PENDEKATAN SISTEM DALAM KAJIAN
LINGKUNGAN DAN PEMBANGUNAN
Diabstraksikan dan dirangkum oleh Prof Dr Ir Soemarno MS
Bahan kajian MK. Metode Penelitian Kajian Lingkungan, pm pslp ppsub 2011
1. Pendahuluan Tentang Pendekatan Sistem
1.1. Filosofi
Suatu sistem dapat dipandang sebagai gugus elemen-elemen yang saling berhubungan dan terorganisir ke arah suatu sasaran atau gugus sasaran. Dalam problem-problem interdisipliner yang kompleks,
"pendekatan sistem" dapat menyediakan alat bantu bagi penyelesaian masalah dengan metode dan peralatan logis yang memungkinkannya untuk mengidentifikasikan komponen-kom-ponen (subsistem) yang saling berinteraksi untuk mencapai beberapa sasaran tertentu. Pengetahuan-pengetahuan ini memungkinkan sese orang untuk mengambil pilihan-pilihan rasional di antara alternatif-alternatif yang tersedia dalam problem-problem yang kritis dan trade-off.
Menurut Eryatno dan Ma'arif (1989), ada tiga macam kondisi yang menjadi prasyarat agar supaya aplikasi pendekatan sistem dapat memberikan hasil yang memuaskan adalah:
(1). Sasaran sistem didefinisikan secara jelas dan dapat dikenali, meskipun kadang-kala tidak dapat dikuantifikasikan.
(2). Proses pengambilan keputusan dalam sistem riil dilakukan dengan cara sentralisasi yang logis
(3). Skala perencanaannya jangka panjang.
1.2. Prosedur
dengan gugus "kebutuhan" yang harus dipenuhi, menuju kepada suatu sistem operasional yang mampu memenuhi kebutuhan tersebut. Proses-proses tersebut diikuti dengan suatu evaluasi untuk menentukan apakah hasil dari suatu tahapan memuaskan atau tidak. Proses tersebut pada kenyataannya bersifat interaktif.
1.3. Alat Bantu
Suatu alat bantu yang sangat penting ialah model abstrak yang perilaku esensialnya mencerminkan perilaku dunia nyata yang diwakilinya. Model dapat digunakan dalam berbagai cara, misalnya dalam mendisain dan mengelola sistem sebagai fungsi analisis. Analisis ini didefinisikan sebagai determinasi keluaran model, dengan menggunakan masukan dan struktur model yang telah diketahui. Suatu model matematik, terutama model komputer, dapat dengan cepat menganalisis dan menghitung keluaran dari berbagai alternatif yang sangat penting dalam proses kreatif pengelolaan sistem dan disain sistem. Pada kenyataannya kebanyakan model abstrak ini mempunyai struktur internal yang terdiri atas simbol-simbol matematik yang harus dipahami arti dan maknanya.
Suatu model disebut Model Analitik apabila model tersebut mempunyai penyelesaian umum pada berbagai kisaran masukan sistem dan nilai-nilai parameter sistem. Model Simulasi merupakan model yang menghitung alur-waktu dari peubah-peubah model untuk seperangkat tertentu masukan model dan nilai parameter model. Karena seringkali tidak mungkin untuk menyelesaikan model analitik bagi sistem yang kom-pleks, maka model-model simulasi (yang lebih mudah diselesaikan) banyak digunakan dalam mengkaji dan menganalisis sistem dinamik yang kompleks.
2. Simulasi Sistem
2.1. Operasi
mempunyai suatu program komputer atau model-sistem lainnya dimana kita dapat mencoba berbagai disain sistem dan strategi pengelolaannya. Dengan menggunakan komputer, aplikasi simulasi menjadi sangat luas terutama oleh para menejer dan pengambil keputusan akhir. Teknik simulasi yang dikenal sebagai penciptaan peubah random Montecarlo, banyak digunakan dalam bidang bisnis dan pertanian. Dalam mengimplementasikan suatu model sistem pada komputer maka para pengguna mempunyai pilihan bahasa pemrograman seperti BASICS, Fortran, atau bahasa simulasi khusus.
2.2. Metodologi
Matematika telah dipilih sebagai suatu bahasa dasar, dan simulasi seringkali menjadi alat bantu yang sangat efisien. Dalam kaitan ini diperlukan tahap-tahapan proses untuk menjabarkan model grafis menjadi model matematika:
(1). Mengisolasikan komponen atau subsistem. Seringkali subsistem-subsistem atau komponen-komponen tersebut secara fisik berbeda dengan jelas.
(2). Menetapkan peubah-peubah masukan U(t) untuk setiap sub-sistem. Masukan stimuli ini akan menyebabkan perubahan perilaku sub-sistem. Termasuk di sini adalah masukan-masukan pengelolaan yang dapat digunakan untuk memperbaiki keragaan sistem yang sedang dikaji.
(3). Menetapkan peubah-peubah internal atau keubah-peubah keadaan X(t). Pada dasarnya ini merupakan faktor-faktor dalam subsistem yang diperlukan untuk mencerminkan sejarah masa lalu dari perilaku subsistem.
(4). Menetapkan peubah-peubah keluaran Y(t). Kuantitas-ku-antitas respon yang menghubungkan subsistem dengan subsistem lain yang merupakan ukuran penting dari keragaan sistem. Keluaran atau respon seperti ini dapat berfungsi sebagai stimuli atau masukan bagi subsistem lain.
akan dihasilkan persamaan-persamaan diferensial atau integral, dan subsistem yang dinamik.
(6). Menjelaskan peubah-peubah masukan lingkungan eksogenous dalam bentuk matematika. Ini akan merupakan peubah-peubah stimulus bagi keseluruhan sistem yang sedang dimodel.
(7). Memperhitungkan interaksi-interaksi di antara subsistem-subsistem dengan metode agregasi seperti diagram kotak , teori jaringan, dan grafik-grafik linear.
(8). Verifikasi model dengan serangkaian uji dan inspeksi. Hal ini biasanya melibatkan serangkaian revisi dan perbaikan model. (9). Aplikasi model dalam problematik perencanaan atau penge-lolaan
dalam dunia nyata.
2.3. Pemodelan Sistem
Merekayasa struktur model merupakan fase yang paling sulit dalam pendekatan sistem terutama dalam problem-problem yang kom-pleks. Oleh karena itu disarankan utnuk memulai dengan mengidenti-fikasikan sub-divisi yang besar dari suatu model dan menggabungkannya bersama dalam suatu pola diagramatik. Hal ini sangat membantu untuk mengetahui arus informasi secara keseluruhan melalui model.
2.4. Aplikasi komputer
Kemajuan teknik-teknik penggunaan sistem penyimpanan logik yang diprogram pada "memori" komputer guna mmecahkan masalah secara otomatis, menyebabkan transformasi dari metode kuno pencarian pola ("pattern seeking") dan pengujiannya, menjadi potensi analisis sistem yang mempunyai kemampuan jauh lebih besar. Hal ini didorong pula oleh kemampuan pada pengolahan data, serta kemampuannya untuk mengontrol peralatan yang lain seperti pada peralatan komunikasi. Komputer dalam seper-sekian detik mampu mensimulasi berbagai pekerjaan sehingga berdayaguna ganda.
akibat- akibat yang besar terhadap disain dan integrasi bermacam-macam operasi di berbagai bidang kegiatan.
3. Pemodelan Sistem Sumberdaya Wilayah
3.1. Ruang lingkup
Konsep dan teknik analisis sistem semula dikembangkan oleh para ahli militer untuk keperluan mengeksplorasi dan mengkaji kese-luruhan implikasi yang diakibatkan oleh alternatif-alternatif strategi militer. Pendekatan ini merupakan suatu strategi penelitian yang luas dan sistematik untuk menyelesaikan suatu problem penelitian yang kom-pleks. Obyek penelitian biasanya merupakan suatu sistem dengan kerumitan-kerumitan yang sangat kompleks sehingga memerlukan pengabstraksian. Dalam hubungan inilah dikenal istilah "model dan pemodelan". Istilah pemodelan adalah terjemahan bebas dari istilah "modelling". Untuk menghindari berbagai pengertian atau penafsiran yang berbeda-beda, maka istilah "pemodelan" dapat diartikan sebagai suatu rangkaian aktivitas pembuatan model. Sebagai landasan untuk lebih memahami pengertian pemodelan maka diperlukan suatu penelaahan tentang
"model" secara spesifik ditinjau dari pendekatan sistem.
ekonomi, keteknikan, ilmu alam hingga ilmu-ilmu sosial dan ilmu-ilmu lingkungan.
3.2. Tahapan dalam pemodelan
Para ahli ilmu sistem telah memberikan konsepsi dan teknik pemodelan sistem. Para ahli ini menyarankan untuk mengawali pemo-delan dengan penguraian seluruh komponen yang akan mempengaruhi efektivitas dari operasi sistem. Setelah daftar kompo nen tersebut lengkap, langkah selanjutnya adalah penyaringan komponen mana yang akan dipakai dalam pengkajian tersebut. Hal ini umumnya sulit karena adanya interaksi antar peubah yang seringkali menyulitkan isolasi suatu peubah. Peubah yang dipan dang tidak penting ternyata bisa saja sistem ataupun tingkat kecanggihan model. Manetsch dan Park (1984) mengembangkan tahap pemodelan abstrak ini sebagai bagian dari pendekatan sistem. Diagram alir proses pemodelan yang dijelaskan ini dapat dilukiskan seperti dalam Gambar 2. Pemodelan abstrak menerima masukan berupa alternatif sistem yang layak. Proses ini membentuk dan mengimplementasikan model-model matematika yang dimanfaatkan untuk merancang program terpilih yang akan dipraktekkan di dunia nyata pada tahap berikutnya. Keluaran utama dari tahap ini adalah deskripsi terinci dari keputusan yang diambil berupa perencanaan, pengendalian atau kebijakan lainnya.
3.2.1. Tahapan seleksi konsep
pengambil keputusan serta pihak lain yang amat terlihat pada sistem sangat diperlukan dalam tahap seleksi ini.
3.2.2. Tahapan pemodelan
Sebagai langkah awal dari pemodelan adalah menetapkan jenis model abstrak yang akan digunakan, sesuai dengan tujuan dan karakteristik sistem. Setelah itu, aktivitas pemodelan terpusat pada pembentukan model abstrak yang realistik. Dalam hal ini ada dua pendekatan yang dapat digunakan untuk membentuk model abstrak.
(a). Pendekatan Kotak Gelap
Pendekatan ini dapat digunakan untuk melakukan identifikasi model sistem dari data yang menggambarkan perilaku masa lalu dari sistem ("past behavior of the existing system"). Melalui berbagai teknik statistik dan matematik, maka model yang paling sesuai dengan data operasional dapat diturunkan. Sebagai contoh adalah model ekonometrik pada pengkajian ilmu-ilmu sosial. Metoda ini tidak banyak berguna pada perancangan sistem yang kenyataannya belum ada, dimana tujuan sistem masih berupa konsep.
(b). Pendekatan Struktural
hubungan fungsional antar peubah kondisi aktual, (5). memperbandingkan model dengan kondisi aktual sejauh mungkin .
3.2.3. Tahapan implementasi komputer
Pemakaian komputer sebagai pengolah data, penyimpan data dan komunikasi informasi tidak dapat diabaikan dalam pendekatan sistem ; model abstrak diwujudkan dalam berbagai bentuk persamaan, diagram alir dan diagram blok. Tahap ini seolah-olah membentuk model dari suatu model, yaitu tingkat abstraksi lain yang ditarik dari dunia nyata. Hal yang penting di sini adalah memilih teknik dan bahasa komputer yang digunakan untuk implementasi model. Masalah ini akan mempengaruhi : ketelitian dari hasil komputasi, biaya operasi model, kesesuaian dengan komputer yang tersedia, efektifitas dari proses pengambilan keputusan yang akan meng- gunakan hasil pemodelan tersebut.
Setelah program komputer dibuat dan format masukan /keluaran telah dirancang secara memadai, maka sampailah pada tahap pembuk-tian (verifikasi) bahwa model komputer tersebut mampu melakukan simulasi dari model abstrak yang dikaji. Pengujian ini mungkin berbeda dengan uji validitas model itu sendiri.
3.2.4. Tahapan validasi
Validasi model pada hakekatnya merupakan usaha untuk menyimpulkan apakah model sistem tersebut di atas merupakan perwa-kilan yang sah dari realitas yang dikaji sehingga dapat dihasilkan kesimpulan yang meyakinkan. Validasi merupakan proses iteratif yang berupa pengujian berturut-turut sebagai proses penyem purnaan model. Umumnya validasi dimulai dengan uji sederhana seperti pengamatan atas: tanda aljabar ("sign"), kepangkatan dari besaran ("order of magnitude"); format respon (linear, eksponensial, logaritmik; arah perubahan peubah apabila masukan atau parameter diganti-ganti; nilai batas peubah sesuai dengan nilai batas parameter sistem.
pada tahap ini karena kurangnya data yang tersedia ataupun sempitnya waktu yang tersedia guna melakukan validasi. Pada permasalahan yang kompleks dan mendesak, maka disarankan proses validasi parsial, yaitu tidak dilakukan pengujian keseluruhan model sistem. Hal ini mengakibatkan rekomendasi untuk pemakaian model yang terbatas ("limited application") dan apabila perlu menyarankan penyempurnaan model pada pengkajian selanjutnya.
3.2.5. Analisis Sensitivitas
Tujuan pokok analisis ini dalam proses pemodelan adalah untuk menentukan peubah keputusan mana yang cukup penting untuk dikaji lebih lanjut dalam tahap aplikasi model. Peubah keputusan ini dapat berupa parameter rancang-bangun atau masukan yang terkendali. Analisis ini mampu menghilangkan faktor yang kurang penting sehingga studi lebih dapat ditekankan pada peubah kebijakan kunci serta memperbaiki efisiensi proses pengambilan keputusan. Pada beberapa kasus, dengan mengetahui peubah yang kurang mempengaruhi penampakan keluaran sistem, maka akan dapat dikurangi pengaruh kendala sistem.
3.2.6. Analisis Stabilitas
Sistem dinamik sudah sering diketahui mempunyai perilaku tidak stabil yang bersifat destruktif untuk beberapa nilai parameter sistem. Analisis untuk identifikasi batas kestabilan dari sistem diper lukan agar parameter tidak diberi nilai yang dapat mengarah pada perilaku tidak stabil apabila terjadi perubahan struktur dan lingkung an sistem. Perilaku tidak stabil ini dapat berupa fluktuasi acak yang tidak dapat mempunyai pola atau berupa nilai keluaran yang eksplosif sehingga besarannya tidak realistik lagi. Analisis stabilitas dapat menggunakan studi analitis berdasar teori stabilisasi, atau menggunakan simulasi secara berulang-kali untuk mempelajari batasan stabilitas sistem.
4. Pendekatan Sistem Dalam Pengelolaan Sumberdaya
4.1. Pengelolaan Sumberdaya
lahan, air, udara, vegetasi, dan enerji yang sangat berpe ngaruh terhadap aktivitas dan sikap manusia. Suatu masalah pokok adalah bahwa setiap komponen dari lingkungan saling berkaitan dan dapat menghasilkan kejadian-kejadian yang tidak dikehendaki. Misalnya pencemran perairan sungai berhubungan dengan keluaran limbah cair yang berkaitan dengan berbagai faktor, seperti sumber limbah, karakteristik limbah, akumulasi limbah, proses penanganan limbah, cara dan lokasi pembuangannya, trans-portyasi limbah pada aliran sungai, serta pengaruh limbah terhadap bioa akuatik, dan penggunaan air oleh manusia. Pada umumnya setiap komponen tersebut dapat dianalisis secara terpisah, namun permasalahan pencemaran perairan sungai sebenarnya merupakan hasil interaksi dan pengaruh kolektif dari suatu sistem pencemaran limbah cair.
Permasalahan lingkungan apabila dikaji secra sistem akan banyak memberikan kegunaan. Problematik dapat diper-hitungkan secara totalitas dimana kerja pengendalian yang paling efektif dapat diketemukan. Dalam teladan pence-maran perairan sungai, pende-katan sistem akan mampu menghasilkan kombinasi dari pengu-rangan sumber limbah, metode penanganan, dan lokasi buangan yang lebih efektif serta memungkinkan biaya lebih rendah melalui perbaikan penanganan saja. Suatu konsekwensi dari perspektif sistem pada mutu lingkungan adalah memperlebar kemungkinan alternatif pengendalian serta kesempatan penerapan strategi menejerial yang efisien dan terpadu.
4.2. Elemen analisis
Sebagai ilustrasi maka suatu peristiwa pencemaran perairan sungai diskemakan seperti Gambar 7. Satu aktivitas industri menge-luarkan limbah yang mencemari perairan sungai dimana airnya digunakan untuk usaha perikanan. Limbah dengan dampaknya adalah suatu teladan dari eksternalitas ekonomi, yang didefinisikan sebagai manfaat atau beban biaya yang dihasilkan oleh satu unit ekonomi yang mempengaruhi unit ekonomi lainnya. Dalam hal ini, limbah industri mempunyai beban biaya dimana biaya tersebut ditanggung oleh usaha perikanan dan bukan oleh industri itu sendiri. Biaya tersebut adalah "eksternal" untuk anggaran dan pendapatan industri.
Implisit dari konsep eksternalitas adalah ide adanya ketidak-adilan (unfairness). Adalah tidak adil bahwa usaha perikanan harus dibebani biaya penanganan limbah dari industri. Namun demikian mencari titik keadilan merupakan kebijakan yang amat rumit. Penye-derhanaan kebijakan bisa dilakukan dengan dua alternatif. Alter-natif pertama adalah membiarkan pencemaran buangan industri sebagaimana adanya; dengan anggapan bahwa buangan industri adalah suatu hal yang tidak dapat dicegah sebagai konsek wensi aktivitas manusia.
pendayagunaan sungai untuk maksud lainnya seperti tempat buangan limbah industri.
Kedua macam eksremitas alternatif tersebut di atas dapat diako-modasikan melalui analisis manfaat/biaya. Pendekatan ini berdasarkan pada konsep bahwa sungai merupakan sumberdaya yang dapat diman-faatkan melalui tatacara yang menguntungkan. Hal ini membutuhkan penelitian tentang konsekwensi moneter dari pembuangan limbah pada kedua belah pihak pengguna sungai. Oleh karena masing-masing pengguna mempunyai tatacara yang spesifik dalam perhitungan manfaat/biaya, maka diperlukan suatu ukuran , yaitu Indeks Mutu Lingkungan, environmental quality index. Indeks ini merupakan pembakuan dari peraturan tentang baku mutu lingkungan minimum yang diperbolehkan dalam bentuk parameter yang terukur dari sumberdaya alam dan lingkungan. Indeks ini juga dapat merupakan mekanisme untuk menangani preferensi sosial untuk distribusi manfaat dan biaya. Misalnya, kalau pemerintah menganggap bahwa usaha perikanan harus berjalan maka diperlukan baku mutu air minimum agar ikan tidak mati. Setelah baku mutu ditetapkan maka alternatif solusi yang terbaik baru dapat diselesaikan secara sistematis.
4.3. Teladan Model Pengelolaan
Dalam setiap konteks perencanaan lingkungan maka pe-ngaruhnya terhadap sistem lingkungan, sumberdaya alam, dan juga manusia sebagai penghuninya harus dapat diperkirakan. Analisis pendugaan dan evaluasi pengaruh yang mungkin terjadi dapat dilakukan dengan menggunakan alat bantu model-model yang sederhana atau
sumberdaya alamnya seperti lahan, air, udara, dan vegetasi. Tingkat kompleksitas tersebut didefinsiikan pada selang waktu analisis dan ruang lingkup sistem. Langkah berikutnya adalah menentukan apakah analisis pada tingkat kom-pleksitas tertentu layak dilakukan berdasarkan pertimbangan : (i) ketersediaan data, (ii) ketersediaan personil, (iii) ketersediaan waktu dan dana, (iv) ketersediaan fasilitas komputer, dan (v) ketersediaan perangkat lunak.
Beberapa teladan model pengelolaan sumberdaya alam dan ling-kungan adalah sebagai berikut:
(1). Model Indeks Mutu Lingkungan (IML)
Model ini dirancang dengan harapan dapat dijadikan sebagai
early warning system dan alternatif penanganan dengan biaya yang optimal oleh para pengambil keputusan (Eriyatno dan Ma'arif, 1989). Sebagai suatu indeks, model ini harus memberikan indikator yang dapat menyatakan mutu dan kualitas dari suatu sumberdaya alam dan/atau lingkungan. Oleh karena itu dalam model ini indeks tersebut dapat dinyatakan dengan kisaran nilai 0 hingga 100, dimana pada nilai indeks 100 menunjukkan mutu dan kualitas sumberdaya alam dan/atau kondisi lingkungan yang diharapkan.
Penetapan model ini ditentukan oleh maksud dan kegunaan dari pemakaian indeks itu sendiri. Indeks pada dasarnya adalah ukuran kuantitatif untuk pembandingan menurut skala. Mengingat indeks mutu lingkungan merupakan bagian dari sistem pemantauan dan evaluasi lingkungan, maka model IML ini dapat dibedakan menurut fungsinya sbb:
(2). Model Ukuran Keragaan (Appearance Index)
Model ukuran ini dapat dirancang untuk tujuan analisis lingkungan dan sumberdaya alam yang dikaitkan dengan karakteristik dan kualitas sumberdaya alam dan mutu lingkungan (Eriyatno dan Ma'arif, 1989).
UK = A. ( Wj. ( Zi. Iij)B )C
Zi : Pembobot obyektif/empiris bagi parameter (I) yang ke-i dalam kelompok indikator lingkungan yang ke-j
Wj : Pembobot subyektif/logik untuk kelompok indikator lingkungan yang ke-j, dimana Wj = 0
Dalam perhitungan pembobotan disarankan untuk Zi meng guna-kan konversi secara fisik atau moneter, Wj menggunaguna-kan metode Delphi atau Bayes dengan hitungan peluang, sedangkan A,B, dan C adalah koefisien penormalan matematis untuk kesesuaian indeks, misalnya bilangan integer non-negatif.
(3). Indeks Pengendalian
I(t): input sistem berupa kondisi lingkungan yang diinginkan sesuai dengan peruntukan seperti: air minum, pertanian dan per ikanan, nilai ambang batas sungai.
O(t):output sistem berupa kondisi aktual
Gp :fungsi alih (transfer function) dari input-output
Ge :fungsi pengendali yang menguasai faktor teknologi dan biaya U(t):input buangan/polutan
H : informasi umpan balik
Dalam proses perhitungann dan kuantifikasinya, maka:
UP = O(t) dan
O(t) adalah indeks mutu lingkungan yang diinginkan.
Metodologi yang disarankan untuk membentuk model simu lasi adalah Descrete Time Model dengan Feed-back Control System. Estimasi peubah acak dapat dilakukan dengan simulasi Montecarlo dengan pembangkit bilangan acak sesuai dengan sebaran peluangnya.
(4). Model Optimasi
untuk mengoptimumkan proses konversi tersebut yang mempunyai sasaran dan tujuan ganda, maka dapat digunakan "Model Optimasi Multi-kriteria".
Salah satu model optimasi seperti ini yang dapat digunakan adalah Pemrograman Sasaran ("Goal Programming"). Program sasaran ini merupakan salah satu program mate-matika dalam penelitian operasioanl yang diusulkan sebagai salah satu pendekatan untuk menganalisis persoalan-persoalan yang berkenaan dengan tujuan dan sasaran ganda dan di antara tujuan tersebut terdapat kondisi bertentangan (tidak saling menenggang) serta mempunyai susunan prioritas.
Dalam proses pengelolaan sumberdaya dan lingkungan maka kedua model tersebut dapat digunakan untuk melihat berbagai kondisi seperti, (i) penampilan/keragaan sistem lingkungan, (ii) pengendalian sistem lingkungan, dan (iii) pengoptimalan pengelolaan lingkungan. Dalam banyak perihal dan kasus, para pengambil ke-putusan seringkali dihadapkan pada masalah-masalah yang sifatnya tidak-saling-menenggang sehingga sulit untuk segera diputuskan. Program sasaran dapat membantu memecahkan permasalahan tersebut, yaitu dengan cara menyusun sasaran-sasaran ke dalam bentuk urutan prioritas. Urutan prioritas tersebut dapat disusun berdasarkan tingkat kepentingan sasaran-sasaran dari pengelolaan lingkungan.
Model umum dari program sasaran adalah:
Meminimumkan: a = Wi (di- + di+)
(terhadap/dengan aij Xj + di- - di+ = bi pembatas)
Xj, di-, di+ >= 0
fungsi sasaran ke-i; aij : parameter (koef. teknologi) dari fungsi sasaran ke-i dan peubah keputusan ke-j; bi : nilai target sasaran ke-i.
Teladan aplikasi model program sasaran ganda tersebut dalam program pengendalian erosi adalah sbb. :
(a). Sasaran : tingkat erosi minimum, kesuburan tanah maksimum, dan teknik pengairan memadai.
(b). Peubah keputusan : tingkat kemiringan tanah, struktur tanah, intensitas hujan, dan usahatani.
Berdasarkan urutan prioritas sasaran yang hendak dicapai, suatu model optimasi multi-kriteria dapat disusun. Dengan demikian para pengambil keputusan dapat melakukan pengelolaan sumber daya alam dan lingkungan secara optimal berdasarkan ketersediaan sumberdaya dan pendanaan.
5. Pemodelan Sistem Daerah Aliran Sungai
5.1. Pendahuluan
Daerah aliran sungai merupakan suatu wilayah yang dibatasi oleh batas-batas topografis yang menyalurkan air hujan melalui suatu sistem sungai. DAS ini merupakan unit hidrologis yang telah digunakan sebagai unit biofisik dan sebagai unit sosial-ekonomi serta sebagai unit sosial politik dalam perencanaan dan implementasi aktivitas-aktivitas pengelolaan sumberdaya (Easter dan Hufschmidt, 1985). Selanjutnya dikemukakan bahwa pengelolaan DAS merupakan suatu proses memformulasikan dan megimplementasikan aktivitas-aktivitas yang melibatkan sumberdaya alam dan manusia dalam suatu DAS, dengan mempertimbangkan faktor-faktor sosial, politik, ekonomi dan institusional yang ada, dengan maksud untuk mencapai tujuan dan sasaran yang telah ditentukan .
5.2. Identifikasi Sistem DAS
(1). Diagram Lingkar Sebab-Akibat (causal-loop)
Pengabstraksian beberapa fenomena pokok yang terjadi dalam sistem DAS dapat dilukiskan seperti Gambar 3.4.
SDA Air
Input Lingkungan
Input tidak Output yg terkendali diinginkan
SISTEM DAS
Input yang Output yg terkendali parameter diinginkan Umpan
balik
Gambar 3.5. Diagram kotak-hitam I/O sistem DAS (Soemarno, 1991)
Keterangan:
(1). Output yang diinginkan: Tersedianya air sepanjang tahun; Swa-sem-bada pangan; Tersedianya kesempatan kerja; Terkendalinya degra-dasi lingkungan
(2). Output yang tidak diinginkan : Kerusakan hutan, Banjir dan kekeringan; Erosi dan sedimentasi berlebihan; Kemiskinan/pe-n-gangguran
(3). Input terkendali: Investasi, alokasi lahan, teknologi (4). Input tak terkendali: harga komoditi,informasi pasar (5). Input lingkungan : fisik, perundangan, sistem budaya (6). Umpan balik: Bappeda, Pemda
(7). Parameter DAS: luas, ukuran, lokasi DAS.
(3). Diagram Umpan Balik Pengendalian
tertutup dimana mekanisme umpan balik dapat bekerja dengan lancar. Gangguan atau disturbansi (D(t)) dalam beberapa subsistem cukup besar sehingga kalau ini terjadi maka fungsi pengendali tidak dapat bekerja secara efektif.
3.5.3. Pemodelan Sistem DAS
.
FP FT
MI Information lag
O(t) U(t)
I(t)
D(t)
Gambar 3.6. Diagram Umpan Balik Pengendalian Sistem DAS (Soemarno, 1991).
I(t): Control-index, merupakan input sistem berupa kondisi yang menjadi sasaran pengelolaan DAS:misalnya laju erosi tanah dan kandungan sedimen air sungai.
FP: Fungsi pengendali, mengendalikan bekerjanya fungsi transfer (FT). Fungsi pengendali ini menguasai teknologi, dana, dan otorita: misalnya petani.
FT: Fungsi transfer, tugasnya mengubah input sistem menjadi output sistem. Fungsi ini mempunyai struktur dan mekanisme spesifik yang bisa mendukung fungsinya, misalnya lahan tegalan dengan tanaman jagung.
U(t):Input sistem DAS: material, kapital, teknologi; misalnya hujan, pupuk, benih, tenakerja.
D(t):Gangguan terhadap sistem, biasanya tidak dapat dikendalikan oleh FP dan FT: misalnya gunung meletus
O(t):Output sistem aktual: hasil sedimen
Sebagian dari informasi tentang komponen sistem, peubah-peubah sistem dan dtruktur sistem telah diuraikan dalam bagian identifikasi sistem. Oleh karena itu tahap pemodelan ini biasanya diawali dengan menyusun diagram alir yang menya takan rangkaian antara input sistem, komponen sistem dan output (Gambar 7).
Mulai
Komponen Bio-ekonomi: Persiapan dan input data: Model-model usahatani Biofisik, sosek, sosbud, Model-model usahata-ternak demografis, dan lainnya
Model Alokasi/Optimasi Sumberdaya air :
Model-model hidrologi
Model-model hujan Output sistem DAS
Sumberdaya lahan: Selesai Model-model kualitas lahan
Model-model produktivitas Model-model degradasi
Sumberdaya Manusia: Model-model demografi Model-model kependudukan + Model-model dinamika sosial
Gambar 3.7. Diagram alir deskriptif sistem DAS (Soemarno, 1991)
Tujuan: Pola tanam aman erosi dan layak ekonomi
Jenis tanaman yang sesuai secara agroekologi dan sosial-budaya
Pola pergiliran tanaman di lahan tegalan
B/C ratio Faktor Pengelo- laan tanaman (Faktor C) ¦
Evaluasi kelayakan Evaluasi keamanan ekonomi erosi
Pola pergiliran tanaman yang aman erosi dan layak Toleransi erosi ekonomi
Data hujan, tanah, topo grafi, tanaman, landuse
Faktor R
Faktor K
Faktor LS
Evaluasi Erosivitas
Evaluasi erodibilitas
Kesesuaian lahan Tanaman ygsesuai
Pemetaan dan eva-luasi satuan lereng
Pendugaan erosi Indeks bahaya erosi RKLS,
IBE
Evaluasi neraca le-ngas lahan setahun
Evaluasi pola pergi-liran tanaman
EVALUASI AGROTEKNOLOGI
Faktor P
Saran agrotekno-logi yg sesuai
RKLSCP
R
K
LS
C
P
Berdasarkan digram di atas maka dapat disusun program komputer (dalam bahasa BASIC) untuk mengevaluasi 10 macam bidang lahan sbb:
10 REM ***** MULAI PROGRAM *****
20 DIM R(10),K(10),C(10),P(10),LS(10),A(10) 30 FOR I = 1 TO 10
40 READ R(I) 50 NEXT I
60 FOR I = 1 TO 10 70 READ C(I) 80 NEXT I
90 FOR I = 1 TO 10 100 READ P(I) 110 NEXT I
120 FOR I = 1 TO 10:READ K(I):NEXT I 130 FOR I = 1 TO 10:READ LS(I):NEXT I 140 '... perhitungan 150 FOR I = 1 TO 10
160 A(I) = R(I)*K(I)*LS(I)*C(I)*P(I) 170 PRINT A(I)
180 NEXT I
190 '... Data
200DATA 1200,1300,1100,2100,2200,800,750,800,1100,3200 210 DATA 0.2,0.12,0.32,0.43,0.4,0.6,0.3,0.21,0.4,0.3
220 DATA 0.2,0.3,0.15,0.21,0.23,0.21,0.2,0.18,0.24,0.25 230 DATA 0.23,0.2,0.22,0.24,0.25,0.3,0.21,0.22,0.24,0.18 240 DATA 0.5,0.4,0.3,0.2,0.8,0.4,0.3,0.2,0.3,0.4
