7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
1/27
PEMODELAN PREDIKSIALIRAN
POLUTAN KALI SURABAYA
oleh :
Arianto
3107 205 714
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
2/27
BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang Wilayah Sungai Kali Brantas mempunyai luas
cacthment area sebesar 14.103 km2. Potensi air
permukaan per tahun rata-rata 11,7 milyar m3.Potensi yang termanfaatkan sebesar 2,6 - 3milyar m3/tahun.
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
3/27
PENDAHULUAN Kali Brantas yang mengalir dari sumbernya menuju
ke selatan kemudian ke barat dan ke utara menujuselat Madura, merupakan salah satu sumber airterbesar di Jawa Timur.
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
4/27
PENDAHULUAN Kali Surabaya merupakan sumber air yang sangat
penting bagi kota Surabaya dan daerah di sepanjangKali tersebut. Kali Surabaya salah satu sumber airminum, di harapkan memenuhi standar mutukwalitas air baku kelas B. Tetapi air ini mengandung
kontaminan alami yang berasal dari erosi dansuspense pada tanah dan sedimen, padatnya industridi sepanjang sungai yang membuang air limbahnya keKali Surabaya,
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
5/27
PENDAHULUAN
Kualitas air Kali Surabaya selama musim kemarausangat jelek disebabkan polusi industri dan domestiktidak didukung oleh efek pengenceran air hujan
kualitas dan kuantitas air menjadi suatu hal yang
sangat penting dan berdasarkan hal-hal berikut :1.Kuantitas air yang tersedia selama musim kemarautidak lagi memenuhi kebutuhan pengguna air.
2.Kebutuhan akan meningkat secara cepat seiringperkembangan industri dan pertumbuhanpenduduk yang akan berlanjut hingga tahapmenengah kedepan
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
6/27
PENDAHULUAN
3. Fasilitas Pengelolaan air minum PDAM tidak di desainuntuk menghadapi turunnya kualitas air yang buruk.
4. Biaya operasi Pengelolaan air minum PDAM yangtinggi, untuk mengolah air sungai dengan kualitasyang rendah pada akhirnya ditanggung olehmasyarakat.
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
7/27
Permasalahan
Permasalahannya adalah :
1. Penentuan lokasi-lokasi sumber polutan dan lokasi yang membutuhkan
prediksi polutan ?
2. Bagaimana kandungan BOD, COD, DO pada beberapa lokasi pada Kali
Surabaya ?
3. Bagaimana bentuk pemodelan prediksi aliran polutan Kali Surabaya ?
4. Bagaimana performa model prediksi aliran polutan tersebut ?
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
8/27
Tujuan
Tujuan tesis ini adalah :
1. Mengetahui dan menentukan lokasi-lokasi aliran polutan yang perluuntuk diadakan penelitian.
2. Mengetahui karakteristik aliran polutan di Kali Suarabaya.
3. Menentukan bentuk model prediksi aliran polutan di Kali Surabaya.
4. Mengetahui performa model prediksi aliran polutan tersebut
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
9/27
Lingkup Pembahasan/ batasan masalah Penelitian dilakukan pada limbah industri.
Lokasi penelitian pada daerah daerah yang banyak memberikan sumber
pencemaran .
Banyaknya permukiman yang didirikan di daerah sempadan sungai,
sehingga banyak sampah dan limbah domestik yang langsung dibuang kesungai serta akan menyulitkan dalam melakukan pemeliharaan sungai
(misalnya pengerukan sedimen) tidak dibahas.
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
10/27
Manfaat Penelitian
Dalam rangka pemodelan prediksi aliran polutan KaliSurabaya untuk mengatasi masalah pencemaran danpenurunan kualitas air di Kali Surabaya, perlu dilakukanpemodelan prediksi aliran polutan secaraberkesinambungan, sehingga dari hasil penelitiantersebut akan menghasilkan informasi atau gambarankualitas air sungai Kali Surabaya dan sumber-sumberpencemar secara menyeluruh
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
11/27
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Definisi Pencemaran AirDitinjau dari aspek kuantitas maupun kualitasnya, air harus
dapat memenuhi kebutuhan manusia.
Kualitas air ditentukan oleh banyak faktor, yaitu zat yang
terlarut, zat yang tersuspensi dan makluk hidup , khususnyajasad renik didalam air. Apabila zat yang terlarut , zat yang
tersuspensi dan makluk hidup dalam air membuat kualitas air
menjadi tidak sesuai untuk kehidupan kita maka air itu disebut
tercemar ( Mahida, 1984)
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
12/27
Masalah Pencemaran Air di Kali Surabaya
1. Dengan ditingkatannya sektor industri maupun sektor pertaniaandiharapkan taraf hidup masyarakat akan dapat ditingkatkan lagi.
Akan tetapi dengan munculnya industri perlu dipikirkan juga efeksampingnya yang berupa limbah. Limbah tersebut dapat berupalimbah padat (solid waste), limbah cair (liquid waste) maupun
limbah gas (gauseus waste).
2. Dengan bertambahnya industri yang mengalirkan air buanganlimbah mereka ke dalam aliran-aliran sungai disekitarnya, makaaliran sungai ini akan makin tercemar dan secara terus menerus
menjadi tidak sehat sebagai penyedia air untuk kebutuhan airminum dan industri.
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
13/27
Parameter
Parameter-parameter yang sering digunakan dalam pencemaran air antara lainadalah :
1. Kebutuhan Oksigen Biologis atau Biological Oxygen Demand ( BOD3), yaitumolekul oksigen yang digunakan selama periode tersebut untuk menguraikanbahan-bahan organik secara biokimia dan untuk mengoksidasi bahan-baan
organik seperti sulfide dan besi. BOD juga bisa mengukur banyaknya oksigenyang digunakan untuk mengoksidasi reduksi bentuk dari nitrogen. (Easton,1995 ).
2. Oksigen terlarut atau Disolved Oxygen ( DO ), yaitu banyaknya oksigen yangterkandung di dalam air dan diukur dalam satuan milligram perliter (mg/l).Oksigen yang terlarut ini dipergunakan sebagai indikasi terjadinya
pengotoran oleh limbah. Semakin besar kadar oksigen yang terlarut semakinrendah derajat pengotoran oleh bahan organik (Sugiarto,1997). Tingkat DOpada alam dan air limbah bergantung pada aktifitas fisik, kimia dan biokimiada dalam badan air. Analisa DO adalah sebuah tes kunci pada peristiwapencemaran air dan sebagai control pada proses pengolhan limbah ( Easton,1995 ).
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
14/27
Model Kualitas Air
Kondisi aliran sungai dan temperatur merupakan sebagian data yang dapatdigunakan untuk mengetahui penyebab menurunnya kualitas air.
Model komputerisasi menggunakan perhitungan-perhitungan matematika
dapat digunakan untuk membuat beberapa prediksi secara keseluruhan
tentang kondisi kualitas air (Chen,1970 dalam mahajan 1999).
Model kualitas air terdiri dari beberapa tahapan dalam prosesiterasinya seperti indentifikasi masalah, indentifikasi model, kalibrasi,
validasi, aplikasi model dan analisa sensitivitas (Chen 1989 dalam
Mahajan,1999)
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
15/27
Pendekatan Model
Untuk menguraikan gerak aliran di dalam suatu daerah aliran tertentu diperlukansuatu persamaan yang dapat dimisalkan dengan cara analisa atau numerik denganmenerapkan kondisi batas. Untuk memperhitungkan gaya-gaya luar yang bekerja,maka digunakan persamaan kontunuitas dan persamaan momentum (
Anggraini,1997 )
+ = q
Dimana :
A = Luas penampang basah (m2)
Q = Debit sungai ( m3/detik )
t = Waktu ( detik )x = Arah jarak ( m )
q = Aliran lateral yang masuk atau keluar dari alur sungai ( m2/t/m)
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
16/27
Pendekatan Model
Model HP2SModel HP2S merupakan model yang dapat memprediksi aliran air sungai secara hidrolika
dan sekaligus dapat memprediksi kondisi kualitas air walupun parameter yang dimasukkan
terbatas, misalnya parameter yang dimasukan hanya BOD dan DO nya saja.
Model kualitas air HP2s menggunakan konsep yang sederhana yaitu Konsep Keseimbangan
Massa. Konsep ini mendasari terbentuknya persamaan angkutan limbah/polutan yangdigunakan dalam model HP2S, dimana pada dasarnya untuk menentukan tingkat
pencemaran air di suatu sungai dipengaruhi oleh besarnya limbah/polutan yang masuk dan
terangkut dalam aliran sungai tersebut
Model kualitas air HP2S menggunakan konsep yang sederhana yaitu Konsep Keseimbangan
Massa. Konsep ini mendasari terbentuknya persamaan angkutan limbah/polutan yangdigunakan dalam model HP2S, dimana pada dasarnya untuk menentukan tingkat
pencemaran air di suatu sungai dipengaruhi oleh besarnya limbah/polutan yang masuk dan
terangkut dalam aliran sungai tersebut.
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
17/27
Konsep keseimbangan massa yaitu keseimbangan antara massa yang masuk, perubahan yang
terjadi dan massa yang keluar dari sebuah segmen sungai seperti digambarkan sebagai berikut
: Masukan dari samping q lat c1
L L = L
x
Dengan panjang segmen adalah x1beban limbah yang masuk adalah L dan keseimbangan
massa dilakukan untuk interval waktu t, sehingga massa yang masuk adalah :
L . t
Masukan beban dari samping adalah :
q . C1 . t . x
-
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
18/27
Massa yang keluar dari segmen tersebut adalah :
( L + L ) t
Besarnya perubahan massa akibat interaksi limbah di dalam air tersebut adalah :
Rr . x . t
Sehingga total perubahan massa yang terjadi adalah := L t + q lat C1 t x + (L + t) t + Rr A x t
= ( - + q lat C1 + Rr A )
Besarnya perubahan massa tersebut juga harus diimbangi dengan perubahan volume
( Vc ) yang besarnya :
Vc = (AC. x)
= (AC)x
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
19/27
Sehingga persamaan (2.2.5) = persamaan (2.2.6)
A (AC)x = ( - + q lat C1 + Rr A )
Apabila kedua ruas persamaan dibagi dengan t dan x maka akan menjadi =
( - + q lat C1 + Rr A )
Jika nilai sangat kecil maka secara matematika persamaan keseimbangan massa
tersebut adalah
- + q lat C1 + Rr A
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
20/27
Mekanisme dalam angkutan limbah terlarut dalam air, terdiri dari dua proses yaitu :
Proses Adveksi
Adalah pergeseran partikel limbah searah dengan aliran air yang disebabkan oleh arus aliran
air.
Besarnya massa yang terangkut adalah Q . C
Dimana : Q = debit
C = konsentrasi limbah yang terangkut di sungai
Proses Dispersi
Adalah proses percampuran dan penyebaran partikel-partikel dari limbah yang larut di dalam
air sungai Besarnya perubahan massa yang terangkut pada suatu luasan penampang basah sungai adalah :
A Kd
Dimana Kd adalah koefisien Dispersi
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
21/27
Sehingga massa limbah dalam segmen setelah dipengaruhi oleh proses Adveksi dan Dispersi
adalah:L = QC A Kd
Dalam penelitian ini konsentrasi limbah (C) yang ditinjau adalah konsentrasi BOD dan DO
dimana dalam program DUFLOW BOD didekati dengan menggunakan persamaan diferensial :
= - BOD - BOD
A - x Conv
dimana :
)X Conv= 1 e x p ( - 5
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
22/27
Sedangkan untuk DO di dekati dengan menggunakan persamaan deferensial untuk O2 yaitu :
= ( - )
N - A -
+ A( + (1 - ) )
Dimana :
= 3,94
=
Cq = 14.5519 0.373484T + 0.00501607 T2
PETA LOKASI PENELITIAN
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
23/27
PETA LOKASI PENELITIAN
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
24/27
BAB III METODE PENELITIANLangkah-langkah Pelaksanaan Penelitian
Berikut ini adalah uraian tahap-tahap yang dilakukan dalam penelitian
Menentukan batasan daerah studi yaitu Kali Surabaya antara pintu Mlirip sampai pintu
Gunungsari di ambil pada bagian yang sumber polutan paling besar.
Studi literatur terhadap hasil-hasil penelitian terdahulu dan semua hal yang berhubungan
dengan pencemaran Kali Surabaya .
Survey lapangan dan melihat peta untuk menentukan batas-batas penelitian dan menentukan
lokasi sampling.
Mengumpulkan data sekunder pada daerah yang akan di studi
Mengumpulkan data primer sebagai control yaitu data dari parameter yang ditinjau disetiap
titik pengamatan pada kali Surabaya mulai pintu Mlirip sampai pintu Gunungsari, data yang
diperlukan adalah data BOD dan DO air sungai.
Analisa Data
Mempersiapkan data untuk input format HP2S.
Menampilkan data debit dan data kualitas air dalam bentuk grafik agar dapat dianalisa
kemungkinan terjadinya data yang tak rasional
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
25/27
Pengolahan File data Input
Membuat file data debit hulu sebagai kondisi batas hulu dan data elevasi muka air dibagian
hilir sebagai batas hilir yang sesuai dengan program HP2S. Kalibrasi
Kalibrasi dilakukan dengan memasukkan semua data karakteristik sungai dan data hidrologi
pada program dengan memasukan koefisien Chezy tertentu untuk mendapatkan hasil yang
sesuai antara model dengan pengukuran dilapangan.
Uji Keandalan Model
Verifikasi
Untuk verifikasi program diulang dengan koefisien Chezy dan kanstanta k1 hasil kalibrasi dan
data kondisi batas yang lain.
Model yang sudah di kalibrasi dan diverifikasi digunakan untuk menentukan tingkat
pencemaran air di Kali Surabaya. Dari hasil aplikasi model tersebut maka dapat diketahui
tingkat pencemarannya, sehingga dapat ditentukan dan diusahakan alternatif penanggulangan
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
26/27
PENENTUAN DAERAH STUDI
DEFINISI MASALAH
PENGUMPULAN DATA
ANALISA DATA
VERIFIKASI
PENENTUAN C
APLIKASI MODEL
PENENTUAN K 1
HITUNG K 2
PREDIKSI SEBARAN ALIRAN
POLUTAN
KESIMPULAN
DAN SARAN
VERIVIKASI
ANALISA SISTEM
COBA-
COBA k1
MULAI
HASIL
SELESAI
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
ya
ya
Ya
Tidak
Tidak
7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya
27/27