STUDI ANALISIS NILAI SEBARAN KADAR OKSIGEN TERLARUT DALAM ALIRAN (DO) PADA HULU DAN HILIR BANGUNAN BENDUNG DI DAERAH
IRIGASI TUMPANG KABUPATEN MALANG
Ulill Allbab1, Very Dermawan2, Donny Harisuseno2
1
Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya
2
Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
1
ulillallbab17@gmail.com ABSTRAK
Aliran pada bendung mempunyai kecepatan tinggi dan dapat bersentuhan langsung dengan udara. Proses olakan air akan meningkatkan kandungan oksigen dalam air (dissolved oxygen), dikarenakan adanya peningkatan kontak air dengan udara, sehingga mendukung aliran air untuk memperbaiki kualitasnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan nilai oksigen terlarut dalam aliran akibat adanya bangunan bendung.
Lokasi penelitian dilakukan pada 4 bendung di Kecamatan Tumpang, Kabupaten Malang yaitu: Bendung Cokro, Bendung Kenongo, Bendung Kontrolilan, dan Bendung di Saluran Sekunder DI Tumpang. Metode dalam penelitian ini menggunakan data primer pengukuran di lapangan, kemudian dikembangkan dan dibandingkan dengan pemodelan program HEC-RAS 4.1.0. dan menggunakan perhitungan analitis Metode Streeter-Phelps. Parameter yang digunakan yaitu: temperature (suhu), DO (Dissolved Oxygen), BOD (Biochemical Oxygen Demand), Nitrit (NO2), dan Nitrat (NO3).
Berdasarkan hasil pengukuran kadar oksigen terlarut di lapangan terjadi penurunan pada Bendung Cokro 1,945%, Bendung Kenongo 12,225%, Bendung Sal. Sekunder DI Tumpang 7,262%, dan hanya terjadi kenaikan pada Bendung Kontrolilan 3,242%. Hasil pemodelan menggunakan HEC-RAS 4.1.0. secara keseluruhan kadar okssigen terlarut pada Bendung Cokro mengalami penurunan sebesar 4,091%, pada Bendung Kenongo sebesar 10,091% dan Bendung Sal. Sekunder DI Tumpang sebesar 3,697%, sedangkan pada Bendung Kontrolilan mengalami kenaikan sebesar 3,013%. Hasil pemodelan secara keseluruhan menggunakan perhitungan analitis Metode Streeter-Phelps pada hulu bendung didapat rata-rata kadar oksigen terlarut pada Bendung Cokro sebesar 8,308 mg/l, pada Bendung Kenongo sebesar 9,700 mg/l, pada Bendung Kontrolilan sebesar 7,035 mg/l, dan Bendung Sal. Sekunder DI Tumpang sebesar 7,606 mg/l.
Kata Kunci: bendung, DO (Dissolved Oxygen), HEC-RAS 4.1.0, Metode Streeter-Phelps, sebaran.
ABSTRACT
Flow at high speed and the weir have direct contact with the air. Water turbulence proces will increase the oxygen content in the water (dissolved oxygen), due to the increase of water contact with the air, thus supporting self purification to improve water quality. This study aimed to determine changes in the value of dissolved oxygen in streams as a result of weir.
This study was done on 4 weirs in Subdistrict Tumpang, District Malang, namely: Cokro Weir, Kenong Weir, Kontrolilan Weir, and Weir in the secondary channels DI Tumpang. Measurements of water quality parameter was conducted, then developed and compared with the modeling program HEC-RAS 4.1.0. and using analytical calculation Streeter-Phelps method. Parameters used were: temperature, DO (Dissolved Oxygen), BOD (Biochemical Oxygen Demand), nitrite (NO2) and nitrate (NO3).
The result of measurement showed that concentration of dissolved oxygen were decreased in the Cokro Weir 1.945%, Kenongo Weir 12.225%, Weir in the secondary channels DI Tumpang 7.262%, and only an increase in the Kontrolilan Weir 3.242%. Results of modeling using HEC-RAS 4.1.0. overall concentration of dissolved oxygen the Cokro Weir decreased by 4.091%, the Kenongo Weir at 10.091% and Weir in the secondary channels DI Tumpang at 3.697%, while the Kontrolilan Weir increased by 3,013%. Modeling results overall use analytical calculations Streeter-phelps method on the upstream weir obtained an average concentration of dissolved oxygen in the Cokro Weir at 8.308 mg/l, the Kenongo Weir at 9.700 mg/l, the Kontrolilan Weir at 7.035 mg/l, and Weir in the secondary channels DI Tumpang at 7.606 mg/l.
1. PENDAHULUAN
Bangunan-bangunan hidrolik banyak dibangun guna menunjang bidang per-tanian terutama sebagai sarana dan pra-sarana irigasi teknis. Bangunan hidrolik tersebut antara lain adalah: bendungan, waduk, bendung, terjunan, pintu air, bangunan bagi, bangunan sadap, dan bangunan pelengkap lainnya. Pada suatu bangunan hidrolik aliran mempunyai ke-cepatan tinggi dan dapat bersentuhan langsung dengan atmosfir. Proses ini udara dapat masuk dari atmosfir kedalam aliran dan bercampur dengan aliran tersebut.
Seperti pada pelimpah bendungan dan bendung, pada salah satu bagiannya mempunyai saluran curam yang biasa disebut saluran luncur (chuteway). Pada daerah chuteway ini, aliran mempunyai kecepatan yang tinggi dan aliran ber-sentuhan langsung dengan atmosfir se-hingga udara dapat masuk dari atmosfir ke dalam aliran tersebut. Proses pe-masukan udara pada permukaan air bebas yang terjadi jika aliran mempunyai ke-cepatan tinggi, dinamakan dengan aerasi atau pengudaraan alamiah (self aeration) (Raju, 1986).
Menurut (Gulliver dan Rindels, 1993) pengudaraan alamiah pada struktur hidraulik penting untuk perbaikan kandungan oksigen pada sungai, waduk, dan aliran lain yang menggunakan struktur hidraulik. Chanson (1994) juga mengatakan bahwa pada pelimpah ber-terap terjadi proses turbulensi yang mengakibatkan meningkatnya transfer oksigen ke dalam air sehingga kadar DO (dissolved oxygen) meningkat. Adanya proses olakan air akan meningkatkan kandungan oksigen dalam air (dissolved oxygen) hal ini dikarenakan adanya peningkatan kontak air dengan udara se-hingga mendukung proses mandiri aliran air memperbaiki kualitasnya.
Salah satu masalah yang dihadapi pada suatu Daerah Irigasi adalah pen-cemaran air. Penpen-cemaran air tersebut
akan mengakibatkan kualitas air pada saluran irigasi dan sungai akan menurun, sehingga mengganggu ekosistem yang ada. Adanya proses olakan air dan loncatan hidrolik pada bangunan bendung diharapkan akan dapat meningkatkan kandungan oksigen terlarut dalam air (dissolved oxygen).
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perubahan nilai kadar oksigen terlarut akibat adanya bangunan bendung serta mengetahui nilai kadar oksigen terlarut dalam aliran berdasar-kan pengukuran langsung di lapangan, pemodelan program HEC-RAS 4.1.0, dan pehitungan analitis dengan menggunakan Metode Streeter-Phelps. Sedangkan untuk manfaat dari penelitian ini diarah-kan untuk mengetahui sebaran oksigen terlarut dalam aliran dan perubahan oksigen terlarut akibat adanya bangunan bendung di saluran irigasi, sehingga dapat memberikan gambaran tentang manfaat dari bangunan bendung dalam bidang lingkungan terutama peningkatan kadar oksigen terlarut dan sebaran oksigen terlarut dalam aliran.
2. TINJAUAN PUSTAKA Parameter Kualitas Air
Untuk mengetahui apakah suatu air tercemar atau tidak, diperlukan pengujian untuk menentukan sifat-sifat air sehingga dapat diketahui apakah terjadi pe-nyimpangan dari batasan-batasan yang sudah ditentukan. Kualitas air dapat di-ukur berdasarkan banyak parameter, antara lain:
a. Parameter Fisika 1. Kecerahan 2. Suhu 3. Kekeruhan
4. Residu terlarut atau TDS (Total Dissolved Solid)
5. Zat Padat Tersuspensi atau TSS (Total Suspendid Solid)
b. Parameter Kimia
1. pH (Power of Hydrogen atau Poisson Hard)
2. Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen)
3. BOD (Biology Oxygen Demand) 4. COD (Chemical Oxygen Demand) 5. Nitrat (NO3)
6. Nitrit (NO2)
Aerasi Alami Dalam Aliran
Aerasi adalah pengaliran udara ke dalam air untuk meningkatkan kandungan oksigen dengan memancarkan air atau melewatkan gelembung udara ke dalam air sehingga oksigen terlarut di dalam air semakin tinggi. Prinsip aerasi pada dasar-nya mencampurkan air dengan udara atau bahan lain sehingga air yang beroksigen rendah kontak dengan oksigen atau udara. Tujuan utama proses aerasi adalah me-larutkan oksigen ke dalam air untuk meningkatkan kadar oksigen terlarut dalam air dan melepaskan kandungan gas-gas yang terlarut dalam air, serta membantu pengadukan air.
Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen) Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen) merupakan kebutuhan dasar tanaman dan hewan dalam air. Oksigen terlarut dapat berasal dari proses fotosintetis tanaman air dan udara yang masuk ke dalam air dengan kecepatan terbatas serta dinyata-kan dalam satuan ppm (part per million). Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen = DO) dibutuhkan oleh semua jasad hidup untuk pernapasan, proses metabolisme atau energi untuk pertumbuhan dan pembiakan (Salmin, 2005).
Konsentrasi oksigen terlarut dalam keadaan jenuh bervariasi tergantung dari suhu dan tekanan atmosfer. Pada suhu 20oC dengan tekanan 1 atmosfer, konsentrasi oksigen terlarut dalam keadaan jenuh adalah 9,2 ppm, sedang-kan pada suhu 50 oC dengan tekanan atmosfer yang sama tingkat kejenuhannya hanya 5,6 ppm. Semakin tinggi suhu air, semakin rendah tingkat kejenuhan. Konsentrasi oksigen terlarut yang terlalu rendah akan mengakibatkan ikan-ikan dan binatang air lainnya yang mem-butuhkan oksigen akan mati. Sebaliknya konsentrasi oksigen terlarut yang terlalu
tinggi juga mengakibatkan proses peng-karatan semakin cepat karena oksigen akan mengikat hidrogen yang melapisi permukaan logam (Fardiaz, 1992).
Pemasukan Udara dan Konsentrasi Udara Dalam Aliran
Besarnya konsentrasi udara dalam aliran atau areasi alamiah alirah telah diteliti oleh beberapa ahli dengan me-masukkan variabel yang mempengaruhi-nya, antara lain faktor kemiringan, faktor debit, faktor kekasaran, dan bilangan Froude. Penyelidikan lapangan dan laboratorium menetapkan pemasukan udara pada kemiringan curam, pertama terjadi pada titik tempat tebal lapisan batas sama dengan kedalaman aliran di titik tersebut (Raju, 1986:250).
Gambar 1. Daerah Aliran Yang Berbeda Pada Pelimpah
Sumber: Raju (1986: 249)
Masuknya udara ke dalam aliran yang diawali dari titik C, menyebabkan kedalaman air di hilir titik tersebut akan bertambah. Gangadharaiah, dkk. (1970) merumuskan besarnya konsentrasi udara dalam aliran dipengaruhi oleh variabel kekasaran dasar dan bilangan Froude (Raju, 1986:250):
⁄
⁄ Dengan:
Ca = konsentrasi udara teoritis rata-rata n = koefisien kekasaran pelimpah Fc = bilangan Froude di penampang C
H Aliran sepenuhnya h U1 Aliran sebagian Letak titik X C Tepi lapisan batas
Gambar 2. Contoh kejadian aerasi alamiah pada bangunan hidrolik
Sumber: Gulliver dan Rindels (1993:328)
Gambar 3. Aerasi alamiah aliran di pelimpah
Sumber: Chanson (1993)
Analisa Kualitas Air HEC-RAS 4.1.0 Program HEC-RAS 4.1.0. merupa-kan program aplikasi untuk memodelmerupa-kan aliran di sungai, River Analysis System (RAS) yang dikeluarkan oleh U.S. Army Corps of Engineers (USACE). Program HEC-RAS sendiri dikembangkan oleh The Hydrologic Engineer Centre (HEC), yang merupakan bagian dari oleh U.S. Army Corps of Engineers.
Pada software HEC-RAS 4.1.0. ini, dapat ditelusuri kondisi air sungai dalam pengaruh hidrologi dan hidrolikanya, serta penanganan sungai lebih lanjut sesuai kebutuhan misalnya untuk masalah kualitas air. Program HEC-RAS 4.1.0 ini dapat digunakan untuk analisa kualitas air. Dari hasil analisa tersebut dapat di-ketahui ketinggian muka air dan limpasan
apabila kapasitas tampungan sungai tidak mencukupi, serta kondisi kualitas air sungai. Menu utama untuk menjalankan proses analisis kualitas air yaitu: data masukan kualitas air (Water Quality data Window), analisa kualitas air (Running Water Quality), hasil kualitas air.
Metode Streeter-phelps
Metode Streeter-Phelps merupakan metode penetapan daya tampung beban pencemaran air pada sumber air dengan menggunakan model matematik yang dikembangkan oleh Streeter-Phelps. Penerapan model matematika Steeter-Phelps mengacu Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 110 tahun 2003, salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai defisit oksigen serta menggambarkan pola sebar-an konsentrasi oksigen terlarut di perairsebar-an adalah model Streeter-Phelps. Persamaan model Streeter-Phelps dapat dilihat sebagai berikut: (Davis dan Cornwell, 1991). ( ) ( ) Dengan:
D = defisit oksigen pada badan air setelah digunakan untuk penguraian bahan organik (mg/l)
La = konsentrasi BOD pada badan air (mg/l)
kd = konstanta laju penguraian bahan organik oleh mikroorganisme (l/hari)
Da = defisit oksigen pada badan air (mg/l)
kr = konstanta laju reaerasi pada badan air (l/hari)
x = jarak titik pengamatan terhadap titik sebelumnya (km)
v = kecepatan pengaliran air (m/hari) Nilai Kr dapat diperkirakan dengan metode yang dianjurkan oleh O’Connor dan Dobbins (1958) dalam Davis dan Cornwell (1991).
Dengan V adalah kecepatan rata-rata aliran air di saluran (m/dt) dan R adalah kedalaman rata-rata saluran (m). Untuk suhu air yang berbeda digunakan hubung-an yhubung-ang ditemukhubung-an oleh Chuchill:
( ) ( ) ( )
Sedangkan nilai Kd perkiraan dengan metode dalam hydroscience (1971) sebagai berikut:
( ) ( )
Dengan H merupakan kedalaman air di dalam saluran (m). Kemudian untuk suhu air yang berbeda digunakan rumus yang ditemukan oleh Churcill dalam Davis dan Cornwell (1991) sebagai berikut:
( ) ( ) ( )
Kesalahan Relatif
Kesalahan relatif adalah suatu tingkat kesalahan pada suatu pengujian yang berulang, dengan hasil pengujian pada tiap nomor pengujian tidak mungkin selalu berada pada garis lurus atau nilai tetap. Pasti ada suatu penyimpangan hasil, persamaan untuk kesalahan relatif adalah sebagai berikut:
Kesalahan Relatif (KR) |( )| Dengan: KR = Kesalahan relatif =Data Lapangan = Data Pemodelan Uji Nash-Sutcliffe Nash-Sutcliffe (1970) dalam Ilhamsyah (2012) menyatakan, kalibrasi dan pengujian model bertujuan agar output model hasilnya mendekati dengan output dari Daerah Aliran Sungai (DAS) yang diuji. Hal ini dilakukan dengan cara membandingkan antara hasil prediksi dengan hasil observasi dengan meng-gunakan kriteria statistik. Penelitian ini dilakukan verifikasi terhadap hasil
pe-modelan menggunakan HEC-RAS 4.1.0. dengan data pengukuran lapangan guna mengetahui hasil pemodelan dapat dikatakan baik, memuaskan, atau kurang baik. Metode statistik yang digunakan adalah dengan menghitung efisiensi Nash-Sutcliffe (ENS). Persamaan untuk ENS terdapat pada persamaan berikut:
∑ ( ) ∑ ( ̅̅̅̅) Dengan:
= koefisien Nash-sutcliffe = nilai simulasi model (nilai
pemodelan)
= nilai observasi (nilai hasil
pengukuran)
̅̅̅̅ = rata-rata nilai observasi (nilai hasil pengukuran)
n = jumlah data
Hasil simulasi dikatakan baik jika
, memuaskan jika
, kurang baik jika nilai .
3. METODOLOGI PENELITIAN Deskripsi Daerah Studi
Lokasi penelitian dilaksanakan di daerah Kecamatan Tumpang, Kabupaten Malang yang mempuyai sistem irigasi teknis berupa bangunan bendung. Penelitian ini dilakukan terhadap 4 bangunan bendung yaitu: Bendung Cokro, Bendung Kenongo, Bendung Kontrolilan, dan Bendung di Saluran Sekunder Daerah Irigasi Tumpang. Tabel 1. Lokasi studi
Sumber: www.earth.google.com diakses pada tanggal 7 April 2015
Gambar 4. Peta lokasi penelitian
Sumber: Peta Bakosurtanal dan Google Earth diakses pada tanggal 7 April 2015
Data-data yang diperlukan
Secara umum data yang diperlukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Data Kualitas Air
Data kualitas air ini mengenai kandungan yang terdapat dalam air dan diperoleh dari pengambilan sampel serta pengukuran langsung di lapangan. Parameter yang digunakan yaitu: temperatur (suhu), DO, BOD, (Nitrit (NO2), dan Nitrat (NO3).
2. Data Pengukuran Penampang Memanjang Dan Melintang
Data penampang memanjang dan melintang dilakukan pengukuran secara langsung di lapangan yang di-gunakan untuk analisa pengaliran dan kualitas air dengan menggunakan program HEC-RAS 4.1.0.
3. Data sekunder
Data sekunder ini mengenai data klimatologi dan data kualitas air sebagai input program HEC-RAS 4.1.0. (Algae, Organic Nitrogen, Organic Phosphorus, Orthophosphate, Ammonium Nitrogen)
Pengukuran di lapangan
Pengukuran dan pengambilan data dilakukan pada bulan September-November 2014 disesuaikan dengan kondisi lapangan yang ada. Dalam pe-nentuan section dilakukan pengukuran penampang dan dimensi bangunan bendung terlebih dahulu, pengukuran digunakan untuk menentukan jumlah section. Berikut adalah tahapan dari proses pengukuran dan pengambilan data di lapangan:
1. Melakukan survey lapangan pada daerah irigasi teknis untuk me-nentukan bangunan bendung yang di-teliti dan studi literatur.
2. Membuat sketsa bangunan bendung guna menentukan section untuk setiap bangunan bendung dengan section di hulu dibagi menjadi 3-4 section serta di hilir dibagi menjadi 6-10 section. 3. Melakukan pengukuran kadar DO dan
suhu di lapangan dengan alat ukur DO meter, pengukuran kecepatan dan kedalaman aliran untuk setiap section, pengukuran profil bangunan bendung
(penampang aliran) untuk tiap section pada setiap lokasi bangunan bendung, kemudian melakukan pengambilan sampel air pada hulu dan hilir bendung guna memperoleh BOD, (Nitrit (NO2), dan Nitrat (NO3).
Untuk lebih jelas mengenai peng-ukuran di lapangan dapat dilihat pada Gambar 5. Sketsa pengambilan data pada Bendung Kontrolilan.
Pemodelan HEC-RAS 4.1.0.
Pada penelitian ini dari hasil pe-ngumpulan data primer maupun data sekunder kemudian memasukkan data ke dalam program HEC-RAS 4.1.0. untuk setiap bangunan bendung selanjutnya me-lakukan proses running. Selanjutnya dihitung juga kesalahan relatif (KR) dari data hasil pengukuran di lapangan dengan hasil pemodelan program HEC-RAS 4.1.0. guna mengetahui berapa besar pe-nyimpangannya.
Perhitungan kesalahan relatif
Perhitungan kesalahan relatif pada penelitian ini dilakukan guna mengetahui penyimpangan pemodelan menggunakan HEC-RAS 4.1.0. dengan data pegukuran lapangan.
Perhitungan konsentrasi udara dalam aliran
Perhitungan konsentrasi udara dalam aliran pada penelitian ini berguna untuk mengetahui nilai konsentrasi udara setiap section, kemudian dihitung rata-rata untuk mendapatkan nilai konsentrasi udara keseluruhan pada setiap lokasi penelitian.
Perhitungan Metode Streeter-phelps Penelitian ini menggunakan per-hitungan analitis Metode Streeter-phelps guna mengetahui DO pemodelan dan dilakukan hanya pada hulu bendung. Kemudian melakukan analisis dan pembahasan untuk kesesuaian antara hasil pengukuran DO di lapangan dengan DO pemodelan menggunakan Metode Streeter-phelps.
Uji Nash-Sutcliffe
Melakukan Uji Nash-Sutcliffe pada penelitian ini digunakan untuk me-ngetahui keseluruhan setiap lokasi penelitian output pemodelan hasilnya mendekati dengan data lapangan.
Gambar 5. Sketsa pengambilan data Bendung Kontrolilan
Gambar 6. Diagram Alir Penelitian 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengukuran lapangan
Hasil pengukuran kedalaman air, kecepatan aliran, suhu, dan DO dicatat dan kemudian dirata-rata untuk setiap section yang diukur. Pengambilan sampel air untuk menguji BOD, COD, NO2, NO3 dianalisa di laboratorium Air dan Tanah Jurusan Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Berikut adalah hasil rata-rata kadar DO untuk hulu dan hilir:
Tabel 2. Hasil kadar DO pegukuran di lapangan
Sumber: Hasil Perhitungan dan pengukuran
Berdasarkan Tabel 2. hasil DO peng-ukuran lapangan dan pengamatan per section untuk parameter DO mengalami fluktuasi, ada yang kenaikan dan pe-nurunan. Berdasarkan hasil rekapitulasi pengukuran lapangan terjadi kenaikan DO (Dissolved Oxygen) pada Bendung Kontrolilan dengan hasil kadar DO di hulu sebesar 7,034 mg/l dan mengalami peningkatan di hilir sebesar 7,262 mg/l, sedangkan pada lokasi yang lain terjadi penurunan kadar DO.
Hasil pemodelan HEC-RAS 4.1.0. Pada penelitian ini dari hasil pe-ngumpulan data primer maupun data sekunder kemudian dimasukkan data ke dalam program HEC-RAS 4.1.0. sesuai dengan input yang ada untuk setiap bangunan bendung selanjutnya me-lakukan proses running dan dihitung juga kesalahan relatif (KR).
Berdasarkan Tabel 3. Hasil Kadar DO pemodelan HEC-RAS 4.1.0. terjadi fluktuasi DO. Hasil pemodelan HEC-RAS 4.1.0. menunjukkan kenaikan DO hanya pada Bendung Kontrolilan dengan hasil kadar DO di hulu sebesar 7,055 mg/l dan dan mengalami peningkatan di hilir sebesar 7,268 mg/l, sedangkan pada lokasi penelitian yang lain terjadi pe-nurunan kadar DO.
Tabel 3. Hasil kadar DO pemodelan HEC-RAS 4.1.0.
Sumber: Hasil Perhitungan dan pemodelan Mulai Studi Literatur Bangunan Hidrolik Terpilih Berupa Bendung Pengukuran Profil Bangunan dan Hidrolika
Aliran
Pengukuran DO atau Kadar Oksigen Terlarut Dalam Aliran (Dissolved Oxygen) Pengambilan Sampel Air
(BOD, COD, NO2, dan NO3) Data Sekunder input Hec-Ras 4.1.0 untuk kualitas air Data Klimatologi
Input Data ke dalam Hec-Ras 4.1.0
Running Kualitas Air
dengan Hec-Ras 4.1.0
Analisis hasil running Kualitas Air dengan Hec-Ras 4.1.0 pada setiap bangunan yang
diteliti
Verifikasi dan perhitungan penyimpangan (KR) hasil running Hec-Ras 4.1.0 dengan data di lapangan
Apakah mendekati hasil pengukuran data
primer di lapangan?
Hasil analisa dan pembahasan YA
Kesimpulan dan saran
Selesai
TIDAK Survey Saluran Irigasi
Teknis Dan Non Teknis
Perhitungan Analitis DO
(Dissolved Oxygen) Metode Streeter-Phelps
Hasil perhitungan konsentrasi udara dalam aliran
Gangadharaiah, dkk. (1970) dalam (Raju, 1986:250) merumuskan berdasar-kan perhitungan teoritis nilai konsentrasi udara dalam aliran atau areasi alamiah aliran faktor kedalaman, kecepatan, bilangan Froude serta kekasaran pelimpah mempengaruhi nilai konsentrasi udara pada bangunan bendung yang diteliti. Nilai konsentrasi udara dalam aliran rata-rata pada Bendung Cokro sebesar 0,00208, pada Bendung Kenongo sebesar 0,00075, Bendung Kontrolilan sebesar 0,03046, dan pada Bendung Sal. Sekunder DI Tumpang sebesar 0,09027. Hasil perhitungan analitis Metode
Streeter-phelps
Perhitungan analitis menggunakan Metode Streeter-Phelps faktor hidrolika yang mempengaruhi terhadap kadar oksigen terlarut adalah jarak, kedalaman, dan kecepatan pada setiap section. Perhitungan Metode Streeter-Phelps ini digunakan hanya pada hulu bendung saja. Hasil perhitungan Metode Streeter-Phelps kadar DO menunjukkan adanya fluktuasi dengan penurunan dan pe-ningkatan kadar DO pada setiap section. Berikut adalah hasil keseluruhan rata-rata DO di hulu berdasarkan Metode Streeter-phelps:
Nilai keseluruhan rata-rata kadar DO didapat dengan merata-rata nilai kadar DO setiap section pada hulu bendung. Berdasarkan Tabel 4. Dapat dilihat bahwa keseluruhan rata-rata kadar DO terbesar
pada Bendung Kenongo dan terkecil pada Bendung Kontrolilan.
Tabel 4. Keseluruhan rata-rata DO di Hulu Metode Streeter-phelps
Sumber: Hasil Perhitungan dan pemodelan
Hasil perhitungan kesalahan relatif
(KR)
Setiap section bendung pada hasil pemodelan HEC-RAS 4.1.0. dihitung nilai KR antara hasil pemodelan dengan data pengukuran lapangan. Nilai KR keseluruhan hasil pemodelan HEC-RAS 4.1.0. terhadap data lapangan untuk lokasi penelitian sebesar 1,283%.
Setiap lokasi penelittian kemudian dihitung rata-rata KR secara keseluruhan antara perhitungan pemodelan Metode Streeter-phelps dengan data pengukuran lapangan pada bagian hulu bendung. Sedangkan nilai (KR) keseluruhan lokasi penelitian hasil pengukuran lapangan dengan pe-modelan Metode Streeter-Phelps sebesar 0,457%. Untuk lebih jelas mengenai perhitungan kesalahan relatif (KR) dapat dilihat pada Tabel 5. Nilai kesalahan relatif (KR) pada setiap lokasi penelitian. Sedangkan untuk persentasi kenaikan dan penurunan nilai kadar DO dpat dilihat pada Tabel 6. Persentasi kenaikan dan penurunan nilai kadar DO pada setiap lokasi penelitian.
Tabel 5. Nilai Kesalahan Relatif (KR) Keseluruhan pada Setiap Lokasi Penelitian
No. Nama Bangunan
Nilai Rerata KR (%) Hulu dan hilir lapangan
dengan HEC-RAS 4.1.0.
Hulu lapangan dengan
Streeter-Phelps
1 Bendung Cokro 1.053 0.390
2 Bendung Kenongo 2.246 1.337
3 Bendung Kontrolilan 1.246 0.026
4 Bendung Sal. Sekunder DI Tumpang 0.588 0.075
Nilai KR (%) Keseluruhan Lokasi Studi 1.283 0.457
Tabel 6. Persentasi Kenaikan dan Penurunan Nilai kadar DO pada Setiap Lokasi Penelitian
No. Nama Bangunan Nilai DO (%) Keterangan
Lapangan HEC-RAS
1 Bendung Cokro 1.945 4.091 Penurunan
2 Bendung Kenongo 12.225 10.091 Penurunan
3 Bendung Kontrolilan 3.242 3.013 Kenaikan
4 Bendung Sal. Sekunder DI Tumpang 4.087 3.697 Penurunan
Sumber: Hasil Perhitungan
Hasil Uji Nash-Sutcliffe
Pada hasil pemodelan ini dilakukan verifikasi dengan membandingkan antara hasil pemodelan HEC-RAS 4.1.0 dengan nilai hasil pengukuran di lapangan meng-gunakan Metode Nash-Sutcliffe. Hasil simulasi dikatakan baik jika ,
memuaskan jika , kurang baik jika nilai (Nash-sutcliffe, 1970 dalam Ilmansyah, 2012). Berikut adalah hasil rekapitulasi nilai Nash-sutcliffe pada setiap lokasi penelitian:
Berdasarkan hasil rekapitulasi nilai koefisien Nash-Sutcliffe pada setiap lokasi penelitian menunjukkan bahwa hasil Uji Metode Nash-Sutcliffe untuk hasil pemodelan menggunakan HEC-RAS 4.1.0 dapat dikatakan baik dikarena-kan .
Tabel 7. Rekapitulasi Uji Nash-sutcliffe pada setiap lokasi studi
Sumber: Hasil Perhitungan
5. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan dan analisa yang telah dijelaskan dapat di-ambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari hasil pengukuran kadar DO di lapangan didapat hasil yang fluktuasi dengan kenaikan dan penurunan kadar DO. Keseluruhan rata-rata kadar DO pengukuran di lapangan pada Bendung Cokro mengalami penurunan sebesar 1,945%, pada
Bendung Kenongo sebesar 12,225%, dan Bendung Sal. Sekunder DI Tumpang sebesar 4,087%, sedang-kan hanya pada Bendung Kontrolilan yang mengalami kenaikan sebesar 3,242%.
2. Kadar DO hasil pemodelan HEC-RAS 4.1.0, pada Bendung Cokro mengalami penurunan sebesar 4,091%, pada Bendung Kenongo sebesar 10,091% dan pada Bendung Sal. Sekunder DI Tumpang sebesar 3,697%, sedangkan terjadi kenaikan kadar DO hanya pada Bendung Kontrolilan sebesar 3,013%.
3. Berdasarkan hasil perhitungan pe-nyimpangan pemodelan HEC-RAS 4.1.0 dengan data pengukuran di lapangan didapat nilai rerata KR Bendung Cokro sebesar 1,053%, nilai rerata KR Bendung Kenongo sebesar 2,246%, nilai rerata KR Bendung Kontrolilan sebesar 1,246%, dan nilai rerata KR Bendung Sal. Sekunder DI Tumpang sebesar 0,588%. Berdasarkan hasil rekapi-tulasi nilai koefisien Nash-Sutcliffe menunjukkan bahwa nilai rata-rata
keseluruhan pada lokasi
penelitian sebesar 99,802 sehingga Uji Nash-Sutcliffe untuk hasil pemodelan HEC-RAS 4.1.0 dapat di-katakan baik dikarenakan .
4. Dapat disimpulkan bahwa pe-modelan kadar DO menggunakan program HEC-RAS 4.1.0 dapat digunakan pada keempat lokasi penelitian serta keandalan program HEC-RAS 4.1.0. dapat digunakan sebagai aplikasi bantuan untuk me-ngetahui sebaran kadar DO pada
setiap section bangunan bendung yang diteliti. Sedangkan perhitungan analitis Metode Streeter-Phelps hanya dapat digunakan untuk meng-hitung DO pemodelan pada hulu bendung saja, dikarenakan Metode Streeter-Phelps ini tidak sesuai untuk menghitung DO pemodelan apabila melewati suatu bangunan hidrolik. 5. Secara keseluruhan rata-rata kadar
DO terjadi peningkatan hanya pada Bendung Kontrolilan, sedangkan yang terjadi pada Bendung Kenongo, Bendung Cokro, dan Bendung Sal. Sekunder DI Tumpang mengalami penurunan. Sehingga dapat disimpul-kan bahwa bangunan bendung dapat mempengaruhi adanya penurunan dan peningkatan kadar DO. Fluktuasi kadar DO ini cenderung mengikuti perubahan suhu air yang terjadi di bangunan bendung, dimana apabila terjadi peningkatan suhu maka nilai DO akan berkurang dan sebaliknya apabila terjadi penurunan suhu maka nilai DO akan meningkat.
Saran
1. Sebaiknya perlu dilakukan penelitian selanjutnya mengenai perubahan kadar DO akibat adanya bangunan hidrolik selain bangunan bendung. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan
dengan pengukuran sampel se-baiknya dilakukan secara time series untuk setiap lokasi penelitian.
3. Perlu diperhatikan ketersediaan alat dan waktu pengukuran pada peng-ambilan data di lapangan, sehingga hasil pengukuran dan analisa mem-berikan hasil fluktuasi kadar DO yang lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. User’s M u l HE -RAS 4.1. California: U.S. Army Corps of Engineers.
Chanson, H. (1993-a). Self-aerated Flows on Chutes and Spillways. Journal of Hydraulic Engineering 119, 220-243.
Chanson, H. (1993-b). Stepped Spillway Flows and Air Entrainment. Canadian Journal of Civil Engineering Vol. 20, No.3, 422-435. Chanson, H. (1994). Energy Dissipation
on Stepped Spillway. Journal of Hydraulic Engineering, 80-82. Davis, Mackenzie L and David A.
Cornwell. 1991. Introduction to environmental engineering. USA: Station, Auburn Univercity, Alabama. Fardiaz. 1992. Polusi Air dan Udara.
Yogyakarta: Kanisius.
Gulliver, J. S. & Rindels, A. J. 1993. Measurement of Air-Water Oxygen Transfer at Hydraulic Structures, Journal of Hydraulic Engineering 119, 327-349.
Ilmansyah, Yopi. 2012. Analisa dampak ENSO terhadap debit aliran DAS Cisangkuy Jawa Barat menggunakan model Rainfall-Runoff. Jurnal Depik, 1(3): 165-174 ISSN 2089-7790. Raju, K.G.R. 1986. Aliran Melalui
Saluran Terbuka, terjemahan Yan Piter Pangaribuan. Jakarta: Erlangga. Salmin, 2005. Oksigen Terlarut (DO)
dan Kebutuhan Oksigen Biologi (BOD) sebagai Salah Satu Indikator untuk Menentukan Kualitas Perairan. Oseana. Vol. XXX, Nomor 3. Hal 21-26.
