Model Erosi Guest (I)

Model Erosi Guest

                GUEST mulanya didokumentasikan oleh Misra dan Rose pada tahun 1990 dan telah mengalami beberapa pengembangan selama Proyek ACIAR (Australian Centre for International Agricultural Research) (Rose et al., 1997a). Untuk daerah tropis (Philippina, Malaysia, Thailand dan Australia), GUEST telah divalidasi pada skala plot (72-1.000m2) dan menunjukkan hasil yang baik (Rose et al., 1997a; Schmitz dan Tameling, 2000; ICRAF, 2000).

                GUEST merupakan model persamaan fisik (physical equation) yang perhitungannya didasarkan pada konsentrasi sedimen yang tersuspensi di dalam aliran permukaan, dikembangkan oleh Rose dan Hairsine (1988). Besar konsentrasi sedimen pada keadaan bera menggunakan persamaan sebagai berikut:

Ct	=		F	σ	S	V	...............................................   persamaan (1)
		Ф	[	σ	- 1	]
				ρ

Keterangan :

Ct	=	Konsentrasi sedimen dalam aliran permukaan
F	=	Fraksi tenaga aliran yang digunakan untuk mengerosikan tanah
σ	=	Berat jenis sedimen
ρ	=	Berat jenis air
Ф	=	Rata-rata kecepatan pengendapan sedimen
S	=	Kemiringan lahan
V	=	Keepatan aliran permukaan

               

                Kecepatan aliran permukaan pada persamaan (1) menggunakan rumus Manning’s yang disajikan dalam persamaan (2), yaitu:

V	=	1	R2/3	S1/2	..........................................  persamaan (2)
		N

Keterangan :

N	=	Koefisien kekasaran Manning’s
R	=	Jari-jari hidraulik
S	=	Kemiringan lahan

Jika debit aliran permukaan mengikuti persamaan (3), kemudian disubsitusikan kedalam persamaan (1), maka persamaan kecepatan aliran permukaan dapat dijabarkan menjadi persamaan (4).

Q

=

VA

...........................................  persamaan (3)

Keterangan :

Q	=	Debit aliran permukaan per unit luas
A	=	Luas penampang permukaan

V	=	[	√S	]	3/5	L-2/5	Q2/5	..................... persamaan (4)
			n

                Bila persamaan (4) disubsitusikan dalam persamaan (1), maka persamaan konsentrasi sedimen dapat dijabarkan mengikuti persamaan (5), yaitu:

V

=

F

σ

S

[

√S

]

3/5

L-2/5

Q2/5

..........  persamaan (5)

Ф

[

σ

-1

]

n

ρ

Selanjutnya persamaan (5) disederhanakan menjadi persamaan (6), yaitu :

Ct

=

k Q0,4

...........................................   persamaan (6)

                Rose et al. Dan Yu et al. Mengungkapkan perlu dilakukan upaya untuk memperoleh aliran permukaan yang stabil dengan mencari debit aliran permukaan efektif (Q_eff) dengan perubahan persamaan menjadi persamaan (7).

Ct

=

k Qeff0,4

.........................................   persamaan  (7)

Dengan nilai (Q_eff) seperti persamaan (8) berikut :

Qeff	=	[	∑Q1,4	]	5/2	..................  persamaan (8)
			∑Q

                Untuk mendapatkan kondisi aktual di lapangan, maka faktor erodibilitas tanah dan faktor penutupan lahan atau vegetasi harus ditambahkan. Erodibilitas tanah didefinisikan sebagai ketahanan tanah terhadap gerakan aliran air permukaan. Istilah ini disebut juga sebagai kohesi tanah atau ketahanan agregat tanah. Kohesi tanah mempunyai hubungan yang negatif dengan jarak antar partikel, tetapi mempunyai hubungan yang positif dengan luas permukaan spesifik partikel tanah.

                Hubungan erodibilitas tanah dengan konsentrasi sedimen pada aliran permukaan disajikan dalam persamaan (9).

C

=

Ctβ

..........................   persamaan (9)

Keterangan :

β	=	Parameter erodibilitas
C	=	Konsentrasi sedimen dalam aliran permukaan

                Fakor penutupan lahan sangat signifikan mengurangi kerusakan tanah yang diakibatkan pukulan butiran air hujan, dan dapat menurunkan laju aliran permukaan. Penutupan lahan mempunyai hubungan eksponensial dengan permukaan kontak dan erosi yang dihasilkan serta mempunyai nilai yang bervariasi tergantung pada tipe penggunaan lahannya.

                Selain itu permukaan kontak mempunyai hubungan eksponensial dengan konstanta permukaan kontak yaitu k_s. Nilai ini diperoleh dari hubungan tanah yang tererosi dengan tanaman penutup dan tanpa tanaman (bera) dengan permukaan kontak seperti dalam persamaan (10) berikut.

c/cb

=

eks (-ks Cs)

...........................   persamaan (10)

Keterangan :

C	=	Erosi tanah pada tanaman tertentu
Cb	=	Erosi tanah pada kondisi bera
Cs	=	Fraksi dari permukaan kontak penutupan
Ks	=	Konstanta permukaan kontak

Dengan menambahkan persamaan (9), (10) dan total aliran permukaan (∑Q) pada persamaan (7), maka jumlah keseluruhan masa tanah yang hilang pada setiap kejadian erosi (M) yaitu :

M

=

kβ Qeff0,4β ∑Qexp(-ks Cs)

                Prosedur perhitungan erosi dengan metode Rose pada prinsipnya adalah mengakomodasikan besaran aliran permukaan dan konsentrasi sedimen dalam aliran permukaan pada setiap kejadian hujan.

Dirangkum dari berbagai sumber.