PENGELOMPOKAN WILAYAH SUNGAI DI INDONESI

Pertemuan Ilmiah Tahunan HATHI XXXII, Malang

STUDI PENELITIAN

PENGELOMPOKAN WILAYAH SUNGAI DI INDONESIA
DENGAN ANALISIS KOMPONEN UTAMA
Waluyo Hatmoko1*, Radhika1, Bayu Purnama1, Rendy Firmansyah1, Anthon Fathoni1
1

Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Air,
Badan Litbang Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat
*
whatmoko@yahoo.com
Pemasukan: ….. Perbaikan: …..

Diterima: …..

Intisari
Pengelolaan sumber daya air di Indonesia dilaksanakan berbasis wilayah sungai yang
beragam kondisinya. Keragaman tersebut meliputi antara lain luas wilayah sungai,
jumlah penduduk, aktivitas sosial ekonomi, kondisi iklim dan hidrologi, pengguna air,

tingkat pemanfaatan air, dan kelembagaan pengelolaan wilayah sungai. Dengan
beragamnya kondisi wilayah sungai, maka penanganan suatu wilayah sungai tidak dapat
disamakan dengan wilayah sungai lainnya. Untuk itu perlu adanya tipologi atau
pengelompokan wilayah sungai sesuai dengan karakteristiknya. Diperlukan informasi
mengenai wilayah sungai mana saja yang masih perlu dikembangkan, dan bagaimana
urutan prioritas pengembangannya; wilayah sungai yang perlu lebih mengutamakan
pengelolaan dan konservasi. Analisis komponen utama merupakan metode matematis
untuk mengungkap struktur utama yang tersembunyi dari data mutivariat atau multidimensi. Dengan analisis komponen utama akan diperoleh 1, 2, atau 3 komponen utama
yang menjelaskan variabilitas data yang maksimal, sehingga dapat disajikan dalam
bidang dari kedua sumbu komponen utama, dimana bisa diamati kedekatan satu wilayah
sungai dengan lainnya, dan pengelompokannya. Penelitian ini mengungkap 2 buah
komponen utama dengan variabilitas maksimal dari berbagai variabel kondisi wilayah
sungai. Komponen Utama Pertama menyatakan tingkat berkembangnya suatu wilayah
sungai. Sedangkan Komponen Utama Kedua menyatakan kondisi ketersediaan air di
wilayah sungai.
Kata Kunci: pengelolaan sumber daya air, wilayah sungai, analisis komponen utama,
pengelompokan, kebijakan

LATAR BELAKANG
Pengelolaan sumber daya air di Indonesia dilaksanakan pada wilayah sungai. Peraturan

Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat nomor No. 4/PRT/M/2015 tentang
Kriteria dan penetapan Wilayah Sungai membagi Indonesia atas 128 wilayah sungai,
yang terdiri atas 5 wilayah sungai lintas negara; 31 wilayah sungai lintas provinsi; 28
1

Pertemuan Ilmiah Tahunan HATHI XXXII, Malang

wilayah sungai strategis nasional; 52 wilayah sungai lintas kabupaten/kota; dan 12
wilayah sungai dalam kabupaten kota.
Wilayah sungai tersebut diatas sangat beragam kondisinya. Keragaman tersebut
meliputi antara lain luas wilayah sungai, jumlah penduduk, aktivitas sosial ekonomi,
kondisi iklim dan hidrologi, pengguna air, tingkat pemanfaatan air, dan kelembagaan
pengelolaan wilayah sungai. Dengan beragamnya kondisi wilayah sungai, maka
penanganan suatu wilayah sungai tidak dapat disamakan dengan wilayah sungai
lainnya. Untuk itu perlu adanya tipologi atau pengelompokan wilayah sungai sesuai
dengan karakteristiknya. Diperlukan informasi mengenai wilayah sungai mana saja
yang masih perlu dikembangkan, dan bagaimana urutan prioritas pengembangannya;
wilayah sungai yang perlu lebih mengutamakan pengelolaan dan konservasi.
Analisis komponen utama merupakan metode matematis untuk mengungkap struktur
utama yang tersembunyi dari data mutivariat atau multi-dimensi. Dengan analisis

komponen utama akan diperoleh 1, 2, atau 3 komponen utama yang menjelaskan
variabilitas data yang maksimal, sehingga dapat disajikan dalam bidang dari kedua
sumbu komponen utama, dimana bisa diamati kedekatan satu wilayah sungai dengan
lainnya, dan pengelompokannya.
MAKSUD DAN TUJUAN
Penelitian ini mengelompokkan dan mengurutkan wilayah sungai di Indonesia dengan
metode analisis komponen utama, sehingga diperoleh karakteristik utama dari wilayah
sungai yang tersembunyi dari data dan dibentuk secara alami oleh data yang ada, serta
pengelompokan dan urutan wilayah sungai berdasarkan karakteristik utama tersebut.
KAJIAN PUSTAKA
Analisa Komponen Utama adalah salah satu metode dalam ilmu statistika untuk
mereduksi ukuran dimensi dari suatu variabel menjadi variable yang memiliki dimensi
lebih kecil akan tetapi masih mengandung informasi/karakteristik yang dikandung
dalam variabel awalnya. Aplikasi analisis komponen utama terutama adalah pada
teknologi informasi, dalam pengenalan pola atau pattern recognition (Jain et al., 2000),
yang digunakan untuk mengenali tulisan tangan, atau wajah seseorang, sebagaimana
yang dikembangkan oleh Thakur et al. (2004), dan Zhao et al. (2006).
Dalam pengelolaan sumber daya air, analisis komponen utama diterapkan antara lain
untuk mengevaluasi kualitas air sungai oleh Ouyang (2005) dan Abdul Zali et al.
(2011); serta analisis hujan lebat oleh Kadoya dan Chikamori (1993). Levina et al.

(2011) menggunakan SPI skala waktu 12 bulan sebagai data dasar dalam pemilihan pos
hujan untuk pemantauan kekeringan di Wilayah Sungai Pemali-Comal. Dari 147 buah
pos hujan yang ada dipilih 15 buah pos hujan tersebar pada setiap Zona Prakiraan Iklim,
dengan pendekatan statistika berupa analisis komponen utama.
LANDASAN TEORI
Tujuan analisis komponen utama adalah mereduksi dimensi data dengan tetap
memaksimalkan informasi yang terkandung di dalamnya. Jika data memiliki p buah
variabel, maka dengan analisis komponen utama akan diperoleh variabel baru yang
dinamakan komponen utama, yang saling tidak berkorelasi, dan memaksimalkan
variansi. Dengan 2-3 buah komponen utama diharapkan dapat memuat informasi
2

Pertemuan Ilmiah Tahunan HATHI XXXII, Malang

variansi yang dikandung di dalam p buah variabel. Komponen utama tersebut
merupakan vektor karakteristik dari matriks korelasi antar p buah variabel tersebut.
Sedangkan variansi dari komponen utama adalah nilai karakteristik dari matriks korelasi
yang sama.
Komponen utama merupakan himpunan variabel baru yang merupakan kombinasi linier
dari variabel-variabel yang diamati. Komponen utama memiliki sifat variansi yang

semakin mengecil, sebagian besar variasi (keragaman atau informasi) dalam himpunan
variabel yang diamati cenderung berkumpul pada beberapa komponen utama pertama,
dan semakin sedikit informasi dari variabel asal yang terkumpul pada komponen utama
terakhir. Hal ini berarti bahwa komponen-komponen utama pada urutan terakhir dapat
diabaikan tanpa kehilangan banyak informasi. Dengan cara ini Analisa Komponen
Utama dapat digunakan untuk mereduksi variabel-variabel.
METODOLOGI STUDI
Data
Data yang digunakan berupa 5 buah data wilayah sungai yang telah dikaji dengan
menggunakan diagram radar (Firmansyah et al., 2014), yaitu: 1) Tebal aliran (runoff)
rata-rata di wilayah sungai dengan tingkat keandalan 80%; 2) Indeks Pemakaian Air,
merupakan rasio antara jumlah kebutuhan air terhadap jumlah air yang tersedia; 3)
Proporsi hutan di wilayah sungai; 4) Proporsi irigasi di wilayah sungai; dan 5) Jumlah
penduduk per km2
Metode
Metodologi yang digunakan adalah dengan menggunakan analisis komponen utama
(principal component analysis) pada 5 variabel data tersebut diatas, untuk mereduksi
menjadi 2 atau 3 komponen utama, sehingga posisi karakteristik wilayah sungai dapat
disajikan dalam sebuah bidang yang dibangun oleh dua buah komponen utama.
HASIL STUDI DAN PEMBAHASAN

Komponen Utama
Dari 5 variabel pada 128 wilayah sungai di Indonesia, analisis komponen utama
menghasilkan 5 buah komponen utama, dengan 4 diantaranya disajikan pada tabel
berikut.
Tabel 1 Komponen Utama
Komponen Utama

Variabel
Tinggi Aliran Q80%
Indeks Pemakaian Air
Proporsi Hutan
Proporsi Irigasi
Kepadatan Penduduk

1
0.34
-0.55
0.40
-0.50
-0.42

2
0.69
0.21
0.47
0.47
0.18

3
0.42
-0.34
-0.46
-0.25
0.65

4
-0.39
0.02
0.63
-0.29

0.60

Kandungan Informasi
Kumulatif Informasi

49%
49%

20%
69%

16%
85%

11%
96%

3

Pertemuan Ilmiah Tahunan HATHI XXXII, Malang

Komponen utama pertama, yang menyerap informasi hampir 50%, memiliki bobot
tinggi pada variabel proporsi hutan, dan bobot sangat negatif untuk variabel indeks
pemakaian air, irigasi, dan kepadatan penduduk. Dengan demikian komponen utama
pertama ini menunjukkan perkembangan wilayah sungai. Nilai tinggi pada komponen
utama ini mengindikasikan wilayah sungai dengan proporsi hutan yang baik, penduduk
masih jarang, dan air yang ada belum dimanfaatkan.. Sebaliknya, nilai negatif
menunjukkan wilayah sungai yang padat, banyak penggunaan air, dan proporsi hutan
yang minim.
Komponen utama kedua, yang menjelaskan informasi sebesar 20%, memiliki bobot
tinggi pada tinggi aliran andalan Q80%. Komponen utama kedua ini mengindikasikan
wilayah sungai dengan ketersediaan air yang tinggi, dengan irigasi dan hutan yang
seimbang.
Kedua komponen utama ini menyerap informasi hampir 70%, dan dengan memetakan
posisi koordinat wilayah sungai pada kedua sumbu komponen utama maka diperoleh
posisi dan pengelompokan masing-masing wilayah sungai.

Gambar 1. Posisi wilayah sungai pada dua sumbu komponen utama

4

Pertemuan Ilmiah Tahunan HATHI XXXII, Malang

Posisi Wilayah Sungai pada Komponen Utama
Gambar 1 menyajikan posisi wilayah sungai pada kedua buah sumbu komponen utama.
Sumbu horisontal menyatakan tingkat perkembangan wilayah sungai. Semakin ke kiri
menunjukkan semakin berkembangnya wilayah sungai, yaitu penggunaan air yang
tinggi dan hutan yang minim, contohnya wilayah sungai Ciliwung-Cisadane dan BaliPenida. Sebaliknya semakin ke kanan menunjukkan wilayah sungai yang masih belum
dikembangkan. Jelas terlihat bahwa wilayah sungai di Jawa pada umumnya terletak di
bagian sebelah kiri, dan wilayah sungai di Papua dan Kalimantan belum berkembang
dan terletak di sebelah kanan. Sumbu vertikal adalah komponen utama kedua, yang
menyatakan ketersediaan air. Semakin tinggi skor di di komponen kedua ini, atau
semakin diatas menunjukkan semakin tinggi ketersediaan air. Terlihat bahwa wilayah
sungai Benanain di Nusa Tenggara dengan ketersediaan air yang minim terletak di
bagian bawah.
Urutan Prioritas Pengembangan Sumber Daya Air pada Wilayah Sungai
Berdasarkan nilai skor wilayah sungai ada komponen utama pertama, maka dapat
disusun urutan prioritas pengembangan wilayah sungai. Gambar 2 menyajikan wilayah
sungai yang perlu dikembangkan, yaitu semua wilayah sungai dengan skor tinggi atau
positif pada komponen utama pertama, antara lain wilayah sungai Sambas dan

Einlanden-Digul-Bikuma. Sebaliknya, Gambar 3 menyajikan wilayah sungai yang
sudah berkembang, misalnya wilayah sungai di Jawa pada umumnya, yang memiliki
nilai negatif pada komponen utama pertama.
2.500

2.000

1.500

1.000

0.500

WS BURU

WS TEUNOM-LAMBEUSO

WS TOBA-ASAHAN

WS KEPULAUAN SULA-OBI

WS TONDANO-SANGIHE-TALAUD-MIANGAS

WS RETEH

WS SADDANG

WS ROKAN

WS CIBALIUNG-CISAWARNA

WS BONGKA-MENTAWA

WS BELITUNG

WS JAMBO AYE

WS CENGAL-BATULICIN

WS INDRAGIRI-AKUAMAN

WS BT.ANGKOLA-BT.GADIS

WS KEPULAUAN YAMDENA-WETAR

WS SIBERUT-PAGAI-SIPORA

WS BT.NATAL-BT.BATAHAN

WS SEBELAT-KETAHUN-LAIS

WS PARIGI-POSO

WS HALMAHERA SELATAN

WS RANDANGAN

WS TERAMANG-MUAR

WS BARITO-KAPUAS

WS NASAL-PADANG GUCI

WS JELAI-KENDAWANGAN

WS PAWAN

WS KAMPAR

WS BERAU-KELAI

WS ALAS-SINGKIL

WS KALUKKU-KARAMA

WS SESAYAP

WS TOWARI-LASUSUA

WS KAYAN

WS KAMUNDAN-SEBYAR

WS ENGGANO

WS KAHAYAN

WS MENTAYA-KATINGAN

WS SAMBAS

WS EINLANDEN-DIGUL-BIKUMA

0.000

Gambar 2. Wilayah Sungai di Indonesia yang Perlu Dikembangkan

5

Pertemuan Ilmiah Tahunan HATHI XXXII, Malang

0.000

-1.000

-2.000

-3.000

-4.000

Gambar 3. Wilayah Sungai di Indonesia yang Telah Berkembang

WS FLOTIM KEPULAUAN-LEMBATA-ALOR
WS POMPENGAN-LARONA
WS BAH BOLON
WS SUMBA
WS WALANAE-CENRANAE
WS PAGUYAMAN
WS LIMBOTO-BOLANGO-BONE
WS BATANGHARI
WS CIWULAN-CILAKI
WS MESUJI-TULANG BAWANG
WS PASE-PEUSANGAN
WS BENANAIN
WS NIAS
WS CISADEA-CIBARENO
WS HALMAHERA UTARA
WS NOELMINA
WS PENGABUAN-LAGAN
WS BELAWAN-ULAR-PADANG
WS BENGKULU-ALAS-TALO
WS POIGAR-RANOYAPO
WS BUTON
WS CITANDUY
WS KEPULAUAN SERIBU
WS DUMOGA-SANGKUB
WS MUNA
WS CIDANAU-CIUJUNG-CIDURIAN
WS BODRI-KUTO
WS BARU-BAJULMATI
WS KEPULAUAN MADURA
WS KEPULAUAN KARIMUNJAWA
WS SUMBAWA
WS BONDOYUDO-BEDADUNG
WS SEPUTIH-SEKAMPUNG
WS JENEBERANG
WS PROGO-OPAK-SERANG
WS WISO-GELIS
WS PEKALEN-SAMPEAN
WS SERAYU-BOGOWONTO
WS JRATUNSELUNA
WS PEMALI-COMAL
WS KEPULAUAN RIAU
WS CITARUM
WS LOMBOK
WS BENGAWAN SOLO
WS BRANTAS
WS CIMANUK-CISANGGARUNG
WS WELANG-REJOSO
WS CILIWUNG-CISADANE
WS BALI-PENIDA

-5.000

-6.000

3.000

2.000

1.000

0.000

-1.000

-2.000

-3.000

-4.000

Gambar 4. Urutan Prioritas Pengembangan Wilayah Sungai di Sumatera

WS ENGGANO
WS RAWA
WS BUKIT BATU
WS BARU-KLUET
WS ALAS-SINGKIL
WS KUBU
WS KAMPAR
WS NASAL-PADANG GUCI
WS BENGKALIS-MERANTI
WS WOYLA-BATEUE
WS GUNTUNG-KATEMAN
WS TERAMANG-MUAR
WS BARUMUN-KUALUH
WS MASANG-PASAMAN
WS BT.NATAL-BT.BATAHAN
WS BANGKA
WS SEBELAT-KETAHUN-LAIS
WS SIBERUT-PAGAI-SIPORA
WS WAMPU-BESITANG
WS BT.ANGKOLA-BT.GADIS
WS SIMEULUE
WS SILAUT-TARUSAN
WS SEMANGKA
WS INDRAGIRI-AKUAMAN
WS BELITUNG
WS SIAK
WS JAMBO AYE
WS MUSI-SUGIHAN-BANYUASIN-LEMAU
WS ROKAN
WS RETEH
WS SIBUNDONG-BATANG TORU
WS ACEH-MEUREUDU
WS TAMIANG-LANGSA
WS TOBA-ASAHAN
WS TEUNOM-LAMBEUSO
WS BAH BOLON
WS BATANGHARI
WS MESUJI-TULANG BAWANG
WS PASE-PEUSANGAN
WS NIAS
WS PENGABUAN-LAGAN
WS BELAWAN-ULAR-PADANG
WS BENGKULU-ALAS-TALO
WS SEPUTIH-SEKAMPUNG
WS KEPULAUAN RIAU

6

Pertemuan Ilmiah Tahunan HATHI XXXII, Malang

1.00

0.00

-1.00

-2.00

-3.00

-4.00

-5.00

Gambar 5. Urutan Prioritas Pengembangan Wilayah Sungai di Jawa
2.500

2.000

1.500

1.000

0.500

0.000

Gambar 6. Urutan Prioritas Pengembangan Wilayah Sungai di Kalimantan

7

Pertemuan Ilmiah Tahunan HATHI XXXII, Malang
2.500

2.000

1.500

1.000

0.500

0.000

-0.500

-1.000

-1.500

-2.000

-2.500

Gambar 7. Urutan Prioritas Pengembangan Wilayah Sungai di Sulawesi

1.000

0.000

-1.000

-2.000

-3.000

-4.000

-5.000

-6.000

Gambar 8. Urutan Prioritas Pengembangan Wilayah Sungai di Bali dan Nusa Tenggara

8

Pertemuan Ilmiah Tahunan HATHI XXXII, Malang
2.500

2.000

1.500

1.000

0.500

0.000

-0.500

-1.000

Gambar 9. Urutan Prioritas Pengembangan Wilayah Sungai di Maluku dan Papua
Gambar 4, Gambar 5, Gambar 6, Gambar 7, Gambar 8, dan Gambar 9 menyajikan
urutan prioritas pengembangan sumber daya air di Sumatera, Jawa, Kalimantan,
Sulawesi, Bali dan Nusa Tenggara, serta Maluku dan Papua. Terlihat bahwa di Jawa dan
Bali - Nusa Tenggara hampir semua wilayah sungai memiliki nilai negatif. Sedangkan
kebalikannya di Kalimantan dan Papua semuanya positif, yang harus dikembangkan
KESIMPULAN DAN REKOMENDASI
Kesimpulan
Dari penelitian penggunaan analisis komponen utama pada 128 buah wilayah sungai di
Indonesia, dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:
1. Analisis komponen utama pada 5 data berupa tinggi aliran andalan Q80%, indeks
penggunaan air, proporsi hutan, proporsi irigasi, dan kepadatan penduduk, telah
mengungkapkan sebuah faktor utama yang bermakna kondisi pengembangan sumber
daya air, yang dicirikan dengan rendahnya proporsi hutan dan tinggi aliran serta
tingginya proporsi irigasi, indeks penggunaan air dan kepadatan penduduk.
2. Pada komponen kondisi pengembangan sumber daya air telah disusun prioritas
kondisi berkembangnya suatu wilayah sungai, mulai dari yang paling belum
berkembang, dengan nilai positif, sampai dengan yang paling berkembang dengan
skor paling negatif.
3. Wilayah sungai yang telah paling berkembang antara lain adalah wilayah sungai
Bali-Penida, Ciliwung-Cisadane, Welang-Rejoso, Cimanuk-Cisanggarung, Brantas,
Bengawan-Solo, Lombok, dan Citarum. Untuk kelompok wilayah sungai yang telah

9

Pertemuan Ilmiah Tahunan HATHI XXXII, Malang

berkembang ini, dengan skor negatif ini, maka perlu lebih mengutamakan upayaupaya non-fisik, antara lain pengelolaan alokasi air, kualitas air, dan konservasi
sumber daya air.
4. Wilayah sungai dengan potensi air dan hutan masih tinggi, dan prioritas
dikembangkan, yaitu dengan skor sangat positif, pada umumnya adalah wilayah
sungai di Papua dan Kalimantan.
Rekomendasi
Urutan prioritas pengembangan sumber daya air pada penelitian ini dapat digunakan
sebagai masukan dalam kebijakan pengelolaan sumber daya air nasional. Sedangkan
studi selanjutnya disarankan untuk dengan menggunakan lebih banyak variabel yang
mencakup kondisi infrastruktur, sosial-ekonomi, dan budaya masyarakat di dalam
wilayah sungai.
REFERENSI
Abdul Zali, Munirah, Ananthy Retnam, and Hafizan Juahir. 2011. “Spatial
Characterization of Water Quality Using Principal Component Analysis Approach
at Juru River Basin, Malaysia.” World Applied Sciences Journal 14: 55–59.
Firmansyah, R., Radhika, B. Purnama, A. Fathoni, dan W. Hatmoko, 2014. Prioritas
Pendayagunaan Sumber Daya Air pada Wilayah Sungai di Pulau Jawa
Berdasarkan Analisis AHP, Prosiding Kolokium Puslitbang Sumber Daya Air
2014.
Jain, A.K. , R.P.W. Duin, and J Mao. 2000. “Statistical Pattern Recognition: A
Review.” IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence
(TPAMI) 22 (1): 4–37.
Kadoya, M, and H Chikamori. 1993. “Some Characteristics of Heavy Rainfalls in the
Yamato River Basin Found by the Principal Component and Cluster Analyses”,
IAHS Publication no. 213, 1993.
Levina, W. K. Adidarma, L. Martawati, dan W. Seizarwati, 2011. Analisis Pemilihan
Pos Hujan untuk Pemantauan Kekeringan di Wilayah Sungai Pemali Comal,
Jurnal Teknik Hidraulik, Vol. 2 No. 1, Juni 2011.
Ouyang, Ying. 2005. “Evaluation of River Water Quality Monitoring Stations by
Principal Component Analysis.” Water Research 39 (12): 2621–35.
doi:10.1016/j.watres.2005.04.024.
Thakur, S, J K Sing, D K Basu, M Nasipuri, and M Kundu. 2004. “Face Recognition
Using Principal Component Analysis and RBF Neural Network”, International
Journal of Simulation System Science and Technology (IJSSST) Vol. 10 No. 5,
page: 7–15.
Zhao, Haitao, Pong Chi Yuen, and J.T. Kwok. 2006. “A Novel Incremental Principal
Component Analysis and Its Application for Face Recognition.” IEEE
Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Part B (Cybernetics) 36 (4): 873–
86. doi:10.1109/TSMCB.2006.870645.

10