PENGARUH DEBIT DAN KEDALAMAN ALIRAN SUNGAI TERHADAP SEBARAN BAHAN PENCEMAR AIR BUANGAN PADA
ALIRAN SUNGAI DELI
TUGAS AKHIR
Oleh
NATARI FIORI 140407039
Dosen Pembimbing Ir. Kartini Noor Hafni, MT.
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
TA/TL-USU/2019/108
TA/TL-USU/2019/108
PENGARUH DEBIT DAN KEDALAMAN ALIRAN SUNGAI TERHADAP SEBARAN BAHAN PENCEMAR AIR BUANGAN PADA
ALIRAN SUNGAI DELI
TUGAS AKHIR
Oleh
NATARI FIORI 140407039
TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
KATA PENGHANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT, karena atas berkat rahmat dari-Nya, serta dukungan dari berbagai pihak, maka saya dapat menyelesaikan menyelesaikan proposal skripsi dengan judul “PENGARUH DEBIT DAN KEDALAMAN ALIRAN SUNGAI TERHADAP SEBARAN BAHAN PENCEMAR AIR BUANGAN PADA ALIRAN SUNGAI DELI ” ini dengan baik dan tepat waktu. Laporan proposal tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mengerjakan tugas akhir pada program Strata-1 di Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari dalam penyusunan proposal tugas akhir ini tidak akan selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak. Karena itu pada kesempatan ini saya ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Ir. Netti Helina., M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Dr. Amir Husin, S.T., M.T selaku Wakil Ketua Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Ir. Kartini Noor Hafni., MT selaku Dosen Pembimbing 1 yang senantiasa membimbing dan memberikan saran setiap harinya.
4. Bapak Ir. Joni Mulyadi dan Bapak Ivan Indrawan, S.T., M.T sebagai Dosen Penguji 1 dan 2.
5. Bapak dan Ibu dosen Teknik Lingkungan USU yang telah memberi arahan dan bekal ilmu untuk pembuatan skripsi ini.
6. Seluruh Staf Administrasi Teknik Lingkungan USU yang telah membantu dalam mengurus hal-hal administrasi untuk TA.
7. Ibu saya yang selalu senantiasa mendukung moril dan materil.
8. Teman-teman Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Stambuk 2014.
9. Teman-teman seperjuangan Fadhila, Nuzul, Inggrid, Weni, Marta, Regita, Afifah, Lolyta yang merupakan Tim Sungai Deli.
10. Teman-teman yang banyak membantu di lapangan Riyan, Andre, Andro, Dwiki, Panjes, Rawi, Robby, Nasri.
11. Pak Ruben dan warga Desa Kuala Simemei yang selalu membantu dan memandu jalan di lapangan.
12. Dan pihak-pihak dibelakang layar yang membantu saya dalam menyelesaikan proposal tugas akhir ini.
Saya meyadari bahwa didalam laporan tugas akhir ini tidak luput dari kesalahan dan kekurangan. Penulis mengharapkan saran dan kritik agar lebih sempurna dan dapat memberikan manfaat bagi bidang pendidik dan penerapan dilapangan. Dan semoga penelitian ini dapat dikembangkan lagi. Terima Kasih.
Medan, Januari 2019
Natari Fiori
ABSTRAK
Sungai Deli adalah salah satu sungai utama yang melintasi Kota Medan. Perkembangan industri dan permukiman di sepanjang aliran Sungai Deli telah mempengaruhi kualitas air sungai. Penelitian ini mencoba menggambarkan peranan hidrologi sungai terhadap sebaran pencemar yang memasuki DAS Deli segmen hulu yang berlokasi di Kabupaten Deli Serdang. Sebaran pencemar digambarkan oleh DO dan BOD pada setiap stasiun pengamatan yaitu di titik tengah DAS, kiri tebing dan kanan tebing sepanjang 1.7 Km pada segmen hulu. DAS Deli .Stasiun pengamatan ditentukan 6 (enam) titik berbeda.
Debit dan Kedalaman DAS disimulasikan menggunakan perangkat lunak / “software” HEC-RAS.
Sebaran pencemaran dari satu titik Sumber / “point source” akan mempengaruhi biota air dan kesehatan lingkungan DAS tersebut. Untuk itu peneliti ingin berkontribusi untuk memberikan gambaran sebaran pencemar yang ada di Sungai Deli. Hasil analisis menunjukkan bahwa kualitas air Sungai Deli tidak memenuhi baku mutu kelas I dan debit yang paling berpengaruh terhadap beban pencemaran Sungai Deli adalah debit pada saat musim kemarau pada bagian hilir dengan nilai BOD 6 mg/L dan nilai DO 3.6 mg/L.
Kata kunci : DAS-Deli, DO, BOD, Debit, HEC-RAS
ABSTRACT
Deli River is one of the main rivers that crosses Medan City. The development of industry and settlements along the River Deli has affected river water quality. This study attempts to describe the role of river hydrology on the distribution of pollutants entering the upstream segment of the Deli watershed located in Deli Serdang Regency. Pollutant distribution was described by DO and BOD at each observation station, namely in the midpoint of the watershed, left of the cliff and right of the cliff along 1.7 km in the upstream segment. Deli watershed. Observation station is determined by 6 (six) different points. Debit and watershed depth are simulated using HEC-RAS software / "software". The distribution of pollution from one point of the source / "point source" will affect the water biota and the environmental health of the watershed. For this reason, researchers want to contribute to give an overview of the distribution of pollutants in the Deli River. The results of the analysis show that River Deli water quality does not meet class I quality standards and the most influential discharge on River Deli pollution load is the discharge during the dry season in the downstream with a BOD value of 6 mg / L and DO value 3.6 mg / L.
Keywords: Deli watershed, DO, BOD, Water Discharge, HEC-RAS
DAFTAR ISI
KATA PENGHANTAR i
ABSTRAK ii
DAFTAR ISI iii
DAFTAR TABEL iv
DAFTAR GAMBAR v
BAB I PENDAHULUAN I-1
1.1 Latar Belakang I-1
1.2 Rumusan masalah I-6
1.3 Tujuan Penulisan I-6
1.4 Ruang Lingkup I-6
1.5 Manfaat Penelitian I-7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1
2.1 Daerah Tangkap Air “Watershed” II-1
2.2 Daerah Aliran Sungai II-1
2.2.1 Batas-batas Administrasi DAS Deli II-2
2.3 Hidrologi dan Geomorfologi DAS II-3
2.3.1 Hidrologi DAS II-3
2.3.1.1 Siklus Hidrologi II-3
2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Hidrologi Aliran II-4
2.4.1 Debit II-4
2.4.2 Luas dan Bentuk DAS II-4
2.4.3 Topografi II-5
2.4.4 Vegetasi II-5
2.5 Pencemaran Air II-5
2.5.1 Dissolve Oxygen (DO) II-6
2.5.2 Biochemical Oxygen Demand (BOD) II-6
2.5.3 Chemical Oxygen Demand (COD) II-6
2.6 Stadar Kualitas Air II-7
2.6.1 Status Mutu Air II-8
2.7 Faktor- Faktor yang mempengaruhi Penyebaran Pencemar II-8
2.7.1 Kedalaman Sungai II-8
2.7.2 Kecepatan Aliran II-8
2.7.3 Konsentrasi dan Kelarutan Pencemar II-8
2.8 HEC-RAS II-9
2.8.1 Analisis Hidraulika II-10
BAB III METODE PENELITIAN III-1
3.1 Umun III-1
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian III-1
3.2.1 Lokasi III-1
3.2.2 Waktu III-1
3.3 Objek Penelitian dan Sampel III-3
3.3.1 Objek Penelitian III-3
3.3.2 Sampel dan Titik Sampel III-3
3.4 Tahapan Penelitian III-4
3.5 Metode Penelitian III-5
3.6 Analisa Data III-7
3.7.1 Analisis Kualitas Air di Lokasi Penelitian III-7 3.7.2 Analisis data dengan menggunakan HEC-RAS III-7 3.7.3 Analisis Kualitas Air di Laboratorium III-8
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV-1
4.1 Tinjauan Umum IV-1
4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian IV-1
4.3 Kualitas Air Sungai Deli IV-1
4.3.1 Kualitas Fisika Air Sungai Deli IV-1
4.3.2 Kualitas Kimia Air Sungai Deli IV-1
4.4 Stuktur Sungai dan Data Hidrologi IV-4
4.5 Permodelan HEC-RAS IV-11
4.5.1 Simulasi HEC-RAS IV-12
4.5.2 Hasil Simulasi Kualitas Air IV-13
4.6 Perbandingan Kualitas Air Lokasi Penelitian Dengan Baku Mutu Air IV-20
4.7 Pengaruh Debit Terhadap Beban Pencemar IV-22
4.7.1 Skenario 1 IV-22
4.7.2 Skenario 2 IV-22
4.7.3 Skenario 3 IV-23
4.8 Pengaruh Kedalaman Terhadap Beban Pencemar IV-24
BAB V PENUTUP V-1
5.1 Kesimpulan V-1
5.2 Saran V-1
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL BAB I PENDAHULUAN
Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu I-3
BAB III METODE PENELITIAN
Tabel 3.1 Titik Sampling III-4
Tabel 3.2 Kerangka Penelitian III-5
BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 4.1 Suhu Sungai Deli IV-1
Table 4.2 Nilai pH Sungai Deli IV-2
Table 4.3 Nilai DO Sungai Deli IV-3
Tabel 4.4 Nilai BOD Sungai Deli IV-3
Tabel 4.5 Nilai COD Sungai Deli IV-4
Tabel 4.6 Pembagian Stasiun Sungai IV-4
Tabel 4.7 Elevasi sungai di titik PS IV-5
Tabel 4.8 Elevasi sungai di titik US-0 IV-6
Tabel 4.9 Elevasi sungai di titik US-1 IV-7
Tabel 4.10 Elevasi sungai di titik US-2 IV-8 Tabel 4.11 Elevasi sungai di titik US-3 IV-9 Tabel 4.12 Elevasi sungai di titik US-4 IV-9 Tabel 4.13 Elevasi sungai di titik US-5 IV-10
Tabel 4.14 Kondisi DO 08.00 WIB IV-10
Tabel 4.15 Kondisi DO 17.00 WIB IV-10
Tabel 4.16 Kondisi BOD 08.00 WIB IV-10
Tabel 4.17 Kondisi BOD 17.00 WIB IV-10
DAFTAR GAMBAR BAB III METODE PENELITIAN
Gambar 3.1 Pembagian DAS, WS Belawan-Ular-Padang, Balai Wilayah Sungai Sumatera II, Propinsi
Sumatera Utara III-4
Gambar 3.2 Peta Koordinat dan Elevasi Titik Lokasi Sampling US-0 sampai dengan US-6 di Segmen Hulu (Up Stream) Sungai Deli, Provinsi Sumatera Utara III-5
Gambar 3.3 Fishbone Diagram III-4
Gambar 3.4 Diagram Alir Tahapan Penelitian III-6 Gambar 3.5 Cara Pengambilan Sampel dan Titik Sampel Air III-8
Gambar 3.6 Diagram Alir Metode Peneliti III-9
Gambar 3.7 Diagram Alir AnalisisData Primer III-10 BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 4.1 Penampang sungai pada titik PS IV-5
Gambar 4.2 Penampang sungai pada titik US-0 IV-6 Gambar 4.3 Penampang sungai pada titik US-1 IV-7 Gambar 4.4 Penampang sungai pada titik US-2 IV-8 Gambar 4.5 Penampang sungai pada titik US-3 IV-9 Gambar 4.6 Penampang sungai pada titik US-4 IV-10 Gambar 4.7 Penampang sungai pada titik US-5 IV-11
Gambar 4.8 Data Geometri IV-11
Gambar 4.9 Cross Section US-0 IV-12
Gambar 4.10 Cross Section US-1 IV-13
Gambar 4.11 Cross Section US-2 IV-13
Gambar 4.12 Cross Section US-3 IV-9
Gambar 4.13 Cross Section US-4 IV-1
Gambar 4. 14 Cross Section US-5 IV-14
Gambar 4.15 Perspective Plot IV-14
Gambar 4.16 Kondisi Awal DO (Dissolved Oxygen) IV-16 Gambar 4.17 Kondisi DO (Dissolved Oxygen) Pada Pukul 08.00 WIB IV-16 Gambar 4.18 Kondisi DO (Dissolved Oxygen) Pada Pukul 17.00 WIB IV-17
Gambar 4.19 Kondisi Awal BOD (Biochemical Oxygen) IV-17 Gambar 4.20 Kondisi BOD 08.00 WIB IV-18 Gambar 4.21 Kondisi BOD 17.00 WIB IV-18 Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Nilai DO Uji Lab Dengan Baku Mutu IV-20 Gambar 4.23 Grafik Perbandingan Nilai BOD Uji Lab Dengan Baku Mutu IV-21 Gambar 4.24 Grafik Perbandingan Nilai COD Uji Lab Dengan Baku Mutu IV-21 Gambar 4.25 Konsentrasi DO dan BOD Sungai Deli Musim Kemarau IV-22 Gambar 4.26 Konsentrasi DO dan BOD Sungai Deli Debit Rata-rata IV-23 Gambar 4.27 Konsentrasi DO dan BOD Sungai Deli Musim Hujan IV-23
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air sebagai sumber kehidupan masyarakat secara alami keberadaannya bersifat dinamis mengalir ketempat yang lebih rendah tanpa mengenal batas wilayah administrasi.
Keberadaan air mengikuti siklus hidrologis yang erat hubungannya dengan kondisi cuaca pada suatu daerah sehingga menyebabkan ketersediaan air tidak merata dalam setiap waktu dan setiap wilayah (Kementrian PUPR, 2015).
Menurut Undang Undang Republik Indonesia (UUD RI) Nomor 11 Tahun 1974 dalam pasal 1 ayat (3) bahwa air adalah semua air yang terdapat di dalam dan atau berasal dari sumber-sumber air, baik yang terdapat di atas maupun di bawah permukaan air tanah, tidak termasuk dalam pengertian ini air yang terdapat di laut.
Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia (PP RI) Nomor 35 Tahun 1991 didalam pasal 1 ayat (1) bahwa sungai adalah tempat-tempat dan wadah-wadah serta jaringan pengaliran air mulai dari mata air sampai muara dengan dibatasi kanan dan kirinya serta sepanjang pengalirannya oleh garis sempadan.
Perjalanan air yang bergerak dari bumi ke atmosfer kemudian jatuh kembali ke bumi, terjadi secara berulang-ulang, dan tidak pernah berhenti dikenal dengan siklus air atau siklus hidrologi (Asdak 2002).
Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan wilayah yang dikelilingi dan dibatasi oleh topografi alami berupa punggung bukit atau pegunungan, dimana presipitasi yang jatuh di atasnya mengalir melalui titik keluar tertentu (outlet) yang akhirnya bermuara ke danau atau laut. Batas-batas alami DAS dapat dijadikan sebagai batas ekosistem alam, yang dimungkinkan bertumpang tindih dengan ekosistem buatan, seperti wilayah administratif dan wilayah ekonomi. Namun seringkali batas DAS melintasi batas kabupaten, propinsi, bahkan lintas negara. Suatu DAS dapat terdiri dari beberapa sub DAS, daerah Sub DAS kemudian dibagi-bagi lagi menjadi sub-sub DAS (Ramdan, 2004).
I-2 Sungai Deli adalah salah satu sungai utama yang melintasi kota Medan. Perkembangan industri dan pemukiman di sepanjang aliran sungai deli telah mempengaruhi kualitas air sungai. Penurunan kualitas air ditandai dengan perubahan warna air dan bau padahal sebahagian masyarakat di pinggiran sungai masih memanfaatkan air Sungai Deli untuk kebutuhan sehari-hari dan untuk kegiatan memancing (Harpah, N., Idris M.K., Suharyanto, 2013).
DAS Deli merupakan daerah aliran sungai yang mencakup sebagian wilayah yang terletak di Kabupaten Karo, Deli Serdang dan Kota Medan. DAS Deli mempunyai luas
± 47.302,10 Ha dengan hulu sungainya di Kabupaten Deli Serdang (Sibolangit) dan Karo dan bermuara di Belawan (Medan) (Berutu et al, 2015).
Fungsi suatu DAS ialah mengalirkan air, menyangga kejadian puncak hujan, melepas air secara bertahap, memelihara kualitas air, dan mengurangi pembuangan massal.
Fungsi hidrologi DAS dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah aktivitas manusia. Aktifitas manusia yang tidak ramah lingkungan menyebabkan penurunan fungsi hidrologi DAS. Sebagai contoh pemukiman di bataran sungai yang menyebab limbah rumah tangga langsung masuk ke sungai, penggunaan pestisida dan pupuk kimia secara berlebihan terutama di lahan dekat sumber air juga sangat berpengaruh terhadap kualitas air (Tanika et al, 2016).
Dengan pesatnya pembangunan perkotaan dalam bidang industri, rumah sakit, perhotelan, juga pertambahan jumlah penduduk, maka semakin bertambah bahan pencemar yang akan masuk ke sungai. Sungai mempunyai kapasitas terima (receiving capacity) yang terbatas terhadap pencemar, bila pencemar mausk secara terus menerus tanpa pengendalian maka hal ini akan berpengaruh pada penurunan kualitas air (Subowo dkk, 1999).
Menurut PP 82 Tahun 2001 pada pasal 1 ayat (11), menyatakan bahwa pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi sesuai dengan peruntukannya.
Agar sistem DAS dapat berfungsi secara lestari maka pengelolaan DAS harus ditunjang sepenuhnya oleh pengelolaan lahan dan air yang senantiasa mempertimbangkan daya dukungnya.
I-3 Dalam hal ini, perlu dilakukan analisis yang dapat memberikan gambaran mengenai pernyebaran bahan pencemar yang terdapat pada aliran sungai khususnya Sungai Deli.
Salah satu pendekatan analisis yang dilakukan adalah dengan menggunakan HEC – RAS (Hydrologic Engineering Center - River Analysis System) merupakan model hidrolika aliran satu dimensi. Program ini adalah sebuah program yang di dalamnya terintegrasi analisa hidrolika, dimana program ini dapat memberikan gambaran mengenai mekanisme penyebaran pencemar di sungai dalam bentuk grafik dan tabel (Istiarto, 2014).
Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu
No Nama Tahun Judul Penelitian Hasil Penelitian
1. Meidiansyah 2014
Kajian Penyebaran Aliran Polutan Sungai
Code
Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa nilai konsentrasi pada tanggal 14 Februari 2012 rerata BOD5 dan DO secara berturut-turut adalah dengan kisaran 3,97-6,72 mg/l dan 5,50- 7,34 mg/l, sedangkan pada tanggal 10 Oktober 2012 dengan kisaran 6,80-16,07 mg/l dan 9,41-34,94 mg/l. Sumber polutan terbesar berasal dari daerah pemukiman dan pariwisata sepanjang titik RS 53-45 atau pada jarak antara 5,16-4,48 km dari hilir, yakni polutan yang bersumber dari drainasi. Buangan limbah tersebut berasal dari limbah domestik, rusunawa, hotel dan juga rumah makan. Konsentrasi DO sebagian besar memenuhi syarat, karena melebihi batas minimum yang diijinkan sedangkan untuk BOD5 tidak memenuhi syarat karena melebihi batas maksimum yang diijinkan, sehingga dapat disimpulkan beban pencemaran dari sumber limbah pada lokasi penelitian mencemari Sungai Code.
Upaya pengendalian pencemaran di Sungai Code adalah perlu pemantauan dan evaluasi kualitas dan kuantitas sumber limbah secara periodik dan menerus berdasarkan waktu.
2. Harpah, et al 2013
Kajian Kualitas Air dan Simulasi Trsnspor
Kromium (Cr) di Perairan Terbuka (Studi
Kasus Air Sungai Deli, Medan)
Dari hasil pengukuran diketahui bahwa Sungai Deli telah tercemar ditinjau dari nilai indeks pencemaran untuk lima parameter yang dianalisa. Berdasarkan nilai indeks pencemaran kualitas air, Sungai Deli tercemar ringan untuk
I-4 No Nama Tahun Judul Penelitian Hasil Penelitian
peruntukkan air kelas I, II dan III dengan nilai Indeks Pencemaran lebih kecil dari 5. Hasil uji analisis sensitivitas menujukkan bahwa kd1 merupakan parameter yang paling berpengaruh terhadap nilai konsentrasi kromium dengan nilai koefisien sensitivitas (S) = 0,0145.
Hasil kalibrasi dengan nilai kd1=
0,1 m3/g untuk konsentrasi kromium di air menunjukkan bahwa nilai error yang cukup kecil yaitu 0,0092 dan untuk konsentrasi kromium dalam sedimen dengan nilai kd1= 0,02 m3/g, nilai error yang diperoleh 1,56. Hasil simulasi konsentrasi kromium di air sudah cukup mendekati nilai konsentrasi kromium observasi.
3. Harijadi 2015
Analisis Banjir Way Besai Dengan Model Matematis Unsteady Flow Menggunakan Software HEC-RAS
Dalam analisis hidrolika dengan
menggunakan HEC-RAS,
perbedaan prinsip dari mode running steady flow dan mode running unsteady flow terletak pada tipe debit inputnya. Mode running steady flow menggunakan data debit yang konstan sebagai debit input. Sedangkan mode running unsteady flow menggunakan data debit hidrograf sebagai debit input.
4. Susila 2015
Dampak Pencemaran Air Sungai Kahayan pada Usaha Budidaya
Ikan Karamba di Kelurahan Pahandut
Seberang Kota Palangka Raya
Hasil penelitian menunjukkan bahwa beberapa parameter kualitas air melebihi ambang batas yang telah ditetapkan. Kematian ikan di karamba sering terjadi pada saat perubahan pola air, yaitu pada bulan Juni sampai dengan bulan September dimana pada bulan tersebut kekeruhan air sangat tinggi, arus sungai yang lambat, dan amoniak meracuni ikan-ikan yang dibudidaya.
5. Allbab, et al 2016
Studi Analisis nilai Sebaran Kadar Oksigen
Terlarut Dalam Aliran (DO) Pada Hulu dan
Hilir Bangunan Bendung Di Daerah
Irigasi Tumpang Kabupaten Malang
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.
I-5 No Nama Tahun Judul Penelitian Hasil Penelitian
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.
6. Hameed &
Ali 2013
Estimating of Manning’s Roughness
Coefficient for Hilla River through Calibration Using HEC-RAS Model
the first set is for calibration purpose; estimation of (n) and the rest for verification which is the process of testing the model with actual data to establish its predictive accuracy. It is found that the value of Manning's roughness coefficient (n) for Hilla river which shows good agreement between observed and computed hydrographs is (0.027).
7. Mustafa, et
al 2017
Application of HEC- RAS Model to Predict
Sediment Transport for Euphrates River from Haditha to Heet
2016
Calibration and Verification processes from(01-Sep-2013) to (30-Nov2013) and (01-DEC-2013) to (28-FEB-2014) respectively, show that the optimal Manning Roughness Coefficient (n) is equal to (0.033) which gives the less error ratio between the observed and calculated water surface elevations.
By comparing the results of sediment transport “mass accumulated” for this study which equal to (237.38ton/day) was larger than the value of the previous study which equal to (165ton/day, measured in 2010). But the value of sediment load of this study at Heet station was equal to (551.76 ton/day) which was less than the value of previous study (189.041×103 ton/day, measured in 1988), due to increasing in the rates of discharge that was arrived the reach of study area.
Dalam penelitian ini ingin mengetahui persebaran bahan pencemar di dalam badan air Sungai Deli. Sehingga dapat dilihat persebaran bahan pencemar yang terjadi di Sungai Deli dengan menggunakan software HEC-RAS.
I-6 1.2 Rumusan Masalah
Adapun hal-hal yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini:
1. Dari manakah sumber pencemar terbesar yang masuk ke sungai deli bagian hulu.
2. Bagaimana cara menegetahui besaran beban pencemar yang masuk ke sungai Deli.
3. Bagaimana pengaruh aliran Sungai Deli terhadap sebaran bahan pencemar (BOD, COD dan DO) pada permukaan aliran Sungai Deli di segmen hulu.
4. Bagaimana cara mengetahui perubahan nilai konsentrasi bahan pencemar (BOD, COD dan DO) pada permukaan aliran Sungai Deli pada setiap stasiun dengan menggunakan aplikasi HEC-RAS.
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah, tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui asal sumber pencemar terbesar yang masuk ke Sungai Deli bagian hulu.
2. Untuk mengetahui besaran beban pencemar Sungai Deli.
3. Untuk mengetahui pengaruh aliran Sungai Deli terhadap sebaran bahan pencemar (BOD, COD dan DO) pada permukaan aliran Sungai Deli di segmen hulu.
4. Untuk menginformasi metode yang digunakan dalam menganalis persebaran beban pencemar di Sungai Deli.
1.4 Ruang Lingkup Penelitian
Permasalahan dari penelitian ini dibatasi dengan ruang lingkup sebagai berikut:
1. Panjang DAS Deli segmen hulu di tetapkan sepanjang 1.7 km. Berawal dari 300 m sebelum pertemuan anak Sungai Simemei – sebelum PDAM Tirtanadi Deli Tua.
2. Menganalisis output dari HEC-RAC untuk melihat titik yang berpotensi sebagai titik kumpul beban pencemar.
3. Menganalisis sebaran pencemar dengan meng-input data profil sungai, curah hujan, dan karakteristik sungai HEC-RAS untuk melihat sebaran beban pencemar.
4. Mengintegrasikan output dari HEC-RAS dengan hidrograf untuk melihat sebaran pencemar di Sungai Deli.
I-7 1.5 Manfaat Penelitian
Pada penelitian ini diharapkan mempunyai manfaat sebagai berikut:
1. Memberikan informasi kepada masyarakat dan instansi pemerintah tentang daerah yang berpotensi sebagai tempat kumpul beban pencemar.
2. Sebagai salah satu sumbangan bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi bagi para praktisi, peneliti maupun pengguna lain.
3. Memberikan informasi yang dapat digunakan sebagai pertimbangan bagi pemerintah dalam mengambil keputusan mengenai tata kelola DAS Deli.
II - 1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Derah Tangkapan Air “Watershed”
Daerah Aliran Sungai (DAS) merupakan suatu wilayah daratan yang menerima air hujan untuk kemudian mengalirkannya kembali melalui satu sungai utama menuju ke hilir. DAS bagian hulu seringkali menjadi fokus perencanaan pengelolaan DAS karena selain fungsinya yang sangat penting sebagai daerah tangkapan air (Water Catchment Area) juga adanya keterkaitan biofisik dengan daerah tengah dan hilir.
Segala bentuk kerusakan yang terjadi di daerah hulu pada akhirnya tidak hanya akan membawa dampak bagi daerah hulu saja namun akhirnya juga berdampak pada daerah tengah dan terutama daerah hilir (Arini,2007). Daerah Aliran Sungai (Watershed) didefinisikan sebagai suatu wilayah daratan yang menerima air hujan, menampung dan mengalirkannya melalui satu sungai utama ke laut dan atau ke danau. Satu DAS, biasanya dipisahkan dari wilayah lain di sekitarnya (DAS-DAS lain) oleh pemisah alam topografi (seperti punggung bukit dan gunung. Suatu DAS terbagi lagi ke dalam sub DAS yang merupakan bagian DAS yang menerima air hujan dan mengalirkannya melalui anak sungai ke sungai utamanya (Dirjen Reboisasi & Rehabilitasi Lahan, 1998).
2.2 Daerah Aliran Sungai (DAS)
Daerah Aliran Sungai (DAS) adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan, dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan (Permen PU 2013, Sandhyavitri, 2013).
DAS merupakan suatu wilayah tertentu yang bentuk dan sifat alamnya merupakan satu kesatuan ekosistem, termasuk didalamnya hidrologi dengan sungai dan anak- anak sungainya yang berfungsi sebagai penerima, penampung dan penyimpan air yang berasal dari hujan dan sumber lainnya. aliran sungai sebagai komponen
II - 2
utama DAS didefinisikan sebagai suatu jumlah air yang mengalir sepanjang lintasan di darat menuju ke laut sehingga sungai merupakan suatu lintasan dimana air yang berasal dari hulu bergabung menuju ke satu arah yaitu hilir (muara).
Sungai merupakan bagian dari siklus hidrologi yang terdiri dari beberapa proses yaitu evaporasi atau penguapan air, kondensasi dan presipitasi (Haslam, 1992).
Berdasarkan Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat Republik Indonesia Nomor 28 Tahun 2015 di dalam pasal 1 ayat (6) menyatakan bahwa daerah aliran sungai (DAS) adalah suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya, yang berfungsi menampung, menyimpan, dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke laut secara alami, yang batas di darat merupakan pemisah topografis dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh aktivitas daratan.
2.2.1 Batas - Batas Administratif DAS Deli
Daerah Aliran Sungai Deli merupakan daerah aliran sungai yang mencakup sebagian wilayah yang terletak di Kabupaten Karo, Deli Serdang, dan Kota Medan. DAS Deli mempunyai luas ± 47.302,10 dengan hulu sungainya di /kabupaten Deli Serdang (Sibolangit) dan Karo dan bermuara di Belawan (Kota Medan) (Berutu et al, 2015).
Menurut data Balai Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Wampu Sei Ular (2002), Daerah Aliran Sunga (DAS) Deli merupakan Daerah Aliran Sungai di Provinsi Sumatera Utara dengan luas 47,298.01 Ha. Daerah Aliran Sungai Deli terbentang antara 3° 13' 35,50'' s/d 3° 47' 06,05'' LU dan 98° 29' 22,52'' s/d 98° 42' 51,23'' BT. Secara adminitrasi DAS Deli berada pada 3 (tiga) Kabupaten yaitu Kabupaten Karo seluas 1,417.65 Ha (3%), Kabupaten Deli Serdang seluas 29,115.20 Ha (61.56 %) dan Kota Medan seluas 16,765.16 ha (35.45 %).
Adapun Batas DAS Deli adalah sebagai berikut : Sebelah Utara : Daerah Aliran Sungai Belawan.
Sebelah Selatan : Daerah Aliran Sungai Wampu.
Sebelah Barat : Daerah Aliran Sungai Belawan.
Sebelah Timur : Daerah Aliran Sungai Batang Kuis.
II - 3
2.3 Daerah Aliran Sungai (DAS)
DAS memiliki karakteristik yang dapat diartikan sebagai gambaran spesifik mengenai DAS yang dicirikan oleh parameter-parameter yang berkaitan dengan keadaan morfometri, morfologi, tanah, geologi, vegetasi, tata guna (penggunaan) lahan, hidrologi, dan manusia (Seyhan, 1977).
2.3.1 Hidrologi DAS
Data hidrologi adalah kumpulan keterangan atau fakta mengenai fenomena hidrologi (hydrologic phenomena), seperti besarnya : curah hujan, temperatur, penguapan, lamanya penyinaran matahari, kecepatan angin, debit sungai, tinggi muka air sungai, kecepatan aliran, konsentrasi sedimen sungai akan selalu berubah terhadap waktu. Data hidrologi dianalisis untuk membuat keputusan dan menarik kesimpulan mengenai fenomena hidrologi berdasarkan sebagian data hidrologi yang dikumpulkan (Soewarno, 1995).
Adapun langkah-langkah dalam analisis hidrologi adalah sebagai berikut (Sosrodarsono, 1993) :
- Menentukan Daerah Aliran Sungai (DAS) beserta luasnya.
- Menganalisis distribusi curah hujan dengan periode ulang T tahun.
- Menganalisis frekuensi curah hujan.
- Mengukur dispersi.
- Memilih jenis sebaran.
- Menguji kecocokan sebaran.
- Menghitung debit banjir rencana berdasarkan besarnya curah hujan rencana di atas pada periode ulang T tahun untuk menentukan bangunan pengendali banjir.
2.3.2 Siklus Hidrologi
Perjalanan air yang bergerak dari bumi ke atmosfer kemudian jatuh kembali ke bumi, terjadi secara berulang-ulang, dan tidak pernah berhenti dikenal dengan siklus air atau siklus hidrologi (Asdak 2002). Siklus hidrologi perlu untuk dipahami karena berkaitan dengan pengelolaan sumber daya air. Siklus hidrologi ini terjadi di mana saja di berbagai luasan wilayah, baik pada tingkat plot maupun bentang lahan (landscape) (Tanika et al, 2016).
II - 4
2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Hidrologi Aliran
Faktor-faktor yang berperan dalam menentukan sistem hidrologi terutama tataguna lahan dan kemiringan dan panjang lereng dapat direkayasa oleh manusia.
Perubahan penggunaan lahan (perubahan dari lahan pertanian menjadi hutan atau bentuk penggunaan lahan lainnya) serta pengaturan kemiringan dan panjang lereng (misalnya pembuatan teras) menjadi salah satu fokus aktifitas perencanaan pengelolaan DAS (Asdak, 2010).
2.4.1 Debit
Debit aliran adalah jumlah air yang mengalir dalam satuan volume per waktu.
Debit adalah satuan besaran air yang keluar dari Daerah Aliran Sungai (DAS).
Satuan debit yang digunakan adalah meter kubir per detik (m3/s). Debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu (Asdak,2002).
Debit air merupakan komponen yang penting dalam pengelolaan suatu DAS.
Pelestarian hutan juga penting dalam rangka menjaga kestabilan debit air yang ada di DAS, karena hutan merupakan faktor utama dalam hal penyerapan air tanah serta dalam proses Evaporasi dan Transpirasi.
Debit aliran sungai dapat diukur dengan menggunakan rumus (Sugiharto, 2014):
Q = V . A ... (1) Dengan :
Q = Debit (m3/s) V = Kecepatan (m/s)
A = Luas Penampang Basah (m2) 2.4.2 Luas dan Bentuk DAS
Laju dan volume aliran permukaan semakin bertambah besar dengan bertambahnya luas DAS. Apabila aliran permukaan tidak dinyatakan sebagai jumlah total DAS melainkan sebagai laju dan volume per satuan luas, maka besarnya akan berkurang dengan bertambahnya luas DAS. Hal ini berkaitan dengan waktu yang diperlukan air untuk mengalir dari titik terjauh sampai titik kontrol (waktu konsentrasi) dan juga intensitas hujan. Bentuk DAS mempunyai
II - 5
pengaruh pada pola aliran sungai. Pengaruh bentuk DAS terhadap aliran permukaan ditunjukkan dengan hidrograf pada bentuk DAS yang berbeda tetapi mempunyai luas yang sama dan menerima hujan dengan intensitas yang sama, yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Pengeruh Bentuk DAS terhadap Bentuk Hidrograf 2.4.3 Topografi
Dua unsur topografi yang berpengaruh adalah panjang lereng dan kemiringan lereng, unsur lain yang mungkin berpengaruh adalah konfigurasi, keragaman, dan arah lereng. Kondisi topografi yang berat atau curam dan sistem jaringan sungai yang lebih padat pada umumnya akan mempercepat konsentrasi pada titik di wilayah DAS dibandingkan dengan kondisi topografi yang relatif datar (Sudarmadji,1997). Kemiringan lereng merupakan ukuran kemiringan lahan relatif terhadap bidang datar yang secara umum dinyatakan dalam persen atau derajat. Kemiringan lahan sangat erat hubungannya dengan besarnya erosi.
Semakin besar kemiringan lereng, peresapan air hujan ke dalam tanah menjadi lebih kecil sehingga limpasan permukaan dan erosi menjadi lebih besar (Rahayu et al, 2009).
2.4.4 Vegetasi
Lahan bervegetasi lebat, air hujan yang jatuh akan tertahan pada vegetasi dan meresap ke dalam tanah melalui vegetasi, sehingga limpasan permukaan yang mengalir kecil. Pada lahan terbuka atau tanpa vegetasi, air hujan yang jatuh sebagian besar menjadi limpasan permukaan yang mengalir menuju sungai, sehingga aliran sungai meningkat dengan cepat. Peningkatan volume aliran permukaan akan mengakibatkan masalah banjir di bagian hilir daerah aliran sungai (Laoh, 2002).
II - 6
2.5 Perncemaran Air
Pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air turun sampai ketingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi sesuai dengan peruntukannya (PPRI No. 82, 2001). Sumber limbah cair terdiri dari dua sumber yaitu sumber domestik (rumah tangga), meliputi permukiman, kota, pasar, jalan, dan sumber non-domestik (industri, pertanian, peternakan, dan sumber-sumber lainnya) (Unus Suriawirna, 1996).
2.5.1 Disslove Oxygen (DO)
Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen = DO) dibutuhkan oleh semua jasad hidup untuk pernapasan, proses metabolisme atau pertukaran zat yang kemudian menghasilkan energi untuk pertumbuhan dan pembiakan. Disamping itu, oksigen juga dibutuhkan untuk oksidasi bahan-bahan organik dan anorganik dalam proses aerobik. Sumber utama oksigen dalam suatu perairan berasal sari suatu proses difusi dari udara bebas dan hasil fotosintesis organisme yang hidup dalam perairan tersebut (Salmin, 2000). Pada lapisan permukaan, kadar oksigen akan lebih tinggi, karena adanya proses difusi antara air dengan udara bebas serta adanya proses fotosintesis (Salmin, 2005). Dengan bertambahnya kedalaman akan terjadi penurunan kadar oksigen terlarut, karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen yang ada banyak digunakan untuk pernapasan dan oksidasi bahan-bahan organik dan anorganik.
2.5.2 Biochemical Oxygen Demand (BOD)
BOD atau Biochemical Oxygen Demand adalah suatu karakteristik yang menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang diperlukan oleh mikroorganisme (biasanya bakteri) untuk mengurai atau mendekomposisi bahan organik dalam kondisi aerobik (Umaly dan Cuvin, 1988; Metcalf & Eddy, 1991).
2.5.3 Chemical Oxygen Demand (COD)
Kebutuhan oksigen kimiawi atau COD menggambarkan jumlah total oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan organik secara kimiawi, baik yang dapat didegradasi secara biologis maupun yang sukar didegradasi secara biologis menjadi CO2dan H2O (Boyd, 1998).
II - 7
2.6 Standar dan Kualitas Air
Untuk pengendalian pencemaran khususnya pencemaran terhadap air sungai sesuai dengan Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 Pasal 8 Ayat 1, tentang Klasifikasi dan Kriteria Mutu Air, baku mutu air digolongkan menjadi 4 (empat) kelas, yaitu:
a. Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
b. Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
c. Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
d. Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 115 Tahun 2003 tentang Pedoman Penentuan Status Kualitas Air, definisi kualitas Mutu Air adalah tingkat kondisi kualitas air yang menunjukkan kondisi cemar atau kondisi baik pada suatu sumber air dalam waktu tertentu dengan membandingkan dengan baku mutu air yang ditetapkan. Adapun kriteria mutu air berdasarkan kelas:
Tabel 2.1 Kriteria Mutu Air
Parameter Satuan Kelas
I II II IV
Temperatur °C Deviasi 3 Deviasi 3 Deviasi 3 Deviasi 5
pH 6-9 6-9 6-9 5-9
BOD mg/L 2 3 6 12
COD mg/L 10 25 50 100
DO mg/L 6 4 3 0
Sumber: PPRI No. 82 Tahun 2001
II - 8
2.6.1 Status Mutu Air Sungai Deli
Berdasarkan hasil analisa data dan hasil pemantauan kualitsa air sungai Deli tahun 2015 menurut Badan Lingkungan Hidup (BLH) Sumatera Utara, Sungai Deli Pemantauan Sungai Deli dilakukan di 5 titik sampling. Berikut status mutu airnya:.
1. Status Mutu air di 3 titik (Sibayakindo, Pertemuan antara S.Deli dan S.
Babura, dan Jembatan Brayan) tergolong Cemar Berat.
2. Status mutu air di 2 titik (Si Mei-Mei dan Hulu Tirtanadi Deli Tua) tergolong Cemar Sedang.
2.7 Faktor- Faktor yang mempengaruhi Penyebaran Pencemar 2.7.1 Kedalaman Sungai
Pada lapisan permukaan, kadar oksigen akan lebih tinggi, karena adanya proses difusi antara air dengan udara bebas serta adanya proses fotosintesis. Dengan bertambahnya kedalaman akan terjadi penurunsn kadar oksigen terlarut, karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen yang ada banyak digunakan untuk pernapasan dan oksidasu bahan-bahan organik dan anorganik.
2.7.2 Kecepatan Aliran
Bagian hulu merupakan daerah dengan erosi yang intensif. DAS bagian hulu dicirikan dengan kontur rapat yang mencerminkan kemiringan yang cukup besar.
Alur sungai di bagian hulu memiliki kecepatan aliran yang tinggi apabila dibandingan di bagian hilir sehingga pada saat kejadian banjir material yang terangkut tidak hanya partikel sedimen yang halus saja melainkan juga pasir, kerikil ataupun batu (Soewarno,1991).
2.7.3 Konsentrasi dan Kelarutan Pencemar
Konsentrasi oksigen terlarut dalam keadaan jenuh bervariasi tergantung dari suhu dan tekanan atmosfer. Pada suhu 20°C dengan tekanan 1 atmosfer, konsentrasi oksigen terlarut dalam keadaan jenuh adalah 9,2 ppm, sedangkan pada suhu 50°C dengan tekanan atmosfer yang sama, tingkat kejenuhannya hanya 5,6 ppm.
Semakin tinggi suhu air, semakin rendah tingkat kejenuhan (Kristanto, 2002).
Air yang tercemar oleh limbah domestik mempunyai nilai COD yang tinggi, sebaliknya air yang tidak tercemar mempunyai nilai COD yang rendah
II - 9
(Soemarwoto, 2009). Nilai BOD tidak secara langsung memperlihatkan jumlah bahan organik yang sebenarnya, namun mengukur secara relatif jumlah oksigen yang dibutuhkan. Penggunaan oksigen yang rendah akan menunjukkan kemungkinan air menjadi jernih. Makin rendah kadar BOD maka kualitas air semakin baik. Secara spesifik limbah akan menimbulkan perubahan warna, rasa dan bau, serta dapat mereduksi kadar oksigen terlarut dan meningkatkan nilai BOD dalam air.
2.8 HEC-RAS
HEC-RAS adalah singkatan dari (Hydraulic Engineering Centre-River Analysis System). Program ini dibuat oleh Hydrologic Engineering Center (HEC) yang merupakan satu divisi dalam Institute for Water Resources (WR), di bawah US Army Corps of Engineers (USACE). HEC-RAS merupakan model satu dimensi aliran permanen maupun tak permanen (steady and unsteady one dimensional flow model). Program ini memiliki 4 (empat) komponen model satu dimensi, antara lain:
1. Hitungan profil muka air aliran permanen 2. Simulasi aliran tak permanen
3. Hitungan transpor sedimen 4. Hitungan kualitas air
HEC-RAS menampilkan hasil hitungan dalam bentuk grafik atau tabel. Presentasi dalam bentuk grafik dipakai untuk menampilkan tampang lintang di suatu River Reach, tampang panjang (profil muka air sepanjang alur), kurva ukur debit, gambar perspektif alur, atau hidrograf (untuk hitungan aliran tak permanen).
Presentasi dalam bentuk tabel dipakai untuk menampilkan hasil rinci berupa angka (nilai) variabel di lokasi/titik tertentu, atau laporan ringkas proses hitungan seperti kesalahan dan peringatan.
Presentasi hasil hitungan dalam bentuk tabel dapat dilakukan untuk menampilkan rincian nilainilai parameter hidraulika di sebuah tampang lintang, rincian nilai- nilai parameter hidraulika di sepanjang alur (profil panjang), serta catatan, kesalahan, atau peringatan yang muncul dalam proses hitungan. Tabel yang terakhir ini bermanfaat untuk melacak kesalahan yang terjadi dalam proses
II - 10
hitungan. Kesalahan, yang mengakibatkan proses hitungan berhenti, sering terjadi dalam tahap awal pemodelan sistem sungai/saluran yang kompleks (Istiarto,2012).
2.8.1 Analisis Hidraulika
1. Steady Flow Water Surface Component.
Modul ini berfungsi untuk menghitung profil muka air aliran permanen berubah beraturan (steady gradually varied flow). Program ini mampu memodelkan jaringan sungai, sungai dendritik, maupun sungai tunggal. Regime aliran yang dapat dimodelkan adalah aliran sub-kritik, super- kritik, maupun campuran antara keduanya. Modul aliran permanen HEC-RAS mampu memperhitungkan pengaruh berbagai hambatan aliran, seperti jembatan (bridges), gorong-gorong (culverts), bendung (weirs), ataupun hambatan di bantaran sungai. Modul aliran permanen dirancang untuk dipakai pada permasalahan pengelolaan bantaran sungai dan penetapan asuransi risiko banjir berkenaan dengan penetapan bantaran sungai dan dataran banjir. Modul aliran permanen dapat pula dipakai untuk perkiraan perubahan muka air akibat perbaikan alur atau pembangunan tanggul.
2. Unsteady Flow Simulation.
Modul ini mampu mensimulasikan aliran takpermanen satu dimensi pada sungai yang memiliki alur kompleks. Semula, modul aliran tak-permanen HEC-RAS hanya dapat diaplikasikan pada aliran sub-kritik dan mensimulasikan regime aliran campuran (sub-kritik, super-kritik, loncat air, dan drawdowns). Fitur spesial modul aliran tak-permanen mencakup analisis dam-break, limpasan melalui tanggul dan tanggul jebol, pompa, operasi dam navigasi, serta aliran tekan dalam pipa.
3. Sediment Transport/Movable Boundary Computations.
Modul ini mampu mensimulasikan transport sedimen satu dimensi (simulasi perubahan dasar sungai) akibat gerusan atau deposisi dalam waktu yang cukup panjang (umumnya tahunan, namun dapat pula dilakukan simulasi perubahan dasar sungai akibat sejumlah banjir tunggal). Potensi transpor sedimen dihitung berdasarkan fraksi ukuran butir sedimen sehingga memungkinkan simulasi armoring dan sorting. Fitur utama modul transport sedimen mencakup kemampuan untuk memodelkan suatu jaring (network) sungai, dredging, berbagai
II - 11
alternatif tanggul, dan pemakaian berbagai persamaan (empiris) transport sediment.
Modul transport sediment dirancang untuk mensimulasikan trend jangka panjang gerusan dan deposisi yang diakibatkan oleh perubahan frekuensi dan durasi debit atau muka air, ataupun perubahan geometri sungai. Modul ini dapat pula dipakai untuk memprediksi deposisi didalam reservoir, desain kontraksi untuk keperluan navigasi, mengkaji pengaruh dredging terhadap laju deposisi, memperkirakan kedalaman gerusan akibat banjir, serta mengkaji sedimentasi di suatu saluran.
4. Water Quality Analysis
Modul ini dapat dipakai untuk melakukan analisis kualitas air di sungai. HEC- RAS versi 5.0.6 yang saat ini sudah dapat dipakai untuk melakukan analisis temperatur air, COD, BOD, dan lainnya. Versi ini akan akan dapat dipakai untuk melakukan simulasi transpor berbagai konstituen kualitas air.
III - 1
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Umum
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sebaran bahan pencemar dari pengaruh hidrologi, geomorfologi dan struktur sungai di Sungai Deli segmen hulu. Sumber pencemar di daerah hulu yang masuk ke badan sungai biasanya berasal dari kegiatan manusia yang bermukim dibantaran sungai, seperti air buangan sisa rumah tangga, pertambangan, pertanian, ternak ikan dan lainnya yang akan menyebabkan beban pencemar sungai semakin meningkat. Semakin meningkatnya beban pencemar maka akan terjadi penurunan kualitas air sehingga air tidak dapat digunakan sesuai peruntukannya. Air limbah yang masuk ke badan air secara terus menerus akan menyebabkan kualitas air yang sangat buruk yang berpengaruh pada kemampuan sungai untuk proses self purification dan mengancam keberlangsungan hidup mahluk air.
Analisis yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan permodelan HEC-RAS 4.1.
Dengan software HEC-RAS akan menampilkan sebaran yang terjadi di aliran sungai.
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian
Pemilihan lokasi segmen hulu Sungai Deli menarik untuk diteliti sebab daerah hulu belum banyak industri yang berdiri di sepanjang DAS Deli. Sehingga dari lokasi penelitian dapat dilihat awal mula sebaran pencemar sungai yang berpengaruh ke segmen tengah dan segmen hilir DAS Deli. Analisis lokasi penelitian berdasarkan survey lapangan dan instansi pemerintah, maka dapat diketahui apa saja sumber pencemar yang masuk ke Sungai Deli segmen hulu di daerah yang akan diteliti.
3.2.1 Lokasi
Lokasi penelitian dilaksanakan di Sungai Deli segmen hulu yang terletak di jalan Simemei, Kabupaten Deli Serdang, Kecamatan Namborambe.
3.2.2 Waktu
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret – Oktober 2018.
III - 2 Gambar 3. 1 Pembagian DAS, WS Belawan-Ular-Padang, Balai Wilayah Sungai Sumatera
II, Propinsi Sumatera Utara
Di dalam Gambar 3.1 meunjukkan Wilayah Sungai Belawan - Sungai Ular - Sungai Padang meliputi: DAS Belawan, DAS Ular, DAS Serdang, DAS Belutu dan DAS Padang. Terdapat 4 (empat) Kabupaten dan 2 (dua) kota yang dilalui oleh DAS – DAS tersebut, yaitu: Kabupaten Deli Serdang, Kabupaten Serdang Bedagai, Kabupaten Karo, Kabupaten Simalungun, Kota Medan dan Kota Tebing Tinggi.
Dapat dilihat bahwa setiap DAS terdiri dari beberapa basin block, sebagai berikut:
- DAS Deli terdiri dari 4 (empat) basin block yaitu: Deli, Seruwai, Percut, Batang Kuwis.
- DAS Serdang terdiri dari 2 (dua) basin block yaitu Serdang dan Karang, - DAS Ular terdiri dari 2 (dua) basin block yaitu Ular dan Baru.
- DAS Belutu/Bedagai juga terbagi menjadi 2 (dua) basin block yaitu Bedagai dan Sialang Buah.
- DAS Padang yang terbagi menjadi 2 (dua) basin block yaitu Padang dan Suka.
III - 3
3.3 Objek Penelitian dan Sampel 3.3.1 Objek Penelitian
Objek penelitian ini adalah Sungai Deli segmen hulu, dimana hidrologi dan struktur sungai di Sungai Deli segmen hulu berpengaruh terhadap sebaran bahan pencemar.
3.3.2 Sampel dan Titik Sampel Penetilian
Sampel pada penelitian ini berupa air dari DAS Deli segmen hulu yang diambil dari titik-titik sampling yang telah di tentukan berdasarkan kriteria lokasi penelitian. Kriteria penelitian adalah sebelum dan setelah pertemuan anak Sungai Simeme dengan jarak tiap stasiun 300-400 m dengan 6 stasiun dan 18 titik sampling titik tengah, aknan, dan kiri.
Lokasi titik sampel dapat dilihat Gambar 3.2 dan Tabel 3.1.
Gambar 3.2 Peta Koordinat Titik Lokasi Sampling US-0 sampai dengan US-6 di Segmen Hulu (Up Stream) Sungai Deli, Provinsi Sumatera Utara
Tabel 3.1 Titik Sampling
No. Titik sampling Koordinat Jarak
1 US0 3°27'56.34"U : 98°40'32.96"T 0 m
2 US1 3°28'1.24"U : 98°40'43.67"T 300 m
3 US2 3°28'10.23"U : 98°40'41.22"T 401 m
4 US3 3°28'27.71"U: 98°40'34.30"T 360 m
5 US4 3°28'38.44"U : 98°40'41.24"T 350 m
6 US5 3°28’44.52”U : 98°40’40.38”T 350 m
III - 4
3.4 Tahapan Penelitian
Adapun tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini, antara lain:
1. Tahap persiapan
Pada tahap persiapan ini merupakan identifikasi masalah dan pengumpulan data-data primer yang digunakan dalam penelitian ini yaitu data debit sungai, kecepatan aliran, lebar sungai, kedalaman sungai.
2. Tahapan Pelaksanaan
Pada tahap pelaksanaan ini awal mula dilakukan analisis dengan menggunakan peta digital. Analisis dilakukan untuk melihat lokasi, kondisi bantaran sungai, dan sumber limbah yang masuk ke badan sungai. Kemudian dilakukan pengecekan langsung ke lapangan melihat kondisi sungai, menetukan titik sampling, pengambil air sampel dengan alat yang telah di persiapkan dan lokasi yang telah ditentukan. Setelah itu air sampel dibawa untuk analisa di laboratorium.
3. Tahap Analisa Data
Pada analisa data hasil yang telah didapat dari laboratorium, pengukuran dilapangan, dan data sekunder diolah dengan software HEC-RAS.
Adapun diagram alir metode penelitian untuk tugas akhir ini dapat dilihat dalam bentuk diagram alir penelitian pada Gambar 3.19.
Gambar 3. 2 Diagram Alir Tahapan Penelitian Mulai
Observasi Lapangan Sampling air sungai Uji Laboratorium
Pengambilan data sekunder
Analisis dengan metode HEC-RAS
III - 5
3.5 Metode Penelitian Global Positioning System
Metode penelitian meliputi pengumpulan data primer dan data sekunder. Pengambilan data primer di lapangan meliputi :
1. Pengambilan in situ, berupa: suhu, pH dan DO 2. Pengambilan sampel air
3. Pengukuran debit sungai 4. Kecepatan aliran
5. Kedalaman sungai 6. Lebar sungai
Cara pengambilan sampel dan titik sampel air dapat dilihat pada Gambar 3.17
(a) Cara pengambilan air sampel secara langsung
(b) Titik pengambilan contoh sungai
Gambar 3. 5 Cara Pengambilan Sampel dan Titik Sampel Air
III - 6
Metode sampling untuk air permukaan disesuaikan dengan Standar Nasional Indonesia (SNI) 06-6989.57:2008.
Adapun diagram alir metode penelitian untuk tugas akhir ini dapat dilihat dalam bentuk diagram alir penelitian pada Gambar 3.20.
Gambar 3.3 Diagram Alir Metode Peneliti Mulai
Studi Literatur
Identifikasi dan Perumusan Masalah
Pengumpulan Data
Data Primer
- Kecepatan aliran - Kedalaman sungai - Lebar sungai - BOD
- COD - DO
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Input data ke aplikasi HEC-RAS
III - 7
3.6 Analisis Data
Data utama didapatkan dari pengukuran langsung dilapangan dan di laboratorium.
Adapun tahapan untuk menganalisa dalam penelitian ini, yaitu:
3.7.1 Analisis Kualitas Air di Lokasi Penelitian
Data kualitas air didapatkan dari analisa di Laboratorium. Analisa kualitas air dilakukan terkait adanya sebab-akibat dari hasil temuan peneliti. Hasil analisa kualitas air kemudian dibuat dalam bentuk grafik dan table.
3.7.2 Analisis data dengan menggunakan HEC-RAS
Untuk mengetahui bagaimana gambaran persebaran di aliran Sungai Deli. Dalam permodelan ini dapat menggambarkan kondisi aliran sungai dan persebaran bahan pencemar dengan water quality.
Gambar 3.5 Diagram Alir AnalisisData Primer Sampel air dianalisis dengan
pengujian di lab
Hasil pengukuran langsuug dan lab diinput kedalamsoftware HEC-
RAS 5.0.6
Data Geometri
Steady/Unsteady Data
Water Quality
Hasil
III - 8
3.7.3 Analisis Kualitas Air di Laboratorium
Tahap utama dalam penelitian ini adalah pengolahan data. Data yang telah dikumpulkan kemudian dianalisis, adapun tahapan teknik analisis yang dilakukan dalam penelitian ini, yaitu sebagai berikut:
1. Pengukuran Suhu, pH, dan DO
Suhu, pH dan DO diukur secara insitu, adapun alat dan bahan yang digunakan adalah:
No. Alat Bahan
1.
Galas Ukur, sebagai wadah untuk
pengukuran DO air sampel.
Sampel Air, sebagai
objek pengukuran.
2.
DO Meter, untuk mengukur
kadar oksigen dalam air.
Buffer pH, untuk meng- kalibrasi pH
meter.
3.
Thermometer Untuk mengukur
suhu
Larutan Electrolite,
untuk meng- kalibrasi
DO
4.
pH Meter, untuk mengukur
kadar pH
Aquadest, untuk membilas
III - 9
2. Pengukuran Konsentrasi BOD dan COD A. Analisa Biochemical Oxygen Demand (BOD) Dengan menggunakan metode SNI 06-6989.14-2004
No. Alat Bahan
1.
Botol Winkler, wadah untuk
inkubasi.
Sampel Air, sebagai
objek pengukuran.
2.
DO Meter, untuk mengukur
kadar oksigen dalam air.
Aquadest, sebagai
bahan pengencer.
3.
Aerator, untuk mengaerasi
- Larutan Buffer Fosfat
- Larutan
Magnesium Sulfat (MgSO4)
- Larutan Kalsium Klorida (CaCL2) - Larutan Besi (III)
Klorida (FeCL3) - Larutan H2SO4 1
N NaOH 1 N
Sebagai bahan pengencer.
3. Prosedur Pengujian
a. Disiapkan air pengencer, dimana untuk setiap 1 Liter aquadest tambahkan 1 ml, buffer fosfat, 1 ml Larutan Kalsium Klorida (CaCl2), 1 ml Larutan Magnesium
III - 10
Sulfat (MgSO4), 1ml Larutan Besi (III) Klorida (FeCL3). Campuran bahan tersebut diaerasi dengan aerator selama 30 menit.
b. Sampel yang sudah diencerkan dimasukkan kedalam 2 botol winkler 300 ml. 1 botol akan di inkubasi selama 5 hari pada suhu 20°C. 1 botol lagi untuk pengukuran DO segera.
c. Hitung nilai BOD5
d. Catat hasil pengukuran.
B. Analisa Chemical Oxygen Demand (COD) No
. Alat Bahan
1.
Spektrofoto -meter NOVA 60,
membaca nilai COD
Sampel Air, sebagai
objek pengukuran
.
2.
COD Reactor,
untuk pemanas
Resgen COD, untuk dicampur- kan dengan
sampel
1. Prosedur Analisa
a. Dalam tabung reaksi dicampurkan 0.3 ml, reagent COD A dan 2,3 ml reagen COD B. Biarkan bercampur.
b. Ambahkan 3ml sampel
c. Panaskan di Cod reactor selama 2 jam pada suhu 140°
d. Setelah 2 jam, keluarkan dan biarkan mendingin menjadi suhu ruangan.
a. Tempatkn kuvet dalam ruang sel Spektrofotometer NOVA 60 dan konsentrasi COD akan terbaca di layar.
e. Kemudian catat hasilnya.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tinjauan Umum
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui persebaran bahan pencemar COD dan BOD di Sungai Deli. Data-data hidrologi diperlukan untuk mengetahui karakteristik Sungai Deli yang lokasinya berada di Desa Kuala Simemei, Namorambe, Deli Serdang. Data Hidrologi merupakan bahan informasi untuk melakukan analisa hidrologi yang akan digunakan ketahap selanjutnya. Setelah mendapatkan data hidrologi dan kualitas air kemudian data- data diproses dengan permodelan HEC-RAS 5.0.6 yang outputnya berupa grafik dan gambar.
4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian
Lokasi penelitian dilakukan di wilayah Deli Serdang, tepatnya di Desa Kuala Simemei, Namorambe. Penentuan titik sampling dilakukan dengan cara membagi daerah penelitian menjadi segmen dan titik yang dapat mewakili penelitian. Waktu pengambilang sampel dilakukan pada tanggal 25 Oktober 2018 dan dianalisa di lab pada tanggal 26 Oktober.
4.3 Kualitas Air Sungai Deli
Kualitas air sungai dipengaruhi oleh kualitas pasokan air yang berasal dari daerah tangkapannya, sedangkan kualitas pasokan air dari daerah tangkapan berkaitan dengan dengan aktivitas manusia yang ada didalamnyan (Wiwoho, 2005). Masalah utama yang saat ini sering terjadi yaitu tercemarnya permukaan air sungai. Untuk melihat indikasi tercemarnya sungai dilihat dari parameter yang telah diukur.
4.3.1 Kualitas Fisika Air Sungai Deli 1. Suhu
Hasil pengambilan data insitu pada DAS Sungai Deli dapat dilihat pada Tabel 4.2, dimana kisaran suhu air pada titik awal US-0 (hulu) adalah 27,2°C dan pada titik akhir US-5 (hilir) kisaran suhu yang didapat adalah 29°C. Pada hasil pengukuran terjadi kenaikan suhu akan
VI-2 tetapi tidak begitu tinggi dan terbilang normal. Ini menunjukkan bahwa suhu air Sungai Deli di lokasi penelitian masih sangat baik. Hal ini dikarenakan penyebaran suhu dipengaruhi oleh kecepatan aliran dan intensitas cahaya matahari. Dan juga di lokasi penelitian belum begitu banyak perumahan dan masih kawasan hutan.
Table 4.1 Suhu Sungai Deli No. Titik
Sampel Suhu (°C)
1 PS 28
2 US-0 27,2
3 US-1 27
4 US-2 27
5 US-3 27,2
6 US-4 29
7 US-5 29
4.3.2 Kualitas Kimia Air Sungai Deli 1. pH
Hasil pengambilan data insitu pada DAS Sungai Deli dapat dilihat pada Tabel 4.3, dimana nilai pH yang didapat berkisar 6-7. Terlihat kenaikan nilai pH pada titik US-2 yaitu bernilai 6,7 dan kemudian nilai pH menaik yang mencapai nilai tertinggi yaitu di titik US-3 dengan nilai 7,4. Peningkatan dikarenakan pada titik US-2 terdapat kegiatan manusia berupa ternak hewan dan perkebunan. Nilai pH air Sungai Deli di wilayah penelitian masih terbilang normal karena nilai pH tersebut masih dalam batasan baku mutu air kelas 1 yaitu 6-9.
Table 4.2 Nilai pH Sungai Deli No. Titik
Sampel pH
1 PS 6,8
2 US-0 6,5
3 US-1 6,1
4 US-2 6,7
5 US-3 7,4
6 US-4 6,8
7 US-5 6,9
