Vol. 9  No. 3, Desember  2021   ISSN: 2303-0577
https://doi.org/10.23960/jitet

## Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan (JITET)
A la ma t   J u r n al  :   ht t p: / / j ou r n al . e n g. u ni la. ac . i d/ i n d ex . ph p/ jit et

## ANALISIS  DEBIT  ANDALAN  DAS  WAY  ANDENG  MENGUNAKAN  DATA SATELIT TRMM
S Hariany a* , RD Indyahningrum a , Dikpride Despa b , Gigih Forda Nama b , BM Habibi a , F Haryono a a Balai Besar Wilayah Sungai Mesuji Sekampungn Jl. Gatot Subroto No.57, Bandarlampung 35401
b Program Profesi Insinyur, Universitas Lampung, Jl. Prof. Sumantri Brojonegoro No.1, Bandarlampung 35145

## I N F O R M A S I   A R T I K E L ABSTRAK
Riwayat artikel: Received: 17  September   2021 Accepted: 19  November  2021 Published: 10 Desember   2021
a; Data Hujan merupakan parameter utama dalam menghitung debit andalan, banyaknya kendala dalam perhitungan tersebut, seperti minimnya ketersediaan data, data tidak lengkap/kosong, stasiun hujan tidak  berada  didalam  daerah  aliran  sungai  (DAS),  pencatatan  data  masih  manual,  dan  tidak tersedianya  data  muka  air  sungai/ automatic  water  level  recorder (AWLR).  Untuk  mengatasi permasalahan  tersebut,  dapat  digunakan  data  satelit  hujan  yang  memiliki  resolusi  spasial  dan temporal tinggi, cakupan wilayah luas, data near real-time , akses cepat, dan ekonomis. Penelitian ini dilakukan  untuk  validasi  dan  koreksi  data  satelit Tropical  Rainfall  Measuring  Mission (TRMM) terhadap data observasi pada DAS Way Andeng. Analisis dilakukan menggunakan analisis statistika, perhitungan  galat dan  pengembangan  faktor koreksi  untuk  data  satelit  TRMM. Provinsi Lampung memiliki pola hujan monsun. Hasil validasi data satelit TRMM terhadap data observasi menunjukkan nilai korelasi  tinggi  di  wilayah pola  monsun  (>0,80).  Nilai root mean  square  error (RMSE)  lebih rendah di wilayah pola hujan monsun (RMSE = 58-84). Das Way Andeng memiliki luas = 18,57 km2 dan tidak memiliki stasiun hujan yang berada didalam DAS, letak staiun hujan pos hujan (PH) 030 berada diluar DAS ±10 km. Sumber air baku dari Way andeng sangat diperlukan untuk Kecamatan Bakauheni,  Pelabuhan  Bakauheni,  dan  Menara  Siger  di  Kabupaten  Lampung  Selatan.  Untuk mengetahui ketersediaan air di masa yang akan datang diperlukan analisis perhitungan debit andalan Q 90 Sungai Way andeng dengan metode F.J MOCK, pengertian Q 90 adalah kemungkinan terpenuhi ditetapkan 90%.
Kata kunci: TRMM Way andeng DAS RMSE Bakauheni Harbor City

## 1. Pendahuluan
Analisis  hidrologi  mengandalkan  ketersediaan  data. Masalah  yang  sering  terjadi  ketika  data  terbatas.  Sering  kali, data debit tidak tersedia, dan letak stasiun pengukur hujan tidak berada di dalam DAS. Selain itu, mutu datanya buruk, dan curah hujan tidak merata di dalam DAS. Dalam beberapa kasus, data pengukur  hujan  bahkan  tidak  tersedia.  Solusi  yang  mungkin untuk masalah data curah hujan adalah penggunaan data curah hujan satelit.
Diluncurkan  pada  27  November  1997,  misi  pengukuran curah hujan tropis NASA TRMM adalah misi gabungan NASA- Jepang  untuk  menyediakan  data  spesifik  dan  komprehensif pertama  dari  distribusi  hujan  pada  benua  tropis  dan  subtropis yang jauh di bawah sampel. Data TRMM 3B42RT tersedia pada resolusi temporal 3 jam dan resolusi grid 0.25  x 0.25  , dengan area rerata hujan tetap (Huffman dkk., 2019) .
*Penulis korespondensi.
E-mail: susihusin68@gmail.com (S. Hariany)
Penyediaan Sarana air baku Way Andeng telah dibangun Balai Besar Wilayah Sungai Mesuji Sekampung (BBWS Mesuji Sekampung)  pada  tahun  2006  Berdasarkan  perencanaan Prasarana  Sum  Air  Baku  (PSAB)  Way  Andeng  Tahun  2001, sumber  air  dari  sungai  Way  Andeng  memiliki  kapasitas  debit andalan  sebesar  128  liter/detik  dengan  debit  pengambilan sebesar  40  lt/det  dengan  sistem  pompaniasi  dengan  kapasitas 2x20  liter/detik.  PSAB  Way  Andeng  mempunyai  daerah layanan  awal  yaitu  Kecamatan  Bakauheni,  Pelabuhan Bakauheni, dan Menara Siger di Kabupaten Lampung Selatan. Adapun PSAB Way Andeng rencananya mendukung program Kawasan Bakauheni Harbour City yang akan dijadikan sebagai Kawasan  Ekonomi  Khusus  (KEK)  dan  Kawasan  Strategis Pariwisata  Nasional  (KSPN)  baru  karena  memiliki  letak  yang strategis antara Pulau Sumatera dan Pulau Jawa.
Pada Habibi,  dkk ( 2022 ),  analisa  ketersediaan  air  untuk penyediaan air baku Bakauheni Harbour City dilakukan dengan menggunakan  stasiun  terdekat  di  lokasi  kajian,  yaitu  PH  030
Klaten-Penengahan  merupakan  stasiun  yang  berada  di  luar cakupan  wilayah  DAS  Way  Andeng.  Sehingga,  diperlukan kalibrasi  dengan  pengukuran  debit  pada  lokasi  DAS  Way Andeng  sebagai  kalibrasi  perhitungan.  Selain  itu,  dapat digunakan  sumber  data  hujan  lainnya  (Prayogo,  2021)  untuk menguji perhitungan debit kajian tersebut.
Studi  kasus  ini  pada  Air  Baku  Way  Andeng  berada  di Kabupaten  Lampung  Selatan.  Kebutuhan  air  baku  untuk Bakauheni  Harbor  City awalnya  direncanakan  dari  Way Andeng  dimana  ketersediaan  airnya  saat  ini  mengalami penurunan debit maka diperlukan analisis kebutuhan air (debit Andalan  Q 90 ).  DAS  Way  Andeng  memiliki  luas  DAS  Way Andeng=18,57  km 2 .  Dimana,  Stasiun  hujan  yang  digunakan adalah PH 030 Klaten-Penengahan berjarak 10 km dari daerah studi dan berada di luar DAS.
Gambar 1. Peta lokasi studi DAS Way Andeng

## 2. Metodologi

## 2.1 Data TRMM dan data hujan permukaan
Data yang digunakan adalah data hujan bulanan dari satelit TRMM  3B42RT  dan  data  curah  hujan  permukaan  dengan periode sebagai berikut:
a)  Data curah hujan jam-jaman dari satelit TRMM Data hujan digunakan berupa data hujan jam-jaman harian dengan  satuan  mm/hari  dari  satelit  TRMM  tipe  3B42RT Daily -v7  yang  bersifat Near  Real-Time  Precipitation  Rate dengan periode data tahun 2010-2020.
b)  Data  curah  hujan  bulanan  dari  stasiun  hujan  permukaan mengunakan  R.30  Stasiun  Penengahan  dengan  periode  10 (sepuluh) tahun 2010-2019 untuk analisis pola hujan dengan sumber data dari BBWS Mesuji Sekampung
c)  Data koordinat stasiun hujan BBWS Mesuji Sekampung dan peta administrasi daerah kajian.
Kemudian dilanjutkan dengan, penentuan stasiun hujan dan grid TRMM.  Pemilihan  stasiun  hujan  bertujuan  untuk menentukan grid TRMM  pada  DAS  Way  Andeng  yang  akan digunakan untuk validasi data satelit TRMM.  Adapun tahapan yang dilaksanakan sebagai berikut:
a) Pengumpulan  seluruh  data  stasiun  hujan  dan  data  curah hujan di wilayah studi, pemeriksaan   koordinat   dan   status keaktifan stasiun, pembuatan peta plot stasiun hujan antara pos hujan BBWS Mesuji Sekampung dan grid TRMM.
b) Analisis dilakukan untuk memperoleh persentase coverage data  di  setiap  stasiun      periode      2010-2019.  Persentase ketersediaan data yang digunakan adalah minimal 75% dari periode  data  2010-2019  untuk  dapat  merepresentasikan kondisi hujan pada tiap stasiun.
c) Pemilihan  stasiun  dilakukan      berdasarkan  pertimbangan dalam  satu grid TRMM,  terdapat  lebih  dari  satu  stasiun
hujan  untuk  dapat  merepresentasikan  hujan  dalam  luasan satu grid ( Perdhana, 2020 ).

## 2.2 Kalibrasi Data TRMM
Analisis Hubungan dan Validasi Data Hujan Observasi dan Satelit  TRMM.    Pengolahan  data  hujan  observasi  dari  stasiun hujan  permukaan  dan  satelit  TRMM,  dihitung  nilai  rata-rata pada  kedua  data  tersebut.  Analisis  data  hujan  observasi  dari stasiun  hujan  di  wilayah  studi,  digunakan  nilai  rata-rata aritmatika  dari  seluruh  stasiun.  Sedangkan  untuk  data  hujan satelit  TRMM,  digunakan  persamaan  rata-rata  terbobot (weighted average) dimana dalam setiap grid terdapat lebih dari satu stasiun hujan ( Mamenun dkk., 2014 ). Persamaan rata- rata terbobot dinyatakan dengan:
𝑋 = 𝛴𝑛𝑖𝑗𝑥𝑗 𝛴𝑛 (1) dimana: X = Curah hujan rata-rata bulanan nij = Data curah hujan bulan ke-i grid cell ke-j xi = Jumlah stasiun hujan pada grid cell ke-j n = Total jumlah stasiun hujan yang gunakan Penentuan  faktor  koreksi  data  satelit  TRMM  dilakukan untuk  mengetahui  besarnya  parameter  a  dan    b  sebagai  faktor koreksi pada persamaan garis antara  data   observasi  dengan data      satelit    TRMM    menggunakan  metode  kuadrat  terkecil (least square  method) . Pada metode ini dicari nilai galat atau jumlah  kuadrat  galat  (JKG)  paling  kecil/minimal  yang dihasilkan    dari    masing-masing    persamaan    regresi,    dimana semakin  minimum  nilai  galat  atau  JKG,  akan    semakin  baik model persamaannya. Persamaan dasar yang digunakan yaitu:
𝐽𝐾𝐺 = ∑ 𝜀 1 2 𝑛 𝑖=1 = ∑ ( 𝑛 𝑖=1 𝑦 1 − a = 𝑏𝑥 𝑖 ) 2 (2)
atau dapat juga dinyatakan sebagai :
𝜀 =∥ 𝐶𝐻 𝑜𝑏𝑠 − 𝑓(𝐶𝐻 𝑇𝑅𝑀𝑀 ; 𝑎 2 , b, c … ) ∥ 2 (3) dimana : 𝜀 =  galat model/RMSE yi =  CH
obs =   curah hujan observasi xi =  CH TRMM =   curah hujan satelit TRMM a,b,c,  = parameter (sebagai faktor koreksi)
dan 𝑓(𝐶𝐻 𝑇𝑅𝑀𝑀 ; 𝑎, 𝑏𝑐 … . ) adalah  fungsi  model  persamaan regresi yang diuji
Kondisi  minimum  akan  tercapai  apabila  syarat  berikut terpenuhi;
∇ 𝑎,𝑏 𝜀=0 atau 𝜕𝜀 𝜕𝑎 = 0, 𝜕𝜀 𝜕𝑏 = 0 atau min JKG ∑ 𝑒 𝑖 2 𝑛 𝑖=1
Bentuk  persamaan  regresi  yang  digunakan  ditentukan dengan  melihat  pola series data  hujan  observasi  dan  data TRMM  di  seluruh  lokasi  studi,  serta  nilai  determinasi  (R 2 ) tertinggi yang dihasilkan   pada
a) Root Mean Square Error / RMSE (akar kuadrat galat)
𝑅𝑀𝑆𝐸 = √( 1 𝑁 ∑ ( 𝐶𝐻 𝑆𝑎𝑡𝑒𝑙𝑖𝑡(𝑖) − 𝐶𝐻 𝑜𝑏𝑠(𝑖) 2 𝑁 𝑖=1 ) (4)
b) Mean Absolute Error /MEA (rata-rata galat mutlak)
𝑀𝐴𝐸 = 1 𝑁 ∑ ∥ 𝐶𝐻𝑠𝑎𝑡𝑒𝑙𝑖𝑡(𝑖) − 𝐶𝐻𝑜𝑏𝑠(𝑖) ∥ 𝑁 𝑖=1 (5)
Vol. 9  No. 3, Desember  2021   ISSN: 2303-0577
https://doi.org/10.23960/jitet
c) Relatif Bias  = ∑ 𝑪𝑯 𝒐𝒃𝒔(𝒊)−𝑪𝑯 𝒔𝒂𝒕𝒆𝒍𝒊𝒕 (𝒊)
𝑵 𝒊=𝟏 ∑ 𝑪𝑯 𝒐𝒃𝒔 (𝒊) 𝑵 𝒊=𝟏 𝑥 100 (6) 2.3 Perhitungan  Debit  Andalan  mengunakan  Metode  F.J MOCK
Metode Mock merupakan  model  neraca  air  yang  dapat menghitung debit bulanan dari data curah hujan, evapotranpirasi,  kelembaban  tanah  dan  tampungan  air  tanah. Model  neraca  air Mock memberikan  metode  perhitngan  yang relative  sederhana  untuk  berbagai  macam  komponen berdasarkan riset DAS di seluruh Indonesia.
Perbedaan curah hujan dengan evapotranpirasi mengakibatkan  limpasan  air  hujan  langsung (direct  runoff) , aliran  dasar  /air  tanah  dan  limpasan  air  hujan  lebat (strom runoff). Debit-debit  ini  di  tuliskan  lewat  persamaan  dengan parameter DAS yang disederhanakan ( Triatmodjo, 2008).
Data  dan  asumsi  yang  diperlukan  untuk  perhitungan Metode  Mock  terdiri  dari  (1)  Data  Curah  Hujan,  (2) Evapotranpirasi  terbatas  (Et),  (3)  Luas  DAS,  (4)  Kapasitas Kelembaban  Tanah  (SMC),  (5)  Keseimbangan  Air  di permukaan  tanah,  (6)  Kandungan  Air  Tanah,  (7)  Aliran  dan Penyimpanan  Air  Tanah,  (8)  Koefisien  infiltrasi,  (9)  Initial storage  (IS),  (10)  Faktor  Resesi  Aliran  Tanah  (k),  (11) Penyimpanan Air tanah, dan (12) Aliran Sungai ( KPU,  2010 ).

## 3. Hasil dan pembahasan

## 3.1 Penyiapan Data TRMM
Dari  hasil  pengujian  data  pos  hujan  yang  ada,  ternyata hasilnya  tidak  memuaskan  untuk  diolah,  sedangkan pos hujan yang  terdekat  hanya  PH030.  mencoba  untuk  melakukan pencarian data curah hujan dari satelit (TRMM).
Data  TRMM  adalah  data  hujan  yang  didapat  dari  satelit meteorologi  TRMM  dengan  sensornya  PR  ( Precipitation Radar ), TMI (TRMM Microwave Imager), dan VIRS ( Visible and Infrared Scanner ), CERES (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System) , dan LIS (Lightning Imaging Sensor) . Data-data hujan  yang  diperoleh  dari  TRMM  telah  aplikasikan  untuk berbagai kepentingan seperti pengamatan iklim/cuaca, analisis iklim, analisis anomali hujan, verifikasi model iklim, dan studi hidrologi.
Data  curah  hujan  yang  diunduh  dari  tahun  2010-2019, dengan titik koordinat sebagai.
Tabel 1. Koordinat Pengambilan Titik Data TRMM DAS UTM Koordinat (X) Koordinat (Y) Way Andeng 576276.78 9356548.11
Gambar 2. Grafik Data Curah Hujan Bulanan TRMM Dalam DAS Way Andeng

## 3.2 Uji Validasi Data Hujan TRMM
Pola  Hujan  berdasarkan  hasil  analisis  studi  klimatogis  ada tiga pola hujan dominan yaitu:
a) Pola hujan monsun meliputi wilayah Lampung Jawa Timur dan  Kalimatan  Selatan,  dengan  satu  kali  puncak  musim hujan (November-April) dan satu kali puncak kemarau (Mei -Oktober)
b) Pola hujan equatorial meliputi sumatera utara dan kalimatan Barat dengan dua periode puncak hujan pada bulan Maret- Mei dan Oktober-November
c) Pola  hujan  lokal  yang  meliputi  wilayah  Maluku  dicirikan dengan satu kali puncak musim hujan dan musim kemarau dan  merupakan  kebalikan  dari  pola  hujan  monsoon ( Mamenun dkk., 2014 ).
Setelah mendapatkan data curah hujan 10 tahun terakhir dari satelit TRMM maka dilakukan validasi dengan metode RMSE menggunakan pola series data hujan observasi dan data TRMM di seluruh lokasi studi. Pada studi ini nilai a dan b menggunakan pola  hujan  munson dengan  nilai a = 3.2 dan b = 0,79  dimana provinsi Lampung memiliki pola hujan monsun.
Pada gambar 3 dan 4 disajikan gambar scatterplot data curah hujan maksimal pada pos hujan PH 030 dan data TRMM .
0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 350.0 400.0 450.0 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec T in g g i C u ra h H u ja n B u la n a n ( m m ) Grafik Curah Hujan Bulanan 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 R² = 0.1734 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 CH M ak s ST A. PH 30 (m m ) CH Maks TRMM (mm) Scatterplot CH Maks Belum Terkoreksi

## Gambar 4. Scatterplot CH Maksimum terkoreksi
Pada  gambar  5  disajikan  curah  hujan  maksimal  pada masing-masing  pos  hujan  dan  data  TRMM  yang  sudah terkoreksi  dan  dapat  digunakan  untuk  perhitungan  debit andalan.
Gambar 4. Grafik Data Curah Hujan Bulanan TRMM Dalam DAS Way Andeng (2010 – 2019) (Terkalibrasi)

## 3.3 Perhitungan Debit Andalan
Debit andalan (dependable flow) Way Andeng mengunakan  perhitungan  debit  metode MOCK dengan menggunakan  data  curah  hujan  TRMM.  Kemungkinan terpenuhi  ditetapkan  90%  (kemungkinan  bahwa  debit  sungai lebih rendah dari debit andalan adalah 10%). Perhitungan debit andalan (Dependable Discharge) di maksudkan untuk mencari nilai kuantitatif debit yang tersedia sepanjang tahun, baik pada musim kemarau maupun pada musim hujan. Jika pada titik yang akan  dianalisis  tersedia seri  data debit  maka analisisnya dapat secara  langsung  dilakukan  dengan  menggunakan  Analisis Distribusi Frekwensi, tetapi bila tidak tersedia maka analisisnya dapat  dilakukan  dengan  cara  transformasi  dari  data  hujan TRMM terkoreksi menjadi data debit.
Gambar 6. Grafik Debit Andalan dari data Hujan Bulanan TRMM Dalam DAS Way Andeng (2010 – 2019)

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  analisis  didapat  kesimpulan  pengunaan  data satelit  TRMM  3B42RT  dapat  digunakan  apabila  tidak tersedianya data curah hujan ground station dan harus dilakukan validasi  data  terlebih  dahulu  terhadap  stasiun  hujan  terdekat dengan DAS. Koreksi/validasi data TRMM dapat mengunakan persamaan RSME dan disesuaikan dengan pola hujan wilayah. Dari  hari  perhitungan  curah  hujan  TRMM  terkoreksi  dapat digunakan  untuk  perhitungan  debit  andalan,  debit  banjir.  Dari hasil  perhitungan  debit  andalan  Q 90 Way  andeng  dengan mengunakan data TRMM 3B42RT tahun 2010  -2019 di dapat debit  andalan  Q 90 sebesar 0,079  m 3 /detik  pada  bulan  Oktober. Untuk memenuhi kebutuhan PSAB BHC sebesar 65 liter/detik dan  Kebutuhan  Penduduk  Bakauheni  sebesar 5  Ltr/detik  serta Debit  pemeliharaan  sungai  maka  ketersediaan  air  way  andeng mengalami  deposit  maka  diperlukan  sumber  air  alternatif lainnya untuk memenuhi Kawasan Bakauheni Harbour City .

## Ucapan terima kasih
Terima kasih disampaikan kepada Juliyus Fajrin dan Balai Hidrologi  dan  Lingkungan  Air  yang  telah  meluangkan  waktu untuk berdiskusi dan memberikan sumbang saran terkait kajian ini.

## Daftar pustaka
Habibi, B M., Purne, K., Suharno, Despa, D., Haidi, F., Sultan, M N., Efendi, R. (2022) Kajian Ketersediaan Air Baku Way Andeng  di  Kecamatan  Bakauheni,  Kabupaten  Lampung Selatan, Belum Terpublikasi, Lampung, Indonesia.
Huffman,  G.J.,  Pendergrass,  A.  and  National  Center  for Atmospheric  Research  Staff  (Eds),  (2019).  The  Climate Data  Guide:  TRMM:  Tropical  Rainfall  Measuring Mission.1
Kementerian  Pekerjaan  Umum.  (2010),  Kreteria  Perencanaan 01, Jakarta, Indonesia.
Mamenun,  H  P,  Sophaheluwakan,  A.  (2014)  Validasi  Dan Koreksi  Data  Satelit  TRMM  Pada  Tiga  Pola  Hujan  Di Indonesia, Jurnal  ilmiah, 52, 79-91,
Perdhana,  C  D  N.  (2020),  Pengambilan  data hujan  dari  satelit TRMM, Laboraturium hidrologi Teknik Pengairan Universitas Brawijaya, Malang
Prayogo,  B.,  Nama,  G.  F.,  &  Muhammad,  M.  A.  (2021). Rancang Bangun Prototipe Sistem Monitoring Mini Stasiun Cuaca pada BMKG Provinsi Lampung. Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan , 9 (1).
Triatmodjo,  Bambang.  (2008)  Hidrologi  Terapan,  Beta offset,
Jakarta.
R² = 0.1744 0 100 200 300 400 500 0 50 100 150 200 250 300 C H M ak s ST A . P H 3 0 (mm ) CH Maks TRMM (mm) Scatterplot CH Maks Terkoreksi 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Cu rah Hu jan Bu lan an (m m ) Tahun Grafik Curah Hujan Th. 2010 - 2019 STA R021 SATELIT Belum Terkoreksi SATELIT Terkoreksi JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC RERATA 0.527 0.504 0.428 0.426 0.418 0.338 0.334 0.270 0.268 0.228 0.283 0.438 Q50% 0.569 0.510 0.438 0.395 0.422 0.351 0.232 0.198 0.159 0.122 0.256 0.472 Q80% 0.422 0.458 0.283 0.343 0.280 0.272 0.188 0.150 0.120 0.104 0.174 0.267 Q90% 0.387 0.407 0.271 0.331 0.227 0.197 0.145 0.112 0.087 0.079 0.152 0.207 - 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 De b it m 3/d e tik Debit Andalan Way Andeng ( m3/detik) RERATA Q50% Q80% Q90%