ANALISA NILAI SEBARAN OKSIGEN TERLARUT PADA BANGUNAN PINTU AIR DI SALURAN IRIGASI KEPANJEN DAN TUMPANG KABUPATEN MALANG

Transkripsi

1 ANALISA NILAI SEBARAN OKSIGEN TERLARUT PADA BANGUNAN PINTU AIR DI SALURAN IRIGASI KEPANJEN DAN TUMPANG KABUPATEN MALANG Luftan Alses Ulil Azmi 1, Very Dermawan 2, Suhardjono 2 1 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya 1 luftan.azmi.wre10@gmail.com ABSTRAK Adanya proses olakan air akan meningkatkan kandungan oksigen dalam air (Dissolved Oxygen) hal ini dikarenakan adanya peningkatan kontak air dengan udara yang berakibat baik sehingga mendukung proses mandiri aliran air memperbaiki kualitasnya. Lokasi penelitian ini terdapat di Kecamatan Kepanjen dan Kecamatan Tumpang, Kabupaten Malangd. Dan dilakukan terhadap 5 bangunan pintu air yaitu: Pintu Saluran Sekuder DI Molek, Sekunder Kanan DI Molek, Sekunder Kiri DI Molek, Pintu Saluran Tersier DI Tumpang, dan Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui perubahan nilai oksigen terlarut dalam aliran akibat adanya pintu air, dan dapat memberikan gambaran tentang peningkatan kandungan oksigen terlarut (Dissolved Oxygen) pada pintu air. Metode dalam penelitian ini menggunakan data primer berupa pengukuran dilapangan yang nanti akan dikembangkan dengan program Hec-Ras 4.1 dan juga perhitungan analitis Metode Streeter-Phelps. Berdasarkan hasil perhitungan kesalahan relatif (KR) dari pemodelan menggunakan Hec-Ras 4.1 dengan data lapangan keseluruhan didapatkan nilai rerata KR Pintu Saluran Sekuder DI Molek sebesar 1,22%, nilai rerata KR Sekunder Kanan DI Molek sebesar 1,22%, nilai rerata KR Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI Molek sebesar 1,77%, nilai rerata KR Pintu Saluran Tersier DI Tumpang sebesar 1,13% dan nilai rerata KR Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang sebesar 1,93%. Sedangkan hasil perhitungan kesalahan relatif (KR) menggunakan Metode Streeter-Phelps dengan data lapangan pada bagian hulu secara keseluruhan didapatkan nilai rerata KR Pintu Saluran Sekuder DI Molek sebesar 0,02%, nilai rerata KR Sekunder Kanan DI Molek sebesar 0,02%, nilai rerata KR Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI Molek sebesar 0,02%, nilai rerata KR Pintu Saluran Tersier DI Tumpang sebesar 0,036%, dan nilai rerata KR Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang sebesar 0,195%. Kata Kunci: Bangunan hidrolik, pintu air, DO (Dissolved Oxygen), Hec-Ras 4.1, Metode Streeter-Phelps. ABSTRACT The presence of water turbulence process will increase the oxygen content in the water (Dissolved Oxygen) this is because of the water contact with air which results and support the process independent the water improve quality. The location of this research are in Subdistrict Kepanjen and Tumpang, District Malang. And done on 5 sluicegates are: Secondary Channel Sluicegate IA Molek, Right Secondary Channel Sluicegate IA Molek, Left Secondary Channel Sluicegate IA Molek, Tertiary Channel Sluicegate AI Tumpang, and Tapping Secondary Channel Sluicegate IA Tumpang. This done with purpose to know the value of the change oxygen dissolved in the flow of a consequence of the sluicegate, and can give an idea of the increase in dissolved oxygen content (Dissolved Oxygen) on the sluicegate. Methods in this research using primary data in the from of field measurement that will be developed with program hec-ras 4.1 and calculation analytical streeter-phelps method. Based on the results of the calculation of the relative error of the results of modeling using Hec-Ras 4.1 with the overall field data obtained average value KR Secondary Channel Sluicegate IA Molek at 1,22%, the average value KR of Right Secondary Channel Sluicegate IA Molek is 1,22%, the average value KR of Left Secondary Channel Sluicegate IA Molek is 1,22%, Tertiary Channel Sluicegate AI Tumpang KR average value is 1,13%, and the average value KR Tapping Secondary Channel Sluicegate IA Tumpang is 1,93%. While the results of the calculation of the relative error modeling results using Streeter-Phelps Methods with field data on the upstream side as a whole obtained a mean value of KR Secondary Channel Sluicegate IA Molek is 0.02%, the average value of KR Right Secondary Channel Sluicegate IA Molek is 0,02%, the average value of KR Left Secondary Channel Sluicegate IA Molek is 0,02%, the average value of KR Tertiary Channel Sluicegate AI Tumpang is 0,036%, and the average value KR Tapping Secondary Channel Sluicegate IA Tumpang is 0,195%. Keywords: Hydraulic building, sluicegate, DO (Dissolved Oxygen), Hec-Ras 4.1, Streeter-Phelps Method.

2 1. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Prasarana bangunan hidrolik telah banyak dibuat dan dikembangkan untuk membantu mengatasi masalah yang dihadapi oleh manusia. Bangunan-bangunan hidrolik tersebut antara lain bendungan, waduk, bendung, terjunan, pintu air, bangunan bagi, bangunan sadap, dan bangunan pelengkap lainnya yang digunakan sebagai sarana irigasi. Bangunan-bangunan hidrolik juga mempunyai dampak pada jumlah oksigen telarut dalam aliran pada suatu sistem irigasi, walaupun kontak antara air dan struktur bangunan terjadi dalam waktu singkat. Seperti halnya pada saluran saluran luncur (chuteway), pada daerah chuteway ini aliran mempunyai kecepatan yang tinggi dan aliran bersentuhan langsung dengan atmosfir. Pada proses ini, udara dapat masuk dari atmosfir ke dalam aliran dan bercampur dengan aliran tersebut. Selain itu, pengudaraan alamiah pada struktur hidraulik penting untuk perbaikan kandungan oksigen pada sungai, waduk, dan aliran lain yang menggunakan struktur hidraulik. B. Identifikasi Masalah Pada suatu bangunan hidrolik di dalam Daerah Irigasi sering kali tidak mempertimbangkan tentang oksigen terlarut (Dissolved Oxygen) yang sangat mempengaruhi kualitas air dan ekosistem di dalam air. Bangunan hidrolik berupa pintu air yang ada di daerah irigasi diharapkan dapat mengurangi kadar pencemaran air yang terjadi. Dengan adanya proses limpasan dan loncatan hidrolik pada bangunan pintu air dapat meningkatkan kandungan oksigen dalam air (oksigen terlarut) dikarenakan meningkatnya kontak air dengan udara. Berdasarkan permasalahan di atas, maka perlu adanya penelitian tentang kandungan oksigen (oksigen terlarut) di lapangan. Hasil analisis diharapkan dapat memberikan gambaran tentang peningkatan kandungan oksigen dalam air guna mengatahui seberapa besar bangunan hidrolik mampu mempengaruhi kualitas air di daerah irigasi. C. Tujuan dan Manfaat Tujuan dari studi ini adalah Mengetahui nilai kadar oksigen terlarut dalam aliran berdasarkan pengukuran langsung di lapangan, program Hec-Ras 4.1, dan pehitungan analitis dengan menggunakan Metode Streeter-Phelps. Manfaat dari studi ini diarahkan untuk mengetahui sebaran DO (Dissolved Oxygen) dalam aliran akibat adanya bangunan-bangunan hidrolik, sehingga dapat memberikan gambaran tentang peningkatan kandungan oksigen terlarut (Dissolved Oxygen). 2. STUDI PUSTAKA A. 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 dasarnya mencampurkan air dengan udara atau bahan lain sehingga air yang beroksigen rendah kontak dengan oksigen atau udara. Manfaat yang didapat dari proses ini yaitu menghilangkan rasa serta bau tidak enak, menghilangkan gas-gas yang tidak dibutuhkan (CO 2, methane, hydrogen sulfide), meningkatkan derajat keasaman air, serta menambah gas-gas yang diperlukan ataupun untuk mendinginkan air. B. Oksigen Terlarut Oksigen terlarut dapat berasal dari proses fotosintesis tanaman air, yang jumlahnya tidak tetap tergantung dari jumlah tanamannya dan dari atmosfer (udara) yang masuk kedalam air dengan kecepatan terbatas. Konsentrasi oksigen terlarut dalam keadaan jenuh bervariasi tergantung dari suhu dan tekanan atmosfer. Pada suhu 20 o C dengan tekanan 1 atmosfer, konsentrasi oksigen terlarut dalam keadaan jenuh adalah 9,2 ppm, sedangkan pada

3 suhu 50 o C dengan tekanan atmosfer yang sama tingkat kejenuhannya hanya 5,6 ppm. Tabel 2.1. Hubungan Konsentrasi Oksigen Terlarut Dengan Suhu Pada Tekanan 1 Atmosfir Suhu ( 0 C) Konsentrasi O 2 terlarut Maksimum (ppm) Suhu ( 0 C) Konsentrasi O 2 terlarut Maksimum (ppm) 0 14,6 30 7, ,3 32 7, ,8 34 7, ,4 36 7, ,0 38 6,8 18 9,5 40 6,6 20 9,2 42 6,4 22 8,8 44 6,2 H X C Letak titik Tepi lapisan U 1 Aliran sebagian Aliran sepenuhnya Gambar 2.1. 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): 3/2 1,35nFc Ca 3/2 1 1,35nFc Dengan: C a = konsentrasi udara teoritis rata-rata n = koefisien kekasaran pelimpah F c = bilangan Froude di penampang C h 24 8,5 46 6,0 26 8,2 48 5,8 28 7,9 50 5,6 Sumber: Fardiaz (1992:33) C. Pemasukan Udara dan Konsentrasi Udara Dalam Aliran Besarnya konsentrasi udara dalam aliran atau areasi alamiah alirah telah diteliti oleh beberapa ahli dengan memasukkan variabel yang mempengaruhinya, 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 2.2. Contoh Kejadian Aerasi Alamiah Pada Bangunan Hidrolik Sumber: Gulliver dan Rindels (1993:328) D. Hec-Ras 4.1 Hec-Ras 4.1 merupakan program aplikasi untuk memodelkan aliran di sungai, River Analysis System (RAS) yang dikeluarkan oleh U.S. Army Corps of Engineers (USACE). Program Hec- Ras 4.1 sendiri dikembangkan oleh The Hydrologic Engineer Centre (HEC), yang

4 merupakan bagian dari oleh U.S. Army Corps of Engineers. Software ini memiliki keampuan penggunaan: perhitungan jenis aliran steady flow dan unsteady flow satu dimensi, sediment transport, dan analisa kualitas air (water quality). E. Analisa Kualitas Air Hec-Ras 4.1 Ada tiga menu utama untuk menjalankan proses analisis kualitas air yaitu: data masukan kualitas air (Water Quality data Window), analisa kualitas air (Running Water Quality), dan hasil kualitas air. Untuk menjalankan analisa kualitas air pada Hec-Ras 4.1 dilakukan dengan tahapan sebagai berikut: Memasukan Data Kualitas Air (Water Quality Data Entry) Unsur Pokok Kualitas Air (Water Quality Constituents) Memasukan Data Kondisi Batas Memasukan Kondisi Awal (Entering Initial Conditions) Memasukan Dispersi Koefisien (Entering Dispersion Coefficients) Memasukan Data Meteorologi (Entering Meteorological Data) Parameter Nutrien (Nutrient Parameters) Data Yang Diamati (Entering Observed Data) Analisis Kualitas Air (Water Quality Analysis) F. Metode 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 sebaran konsentrasi oksigen terlarut di perairan adalah model Streeter- Phelps. Bentuk 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) k d = konstanta laju penguraian bahan organik oleh mikroorganisme (l/hari) D a = defisit oksigen pada badan air (mg/l) = konstanta laju reaerasi pada k r x badan air (l/hari) = jarak titik pengamatan terhadap titik sebelumnya (km) v = kecepatan pengaliran air (m/hari) Nilai K r 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 kedalama rata-rata saluran (m). Untuk suhu air yang berbeda digunakan hubungan yang ditemukan oleh Chuchill: Sedangkan nilai Kd perkiraan dengan metode 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: G. Kesalahan Relatif Kesalahn relatif adalah suatu tingkat kesalahan pada suatu pengujian yang berulang, dimana hasil pengujian pada tiap nomor pengujian tidak mungkin selalu berada pada garis lurus atau nilai tetap. Pasti ada suatu penyimpangan hasil pengujian atau standar deviasi. Kesalah-

5 an relatif didapat dari pembagian antara standar deviasi dengan nilai rata-rata. Karena kesalah biasanya dinyatakan dalam persen (%), maka hasil pembagian tersebut dikalikan dengan 100%. Kesalahan Relatif (KR) Dengan: KR = kesalahan relatif S = simpangan baku (Standard Deviation) untuk sampel x = nilai rata-rata hitung dalam sampel H. Uji Nash-Sutcliffe Nash-Sutcliffe (1970) dalam Yopi 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 menggunakan kriteria statistik. 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 A. Deskripsi Daerah Studi Lokasi penelitian dilaksanakan pada dua kecamatan berbeda di daerah Kabupaten Malang, yaitu Kecamatan Kepanjen dan Kecamatan Tumpang. Penelitian ini dilakukan terhadap 5 bangunan pintu air yaitu: Pintu Saluran Sekuder DI Molek, Sekunder Kanan DI Molek, Sekunder Kiri DI Molek, Pintu Saluran Tersier DI Tumpang, dan Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang. Tabel 3.1. Koordinat Lokasi Penelitian No Nama Pintu Koordinat Lokasi 1 Sekunder DI Molek 8 8'11,10" LS '33,77" BT 2 Sekunder Kanan DI Molek 8 8'11,10" LS '33,77" BT 3 4 Sekunder Kiri DI Molek Pintu Saluran Tersier DI Tumpang 8 8'11,10" LS '33,77" BT 8 0'11,99" LS '23,60" BT 5 Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang 7 59'47,26" LS '19,65" BT diakses pada tanggal 9 September 2015 B. Lingkup Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penempatan kadar DO (Dissolved Oxygen) dan parameter kualitas air yang lainnya. Sehingga dapat memberikan informasi dan masukan dalam perencanaan bangunan hidrolik dalam hubungan perbaikan kualitas air. C. Data-Data Yang Digunakan Data Kualitas Air Data kualitas air ini mengenai kandungan yang terdapat dalam air dan diperoleh dari pengambilan sampel serta pengukuran langsung di lapangan. Dan digunakan untuk analisa kualitas air. Data Pengukuran Penampang Memanjang dan Melintang Data penampang memanjang dan melintang digunakan untuk analisa pengaliran dan kualitas air dengan menggunakan paket program Hec-Ras 4.1. D. Langkah Langkah Penyelesaian Penelitan Mengelompokkan data primer kualitas air pada bangunan pintu air yang telah ditentukan, parameter kualitas air yang digunakan adalah DO, BOD, NO 2, NO 3, dan Suhu. Melakukan pengukuran penampang saluran dan kedalaman aliran pada bangunan hidrolik yang telah ditentukan dilapangan.

6 Mengumpulkan data sekunder kualitas air (Algae, Organic Nitrogen, Organic Phosphorus, Orhophosphate, dan Ammonium Nitrogen) yang digunakan dalan input pemodelan Hec-Ras 4.1. Mencari data klimatologi di dinas BMKG untuk wilayah Kabupaten Malang. Data yang telah terkumpul akan dianalisis sesuai dengan input progam Hec-Ras 4.1, yaitu: a) Data debit dan kualitas air setiap bangunan pintu air untuk acuan dalam menentukan ketepatan model. b) Data Klimatologi digunakan untuk mengetahui kondisi iklim di setiap bangunan pintu air yang telah ditentukan, yang mungkin akan berpengaruh pada koefisien reaksi dalam air. c) Data profil memanjang dan melintang banguan pintu air digunakan untuk menentukan segmen yang dikelompokan dalam beberapa reach. Pengoperasian model kualitas air dengan Hec-Ras 4.1. a) Entry data: data yang telah terkumpul sesuai input data pada Hec- Ras 4.1 (data debit, data cross section, data long section, dan data kualitas air). b) Running profil aliran dan kualias air dengan progam Hec-Ras 4.1. c) Menganalisis hasil running kualitas air untuk kadar oksigen terlarut (DO) pada setiap bangunan yang diteliti. d) Mengitung nilai penyimpangan hasil pemodelan Hec-Ras 4.1 dengan data pengukuran di lapangan. Melakukan perhitungan analitis kadar oksigen terlarut (DO) dengan menggunakan Metode Streeter-Phelps untuk mendapatkan kadar oksigen terlarut (DO) model berdasarkan perhitungan analitis. Menghitung besar nilai penyimpangan atau kesalahan relatif (KR) pemodelan Hec-Ras 4.1 dengan data pengukuran dilapangan dan menghitung kesalahan relatif (KR) kadar oksigen terlarut (DO) model perhitungan analitis Metode Streeter-Phelps dengan data pengukuran di lapangan. Memberikan pembahasan dari hasil perhitungan dan analisa. Selesai. Pengukuran Profil Bangunan dan Hidrolika Aliran Studi Literatur Perhitungan Analitis DO (Dissolved Oxygen) Metode Streeter-Phelps Bangunan Hidrolik Terpilih Berupa Pintu Air Pengambilan Sampel Air (BOD, COD, NO2, dan NO3) Survey Saluran Irigasi Teknis Dan Non Teknis Gambar 3.3. Diagram Alir Pengerjaan Penelitian 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN A. 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, NO 2, NO 3 dianalisa di laboratorium Air dan Tanah Jurusan Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Berikut adalah hasil rata-rata DO untuk hulu dan hilir: Mulai Pengukuran DO atau Kadar Oksigen Terlarut Dalam Aliran (Dissolved Oxygen) Input Data ke dalam Hec-Ras Running Kualitas Air dengan Hec-Ras Analisis hasil running Kualitas Air dengan Hec-Ras pada setiap bangunan yang diteliti Data Sekunder input Hec-Ras untuk kualitas air Verifikasi dan perhitungan penyimpangan (KR) hasil running Hec-Ras dengan data di lapangan Apakah mendekati hasil pengukuran data primer di lapangan? YA Hasil analisa dan pembahasan Kesimpulan dan saran Selesai.. Rumusan masalah 1.. Rumusan masalah 2 Data Klimatologi.. Rumusan masalah 3 TIDAK.. Rumusan masalah 4 dan 5

7 No Tabel 4.1. Hasil DO pengukuran lapangan DO (mg/l) Nama Hulu Hilir 6,272 6,936 Sekunder DI Molek 6,272 6,727 Sekunder Kanan DI Molek 6,272 7,401 Sekunder Kiri DI Molek Pintu Saluran Tersier DI 8,080 7,370 Tumpang Pintu Sadap Saluran 9,108 8,483 Sekunder DI Tumpang Sumber: Hasil Perhitungan dan pengukuran Hasil pengukuran dan pengamatan per section untuk parameter DO (Dissolved Oxygen) terjadi fluktuasi, ada yang mengalami kenaikan dan penurunan Berdasarkan hasil rekapitulasi pengukuran lapangan terjadi kenaikan DO pada Pintu Bagi Saluran Sekunder DI Molek, Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan DI Molek, dan Sekunder Kiri DI Molek. Sedangkan pada lokasi Pintu Saluran Tersier DI Tumpang dan Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang terjadi penurunan DO. B. Hasil Pemodelan Hec-Ras 4.1. Pada penelitian ini semua pintu air yang diteliti akan dilakukan running water quality dengan progam Hec-Ras 4.1. untuk mengetahui dan membandingkan hasil DO (Dissolved Oxygen) antara pengukuran lapangan dengan modeling Hec-Ras 4.1. Selanjutnya dihitung juga kesalahan relatif (KR) dari data hasil pengukuran di lapangan dengan hasil pemodelan program Hec-Ras 4.1. guna mengetahui berapa besar penyimpangannya. Contoh perhitungan kesalahan relatif (KR) pada section 1 Sekunder DI Molek DO lapangan 6,559 mg/l dan DO pemodelan Hec-Ras 4.1. sebesar 6,417 mg/l: KR = = = 2,16% Secara keseluruhan rata-rata KR pada Sekunder DI Molek sebesar 1,215%, Pintu Bagi Saluran Sekunder Kanan DI Molek sebesar 2,315%, Sekunder Kiri DI Molek sebesar 1,77%, Pintu Saluran Tersier DI Tumpang sebesar 1,129%, dan Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang 1,926%. Tabel 4.2. Hasil DO pemodelan Hec-Ras 4.1. DO (mg/l) No Nama Hulu Hilir Sekunder DI Molek Sekunder Kanan DI Molek Sekunder Kiri DI Molek Pintu Saluran Tersier DI Tumpang Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang Sumber: Hasil Perhitungan dan pengukuran Seperti halnya dengan pengukuran lapangan hasil pemodelan menggunakan program Hec-Ras 4.1. terjadi fluktuasi DO (Dissolved Oxygen). Hasil rekapitulasi modeling progam Hec-Ras 4.1. terjadi kenaikan DO pada Sekunder DI Molek, Sekunder Kanan DI Molek, dan Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI Molek. Sedangkan pada lokasi Pintu Saluran Tersier DI Tumpang dan Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang terjadi penurunan DO. C. Pemasukan Udara dan Konsentrasi Udara Dalam Aliran Berdasarkan Gangadharaiah, dkk (1970) dalam Raju (1968) merumuskan besarnya konsentrasi udara dalam aliran akibat adanya faktor kedalaman, kecepatan, bilangan Froude serta kekasaran saluran mempengaruhi nilai konsentrasi udara pada bangunan pintu air yang diteliti. Nilai konsentrasi udara dalam aliran rata-rata pada

8 Sekunder DI Molek sebesar 0,00281, Pintu Bagi Salu-ran Sekunder Kanan DI Molek sebesar 0,002214, Pintu Bagi Saluran Sekunder Kiri DI Molek sebesar 0,002489, Pintu Saluran Tersier DI Tumpang sebesar 0,001694, dan pada Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang 0, D. 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 pintu air saja. Hasil perhitungan Metode Streeter- Phelps kadar DO menunjukkan adanya fluktuasi dengan penurunan dan peningkatan kadar DO pada setiap section. Contoh perhitungan Metode Streeterphelps pada Sekunder DI Molek section 1: 1. Didapat rata-rata kecepatan dan ratarata kedalaman di hulu pintu adalah v = 0,62 m/s dan R = 0,618 m. Dihitung nilai dengan persamaan: = = 6,375 Suhu air section 1 sebesar 26,47 C: = = 7, Menghitung nilai dengan kedalaman pada section 1 adalah 0,62 m: = 0,91 = =1, DO saturasi pada suhu 26,47 C untuk section 1 pada Sekunder DI Molek adalah 8,044 C. 4. Menghitung D a nilai defisit badan air dengan cara nilai hasil pengurangan DO saturasi dikurangi DO lapangan: D a = 8,044 6,559 = 1,485 mg/l 5. Menghitung nilai (D) defisit oksigen pada saluran terhadap waktu setelah digunakan untuk penguraian bahan organik atau pencampuran: = = 1, Menghitung DO Model dengan cara DO Saturasi dikurangi dengan D: DO Model = 8,044 1,489 = 6,556 mg/l Berikut adalah hasil keseluruhan rata-rata DO di hulu berdasarkan Metode Streeter-phelps: Tabel 4.3. Keseluruhan rata-rata DO di Hulu Metode Streeter-phelps DO Streeter No Nama Phelps (mg/l) Hulu Sekunder DI Molek Sekunder Kanan DI Molek Sekunder Kiri DI Molek Pintu Saluran Tersier DI Tumpang Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang Sumber: Hasil Perhitungan dan pengukuran Untuk setiap section pintu air dihitung kesalahan relatif antara perhitu-ngan pemodelan Metode Streeter-phelps dengan data pengukuran lapangan pada bagian hulu pintu. Setiap lokasi studi kemudian dihitung rata-rata kesalahan relatif secara keseluruhan, sehingga didapat nilai KR pada Sekunder DI Molek sebesar 0,02%, pada Pintu Bagi

9 No Saluran Sekunder Kanan DI Molek sebesar 0,02%, pada Se- Saluran Sekunder DI Tumpang 0,195%. sebesar 0,036%, dan pada Pintu Sadap kunder Kiri DI Molek sebesar 0,02%, Berikut adalah rekapitulasi keseluruhan pada Pintu Saluran Tersier DI Tumpang lokasi penelitian: Tabel 4.4. Rekapitulasi Keseluruhan Lokasi Penelitian Hasil Lapangan dan Pemodelan Lokasi DO Lapangan (mg/l) DO Hec-Ras (mg/l) DO Streeter- Phels (mg/l) Hulu Hilir Hulu Hilir Hulu 1 Sekunder DI Molek Sekunder Kanan DI Molek Sekunder Kiri DI Molek Pintu Saluran Tersier DI Tumpang Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang Sumber: Hasil Perhitungan Tabel 4.5. Nilai Kesalahan Relatif (KR) Keseluruhan pada Setiap Lokasi Studi No Lokasi Nilai Rerata KR (%) Hulu dan Hilir Lapangan dengan Hec-Ras Hulu Lapangan dengan Streeter-Phelps 1 Sekunder DI Molek Sekunder Kanan DI Molek Sekunder Kiri DI Molek Pintu Saluran Tersier DI Tumpang Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang Nilai KR (%) Keseluruhan Lokasi Sumber: Hasil Perhitungan E. Uji Nash-Sutcliffe Pada hasil pemodelan ini dilakukan verifikasi dengan membandingkan antara hasil pemodelan menggunakan Hec-Ras 4.1. dengan nilai hasil pengukuran di lapangan. Maka dari itu akan digunakan Metode Nash-Sutcliffe. Hasil simulasi dikatakan baik jika, memuaskan jika, kurang baik jika nilai (Nash-Sutcliffe, 1970 dalam Yopi Ilhamsyah, 2012). Berikut adalah contoh perhitungan koefisien Nash-Sutcliffe untuk lokasi penelitian pada Sekunder DI Molek: ( ) Jadi nilai koefisien Nash-sutcliffe adalah 99,893 dan hasil persamaan model dikatakan baik. Tabel 4.6. Uji Nash-sutcliffe pada Pintu Bagi Saluran Sekunder DI Molek dan rekapitulasi setiap lokasi studi Section DO Lapangan DO Pemodelan (mg/l) (mg/l) ENS

10 No. Nama Bangunan Nilai 1 Sekunder DI Molek Sekunder Kanan DI Molek Sekunder Kiri DI Molek Pada Pintu Saluran Tersier DI Tumpang Pada Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang Sumber: Hasil Perhitungan 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. dapat dikatakan baik dikarenakan. 5. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Berdasarkan hasil pembahasan dan analisa yang telah dijelaskan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Dari hasil pengukuran langsung kadar oksigen terlarut atau DO (Dissolved Oxygen) di lapangan didapat hasil yang fluktuasi dengan kenaikan dan penurunan kadar DO. Secara keseluruhan rata-rata kadar DO pengukuran di lapangan Sekunder DI Molek mengala-mi peneningkatan sebesar 10,59%, kadar DO rata-rata Sekunder Kanan DI Molek mengalami peningkatan sebesar 7,25%, kadar DO rata-rata Sekunder Kiri DI Molek mengalami peningkatan sebesar 18%, kadar DO Pintu Saluran Tersier DI Tumpang mengalami penurunan sebesar 8,78%, dan kadar DO Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang mengalami penurunan sebesar 6,87%. 2. Dapat dikatakan bahwa progam Hec- Ras 4.1 juga dapat digunakan untuk menganalisis kualitas air khususnya nilai kadar DO (Dissolved Oxygen) karena hasil running progam Hec-Ras 4.1 cukup mendekati hasil pengukuran lapangan dan juga dapat digunakan untuk memprediksi sebaran DO (Dissolved Oxygen). Secara keseluruhan rata-rata kadar DO pengukuran di lapangan Sekunder DI Molek mengalami peneningkatan sebesar 10,16%, kadar DO rata-rata Sekunder Kanan DI Molek mengalami peningkatan sebesar 8,14%, kadar DO rata-rata Sekunder Kiri DI Molek mengalami peningkatan sebesar 18,22%, kadar DO Pintu Saluran Tersier DI Tumpang mengalami penurunan sebesar 7,85%, dan kadar DO Pintu Sadap Saluran Sekunder DI Tumpang mengalami penurunan sebesar 7,7%. 3. Nilai perbedaan atau kesalahan relatif (KR) untuk hasil pengukuran lapangan secara langsung dengan hasil analisa Hec-Ras 4.1 tidak terlalu besar. Pada hasil pemodelan ini juga dilakukan verifikasi dengan membandingkan antara hasil pemodelan menggunakan Hec-Ras 4.1. dengan nilai hasil pengukuran di lapangan. Maka dari itu digunakan Metode Nash-Sutcliffe, berdasarkan hasil rekapitulasi nilai koefisien Nash-Sutcliffe menunjukan bahwa rata rata E NS keseluruhan lokasi penelitian sebesar 99,721% sehingga Uji Nash-Sutcliffe untuk hasil pemodelan Hec-Ras 4.1 dapat dikatakan baik dikarenakan. 4. Untuk kesesuaian pengukuran lapangan dengan modeling Hec-Ras 4.1 dan juga perhitungan analitis Streeter- Phelps dapat dikatakan baik, karena nilai kesalahan relatif (KR) pada setiap metode yang digunakan cukup kecil. Hal ini dapat disimpulkan bahwa pemodelan kadar DO (Dissolved Oxygen) menggunakan Hec-Ras 4.1 dan Metode Streeter-Phelps, dapat digunakan untuk menganalisa nilai kadar DO (Dissolved Oxygen) pada kelima lokasi penelitian tersebut. 5. Adanya perbedaan perubahan kadar DO (Dissolved Oxygen) yang terjadi pada setiap bangunan pintu air yang diteliti karena setiap pintu air memiliki pola/tren perubahan kualitas air dan profil penampang yang berbeda pula pada hulu pintu maupun hilir pintu. Dan beberapa faktor lain seperti lebar penampang, panjang penampang, kedalam muka air, klimatologi, dan da-

11 pat mempengaruhi hasil analisa kadar DO (Dissolved Oxygen) baik itu pengukuran lapangan secara langsung maupun mengunakan pemodelan Hec- Ras 4.1 dan analisa dengan mengunakan Metode Streeter-Phelps. B. Saran 1. Perlu dilakukan penelitian selanjutnya mengenai perubahan kadar DO (Dissolved Oxygen) akibat adanya bangunan hidrolik selain bangunan pintu air. 2. Untuk mendapatkan hasil pemodelan yang baik dan akurat, hendaknya datadata yang diperlukan dalam pemodelan harus lengkap dan akurat. Pada program Hec-Ras 4.1 ini data yang dibutuhkan antara lain data hidrolika penampang aliran, data kualitas air, data klimatologi. 3. Untuk penelitian selanjutnya diharapkan pengukuran sampel seharusnya dilakukan tidak hanya sekali pengukuran, sebaiknya dilakukan dengan cara time series pada setiap lokasi penelitian dan juga ketersedian alat waktu pengukuran pada pengambilan data di lapangan, sehingga hasil pengukuran dan analisa memberikan hasil fluktuasi kadar DO yang lebih akurat. DAFTAR PUSTAKA Anonim User s Manual HEC-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, Chanson, H. (1993-b). Stepped Spillway Flows and Air Entrainment. Canadian Journal of Civil Engineering Vol. 20, No.3, Davis, Mackenzie L and David A. Cornwell Introduction to environmental engineering. USA: Station, Auburn Univercity, Alabama. Fardiaz Polusi Air dan Udara. Yogyakarta: Kanisius. Gulliver, J. S. & Rindels, A. J Measurement of Air-Water Oxygen Transfer at Hydraulic Structures, Journal of Hydraulic Engineering 119, Ilmansyah, Yopi Analisa dampak ENSO terhadap debit aliran DAS Cisangkuy Jawa Barat menggunakan model Rainfall-Runoff. Jurnal Depik, 1(3): ISSN Raju, K.G.R Aliran Melalui Saluran Terbuka, terjemahan Yan Piter Pangaribuan. Jakarta: Erlangga. Salmin, Oksigen Terlarut (DO) dan Kebutuhan Oksigen Biologi (BOD) sebagai Salah Satu Indikator untuk Menentukan Kualitas Perairan. Oseana. Vol. XXX, Nomor 3. Hal

12