ANALISA SEBARAN KUALITAS AIR PADA WADUK SUTAMI
DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM WASP 7.1
Ahmad Habibi
1, Moch. Sholichin
2, Emma Yuliani
2 1Mahasiswa Program SarjanaTeknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Teknik Pengairan Universitas Brawijaya-Malang, Jawa Timur, Indonesia
Jln. MT. Haryono 167 Malang 65145 Indonesia Email: bibi5ahmad@yahoo.com
ABSTRAK
Mutu air waduk Sutami semakin menurun akibat karakter buangan limbah organik tinggi. Penurunan mutu ini selain disebabkan pencemaran alami yaitu akibat terjadinya erosi dan limbah pertanian, juga disebabkan masuknya limbah domestik (rumah tangga) dan limbah industri di hulu waduk Sutami. Penambahan bahan organik maupun anorganik ke dalam waduk selain akan mengubah susunan kimia air, juga mempengaruhi sifat-sifat biologi dari perairan tersebut. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui daya tampung beban pencemaran di waduk Sutami dan status trofik berdasar Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 28 Tahun 2009. Penelitian dilakukan di waduk Sutami dengan menggunakan data sekunder. Lokasi pengambilan sampel dilakukan di bagian tengah waduk pada kedalaman 0,3 m dan 5 m serta bagian hilir waduk pada kedalaman 0,3 m dan 10 m. Variabel yang diamati meliputi data sekunder berupa parameter BOD, NH3_N,DO diperoleh dari Perum Jasa Tirta I dari bulan Januari tahun 2005 sampai bulan Desember
tahun 2010.Data yang diperoleh dianalisa secara statistik deskriptif dengan menampilkan hasil simulasi program WASP 7.1.Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi air waduk Sutami sudah tercemar dalam tingkat sedang hingga parah, baik itu di lokasi hulu waduk maupun hilir waduk. Status trofik waduk Sutami adalah eutrofik, hingga hipertrofik terjadi pada bagian hilir dan tengah waduk. Dampak yang timbul akibat tingkat pencemaran yang terjadi di waduk Sutami adalah adanya potensi terjadinya algae bloom akibat tingginya jumlah nutrien dan Polutan lain seperti jumlah BOD, DO. Beban daya tampung pencemaran waduk Sutami untuk DO tertinggi 12,57 (mg/l) lalu BOD tertinggi 6,47 (mg/l).
Kata kunci: Pencemaran, Status Trofik, WASP7.1, Waduk Sutami
ABSTRACT
The water quality of the Sutami Reservoir is decreasing due to the character of high organic waste disposal. This degradation is attributed by contamination due to natural erosion and agricultural waste, is also due to the entry of domestic waste (household) and industrial waste in upstream reservoirs Sutami. The addition of organic and inorganic materials in the form of waste into the reservoir in addition to changing the chemical composition of water, also affects the biological properties of these waters. The purpose of this research is to know the capacity in Sutami Reservoir and trophic status based on the Regulation of State Minister of Environment No. 28 Year 2009. Research conducted in Sutami dam using secondary data. The sampling sites were conducted in the center of the reservoir at depths of 0.3 m and 5 m and downstream of the reservoir at depths of 0.3 m and 10 m. Variables being accessed secondary data BOD, NH3_N, DO parameters result from Perum Jasa Tirta I from January 2005 to December 2010. Data obtained are analyzed descriptively statistically by showing the result of simulation program WASP 7.1.Result result show condition of reservoir air Sutami has been polluted at a moderate level, both in the upstream and downstream reservoirs. The trophic status of the Sutami reservoir is eutrophic, until hypertrophic occurs in the lower and middle sections of the reservoir. The impact of pollution occurring in the Sutami Reservoir is the potential for added algal blooms due to the high number of nutrients and other pollutants such as the number of BOD, DO. The highest load capacity of Sutami reservoir for DO 12.57 (mg / l) and highest BOD 6.47 (mg / l).
PENDAHULUAN
Pertambahan penduduk dan perkembangan tingkat pendidikan masyarakat yang pesat berpengaruh terhadap jumlah kebutuhan air dan pelayanan kebutuhan yang semakin baik. Air merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting baik pada saat ini maupun masa yang akan datang, sehingga tidak hanya masalah kuantitas saja yang harus diperhatikan melainkan masalah mutu juga perlu diperhatikan. Permasalahan ini berdampak pada hampir semua sumbersumber air, termasuk salah satunya adalah sumber air permukaan berupa air tampungan waduk. Waduk Sutami terletak di Desa Karangkates, Kecamatan Sumber Pucung, Kabupaten Malang. Waduk terbesar di propinsi Jawa Timur ini selain didesain mampu mengendalikan banjir juga dirancang sebagai sumber debit air bagi irigasi daerah hilir dengan debit mencapai 24 m per detik pada musim kemarau. Itu artinya, Waduk ini bisa menjamin ketersediaan pasokan air untuk irigasi 34.000 hektar sawah di wilayah hilir sepanjang tahun. Selain itu waduk Sutami juga merupakan pembangkit listrik dengan daya 3 x 35.000 kwh atau setara dengan 488 Juta kwh/tahun, serta area publik yang bisa dijadikan sebagai tempat pariwisata dan perikanan air tawar.
Mutu air waduk Sutami semakin menurun akibat karakter buangan limbah organik tinggi, antara lain berasal dari sisa hasil kegiatan industri dan limbah domestik di sepanjang sungai Brantas.
Tujuan penelitian ini adalah agar dapat diketahui daya tampung beban pencemaran yang terjadi di waduk Sutami, serta dapat mengetahui status trofik berdasar Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 28 Tahun 2009.
METODE
Lokasi penelitian terletak di waduk Sutami yang merupakan waduk nasional kedua yang dibangun oleh Departemen Pekerjaan Umum setelah waduk Jatiluhur di Purwakarta, Jawa Barat. Waduk yang diresmikan Presiden Soeharto pada tahun 1977 ini terletak di desa Karangkates, kecamatan Sumber Pucung, kabupaten Malang. Waduk ini mempunyai luas permukaan 15 km2 dan kedalaman maksimum 31 meter. Daerah pengumpulan air pada waduk ini mencakup 2050 km2. Volume Air yang bisa di tampung waduk Sutami ini adalah 343.000.000 m3, serta mempunyai ketinggian permukaan 297 meter.
(http://id.wikipedia.org/wiki/Waduk_Ir._Sutami 15 September 2017)
Tahapan penelitian berisikan urutan kegiatan yang dilakukan selama penelitian agar dapat hasil yang sesuai tujuan penelitian serta penulisan yang tepat dan sistematis.
1. Studi Literatur
a. Daya Tampung Beban Pencemaran Air Waduk
Daya tampung beban pencemaran air adalah batas kemampuan sumber daya air untuk menerima masukan beban pencemaran yang tidak melebihi batas syarat kualitas air untuk berbagai peruntukannya. Daya tampung danau dan/atau waduk yaitu kemampuan perairan danau dan/atau waduk menampung beban pencemaran air sehingga memenuhi baku mutu air dan status trofik. Baku mutu air danau dan/atau waduk terdiri dari parameter fisika, kimia dan mikrobiologi. Sedangkan persyaratan status trofik danau dan/atau waduk meliputi parameter kecerahan air, nitrogen, phospor serta klorofila. Kadar P total merupakan faktor penentuan status trofik.
Metode penentuan daya tampung beban pencemaran air danau dan/atau waduk terdiri dari rumus umum perhitungan daya tampung beban pencemaran air dan rumus perhitungan daya tampung beban pencemaran untuk budidaya perikanan. Rumus umum perhitungan beban pencemaran air tersebut digunakan untuk menghitung beban pencemaran dari berbagai sumber, sedangkan perhitungan daya tampung untuk budidaya perikanan ditentukan berdasarkan jumlah limbah budidaya dan status trofik.
b. Status Trofik
Berdasarkan Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 28 Tahun 2009, kondisi kualitas air danau dan/atau waduk diklarifikasikan berdasarkan eutrofikasi yang di- sebabkan adanya peningkatan kadar unsur hara dalam air. Faktor pembatas sebagai penentu eutrofikasi adalah unsur Fosfor (P) dan Nitrogen (N). Pada umumnya rata-rata tumbuhan air mengandung nitrogen dan fosfor masing-masing 0,7% dan 0,09% dari berat basah. Fosfor membatasi proses eutrofikasi jika kadar nitrogen lebih dari delapan kali kadar fosfor, nitogen membatasi proses eutrofikasi jika kadarnya kurang dari
delapan kali kadar fosfor (UNEP-IETC/ ILEC : 2001). Klorofila adalah pigmen tumbuhan hijau yang diperlukan untuk foto- sintesis. Parameter klorofila mengindika- sikan kadar biomassa algae, dengan perkiraan rata-rata beratnya adalah 1% dari bio massa.
2. Variabel dan Parameter Penelitian
Variabel dan parameter dalam penelitian ini adalah kadar nutrient NH3 N, BOD, DO, Kecerahan air, dan Klorofila yang terkandung dalam air waduk Sutami. Data yang digunakan meliputi data sekunder. Data sekuder dari Perum Jasa Tirta I dari bulan Januari tahun 2005 sampai bulan Desember tahun 2010.
3. Mekanisme Transpor Polutan
Dalam studi ini terbagi menjadi 3 bagian pokok bahasan yang harus di selesaikan secara berurutan dan sistematis, yaitu :
1.Pola potensi penyebaran polutan di waduk Sutami
2.Pola penyebaran polutan di waduk Sutami
3.Pemilihan Titik Pengambilan Sampel pada Lo- kasi Penelitian
Lokasi pengambilan sampel dari PJT I terdiri dari tiga stasiun monitoring, antara lain sebagai berikut:
A. Stasiun Monitoring Waduk Sutami Hulu ter- dapat 2 titik kedalaman yaitu kedalaman 1 (0,3 m) dan kedalaman 2 (4 m).
B. Stasiun Monitoring Waduk Sutami Tengah terdapat 3 titik kedalaman yaitu kedalaman 1 (0,3 m), kedalaman 2 (5 m), dan kedalaman 3 (10 m).
C. Stasiun Monitoring Waduk Sutami Hilir terdapat 3 titik kedalaman yaitu kedalaman 1 (0,3 m), kedalaman 2 (5 m) dan kedalaman 3 (10 m).
WASP 7.1
WASP 7.1 melacak konstituen dari setiap kualitas air mulai dari titik awal masukan spasial dan temporal hingga titik akhir pengeluaran, konservasi massa dalam ruang dan waktu.
Persamaan intergral dan diferensial kesetimbangan massa untuk volume fluida adalah (Ambrose, R.B. et al. 1988):
y C E y x C E x C U z C U y C U x t C y x z y x B K L z S S S z C E z dimana :
C = konsentrasi parameter kualitas air (mg/L atau g/m3)
T = waktu (hari)
Ux,Uy,Uz = kecepatan longitudinal, lateral, dan vertikal (m/hari)
Ex,Ey,Ez = koefisien penyebaran secara longitudinal, vertikal, dan transversal (m2/hari)
SL = jumlah tingkat muatan tersebar maupun langsung (gr/m3-hari)
Sb = jumlah tingkatan muatan batas yaitu aliran hulu, hilir, tanaman air, dan atmosfer (gr/m3-hari)
SK = jumlah tingkatan transformasi kinetik (gr/m3-hari)
Metode Analisa Pemodelan
Tahapan analisa pada studi ini adalah sebagai berikut:
1. Uji konsistensi dan kualitas data
2. Pengolahan data input model WASP 7.1 3. Kalibrasi pemodelan
4. Simulasi hasil WASP 7.1 terkalibrasi
a. Besar sebaran pencemaran polutan organik N di Waduk Sutami
b. Besar sebaran pencemaran polutan NO4 di
Waduk Sutami
c. Besar sebaran Pencemaran Polutan BOD di Waduk Sutami
d. Besar sebaran pencemaran polutan DO di Waduk Sutami
e. Besar debit infow Waduk Sutami f. Besar sedimen Waduk Sutami
g. Beban polutan organik N sungai inflow waduk Sutami
h. Beban polutan NO4 sungai inflow waduk
Sutami
i. Beban polutan DO sungai inflow waduk Sutami
j. Beban polutan BOD sungai Inflow waduk Sutami
k. Analisa sebaran bahan pencemar perairan waduk Sutami WASP 7.1
l. Evaluasi dan pembahasan hasil
m.Rencana upaya penanganan total beban pencemar sedimen Waduk Sutami.
HASIL DAN PEMBAHASAN A. Kalibrasi Pemodelan
Pada umumnya kalibrasi merupakan proses untuk menyesuaikan keluaran atau indikasi dari suatu perangkat pengukuran agar sesuai dengan besaran dari standar yang digunakan dalam akurasi tertentu, contohnya adalah dalam analisa pola sebaran polutan
yang terjadi pada Waduk Sutami selama periode tahun 2005-2010.
Maka sebab itu hasil simulasi WASP dan Kalibrasi data-data parameter yang dapat diperoleh dengan cara merubah data-data pada tabel konstanta. Agar hasil simulasi WASP 7.1 dapat mendekati hasil lapangan yang diperoleh dari data sekuder parameter kualitas air.
Gambar 1. Tampilan Kostanta Amonia Pada Tahun 2005
Gambar 2. Tampilan Konstanta NH3_N
Gambar 3. Tampilan Kostanta DO Pada Tahun 2005
Gambar 4. Tampilan Kostanta BOD Pada Tahun 2005
B. Simulasi Hasil WASP 7.1
Hasil simulasi WASP7.1 terbagi menjadi 2 fase yaitu Pada musim kemarau serta musim hujan. Yang terbagi menjadi 7 segmen. Yaitu pada bagian hulu, tengah, serta hilir waduk dengan kedalaman yang berbeda-beda.
Tabel 1. Hasil Simulasi WASP 7.1 Parameter DO pada Tahun 2005
Sumber: Perhitungan
Tabel 2. Hasil Simulasi WASP 7.1 Parameter BOD Tahun 2005
Sumber: Perhitungan
Tabel 3. Hasil Simulasi WASP 7.1 Parameter NH3 pad Tahun 2005
Sumber: Perhitungan
Dari tabel di atas didapatkan hasil yang menunjukan bahwa nilai pemodelan tiap masing-masing simulasi memiliki hasil bacaan mendekati kondisi di lapangan. Dimana pada parameter DO semua kondisi menunjukkan dalam kondisi memenuhi, sedangkan pada parameter BOD mayoritas kondisi menunjukkan tidak memenuhi kecuali pada kondisi kedalaman 10 m pada Waduk Sutami bagian hilir dan pada parameter NH3_N semua
kondisi menunjukkan hasil tidak memenuhi. Semua simulai diatas dengan mencoba mengisi data pada konstan data dengan tujuan memperoleh data simulasi mendekati data lapangan. Pada tabel konstan berisi data-data yang akan disimulasikan. Nilai konstan akan digunakan untuk seluruh jaringan selama pemodelan. Untuk data konstan lainnya apabila dibutuhkan tapi kita tidak menentukan nilainya maka secara otomatis program akan menentukan nilainya.
Gambar 5. Grafik Hasil Simulasi parameter DO
Gambar 7. Grafik Hasil Simulasi Parameter NH3
Berikut ini penjelasan dari hasil simulasi WASP7.1 dari tahun 2005-2010. Hasil dari permodelan WASP 7.1 sangat bervariasi, diantaranya ada yang tercemar ringan, tercemar sedang dan tercemar berat untuk peruntukan kelas II. Status mutu air yang tercemar berat disebabkan oleh tingginya akumulasi pembuangan limbah organik yang berasal dari limbah industri dan limbah domestik di sekitar waduk Sutami. Beberapa industri membuang limbahnya ke sungai dan langsung masuk ke waduk Sutami diantaranya PG. Kebonagung (gula), PT. Penamas (rokok) dan UD. Singkong Artha M. (tapioka). Dimana limbah dari ketiga industri di atas merupakan limbah yang mengandung organik tinggi.
Berdasarkan hasil permodelan konsentrasi DO pada grafik 4.9 tersebar hampir merata Diseluruh area waduk pada bagian hulu, tengah, dan hilir waduk. Namun ketika pada musim kemarau pada tahun 2005 terjadi kenaikan konsentrasi DO dibagian hulu waduk. Lalu pada musim penghujan konsentrasi DO cenderung lebih dominan daripada musim kemarau pada bagian tengah serta hilir waduk hal ini karena konsentrasi polutan pada terjadi pada bagian tengah serta hilir waduk sehingga membutuhkan oksigen terlarut lebih besar dalam proses dekomposisi. Secara umum
konsentrasi DO pada tahun 2005 masih dapat memenuhi standar baku mutu air kelas II yaitu >4mg/l.
Berikutnya untuk konsentrasi BOD pada grafik 4.10 pada tahun 2005 hasil permodelan menunjukkan pada musim kemarau polutan BOD mengalami peningkatan pada bagian tengah waduk dikarenakan akumulasi polutan berkumpul pada bagian tengah waduk. Sedangkan pada musim penghujan konsentrasi polutan BOD mengalami penurunan pada bagian hulu hingga bagian hilir waduk. Hal tersebut dipengaruhi oleh kecepatan air serta kedalaman tiap segmen mempegaruhi laju rearasi. Dan laju rearasi mempegaruhi juga terhadap kandungan oksigen terlarut (DO). Serta walaupun pada musim hujan dengan debit air yang lebih besar proses rearasi berjalan lebih cepat dibandingkan pada musim kemarau tidak menjamin DO meningkat hal ini dikarenakan kecepatan deoksigenisasi lebih cepat daripada proses rearasi. Sedangkan untuk konsetrasi polutan NH3-N berdasarkan hasil permodelan
grafik 4.11. mengalami peningkatan pada musim penghujan di bagian hulu hingga bagian hilir waduk justru pada musim kemarau konsentrasi NH3-N mengalami penurunan. Hal
ini disebabkan karena jumlah debit air yang meningkat lalu ditambah dengan adanya limbah
Organik serta anorganik terlarut yang sulit untuk diolah. Ditambah dengah proses rearasi yang berjalan cepat dari deoksigenasi
C. Kelebihan program WASP7.1
1. Dapat digunakan atau diaplkasikan kedalam semua badan air dalam tingkat kesulitan tertentu.
2. Dapat memodelkan hampir seluruh permasalahan kualitas air contohnya seperti eutrofkasi.
3. Skala waktu data lebih fleksibel, misalnya dapat menggunakan data jam-jaman sampai data tahunan
4. Menggunakan data metrik yang merupakan data satuan yang digunakan di Indonesia sehingga tidak perlu melakukan konversi satuan.
5, Hasil dari interval tampilan dapat diatur sehingga dapat diketahui hasilnya dalam rentang waktu yang berbeda.
D. Kekurangan Program WASP7.1
1. Bentuk penampang diasumsikan sebagai segi empat sehingga kurang akurat untuk mendapatkan profil aliran pada masing-masing segmen.
2. Tampilan hasil keluaran 2D, dan 3D tidak ikut disertakan dalam program ini sehingga hasil keluaran hanya berbentuk 1D.
E. Kesimpulan
Berdasarkan batasan masalah, rumusan masalah, dan setelah diadakan analisa serta pembahasan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Konsentrasi polutan pada waduk berbanding lurus dengan debit inflow yang masuk, karena merupakan inflow polutan. Hal ini ditunjukkan dari perbandingan hasil simulasi pada saat musim hujan dan musim kemarau, hal ini ditunjukkan dengan konsentrasi polutan pada musim penghujan lebih besar daripada saat musim kemarau.
2. Pola sebaran polutan yang lebih banyak terkonsentrasi di bagian tengah waduk. Karena dipengaruhi oleh kecepatan aliran dan kedalaman waduk. Sehingga untuk usaha preventif terhadap eutrofikasi dapat difokuskan pada bagian tengah waduk. Pada bagian tengah waduk juga dapat diperkirakan merupakan area yang mendapatkan penyinaran sinar matahari
yang cukup untuk proses dekomposisi poloutan secara aerobik.
3. Secara umum, kualitas air Waduk Sutami masih relatif baik karena masih memenuhi standar kualitas air PP No.81 Tahun 2001. Namun polutan N yang masih berbentuk NH3 dan NO3 yang tidak terdeteksi
menunjukkan limbah organik dalam waduk belum teroksidasi dengan baik. Limbah organik teroksidasi dengan baik jika mengandung NO3 dan sedikit mengandung
NH3. Dalam Hal ini proses pembusukan
limbah pada kondisi aerobik Waduk Sutami tidak berjalan dengan baik.
F. Saran
Saran yang dapat diberikan oleh penyusun, sebagai akhir dari studi ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mendapatkan hasil simulasi yang baik, diperlukan data-data yang lengkap serta akurat. Mengenai data-data dalam program WASP7.1 ini data yang diperlukan antara lain seperti data kualitas air, peta topografi, atau data echosounding penampang, data klimatologi.
2. Agar proses pembusukkan limbah organic aerobic dapat berjalan dengan baik maka diperlukan adanya pengendalian limbah organik yang masuk mengalir kedalam sungai sebagai inflow dari waduk
3. Untuk industri yang membuang limbahnya langsung ke sungai Brantas yang merupakan sumber masukan waduk Sutami diupayakan mengolah limbahnya terlebih dahulu sesuai baku mutu air sebelum akhirnya di buang ke sungai. 4. Melakukan pemantauan kualitas air secara
rutin serta melakukan penelitian eutrofikasi dengan lermbaga penelitian seperti perguruan tinggi terkait, serta lembaga lain yang berwenang.
DAFTAR PUSTAKA
Ambrose, R.B. et al. 1988. WASP4, A Hydrodynamic and Water Quality Model-Model Theory, User’s Manual and Programmer’s Guide. U.S.
Kementerian Lingkungan Hidup, 2003. Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 114/2003 tentang Pedoman Pengkajian untuk Menetapkan Kelas Air
Kementerian Lingkungan Hidup, 2009. Peraturan Meneter Lingkungan Hidup Nomor : 8/2009 Tentang Daya Tampung Beban Pencemaran Air Danau dan Waduk UNEP-IETC-ILEC, 2001. Lakes and Reservoir
Water Quality: The Impact of Eutrophication, Shiga-Japan. Vol.3, ISBN: 4-906356-31-1
Wikipedia.Waduk Ir.Sutami.http://id.wikipedia. org/wiki/Waduk_Ir._Sutami(diakses tanggal 15 September 2017)
