Validasi Model Pemodelan Sistem Pengendalian Pencemaran Air Kali Surabaya

Tahun hek tar Lahan_Permukiman 1 Lahan_Pertanian 2 2005 2010 2015 2020 2025 2030 500 1000 1500 2000 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Gambar 52 Simulasi sub-model teknis pemanfaatan ruang berdasarkan luasan lahan pemukiman dan lahan pertanian. Peningkatan luas areal pemukiman secara langsung berdampak pada peningkatan konversi lahan pertanian di sekitar tepian Kali Surabaya menjadi areal pemukiman. Menurut data pada tahun 2003, luas lahan pertanian di sepanjang tepian Kali Surabaya bagian hulu adalah 1,363 ha. Pada tahun 2008, luas lahan pertanian menyusut menjadi 1,135 ha. Hasil simulasi, pada tahun 2030 luas lahan pertanian di bagian hulu Kali Surabaya hanya tersisa 38.16 ha, akibat terkonversi menjadi areal pemukiman. Hasil simulasi perubahan lahan permukiman dan pertanian disajikan pada Lampiran 29.

5.8.5 Validasi Model

Validitas adalah salah satu kriteria penilaian keobyektifan suatu pekerjaan ilmiah. Proses validasi bertujuan untuk membandingkan keluaran model dengan data aktual. Dalam pemodelan, hasil simulasi adalah perilaku variabel yang diinteraksikan dengan bantuan komputer. Tampilan perilaku variabel tersebut dapat bersifat terukur, yang disusun menjadi data simulasi maupun bersifat tidak terukur, yang disusun menjadi pola simulasi. Keserupaan dunia model dengan dunia nyata ditunjukkan oleh sejauh mana data simulasi dan pola simulasi dapat menirukan data statistik dan informasi aktual. Menurut Eriyatno 2003, validasi model adalah usaha menyimpulkan apakah model sistem yang dibangun merupakan perwakilan yang sah dari realitas yang dikaji sehingga dapat menghasilkan kesimpulan yang meyakinkan. Proses validasi model dilakukan dengan dua tahap pengujian, yaitu validasi struktur dan validasi perilaku model output model.

5.8.5.1 Validasi Struktur Model

Validasi struktur model merupakan proses validasi utama dalam berpikir sistem. Validasi struktur bertujuan untuk melihat sejauh mana keserupaan struktur model mendekati struktur sistem nyata, yang berkaitan dengan batasan sistem, variabel-variabel pembentuk sistem, dan asumsi mengenai interaksi yang terjadi dalam sistem. Validasi struktur dilakukan dengan dua bentuk pengujian, yaitu uji kesesuaian struktur dan uji kestabilan struktur Forrester 1968. 1 Uji KonstruksiKesesuaian Struktur Uji kesesuaian struktur dilakukan untuk menguji apakah struktur model yang dibangun tidak berlawanan dengan pengetahuan yang ada tentang struktur dari sistem nyata, dan apakah struktur utama dari sistem nyata telah dimodelkan Sushil 1993. Pada model pengendalian pencemaran air yang telah dibangun, dapat dilihat bahwa bertambahnya jumlah penduduk akan menambah luasan areal pemukiman di tepian Kali Surabaya, dan meningkatnya konversi lahan pertanian menjadi lahan pemukiman, tetapi dengan adanya pengelolaan jumlah tersebut dapat diminimalisasi. Berdasarkan contoh tersebut, struktur model dinamis yang dibangun adalah valid secara teoritis, sehingga model yang dibangun dapat digunakan untuk mewakili mekanisme kerja sistem nyata. 2 Uji Kestabilan Struktur Uji kestabilan struktur model dilakukan dengan cara memeriksa keseimbangan dimensi peubah pada kedua sisi persamaan model Sushil 1993. Setiap persamaan yang ada dalam model harus menjamin keseimbangan dimensi antara variabel bebas dan variabel terikat yang membentuknya. Uji kestabilan struktur model dilakukan dengan cara menganalisis dimensi keseluruhan interaksi peubah-peubah yang menyusun model tersebut, yang terdiri atas beberapa sub model. Dimensi tersebut meliputi tanda, bentuk respon, dan satuan persamaan equation matematis yang digunakan. a Sub-Model lingkungan Pemeriksaan satuan terhadap persamaan yang berkaitan dengan sub model lingkungan adalah : BODK = +dtLBODK BODK = kgtahun CODK = +dtLCODK CODK = kgtahun KABOD = +dtLKABOD KABOD = kgtahun KACOD = +dtLKACOD KACOD = kgtahun KANNO3 = +dtRate_24 KANKANNO3 = kgtahun KAPPO4 = +dtLKAPPO4 KAPPO4 = kgtahun KATSS = +dtLKATSS KATSS = kgtahun NNNO3K = +dtLNNO3K NNO3K = kgtahun PPO4K = +dtLPPO4K PPO4K = kgtahun TSSK = +dtLTSSK TSSK = kgtahun NNO3K = KANNO3FKANNO3 NNO3K = kgtahun BOD = TBBODH+TBBODI+TBBODLD+TBBODP BOD = kgtahun COD = TBCODH+TBCODI+TBCODLD+TBCODP COD = kgtahun NNO3 = TBNNO3P NNO3 = kgtahun PTP = PBOD+PCOD+PNNO3+PPPO4+PTSS5 PTP = PTSS = TSSKKATSS100 PTSS = TSS = TBTSSH+TBTSSI+TBTSSP TSS = kgtahun Besarnya potensi beban pencemar dari sumber domestik dapat diperkirakan dengan cara mengalikan emisi BOD, COD dan TSS dengan jumlah penduduk. Emisi BOD, COD atau TSS adalah besarnya BOD, COD atau TSS yang dihasilkan per orang per hari. Besarnya potensi beban pencemar dari sumber industri dapat diperkirakan dengan cara mengalikan emisi BOD, COD atau TSS dengan jumlah industri. Emisi BOD, COD atau TSS adalah besarnya BOD, COD atau TSS yang dihasilkan oleh industri setiap hari. Besarnya potensi beban pencemar dari sumber hotel dapat diperkirakan dengan cara mengalikan emisi BOD, COD atau TSS dengan jumlah hotel. Emisi BOD, COD atau TSS adalah besarnya BOD, COD atau TSS yang dihasilkan per hotel setiap hari. Pada penelitian ini, perhitungan beban pencemaran dari limbah hotel yang dibuang ke Kali Surabaya, didasarkan atas data hotel yang melakukan pembuangan air limbah langsung ke Kali Surabaya. Nilai pencemaran limbah pertanian untuk setiap parameter BOD, COD, dan TSS sebagai auxiliary merupakan perkalian antara jumlah limbah pertanian dibagi pertambahan limbah sebagai laju masukan pada limbah dengan kontribusi pencemar pertanian dan luas area pertanian sebagai konstanta. b Sub-Model Ekonomi Pemeriksaan satuan terhadap persamaan yang berkaitan dengan sub model ekonomi adalah : Pert_H = HotelPangsa_Pert_H100 Pert_H = rupiah Pert_Ind = IndPangsa_Pert_Ind100 Pert_Ind = rupiah Pert_LGA = LGAPangsa_Pert_LGA100 Pert_LGA = rupiah Pert_Pert = PertPangsa_Pert_Pert100 Pert_Pert = rupiah Berdasarkan persamaan sub-model di atas, pertumbuhan sektor perdagangan, hotel dan restoran pert_H, laju pertumbuhan sektor industri pert_Ind, laju pertumbuhan sektor listrik, gas dan air bersih Pert_LGA dan laju pertumbuhan sektor pertanian yang dinyatakan dalam persen merupakan auxiliary, sebagai perkalian dari pangsa setiap sektor yang dinyatakan dalam satuan rupiah dibagi dengan 100. Aktivitas ekonomi yang digunakan dalam persamaan sub-model di atas, merupakan penjumlahan dari kegiatan ekonomi keempat sektor yang berpengaruh dalam pengendalian pencemaran air Kali Surabaya, yaitu industri, listrik, gas dan air LGA, pertanian dan perdagangan, hotel dan restoran PHR. Pendapatan ekonomi per kapita yang dinyatakan dalam rupiah, merupakan auxiliary sebagai perkalian pendapatan ekonomi dengan persentase pertambahan pendapatan lalu dijumlahkan dengan pendapatan ekonomi kembali, sedangkan pertambahan pendapatan yang dinyatakan dalam persen merupakan hasil pembagian antara aktivitas ekonomi dengan jumlah populasi. c Sub-Model Sosial Pemeriksaan satuan terhadap persamaan yang berkaitan dengan sub model sosial adalah : Populasi = -dtKematian + dtKelahiran - dtEmigras + dtImigrasi Populasi = jiwa PopBtr = PopulasiFrPBtr PopBtr = jiwa Jumlah populasi sebagai auxiliary, merupakan penjumlahan dari jumlah populasi saat ini sebagai konstanta dengan jumlah kelahiran dan imigrasi sebagai laju masukan penambah, dan pengurangan jumlah kematian dan emigrasi sebagai laju masukan pengurang. Di samping itu, laju pertambahan dan pengurangan populasi sebagai dampak terjadinya kelahiran dan kematian, dalam model simulasi besarannya ditentukan oleh nilai fertilitas dan mortalitas sebagai konstanta.

5.8.5.2 Validasi KinerjaOutput Model

Validasi kinerjaoutput model adalah aspek pelengkap dalam metode berpikir sistem yang bertujuan untuk memperoleh keyakinan sejauh mana kinerja model sesuai dengan kinerja sistem nyata sehingga memenuhi syarat sebagai model ilmiah yang taat fakta. Validasi kinerja dilakukan dengan membandingkan data hasil keluaran model yang dibangun dengan data empiris, untuk melihat sejauh mana perilaku kinerja model sesuai dengan data empiris. Teknik untuk memeriksa konsistensi keluaran model terhadap data aktual dapat dilakukan dengan uji statistik dan perbandingan secara visual grafik keluaran model dengan data aktual Handoko 2005. Uji statistik yang dapat digunakan dalam pengujian validasi perilaku model antara lain adalah absolute mean error AME dan absolute variation error AVE, dengan batas penyimpangan 10 Barlas 1996, Muhammadi et al. 2001. AME adalah penyimpangan nilai rata-rata hasil simulasi terhadap nilai aktual, sedangkan AVE adalah penyimpangan nilai variasi simulasi terhadap aktual. Perbandingan visual pola keluaran simulasi dan pola data aktual ditunjukkan pada Gambar 53. 3000000 3500000 4000000 4500000 5000000 5500000 2003 2004 2005 2006 2007 Tahun B e b a n B O D Aktual Simulasi 13000000 14000000 15000000 16000000 17000000 18000000 2003 2004 2005 2006 2007 Tahun B e b a n C O D Aktual Simulasi Gambar 53 Grafik perbandingan beban pencemaran BOD dan COD dengan data empiris dan hasil simulasi. Grafik perbandingan Gambar 53, menunjukkan bahwa secara visual pola output simulasi sudah mengikuti pola data aktual, maka untuk memperoleh keyakinan dilakukan uji statistik seperti disajikan pada Tabel 46. Hasil uji menunjukkan bahwa keluaran model pengendalian pencemaran air Kali Surabaya, untuk beban pencemaran BOD BP BOD, AME menyimpang sebesar 0.1702 dari data aktual dan AVE menyimpang sebesar 0.8795. Untuk beban pencemaran COD BP COD, AME menyimpang 0.3551 dan AVE menyimpang sebesar 0.4846 dari nilai aktual. Pada beban pencemaran TSS BP TSS, AME dan AVE berturut-turut menyimpang 0.1405 dan 0.5398 dari nilai aktual. Untuk beban pencemaran N-NO 3 BP NNO3 dan P-PO 4 Sebagai tindak lanjut hasil analisis kondisi eksisting dan pemodelan dinamik pengendalian pencemaran air Kali Surabaya adalah penyusunan skenario berupa alternatif rancangan kebijakan yang memungkinkan dapat dilaksanakan berdasarkan kondisi yang ada. Skenario pengendalian pencemaran air Kali Surabaya disusun berdasarkan pada hasil analisis prospektif. Analisis prospektif adalah suatu metode yang digunakan untuk menganalisis permasalahan dalam sistem ahli yang dapat menggabungkan pembuat keputusan dalam rangka menyusun kembali beberapa perencanaan dengan pendekatan yang berbeda. Masing-masing solusi yang dihasilkan berasal dari pendekatan yang direncanakan dan bukan dari suatu rumusan yang bisa masing-masing kasus Munchen 1991 dalam Bourgeois 2002. Analisis prospektif dilakukan dengan tujuan untuk mempersiapkan tindakan strategis dengan cara menentukan faktor-faktor kunci yang berperan penting dan melihat apakah perubahan dibutuhkan di masa depan berdasarkan kondisi yang ada. BP PPO4, AME masing-masing menyimpang 1.1922 dan 0.3044 dari data aktual, sedangkan AVE menyimpang sebesar 1.5248 dan 0.1033 dari nilai aktual. Berdasarkan hasil uji, dapat disimpulkan bahwa model pengendalian pencemaran air Kali Surabaya mampu mensimulasikan perubahan-perubahan yang terjadi.

5.9 Penyusunan Skenario Pengendalian Pencemaran Air Kali Surabaya