ANALISA NILAI SEBARAN OKSIGEN TERLARUT PADA …pengairan.ub.ac.id/s1/wp-content/uploads/2016/01/Analisa-Nilai-Seb… · ANALISA NILAI SEBARAN OKSIGEN TERLARUT PADA BANGUNAN PINTU
Post on 14-Aug-2020
21 Views
Preview:
Transcript
ANALISA NILAI SEBARAN OKSIGEN TERLARUT PADA BANGUNAN PINTU
AIR DI SALURAN IRIGASI KEPANJEN DAN TUMPANG KABUPATEN
MALANG
Luftan Alses Ulil Azmi1, Very Dermawan
2, Suhardjono
2
1Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya
2Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
1luftan.azmi.wre10@gmail.com
ABSTRAK
Adanya proses olakan air akan meningkatkan kandungan oksigen dalam air (Dissolved Oxygen) hal ini
dikarenakan adanya peningkatan kontak air dengan udara yang berakibat baik sehingga mendukung proses
mandiri aliran air memperbaiki kualitasnya. Lokasi penelitian ini terdapat di Kecamatan Kepanjen dan
Kecamatan Tumpang, Kabupaten Malangd. Dan dilakukan terhadap 5 bangunan pintu air yaitu: Pintu
Saluran Sekuder DI Molek, Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan DI Molek, Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri
DI Molek, Pintu Saluran Tersier DI Tumpang, dan Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang.
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui perubahan nilai oksigen terlarut dalam aliran
akibat adanya pintu air, dan dapat memberikan gambaran tentang peningkatan kandungan oksigen terlarut
(Dissolved Oxygen) pada pintu air. Metode dalam penelitian ini menggunakan data primer berupa
pengukuran dilapangan yang nanti akan dikembangkan dengan program Hec-Ras 4.1 dan juga perhitungan
analitis Metode Streeter-Phelps.
Berdasarkan hasil perhitungan kesalahan relatif (KR) dari pemodelan menggunakan Hec-Ras 4.1
dengan data lapangan keseluruhan didapatkan nilai rerata KR Pintu Saluran Sekuder DI Molek sebesar
1,22%, nilai rerata KR Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan DI Molek sebesar 1,22%, nilai rerata KR Pintu
Bagi Saluran Sekunder Kiri DI Molek sebesar 1,77%, nilai rerata KR Pintu Saluran Tersier DI Tumpang
sebesar 1,13% dan nilai rerata KR Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang sebesar 1,93%. Sedangkan
hasil perhitungan kesalahan relatif (KR) menggunakan Metode Streeter-Phelps dengan data lapangan pada
bagian hulu secara keseluruhan didapatkan nilai rerata KR Pintu Saluran Sekuder DI Molek sebesar 0,02%,
nilai rerata KR Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan DI Molek sebesar 0,02%, nilai rerata KR Pintu Bagi
Saluran Sekunder Kiri DI Molek sebesar 0,02%, nilai rerata KR Pintu Saluran Tersier DI Tumpang sebesar
0,036%, dan nilai rerata KR Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang sebesar 0,195%.
Kata Kunci: Bangunan hidrolik, pintu air, DO (Dissolved Oxygen), Hec-Ras 4.1, Metode Streeter-Phelps.
ABSTRACT
The presence of water turbulence process will increase the oxygen content in the water (Dissolved
Oxygen) this is because of the water contact with air which results and support the process independent the
water improve quality. The location of this research are in Subdistrict Kepanjen and Tumpang, District
Malang. And done on 5 sluicegates are: Secondary Channel Sluicegate IA Molek, Right Secondary Channel
Sluicegate IA Molek, Left Secondary Channel Sluicegate IA Molek, Tertiary Channel Sluicegate AI Tumpang,
and Tapping Secondary Channel Sluicegate IA Tumpang.
This done with purpose to know the value of the change oxygen dissolved in the flow of a consequence
of the sluicegate, and can give an idea of the increase in dissolved oxygen content (Dissolved Oxygen) on the
sluicegate. Methods in this research using primary data in the from of field measurement that will be
developed with program hec-ras 4.1 and calculation analytical streeter-phelps method.
Based on the results of the calculation of the relative error of the results of modeling using Hec-Ras 4.1
with the overall field data obtained average value KR Secondary Channel Sluicegate IA Molek at 1,22%, the
average value KR of Right Secondary Channel Sluicegate IA Molek is 1,22%, the average value KR of Left
Secondary Channel Sluicegate IA Molek is 1,22%, Tertiary Channel Sluicegate AI Tumpang KR average
value is 1,13%, and the average value KR Tapping Secondary Channel Sluicegate IA Tumpang is 1,93%.
While the results of the calculation of the relative error modeling results using Streeter-Phelps Methods with
field data on the upstream side as a whole obtained a mean value of KR Secondary Channel Sluicegate IA
Molek is 0.02%, the average value of KR Right Secondary Channel Sluicegate IA Molek is 0,02%, the
average value of KR Left Secondary Channel Sluicegate IA Molek is 0,02%, the average value of KR Tertiary
Channel Sluicegate AI Tumpang is 0,036%, and the average value KR Tapping Secondary Channel
Sluicegate IA Tumpang is 0,195%.
Keywords: Hydraulic building, sluicegate, DO (Dissolved Oxygen), Hec-Ras 4.1, Streeter-Phelps Method.
1. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Prasarana bangunan hidrolik telah
banyak dibuat dan dikembangkan untuk
membantu mengatasi masalah yang diha-
dapi oleh manusia. Bangunan-bangunan
hidrolik tersebut antara lain bendungan,
waduk, bendung, terjunan, pintu air, ba-
ngunan bagi, bangunan sadap, dan
bangunan pelengkap lainnya yang di-
gunakan sebagai sarana irigasi.
Bangunan-bangunan hidrolik juga
mempunyai dampak pada jumlah oksigen
telarut dalam aliran pada suatu sistem
irigasi, walaupun kontak antara air dan
struktur bangunan terjadi dalam waktu
singkat. Seperti halnya pada saluran
saluran luncur (chuteway), pada daerah
chuteway ini aliran mempunyai kece-
patan yang tinggi dan aliran bersentuhan
langsung dengan atmosfir. Pada proses
ini, udara dapat masuk dari atmosfir ke
dalam aliran dan bercampur dengan
aliran tersebut. Selain itu, pengudaraan
alamiah pada struktur hidraulik penting
untuk perbaikan kandungan oksigen pada
sungai, waduk, dan aliran lain yang
menggunakan struktur hidraulik.
B. Identifikasi Masalah
Pada suatu bangunan hidrolik di
dalam Daerah Irigasi sering kali tidak
mempertimbangkan tentang oksigen
terlarut (Dissolved Oxygen) yang sangat
mempengaruhi kualitas air dan ekosistem
di dalam air. Bangunan hidrolik berupa
pintu air yang ada di daerah irigasi di-
harapkan dapat mengurangi kadar pen-
cemaran air yang terjadi. Dengan adanya
proses limpasan dan loncatan hidrolik
pada bangunan pintu air dapat mening-
katkan kandungan oksigen dalam air
(oksigen terlarut) dikarenakan mening-
katnya kontak air dengan udara.
Berdasarkan permasalahan di atas,
maka perlu adanya penelitian tentang
kandungan oksigen (oksigen terlarut) di
lapangan. Hasil analisis diharapkan dapat
memberikan gambaran tentang pening-
katan kandungan oksigen dalam air guna
mengatahui seberapa besar bangunan
hidrolik mampu mempengaruhi kualitas
air di daerah irigasi.
C. Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari studi ini adalah
Mengetahui nilai kadar oksigen terlarut
dalam aliran berdasarkan pengukuran
langsung di lapangan, program Hec-Ras
4.1, dan pehitungan analitis dengan
menggunakan Metode Streeter-Phelps.
Manfaat dari studi ini diarahkan
untuk mengetahui sebaran DO (Dissolved
Oxygen) dalam aliran akibat adanya
bangunan-bangunan hidrolik, sehingga
dapat memberikan gambaran tentang
peningkatan kandungan oksigen terlarut
(Dissolved Oxygen).
2. STUDI PUSTAKA
A. Aerasi Alami Dalam Aliran
Aerasi adalah pengaliran udara ke
dalam air untuk meningkatkan kandungan
oksigen dengan memancarkan air atau
melewatkan gelembung udara ke dalam
air sehingga oksigen terlarut di dalam air
semakin tinggi. Prinsip aerasi pada dasar-
nya mencampurkan air dengan udara atau
bahan lain sehingga air yang beroksigen
rendah kontak dengan oksigen atau udara.
Manfaat yang didapat dari proses ini
yaitu menghilangkan rasa serta bau tidak
enak, menghilangkan gas-gas yang tidak
dibutuhkan (CO2, methane, hydrogen
sulfide), meningkatkan derajat keasaman
air, serta menambah gas-gas yang di-
perlukan ataupun untuk mendinginkan
air.
B. Oksigen Terlarut
Oksigen terlarut dapat berasal dari
proses fotosintesis tanaman air, yang
jumlahnya tidak tetap tergantung dari
jumlah tanamannya dan dari atmosfer
(udara) yang masuk kedalam air dengan
kecepatan terbatas.
Konsentrasi oksigen terlarut dalam
keadaan jenuh bervariasi tergantung dari
suhu dan tekanan atmosfer. Pada suhu
20oC dengan tekanan 1 atmosfer, kon-
sentrasi oksigen terlarut dalam keadaan
jenuh adalah 9,2 ppm, sedangkan pada
suhu 50oC dengan tekanan atmosfer yang
sama tingkat kejenuhannya hanya 5,6
ppm.
Tabel 2.1. Hubungan Konsentrasi
Oksigen Terlarut Dengan Suhu
Pada Tekanan 1 Atmosfir
Suhu
(0C)
Konsentrasi
O2 terlarut
Maksimum
(ppm)
Suhu
(0C)
Konsentrasi
O2 terlarut
Maksimum
(ppm)
0 14,6 30 7,6
10 11,3 32 7,4
12 10,8 34 7,2
14 10,4 36 7,0
16 10,0 38 6,8
18 9,5 40 6,6
20 9,2 42 6,4
22 8,8 44 6,2
24 8,5 46 6,0
26 8,2 48 5,8
28 7,9 50 5,6
Sumber: Fardiaz (1992:33)
C. Pemasukan Udara dan Konsentrasi
Udara Dalam Aliran
Besarnya konsentrasi udara dalam
aliran atau areasi alamiah alirah telah
diteliti oleh beberapa ahli dengan mema-
sukkan variabel yang mempengaruhinya,
antara lain faktor kemiringan, faktor
debit, faktor kekasaran, dan bilangan
Froude. Penyelidikan lapangan dan labo-
ratorium menetapkan pemasukan udara
pada kemiringan curam, pertama terjadi
pada titik tempat tebal lapisan batas sama
dengan kedalaman aliran di titik tersebut
(Raju, 1986:250).
Gambar 2.1. Daerah Aliran Yang
Berbeda Pada Pelimpah Sumber: Raju (1986: 249)
Masuknya udara ke dalam aliran
yang diawali dari titik C, menyebabkan
kedalaman air di hilir titik tersebut akan
bertambah. Gangadharaiah, dkk. (1970)
merumuskan besarnya konsentrasi udara
dalam aliran dipengaruhi oleh variabel
kekasaran dasar dan bilangan Froude
(Raju, 1986:250):
3/2
c
3/2
c
a1,35nF1
1,35nFC
Dengan:
Ca = konsentrasi udara teoritis
rata-rata
n = koefisien kekasaran pelimpah
Fc = bilangan Froude di
penampang C
Gambar 2.2. Contoh Kejadian Aerasi
Alamiah Pada Bangunan
Hidrolik Sumber: Gulliver dan Rindels (1993:328)
D. Hec-Ras 4.1
Hec-Ras 4.1 merupakan program
aplikasi untuk memodelkan aliran di
sungai, River Analysis System (RAS)
yang dikeluarkan oleh U.S. Army Corps
of Engineers (USACE). Program Hec-
Ras 4.1 sendiri dikembangkan oleh The
Hydrologic Engineer Centre (HEC), yang
H
Aliran sepenuhnya
h
U1 Aliran sebagian
Letak titik
X
C
Tepi lapisan
merupakan bagian dari oleh U.S. Army
Corps of Engineers. Software ini
memiliki keampuan penggunaan: per-
hitungan jenis aliran steady flow dan
unsteady flow satu dimensi, sediment
transport, dan analisa kualitas air (water
quality).
E. Analisa Kualitas Air Hec-Ras 4.1
Ada tiga menu utama untuk men-
jalankan proses analisis kualitas air yaitu:
data masukan kualitas air (Water Quality
data Window), analisa kualitas air
(Running Water Quality), dan hasil
kualitas air. Untuk menjalankan analisa
kualitas air pada Hec-Ras 4.1 dilakukan
dengan tahapan sebagai berikut:
Memasukan Data Kualitas Air (Water
Quality Data Entry)
Unsur Pokok Kualitas Air (Water
Quality Constituents)
Memasukan Data Kondisi Batas
Memasukan Kondisi Awal (Entering
Initial Conditions)
Memasukan Dispersi Koefisien
(Entering Dispersion Coefficients)
Memasukan Data Meteorologi
(Entering Meteorological Data)
Parameter Nutrien (Nutrient
Parameters)
Data Yang Diamati (Entering
Observed Data)
Analisis Kualitas Air (Water Quality
Analysis)
F. Metode Streeter-phelps
Penerapan model matematika
Steeter-Phelps. Mengacu Keputusan
Menteri Negara Lingkungan Hidup No-
mor 110 tahun 2003, salah satu metode
yang dapat digunakan untuk mengetahui
nilai defisit oksigen serta menggambar-
kan pola sebaran konsentrasi oksigen te-
rlarut di perairan adalah model Streeter-
Phelps.
Bentuk persamaan model Streeter-
Phelps dapat dilihat sebagai berikut:
(Davis dan Cornwell, 1991).
Dengan:
D = defisit oksigen pada badan air
setelah digunakan untuk peng-
uraian bahan organik (mg/l)
La = konsentrasi BOD pada badan
air (mg/l)
kd = konstanta laju penguraian ba-
han organik oleh mikroorga-
nisme (l/hari)
Da = defisit oksigen pada badan air
(mg/l)
kr = konstanta laju reaerasi pada
badan air (l/hari)
x = jarak titik pengamatan terha-
dap titik sebelumnya (km)
v = kecepatan pengaliran air
(m/hari)
Nilai Kr dapat diperkirakan dengan
metode yang dianjurkan oleh O’Connor
dan Dobbins (1958) dalam Davis dan
Cornwell (1991).
Dengan V adalah kecepatan rata-rata
aliran air di saluran (m/dt) dan R adalah
kedalama rata-rata saluran (m). Untuk
suhu air yang berbeda digunakan
hubungan yang ditemukan oleh Chuchill:
Sedangkan nilai Kd perkiraan dengan
metode sebagai berikut:
Dengan H merupakan kedalaman air
di dalam saluran (m). Kemudian untuk
suhu air yang berbeda digunakan rumus
yang ditemukan oleh Churcill dalam
Davis dan Cornwell (1991) sebagai
berikut:
G. Kesalahan Relatif
Kesalahn relatif adalah suatu tingkat
kesalahan pada suatu pengujian yang
berulang, dimana hasil pengujian pada
tiap nomor pengujian tidak mungkin
selalu berada pada garis lurus atau nilai
tetap. Pasti ada suatu penyimpangan hasil
pengujian atau standar deviasi. Kesalah-
an relatif didapat dari pembagian antara
standar deviasi dengan nilai rata-rata.
Karena kesalah biasanya dinyatakan
dalam persen (%), maka hasil pembagian
tersebut dikalikan dengan 100%.
Kesalahan Relatif (KR)
Dengan:
KR = kesalahan relatif
S = simpangan baku (Standard
Deviation) untuk sampel
x = nilai rata-rata hitung dalam
sampel
H. Uji Nash-Sutcliffe
Nash-Sutcliffe (1970) dalam Yopi
Ilhamsyah (2012) menyatakan, kalibrasi
dan pengujian model bertujuan agar out-
put model hasilnya mendekati dengan ou-
tput dari daerah aliran sungai (DAS) yang
diuji. Hal ini dilakukan dengan cara
membandingkan antara hasil prediksi
dengan hasil observasi dengan menggu-
nakan kriteria statistik. Metode statistik
yang digunakan adalah dengan menghi-
tung efisiensi Nash-Sutcliffe (ENS). Per-
samaan untuk ENS terdapat pada
persamaan berikut:
Dengan:
= koefisien Nash-sutcliffe
= nilai simulasi model
(nilai pemodelan)
= nilai observasi (nilai
hasil pengukuran)
= rata-rata nilai observasi
(nilai hasil pengukuran)
n = jumlah data
Hasil simulasi dikatakan baik jika
, memuaskan jika
, kurang baik jika nilai ..
3. METODOLOGI PENELITIAN
A. Deskripsi Daerah Studi
Lokasi penelitian dilaksanakan pada
dua kecamatan berbeda di daerah Kabu-
paten Malang, yaitu Kecamatan Kepanjen
dan Kecamatan Tumpang. Penelitian ini
dilakukan terhadap 5 bangunan pintu air
yaitu: Pintu Saluran Sekuder DI Molek,
Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan DI
Molek, Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri
DI Molek, Pintu Saluran Tersier DI
Tumpang, dan Pintu Sadap Saluran
Sekunder DI Tumpang.
Tabel 3.1. Koordinat Lokasi Penelitian
www.earth.google.com diakses pada tanggal
9 September 2015
B. Lingkup Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk me-
ngetahui pengaruh penempatan kadar DO
(Dissolved Oxygen) dan parameter kuali-
tas air yang lainnya. Sehingga dapat
memberikan informasi dan masukan da-
lam perencanaan bangunan hidrolik da-
lam hubungan perbaikan kualitas air.
C. Data-Data Yang Digunakan
Data Kualitas Air
Data kualitas air ini mengenai kan-
dungan yang terdapat dalam air dan di-
peroleh dari pengambilan sampel serta
pengukuran langsung di lapangan. Dan
digunakan untuk analisa kualitas air.
Data Pengukuran Penampang Meman-
jang dan Melintang
Data penampang memanjang dan
melintang digunakan untuk analisa pe-
ngaliran dan kualitas air dengan meng-
gunakan paket program Hec-Ras 4.1.
D. Langkah – Langkah Penyelesaian
Penelitan
Mengelompokkan data primer kualitas
air pada bangunan pintu air yang telah
ditentukan, parameter kualitas air yang
digunakan adalah DO, BOD, NO2,
NO3, dan Suhu.
Melakukan pengukuran penampang
saluran dan kedalaman aliran pada
bangunan hidrolik yang telah diten-
tukan dilapangan.
No Nama Pintu Koordinat Lokasi
8°8'11,10" LS
112°34'33,77" BT
8°8'11,10" LS
112°34'33,77" BT
8°8'11,10" LS
112°34'33,77" BT
8°0'11,99" LS
112°45'23,60" BT
7°59'47,26" LS
112°45'19,65" BT
Pintu Saluran Tersier DI Tumpang4
Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang 5
Pintu Bagi Saluran Sekunder DI Molek1
Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan DI Molek2
Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI Molek3
Mengumpulkan data sekunder kualitas
air (Algae, Organic Nitrogen, Organic
Phosphorus, Orhophosphate, dan
Ammonium Nitrogen) yang digunakan
dalan input pemodelan Hec-Ras 4.1.
Mencari data klimatologi di dinas
BMKG untuk wilayah Kabupaten
Malang.
Data yang telah terkumpul akan di-
analisis sesuai dengan input progam
Hec-Ras 4.1, yaitu:
a) Data debit dan kualitas air setiap
bangunan pintu air untuk acuan da-
lam menentukan ketepatan model.
b) Data Klimatologi digunakan untuk
mengetahui kondisi iklim di setiap
bangunan pintu air yang telah di-
tentukan, yang mungkin akan ber-
pengaruh pada koefisien reaksi
dalam air.
c) Data profil memanjang dan me-
lintang banguan pintu air digunakan
untuk menentukan segmen yang
dikelompokan dalam beberapa
reach.
Pengoperasian model kualitas air
dengan Hec-Ras 4.1.
a) Entry data: data yang telah ter-
kumpul sesuai input data pada Hec-
Ras 4.1 (data debit, data cross
section, data long section, dan data
kualitas air).
b) Running profil aliran dan kualias
air dengan progam Hec-Ras 4.1.
c) Menganalisis hasil running kualitas
air untuk kadar oksigen terlarut
(DO) pada setiap bangunan yang
diteliti.
d) Mengitung nilai penyimpangan
hasil pemodelan Hec-Ras 4.1 deng-
an data pengukuran di lapangan.
Melakukan perhitungan analitis kadar
oksigen terlarut (DO) dengan menggu-
nakan Metode Streeter-Phelps untuk
mendapatkan kadar oksigen terlarut
(DO) model berdasarkan perhitungan
analitis.
Menghitung besar nilai penyimpangan
atau kesalahan relatif (KR) pemodelan
Hec-Ras 4.1 dengan data pengukuran
dilapangan dan menghitung kesalahan
relatif (KR) kadar oksigen terlarut
(DO) model perhitungan analitis Me-
tode Streeter-Phelps dengan data pe-
ngukuran di lapangan.
Memberikan pembahasan dari hasil
perhitungan dan analisa.
Selesai.
Gambar 3.3. Diagram Alir Pengerjaan
Penelitian
4. ANALISA DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengukuran Lapangan
Hasil pengukuran kedalaman air,
kecepatan aliran, suhu, dan DO dicatat
dan kemudian dirata-rata untuk setiap
section yang diukur. Pengambilan sampel
air untuk menguji BOD, NO2, NO3
dianalisa di laboratorium Air dan Tanah
Jurusan Pengairan Fakultas Teknik
Universitas Brawijaya. Berikut adalah
hasil rata-rata DO untuk hulu dan hilir:
Mulai
Studi Literatur
Bangunan Hidrolik
Terpilih Berupa
Pintu Air
Pengukuran Profil
Bangunan dan Hidrolika
Aliran
Pengukuran DO atau Kadar
Oksigen Terlarut Dalam
Aliran (Dissolved Oxygen)
Pengambilan Sampel Air
(BOD, COD, NO2, dan
NO3)
Data Sekunder
input Hec-Ras
4.1.0 untuk
kualitas air
Data
Klimatologi
Input Data ke dalam Hec-Ras
4.1.0
Running Kualitas Air
dengan Hec-Ras 4.1.0
Analisis hasil running Kualitas Air dengan
Hec-Ras 4.1.0 pada setiap bangunan yang
diteliti
Verifikasi dan perhitungan penyimpangan (KR)
hasil running Hec-Ras 4.1.0 dengan data di lapangan
Apakah mendekati
hasil pengukuran data
primer di lapangan?
Hasil analisa dan pembahasan
YA
Kesimpulan dan saran
Selesai
….. Rumusan masalah 2
….. Rumusan masalah 3
….. Rumusan masalah 4 dan 5
….. Rumusan masalah 1
TIDAK
Survey Saluran Irigasi
Teknis Dan Non Teknis
Perhitungan Analitis DO
(Dissolved Oxygen) Metode
Streeter-Phelps
Tabel 4.1. Hasil DO pengukuran
lapangan
No Nama DO (mg/l)
Hulu Hilir
1 Pintu Bagi Saluran
Sekunder DI Molek 6,272 6,936
2 Pintu Bagi Saluran
Sekunder Kanan DI Molek 6,272 6,727
3 Pintu Bagi Saluran
Sekunder Kiri DI Molek 6,272 7,401
4 Pintu Saluran Tersier DI
Tumpang 8,080 7,370
5 Pintu Sadap Saluran
Sekunder DI Tumpang 9,108 8,483
Sumber: Hasil Perhitungan dan pengukuran
Hasil pengukuran dan pengamatan
per section untuk parameter DO (Dis-
solved Oxygen) terjadi fluktuasi, ada yang
mengalami kenaikan dan penurunan Ber-
dasarkan hasil rekapitulasi pengukuran
lapangan terjadi kenaikan DO pada Pintu
Bagi Saluran Sekunder DI Molek, Pintu
Bagi Saluran Sekunder Kanan DI Molek,
dan Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI
Molek. Sedangkan pada lokasi Pintu
Saluran Tersier DI Tumpang dan Pintu
Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang
terjadi penurunan DO.
B. Hasil Pemodelan Hec-Ras 4.1.
Pada penelitian ini semua pintu air
yang diteliti akan dilakukan running
water quality dengan progam Hec-Ras
4.1. untuk mengetahui dan membanding-
kan hasil DO (Dissolved Oxygen) antara
pengukuran lapangan dengan modeling
Hec-Ras 4.1. Selanjutnya dihitung juga
kesalahan relatif (KR) dari data hasil
pengukuran di lapangan dengan hasil pe-
modelan program Hec-Ras 4.1. guna
mengetahui berapa besar penyimpangan-
nya. Contoh perhitungan kesalahan relatif
(KR) pada section 1 Pintu Bagi Saluran
Sekunder DI Molek DO lapangan 6,559
mg/l dan DO pemodelan Hec-Ras 4.1.
sebesar 6,417 mg/l:
KR = |( )
|
= |( )
|
= 2,16%
Secara keseluruhan rata-rata KR
pada Pintu Bagi Saluran Sekunder DI
Molek sebesar 1,215%, Pintu Bagi
Saluran Sekunder Kanan DI Molek sebe-
sar 2,315%, Pintu Bagi Saluran Sekunder
Kiri DI Molek sebesar 1,77%, Pintu
Saluran Tersier DI Tumpang sebesar
1,129%, dan Pintu Sadap Saluran Sekun-
der DI Tumpang 1,926%.
Tabel 4.2. Hasil DO pemodelan Hec-Ras
4.1.
No Nama DO (mg/l)
Hulu Hilir
1 Pintu Bagi Saluran
Sekunder DI Molek 6.221 6.853
2 Pintu Bagi Saluran
Sekunder Kanan DI Molek 6.221 6.728
3 Pintu Bagi Saluran
Sekunder Kiri DI Molek 6.221 7.354
4 Pintu Saluran Tersier DI
Tumpang 8.043 7.412
5 Pintu Sadap Saluran
Sekunder DI Tumpang 9.226 8.515
Sumber: Hasil Perhitungan dan pengukuran
Seperti halnya dengan pengukuran
lapangan hasil pemodelan menggunakan
program Hec-Ras 4.1. terjadi fluktuasi
DO (Dissolved Oxygen). Hasil rekapitula-
si modeling progam Hec-Ras 4.1. terjadi
kenaikan DO pada Pintu Bagi Saluran
Sekunder DI Molek, Pintu Bagi Saluran
Sekunder Kanan DI Molek, dan Pintu
Bagi Saluran Sekunder Kiri DI Molek.
Sedangkan pada lokasi Pintu Saluran
Tersier DI Tumpang dan Pintu Sadap
Saluran Sekunder DI Tumpang terjadi pe-
nurunan DO.
C. Pemasukan Udara dan Konsentrasi
Udara Dalam Aliran
Berdasarkan Gangadharaiah, dkk
(1970) dalam Raju (1968) merumuskan
besarnya konsentrasi udara dalam aliran
akibat adanya faktor kedalaman, kecepat-
an, bilangan Froude serta kekasaran
saluran mempengaruhi nilai konsentrasi
udara pada bangunan pintu air yang
diteliti. Nilai konsentrasi udara dalam
aliran rata-rata pada Pintu Bagi Saluran
Sekunder DI Molek sebesar 0,00281,
Pintu Bagi Salu-ran Sekunder Kanan DI
Molek sebesar 0,002214, Pintu Bagi
Saluran Sekunder Kiri DI Molek sebesar
0,002489, Pintu Saluran Tersier DI
Tumpang sebesar 0,001694, dan pada
Pintu Sadap Saluran Sekunder DI
Tumpang 0,001617.
D. Perhitungan Analitis Metode
Streeter-phelps
Perhitungan analitis menggunakan
Metode Streeter-Phelps faktor hidrolika
yang mempengaruhi terhadap kadar
oksigen terlarut adalah jarak, kedalaman,
dan kecepatan pada setiap section.
Perhitungan Metode Streeter-Phelps ini
digunakan hanya pada hulu pintu air saja.
Hasil perhitungan Metode Streeter-
Phelps kadar DO menunjukkan adanya
fluktuasi dengan penurunan dan pening-
katan kadar DO pada setiap section.
Contoh perhitungan Metode Streeter-
phelps pada Pintu Bagi Saluran Sekunder
DI Molek section 1:
1. Didapat rata-rata kecepatan dan rata-
rata kedalaman di hulu pintu adalah v
= 0,62 m/s dan R = 0,618 m. Dihitung
nilai ( ) dengan persamaan:
( )
=
= 6,375
Suhu air section 1 sebesar 26,47 °C: ( ) ( )
( )
= ( )
= 7,432
2. Menghitung nilai ( ) dengan
kedalaman pada section 1 adalah 0,62
m:
( ) (
)
= 0,91
( ) ( ) ( )
= ( )
=1,233
3. DO saturasi pada suhu 26,47 °C untuk
section 1 pada Pintu Bagi Saluran
Sekunder DI Molek adalah 8,044 °C.
4. Menghitung Da nilai defisit badan air
dengan cara nilai hasil pengurangan
DO saturasi dikurangi DO lapangan:
Da = 8,044 – 6,559
= 1,485 mg/l
5. Menghitung nilai (D) defisit oksigen
pada saluran terhadap waktu setelah
digunakan untuk penguraian bahan
organik atau pencampuran:
(
) (
)
=
(
)
(
)
= 1,489
6. Menghitung DO Model dengan cara
DO Saturasi dikurangi dengan D: DO Model = 8,044 – 1,489
= 6,556 mg/l
Berikut adalah hasil keseluruhan
rata-rata DO di hulu berdasarkan Metode
Streeter-phelps:
Tabel 4.3. Keseluruhan rata-rata DO di
Hulu Metode Streeter-phelps
No Nama
DO Streeter
Phelps (mg/l)
Hulu
1 Pintu Bagi Saluran
Sekunder DI Molek 6.271
2 Pintu Bagi Saluran
Sekunder Kanan DI Molek 6.271
3 Pintu Bagi Saluran
Sekunder Kiri DI Molek 6.271
4 Pintu Saluran Tersier DI
Tumpang 8.077
5 Pintu Sadap Saluran
Sekunder DI Tumpang 9.091
Sumber: Hasil Perhitungan dan pengukuran
Untuk setiap section pintu air dihi-
tung kesalahan relatif antara perhitu-ngan
pemodelan Metode Streeter-phelps deng-
an data pengukuran lapangan pada bagian
hulu pintu. Setiap lokasi studi kemudian
dihitung rata-rata kesalahan relatif secara
keseluruhan, sehingga didapat nilai KR
pada Pintu Bagi Saluran Sekunder DI
Molek sebesar 0,02%, pada Pintu Bagi
Saluran Sekunder Kanan DI Molek sebe-
sar 0,02%, pada Pintu Bagi Saluran Se-
kunder Kiri DI Molek sebesar 0,02%,
pada Pintu Saluran Tersier DI Tumpang
sebesar 0,036%, dan pada Pintu Sadap
Saluran Sekunder DI Tumpang 0,195%.
Berikut adalah rekapitulasi keseluruhan
lokasi penelitian:
Tabel 4.4. Rekapitulasi Keseluruhan Lokasi Penelitian Hasil Lapangan dan Pemodelan
No Lokasi
DO
Lapangan
(mg/l)
DO Hec-Ras
(mg/l)
DO Streeter-
Phels (mg/l)
Hulu Hilir Hulu Hilir Hulu
1 Pintu Bagi Saluran Sekunder DI Molek 6.272 6.936 6.221 6.853 6.271
2 Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan DI Molek 6.272 6.727 6.221 6.728 6.271
3 Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI Molek 6.272 7.401 6.221 7.354 6.271
4 Pintu Saluran Tersier DI Tumpang 8.080 7.370 8.043 7.412 8.077
5 Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang 9.108 8.483 9.226 8.515 9.091
Sumber: Hasil Perhitungan
Tabel 4.5. Nilai Kesalahan Relatif (KR) Keseluruhan pada Setiap Lokasi Studi
No Lokasi
Nilai Rerata KR (%)
Hulu dan Hilir
Lapangan
dengan Hec-Ras
Hulu Lapangan
dengan
Streeter-Phelps
1 Pintu Bagi Saluran Sekunder DI Molek 1.215 0.02
2 Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan DI Molek 2.315 0.02
3 Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI Molek 1.77 0.02
4 Pintu Saluran Tersier DI Tumpang 1.129 0.036
5 Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang 1.926 0.195
Nilai KR (%) Keseluruhan Lokasi 1.671 0.0582
Sumber: Hasil Perhitungan
E. Uji Nash-Sutcliffe
Pada hasil pemodelan ini dilakukan
verifikasi dengan membandingkan antara
hasil pemodelan menggunakan Hec-Ras
4.1. dengan nilai hasil pengukuran di
lapangan. Maka dari itu akan digunakan
Metode Nash-Sutcliffe. Hasil simulasi
dikatakan baik jika , memuas-
kan jika , kurang baik
jika nilai (Nash-Sutcliffe, 1970
dalam Yopi Ilhamsyah, 2012). Berikut
adalah contoh perhitungan koefisien
Nash-Sutcliffe untuk lokasi penelitian
pada Pintu Bagi Saluran Sekunder DI
Molek:
∑ ( )
∑ ( )
Jadi nilai koefisien Nash-sutcliffe
adalah 99,893 dan hasil persamaan model
dikatakan baik.
Tabel 4.6. Uji Nash-sutcliffe pada Pintu
Bagi Saluran Sekunder DI
Molek dan rekapitulasi setiap
lokasi studi
DO Lapangan DO Pemodelan
(mg/l) (mg/l)
1 6.559 6.417 0.02013 0.07710
2 6.274 6.189 0.00730 0.25571
3 6.103 6.127 0.00056 0.32226
4 6.151 6.151 0.00000 0.29558
5 6.761 6.456 0.09329 0.05697
6 6.840 6.801 0.00152 0.01130
7 6.891 6.866 0.00063 0.02935
8 6.937 6.914 0.00051 0.04810
9 6.864 6.901 0.00134 0.04257
10 6.940 6.902 0.00144 0.04298
11 7.320 7.130 0.03610 0.18951
ENS
6.695
99.881
Section
0.162826 1.371437
( ) ( )
Sumber: Hasil Perhitungan
Berdasarkan hasil rekapitulasi nilai
koefisien Nash-Sutcliffe pada setiap
lokasi penelitian menunjukkan bahwa
hasil Uji Metode Nash-Sutcliffe untuk
hasil pemodelan menggunakan Hec-Ras
4.1. dapat dikatakan baik dikarenakan
.
5. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan dan
analisa yang telah dijelaskan dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari hasil pengukuran langsung kadar
oksigen terlarut atau DO (Dissolved
Oxygen) di lapangan didapat hasil
yang fluktuasi dengan kenaikan dan
penurunan kadar DO. Secara keseluru-
han rata-rata kadar DO pengukuran di
lapangan Pintu Bagi Saluran Sekunder
DI Molek mengala-mi peneningkatan
sebesar 10,59%, kadar DO rata-rata
Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan
DI Molek mengalami peningkatan
sebesar 7,25%, kadar DO rata-rata
Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI
Molek mengalami peningkatan sebesar
18%, kadar DO Pintu Saluran Tersier
DI Tumpang mengalami penurunan
sebesar 8,78%, dan kadar DO Pintu
Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang
mengalami penurunan sebesar 6,87%.
2. Dapat dikatakan bahwa progam Hec-
Ras 4.1 juga dapat digunakan untuk
menganalisis kualitas air khususnya
nilai kadar DO (Dissolved Oxygen)
karena hasil running progam Hec-Ras
4.1 cukup mendekati hasil pengukuran
lapangan dan juga dapat digunakan
untuk memprediksi sebaran DO
(Dissolved Oxygen). Secara keseluru-
han rata-rata kadar DO pengukuran di
lapangan Pintu Bagi Saluran Sekunder
DI Molek mengalami peneningkatan
sebesar 10,16%, kadar DO rata-rata
Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan
DI Molek mengalami peningkatan
sebesar 8,14%, kadar DO rata-rata
Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI
Molek mengalami peningkatan sebesar
18,22%, kadar DO Pintu Saluran
Tersier DI Tumpang mengalami
penurunan sebesar 7,85%, dan kadar
DO Pintu Sadap Saluran Sekunder DI
Tumpang mengalami penurunan
sebesar 7,7%.
3. Nilai perbedaan atau kesalahan relatif
(KR) untuk hasil pengukuran lapangan
secara langsung dengan hasil analisa
Hec-Ras 4.1 tidak terlalu besar. Pada
hasil pemodelan ini juga dilakukan
verifikasi dengan membandingkan
antara hasil pemodelan menggunakan
Hec-Ras 4.1. dengan nilai hasil pengu-
kuran di lapangan. Maka dari itu
digunakan Metode Nash-Sutcliffe,
berdasarkan hasil rekapitulasi nilai
koefisien Nash-Sutcliffe menunjukan
bahwa rata–rata ENS keseluruhan
lokasi penelitian sebesar 99,721%
sehingga Uji Nash-Sutcliffe untuk
hasil pemodelan Hec-Ras 4.1 dapat
dikatakan baik dikarenakan . 4. Untuk kesesuaian pengukuran lapang-
an dengan modeling Hec-Ras 4.1 dan
juga perhitungan analitis Streeter-
Phelps dapat dikatakan baik, karena
nilai kesalahan relatif (KR) pada setiap
metode yang digunakan cukup kecil.
Hal ini dapat disimpulkan bahwa
pemodelan kadar DO (Dissolved Oxy-
gen) menggunakan Hec-Ras 4.1 dan
Metode Streeter-Phelps, dapat diguna-
kan untuk menganalisa nilai kadar DO
(Dissolved Oxygen) pada kelima loka-
si penelitian tersebut. 5. Adanya perbedaan perubahan kadar
DO (Dissolved Oxygen) yang terjadi
pada setiap bangunan pintu air yang
diteliti karena setiap pintu air memiliki
pola/tren perubahan kualitas air dan
profil penampang yang berbeda pula
pada hulu pintu maupun hilir pintu.
Dan beberapa faktor lain seperti lebar
penampang, panjang penampang, ke-
dalam muka air, klimatologi, dan da-
1 Pintu Bagi Saluran Sekunder DI Molek 99.881
2 Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan DI Molek 99.608
3 Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI Molek 99.794
4 Pada Pintu Saluran Tersier DI Tumpang 99.813
5 Pada Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang 99.511
No. Nama Bangunan Nilai
pat mempengaruhi hasil analisa kadar
DO (Dissolved Oxygen) baik itu pe-
ngukuran lapangan secara langsung
maupun mengunakan pemodelan Hec-
Ras 4.1 dan analisa dengan mengunak-
an Metode Streeter-Phelps.
B. Saran
1. Perlu dilakukan penelitian selanjutnya
mengenai perubahan kadar DO
(Dissolved Oxygen) akibat adanya ba-
ngunan hidrolik selain bangunan pintu
air.
2. Untuk mendapatkan hasil pemodelan
yang baik dan akurat, hendaknya data-
data yang diperlukan dalam pemode-
lan harus lengkap dan akurat. Pada
program Hec-Ras 4.1 ini data yang
dibutuhkan antara lain data hidrolika
penampang aliran, data kualitas air,
data klimatologi.
3. Untuk penelitian selanjutnya diharap-
kan pengukuran sampel seharusnya
dilakukan tidak hanya sekali penguku-
ran, sebaiknya dilakukan dengan cara
time series pada setiap lokasi peneliti-
an dan juga ketersedian alat waktu
pengukuran pada pengambilan data di
lapangan, sehingga hasil pengukuran
dan analisa memberikan hasil fluktuasi
kadar DO yang lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. User’s Manual HEC-RAS
4.1. California: U.S. Army Corps of
Engineers.
Chanson, H. (1993-a). Self-aerated Flows
on Chutes and Spillways. Journal of
Hydraulic Engineering 119, 220-243.
Chanson, H. (1993-b). Stepped Spillway
Flows and Air Entrainment.
Canadian Journal of Civil
Engineering Vol. 20, No.3, 422-435.
Davis, Mackenzie L and David A.
Cornwell. 1991. Introduction to
environmental engineering. USA:
Station, Auburn Univercity, Alabama.
Fardiaz. 1992. Polusi Air dan Udara.
Yogyakarta: Kanisius.
Gulliver, J. S. & Rindels, A. J. 1993.
Measurement of Air-Water Oxygen
Transfer at Hydraulic Structures,
Journal of Hydraulic Engineering
119, 327-349.
Ilmansyah, Yopi. 2012. Analisa dampak
ENSO terhadap debit aliran DAS
Cisangkuy Jawa Barat menggunakan
model Rainfall-Runoff. Jurnal Depik,
1(3): 165-174 ISSN 2089-7790.
Raju, K.G.R. 1986. Aliran Melalui
Saluran Terbuka, terjemahan Yan
Piter Pangaribuan. Jakarta: Erlangga.
Salmin, 2005. Oksigen Terlarut (DO) dan
Kebutuhan Oksigen Biologi (BOD)
sebagai Salah Satu Indikator untuk
Menentukan Kualitas Perairan.
Oseana. Vol. XXX, Nomor 3. Hal
21-26.
top related