tugas makalah_percampuran dan sirkulasi di estuari

Download Tugas Makalah_percampuran Dan Sirkulasi Di Estuari

If you can't read please download the document

Upload: rumagia

Post on 27-Jun-2015

909 views

Category:

Documents


33 download

TRANSCRIPT

TUGAS MAKALAHDINAMIKA LINGKUNGAN PESISIR DAN LAUTANPERANAN PERCAMPURAN DAN SIRKULASIDALAM MODEL SEBARAN POLUTAN DI ESTUARIAFAIZAL RUMAGIAC251050161PROGRAM STUDI PENGELOLAAN SUMBERDAYA PESISIR DAN LAUTANSEKOLAH PASCASARJANAINSTITUT PERTANIAN BOGOR20061DAFTAR ISIHalamanHalaman Judul ..................................................................... iDaftar Isi ............................................................................. iiA. Pengertian dan Tipe-Tipe Estuaria ................................. 1B. Proses Percampuran dan Sirkulasi di Estuaria ............... 4C. Prediksi Dispersi (Sebaran) Polutan di Estuaria .............. 9D. Prediksi Sebaran Polutan dengan Metode Kualitas Air ... 12E. Contoh Metode dan Solusi Analitik ................................. 13F. Penutup .......................................................................... 16Daftar Pustaka .................................................................... 182PERANAN PERCAMPURAN DAN SIRKULASIDALAM MODEL SEBARAN POLUTAN DI ESTUARIAA. PENGERTIAN DAN TIPE-TIPE ESTUARIAEstuaria dapat didefenisikan dalam berbagai cara, tergantung pada sudut pandang yang dianggap penting. Sejauhini, kebanyakanparaahli oseanografi, ilmuandan ilmupengetahuanyangberkaitandengannya, berpendapat bahwa estuari adalah daerah dimana terjadinya interaksi antara air tawar dan air laut. Estuaria didefenisikan sebagai wilayah pesisir semi tertutupyangberhubunganlangsungdenganlaut terbuka dan daerah percampuran antara air laut dan air tawar yang berasal dari daratan (Cameron and Pritchard, 1963 inDyer, 1979). Sementara itu menurut Weyl (1969), estuaria adalah wilayahperairansemi tertutupyangberhubungandengan lautan, yang perairannya tercampur dengan air tawar yang berasal dari daratan.Fairbridge (1980) memberikan batasan tentang estuaria, bahwa estuaria merupakantempat masuk (inlet) air laut hinggamencapai lembahsungai sejauhpengaruhpasang masihtampakkearahhuludanbisadibagi menjadi tiga segmen muara, yakni : a). segmen pantai atau bagian terendah dariestuaria yang berhubungan langsung dengan laut terbuka, b). segmen tengah yang dipengaruhi oleh salinitas yangtinggi danterjadi percampurandenganair tawar (sungai), dan c). segmen hulu (fluvialesuary) yang ditandai oleh dominasi air tawar tetapi masih terpengaruh oleh gerakan pasang harian.3Interaksi antaraairtawardanair laut mengahasilkan sirkulasi air dan proses percampuran yang diakibatkan oleh adanya perbedaan densitas antara kedua jenis air tersebut. Densitasairlauttergantungpadasalinitasdantemperatur (suhu), tetapi di daerahestuarianilai salinitas jauhlebih tinggi dannilai temperatur umumnyalebihrendah. Untuk membedakan setiap estuaria berdasarkan pada bentuk dan polanyasecaraumumyangmenggambarkankarakteristik estuaria secara spesifik, maka faktor topografi, aliran sungai dan peristiwa pasang surut air laut merupakan faktor-faktor yang sangat berpengaruh dalam berbagai tingkatan percampuran antara air laut dan air tawar. Pada skala yang lebihkecil, terkadanganginmerupakansalahsatufaktor yang juga berpengaruh pada proses percampuran tersebut. Hasil percampuran yang terjadi akan menggambarkan struktur densitas dan presentasi stratifikasi yang menghasilkan modifikasi pada sirkulasi air (Dyer, 1979).Sebagian besar estuaria yang telah dipelajari berhubungan dengan kategori pesisir pantainya, dan menunjukkan kondisi adanya perbedaan dalam pola sirkulasi (circulation patterns), stratifikasi tekanan (density stratification) danproses percampuran(mixingprocesses) yang terjadi pada daerah estuaria tersebut. Akibatnya, salah satu dasar klasifikasi yang baik untuk digunakan dalam mengklasifikasikan estuaria adalah berdasarkan pada distribusi salinitas dan karakteristik aliran arus yang terjadi di estuaria (Dyer, 1979).Pritchard(1955) danCameronandPritchard(1963)in Dyer (1979); Meadows and Campbell (1978), telah mengklasifikasikan estuaria berdasarkan stratifikasi dan karakteristik distribusi salinitasnya. Mereka membagi estuaria menjadi empat tipe utama estuaria, yaitu : estuaria 4berstratifikasi tinggi (Highly Stratified Estuary) atau estuaria tipebaji garam(Salt WedgeEstuary), estuariatercampur sebagian (Partially MixedEstuary), estuaria homogen vertikal tidak homogen lateral (Vertically Homogeneous Estuary with laterally inhomogeneous), dan estuaria homogen vertikal homogen lateral (Vertically Homogeneous Estuary with laterally homogeneous/sectionally homogeneous).Estuariaterstratifikasi tinggi (HighlyStratifiedEstaury) atauestuariatipebaji garam(SaltWedgeEstuary) adalah estuaria berstratifikasi sempurna/nyata atau lebih dikenal sebagai estuariabaji garam. Estuariatipeini dicirikanoleh adanya batas yang jelas antara air tawar dan air asin, biasanya ditemukan di daerah-daerah dimana aliran air tawardari sungai besarlebihdominandaripadaintrusi air laut yang dipengaruhi oleh pasang surut. Pada estuaria tipe inipang surut lebih kecil, dan aliran air sungai lebih besar. Massa air laut berada di bawah massa air tawar, danpercampuran secara vertikall sangat sedikit terjadi diantara kedua massa air.Gambar 1.Estuaria Terstratifikasi Tinggi (Highly Stratified Estaury) atau Estuaria Tipe Baji Garam (Salt Wedge Estuary)Estuaria tercampur sebagian(Partially Mixed Estuary) adalahestuariayangpalingumumdijumpai, dimanaaliran air tawar dari sungai seimbang dengan air laut yang masuk melalui pasang surut. Pada estuaria tipe ini, pasang surut air lautakanlebihbesar,danairlautyangmasukdankeluar akan melebihi arus keluar sungai (air tawar). Disini preoses percampuran (mixing) akan lebih besar terjadi antara kedua 5 SeawaterRiver (Sumber: Karleskint, 1998 ; Meadows and Campbell, 1978 ; http:// www.schc.sc.edu/MARE/estuaries.htm )SeawaterRiverSeawaterRivermassa air, dan akibat pengaruh gaya Coriolis akan menyebabkan air tawar akan dibelokkan ke arah kanan pada sisi muarasungai di belahanbumi utaradankesisi kiri muara di belahan bumi selatan ( pemandangan ke arah muara). Sebagai hasilnya batas antara air tawar dan air laut akan dimiringkan/dibelokkan.Gambar 2.EstuariaTercampur Sebagian(PartiallyMixed Estaury)(Sumber :Karleskint, 1998 ; Meadows and Campbell, 1978 ; http:// www.schc.sc.edu/MARE/estuaries.htm )Estuaria homogen vertikal tidak homogen lateral (Vertically Homogeneous Estuary with laterally inhomogeneous) adalahestuaria yang lebar, memiliki penampangmelintangyangkecil dantenagapasangsurut tinggi. Pada estuaria tipe ini, arus air tawar akan berkurang, danakandidominasi olehpasangsurut airlaut. Airtawar akan bergerak ke sisi kanan muara dan air tawar masuk dari sisi kiri muara, tetapi batas antara keduanya terbentuk secara vertical. Tipe estiaria ini umumnya lebih lebar.Gambar 3.Estuaria homogen vertikal tidak homogen lateral (Vertically Homogeneous Estuary with laterally inhomogeneous)6(Sumber : Karleskint, 1998 ; Meadows and Campbell, 1978 ; http:// www.schc.sc.edu/MARE/estuaries.htm )Estuaria homogen vertikal homogen lateral (Vertically Homogeneous Estuary with laterally homogeneous/sectionally homogeneous) adalah tipe estuaria yang sempit, memiliki penampang melintang yang kecil dan tenaga pasang surut tinggi, air tawar dan air laut tercampur sempurna dan pada muaranya umumnya sempit.Gambar 4.Estuariahomogen vertikal homogen lateral (Vertically Homogeneous Estuary with laterally homogeneous/sectionally homogeneous)(Sumber:Karleskint, 1998 ; Meadows and Campbell, 1978 ; http:// www.schc.sc.edu/MARE/estuaries.htm )B. PROSES PENCAMPURAN DAN SIRKULASI DI ESTUARIASalah satu ciri estuaria adalah adanya percampuran dan atau pencucian air laut oleh air tawar, yang dapat menimbulkan gradien densitas dan berperan menggerakkan pola sirkulasi di estuaria. Ciri ini memberikanpengertian bahwa proses sirkulasi air di estuaria menyangkut dua hal, yaituprosesmasuknyaair tawar danair laut keestuaria sertaprosesterjadinyapercampuranairtawardanairlaut yang masuk ke estuaria.Airyangmasukkeestuariaditentukanolehkecepatan aliran dari sungai (Run off= R) dan kekuatan pasang surut(Tidal=T). Prosesalirantersebutdapatdilihatpada gambar berikut :7RT Seawater River

Gambar 5. Proses Masuknya Air Tawar dan Air Laut ke Estuaria(Sumber : Meadows and Campbell, 1978)Besarnyanilai Rdannilai Tyangmasukkeestuaria sangat menentukan tipe dari estuaria. Jika R lebih besar dari T, makajumlahairtawardi estuarialebihbanyakdari air laut, begitupunsebaliknya. Jumlahair tawar danair laut relatif samajikaRdanTjugarelatif sama. Dari gambar dapatdilihatbahwaairlautmasukkeestuariadari bawah dan air sungai masuk ke estuaria dari atas. Hal ini disebabkanolehadanyaperbedaandensitas(massajenis) air tawar dan air laut, dimana air laut memiliki densitas yang lebih besar dibandingkan dengan air tawar sehingga air tawar cenderung untuk berada diatas. Perbedaan densitas air yangmasuk ke estuaria ini menyebabkan munculnya gradien densitas dan terjadinya percampuran antara dua massajenisairyangberbedatersebut. Prosesdanbentuk percampuranjugaditentukanolehbesarnyaRdanTyang masuk ke estuaria.Kekuatan aliran air sungai (R) dan kekuatan pasang surut dari laut (T) yang masuk pada estuaria sangat menentukan bentuk percampuran antara kedua massa air. Percampuran ini juga akan menentukan stratifikasi air pada estuaria. Jika terjadi percampuran semua massa air, maka tidak terdapat stratifikasi pada estuaria, jika tidak terjadi percampuran, maka stratifikasi menjadi sangat jelas/nyata dan jika terjadi percampuran sebagian maka akan muncul stratifikasi sebagian pula (tidak terlalu nyata).8Air sungai dan air laut yang masuk pada estuaria memiliki nilai salinitas (kadar garam) yang berbeda, dimana salinitas air laut lebih tinggi dibanding salinitas air tawar. Ini berarti bahwa percampuran dua massa air di estuaria merupakan percampuran dua salinitas yang berbeda sehingga stratifikasi yang terbentuk juga merupakan stratifikasi berdasarkan salinitas.Gambar 6. Profil Salinitas dan Velositas pada bagian-bagian estuaria(Sumber : Dyer, 1979)Percampuran(mixing)antaraair tawar danair laut di daerahestuariadandi perairanpesisirakanmenghasilkan pergerakan massa air laut naik ke permukaan dan massa air tawarakantercampurkebagianbawahperairan. Prosesini disebut sebagai sirkulasi di estuaria (Grant, 1972). Gambar 7.Profil Salinitas dan Velositas pada Estuaria Tipe Baji Garam (Salt Wedge Estuary).(Sumber : Dyer, 1979)9Gambar 8. Profil Salinitas dan Velositas pada Estuaria Tercampur Sebagian (Partially Mixed Estuary).(Sumber : Dyer, 1979)Gambar 9.Profil Salinitas dan Velositas pada Estuaria Homogen Vertikal dengan variasi lateral di belahan bumi utara.(Sumber : Dyer, 1979)Dyer (1979) menyatakanbahwa, proses percampuran antara air tawar dan air laut di estuaria disebabkan oleh dua proses, yakni entrainment dandifusi. Entrainment adalah proses satu arah (one-way process) dimana massa air yang memiliki turbulensi yang rendah tenggelam kedalam massa air yang memiliki turbulensi yang tinggi. Tingkatan entrainment akan bertambah sejalan dengan bertambahnya perbedaan velositas antara setiap lapisan massa air. Karena pergerakanvertikal olehairlautpadaprosesentrainment, maka energi potensia dari kolom air akan meningkat. Akibat dari entrainment dengan turbulensi yang besar akan membentuklapisanturbulensi yangsemakinbanyak, dan semakintercampur di daerahmuara. Difusi adalahproses duaarah(two-wayprocess)dimanavolumeairyangsama besarsalingbertukarpadabataskedualapisanmassaair. Proses ini membutuhkan turbulensi pada kedua lapaisan massa air.Tingkat percampuranolehkeduaprosesyangberbeda tersebut tergantung pada tingkat turbulensi dari kedua lapisan perairannya. Jika turbulensinya sama antara lapisan 10atas dan lapisan bawah maka tidak terjadi entrainment, seluruh proses percampurannya dihasilkan oleh difusi turbulen. Jikalapisanbawahnyastatis, makatidakterjjadi difusi pada lapisan interface dan percampurannya terjadi karena entrainment (Dyer, 1979).Proses percampuran di estuaria dapat dinyatakan dengan dua model penomoran, yaitu Reynolds Number (Re) dan Richardson Number (Ri).Re merupakan perbandingan relatif pentingnya gaya non-linear yang menyebabkan aliran tidak stabil (berolak) dan gaya viskositas yang menyebabkan terjadinya gesekan molekuler sehingga aliran menjadistabil(laminar). Secara matematis, Re dapat dinyatakan : dimana :Keterangan :Re=Reynolds Number v=Kinematik Viskositasu =Velositas =Viskositas MolekulerD =Kedalaman (Depth) =DensitasJika nilai Re < 2000, alirannya menjadi laminar dan jika Re di atas 105(Re > 1,5 3,6 x 105) maka alirannya akanberolak. Jikanilai Rediantarakeduakisarantersebut maka alirannya akan bersifat transisionaldan terbentuknya olakan akan sangat tergantung pada lebar tempat alirannya (2000 < Re < 1,5 x 105)(Dyer, 1979).Ri merupakan perbandingan antara gaya stabilisasi dari stratifikasi densitas dengan gaya destabilisasi akibat pengaruh velocity shear. Secara matematis, Ri dapat dinyatakan :Jika Ri > 0 maka stratifikasi stabil, jika Ri = 0 maka tidak ada stratifikasi antara dua kedalaman massa air dan jika Ri < 0 maka stratifikasi tidak stabil (Dyer, 1979).11uD= Re =2=zuzgRiDalam memprediksi karakteristik estuaria, sangatlah penting untuk mengetahui kuantitas proses percampurannya. Untuk memprediksinya dengan memperhatikan keberadaan garam pada setiap bagian dari estuaria, dengan menghitung jumlah garamyang masuk dalamvolume air dan jumlah garamyang keluar, dan perubahan salinitas yang terjadi dalam massa air tersebut.Gambar 10. Transport Garam di dalam Volume Elemen(Sumber : Dyer, 1979)Secara prinsip, keberadaan garam di estuaria mengikuti hukum kekekalan massa dimana jumlah garam selalu berada dalam keseimbangan (hukum kekekalan garam). Keseimbangan atau perubahan garam terhadap waktu tergantung pada proses adveksi dan proses difusi eddy yang terjadipada ketiga sumbu, yaitu sumbu x, y dan z. Secara umum, persamaan keseimbangan garam di estuaria dinyatakan dengan persamaan berikut :Keterangan :=Rata-rata kecepatan adveksi pada sumbu x= Rata-rata kecepatan adveksi pada sumbu y=Rata-rata kecepatan adveksi pada sumbu z=Perubahan salinitas terhadap waktu=Perubahan salinitas pada sumbu x = Perubahan salinitas pada sumbu y=Perubahan salinitas pada sumbu z12yzxUSzxy( )x xUSUS+AdveksiDifusi Eddy)zSK (z)ySK (y)xSK (x zSwySvxSutSz y x++uwvt S xSy S z S )xSK (xx=Perubahankoefisiendifusi sumbuxterhadapperubahansalinitas sumbu x=Perubahankoefisiendifusi sumbuyterhadapperubahansalinitas sumbu y=Perubahankoefisiendifusi sumbuzterhadapperubahansalinitas sumbu zKeseimbangangaramyangterjadi padasetiapestuaria tergantungdari tipedanbentuk/ karakteristikestuariaitu sendiri. Berikut adalah persamaan keseimbangan garam (salt balances) pada berbagai tipe estuaria :Persamaan keseimbagan garamEstuaria tipe baji garam(salt wedge estuary ) : Persamaan keseimbagan garam Estuaria tercampur sebagian(partially mixed estuary ) : PersamaankeseimbagangaramEstuariahomogenvertikal denganvariasi lateral ( verticallyhomogenous withlateralvariations ) : PersamaankeseimbagangaramEstuaria homogen secara vertikal dan lateral ( sectionally homogeneous ) : C. PREDIKSI DISPERSI (SEBARAN) POLUTAN DI ESTUARIAMendekati daerah muara dari sebuah estuaria, fraksi air tawar relatif rendah dan hanya sedikit air laut yang berkurang. Sejumlah proses percampuran akan terjadi pada setiap pasang surut untuk mengurangi massa air tawar yang berasal dari aliran sungai. Volume air yang hilang dapat lebih lebih besar jika dibandingkan dengan aliran sungai dan 13)ySK (yy)zSK (zzzswxsu+= 0+= 0zsKz zswxsuz+= 0ysKy ysvxsuy= 0xsKx xsuxvolume ini sangat berguna untuk menghilangkan dan mengurangai polutan. Sebagai konsekwensinya, estuaria menjadi lebihbaikuntungmengurangi danmenghilangkan polutan dibanding dengan proses yang terjadi pada anakan sungai. Hal ini sangat berguna untuk mempelajari penyebaran polutan dan pengauh-pengaruhnya (Dyer, 1979)Dalam mempelajari penyebaran atau konsentrasi polutan pada perairan estuaria, digunakan suatu asumsi yaitu polutan bersifat neutrally bouyant, dimana apabila polutan dibuangkedalamperairanestuariaakansegeralarut dan tercampur dengan aliran sehingga polutan tidak mengganggu aliran dan gerak aliran tidak berubah. Dengan demikian, polutan terdispersi dengan baik di perairan sehingga konsentrasi /sebarannya dapat dipelajari. Berdasarkansifatnya, polutandibagi menjadi duakategori yaitu polutan konservatif (Conservative Pollutants) dan polutan non-konservatif (Non-conservative Pollutants). Polutan konservatif (Conservative Pollutants) adalah polutanyangapabila dibuang/dimasukkandalamperairan tidakmengalami penguranganataupenambahan. Polutan konservatif menyebar dalamperairan dengankonsentrasi tergantung pada proses adveksi dan proses difusi eddy polutan (mengikuti pola salinitas). Dispersinya hanya tergantungpadapercampuranolehpasangsurut danair tawar yang akan menyebarkannya ke hilir dan ke hulu estuaria atau dengan kata lain konsentrasinya hanya tergantung pada proses percampuran (gerak air) yang terjadi.Dyer (1979) menyatakanbahwa, jika suatuperaiaran dalamkondisi konservatif, tidak mengalami pengurangan, pulutan di estuaria akan dipengaruhi oleh pencampuran akibat pasang surut, sehingga polutan tersebut akan 14terdistribusi kearahhuludankearahhilir estuariaoleh gerak pasang surut. Jika polutan berprilaku sama dengan air laut atau air tawar, distribusi polutan akan secara langsung dihubungkan dengan distribusi salinitas, sesaat setelah kondisisteady statetercapai. Prediksi sebaran polutan juga dapat dilakukan berdasarkan pengetahuan tentang sebaran air tawar di estuaria.Ketchum(1955)inDyer(1979) telahmengembangkan metode fraksi air tawar untuk memprediksi konsentrasi polutan. Konsentrasi rata-ratapenampangmelintangpada titik buangan setelah kondisisteady statetercapai dan dinyatakan sebagai Co, dan diformulasikan sebagai berikut :dimana : Co= Konsentrasi rata-rata penampang melintang pada titik buangan setelah kondisisteady state.P =Laju masukan polutan.R =Debit air sungai.fo=Konsentrasi air tawar pada penampang melintang.Kearahhilirbuangan(outfall), polutanharusmelewati penampangmelintangdenganlajuyangsamadenganlaju pelepasan (discharged) di titik buangannya. Konsentrasi rata-rata penampang melintang pada jaran x (Cx) dari titik buangan adalah :dimana :fo=konsentrasi air tawar saat melewati penampangmelintangpada jarak x dari titik buangan.Ke arah hulu dari titik buangan, banyaknya polutan yang terbawakehulubersamaair asinakanseimbangdengan yang terbawa ke arah hilir oleh aliran rata-rata (mean flow). Distribusi polutan akan secara langsung proporsional dengan distribusi salinitas, dan berbanding terbalik dengan fraksi air 15o ofRPC =xoxo xfRPffC C = =tawar. Sehingga konsentrasi rata-rata penampang melintang pada jarak x (Cx) dari titik buangannya dirumuskan menjadi :dimana :Sx=Salinitas rata-rata pensmpsng melintsng sejauh x ke hulu buangan.So = Salinitas rata-rata penampang melintang pada buangan.Gambar 11.Distribusi Polutan Konservatif pada Kondisi Steady-state(Sumber : Dyer, 1979)Polutan non-konservatif (Non-conservative Pollutants) adalah polutan yang mengalami penambahan atau pengurangan dalam perairan, seperti ada polutan yang mati, mengendapdanadasumbersumberpembuanganpolutan yang lain. Konsentrasi polutannya tergantung pada percampuran oleh air tawar dan pasang surut, serta proses lainnya yang mengeluarkan (sink) seperti peluruhan (decay), mortalitas, pemangsaan (grazing), deposit di dasar, absorpsi, serta proses penambahan (source) seperti limpasan setempal (local runoff) dari deposit dasar.Pada polutan non-konservatif prediksi konsentrasinya menjadi lebih sulit, karena dua faktor, yaitu gerak air (adveksi dandifusi)danprosespenambahan(source)atau pengurangan (sink).Konsentrasi polutan konservatif dan non-konservatif dapat dinyatakan dalam persamaan :16C K C KzCKz yCKy xCKx zCwyCvxCun z y x ... )()()(++=t C 1oxo xSSC C =Polutan KonservatifPolutan Non-KonservatifKeretangan :C: Konsentrasi PolutanK1: Koefisien penurunan/penambahan polutan akibat proses ke-1Kn: Koefisien penurunan/penambahan polutan akibat proses ke-nKonsep simbol yang lain, sama dengan konsep pada persamaan keseimbangan garam.Tanda tergantung sifat dari setiap proses (menurunkankonsentrasi (-) ataumeningkatkan konsentrasi (+)).D. PREDIKSI SEBARAN POLUTAN DENGAN MODEL SEBARAN KUALITAS AIRPada umumnya model kualitas air didasarkan pada hasil analisis, perhitungan (numerical) atau simulasi terhadap persamaanadveksi-difusi. Tekniklainyangdikembangkan melibatkan proses stokastik (stochastic processes), atau perubahan dari penambahan (sources) dan pengurangan (sinks), ataujugatekinikkorelasi (co-relationtechniques). Metode analisis yang digunakan umumnya menggunakan bentuk sederhana dari persamaan adveksi-difusi atau kelipatannya, dan telah terbukti berguna dalam menganalisis masalah buangan di laut dan masalah polutan secara umum padadaerahpasangsurut yanghomogen(homogeneous tidal zone) (McDowell and OConnor, 1977).Padamayoritasmodel kualitasair, diasumsikanbahwa polutan yang dibuang akan tercampur secara cepat dengan lingkungansekitarnya, sehinggakombinasi alirannyaakan mengambang netral (neutrally buoyant) dan memiliki pengaruh yang kecil terhadap aliran yang ada. Akan tetapi, 17teoriJet entrainmentdapat diaplikasikan untuk menentukan konsentrasi polutanpadatitik awal dari kondisineutrally buoyant dan juga berguna sebagai kondisi awal dari analisis adveksi-difusi.Menurut McDowell and OConnor (1977), berdasarkan pada skala waktu yang digunakan pada model, model kualitas air dapat dikelompokkan menjadi tiga kategori, yaitu : 1. Steady-statemodels , dimanadistribusi longitudinal dari parameter kualitas air ( ) diasumsikan identik pada berbagai posisi dan waktu pada siklus pasang surut yang berurutan. Model demikian biasanya satu dimensi dan akan mengindikasikan distribusi longitudinal polutan pada saat air surut terendah ( /t = 0) atau sebagai rata-rata satusiklus pasangsurut ( T/t=0). Gerak advektif disebabkanolehaliranairtawaratauolehaliranefektif akibat aliran air tawar dan gerakan pasang surut. Model ini umumnya diaplikasikan pada zona aliran air tawar atau estuaria panjang dengan aliran air tawar yang kontinu.2. Variasi antar siklus pasangsurut(Tidal-averagedtime- varying models ), dimana parameter kualitas air bervariasi dari satu siklus pasang surut ke siklus pasang surut berikutnya( T/t0). Kondisi dalamsatupasuttidak direpresentasikan kembali. Gerak adveksi yang disebabkan oleh aliran air tawar seperti pada kategori 1. model ini diaplikasikan pada kasus dimana polutan dibuang sewaktu-waktu (intermittent) atau dibuang secara kontinu tetapi bervariasi denga skala waktu yang lebih lama darisatu siklus pasang surut. Modelinitelah digunakan pada zona air tawar dari estuaria yang panjang 18maupun perairan pesisir dimana terdapat persambungan kanal pasang surut (inter-connected tidal channels).3. Metode berubah dengan waktu(General time-varying models ), dimana parameter kualitas air diperbolehkan bervariasi dari waktu ke waktu ( /t 0). Kondisi dalam satu siklus pasang surut dihasilkan kembali. Gerak adveksi dihasilkan sebagai hasil sesaat dari aliran air tawar danaruspasangsurut. Model ini esensial untuk estuari pendek atau untuk kondisi dimana kuantitas polutanbervariasi secarasignifikanselamasatusiklus pasang surut. Sebagai contoh, aliran air tawar yang bervariasi cepat dari DAS gundul (flashy catchments), sementara produksi oksigen terlarut oleh proses fotosintesis atau deplesinya oleh pertumbuhan alga menunjukkan variasi harian yang kuat.E. CONTOH METODE DAN SOLUSI ANALITIKMayoritas model analitik didasrkan pada solusi langsung dari persamaan adveksi-divusi, termasuk didalamnya komponen source dan sink. Sebagai contoh, persamaan rata-ratapenampangmelintang(cross-sectional average) yang menyatakan laju perubahan polutan organik non-konservatif yangneutrally uoyantdi sungai arau estuaria yang dikemukakan oleh Dobbins (1965) in McDowell and OConnor (1977) sebagai berikut :Dimana : L adalah konsentrasi Biochemical Oxygen Demand (BOD) dalam g/m3.E adalah koefisien disperse (difusi).K1adalahlajukonstanpengurangan(removal) dari BOD oleh oksidasi biokimia (biochemical oxidation).19aL L K KxL UxLEAx A tL' + ' ) + (' ' 1= ' 3 1K3adalah laju konstan pengurangan BOD oleh sedimentasi dan absorbsi material organik padadeposit dasar perairan.Laadalah penambahan (source) BOD oleh limpasan air (runoff) lokal atau dari material yang tersuspensi dari deposit dasar.Persamaan yang mirip untuk menjelaskan distribusi longitudinal dari oksigenterlarut(dissolvedoxygen)adalah sebagai berikut :Dimana : adalah konsentrasi DO dalam mg/l.K2adalah laju konstan penambahan oksigen kedalam sistem oleh proses aerasi pada permukaan. sadalah konsentrasi oksigen jenuh dalamair pada suhu sistem.DBadalah komponen umum untuk sink (-) atau source (+). Kehilangan (sink) oksigen oleh pertumbuhan alga dan penambahan (source) oleh fotosintesisA, E, K2sama dengan persamaan pada rumus sebelumnya.Untuk memperoleh solusi analitik dari persamaan-persamaan diatas, mka dibuat asumsi bahwa koefisien dispersi (E) dianggapkonstanterhadapwaktudanruang, dangerakadveksi adalahakibat dari aliranair tawardan arus pasang surut, seperti hasil dari mode kategori 1 dan 2. solusi analitik lebih cocok pada zona pasang surut homogen pada estuaria yang sempit, dimana koefisien dispersinya (E) relatif kecil.Contoh Solusi AnalitikModel Kategori 120B sD K L Kx UxEAx A t ) ' ' ( + '' ' 1= ' 2 1Polutan dibuang pada satu titik ke estuaria yang panjang, sempit, homogen dan luas yang konstan. Distribusi longitudinal yangsteadystatedari BODdanDOdiperoleh dari persamaan sebelumnya, dengan kondisi : /t = 0 dan L/t = 0 dan E yang dihasilkan konstan, tanpa adanya kehadiran alga (tidak ada proses fotosintesis), tidak ada limpasan air local dan tidak ada pengaruh sedimentasi, maka persamaannya akan menjadi :Solusi analitik dari persamaan di atas akan menjadi :Dimana :Wadalah massa polutan yang dibuang per unit waktu Qf adalahdebit airtawar (AUf,Uf= velositas rata-rata aliran sungai) (x) adalah defisit DO ( s - ) sebagai fungsi dari jarak (x).Tanda negative pada eksponen(e) adalah untuk titik kearahhilirdari titikbuangan(x>0), danpositif untuk titik kea rah hulu dari titik buangan (x < 0).Model Kategori 2Polutandibuangpadasuatutitikyangbersifat sesaat yanghilangbersamaandenganwaktudalamaliranyang 21'' '01L KxL UxLxE

,`

.|) ' ( '' '0'2 1 +

,`

.|sK L KxUx xE]]]

t ) 1 (2exp ) ( '11 Ex UQWx Lff2121141]]]]

+ fUE K'']]]

t ]]]

t ) 1 (2exp1) 1 (2exp1) ('2211 1 21Ex UEx UQ K KW Kf ff2122241]]]]

+ fUE Kpanjang, zona pasang surut yaang homogen sejalan dengan periode aliran sungai yang konstan. Konsentrasi polutan (C) dihasilkanolehmassapolutanyangmasukdanbercampur dengan air, dan laju kelarutannya adalah Ko. Dengan La = 0, (K1+K3) = Ko dan Ldigantikan oleh C,Adan E = konstan, maka persamaannya akan menjadi :Distribusi longitudinal konsentrasi polutan pada rata-rata penampang melintang pada saatpasang surut terendah, yang merupakan solusi analitik dari persamaan di atas, adalah :Dimana :C(x,t)adalah konsentrasi polutan pada posisix setelah waktu t.M adalah massa polutan yang terlarut pada posisi x = 0 dan t = 0.adalah densitas aliran polutan.tadalah humlah waktu sejak polutan dilepaskan dalam air.F. PENUTUPBerdasarkanpenjelasandiatas, dapat disimpulkan beberapa hal adalah sebagai berikut :1. Estuaria dapat didefenisikan dalam berbagai cara, tergantung pada sudut pandang yang dianggap penting. Sejauh ini, kebanyakan para ahli oseanografi, ilmuan dan ilmu pengetahuan yang berkaitan dengannya, 22C KxC UxCxEtCo=+4) (exp4'= ) , (2t KEt t U xEt A Mt x Cofoberpendapat bahwa estuari adalah daerah dimana terjadinya interaksi antara air tawar dan air laut2. Salah satu ciriestuaria adalah adanya percampuran dan atau pencucian air laut oleh air tawar, yang dapat menimbulkan gradien densitas dan berperan menggerakkan pola sirkulasi di estuaria.3. Percampuran(mixing)antaraair tawar danair laut di daerah estuaria dan di perairan pesisir akan menghasilkan pergerakan massa air laut naik ke permukaan dan massa air tawar akan tercampur kebagian bawah perairan. proses percampuran antara air tawar dan air laut di estuariadisebabkanolehduaproses, yakni entrainment dan difusi.4. Statifikasi yang dimaksud adalah stratifikasi densitas dan stratifikasi salinitas. Secara vertikal, densitas dan salinitas bagian dasar lebih tinggi dibanding bagian permukaan.5. Dalam memprediksi karakteristik estuaria, sangatlah penting untuk mengetahui kuantitas proses percampurannya. Untuk memprediksinya dengan memperhatikankeberadaangarampada setiapbagian dari estuaria, dengan menghitung jumlah garamyang masuk dalam volume air dan jumlah garam yang keluar, danperubahansalinitas yangterjadi dalammassa air tersebut.6. Berdasarkan sifatnya, polutan dibagi menjadi dua kategori yaitu polutan konservatif (Conservative Pollutants) dan polutan non-konservatif (Non-conservative Pollutants).7. Agar dapat terdispersi (segera larut) dan tidak mengganggu pergerakan aliran maka polutan yang dibuang/dimasukkan pada estuaria harus bersifat neutrally bouyant.238. Pada umumnya model kualitas air didasarkan pada hasil analisis, perhitungan(numerical)atausimulasi terhadap persamaan adveksi-difusi. Metode analisis yang digunakan umumnya menggunakan bentuk sederhana dari persamaan adveksi-difusi atau kelipatannya, dan telah terbukti berguna dalam menganalisis masalah buangan di laut dan masalah polutan secara umum pada daerah pasang surut yang homogen (homogeneous tidalzone)9. Berdasarkan pada skala waktu yang digunakan pada model, model kualitasairdapatdikelompokkanmenjadi tigakategori, yaitu:Steady-statemodels,Variasi antar siklus pasang surut (Tidal-averaged time-varying models), dan Metode berubah dengan waktu (General time-varying models)10. Selain seperti polutan konservatif, konsentrasi/dipersi polutan non-konservatif juga dipengaruhi oleh proses-proses lain yang dapat menyebabkan penurunan atau penambahan polutan (sink dan source).24DAFTAR PUSTAKADyer, K. R. 1979. Estuaries : A Physical Introduction. A Wiley-Interscience Publication. John Wiley & Sons, London New York Sydney Toronto. 140 p.Fairbridge, R. 1980.The Estuary : Its Defenition and GeodynamicCycle.In: ChemistryandBiochemistryof Estuaries. Olaussan, e. DanCato, I. (eds)., Wiley, New York. p. : 1 35.Grant, G. M. 1972.Oceanography, AViewof theEarth. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersy. p. : 250 254.http:// www.schc.sc.edu/MARE/estuaries.htm Karleskint, G., Jr. 1998.Introduction to Marine Biology. Saunders Colleg Publishing, Harcourt Brace College Publishers, Philadelphia-Fort Worth-Chicago-San Fransisco-Montreal-Toronto-London-Sydney-Tokyo. p.: 240 243.Meadows, P. S. andJ. I.Campbell.1978.Anintroductionto Marine Science. Blackie & Son Limited, London. p.: 62 64.McDowell, D. M., and B. A.OConnor. 1977.Hydraulic behavior of Estuaries. The Macmillan Press Ltd, London and Basingtoke. 292 p.Weyl, P. K. 1969.Oceanography: AnIntroductiontothe Marine Environment. Wiley &Son, Inc. NewYork London Sydney Toronto. p.: 465 466.25