Pengendalian Sedimen Dan Erosi 1

Pengendalian Sedimen dan Erosi Mekanisme dan Bentuk Erosi

Pemukaan kulit bumi akan selalu mengalami proses erosi, di suatu tempat akan terjadi pengikisan sementara di tempat lain akan terjadi penimbunan, sehingga bentuknya akan selalu berubah. Proses pengikisan kulit bumi secara alamiah disebut erosi alam atau erosi geologi. Pada erosi geologi, alam akan mampu membentuk keseimbangan dinamis, sehingga ketebalan tanah tetap stabil. Aktivitas manusia akan mempercepat laju erosi.

Nilai batas erosi yang dapat diterima adalah nilai laju erosi yang tidak melebihi laju pelapukan batuan. Untuk membentuk lapisan tanah setebal 25 mm pada lahan alami dibutuhkan waktu kurang lebih 300 tahun. Waktu yang diperlukan untuk membentuk lapisan tanah setebal 25 mm dengan adanya campur tangan manusia hanya memerlukan waktu kurang lebih 30 tahun.

Tahapan terjadinya erosi Pelepasan partikel tunggal dari massa tanah Pengangkutan media yang erosif seperti aliran air dan angin Pengendapan

Erosi percikan (splash erosion) Erosi aliran permukaan (overland flow erosion) Erosi alur (rill erosion) Erosi parit/selokan (gully erosion) Erosi tebing (stream bank erosion) Erosi internal (internal or subsurface erosion) Tanah longsor (land slide)

Erosi percikan adalah terlepas dan terlemparnya partikel-partikel tanah dari massa tanah akibat pukulan butiran air hujan secara langsung. Tahapan:  Penggemburan yang cepat pada permukaan tanah sehingga kohesinya menurun, akibatnya laju erosi percikan meningkat.  Terjadi pemadatan permukaan akibat pukulan butir air hujan sehingga terbentuk lapisan kerak (crust) tipis yang akan menurunkan jumlah partikel tanah yang terlempar ke udara dan meningkatkan akumulasi air permukaan.  Terjadinya turbulensi aliran permukaan yang mampu mengangkut sebagian lapisan kerak pada permukaan tanah

Erosi percikan maksimum akan terjadi segera setelah tanah menjadi basah dan akan menurun akibat makin meningkatnya ketebalan air dipermukaan tanah Erosi percikan maksimum terjadi 2 – 3 menit setelah hujan mulai turun Batas ketebalan air yang masih dapat ditembus oleh pukulan air hujan adalah sama dengan diameter butir hujan itu sendiri. Pada lahan datar, butir hujan dengan diameter 5,9 mm mampu memercikkan partikel tanah setinggi 0,38 m sejauh 1,5 m.



Erosi aliran permukaan akan terjadi jika intensitas dan lamanya hujan melebihi kapasitas infiltrasi atau kapasitas simpan air tanah Faktor yang berpengaruh terhadap laju erosi pemukaan adalah kecepatan dan turbulensi aliran. Kecepatan aliran permukaan pada saat mulai mampu mengikis permukaan tanah disebut kecepatan ambang (treshold velocity), dimana besarnya sangat tergantung pada ukuran partikel tanah.

Partikel yang berukuran lebih besar dari 0,5 mm, nilai kecepatan ambangnya ,meningkat sejalan dengan meningkatnya diameter partikel. Partikel yang berukuran lebih kecil dari 0,5 mm kecepatan ambangnya meningkat sejalan dengan menurunnya ukuran diameter.

Erosi alur terbentuk pada jarak tertentu ke arah bawah lereng sebagai akibat terkonsentrasinya aliran permukaan sehingga membentuk alur-alur kecil. Kadang-kadang induk alur berkembang menjadi saluran permanen dan menyambung ke sungai.

Alur terjadi pada lahan yang ditanami dengan pola berbaris menurut arah kemiringan lereng, atau akibat pengolahan tanah menurut lereng atau tempat menarik balok-balok kayu. Alur juga bisa terjadi akibat adanya aliran deras secara tiba-tiba. Alur yang masih dangkal dapat disembuhkan dengan pengolahan tanah biasa

Proses terjadinya erosi parit sama dengan erosi alur, sehingga erosi parit dianggap sebagai perkembangan lanjut dari erosi alur. Dibanding dengan sungai-sungai yang stabil, profilnya relatif halus. Parit ditandai dengan adanya potongan depan (headcut), tangga atau titik-titik penyempitan sepanjang alurnya. Parit mempunyai kedalaman yang relatif besar dengan lebar yang sempit, mengangkut beban sedimen yang tinggi dan sangat tidak teratur, sehingga korelasi antara debit sedimen dan aliran biasanya jelek. Parit hampir selalu berkaitan erat dengan percepatan erosi disertai dengan ketidakstabilan penampakan muka tanah (landscape)

Proses pembentukan parit:  Pembentukan depresi pada lereng akibat adanya bagian lahan yang gundul atau tanaman penutupnya jarang, akibat pembakaran atau perumputan.  Air permukaan terkonsentrasi pada bagian depresi sehingga bagian depresi makin besar dan beberapa depresi menyatu dan membentuk saluran baru.  Erosi terkonsentrasi pada kepala depresi dimana dinding yang hampir tegak yang melewati aliran kritis terbentuk  Partikel tanah mulai tererosi dan terjadi penggerusan di bagian dasarnya.  Kedalaman depresi bertambah dan dinding (headwall) mulai runtuh akibatnya dinding makin bergeser ke hulu.

Tanah gundul atau tanaman renggang

Pembentukan depresi

Pembentukan headwall

Scouring pada dasar headcut

Pada awal terbentuknya parit mempuyai kedalaman 25 cm denga lebar 40 cm. Namun parit yang sudah matang mempunyai kedalaman hingga 30 m.

Erosi tebing sungai adalah erosi yang terjadi akibat pengikisan tebing oleh air yang mengalir dari bagian atas tebing atau oleh terjangan arus air sungai yang kuat terutama pada tikungan-tikungan. Erosi tebing akan lebih hebat jika tumbuhan penutup tebing telah rusak atau pengolahan lahan terlalu dekat dengan tebing.

Erosi internal adalah proses terangkutnya partikel-partikel tanah ke bawah masuk ke celah-celah atau pori-pori akibat adanya aliran bawah permukaan. Akibat erosi ini tanah menjadi kedap air dan udara, sehingga menurunkan kapasitas infiltrasi dan meningkatkan aliran permukaan atau erosi alur.

Erosi bawah permukaan hanya menghasilkan 1% dari material yang tererosi dari lereng bukit. Pengaruh tidak langsung lebih besar, yaitu meningkatnya erosi permukaan akibat meningkatnya aliran permukaan, dan pembentukan selokan-selokan kecil akibat runtuhnya terowongan-terowongan erosi.

hyd.uod.ac/?p=149

Tanah longsor merupakan bentuk erosi dimana pengangkutan atau gerakan massa tanah terjadi pada suatu saat dalam volume yang relatif besar. Longsor terjadi akibat meluncurnya suatu volume tanah di atas suatu lapisan agak kedap air yang jenuh air.

Longsoran terjadi jika:  Adanya lereng yang cukup curam sehingga massa tanah dapat bergerak atau meluncur ke bawah  Adanya lapisan di bawah permukaan massa tanah yang agak kedap air dan lunak, yang akan menjadi bidang luncur  Adanya cukup air dalam tanah sehingga lapisan massa tanah yang tepat di atas lapisan kedap air tersebut menjadi jenuh

Faktor utama: Iklim Geologi Faktor pendukung: Kegiatan manusia

re n d a h re n d a h re n d a h re n d a h d a ta r pendek pendek pendek

-

E r o s iv it a s A lir a n p e r m u k a a n K e k u a ta n a n g in R e lie f S u d u t le r e n g - P a n ja n g le r e n g - J a ra k te rra s - P a n ja n g fe tc h a n g in

- tin g g i - tin g g i - tin g g i - tin g g i - te r ja l - p a n ja n g - p a n ja n g - p a n ja n g

r e n d a h - E r o d ib ilita s tin g g i - K a p a s ita s in filtr a s i b a ik - P e n g e lo la a n la h a n

re n d a h - K e p a d a ta n p e n d u d u k le b a t - T a n a m a n p e n u tu p r e n d a h - N ila i k e g u n a a n la h a n r e n d a h - P e n g e lo la a n ta n a h r e n d a h - F e k to r e n e r g i - t in g g i

- tin g g i - re n d a h - je le k

- t in g g i - tin g g i - tin g g i - tin g g i r e n d a h - F e k to r k e ta h a n a n - tin g g i

r e n d a h - F e k to r p e lin d u n g - tin g g i

tid a k te r ja d i < - E R O S I L A H A N - > te r ja d i

Faktor iklim yang paling besar pengaruhnya terhadap erosi tanah adalah hujan, temperatur, dan suhu. Hujan mengerosi tanah melalui tenaga pelepasan dari pukulan butir-butir hujan pada permukaan tanah dan sebagian melalui kontribusinya terhadap aliran. Karakteristik hujan yang berpengaruh terhadap erosi adalah: kedalaman hujan, intensitas, dan lamanya hujan

Energi hujan: energi potensial (Ep) dan energi kinetik (Ek) 1 E  mgh  mV 2 2

Pada erosi tanah, energi potensial dikonversi menjadi energi kinetik, sehingga kekuatan erosif hujan hanya dinyatakan dalam energi kinetik saja.

Tanah terdiri dari partikel mineral dan organik dengan berbagai ukuran, dan memiliki pori-pori kurang lebih 50%, yang sebagian terisi air, dan sebagian lagi terisi udara. Sifat fisik tanah yang berpengaruh terhadap erosi: tekstur, struktur, infiltrasi, dan kandungan bahan organik

Tanah adalah material yang memiliki diameter lebih kecil dari 2 mm, atau lebih kecil dari kerikil. Partikel tanah meliputi: pasir, lempung atau geluh, dan liat.

Tekstur tanah menentukan kecepatan infiltrasi, penetrasi, dan kemampuan pengikatan air oleh tanah. Terjadi atau tidaknya aliran permukaan, tergantung dari: Kapasitas infiltrasi: kemampuan tanah untuk meresapkan air, Permeabilitas lapisan tanah yang berlainan.

Kepekaan tanah terhadap erosi ditentukan oleh mudah tidaknya butir-butir tanah didispersikan dan disuspensikan oleh air, daya infiltrasi dan ukuran butiran. Tanah dengan agregat yang mudah didispersikan oleh air dan daya infiltrasinya kecil serta dengan ukuran butir-butir tanah halus, peka terhadap erosi.

Digunakan untuk menerangkan susunan partikel tanah. Struktur tanah terdiri dari: Struktur makro: susunan agregat yang satu dengan yang lainnya. Struktur mikro: penyusunan butirbutir primer tanah (pasir, lempung, dan liat) menjadi partikel sekunder yang disebut agregat

Berdasarkan tipe dan kedudukan agregat, struktur mikro dapat dibedakan menjadi 3 kelompok, yaitu:  Remah – lepas: keadaan tanah tampak lepas, mudah dipindahkan atau di dorong ke tempat lain.  Remah – sedang: tanah cenderung agak bergumpalan  Lekat – lengket: tanahnya biasanya sangat kompak jika dalam kondisi gumpalan, bila dilakukan penggalian sangat berat, dan susah pula untuk diolah.

Infiltrasi adalah peristiwa masuknya air ke dalam tanah melalui permukaan tanah secara vertikal. Laju infitrasi: banyaknya air yang masuk melalui permukaan tanah per satuan waktu. Kapasitas infiltrasi: kemampuan tanah untuk melewatkan air dari permukaan tanah secara vertikal.

Hubungan antara kapasitas infiltrasi dan waktu dinyatakan dalam persamaan Horton

f  f c   f o  f c  e  kt

Dimana: f = kapasitas infiltrasi pada sembarang waktu fo = kapasitas infiltrasi awal pada t = 0 fc = kapasitas infiltrasi setelah mencapai konstan k = konstanta positif yang bergantung pada tanah dan tumbuhan penutup tanah t = waktu

Kapasitas infiltrasi bervariasi terhadap: porositas, kelembaban awal, dan kemiringan tanah. Makin tinggi nilai kelembaban awal pada profil tanah, makin kecil laju infiltrasinya. Makin banyak pori-pori besar pada tanah, maka kapasitas infiltrasi makin besar.

Jenis Pori besar Pori sedang Pori halus

Diameter > 10 0,2 - 0,02 ? 0,02

Kapasitas Infiltrasi Macam tanah Pasir bergeluh (loamy sand) Geluh (loam) Geluh berliat (silt loam) Lempung (clay)

Kapasitas Infltrasi mm/jam 25 - 30 12,5 - 25 7,5 - 15 0,5 - 2,5 < 0,5

Tanah yang berstruktur kasar membentuk tanah yang ringan. Tanah yang berstruktur halus membentuk tanah yang berstruktur berat. Kemungkinan terjadinya aliran permukaan pada tanah-tanah yang berat lebih besar dibanding pada tanah yang berstruktur ringan

Metode Bouyoucos Clay Ratio % pasir  %debu E %liat Metode Kuron dan Jong

B E St

Dimana: B = transfortabilitas, dan St = stabilitas

B  1 U  FS  St   T  H  Gs  As  k Dimana: k = parameter kandungan batu, U = % debu, Fs = % pasir, T = % tanah liat, H = % humus, Gs = % pasir kasar, dan As = stabilitas agregat

Bahan organik dapat memperbaiki aerasi tanah dan mempertinggi kapasitas air tanah serta memperbaiki perakaran. Bahan organik dalam pengendalian air tanah: Memperbaiki peresapan air ke dalam tanah Mengurangi aliran permukaan Mengurangi perbedaan kandungan air dalam tanah dan sungai antara musim hujan dan musim kemarau

Relief lahan yang mempengaruhi erosi: kemiringan dan panjang lereng Makin curam dan makin panjang lereng akan memperbesar kecepatan aliran permukaan dan bahaya erosi.

Erosi meningkat dengan meningkatnya kemiringan dan panjang lereng. Makin panjang lereng, makin banyak air permukaan yang terakumulasi, sehingga kecepatan dan kedalamannya makin besar.

Vegetasi mampu menangkap (intersepsi) butir air hujan sehingga energi kinetiknya terserap oleh tanaman dan tidak langsung menghantam tanah. Tanaman penutup mengurangi energi aliran, meningkatkan kekasaran, sehingga mengurangi kecepatan aliran permukaan, dan selanjutnya memotong kemampuan aliran permukaan untuk melepas dan mengangkut partikel sedimen. Perakaran tanaman meningkatkan stabilitas tanah dengan meningkatkan kekuatan tanah, granularitas, dan porositas. Tanaman mendorong transpirasi air, sehingga lapisan atas menjadi kering dan memadatkan lapisan dibawahnya.

Besarnya intersepsi sangat tergantung pada jenis tanaman, dan kerapatan tanaman. Tanaman Jagung Kedelai Oats

0 100 100 100

Persentase hujan yang sampai ke tanah Wollny Haynes Jumlah tanaman tiap m2 36 64 100 144 62.9 60.7 67 44.5 68 88.4 78.2 69.5 64.3 65 78.5 78.4 78.9 93

Smith 84.5 88.4 92.1

Tanaman penutup meningkatkan kekasaran permukaan dan memperpanjang lintasan aliran permukaan sehingga mengurangi kecepatan aliran permukaan.

Kegiatan yang berkaitan dengan perubahan penggundulan hutan untuk pemukiman, lahan pertanian, dan gembalaan merupakan faktor penting terhadap terjadinya erosi tanah yang cepat dan intensif. Kegiatan manusia di muka bumi sering mengganggu keseimbangan antara regenarasi (pembentukan) tanah dan laju erosi tanah. Terbuka kemungkinan bagi manusia untuk melindungi tanah dari bahaya erosi melalui kegiatan konservasi.