SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) DELI PERCUT TESIS.

Transkripsi

1 SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) DELI PERCUT TESIS Oleh ZAINUDDIN /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) DELI PERCUT T E S I S Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara Oleh ZAINUDDIN /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

3 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) DELI PERCUT Nama Mahasiswa : ZAINUDDIN Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Magister Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Menyetujui Komisi Pembimbing Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc. Ketua Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc. Anggota Ketua Program Studi, Dekan, (Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.) (Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.) Tanggal lulus : 7 Juni 2010

4 PERNYATAAN ORISINALITAS SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) DELI PERCUT TESIS Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil karya kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar. Medan, 7 Juni 2010 Zainuddin NIM

5 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini : N a m a : Zainuddin N I M : Program Studi : Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul : SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) DELI PERCUT Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Ekslusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data base, merawat dan mempublikasikan Tesis tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, 7 Juni 2010 Zainuddin

6 Telah diuji pada Tanggal : 7 Juni 2010 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota : Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Ph.D. : 1. Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc 2. Drs. Naser Saleh, M.Eng.Sc 3. Prof. Drs. Muhammad Syukur, M.S. 4. Dr. Anwar Darma S, M.S.

7 SISTEM PERINGATAN DINI BAHAYA BANJIR DENGAN INPUT PREDIKSI CURAH HUJAN MENGGUNAKAN MODEL ARIMA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) DELI PERCUT ABSTRAK Telah dilakukan suatu penelitian yaitu dibangunnya sebuah sistem peringatan dini terjadinya bahaya banjir dengan input prediksi curah hujan menggunakan model ARIMA di Daerah Aliran Sungai (DAS) Deli Percut. Salah-satu masalah yang ditimbulkan oleh DAS adalah banjir. Faktor yang mempengaruhi DAS di Indonesia diantaranya debit air hujan yang jatuh ke alur DAS. Dalam penelitian ini air hujan yang jatuh diprediksi dengan model ARIMA. Data untuk prediksi bersumber dari data sekunder curah hujan di daerah aliran sungai. Untuk perhitungan debit air hujan di DAS digunakan Metode Thornthwaite and Mather. Dari hasil penelitian didapat satu sistem yang dapat digunakan sebagai informasi peringatan dini terjadinya bahaya banjir di daerah aliran sungai Deli Percut. Diharapkan sistem ini dapat juga digunakan menjadi sistem peringatan dini bahaya banjir untuk DAS yang lain di seluruh kota di Indonesia. Katakunci : Sistem, prediksi, DAS, ARIMA, Metode Thornthwaite and Mather

8 EARLY WARNING SYSTEM OF FLOOD BY GETTING THE INPUT PREDICTION OF RAIN BY USING ARIMA MODEL IN THE RIVER STREAM AREA OF DELI-PERCUT. ABSTRACT A research of flood early warrning system has been done by getting the input of rain by using ARIMA model in Deli-Percut River Stream Area. One of the problems of River Stream Area is flood. Factor which influences the River Stream Area in Indonesia is the quantity of rain falling into if. This research, the falling rain is predicted by using ARIMA model. Prediction data come from secondary data in the River Stream Area. To calculate the rain the falling rain in the River Stream Area user Thornthwaite and Mather methods. The result of the research, one system is found and able to use as early warning system of flood in the River Stream Area of Deli-Percut. This system should be able the use as the flood early warning system for the other River Stream Area in the whole areas of Indonesia. Keyword : System, Predictions, River Stream System, ARIMA, Thornthwaite and Mather methods.

9 KATA PENGANTAR Pertama-tama kami panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa kami panjatkan atas segala limpahan rakhmad dan karunia-nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Kami ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga kami dapat melaksanakan Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Rektor Universitas Sumatera Utara Medan, atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc., atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara. Ketua Program Studi Magister Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc., Sekretaris Program Studi Fisika, Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc beserta seluruh Staff Pengajar pada Program Studi Magister Fisika Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc selaku pembimbing utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan dan bimbingan, demikian juga kepada bapak Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc selaku pembimbing lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami hingga selesainya penelitian ini. Kepada Ayahanda Alm. Muhammad Idris dan Ibunda Almh. Fatimah, Ayahanda mertua Kh Ahmad Legimun beserta ibu Hj. Asnik serta istriku tercinta dan terkasih Mitri Handayani, S.Pd.I, anak-anakku tersayang Taufik Mirzaputra, Khairunnisa Mirzaputri, Rasyid Mirzaputra, Tiara Mirzaputri dan Inayah Mirzaputri, Abang, Kakak dan Adik serta seluruh keluargaku tersayang yang memberikan semangat, motivasi dan dorongan serta bantuan baik moril maupun materil bagi kami dalam menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Magister Sains (Ilmu Fisika) Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan. Ucapan terimakasih kami sampaikan atas nasehat dan dukungan dari Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, M.Sc. yang banyak membimbing kami dalam memperoleh beasiswa, Bapak Alberto Colia, S.Pd, M.Pd. (Kepala SMA Negeri 1 Berastagi), Drs. Sastra Tarigan, M.Pd. (Mantan Kepala SMA Negeri 1 Berastagi), Drs. Robert Sitompul (Kepala SMK Telkom Sandhy Putra Medan), Dra. Julia Maulina, M.Si. (Ketua Program Studi Fisika FKIP UISU Medan), seluruh bapak ibu guru SMA Negeri 1 Berastagi dan SMK Telkom Sandhy Putra serta bapak dan ibu dosen Universitas Islam Sumatera Utara Medan.

10 Yang tak terlupakan atas kesabarannya : Sajadin Sembiring, S.Si, M.Sc. Hendri Irwandi, S.Si yang telah membantu dan mengajari kami dalam pengambilan dan menganalisa data curah hujan menggunakan Minitab 13 dan menghitung debit air di DAS menggunakan metode Thornthwaite and Mather sehingga mendapatkan data prediksi curah hujan dengan model ARIMA dan informasi debit airnya. Kawan-kawan (Mulkan Iskandar, S.Si, M.Si, Fazli Mirwan, S.Pd, Ika Darsilah, S.Pd, M.Si, Yenni Megalina. S.Pd, M.Si, dan lain-lain) seluruh teman angkatan 2008 Program Studi Magister Sains (Ilmu Fisika) Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan yang telah memberikan bantuan dan dorongan kepada kami, Pegawai Administrasi Program Studi Magister Sains (Ilmu Fisika) FMIPA USU Medan yang telah memperlancar administrasi selama penulis menempuh pendidikan, dan berbagai pihak yang banyak membantu kami yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Dengan segala kerendahan hati, tulisan ini masih jauh dari sempurna dan tentunya banyak kekurangan, namun penulis berharap akan mendapatkan masukan dan saran serta kritikan yang konstruktif, yang bermanfaat sebagai bahan referensi dan untuk pengembangan ilmu pengetahuan di masa yang akan datang. Medan, 7 Juni 2010 Zainuddin

11 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama Lengkap berikut Gelar : Zainuddin, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Bah Gunung, 13 Maret 1970 Alamat Rumah : Jl. Cempaka Dusun V Kedai Durian Delitua Medan Telepon Hp : Instansi Tempat Bekerja Alamat Kantor : SMA Negeri 1 Berastagi : Jl.Jamin Ginting No.12 Berastagi Telepon : (0628) DATA PENDIDIKAN SD : SD Swasta Alwashliyah Bah Gunung Tamat : 1982 SMP : SMP Swasta Satrya Budi Bah Gunung Tamat : 1985 SMA : SMA Swasta Taman Siswa Kisaran Tamat : 1988 Strata-1 : FMIPA USU Medan Tamat : 1996 Strata-2 : PSMF PPs FMIPA USU Medan Tamat : 2010

12 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii RIWAYAT HIDUP... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR LAMPIRAN... xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Sungai Pengertian Sungai Fungsi Sungai Karakteristik Sungai Permukaan Air Sungai dan Debit Daerah Aliran Sungai (DAS) Defenisi DAS Berdasarkan Fungsi Analisis Spasial ketersedian Air Tanah Komponen Neraca Air lahan Perubahan Air Tanah, Surplus dan Defisit Kandungan Air Tanah (KAT) Analisis Neraca Air Metode Thornwaite and Mather Hujan Proses Terjadinya Hujan... 20

13 Faktor Hujan Pengukuran Hujan Banjir Banjir yang terus berlasung di Indonesia Banjir Sungai Bahorok Komputasi Pengertian Komputasi Metode Analitik dan Metode Numerik Pemodelan Pemodelan Time-Series ARIMA Model-model untuk data Deret Berkala BAB III METODOLOGI PENELITIAN Tempat Penelitian dan Alat Metode yang digunakan Metode Forecast Model ARIMA untuk Prediksi Curah Hujan Metode Thornthwaite and Mather Untuk Perhitungan Neraca/Debit Air dalam Daerah Aliran Sungai (DAS).. 33 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Data Curah Hujan Analisis Data Curah Hujan Lokasi Analisis Data Curah Hujan Lokasi Analisis Data Curah Hujan Lokasi Analisis Data Curah Hujan Model ARIMA Analisis Data Curah Hujan Model ARIMA Lokasi Analisis Data Curah Hujan Model ARIMA Lokasi Analisis Data Curah Hujan Model ARIMA Lokasi Analisis Neraca Air... 43

14 Prediksi Analisis Neraca Air Lokasi Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 1 Tahun Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 1 Tahun Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 1 Tahun Prediksi Analisis Neraca Air Lokasi Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 2 Tahun Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 2 Tahun Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 2 Tahun Prediksi Analisis Neraca Air Lokasi Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 3 Tahun Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 3 Tahun Analisis Prediksi Neraca Air Lokasi 3 Tahun BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... L-1

15 DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar J u d u l Halaman 1. Daur Hidrologi DAS Rata-rata Curah Hujan Lokasi Rata-rata Curah Hujan Lokasi Rata-rata Curah Hujan Lokasi Prediksi Curah Hujan dengan Model ARIMA di Lokasi Prediksi Curah Hujan dengan Model ARIMA di Lokasi Prediksi Curah Hujan dengan Model ARIMA di Lokasi Prediksi Neraca Air di Lokasi 1 Tahun Prediksi Neraca Air di Lokasi 1 Tahun Prediksi Neraca Air di Lokasi 1 Tahun Prediksi Neraca Air di Lokasi 2 Tahun Prediksi Neraca Air di Lokasi 2 Tahun Prediksi Neraca Air di Lokasi 2 Tahun Prediksi Neraca Air di Lokasi 3 Tahun Prediksi Neraca Air di Lokasi 3 Tahun Prediksi Neraca Air di Lokasi 3 Tahun

16 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Gambar J u d u l Halaman A Trend Prediksi Tongkoh 62 B Trend Prediksi Polonia 63 C Trend Prediksi Belawan 64 D DAS Deli-Percut 65