4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Sistem Informasi
2.1.1 Konsep dasar sistem informasi Menurut Sutabri (2004), sistem adalah sekelompok unsur yang erat hubungannya satu dengan yang lain, yang berfungsi bersama-sama untuk mencapai tujuan tertentu dan informasi adalah data yang telah diklarifikasikan atau diolah atau diinterpretasikan untuk digunakan dalam proses pengambilan keputusan. Selanjutnya Suyatno (2003) menjelaskan informasi adalah data yang sudah diolah menjadi bentuk yang lebih berguna dan lebih berarti bagi manusia. Sistem informasi merupakan penerapan di dalam organisasi untuk mendukung informasi yang dibutuhkan oleh semua tingkat manajemen. Telah diketahui bahwa informasi merupakan hal yang sangat penting bagi manajemen di dalam pengambilan keputusan. Sistem informasi adalah suatu sistem di dalam suatu organisasi yang mempertemukan kebutuhan pengolahan transaksi harian yang mendukung fungsi operasi organisasi yang bersifat manajerial dengan kegiatan strategi dari suatu organisasi untuk dapat menyediakan kepada pihak luar tertentu dengan laporan-laporan yang diperlukan (Sutabri, 2004). 2.1.2
Komponen sistem informasi Menurut Jogiyanto (1999) mengatakan bahwa sistem informasi disebut
sebagai istilah blok bangunan (building block), antara lain blok masukan (input block), blok model (model block), blok basis data (database block), blok teknologi (technology block) dan blok kendali (control block). Keenam blok tersebut saling berinteraksi satu dengan yang lainnya membentuk satu kesatuan untuk mencapai sasarannya (Gambar 1). 1) Blok masukan, input mewakili data yang masuk ke dalam sistem informasi. Input disini termasuk metode-metode dan media yang digunakan untuk menangkap data yang akan dimasukan. 2) Blok model, terdiri dari kombinasi prosedur, logika dan model matematik yang akan memanipulasi data input dan data yang tersimpan di basis data
5
dengan cara yang sudah ditentukan untuk menghasilkan keluaran yang diinginkan. 3) Blok keluaran, merupakan produk yang dihasilkan dari sistem informasi yang berupa informasi yang baik serta bermanfaat dan dokumentasi yang berguna untuk semua tingkatan manajemen semua pemakai. 4) Blok teknologi, merupakan suatu toolbox dalam sistem informasi. Teknologi digunakan untuk menerima masukan, menjalankan model, menyimpan dan mengakses data, menghasilkan dan mengirimkan keluaran dan membantu pengendalian dari sistem secara keseluruhan. Teknologi terdiri dari tiga bagian utama, yaitu teknisi (humanware atau brainware), perangkat lunak (software) dan perangkat keras (hardware). 5) Blok basis data, merupakan kumpulan dari data yang saling berhubungan satu dengan yang lainnya, tersimpan di perangkat keras komputer dan untuk mengakses atau memanipulasinya digunakan perangkat lunak yang disebut dengan DBMS (Database Management System). Data perlu disimpan dalam basis
data
untuk
keperluan
penyediaan
informasi
lebih
lanjut.
Pengorganisasian terhadapa basis data sangat perlu dilakukan agar informasi yang dihasilkan baik dan efesien kapasitas penyimpanannya. 6) Blok kendali, perlu dirancang dan diterapkan untuk meyakinkan bahwal halhal yang dapat merusak sistem dapat dicegah ataupun dapat langsung segera diperbaiki. Hal yang dapat merusak sistem informasi seperti bencana alam, kecurangan-kecurangan, kegagalan-kegagalan yang terjadi di dalam sistem, ketidakefesienan, sabotase, dan lain-lain. Pemakai
Pemakai
Input
Model
Teknologi
Dasar
Output
Pemakai
Pemakai Kendali
data Pemakai
Gambar 1
Pemakai
Blok sistem informasi yang berinteraksi.
6
2.2
Basis Data
2.2.1 Konsep dasar basis data Menurut Abdul (2003) diacu dalam Rachmat (2010) basis data (database) adalah suatu pengorganisasian sekumpulan data saling terkait sehingga memudahkan aktivitas untuk memperoleh informasi. Selanjutnya menurut Suyatno (2003), database adalah sebuah koleksi informasi yang terkomputerisasi sehubungan
dengan
topik
tertentu.
Database
membantu
manusia
mengorganisasikan informasi yang mana informasi tersebut saling terkait dan menjadikannya sebuah bentuk yang logis untuk akses dengan mudah. Stephen dan Plew (2000) diacu dalam Rachmat (2010) menyatakan bahwa basisdata adalah mekanisme yang digunakan untuk menyimpan informasi atau data. Dengan basis data pengguna dapat menyimpan data secara terorganisasi. Setelah data disimpan, informasi harus mudah diambil. Cara data disimpan dalam basis data yaitu menentukan seberapa mudah mencari informasi berdasarkan banyak kriteria. Data harus mudah ditambahkan kedalam basis data, dimodifikasi dan dihapus. 2.2.2 Sistem manajemen basis data Menurut Ramakrishan dan Gehrke (2003) diacu dalam Rachmat (2010), sistem manajemen basis data (DBMS) adalah perangkat lunak yang didesain untuk membantu memelihara dan memanfaatkan kumpulan data yang besar. Selanjutnya Waljiyanto (2003) diacu dalam Pradipta (2010), sistem manajemen data adalah kumpulan program yang digunakan untuk membuat dan mengelola basis data. Suatu sistem manajemen basis data merupakan hasil sistem perangkat lunak yang secara umum dapat digunakan untuk melakukan pemrosesan dalam hal pendefinisian, penyusunan dan manipulasi basis data untuk berbagai aplikasi. Pendefinisian basis data meliputi spesifikasi tipe data, struktur dan pembatasan (constraints) dari data yang harus disimpan dalam basis data. Penyusunan basis data meliputi proses masukan data dalam media penyimpanan data yang harus dikontrol oleh sistem manajemen basis data. Manipulasi basis data meliputi pembuatan
pertanyaan
(query)
untuk
mendapatkan
informasi
tertentu,
pembaharuan (updating) data dan pembuatan laporan (report generation). Waljiyanto (2003) diacu dalam Rosadi (2010) menjelaskan bahwa data
7
disimpan dalam satu tempat di dalam pendekatan basis data dengan definisi data yang tetap sehingga dapat diakses oleh beberapa pemakai dengan berbagai program aplikasi melalui kontrol sistem manajemen basis data. Karakteristik utama sistem manajemen basis data menurut Waljiyanto (2003) diacu dalam Rosadi (2010) adalah sebagai berikut: 1) Pendefinisian data. Basis data tidak hanya berisi data itu sendiri tetapi juga termasuk definisi atau deskripsi dari data yang disimpan. Definisi data disimpan dalam sistem katalog yang berisi informasi tentang struktur tiap berkas, tipe dan format penyimpanan tiap item data. Semua informasi yang disimpan dalam sistem katalog ini biasa disebut meta-data. 2) Pemisahan program data. Sistem manajemen basis data mengakses program ditulis secara terpisah untuk suatu tujuan tertentu. Struktur berkas data disimpan dalam sitem katalog yang terpisah dengan program aplikasi, yang biasanya disebut dengan program dan data saling bebas (program-data independent) 3) Penggunaan data. Basis
data pada umumnya digunakan oleh beberapa
pemakai untuk kepentingan penggunaan yang berbeda pula. Data yang diperlukan bisa saja bersifat secara eksplisit tersimpan dalam basis data atau pemakai harus melakukan pemrosesan tersendiri untuk memperoleh data atau informasi yang diinginkan. Dalam hal ini sistem manajemen basis data harus mampu mengakomodasi beberapa pemakai untuk beberapa kepentingan. 4) Pemakaian data bersama. Basis data dengan sistem manajemen basis data memungkinkan beberapa pemakai mengakses data yang sama pada waktu bersamaan pula. Untuk menjamin bahwa data yang diakses tidak terjadi kesalahan maka harus ada kontrol yang terintegrasi terhadap basis data (concurrency control). 2.2.3 Model entity relationship Fathansyah (2004) diacu dalam Rachmat (2010) menyatakan bahwa model data yang paling popouler digunakan dalam perancangan basis data adalah model keterhubungan entitas (entity relationship model). Selanjutnya Haryanto (2008) diacu dalam Pradipta (2010) menjelaskan bahwa pada model entity realationship, data sebenarnya diterjemahkan dengan memanfaatkan perangkat konseptual
8
menjadi sebuah diagram data, yang umumnya disebut dengan diagram entity relathionship atau diagram E-R. Ada dua komponen utama pembentuk E-R ini, yaitu entitas dan relasi. Kedua komponen tersebut dideskripsikan lebih jauh melalui sejumlah atribut atau property. Menurut Haryanto (2008) diacu dalam Pradipta (2010), relasi di antara dua entitas dapat berupa: 1) Satu ke Satu (One to One), berarti setiap entitas pada himpunan entitas A berhubungan dengan paling banyak satu entitas pada himpunan entitas B. Sebaliknya setiap entitas pada himpunan entitas B berhubungan paling banyak satu entitas pada himpunan entitas A. 2) Satu ke Banyak (One to Many), berarti setiap entitas pada himpunan entitas A dapat berhubungan dengan banyak entitas pada himpunan B, tetapi tidak sebaliknya, dimana setiap entitas pada himpunan entitas B berhubungan paling banyak satu entitas pada himpunan entitas A. 3) Banyak ke Satu (Many to One), berarti setiap entitas pada himpunan A dapat berhubungan dengan paling banyak satu entitas pada himpunan entitas B, tetapi tidak sebaliknya, dimana setiap entitas pada himpunan entitas B berhubungan dengan banyak entitas pada himpunan entitas A. 4) Banyak ke Banyak (Many to Many), berarti setiap entitas pada himpunan entitas A dapat berhubungan dengan banyak entitas pada himpunan entitas B, demikian juga sebaliknya. 2.3 Microsoft Visual Basic 6.0 Program Micrososft Visual Basic 6.0 adalah bahasa pemrograman berbasis Microsoft Windows. Sebagai bahasa pemrograman Micrososft Visual Basic 6.0 didesain untuk dapat memanfaatkan fasilitas yang tersedia dalam Microsoft Windows. Micrososft Visual Basic 6.0 juga merupakan bahasa pemrograman Object Oriented Programming (OPP), yaitu pemrograman yang berorientasi objek. Micrososft Visual Basic 6.0 menyediakan obyek-obyek yang sangat kuat, berguna dan mudah dipakai. Dengan fasilitas tersebut membuat Micrososft Visual Basic 6.0 menjadi diidamkan oleh programer (Agus, 2000). Menurut Kurniadi (2000) diacu dalam Rachmat (2010), ada beberapa keistimewaan Micrososft Visual Basic 6.0 yaitu:
9
1) Menggunakan platform pembuatan program yang diberi nama Developer Studio, sehingga dapat belajar bahasa pemrograman lainnya dengan mudah dan cepat. 2) Memiliki compiler handal yang dapat menghasilkan file executable yang lebih cepat dan efesien dari sebelumnya. 3) Memiliki beberapa tambahan sarana Wizard, sehingga dapat mempermudah dalam pembuatan aplikasi dengan mengotomatisasi tugas-tugas tertentu. 4) Kemampuan membuat AxtiveX dan fasilitas internet yang lebih banyak. 5) Sarana akses data lebih cepat dan handal untuk membuat aplikasi database. 2.4
Daerah Aliran Sungai (DAS) Manan (1976) diacu dalam Hendrayanto (2003) menjelaskan bahwa
Daerah Aliran Sungai (DAS) sebagai terjemahan dari watershed secara harfiah diartikan sebagai setiap permukaan miring yang mengalirkan air. Dalam konteks unit kajian dan unit pengelolaan, DAS didefinisikan sebagai bentang lahan yang dibatasi oleh topografi pemisah aliran (topographic divide), yaitu punggungpunggung bukit/gunung yang menangkap curah hujan kemudian menyimpan dan mengalirkannya melalui saluran-saluran pengaliran ke satu titik patusan (outlet). Titik patusan umumnya berupa muara sungai di laut, kadang-kadang di danau. Suatu DAS yang titik patusannya berada di sungai diistilahkan sebagai sub DAS dari sungai tempat titik patusan berada. Daerah Pengaliran Sungai (DPS) merupakan terminologi lain yang mempunyai arti yang sama dengan pengertian DAS. Daerah Aliran Sungai (DAS) mempunyai karakteristik khusus serta berkaitan erat dengan unsur utamanya seperti jenis tanah, tata guna lahan, topografi, kemiringan dan panjang lereng. Keberadaan hutan mutlak untuk dipertahankan pada suatu daerah aliran sungai guna menjaga fungsi ekologi, sosial budaya dan ekonomi (Dwiprabowo et al. 2001). Ukuran DAS sangat bervariasi dari sangat kecil (beberapa hektar) sampai sangat besar (ribuan hektar). DAS berukuran sangat kecil dicirikan oleh adanya sungai utama berhulu dibukit-bukit yang berbatasan langsung dengan laut. Sungai utamanya umumnya bersifat intermittent, yaitu hanya berair pada saat hujan dan beberapa saat setelah hujan berhenti. DAS yang sangat besar berhulu di
10
pegunungan yang jauh dari laut. Sungai utamanya secara umum bersifat perennial, yaitu berair hampir sepanjang tahun (Hendrayanto, 2003). 2.4.1 Karakteristik fisik DAS 2.4.1.1 Tanah Tanah merupakan suatu benda alami heterogen yang terdiri atas komponenkomponen padat, cair, dan gas, dan mempunyai sifat serta perilaku yang dinamik. Sebagai sumberdaya alam, tanah mempunyai dua fungsi utama, yaitu (1) sebagai matriks tempat akar tumbuhan berjangkar dan air tanah tersimpan, dan (2) sebagai sumber unsur hara bagi tumbuhan. Hilang atau menurunnya fungsi tanah inilah yang disebut dengan kerusakan atau degradasi tanah. Untuk fungsi tanah yang kedua dapat diperbaiki dengan pemupukan. Sedangkan hilangnya fungsi pertama tidak mudah diperbaiki atau di perbaharui karena memerlukan waktu yang lama untuk pembentukan tanah (Arsyad, 2006). Menurut Riquir (1977) diacu dalam Arsyad (2006) kerusakan tanah dapat terjadi oleh (1) kehilangan unsur hara dan bahan organik dari daerah perakaran, (2) terakumulasinya garam di daerah perakaran (salinisasi), terkumpulnya atau terungkapnya unsur atau senyawa yang merupakan racun bagi tumbuhan, (3) penjenuhan tanah oleh air (water logging) dan (4) erosi. Kerusakan tanah oleh satu atau banyak proses tersebut menyebabkan berkurangnya kemampuan tanah untuk mendukung pertumbuhan tumbuhan. Menurut Arsyad (2006) berbagai tipe tanah mempunyai kepekaan terhadap erosi yang berbeda-beda. Kepekaan erosi tanah yaitu mudah atau tidaknya tanah terosi adalah fungsi berbagai interaksi sifat-sifat fisik dan kimia tanah. Sifat-sifat fisik dan kimia tanah yang mempengaruhi erosi adalah (1) sifat-sifat tanah yang mempengaruhi infiltrasi, permeabilitas dan kapasitas menahan air, dan (2) sifatsifat tanah yang mempengaruhi ketahanan struktur tanah terhadap dispersi dan penghancuran agregat tanah oleh tumbukan butir-butir hujan dan aliran permukaan. Adapun sifat-sifat tanah yang mempengaruhi erosi adalah (a) tekstur, (b) struktur, (c) bahan organik, (d) kedalaman, (e) sifat lapisan tanah, dan (f) tingkat kesuburan tanah. 2.4.1.2 Iklim Menurut Regariana (2006), iklim adalah kondisi rata-rata cuaca dalam
11
waktu setahun waktu yang penyelidikannya dilakukan dalalm waktu yang lama (minimal 30 tahun) dan meliputi wilayah yang luas. Iklim di bumi sangat dipengaruhi oleh posisi matahari terhadap bumi. Terdapat beberapa klasifikasi iklim di bumi ini yang ditentukan oleh letak geografis. Secara umum kita dapat menyebutnya sebagai iklim tropis, lintang menengah dan lintang tinggi. Di daerah beriklim basah, faktor/unsur iklim yang mempengaruhi erosi adalah hujan. Besarnya curah hujan, intensitas, dan distribusi hujan menentukan kekuatan dispersi hujan terhadap tanah, jumlah dan kekuatan aliran permukaan serta tingkat kerusakan erosi yang terjadi. Berikut adalah unsur-unsur dari iklim: 2.4.1.2.1. Suhu Udara Suhu udara adalah kondisi panas atau dinginnya udara. Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya suhu di suatu daerah adalah: 1) Lama penyinaran matahari 2) Sudut datang Sinar matahari 3) Relief permukaan bumi 4) Banyak sedikitnya awan 5) Perbedaan letak lintang (Regariana, 2006). Kondisi panasnya udara mempengaruhi siklus hirologi pada proses evaporasi dan intersepsi sehingga nanti siklus hidrologi bisa menjadi lebih aktif. Di daerah tropika basah siklus hidrologi terjadi secara aktif dan presipitasi dalam bentuk curah hujan lebih banyak daripada evaporasi. Di daerah gurun, energi mencukupi tetapi kelembaban kurang, evaporasi selalu terjadi setiap saat bila air tersedia tetapi presipitasi sangat jarang sehingga siklus hidrologi menjadi pasif (Handoko, 1993). 2.4.1.2.2. Curah Hujan Curah hujan adalah jumlah air hujan yang turun dalam suatu daerah pada waktu tertentu. Alat pengukur curah hujan disebut dengan Rain Gauge. Curah hujan diukur dalam rentang waktu harian, bulanan, tahunan. Faktor yang mempengaruhi curah hujan: 1.) Topografi, 2.) Jarak perjalanan angin di atas medan datar 3.) Arah angin sejajar Garis pantai 4.) Arah lereng medan. Intensitas hujan menyatakan menyatakan besarnya hujan yang jatuh dalam suatu waktu yang singkat yaitu 5, 10, 15, atau 30 menit, yang dinyatakan dalam mm jam-1 atau cm jam-1(Regariana, 2006).
12
2.4.1.2.3. Kelembaban Di udara terdapat uap air yang berasal dari penguapan samudera (sumber utama). Sumber lainnya berasal dari danau-danau, sungai-sungai, tumbuhtumbuhan, dan sebagainya. Makin tinggi suhu udara, makin banyak uap air yang dapat dikandungnya. Hal ini berarti makin lembab udara tersebut. Alat untuk mengukur kelembaban udara disebut dengan Hygrometer. Ada dua macam kelembaban udara: 1. Kelembaban absolut, ialah banyaknya uap air yang terdapat di udara pada suatu tempat yang dinyatakan dengan banyaknya gram uap air dalam 1 m3 udara. 2. Kelembaban relatif udara, ialah perbandingan jumlah uap air dalam udara (kelembaban absolut) dengan jumlah uap air maksimum yang dapat dikandung oleh udara tersebut dalam suhu yang sama dan dinyatakan dalam persen (%). Pada suatu wilayah belum tentu terjadi siklus hidrologi secara aktif. Siklus hidrologi memerlukan energi panas dan kelembaban yang cukup. Di daerah tropika basah siklus hidrologi terjadi secara aktif dan presipitasi dalam bentuk curah hujan yang diterima lebih besar dari evaporasi. Di daerah gurun, energi mencukupi tetapi kelembaban kurang, evaporasi selalu terjadi setiap saat bila air tersedia tetapi presipitasi sangat jarang sehingga siklus hidrologi menjadi pasif (Regariana, 2006). 2.4.1.2.4. Angin Secara sederhana, angin dapat dibatasi sebagai gerakan horizontal udara relatif terhadap permukaan bumi. Dengan asumsi bahwa seluruh gerakan udara secara vertikal kecepatannya dapat diabaikan karena relatif rendah (<1ms -1) akibat diredam oleh gaya grativasi bumi. Walaupun aliran udara ke atas penting dalam pembentukan awan dan hujan, kecepatan pergerakan horizontal jauh lebih besar dan mempengaruhi proses- proses cuaca. Agar siklus hidrologi setimbang, harus ada transfer air atau uap air. Angin merupakan faktor pendukung agar terjadinya siklus pertukaran lengas (uap air, air atau awan) antara daratan dan lautan. Transfer lengas ini terjadi melalui arus laut atau arus massa udara. Transfer uap air antara daratan dan lautan terjadi bersama-
13
sama dengan angin darat dan angin laut. Pada umumnya angin laut lebih lembab. Transfer ke laut juga terjadi melalui limpasan. Sebesar 20% dari presipitasi di daratan dikembalikan ke laut dan sisanya (80%) kembali ke atmosfer melalui penguapan. Karena daratan menerima presipitasi lebih besar daripada penguapan, maka kelebihan air ini (22000 km2 per tahun) dikembalikan ke laut melalui limpasan dan transfer uap air (Handoko,1993). 2.4.1.2.5. Tekanan Udara Tekanan udara adalah gaya berat kolom udara dari permukaan tanah sampai puncak atmosfer per satuan luas. Gaya ini ditimbulkan oleh percepatan ke bawah berupa gravitasi (g) dan massa udara (m). Hasil perkalian keduanya disebut berat (W), oleh karena itu tekanan udara pada setiap titik (P) merupakan berat total udara di atas titik tersebut persatuan luas (A). Menurut Handoko (1993), semakin jauh dari permukaan bumi tekanan udara akan berkurang karena lapisan atmosfer yang semakin tipis (persamaan hidrostatis). Perubahan tekanan dengan ketinggian tergantung dari kerapatan udara. Tekanan berubah sangat cepat dengan ketinggian kalau kerapatan udara tinggi sedang perubahannya akan lebih perlahan jika kerapatan udaranya rendah. Perubahan tekanan sebesar 200 mb terjadi dengan perubahan ketinggian 2 km pada lapisan yang paling bawah. 2.4.1.3 Topografi Kemiringan dan panjang lereng adalah dua sifat topografi yang paling berpengaruh terhadap aliran permukaan dan erosi. Unsur lain yang mungkin berpengaruh adalah konfigurasi, keseragaman dan arah lereng (Arsyad, 2006). Kemiringan lereng dinyatakan dalam derajat atau persen. Dua titik yang berjarak 100 m yang mempunyai selisih tinggi 10 m membentuk lereng 10%. Kecuraman lereng 100% sama dengan kecuraman lereng 45º. Selain dari memperbesar jumlah aliran permukaan, semakin curam lereng juga memperbesar kecepatan aliran permukaan yang dengan demikian memperbesar energi angkut aliran. Selain itu, dengan semakin besarnya miringnya lereng, jumlah butir-butir tanah yang terpercik kebagian bawah lereng oleh tumbukan butir-butir hujan semakin banyak (Arsyad,2006). Panjang lereng dihitung mulai dari titik pangkal mulai terjadinya aliran
14
permukaan sampai suatu titik dimana air masuk ke dalam saluran atau sungai, atau dimana kemiringan lereng berubah demikian rupa sehingga kecepatan aliran permukaan berubah. Air yang mengalir di permukaan tanah akan terkumpul di ujung lereng. Dengan demikian berarti lebih banyak air yang mengalir dan semakin besar kecepatannya di bagian bawah lereng daripada bagian atas lereng. Akibatnya adalah bahwa tanah di bagian bawah lereng mengalami erosi lebih besar daripada bagian atas (Arsyad,2006). Lereng permukaan tanah dapat berbentuk cembung (kovek) dan cekung (konkav). Pengamatan secara umum menunjukkan bahwa erosi lembar lebih hebat pada permukaan cembung daripada permukaan cekung. Sedangkan pada erosi cekung terbentuk erosi alur atau parit (Arsyad,2006). 2.4.1.4 Geologi Faktor-faktor geologi mempengaruhi siklus hidrologi khususnya pada air tanah. Faktor geologi yang mempengaruhinya adalah formasi geologi. Formasi geologi adalah formasi batuan atau material lain yang berfungsi menyimpan air dalam jumlah besar. Proses pembentukan air tanah tersebut dikenal dengan akifer (aquifer). Akifer pada dasarnya adalah kantong air yang berada dalam tanah. Akifer dibedakan menjadi akifer bebas (unconfined aquifer) dan akifer terkekang (confined aquifer) (Asdak, 1995). Akifer bebas terbentuk ketika tinggi permukaan air tanah (water table) menjadi batas atas zona tanah jenuh. Tinggi permukaan air tanah berfluktuasi tergantung pada jumlah dan kecepatan air (hujan) masuk ke dalam tanah, pengambilan air tanah, dan permeabilitas tanah. Akifer terkekang juga dikenal sebagai artesis, terbentuk ketika air tanah dalam dibatasi oleh lapisan kedap air sehingga tekanan di bawah lapisan kedap air tersebut lebih besar daripada tekanan atmosfer. Formasi geologi tertentu, baik yang terletak pada zona bebas (unconfined aquifer) maupun zona terkekang (confined aquifer), dapat memberikan pengaruh tertentu pula terhadap keberadaan air tanah (Asdak, 1995). 2.4.2 Karakteristik Biologi DAS Menurut Styzen dan Morgan (1995) dalam Asdak (1995), Vegetasi merupakan lapisan pelindung atau penyangga antara atmosfer dan tanah. Suatu vegetasi penutup tanah yang baik seperti rumput yang tebal atau rimba yang lebat
15
akan menghilangkan pengaruh hujan dan topografi terhadap erosi. Vegetasi mempengaruhi siklus hidrologi melalui pengaruhnya terhadap air hujan yang jatuh dari atmosfer ke permukaan bumi, ke tanah dan batuan di bawahnya. Oleh karena itu, ia mempengaruhi volume air yang masuk ke sungai dan danau, ke dalam tanah dan cadangan air tanah. Bagian vegetasi yang ada di atas permukaan tanah, seperti daun dan batang menyerap energi perusak hujan, sehingga mengurangi dampaknya terhadap tanah, sedangkan bagian vegetasi yang ada dalam tanah, yang terdiri atas sistem perakaran, menigkatkan kekuatan mekanik tanah. Pengaruh vegetasi terhadap aliran permukaan dan erosi dapat dibagi dalam (1) intersepsi air hujan, (2) mengurangi kecepatan aliran permukaan dan kekuatan perusak hujan dan aliran permukaan, (3) pengaruh akar, bahan organik sisa-sisa tumbuhan
yang
jatuh
dipermukaan tanah,
dan kegiatan-kegiatan
yang
berhubungan dengan pertumbuhan vegetatif (Asdak,1995). Sedangkan fauna mempunyai pengaruh tidak langsung terhadap DAS. Fauna di daerah sekitar DAS sangat bergantung dengan ekositem dan kondisi dari DAS itu sendiri (Asdak, 1995). 2.4.3 Sosial ekonomi Menurut Arsyad (2006), pada akhirnya manusialah yang menentukan apakah tanah yang diusahakannya akan rusak dan menjadi tidak produktif atau menjadi baik dan produktif secara lestari. Banyak faktor yang menentukan apakah manusia akan memperlakukan dan merawat serta mengusahakan tanahnya secara bijakasana sehingga menjadi lebih baik dan memberikan pendapatan yang tinggi untuk jangka waktu yang tidak terbatas, antara lain (a) luas tanah pertanian yang diusahakannya, (b) jenis dan orientasi usaha taninya, (c) status penguasaan tanah, (d) tingkat pengetahuan dan penguasaan teknologi petani yang mengusahakannya, (e) perimbangan harga antara produk pertanian dan harga sarana produksi dan kebutuhan petani, (f) sistem perpajakan, (g) sumber modal yang diperlukan petani, (h) infrastruktur dan fasilitas kesejahteraan petani, dan (i) untuk petani kecil adalah keuntungan dalam waktu singkat yang akan mereka terima.
16
2.5
Hidrologi Menurut US Federal Council for Science and Technology
dalam
Hendrayanto (2009), Hidrologi merupakan ilmu yang membahas air di bumi, terjadinya, sirkulasinya, dan agihannya (distribution), sifat-sifat kimia dan fisikanya dan reaksinya terhadap lingkungan, termasuk reaksinya terhadap bendabenda hidup. Jika salah satu komponen dari siklus hidrologi terganggu, maka akan berdampak pada komponen yang lain. Dampak yang ditimbulkan akibat terganggunya siklus antara lain, terjadinya kekeringan pada musim kemarau dan terjadinya banjir pada musim hujan akibat limpasan permukaan lebih besar dari kapasitas atau daya tampung sungai. 2.5.1 Siklus hidrologi Secara global jumlah air tetap. Air global berubah dalam bentuk dan ketersediaannya. Air merupakan material yang membuat kehidupan terjadi di bumi. Air juga merupakan bagian penting dari sumber daya alam yang memiliki karakteristik khusus dan berbeda dengan sumber daya lainnya. Air bersifat sumber daya terbarukan dan dinamis. Hidrologi merupakan suatu ilmu yang berkaitan dengan air bumi, terjadinya, peredaran dan distribusinya, sifat-sifat kimia dan fisikanya, serta reaksinya terhadap lingkungan termasuk hubungannya dengan makhluk-makhluk hidup (Seyhan, 1990). Air yang jatuh ke bumi (presipitasi) akan mengalami berbagai peristiwa, kemudian akan menguap ke udara (evapotranspirasi) menjadi awan (kondensasi) dan dalam bentuk hujan, salju, dan embun jatuh kembali ke bumi. Peristiwa ini terjadi terus berulang dan merupakan siklus tertutup ini dinamakan dengan siklus air atau siklus hidrologi (Arsyad, 2006). Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi sebagian akan tertahan oleh tumbuhan dan sebagian lagi akan jatuh ke permukaan tanah melalui sela-sela daun (throughfall) atau mengalir ke permukaan tanah melalui permukaan batang (stem flow). Sebagian air yang sampai di permukaan tanah terinfiltrasi atau masuk ke dalam tanah dan bergerak ke bawah masuk ke dalam jalur tanah dibawah yang jenuh, dibawah muka air tanah. Air pada jalur ini mengalir perlahan melaui akuifer ke alur sungai atau langsung ke laut (Wilson, 1993).
17
2.5.2 Neraca air Neraca air (water balance) merupakan penjelasan mengenai hubungan antara aliran masuk (inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu periode tertentu. Jika perhitungan neraca air dilakukan pada suatu daerah tertentu yang terbatas maka aliran kedalam dan aliran keluar dari debit serta penambahan air tanah akan berbeda (Sosrodarsono & Takeda 2003, diacu dalam Hendrayanto 2009). Neraca air merupakan alat untuk mendekati nilai-nilai hidrologis proses yang terjadi di lapangan. Neraca air juga dapat didefinisikan sebagai selisih antara jumlah air yang diterima oleh tanaman dan kehilangan air dari tanaman beserta tanah melalui proses evapotranspirasi. Menurut Hendrayanto (2009), peneracaan air adalah suatu metode kuantitatif untuk mempelajari keseimbangan antara masukan (inputs) dengan unsur-unsur pengambilan (extractions) dan luaran (output) sebagai hasil (yield). Secara global (menggunakan satuan sistem bumi, hydrosfer) nilai rata-rata dari setiap komponen dalam siklus hidrologi tersebut relatif konstan, tetapi dalam satuan yang lebih kecil (regional scale), misal pulau atau Daerah Aliran Sungai (DAS) besaran tersebut berubah-ubah menurut waktu dan bisa dikatakan tidak bersifat siklik, tetapi lebih tepat dikatakan sebagai "aliran air" udara-daratanbadan air-udara.
Sistem global merupakan sistem tertutup sementara dalam
sistem regional merupakan sistem terbuka. Peneracaan air merupakan suatu perhitungan yang sederhana yang didasarkan atas prinsip konservasi massa. Anggapan utama yang digunakan dalam peneracaan air adalah jumlah dari semua unsur-unsur aliran adalah sama dengan nol apabila masukan diberi notasi positif dan kehilangan-kehilangan air untuk aliran ditandai negatif. Dalam suatu bentuk yang lebih umum, maka persamaan neraca air adalah: Inflow + Outflow + Perubahan Penyimpanan = 0 di mana jumlah inflow (+) dan outflow (-) adalah sama dengan perubahan penyimpanan. 2.6
Aliran Permukaan
2.6.1 Persamaan aliran permukaan Aliran permukaan terjadi ketika laju air hujan yang sampai ke tanah melebihi laju infiltrasi. Ketika air hujan jatuh ke tanah yang kering, laju infiltrasi
18
biasanya sangat tinggi, tetapi laju infiltrasi tersebut akan berkurang saat tanah berubah menjadi basah/jenuh. Ketika tanah sudah jenuh/terisi air maka proses runoff akan mulai terjadi. Menurut SWAT (Soil and Water Assessment Tools), ada 2 metode untuk melakukan pendugaan aliran permukaan : 1) metode kurva number SCS (Soil Conservation Service) dan 2) metode infiltrasi Green & ampt (Neitschs et all,2005). 2.6.2 Metode kurva number SCS (Soil Conservation Service) Persamaan runoff SCS merupakan model empiris yang muncul dan sering digunakan pada tahun 1950an. Persamaan ini dikembangkan untuk melihat konsistensi runoff berdasarkan pendugaan jumlah runoff dibawah penggunaan lahan yang bervariasi dan tipe tanah areal tersebut. Persamaan kurva number SCS adalah: Qsurf =
…………………..(1)
Qsurf merupakan akumulasi runoff (mm H2O), Rday merupakan curah hujan harian (mm H2O), Ia merupakan konstanta/abstrak dari simpanan permukaan, intersepsi dan infiltrasi untuk runoff (mm H 2O) dan S merupakan parameter simpanan (mm H2O). Parameter simpanan bervariasi secara spatial karena perubahan pada tanah, penggunaan lahan, manajemen lahan dan kemiringan/slope dan secara temporal perubahan-perubahan tersebut mempengaruhi kadar air tanah (Neitschs et all, 2005). Persamaan untuk parameter simpanan adalah: S= 25.4 (
……………………(2)
CN merupakan kurva number untuk harian. Nilai Ia biasanya mendekati nilai 0.2S, sehingga persamaan menjadi: Qsurf =
………………….(3)
Runoff hanya akan terjadi ketika Rday>Ia. Kurva number SCS merupakan fungsi dari kemampuan permeabilitas tanah, penggunaan lahan dan kondisi air tanah. Waktu puncak aliran permukaan diperlukan untuk membuat hidrograf desain bagi keperluan penguraian (routing) aliran permukaan melalui simpanan reservoir atau untuk menyatukan hidrograf dari beberapa DAS (Arsyad 2006).
19
Waktu surut suatu hidrograf segi tiga diambil sebesar 1,67 Tp, sehingga seluruh waktu untuk mengalir (Tb) adalah 2,67 Tp. Laju puncak aliran permukaan dari hidrograf segi tiga adalah : q = 0,0021 Q A/Tp………………….(4) Q adalah volume aliran permukaan dalam m3 , q adalah laju puncak aliran permukaan dalam m3 detik-1, A adalah luas DAS dalam hektar, dan Tp adalah waktu puncak dalam jam (Arsyad 2006). 2.6.3 Pengelompokan hidrolika tanah U.S. Natural Resource Conservation Servie (NRCS) dalam Neitschs (2005) mengklasifikasikan tanah ke dalam 4 kelompok hidrologic berdasarkan karakteristik
infiltrasi dari tanah tersebut.
NRCS
Soil Survey (1996)
mendefinisikan kelompok hidrologic tanah tersebut sebagai kelompok tanah yang mempunyai kesamaan potensial runoff pada kondisi cuaca dan kondisi penutupan area sama. Keempat kelompok tanah tersebut adalah: A, B, C dan D. Definisi dari masing-masing kelas tersebut adalah: A: (potensial runoff sedikit). Tanah ini memiliki laju infiltrasi yang tinggi bahkan ketika sudah jenuh. Grup tanah ini memiliki solum yang dalam, memiliki drainase yang baik sampai sangat baik. Grup tanah ini didominasi oleh pasir dan kerikil. Grup tanah ini memiliki laju transmisi air yang tinggi. B: grup tanah yang memiliki laju infiltrasi sedang ketika jenuh. Grup tanah ini mempunyai solum tanah yang agak dalam sampai dalam, memiliki kemampuan drainase agak baik sampai baik dan memiliki tekstur tanah yang halus sampai agak kasar. Grup tanah ini memiliki laju transmisi air dengan tingkatan sedang. C: grup tanah yang memiliki laju infiltrasi yang lambat ketika jenuh. Grup tanah ini memiliki lapisan yang menahan air bergerak ke bawah dan mempunyai tekstur agak halus sampai halus. Grup tanah ini memiliki laju transmisi air yang lambat. D: (potensial runoff tinggi). Grup tanah ini mempunyai laju infiltrasi yang sangat lambat ketika jenuh. Grup tanah ini memiliki lapisan liat di dekat permukaan tanah hingga ke lapisan material yang kedap air. Grup ini memiliki laju transmisi air yang sangat lambat.
20
2.7
Erosi Menurut Arsyad (2006), erosi merupakan peristiwa pindahnya atau
terangkutnya tanah atau bagian-bagian tanah dari suatu tempat ke tempat lain oleh media alami. Proses yang terjadi pada erosi meliputi; pengikisan, pengangkutan dan pengendapan yang disebabkan oleh media alami yaitu angin dan air. Erosi oleh angin disebabkan oleh kekuatan angin, umumnya erosi ini terjadi di daerah yang beriklim kering. Di daerah beriklim basah seperti indonesia peristiwa erosi lebih sering disebabkan oleh air. Energi kinetik yang disebabkan oleh air hujan dapat menyebabkan/ menghancurkan agregat tanah. Menurut bentuknya, erosi dibedakan dalam erosi lembar, erosi alur, erosi parit, erosi tebing sungai, longsor dan erosi internal. Erosi lembar (sheet erosion) adalah pengangkutan lapisan tanah yang merata tebalnya dari suatu permukaan tanah. Kekuatan butir-butir hujan dan aliran permukaan yang merata diatas permukaan tanah merupakan penyebab erosi. Erosi alur (rill erosion) adalah pengangkutan tanah dari alur-alur tertentu pada permukaan tanah yang merupakan parit-parit kecil dan dangkal. Erosi alur terjadi karena air mengalir di permukaan tanah tidak merata tetapi berkonsentrasi pada alur tertentu sehingga pengangkutan tanah terjadi pada tempat aliran permukaan terkonsentrasi. Kecenderungan terjadinya erosi alur lebih dipengaruhi oleh cara bertanam dan sifat fisik tanah dari pada air hujan. Erosi parit (gully erosion) proses terjadinya sama dengan erosi alur, tetapi alur yang terbentuk sudah demikian besarnya sehingga tidak dapat lagi dihilangkan dengan pengolahan tanah biasa. Erosi parit dapat berbentuk V atau U, bergantung pada kepekaan erosi substratanya. Bentuk V adalah bentuk yang umum terdapat pada daerah-daerah yang substratanya mudah lepas dan umumnya berasal dari batuan sendimen. Erosi tebing sungai (River bank erosion) terjadi sebagai akibat pengikisan tebing sungai oleh terjangan aliran sungai yang kuat pada belokan sungai. Erosi tebing akan terjadi lebih hebat, jika vegetasi penutup tebing tidak ada atau jika pengelolaan tanah dilakukan sampai ke pinggir tebing sungai. Longsor (Landslide) adalah suatu bentuk erosi yang pengangkutan atau pemindahan atau gerakan tanah terjadi pada saat bersamaan dalam volume besar.
21
Berbeda dari bentuk erosi lainnya, pada tanah longsor pengangkutan tanah dalam volume besar terjadi sekaligus. Longsor terjadi sebagai akibat meluncurnya suatu volume tanah di atas suatu lapisan kedap air serta tanah yang jenuh. Erosi internal adalah terangkutnya butiran-butiran tanah ke bawah ke dalam celah-celah atau pori-pori tanah, sehingga tanah menjadi kedap air dan udara. Erosi internal mungkin tidak menyebabkan kerusakan berarti karena sebenarnya bagian-bagian tanah tidak terangkut keluar tempat tersebut, dan tanah akan baik kembali setelah dilakukan pengolahan tanah (Arsyad, 2006). 2.7.1 Universal Soil LossEquation (USLE) Menurut Ispriyanto (2001), Universal Soil Loss Equation (USLE)
memungkinkan perencana menduga laju rata-rata erosi suatu bidang tanah tertentu pada suatu kecuraman lereng dengan pola hujan tertentu untuk setiap macam pertanaman dan tindakan pengelolaan (tindakan konservasi tanah) yang mungkin dilakukan atau sedang digunakan. USLE adalah suatu model erosi yang dirancang untuk memprediksi erosi jangka panjang dari erosi lembar atau alur di bawah keadaan tertentu. Perkiraan jumlah erosi yang akan terjadi pada suatu lahan bila pengolahan lahan tidak mengalami perubahan dilakukan dengan menggunakan rumus USLE : A = R K x Ls C P........................(5) Dimana, A: Jumlah erosi (ton/ha/tahun), R: Faktor erosivitas hujan, K: Faktor erodibilitas tanah, LS : Faktor panjang dan kemiringan lereng, C: Faktor tanaman (penggunaan tanaman), P: Faktor teknik konservasi tanah. Berdasarkan hasil perbandingan besarnya erosi hasil pengukuran pada petak erosi standar (Wischmeter plot) dan erosi hasil pendugaan diketahui bahwa model USLE memberikan dugaan yang lebih tinggi untuk tanah dengan laju erosi rendah, dan erosi dugaan yang lebih rendah untuk tanah dengan laju erosi tinggi. Berdasarkan beberapa kelemahan tersebut, model USLE disempurnakan menjadi RUSLE (Revised USLE) dan MUSLE (Modifed USLE) dengan menggunakan teori erosi modern dan data-data terbaru, tetapi masih tetap berbasis plot (Kundarto 2005). USLE menggunakan curah hujan sebagai indikator energi perusak agregat tanah, MUSLE dan RUSLE menggunakan jumlah aliran permukaan untuk mensimulasi erosi dan hasil sendimen. Subsitusi ini
22
memberikan beberapa keuntungan : ketepatan prediksi model tersebut meningkat, keperluan menggunakan rasio pelepasan dihilangkan dan hasil sendimen untuk satu peristiwa hujan dapat dihitung (Arsyad 2010). 2.7.2 Indeks Bahaya Erosi (IBE) Persamaan USLE akan memberikan besarnya erosi tertinggi pada sebidang lahan jika kita menganggap faktor C dan P masing-masing bernilai satu, atau sering juga dikenal dengan istilah erosi potensial (potensial erosion risk). Sehingga persamaannya menjadi : (Arsyad, 2006) A = R K x LS……………….(6) Menurut Hammer (1981) dalam Arsyad (2006) menjelaskan bahaya erosi dapat dinyatakan dalam indeks bahaya erosi yang didefinisikan sebagai berikut: IBE =
………………..(7)
Tolerable Soil Loss menyatakan besarnya erosi yang measih dapat dibiarkan atau ditoleransi. Hammer (1981) dalam Arsyad (2006) menggunakan konsep kedalaman ekivalen (equivalen depth) dan umur guna (resources life) tanah untuk menetapkan nilai T suatu tanah. Kedalaman ekivalen adalah kedalaman tanah yang setelah mengalami erosi produktivitasnya berkurang dengan 60% dari tanah yang tidak terosi. Menurunnya produkktivitas tanah oleh erosi disebabkan oleh menurunnya kandungan unsur hara tanah dan menurunnya sifat-sifat fisik tanah. Penentuan kategori (harkat) hasil perhitungan indeks bahaya erosi pada masing-masing satuan lahan di suatu DAS dapat ditentukan dengan cara memasukkan pada klasifikasi Indeks Bahaya Erosi yang disajikan pada Tabel 1. Tabel 1.
Daftar kriteria indeks bahaya erosi
Nilai Indeks Bahaya Erosi
Harkat
< 1,0
Rendah
1,01-4,0
Sedang
4,01-10,0
Tinggi
>10,01
Sangat Tinggi
Sumber : Arsyad, 2006
23
2.8
Dampak Erosi dan Aliran Permukaan Menurut Arsyad (2006), hilangnya satu atau beberapa unsur hara dari daerah
perakarannya menyebabkan merosotnya kesuburan tanah, sehingga tanah tidak mampu menyediakan unsur hara yang cukup dan seimbang untuk mendukung pertumbuhan tanaman secara normal. Tanah yang dikatakan rusak kalau lapisan bagian atasnya atau top soil (ketebalan 15 - 35 cm) memang telah banyak terkikis dan atau dihanyutkan oleh arus air hujan, sehingga lapisan tersebut menjadi tipis atau bahkan hilang (Kartasapoetra, 1986). Erosi dan sendimentasi menjadi penyebab utama berkurangnya produktivitas suatu lahan pertaniaan dan berkurangnya kapasitas saluran atau sungai akibat pengendapan material hasil erosi (Hardiyatmo, 2006). Menurut Sihite (2001), banyak dampak yang terjadi dapat diamati pada badan-badan air yang ada seperti sungai, danau, atau waduk sehingga dampak yang ditimbulkan disebut dampak instream. Sedangkan dampak yang lain dapat terjadi sebelum partikel-partikel tanahtersebut mencapai badan-badan air atau sesudahnya seperti dijumpai pada kejadian banjir, penggunaan air untuk kebutuhan domestik, irigasi, atau yang lain sehingga dampak yang ditimbulkan disebut sebagai dampak off-stream. Dampak erosi tanah di tapak (on site) merupakan dampak yang dapat terlihat langsung kepada pengelola lahan yaitu berupa penurunan produktivitas. Hal ini berdampak pada kehilangan produksi, peningkatan penggunaan pupuk dan kehilangan lapisan olah tanah yang akhirnya mengakibatkan timbulnya tanah kritis. Dampak erosi tanah di luar penggunaan lahan (off site) merupakan dampak yang sangat besar pengaruhnya. Sendimen hasil erosi tanah dan kontaminan yang terbawa bersama sendimen dapat menimbulkan kerugian dan biaya yang sangat besar dalam kehidupan. Bentuk dampak di luar penggunaan lahan antara lain adalah : (i) pelumpuran dan pendangkalan waduk; (ii) tertimbunnya lahan pertanian dan bangunan; (iii) memburuknya kualitas air dan (iv) kerugian ekosistem perairan (Sihite 2001).
