PEMANFAATAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG) BERBASIS OPEN SOURCE UNTUK ANALISIS KERENTANAN AIR PERMUKAAN SUBDAS BLONGKENG

Transkripsi

1 PEMANFAATAN SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS (SIG) BERBASIS OPEN SOURCE UNTUK ANALISIS KERENTANAN AIR PERMUKAAN SUBDAS BLONGKENG Saddam Hussein 1, Werdiningsih 2 1 Mahasiswa Jurusan Sains Informasi Geografi dan Pengmbangan Wilayah, Fakultas Geografi Universitas Gadjah Mada Bulaksumur, Yogyakarta Telp (0274) Mahasiswa Jurusan Geografi Lingkungan, Fakultas Geografi Universitas Gadjah Mada Bulaksumur, Yogyakarta Telp (0274) saddam6426@yahoo.com, luffa27.feria@gmail.com ABSTRAKS Air merupakan salah satu sumberdaya alam yang memiliki fungsi penting bagi kehidupan sehingga perlu dilestarikan, diantaranya dengan pengendalian pencemaran air permukaan. Kerentanan air permukaan terhadap pencemaran berbeda di setiap wilayah. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kerentanan air permukaan pada SubDAS Blongkeng yang merupakan bagian dari DAS Progo, Jawa Tengah. Penelitian ini memanfaatkan Sistem Informasi Geografis (SIG) dengan menggunakan perangkat lunak open source GRASS dan Quantum GIS. Metode PCSM (Point Count System Model) digunakan dengan mempertimbangkan parameter kemiringan lereng, curah hujan tahunan dan penggunaan lahan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa daerah penelitian memiliki kerentanan air permukaan terhadap pencemaran mulai dari tingkat kerentanan rendah (10,7%), sedang (77,7%),) dan tinggi (11,6%). SubDAS Blongkeng memiliki keragaman pada setiap parameter yang digunakan. Oleh karena itu, ketiga parameter tersebut dapat dikatakan memberikan pengaruh yang sama terhadap kerentanan pencemaran air permukaan di daerah penelitian. Kata Kunci: Sistem informasi geografis, kerentanan, pencemaran, air permukaan 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Air merupakan salah satu sumberdaya alam yang memiliki fungsi sangat penting bagi kehidupan dan perikehidupan manusia, serta untuk memajukan kesejahteraan umum, sehingga merupakan modal dasar dan faktor utama pembangunan. Untuk melestarikan fungsi air perlu dilakukan pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air secara bijaksana dengan memperlihatkan kepentingan generasi sekarang dan mendatang serta keseimbangan ekologis (PP No.82 tahun 2001). Pengelolaan air yang terbatas merupakan isu penting dalam membangun masa depan yang berkelanjutan. Salah satu caranya adalah dengan mengurangi atau mencegah pencemaran air. Pencemaran air diindikasikan dengan menurunnya kualitas air tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi sesuai dengan peruntukannya. Hal ini dapat terjadi disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu kemiringan lereng, curah hujan tahunan dan faktor kegiatan manusia dalam pemanfaatan suatu lahan. Langkah yang dapat dilakukan dalam upaya pencegahan pencemaran air adalah melalui zonasi atau pemetaan kerentanan suatu daerah terhadap pencemaran, yang selanjutnya dapat menjadi pertimbangan dalam pengambilan keputusan dalam pengendalian kualitas air secara keseluruhan. Pemetaan ini dapat dilakukan dengan menggunakan Sistem Informasi Geografis (SIG) dengan metode Point Count System Model (PCSM). Perangkat lunak berbasis open source di bidang Sistem Informasi Geografis (SIG) telah banyak digunakan dan telah terbukti dapat memberikan hasil dengan akurasi yang tinggi. Kehadiran perangkat lunak berbasis open source ini juga menjawab adanya permasalahan mengenai keabsahan penggunaan perangkat lunak berlisensi. Beberapa perangkat lunak yang telah cukup banyak digunakan adalah Quantum GIS dan GRASS (Geographical Resources Analysis Support System). Penelitian ini dilakukan di SubDAS Blongkeng yang merupakan bagian dari DAS Progo dan berhulu di lereng barat Gunungapi Merapi. SubDAS ini terletak pada Kecamatan Muntilan, Ngluwar, Dukun, Srumbung dan Salam, Kabupaten Magelang, Provinsi Jawa Tengah. Setiap daerah memiliki kerentanan pencemaran air yang berbeda-beda. SubDAS Blongkeng memiliki kemiringan lereng berkisar dari 0%-55%. Penggunaan lahan di daerah tersebut pasca erupsi 2010 adalah semak belukar, gedung, hutan, kebun, pemukiman, lahan kosong, sawah irigasi, sawah tadah hujan, dan tegalan. Curah hujan di daerah penelitian juga beragam, yaitu mm/tahun. Keragaman karakteristik tersebut, mengakibatkan setiap wilayah di dalam SubDAS tersebut memiliki potensi pencemaran yang berbedabeda. Oleh sebab itu, pemetaan indeks kerentanan air permukaan terhadap pencemaran di SubDAS Blongkeng penting untuk dilakukan. 1.2 Tujuan Berdasarkan penjelasan diatas, penelitian ini bertujuan untuk: a. mengetahui distribusi parameter DAS, yaitu 92

2 curah hujan rata-rata tahunan, penggunaan lahan dan kemiringan lereng, b. mengetahui distribusi spasial tingkat kerentanan air permukaan terhadap pencemaran di daerah penelitian. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kerentanan Air Permukaan Konsep kerentanan airtanah terhadap pencemaran pertama kali diperkenalkan dibandingkan kerentanan air permukaan terhadap pencemaran. Kerentanan airtanah merupakan ukuran tingkat kemudahan atau tingkat kesulitan airtanah dimasuki oleh polutan di suatu wilayah (Harter dan Walker, 2001). Sementara konsep kerentanan airtanah menurut Vrba dan Zaporozec (1994) adalah bahwa lingkungan fisik dapat mempengaruhi tingkat perlindungan terhadap polutan yang masuk ke dalam airtanah, yang kemudian disebut sebagai kerentanan intrinsik. Kerentanan intrinsik sendiri menunjukkan mudah tidaknya perairan terkena pencemaran oleh hasil aktivitas manusia. Analisisnya didasarkan pada karakteristik hidrogeologi suatu wilayah tanpa mempertimbangkan jenis polutan. Tidak ada perbedaan yang mencolok antara kerentanan airtanah dengan kerentanan air permukaan (Harter dan Larry, 2008). Hal yang membedakan keduanya adalah skor dari variabel dan bobot dari parameter yang digunakan untuk menilai kerentanan air terhadap pencemaran. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa kerentanan air permukaan merupakan ukuran tingkat kemudahan atau tingkat kesulitan air permukaan dapat dicemari oleh polutan disuatu wilayah. 2.2 PCSM PCSM (Point Count System Model) merupakan pendekatan yang digunakan dalam menganalisis kerentanan air permukaan di suatu wilayah. PCSM menggunakan rating/skor multiparameter dalam penentuan tingkat kerentanan air permukaan, yaitu kemiringan lereng, penggunaan lahan, dan curah hujan rerata tahunan. Setiap parameter memiliki tingkat pengaruh yang tidak sama besarnya terhadap kerentanan air permukaan, sehingga diperlukan adanya pemberian bobot untuk tiap parameter yang digunakan. Faktor kemiringan lereng akan berpengaruh pada banyaknya presipitasi yang menjadi runoff atau proses infiltrasi yang terjadi. Semakin besar kemiringan lereng, maka potensi hujan yang jatuh untuk menjadi runoff akan semakin besar. Sementara pada kemiringan lereng yang kecil, proses infiltrasi akan lebih intensif terjadi, sehingga runoff yang dihasilkan lebih kecil. Penggunaan lahan mendeskripsikan aktivitas yang terjadi di permukaan tanah, sehingga mempengaruhi kecenderungan air yang menjadi runoff. Sementara faktor curah hujan akan menentukan besarnya jumlah sumber air yang tertransport melalui permukaan lahan menuju sungai atau danau. Semakin tinggi intensitas hujan dianggap menyebabkan makin tingginya tingkat kerentanan air. 2.3 Sistem Informasi Geografis (SIG) SIG adalah sistem yang berbasiskan komputer yang digunakan untuk menyimpan dan memanipulasi informasi informasi geografi. SIG dirancang untuk mengumpulkan, menyimpan, dan menganalisis objek dan fenomena dimana daerah geografi merupakan karakteristik yang penting atau kritis untuk dianalisis. Dengan demikian, SIG merupakan sistem komputer yang memiliki empat kemampuan dalam menangani data yang bereferensi geografi, yaitu masukan, manajemen data (penyimpanan dan pemanggilan data), analisis dan manipulasi data, dan keluaran (Aronoff, 1989). 2.4 Quantum GIS Quantum GIS merupakan salah satu perangkat lunak open source di bawah proyek resmi dari Open Source Geospatial Foundation (OSGeo) yang dapat dijalankan dalam sistem operasi Windows, Mac OSX, Linux dan Unix. Aplikasi ini menawarkan pengolahan data geospasial dengan berbagai format dan fungsionalitas vektor, raster dan database. Untuk keperluan analisis spasial, aplikasi ini telah cukup lengkap karena telah terintegrasi dengan perangkat lunak GRASS. Pemanfaatan perangkat lunak Quantum GIS ini dapat digunakan sebagai pilihan alternatif dari software SIG komersial seperti ArcView maupun ArcGIS. Quantum GIS dapat diakses melalui situs resmi yang beralamatkan GRASS GRASS (Geographical Resources Analysis Support System) pertama kali dikembangkan oleh US Army Construction Engineering Research Lab (CERL) dan sejak tahun 1997, GRASS ini dikembangkan oleh Baylor University, Waco Texas, USA. GRASS merupakan perangkat lunak open source dibawah lisensi GNU General Public License. GRASS berkembang melalui berkembangnya modul-modul yang semakin lengkap dan dapat diunduh secara gratis. GRASS memungkinkan penggunanya untuk menganalisis, menyimpan, mengupdate, membuat pemodelan dan menampilkan data geospasial. 3. METODE PENELITIAN Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode PCSM (Point Count System Model). Metode ini menekankan pada pembobotan tiap parameter dan skor dari tiap variabel yang digunakan. Setiap parameter yang digunakan akan diberi bobot dengan rentang 1-3 (tabel 1), sedangkan variabel dari parameter yang digunakan diberi skor Semakin tinggi skor dari suatu variabel, menggambarkan semakin rentan variabel tersebut terhadap pencemaran, dan 93

3 sebaliknya. Penentuan indeks kerentanan airtanah dalam penelitian ini menggunakan tiga parameter, yaitu kemiringan lereng, penggunaan lahan, dan curah hujan. Tabel 1. Klasifikasi dan bobot parameter terhadap kerentanan air permukaan Parameter Bobot Penggunaan Lahan 3 Kemiringan Lereng 2 Curah hujan 3 Ketiga parameter direpresentasikan dalam bentuk peta, sehingga dapat diketahui distribusi spasialnya. Peta kemiringan lereng diperoleh dari analisis melalui interpolasi garis kontur. Garis kontur didapatkan dari peta Rupa Bumi Indonesia (RBI) skala 1: Peta penggunaan lahan didapatkan melalui interpretasi visual foto udara pasca erupsi Merapi 2010 dengan skala output 1: Sedangkan peta curah hujan tahunan didapatkan dari interpolasi curah hujan di 10 stasiun hujan di sekitar daerah penelitian. Ketiga peta tersebut kemudian di tumpang susun (overlay) dengan menggunakan sistem informasi geografis (SIG). Indeks kerentanan didapatkan dari jumlah pengkalian tiap skor variabel dengan tiap bobot parameter masing-masing, dengan menggunakan rumus: VI = RwRt + TwTr + LwLr (1) VI = indeks kerentanan Rw = bobot curah hujan Rt = skor curah hujan Tw = bobot kemiringan lereng Tr = skor kemiringan lereng Lw = bobot penggunaan lahan Lt = skor penggunaan lahan Tabel 2. Klasifikasi dan skoring variabel kemiringan lereng Kemiringan lereng (%) Skor >55 10 Tabel 3. Klasifikasi dan skoring variabel curah hujan Curah hujan (mm/tahun) Skor > Tabel 4. Klasifikasi dan skoring variabel penggunaan lahan Penggunaan Lahan Skor Tubuh air 1 Lahan kosong 2 Hutan 3 Semak Belukar 4 Kebun 5 Tegalan 7 Sawah 7 Pemukiman 8 Pemrosesan dan analisis data dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak GRASS dan Quantum GIS. Hasil tumpang susun (overlay), kemudian diklasifikasikan menurut klasifikasi equal interval. Adapun klasifikasi tersebut menghasilkan zonasi daerah dengan tingkat kerentanan air permukaan rendah, sedang dan tinggi. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Kemiringan Lereng Peta kemiringan lereng SubDAS Blongkeng (gambar 1) menunjukkan bahwa kemiringan lereng SubDAS Blongkeng adalah berkisar antara 0%-55%. Daerah hulu SubDAS Blongkeng didominasi oleh kemiringan lereng 21%-55%, sementara bagian tengah SubDAS memiliki kemiringan lereng yang bervariasi, yaitu 2%-13%, dan kemiringan lereng bagian hilir didominasi kemiringan lereng sebesar 0%-2%. Secara teori, dari distibusi kemiringan lereng tersebut dapat dikatakan bahwa daerah hulu memiliki kerentanan air permukaan terhadap pencemaran yang lebih besar dibandingkan daerah tengah maupun hilir. Hasil presentase kemiringan lereng SubDAS Blongkeng (gambar 2) menunjukkan bahwa dominasi kemiringan lereng SubDAS Blongkeng adalah 0-2%, kemudian diikuti kemiringan lereng sebesar 3-7%, 8-13%, dan 21-55%. Sementara presentase kemiringan lereng 14-20% merupakan presentase kemiringan lereng yang paling kecil. 94

4 Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2012 (SENTIKA 2012) ISSN: Gambar 1. Peta kemiringan lereng SubDAS Blongkeng (Sumber: Hasil analisis data, 2012) Gambar 2. Presentase kemiringan lereng SubDAS Blongkeng (Sumber: Hasil analisis data, 2012) 4.2 Penggunaan Lahan Berdasarkan peta penggunaann lahan setelah erupsi tahun 2010, penggunaan lahan yang mendominasi di SubDAS Blongkeng adalah sawah irigasi, yaitu sebesar 41,8% dari luas SubDAS. Penggunaan lahan SubDAS Blongkeng selain sawah irigasi adalah semak belukar, gedung, hutan, kebun, pemukiman, lahan kosong, sawah tadah hujan, dan tegalan. Presentase penggunaan lahan SubDAS Blongkeng ditunjukkann pada gambar 3. 41,8 17,1 6,0 9,7 20,6 4,3 0,2 11,5 3,9 1,0 17,5 19,7 46,7 0-2% 3-7% 8-13% 14-20% 21-55% semak belukar gedung hutan kebun pemukiman lahan ksong sawah irigasi sawah tadah hujan tegalan 0,2 Gambar 3. Presentase penggunaan lahan SubDAS Blongkeng (Sumber: Hasil analisis data, 2012) Gambar 4. Peta penggunaan lahan SubDAS Blongkeng (Sumber: Hasil analisis data, 2012) 4.3 Curah Hujan Curah hujan SubDAS Blongkeng memiliki rentang antara 2000 mm/tahun hingga 3191 mm/tahun. Daerah hulu SubDAS, memiliki curah hujan mm/tahun dan lebih dari 3000 mm/tahun. Sementara curah hujan mm/tahun dan mm/tahun terjadi pada bagian tengah SubDAS. Untuk daerah hilir SubDAS, curah hujan yang terjadi adalah mm/tahun. Pusat massa hujan terjadi di bagian hulu SubDAS Blongkeng, yaitu memiliki curah hujan tahunan lebih besar dari 3000 mm. Gambar 5. Peta isohyet SubDAS Blongkeng (Sumber: Hasil analisis data, 2012) 4.44 Kerentanan Pencemaran Air Permukaan Hasil tumpang susun peta penggunaan lahan, kemiringan lereng, dan curah hujan menunjukkan bahwa kelas kerentanan air permukaan terhadap pencemar berkisar pada nilai indeks Kelas kerentanan tertinggi berada di bagian hulu SubDAS, yaitu sebesar 36,9% dari luas daerah hulu. Sementara kerentanan tinggi pada bagian tengah SubDAS memiliki presentasee 6,5% dan bagian hilir adalah 1,6%. Hal ini dapat terjadi disebabkan karena daerah hulu SubDAS Blongkeng merupakan pusat massa hujan, dengan curah hujan dominan adalah lebih dari 3000 mm/tahun dan memiliki kemiringan lereng yang besar, yaitu 21-55%. Curah hujan yang tinggi dengan kemiringan lereng yang besar akan berpengaruh terhadap terangkutnya polutan melalui runoff yang dihasilkan. Penggunaan lahan di bagian 95

5 hulu SubDAS, yaitu hutan, kebun, dan semak belukar relatif memiliki skor yang kecil. Sehingga dapat dikatakan bahwa dari segi parameter penggunaan lahan, hulu SubDAS Blongkeng memiliki kerentanan yang rendah. Sementara itu, kelas kerentanan sedang berada di sebagian besar daerah tengah dan hilir SubDAS, dengan indeks kerentanan Pada daerah hulu,presentase kerentanan sedang adalah sebesar 60,9% dari luas daerah hulu. Sementara presentase kerentanan sedang pada bagian hilir adalah sebesar 97,7% dari luas daerah hilir. Kelas kerentanan sedang mendominasi daerah tengah SubDAS dipengaruhi oleh kemiringan lereng yang bervariasi, yaitu mulai dari 0-2%, 3-7%, dan 8-13%. Selain itu juga dipengaruhi oleh curah hujan yang beragam serta penggunaan lahan yang juga memiliki skor bervariasi, mulai dari skor 3-8. Sementara pada bagian hilir SubDAS dengan kerentanan sedang, faktor yang paling berpengaruh adalah penggunaan lahan, dimana penggunaan lahan yang mendominasi di bagian hilir, yaitu pemukiman, gedung, dan sawah memiliki skor kerentanan yang tinggi. Selain itu juga dipengaruhi oleh curah hujan sebesar mm/tahun. Parameter lereng mempunyai pengaruh yang lebih kecil dibandingkan dengan parameter curah hujan dan penggunaan lahan karena pada bagian hilir SubDAS memiliki kemiringan lereng 0-2%. Kemiringan lereng yang datar (0-2%) memberikan dampak pada proses meresapnya air hujan ke bawah permukaan tanah (proses infiltrasi) yang lebih intensif dibandingkan pada lereng yang curam, sehingga tingkat kerentanan air terhadap pencemaran lebih rendah. Indeks kerentanan rendah berada pada daerah hulu, tengah, dan hilir SubDAS, dengan indeks kerentanan Pada bagian hulu SubDAS, kerentanan rendah memiliki presentase 2,2% dari luas bagian hulu. Sementara pada bagian tengah SubDAS memiliki presentase kerentanan rendah sebesar 15,1%, dan pada bagian hilir SubDAS adalah 0,7% dari luas masing-masing bagian SubDAS tersebut. Dari uraian tersebut, dapat diketahui bahwa persebaran kelas kerentanan rendah paling tinggi ada pada bagian tengah SubDAS. Daerah tengah SubDAS mendominasi kelas kerentanan yang rendah disebabkan oleh faktor penggunaan lahan dan kemiringan lereng yang memiliki skor kerentanan kecil. Kemiringan lereng pada kelas kerentanan rendah adalah 0-2% dan 3-7%, sehingga proses infiltrasi dominan terjadi. Sementara penggunaan lahan, yaitu hutan, kebun, dan semak belukar yang memiliki skor kerentanan relatif kecil juga berpengaruh terhadap nilai indeks kerentanannya yang rendah. Walapun curah hujan pada kelas kerentanan rendah didominasi oleh curah hujan sebesar mm/tahun, namun karena kemiringan lereng yang datar sampai landai maka proses peresapan air hujan ke bawah permukaan tanah lebih intensif terjadi. Seperti ditunjukkan pada gambar 6, secara keseluruhan SubDAS Blongkeng memiliki kerentanan air permukaan terhadap pencemaran pada kelas sedang, yaitu sebesar ,9 m 2 (77,7%). Pada kelas kerentanan tinggi sebesar ,3 m 2 (11,6%) dan pada kelas kerentanan rendah sebesar ,3 m 2 (10,7%). SubDAS Blongkeng memiliki keragaman dalam hal kemiringan lereng, penggunaan lahan, dan curah hujan. Oleh karena itu, ketiga parameter tersebut dapat dikatakan memberikan pengaruh yang sama terhadap nilai indeks kerentanan. Gambar 6. Presentase kerentanan air permukaan terhadap pencemaran di SubDAS Blongkeng (Sumber: Hasil analisis data, 2012) 5. KESIMPULAN SubDAS Blongkeng memiliki keragaman dalam hal kemiringan lereng, penggunaan lahan, dan curah hujan. Oleh karena itu, ketiga parameter tersebut dapat dikatakan memberikan pengaruh yang sama terhadap nilai indeks kerentanan pencemaran air permukaan. Nilai indeks kerentanan pencemaran air permukaan di SubDAS Blongkeng berada pada rentang nilai Indeks kerentanan bernilai merupakan kerentanan rendah, sementara merupakan kerentanan sedang, dan merupakan kerentanan tinggi. SubDAS Blongkeng didominasi oleh daerah dengan kerentanan air permukaan terhadap pencemaran pada kelas sedang, yaitu sebesar ,9 km 2 (77,7%), sedangkan kelas kerentanan tinggi sebesar ,3 km2 (11,6%) dan pada kelas kerentanan rendah sebesar ,3 km 2 (10,7%). Kerentanan tinggi didominasi oleh SubDAS bagian hulu, sementara bagian tengah dan hilir didominasi oleh kerentanan sedang. Kerentanan rendah merupakan kerentanan yang paling kecil, berada pada bagian tengah SubDAS. PUSTAKA 11,6 10,7 77,7 Rendah Sedang Tinggi Arronoff, Stanley Geographic Information System: A Managemen Perspective. WDL Publications. Canada: Ottawa. Eimers, J.L., Weaver, J.C., Terziotti, S. and Midgette, R.W Method of Rating 96

6 Unsaturated Zone and Watershed Characteristic of Public Water Supplies in North Carolina. USGS, Raleigh, North Carolina Harter, Thomas Watersheds, Groundwater and Drinking Water: a practical guide. Oakland:ANR Publications. Harter,T. dan Walker, L.G Assessing Vulnerability of Groundwater. California: California Departement of Health Services. Prawira, Angga Yuda, Wikantika, Ketut dan Hadi, Firman Analisis Spasial Lahan Kritis di Kota Bandung Utara Menggunakan Open Source Grass. Makalah disajikan dalam Pertemuan Ilmiah Tahunan MAPIN XIV Pemanfaatan Efektif Penginderaan Jauh Untuk Peningkatan Kesejahteraan Bangsa. Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, September Republik Indonesia Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air Dan Pengendalian Pencemaran Air Presiden Republik Indonesia. Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 2001 Nomor 153. Sekretariat Negara. Jakarta. Romadona, Aditya dan Kusnanto, Hari Open Source GIS: Aplikasi Quantum GIS untuk Sistem Informasi Lingkungan. Yogyakarta: BPFE. Vrba J., Zaporosec A Guidebook on Mapping Groundwater Vulnerability. Vol 16. International Association of Hydrogeologists, Verlag Heinz Heise, Hannover. Widyastuti,M. and Slamet,S Contamination Vulnerability Analysis of Watershed for Water Quality Monitoring. Journal Forum Geografi, Vol.20, No.1,