I.
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Erosivitas
hujan adalah potensi atau kemampuan hujan yang dapat menimbulkan erosi tanah.
Besarnya potensi tersebut dapat diukur dengan menghitung besarnya energy
kinetik hujan. Menurut Hudson (1971) besarnya energy kinetik hujan tergantung
pada tiga gaya yang bekerja pada tetesan air hujan yaitu (1) gaya ke bawah, (2)
gaya ke atas, dan (3) gaya gesekan tetesan air hujan dalam udara.
Selanjutnya
butiran hujan yang jatuh bebas atas gaya gravitasi akan mengalami percepatan,
tetapi pada suatu saat tetesan tersebut tidak lagi mendapat percepatan sehingga
kecepatannya relatif konstan. Kecepatan yang konstan ini disebut kecepatan
terminal dan kurang lebih 95% dari butiran hujan tersebut dapat mencapai
kecepatan terminal setelah jatuhnya mencapai jarak 7-8 meter. Pada kecepatan
terminal ini butir-butir hujan akan terpecah-pecah dan umumnya ukuran maksimal
yang dicapai kurang lebih 5 meter. Semakin besar intensitas hujan semakin besar
pula ukuran butir hujannya.
Jumlah
air hujan yang turun pada setiap tempat berbeda-beda, jumlah air hujan yang
turun pada kurun waktu tertentu disebut curah hujan. Perhitungan curah hujan
sangat dibutuhkan untuk perencanaan kebutuhan air tanaman, pembanguanan
jembatan, irigasi dan drainase. Oleh karena perbedaan jumlah air hujan yang
turun pada tiap tempat berbeda maka pengukuran curah hujan perlu dilakukan
ditiap wilayah. Karena sangat pentingnya melakukan perhitungan curah hujan,
oleh karena itu praktikan perlu melakukan praktikum mengenai perhitungan curah
hujan dengan menggunakan alat pengukur curah hujan manual dan otomatis agar
dapat membandingkan antara kedua alat tersebut.
B.
Tujuan
1. Mengetahui
besarnya energi kinetis hujan melalui pendekatan Splash cup dengan media pasir
2. Mengetahui
energi kinetis hujan pada berbagai macam vegetasi
3. Melihat
hubungan antar energi kinetis hujan dengan jumlah curah hujan bulanan.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
Intensitas
hujan adalah besarnya curah hujan rata-rata yang terjadi disuatu daerah dalam
satuan tertentu sesuai dengan waktu konsentrasi periode ulang. Derajat curah
hujan dinyatakan oleh jumlah hujan per satuan waktu. Curah hujan yang dimaksud
adalah jumlah hujan yang jatuh di permukaan tanah yang diukur dalam satuan tebal
hujan dalam satuan mm (R). Secara ringkas intensitas curah hujan dapat
diungkapkan dalam persamaan sebagai berikut :
Keterangan :
I = Intensitas hujan (mm/jam)
R = Curah hujan tertampung (mm)
t = Lama penampungan (jam) (Hadi,
M. P. 2006)
Kemampuan
hujan untuk menimbulkan atau menyebabkan erosi dinamai daya erosi hujan atau
erosivitas hujan. Indeks erosivitas hujan adalah pengukur kemampuan suatu hujan
untuk menimbulkan erosi. Indeks erosivitas hujan adalah EI30, karena berkorelasi sangat erat dengan
besarnya erosi yang terjadi. Nilai EI30 merupakan perkalian energi kinetik
hujan dan intensitas selama 30 menit. (Arsyad, 2006). Faktor erosivitas hujan
yang digunakan dalam USLE yaitu:
Dimana
: E = Energi Kinetik (joule/m2/mm)
I30 = Intensitas Hujan 30 menit maksimum
Nilai
E dihitung dari pencatatan hujan pada kertas pias dengan rumus (Wischmeir dan
Smith, 1978) :
E = 210 + 89 log I
Dimana
: I = Intensitas hujan (cm/jam).
Menurut
Bols (1978) dalam Arsyad (2006) nilai EI30 dapat dihitung berdasarkan jumlah
hujan bulanan, jumlah hari hujan bulanan dan hujan maksimum selama 24 jarn pada
bulan itu. Persamaan Bols (1978) dinyatakan sebagai berikut:
EI30 = 6,119 R1,211 x N-0,474 x M0,536
Dimana
EI30 adalah Indeks erosivitas hujan R adalah curah hujan bulanan rata-rata (cm),
N adalah jumlah hari hujan bulanan rata-rata pada bulan tertentu (cm) dan M
adalah curah hujan harian rata-rata maksimum bulan tersebut (cm).
Erosivitas
hujan adalah potensi atau kemampuan hujan yang dapat menimbulkan erosi tanah
(Wischmeier dan Smith, 1958). Besarnya potensi tersebut dapat diukur dengan
menghitung besarnya energi kinetik hujan. Menurut Hudson (1971) besarnya energy
kinetik hujan tergantung pada tiga gaya yang bekerja pada tetesan air hujan
yaitu (1) gaya ke bawah, (2) gaya ke atas, dan (3) gaya gesekan tetesan air
hujan dalam udara.
Energi
kinetik hujan (Ek) adalah energi hujan yang jatuh sampai permukaan tanah
mempunyai energi yang disebut dengan energi kinetik. Menurut Chow (1988) bahwa
hujan yang jatuh dari ketinggian 2.5 m dan 3 m tidak menunjukkan perubahan
bentuk hujan. Besarnya energi kinetik, dapat dihitung dengan persamaan sebagai
berikut :
Ek = 0.119 + 0.0873 Log I
Keterangan :
Ek = Energi kinetik (MJ/ha.mm)
I = Intensitas hujan (mm/jam)
Ukuran
butir hujan juga dipakai untuk menentukan ukuran tingkat hujan. Butir hujan
> 0.5 mm disebut hujan dan diameter ≤ 0.5 mm disebut gerimis.
Ellinson
(1944) telah mengembangkan suatu cara pengukuran energi kinetis hujan dengan
splash cup dengan formulasi empiris sebagai berikut :
S = α V4.33 D4.07 I0.65
Keterangan
:
S = Jumlah percikan tanah dari splash
cup dalam gram selama kejadian hujan dan setara dengan besarnya energy kinetis
hujan.
V = Kecepatan tetesan hujan dalam inci
per jam
K = Konstanta yang tergantung dari jenis
media yang digunakan
D = Diameter hujan (mm) dan
I = Rata-rata hujan (inci/jam)
III.
METODE PRAKTIKUM
A. Waktu
dan Tempat
Waktu
dilakukannya praktikum Pengukuran Energi Kinetik Hujan dengan Metode Splash
Cups yaitu 20 Juni 2013 Pukul 14.00 – 17.00 WIB, bertempat di Laboratorium Konservasi
Fakultas Pertanian.
B.
Alat dan Bahan
Alat-alat
yang diperlukan dan digunakan dalam Pengukuran Energi Kinetik Hujan yaitu
meliputi Splash cups, timbangan analitis, dapur pengering, kantong plastik dan
botol pemancar.
Bahan-bahan
yang digunakan dalam Pengukuran Energi Kinetik Hujan yaitu pasir lolos saringan
0.5 mm dan aquades.
C.
Prosedur Kerja
a. Dicari
lokasi yang mempunyai berbagai vegetasi dan ditentukan titik-titik pemasangan
Splash Cups. Dipasang pula di tempat terbuka sebagai pembanding
b. Diisi
Splash Cups dengan pasir yang telah dicuci berdiameter 0.25-0.50 mm sampai
penuh. Diketuk-ketuk secara pelan-pelan hingga rata
c. Dikeringkan
Splash Cups yang terisi pasir ke dalam dapur pengering sehingga mencapai kering
mutlak
d. Didinginkan
Splash Cups dalam eksikator sampai menjadi dingin dan ditimbang
e. Ditempatkan
Splash Cups yang telah diketahu beratnya pada titik pengamatan yang telah
ditentukan
f. Diamati,
dicatat besarnya curah hujan dan ditimbang Splash Cups tersebut setelah
dikeringkan
g. Dicatat
hasil pengamatan dalam tabel
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A.
Hasil Pengamatan
1. Pengamatan
10 Sampel (Panjang Akar dan Panjang Perkecambahan)
|
Kelompok
|
Perlakuan
|
|
Tanpa
Naungan
|
Naungan
|
|
1
|
19.
425
|
29.36
|
|
2
|
4.25
|
33.59
|
|
3
|
76.955
|
24.69
|
|
4
|
22.59
|
-
3.162
|
|
5
|
1.95
|
9.485
|
|
6
|
15.06
|
13.85
|
|
Jumlah
|
140.23
|
107.813
|
|
Rata-rata
|
23.372
|
17.960
|
Diameter
splash cups = 6.5 cm, r = 3.25 cm
d
= Luas = π r2
=
3.14 (3.25)2
= 3.14
(10.56)2
= 33.166 cm2
= 0.332 m2
ETN1 =
= 4.25 J/m2 mm
EN1 =
= 24.7 J/m2 mm
EN2 =
= 42.45 J/m2 mm
= 33.59 J/m2 mm
α
= 0.05
db
galat = 11
F
tabel 5% = 2.201
F
hit Tn > F tabel 5%, 23.372 > 2.201 kesimpulannya yaitu energi kinetik
yang dihasilkan oleh curah hujan mengakibatkan erosi percik.
F
hit N > F tabel 5%, 17.960 > 2.201 kesimpulannya yaitu energi kinetik
yang dihasilkan oleh curah hujan mengakibatkan erosi percik.
B.
Pembahasan
Energi
kinetik hujan (Ek) adalah energi hujan yang jatuh sampai permukaan tanah
mempunyai energi yang disebut dengan energi kinetik. Menurut Chow (1988) bahwa
hujan yang jatuh dari ketinggian 2.5 m dan 3 m tidak menunjukkan perubahan
bentuk hujan.
Berbagai
macam rumus yang dapat digunakan sebagai perhitungan energi kinetik sebagai
berikut : Secara umum besarnya energi kinetis yang dimiliki oleh suatu benda
dinyatakan dalam persamaan empiris sebagai berikut :
Energi Kinetis = ½ M (V)2
Dalam
hubungannya dengan energi kinetis hujan, Wischmeier dan Smith (1960) mengajukan
formulasi sebagai berikut :
E kin = Ri (210.3 + 89 log Ii) Joule/m2
LAL
(1977), mengajukan formulasi sebagai berikut :
Ekim = [(IV2)/2]
Kinnel
(1981), mengajukan formulasi sebagai berikut :
Ekim = 11.9 + 8.7 Log I
Faktor-faktor
yang Mempengaruhi Erosi, Baver (1959) mengatakan bahwa secara umum erosi
dipengaruhi oleh iklim, tanah (C), topografi (S), vegetasi (V) dan manusia (H)
yang dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
E = f (C, S, T, V, H)
Faktor-faktor
tersebut dapat dibedakan menjadi dua yaitu faktor yang dapat dikendalikan
manusia dan faktor yang tidak dapat dikendalikan manusia. Faktor yang dapat
dikendalikan oleh manusia adalah tanaman sedangkan iklim dan topografi secara
langsung tidak dapat dikendalikan oleh manusia dan untuk tanah dapat
dikendalikan secara tidak langsung dengan pengolahan tertentu (Hakim dkk.,
1986).
Begitu
besarnya bahaya erosi yang pada akhirnya merugikan kehidupan manusia, oleh
karena itu beberapa ahli membagi faktor-faktor yang menjadi penyebab erosi dan
berupaya untuk menanggulanginya. Menurut (Rahim, 2000) bahwa faktor-faktor yang
mempengaruhi erosi adalah :
a. Energi,
yang meliputi hujan, air limpasan, angin, kemiringan dan panjang lereng,
b. Ketahanan;
erodibilitas tanah (ditentukan oleh sifat fisik dan kimia tanah), dan
c. Proteksi,
penutupan tanah baik oleh vegetasi atau lainnya serta ada atau tidaknya
tindakan konservasi.
Morgan
(1979) dalam Nasiah (2000) menyatakan bahwa kemampuan mengerosi, agen erosi,
kepekaan erosi dari tanah, kemiringan lereng, dan keadaan alami dari tanaman
penutup tanah merupakan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap erosi tanah.
Erosi
adalah akibat interaksi kerja antara faktor-faktor iklim, topografi,
tumbuh-tumbuhan (vegetasi), dan manusia terhadap tanah (Arsyad, 1989) yang
dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : E = f ( i.r.v.t.m )
Dimana
:
E
= Erosi
i
= Iklim
v
= Vegetasi
m
= Manusia
f
= fungsi
r
= Topografi
t
= Tanah
Berdasarkan
praktikum yang kami lakukan, metode yang kami lakukan untuk pengukuran energi
kinetik air hujan yaitu dengan splash cup. Data yang kami dapat dari perlakuan
splash cup yang kami tempatkan pada halaman gedung B dengan 2 perlakuan yaitu
tanpa naungan dan dengan diberi naungan menunjukkan bahwa data awal yang
kamidapat dari sebelum penempatan splash cup atau sebelum terkena air hujan
yaitu 313 gram untuk N1, 311 gram untuk N2, TN1 306 gram, dan TN2 322 gram.
Kemudian setelah dilakukannya penempatan selama 1 x 24 jam diperoleh hasil
penimbangan sebesar 304.6 gram untuk TN1, 296.9 gram untuk N2 dan 304.8 gram
untuk N1. Perhitungan erosi yang didapat maka jadi ETN1 4.25 J/m2 mm,
N1 24.7 J/m2 mm, dan N2 42.47 J/m2 mm. Dalam pendataan
setelah penempatan tidak didapatkan hasil TN2 karena splash cup TN2 saat
dilakukannya pengamatan hilang sehingga data untuk tanpa naungan tidak di
rata-rata. Dengan hasil demikian dilakukan sharing data satu kelas dan di dapat
F hitung tanpa naungan 23.372 dan dengan naungan 17.960. F hitung yang di dapat
di bandingkan dengan F tabel 5% dengan db galat 11 dengan hasil F hit < TN
dan F hit < N, maka kesimpulan yang di dapat yaitu energi kinetik yang
dihasilkan oleh curah hujan mengakibatkan erosi percik.
V.
KESIMPULAN DAN SARAN
A.
Kesimpulan
1. Energi
kinetik hujan (Ek) adalah energi hujan yang jatuh sampai permukaan tanah
mempunyai energi yang disebut dengan energi kinetik.
2. Faktor-faktor
yang Mempengaruhi Erosi, Baver (1959) mengatakan bahwa secara umum erosi
dipengaruhi oleh iklim, tanah (C), topografi (S), vegetasi (V) dan manusia (H).
3. F
hit Tn > F tabel 5%, 23.372 > 2.201 kesimpulannya yaitu energi kinetik
yang dihasilkan oleh curah hujan mengakibatkan erosi percik.
4. F
hit N > F tabel 5%, 17.960 > 2.201 kesimpulannya yaitu energi kinetik
yang dihasilkan oleh curah hujan mengakibatkan erosi percik.
B.
Saran
Adanya
penjelasan mengenai perhitungan dan praktikum yang lebih jelas lagi, sehingga
tidak terjadi salah paham antara praktikan dan assisten.
DAFTAR
PUSTAKA
Arsyad,
Sitanala. 1989. Konservasi Tanah dan Air. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Chow,
V.T., D.R. Maidment, and L.W. Mays. 1988. Applied Hydrology. Mc.Graw-Hill Book
Company. New York, USA
Ellinson,
W.D. 1944. Studies of Rain drop Erosion, Agricultural Enginering, 25 : 131-139,
181-182
Hudson,
N 1971. Soil Conservatiion. B.T Batsford Limited, London
Hadi,
M. P. 2006. Pemahaman karakteristik hujan sebagai dasar pemilihan model
hidrologi. laboratorium hidrologi dan kualitas air. Forum Geografi 20: 13-26
Kinnell,
P.I. 1981. Rainfall intensity – Kinetic Energy Relantionship for Soil Loss
Prediction, Soil Science Society of America, 45,1, 153-155
LAL,
R.1977. Analysis of Factors Affecting Rainfall Erosivity and Soil Erodibility,
at Soil Conservation and Management in the Humid Tropics Edyted By : D.J.
Greenland and R Lal. Johh Weley & Sons. Chichester- New
York-Brisban-Toronto
Wischmeier,
W.D. D. Smith, an R.E. Uhland. 1958. Evaluation of Factors in the Soil loss
equation. Agricultural Enginering 39, 8 : 458-462
Wischmeier,
W.D. D. Smith. 1960. A Universal Soil Loss Equation of Guide Conservation Farm
Planning. Congres of Soil Science. Maddison Wisconsin, USA