1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Waduk (reservoir) merupakan bangunan penampung air pada suatu Daerah Aliran Sungai (DAS) yang dimanfaatkan untuk mengairi lahan pertanian, perikanan, regulator air (pengendali banjir), tanggul penampungan air limpasan yang dialirkan oleh outlet (sungai) ke Waduk itu agar tidak mengalir dan tergenang pada tempat di bawahnya dan dimanfaatkan untuk air minum serta pariwisata. Ekosistem Waduk tak lepas dari pengaruh kondisi sungai- sungai yang mengalir masuk (inlet) dari suatu daerah aliran sungai. Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah suatu wilayah kesatuan ekosistem yang dibatasi oleh igir pemisah air yang di dalamnya terdapat sistem sungai pengatus (penampung) air hujan yang masuk ke waduk dan keluar melalui saluran lepas tunggal.
Hakikatnya fenomena-fenomena alam tempat dimana suatu tempat dihuni, secara fisik maupun sosial akan selalu memiliki hubungan kausal dan keterkaitan (Bintarto, 1982). Waduk dan Daerah Aliran Sungai merupakan suatu unit kesatuan yang berfungsi sebagai daerah tangkapan air (catchment area). Kerusakan ekosistem yang terjadi pada suatu DAS akibat pemanfaatan dan penggunaan lahan seperti lahan pertanian, perladangan, dan permukiman oleh masyarakat berpengaruh terhadap keseimbangan alam daerah itu. Kerusakan tersebut mengakibatkan perubahan luasan penggunaan lahan sebagai penyangga air sehingga akan menimbulkan terjadinya erosi dipercepat atau erosi tanah menuju proses kerusakan tanah. Bencana erosi merupakan peristiwa transportasi atau peng- angkutan tanah atau bagian-bagian tanah oleh media alami terutama air. Tanah atau bagian-bagian tanah dari suatu DAS terkikis dan terangkut kemudian diendapkan ke tempat yang lebih rendah membentuk sedimentasi di waduk. Sedimentasi mengakibatkan pendangkalan sungai dan waduk yang akhirnya akan menimbulkan banjir dan merusak fungsi waduk. Jumlah sedimen (sediment yield) hasil dari erosi di waduk akan menghasilkan suatu bentukan (morfologi) tubuh tanah yang
2
menciptakan bentuk muka waduk yang baru. Perubahan morfologi sedimen di waduk tersebut mempunyai pengaruh terhadap nilai guna bangunan waduk. Sedimentasi mengakibatkan pendangkalan yang dapat mengurangi fungsi dari waduk sehingga tidak dapat dimanfaatkan secara optimal. Selain itu juga dapat mengurangi umur waduk yang didesain ketika proyek pembangunan waduk direncanakan. Data bahan endapan yang masuk ke waduk terutama jumlah sedimen yang terangkut oleh transportasi erosi dari Daerah Aliran Sungai ke aliran sungai kemudian masuk ke waduk, secara umum dapat digunakan untuk mengevaluasi besarnya sediment yield dan perkiraan sisa umur waduk.
Keberadaan Waduk Gajah Mungkur (WGM) mempunyai fungsi utama sebagai pengendali banjir, irigasi, pemasok air minum, dan penghasil tenaga listrik. Namun tahun 2008 terjadi banjir besar di sepanjang aliran Bengawan Solo akibat adanya pendangkalan (sedimentasi). Studi dari Badan Kerja Sama Internasional Jepang/Japan International Cooperation Agency (JICA) dengan Direktorat Jendral Sumber Daya Air (DSDA) Departemen Pekerjaan Umum (PU) dan Proyek Induk Pengembangan Wilayah Sungai Bengawan Solo (PBS) diketahui rata-rata sedimen tahunan periode 1993-2004 sebesar 3,18 juta m3. Sedimen terbesar adalah erosi
sungai Keduang yaitu sekitar 33% dari total keseluruhan sedimentasi. Penentuan besarnya laju erosi dan sedimen di Sub DAS Keduang dengan AVSWAT 2000 didapat erosi total sebesar 172.2379 ton/ha/. Sedangkan total sedimen yang masuk ke outlet sekitar 1.152.435,58 ton/ha/ tahun. Selain itu juga hutan yang ada hanya 319,17 ha atau 0,87% dari luas Sub DAS seluruhnya. Penanganan konservasi secara vegetatif berdampak pada kelestarian alam jangka panjang yaitu dengan tanaman tahunan yang produktif dan bernilai ekonomi berupa tanaman Jarak, Kakao, Mete, Tebu, Jeruk dan tanaman rumput gajah. Sedangkan tindakan konservasi mekanis hanya bersifat sementara seperti membuat bangunan pengendali sedimen atau Check DAM.
Sedimentasi yang terjadi di waduk merupakan suatu area yang merupakan perubahan penutup lahan dari air menjadi tanah. Keadaan ini merupakan suatu keadaan yang dapat dispasialkan. Pendekatan yang dilakukan merupakan
3
pendekatan spasial. Pendekatan spasial pada hakikatnya berkaitan erat dengan Sistem Informasi Geografis (SIG). SIG dapat diartikan sebagai sebuah sistem informasi yang didesain untuk bekerja dengan referensi data spasial atau dengan sistem koordinat geografis (Star dan Estes, 1990). Sedangkan definisi lain dari SIG adalah suatu sistem komputer baik itu dari segi perangkat keras, perangkat lunak, dan peraturan yang didesain untuk mendukung pengambilan, managemen, manipulasi, analisis, pemodelan, dan visualisasi data referensi spasial untuk memecahkan masalah yang kompleks dan masalah managemen (U. S. Federal Interagency Coordinating Committee, 1988).
SIG memiliki 4 (empat) aplikasi utama, yaitu mapping, measurement, monitoring, dan modelling (Star dan Estes, 1990). Keempat aplikasi tersebut membuat SIG mampu memprediksi fenomena perubahan penggunaan/penutup lahan secara spasial melalui sebuah pemodelan. Pemodelan yang banyak diaplikasikan adalan pemodelan prediksi di mana bisa dilakukan pemodelan untuk memprediksi suatu fenomena yang terjadi dengan mempertimbangkan faktor-faktor tertentu sebagai acuannya. Dalam penenlitian ini pemodelan lebih dititik beratkan pada pemodelan prediksi yaitu prediksi dari adanya pendangkalan di Waduk Gajah Mungkur. Waduk Gajah Mungkur memiliki cukup banyak pasokan sedimen dari hulu-hulu yang ada di DAS di sekitar waduk tersebut sehingga pendangkalan cukup banyak terjadi di Waduk Gajah Mungkur. Pendangkalan yang berakibat pada perubahan luasan waduk tersebut tentu saja perlu dilakukan pemodelan. Pemodelan yang digunakan yaitu pemodelan yang bersifat dinamis. Salah satu model yang dapat digunakan untuk melihat kedinamisan suatu fenomena adalah Cellular Automata. Pada tahun 1940, Ulam dan Von Neumann membuat kerangka kerja formal yang digunakan untuk menyelidiki suatu perilaku kompleks yang berupa model yang disebut dengan Cellular Automata (CA). Cellular Automata dapat mengkaji suatu fenomena yang kompleks hanya dengan suatu prinsip yang sederhana (Singh, 2003).
Pemodelan Cellular Automata dapat digunakan untuk mengkaji suatu kedinamisan waduk dengan berbagai macam pertimbangan yang ada. Kedinamisan
4
waduk tidak hanya dipengaruhi oleh keadaan waduk tersebut saja akan tetapi keadaan di sekitar waduk sangat berperan dalam mempengaruhi kedinamisan waduk seperti halnya curah hujan. Curah hujan yang tinggi dapat mengakibatkan terjadinya erosi besar-besaran yang ada di DAS sekitar waduk yang nantinya akan mempengaruhi besarnya sedimen yang masuk ke dalam waduk. Faktor lain di luar waduk yang sangat berpengaruh adalah penutup lahan di sekitar waduk seperti halnya vegetasi. Vegetasi sangatlah berpengaruh pada laju erosi yang terjadi di sekitar waduk. Masih cukup banyak faktor lain yang dapat berpengaruh pada laju erosi yang terjadi. Untuk itulah penelitian ini lebih menitik beratkan pada “black box approach” di mana penelitian ini memiliki asumsi tertentu di mana keadaan di luar waduk tersebut diabaikan. Hanya waduk saja yang menjadi fokus utama kajian di mana dengan asumsi keadaan di sekitar waduk tidak digunakan sebagai bahan pertimbangan.
Cukup banyak penelitian yang telah mengkaji penggunaan Cellular Automata untuk diaplikasikan pada kedinamisan suatu penggunaan lahan. Pada penelitian ini akan dilakukan sesuatu yang berbeda yaitu melihat kedinamisan suatu waduk. Lain halnya dengan penggunaan lahan yang memang berada di tengah masyarakat, waduk lebih banyak dipengaruhi oleh kondisi alam sekitarnya. Sehingga diharapkan dengan dilakukannya penelitian ini cukup membuktikan bahwa pemodelan Cellular Automata tidak hanya dapat digunakan/diaplikasikan terhadap sebuah fenomena yang dekat dengan kehidupan manusia yaitu pemukiman. Diharapkan dengan dilakukannya penelitian ini maka sebuah fenomena yang cukup dinamis dapat dilakukan prediksi yang dapat memberikan salah satu manfaat kedepannya serta dapat menahan laju kerugian yang ditimbulkannya. Pemodelan yang digunakan dalam penentuan lokasi pendangkalan Waduk Pemodelan Cellular Automata merupakan pemodelan yang banyak digunakan pada perubahan penutup lahan yang bersifat kekotaan sehingga kajian pada Cellular Automata banyak dilakukan pada perubahan penutup lahan dari lahan nonterbangun menjadi lahan terbangun. Kajian lain berupa keadaan fisik lain belum banyak dikaji sehingga belum ada kepastian apakah metode ini dapat digunakan
5
untuk mengkaji prediksi lain seperti prediksi sedimentasi.
Pemodelan regresi logistik biner dilakukan dalam melihat suatu faktor tersebut memiliki suatu hubungan yang erat atau tidak. Regresi logistik biner adalah model regresi yang memiliki variabel independen bersifat biner atau dikotomi (dichotomous) (Susilo, 2005). Variabel biner merupakan data peristiwa atau fenomena yang memiliki dua nilai atau keputusan. Sebagai contoh, peristiwa atau fenomena yang memiliki dua nilai atau keputusan adalah hitam atau putih, ya atau tidak, gelap atau terang, dan sebagainya. Kelebihan dari regresi logistik biner ini adalah tidak memerlukan asumsi mengenai normalitas data, sehingga dapat digunakan untuk mengkaji fenomena-fenomena yang tidak memiliki asumsi normal. Kedua pemodelan ini yang nantinya dapat digunakan dalam penentuan umur waduk yang akan diaplikasikan pada penelitian ini.
1.2 Rumusan Masalah
Sedimentasi merupakan salah satu proses yang banyak terjadi di suatu wilayah dengan kondisi fisik yang mendukung. Kondisi fisik yang sedemikian rupa serta adanya suatu fenomena yang terjadi di hulu mempengaruhi proses sedimentasi yang terjadi. Sedimentasi sendiri dipengaruhi oleh beberapa faktor yang dominan seperti adanya erosi, debit sungai, serta faktor lain yang dapat mendorong proses sedimentasi terjadi. Sedimentasi di Waduk Gajah Mungkur sendiri berasal dari DAS-DAS yang berada di sekitar waduk yang merupakan sumber pasokan air untuk waduk itu sendiri. Akan tetapi, masalah yang cukup banyak disoroti adalah terjadinya pendangkalan yang cukup cepat dan diluar perkiraan sebelumnya karena adanya proses sedimentasi yang dapat dikatakan tinggi yang berasal dari DAS-DAS yang bermuara di Waduk Gajah Mungkur.
Suatu bangunan air ketika didirikan pastilah memiliki prediksi perhitungan umur bangunan itu sendiri. Sama halnya dalam pembangunan waduk ini. Waduk Gajah Mungkur pada mulanya di prediksi memiliki umur ekonomis 100 tahun di mana hal tersebut di lakukan perhitungan pada saat keadaan penggunaan lahan di
6
sekitar waduk tersebut masih belum dimanfaatkan dengan optimal. Akan tetapi, perkembangan disekitar wilayah waduk itu sendiri baru terjadi akhir-akhir ini dimana lahan mulai dikonversi secara besar-besaran tanpa memperhatikan dampak negatif lingkungan yang mungkin akan terjadi. Dampak lingkungan yang terjadi mengakibatkan terjadinya bencana erosi secara besar-besaran. Bencana erosi tersebut mengakibatkan banyaknya sedimen yang terangkut oleh aliran sungai dan mengendap di waduk. Hasil endapan sedimen yang terakumulasi di waduk tentu saja akan membuat pendangkalan waduk dan berujung pada berkurangnya umur waduk tersebut, sehingga umur waduk yang pada awalnya diperkirakan mencapai 100 tahun tersebut kemungkinan akan lebih pendek akibat dari proses pendangkalan tersebut.
1.3 Pertanyaan Penelitian
1. Bagaimana perubahan kondisi Waduk Gajah Mungkur dalam kaitannya dengan penyusutan luas waduk dan sedimen yang terjadi dilihat dari waktu ke waktu?
2. Faktor apa yang mempengaruhi perubahan kondisi Waduk Gajah Mungkur serta seberapa besar pengaruh faktor tersebut terhadap kondisi waduk?
3. Bagaimana memetakan kondisi Waduk Gajah Mungkur dimasa yang akan datang?
1.4 Tujuan Penelitian
1. Mengkaji perubahan kondisi Waduk Gajah Mungkur tahun 2000 dan 2003 dengan pemanfaatan citra penginderaan jauh.
2. Mengkaji faktor-faktor yang mempengaruhi perubahan kondisi Waduk Gajah Mungkur.
3. Menyusun peta prediksi kondisi Waduk Gajah Mungkur tahun 2017 dan 2020 melalui pemodelan spasial menggunakan regresi logistik dan Cellular Automata.
7 1.5 Kegunaan Penelitian
1. Memberikan kontribusi dalam penerapan teknologi Penginderaan Jauh dan Sistem Informasi Geografis untuk kajian perubahan kondisi fisik waduk.
2. Sebagai sumber informasi keruangan tentang kondisi Waduk Gajah Mungkur, khususnya tentang penyusutan luas waduk karena sedimentasi.
