APLIKASI GEO-SPLaSH.NET UNTUK MERANCANG DESAIN TEKNIK KONSERVASI TANAH DI DAS CILIWUNG TUGU

Transkripsi

1 APLIKASI GEO-SPLaSH.NET UNTUK MERANCANG DESAIN TEKNIK KONSERVASI TANAH DI DAS CILIWUNG TUGU T. Vadari dan A. Rachman Balai Penelitian Tanah ABSTRAK Geo-SPLaSH.NET merupakan program kelanjutan dari program GeoSPLaSH versi 1.0 dari Balai Penelitian Tanah. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan model prediksi erosi pada suatu DAS dan mendiagnosis suatu areal yang telah tererosi berat (hot spot) dalam skala DAS. Penelitian telah dilaksanakan di DAS Ciliwung Hulu, Kabupaten Bogor, Jawa Barat dengan luas 153,5 hektar. Ketinggian tempat berkisar m di atas permukaan laut dengan kemiringan lahan yang dominan (76,0%) dari kelas miring sampai curam (45%) sedangkan yang tergolong datar samapai agak miring adalah 14,1%. Tanah telah diklasifikasikan sebagai tanah Regosol (Soepratohardjo, 1961) atau dipadankan dengan Dystrandepts (Soil Taxonomy, 1975). Penggunaan lahan berupa hutan seluas 27,49 hektar, perkebunan (teh) seluas 41,75 hektar, villa atau gedung seluas 1,33 hektar, tegalan yang ditanami sayuran (kol dan cabe) seluas 78,95 hektar, rumput atau semak belukar seluas 0,08 hektar, dan pemukiman seluas 3,96 hektar. Peta Digital Elevation Model (DEM) dengan program Topography Parameterization (TOPAZ) dibentuk DAS dan Sub-DAS serta jaringan drainasinya. Data spasial tanah dan penggunaan lahan diidentifikasi dan dideliniasi di lapang dengan menggunakan alat Global Position System (GPS). Data curah hujan harian diperoleh dari alat penakar hujan otomatis. Data spasial dirasterisasi dengan ukuran 10m x 10m dan dihitung dengan prosedure model CALSITE (CALibrated SImulation of Transported Erosion). Hasil penelitian menunjukkan program Geo-SPLaSH.NET telah dapat menghitung erosi yang terjadi di DAS Ciliwung Tugu dan menampilkan areal (wilayah) dalam DAS yang telah mengalami erosi berat (hot spot). PENDAHULUAN Kerusakan Daerah Aliran Sungai (DAS) di beberapa DAS di Indonesia semakin meluas disebabkan oleh masih tingginya tingkat erosi tanah. Priyono dan Cahyono (2004) melaporkan, jumlah DAS yang tergolong kritis telah meningkat dari 22 DAS dengan luas 9,7 juta ha pada tahun 1984 menjadi 42 DAS dengan luas 23,7 juta ha pada tahun Untuk mengatasi hal ini diperlukan upaya pengendalian aliran permukaan (run-off) dan melindungi lapisan 241

2 T. Vadari dan A. Rachman permukaan tanah (top soil) dari erosi dan mencegah terjadinya sedimentasi di sungai, dam, atau waduk. Model empirik seperti Universal Soil Loss Equation (USLE) telah digunakan secara luas untuk menduga erosi yang terjadi dari suatu hamparan. Di Indonesia, USLE selain digunakan untuk mengidentifikasi daerah yang telah tererosi berat, juga sering digunakan untuk mengevaluasi tingkat keberhasilan kegiatan konservasi tanah dan air. USLE dirancang untuk memprediksi erosi pada skala plot, sehingga apabila digunakan untuk menduga erosi pada skala DAS seringkali menghasilkan erosi terduga jauh lebih besar dari yang sebenarnya (Agus et al, 2004). Kelemahan lain dari model empirik seperti USLE ini tidak dapat memberikan gambaran mengenai distribusi spasial, distribusi waktu, dan prosesproses yang terjadi dalam erosi. Model CALSITE dirancang untuk menentukan dan mengidentifikasi erosi tanah dan hasil sedimen (sediment yield) yang terjadi dalam suatu kawasan DAS dengan mengikuti arah aliran ke bawah yang bermuara ke suatu outlet DAS. Analisis spasial model CALSITE menggunakan program Sistem Informasi Geografi (SIG) dengan data berbasis raster sehingga faktor LS yang cukup rumit diperoleh dapat dihitung dengan mudah dan cepat. Selain faktor sedimentasi juga diperhitungkan, model ini memerlukan data Digital Elevation Model (DEM) sehingga aspek spasial dan proses-proses dalam erosi turut diperhitungkan. Model GeoSPLaSH yang akan dibangun pada tahun 2009 akan mengintegrasikan keunggulan SIG dengan model CALSITE yang telah dimodifikasi seperti program GeoWEPP dengan WEPP (Renschler, 2002 dan Rachman et al, 2006). Diharapkan GeoSPLaSH akan memiliki fungsi dan kemampuan mengaplikasikan model prediksi erosi dan sedimentasi untuk untuk suatu kawasan DAS. Model ini diharapkan dapat digunakan untuk menduga tingkat bahaya erosi, mengidentifikasi daerah yang bermasalah dan proses yang terjadi di daerah tersebut, dan memberikan alternatif untuk mengatasi masalah yang terjadi. 242

3 Aplikasi GEO-SPLaSH.Net untuk Merancang Desain Teknik Konservasi Tanah METODOLOGI Karakteristik DAS Penelitian telah dilaksanakan di DAS Ciliwung Tugu seluas 153,5 hektar; secara administratif lokasi penelitian termasuk dalam Desa Tugu Utara, Kecamatan Cisarua, Kabupaten Bogor, Provinsi Jawa Barat. Secara geografis lokasi penelitian termasuk dalam posisi antara ,267 LS, ,703 BT dan ,068 LS, ,180 BT dalam Peta RupaBumi Digital Indonesia terdapat pada Lembar No.: Cisarua dan Lembar No.: Cipanas, skala 1 : (Gambar 1). Gambar 1. Lokasi penelitian (Sumber : Peta RBI Cisarua, 2001) Menurut Peta Tanah Tinjau skala 1 : Kabupaten Bogor (1966), jenis tanah di DAS Ciliwung Tugu adalah Regosol menurut klasifikasi Dudal Soepraptohardjo (1961) atau disepadankan dengan Entisols (Dystrandepts) menurut Soil Taxonomy (1975). Kelas kemiringan lahan (slope) DAS Ciliwung Tugu dominan (76,0%) tergolong miring sampai curam sedangkan kelas datar sampai agak miring hanya 243

4 T. Vadari dan A. Rachman sebesar 14,1% dan sisanya 9,9% tergolong sangat curam. Ketinggian tempat antara m sampai m di atas permukaan laut. Data ini diperoleh dari hasil analisis spasial DEM dari digitasi Peta Rupa Bumi Digital Indonesia Lembar Cisarua dan Cipanas dengan ukuran raster 10m x 10m. Pengukuran aliran permukaan dan sedimentasi di DAS Ciliwung Tugu telah dilakukan oleh Balai Pengelolaan DAS (BPDAS) Citarum-Ciliwung dan untuk keperluan penelitian ini data sekunder yang digunakan dimulai tahun 2002 sampai 2008 dari hasil pengukuran BPDAS Citarum-Ciliwung. Curah hujan dan tinggi permukaan air di pintu luaran (outlet) diukur dengan alat ukur otomatis yaitu Automatic Waterlevel Recorder (AWLR) dengan posisi geografis (UTM) di titik ,018 mu dan ,993 mt. Penggunaan lahan di DAS Ciliwung Tugu periode tahun 2002 sampai 2008 adalah hutan, tanaman teh (milik rakyat dan Perkebunan), gedung atau villa, rumput/semak belukar, tegalan yang ditanami sayuran seperti kol dan cabe dan pemukiman atau desa (BPDAS Citarum-Ciliwung, 2008). Hasil deliniasi penggunaan lahan di tahun 2009 menunjukkan telah terjadi perubahan penggunaan lahan yang signifikan yang ditandai dengan banyak villa yang baru dibangun dan luasan tanaman teh milik rakyat semakin menyempit karena beralih ke tanaman sayuran. Delineasi DAS dan Sub-DAS Program GeoSPLaSH menggunakan program TOPAZ untuk mendelineasi DAS dan Sub-DAS lokasi penelitian. Program ini dapat diunduh di internet yang telah terintegrasi dengan program GeoWEPP. Data spasial yang diperlukan adalah data DEM, lokasi geografis titik luaran (outlet), dan peta digital lokasi penelitian. Hasil analisis TOPAZ mendelineasi DAS dan Sub-DAS Ciliwung Hulu belum memberikan hasil yang memuaskan karena DAS dan Sub-DAS yang terbentuk luasannya relatif kecil. Hal ini dikarenakan TOPAZ yang digunakan masih jalan (running) dalam sistem operasi (O/S) DOS yang terbatas kapasitas simpannya. Oleh karena itu untuk dapat memberikan hasil yang diinginkan dilakukan simulasi berkali-kali (trial and error) dengan memberikan data masukan yang berbeda-beda seperti disajikan pada Gambar

5 Aplikasi GEO-SPLaSH.Net untuk Merancang Desain Teknik Konservasi Tanah TOPAZ : Delineasi DAS Gambar 2. Delineasi DAS Ciliwung Tugu Data masukan (input) GeoSPLaSH Program GeoSPLaSH menggunakan model CALSITE yang telah dimodikasi untuk memprediksi erosi dan sedimentasi. Program ini memerlukan data iklim (curah hujan harian), penggunaan lahan dan pengelolaan lahan, tanah, dan data karakteristik DAS Ciliwung Tugu seperti Peta DEM. Iklim Data curah hujan harian diperlukan untuk menjalankan program GeoSPLaSH karena faktor erosivitas yang digunakan adalah model Bols (1978). Data curah hujan dan aliran permukaan menggunakan data dari tahun 2002 sampai tahun 2008; sedangkan untuk melakukan analisis dan menjalankan program GeoSPLaSH dalam makalah ini digunakan data dari tahun 2002 sampai tahun 2007 karena alat AWLR mengalami kerusakan (BPDAS Citarum- Ciliwung,2009). 245

6 T. Vadari dan A. Rachman Penggunaan dan pengelolaan lahan Data penggunaan dan pengelolaan lahan diperoleh dari data sekunder BPDAS Citarum-Ciliwung, 2008 dan pemuktahiran data diperoleh dari hasil pengukuran dan delinesia di lapang pada tahun Distribusi penggunaan lahan di DAS Ciliwung Tugu berupa hutan seluas 27,49 hektar, perkebunan (teh) seluas 41,75 hektar, villa atau gedung seluas 1,33 hektar, tegalan yang ditanami sayuran (kol dan cabe) seluas 78,95 hektar, rumput atau semak belukar seluas 0,08 hektar, dan pemukiman seluas 3,96 hektar. Tanah Seperti telah disebutkan sebelumnya jenis tanah di DAS Ciliwung Tugu adalah Dystrandepts menurut Soil Taxonomy (1975). Dari hasil pengamatan lapang (pengeboran) tidak dijumpai jenis tanah yang lain dalam kawasan ini. Oleh karena itu nilai faktor erodibilitas tanah hanya satu untuk mewakili DAS Ciliwung Tugu. Peta DEM Data DEM dibuat dari peta RupaBumi Digital Indonesia Lembar No.: Cisarua dan Lembar No.: Cipanas skala 1 : Digitasi garis kontur dan penggunaan lahan dilakukan pada wilayah yang dibatasi antara ,267 LS, ,703 BT dan ,068 LS, ,180 BT. Hasil digitasi berupa peta kontur selanjutnya dianalisis dengan program ArcView untuk membentuk data DEM. Peta DEM Ciliwung Tugu disajikan pada Gambar 3 dengan ukuran raster 10 x 10 m, jumlah baris 84 buah dan kolom 326 buah. Posisi geografis diproyeksikan pada UTM zona 48S dengan datum WGS 84. HASIL DAN PEMBAHASAN Berikut akan dibahas hasil analisis kelima parameter dan cara memodifikasi model CALSITE dan metode pendekatannya dalam program GeoSPLaSH. Semua data spasial dikonversi ke format ASCII Raster ArcInfo dan selanjutnya dianalisis dengan program PCRaster yang dapat diunduh di internet. 246

7 Aplikasi GEO-SPLaSH.Net untuk Merancang Desain Teknik Konservasi Tanah Gambar 3. Peta DEM DAS Ciliwung Tugu Peta R (Indeks Erosivitas) Peta R dibentuk dari rumus Bols (1978) yang memerlukan data harian. Salah satu kendala di Indonesia data curah hujan harian sangat sulit diperoleh. Peta R akan terbentuk pada waktu proses simulasi berjalan dan dapat ditampilkan oleh program khusus seperti Aguila yang dapat diunduh di internet. Oleh karena model CALSITE dalam penggunaannya di Thailand dan Filipina menggunakan rumus Bols yang awalnya dibangun di Indonesia, maka penggunaan rumus Bols seyogyanya dipertahankan. Peta K (Indeks Erodibilitas) Di Indonesia perhitungan indeks erodibilitas tanah dalam rumus USLE 1978, umumnya menggunakan rumus Hammer (1981). Penggunaan model CALSITE di Thailand dan Filipina menggunakan Tabel K dari hasil penelitian di Filipina dan Sri Langka, dua negara tempat model CALSITE dibuat. Seperti halnya peta R, peta K juga terbentuk dari proses simulasi. Sayangnya, program seperti ArcView versi 3.2 belum dapat menampilkan peta yang dinamis (mengalami perubahan nilai sejalan dengan proses simulasi), 247

8 T. Vadari dan A. Rachman sedangkan Aguila berjalan di O/S DOS sehingga sulit ditampilkan (capture) dalam makalah ini. Peta LS Penelitian ini menggunakan program SIG yang umum digunakan di Indonesia seperti ArcView 3.2 dan PCRaster 3.0. Tukar menukar data antara dua program ini dengan menggunakan format data ASCII Raster. Peta DEM, Peta DAS dan Sub-DAS, serta Peta Kelas Lereng dibuat dengan menggunakan dua program tersebut. Distribusi kelas lereng DAS Ciliwung Tugu berupa lereng 0-3 % sebanyak 4,6 persen, lereng 3-8 % sebanyak 2,5 persen, lereng 8-15 % sebanyak 6,9 persen, lereng 15-30% sebanyak 30,5 persen (dominan), lereng % sebanyak 22,8 persen, lereng % sebanyak 22,7 persen, dan lereng >65 % sebanyak 9,9 persen (Gambar 4.). Gambar 4. Peta Kelas Lereng DAS Ciliwung Tugu 248

9 Aplikasi GEO-SPLaSH.Net untuk Merancang Desain Teknik Konservasi Tanah Peta CP Di Indonesia penilaian indeks tanaman dan pengelolaannya dalam rumus USLE 1978, umumnya menggunakan nilai-nilai CP dari hasil penelitian Balai Penelitian Tanah. Penggunaan model CALSITE di Thailand dan Filipina menggunakan Tabel CP hasil penelitian di Filipina dan Sri Langka, dua negara tempat model CALSITE dibuat. Penelitian ini menggunakan nilai Tabel CP dari hasil-hasil penelitian yang telah dilakukan di Thailand dan Filipina (Gambar 5). Gambar 5. Peta penggunaan lahan DAS Ciliwung Tugu Peta erosi (Ea) Perkalian peta-peta R, K, LS, dan CP akan menghasilkan nilai erosi DAS Ciliwung Tugu seperti disajikan Gambar 6. Peta erosi ini juga dapat menunjukkan lokasi-lokasi yang mempunyai nilai erosi terbesar (hot spot). Sampai makalah ini dibuat, program GeoSPLaSH yang disusun dalam Bahasa Visual Basic versi 6.0 belum selesai dikerjakan karena adanya kendala di 249

10 T. Vadari dan A. Rachman format data spasial. Oleh karena itu tindakan konservasi tanah yang tepat belum ditampilkan karena algoritma simulasi pemilihan berdasarkan besaran erosi belum dapat ditampilkan. Selain itu perlu dilakukan lagi kalibrasi hasil perhitungan dengan hasil pengukuran di pintu luaran (outlet) agar nilai-nilai parameter menjadi lebih valid dan besaran erosi yang terjadi dapat mendekati kondisi aktual di lapangan. Gambar 6. Peta distibusi erosi DAS Ciliwung Tugu KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dengan PCRaster maka penggunan prosedur program GeoSPLaSH dapat disimpulkan sebagai beriku t: 1. Program GeoSPLaSH sudah dapat digunakan untuk menghitung nilai erosi pada DAS Ciliwung Tugu. 250

11 Aplikasi GEO-SPLaSH.Net untuk Merancang Desain Teknik Konservasi Tanah 2. Program GeoSPLaSH sudah dapat menunjukkan areal yang telah mengalami erosi berat (hot spot). 3. Program GeoSPLaSH yang terintegrasi dalam bahasa Visual Basic versi 6.0 belum selesai dikerjakan karena ada kendala di format data spasialnya. Saran Berdasarkan hasil yang telah diperoleh dalam penelitian ini maka disarankan agar tidak terlalu terikat pada satu program bahasa komputer terutama pada program yang sudah tidak dikembangkan lagi oleh pembuatnya. Perkembangan ilmu komputer yang sangat cepat, serta tersedianya program yang gratis dan mempunyai kemampuan yang baik, perlu dipertimbangkan untuk migrasi ke bahasa open source. DAFTAR PUSTAKA Asdak, C Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Cetakan Pertama. Gadjah Mada University Press, Bulaksumur, Yogyakarta. Bols The Iso-Erodent map of Java and Madura. Report Belgian Technical Assistance Project ATA 105-Soil Research Institute, Bogor, Indonesia. Bradbury, P.A CALSITE: A Catchment Planning Tool for Simulating Soil Erosion and Sediment Yield. Paper on International Conference on Integrated River Basin Development, September 1997, HR Wallingford, UK. p: Bradbury, P.A., Lea N.J., and Bolton P Estimating Catchment Sediment Yield: Development of the GIS-based CALSITE Model. Report No. OD 125, Overseas Development Unit, HR Wallingford, UK. Burrough, P.A. and R.A. McDonnell Principles of Geographical Information Systems. Oxford University Press, New York, USA. Dickinson, A. and Collins, R Predicting Erosion and Sediment Yield at the Catchment Scale. In: Soil Erosion at Multiple Scales: Principles and Methods for Assesing Causes and Impacts (Ed.: Penning de Vries, F.W.T., F. Agus, and J. Kerr). IBSRAM - CABI Publishing, New York, USA. p: Flanagan, D.C. and S.J. Livingston WEPP User Summary: USDA-Water Erosion Prediction Project (WEPP). USDA-ARS National Soil Erosion Research Laboratory, West Lafayette, IN, USA, NSERI Report No

12 T. Vadari dan A. Rachman Garbrecht, J. and L.W. Martz., TOPAZ: Topographic Parameterization Software, 1997, Available at: Accessed 19 September Lal, R Soil erosion by wind and water: problem and prospects. In R. Lal (Ed.) Soil Erosion Methods. Soil and Water Conservation Society. Florida. P.: Isaaks, E.H. and R.M. Srivahasta Applied Geostatistics. Oxford University Press, New York, USA. Priyono, C.N.S dan Cahyono, S.A Teknologi pengelolaan daerah aliran sungai: cakupan, permasalahan, dan upaya penerapannya. Dalam: Prosiding Seminar Multifungsi Pertanian dan Konservasi Sumber Daya Lahan. (Ed.: Agus et al,). Puslitbangtanak. Rachman, A., S. H. Anderson, E. E. Alberts, A. L. Thompson, and C. J. Gantzer Predicting Runoff and Sediment Yield from a Stiff Stemmed Grass Hedge System for a Small Watershed. American Society of Agricultural and Biological Engineers Vol. 51(2): Renschler, C., Geo-spatial Interface for the Water Erosion Prediction Project GeoWEPP ArcX, 2002, Available at ~rensch/geowepp/ GeoWEPP% 20Manual_files/frame.htm Accessed 15 October Sutrisno, N Pendugaan Erosi Skala Daerah Aliran Sungai Berdasarkan Erosi pada Lahan. Disertasi S-3. Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Dramaga, Bogor. Vadari, T., A. Dariah, dan A. Rachman Sistem Pengelolaan Lahan Sesuai Harkat (SPLaSH versi 1.02): Sistem Pengambilan Keputusan dalam Memilih Teknik Konservasi Tanah dan Air dalam Skala Usahatani. Dalam: Sistem Informasi Pengelolaan DAS: Inisiatif Pengembangan Infrastruktur Data. (Ed.: Daniel Murdiyarso, et al). Institut Pertanian Bogor dan Center for International Forestry Research (CIFOR), Bogor. p: Wilson, J.P. and M.S. Lorang Spatial Models of Soil Erosion and GIS. In: Spatial Models and GIS: New Potensial and Nwe Models. (Ed.: Fotheringham, A.S. and M. Wagener). GISDATA 7. Taylor & Francis Inc. Philadelpia, USA. p: Wischmeier, W.H., and D.D. Smith Predicting Rainfall Erosion Losses - A Guide to Conservation Planning. Agriculture Handbook No U.S. Department of Agriculture, Washington DC. 58p. 252