Laporan 5 PEHDAS >> Aplikasi SIG untuk menentukan Indeks Bahaya Erosi (IBE) dan Tingkat Bahaya Erosi (TBE)

Aplikasi SIG untuk menentukan Indeks Bahaya Erosi (IBE) dan Tingkat Bahaya Erosi (TBE)

Kelompok 6 :

1. Muh. Agil Hanafie      (E14110035)
2. Nurul Fadhilah          (E14110055)
3. Risma Prameswari K (E14110076)
4. M Iqbal Firdaus         (E14110086)
5. Dita Amari MS           (E14110110)
6. Yudha Bayu J             (E14110116)

Dosen :

Dr. Ir. Hendrayanto M.Agr

Asisten :

Endrawati , S.Hut

Khabibi Nurrofi , S.Hut

Kurnia Andayani , S.Hut

Bayu Pradana                        (E14080059)

Cecilya Budiaman      (E14090021)

Agung Kriswiyanto   (E14090027)

Mawardah Nur H.     (E14100039)

Wulandari M.             (E14100047)

Dimas Alfred              (E14100069)

Laboratorium Hidrologi Hutan dan Pengelolaan DAS

Departemen Manajemen Hutan

Fakultas Kehutanan

Institut Pertanian Bogor

2014

     style="display:block; text-align:center;"
     data-ad-layout="in-article"
     data-ad-format="fluid"
     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"
     data-ad-slot="6345313352">

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Erosi dapat menjadi suatu permasalahan yang cukup serius pada lingkungan karena dampak erosi tersebut yang salah satunya yaitu pengikisan tanah yang secara terus menerus akan menambah limpasan yang tinggi dan infiltrasi yang  menurun karena topsoil tanah pun ikut terbawa menjadi sedimentasi erosi tersebut maka kesuburan tanah menjadi berkurang dan pemadatan tanah menjadi tinggi karena topsoil yang terkikis dan salah satu penyebabnya ialah tidak adanya vegetasi yang perakarannya dapat menggemburkan tanah sehingga kepadatan tanah berkurang dan infiltrasi meningkat dan berimplikasi pada limpasan yang menurun. Oleh karena itu pada daerah kawasan hutan, nilai erosi akan lebih rendah daripada daerah tidak berhutan, namun hal ini tentu saja dipengaruhi oleh aspek lain.

Salah satu aspek lain yang mempengaruhi besarnya nilai Erosi ialah interpolasi sebaran curah hujan, tutupan lahan, jenis tanah, tingkat kemiringan. Sehingga fungsi dari nilai erosi tersebut ialah R*K*LS*CP dengan R ialah Rainfall, K ialah erodibilitas tanah, LS merupakan nilai kemiringan, dan CP ialah tutupan lahan.

Perhitungan nilai Erosi dapat dilakukan secara spasial, dengan memanfaatkan GIS dan dengan bantuan software ArcGIS yang didalamnya terdapat tool yang berguna untuk menghitung nilai dari variable yang mempengaruhi nilai erosi tersebut seperti R, K, LS, CP. Perhitungan nilai erosi pun akan lebih mudah dan lebih cepat dengan komputerisasi yang memudahkan proses perhitungan dengan luasan areak yang tinggi dan efisiensi waktu serta ketelitian yang tinggi, sehingga kita dapat memanfaatkan informasi dari nilai erosi tersebut untuk keperluan tertentu seperti klasterisasi dampak erosi untuk rehabilitasi lahan misalnya.

Tujuan

Tujuan Praktikum Aplikasi SIG untuk menentukan Indeks Bahaya Erosi (IBE) dan Tingkat Bahaya Erosi (TBE):

1.      Mengetahui cara perhitungan nilai erosi pada area subdas kalimadiun dengan analisis berbasis spasial GIS menggunakan bantuan software ArcGIS

2.      Mengetahui klasifikasi tingkat erosi pada areal subdas kalimadiun

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

TINJAUAN PUSTAKA

            Erosi merupakan suatu proses dimana tanah dihancurkan (detached) dan kemudian dipindahkan (transported) ke tempat lain oleh kekuatan angina, air, maupun gravitasi (Hardjowigeno 1995).

Menurut Asdak 1995, ada beberapa tipe erosi permukaan yang biasa terjadi di daerah tropis adalah :

1.      Erosi percikan (splash erosion) adalah proses terkelupasnya partikel-partikel tanah bagian atas oleh tenaga kinetik air hujan bebaas atau sebagian air yang lolos (throughfall)

2.      Erosi  kulit (sheet erosion) adalah erosi yang terjadi ketika lapisan tipis permukaan tanah di daerah lereng terkikis oleh air hujan dan air larian.

3.      Erosi alur (riil erosion) adalah pengelupasan yang diikuti dengan pengangkutan partikel-partikel tanah oleh aliran air larian  yang terkonsentrasi dalam saluran-saluran air.

4.      Erosi parit (gully erosion) adalah  membentuk jajaran parit yang lebih dalam dan lebar dan merupakan lanjutan dari erosi alur.

5.      Erosi tebing sungai (streambank erosion) adalah pengikisan  tanah pada tebing-tebing sungai dan penggerusan dasar sungai oleh aliran sungai.

Erosi dapat terjadi secara alamiah ataupun akibat aktivitas manusia. Erosi alamiah terjadi karena proses pembentukan tanah (alami) dan proses erosi yang terjadi untuk mempertahankan keseimbangan tanah secara alamiah. Erosi bersifat alamiah kebanyakan masih memberikan ruang yang memadai bagi tumbuhnya tanaman. Erosi alamiah terjadi ketika proses kerusakan tanah sama atau lebih kecil dari proses pembentukan tanah melalui pelapukan batu. Sedangkan erosi akibat aktivitas manusia (erosi dipercepat) terjadi karena aktivitas bercocok tanam manusia yang tidak memperhatikan kaidah konservasi sehingga mengakibatkan kerusakan pada fisik tanah yaitu berupa terkelupasnya tanah bagian atas. Erosi dipercepat terjadi karena proses kerusakan tanah lebih besar daripada proses pembentukan tanah (Asdak 1995).

Menurut Hudson (1971) ada dua faktor yang menyebabkan erosi  yaitu faktor penyebab erosi yang dinyatakan dalam erosivitas dan faktor penyebab erosi yang dinyatakan dalam erodibilitas.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

1.      Erosivitas

Erosivitas adalah hujan. Hujan dengan intensitas rendah jarang menyebabkan erosi, tetapi hujan lebat dengan waktu yayng pendek ataupun panjang akan mengakibatkan limpasan permukaan yang besar dan kehilangan tanah. Sifat curah hujan yang mempengaruhi erosi adalah butir-butir hujan, kecepatan, dan tumbukannya.

-          Faktor erosivitas terdiri dari

1.      Faktor ynag menentukan energy, yaitu erosivitas hujan.

2.      Faktor yang mempengaruhi erosivitas yaitu kemiringan tanah dan lereng (LS)

2.      Erodibilitas

Erodibilitas adalah ketidakmampuan tanah menahan tumbukan air hujan. Tanah yang memiliki erodibilitas tinggi maka tanah tersebut akan lebih cepat tererosi dibandingkan tanah yang memiliki erodibilitas rendah dengan intensitas hujan yang sama. Sifat fisik, kimia, dan biologi tanah sangat mempengaruhi erodibilitas suatu tanah.

Faktor erodibilitas terdiri dari :

1.      Sifat ketahanan tanah (K).

2.      Faktor pengelolaan tanaman (C).

3.      Faktor konservasi dan pengelolaan tanah (P).

Secara umum menurut Wischmeier dan Smith (1978) faktor yang mempengaruhi erosi ada empat yaitu,

1.      Tanah

Unsur tanah yang mempengaruhi besarnya erosi adalah

-          Tekstur tanah

merupakan proporsi penyusun tanah (pasir, liat, dan debu) yang akan membentuk tipe tanah.

-          Struktur tanah

merupakan susunan tanah yang membentuk agregat. Struktur tanah mempengaruhi tanah dalam menyerap air.

-          Bahan organik tanah

merupakan limbah hewan atau tanaman yang terdapat di atas permukaan tanah ataupun di dalam tanah yang dapat meningkatkan permeabilitas tanah dan mengurangi air larian sehingga potensi erosi dapat diturunkan.

-          Permeabilitas tanah

merupakan kemampuan tanah meloloskan air

2.      Topografi

Tanah yang memiliki kemiringan curam dan tidah bergelombang aliran permukaannya akan sangat cepat dan daya pengikisannya tinggi. Begitu pula tanah yang memiliki kemiringan yang landai dan bergelombang akan memiliki aliran permukaan yang kecil dan memiliki kemampuan berinfiltrasi lebih besar.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

3.      Iklim

Pengaruh iklim terhadap terjadinya erosi adalah besarnya curah hujan yang akan menyebabkan tumbukan pada lapisan atas tanah. Hujan yang intensif pada waktu pendek akan menyebabkan erosi lebih besar dibandingkan dengan hujan intensitasnya rendah dalam jangka waktu lama.

4.      Vegetasi penutup tanah

Vegetasi memiliki peranan yang penting dalam mengurangi erosi, antara lain :

1.      Menghalangi tumbukan langsung butiran air hujan

2.      Mengurangi kecepatan run off

3.      Mengurangi daya pengikisan tanah akibat aliran permukaan

4.      Mendorong perkembangan biota tanah

5.      Memperbaiki sifat fisika, kimia tanah melalui akar tanaman karena infiltrasi dapat ditingkatkan.

6.      Menambah bahan organik tanah sehingga resistansi terhadap erosi dapat ditingkatkan.

5.      Faktor manusia atau tindakan konservasi

Selama ini faktor manusia adalah faktor yang paling banyak menyebabkan erosi. Manusia banyak sekali menggunakan lahan untuk memenuhi kebutuhan mereka tanpa memperhatikan kaidah konservasi. Erosi akan selalu terjadi walaupun di tempat yang telah dikelola secara lestari sekalipun, tetapi erosi dapat diminimalisir dengan mengurangi faktor-faktor yang dapat menyebabkan erosi.

Pengaruh erosi disamping merupakan sumber penghasil sedimentasi juga menyebabkan merosotnya kesuburan tanah secara fisik maupun kimia sehingga dapat menurunkan produktivitas tanah dan daya dukung tanah untuk pertanian. Hal ini dikarenakan terkikisnya lapisan tanah yang subur akibat erosi.

METODOLOGI

 Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilakukan di ruang Auditorium 1 Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor pada hari Kamis 20 Maret 2014 pukul 09.00 WIB-12.00 WIB.

Alat dan Bahan

Alat :

1.      Laptop

2.      Perangkat Lunak GIS (ArcGIS 9.3)

3.      Perangkat Lunak Ms.word

Bahan :

1.      Data extract spline

Langkah Praktikum

1.        Buka aplikasi ArcGIS 9.3

2.        Buka data extract_spline

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

3.      Membuat faktor R

Spatial  Analyst  - Raster Calculator-kemudiam tulis persamaan : R=0.0483x P^1,610- Evaluate

             

Hasil dari faktor R

    

4.      Membuat Faktor K

Spatial Analyst-convert- features to  raster

 Features to raster- Input features : Jenis_Tanah_UTM, Field: Nilai_K, output cell size :30, output rasternya:.....//jenis_tanah_UTM, OK

Hasil faktor K

5.      Membuat faktor CP

             Spatial analyst- convert- features to raster (tuplah_UTM)

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

Hasil features to raster tuplah_UTM

6.      Input Data

Add Data Solo_UTM

Slope dengan cara: Spasial Analysis-slope

Slope

Hasil dari slope

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

7.      Indeks Bahaya Erosi (IBE)

Spatial Analyst- raster calculator

              Raster calculator- membuat persamaan [Rainfall]*[Faktor k]*[Faktor CP]*[Slope]- Evaluate

Hasil Raster calculator

Hasil kalkulasi raster calculator dikelaskan kembali

Calculator-klik kanan- Data- Marker permanent

Spasial Analysis-reclassify –classify- pilih classification method- manual

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

Spasial Analysis-convent- Raster to features

Beri nama pada Output raster : IBE_5Klass lalu convert ke dalam bentuk features dan beri nama IBE:

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

8.      Tingkat Bahaya Erosi (TBE)

            Add data Solum_utm, ArcToolbox -Analysis Tools -Overlay - Intersect

Input Features tambahkan Layer “IBE” dan Layer “Solum_utm” ke window Intersect selanjutnya beri nama Output Feature Class dengan nama “TBE”

9.      Menambahkan Informasi TBE ke dalam kolom “Field TBE” pada Layer

Klik kanan pada Layer “TBE” Open Attributes Table Options Add Field

Klik options- select by attributes-Klik kanan Field “TBE”   field Calculator

Masukkan rumus :” Gridcode”=1 AND “SOLUM” =”Sangat Dangkal” – Apply

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

Setelah terpilih, memberikan informasi tingkat bahaya erosinya dengan menggunakan Field Calculator sesuai dengan klasifikasi.

Dengan klasifikasi sangat rendah, rendah, sedang, berat, dan sangat berat.

Lakukan hal yang sama berkali-kali untuk kelas Gridcode dan Solum yang berikutnya sampai semuanya terisi

10. Menghitung Luas Sebaran Tingkat Bahaya Erosi

            Options - Add Field - Klik kanan Field “Luas_M2- Calculate Geometry

HASIL DAN PEMBAHASAN

Praktikum kali ini berkaitan dengan penentuan Indeks Bahaya Erosi (IBE) dan Tingkat Bahaya Erosi (TBE) menggunakan perangkat lunak SIG (Sistem Informasi Geografi). Penentuan IBE menggunakan rumus USLE (Universal Soil Loss Equation dengan persamaan : A = R x K x LS x CP.  Dengan A adalah jumlah tanah yang hilang (ton/ha/tahun), R adalah erosivitas curah hujan rata-rata tahunan, K adalah indeks erodibilitas tanah, LS adalah indeks panjang dan kemiringan lereng dan CP adalah faktor pengelolaan. Sedangkan penentuan TBE dapat diketahui dari perpaduan antara kelas IBE dengan solum tanah.

Pada praktikum ini membutuhkan hasil interpolasi curah hujan dengan metode spline (hasil praktikum minggu lalu) untuk menentukan nilai R. Nilai R diperoleh dari hasil raster calculator (pada menubar spatial analyst) dengan menuliskan  rainfall = (0.043*Pow[spline_solo],1.610)) yang kemudian klik evaluate, maka hasilnya akan tampak seperti gambar berikut:

Gambar 1. Hasil evaluate rainfall

Yang kedua yaitu nilai K , nilai K dapat diketahui dari tabel atribut pada jenis tanah. Untuk mengambil nilai K dari tabel atribut pada jenis tanah, dapat diambil dengan cara converts features to raster, maka hasil nilai K akan tampak seperti gambar berikut

Gambar 2. Hasil convert nilai K

Selanjutnya nilai CP dapat diketahui dari tabel atribut pada tutupan lahan. Untuk mengambil data nilai CP dari tabel atribut tutupan lahan, dapat dilakukan dengan cara convert features to raster, maka akan tampak gambar seperti ini

Gambar 3. Hasil convert nilai CP

Kemudian yang terakhir adalah menentukan nilai slope (LS). Nilai LS dapat diperoleh dengan cara menambahkan data solo_utm (hasil pada praktikum minggu lalu) lalu masuk ke slope pada surface analyst (di spatial analyst) dan dengan satuan derajat, setelah itu maka akan tampak gambar seperti ini

Gambar 4. Faktor LS

Setelah nilai rainfall, nilai K, nilai CP dan nilai LS diketahui, langkah berikutnya adalah menentukan nilai Indeks Bahaya Rrosi (IBE). Nilai IBE dapat diketahui dengan cara raster calculator (pada spatial analyst) dengan menuliskan [rainfall]*[faktor_K]*[faktor_CP]*[Slope] yang kemudian di evaluate (dengan nama file calculation), akan tetapi hasil yang didapat belum permanen. Untuk membuat data permanen dapat dilakukan dengan cara klik kanan pada layer calculation pilih data dan kemudian klik make permanent dengan nama file ibe.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

Hasil nilai ibe dapat terlihat seperti gambar berikut

Gambar 5. Nilai IBE

Kemudian hasil ibe tadi dikelompokan menjadi 5 kelas dengan menggunakan metode manual. Masing-masing kelas memiliki kriteria sebagai berikut: kelas 1 memiliki nilai 0-15, kelas 2 memiliki nilai 15-60, kelas 3 memiliki nilai 60-180, kelas 4 memiliki nilai 180-480 dan kelas 5 memilki nilai >480. Pengelompokan kelas dapat dilakukan dengan cara reclassify pada menubar spatial analyst, maka akan tampak gambar seperti ini

Gambar 6. Kelas IBE

Karena hasil kelas ibe masih dalam bentuk raster, maka untuk mengubah menjadi bentuk polygon dapat di convert menggunakan raster to features dan akan menghasilkan gambar seperti berikut

Gambar 7. Hasil convert kelas IBE (ibe_solo)

Langkah selanjutnya menghitung luas ibe dengan cara dissolve ‘ibe_solo’ dengan memilih gridcode. Kemudian buka tabel atribut pada ibesolo_disslove, tambahkan field luas dan calculate geometry pada field luas (km2), maka akan diperoleh hasil seperti tabel berikut

Tabel 1 Luas (km2) dari Masing-masing Kelas IBE

Berdasarkan tabel diatas dapat terlihat bahwa IBE kelas 1 memiliki luas 663.96 km2, IBE kelas 2 memiliki luas 2.11 km2, IBE kelas 3 memiliki luas 29.33 km2, IBE kelas 4 memiliki luas 120.55 dan IBE kelas 5 memilki luas 2893.93 km2. Dari penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa IBE kelas 5 memiliki luas paling besar dan IBE kelas 2 memiliki luas paling kecil.

Setelah nilai IBE dan luasnya diketahui, kegiatan praktikum selanjutnya adalah menentukan nilai Tingkat Besaran Erosi (TBE). TBE dapat diketahui dengan menggabungkan (intersect) hasil ibe dengan solum tanahnya,, maka akan tampak seperti gambar berikut

Gambar 8. TBE

Kemudian menambahkan field TBE pada tabel atribut intersectnya untuk mengklasifikasikan katagori TBE menggunakan parameter solum tanah dan kelas ibe. Klasifikasi TBE dapat dilakukan dengan cara select by attribute, misalnya jika ingin mengetahui TBE dari jenis solum tanah sangat dangkal dengan kelas IBE 1, dapat menuliskan “SOLUM” = ‘Sangat Dangkal’ AND “GRIDCODE” = 1 pada select by attribute nya, maka secara otomatis data yang memiliki kelas ibe 1 dengan solum sangat dangkal akan bergabung. Lalu melakukan filed calculator untuk memberi nama tingkat besaran erosinya, missal untuk data yang tadi itu dengan cara menuliskan “Berat” , maka secara otomatis akan tertulis “Berat” pada tabel TBE nya. Setelah itu, untuk mencari luas dari TBE, perlu dilakukan dissolve dengan mengambil data TBE. Akan tetapi karena file TBE tadi tertulis undefined pada sourcenya, maka harus dilakukan project management pada tbe_disslove nya agar dapat melakukan calculate geometry. Setelah itu menambahkan kolom luas (km2) pada tabel atribut tbe_disslove dan calculate geometry, maka hasilnya akan seperti pada tabel dibawah ini

Tabel 2 Hasil Luas (km2) pada Setiap Kategori TBE

Berdasarkan tabel diatas dapat terlihat bahwa TBE kategori berat memiliki luas 200.32 km2 , TBE kategori rendah memiliki luas 94.89 km2, TBE kategori sangat berat memiliki luas 2926.48 km2, TBE kategori sangat rendah memiliki luas 456.28 dan TBE kategori sedang memiliki luas 22.75 km2. Dari penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa TBE kategori berat memiliki luas paling besar dibandingkan dengan kategori TBE yang lainnya.

     style="display:block; text-align:center;"

     data-ad-layout="in-article"

     data-ad-format="fluid"

     data-ad-client="ca-pub-3030644623537642"

     data-ad-slot="6345313352">

SIMPULAN

Berdasarkan praktikum kali ini dapat disimpulkan bahwa penentuan IBE dapat diperoleh dengan mengalikan nilai R (rainfall), nilai K, nilai CP dan nilai LS (slope) yang kemudian didapat 5 kelas IBE yang masing-masing memiliki luas (km2) yang berbeda. Sedangkan kategori TBE dapat diketahui dari perpaduan antara kelas IBE dengan solum tanah yang hasilnya terdiri dari kategori berat, rendah, sangat berat, sangat rendah dan sedang yang setiap kategori memiliki luas (km2) yang berbeda.

DAFTAR PUSTAKA

Asdak, C.1995. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta (ID) : Gadjah Mada University Press

Hardjowigeno S. 1995. Ilmu Tanah. Jakarta (ID): Akademia Pressindo

Hudson, N.W.,1971.Soil Conservation. Ithaca New York : Cornell University Press

Wischmeier, W.H., and Smith L.D.,1978.Predicting Rainfall-Erosion Losses : A Guide to Conservation Planning. USDA Agriculture Handbook