sebelum mencapai tanah

Sebagian gaya pukulan tetesan-tetesan hujan diredam oleh
ttuthkot,t t.l llil nlan.

l"r,,r, ierlirltrf*

Itrrxt

Dengan adanya tanaman penutup tanah, air hujan yang sampai di tanahberupa aliranyang melalui batangbatang tanaman dan
tetesan hujan yang menerobos di sela-sela tajuk dan sebagian akan
tertinggal pada tanaman, sehingga aliran permukaan yang terjadi
akan berkurang. Begitu juga pukulan tetesan diredam oleh mahkota tanaman sehingga kemampuan pelepasan tanahnya berkurang.

b. Mengurangi kecepatan dan kekuatan perusakan aliran permukaan
Vegetasi sering menghasilkan lapisan sampah pada tanah'
Lapisan sampah tersebut sangat penting untuk melindungi tanah
dari pukulan tetesan hujan, oleh karena tetesan-tetesan hujan tidak
dapat memecah partikel-partikel tanah.
seresah, herba dan rumput-rumputan akan merintangi aliran

d.

Transpirasi
Dengan adanya transpirasi mengakibatkan berkurangnya
lengas tanah sehingga tanah tersebut akan menampung air lebih
banyak dan aliran permukaan akan berkurang.

2.3.5 Faktor Manusia
Peranan manusia merupakan yang utama di dalam proses
erosi. Peranan tersebut dapat bersifat positif maupun negatif. Berperanan positif bilamana tindakan manusia yang dilakukan dapat
menekan besamya kehilangan tanah dan dikatakan berper€ulan
negatif apabila tindakan yang dilakukan malah memperbesar kehilangan tanah. umumnya per€uran manusia yang negatif tersebut
disebabkan oleh kesalahan dalam pengelolaan tanah akibat kurangnya pengetahuan tentang teknik pengawetan tanah dan air.

permukaan sehingga kecepatan berkurang dan mengakibatkan
berkurang pula kemamPuan pengangkutannya. Di samping itu
seresah, herba dan rumput-rumputan akan menyaring aliran
permukaan sehingga butir-butir tanah yang terbawa berkurang.

-oo0oo-

c.

Pengaruh perakaran
vegetasi dengan sistem perakaran yang memencar dalam
topsoil akan melindungi tanah dari erosi karena pengikatan partikel-partikel tanah oleh akar. Jaringan-jaringan sistem akar vegetasi rumput-rumputan sangat efektif dalam pembentukan stabilitas
tanah (Kohnke dan Bertrand,1959). Sampah organik yang dihasilkan dan kegiatan akar vegetasi dapat memperbaiki permeabilitas
tanah. sampah yang dihasilkan mempunyai pengaruh meningkatkan kandungan humus tanah dan merangsang mikroorganisme
yang akan menghasilkan tanah-tanah porous yang baru' Dengan
demikian infiltrasi tanah akan meningkat dan aliran permukaan
yang terjadi akan berkurang. Di samping itu akar vegetasi iuga
menghisap air disekelilingnya, sehingga tanah menjadi lebih mam-

pu untuk menerima air.

-

li'htik l'rrtgrtu'r'lrttt'linr,rlr

Atr

I'r,,r,'r l,,rltlllrrt l.lrrrl

Bab

3

ALTRAN PERAAUKAAN

3.7- Daur Hidrologis
aur Hidrologis atau siklus hidrologis (hydrotogic cycle)
adalah serangkaian peristiwa yang terjadi pada air dari
saat ia jatuh ke bumi hingga menguap ke atmosfir

untuk

kemudian jatuh kembali ke bumi. Titik permulaan di mana proses
ini dimulai, adalah seperti halnya telur dengan induk ayam. oleh
karena itu, untuk membahasnya harus diambil salah satu titik sebagai permulaary misalnya saat air menguap dan membentuk
awan.

Air memiliki tiga bentuk, yaitu cair,

gas (uap) dan padat (es).

Air dipermukaan tanah dan dilautan, karena mendapat energi panas matahari akan menguap ke atmosfir. Makin tinggi suhu udara
akan makin besar kemampuannya unfuk menampung uap air sam_

pai batas maksimumnya (batas kejenuhan) di mana uap air tidak
clapat ditampung lagi. Uap air di atmosfir berubah menjadi awan
setelah mengalami beberapa proses dan kemudian karena masih
k.ndensasi akan jatuh ke bumi sebagai hujan atau salju. sebagian
air hujan akan menguap sebelum sampai kepermukaan bumi.

Air hujan yang jatuh ada yang tertahan oleh tanaman atau
bangunan dan diuapkan lagi sehingga tidak sampai dipermuini disebut intersepsi, sedangkan air hujan yang
jatuh di atas tanaman kemudian mengalir melalui batang-batang
tanaman menuju ke permukaan tanah disebut stream flotn Air hujan yang sampai dipermukaan tanatL sebagian diuapkan melalui
kaan bumi. Proses

proses evapotranspirasi, sebagian akan masuk ke dalam tanah (infiltrasi) dan selebihnya akan mengalir di atas permukaan tanah sebagai surface run offataualiran permukaan.

Air yang terinfiltrasi ke

dalam tanah sebagian akan bergerak kearah lateral, sebagian arah
intra (interftozo) dan bergerak ke bawah sebagai perkolasi untuk kemudian disimpan sebagai air bumi (ground-water) dansebagian lagi
dihisap oleh perakaran tanaman.

Air bumi
bersama-sama
menuju sungai
daur hidrologis

akan mengalir sebagai aliran dasar (base flow) dalrr
dengan inter flow dan aliran permukaan akan
dan akhirnya ke danau atau laut. secara skematik
dapat dituniukkan pada Gambar 3.1.

Gerakan air dalam daur hidrologis adalah tidak beraturan
dalam hal tempat dan waktu. Pada suatu waktu terjadi hujan lebat
dan rnengakibatkan banjir, sedangkan pada waktu lainnya mekanisme satu fase terhenti sama sekali sehingga huian tidak turun
dan terjadi kekeringan. Ilmu yang mempelajari semua proses yang
menyangkut keberadaan air disebut Hidrologi.
Run offadalah bagian dari presipitasi yang mengalir ke danau
atau laut, dapat melalui tepi permukaan(surface runffi atau bawah
permukaan tanah (sub-surface runoft).Aliran di atas permukaan (snrface runffi disebut jug a " oaerland fl*r" atau " sheet flow" merupakan
bentuk yang paling penting penyebab erosi. Biasanya surface runoff
disebut dengan istilah run offsaja atau aliran permukaan.

Aliran permukaan terjadi bila presipitasi (hujan) yarg jatuh
telah mencukupi kebutuhan untuk evaporasi, intersepsi, infiltrasi
dan juga untuk mengisi cekungan-cekungan di permukaan tanah.

3.2 Flaktor-faktor

yang Mempengaruhi Aliran

Permukaan
PRTCITIIAIIQN

Secara garis besar aliran permukaan dipengaruhi oleh dua
faktor yaitu hujan dan daerah pengaliran (watershed).
I

tllr

3.2.1

Preciprtalion

9e, r.r,

tu{.

.t

\\
titittJario'r,

t"'
otlr*eta d

0eep pe.colation

Our!trr

anarc

Gambar 3.1

N:T

D

oa
'.1! .d
a.f6a.l.r$

aur Hidrologis

?krlL li',,11,,*-T,*,,,,1u,,,1,,

Hujan

Sifat-sifat hujan yang penting adalah lama hujan, intensitas
hujan dan distribusi hujan. Sifat-sifat hujan tersebut mempengaruhi debit dan volume aliran permukaan. Iumlah aliran permukaan suatu kejadian hujan berhubungan erat dengan lama hujan
dan intensitasnya. Umumnya hujan dalam waktu yang singkat tidak mengakibatkan terjadinya aliran permukaary sedangkan suatu
hujan dengan intensitas yang sama dengan waktu yang lama akan
mcngakibatkan terjadinya aliran permukaan.

Intcrrsil,ts lrujirn mempengaruhi debit dan volume aliran
Pcrrnlrk,rirrr. srr,rltr lrrrj,rn t{t.ngan intensitas yang melebihi kapasir\llrrlrr I 1'rrrrlIrtrltt

:,

tas infiltrasi, maka air tidak sampai semuanya meresaP ke dalam
tanah. Hujan dengan intensitas rendah tetapi dalam waktu lama'
maka air sempat meresap ke dalam tanah. Jadi untuk totai hujan
yang sama, aliran permukaan yang dihasilkan oleh hujan dengan
intensitas rendah lebih kecil dibandingkan dengan hujan dengan
intensitas tinggi dalam waktu yang lebih singkat. Hubungan antara
aliran permukaan dengan laju infiltrasi dan intensitas hujan dapat

a.

b.

ditunjukkan pada Gambar 3.2.

-a

3E

I,
?i

!

a

Rekrtrll 3-3 iph (89 mm/h,

!

,.8

c.

Arah (orientasi)
Jika sumbu memanjang suatu daerah pengaliran sejajar dengan
arah gerakan hujan (stormpath), hujan bergerak ke hulu menyebabkan debit puncak aliran permukaan lebih rendah daripada
apabila hujan bergerak ke hilir. Untuk hujan yang bergerak ke
hulu aliran permukaan dari ujung terbawah daerah pengaliran
berkurang sebelum mendapat kontribusi lidah air dari puncak
sampai ke titik pengeluaran (outlet). Hujan yang bergerak ke
hilir menyebabkan aliran permukaan dari bagian-bagian yang
lebih rendah bertepatan dengan aliran permukaan yang datang
dari bagian atas (hulu\.

d.

Topografi
Keadaan topografi seperti kemiringan, areal-areal pegunungan,
tingkat perkembangan dan gradient saluran, luas dan jumlah
daerah cekungan, mempengaruhi debit dan volume aliran permukaan. Daerah pengaliran yang mempunyai dataran yang
luas atau cekungan-cekungan tanpa saluran pembuang (surface
outlet) mcmpunyai aliran permukaan yang lebih rendah daripadn rrt,irl y.rng curam dengan pola drainase yang ditetapkan
rlt'lt1i,ttt lt,rih

50

g
C

i

d

0
Ti.na (mn.)

Gambar 3.2 Kurua hubungan antara run off, laiu lnfiltrasi dan
intensitas huian

Debit dan volume aliran permukaan dari suatu daerah pengaliran dipengaruhi oleh distribusi curah hujan dan intensitas hujan
di atas daerah pengaliran tersebut. Umumnya debit dan volume
aliran maksimum terjadi jika mendapat kontribusi dari seluruh
daerah pengaliran

(w ater shed).

g.2.2 Keadaan Fisik Daerah Pengaliran

(Watershed)

Faktor-faktor dari daerah pengaliran yang mempengaruhi
aliran permukaan adalah ukuran, bentuk, arah (orientasi), topografi,
geologi dan vegetasi di permukaan tanah.

Ii'ftrrili ll'rrg,rrut'ltltt l,trrrrlt,l,ttt l\tr

Ukuran watershed
Makin besar ukuran daerah pengaliran makin besar pula debit
dan volume aliran permukaan. Bagaimanapun debit dan volume persafuan luas daerah pengaliran akan menurun dengan
menurunnya luas. Ukuran daerah pengaliran menentukan kapan terjadinya aliran permukaan.
Bentuk Watershed
Daerah pengaliran yang mempunyai bentuk sempit dan memanjang, kecepatan aliran permukaan yang terjadi akan lebih
rendah dari pada daerah pengaliran yang lebih pendek dalam
ukuran yang sama. Aliran permukaan dari watershed yang
sempit dan memanjang tidak mengumpul secepat aliran permukaan dari watershed yang lebih pendek.

;\ltr rlrr I t'nrrtrhrttt

3.6

C:
I :

Pendugaan Debit hrncak Niran Permukaan

Sebelum merancang atau mendesain suafu bangunan yang
berhubungan dengan aliran permukaary perlu mengetahui banyaknya air yang mungkin terjadi. Untuk merancang bangunan

penyimpan air permukaan, cukup mengetahui total volume aliran permukaan saja, sedang untuk merancang saluran, yang lebih
penting adalah mengetahui debit puncak aliran permukaan yang
mungkin terjadi.
Tidak semua air hujan yang iatuh di atas daerah pengaliran
menjadi aliran permukaan, tetapi sebagian akan hilang karena intersepsi, infiltrasi, evaporasi serta tertahan pada cekungan-cekungan. Oleh karena itu pendugaan debit aliran permukaan tergantung
pada dua proses yaitu penaksiran intensitas hujan dan penaksiran
berapa hujan yang akan menjadi aliran permukaan.
Beberapa metode penaksiran besarnya aliran permukaan
telah dikembangkan berdasarkan hal-hal tersebut di atas. Tetapi
di dalam memilih metode yang akan digunakan harus hati-hati,
karena rumus-rumus yang dikembangkan pada suatu situasi tidak dapat diterapkan pada kondisi yang berbeda tanpa diperiksa
terlebih dahulu, apakah metode tersebut sesuai atau tidak untuk
kondisi yang baru. Metode Rasional dan metode Cook merupakan
dua metode yang sederhana dan mudah penggunaarmya'Metodemetode tersebut banyak digunakan di Negara-negara tropika dan
sub tropika.

A :

Koefisien aliran permukaan (C) merupakan perbandingan
antara laju puncak aliran permukaan dan intensitas hujan. Jika sete-

ngah dari curah hujan menjadi aliran permukaary maka nilai C =
0.5. Koefisien aliran permukaan dipengaruhi oleh faktor topografi,
jenis tanah dan penggunaan lahan. untuk menentukan perkiraan
nilai C dapat dipergunakan Tabel3.L dan Tabel3.2.
Waktu konsentrasi ialahwaktu yang diperlukan oleh air yang
mengalir di permukaan tanah dari tempat yang terjauh pada daerah
pengaliran ke tempat keluamya (outlet). waktu konsentrasi dapat
dihitung dengan menggunakan rumus Kirpich (1940):
Tc = 0.0195 (Loz-So.eas;

Intensitas hujan selama waktu konsentrasi dapat dihitung
dengan mempergunakan rumus:

i=
di mana

mempergunakan rumus:

Q:

(3.1)

Debitpuncakaliranpermukaanpadaperiodeulang
tertentu (m3/det)

l.trr,.,tru,*,et,lrr llln rlr,Lriffi

(Rrn/24) (24/Tc)zrz

(3.3)

i

= adalah intensitas hujan selama TC (mm/jam)
Rr, = adalah hujan harian maksimum untuk periode
ulang tertentu (mm) dihitung dengan metode Gumbel
Tc = adalah waktu konsentrasi fiam)

Debit puncak aliran permukaan dapat ditaksirkan dengan

Di mana

(3.2)

di mana Tc = Waktu konsentrasi (menit),lihat Tabel3.3.
L = Panjang aliran terjauh sampai outlet (m)
S = Gradient aliranH/L (m/m)
H = Beda tinggi aliran dari ujung sampai outlet (m).

3.3.1, Metode Rasional

Q= 1/360 (C.LA)

Koefisien aliran permukaan (tidak berdimensi)
Intensitas hujan (mm/jam) untuk desain periode
ulang dan lama hujan sama dengan waktu konsentrasi (Tc) watershed
Luas Daerah Pengaliran (Ha)

l,uas l)irt'ralr Aliran (A) dapat diperoleh dari pengukuran diil1, (:irl-r,r',r/lrrt), llatr dari peta topografi atau foto udara.

l,r1'rir11f

t\ltr,rrr Il.rlruLulr

l)j

pertanian
Tabel 3.1Koefisien aliran permukaan (C) untuk daerah
berdasar laju huian

Tabel 3.2 Nilai koefisien aliran permukaan C berdasar Tekstur tanah

Hutan:

i.

Tunu* dalam baris, Pengelolaan

2.

Tanam dalam baris, Pengelolaan

3.
4.

Datar0-5%slope
Bergelombang 5 - 10 % slope
Berbukit 10 - 30 % slope

0,40
0,50

0,30

0,60

Padang Rumput (Pasture):

Datar

Tanaman bulir kecil, pengelolaan

0,10

0,40

Bergelombang

0,L6

0,55

Berbukit

0,22

0,60

Lahan yang diusahakan:

Tanaman bulir kecil, pengelolaan

5. Tanaman rerumPutan,
6.

0,10
0,25

Permanent, pengelolaan baik
Hutan mantaP, Pengelolaanbaik

Sumber: Schwab et a1., 1981.

Datar

0,30

0,50

0,60

Bergelombang

0,41.

0,60

0,70

Berbukit
Areal Pemukiman

0,52

0,72

0,70

atea
kedap air

50% area

kedap air

70% area
kedap air

0,40

0,55

0,65

0,50

0,65

0,80

Datar

3.3.2 Metode Cook
MetodeinisemuladikembangkandiAmerikaSerikat,kemudiansetelahdimodifikasidapatdigunakandiNegaratropika
areal yang tidak
dan sub tropika. Metode Cook digunakan untuk
lapangan
terlalu luas. Dalam metode ini perlu beberapa tinjauan
paling
untuk mengetahui kondisi dalam daerah tangkapan yang

30o/o

Sumber: Schwab et al., 1981.

Tabel 3.3 Waktu konsentrasi untuk watershed kecil

Kondisi-kondisi
banyak berpengaruh terhadap aliran permukaan'
serta keterslbut adalah penutupan tanatU jenis tanah dan drainase
miringan. Untuk masing-masing daerah tangkapan dibandingkan
pada tabel
der,gan kondisi pada tabel' Diskripsi yang ditemukan
tangkapan
uauLn yang paling mendekati dengan diskripsi daerah
dan dicatat nomer Yang ada'

Ii,krrik Ptn((ru,ctatt Irnrtlt rlirtr r\tr

.'\[rrttr ll'rtttttIrtltt

| ,t

penjumlahan nomor-nomor diskripsi terpilih disebut catchment
dilihat
Cha)acteristics (CC). Nilai Cafchment Characteristic (CC) dapat

Tabel 3.5 Debit aliran peftnukaan dari daerah tangkapan kecil
(Small Catchment)

pada Tabel3.4.

Kemudian luas daerah tangkapan (A) diukur dalam hektar,
dan kemudian dapat diperoleh debit puncak aliran permukaan
untuk robabilitas L0 tahun dari suatu daerah tangkapan yang
bentuk kasarnya persegi empat atau bulat'

Apabila diinginkan debit puncak pada probabilitas yang
lain, maka dapat digunakan faktor konversi pada Tabel 3.6. Apabila
daerah tangkapan mempunyai bentuk lainnya, maka dapat
digunakan faktor konversi bentuk.
Tabel 3.4 Catchment Characteistics (CC)

Rerumputan

10

Tanah dalam, drainase

baik

10

Datar

sampai

Rerumputan sedang 15

."1

L.4

1,.7

2.0

2.4

20

0.6

1.0

1.4

1.8

2.2

2.7

3.2

1.7

1.9

2.1

2.4

2.8

3.2

3.7

2.9

3.4

4.0

4.6

5.2

3.8

4.4

5.1

5.8

6.5

30

0.8

1.3

1.8

2.3

2.9

3.6

4.4

5.3

6.3

7.3

8.4

9.5

40

1.1

1.5

2_1

2.8

3.5

4.5

5.5

6.6

7.8

9.-t

10.5

L2.3

50

1..2

1.8

2.5

3.5

4.6

5.8

7.1

8.5

10.0

L1..5

13.3

15.1

75

1,.6

2.4

3.5

4.9

6.3

8.0

9.9

11.1

14.0

16.4

18.9

2'1,.7

100

1.8

3.2

4.7

6.4

8.3

12.7

15.4

1,8.2

21..2

24.5

28.0

150

2."t

4.1

6.3

8.8

11,.6

14.7

t8_2

25.6

29"9

35.0

40.6

200

2.8

qq

21.8

8.4

11,.7

15.3

t9."1

23.3

28.0

33.1

38.s

45.0

52.5

-10.4

250

3.5

6.5

9.7

13.2

17.2

2t.7

27.0

32.9

39.6

46.9

55.0

63.7

300

4.2

7.0

10.5

14.7

t9.6

25.2

31.5

38.5

46.2

54.6

63.7

73.5

30.2

37.8

46.3

53.8

62.5

77.5

81.0

1.4.4

19.4

25.6

33.6

42.2

51.0

60.0

69.3

79.5

90.0

450

6.3

10.5

15.5

21,.5

28.5

36.5

45.5

55.s

65.s

76.0

86.5

97.5

500

7.0

11.0

17.0

23.5

31.0

40.5

51.0

62.0

73.0

84.0

95.0

106.5

20

berliat

30

Bergunung

25

Permukaankedapdanjenuh

50

Permukaan berbatu,

't

1.5

2.0

10.0

Berbukit

jelek

0.8

1.3

1.7

5.6

30

tererosi atau bera

0.5

1.1

'23.2

15

Tanahdangkal,drainase

15

0.9
't.4

17.2

Bergelombang

sedang

7.1

L2.6

25

diusahakan
Lahan mudah

0.7

0.9

8.4

sedang

permeabilitas

0.5

0.7

4.9

10

Tanah dalam,

0.4

350

Berombak

Lahan yang

0.3
0.5

400

landai

drainase

0.2
0.3

5

20

Tanah dalam

5
10

Sumber: Dept.of Conservation and Extension Government of Rhodesia

A adalah luas daerah tangkapan dalam hektar, CC

adalah
Catchment Characteristics dari Tabel 3.4. dan debit aliran permukaan (m3 per detik untuk probabilitas 10 tahun).

berat

Tabel 3.6 Faktor Konaersi Probabilitas Huian

air

Sumber: Hudson, 1971.

2 Tahun

0.90

5 Tahun

0.95

10 Tahun

1.00

25 Tahun

1.25

50 Tahun

1.50

-oo0oo-

/.trT-

l, l ,,rl

li',rluirlr'lltt lrlttrlll ,l,t,,

.'\t,

r\[r,lrr lt,rrrrrLilrr

.,,,

Bab

4

PENDUGAAN KEHILANGAN
TANAH OLEH ERO5I

esar kecil laju erosi (erosion rate) yang terjadi pada suatu
lahan akan menenfukan berat ringannya kerusakan tanah
pada lahan tersebut. Makin besar laju erosinya makin
cepat kerusakan tanah yang terjadi dan sebaliknya laju erosi kecil
kerusakan tanah ringan. Berbagai cara pendekatan dapat digunakan
untuk mengetahui laju erosi yang terjadi. Cara-cara pendekatan
tersebut dapat dilakukan melalui percobaan di lapangan maupun
di laboratorium.

4.7,

Percobaan Lapang

4.1.1" Pengamatan Patok (Stakel
Beberapa patok besi atau kayu ditancapkan tegak lurus ke
dalam permukaan tanah dengan menyisakan panjang tertentu di
atas tanah. Dengan mengukur tambahan panjang di atas tanah patok dalam waktu tertentu misalnya setahun, maka dapat diketahui
laju erosinya dalam mm/tahun.

4.T.2 Analisis Sedimen
PadaoutletsuatuDASyangakandiukurlajuerosinyadiamatidebitalirannyadandiambilcontohairnya.Pengambilanconcontoh
toh air dilakukan setiap pengukuran debit air. selanjutnya
gr/litet'
air dianalisis konsentrasi sedimen yang terangkut dalam
debit aliran
Debit sedimen dapat dihitung dengan cara men8alikan
jumlah aliran
dengan konsentrasi sedimennya' Dengan mengetahui
maka laju erosinya
setahun dan luas daerah tangkapan (DAS)nya
ke mm/
dapat diketahui dalam ton/ha/tahun atau dikonversikan
tahun.

4.1..3 Plot Erosi
Pengukuran laju erosi dengan menggunakan plot percobaan
plot
di lapangan dapat diUugi menjadi dua macam' yaitu metode
kecil dan metode Plot besar.

a.

Plot kecil

Karakteristikwilayahy*gharusdiperhatikanadalahke-

bermiringan lereng, jenis tanah, ienis tanaman penutup' dan sistim
dengan
cocok tanam. Plot berbentuk segi empat memanjang lereng
sumbu bawah merupakan tempat kolektor untuk menampung
yang
aliran permukaan dan sedimen yang dihasilkan. Ukuran plot
standar
terkecil 1, - Zrn'yungsering disebut "micro plot"' Ukuran
dibatasi
plot
adalah panjang 22,1rndan lebarny a}m' Di sekeliling
lainoleh sekat dari lempeng logam (seng), paPan kayu atau bahan
dan
nya. Lebar sekat sekitar 30 cm yakni 15 sampai 20 cm ditanam
10 sampai 15 cm berada di atas permukaan tanah'

Aliran permukaan dan sedimen yang berasal dari plot dialirkolektor.
kan melalui alat pengukur debit (misalnya flume) menuju
Pacla
Biasanya kolektor terdiri dari dua buah tangki penampung'
tlivitangki pertama dipasang "divisor" misalnya "Geib multi slot
sor,, atau dengan melubangi tangki tersebut tlt'trgan lttir* lttl'r.rlrl"
lt'rl'rltt
dan ketinggian yang sama, sel'ringga bilit irlir.rrr Pt'rtttttkitittt

ill

l, l,,rtl.

li

rrl',rrn

lrttl Llttrlll,l,lrt .\rr

besar akan meluap melalui slot atau lubang-lubang tersebut. salah

satu lubang atau slot dihubungkan dengan pipa ke tangki kedua.
Pada tangki pertama juga dilengkapi penyaring (filter) untuk menyaring sedimen yang terangkut aliran permukaan. Dari outlet plot
sampai ke kolektor diberi tutup untuk melindungi hujan.

Volume aliran permukaan pada tangki pertama adalah sebanyak volume aliran permukaan pada tangki kedua dikalikan
jumlah lubang atau slot divisor. Air pada tangki pertama dibuang
dan diukur volume sedimen kemudian diambil contoh tanah untuk dianalisis berat kering muatan dasar (bed load) di laboratorium.
setelah volume aliran permukaan diukur, kemudian diambil contoh air untuk dianalisis konsentrasi muatan suspensi (suspended
load) nya.
Besamya kehilangan tanah dapat dihitung dengan menjumlahkan total muatan dasar dan muatan suspensinya dalam ton/
ha/tahun atau mm/tahun. Jumlah plot tergantung pada maksud
percobaary tetapi biasanya paling sedikit dua ulangan. ]adi untuk
memperkirakan kehilangan tanah pada dua jenis tanah akan membutuhkan paling sedikit empat plot. Tataletak plot percobaan dapat
dilihat pada Gambar 4.1,.

b.

Plot besar
Pada dasarnya cara kerja maupun perlengkapan yang dipakai

dalam pengukuran laju erosi dengan metode plot besar adalah sama
dengan metode plot kecil, perbedaanya hanya pada divisor dan
ukuran plotnya. Divisor yang digunakan pada metode plot besar
"Cosochton wheel" dengan contoh seperseratusnya. Ukuran plot
adalah panjang 6,2 - 32 m dan lebarnya 6,2 m atau panjang 15,1 m
clan lebar 13,41m. Pada tepi plot dibuat tanggul-tanggul pembatas
clari tanah dan disekelilingnya dibuat saluran untuk menghindari
nrasukny;r irir rlirri luar ke dalam plot. Pengamatan serta cara perlrilurrg.rrr kllrrl,rrrl',,ur t,rrrirh 1-rircli.r mctode plot besar sama dengan
('.tr,l yrllltr, r I il,tl. tr l.,rlr I r,l( l,t lll(.1()tlr'
Pltlt kt.cil.
l','rr,lu4,r,tt

Ieftlf,lqat

lrttt,rft r,[,lr

I

r,,rr

'l-,,-

r

EXPEBiI'T€NIAL PLOT LAYOUI

d.

Total energi kinetik butir hujan dapat dibandingkan dengan
hujan alarni.

e.

Plot harus cukup lebar dan panjang agar kejadian erosi
mendekati keadaan lapangan.

n
n r[]n
\. ts,/
""i.'

r'1"'
lE:t:1"'

M Mctco.ologkd

llrlidl

Rainfall simulator banyak digunakan untuk mempelajari
proses-proses erosi di laboratorium. Alat ini tidak dapat digunakan
untuk menenfukan erosi akfual pada areal tertentu.

Gambar 4.7 Tata Letak Plot Percobaan

4.2

Percobaan di Laboratorium

4.2.1 Rainfall Simulator
Percobaan-percobaan di lapangan dengan menggunakan
plot erosi sangat tergantung pada hujan, yarlg sulit dikendalikan
sehingga hanya dilakukan pada waktu-waktu tertentu saja. Agar
percobaan dapat dilakukan pada setiap saat maka diperlukan alat
untuk meniru hujan. Alat peniru hujan tersebut dinamakan "Rainfall Simulator."

Rainfall Simulator dirancang untuk menghasilkan hujan
dengan karakteristik yang dikehendaki seperti ukuran butir, kecepatan jatuh, intensitas, lama hujan dan sebagainya' Adapun persyaratan yang harus dipenuhi di dalam percobaan dengan menggunakan Rainfall simulator tersebut adalah sebagai berikut:

a.
b.
c.

Berdasarkan cara jatuh butir air, rainfall simulator dapat dibedakan menjadi dua macarn yaitu non-pressured dropper (air dijatuhkan tanpa tekanan) dan spraying simulator (air disemprotkan
dengan tekanan).

Rainfall simulator harus dapat memberi air secara seragam keseluruh plot pada intensitas tertentu.
Besar butiran dan intensitas hujan dapat dibandingkan dengan
hujan alami.
Kecepatan jatuh butiran mendekati kecepatan terminal'

IiIrriI Itrrllrnlr'lrttt itttrtlt ,l trr ;\tt

4.2.2 Pengukuran Stabilitas Agregat Tanah
Pengukuran stabilitas agregat dilakukan untk mengetahui
kepekaan tanah terhadap erosi. Pada umumnya dapat dikatakan
bahwa stabiiitas tanah yang rendah berarLi butiran hujan yang jatuh
mudah menyebabkan erosi, karena tanah yang terdispensi menjadi
partikel yang kecil dan akan menyumbat pori-pori makro tanah
yang berakibat menurunkan kapasitas ffiltrasi. pengukuran stabilitas bertujuan untuk potensial erosi suatu tanatg jadi tidak dapat
menentukan erosi aktualnya.
Ada beberapa metode yang dapat dipakai untuk menentukan
tingkat stabilitas agrega! diantaranya empat metode utama (Baver,
1960)yaitu:

a.
b.
c.
d.

Metode Ayakan Basah (wet siaing).
Metode Tetesan Air Hujan.
Metode Pencucian dengan larutan NaCl lemah.
Metode penjenuhan dengan air yang sebelumnya dibasahi dengan alkohol atau larutan organik lainnya.

ll,rr,filg,*rn hrfitlrrrrgrl

l,rrt[ l['/r I rrrr

4.3

Universal Soil Loss Dquation

4.9.1 Rumus Universal Soil Equation

Di mana EK = Energi kinetik hujan (Joule/m2 cm)
I = Intensitas hujan (cm/jam)

Universal Soii Loss Equation (USLE) adalah suatu Persamaan
untuk memperkirakan kehilangan tanah yang telah dikembangkan oleh smith dan wichmeier tahun 1978. Apabila dibandingkan
dengan persamaan kehilangan tanah lainnya. USLE mempunyai
kelebihan yaitu variabel-variabei yang berpengaruh terhadap besarnya kehilangan tanah dapat diperhitungkan secara terperinci

selanjutnya wischmeier menyatakan bahwa intensitas maksimum hujan yang jatuh selama s, 15, 30 menit tidak menunjukkan
hubungan yang erat dengan erosi tanah. Hubungan yang sangat
nyata ditunjukkan oleh hasil perkalian antara hujan maksimum
selama 30 menit (U dur', energi kinetik (E). persamaannya adalah
sebagai berikut:

dan terpisah.

EL= G x I*)/100

Sampai saat ini USLE masih dianggap rumus yang paling
mendekati kenyataary sehingga lebih banyak digunakan daripada
rumus lainnya. Persamaan kehilangan tanah tersebut dapat ditulis-

Dari hasil penelitiannya Hudson (1971) menunjukkan bahwa

energi kinetik hujan dengan intensitas lebih besar dan 2,s cm per
jam adalah lebih baik sebagai petunjuk erosi daripada 8130. Indeks
erosivitas dari Hudson sering ditulis KE-1 atau KE_25.

kan sebagai berikut:

A=RxKxLxSxCxP
dimana

A
R
K
L
S
C
P

(4.1)

Ial

= ]umlah kehilangan tanah maksimum (ton/ha/tahun)
= Faktor erosivitas hujan
= Faktor erodibilitas tanah
= Faktor panjang lereng
= Faktor kemiringan lereng
= Faktor pengelolaan tanaman
= Faktor praktik konservasi tanah

persamaan:
EK = 210.3 + 891og I

(4.2)

'li'IrrrI

l'r'rr11,trrtt,trr

l*,i',ti,

(1976) mendapatkan petunjuk penyebab erosi

(AIm), di

mana ini merupakan hasil perkalian dari jumlah total hujan dengan
intensitas maksimum. Indeks erosivitas tahunan dari Lal dapat di-

hitung dengan rumus sebagai berikut:
mt

n

a.Im=I f,
i i
di mana:

a.

Erosivitas huian (R)
Erosivitas hujan menggambarkan kemampuan hujan untuk
menimbulkan erosi. Erosivitas ini merupakan fungsi sifat-sifat hujan dan biasanya dinyatakan dalam energi kinetik hujan. Energi kinetik tersebut oleh smith dan wischmeier (1978) dinyatakan dalam

(4.3)

(a.im)

(4.4)

a = Total curah hujan (cm)
im = Intensitas hujan maksimum (cm/jam)
n = ]urnlah hari hujan dalam satu bulan
p1 = Jurnlah bulan dalam setahun

untuk menghitung EI30 atau KE-1 diperlukan data curah hufa