BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. DAS (Daerah Aliran Sungai) Daerah aliran sungai adalah merupakan sebuah kawasan yang dibatasi oleh pemisah topografis, yang menampung, menyimpan dan mengalirkan curah hujan yang jatuh di atasnya ke sungai utama yang bermuara ke danau atau ke lautan. Pemisah topografi biasanya adalah bukit. Bahkan dibawah tanah juga terdapat pemisah berupa batuan. Sebuah DAS juga dapat diartikan sebagai kumpulan dari banyak sub DAS yang lebih kecil. Selain itu daerah aliran sungai juga merupakan deretan gunung-gunung, bukit atau batas pembagian pada bagian atasnya yang dapat mengalirkan air ke bagian bawahnya yang landai. B. Siklus Hidrologi Siklus hidrologi menggambarkan suatu rantai fenomena alam yang menghubungkan erosi, sedimentasi dan limpasan. Bagian dari siklus hidrologi yang disebut sebagai hujan, kondisi tanah dan vegetasi mempunyai peranan penting dalam proses erosi, sedimentasi dan limpasan. Namun, manusia dengan segala aktifitasnya akan mempengaruhi daur air yang akan menyebabkan terjadinya perubahan dalam komponen-komponen ekosistem DAS. Manusia memodifikasi DAS secara dinamis dalam berbagai tingkat dan ragam. Salah satu aktifitas itu tampak dari pola penggunaan lahan. Ada beberapa komponen-komponen daur air (daur hidrologi) yang dapat dipengaruhi oleh campur tangan manusia antara lain adalah presifitasi, vegetasi, permukaan tanah dan lain-lain (Tabel 1).
3
Tabel 1. Campur Tangan Manusia Terhadap Komponen-Komponen Daur Air No
Komponen Daur Air
Campur Tangan Manusia
1
Presipitasi
Hujan buatan
2
Vegetasi
Perubahan vegetasi
3
Permukaan tanah
Urbanisasi, irigasi
4
Air tanah
Drainase
5
Air bumi
Perubahan air bumi “Recharge”
6
Jaringan saluran air
Saluran buatan, pengatur aliran air
7
Evapotranspirasi
Pembatasan evapotranspirasi
Sumber : Haeruman, 1989
Kuantitas air yang ada dalam suatu wilayah DAS sangat tergantung dengan curah hujan yang jatuh di wilayah tersebut, yang selanjutnya merupakan input dalam mekanisme penyimpanan air yang terjadi terhadap air hujan. Proses hidrologi merupakan proses pemasukan, penyimpanan dan pengeluaran air dalam suatu DAS dan mekanismenya sangat dipengaruhi oleh vegetasi penutupan tanah, adanya danau sebagai penampung air, evaporasi danau dan sebagainya. Permasalah yang sering terjadi di setiap DAS adalah pendangkalan akibat sedimentasi dan erosi. C. Karakteristik Daerah Aliran Sungai Menurut Seyhan (1977), karakteristik DAS dapat diartikan sebagai gambaran spesifik mengenai DAS yang dicirikan oleh parameter-parameter yang berkaitan dengan keadaan morfometri, morfologi DAS, tanah, geologi, vegetasi, tata guna (penggunaan) lahan, hidrologi, dan manusia. Morfometri atau karakteristik dari geomorfologi DAS merupakan nilai kuantitatif dari parameter-parameter yang terkandung pada suatu daerah aliran sungai (DAS). Oleh karena itu, parameter morfometri merupakan salah satu daya pendukung pengelolaan sumberdaya alam terutama dalam pengelolaan DAS secara terpadu, diantaranya adalah batas dan luas DAS, panjang sungai utama, orde sungai, dan tingkat kerapatan drainase. Chow (1964) mengelompokkan morfologi DAS tersebut ke dalam tiga aspek yakni, aspek panjang, aspek luas, dan aspek relief. 4
Suatu daerah pengaliran aliran sungai memiliki batasan wilayah yang tergambar pada suatu peta jaringan sungai, batas ini merupakan batas artificial atau batas buatan, karena pada kenyataannya batas tersebut tidak tampak di lapangan. Meskipun batas DAS tersebut tidak tampak di lapangan akan tetapi pada kenyataannya, batas tersebut membatasi jumlah air hujan yang jatuh di atasnya. Batas DAS besar tersusun atas beberapa sub-DAS, dan sebuah subDAS kemungkinan tersusun oleh beberapa sub-sub-DAS sebagaimana ilustrasi yang tampak pada Gambar 1 berikut;
Gambar 1. Batas DAS hingga Sub-DAS (Strahler, 1957) Oleh karena itu, banyak-sedikitnya jumlah air hujan yang diterima suatu DAS, bergantung atas luas atau tidaknya daerah pengaliran sungai tersebut serta tegas-tidaknya batas antar DAS. DAS yang memiliki luasan tentunya akan menghasilkan debit puncak yang lebih besar dari pada DAS yang memiliki luasan daerah pengaliran sungai yang lebih kecil. Prediksi debit puncak secara relatif dapat didekati selain dengan luas DAS adalah dengan bantuan bentuk DAS. Apabila diasumsikan intensitas hujan, luas dan topografi dua buah DAS adalah sama namun bentuk DAS-nya berbeda (misal panjang dan bulat) maka karakteristik alirannya dapat diperbandingkan secara relatif. Bentuk DAS memanjang akan memiliki waktu mencapai puncak yang lebih 5
lama daripada bentuk DAS membulat; sedangkan debit DAS berbentuk bulat adalah lebih besar daripada bentuk DAS yang panjang. Ilustrasi berbagai bentuk DAS beserta debit puncaknya digambarkan dalam bentuk kurva hidrograf aliran sebagaimana yang dapat dilihat pada Gambar 2 berikut;
Gambar 2. Bentuk Hidrograf Daerah Aliran Sungai (Strahler, 1957) Bentuk suatu DAS dinyatakan dengan suatu indeks “Koefisien bentuk, F” yang didefinisikan sebagai perbandingan antara luas daerah aliran dengan panjang sungai utama dan dirumuskan sebagai berikut :
Dimana : F : koefisien bentuk (tanpa dimensi) A : luas daerah pengaliran (km2) L : panjang sungai utama (km) Selain faktor bentuk, faktor lainnya yang juga dapat memberikan pengaruh terhadap besarnya debit aliran sungai dalah faktor kerapatan DAS. Faktor kerapatan ini juga mempengaruhi besarnya volume air yang mengalir di daerah pengaliran sungai. Kerapatan sungai ini dinyatakan dalam suatu 6
indeks yang menunjukkan banyaknya anak-anak sungai per satuan luas dalam suatu daerah pengaliran sebagaimana yang dirumuskan dengan persamaan berikut ini :
Dimana: D : kerapatan sungai (km-1) L : panjang sungai utama (km) L’ : panjang anak-anak sungai (km) A : luas DAS (km2) Selain kedua parameter tersebut masih terdapat beberapa parameter morfologi lainnya yang dapat mempengaruhi bentuk hidrograf, diantaranya adalah : 1. Lebar Rata-rata DAS (W) Lebar rata-rata DAS merupakan hasil bagi luas DAS dengan panjang DAS, yang dinyatakan dengan persamaan :
Dimana : W : lebar rata-rata DAS (km) A : luas DAS (km2) Ld : panjang DAS (km) 2. Faktor Topografi (T) Faktor topografi (T) merupakan kombinasi dari faktor kemiringan dan panjang sungai utama. Factor topografi dintayakan dengan metode Potten (Seyhan, 1977) sebagai berikut :
Dimana : T : faktor topografi (km) L : panjang sungai utama (km) So : kemiringan sungai utama (tanpa dimensi) 7
3. Kekasaran DAS (Ru) Hubungan antara kerapatan sungai dengan beda ketinggian tempat tertinggi dan terendah (outlet) dalam suatu daerah pengaliran aliran sungai, dinamakan dengan kekasaran DAS yang dinotasikan dengan Ru. Daerah pengaliran yang mempunyai kerapatan sungai atau beda elevasi tempat tertinggi dengan terendah (outlet) yang besar mencerminkan daerah aliran sungai dengan kekasaran yang besar dan dapat dinyatakan dengan rumus berikut :
Dimana : Ru : kekasaran DAS (tanpa dimensi) H : beda elevasi tempat tertingi dengan terendah (m) D : kerapatan sungai (m-1) 4. Panjang Aliran Limpasan Panjang aliran limpasan (Lg) adalah perbandingan terbalik dengan dua kali kerapatan sungai. Hal tersebut merupakan persamaan Horton yang dikemukakan oleh Seyhan (1977) sebagai berikut :
Dimana : Lg : panjang aliran limpasan (km) D : kerapatan sungai (km-1) 5. Nisbah Percabangan (Rb) Nisbah percabangan (bifurcation ratio) juga dapat diprediksikan melalui orde percabangan aliran sungai. Nisbah percabangan ini berpengaruh terhadap debit puncak suatu aliran hidrograf dan dapat dihitung dengan persamaan berikut :
Dimana : Rb : nisbah percabangan (tanpa dimensi) 8
Nu : jumlah cabang orde u Nu+1 : jumlah cabang u+1 Orde percabangan aliran sungai atau nisbah percabangan (bifurcation ratio) adalah nomor urut dari setiap segmen sungai terhadap sungai induknya. Metode penentuan orde sungai yang banyak digunakan adalah Metode Strahler. Sungai orde 1 menurut Starhler adalah anak-anak sungai yang letaknya paling ujung dan dianggap sebagai sumber mata air pertama dari anak sungai tersebut. Segmen sungai sebagai hasil pertemuan dari orde yang setingkat adalah orde 2, dan segmen sungai sebagai hasil pertemuan dari dua orde sungai yang tidak setingkat adalah orde sungai yang lebih tinggi. Ilustrasi dari penggunaan metode Strahler tersebut dapat dilihat pada Gambar 3. Metode lain dalam penentuan orde sungai ini antara lain adalah metode Horton, Shreve, dan Scheideger.
Gambar 3. Penentuan Orde Sungai Dengan Metode Strahler (Strahler, 1957) Panjang sungai utama dalam hal ini akan menunjukkan besar atau kecilnya suatu DAS serta kemiringan sungai utama yang lebih-kurang identik 9
dengan kemiringan DAS. Kemiringan sungai utama akan berpengaruh terhadap kecepatan aliran, dengan kata lain semakin tinggi kemiringan sungai utama maka semakin cepat aliran air (debit aliran) di saluran untuk mencapai outlet atau waktu konsentrasinya semakin pendek. Sungai utama beserta anakanak sungainya membentuk pola aliran tertentu. Jumlah panjang seluruh alur sungai dibagi dengan luas DAS disebut kerapatan drainase. D. Sistem Informasi Geografis Sistem informasi geografis merupakan suatu sistem berdasarkan komputer yang mempunyai kemampuan untuk menangani data yang bereferensi geografi yang mencakup, a) pemasukan, b) manajemen data (penyimpanan data dan pemanggilan lain), c) manipulasi dan analisis dan d) pengembangan produk dan percetakan. Sistem informasi geografi selain memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak juga membutuhkan pemakaian (user) dan organisasinya, serta data yang dipakai sebab tanpa mereka sistem informasi geografi tidak akan dapat beroperasi. Menurut Barus et al. (2000) diacu dalam Febriani (2007) ada tiga tahapan untuk pembuatan produk SIG, diantaranya : 1. Persiapan dan pemasukan data Tahap persiapan ini merupakan kegiatan awal sebelum data dimasukkan ke sistem, mencakup proses identifikasi dan cara pengumpulan data yang diperlukan sesuai dengan tujuan aplikasinya. Dua unsur utama sebelum pemasukan data yaitu; a) konversi data ke format yang diminta perangkat lunak, baik dari data analog maupun data digital lainnya, dan b) identifikasi dan spesifikasi lokasi obyek dalam data sumber. 2. Manajemen, penyimpanan dan pemanggilan data Penyimpanan data mencakup beberapa teknik, memperbaiki dan memperbaharui data spasial dan data atribut. Manajemen data dapat dikaitkan dengan sistem keamanan data.
10
3. Manipulasi dan analisis data Fungsi manipulasi dan analisis merupakan ciri utama sistem pemetaan grafis. Istilah yang sering digunakan dalam manipulasi dan analisis data ini adalah Geoprocesing. 4. Pembuatan produk SIG Hasil dari ketiga tahapan diatas akan menghasilkan suatu produk SIG. hasil ini dapat dibuat dalam bentuk peta-peta, table angka-angka, teks diatas kertas atau media lainnya (hardcopy) atau dalam bentuk cetakan lunak (seperti file) Salah satu produk SIG adalah peta. Peta merupakan penyajian secara grafis dari kumpulan data maupun informasi sesuai lokasinya secara dua dimensi. SIG dapat diasosiasikan sebagai peta yang berorder tinggi, yang juga mengoperasikan dan menyimpan data non-spasial. Perangkat lunak sistem informasi geografi saat ini telah banyak dijumpai. Masing-masing perangkat lunak ini mempunyai kelebihan dan kekurangan dalam menunjang analisis informasi geografi. Salah satu yang sering digunakan saat ini adalah ArcView. ArcView yang merupakan salah satu perangkat lunak Sistem Informasi geografi yang dikeluarkan oleh ESRI (Environmental Systems Research Intitute). ArcView dapat melakukan pertukaran data, operasi-operasi matematik, menampilkan informasi spasial maupun atribut secara bersamaan, membuat peta tematik, menyediakan bahasa pemograman (script) serta melakukan fungsi-fungsi khusus lainnya dengan bantuan extensions seperti spasial analyst dan image analyst (ESRI). E. Penelitian Terdahulu Surgawan (2004) melakukan penelitian terkait analisa tingkat kekritisan DAS di sub DPS Bango dengan menggunakan Sistem Informasi Geografi. Menurutnya perubahan kondisi tata guna lahan existing menjadi kondisi tataguna lahan modifikasi sesuai dengan arahan penggunaan lahan dan kondisi lahan kritisnya akan menurunkan sebaran lahan kritis (tingkat bahaya erosi berat dan sangat berat). Sebab proses hidrologi yang terjadi di suatu Daerah 11
Aliran Sungai berkaitan erat dengan terjadinya erosi, transpor sedimen, dan deposisi sedimen di bagian hilir. Perubahan tataguna lahan dan praktek pengelolaan DAS juga akan mempengaruhi terjadinya erosi dan sedimentasi. Harjadi, Prakosa dan Wuryanta (2007), melakukan penelitian analisis karakteristik kondisi fisik lahan DAS. Menurutnya, karakteristik kondisi fisik suatu lahan DAS didominasi oleh faktor topografi di suatu wilayah dan kelas kemiringan lereng. Dimana DAS yang didominasi dengan kemiringan lereng yang curam dan topografi perbukitan atau pegunungan akan berpotensi terhadap kekritisan suatu DAS. Oleh karena itu, selain faktor dominan tingkat kekritisan suatu DAS perlu dipertimbangkannya faktor-faktor fisik lainnya, antara lain : jenis tanah, jenis tanaman dan kondisi iklim serta pola aliran drainase.
12
