PAPER PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDASISTEM ALIRAN TERBUKA

“ PENGARUH KONTRAKSI PENAMPANG SALURAN

TERHADAP KUALITAS FISIK AIR SUNGAI

STUDI KASUS : SUNGAI SUGUTAMU ”

DISUSUN OLEH :

FEBRI IRAWAN ( 05091002006 )

SEPTI EFRIKA SARI ( 05091002011 )

NOVITA SARI INDAWAN ( 05091002022 )

AFFAN BUDIAWAN ( 05091002002 )

AHMAD ARTANTO ( 05091002040 )

DERY SAPUTRA ( 05071006035 )

DITO GUSTIANTO ( 05061006017 )

KELOMPOK 1

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDERALAYA

2010

KATA  PENGANTAR

           Segala puji bagi Tuhan yang telah menolong hamba-Nya menyelesaikan

Paper ini dengan penuh kemudahan. Tanpa pertolongan Dia mungkin penyusun tidak

akan sanggup menyelesaikan dengan baik.

Paper ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu tentang mekanika

fluida, yang kami sajikan berdasarkan dari berbagai sumber. Paper ini di susun oleh

penyusun dengan berbagai rintangan. Baik itu yang datang dari diri penyusun

maupun yang datang dari luar. Namun dengan penuh kesabaran dan terutama

pertolongan dari Tuhan akhirnya paper ini dapat terselesaikan.

Paper ini memuat tentang “PENGARUH KONTRAKSI PENAMPANG SALURAN

TERHADAP KUALITAS FISIK AIR SUNGAI STUDI KASUS : SUNGAI

SUGUTAMU”.

Walaupun paper ini mungkin kurang sempurna tapi juga memiliki detail yang

cukup jelas bagi pembaca.

Semoga paper ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada

pembaca. Walaupun paper ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Penyusun mohon

untuk saran dan kritiknya. Terima kasih.

Palembang, 03 Desember 2010

Penyusun

DAFTAR ISI

COVER…..………………………………………………………........................…...1

KATA PENGANTAR………………………………………………………………..2

DAFTAR ISI ……………………………………………...………………………….3

BAB I PENDAHULUAN ……………………………..……………………………..4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA……………………………………………………..8

BAB III RANCANGAN……………………………………………….….……… .24

BAB IV PEMBAHASAN…………………………………………………..………30

BAB V PENUTUP………………………………………………………………….48

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………….51

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sungai merupakan bagian dari tatanan air bumi. Berdasarkan konsep

hidrologi, pada hakikatnya sungai terbentuk untuk mengalirkan air dari hulu ke

hilir hingga bermuara di lautan. Sebagai sumber daya alam, sungai berpotensi

untuk memenuhi kebutuhan makhluk hidup, terutama manusia untuk melanjutkan

keberlangsungan hidupnya. Potensi sungai untuk manusia diantaranya sebagai

sumber air baku untuk air minum, irigasi, perikanan, industri, dan lain-lain.

Konsekuensi dari kegiatan-kegiatan tersebut akan menghasilkan materi

buangan, atau disebut limbah. Limbah dapat berwujud padat, cair, gas, maupun

B3. Limbah juga dapat dikategorikan berdasarkan kegiatannya, yaitu limbah

rumah tangga (domestik), industri, rumah sakit, dan lain-lain. Penanganan limbah

yang bijak tentunya sangat diharapkan, namun pada praktiknya tidak demikian.

Limbah yang dihasilkan oleh manusia, terutama limbah domestik seringkali tidak

diolah terlebih dahulu sebelum dikembalikan lagi ke alam. Perilaku ini misalnya

mengalirkan air limbah domestik dari satu kawasan perumahan yang merupakan

daerah aliran dari suatu sungai ataupun perilaku membuang sampah rumah tangga

ke badan sungai.

Perilaku yang demikian tentunya akan berakibat pada berubahnya kondisi

alami dari sumber daya alam tersebut. Sejalan dengan perkembangan manusia

yang kian hari kian meningkat, produksi limbah yang dihasilkan turut meningkat.

Dengan demikian, beban yang harus ditanggung oleh alam akan semakin berat.

Selain itu, dengan adanya peningkatan jumlah penduduk kebutuhan lahan untuk

tempat tinggal juga akan meningkat. Oleh sebab itu perubahan tata guna lahan

juga akan berubah mengikuti kebutuhan manusia. Integrasi dari dua hal tersebut

akan mengakibatkan perubahan kondisi alam baik secara hidrolis maupun

kualitas.

Perubahan tersebut diantaranya akan berpengaruh terhadap sungai.

Kebutuhan akan lahan seringkali memaksa manusia untuk merekayasa bentuk asli

sungai menjadi seperti yang diinginkan manusia. Tindakan tersebut misalnya

mengurangi lebar pada satu segmen sungai (kontraksi dimensi sungai). Kondisi

yang demikian terjadi di Sungai Sugutamu, tepatnya di Perumahan

Lembah Griya, Kota Depok. Dengan adanya perubahan pada dimensi

sungai, maka struktur hidrolika sungai juga ikut berubah. Berkaitan

dengan hal ini, berkurangnya dimensi berpengaruh pada kualitas air limbah

yang masuk ke sungai. Kualitas tersebut mungkin akan lebih buruk, sama,

atau bahkan dapat lebih baik dibanding kondisi eksisting.

Sehubungan dengan fenomena tersebut, telah dilakukan penelitian oleh :

1. Eko W. Irianto dengan judul Fenomena hubungan Debit Air dan Kadar Zat

Pencemar dalam Air Sungai (Studi Kasus : Sub DPS Citarum Hulu).

2. Michitada Sugara dengan judul Usaha Perlindungan Lingkungan Perairan di

Kota Kobe.

3. Salmin dengan judul Oksigen Terlarut dan Kebutuhan Oksigen Biologi

sebagai Salah Satu Indikator untuk Menentukan Kualitas Perairan.

4. Winarni Monoarfa dengan judul Dampak Pembangunan bagi Kualitas Air di

Pesisir Pantai Losari, Makassar.

Dilatarbelakangi oleh penelitian-penelitian tersebut, maka dapat pula

dilakukan suatu pengujian terhadap kualitas air sungai dari segmen pada lokasi

yang mengalami perubahan geometri. Pengujian yang dilakukan adalah

pengukuran konsentrasi Dissolve Oxygen (DO) dan Suspended Solid (SS).

Penyederhanaan dari konsep ini akan memaparkan bahwa apabila di hulu segmen

memiliki v < 0,6 m/s, akibat kontraksi penampang di satu segmen dan berdasarkan

persamaan debit aliran (Q = v.A), maka pada segmen akan terjadi peningkatan

kecepatan. Apabila v menjadi lebih besar dari 0,6 m/s maka terjadinya

pengendapan dapat direduksi (Chanson, 2004). Dipengaruhi peningkatan

kecepatan aliran dan kemampuan sungai membersihkan dirinya sendiri (self

purification), maka konsentrasi DO pada segmen tersebut akan meningkat

dibanding wilayah hulu. Sehingga kesegaran air di hilir segmen akan lebih baik

dibanding hulu segmen. Selain itu, konsentrasi TSS juga berimplikasi pada laju

sedimentasi yang terjadi.

Seringkali kondisi yang terjadi di lapangan berbeda dari teori yang

dipaparkan. Laju buangan limbah domestik ke badan sungai dapat mengganggu

self purification. Limbah domestik yang dibuang tidak hanya berwujud cair,

namun juga berwujud padat. Oleh karena itu ada kemungkinan laju sedimentasi

lebih tinggi dibanding laju pembersihan diri sungai tersebut. Sedimentasi ini akan

mempengaruhi kecepatan aliran. Oleh karenanya kendati terjadi kontraksi

penampang, kecepatan aliran di sepanjang segmen bisa saja tidak sesuai dengan

perhitungan secara teoritis.

Fenomena tersebut melatarbelakangi dilakukannya penelitian ini.

Kemungkinan adanya ketidaksesuaian antara teori dan kondisi di lapangan

mendorong peneliti untuk melakukan pengujian terhadap kualitas DO dan TSS di

segmen sungai yang mengalami kontraksi. Dari pengujian tersebut dapat

dianalisis seberapa signifikan parameter fisik mempengaruhi kualitas DO dan TSS

di suatu segmen yang mengalami perubahan dimensi penampang .

B. Rumusan Masalah

Perubahan dimensi penampang pada satu segmen di Sungai Sugutamu

berdampak pada berubahnya aspek hidrolika serta mempengaruhi kualitas air di

sepanjang segmen maupun hilir segmen. Tinjauan terhadap kualitas air sungai

dalam hal ini dapat dilakukan melalui pengukuran konsentrasi Dissolve Oxygen

(DO) dan Total Suspended Solid (TSS).

Melalui penelusuran segmen sungai yang mengalami perubahan geometri

maka dapat diketahui dimensi penampang segmen. Kemudian dengan memetakan

wilayah hulu dan hilir segmen serta dilakukan uji kualitas DO dan TSS wilayah

hulu, maka dapat diidentifikasi kondisi eksisting kualitas DO dan TSS Sungai

Sugutamu untuk kawasan tersebut. Sementara itu, dilakukan juga uji kualitas DO

dan TSS di wilayah hilir. Hasil pengujian tersebut merepresentasikan kualitas DO

dan TSS yang mengalami rekayasa akibat adanya kontraksi penampang di

segmen. Dari hasil yang didapat, akan dapat dimonitor dan diprofilkan kualitas

DO dan TSS serta dapat disimpulkan perubahan kualitas air dari satu segmen

sungai akibat perubahan dimensi ditinjau dari aspek hidrolikanya.

C. Tujuan

Adapun tujuan dari paper ini adalah untuk memprofilkan perubahan

konsentrasi Dissolve Oxygen dan Total Suspended Solid yang terkandung dalam

air sungai dari suatu segmen sungai di Sungai Sugutamu yang dipengaruhi oleh

parameter fisik akibat mengalami perubahan dimensi, yakni terjadinya kontraksi

penampang akibat rekayasa struktur hidrolikanya. Dan juga untuk memahami

system Aliran terbuka.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Aliran Saluran Terbuka

Suatu aliran dikatakan tergolong aliran saluran terbuka apabila tekanan di

permukaan air berada pada level yang sama dengan tekanan atmosfer. Secara

sederhana, aliran di saluran terbuka diasumsikan bersifat paralel, memiliki

distribusi kecepatan yang sama di setiap segmen di sepanjang aliran saluran, dan

memiliki kemiringan dasar saluran yang kecil. Namun pada kenyataannya, ada

faktor yang mempengaruhi aliran sehingga kondisi tersebut dapat berubah.

Faktor-faktor yang dapat merubah kondisi aliran bergantung pada ruang dan

waktu. Aliran pada saluran yang memiliki penampang yang irregular, misalnya

sungai akan menghasilkan kecepatan yang tidak seragam pula di setiap segmen.

Oleh karenanya, untuk saluran terbuka, tidak dapat dilakukan generalisasi untuk

keseluruhan saluran. Tinjauan yang lebih akurat akan didapat dengan membagi

saluran ke dalam segmen-segmen dengan bentang tertentu dari keseluruhan

bentang saluran. Dengan diketahuinya kondisi aliran di tiap segmen, maka dapat

diketahui pula kondisi aliran di seluruh saluran. Kondisi aliran yang dimaksud

mencakup struktur hidrolika aliran seperti debit, kecepatan, dan luas penampang,

ataupun kondisi kualitas air yang mengalir di saluran tersebut. Berikut gambar

yang menggambarkan kondisi aliran di suatu segmen di saluran terbuka.

Gb. II.1 Kondisi Aliran di Saluran Terbuka

Berdasarkan gambar, titik awal segmen (wilayah hulu) ditandai dengan

titik 1, sementara titik 2 merupakan titik akhir segmen (wilayah hilir). Sepanjang

bentang dengan panjang bentang L (m), maka dapat digambarkan hydraulic grade

line yang merepresentasikan elevasi muka air, piezometric height yang

merepresentasikan kedalaman air, dan energy grade line direpresentasikan sebagai

energi.

II.1.1 Tipe Aliran

Klasifikasi aliran pada saluran terbuka bergantung pada ruang dan waktu.

Waktu sebagai kriteria akan mengklasifikan aliran menjadi aliran steady (tunak)

dan aliran unsteady (tidak tunak). Kondisi aliran tunak didefinisikan sebagai

aliran dengan tidak adanya perubahan kecepatan (kecepatan konstan) di

sepanjang saluran terhadap waktu. Selain itu tidak berubahnya tinggi muka air

(kedalaman) terhadap waktu dari suatu aliran juga dapat mengidentifikasikan

aliran tersebut ke dalam kondisi tunak. Sedangkan aliran tidak tunak terjadi

pada aliran yang mengalami perubahan kecepatan di sepanjang aliran.

Sementara itu apabila ruang dijadikan kriteria, maka aliran akan

dikategorikan menjadi aliran uniform (seragam) dan nonuniform (tidak

seragam). Aliran dikatakan seragam bila selama aliran berada di sepanjang

penampang, tidak terjadi perubahan kecepatan baik nilai maupun arah. Aliran

juga dikatakan seragam bila tidak terjadi perubahan kedalaman air di sepanjang

penampang. Sedangkan aliran tidak seragam terjadi pada aliran yang

mengalami perubahan kecepatan dan kedalaman menurut ruang.

Berdasarkan klasifikasi tersebut, maka persamaan-persamaan pada aliran

di saluran terbuka akan bergantung pada variabel ruang (x) dan waktu (t). Berikut

tabel yang memaparkan kombinasi aliran di saluran terbuka.

Tabel II.1 Kombinasi Aliran di Saluran Terbuka

II.1.2 Struktur Hidrolika Aliran Saluran Terbuka

Struktur hidrolika saluran pada dasarnya terdiri atas tiga komponen yakni

debit aliran, kecepatan aliran, dan dimensi penampang saluran. Untuk saluran

buatan, perencanaan kondisi aliran didasarkan pada struktur hidrolikanya.

Dengan menentukan kecepatan aliran rencana, maka debit rencana juga akan

didapat. Dimentioning penampang yang dibutuhkan juga dapat direncanakan.

Sementara untuk saluran alami misalnya sungai, dengan diketahuinya struktur

hidrolika saluran maka pemanfaatan sungai akan lebih maksimal. Kegiatan

pemanfaatan ini, misalnya memanfaatkan debit aliran untuk kebutuhan irigasi.

Dari kebutuhan ini serta struktur hidrolika eksisting sungai maka dapat

dievaluasi potensi aliran. Kemudian, dengan diketahuinya struktur hidrolika

sungai dapat pula direncanakan bangunan pelengkap yang dibangun untuk

memaksimalkan potensi sungai tersebut.

II.2 Persamaan Aliran di Saluran Terbuka

Pada umumnya persamaan aliran di saluran terbuka hanya digunakan pada

aliran tetap dengan debit dinyatakan :

Q = A. V..........................................(1)

Keterangan : Q = debit (m3/s)

A = luas penampang melintang saluran (m2)

V = kecepatan rata-rata aliran (m/s)

Sementara itu, debit di sepanjang aliran dianggap seragam dengan kata lain

aliran bersifat kontinu, sehingga :

Q1 = Q2

A1 . V1 = A2 . V2 ....................................... (2)

Namun demikian, tidak dapat dipungkiri bahwa akibat material yang

berbeda pada setiap saluran, terutama saluran terbuka seperti sungai, aliran akan

mengalami gesekan dengan material salurannya. Oleh sebab itu perlu juga

dilakukan perhitungan kecepatan aliran yang memperhatikan faktor gesekan

tersebut. Persamaan Manning dapat digunakan untuk melakukan perhitungan

yang dimaksud. Koefisien Manning (n) memperhitungkan koefisien kekasaran

saluran pada perhitungannya. Koefisien kekasaran merupakan pengerem dari

aliran air baik di saluran (channel) maupun dataran banjir (flood plain). Nilai

n pada saluran ditentukan dengan mengevaluasi pengaruh-pengaruh yang

ditimbulkan oleh faktor-faktor kekasaran di dalam saluran. Persamaan Manning

adalah sebagi berikut :

V = 1/n . R2/3 . S1/2........................................... (3) Dimana :

V = Kecepatan aliran (m/s)

n = Koef. Kekasaran Manning → berdasarkan material saluran

R = Jari-jari hidrolik saluran (m)

S = Slope of energy grade line (m/m) → tipikal untuk masing- masing wilayah

Berikut tabel yang menunjukan nilai koefisien Manning untuk beberapa material

saluran :

Aliran pada saluran terbuka dapat diklasifikasikan berdasarkan kekentalan fluida

(viskositas) dan gaya gravitasi. Perbandingan gaya-gaya akibat viskositas,

gravitasi dan gaya inersia didefinisikan sebagai bilangan reynold (Reynold

number = Re) yang ditulis sebagai berikut :

Re = v.h / V…………………………………. (4)

Keterangan :

Re = Reynold number v = viskositas (m2/s)

h = panjang karakteristik (m)

V = kecepatan rata-rata aliran (m/s)

Untuk saluran terbuka, aliran dikatakan :

Laminer jika Re < 2000

Turbulen jika Re > 2000

II.3 Parameter Kualitas Air Sungai

Kualitas air adalah kondisi kualitatif air yang diukur dan atau diuji

berdasarkan parameter-parameter tertentu dan metode tertentu berdasarkan

peraturan perundang-undangan yang berlaku (Pasal 1 Keputusan Menteri Negara

Lingkungan Hidup Nomor : 115 Tahun 2003). Kualitas air dapat dinyatakan

dengan parameter kualitas air. Parameter ini meliputi parameter fisik, kimia, dan

mikrobiologis.

Parameter fisik menyatakan kondisi fisik air atau keberadaan bahan yang

dapat diamati secara visual/kasat mata. Yang termasuk dalam parameter fisik ini

adalah kekeruhan, kandungan partikel/padatan, warna, rasa, bau, suhu, dan

sebagainya.

Parameter kimia menyatakan kandungan unsur/senyawa kimia dalam air,

seperti kandungan oksigen, bahan organik (dinyatakan dengan BOD, COD, TOC),

mineral atau logam, derajat keasaman, nutrient/hara, kesadahan, dan sebagainya.

Parameter mikrobiologis menyatakan kandungan mikroorganisme dalam

air, seperti bakteri, virus, dan mikroba pathogen lainnya.Berdasarkan hasil

pengukuran atau pengujian, air sungai dapat dinyatakan dalam kondisi baik atau

cemar. Sebagai acuan dalam menyatakan kondisi tersebut adalah baku mutu air,

sebagaimana diatur dalam Peraturan Pemerintah Nomor 82 tahun 2001.

Dalam penelitian ini akan ditinjau parameter fisik kualitas air yakni

Oksigen Terlarut (Dissolve Oxygen) dan Zat Padat Tersuspensi (Total Suspended

Solid). Berikut adalah penjelasan mengenai kedua parameter tersebut :

II.3.1 Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen = DO)

Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen = DO) menyatakan kandungan

oksigen yang terlarut di dalam air. Kemampuan air dalam melarutkan oksigen

sangat tergantung pada suhu air, tekanan gas oksigen dan kemurnian air.

DO dibutuhkan oleh makhluk hidup untuk pernapasan, proses

metabolisme atau pertukaran zat yang kemudian menghasilkan energi untuk

pertumbuhan dan pembiakan. Disamping itu, DO juga dibutuhkan untuk oksidasi

bahan-bahan organik dan anorganik dalam proses aerobik. Sumber utama oksigen

dalam suatu perairan berasal dari proses aerasi dan hasil fotosintesis organisme

yang hidup dalam perairan tersebut (Salmin, 2000).

Aerasi didefinisikan sebagai pengaliran udara ke dalam air untuk

menigkatkan kandungan oksigen dengan memancarkan air atau melewatkan

gelembung udara ke dalam air. Sementara pada sungai, aerasi yang terjadi

digolongkan sebagai aerasi permukaan yang didefinisikan sebagai sistem

pemberian udara pada permukaan cairan. Dengan cara ini akan terjadi proses

kelarutan udara sehingga terjadi proses difusi oksigen dari udara terhadap badan

air/sungai.

Kecepatan difusi oksigen dari udara, tergantung dari beberapa faktor,

seperti kekeruhan air, suhu, salinitas, pergerakan massa air dan udara seperti

arus, gelombang dan pasang surut.

Pada lapisan permukaan, kadar oksigen akan lebih tinggi, karena adanya

proses difusi antara air dengan udara bebas serta adanya proses

fotosintesis. Dengan bertambahnya kedalaman akan terjadi penurunan kadar

oksigen terlarut, karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen

yang ada banyak digunakan untuk pernapasan dan oksidasi bahan-bahan organik

dan anorganik. Keperluan organisme terhadap oksigen relatif bervariasi

tergantung pada jenis, stadium dan aktifitasnya. Kebutuhan oksigen untuk ikan

dalam keadaan diam relatif lebih sedikit apabila dibandingkan dengan ikan

pada saat bergerak. Jenis-jenis ikan tertentu yang dapat menggunakan oksigen

dari udara bebas, memiliki daya tahan yang lebih terhadap perairan yang

kekurangan DO (Wardoyo, 1978). Konsentrasi DO minimum adalah 2 ppm dalam

keadaan normal dan tidak tercemar oleh senyawa beracun (toksik). Konsentrasi

DO minimum ini sudah cukup mendukung kehidupan organisme (Swingle, 1968).

Idealnya, konsentrasi DO tidak boleh kurang dari 1,7 ppm selama waktu 8

jam dengan sedikitnya pada tingkat kejenuhan sebesar 70 % (Huet, 1970).

Oksigen memegang peranan penting sebagai indikator kualitas perairan, karena

DO berperan dalam proses oksidasi dan reduksi bahan organik dan anorganik.

Dalam kondisi aerobik, peranan oksigen adalah untuk mengoksidasi bahan

organik dan anorganik dengan hasil akhirnya adalah nutrien yang pada

akhirnya dapat memberikan kesuburan perairan. Dalam kondisi anaerobik, oksigen

yang dihasilkan akan mereduksi senyawa-senyawa kimia menjadi lebih sederhana

dalam bentuk nutrien dan gas. Karena proses oksidasi dan reduksi inilah maka

peranan oksigen terlarut sangat penting untuk membantu mengurangi beban

pencemaran pada perairan secara alami maupun secara perlakuan aerobik yang

ditujukan untuk memurnikan air buangan industri dan domestik (rumah tangga).

Sebagaimana diketahui bahwa oksigen berperan sebagai pengoksidasi dan

pereduksi bahan kimia beracun menjadi senyawa lain yang lebih sederhana dan

tidak beracun. Disamping itu, oksigen juga sangat dibutuhkan oleh

mikroorganisme untuk pernapasan.

Organisme tertentu, seperti mikroorganisme, sangat berperan dalam

menguraikan senyawa kimia beracun rnenjadi senyawa lain yang lebih

sederhana dan tidak beracun. Penyebab utama berkurangnya kadar oksigen terlarut

dalam air disebabkan adanya zat pencemar yang dapat mengkonsumsi oksigen.

Zat pencemar tersebut terutama terdiri dari bahan-bahan organik dan anorganik

yang berasal dari barbagai sumber, seperti kotoran (hewan dan manusia),

sampah organik, bahan-bahan buangan dari industri dan rumah tangga. Menurut

Connel and Miller (1995), sebagian besar dari zat pencemar yang menyebabkan

oksigen terlarut berkurang adalah limbah organik. Menurut Lee et al. (1978),

kandungan oksigen terlarut pada suatu perairan dapat digunakan sebagai

indikator kualitas perairan, seperti terlihat pada Tabel II.3.

Tabel II.3. Status Kualitas Air Berdasarkan Kandungan DO

Oksigen terlarut dapat dianalisis atau ditentukan dengan 2 macam cara, yaitu :

1. Metoda titrasi dengan cara Winkler

Metoda titrasi dengan cara Winkler secara umum banyak digunakan untuk

menentukan kadar oksigen terlarut. Prinsipnya dengan menggunakan titrasi

iodometri. Sampel yang akan dianalisis terlebih dahulu ditambahkan larutan

MnCl2 den Na0H - KI, sehingga akan terjadi endapan Mn02. Dengan

menambahkan H2SO4 atan HCl maka endapan yang terjadi akan larut kembali

dan juga akan membebaskan molekul iodium (I2) yang ekivalen dengan

oksigen terlarut. Iodium yang dibebaskan ini selanjutnya dititrasi dengan larutan

standar natrium tiosulfat (Na2S203) dan menggunakan indikator larutan amilum

(kanji). Reaksi kimia yang terjadi dapat dirumuskan sebagai berikut :

MnCI2 + NaOH.Mn(OH)2 + 2 NaCI

2 Mn(OH)2 + O2 2 MnO2 + 2 H20

MnO2 + 2 KI + 2 H2O.Mn(OH)2 + I2 + 2 KOH

I2 + 2 Na2S2C3.Na2S4O6 + 2 NaI

2. Metoda elektrokimia

Cara penentuan oksigen terlarut dengan metoda elektrokimia adalah cara

langsung untuk menentukan oksigen terlarut dengan alat DO meter. Prinsip

kerjanya adalah menggunakan probe oksigen yang terdiri dari katoda dan

anoda yang direndam dalarn larutan elektrolit. Pada alat DO meter, probe ini

biasanya menggunakan katoda perak (Ag) dan anoda timbal (Pb). Secara

keseluruhan, elektroda inim dilapisi dengan membrane plastik yang bersifat semi

permeable terhadap oksigen. Reaksi kimia yang akan terjadi adalah :

Katoda : O2 + 2 H2O + 4_4 HO_ Anoda : Pb + 2 HO_PbO + H20 + 2e_

Aliran reaksi yang terjadi tersebut tergantung dari aliran oksigen pada

katoda. Difusi oksigen dari sampel ke elektroda berbanding lurus terhadap

konsentrasi oksigen terlarut. Penentuan oksigen terlarut (DO) dengan cara titrasi

berdasarkan metoda Winkler lebih analitis apabila dibandingkan dengan cara

alat DO meter. Hal yang perlu diperhatikan dalam titrasi iodometri ialah

penentuan titik akhir titrasinya, standarisasi larutan tiosulfat dan pembuatan

larutan standar kaliumbikromat yang tepat. Dengan mengikuti prosedur

penimbangan kaliumbikromat dan standarisasi tiosulfat secara analitis, akan

diperoleh hasil penentuan oksigen terlarut yang lebih akurat. Sedangkan

penentuan oksigen terlarut dengan cara DO meter, harus diperhatikan suhu dan

salinitas sampel yang akan diperiksa. Peranan suhu dan salinitas ini sangat vital

terhadap akurasi penentuan oksigen terlarut dengan cara DO meter.

Disamping itu, sebagaimana lazimnya alat yang digital, peranan kalibrasi alat

sangat menentukan akurasi hasil penentuan.

II.3.2 Zat Padat tersuspensi (Total Suspended Solid = SS)

Zat padat tersuspensi (Total Suspended Solid = TSS) adalah bahan-bahan

tersuspensi yang digolongkan sebagai partikel diskrit (diameter >1μm) yang

tertahan pada saringan millipore dengan diameter pori 0,45 μm. TSS terdiri atas

lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad renik terutama yang disebabkan oleh

kikisan tanah atau erosi yang terbawa ke dalam badan air. Masuknya TSS ke

dalam perairan dapat menimbulkan kekeruhan air. Hal ini menyebabkan

menurunnya laju fotosintesis fitoplankton, sehingga produktivitas primer

perairan menurun, dan pada akhirnya dapat menyebabkan terganggunya

keseluruhan rantai makanan.

Konsentrasi TSS yang tinggi akan mempengaruhi biota di perairan.

Menurut Fardiaz (1992), TSS akan mengurangi penetrasi cahaya ke dalam air,

sehingga mempengaruhi regenerasi oksigen secara fotosisntesis dan turbidity

(kekeruhan) air juga semakin meningkat

Mahida (1993) mendefinisikan turbidity (kekeruhan) sebagai intensitas

kegelapan di dalam air yang disebabkan oleh bahan-bahan yang melayang.

Kekeruhan perairan umumnya disebabkan oleh adanya partikel-partikel

suspensi seperti tanah liat, lumpur, bahan-bahan organik terlarut, bakteri,

plankton dan organisme lainnya. Kekeruhan perairan menggambarkan sifat

optik air yang ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diserap dan

dipancarkan oleh bahan-bahan yang terdapat dalam air (Davis dan Cornwell,

1991).

Kekeruhan yang terjadi pada perairan seperti sungai lebih banyak

disebabkan oleh bahan tersuspensi berupa koloid dan parikel-partikel halus.

Kekeruhan yang tinggi dapat mengakibatkan terganggunnya system osmeregulasi

seperti pernafasan dan daya lihat organisme akuatik serta dapat menghambat

penetrasi cahaya ke dalam air. Menurut Koesoebiono (1979), pengaruh

kekeruhan yang utama adalah penurunan penetrasi cahaya secara mencolok,

sehingga aktivitas fotosintesis fitoplankton dan alga menurun, akibatnya

produktivitas perairan menjadi turun. Di samping itu (Effendi, 2003),

menyatakan bahwa tingginya nilai kekeruhan juga dapat menyulitkan usaha

penyaringan dan mengurangi efektivitas desinfeksi pada proses

penjernihan air.

Kekeruhan perairan sangat dipengaruhi oleh keberadaan TSS, zat-zat

terlarut, partikel-partikel dan warna air. Pengaruh kandungan lumpur yang dibawa

oleh aliran sungai dapat mengakibatkan tingkat kekeruhan air meningkat,

sehingga dapat menurunkan nilai produktivitas perairan (Nybakken, 1992).

Zat padat tersuspensi dapat dianalisis atau ditentukan secara gravimetri.

Metode ini digunakan untuk menentukan residu tersuspensi yang terdapat dalam

contoh uji air dan air limbah secara gravimetri. Metode ini tidak termasuk

penentuan bahan yang mengapung, padatan yang mudah menguap dan

dekomposisi garam mineral. Prinsip pengujian SS dengan metode ini adalah

dengan penyaringan contoh uji yang telah homogen dengan kertas saring yang

telah ditimbang. Residu yang tertahan pada saringan dikeringkan sampai

mencapai berat konstan pada suhu 103ºC sampai dengan 105ºC. Kenaikan

berat saringan mewakili padatan tersuspensi total (TSS). Jika padatan

tersuspensi menghambat saringan dan memperlama penyaringan, diameter pori-

pori saringan perlu diperbesar atau mengurangi volume contoh uji. Untuk

memperoleh estimasi TSS, dihitung perbedaan antara padatan terlarut total dan

padatan total.

II.4 Kontraksi Penampang Sungai

II.4.1 Struktur Hidrolika

Suatu sungai sepanjang alirannya tentu memiliki dimensi yang berbeda-

beda. Namun untuk pemenuhan kebutuhan manusia seringkali rekayasa

terhadap dimensi sungai dilakukan. Sungai diasumsikan sebagai saluran dengan

dimensi yang besar, sehingga rekayasa yang dilakukan berdasarkan pada struktur

hidrolikanya. Misalnya, mengurangi luas penampang sungai dengan harapan

mempercepat kecepatan dan debit aliran. Rekayasa sungai ini menerapkan

persamaan kontinuitas dan momentum tergantung pada asumsi yang diterapkan.

Untuk kondisi aliran yang tunak dan seragam, persamaan kontinuitas dapat

menggambarkan hubungan debit yang sama pada dua penampang yang berbeda.

Bila terjadi kontraksi penampang dan aliran diasumsikan tunak, maka debit di

hulu sama dengan debit di hilir. Dari hubungan ini, bila luas penampang di hulu

adalah (Ahulu m2) dan kecepatan adalah (vhulu m/s), maka dapat

direncanakan kecepatan aliran di hilir serta dimensi penampang di hilir.

II.4.2 Pengaruh Kontraksi Penampang terhadap Kualitas DO dan TSS

Air Sungai

Adanya kontraksi penampang pada satu segmen sungai tentunya akan

mengakibatkan kecepatan aliran di hilir menjadi meningkat dibanding

kecepatan di hulu. Pengaruh peningkatan kecepatan berdampak pada

berubahnya nilai bilangan Reynold (Re) sungai. Kecepatan aliran

sebanding dengan nilai Re (Wiggert, 1991). Sehingga, apabila kecepatan

bertambah maka nilai Re akan bertambah. Namun karena luas penampang juga

berubah (penampang menyempit), maka akan menyebabkan perubahan Re.

Sementara viskositas air bergantung pada suhu. Peningkatan kecepatan akan

menyebabkan pergerakan air meningkat pula, adanya gerakan tersebut akan

menimbulkan energi tambahan. Penambahan energi ini akan menimbulkan

panas atau dengan kata lain terjadi peningkatan suhu. Adanya peningkatan

suhu akan merubah nilai viskositas (Wiggert, 1991). Dengan demikian, perubahan

dimensi penampang akan mempengaruhi semua faktor Re sehingga nilai Re

meningkat. Peningkatan nilai Re mengindikasikan jenis aliran. Untuk saluran

terbuka, bila Re < 2000 maka jenis aliran adalah laminer sementara untuk Re >

2000 jenis aliran adalah turbulen (Wiggert, 1991).

Aliran yang turbulen akan mempengaruhi kualitas air sungai. Turbulensi

yang terjadi akan mengakibatkan proses mixing antara air sungai dengan partikel-

partikel lain, misalnya lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad renik terutama

yang disebabkan oleh kikisan tanah atau erosi ataupun partikel-partikel organik

dari limbah domestik yang dibuang manusia. Adanya proses mixing ini akan

meningkatkan konsentrasi oksigen dari proses aerasi. Dari proses mixing yang

terjadi, akan mengganggu stabilitas air sehingga pergerakan air seakan

menciptakan gelombang yang lebih besar. Pergerakan ini akan menangkap

oksigen dari udara bebas. Oksigen yang terikat kemudian menjadi gelembung

udara dan akan terlarut dalam air menjadi oksigen terlarut (DO).

Dengan demikian, terjadilah peningkatan konsentrasi DO akibat aerasi.

Peningkatan turbulensi akibat perubahan kecepatan menyebabkan partikel

yang terangkut aliran akan bertambah dan tingkat kekeruhan meningkat.

Kekeruhan yang meningkat mengindikasikan konsentrasi TSS dalam aliran

meningkat. Kondisi ini akan terjadi pada aliran dengan kecepatan (v ≥ 0,6 m/s).

Pada kecepatan ini, kekuatan air akan mampu mengangkut partikel tersuspensi

yang tergolong partikel diskrit (Chanson, 2004). Reduksi suspensi dalam kurun

waktu yang lama akan menciptakan kestabilan aliran pada segmen yang

mengalami kontraksi. Dengan demikian tingkat kekeruhan juga akan menurun

sebanding dengan waktu. Oleh karenanya pada segmen yang mengalami kontraksi,

konsentrasi TSS di wilayah hilir segmen akan lebih rendah dibanding

wilayah hulu. Menurunnya sedimentasi akan meningkatkan kecerahan air mulai

dari titik paling hilir segmen. Dengan meningkatnya kecerahan, maka aktivitas

fotosintesis biota sungai akan meningkat. Akibatnya O2 yang dihasilkan akan

meningkat pula.

Sementara, apabila kecepatan (v < 0,6 m/s), maka air tidak mampu

mengangkut partikel diskrit. Akibatnya akan terjadi sedimentasi di sungai tersebut.

Sedimentasi akan mempengaruhi sungai baik secara kuantitas maupun kualitas.

Secara kuantitas dimensi sungai akan berkurang, akibatnya debit yang

dihasilkan berkurang pula. Secara kualitas, sedimentasi dari jasad renik akan

mempercepat pertumbuhan mikroorganisme. Akibatnya terjadi

peningkatan BOD5. BOD5 merupakan salah satu indikator pencemaran

organik pada suatu perairan. Perairan dengan nilai BOD5 tinggi

mengindikasikan bahwa air tersebut tercemar oleh bahan organik. Lee et al. (1978)

menyatakan bahwa tingkat pencemaran suatu perairan dapat dinilai berdasarkan

nilai BOD5- nya, seperti disajikan pada Tabel II.4.

Tabel II.4. Status Kualitas Air Berdasarkan Nilai BOD5

Selain BOD5, kadar bahan organik juga dapat diketahui melalui nilai

COD. (Effendi, 2003) menggambarkan COD sebagai jumlah total oksigen

yangdibutuhkan untuk mengoksidasi bahan organik secara kimiawi, baik yang

dapatdidegradasi secara biologi maupun yang sukar didegradasi menjadi CO2

dan H2O. Berdasarkan kemampuan oksidasi, penentuan nilai COD dianggap

paling baik dalam menggambarkan keberadaan bahan organik baik yang

dapat didekomposisi secara biologis maupun yang tidak.

Peningkatan kebutuhan oksigen akan mereduksi konsentrasi oksigen

terlarut (DO) dalam air. Semakin banyak organisme yang hidup dalam suatu

ekosistem sungai, maka kebutuhan akan oksigen juga akan meningkat

akibatnya konsentrasi DO menurun.

II.5 Self Purification

Self purification merupakan suatu proses alami dimana sungai

mempertahankan kondisi asalnya melawan bahan – bahan asing yang masuk

kedalam sungai. Menyempurnakan metode buatan dari pengelolaan kualitas air

dan menyangkut proses fisik kimia dan biologis. Bila penambahan pencemar di

hilir sungai tidak berlebihan, air akan membersihkan diri dengan sendirinya (self-

cleansing). Proses ini tidak berlaku untuk pencemar kategori senyawa organik non

biodegradabel atau logam.

Pada sungai yang tidak tercemar, oksigen terlarut memiliki kadar sekitar 8

ppm dan BOD dalam keadaan yang rendah. Namun pada kondisi sungai yang

tercemar, misalnya sungai yang mengalir di kawasan pemukiman dan mendapat

beban pencemar dari aliran limbah domestik. Limbah domestik sebagian besar

terdiri dari kandungan organik. Kandungan organic ini membutuhkan oksigen

untuk terdekomposisi. Karena itu BOD akan meningkat dan mempengaruhi DO di

hilir sungai.

Seiring dengan mengalirnya air ke hilir, jumlah bakteri meningkat.

Akibatnya ketersediaan DO pada air sungai menurun. Pada titik tertentu pencemar

organik terdekomposisi dan terjadi recovery oksigen atau DO kembali meningkat

sebagai sumbangan dari atmosfir (aerasi) dan tanaman air.

Mekanisme Self Purification berlangsung dalam beberapa tahapan :

1. Clean Zone

2. Decomposition Zone

3. Septic Zone

4. Recovery Zone

Gambar II.3 Tahapan dalam Self Purification

Kondisi oksigen terlarut pada zona bersih (Clean Zone) berada pada 8

ppm, yang merupakan konsentrasi normal DO di perairan dan BOD pada kondisi

yang rendah. Pada zona ini hewan – hewan air yang membutuhkan oksigen dalam

konsentrasi normal tumbuh dengan baik. Hewan hewan ini akan mati bila

konsentrasi oksigen menurun.

Dengan adanya pencemar yang memasuki badan air, peningkatan BOD

terjadi seiring dengan penurunan konsentrasi oksigen. Zona ini disebut dengan

zona dekomposisi (Decomposition Zone) dimana terjadi dekomposisi bahan

organik oleh bakteri. Populasi bakteri di zona ini meningkat. Hewan yang dapat

tumbuh adalah hewan dengan kebutuhan oksigen yang rendah, seperti beberapa

jenis ikan dan lintah.

Zona septik (Septic Zone) terjadi pada saat keberadaan oksigen dibawah 2

ppm. Ikan akan menghilang atau pindah dari zona ini karena ketidaksesuaian

dengan kebutuhan oksigennya. Pada beberapa bagian kehidupan yang terdapat

pada zona ini adalah cacing lumpur, jamur dan bakteri anaerobik. Bakteri berada

pada populasi yang tinggi pada zona ini.

Seiring dengan waktu dan jarak dari lokasi pencemaran sungai mengalami

peningkatan konsentrasi oksigen yang berasal dari penangkapan udara oleh air,

aerasi dan tanaman air. Selain itu bahan organik mengalami penurunan setelah

mengalami dekomposisi sehingga BOD menurun. Zona ini disebut (recovery

zone), pada zona ini hewan - hewan yang tidak membutuhkan oksigen tinggi

kembali dapat ditemui dan hidup disini dan populasi bakteri menurun. Zona bersih

kembali tercapai setelah recovery selesai. Hewan – hewan air dapat tumbuh

kembali dengan baik.

BAB III

RANCANGAN

III.1 Kerangka Pemikiran

Terjadinya perubahan dimensi sungai (kontraksi dimensi) akan berpengaruh

pada perubahan struktur hidrolika sungai tersebut. Apabila aliran sungai

diasumsikan seragam (uniform flow), maka di setiap titik di sepanjang aliran

akan memiliki debit yang sama. Oleh karenanya, bila terjadi perubahan dimensi

penampang menjadi lebih sempit dari penampang di wilayah hulu, maka untuk

mencapai debit yang sama akan terjadi perubahan kecepatan dan

kedalaman. Berubahnya kecepatan aliran menjadi lebih cepat akan berpengaruh

pada berubahnya nilai bilangan Reynold (Re). Begitupun dengan perubahan

kedalaman. Akibat kontraksi penampang, secara teoritis nilai Re akan bertambah,

penambahan ini menunjukkan bahwa aliran air semakin turbulen. Turbulensi yang

terjadi serta kecepatan aliran yang lebih cepat akan menggerus sedimen yang

terjadi di dasar sungai (faktor terjadinya perubahan kedalaman).

Meningkatnya kecepatan akan menghasilkan energi yang dirubah menjadi

panas. Perubahan ini ditandai dengan meningkatnya suhu pada titik kontraksi.

Selain itu, dengan adanya rentang waktu pengujian akan terjadi pula peningkatan

temperatur akibat intensitas penyinaran matahari. Karena itu dalam melakukan

pengujian terhadap kualitas fisik air sungai, perlu mempertimbangan parameter

temperatur sebagai parameter fisik yang akan mempengaruhi konsentrasi DO air

sungai.

Sungai memiliki kemampuan menetralisir limbah yang dikandungnya (self

purification). Oleh karenanya, limbah yang masuk ke badan sungai dalam

konsentrasi tertentu akan mampu dinetralisir oleh sungai itu sendiri secara

alamiah. Akibat proses ini dan disertai kecepatan aliran, pada segmen sungai yang

mengalami kontraksi setelah kurun waktu beberapa tahun, tingkat sedimentasi

akan lebih rendah dibanding sedimentasi di hulu. Menurunnya sedimentasi akan

meningkatkan kecerahan air sungai. Akibatnya proses fotosintesis yang dilakukan

oleh biota sungai akan berlangsung baik, sehingga terjadi peningkatan konsentrasi

Dissolve Oxygen (DO)

Sedimentasi menentukan konsentrasi Total Suspended Solid (TSS) suatu

sungai. Semakin tinggi konsentrasi TSS maka semakin rendah laju sedimentasi.

Suatu sungai yang melintas di wilayah pemukiman memiliki karakteristik sedimen

yang tergolong sedimen organik. Kandungan ini didapat dari limbah cair domestik

yang dialirkan penduduk setempat ke badan sungai ataupun limbah padat yang

dibuang ke badan sungai.

Apabila laju self purification sungai tidak sebanding dengan laju

pengaliran limbah domestik ke badan sungai, maka akan berpengaruh pada

meningkatnya laju sedimentasi di segmen sungai tersebut. Dengan kata lain,

kendati perubahan dimensi penampang mampu mereduksi sedimentasi yang

terjadi pada segmen, namun apabila konsentrasi limbah domestik yang dialirkan

melebihi kapasitas, maka sedimentasi tidak dapat dihindarkan. Akibatnya, pada

segmen yang mengalami kontraksi pun kecepatan alirannya belum tentu lebih

cepat dibanding wilayah hulu segmen. Begitupun dengan kedalaman airnya. Oleh

karenanya dalam penelitian ini, apabila terdapat ketidaksesuaian kecepatan aliran

yang terjadi di lapangan dengan kecepatan aliran berdasarkan literatur, maka

faktor sedimentasi menjadi faktor penting untuk ditinjau.

Dari tinjauan tersebut kemudian dilakukan pengujian terhadap sampel air

dari wilayah hulu, segmen yang mengalami kontraksi dan wilayah hilir segmen.

Parameter yang diujikan adalah DO dan TSS. Dari hasil pengujian dapat diketahui

dan dianalisis bagaimana pengaruh parameter fisik terhadap kualitas air dari suatu

segmen sungai yang mengalami kontraksi penampang.

III.2 Hipotesa

Berdasarkan latar belakang, tujuan penelitian dan kajian teori yang telah

dilakukan dalam penelitian ini, maka dapat dibuat suatu kerangka pemikiran

sehingga diperoleh suatu hipotesa, yaitu :

” Perubahan dimensi penampang dari suatu segmen sungai akan

mengakibatkan struktur hidrolika di segmen tersebut (terutama kecepatan dan

bilangan Reynold) berubah, akibatnya terjadi pula perubahan pada kualitas air

terutama konsentrasi Dissolve Oxygen dan Total Suspended Solid di sepanjang

segmen dan hilir segmen”

III.3 Diagram Alir

Tahapan penelitian yang dilakukan mengikuti bagan alir penelitian berikut:

Gambar III.1 Bagan Alir

Gb. III.2 Lokasi Segmen yang Mengalami Kontraksi

Kendati demikian, pada penelitian ini yang akan diteliti adalah kondisi

kontraksi yang terjadi di penampang Sungai Sugutamu di lokasi tersebut. Segmen

memiliki panjang 180 meter dan terjadi akibat rekayasa manusia. Dimensi hulu

yang lebih lebar kemudian beralih ke lokasi segmen dan akhirnya beralih kembali

ke hilir yang memiliki lebar identik dengan hulu merupakan definisi adanya

kontraksi pada aliran sungai tersebut. Bentuk kontraksi yang terjadi dibuat

berdasarkan prinsip Parshall Flume. Segmen kontraksi dianggap sebagai saluran

menyempit dengan dimensi paling kecil dibanding hulu dan hilirnya. Pemilihan

rekayasa dimensi yang demikian dilatarbelakangi secara hidrolis, dimana segmen

kontraksi difungsikan sebagai pengontrol tinggi muka air yang bermanfaat untuk

mengantisipasi kejadian banjir yang seringkali terjadi di lokasi penelitian.

Kegiatan penelitian di lapangan diawali dengan kegiatan persiapan yakni

pengukuruan dimensi saluran berupa :

1. Lebar atas saluran di hulu, segmen, dan hilir

2. Lebar bawah saluran di hulu, segmen, dan hilir

3. Panjang saluran yang mengalami kontraksi

4. Kedalaman air pada saluran di hulu, segmen, dan hilir

Berikut adalah gambar – gambar yang menunjukan kondisi penampang sesuai

hasil pengukuran dengan bantuan program Auto Cad 2006 :

Gb. III.3 Dimensi Penampang Saluran

Gb. III.4 Potongan Melintang & Ketinggian Air di Hulu

Gb. III.5 Potongan Melintang & Ketinggian Air di Segmen

Gb. III.6 Potongan Melintang & Ketinggian Air di Hilir

Mean area method

Persamaan debit menjadi sebagai berikut :

Qn = Hn Bn Vn n = 1,........n

Qp = Σ qn

BAB IV

PEMBAHASAN

IV. 1 Struktur Hidrolika Sungai

Perhitungan struktur hidrolika sungai pada segmen yang ditinjau serta

wilayah hulu dan hilir segmen diselesaikan dengan menerapkan persamaan-

persamaan berikut :

1. Persamaan kontinuitas

2. Hukum kekekalan massa

3. Reynold number

Telah diketahui di atas bahwa berdasarkan pengujian telah didapatkan data

kecepatan aliran dari air sungai yang mengalir di lokasi pengujian. Dari hasil

tersebut, apabila kecepatan dikalikan dengan luasan masing-masing bidang

potongan melintang tiap titik pengujian maka didapat debit aliran di tiap titik.

Nilai debit tersebut diupayakan saling mendekati agar sesuai dengan asumsi awal

yakni steady state. Pada kondisi ini, debit di tiap titik diasumsikan sama, oleh

karenanya berdasarkan persamaan kontinuitas :

Q1 = Q2

A1 . V1 = A2 . V2

Maka, dengan mengetahui dimensi melintang sungai, kecepatan di tiap

titik akan diketahui. Bila diasumsikan debit awal yang dimiliki adalah debit hulu

sebagai titik awal dari peninjauan, maka berdasarkan pengujian lapangan, debit

hulu adalah :

vhulu = 0,483529 m/s

Ahulu = 2,96375 m2

Qhulu = vhulu . Ahulu

= 0,483529 . 2,96375

= 1,43306 m3/s

Bila debit ini menjadi dasar perhitungan kecepatan titik lainnya di setiap

titik di lokasi pengujian, maka berdasarkan persamaan kontinuitas, kecepatan

aliran di titik kontraksi adalah :

Qhulu = Qsegmen

Ahulu . vhulu = Asegmen . vsegmen

2,96375 . 0,483529 = 2,23875 . vsegmen

vsegmen = 0,640116 m/s

Sesuai dengan persyaratan awal, apabila terjadi kontraksi di segmen

dengan kecepatan v ≥ 0,6 m/s, maka aliran air akan semakin turbulen dan mampu

membawa partikel dalam alirannya sehingga akan meminimalkan sedimentasi.

Hasil perhitungan dengan persamaan kontinuitas ini disandingkan dengan hasil

pengujian. Hasil teori menyebutkan kecepatan aliran 0,640116 m/s, sementara

hasil pengujian hanya 0,58076 m/s. Perbedaan antara teori dengan kondisi real di

lapangan dipengaruhi oleh berbagai faktor. Faktor utama yang paling

mempengaruhi adalah tidak ratanya bentuk permukaan saluran dan gesekan akibat

kekasaran material saluran. Akibat hal ini, aliran akan melalui hambatan. Sesuai

dengan prinsip Manning, hambatan yang ditemui oleh aliran permukaan memiliki

koefisien kekasaran yang menyebabkan berkurangnya kecepatan.

Oleh karena itu, perlu dicari kecepatan aliran berdasarkan dengan

persamaan Manning (persamaan 2 Bab II):

V = 1/n . R2/3 . S1/2

Dimana :

n = 0,025 → tipikal tanah asli

R = 0,370261 m

S = 8% → tipikal untuk daerah depok lereng landai (8 – 15%)

Sehingga,

Hasil kecepatan yang didapat dengan persamaan Manning memiliki nilai

yang tidak jauh berbeda dengan pengujian lapangan. Oleh karenanya, dengan

memperhitungkan faktor kekasaran material, hasil pengujian yang didapat telah

mewakili kecepatan aliran yang sebenarnya di lapangan.

Berdasarkan teori, apabila kecepatan aliran v ≥ 0,6 m/s, aliran mampu

membawa partikel sehingga TSS bertambah dan sedimentasi berkurang.

Sementara kondisi lapangan menyebutkan kecepatan di segmen v < 0,6 m/s, oleh

karenanya perlu dianalisis pengaruh kecepatan terhadap laju sedimentasi yang

terjadi di sepanjang segmen serta pengaruhnya terhadap sedimentasi di hilir

segmen.

Setelah didapat kecepatan, langkah selanjutnya adalah mencari nilai

bilangan Reynold untuk tiap titik yang ditinjau. Nilai Re mengindikasikan jenis

aliran. Untuk saluran terbuka :

1. Aliran dikatakan laminer jika Re < 2000

2. Aliran dikatakan turbulen jika Re ≥ 2000

Nilai Re didapat dengan persamaan (3) dari Bab II : Re = v.Dv

Keterangan :

Re = Reynold number v = viskositas (m2/s)

D = kedalaman karakteristik (m)

v = kecepatan rata-rata aliran (m/s)

Untuk penelitian ini, nilai Re untuk masing-masing titik adalah sebagai berikut:

ǿ Trata-rata = 30°C

ǿ v = 0.89332 E-6 m2/s

Hasil tabulasi data Nilai Re penelitian :

Tabel IV.1 Rekapitulasi Data Debit Aliran

Hasil perhitungan menyebutkan nilai Re di hulu lebih kecil dibanding Re

di segmen, hal ini mengindikasikan bahwa terjadi peningkatan antara aliran di

hulu dengan aliran di segmen. Kondisi ini sesuai dengan prediksi awal yang

menyebutkan apabila terjadi kecepatan aliran maka akan berpengaruh kepada

peningkatan Nilai Re. Peningkatan Nilai Re mengindikasikan bahwa aliran yang

terjadi semakin turbulen. Pada Sub Bab selanjutnya akan dibahas pengaruh

peningkatan turbulensi terhadap kualitas fisik air sungai, terutama konsentrasi DO

dan TSS serta pengaruhnya terhadap kemamampuan sungai dalam melakukan self

purification.

Dari titik segmen aliran menuju titik hilir. Berdasarkan perhitungan terjadi

penurunan Nilai Re di hilir. Hal ini dipengaruhi oleh fenomena enlargement di

muka hilir. Konsekuensi dari enlargement adalah penurunan kecepatan yang

berindikasi pada berkurangnya turbulensi di titik enlargement tersebut. Titik

pertemuan antara akhir kontraksi dengan awal enlargement menunjukan

penurunan kecepatan yang cukup signifikan. Berdasarkan pengujian, kecepatan

dari arah segmen ± 0,58 m/s sedangkan kecepatan rata-rata di hilir ± 0,49 m/s,

maka terjadi penurunan kecepatan hingga 0,9 m/s. Penurunan kecepatan

berdampak pada berkurangnya kemampuan aliran dalam mengikat/membawa

partikel diskrit sehingga di hilir segmen laju sedimentasi akan lebih besar

dibanding lokasi lainnya. Hal ini akan ditandai dengan berkurangnya konsentrasi

TSS di titik hilir. Penjelasan lebih lanjut tentang hal ini akan dibahas pada sub bab

selanjutnya.

IV. 2 Konsentrasi Dissolve Oxygen (DO) Air Sungai

Kualitas fisik air sungai yang ditinjau pada penelitian ini adalah

konsentrasi Dissolve Oxygen (DO) pada saat t = 0, atau dikenal dengan OT0

(Oksigen terlarut saat t = 0). Konsentrasi DO menunjukan tingkat kesegaran air

dari lokasi yang diujikan. Pada penelitian ini yang menjadi objek kajian adalah

Sungai Sugutamu yang berlokasi di Perumahan Lembah Griya Depok, Kota

Depok. Data terkait pengujian DO untuk Sungai Sugutamu masih sangat minimal

dalam kuantitas, sementara untuk spesifik lokasi Perumahan Lembah Griya belum

ada sama sekali. Menurut Kota Depok tahun 2005, konsentrasi DO Sungai

Sugutamu berada pada rentang 2 – 4 mg/L. Dengan demikian kualitas air Sungai

Sugutamu berdasarkan parameter DO tergolong tercemar sedang (Lee at al, 1978).

Sumber pencemar sebagian besar berasal dari buangan rumah tangga (domestik)

maupun industri. Industri yang dijumpai di sepanjang aliran Sungai Sugutamu

cukup bervariatif dan berpotensi menambah beban pencemar ke dalam sungai.

Diantaranya adalah pabrik tahu, pabrik payung, industri mebel, dan lain-lain.

Dilihat dari variasi industri yang ada, limbah yang dihasilkan juga bervariatif.

Dengan demikian beban pencemar yang masuk ke dalam sungai juga akan

bervariasi.

Kandungan pencemar dalam air sungai akan berpengaruh pada kesegaran

air sungai. Kesegaran air ini ditandai dengan konsentrasi Oksigen terlarut (DO)

dari sungai tersebut. Konsentrasi DO dipengaruhi oleh interaksi parameter fisik,

kimia, dan biologi yang terkandung dalam air sungai (Eaton, Clescery,

Greenberg,ed., 1995). Faktor – faktor tersebut diantaranya adalah :

Turbidity* Fenol

Debit* Fecal Coli

Temperatur* TSS

COD TDS

NO2-N Fe

NH4-N Mn

PO4 Cd

Deterjen Cr

Minyak/Lemak Ni

Pb

Zn

Keterangan :

* merupakan parameter fisik

Interaksi parameter – parameter tersebut dapat bernilai positif maupun

negative terhadap konsentrasi DO. Parameter yang bernilai positif akan

meningkatkan konsentrasi DO. Kelompok parameter yang berpengaruh positif

umumnya adalah zat yang bersifat toksik, baik yang terlarut maupun tidak

terlarut, yang dapat mengurangi, bahkan mencegah pertumbuhan bakteri.

Sehingga pada kondisi tersebut, proses biodegradasi organik oleh bakteri yang

menggunakan oksigen bisa terhambat. Parameter tersebut adalah zat toksik logam

berat, Minyak/Lemak dan Fenol. Kelompok parameter yang berpengaruh negatif

terhadap oksigen terlarut adalah parameter yang menghambat proses reaerasi dari

udara dan parameter yang menjadi pengguna oksigen untuk proses biodegradasi.

Parameter tersebut adalah CBOD (BOD dan sebagian COD), NBOD (NH3 dan

NO2) dan Bakteri. Parameter turbidity berpengaruh positif maupun negatif,

karena pada parameter ini selain terkandung partikel tersuspensi yang dapat

menghambat proses reaerasi, pada partikel tersuspensi tersebut terkandung juga

zat toksik misalnya logam berat yang dapat menghambat terjadinya proses

biodegradasi.

Pada penelitian ini hanya akan dilihat pengaruh parameter fisik dalam

proses aerasi, sementara fotosintesis tidak dikaji lebih lanjut. Karena pada

penelitian ini, fokus penelitian dititikberatkan pada pengaruh perubahan dimensi

penampang terhadap konsentrasi DO. Sementara kontribusi fotosintesis terhadap

konsentrasi DO dianggap sudah terakumulasi dengan mempertimbangkan faktor

temperatur.

Pengaruh parameter fisik dilatarbelakangi oleh fenomena kontraksi

penampang yang terjadi di lokasi penelitian. Perubahan dimensi penampang akan

berpengaruh pada perubahan struktur hidrolika saluran, terutama kecepatan.

Dengan mengasumsikan bahwa aliran bersifat steady, debit di tiap titik di

sepanjang saluran bernilai konstan. Akibatnya pada saluran yang memiliki lebar

penampang lebih kecil dari lebar penampang sebenarnya (penampang yang

mengalami kontraksi), kecepatan pada titik tersebut akan lebih besar dibanding

titik lainnya. Hal ini didasari oleh persamaan kontinuitas yakni :

Qhulu = Qsegmen

Ahulu . vhulu = Asegmen . vsegmen

Penambahan kecepatan menyebabkan aliran air pada titik tersebut akan

semakin turbulen. Fenomena turbulensi ini digambarkan dengan pergolakan air

yang lebih tidak stabil dibanding titik hulu. Akibat pergolakan tersebut terjadi

peningkatan temperatur di sekitar titik kontraksi. Peningkatan temperatur

berpengaruh pada nilai viskositas aliran. Secara teoritis, peningkatan turbulensi

aliran dapat digambarkan melalui bilangan Reynold. Semakin besar nilai bilangan

Reynold-nya, maka semakin turbulen aliran yang terjadi. Melalui pengujian

lapangan didapat nilai bilangan Reynold untuk tiap titik pengujian adalah sebagai

berikut :

Tabel IV.2 Data Hidrolika Lokasi Pengujian

Berdasarkan hasil pengujian di atas telah dapat dibuktikan bahwa

kontraksi penampang akan meningkatkan turbulensi aliran pada titik tersebut.

Dapat dilihat di atas bahwa pada titik hulu nilai Reynold-nya sebesar 196.833,9

sementara untuk titik kontraksi meningkat menjadi 240.708,5846.

Peningkatan turbulen akan berakibat pada meningkatnya turbidity/

kekeruhan air yang mengalir pada saluran tersebut. Berdasarkan teori, turbidity

berpengaruh positif terhadap konsentrasi DO. Oleh sebab itu, peningkatan

turbidity akan turut meningkatkan konsentrasi DO di titik tersebut. Selain

peningkatan turbidity, semakin turbulennya aliran akan meningkatkan temperatur

di titik tersebut. Temperatur juga bernilai positif terhadap konsentrasi DO, oleh

karenanya peningkatan temperatur akan turut meningkatkan konsentrasi DO di

titik pengujian.

Sebagai akibat dari peningkatan temperatur dan turbidity, pada titik

kontraksi akan terjadi proses aerasi. Dari proses ini, air menjadi tidak stabil.

Pergerakan air yang demikian akan menciptakan prses mixing antara udara bebas

dengan molekul air. Oksigen yang terkandung dalam udara bebas akhirnya

berdifusi dan berubah menjadi oksigen terlarut dalam air. Dengan demikian,

terjadilah peningkatan konsentrasi DO dibanding titik hulu akibat proses aerasi.

Prediksi terhadap peningkatan konsentrasi DO telah dibuktikan melalui pengujian

lapangan yang dilakukan pada aliran air Sungai Sugutamu di Perumahan Lembah

Griya Depok, Kota Depok. Berikut tabel yang menunjukan peningkatan

konsentrasi DO di lokasi pengujian :

Tabel IV.3 Data Pengujian Kualitas DO

Pengukuran Pendahuluan

Pengukuran Hari Pertama

Pengukuran Hari Kedua

Pengukuran Hari Ketiga

Berikut Tabel Rekapitulasi data keseluruhan :

Tabel IV.4 Rekapitulasi Data Pengujian DO

Dari data pengujian lapangan berikut, dicari parameter apa saja yang

mempengaruhi perubahan konsentrasi DO sungai. Untuk mendapatkan parameter

yang berpengaruh dilakukan pengujian secara statistik dengan menggunakan

program SPSS 13. Dengan program tersebut dapat diketahui parameter yang

saling berkorelasi satu sama lain sehingga dapat disimpulkan parameter mana

yang paling berpengaruh terhadap perubahan konsentrasi DO.

Dalam pengujian kali ini, parameter – parameter yang diujikan adalah :

1. Konsentrasi DO

2. Jarak Pengukuran

3. Waktu Pengukuran

4. Temperatur

Parameter – parameter tersebut kemudian dijadikan input data, dalam

pengujian ini terdapat 40 variasi input data yang didapat dari pengujian. Dengan

menggunakan analisis bi-variate didapat hasil seperti tabel berikut :

Tabel IV.5 Bi-Variate Correlations

Dari hasil pengujian dengan program SPSS 13 ini diketahui bahwa

temperatur memiliki pengaruh paling dominan terhadap perubahan konsentrasi

DO. Besar pengaruh yang diberikan adalah positif 50,8% dengan tingkat

kepercayaan 90%. Sementara itu waktu pengukuran berpengaruh positif 43,8%

terhadap perubahan DO dengan tingkat kepercayaan 90%. Sementara jarak

pengukuran tidak berpengaruh secara signifikan terhadap perubahan DO namun

memberikan pengaruh negatif terhadap perubahan DO.

Selain berpengaruh terhadap DO, waktu pengukuran sangat dominan

mempengaruhi temperatur. Dapat dilihat pada tabel bahwa tingkat korelasi antara

temperatur dan waktu pengukuran mencapai 97,6%. Sebagai variabel yang

ditentukan, maka waktu pengukuran adalah parameter yang menentukan

perubahan konsentrasi DO. Dengan menentukan waktu pengukuran, maka akan

mempengaruhi temperatur, sedangkan temperatur akan mempengaruhi perubahan

konsentrasi DO.

Waktu pengukuran ditetapkan dengan rentang waktu satu jam. Dengan

demikian bila diasumsikan pengambilan sampel pada jam 08.00, maka dari jam

08.00 menuju jam 09.00 terjadi peningkatan suhu. Peningkatan suhu ini berasal

dari pemanasan dari sinar matahari. Dengan intensitas penyinaran yang semakin

lama, temperatur air sungai akan mengalami peningkatan. Peningkatan ini

mempengaruhi konsentrasi DO air sungai. Karena temperatur berpengaruh positif

terhadap konsentrasi DO, maka terjadilah peningkatan konsentrasi DO air sungai.

Sehingga konsentrasi DO pada jam 09.00 akan memberikan nilai yang lebih besar

disbanding pengukuran pada jam 08.00.

Dari grafik pengujian bagaimana rentang waktu pengukuran mempengaruhi konsentrasi

DO. Semakin siang waktu pengukuran, konsentrasi juga semakin meningkat.

Sehingga pada akhirnya diperoleh kesimpulan bahwa konsentrasi DO paling

rendah pada waktu pengukuran jam 08.00, kemudian diikuti dengan jam 09.00,

jam 10.00, jam 11.00, dan paling besar pada jam 12.00. Sementara itu, titik

pengukuran juga mempengaruhi besar konsentrasi DO. Pada titik hulu, yakni 0

meter dan 20 meter berada pada kisaran 2,56 – 2,76 mg/L. Konsentrasi ini

meningkat secara tajam pada titik kontraksi. Pada titik ini konsentrasi berada

pada level di atas 3 mg/L.

Parameter Temperatur disimpulkan sebagai parameter dominan penentu

perubahan konsentrasi DO. Oleh karena itu dapat ditentukan hubungan antara

Temperatur dan konsentrasi DO secara regresi. Persamaan tersebut didapat dari

data pengujian lapangan. Berdasarkan pengujian lapangan diketahui konsentrasi

DO berdasarkan waktu dan jarak pengukuran. Dari data tersebut ditentukan data

mana yang memiliki akurasi paling tinggi dilihat dari nilai R2-nya.

Berdasarkan grafik – grafik, diketahui bahwa data pada titik pengujian

50 meter dari base line memiliki tingkat akurasi paling besar dibanding data

lainnya, yakni 99,8%. Sehingga untuk menggambarkan korelasi antara

temperatur terhadap konsentrasi DO melalui persamaan akan digunakan data pada

titik tersebut.

Dari titik pengujian yang dimaksud (S = 50 meter → titik kontraksi),

diketahui data sebagai berikut :

Tabel IV.6 Data Pengujian DO pada S = 50 meter

Berdasarkan data tersebut dibuat grafik dengan ketentuan temperatur

sebagai axis dan konsentrasi DO sebagai ordinat. Dengan membuat batasan nilai

axis (parameter temperatur) yang berlaku yakni antara 28°C - 32°C maka

hubungan antara konsentrasi DO dengan temperatur dapat ditentukan secara

linear. Batasan nilai axis ini disesuaikan dengan temperatur berdasarkan pengukuran.

Dari hubungan tersebut didapat persamaan linear sebagai berikut:

Dimana: y = besar konsentrasi DO (mg/L)

x = besar temperature (°C)

a = faktor regresi

b = faktor kesalahan

Berikut adalah grafik yang menyatakan hubungan tersebut :

Berdasarkan grafik diatas, maka didapat persamaan linear yang menyatakan

pengaruh temperatur terhadap perubahan konsentrasi DO di suatu titik yang

mengalami kontraksi penampang adalah :

Dengan demikian, apabila diketahui temperatur di titik kontraksi sebagai x

°C dengan range temperatur adalah 28 - 32°C, maka dengan memasukan nilai x

ke dalam persamaan, akan didapat konsentrasi DO sebagai y mg/L.

Selain pembatasan pada temperature, persamaan ini tidak berlaku di

sepanjang segmen yang menyempit. Berdasrkan prinsip Parshall Flume, kontraksi

yang terjadi secara tiba-tiba dengan titik kontraksi yang jauh lebih kecil dibanding

keseluruhan panjang segmen yang menyempit. Dengan demikian, persamaan ini

hanya akan berlaku untuk terbatas hanya sepanjang peralihan antara hulu segmen

dengan segmen yang menyempit.

Adanya peningkatan konsentrasi ini telah membuktikan hipotesa yang

menyebutkan bahwa konsentrasi DO akan meningkat akibat adanya perubahan

dimensi penampang. Dengan parameter yang mempengaruhi antara lain

perubahan kecepatan, turbidity, dan temperatur sebagai parameter

fisik. Sementara itu, pada titik setelah titik kontraksi, kecepatan mulai

mendekati konstan, sehingga terjadi penurunan konsentrasi DO. Pada akhirnya,

saat aliran memasuki titik hilir dimana terjadi fenomena enlargement,

konsentrasi DO menurun seiring dengan penurunan kecepatan. Kendati

menurun, namun berdasarkan pengujian di lapangan, konsentrasi DO di titik hilir

masih lebih tinggi dibanding titik hulu, yakni berada pada kisaran 2,63 – 2,92

mg/L. Berikut adalah grafik yang menunjukan perubahan konsentrasi DO akibat

variasi jarak di lokasi pengujian :

Dengan demikian, maka secara umum telah terjadi perbaikan kualitas air

dimana tingkat kesegaran air di daerah hilir segmen kontraksi meningkat

dibanding kesegaran air di daerah hulu segmen kontraksi. Kendati range tingkat

kesegaran airnya masih berada pada kualifikasi pencemaran air yang sama (DO =

2 – 4 mg/L → tercemar sedang), namun peningkatan konsentrasi DO ini cukup

berpengaruh sebagai suplai oksigen yang digunakan oleh badan air dalam

melakukan self purification. Dengan adanya peningkatan oksigen yang terlarut

dalam air, semakin banyak senyawa kompleks yang terkandung dalam air yang

berinteraksi membentuk koloid dan pada akhirnya menurunkan tingkat

pencemaran. Salah satu interaksi yang terjadi misalnya :

Pada interkasi antara senyawa kompleks dan oksigen akan menghasilkan

karbon dioksida, molekul air, dan senyawa sederhana. Namun self purification

yang terjadi hanya mampu mengubah senyawa yang bersifat organik. Hal ini

terjadi karena dalam interkasi ini, mikroba menjadi pengurai senyawa kompleks.

Mikroba hanya mampu menguraikan senyawa yang bersifat organik dan berada

pada kondisi aerob. Sementara senyawa anorganik akan saling berikatan secara

kimiawi. Hasil dari interaksi senyawa organik dengan oksigen berupa senyawa

sederhana yang terkandung dalam aliran air. Kandungan senyawa sederhana ini

tidak dapat diuraikan lebih lanjut, namun untuk mengetahui konsentrasi senyawa

sederhana pada aliran air sungai dapat diketahui melalui pengujian Total

Suspended Solid (TSS).

IV. 3 Konsentrasi Total Suspended Solid (TSS) Air Sungai

Parameter kualitas air kedua yang diteliti pada penelitian ini adalah Total

Suspended Solid (TSS) atau kandungan padatan tersuspensi dalam air sungai.

Pengujian terhadap TSS dilakukan karena TSS dipengaruhi oleh perubahan

dimensi penampang dan juga dipengaruhi oleh konsentrasi DO dari aliran air

sungai yang diteliti.

Pengaruh perubahan dimensi penampang pada penelitian ini akibat adanya

kontraksi penampang di bagian S.Sugutamu. Dimensi penampang hulu yang lebih

lebar kemudian mengalami kontraksi menjadi 75% dari lebarnya dan berakhir

dengan dimensi yang sama akan berakibat pada berubahnya struktur hidrolika

penampang. Telah diketahui di atas bahwa perubahan dimensi penampang

berakibat pada meningkatnya kecepatan di titik kontraksi. Perubahan kecepatan

diikuti oleh semakin turbulennya aliran. Turbulensi aliran berindikasi pada

meningkatnya turbidity air sungai. Turbidity inilah yang merepresentasikan

adanya perubahan TSS di lokasi tersebut. Berdasarkan teori, semakin keruh air

sungai, maka konsentrasi TSS dalam air tersebut juga semakin besar. Sedangkan

semakin jernih air sungai, maka konsentrasi TSS juga semakin sedikit.

Kandungan dalam TSS diantaranya padatan yang berasal dari beban pencemar,

gerusan material pembentuk sungai, ataupun senyawa sederhana hasil interaksi

dalam self purification.

Pengujian TSS pada S.Sugutamu di Perumahan Lembah Griya Depok

menunjukan hasil sebagai berikut :

Tabel IV.7 Rekapitulasi Data Pengujian TSS

Berdasarkan pengujian, pada titik hulu konsentrasi TSS rata – rata sebesar

506,75 mg/L. Konsentrasi ini berasal dari aliran pada titik yang lebih hulu dari

lokasi tersebut dan diakumulasikan dengan beban pencemar yang berasal dari

buangan rumah tangga. Pada titik hulu pengujian, saluran berbatasan langsung

dengan rumah warga. Buangan limbah cair dari rumah tangga ini dialirkan

langsung ke badan sungai. Karakteristik limbah yang dihasilkan cenderung lebih

kental dibanding viskositas air sungai. Viskositas limbah cair ini dipengaruhi oleh

padatan yang terkandung di dalamnya. Oleh karenanya, saat limbah cair dialirkan

ke sungai dan bercampur dengan aliran air sungai, padatan yang terkandung

dalam air akan terakumulasi menjadi lebih besar dari sebelumnya.

Pada penelitian ini, kasus yang terjadi adalah aliran menemui titik yang

mengalami kontraksi penampang sehingga memiliki kecepatan yang lebih cepat

dibanding hulunya. Peningkatan kecepatan yang terjadi dari 0,48 m/s menjadi

0,58 m/s. Kecepatan di titik kontraksi mendekati 0,6 m/s dimana pada kecepatan

tersebut, aliran air mampu membawa partikel diskrit sehingga terjadi peningkatan

konsentrasi TSS. Terlebih lagi saluran ini terbentuk dengan material di dasar

saluran adalah tanah asli dan di sisi saluran adalah batu kali. Oleh karenanya

peningkatan TSS di titik kontraksi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yakni :

1. Akumulasi TSS dari daerah hulu belum berubah menjadi sedimen karena

jarak pengukuran hanya 50 meter.

2. Terjadi gerusan material pembentuk badan sungai di titik kontraksi akibat

peningkatan kecepatan.

3. Terjadi interaksi senyawa kompleks akibat peningkatan konsentrasi

oksigen terlarut di titik kontraksi. Peningkatan oksigen terlarut ini

dibuktikan berdasarkan pengukuran konsentrasi DO yang telah dilakukan

sebelumnya. Dengan tersedianya oksigen yang lebih banyak maka

senyawa kompleks yang berinteraksi juga lebih banyak. Akibatnya akan

terbentuk koloid berupa padatan dalam air dan menambah konsentrasi TSS

pada aliran tersebut.

Peningkatan konsentrasi TSS di titik kontraksi berdasarkan pengujian

ditunjukan dengan berubahnya konsentrasi TSS rata – rata menjadi 620,5 mg/L

dibanding konsentrasi awal rata – rata 506,75 mg/L.

TSS yang terkandung dalam aliran air sungai kemudian mengalir seiring

dengan aliran airnya menuju hilir. Berdasarkan data pengujian, pada titik hilir

terjadi penurunan konsentrasi TSS rata – rata menjadi 441,25 mg/L. Konsentrasi

ini lebih kecil dibanding titik kontraksi maupun titik hulu. Dibanding hulu terjadi

penurunan konsentrasi hingga 65,5 mg/L, sementara dibanding titik kontraksi

terjadi penurunan konsentrasi hingga 179,25 mg/L.

Penurunan konsentrasi TSS di titik hilir disebabkan terutama oleh

menurunnya kecepatan dibanding titik kontraksi dari 0,58 m/s menjadi 0,49 m/s.

Bila dibandingkan dengan kemampuan aliran mengangkut partikel diskrit yakni

pada v = 0,6 m/s, maka dengan kecepatan hanya 0,49 m/s padatan dalam ukuran

diskrit cenderung untuk mengendap dibanding terangkut aliran. Oleh karenanya

pada titik hilir, laju sedimentasi akan lebih besar dibanding titik lain di sepanjang

lokasi pengujian.

Selain itu, akibat adanya fenomena enlargement yang terjadi di titik akhir

kontraksi dan menjadi titik awal hilir segmen terjadi penyebaran aliran dari lokasi

yang lebih sempit ke lokasi yang lebih lebar.

Gb. IV.1 Penampang yang Mengalami Enlargement

Pada aliran yang demikian, air dari lokasi yang lebih sempit menyesuaikan

diri dengan kondisi enlargement tersebut. Aliran yang berada di tengah menyebar

ke samping dan aliran yang bergesekan dengan dinding penampang juga melebar

mengikuti bentuk penampang di depannya. Karena kecepatan menurun,

kemampuan mengangkut partikel juga menurun. Akibat kontur lokasi yang

menurun ke arah kanan, maka kecepatan air di sebelah kanan cenderung lebih

cepat dibanding sebelah kiri. Pengaruh dari kondisi geografis dan hidrolis yang

demikian mengakibatkan pada titik enlargement terjadi sedimentasi ke arah kiri

bidang penampang sungai. Berikut data pengujian lapangan tinggi muka air di

titik enlargement.

Gb. IV.2 Potongan Melintang & Tinggi Muka Air Titik Enlargement

Melalui gambar dapat dilihat bahwa tinggi muka air berbeda untuk tiap

titik pengukuran. Semakin ke kanan, kedalaman air semkin besar diukur dari

permukaan. Melalui pengujian dibuktikan bahwa laju sedimentasi yang terjadi

pada titik ini lebih besar dibanding titik – titik lainnya sepanjang lokasi pengujian.

Kondisi di lapangan bahkan menunjukan pada sisi kiri badan sungai terdapat

akumulasi sedimen seperti pada gambar berikut :

Gb. IV.3 Sedimentasi di Hilir Segmen

Pengaruh dari kondisi tersebut bagi sungai berakibat pada menurunnya

konsentrasi TSS dalam aliran. Apabila kecepatan di lokasi lebih hilir dari titik

enlargement ini lebih kecil dibanding titik hilir pengujian, maka konsentrasi TSS

akan semakin kecil dan laju sedimentasi akan lebih besar. Sedimen yang

terendapkan akan mengurangi kekeruhan air. Karenanya kekeruhan akan menurun

sehingga air yang mengalir dapat lebih jernih. Pada air yang lebih jernih,

kemungkinan memiliki kualitas yang lebih baik dibanding daerah hulu yang

memiliki kekeruhan lebih tinggi. Perbaikan kualitas ini dapat dilihat pada

parameter biologis dan kimiawi dari air sungai. Namun penelitian ini belum

mengarah pada pengujian tersebut sehingga perbaikan kualitas air di hilir segmen

baru bisa dilihat pada menurunnya konsentrasi TSS di hilir akibat meningkatnya

laju endapan.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V. 1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pembahasan dari pengaruh kontraksi penampang saluran

terhadap kualitas fisik air Sungai Sugutamu yang berlokasi di Perumahan Lembah

Griya Depok didapat kesimpulan sebagai berikut :

Hasil pengukuran debit di lokasi menyatakan bahwa apabila pada suatu

segmen sungai mengalami kontraksi, maka pada titik kontraksi tersebut

akan mengalami peningkatan kecepatan dibanding titik hulunya,

kemudian akan menurun secara signifikan di titik hilir akibat terjadinya

enlargement. Pengaruh dari meningkatnya kecepatan, turut pula

meningkatkan turbulensi aliran dan berimplikasi terhadap peningkatan

turbidity aliran.

Akibat perubahan struktur hidrolika, terjadi peningkatan konsentrasi

Dissolve Oxygen akibat proses aerasi dimana penambahan oksigen

berasal dari difusi oksigen dalam udara bebas yang berikatan dengan

molekul air.

Hubungan antara konsentrasi DO dengan temperatur pada lokasi

penelitian direpresentasikan melalui persamaan linear y = 0,131x – 0.773.

Dimana y (variabel tidak bebas) merupakan konsentrasi DO, sedangkan x

(variabel bebas) merupakan temperatur. Persamaan ini berlaku pada

temperatur 28-32°C dan terbatas pada titik kontraksi.

Peningkatan konsentrasi DO mengindikasikan jumlah oksigen terlarut

semakin bertambah dalam aliran air sungai yang mengalami kontraksi.

Peningkatan oksigen terlarut ini akan digunakan oleh badan air untuk

melakukan self purification. Akibatnya akan terjadi interaksi antara

senyawa kompleks dengan oksigen menghasilkan karbon dioksida,

molekul air, dan senyawa sederhana dalam bentuk padatan tersuspensi (TSS).

Berdasarkan hasil pengukuran TSS diketahui bahwa kontraksi

penampang berpengaruh terhadap peningkatan TSS di titik tersebut. Hal ini

dipicu oleh peningkatan kecepatan sehingga aliran yang ada semakin

banyak mengangkut partikel diskrit. Namun dengan adanya penurunan

kecepatan di titik enlargement, maka partikel diskrit tersebut akan

mengendap membentuk sedimen di daerah hilir.

Laju sedimentasi akan meningkatkan kecerahan air di daerah hilir.

Peningkatan kecerahan ini berdasarkan hasil pengukurun konsentrasi DO

yang menyatakan bahwa konsentrasi DO di titik hilir lebih besar dibanding

konsentrasi DO di titik hulu. Oleh karenanya dapat disimpulkan

bahwa kontraksi penampang mampu memperbaiki kualitas fisik air

sungai terutama untuk meningkatkan kecerahan air.

Fenomena kontraksi penampang saluran dapat dilakukan sebagai upaya

perbaikan kualitas air sungai, terutama kualitas fisik seperti DO dan TSS.

Untuk dapat memaksimalkan potensi kontraksi penampang dalam perbaikan

kualitas air sungai perlu diperhatikan kecepatan aliran yang terjadi serta beban

pencemar yang masuk ke badan sungai.

V. 2 Saran

Dalam menetapkan debit aliran dan kecepatan aliran secara teoritis, perlu

diperhatikan faktor material pembentuk badan sungai. Tingkat kekasaran

yang berbeda dari masing – masing material akan memberikan nilai

hambatan yang berbeda pula untuk masing – masing aliran yang terjadi.

Semakin kasar material yang digunakan, maka semakin banyak energi

yang hilang. Sehingga, semakin lambat pula aliran yang terjadi.

Disarankan untuk melakukan pengujian pada lokasi yang memiliki

panjang segmen lebih besar atau lokasi dengan geometri yang

bervariatif misalnya cascade. Sehingga, dapat diteliti lebih lanjut

keefektifitasan kontraksi penampang dalam upaya perbaikan kualitas air

sungai. Namun, perlu diperhatikan pula debit aliran yang terjadi.

Diupayakan debit di setiap titik seragam, sehingga dapat diasumsikan tidak

terjadi penambahan beban pencemar yang mempengaruhi hasil pengujian.

Perlu diperhatikan pula kecepatan aliran yang terjadi di segmen yang

mengalami kontraksi. Apabila pada segmen tersebut kecepatan v < 0,6 m/s,

perlu ditinjau sedimentasi yang terjadi di sepanjang segmen.

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous. 2001. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia. No 82 Tahun 2001.

Tentang : Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.

2001. 28 hal.

Chanson, Hubert. 2004. Environmental Hydrulics of Open Channel Flows.

Elsevier Butterworth –Heinemann : Burlington.

Chapra, Steven C. 1997. Surface Water - Quality Modelling. McGraw Hill : New

York.

Chow, V. T. 1959. Open-Channel Hydraulics. McGraw Hill, New York. Effendi,

H. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan

Lingkungan Perairan. Kanisius : Yogyakarta.

Irianto, E. W. 2002. Fenomena Hubungan Debit Air dan Kadar Zat Pencemar

dalam Air Sungai (Studi Kasus : Sub DPS Citarum Hulu). Bidang

Lingkungan Keairan LIPI : Jakarta.

Kharistya. 2006. Self Purification in Water Bodies. 1 hlm.

http://www.nalms.org/glossary/lkword_s.htm, 13 Desember 2007, pkl.12.43.

Monoarfa, Winarni. 2002. Dampak Pembangunan bagi Kualitas Air di Pesisir

Pantai Losari, Makassar. Sci&Tech, Vol. 3 No. 3 Desember 2002: 37-44

Mujiono, M. 2004. Model Prediksi Penyebaran Suspended Solid untuk

Mengetahui Sebagian Tingkat Kekeruhan pada Kanal Tarum Barat. Tesis

S2. Departemen Sipil FT UI, Depok: x + 77 hlm.

Nasution, I. R. 2005. Aliran Seragam pada Saluran Terbuka Teori dan

Penyelesaian Soal. e-USU repository. Jurusan Sipil FT USU : Medan.

Potter, Merley C & Wiggert David C. 1997. Mechanics of Fluids. Prentice-Hall

International Inc. New Jersey.

Purcell, Patrick J. 2003. Design of Water Resources System. Thomash Telford,

London.

Salmin. 2005. Oksigen Terlarut dan Kebutuhan Oksigen Biologi sebagai Salah

Satu Indikator untuk Menentukan Kualitas Perairan. Oseana, Volume

XXX, Nomor 3, 2005 : 21 – 26.