pemodelan prediksi aliran polutan kali surabaya

7/31/2019 Pemodelan Prediksi Aliran Polutan Kali Surabaya

1/27

PEMODELAN PREDIKSIALIRAN

POLUTAN KALI SURABAYA

oleh :

Arianto

3107 205 714


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.


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.


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,


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


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.


7/27

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 ?


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


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.


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


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)


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.


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 ).


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)


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)


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.


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

-


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


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


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


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


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


23/27

PETA LOKASI PENELITIAN


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


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


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


27/27

pemodelan prediksi aliran polutan kali surabaya

Documents