1. PRESENTASI
TPTA
MODEL PENDUGAAN
EROSI
Pendugaan Erosi dan Sedimentasi
dengan Menggunakan Model GeoWEPP
(Studi Kasus DAS Limboto, Propinsi
Gorontalo)
Sri Legowo WD.
Pengajar Jurusan Teknik Sipil, FTSL Institut Teknologi
Bandung Rosmalia Dwi Hastuti
Sri.legowo@ftsl.itb.ac.id A1H009038
Rabu, 30 Mei 2012

2. PENDAHULUAN
Model pendugaan erosi merupakan suatu metode
untuk memperkirakan laju erosi yang akan terjadi
dari tanah yang dipergunakan dalam penggunaan
lahan dan pengelolaan tertentu.
Jika laju erosi yang akan terjadi telah dapat
diperkirakan dan laju erosi yang masih dapat
dibiarkan atau ditoleransikan sudah dapat
ditetapkan, maka dapat ditentukan kebijakan
penggunaan lahan dan tindakan konservasi tanah
yang diperlukan agar tidak terjadi kerusakkan
tanah dan tanah dapat dipergunakan secara
produktif dan lestari.
DAS Limboto merupakan bagian dari Satuan
Wilayah Pengelolaan Daerah Aliran Sungai (SWP-
DAS) Bone Bolango yang luasnya 91.004 ha dan
termasuk salah satu DAS prioritas dari DAS kritis

3. EROSI
Hardjowigeno (1995) menjelaskan bahwa erosi
adalah suatu proses dimana tanah
dihancurkan (detached) dan kemudian
dipindahkan (transported) ke tempat lain oleh
kekuatan air, angin, sungai atau gravitasi.
Laju erosi yang dinyatakan dalam mm/thn atau
ton/ha/thn yang terbesar yang masih dapat
dibiarkan atau ditoleransikan agar terpelihara
suatu kedalaman tanah yang cukup bagi
pertumbuhan tanaman yang memungkinkan
tercapainya produktivitas yang tinggi secara
lestari disebut erosi yang masih dapat

4. FAKTOR TERJADINYA EROSI
• Iklim
• Sifat tanah
• Topografi
• Vegetasi penutup lahan
Oleh Wischmeier dan Smith (1975) keempat faktor
tersebut dimanfaatkan sebagai dasar untuk
menentukan besarnya erosi tanah melalui
persamaan umum yang kemudian lebih dikenal
dengan sebutan persamaan universal (Universal
Soil Loss Equation.-USLE).

5. MODEL FISIK PENDUGAAN
EROSI
Model fisik:
• Berhubungan dengan hukum kekekalan massa
dan energi.
• Menggunakan persamaan diferensial
(persamaan kontinuitas)
• Menggunakan persamaan fisika dalam
menjelaskan erosi, namun persamaan empiris
masih digunakan.
• Berupa permodelan erosi sehingga dapat
mudah dipahami akan proses erosi yang
terjadi.
• Mengandung parameter yang sukar diukur,

6. PERBANDINGAN MODEL FISIK
DAN MODEL EMPIRIK
• Tidak mewakili proses yang sebenarnya
• Seperi USLE, dirancang untuk perkiraan erosi
rata-rata tahunan
• Tidak memperhitungkan endapan sedimen
EMPIRIK • Petak yang digunakan berada di kemiringan 3-
20% dan pada iklim sedang
• Merupakan model fisik sehingga dapat dilihat
proses apa saja yang terjadi
• Nisbah kehilangan tanah dapat diukur secara
spasial
FISIK • Dapat menaksir besarnya sedimen yang
terangkut
• Pendugaan bersifat harian
• Dapat digunakan untuk mengukur erosi pada
segmen kecil

7. APA ITU
GEOWEPP???

8. GEOWEPP
GeoWEPP GeoWEPP (Geo-Spacial Water
Erosion Prediction Project) adalah suatu model
penyesuaian proses, berdasarkan pada ilmu erosi
dan hidrologi modern, dirancang untuk
menggantikan USLE (Universal Soil Loss
Equation) untuk pendugaan secara berkala erosi
tanah dengan mengatur konservasi tanah dan air
serta perencanaan dan penilaian lingkungan
(Morgan, 1995 dalam Yupi 2008).
Menurut Laflen et al., 1991; Lane dan Nearing,
1989 dalam Troeh et al., 2004, GeoWEPP
merupakan model buatan Amerika pertama yang
dikembangkan untuk memprediksi erosi pada
skala luas yang tidak didasari oleh teknologi
USLE. WEPP merupakan model physical based
yang didasari oleh proses dan simulasi harian.
Sedangkan pengertian WEPP (Water Erosion

9. MASIH GEOWEPP..
GeoWEPP merupakan perangkat lunak
berbentuk Geo-spasial untuk model WEPP
yang menggunakan Geographic Information
System (GIS) ArcView dan ekstension analisis
spasialnya ; yang keduanya dikembangkan
oleh Environment Systems Research Institute
(ESRI) ; sebagai dasar untuk mengaplikasikan
model prediksi erosi (WEPP) dan Windows
interface (WEPPWIN) dengan data geospasial
topografi, penggunaan lahan dan jenis tanah.
Versi GeoWEPP yang telah ada
memungkinkan untuk mendeliniasi DAS yang
lebih besar dibandingkan ukuran DAS yang

10. TEKNIK PENDUGAAN EROSI
MENGGUNAKAN PROGRAM
WEPP/GEOWEPP
Pendugaan laju erosi menggunakan model
WEPP versi hillslope profile adalah mirip
dengan pendugaan menggunakan model
USLE dengan sedikit perbedaan. Dalam
pendugaan laju erosi menggunakan model
WEPP, WEPP membagi proses erosi menjadi
dua yaitu berdasarkan proses pelepasan
partikel tanah di area antarparit yang
disebabkan oleh hujan dan aliran permukaan
serta proses pelepasan atau pengendapan
tanah yang terjadi di area parit dan (Russel,
2001). Wilayah yang menjadi daerah penelitian
adalah areal antarparit dan parit yang dipilih

11. KOMPONEN DASAR GEOWEPP
1. Komponen Tanah : erodibilitas tanah,
kapasitas infiltrasi dan kapasitas angkutan
sedimen
2. Komponen Hidrologi
a. Intensitas dan lama waktu hujan
b. Aliran permukaan
c. Debit aliran
d. Angkutan sedimen

12. KONSEP DASAR GEOWEPP
Dalam model WEPP, kehilangan tanah dihitung
sepanjang lereng dan menghasilkan hasil
sedimen pada akhir lereng. Maksimum lahan
yang bisa dihitung oleh WEPP adalah 259 ha
untuk lahan pertanian dan seluas 809 ha untuk
lahan kosong. Pada GeoWEPP luasan area
yang bisa dihitung seluas 16000 ha, lebih
besar daripada WEPP karena dapat
menghitung untuk beberapa lereng.
Proses physical based erosi dimodelkan
didalam GeoWEPP sebagai suatu konsep
persamaan kontinuitas steady state sedimen

13. STUDI KASUS
Dalam presentasi kali ini mengambil studi
kasus di DAS Limboto, Propinsi
Gorontalo, yang ditulis oleh Sri Legowo
WD Pengajar Jurusan Teknik Sipil, FTSL
Institut Teknologi Bandung

14. ABSTRAK
DAS Limboto merupakan bagian dari Satuan Wilayah Pengelolaan
Daerah Aliran Sungai (SWP-DAS) Bone Bolango yang luasnya 91.004 ha
dan termasuk salah satu DAS prioritas dari DAS kritis di SWP-DAS Bone
Bolango. Wilayah ini memiliki sumber daya alam berupa hutan, tanah dan
air dan sangat potensial. Apabila dikelola dengan baik akan memberikan
manfaat yang besar dan mampu meningkatkan kesejahteraan
masyarakat. Sedimentasi di dalam Danau Limboto terus berlangsung
secara intensif dan selalu meningkat dari tahun ke tahun, menyebabkan
pendangkalan dan menciutnya luas perairan. Terjadinya erosi dan
masuknya sedimen ke danau akan mengakibatkan pengendapan dan
pendangkalan sehingga akan mempengaruhi kapasitas tampung danau.
Studi ini dibatasi pada pendugaan jumlah erosi dan sedimen yang terjadi
dengan menggunakan model simulasi GeoWEPP (Geo-spasial Water
Erosion Prediction Project). GeoWEPP merupakan model fisik simulasi
kontinyu yang dapat digunakan untuk memperkirakan tingkat erosi yang
terjadi di DAS Limboto karena GeoWEPP memiliki kelebihan untuk
memprediksi distribusi kehilangan tanah spasial dan temporal untuk
sebuah lereng atau titik tertentu pada suatu lereng secara harian,
bulanan atau rata-rata tahunan. Hasil keluaran dapat diekstrapolasi
kedalam kondisi yang lebih luas. Dengan kata lain, model GeoWEPP

15. INPUT DATA UNTUK
PERHITUNGAN DENGAN WEPP
1. Data iklim seperti curah hujan harian,
temperatur, radiasi matahari dan angin. Suatu
program tersendiri disebut CLIGEN
digunakan untuk membangkitkan data iklim
yang baik secara kontinyu maupun kejadian
tunggal.
2. Data topografi seperti panjang lereng,
kemiringan lereng, dan arah lereng.
3. Data tanah seperti tekstur, albedo ( bagian
dari radiasi matahari yang dipantulkan
kembali ke atmosfer), kejenuhan awal,
erodibilitas tanah, tegangan geser kritis tanah,

16. SIMULASI WEPP
Proses erosi physical based
disimulasikan didalam WEPP dengan
konsep persamaan kontinuitas steady-
state untuk menjelaskan pergerakan
sedimen pada alur mengacu kepada
hukum konservasi massa dan energi.
Model WEPP menggunakan persamaan-
persamaan tersebut dibawah (NSERL.,
1995 di dalam Endale, 2003).

17. LOKASI STUDI
Studi mengenai teknik pendugaan erosi dan
sedimentasi berbasis model simulasi
GeoWEPP dan SIG menggunakan satuan
Daerah Aliran Sungai (DAS). Penelitian ini
dilaksanakan di DAS Limboto. Secara
astronomis, DAS Limboto terletak pada 122°
42’ 0.24” – 123° 03’ 1.17” BT dan 00° 30’
2.035” – 00° 47’ 0.49” LU. Dataran area dari
DAS Limboto sangat sempit, hanya 20 % dari
seluruh DAS. Ketinggian daratan pada
pegunungan Utara danau berkisar + 700 - +
1000 dan pegunungan Selatan berkisar + 1000
– + 1500 serta pegunungan di bagian Barat

18. PETA TOPOGRAFI DAS
LIMBOTO

19. PERSIAPAN INPUT DATA
1. DATA IKLIM
Data iklim yang dibutuhkan oleh GeoWEPP
termasuk nilai harian dari curah hujan,
temperatur, radiasi matahari, dan kecepatan
angin. Data iklim tersebut dibutuhkan untuk
diolah terlebih dahulu dengan menggunakan
model CLIGEN.
Wilayah Kabupaten Bone termasuk daerah
beriklim sedang kelembaban udara berkisar
antara 95 % - 99 % dengan temperatur
berkisar 26 – 43oC. Pada periode April-
September bertiup angin timur yang membawa
hujan, sebaliknya pada. bulan Oktober-Maret

20. 2. PENGOLAHAN DATA TOPOGRAFI
Untuk mendapatkan peta kontur DAS Limboto,
digunakan data SRTM (Shuttle Radar Topography
Mission) dan software Global Mapper 6.
Pada program Global Mapper 6, SRTM DAS
Limboto berada pada 122° 42’ 0.24” – 123° 03’
1.17” BT. Peta kontur dibuat dalam program Global
Mapper dengan interval 10 m. Data kontur yang
akan diolah disimpan dalam bentuk data digital.
Data digital ini adalah adalah data vektor dalam
format ArcView shape file ataupun format yang lain
yang dapat dikonversi menjadi ArcView shape file.
Data kontur format vektor diolah terlebih dahulu
menjadi Model Elevasi Digital (Digital Elevation

21. 3. DATA TANAH
Jenis tanah area studi meliputi Inceptisols, (tanah
dengan pengembangan horizon minimal), Entisols
(tanah asli, diolah dengan material induk yang tidak
terkonsolidasi), Alfisols (tanah hutan yang mudah
menyerap dengan tingkat kesuburan yang relatif
tinggi), Vertisols, Mollisols (tanah yang berada pada
ekosistem padang rumput).

22. 4. DATA PENGGUNAAN LAHAN

23. 5. DATA JENIS SALURAN

24. PERSAMAAN TOTAL TINGKAT
EROSI
dimana :
dG = perubahan muatan sedimen (kg/s.m)
dx = perubahan panjang lereng (m)
Df = tingkat erosi alur (kg/s.m2), positif untuk
detasemen, negatif untuk deposit
Di = angkutan sedimen antar alur ke alur
(kg/s.m2)

25. TINGKAT EROSI ANTAR ALUR
Tingkat erosi alur adalah ukuran sedimen yang
dialirkan ke saluran terkonsentrasi. Nilai ini
diasumsikan secara proposional pada
intensitas curah hujan, run off dan dampak dari
kekasaran tanah dengan parameter erodibilitas
(Ki) yang secara proporsional konstan, yang
pada kenyataannya disesuaikan untuk
beberapa faktor yang bervariasi (NSERL,
1995, di dalam Endale 2003)

26. PERSAMAAN
dimana :
Kiadj = erodibilitas antar alur yang disesuaikan (kg.s/m4)
Ie = intensitas cuah hujan efektif (m/s)
τir = tingkat run off antar alur (m/s)
SDRRR = sediment delivery ratio (%)
Fnozzle = faktor yang disesuaikan untuk nozzle irigasi
curah yang berdampak pada variasi energi (%)
Rs = jarak alur (m)
W = lebar alur (m)

27. TEKNIK PENDUGAAN EROSI DAN
SEDIMEN BERBASIS MODEL
GEOWEPP
Program GeoWEPP hanya dapat
mensimulasikan erosi dan sedimen untuk
luasan area tertentu saja (< 16000 ha). Oleh
karena itu DAS Limboto dibagi menjadi
beberapa zone berdasarkan outlet anak sungai
yang paling luar dan mencukupi syarat minimal
simulasi dengan program GeoWEPP.
Pembagian zone ini lebih baik berupa persegi
panjang karena dalam pembuatan TIN dari
peta kontur membutuhkan bentuk peta
trianggular. Pembagian zone dilakukan pada
program ArcView GIS diikuti dengan
pembagian DEM, peta tanah dan peta

28. PETA PEMBAGIAN BATAS ZONE

29. MODEL SIMULASI DALAM
GEOWEPP
1. Metode DAS (Watershed), yakni simulasi
untuk merepresentasikan kelerengan dan
saluran-saluran sungai (metode DAS) yang
mengkaji akibat off-site dari lereng dan sungai
yang terdapat di dalam sub DAS tersebut.
2. Metode Aliran (Flowpath), yakni simulasi untuk
seluruh masing-masing aliran dan menyatukan
mereka menjadi suatu analisa spasial dengan
mempertimbangkan hasil simulasi untuk setiap
sel raster dari luas area dan panjang aliran
yang tercakup didalamnya.

30. HASIL RUNNING GEOWEPP

31. Pada legenda dari peta hasil running WEPP
secara dinamis diset pada nilai kehilangan tanah
yang dapat ditoleransi atau nilai target T. Hal ini
memungkinkan pengguna program GeoWEPP
memasukkan nilai batas yang dapat ditoleransi
dan membuat peta tampilan area dengan nilai T
yang dapat ditoleransi (berwarna hijau), nilai T
yang tidak dapat ditoleransi (berwarna merah) dan
area deposit (berwarna kuning). Dalam hal ini nilai
T yang dipakai adalah 10 ton/ha/thn (Suripin,
2002).
Peta off-site menunjukkan hasil sedimen yang
masuk ke sungai dari masing-masing lereng
berdasarkan nilai T. Peta on-site ditampilkan
dengan mengaktifkan theme on-site sehinga peta

32. Untuk membuat model simulasi dengan GeoWEPP
dibuat 14 zone untuk membantu pembentukan masing-
masing sub DAS dari outlet-outlet jaringan sungai yang
ditentukan. Setiap zone dimungkin kan terdapat
beberapa outlet yang dapat dibentuk dan masing-
masing otlet akan mewakili sub das yang berbeda-
beda.
Setelah melalui beberapa proses trial and error dalam
hal penentuan letak dan besar zone serta letak
masing-masing outlet, didapat pembagian
pembentukan sub DAS yang paling baik yakni terbagi
menjadi 14 zone, 42 outlet dan 42 sub DAS yang
tersebar di DAS Limboto. Maisng-masing sub DAS
akan menghasilkan model simulasi prediksi erosi dan
sedimen yang berbeda-beda tergantung dari luas das,
topografi das, penutup lahan yang ada, dan jenis tanah
yang terkandung didalamnya.
Setelah model terbentuk dari masing-masing sub DAS

33. PETA HASIL SEDIMEN MODEL
GEOWEPP (KAJIAN OFF-SITE)

34. PETA KEHILANGAN TANAH MODEL
GEOWEPP (KAJIAN ON-SITE)

35. Pada Gambar 6. terdapat peta hasil sedimen
yang merupakan peta kajian off-site dari model
GeoWEPP. Dari gambar tersebut dapat dilihat
bahwa kontribusi sedimen terbesar yakni
dengan dengan nilai sediment yield > 4T (T =
10 ton/ha/thn) berada pada Utara Danau
Limboto atau berada pada pertengahan DAS
Limboto dan sejumlah besar dengan kadar
yang lebih kecil tersebar ditenggara DAS
Limboto. Hal ini disebabkan karena pada
daerah tersebut memiliki dominan penutupan
lahan berupa ladang, kebun dan belukar.
Daerah tersebut juga berada pada rata-rata
ketinggian 350-500 m MSL. Daerah yang

36. Pada Gambar 7. terdapat peta kehilangan jumlah
tanah yang merupakan peta kajian on-site dari
mdoel GeoWEPP. Dari gambar tersebut dapat
dilihat bahwa kehilangan jumlah tanah terbesar
juga berada pada Utara Danau Limboto dan
sedikit tersebar dibagian tenggara DAS Limboto.
Kehilangan jumlah tanah dengan jumlah yang kecil
tersebar merata di bagian Utara, Tengah dan
Selatan DAS Limboto.
Pada hasil running model simulasi GeoWEPP
terdapat beberapa perbedaan dengan studi yang
terdahulu pernah dilakukan. Perbedaan pertama
terletak pada luas DAS yang tercakup dari hasil
running. Pada RTL-RLKT yang diterbitkan oleh BP
DAS Bone Bolango tertera luas DAS Limboto

39. Berdasarkan hasil running GeoWEPP didapat
jumlah total erosi pada DAS Limboto sebesar
3.409.067,36 ton/thn atau rata-rata erosi per
hektar adalah 44,69 ton/ha/thn atau 3.72 mm/thn.
Nilai erosi tersebut telah melewati ambang batas
bahaya erosi yang diperkenankan (dapat
ditoleransikan) yaitu sebesar 10 ton/ha/thn (Suripin
2002). Sediment deposisi pada DAS Limboto
224.356,54 ton/thn atau sedimen deposisi per
hektar adalah sebesar 2,94 ton/ha atau 0.245
mm/thn. Sediment yield DAS Limboto adalah
3.184.710,41 ton/thn atau sedimen yield per hektar
adalah 41,75 ton/ha/thn atau 3.48 mm/thn. Dari
data diatas adalah sesuai dengan keadaan DAS
Limboto yang sebagian besar tertutupi oleh ladang

40. Total erosi dan sedimen hasil running GeoWEPP
memiliki perbedaan dengan RTL-RLKT. Pada RTL-
RLKT didapat hasil total erosi DAS Limboto adalah
4.222.096 ton/thn atau nilai rata-rata erosi per
hektar adalah 108.81 ton/ha/thn. Terdapat
perbedaan yang cukup mencolok dengan hasil
running GeoWEPP yakni 23.85% lebih kecil dari
total erosi RTL-RLKT. Hal ini disebabkan karena
RTL-RLKT menggunakan pendekatan USLE
(Universal Soil Loss Equation). Pendekatan USLE
memiliki beberapa kekurangan salah satunya
adalah memiliki skala prediksi bentang lereng
(hillslope profile) dengan erosi rata-rata tahunan
dari suatu bentang lereng yang tidak ada
cekungan deposisinya sedangkan GeoWEPP

41. KESIMPULAN
GeoWEPP merupakan model fisik simulasi
kontinyu yang dapat digunakan untuk
memperkirakan tingkat erosi yang terjadi di DAS
Limboto karena GeoWEPP memiliki kelebihan
untuk memprediksi distribusi kehilangan tanah
spasial dan temporal untuk sebuah lereng atau titik
tertentu pada suatu lereng secara harian, bulanan
atau rata-rata tahunan. Hasil keluaran dapat
diekstrapolasi kedalam kondisi yang lebih luas.
Dengan kata lain, model GeoWEPP dapat
memprediksi efek in-site dan off site dari erosi
tersebut . Hasil keluaran GeoWEPP menunjukkan
DAS Limboto berada pada kondisi kritis yakni
memiliki laju erosi 44,69 ton/ha/thn atau 3.72
mm/thn. Sediment deposisi per hektar pada DAS