Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
i
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
ii KATA PENGANTAR
Seminar Ilmiah Tahunan Lingkungan Hidup tahun 2016, merupakan seminar nasional yang diselenggarakan sebagai bagian program kegiatan Riset Grup Rekayasa Lingkungan dan Riset Grup Bioproses Limbah di Universitas Brawijaya. Seminar ini dilaksanakan di Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya dengan mengambil tema “Mewujudkan Lingkungan Hidup Berkelanjutan melalaui Rekayasa lingkungan dan Biproses Limbah”. Tema tersebut diambil dalam rangka upaya dari riset grup dalam meningkatkan kualitas lingkungan dimana perlu dukungan dari berbagai sektor baik pemerintah, swasta, akademisi, maupun masyarakat umum. Dengan demikian kontribusi dari semua pihak tersebut menjadi sangat penting.
Tujuan utama seminar ini akan mewadahi hasil penelitian dari berbagai pihak untuk berdiskusi dan bertukar informasi mencapai tujuan bersama yaitu lingkungan hidup yang berkelanjutan. Selain itu juga diharapkan agar dari pertemuan ini juga dapat menciptakan jaringan antar peserta seminar sehingga untuk selanjutnya dapat saling besinergi dalam pemecahan masalah lingkugan.
Terima kasih kami ucapkan atas partisipasi pemakalah, peserta, instansi pemerintah dan swasta, serta semua pihak yang telah berkontribusi sehingga seminar ini dapat terselenggara dengan baik. Semoga informasi yang kita dapatkan bersama dapat menjadi modal kita untuk bersama-sama menjaga, memperbaiki dan mencapai kualitas lingkungan yang lebih baik untuk generasi mendatang.
Ketua Panitia
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
iii REDAKTUR
Penanggungjawab
Dr. Ir. Sudarminto Setyo Yuwono, M.App
Scientific Commitee
Prof. Dr. Ir. Wigyanto, MS
Prof. Dr. Ir. Bambang Suharto, MS Dr. Ir. J. Bambang Rahadi W., MS Dr. Ir. Nur Hidayat, MP
Editor
Dr. Eng. Evi Kurniati, STP, MT
Dr. Eng Akhmad Adi Sulianto, STP, MT Angga Dheta Shirajjudin Aji, S. Si., M. Si.
Muhammad Arif Kamal, STP, Msi Satwika Desantina M, ST, MT
Comitee
Euis Elih Nurlaelih, SP, MP Irnia Nurika, STP, MP, PhD Novia Lusiana, STP. M.Si Dina Wahyu Indriani, STP, M.Sc
Rizky Luthfian Ramadhani Silalahi, STP, M.Sc Suprayogi, STP, MP, PhD
Dr. Ir. Maimunah Hindun Pulungan, MS Aulia Nur Mustaqiman, STP, M.Sc Luhur Akbar Devianto, ST, MT Danang Triagus Setiawan, ST ,MT
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
iv
DAFTAR ISI
Addin Kurnia Sandy, Rico Rizadana dan Dyah Ilminingtyas W.H. Pengolahan dan Pemanfaatan Limbah Organik Ternak Kambing dengan Metode Fermentasi di Desa Boja Kabupaten Kendal. Processing and Utilization The Organic Waste Of Goats With Fermentation In Boja Village Kendal District. --- 1
Ahmad Nubli Gadeng, Dede Sugandi, dan Ramli Gadeng. Kearifan Lokal Masyarakat Dalam Menjaga Ekosistem Hutan Di Kota Sabang Provinsi Aceh. Local Wisdom Society To Keep The Forest Ecosystem At Sabang Aceh Province. --- 8
Albertus Tatag Pudy Rahayu, dan Diah Kartikawati. Pengaruh penambahan tepung ampas wortel (daucus carota l.) dan tepung kacang merah (phaselous vulgaris l.) Terhadap kandungan Gizi kerupuk. The influence addition of carrot pomace powder (daucus carota l.) And Red bean powder (phaseolus vulgaris l.) On The nutrient content of crackers. --- 26
Andry Pratama A., Nur Syamsi M. Andi, Yuwan Febi P. , Benedicta Putri, Aqila Fitri M., Angga Dheta S. S.Si. M.Si.. Water Strider: Perangkat Monitoring Sedimen dan Kualitas Air Waduk menggunakan Sonar System dan Image Processing. Water Strider: Sediment Monitoring Device and Reservoir Water Quality using Sonar System and Image Processing. ---36
Arga Murbiantoro, Liliya Dewi Susanawati, Ruslan Wirosoedarmo. Pemanfaatan Limbah Cair Industri Tahu Pada Sistem Aeroponik Tanaman Selada (Lactuca Sativa, l). The use of tofu industrial wastewater for aeroponic system lecttuce plan (Lactuca Sativa, l). --- 45
Bambang Aris Sistanto. Peran Aktivitas Mikroba Tanah pada Pertanian Bantaran Sungai untuk menurunkan Air Limpasan bermuatan Sedimen pada Proses Pendangkalan Sungai. The role of soil microbes activities in agricultural riverbank to reduce water runoff sedimen at the process of shallowing river --- 55
Bambang Suharto, Liliya Dewi Susanawati, Sulanda RH, Pengolahan Limbah Batik Tulis Dengan Fitoremediasi Menggunakan Tanaman Eceng Gondok (Eichornia Crassipes). Batik Waste Reduction With Phytoremediation Using Water Hyacinth Plants (Eichornia Crassipes). -65
Delvian. Peranan Mikoriza dan Vetiver dalam Upaya Perbaikan Kualitas Lahan Tercemar Logam Berat. Role of Mycorrhizae and Vetiver in Quality Improvement Effort of Heavy Metal Contaminated Land --- 73
Fadil Arif T. Munaf, M. Isnu A. Khoir, Mikailla Danianti, Miftakhul Ikhsan, Angga Dheta S. Aji. “PEREMAS” Pereduksi Emisi Gas Pada Cerobong Asap dengan Mikroalga (Spirulina sp.) sebagai Upaya Meminimalkan Pencemaran Lingkungan. --- 82
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
v Farianna Prabandari. Kajian Zona Pemanfaatan Taman Nasional Bromo Tengger Semeru Dalam Kerangka Review Rancangan Tapak Pengelolaan Wisata Alam. (Study of Utilization Zone at Bromo Tengger Semeru National Park for Review the Natural Tourism Site Plan Design). --- 89
Gracya Niken, Nindya Sylvia. Dampak Keberadaan Bank Sampah Hijau Lestari terhadap Kehidupan Masyarakat Sekitar. Effect Of Existence Of Rubbish Bank “Hijau Lestari” For The Leaving Of Around People --- 105
Harmonis Rante, Rudy Djamaluddin, Herman Parung, Victor Sampebulu. Studi Eksperimental Penggunaan CFRPS Sebagai Alternatif Sistim Sambungan Balok-Kolom Precast.
Experimental Study of Using CFRPS as an Alternetive of Precast Beam Column Joint. --- 112
Hartini. Pemanfaatan Abu Sekam Padi sebagai Adsorben Air Limbah Cold Storage dengan Parameter BOD, COD, dan TSS. The Use of Rice Husk Ash as Adsorbent of Cold Storage Wastewater with BOD, COD, and TSS Parameters. --- 121
Ieke Wulan Ayu, Husni Thamrin Sebayang, Soemarno, Sugeng Prijono, Model Neraca Air Lahan untuk Mendukung Pola Tanam pada Pengelolaan Lahan Kering Berkelanjutan Di kabupaten sumbawa, NTB. --- 131 Indah Nurhayati, Sri Widyastuti,, Diah Karunia Binawati. Pemberdayaan Masyarakat Desa Kalanganyar Sidoarjo melalui Pengolahan Limbah Kotoran Ikan menjadi Pupuk Organik Cair.
Community Empowerment Of Kalanganyar Village of Sidoarjo Civilian Through Fish Waste Treatment Into Liquid Organic Fertilizer --- 145
Juwita Amanda Lestari, Bambang Rahadi Widiatmono, Bambang Suharto, Penilaian Rencana Tata Ruang Wilayah Kabupaten Probolinggo Terhadap Laju Erosi. --- 154 Marina Bela Norika. Perilaku Coding Masyarakat Terhadap Banjir Dan Penanggulangannya (Studi Kasus Banjir Desa Cicalengka Wetan Limpahan Sungai Ci Tarik). Behavior Coding Of Community Flood Tackled (Case Study Flood In Desa Cicalengka Wetan Overflow Of River Ci Tarik) --- 164
Ninik Sri Haryadi, Diah Kartikawati dan Dyah Ilminingtyas WH. Substitusi Bekatul Sebagai Sumber Serat, Antioksidan Dan Mineral (Kalsium Dan Fosfor) dalam Pembuatan Biskuit. Rice Bran Substitution As Sources Of Fiber, Antioxidant And Minerals (Calcium And Phosphorus) In The Manufacture Of Biscuits) --- 175 Nur Asia Umar, Sry Mulyani, dan Ida Suryani. Studi Data Parameter Lingkungan Dan Hubungan Tropodinamik Perairan Danau Tempe Kab.Soppeng Prop.Sul Sel. Study Data
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
vi Enviromental Parameters And Relathionship Tropodinamik In The Water Lake Tempe Soppeng Regency Province South Sulawesi --- 186
Nur Indah Sari Arbit, Suparman Supardi, dan Suparjo Razasli Carong. Usaha Memperbaiki Kualitas Tepung Limbah Udang Sebagai Pakan Ternak Di Kabupaten Pangkep.
Efforts To Improving Quality Of Flour Shrimp Waste As Animal Feed In The District Pangkep.
--- 194
Otik Nawansih, Tanto Pratondo Utomo , Sri Hidayati dan Siti Zuhrotul Munawaroh.
Potensi Mikroalga yang Dikultivasi pada Media Limbah Cair Industri Karet Remah Sebagai Sumber Protein. (Potential of Microalgae Cultivated in Crumb Rubber Industrial Wastewater as a Source of Protein). --- 201
Popi Delima Putri. Strategi Pengelolaan Lahan Gambut Melalui Investasi Ramin (Gonystylus Bancanus Kurz.) Di Kecamatan Kerumutan, Provinsi Riau. Management Strategy of Peatlands Through Gonystylus Bancanus Kurz. Investment in The Sub District Kerumutan, Riau Province.
--- 210
Prieskarinda Lestari. Pengujian Performansi Prototipe Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Domestik Skala Rumah Tangga G-Wars (Grey Water Recycle System) Untuk Penyediaan Air Bersih Kelas III. Performance Testing Of Domestic Wastewater Plant (Wwtp) Household Scale G-Wars (Grey Water Recycle System) For Clean Water Supply Class III. --- 220
Qonyta Ayu Zhafarina Kusuma, Irnia Nurika, Nur Hidayat. Pengaruh Konsentrasi FE-CL3 Dan Lama Inkubasi Terhadap Hasil Degradasi Lignoselulosa Limbah Kayu Sengon Dan Pinus Menggunakan Jamur Serpula lacrymans. Effect Of FE-CL3 Consentration And Incubation Time To Lignocellulosic Degradation Of Sengon And Pine Wood Waste By Serpula Lacrymans Fungi.
--- 232
Renanda Ariska Faradina, Bambang Rahadi, dan Bambang Suharto. Analisis Kesesuaian Penggunaan Lahan Existing Dan Rencana Tata Ruang Wilayah (Rtrw) Berdasarkan Kelas Kemampuan Lahan (Studi Kasus Di Kabupaten Sidoarjo). Suitability Analysis Of Existing Landuse And Spatial Planning (Rtrw) Based On The Land Capability Class (A Study Case At Sidoarjo Regency). --- 247
Reny Nurul Utami, Nur Hidayat, Irnia Nurika. Isolasi Dan Uji Kemampuan Proteolitik Isolat Bakteri Indigenous Dari Limbah Cair Tahu. (Isolation And Proteolytic Capabilities Test Of Indigenous Bacteria Isolates From Liquid Soybean-Waste). --- 262
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
vii Rhenny Ratnawati, Rima Auliyati Wulandari, dan Nurul Matin. Pengolahan Limbah Padat Rumah Potong Hewan dengan Metode Pengomposan Aerobik dan Anerobik. Slaughterhouse Solid Waste Treatment Using Aerobic and Anaerobic Composting Methods. --- 277
Rizki Apriliawati, Suprihanto Notodarmojo dan Qomarudin Helmy. Aplikasi Metode Advanced Oxidation Process (AOP) Ozon-UV dalam menyisihkan konsentrasi Reactive Black 5.
Application Methods of Ozone-UV Advanced Oxidation Process (AOP) in Degrading Reactive Black 5 Concentrations. --- 288
Rizki Dwika Amalia, Alexander Tunggul Sutan Haji, Bambang Suharto. Status Daya Dukung Lingkungan berdasarkan Kemampuan Ketersediaan Air dan Kebutuhan Air di Kota Batu.. Status of Environmental Capacity Based on The Capacity of Water Supply and Water Demand in Batu --- 304
Roni Syaputra dan Subiyakto. Potensi Debu Tembakau Sebagai Kompos. The Potency of Tobacco Dust as Compost. --- 316
Rony Irawanto. Fitoremediasi Mengunakan Tumbuhan Akuatik Koleksi Kebun Raya Purwodadi. --- 323 Siti Fatimatul Umaroh, Nur Hidayat dan Suprayogi. Pengaruh Penambahan Bekatul Pada Media Tanam Terhadap Kadar Protein Jamur Tiram Putih (Pleurotus ostreatus). Effect Of Addition Of Bran In Growing Media To The Protein Content Of White Oyster Mushroom (Pleurotus ostreatus). --- 335
Siti Mechram, J. Bambang Rahadi W, dan Agus Arip M. Studi Pengelompokan Curah Hujan berdasarkan Karakteristiknya di Waduk Pondok, Ngawi. Studi of Cluster Rainfall Base on Characteristics In Pondok Reservoir Irrigation Areas, Ngawi --- 348
Sri Muljaningsih. Bank Sampah Berbasis Konsep 3 R : Minat Mahasiswa Jurusan Ilmu Ekonomi Universitas Brawijaya Untuk Mengelola Sampah. Trash Bank Based on 3 R Concept:
The Interest of Economics Department Students of Brawijaya University to Manage Garbage.
--- 354
Syaifa Nuraini, Musyaroh, Rahmat Hidayat, Agus Susanto. Penerapan Integrasi 4F (Food, Feed, Fuel, And Fertilizer) Di Desa Garung, Lamongan. The application of integrated 4F (Food, Feed, Fuel, and Fertilizer) in garung’s Village, lamongan. --- 366 Taufik Abdullah, Nurani Ikhlas, dan Rahmat Boedisantoso. Metode Perhitungan Ruang Terbuka Hijau Berdasarkan Emisi Karbon Dioksida Tiap Area (Studi Kasus di Surabaya).--377
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
viii Tia Dwi Irawandani, A. Tunggul Sutanhaji, Ruslan Wirosoedarmo. Inventarisasi Dan Optimalisasi Fungsi Ruang Terbuka Hijau Dalam Menyerap CO2 Di Kota Pasuruan. Inventory And Optimalization Function Of Green Spaces Based Co2 Absorption In Pasuruan. --- 385
Titik Asiatun, Nur Hidayat dan Nur Lailatul Rahmah. Pengaruh Perbedaan Media Tanam Serbuk Gergaji SengonDan Serbuk Gergaji Kayu JatiTerhadap Pertumbuhan Dan Produktivitas Jamur Tiram Putih (Pleurotus Ostreatus). (The effect of different planting medium sawdust of albasia and tectona grandis on oyster mushroom’s (Pleurotus ostreatus) growth and productivity) --- 399
Wathri Fitrada, Priana Sudjono, dan Barti Setiani Muntalif. Identifikasi Sampah Yang b Tertahan Pada Tanah Hutan Bakau Di Muara Angke Jakarta. Identification Of Retained Waste On Soil Of Mangrove Ecosystem At Muara Angke Jakarta. --- 409
Yohanis Tulak Todingrara’, M.W. Tjaronge, Tri Harianto, Muhammad Ramli. Kuat Tekan Campuran Tanah Laterit Dan Batu Kapur Yang Diikat Oleh Pasta Semen Portland Komposit.
Compressive Strength Of Laterite Soil And Lime Stone Blended That Bonded With Portland Cement Composite Paste. --- 418
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
ISBN 978-979-99002-6-5 Page 346
STUDI PENGELOMPOKAN CURAH HUJAN
BERDASARKAN KARAKTERISTIKNYA DI D.I WADUK PONDOK, NGAWI
STUDI OF CLUSTER RAINFALL BASE ON CHARACTERISTICS IN PONDOK RESERVOIR
IRRIGATION AREAS, NGAWI
Siti Mechram 1), J. Bambang Rahadi W, dan Agus Arip M
Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Syiah Kuala, Jl. Tgk. Hasan Krueng Kalee No. 3 Kopelma Darussalam, Aceh 23111
Program Doktor Ilmu Pertanian, Program Studi Pengelolaan Sumber Daya Air dan Lingkungan, Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya, Jl. Veteran, Malang 65145
Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya, Jl Veteran, Malang 65145
Email: 1)[email protected]
Abstrak
Karakteristik curah hujan merupakan faktor utama didalam perencanaan pengelolaan air irigasi, dan dapat digunakan stakeholder dan petani untuk menentukan awal musim tanam. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan karakteristik curah hujan dengan cara pengelompokkan, berdasarkan data curah hujan dasarian dari beberapa stasiun curah hujan yang terdapat pada Daerah Irigasi Waduk Pondok. Penelitian ini dilakukan dengan metode analisis komponen utama (Principal Component Analysis, PCA). PCA digunakan untuk mengelompokkan data curah hujan berdasarkan perbedaan dari data curah hujan tersebut. Hasil analisis PCA diperoleh total variasi 92% yang menggambarkan tingkat perbedaan masing-masing data curah hujan, hal ini menunjukkan bahwa karakteristik curah hujan yang terdapat pada empat bendung memiliki karakteristik yang sama
Kata kunci: Irigasi, Waduk Pondok, Principal Component Analisys (PCA), dan Multivariate
Abstract
Characteristics of rainfall is a major factor in planning the water irrigation management and can be used stakeholders and farmers to determine the start of the growing season. This study aims to determine the characteristics of rainfall with clustering, classification using ten daily rainfall data from some the climatology stations in Pondok Reservoir Irrigation Areas. This study was conducted by Principal Component Analysis (PCA) method. This methods used to classify the precipitation data based on the difference of the rainfall data. The result of PCA analysis obtained total variation of 92% which illustrates that each degree of difference rainfall data. This showed that the rainfall characteristic at the four dams in the regional irrigation of Pondok Reservoir have the same characteristics.
Keywords: Irrigation,Pondok Reservoir, Principal Component Analysis (PCA) and Multivariate
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
ISBN 978-979-99002-6-5 Page 347
PENDAHULUAN
Dunia pada umumnya dan Indonesia khususnya sedang mengalami perubahan-perubahan mendasar seperti perubahan iklim, curah hujan, dan lain- lain. Meningkatnya suhu rata-rata permukaan bumi menyebabkan terjadinya perubahan pada unsur-unsur iklim lainnya, seperti naiknya suhu air laut, meningkatnya penguapan di udara, serta berubahnya pola curah hujan dan tekanan udara yang pada akhirnya mengubah pola iklim dunia (Suprayogi, dkk., 2013).
Perubahan iklim juga menyebabkan terjadinya pergeseran musim serta perubahan pola curah hujan yang memberikan dampak yang sangat merugikan bagi sektor pertanian karena berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman, musim yang tidak menentu akan menyebabkan meningkatnya peristiwa gagal panen.
Hujan merupakan salah satu sumber daya cuaca atau iklim yang perlu dimanfaatkan untuk kepentingan kehidupan manusia. Di sektor pertanian, hujan dapat dimanfaatkan bagi tanaman jika curah hujan dapat memenuhi kebutuhan tanaman selama periode tumbuhnya. Agar kebutuhan tanaman dapat terpenuhi, maka pengelolaan dan budidaya tanaman perlu disesuaikan dengan pola iklim di daerah yang bersangkutan (Wirosoedarmo, 2010).
Curah hujan merupakan salah satu fenomena hidrologi yang besaran nilainya akan selalu berubah menurut waktu, keterangan atau fakta mengenai fenomena hidrologi dapat dikumpulkan, dihitung, disajikan dan ditafsirkan dengan menggunakan prosedur tertentu, metode statistik dapat digunakan untuk melaksanakan penggunaan prosedur tersebut (Soewarno, 2014). Tujuan akhir dari penerapan statistik dalam hidrologi adalah membuat keputusan dan menarik kesimpulan mengenai fenomena hidrologi berdasarkan sebagian data hidrologi yang dikumpulkan.
Principal Component Analysis (PCA) merupakan metode dalam statistika yang digunakan untuk mereduksi dimensi input dengan kehilangan informasi yang minimum. PCA digunakan untuk mereduksi dimensi input menjadi beberapa komponen utama yang berdimensi lebih kecil (Diamantaras. 2009). Algorithma PCA didesain untuk mengaproksimasi suatu pola data pada ruang dimensi tinggi dengan sub ruang dimensi rendah yang merentang dengan principal eigen vektor dari data matriks kovarian. Dengan cara ini distribusi data dapat dinyatakan dan direkonstruksi kembali dengan principal vektor eigen vektor dan nilai eigennya.
Dalam penelitian ini PCA digunakan untuk melihat karakteristik masing-masing curah hujan dari ke empat bendung yang terdapat di D.I Waduk Pondok.
METODE
Uji konsistensi data curah hujan
Data curah hujan terlebih dahulu diuji konsistensinya sebelum digunakan dalam analisa untuk mengetahui apakah data tersebut mengalami perubahan atau tidak yaitu dengan menggunakan metode kurva massa ganda (double mass curve).
Data curah hujan tahunan jangka waktu yang panjang dari suatu stasiun penakar hujan dibandingkan dengan data curah hujan rata-rata sekelompok stasiun penakar hujan lain dalam periode yang sama. Data curah hujan yang digunakan dalam uji
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
ISBN 978-979-99002-6-5 Page 348
konsistensi adalah data curah hujan tahunan dari tahun 2005 sampai dengan tahun 2014.
Analisis PCA
Data curah hujan selama 10 tahun terakhir akan digunakan sebagai data untuk menganalisa curah hujan di beberapa daerah/bendungan yakni: A (bendung Dero), B (bendung Sambiroto), C (bendung Padas), D (bendung Plesungan).
Metode Principal Component Analysis (PCA) dari analisa multivariate akan digunakan untuk mengekstrak data curah hujan untuk masing-masing daerah.
Analisa PCA ini juga akan digunakan untuk melihat kesamaan atau ketidaksamaan di daerah tersebut diatas berdasarkan curah hujan. Kemudian, faktor atau daerah mana yang berpengaruh dalam analisa ini akan dikaji dari hasil loading plot PCA.
Prinsip dasar PCA adalah mendeskripsikan variasi suatu set data menjadi sebuah set data baru yang terdiri atas variabel-variabel baru yang tidak berkolerasi satu sama lain. Variabel-variabel tersebut merupakan kombinasi linier dari variabel asal yang diturunkan dalam arah menurun sehingga beberapa komponen pertama mengandung sebanyak mungkin variasi data asal (Nicolai et al., 2007;
Naes et al., 2004). Dengan demikian, beberapa komponen utama dapat digunakan untuk mempresentasikan data asal tanpa kehilangan informasi yang sangat berguna. Misalkan sebuah ruang vektor data berdimensi n ditulis dengan matriks Xp xn :
𝑿 = [
𝒙𝟏𝟏 𝒙𝟏𝟐 𝒙𝟏𝒏 𝒙𝟐𝟏 𝒙𝟐𝟐 … 𝒙𝟐𝒏
𝒙𝒑𝟏 𝒙𝒑𝟐 … 𝒙𝒑𝒏] (1)
Dimana p adalah contoh ke-p dan n adalah parameter ke-n yang diukur. Analisis PCA bertujuan untuk mendapatkan sebuah ruang vektor berdimensi m, dimana m<n, sehingga ruang vektor berdimensi m mencakup hampir seluruh variasi data.
Untuk mendapatkannya, ruang vektor berdimensi n diproyeksikan ke ruang vektor berdimensi m dengan memilih setiap arah variasi maksimum tetapi setiap arah variasi data tersebut saling tegak lurus (ortogonal). Variasi-variasi data inilah yang disebut komponen utama. Algoritma PCA sebagai berikut (Fearn, 2002) :
1. Komponen utama pertama dipilih dalam arah variasi maksimum dengan persamaan :
y1 = Xw1 (2)
Nilai y1 dan w1 adalah vektor kolom. Nilai ini harus dibatasi karena variasi data dapat dibuat semakin besar dengan cara menaikkan nilai w1. Hal tersebut dapat dibatasi dengan normalisasi menggunakan persamaan :
𝒘𝟏′𝒘𝟏= ∑ 𝒘𝒊 𝒊𝟏𝟐 = 𝟏 (3)
Nilai w1’ adalah vektor transpose w1
2. Jumlah kuadrat y1 dimaksimumkan
y1’y1 = w1’X’Xw1 (4)
Selanjutnya persamaan 4 dimaksimumkan dengan persamaan Lagrange. Fungsi komposit L pada Persaman 5 dibentuk menggunakan Persamaan 3 dan Persamaan 4 :
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
ISBN 978-979-99002-6-5 Page 349
L = w1’X’Xw1 – λ1 (w1’w1 – 1) (5)
Nilai λ1 adalah pengali Lagrange. Nilai maksimum L diperoleh dengan mengambil turunan parsial terhadap w1 dan yang bernilai 0 menggunakan Persamaan 4. Hasilnya adalah Persamaan 6.
𝝏𝑳
𝝏𝒘𝟏 = 𝟐𝑿′𝑿𝒘𝟏− 𝟐𝝀𝟏𝒘𝟏 (6)
𝑿′𝑿𝒘𝟏= 𝝀𝟏𝒘𝟏 (7)
Sehingga diperoleh:
𝒚𝟏′𝒚𝟏= 𝒘′𝟏𝝀𝟏𝒘𝟏 = 𝝀𝟏𝒘′𝟏𝒄𝒘𝟏= 𝝀𝟏 (8) Nilai y1 adalah komponen utama pertama dengan variasi maksimum λ1 dimana
Nilai λ1 juga merupakan eigenvalue X’X.
3. Komponen utama kedua (y2) diperoleh dengan prosedur yang sama untuk mendapatkan y1 dan nilainya juga tegak lurus terhadap y1, sehingga :
𝒚𝟐′𝒚𝟐= 𝒘′𝟐𝑿′ 𝑿𝒘𝟐 (9)
4. Jumlah kuadrat y2 dimaksimumkan dengan 2 fungsi pembatas pada persamaan :
𝒘𝟐′𝒘𝟐= 𝟏 dan 𝒘𝟐′𝒘𝟐= 𝟎 (10)
Fungsi komposit Lagrange untuk memaksimumkan Persamaan 8 dengan fungsi pembatas pada Persamaan 9 adalah :
𝑳 = 𝒘′𝟐𝑿′𝑿𝒘𝟐− 𝝀𝟐(𝒘′𝟐𝒘𝟐− 𝟏) − 𝝁𝒘′𝟏𝒘𝟐 (11) Dimana λ2 dan µ adalah pengali Lagrange. Turunan parsial terhadap w2 = 0
dilakukan seperti proses sebelumnya sehingga diperoleh :
𝝁 = 𝟐𝒘′𝟏𝑿′𝑿𝒘𝟐= 𝟐 𝒙 𝟎 = 𝟎 dan 𝑿′𝑿𝒘𝟐 = 𝝀𝟐𝒘𝟐 (12) 5. Eigenvalue λ1, λ2, λ3, .... λp yang berhubungan dengan matrik tegak lurus W = [w1, w2, w3, .... wp] dimana p komponen utama diperoleh dari matriks Y = XW dan matriks:
𝒀′𝒀 = 𝑾′𝑿′𝑿𝑾 = 𝑨 = [
𝝀𝟏 𝟎 𝟎 𝝀𝟐
… 𝟎
… 𝟎
… …
𝟎 𝟎
… …
𝟎 𝝀𝒑
] (13)
Matriks A merupakan matriks diagonal maka komponen-komponen utama yang diekstrak dari variabel asal saling tegak lurus atau tidak berkorelasi satu sama lain.
6. Total variasi X dijelaskan dengan persamaan :
∑ 𝒙𝟏𝟐+ ∑ 𝒙𝟐𝟐+ … ∑ 𝒙𝒑𝟐= 𝑻𝒓𝒂𝒄𝒆 (𝑿′𝑿) = 𝑻𝒓𝒂𝒄𝒆 (𝑾′𝑿′𝑿𝑾) = ∑𝒑𝒋=𝟏𝝀𝒋 = ∑𝒑𝒋=𝟏𝒀𝒋𝒀′𝒋
7. Proporsi variasi komponen utama ke-j dari X dihitung dengan persamaan : 𝐏𝐫𝐨𝐩𝐨𝐫𝐬𝐢 𝐯𝐚𝐫𝐢𝐚𝐬𝐢 = 𝝀𝒋
∑𝒑 𝝀𝒋 𝒋=𝟏
(14) 8. Kumulatif variasi X menggunakan komponen utama ke-m didapatkan dengan menjumlahkan eigenvalue ke-m dibagi dengan total variasi X dengan persamaan:
𝐊𝐮𝐦𝐮𝐥𝐚𝐭𝐢𝐟 𝐯𝐚𝐫𝐢𝐚𝐬𝐢 = ∑ 𝝀𝒋
𝒎𝒋=𝟏
∑𝒑𝒋=𝟏𝝀𝒋 (15)
Selanjutnya, cluster analysis pada score plot PCA akan mengklasifikasi masing-masing daerah/bendung berdasarkan curah hujan.
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
ISBN 978-979-99002-6-5 Page 350
DISKUSI
Uji konsistensi data curah hujan
Uji konsistensi data hujan berarti dari pengujian tersebut dapat diketahui apakah terjadi perubahan lingkungan atau perubahan cara menakar. Jika hasil uji menyatakan data hujan di suatu stasiun konsisten berarti pada daerah pengaruh stasiun tersebut tidak terjadi perubahan lingkungan dan tidak terjadi perubahan cara menakar selama pencatatan data tersebut dan sebaliknya (Limantara. 2010).
Jika data hujan di stasiun A konsisten, maka grafik berupa garis lurus dengan gradient sudut = tg 450, jika terdapat grafik yang tidak lurus maka data harus dikoreksi. Gambar 1 dibawah merupakan salah satu hasil uji konsistensi data curah hujan.
Gambar 1. Hubungan Kumulatif Hujan Tahunan
Tabel 1. Nilai Koefisien Determinasi (R2) Tiap Stasiun Hujan
No Nama Stasiun Hujan Nilai Koefisien Determinasi (R2)
1 Dung Bendo 0,9812
2 Karangjati 0,9473
3 Sambiroto 0,9715
Sumber : Hasil Perhitungan
Hasil dari uji konsistensi data hujan diperoleh nilai koefisien determinasi (R2) dengan nilai rata-rata sebesar 98% dari dua stasiun hujan yang ada dan 95%
untuk stasiun Karangjati. Walaupun adanya perbedaan pada nilai koefisien determinasi di masing-masing stasiun namun hasilnya masih diatas rata-rata 90%.
Data curah hujan stasiun mengalami penyimpangan akibat berbagai faktor letak stasiun maupun perubahan dalam lingkungan sekitar.
y = 0.805x R² = 0.9812
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000
0 5000 10000 15000 20000 25000
Kumulatif Stasiun 1
Kumulatif Rerata Stasiun 2,3
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
ISBN 978-979-99002-6-5 Page 351
Analisis PCA
Hasil analisis PCA terhadap data curah hujan dasarian menghasilkan dua komponen utama yang dapat menjelaskan keragaman 92%. Nilai kumulatif persen varian untuk komponen utama pertama (PC-1) sampai kedua (PC-2) sudah mencapai keragaman 92%, batas minimal persentase kumulatif varian yaitu 80%
(Rencher, 2001). Plot nilai score komponen pertama dan kedua dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Score Plot PCA
Gambar 3. Loading Plot PCA
Gambar 3 menunjukkan bahwa dari keempat bendung tersebut memiliki karaktersitik yang sama, mempunya puncak hujan pada bulan Maret sedangkan terendah pada bulan agustus.
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
ISBN 978-979-99002-6-5 Page 352
Dari kedua gambar diatas menunjukkan bahwa dari kekempat bendung yang terdapat di D.I Waduk Pondok memiliki karakteristik yang sama, hal ini disebabkan oleh topografi D.I Waduk Pondok memiliki topografi yang relatif datar, Menurut Tjasyono (2004) daerah pegunungan dan lembah dapat mempengaruhi jumlah curah hujan. Semakin menjauhi daerah pantai menuju daerah pegunungan, jumlah curah hujan semakin bertambah besar sampai pada ketinggian tempat tertentu yang disebut daerah maksimum.
KESIMPULAN
Dari studi awal ini dapat disimpulkan, bahwa dengan melakukan konsistensi data curah hujan terlihat konsistensi yang linier antar stasiun curah hujan. Nilai PC yang dipilih pada sistem ini dan menghasilkan akurasi terbaik yaitu pada saat nilai PC=2, semakin banyak PC maka penurunan akurasi semakin tidak terlalu signifikan. Hasil analisis PCA terhadap data curah hujan dasarian menghasilkan dua komponen utama yang dapat menjelaskan keragaman 92%, sehingga menunjukkan dari keempat bendung tersebut memiliki karakter yang sama.
Saran
Studi ini merupakan studi awal maka diharapkan dapat dilakukan studi lanjutan tentang tindak lanjut perlakukan yang dilakukan setelah kita mengetahui pengelompokkan curah hujan tersebut, misalnya dengan melakukan optimasi pola tanam berdasarkan ketersediaan dan kebutuhan air irigasi.
Daftar Pustaka
Diamantaras, K. I., and Papadimitriou, T. 2009. Applying PCA neural models for the blind separation of signals. Neurocomputing, vol. 73 : 3-9.
Fearn, T. 2002. “Assessing calibrations: Sep, Rpd, Rer and R2” NIR news, vol.
13 : 12-14.
Limantara, L.M. 2010. Hidrologi Praktis. Bandung: Penerbit Lubuk agung.
Naes, T., Isaksson, T., Fearn, T. and Davies, T., 2002. A user friendly guide to multivariate calibration and classification. Chichester UK: NIR publications.
Nicolai, B.M., Beullens, K., Bobelyn, E., Peirs, A., Saeys, W., Theron, K.I. and Lammertyn, J. 2007. “Nondestructive measurement of fruit and vegetable quality by means of NIR spectroscopy” A review. Journal of Postharvest Biology and Technology, vol. 46 : 99-118.
Rencher, A. C. 2001. Methods of Multivariate Analysis. Second Edition. United States. A Wiley-Interscience Publication.
Soewarno. 2014. Aplikasi Metode Statistika Untuk Analisis Data Hidrologi.
Yogyakarta: Penerbit Graha Ilmu.
Suprayogi, S., Purnama, S., dan Darmanto, D. 2013. Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Prosiding Seminar Lingkungan Hidup 2016
ISBN 978-979-99002-6-5 Page 353
Tjasyono, B. 2004. Klimatologi. Edisi ke-2. Bandung. Penerbit ITB.
Wirosoedarmo, R. 2010. Drainase Pertanian. Malang: UB Press.
