Model Konservasi Tanah dan Air oleh Helmas
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

Model Konservasi Tanah dan Air oleh Helmas

on

  • 3,789 views

 

Statistics

Views

Total Views
3,789
Views on SlideShare
3,588
Embed Views
201

Actions

Likes
1
Downloads
169
Comments
1

4 Embeds 201

http://tpta2012.blogspot.com 103
http://www.tpta2012.blogspot.com 96
http://tpta2012.blogspot.ru 1
http://tpta2012.blogspot.com.br 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
  • assalamualaikum
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Model Konservasi Tanah dan Air oleh Helmas Document Transcript

  • 1. TUGAS TERSTRUKTUR TEKNIK PENGAWETAN TANAH DAN AIR MODEL KONSERVASI TANAH DAN AIR Oleh : Helmas Dwi Antoro Tanjung NIM A1H009041KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO 2012
  • 2. I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Erosi yang dipercepat (accelerated erosion) timbul sejak manusia mengenalbudidaya pertanian. Erosi menjadi masalah sejak pengelolaan lahan dilakukan secaralebih intensif, sehubungan dengan peningkatan kebutuhan sandang, pangan, papandan lainnya sejalan dengan pesatnya pertambahan jumlah penduduk. Sejak beberapadekade yang lalu erosi diakui secara luas sebagai suatu permasalahan global yangserius. United Nations Environmental Program dalam Lal (1994) menyatakan bahwaproduktivitas lahan seluas ± 20 juta ha setiap tahun mengalami penurunan ke tingkatnol atau menjadi tidak ekonomis lagi disebabkan oleh erosi atau degradasi yangdisebabkan oleh erosi. Penurunan produktivitas lahan dimana erosi terjadi baru merupakan on-siteeffect dari erosi, belum termasuk kerugian yang disebabkan oleh off-site effect darierosi seperti sedimentasi sungai, waduk, jaringan irigasi dan berbagai kerusakanlainnya. Sebagai gambaran di negara maju seperti Amerika kerusakan akibat erosijika dihitung secara nominal adalah: untuk kerusakan yang bersifat on-site berkisarantara US$ 500 juta-US$1,2 milyar dan off-site berkisar antara US$3,4 milyar -US$13 milyar (Colacicco et al., 1989). Untuk Negara tropis seperti Indonesia,dimana potensi erosi begitu besar, baik karena faktor alami maupun karena aspekpengelolaan lahan, kerugian yang diakibatkan oleh erosi tidak akan kalah besarnyadengan yang terjadi di negara subtropika tersebut Dengan besarnya resiko yang bakal terjadi, maka pencegahan erosimerupakan aspek yang tidak boleh dilupakan dalam pengelolaan lahan, baik untukpertanian maupun penggunaan lainnya. Pencegahan erosi yakni tindakan konservasitanah sudah harus diperhitungkan sejak perencanaan penggunaan lahan dilakukan.Untuk selanjutnya evaluasi dari aplikasi suatu teknik konservasi juga perlu dilakukan
  • 3. agar dapat diyakini apakah sistem pengelolaan lahan yang diterapkan sudah memadaiuntuk terwujudnya sistem pengelolaan lahan secara berkelanjutan. Sangat disadari oleh berbagai pihak bahwa mencegah erosi sampai batas nol(tanpa erosi) pada lahan yang dikelola adalah sangat sulit dilakukan. Oleh karena itu,disepakati bahwa minimal erosi yang terjadi dapat ditekan sampai di bawah ambangbatas yang diperbolehkan. Namun demikian, sering timbul permasalahan baik bagipihak perencana, pelaksana, dan evaluator untuk menentukan apakah suatu systempenggunaan lahan dinilai sudah aman dari segi pencegahan bahaya erosi. Besarnya erosi dan pengaruh suatu teknik konservasi tanah terhadap erosi danaliran permukaan dapat dievaluasi dengan melakukan pengukuran secara langsung dilapangan atau dengan memprediksinya yaitu dengan menggunakan model.Pengukuran secara langsung membutuhkan waktu pengamatan yang relatif lama danmemerlukan biaya yang mahal, baik untuk instalasi alat, pengoperasian, maupunpemeliharaan alat. Oleh karena itu, penggunaan model dapat menjadi salah satualternatif. B. TujuanTujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui macam-macampermodelan dalam konservasi tanah.
  • 4. II. TINJUAN PUSTAKA Haan (1989) mendefinisikan model sebagai “kumpulan hokum-hukum fisikdan atau pengamatan empirik yang ditulis dalam bentuk persamaan-persamaanmatematik dan dikombinasikan sedemikian rupa untuk menghasilkan sekumpulanhasil berdasarkan pada sekumpulan kondisi yang sudah diketahui atau diasumsikan Hubungan dengan erosi tanah, permodelan merupakan penggambaran secaramatematik proses-proses penghancuran, transport, dan deposisi partikel tanah di ataspermukaan lahan (Nearing et al., 1994). Ada dua macam model penduga erosi yangsekarang ini banyak dipakai yakni model berbasis empirik (empirically based model)dan model berbasis proses (process based model). Model berbasis empiricmengaitkan langsung keluaran dari model (output) dengan input (misalnyapenggunaan lahan, luas, dan lereng) dengan menggunakan model-model statistik.Model berbasis empirik umumnya membutuhkan lebih sedikit input dan perhitunganyang lebih sederhana dibanding model berbasis proses (ICRAF, 2001; Schmitz danTameling, 2000). Umumnya model berbasis empirik ini memprediksi rata-ratatahunan aliran permukaan dan erosi berdasarkan prediksi jangka panjang. Model initidak mempertimbangkan distribusi spasial dari input parameter dan interaksinyayang akan mempengaruhi output. Model berbasis proses atau sering dikenal dengan model fisik merupakansuatu model yang berhubungan dengan hukum kekekalan massa dan energi.Persamaan diferensial atau dikenal sebagai persamaan kontinuitas digunakan dandiaplikasikan untuk erosi tanah pada satu segmen tanah pada lahan yangberlereng. Model fisik ditujukan untuk dapat menjelaskan proses erosi denganmenggunakan persamaan fisika, namun demikian persamaan empiris kadang-kadangmasih digunakan di dalamnya (ICRAF, 2001). Persamaan yang digunakan padamodel fisik ini tergolong sulit dan mengandung parameter-parameter yang kadang-kadang sukar untuk diukur. Namun demikian, model fisik mempunyai kemungkinanuntuk memperoleh hasil yang lebih baik dibandingkan model empiris (Schmitz dan
  • 5. Tameling, 2000), karena model fisik merupakan permodelan proses-proses erosi,sehingga pengguna dapat memahami lebih baik proses-proses erosi yang terjadi dandampak dari terjadinya proses tersebut.A. USLE (Universal Soil Loss Equation) USLE merupakan suatu model parametrik untuk memprediksi erosi dari suatu bidang tanah. USLE memungkinkan perencana menduga laju rata-rata erosi suatu tanah tertentu pada suat kecuraman lereng dengan pola hujan tertentu untuk setiap macam pertanaman dan tindakan pengelolaan (tindakan konservasi tanah) yang mungkin dilakukan atau yang sedang dipergunakan (Arsyad, 1989). Prediksi erosi dengan metode USLE diperoleh dari hubungan antara faktor-faktor penyebab erosi itu sendri yaitu: A=R.K.L.S.C.P Dimana: A = Banyaknya tanah tererosi dalam t ha-1tahun-1 R = fakor curah hujan, nyaitu jumlah satuan indeks erosi hujan yang merupakan perkalian antara energy curah hujan total (E) denga intensitas hujan maksimum 30 menit I30 K = Faktor erodibilitas tanah, yaitu laju lisan erosi per unit indeks erosi untuk suatu tanah yang diperoleh petak homogen percobaan standar, dengan pandajng 72,6 kaki (22 m) terletak pada lereng 9% tanpa tanaman. L = Faktor panjang lereng 9%, yaitu nisbah erosi dari tanah dengan panjang lereng tertentu dan erosi dari tanah dengan panjang lerang 72,6 kaki di bawah keadan identik. S = Faktor kecuraman lerang, yaitu nisbah antara besarnya erosi dari suatu tanah dengan kecuraman lerang tertentu, terhadap besarnya erosi dari tanah dengan lerang 9% dibaewah keadaan identik. C = Faktor vigetasi penutup tanah dan pegolahan tanaman, yaitu nisbah antara besarny erosi dari areal dengan vegetasi penutup dan pengolhan tanaman terententu terhadap besarnya erosi dari tanah yang identik tanpa tanaman.
  • 6. P = Faktor tindakan konservasi tanah, yaitu nisbah antara besarnya erosi dari tanah yang diberikan perlakuan tindakan konservasi tanah seperti pengolahan menurut kountur, penanaman dalam strip atau teras terhadap besarnya erosi dari tanah yang diolah searah lerang dalam keadaan identik. Erosivitas (R) hujan adalah daya erosi hujan pada suatu tempat. Nilaierosivitas hujan dapat dihitung berdasarkan data hujan yang diperoleh daripenakar hujan otomatik dan dari penakar hujan biasa. Adapun persamaan yangdigunakan dalam untuk menentukan tinggkat erosivitas hujan dalam penelitianini adalah (Bols, 1978 dalam Arsyad,1989): R = 6,119(RAIN)1,21(DAY S)-0,47(MAXP)0,53Dimana:R = Indeks rata-rata bulanan.RAIN = Curah hujan rata-rata bulanan (cm)DAYS = Jumlah harian hujan rata-rata perbulanMAXP = Curah hujan maksimum selama 24 jam dalam bulan bersangkutan. Erodibilitas (K) tanah adalah mudah tidaknya tanah mengalami erosi, yangdi tentukan oleh berbagai sifat _sik dan kimia tanah. Menurut Wischmeier (1971)dalam Arsyad (1989) persamaan umum kehilangan tanah adalah sebagai berikut : 100K = 2,1M1,14(10-4)(12 -a) + 3,25(b -2) + 2,5(c-3)Dimana:K = erodibilitasM = ukuran partikel (% debu + % pasir halus)a = kandungan bahan organicb = kelas struktur tanahc = kelas permeabilitas Faktor panjang dan kemiringan kereng (LS). Faktor panjang lereng yaitunisbah antara besarnya erosi dari tanah dengan suatu panjang lereng tertentuterhadap erosi dari tanah dengan panjang lereng 72,6 kaki (22.13 m) di bawahkeadaan yang identik. Sedangkan faktor kecuraman lereng, yaitu nisbah antarabesarnya erosi yang terjadi dari suatu tanah kecuraman lereng tertentu, terhadap
  • 7. besarnya erosi dari tanah dengan lereng 9% di bawah keadaan yang identik.Secara umum persamaan untuk menentukan panjang lereng adalah (Laen andMoldenhauer, 2003): L = (λ)m Dimana L adalah faktor panjang lereng, λ adalah panjang lereng (m) dan madalah eksponensial dari panjang lereng yang berkisar antara 0.2-0.6, diIndonesia yang sering digunakan adalah nilai 0.5, sedangkan persamaan untukmenentukan faktor kemiringan lereng menggunakan persamaan (Arsyad, 1989): S = (0,0138 + 0,00965 θ + 0,00138 θ2) Dimana S adalah faktor kemiringan lereng dan θ adalah kemringan lereng(%). Persamaan diatas sangat sulit diterapkan pada SIG berbasis pixel karenavariabilitas panjang lereng yang sangat kompleks. Moore and Burch (1986)dalam Kinnell (2008) telah mengembang suatu persamaan untuk mencari nilaiLS dengan memanfaatkan data DEM pada SIG. Adapun persamaan itu adalah: LS = (X .CZ/22.13)0,4(sin θ/0,0896)1,3Dimana:LS = Faktor LerengX = Akumulasi AliranCZ = Ukuran pixelθ = Kemiringan lereng (%) Akumulasi aliran merupakan nilai pixel yang dipengaruihi oleh aliran daripixel dilereng atas. Pengolahan data DEM untuk mendapatkan nilai LS didalampenelitian ini menggunakan perangkat lunak ArcView 3.3 dengan bantuanextensions Spatial Analyst dan Terrain Analysis. Faktor vegetasi penutup tanah dan pengelolaan tanaman (C) yaitu nisbahantara besarnya erosi dari suatu areal dengan vegetasi dan pengelolaan tanamantertentu terhadap besarnya erosi dari tanah yang identik dan tanpa tanaman. Datasebaran spasial dari factor ini diperoleh dari Adnyana (2006). Faktor tindakan-tindakan khusus konservasi tanah (P) yaitu nisbah antarabesarnya erosi dari tanah yang diberi perlakuan tindakan konservasi khusus
  • 8. seperti pengolahan tanah menurut kontur, penanaman dalam strip atau terasterhadap besarnya erosi dari tanah yang diolah searah lereng dalam keadaan yangidentik. Data sebaran spasial dari factor ini diperoleh dari Adnyana (2006).Kelemahan dan Keunggulan Beberapa Ilmuan menyatakan beberapa kelemahan darii USLE,diantaranya adalah model tersebut dinilai tidak efektif jika di aplikasikan di luarkisaran kondisi dimana model terdebut dikembangkan. Adaptasi model tersebutpada lingkungan yang baru memerlukan investasi sumber daya dan waktu untukmengembangkan database yang dibutuhkan untuk menjalankannya. Overestimasi yang terjadi dengan penggunaan USLE dapar mencapai 2000%,peyebabnya adalah adanya subjektivitas pengunaan data atau karena pengunaanpeta skala kecil. Meskipun disadari adanya beberapa kelemahan dari model-model empiris,khusunya USLE, dampai saat ini telah dan masih diaplikasikan secara luas diseluruh dunia, karena model tersebut mudah di kelolah, relative sederhana danjumlah masukan atau parameter yang dibutuhkan relative sedikit dibandingkandengan model-model lainya yang besifat lebih konpleks. USLE juga bergunauntuk menentukan kelayan atau tindakan konservasi tanah dalam perncanaanlahan dan untuk memprediksi non-point sendiment losses dalam hubungannyadengan program penegndalian polusi. Pada tingkat lapangan, USLE sangatberguna untuk merumuskan rekomendasi atau perencanaan yang berkaitandengan bidang agronomi, karena dapar digunakan sebagai dasar untuk pemilihanland use dan tindakan konservasi tanah yang ditujukan untuk menurunkan on-siteeffect dari erosi. Salah satu factor yang harus disadari oleh penguna model ini berhubungandengan skala penggunaan. Taringan dan Sinukaban (2001) menyatakan bahwaUSLE bermanfaat dalam hubungannya dengan on-site effect dari erosi. Tidakdemikian halnya dalam hubungan dengan off-site effect dari erosi , diantaranya
  • 9. meliputi pengaruh erosi terhadap lngkungan di luar lahan yang tererosi, misalnya kualitas air sungai, kerusakan dam yang disebabkan oleh hasil sedimentasi.B. Model Erosi Rose (GUEST) Model Erosi Rose (GUEST) merupakan model berdasarkan pendekatan proses erosi yang mempengaruhinya, nyaitu daya pelepasan praktikel tanah oleh butiran-butiran huan dan aliran permukaan sebagai agen utama peyebab erosi tanah. dalam model ini, erosi terjadi karena adanya tiga proses yang berperan, yaitu sendimen, dan pengendapan sendimen. Ketiga proses dalam model tersebut diilustrasikan pada gambar 1, sedangankan proses dalam model tersebut disederhanakan adalah sebagai berikut: SL = 2700λS (Cr)(Q) Dimana SL adalah total tanah yang hilang (kg.m-3); λ adalah efisensi pengakutan; S adalah kemiringan lahan(%); C adalah persentase penutupan lahan; Q adalah volume aliran permukaan (m3). Gambar 1. hubungan antara fluks sendimen, pengikisan, pengangkutan dan pengendapan sendimen, dalam proses erosi tanah. Persamaan diatas diturunkan berdasarkan konsep konservasi maka sendimen dalam beberapa bagian elemen dari aliran permukaan yang di kombinasikan dengan teori kosentrasi sendimen dan hidrologi, secara matematis persamaan tersebut ditulis dalam bentuk,
  • 10. Dimana qsi = q Ci, yaitu fluk sendimen pada arah aliran air (x), q adalah fluxsendimen (debit spesifik), Ci = kosentrasi sendimen, h = tebal aliran permukaan,ei = pelepasan oleh butiran-butiran huajn, ri = pengangkutan sendimen dandi=pengendapan sendimen. GUEST mulanya didokumentasikan oleh Misran dan Rose pada tahun 1990dan telah mengalami beberapa pengembanagan selama Proyek ACIAR. Untukdaerah tropis, GUEST telah divalidasi pada skala pot (72-1.000m2) danmenunjukan hasil yang baik. GUEST merupakan model persamaan fisik yang perhitungannya didasarkanpada konsentrasi sendimen yang tersuspendi di dalam aliran permukaan,dikembnagkan oleh rose dan hairsine (1988). Besar Konsentrasi sendimen padakeadaan bera menggunakan persamaan sebagai berikut:Dimana:Ct = konsentrasi sendimen dalam aliran permukaanF = fraksi tenaga aliran yang digunakan untuk mengerosikan tanahσ = berat jenis sendimenr = berat jenis airΦ = rata-rata kecepatan pengendapan sendimenS =kemiringan lahanV = kecepatan aliran permukaan Kecepatan aliran permukaan pada persamaan 3 mengunakan rumus Manningyang disajikan dalam persamaan 4, yaitu:
  • 11. Dimana:n = koefisien kekasaran manning’sR = jari-jari hidrolikS = kemiringan lahan. Jika debit aliran permukaan mengikuti persamaan 5, kemudian disubtitusikankedalam persamaan 3 maka persamaan kecepataan aliran permukaan dapatdijabarkan menajdi persamaan 6.Dimana:Q = debit aliran permukaan per unit luasA = luas penampang permukaan. Bila persamaan 6 didubtituikan dalam persamaan 3, maka persamaankonsentrasi sendimen dapat dijabarkan mengikuti persamaan 7, yaitu:Selanjunya persamaan 7 disederhanakan menjadi persamaan 8, yaitu
  • 12. Gambar 2. Diagram alir perhitungan Erosi, hasil sedimen, dan aliran permukaan dengan pedekatan GUEST.
  • 13. Kelemahan dan Keunggulan Dibandingkan dengan USLE, salah satu keunggulan dari model fisik sepertiGUEST adalah terakomodasinya fungsi linier sendimen. Dalam model GUSETterdapat tiga parameter yang dapat dipengaruhi oleh specific filterstripspermukaan lahan yakni Cs dan Ks. Koefisien Manning’s meningkat ketikakekasaran permukaan meningkat, dan membuat kecepatan aliran menurun,meyebabkan hasil sendimen menurun. Cs dan Ks merupakan factor penyesuaianuntuk menggunkan persamaan pada kondisi tanah berpenutup, sebagai pegantidari tanah bera.. Cs ditentukan oleh tipe penggunaan lahan, termasuk penutupanpermukaan tanah oleh mulsa atau serasah. Ks merupakan data empiris danmerupakan factor tidak berdimentasi, mempunya nilai kisaran antara 5-15.Schmitz dan Tameling (2000) mengasumsikan nilai Ks sebesar 10 dengan nilaikesalahan 5 untuk prediski erosi pada lahan usaha tani kopi, sedangkan untuklahan sawah sinkaban et al. (2000) menetapkn Ks sebesar 5. Faktor erodibilitas tanah yang digunkan dalam model GUEST (β) lebih pastidibandingkan dengan K dalam USLE. β,sebagian besaar berhubungan dengansoil strength. Deposbility ata kemapuan agregat atau pratikel tanah untukmengendap, juga dilibatkan dalamperhiungan erosi. K merupakan gabungan dariberapa parameteryang tergantung dari: karaktaeristik infiltrasi, koefisienkekasaran manning, kecendrungan untuk membuat alur stabilitas agregat tanahterhadap cuah huajn, kecendurngan tanah untuk terkonsolidasi atau menajdi kuatdirefleksikan dalam β. Perbedaan utama antara model empiris USLE deengan model fisik GUESTdisajikan pada tabel 1.
  • 14. C. MODEL AGNPS (Agricultural Non Point Source Pollution Model)
  • 15. Model AGNPS (agricultural non point source pollution model)dikembangkan oleh USDA-ARS, North Central Soil Consrvation Service,Morris, Minnesota yang bekerjasama dengan USDA-SCS, MPCA (MinnesotaPollution Control Agency), LCMR (Legeslative Commission in MinnesotaResources) dan EPA (Environmental Protection Agency) (Young et al. 1994).Model ini terus berkembang dan telah diterapkan di beberapa negara untukmenentukan langkah-langkah kebijakan dan evaluasi dalam kegiatan konservasi,seperti di Amerika, Canada dan negara-negara di Eropa (Yoon 1996).Struktur Model AGNPS Model AGNPS bekerja pada basis sel geografis (dirichlet tesselation) yangdigunakan untuk menggambarkan kondisi daratan (upland) dan saluran(channel). Dirichlet tesselation adalah proses pembagian dan pengelompokanDAS menjadi sel (tiles) yang juga dikenal dengan nama polygon ThiessenatauVoronoi. Setiap sel berbentuk bujur sangkar seragam yang membagi DASsecara merata, di mana memungkinkan analisis pada titik dalam suatu DAS. Polutan potensial ditelusuri melalui sel-sel dari awal hinggaoutlet secarabertahap, sehingga aliran pada setiap titik antar sel dapat diperhitungkan. Seluruhkarakteristik DAS dan masukan digambarkan pada tingkatan sel. Setiap sel mempunyai resolusi 2,5 akre (1,01 ha) hingga 40 akre (16,19ha). Ukuran sel yang lebih kecil dari 10 akre direkomendasikan untuk DASdengan luas kurang dari 2000 akre (809,36 ha). Untuk DAS yang luasnya lebihdari 2000 akre, maka ukuran seladapat berukuran 40 akre (Yoon 1996). Setiap sel utama dapat dibagi lagi menjadi sel-sel yang lebih kecil untukmemperoleh resolusi yang lebih rinci dari kondisi topografi yang komplek.Ketelitian hasil dapat ditingkatkan dengan mengurangi ukuran sel, tetapi hal iniakan membutuhkan waktu dan tenaga yang lebih banyak untuk menjalankanmodel. Nilai-nilai parameter model untuk skala sel ditetapkan berdasarkan kondisibiofisik aktual pada masing-masing sel. Oleh sebab itu, untuk mendapatkan satunilai parameter yang seragam pada masing-masing sel, perlu ditetapkan nilai
  • 16. tunggal parameter sel dengan menghitung nilai rata-rata tertimbang dari berbagaikondisi bergam yang ada (Yoon 1996).Parameter Masukan Model AGNPS Ada dua parameter masukan dalam model AGNPS, yaitu inisial data dandata per sel (spreadseheet data entry) (Yoon 1996). Parameter masukan inisialdata, meliputi :1) identifikasi DAS;2) deskripsi DAS;3) luas sel (akre);4) jumlah sel;5) curah hujan (inci);6) konsentrasi N dalam curah hujan (ppm);7) energi intensitas hujan maksimum 30 menit (EI30);8) durasi hujan (jam);9) perhitungan debit puncak aliran;10) perhitungan geomorfik; dan11) faktor bentuk hidrograf. Sedangkan parameter masukan per sel dalam model AGNPS terdiri dari 22parameter, yaitu :1) nomor sel;2) nomor sel penerima;3) divisi sel;4) divisi sel penerima;5) arah aliran;6) bilangan kurva aliran permukaan;7) kemiringan lereng (%);8) faktor bentuk lereng;9) panjang lereng;10) koefisien aliran Manning;11) faktor erosibilitas tanah;
  • 17. 12) faktor pengelolaan tanaman; 13) faktor pengelolaan tanah; 14) konstanta kondisi permukaan; 15) faktor COD; 16) tekstur tanah; 17) indikator pemupukan; 18) indikator pestisida; 19) indikator point source; 20) indikator tambahan erosi; 21) faktor genangan; dan 22) indikator saluran. Parameter Keluaran Model AGNPS Young et al. (1989), hasil keluaran (output) dari model AGNPS dapat berupa grafik dan tabular dengan informasi yang sangat lengkap, baik keluaran DAS (watershed summary) maupun keluaran per sel. Keluaran DAS, meliputi : 1) volume aliran permukaan; 2) laju puncak aliran permukaan; 3) total hasil sedimen; 4) total N dalam sedimen; 5) total N terlarut dalam aliran permukaan; 6) konsentrasi N terlarut dalam aliran permukaan; 7) total P dalam sedimen; 8) total p terlarut dalam aliran permukaan; 9) konsentrasi P terlarut dalam aliran permukaan; 10) total COD terlarut dan konsentrasi COD terlarut dalam aliran permukaan. Sedangkan keluaran per sel dari masing-masing sel yang terdapat dalam DAS dapat berupa :1) Hidrologi, meliputi : a) volume aliran permukaan; b) laju puncak aliran permukaan; dan c) bagian aliran permukaan yang dihasilkan di dalam sel.
  • 18. 2) Sedimen, meliputi : a) hasil sedimen; b) konsentrasi sedimen; c) distribusi ukuran partikel sedimen; d) erosi yang dipasok dari sel sebelah atasnya; e) jumlah deposisi; f) sedimen di dalam sel; g) rasio pengkayaan oleh ukuran partikel; dan h) rasio pengangkutan oleh ukuran partikel.3) Kimiawi, meliputi : a) nitrogen (massa N per satuan luas di dalam sedimen, konsentrasi material terlarut, dan massa dari material terlarut); b) fosfor (massa P per satuan luas di dalam sedimen, konsentrasi dari material terlarut, dan massa dari material terlarut); dan c) COD (konsentrasi COD dan massa COD terlarut per satuan luas). Kelebihan Model AGNPS Kelebihan model ini terletak pada parameter-parameter model yang terdistribusi di seluruh areal DAS, sehingga nilai-nilai parameter model benar- benar mencerminkan kondisi biofisik DAS pada setiap satuan luas di dalam DAS. Selain erosi, model ini mampu menghasilkan keluaran-keluaran seperti : volume dan laju puncak aliran permukaan, hasil sedimen, kehilangan N, P dan COD (Young et al. 1994).D. MODEL ANSWERS (Areal Nonpoint Source Watershed Environmental Response Simulation) Model ANSWERS (areal nonpoint source watershed environmental response simulation) merupakan sebuah model hidrologi dengan parameter terdistribusi yang mensimulasikan hubungan hujan-limpasan dan memberikan dugaan hasil sedimen. Model hidrologi ANSWERS dikembangkan dari US-EPA (United States Environment Protection Agency)oleh Purdue Agricultural Enviroment Station (Beasley and Huggins 1991). Salah satu sifat mendasar dari model ANSWERS adalah termasuk kategori model deterministik dengan pendekatan parameter distribusi. Model distribusi parameter DAS dipengaruhi oleh variabel keruangan (spatial), sedangkan parameter- parameter pengendalinya, antara lain : topografi, tanah, penggunaan lahan dan sifat hujan.
  • 19. Struktur Model ANSWERS Model ANSWERS adalah model deterministik yang didasarkan padahipotesis bahwa setiap titik di dalam DAS mempunyai hubungan fungsionalantara laju aliran permukaan dan beberapa parameter hidrologi yangmempengaruhi aliran, seperti intensitas hujan, infiltrasi, topografi, jenis tanahdan beberapa faktor lainnya. Laju aliran yang terjadi dapat digunakan untukmemodelkan fenomena pindah massa, seperti erosi dan polusi dalam wilayahDAS. Dalam model ini suatu DAS yang akan dianalisis responnya dibagimenjadi satuan elemen yang berukuran bujursangkar, sehingga derajatvariabilitas spasial dalam DAS dapat terakomodasi. Konsep distribusidisefinisikan melalui hubungan matematika untuk semua proses simulasi, modelini mengasumsikan bahwa suatu DAS merupakan gabungan dari banyak elemenyang diartikan sebagai suatu areal yang memiliki paramater hidrologi yang sama.Setiap elemen akan memberikan kontribusi sesuai dengan karakteristik yangdimiliki. Model ini juga mengikut sertakan semua parameter kontrol secaraspasial. Oleh karena itu model ANSWERS melakukan analisis pada setiap satuanelemen. Parameter Masukan Model ANSWERS Data masukan model ANSWERS dikelompokkan dalam lima bagian (de Roo 1993), yaitu :1) Data curah hujan, yaitu : jumlah dan intensitas hujan pada suatu kejadian hujan.2) Data tanah, yaitu : porositas total (TP), kapasitas lapang (FP), laju infiltrasi konstan (FC) selisih laju infiltrasi maksimum dengan laju infiltrasi konstan (A), eksponen infiltrasi (P), kedalaman zona kontrol iniltrasi (DF), kandungan air tanah awal (ASM), dan erodibilitas tanah (K).3) Data penggunaan dan kondisi permukaan lahan, meliputi : volume intersepsi potensial (PIT), persentase penutupan lahan (PER), koefisien kekasaran
  • 20. permukaan (RC), tinggi kekasaran maksimum (HU), nilai koefisien manning untuk permukaan lahan (N), faktor tanaman dan pengelolaannya (C).4) Data karakteristik saluran, yaitu lebar saluran (CW) dan koefisien manning (N).5) Data satuan individu elemen, yaitu : kemiringan lereng, arah lereng, jenis tanah, jenis penggunaan lahan, liputan penakar hujan, kemiringan saluran, dan elevasi elemen rata-rata.Mekanisme model ANSWERSMekanisme model ANSWERS dapat dijelaskan sebagai berikut (de Roo 1993) :1) Hujan yang jatuh pada suatu DAS dengan vegetasi tertentu, sebagian akan diintersepsi oleh tajuk vegetasi (PER) sampai potensial simpanan intersepsi (PIT) tercapai.2) Apabila laju hujan lebih kecil dari laju intersepsi, maka air hujan tidak akan mencapai permukaan tanah. Sebaliknya jika laju hujan lebih besar dari laju intersepsi, maka terjadi infiltrasi.3) Laju infiltrasi awal tersebut dipengaruhi oleh kandungan air tanah awal (ASM = anticedent soil moisture), porositas tanah total (TP), kandungan air tanah pada kapasitas lapang (FP), laju infiltrasi pada saat konstan (FC), laju infiltrasi maksimum (FC+A), dan kedalaman zona kontrol infiltrasi (DF). Laju infiltrasi akan menurun secara eksponensial dengan bertambahnya kelembaban tanah.4) Jika hujan terus berlanjut, maka laju hujan menjadi lebih besar dari laju infiltrasi dan intersepsi. Pada kondisi ini air mulai mengumpul dipermukaan tanah dalam depresi mikro (retention storage) yang dipengaruhi oleh kekasaran permukaan tanah, yaitu RC dan HU.5) Jika retensi permukaan melebihi kapasitas depresi mikro, maka akan terjadi limpasan permukaan, di mana besarnya limpasan permukaan tersebut dipengaruhi oleh kekasaran permukaan (N), kelerengan dan arah aliran.6) Bila hujan terus berlanjut, maka akan tercapai laju infiltrasi konstan (FC).
  • 21. 7) Pada saat hujan reda, proses infiltrasi masih terus berlangsung sampai simpanan depresi sudah tidak tersedia lagi.Parameter Keluaran Model ANSWERS Keluaran model berupa hasil prediksi, yaitu : ketebalan aliran permukaan,debit puncak, waktu puncak, rata-rata kehilangan tanah, laju erosi maksimumtiap elemen, laju deposisi maksimum tiap elemen dan pengurangan jumlahsedimen akibat tindakan konservasi tanah. Model ANSWERS juga menampilkan grafik yang berisi hyetograf hujanterpilih, hidrograf aliran permukaan, dan sedimentasi. Dari setiap kajadian hujandapat dianalisis debit puncak dan waktu puncak. Debit puncak adalah nilaipuncak (tertinggi) dari suatu hidrograf aliran, dan waktu puncak adalah selangwaktu mulai dari awal terjadinya aliran permukaan sampai terjadinya debitpuncak (Beasley and Huggin 1991). Asumsi yang digunakan untuk memprediksi erosi dengan model ini adalah: 1) erosi tidak terjadi di lapisan bawah permukaan; 2) sedimen dari suatu elemenke elemen lain akan meningkatkan lapisan permukaan elemen tempatpengendapan; dan 3) pada segmen saluran tidak terjadi erosi akibat hempasanbutir hujan (Beasley and Huggin 1991). Penghancuran dan pengangkutan partikel tanah disebabkan oleh pukulanbutir hujan (DTR) dan energi limpasan permukaan. Jumlah partikel tanah yangdapat dipindahkan tergantung dari besarnya sedimen yang dihasilkan dankapasitas transpornya (TC). Air limpasan dan sedimen yang dapat mencapaielemen yang memiliki saluran, akan bergerak menuju outlet DAS, di manasedimentasi yang terjadi dalam saluran akan terjadi ketika besarnya kapasitastranspor telah terlewati (de Roo 1993).Kelebihan dan Kelemahan Model ANSWERS Beasley dan Huggins (1991) menyebutkan bahwa model ANSWERSdapat digunakan untuk DAS yang luasnya kurang dari 10.0000 ha. Kelebihan danmodel ANSWERS adalah : a) analisis parameter distribusi yang dipergunakandapat memberikan hasil simulasi yang akurat terhadap sifat daerah tangkapan; b)
  • 22. dapat mensimulasi secara bersamaan dari berbagai kondisi dalam DAS; c)memberikan keluaran berupa limpasan dan sedimen dari suatu DAS yangdianalisis. Beasley dan Huggins (1991), mengemukakan bahwa model ANSWERSsebagai sebuah model hidrologi mempunyai kelebihan, antara lain :1) Dapat mendeteksi sumber-sumber erosi di dalam DAS serta memiliki kemampuan sebagai alat untuk strategi perencanaan dan evaluasi kegiatan RLKT DAS.2) Dapat mengetahui tanggapan DAS terhadap mekanisme pengangkutan sedimen ke jaringan aliran yang ditimbulkan oleh kejadian hujan3) Sebagai suatu paket program komputer yang ditulis dalam bahasafortran, mempunyai kemampuan untuk melakukan simulasi hujan-limpasan dari berbagai perubahan kondisi penggunaan lahan dalam DAS.4) Untuk melakukan inputing data base (topografi, tanah, penggunaan lahan, sistem saluran) ke dalam model dapat diintegrasikan dengan data dari remote sensing maupun SIG.5) Adanya variasi pemilihan parameterinput danoutput dari model disesuaikan dengan kebutuhan pengguna.6) Sesuai untuk diterapkan pada lahan pertanian, hutan, maupun perkotaan.7) Satuan pengukuran dapat berupa metrik ataupun British unit.8) Dapat diterapkan pada DAS dengan ukuran lebih kecil dari 10.000 ha.Sedangkan kekurangan nodel ANSWERS antara lain :1) Semakin kompleks, terutama pada data perlukan dan waktu penghitungan, dimana besarnya tergantung dari berbagai faktor, seperti luas DAS dan jumlah grid.2) Model terdistribusi relatif masih bari dibanding lumped parameter, sehingga masih perlu pengembangan dan penyesuaian.3) Karena hanya untuk tiap kejadian hujan (individual event), maka model ini4) tidak memiliki sub model untuk evapotranspirasi.5) Erosi dari saluran belum diperhitungkan ke dalam model.
  • 23. 6) Batas grid kemugkinan tidak menggambarkan batas yang sebenarnya7) Untuk sebuah grid dalam kenyataan dapat lebih besar dari luas sub-sub DAS.Aplikasi Model ANSWERS Hipotesis yang dikembangkan dalam model ini adalah bahwa setiap bagiandalam DAS terjadi hubungan antara laju aliran dan parameter-parameterhidrologi, serta tipe tanah, topografi, infiltrasi, penggunaan lahan dan sifat hujan.Laju aliran yang terjadi dapat digunakan untuk mengkaji hubungan antarakomponen hidrologi yang menjadi dasar dalam pemodelan fenomena transport,seperti erosi tanah dan pengangkutan serta pergerakan bahan kimia tanah. III. PENUTUP
  • 24. A. Kesimpulan Dampak penerapan teknik konservasi tanah terhadap besarnya erosi yangterjadi dapat dievaluasi melalui 2 cara yaitu pengukuran langsung di lapangan dandiprediksi menggunakan model-model matematis yang dibangun untuk maksudtersebut. Pengukuran langsung memerlukan waktu yang lama untuk menghasilkandata yang memadai untuk bisa dibandingkan dan biaya yang tidak sedikit untukmemelihara dan mengamatinya di lapangan, untuk itu model-model konservasi dapatmenjadi alternatif yang cepat dapat memberikan angka kuantitatif. Penggunaanmodel-model konservasi telah banyak digunakan di berbagai negara termasukIndonesia, namun demikian pengembangan model-model konservasi dan inputparamaternya yang sesuai untuk kondisi negara tropis seperti Indonesia belum banyakdilakukan. B. Saran Pengembangan model berbasis proses sudah saatnya untuk dikembangkan diIndonesia karena model ini dapat menunjukkan kejadian erosi secara keruangan(spatial) dan waktu. Informasi tersebut sangat penting dalam perencanaan konservasitanah untuk menentukan kapan dan dimana tempat yang tepat untukmengimplementasikan suatu teknik pencegahan erosi dan aliran permukaan. DAFTAR PUSTAKA
  • 25. Arsyad, S. 2000. Konservasi Tanah dan Air. Pembrit. IPB/IPB Pros. Cetakan ketiga. Bogor.Aswandi. 1996. Aplikasi Model ANSWERS Dalam Perencanaan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Cikapundung Jawa Barat. Tesis Magister. Program Pascasarjana, IPB. Bogor.Beasley DB and Huggins LF. 1991. ANSWERS. User’s Manual. Agricultural Engineering Department, Purdue University, West Laffayete, Indiana.Brooks KN, Folliot PF, Gregesen HM, and Thames JL. 1987. Hydrology and The Management of Watershed. USA.Chow VT, Maidment DR, and Mays LW. 1988. Applied Hydrology. Singapore : McGraw-Hill Book Company.De Roo. 1993. Modelling Surface Runoff and Soil Erosion in Catchment Using Geographical Information System. Utrecht. Utrecht University.Dent FJ and Anderson EA. 1971. System Analysis in Agricultural Management. John Willey & Sons. Sidney.Ginting AN, dan Ilyas MA. 1997. Pendugaan Erosi pada Sub DAS Siulak di Kabupaten Kerinci dengan Menggunakan Model ANSWERS.Rose, C.W., K.J. Coughland, C.A.A. Ciesiolka, and B. Fentie. 1997. Program GUEST (Griffith University Erosion System Template) In A New Soil Conservation Methodology and Application to Cropping Systems in