PENDAHULUAN
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.
Tujuan
Mengetahui besarnya energi kinetis hujan melalui pendekatan Splash cup dengan media pasir
Mengetahui energi kinetis hujan pada berbagai macam vegetasi
Melihat hubungan antar energi kinetis hujan dengan jumlah curah hujan bulanan.
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 :
I= Rt
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:
R= EI30100
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)
METODE PRAKTIKUM
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.
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.
Prosedur Kerja
Dicari lokasi yang mempunyai berbagai vegetasi dan ditentukan titik-titik pemasangan Splash Cups. Dipasang pula di tempat terbuka sebagai pembanding
Diisi Splash Cups dengan pasir yang telah dicuci berdiameter 0.25-0.50 mm sampai penuh. Diketuk-ketuk secara pelan-pelan hingga rata
Dikeringkan Splash Cups yang terisi pasir ke dalam dapur pengering sehingga mencapai kering mutlak
Didinginkan Splash Cups dalam eksikator sampai menjadi dingin dan ditimbang
Ditempatkan Splash Cups yang telah diketahu beratnya pada titik pengamatan yang telah ditentukan
Diamati, dicatat besarnya curah hujan dan ditimbang Splash Cups tersebut setelah dikeringkan
Dicatat hasil pengamatan dalam tabel
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengamatan
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
E= A-Bd
ETN1 = 306-304.60.332 = 4.25 J/m2 mm
EN1 = 313-304.80.332 = 24.7 J/m2 mm
EN2 = 311-296.90.332 = 42.45 J/m2 mm
N1+N22= 24.7+42.472 = 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.
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 :
Energi, yang meliputi hujan, air limpasan, angin, kemiringan dan panjang lereng,
Ketahanan; erodibilitas tanah (ditentukan oleh sifat fisik dan kimia tanah), dan
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.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Energi kinetik hujan (Ek) adalah energi hujan yang jatuh sampai permukaan tanah mempunyai energi yang disebut dengan energi kinetik.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Erosi, Baver (1959) mengatakan bahwa secara umum erosi dipengaruhi oleh iklim, tanah (C), topografi (S), vegetasi (V) dan manusia (H).
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.
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
