Penerapan Model Matematik Streeter-Phelps dalam Penentuan Sebaran
Defisit Oksigen di Sungai Kali Wonokromo Kota Surabaya
Application of Streeter-Phelps Mathematic Modeling for Determination
Oxygen Deficit Distribution on Kali Wonokromo River Surabaya City
Ruslan Wirosoedarmo1*, Alexander Tunggul Sutan Haji1 , Eliza Masita Dewi2
1Dosen Teknik Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya, Jl. Veteran, Malang 2Mahasiswa Program Studi Teknik Lingkungan, Universitas Brawijaya, Jl. Veteran, Malang
*Email Korespondensi: ruslanwirosoedarmo@yahoo.co.id
ABSTRAK
Sungai Kali Wonokromo merupakan sungai Kota Surabaya, sungai ini dijadikan bahan baku air minum.Kondisi kualitas air Sungai Kali Wonokromo dapat digambarkan melalui defisit oksigen.Parameter lain seperti suhu, pH, BOD, dan kekeruhan dijadikan parameter pendukung dalam penentuan kualitas air Sungai Kali Wonokromo.Metode deskriptif kuantitatif digunakan dalam penentuan kualitas air sungai berdasar parameter DO, BOD, suhu, pH, dan kekeruhan kemudian dievaluasi berdasar standar baku mutu.Pemodelan matematik yang digunakan adalah model matematik Streeter-Phelps satu dimensi untuk menentukan sebaran defisit oksigen. Hasil pengukuran dan pengujian yang dilakukan pada penelitian menunjukkan bahwa kualitas air Sungai Kali Wonokromo berdasarkan parameter DO, BOD, suhu, pH, dan kekeruhan tidak sesuai dengan peruntukan air Sungai Kali Wonokrono yang digunakan sebagai air baku air minum. Kemudian hasil perhitungan yang dilakukan menunjukkan bahwa hasil defisit oksigen pada lokasi J1 sebesar 2.58 mg L-1, lokasi J2 sebesar 4.15 mg L-1, lokasi J3
sebesar 4.14 mg L-1, lokasi J4 sebesar 5.25 mg L-1, dan lokasi J5 sebesar 3.58 mg L-1. Model
Streeter-Phelps untuk Sungai Kali Wonokromo untuk penentuan defisit oksigen di sembarang titik telah disusun. Hasil analisis korelasi DO model dan DO aktual menunjukkan faktor korelasi (r) sebesar 0.91. Model Streeter-Phelps di Sungai Kali Wonokromo sudah representatif dan dapat diterapkan pada kondisi tetap.
Kata Kunci : Defisit oksigen, Streeter-Phelps, Kali Wonokromo Abstract
Kali Wonokromo River flows in Surabaya City. it is used for raw material drinking water for people.Quality of Kali Wonokromo River can be described through the oxygen deficit.Another parameters, like temperature, pH, BOD, and turbidity, are used for supporting in determining quality of Kali Wonokromo River. Descriptive quantitative methode was used for determining water quality of the river with several parameters, then those were evaluated by the standards. Modeling which were used was Streeter-Phelps Mathematic Modeling for one dimension for determining oxygen deficit. The result of the measurement and testing showed that water quality of Kali Wonokromo River based on DO, BOD, temperature, pH, and turbidity did not appropriate with its raw material drinking water. the result of
oxygen deficit at location J1 was 2.58 mg L-1, J2 was 4.15 mg L-1, J3 was 4.14 mg L-1, J4 was 5.25 mg L
-1, and J5 was 3.58 mg L-1. Streeter-Phelps for Kali Wonokromo River for determining oxygen deficit in
random sites in the river has arranged. The result of corelation analysis between model DO and actual DO showed that corelation factor (r) calculation was 0.91. So modeling for Kali Wonokromo River have been representative and could be used for steady state condition.
PENDAHULUAN
Sungai banyak dimanfaatkan untuk
keperluan manusia seperti tempat
penampungan air, alat transportasi,
mengairi sawah dan keperluan peternakan, keperluan industri, perumahan, sebagai daerah tangkapan air, pengendali banjir,dan ketersediaan air. Sungai sebagai tempat penampungan air mempunyai kapasitas tertentu dan dapat berubah karena aktivitas alami maupun antropogenik (Hendrawan, 2005). Sungai Kali Wonokromo merupakan salah satu percabangan Sungai Surabaya. Sungai Kali Wonokromo mengalir ke arah pantai timur dan bermuara di Selat Madura. Air dari sungai ini diolah menjadi air PDAM
dan dimanfaatkan untuk memenuhi
kebutuhan air bersih warga Surabaya
(Dokumentasi Hasil Pelaksanaan
Pembangunan Kabupaten dan Kota di Jawa Timur, 2014). Selain itu Sungai Kali Wonokromo juga memiliki fungsi pokok sebagai drainase kota, kegiatan perikanan, peternakan, mengaliri tanaman, serta pariwisata air (Badan Lingkungan Hidup
Kota Surabaya, 2011). Sungai Kali
Wonokromo yang memiliki banyak manfaat bagi masyarakat harus dapat memenuhi
kualitas air yang sesuai dengan
peruntukannya.
Kondisi kualitas air Sungai Kali Wonokromo dapat digambarkan melalui perubahan konsentrasi DO atau defisit oksigen yang terjadi di sungai. Besarnya defisit oksigen dapat digambarkan oleh Model Matematik Streeter-Phelps. Penelitian ini juga dapat menghasilkan Model Matematik untuk defisit oksigen yang dapat diterapkan di sembarang lokasi di Sungai Kali Wonokromo. Selain DO parameter lain seperti BOD, suhu, pH dan kekeruhan dapat menjadi bahan pertimbangan dalam analisis kualitas air Sungai Kai Wonokromo. Hasil penelitian diharapkan dapat menjadi rekomendasi pengambilan keputusan dalam pengelolaan Sungai Kali Wonokromo
BAHAN DAN METODE
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknik Sumberdaya Alam dan Lingkungan,
Universitas Brawijaya. Daerah studi
penelitian ini dikhususkan di Sungai Kali
Wonokromo, Kota Surabaya, Provinsi Jawa Timur, dimana lokasi pertama pada koordinat antara 7°18'00.3"LS 112°44'21.1"BT dan lokasi terakhir pada koordinat 7°18'20.5"LS 112°48'26.6"BT. Penelitian ini dilaksanakan mulai Bulan Februari 2016 sampai Juni 2016.
Pengumpulan Data
Alat untuk pengambilan data pada penelitian ini yaitu: bola ping-pong sebagai media pengukur kecepatan, stopwatch untuk mengukur waktu, Global Positioning System (GPS) untuk menentukan koordinat titik sampel, meteran untuk mengukur panjang sungai, tali rafia untuk membantu pengukuran panjang, tongkat bambu untuk
mengukur kedalaman sungai, botol
pengambil sampel untuk mengambil sampel air sungai, tali tampar sebagai alat mengikat botol pengambil sampel agar masuk pada kedalaman tertentu, pemberat untuk membantu botol sampel masuk pada kedalaman tertentu, botol semprot untuk menyimpan aquades dan digunakan untuk membasuh dan menetralkan peralatan, coolbox untuk mengawetkan sampel, DO meter untuk mengukur DO, pH meter untuk mengukur pH, termometer untuk mengukur suhu, ember untuk mencampur sampel air dari beberapa titik dalam satu lokasi, botol sampel untuk wadah sampel air sungai, kertas label untuk memberi keterangan pada botol sampel, perahu untuk sarana menyusuri sungai, kamera untuk dokumentasi, kalkulator untuk alat bantu perhitungan di lapang, alat tulis untuk mencatat data.
Alat untuk mengolah data yaitu personal computer yang dilengkapi software Microsoft Office Excel untuk perhitungan model matematik dan ArcGis untuk pengolahan Peta Lokasi Penelitian Sungai Kali Wonokromo. Sementara bahan pada penelitian ini yaitu sampel air Sungai Kali Wonokromo, aquades sebagai penetral peralatan, es batu sebagai pengawet sampel air, Peta Administrasi Kota Surabaya, Peta Waduk dan Bozem Kota Surabaya, Peta Sungai Kali Wonokromo.
Pengukuran Debit Sungai
Data debit diperoleh melalui perkalian antara luas penampang dan kecepatan.
Kecepatan aliran sungai didapatkan melalui
metode pelampung. Sementara luas
penampang sungai pada penelitian ini dihitung dengan metode aljabar pendekatan
analisis, dimana penampang sungai
berbentuk persegi panjang dihitung melalui persamaan 1 dan sungai trapesium dengan persamaan 2.
A = b x y (1)
A = ½ (a+b) x y (2)
A sebagai luas penampang basah (m2), a
sebagai lebar dasar sungai (m), b lebar sungai (m), dan y sebagai kedalaman sungai (m).
Pengolahan Data
Pengolahan data yang dilakukan di penelitian ini akan menghasilkan nilai defisit oksigen pada masing-masing lokasi penelitian. Kemudian model matematik defisit oksigen yang dapat diterapkan untuk seluruh titik di Sungai Kali Wonokromo juga akan ditentukan setelah adanya analisis
korelasi untuk mengetahui
kerepresentatifan model. Selain itu data yang ada digunakan untuk penentuan kualitas air berdasarkan konsentrasi DO dan parameter pendukung yaitu BOD, suhu, pH, dan kekeruhan.
Penyusunan Model Matematik
Model yang digunakan pada penelitian ini
adalah model Streeter-Phelps yang
digunakan untuk mengetahui defisit
oksigen yang tersebar di lokasi penelitian. Perhitungan yang perlu dilakukan dalam penyusunan model matematik dalam penelitian ini sebagai berikut.
1. Perhitungan Konstanta Reaerasi (Kr)
Angka konstanta kecepatan reaerasi
menunjukkan besarnya laju penyerapan oksigen atmosfer ke dalam perairan. semakin deras dan dangkal suatu perairan semakin besar angka konstanta kecempatan reaerasi (kr) dan sebaliknya (Chapra, 1997 dalam Astono dkk., 2008). Nilai Kr dapat dihitung dengan rumus pada persamaan 3 (Gizzard, 2007), dan untuk nilai Kr pada suhu berbeda pada persamaan 4 (Keputusan
Menteri Lingkungan Hidup No. 110 Tahun 2003).
Kr (20 oC) = 3.93 x (U0.5/H1.5) (3)
Kr (T o C) = Kr (20oC) x 1,016 (T-20) (4)
Kr (20oC) adalah konstanta reaerasi pada
suhu 20oC (hari-1), Kr (T oC) sebagai
konstanta reaerasi pada suhu tertentu (hari
-1), U sebagai kecepatan rata-rata aliran air
sungai (m/s), H sebagai kedalaman rata-rata sungai (m).
2. Perhitungan Konstanta Deoksigenasi (Kd) Nilai konstanta Kd (kecepatan deoksigenasi) sungai dapat menunjukkan kecepatan pemakaian oksigen oleh air sungai untuk
proses biokimia seperti penguraian
(dekomposisi) bahan organik atau BOD yang masuk ke dalam air sungai(Razif, 1994).Nilai Kd dapat dinyatakan dihitung dengan persamaan 5 (Ramdhani dkk., 2013). Sedangkan nilai Kd untuk suhu air yang
berbeda dapat ditentukan melalui
persamaan 6 (Keputusan Menteri
Lingkungan Hidup No. 110 Tahun 2003).
Kd (20oC) = 0.3 (H/8)-0.434 (5)
Kd (T o C) = Kd (20oC) x 1.047 (T-20) (6)
Kd (20oC) sebagai konstanta deoksigenasi
pada suhu 20oC (hari-1), Kd (T oC) sebagai
konstanta deoksigenasi pada suhu tertentu (hari-1), dan H sebagai kedalaman rata-rata
sungai (m).
3. Perhitungan BOD Ultimate
Nilai BOD ultimate pada temperatur dapat ditentukan dari nilai BOD520, yaitu BOD
yang ditentukan pada temperatur 20oC
selama 5 hari dengan menggunakan 7(Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 110 Tahun 2003).
La = BOD520/1-e-5.kd (7)
La sebagai BOD maksimum (ultimate) di
sungai setelah percampuran (mg L-1),
BOD520 sebagai BOD yang ditentukan pada temperatur 20oC selama 5 hari.
4. Perhitungan DO Saturasi
Nilai DO saturasi dipengaruhi oleh salinitas, tekanan, dan suhu. Pada penelitian ini
salinitas diasumsikan konstan dimana aliran air merupakan aliran freshwater dan tidak dipengaruhi kondisi pasang-surut. Tekanan atmosfer juga diasumsikan secara spasial konstan dikarenakan elevasi sungai relatif sama.Berdasarkan parameter suhu, DO saturasi dapat ditentukanseperti pada tabel 1.
Tabel 1. Nilai DO Saturasi berdasarkan Suhu
Sumber: Effendi, 2003.
5. Perhitungan Defisit Oksigen
Defisit oksigen pada badan air dapat diketahui melalui pemodelan matematik oleh Streeter-Phelps dimana model ini sesuai dengan keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 110 Tahun 2003.yang mana dapat dilihat pada persamaan 8.Nilai waktu (t) pada model
tersebut dapat dihitung berdasarkan
persamaan 9.
D = {(Kd.La)/(Kr-Kd)} x (e-Kd.t - e-Kr.t) + Da
(e-Kr.t) (8)
D sebagai defisit oksigen di sungai
terhadap waktu setelah percampuran (mg L
-1). Da merupakan defisit oksigen awal pada
titik buangan pada waktu (t) = 0, nilai Da merupakan hasil pengurangan DO saturasi dan DO lapang, t sebagai waktu (hari).
t = (x/v) x 86.4 (9)
x sebagai jarak dari titik sampel ke titik sampel yang lain (km), v sebagai kecepatan aliran sungai (ms-1).
6. Model Matematik Defisit Oksigen di Sungai Kali Wonokromo
Model matematik defisit oksigen untuk Sungai Kali Wonokromo dapat disusun menggunakan Persamaan 8 dengan merata-ratakan nilai kecepatan. konstanta reaerasi. dan konstanta deoksigenasi berdasarkan
persamaan matematis Streeter-Phelps
(Sitanggang dkk.. 2013). Pengujian Model
Model matematik defisit oksigen untuk Sungai Kali Wonokromo yang telah disusun diuji kerepresentasiannya dengan analisis korelasi. Analisis korelasi pada penelitian ini dilakukan dengan menghitung faktor korelasi (r) antara DO model dan DO aktual.
DO model dapat dihitung dengan
persamaan 10. sementara faktor korelasi dihitung dengan persamaan 11.
C= (Cs – D) (10)
C adalah konsentrasi dissolved oxygen
(mg L-1), Cs merupakan konsentrasi DO
saturasi (mg L-1),
(11)
r merupakan nilai korelasi, n sebagai jumlah sampel, x sebagai variabel bebas dalam hal
ini nilai DO model, y sebagai Variabel
bebas terikat hal ini Nilai DO lapang. Penentuan Kualitas Air Sungai Kali Wonokromo
Penentuan kualitas air Sungai Kali Wonokromo diperlukan untuk mengetahui kesesuaian antara pemanfaatan air Sungai Kali Wonokromo dengan kualitas airnya. Parameter kualitas air yang akan ditinjau pada penelitian ini yaitu DO. BOD. suhu. pH. dan kekeruhan. Standar baku mutu yang digunakan untuk parameter DO. BOD. suhu. dan pH yakni berdasarkan Peraturan Pemerintah nomor 82 tahun 2001 sedangkan untuk parameter kekeruhan menggunakan standar baku mutu yang ditetapkan oleh Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 416 Tahun 1990.
Suhu (oC) Kadar Oksigen Terlarut (mg/L) 28 7.83 29 7.69 30 7.56 31 7.43 32 7.30 33 7.18 34 7.06 35 6.95 36 6.84 37 6.73 38 6.62 39 6.51 40 6.41
HASIL DAN PEMBAHASAN Identifikasi Sumber Pencemar
Sumber pencemar P2. P3. P4. dan P5 yang masuk ke sungai pada dasarnya akan mempengaruhi kualitas air sungai di
lokasi-lokasi penelitian di Sungai Kali
Wonokromo. Jenis kegiatan yang
mempengaruhi kualitas air buangan
merupakan kegiatan domestik warga. Debit pencemar pada lokasi P2 sebesar 0.5 m3/s.
lokasi P3 sebesar 1.5 m3/s. P4 sebesar 0.25
m3/s. dan lokasi P5 sebesar 0.25 m3/s.
Sementara debit rata-rata sungai yang terkoreksi yang telah dihitung sebesar 17.28
m3/s. Hal ini dapat berarti adanya masukan
limbah dengan debit yang jauh kecil tidak berpengaruh signifikan terhadap kualitas air Sungai Kali Wonokromo. karena debit sungai yang besar dapat mengencerkan limbah. namun adanya akumulasi limbah pada Sungai Kali Wonokromo seiring
dengan berjalannya waktu dapat
menyebabkan terjadinya penuruanan
kualitas air sungai.
Kondisi Kualitas Air Sungai Kali Wonokromo
Kualitas air sungai pada penelitian ini ditinjau berdasarkan parameter suhu. kekeruhan. pH. BOD. dan DO.
1. Suhu
Hasil pengukuran suhu air Sungai Kali Wonokromo di sepanjang penggal daerah studi menunjukkan pada lokasi J1 suhu yang sebesar 32.8 oC. suhu pada kondisi
awal sudah cukup tinggi bila dibandingkan dengan suhu normal air sebesar 26-28 oC.
Lokasi J2 sebesar 32.2 oC. Selanjutnya pada
lokasi J3 suhu mengalami kenaikan dimana suhu terukur sebesar 33.6 oC. Namun pada
lokasi J4 suhu mengalami penurunan secara signifikan. dimana suhu sebesar 28.7 oC.
Lokasi J5 memiliki suhu yang paling tinggi. dimana suhu terukur sebesar 34.8oC. Hasil
tersebut menunjukkan bahwa suhu air di lokasi J1.J2.J3. dan J5 telah melampaui standar baku mutu PP Nomor 82 tahun 2001 yang menetapkan standar untuk suhu air pada deviasi 3 dari keadaan air normal (25
oC-28 oC).
2. Kekeruhan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan nilai kekeruhan air Sungai Kali Wonokromo pada lokasi penelitian mengalami fluktuasi. Nilai kekeruhan pada lokasi J1 sebesar 6.35 NTU. pada lokasi J2 sebesar 5.6 NTU. pada lokasi J3 sebesar 6.25 NTU. pada lokasi J4 sebesar 5.8 NTU. dan pada lokasi terakhir yaitu J5 kekeruhan sebesar 8.2 NTU.Hal ini menunjukkan bahwa kekeruhan pada lokasi-lokasi penelitian di Sungai Kali Wonokromo telah melewati standar yang telah ditetapkan untuk kualitas air minum. Besarnya kekeruhan pada lokasi penelitian masuk pada kualitas air bersih yang
mempersyaratkan kadar kekeruhan
maksimum untuk kualitas air bersih sebesar 25 NTU.
3. Derajat Keasaman (pH)
Nilai pH pada lokasi J1 sebesar 6.8 kemudian pada lokasi J2 pH mengalami peningkatan yang cukup besar hingga mencapai nilai 7.5. Selanjutnya pada lokasi J3. J4. dan J5 nilai pH secara berturut sebesar 6.6; 6.7; dan 6.8. berdasarkan PP Nomor 82 Tahun 2001 nilai pH Sungai Kali Wonokromo berada di bawah standar baku mutu untuk kualitas air semua golongan. sehingga pH air Sungai Kali Wonokromo dikategorikan masih aman.
4. Biological Oxygen Demand (BOD)
Besarnya konsentrasi BOD pada lokasi J1 yaitu 8.48 mg/L. pada lokasi J2 konsentrasi BOD lebih kecil yaitu sebesar 8.12 mg/L. Kadar BOD naik pada lokasi J3. yaitu sebesar 8.63 mg/L. Kemudian pada lokasi J4 konsentrasi BOD berada pada nilai yang paling rendah dibandingkan dengan lokasi lain yaitu sebesar 7.39 mg/L. Akhirnya pada lokasi J5 BOD kembali mengalami peningkatan yang mana konsentrasi BOD pada lokasi ini paling besar daripada lokasi lain yaitu sebesar 9.81. Hasil tersebut menunjukkan bahwa konsentrasi BOD pada semua lokasi penelitian digolongkan pada kelas III menurut Standar Baku Mutu Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001. 5. Dissolved Oxygen (DO)
Konsentrasi DO paling besar berada pada lokasi hulu (J1) yaitu sebesar 4.6 mg/L. Kemudian Konsentrasi DO mulai menurun
pada lokasi J2. dimana nilainya sebesar 3.5 mg/L. Konsentrasi DO di lokasi J3 juga mengalami penurunan hingga mencapai kadar 3.1 mg/L. Kemudian pada lokasi J4 dan J5 konsentrasi DO naik. dimana pada lokasi J4 konsentrasi DO sebesar 3.4 mg/L dan J5 sebesar 3.9 mg/L. Evaluasi terhadap standar baku mutu PP No. 82 Tahun 2001 yang dilakukan pada lokasi penelitian di Sungai Kali Wonokromo memberikan hasil.
bahwa pada lokasi J1 nilai DO
diklasifikasikan pada kelas II. sedangkan lokasi J2. J3. J4. dan J5 diklasifikasikan pada kelas III.
Penerapan Model Matematik Streeter-Phelps
Pola perilaku dissolved oxygen yang dipengaruhi adanya masukan limbah atau
bahan organik ke sungai dapat
digambarkan sebagai defisit oksigen yang dirumuskan dengan Model Streeter-Phelps yang dilakukan dengan perhitungan dengan langkah sebagai berikut.
1. Konstanta Reaerasi (Kr)
Berdasarkan perhitungan yang dilakukan didapatkan nilai Kr pada J1. J2. J3. J4. J5 yaitu 0.26 hari-1. 0.97 hari-1. 0.66 hari-1. 0.34
hari-1. dan 0.44 hari-1. Nilai Kr terbesar
berada pada lokasi J2 dan nilai Kr terkecil pada lokasi J1. Semakin besar nilai Kr berarti semakin banyak oksigen yang dapat dimasukkan ke dalam air sungai dan menghindari terjadinya defisit oksigen yang berlebihan (Razif. 1994).
2. Konstanta Deoksigenasi (Kd)
Konstanta deoksigenasi hasil perhitungan pada lokasi penelitian di Sungai Kali Wonokromo (J1-J5) secara berturut yaitu sebesar 0.79 hari-1. 0.97 hari-1. 0.98 hari-1. 0.69
hari-1. dan 0.93 hari-1. Menurut Astono dkk.
(2008).nilai konstanta ini berpengaruh positif terhadap laju kenaikan defisit oksigen perairan. Berdasarkan teori tersebut dapat diketahui bahwa pada lokasi J5 terjadi proses deoksigenasi atau pengurangan oksigen yang lebih besar daripada lokasi lain. Namun tidak berarti defisit oksigen akan paling besar daripada lokasi lain. karena besarnya defisit oksigen dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor lain.
3. Biological Oxygen Demand (BOD)
Ultimate
Hasil perhitungan BOD ultimate pada lokasi peneliti4.an J1 sebesar 8.648 mg/L. J2 sebesar 8.185 mg/L. J3 sebesar 8.695 mg/L. J4 sebesar 7.634 mg/L. dan J5 sebesar 9.905
mg/L. BOD ultimate mempengaruhi
pengurangan oksigen. namun tidak berarti lokasi dengan nilai BOD ultimate tertinggi memiliki defisit oksigen akan paling besar daripada lokasi lain. karena besarnya defisit oksigen dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor lain.
4. Dissolved Oxygen Saturasi
Pada penelitian ini salinitas dan tekanan atmosfer diasumsikan konstan sehingga dalam penentuan DO saturasi parameter yang digunakan hanya suhu.Secara berturut DO saturasi pada lokasi J1. J2.J3. J4. J5 sebesar 7.18 mg/L; 7.3 mg/L; 7.06 mg/L; 7.69 mg/L; dan 6.95.
5. Defisit Oksigen
Hasil perhitungan defisit oksigen yang telah
dilakukan menunjukkan hasil defisit
oksigen Sungai Kali Wonokromo yang berfluktuasi. Defisit oksigen paling kecil terdapat pada lokasi J1 yaitu sebesar 2.58 mg/L. Pada lokasi J1 yang merupakan hulu Sungai Kali Wonokromo belum ada masukan limbah sehingga besarnya defisit oksigen paling kecil dibandingkan dengan lokasi yang telah menerima limbah. Selanjutnya pada lokasi J2. J3 besarnya defisit oksigen semakin naik. yaitu sebesar 4.15 mg/L dan 4.14 mg/L. Hal ini dikarenakan adanya masukan limbah yang mempengaruhi naiknya nilai BOD. Selain
itu nilai Kd (berpengaruh pada
pengurangan oksigen) yang tinggi disertai dengan nilai Kr (berpengaruh pada
penambahan oksigen) yang rendah
mengakibatkan nilai defisit oksigen semakin tinggi. Defisit oksigen paling tinggi berada pada lokasi J4. yaitu sebesar 5.25 mg/L. Lokasi J4 memiliki nilai BOD dan Kd yang paling rendah diantara lokasi lain padahal BOD dan Kd merupakan faktor yang mempengaruhi pengurangan oksigen. Hal ini dikarenakan Kr yang mempengaruhi penambahan oksigen pada lokasi ini rendah dan Da tinggi. selain itu jarak yang besar dan kecepatan yang randah menyebabkan
faktor waktu menjadi besar sehingga defisit oksigen menjadi tinggi. Pada lokasi J5 defisit oksigen mengalami penurunan dimana nilai defisit oksigen sebesar 3.58 mg/L.
Penerapan Model Matematik Streeter-Phelps pada Sungai Kali Wonokromo Model matematik Streeter-Phelps untuk Sungai Kali Wonokromo dibuat dengan merata-ratakan nilai kecepatan. konstanta reaerasi. dan konstanta deoksigenasi yang
telah didapatkan dari perhitungan
sebelumnya. Namun validasi model dengan analisis korelasi terlebih dahulu harus
dilakukan untuk memastikan
kerepresentatifan model.Hasil perhitungan yang telah dilakukan menunjukkan nilai korelasi antara DO model dan DO aktual sebesar 0.91. dengan tingkat kesalahan
sebesar 9%. Berdasarkan interpretasi
koefisien korelasi yang diungkapkan oleh
Suwarno (2007). interval 0.80-1.000
menunjukkan tingkat hubungan yang sangat kuat. maka nilai korelasi antara DO model dan DO aktual memiliki tingkat hubungan yang sangat kuat. Sehingga dapat disimpulkan bahwa model Streeter-Phelps dapat diterapkan untuk Sungai Kali Wonokromo karena model sudah dapat merepresentasikan kondisi aktual.Grafik korelasi DO model dan DO aktual dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 1. Grafik korelasi DO Model dan DO Aktual untuk Pemodelan Matematik Streeter-Phelps Sungai Kali Wonokromo Simulasi Model Streeter-Phelps Sungai Kali Wonokromo
Model Streeter-Phelps untuk Sungai Kali Wonokromo yang telah dibuat pada penelitian ini dapat disimulasikan untuk mengetahui penggunaan model itu sendiri. Simulasi dilakukan dengan memisalkan nilai BOD pada salah satu lokasi penelitian
yaitu J3.Konsentrasi BOD yang ditetapkan yaitu 10 mg/L. 12 mg/L. 13 mg/L. 15 mg/L. dan 25 mg/L.Hasil simulasi model mendapatkan nilai defisit oksigen untuk konsentrasi BOD 10 mg/L sebesar 4.40 mg/L. konsentrasi BOD 12 mg/L sebesar 5.1 mg/L. konsentrasi BOD 13 mg/L sebesar 5.46 mg/L. konsentrasi BOD 15 mg/L sebesar 6.16 mg/L. konsentrasi BOD 25 mg/L sebesar 9.70 mg/L. Hasil tersebut menunjukkan bahwa adanya kenaikan konsentrasi BOD menyebabkan adanya kenaikan defisit oksigen. dalam kondisi tetap untuk parameter terkait lain.
Hasil pengukuran dan pengujian yang dilakukan pada penelitian menunjukkan bahwa kualitas air Sungai Kali Wonokromo berdasarkan parameter DO. BOD. suhu. pH. dan kekeruhan tidak sesuai dengan peruntukan air Sungai Kali Wonokrono yang digunakan sebagai air baku air minum. Hasil analisis hubungan DO dengan parameter BOD. suhu. pH. dan kekeruhan menunjukkan hasil yang tidak pasti. Hasil perhitungan yang dilakukan menunjukkan bahwa hasil defisit oksigen pada lokasi J1 sebesar 2.58 mg/L. lokasi J2 sebesar 4.15 mg/L. lokasi J3 sebesar 4.14 mg/L. lokasi J4 sebesar 5.25 mg/L. dan lokasi J5 sebesar 3.58 mg/L. Hasil perhitungan analisis korelasi antara DO model dan DO aktual menunjukkan hasil faktor korelasi (r) sebesar 0.91.
Model Streeter-Phelps satu dimensi di Sungai Kali Wonokromo dengan persamaan D= ((0.87.La)/(0.53-0.87)) x (e-0.87(x/0.189) - e -0.53(x/0.189)) + Da (e-0.53(x/0.189)) sudah
representatif dan dapat di terapkan pada kondisi tetap. Hasil simulasi Model Streeter-Phelps untuk defisit oksigen di Sungai Kali Wonokromo dengan variasi konsentrasi BOD 10 mg/L. 12 mg/L. 13 mg/L. 15 mg/L. 25 mg/L secara berturut sebesar 4.40 mg/L. 5.1 mg/L. 5.46 mg/L. 6.16 mg/L. 9.70 mg/L.
DAFTAR PUSTAKA
Astono. W. dkk.. 2008. Pengembangan Model DO-BOD dalam Pengelolaan Kualitas Air Sungai Ciliwung. Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan. Sekolah Pascasarjana, IPB, Bogor. y = 0,6538x + 1,5442 R² = 0,8282 0 2 4 6 0 2 4 6 D O M O D EL (m g/L ) DO AKTUAL (mg/L) Kons. DO Linear (Kons. DO)
Badan Lingkungan Hidup Kota Surabaya. 2012. Status Lingkungan Hidup Daerah (SLHD) Kota Surabaya. Surabaya
Dokumentasi Hasil Pelaksanaan
Pembangunan Kabupaten dan Kota di Jawa Timur. 2014.Kota Surabaya, Surabaya.
Effendi. Hefni. 2003. Telaah Kualitas Air, Kanisius, Yogyakarta.
Grizzard. Thomas. J. 2007. Deoxygenation-Reaeration and The Streeter-Phelps Equation, Civil and Environmental Engineering Department, Virginia
Polytechnic Institute and State
University. Blacksburg, USA.
Hendrawan. Diana. 2005.Kualitas air sungai dan situ di DKI Jakarta,Makara, teknologi 9, 50, 13-19.
Kementrian Lingkungan Hidup Republik Indonesia. 2003. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 110 Tahun 2003 tentang Pedoman Penetapan Daya Tampung Beban Pencemaran Air pada Sumber Air, Jakarta.
Pemerintah Republik Indonesia.2001.
Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Indonesia PP No. 82 Tahun 2001. Pemerintah Republik Indonesia. 1990.
Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 416 Tahun 1990 tentang Syarat-Syarat dan Pengawasan
Kualitas Air. Indonesia Permenkes No. 416 Tahun 1990.
Sitanggang. E.P. Rizki. P. dan Kiki. P.U. 2013.Pola Sebaran Konsentrasi Oksigen Terlarut pada Parit Tokaya. Program Studi Teknik Lingkungan.Universitas Tanjungpura. Pontianak
