Monitoring t ingkat mari njeglek

33 %
67 %
Information about Monitoring t ingkat mari njeglek
Design

Published on March 8, 2014

Author: goparipung

Source: slideshare.net

Description

www.amartha-saturnus.blogspot.com

I. URAIAN UMUM JUDUL PENELITIAN : Monitoring Tingkat Resiko Penurunan Kualitas Air Akibat Pola Managemen Lahan Pertanian Daerah Aliran/Catchment Area Waduk Selorejo. PENANGGUNG JAWAB PROGRAM : Nama : Dr. Ir. Aniek Masrevaniah Dipl.HE Tempat/ tanggal lahir : Blitar, 12 Juni 1947 Alamat Tempat Tinggal : Jl. Teluk Kumai no.8 Malang No. Telp. (0341) 493 612 ' No. HP 08123314983 Pangkat Dan Jabatan Akademik : a. Pangkat : Pembina Utama Muda/ IVc b. Jabatan Akademik : Lektor Kepala 6. Bidang Keahlian Utama : Pengembangan Sumber Daya Air 7. Bidang Keahlian Penunjang: a. Environment Hydraulic b. Transportasi Sedimen c. Waduk, Bendungan Unit Kerja : Teknik Pengairan, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya Alamat surat : Jl MT Haryono 167 Malang Telepon : 0341 575954 Fax : 0341 575954 Email : a_masrevani@yahoo.com Nama : Bambang Pari P ST Bidang Keahlian : Analisa Hidrologi Pemodelan Anggota Peneliti 1

Instansi : Program Studi Teknik Sumber Daya Air Pasca Sarjana Universitas Brawijaya Alamat surat : Jl MT Haryono 167 Malang Telepon : 0341 575954 Fax : 0341 575954 Email : goparipung@yahoo.com 2

SUBYEK PENELITIAN Dalam studi ini akan memfokuskan pada sumber polutan Non Point Source yang berasal dari lahan pertanian, kususnya pada Daerah Aliran Sungai Waduk Selorejo, dan secara khusus sebagai hasil akhir adalah terfokus pada kondisi kualitas air waduk Selorejo. Periode Pelaksanaan : Jumlah Biaya Yang Di Usulkan : Rp. 9.725.000,00 ( Sembilan Juta Tujuh Ratus Dua Puluh Lima Ribu Rupiah) Lokasi Penelitian : Daerah Pengaliran Sungai /Cactment Area Waduk Selorejo yaitu Masuk Wilayah Administrasi Malang Mencakup Ngantang desa Kaumrejo, Kabupaten Kecamatan, : Waturejo, Pagersari, Jombok, Tulungrejo, Banturejo, Sumberagung, Sumberagung, Mulyorejo, Purworejo, Sidodadi, Pagersari, Agantru , dan Daerah Aliran Sungai Brantas, Jawa Timur Kecamatan Pujon, Desa : Madiredo, Bendosari, Sukomulyo, Pujonkidul, Pujon Lor, Pandesari, Wiyurejo, Tawangsari, Ngabab. SUBBASIN 1 Kewayangan Sub Basin Konto Sub Basin 2 (Up Stream) 3 Konto Sub Basin (Down Stream) 4 Penjal Sub Basin 4 Gambar 1.1 Lokasi Studi, Daerah Aliran Sungai Waduk Selorejo 3

Perguruan Tinggi Pengusul : Universitas Brawijaya Instansi Lain Yang Terlibat : PERUM JASA TIRTA I Keterangan Lain Yang Dianggap Perlu : - II. ABSTRAK RENCANA PENELITIAN : Latar Belakang : Baru-baru ini Polutan Non Point Sources (NPS) telah menjadi suatu perhatian khusus pada bidang kualitas air dan manajemen pengolahan DAS, dimana yang menjadi salah satu parameter dari besar NPS tersebut adalah pertanian dan urban run off. Nitrogen (N) dan Phospour adalah bagian yang penting dalam ekosistem air, namun kandungan yang berlebih dapat menyebabkan alga booms dan mempercepat proses eutropikasi dimana salah satu penyebab kemunduran nilai kualitas air. Daerah Aliran Sungai, DAS/Watershed adalah satu ekosistem yang terdiri dari kumpulan daratan yang berbeda dalam penggunaan lahan dan terhubung oleh jaringan-jaringan sungai. Oleh sebab itu benar bahwa kondisi sungai sangat ditentukan oleh proses yang terjadi pada lahan areal tangkapannya/DAS. Dimana suatu jaringan sungai mengalir mengarah pada satu tampungan yang besar, dimana kondisi kualitas air pada tampungan waduk tersebut dipengarui secara langsung dari kondisi proses yang terjadi pada lahan DAS. Dalam studi ini akan memfokuskan pada sumber polutan Non Point Source yang berasal dari lahan pertanian, kususnya pada Daerah Aliran Sungai Waduk Selorejo, dimana secara tidak langsung akan sangat mempengarui kondisi kualitas air di Waduk Sengguruh itu sendiri. Sejalan dengan perkembangan pembangunan, teknologi dan jaman, pengembangan aktifitas pertanian dan perubahan tataguna lahan dari hutan menjadi lahan pertanian atau fungsi lainnya seperti pemukiman, akan terus ditingkatkan. Hal tersebut akan dapat menyebabkan suatu dampak kondisi perubahan kandungan dan jumlah konsentrasi Polutan Nutrient dan sediment di waduk selorejo. Identifikasi Masalah : Secara umum limbah yang masuk kesungai dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu limbah domestik dan limbah industri. Limbah domestik merupakan limbah yang berasal dari daerah pemukiman, 4

perkantoran, kelembagaan dan pertanian. Sedangkan limbah industri berasal dari kawasan industri. Limbah pertanian adalah limbah yang berasal dari lahan pertanian. Seperti yang telah diketahui aliran sungai Waduk Selorejo berada pada kawasan algiculture area, Lahan Pertanian dan dimanfaatkan untuk pemenuhan kebutuhan irigasi pertanian, Kandungan kualitas air sebelum masuk areal pertanian dan sesudahnya barang tentu akan berbeda, karena adanya bermacam-macam proses yang terjadi di lahan pertanian. Pengaruh pupuk pada lahan pertanian merupakan salah satu penyebab terjadinya pencemaran. Pupuk pada umumnya mengandung unsur Nitrogen (N) dan Phospour (P). Kedua unsur ini mempunyai peranan penting dalam pertumbuhan tanaman. Pembawa limbah pertanian ke dalam sungai adalah hujan dan limpasan permukaan. Untuk menentukan besarnya polutan, harus ditentukan juga limpasan permukaan dan aliran sungai yang diakibatkan hujan pada DASnya. Proses transpor polutan di atas akan bermuara pada suatu tampungan dimana semua aliran sungai akan berkumpul dan tertampung. Sebagai contoh kondisi yang pernah terjadi yaitu di Waduk Sutami di desa Karangkates, bagian DAS Brantas hulu. Pencemaran terakhir yang terjadi di Waduk Sutami adalah pada tahun 2004 atau tepatnya pada tanggal 4 September 2004, dan terjadi 3 kali pada tahun tersebut. Pencemaran ini diakibatkan pembuangan limbah cair dari sejumlah industri langsung ke anakanak Sungai Brantas, sehingga mengakibatkan dampak matinya ikan-ikan di Waduk Sutami yang diakibatkan menurunya derajat kadar Oksigen Demand (DO) dari tingkat normal 3 ml/liter menjadi 0.9 ml/liter serta terjadinya blooming algae yang muncul kepermukaan air dan adanya penurunan pH (derajad keasaman air), serta bau yang menyengat hingga mengganggu kegiatan dan hidup masyarakat. Beberapa usaha yang dilakukan pasca pencemaran tersebut diantaranya adalah dilakukan penebaran bibit ikan nila, dengan harapan bahwa pada saat musim kemarau nanti ikan-ikan ini sudah besar dan mampu menghambat pertumbuhan algae yang umumnya berkembang pesat pada musim kemarau. Beberapa contoh lain yang sudah dilakukan studi tentang monitoring kualitas air, yaitu Danau Tondano Profinsi Sulawesi Utara, Kota Manado yang memberi 5

satu kesimpulan sebagai berikut : “Perairan Danau Tondano menerima beban pencemaran dari limbah perikanan jaring apung dan limbah penduduk mencapai Posfat 784,1 kg/hari dan Nitrogen 1715,5kg/hari. Dengan luas Danau Tondano 4800 ha maka beban Posfat yang masuk ke perairan danau mencapai 0,163 kg/ha/hari, berarti masih dibawah toleransi beban Posfat yang masuk ke ekosistem perairan lentic (danau, waduk) yaitu 0.367 kg/ha/hari. Sehingga, bila ditinjau dari beban Posfat tersebut, maka perairan Danau Tondano masih memungkinkan untuk pengembangan perikanan jala terapung. Namun demikian lokasi jaring apung harus tersebar merata tidak menumpuk di satu atau dua lokasi. Tingkat kesuburan Danau Tondano berada dalam klasifikasi mesotrophic sampai eutrophic, kecuali unsur nitrogen yang seluruhnya masih dalam klasifikasi oligotrophic. pengelolaan Danau Untuk Tondano menghindari ibentuk konflik kelembagaan kepentingan yang dalam memerlukan keterpaduan diantara ”stakeholder” Sehingga diharapkan kebijakan lembaga pengelola ini dapat memahami bagaimana pengelolaan danau yang berkelanjutan serta dapat mengatasi konflik yang muncul diantara stakeholder tersebut.” Demikian halnya pada Waduk Selorejo, telah diidentifikasi bahwa kondisi kandungan polutan semakin meningkat, berdasarkan hasil ukur dilapangan dengan periode 10 harian. Sehingga kondisi seperti halnya di Waduk Sutami, kiranya sangat perlu untuk dilakukan satu monitoring dan tindakan antisipasi secara dini untuk Waduk Selorejo tersebut. III. TUJUAN KHUSUS Waduk selorejo adalah Bendungan multi guna dengan pola operasi tahunan, dimana kegunaannya adalah untuk PLTA, pemenuhan kebutuhan air baku, irigasi, dan kebutuhan kegiatan pertanian dan industri lainnya. Tentunya fungsi dan kegunaan waduk selorejo ini akan sangat dipengarui oleh kemampuan daya dukung ekosistem daerah alirannya. Seiring dengan pengembangan wilayah kabupaten malang secara umum dan kedua wilayah administrasi kecamatan ngantang dan pujon secara kusus, 6

Tujuan studi ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk melakukan identifikasi terhadap jumlah polutan yang bersumber dari polutan lahan pertanian, 2. Melakukan analisa pola penyebaran polutan lokasi daerah studi, dan kwantitas beban polutan di Waduk Selorejo, 3. Infentarisasi hasil identifikasi besar polutan sebagai warning system resiko penurunan kualitas air waduk Selorejo. Sedangkan maksud dari studi ini adalah untuk memberikan suatu informasi tentang nilai dan pola penyebaran polutan akibat pengolahan lahan pertanian di daerah lokasi studi, sebagai referensi khusus terhadap monitoring resiko penurunan kualitas air Waduk Selorejo, dan untuk alat uji kebenaran penggunaan paket pemodelan hidrologi dan kualitas air : AVSWAT2000 (Soil and Water Assessment Tool 2000). Manfaat Studi Manfaat studi ini adalah sebagai berikut : 1. Menambah wawasan dan pengetahuan tentang aplikasi pemodelan berbasis SIG AVSWAT2000. 2. Memberikan masukan informasi kondisi kualitas air Daerah Aliran Sungai Waduk Selorejo. 3. Sebagai suatu sistem pendukung dalam pengambilan keputusan (decision suport systems) untuk manajemen pengolahan DAS bagi stik holder. 7

IV. STUDI PUSTAKA Hidrologi dan Ekosistem DAS Hidrologi adalah ilmu yang mempelajari air dalam segala bentuknya (cairan, gas, padat) pada, dalam, dan di atas permukaan tanah. Termasuk di dalamnya penyebaran, daur, dan perilakunya, sifat-sifat fisika dan kimianya, serta hubungannya dengan unsur-unsur kehidupan dalam air itu sendiri. Sedangkan hidrologi Daerah Aliran Sungai (DAS) sendiri adalah cabang dari ilmu hidrologi itu sendiri, yang mempelajari pengaruh pengelolaan vegetasi dan lahan di daerah tangkapan air bagian hulu (upper catchment) terhadap daur air, termasuk pengaruhnya terhadap erosi, kualitas air, banjir, dan iklim di daerah hulu dan hilir (Chay Asdak, 2002:4). 4.1.1 Siklus Hidrologi Siklus air atau hidrologi adalah pola sirkulasi air dalam ekosistem. Secara alamiah daur hidrologi dapat ditunjukkan seperti terlihat pada gambar 4.1, dimana selama berlangsungnya daur hidrologi tersebut air berjalan dari permukaan laut ke atmosfer kemudian ke permukaan tanah dan kembali lagi ke laut secara terus menerus, air tersebut akan tertahan (sementara) di sungai, danau (waduk), dan dalam tanah sehingga dapat dimanfaatkan oleh manusia atau makhluk hidup lainnya. Energi panas matahari dan faktor-faktor iklim lainnya menyebabkan terjadinya proses evaporasi pada permukaan vegetasi dan tanah, di laut atau badan-badan air lainnya. Uap air sebagai hasil proses evaporasi akan terbawa oleh angin melintasi daratan yang bergunung maupun datar, dan apabila keadaan atmosfer memungkinkan, sebagian dari uap air tersebut akan terkondensasi dan turun sebagai air hujan. Sebelum mencapai permukaan tanah air hujan tersebut akan tertahan oleh tajuk vegetasi. Sebagian dari air hujan tersebut akan tersimpan di permukaan tajuk/daun selama proses pembasahan tajuk, dan sebagian airnya akan jatuh ke atas permukaan tanah melalui sela-sela daun (throughfall) atau mengalir ke bawah melalui permukaan batang pohon (steamflow). Sebagian air hujan tidak akan pernah sampai di permukaan tanah, melainkan terevaporasi kembali ke atmosfer (dari tajuk dan batang) selama dan setelah berlangsungnya hujan (interception loss). Air hujan yang dapat mencapai 8

permukaan tanah, sebagian akan masuk (terserap) ke dalam tanah (infiltration), dan sisanya akan tertampung sementara dalam cekungan-cekungan permukaan tanah (surface detention) untuk kemudian mengalir di atas permukaan tanah ke tempat yang lebih rendah (runoff), untuk selanjutnya masuk ke sungai. Air infiltrasi akan tertahan di dalam tanah oleh gaya kapiler yang selanjutnya akan membentuk kelembaban tanah, apabila kelembaban tanah sudah cukup jenuh maka air hujan tersebut akan bergerak secara lateral (horisontal) untuk selanjutnya pada tempat tertentu akan keluar lagi ke permukaan tanah (subsurface flow) dan akhirnya mengalir ke sungai. Air hujan yang masuk ke dalam tanah tersebut dapat pula bergerak vertikal ke tanah yang lebih dalam dan menjadi bagian dari air tanah (ground water). Air tanah tersebut pada musim kemarau, akan mengalir pelan-pelan ke sungai, danau, atau tempat penampungan alamiah lainnya (base flow). Sebagian air infiltrasi yang tetap tinggal dalam lapisan tanah bagian atas (top soil) kemudian diuapkan kembali ke atmosfer melalui permukaan tanah (soil evaporation) dan melalui permukaan tajuk vegetasi (transpiration). Gambar 4.1 Siklus Hidrologi Pada daur siklus hidrologi inilah, mekanisme transport polutan terjadi, sehingga berdasarkan siklus tersebut mekanisme polutan dapat di bagi menjadi 2 fase yaitu : 9

1. Siklus hidrologi pada fase/tahap terjadi di satu luasan lahan, sebagai kontrol jumlah air, sedimen, nutrisi dan pestisida yang akan masuk ke sistim jaringan sungai. 2. Siklus hidrologi pada fase/tahap pada Aliran Sungai yang dapat didefinisikan sebagai pergerakan air, sedimen, nutrisi dan pestisida melalui aliran sungai menuju ke outlet masing-masing Sub DAS. A. Fase Pada Lahan Siklus hidrologi yang menjadi dasar pepersamaanan persamaan adalah Water Ballance : (4.1) Dengan : SW1 = kandungan air dalam tanah (mm H2O) SWo = kandungan air dalam tanah pada awal periode (mm H2O) t = waktu (hari) R = besaran hujan yang terjadi pada hari ke i (mm H2O) Qsurf = tinggi limpasan permukaan pada periode waktu ke i ((mm H2O) Ea = besar evapotranspirasi pada periode waktu ke i (mm H2O) Wseep = jumlah air yang masuk zona lapisan tanah keras pada periode waktu ke i (mm H2O) Wgw = jumlah air pada aliran air tanah pada periode waktu ke i (mm H2O) 10

Gambar 4.2. Siklus Hidrologi B. Fase Pada Sungai Penelusuran/Routing pada sungai-sungai utama dapat dibagi menjadi 4 komponen : 1. Penelusuran Banjir. Seperti aliran pada daerah downstream, besar kehilangan air yang berkaitan dengan proses evapotranspirasi dan transmisi melewati dasar sungai atau disebabkan penggunaan air sungai untuk pertanian dan kebutuhan penduduk. Jumlah air pada sungai dapat bersumber dari besaran hujan yang jatuh kepermukaan bumi mengalir kesungai dan atau bersumber dari debit-debit keluaran sumber lain. Besarnya aliran yang mengalir melewati sungai, dicari dengan menggunakan methode Muskingum. 2. Penelusuran Sedimen. Transpor sedimen sungai memiliki 2 proses yang terkandung yaitu degradasi dan deposisi. Pada model SWAT ini persamaan yang digunakan lebih simpel, yaitu nilai maksimum sedimen yang dapat terangkut dari setiap sekmen sungai memakai persamaan kecepatan puncak yang dapat terjadi pada sungai. 3. Penelusuran Nutrient. dikontrol dengan Transformasi nutrient pada aliran sungai komponen kualitas air pada model, yang persamaannya mengadopsi dari model QUAL2E. Model penjalaran nutrient terlarut dalam air sungai dan nutrient yang terkandung dalam sedimen. Larutan nutrient terangkut dengan air, sementara itu yang 11

terkandung dalam sedimen jumlahnya tetap hingga proses pengendapan sedimen pada dasar sungai. 4. Penelusuran Pestisida. Sementara Pestisida yang nilainya dalam jumlah besar, dalam model dimasukan sebagai data input pada input data HRU (Hidrology Response Units). Seperti nutrient, total pestisida yang masuk ke sungai adalah yang terlarut dan yang melekat pada material sedimen. 4.1.2 Ekosistem DAS Daerah Aliran Sungai dapat dianggap sebagai suatu ekosistem, karena ekosistem adalah suatu sistem ekologi yang terdiri atas komponen-komponen yang saling berintergrasi sehingga membentuk suatu kesatuan. Ekosistem terdiri atas komponen biotis dan abiotis yang saling berinteraksi membentuk suatu kesatuan yang teratur. Aktivitas suatu komponen ekosistem selalu memberi pengaruh pada komponen ekosistem yang lain. Manusia adalah salah satu komponen penting. Sebagai komponen yang dinamis, manusia dalam menjalankan aktivitasnya seringkali mengakibatkan dampak pada salah satu komponen lingkungan, dan dengan demikian akan mempengaruhi ekosistem secara keseluruhan. Pada gambar 4.3 menunjukkan adanya hubungan timbal balik antar komponen ekosistem DAS, maka apabila terjadi perubahan pada salah satu komponen lingkungan, ia akan mempengaruhi komponen-komponen yang lain. Perubahan komponen-komponen tersebut akan mempengaruhi keutuhan sistem ekologi di daerah tersebut (Chay Asdak, 2002:15). 12

MATAHARI Hutan Sawah/Ladang Desa Tumbuhan Tanah Manusia Hewan Air Sungai (Debit, Unsur Hara) Gambar 4.3 Komponen-komponen ekosistem DAS Hulu Sumber : Chay Asdak, 2002:16 Ekosistem DAS hulu merupakan bagian yang penting karena mempunyai fungsi perlindungan terhadap seluruh bagian DAS. Perlindungan ini, antara lain dari segi fungsi tata air, sehingga DAS hulu seharusnya menjadi fokus perencanaan pengelolaan DAS mengingat bahwa dalam suatu DAS, daerah hulu dan hilir mempunyai keterkaitan biofisik melalui daur hidrologi. Pada Gambar 4.4 menunjukkan proses yang berlangsung dalam suatu ekosistem DAS, dimana input berupa curah hujan sedangkan output berupa debit aliran dan atau muatan sedimen. Curah hujan, jenis tanah, kemiringan lereng, vegetasi, dan aktivitas manusia mempunyai peranan penting untuk berlangsungnya proses erosi-sedimentasi. Input = Curah Hujan Vegetasi Tanah Sungai Manusia IPTEK Output = Debit, Muatan Sedimen Gambar 4.4 Fungsi Ekosistem DAS 13

Mekanisme Transport Polutan Sesuai dengan penjelasan tentang siklus hidrologi maka mekanisme transport polutan dapat di gambarkan seperti pada Gambar 4.5 berikut: Gambar 4.5 Mekanisme Transport Polutan Sehingga dalam studi ini akan terbagi menjadi 3 bagian pokok bahasan yang harus di selesaikan secara berurutan dan sitematis, yaitu : 1. Pola potensi penyebaran polutan dilahan DAS Waduk Selorejo 2. Pola penyebaran Polutan Di Sungai dan Anak Sungai yang bermuara di waduk Selorejo 3. Kandungan Polutan di Waduk Selorejo 4.2.1 Mekanisme Transport Dilahan DAS Waduk Selorejo Pada fase ini merupakan sebagai kontrol jumlah air, sedimen, nutrisi dan pestisida yang akan masuk ke sistim jaringan sungai. Siklus hidrologi seperti yang disimulasikan oleh SWAT adalah menjadi dasar pepersamaanan persamaan Water Ballance seperti persamaan (4.1): 14

4.2.1.1 Limpasan Permukaan Limpasan permukaan merupakan salah satu faktor penting dalam sistem transport berbagai material yang akan terbawa masuk pengaliran sungai. Limpasan permukaan terjadi ketika jumlah curah hujan melampaui laju infiltrasi. Setelah laju infiltrasi terpenuhi, air mulai mengisi cekungan atau depresi pada permukaan tanah. Setelah pengisian selesai maka air akan mengalir dengan bebas dipermukaan tanah. Faktor-faktor yang mempengaruhi limpasan permukaan bisa dikelompokkan ke dalam faktor-faktor yang berhubungan dengan curah hujan dan yang berhubungan karateristik daerah aliran sungai. Lama waktu hujan , intesitas dan penyebaran hujan mempengaruhi laju dan volume limpasan permukaan. Pengaruh DAS terhadap limpasan permukaan adalah melalui bentuk dan ukuran DAS, topografi, geologi, dan keadaan tataguna lahan. Ada banyak metode yang dapat dipakai untuk menganalisa dan memprediksi besaran limpasan permukaan, dalam studi ini menggunakan persamaan SCS . SCS merupakan model empirikal yang telah umum digunakan diberbagai kawasan dunia, model ini dibangun guna menyediakan estimasi yang konsisten untuk memperkirakan besarnya limpasan permukaan berdasarkan data tata guna lahan dan jenis tanah yang bervariasi. Persamaanya adalah sebagai berikut : ( P Ia) 2 Pe P Ia S (4.2) dengan: Ia = abstraksi awal (initial abstraction) (mm) Pe = hujan berlebih (mm) S = volume dari total tampungan (mm) P = tinggi hujan (mm) Abstraksi awal adalah air hujan yang terinfiltrasi lebih dahulu ke dalam tanah sebelum terjadi limpasan permukaan, yang termasuk dalam komponen abstraksi awal adalah simpanan permukaan (retention), air yang diserap oleh tumbuhan, evaporasi dan infiltrasi. Abstraksi awal merupakan variabel yang berhubungan dengan kondisi jenis tanah dan faktor penutup lahan. Pendekatan 15

yang digunakan untuk menghitung laju abstraksi awal adalah dengan persamaan : Ia = 0.2 S Dengan mensubstitusikan 2 persamaan tersebut maka persamaan pendugaan limpasan akan menjadi : Pe ( P 0.2S ) 2 P 0.8S (4.3) Sedangkan S merupakan deskripsi hubungan antara jenis tanah dan tata guna lahan dari suatu kawasan yang diperoleh dari bilangan Curve Number (CN), bilangan CN ini berkisar antara 0 – 100 yang juga merepresentasikan besar potensi dari air limpasan permukaan yang akan terjadi. S dapat dihitung dengan persamaan : S 25 .4 1000 10 CN (4.4) Untuk nilai curve number (CN) yang berbeda-beda dapat dilihat pada grafik pada Gambar 4.6 : Gambar 4.6. Grafik Hubungan Limpasan Permukaan Dan Curah Hujan Untuk Menentukan Nilai CN Debit Puncak Nilai limpasan puncak atau debit puncak adalah nilai maksimum dari limpasan yang terjadi karena disebabkan oleh intensitas hujan yang turun. Nilai ini merupakan indikator dari kekuatan erosi yang dapat ditimbulkan pada lahan 16

dan dapat digunakan untuk memprediksi angkutan sedimen. Perhitungan SWAT untuk nilai debit puncak ini menggunakan modifikasi metode rasional. Metode rasional dapat digunakan untuk mendesain saluran dengan bentang yang lebar dan sistem saluran pengendali banjir. Metode rasional bedasar pada anggapan bahwa hujan yang jatuh dengan intensitas ‘i’ pada waktu t = 0 secara kontinu akan terus meningkat sampai pada waktu konsentrasi t = tconc, anggapan ini dengan melibatkan seluruh daerah pengaliran yang mengarah pada badan sungai (outlet). Debit puncak dihitung berdasarkan persamaan rasional yang dimodifikasi. Persamaan metode rasional adalah sebagai berikut: Q = 0.278 C . I . A (4.5) dengan: Q = limpasan permukaan (m3/dt) C = koefisien limpasan i = intensitas hujan (mm/jam) A = luas wilayah DAS (ha) Waktu Konsentrasi Waktu konsentrasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh air dari titik terjauh dari DAS menuju pada otlet DAS tersebut. Waktu konsetrasi dihitung dengan menjumlahkan waktu yang dibutuhkan oleh air yang melimpas di lahan di tambah dengan waktu yang dibutuhkan oleh air yang melimpas di saluran sampai pada outlet. tcon = tov + tch tcon = waktu konsentrasi (jam) tov = waktu air melimpas di lahan (jam) tch = waktu untuk air melimpas di saluran (jam) Waktu konsentrasi air melimpas di lahan (overland flow time of concentration) t ov Lslp 0.6 x n 0.6 18 x slp 0.3 (4.6) 17

dengan : tov = waktu konsentrasi air melimpah di lahan Lslp = panjang slope DAS (m) Slp = slope DAS n = koefisien kekasaran Manning Waktu konsentrasi air melimpas di saluran (channel flow time of concentration) t ch 0.62 x L x n 0.75 A0.125 x slpch 0.375 (4.7) dengan : tch = waktu konsentrasi air melimpas di saluran (jam) L = panjang saluran A = luas DAS (km2) Slp = slope saluran Koefisien Pengaliran Koefisien pengaliran adalah perbandingan laju debit puncak dengan intensitas hujan. Angka koefisien limpasan merupakan salah satu indikator untuk menentukan apakah suatu DAS telah mengalami gangguan fisik. Nilai C yang besar menunjukkan bahwa lebih banyak air hujan yang menjadi limpasan permukaan. Angka koefisien C berkisar antara 0 – 1. C Q surf Rday Qsurf = debit limpasan permukaan (m3/det) Rday (4.8) = hujan harian (mm) Intensitas Hujan Intensitas hujan didefinisikan sebagai tinggi curah hujan per satuan waktu, misalnya mm/menit atau mm/jam untuk berbagai rentang waktu (duration) curah hujan tertentu. Perkiraan mengenai frekuensi hujan juga merupakan faktor penting untuk dipertimbangkan. Jika tidak ada waktu untuk mengamati besarnya intensitas hujan atau karena disebabkan tidak adanya alat untuk mengamati, maka dapat ditempuh cara empiris dengan menggunakan persamaan-persamaan antara lain: Talbot, Sherman, Ishiguro dan Mononobe. 18

Intensitas Hujan dapat dihitung dengan persamaan : Rtc t con i (4.9) dengan : Rtc = banyaknya hujan yang jatuh pada saat waktu konsentrasi (mm) tcon = waktu konsentrasi Rtc = tc x Rday dengan : = bagian dari hujan harian yang terjadi selama tcon (mm) tc Rday = hujan harian (mm) Modifikasi Metode Rasional Dengan menggabungkan persamaan di atas didapat persamaan metode rasional modifikasi sebagai berikut : Q peak tc x Qsurf x A 3.6 x t con (4.10) dengan : tc = bagian dari hujan harian yang terjadi selama tcon (mm) Qsurf = debit limpasan permukaan (m3/det) tcon = waktu konsetrasi A = luas DAS (km2) 4.2.1.2 Erosi Dan Sedimentasi Lahan Erosi adalah suatu peristiwa hilang atau terkikisnya tanah atau bagian tanah dari suatu tempat yang terangkut ke tempat lain, baik disebabkan oleh pergerakan air ataupun angin. Proses erosi bermula dengan terjadinya penghancuran agregat-agregat tanah sebagai akibat pukulan air hujan yang mempunyai energi lebih besar daripada daya tahan tanah. Begitu air hujan mengenai permukaan bumi, maka secara langsung hal ini akan menyebabkan hancurnya agregat tanah. Pada keadaan ini, penghancuran agregat tanah dipercepat dengan adanya daya penghancuran dan daya urai dari air itu sendiri. Hancuran dari agregat tanah ini akan 19

menyumbat pori-pori tanah, sehingga kapasitas infiltrasi akan berkurang. Sebagai akibat lebih lanjut, akan mengalir di permukaan tanah, yang disebut sebagai limpasan permukaan tanah (run off). Air yang mengalir pada permukaan kulit bumi ini mempunyai energi untuk mengikis dan mengangkut partikel-partikel yang telah hancur, baik oleh air hujan maupun oleh adanya limpasan permukaan itu sendiri. Pada studi ini besaran erosi dihitung berdasarkan persamaan Modifikasi USLE : sed = 11.8 (Qsurf x qpeak x A) K x C x P x LS x CFRG (4.11) dengan : sed = sediment yied (ton) Qsurf = volume limpasan permukaan (mm/ha) Qpeak = debit puncak (m3/det) A = luas DAS (ha) K = erodibilitas tanah C = faktor tanaman P = faktor pengelolaan lahan LS = faktor lereng CFRG = faktor kekasaran material tanah 4.2.1.3 Nutrients/Pestisida 4.2.1.3.1 Nitrogen Siklus nitrogen di dalam tanah adalah bagian dari siklus nitrogen global yang bisa dikatakan sebagai sebuah ringkasan konsep interaksi perubahan N secara kimia, fisika, dan biologi di dalam tanah. Tampak pada Gambar 4.7, perubahan N terjadi karena reaksi-reaksi berikut : a. siklus perubahan N dalam bentuk organik dan anorganik (mineralization and immobilization) b. hilangnya gas N ke atmosfer (ammonia volatilization and denitrification) c. hilangnya N karena pergerakan air dalam tanah (leaching and erosion) d. dan Fiksasi N biologis (biological N fixation) 20

Mikro-oganisme di dalam tanah mempunyai peranan penting dalam banyak proses perubahan reaksi siklus nitrogen dalam tanah. Gambar 4.7 Siklus Nitrogen Nitrogen (N) adalah elemen yang paling penting yang dibutuhkan tanaman dan yang paling sulit diatur dari semua elemen nutrisi tumbuhan lainnya. Tanaman membutuhkan nitrogen lebih banyak dari elemen-elemen penting lain yang dibutuhkan oleh suatu tanaman, tidak termasuk karbon, oksigen, dan hidrogen. Nitrogen adalah elemen yang sangat dinamis. Ia mampu merubah dirinya bersenyawa dengan elemen lain dan menghasilkan suatu elemen baru. Kemampuan merubah diri baik secara biokimia maupun kimia melalui serangkaian proses disebut dengan Siklus Nitrogen. Perubahan N biasanya melibatkan proses oksidasi (pengurangan elektron) dan reduksi (penambahan elektron) oleh atom N. 21

Teroksidasi +5 NO3- Nitrat +4 NO2 Nitrogen dioksida +3 NO2- Nitrit +2 NO Nitrogen monoksida +1 N2O Nitrogen oksida 0 Gas N2 atau N Elemental N2 -1 NH4OH Hidroxilamin -2 N2H4 Hidrosin Terreduksi -3 NH3 /NH4 Gas ammonia atau ammonium SWAT menunjukkan lima ragam bentuk nitrogen di dalam tanah (Gambar 4.7). Dua bentuk adalah nitrogen dalam bentuk inorganik (mineral); NH4+ dan NO3-, dan tiga selebihnya adalah nitrogen dalam bentuk organik. Nitrogen organik murni dihubungkan dengan residu tanaman dan biomasa mikro sementara nitrogen organik aktif dan stabil dihubungkan dengan humus tanah. Nitrogen organik yang dihubungkan dengan humus dibagi menjadi dua kolom untuk menghitung kemampuan perubahan humus ke mineral (Gambar 4.8). Gambar 4.8 Bentuk Nitrogen dalam Tanah dan Proses Perubahan Bentuk 4.2.1.3.2 Tingkatan Nitrogen Dalam Tanah Di dalam aplikasi SWAT, bisa ditentukan jumlah nitrat dan nitrogen organik yang terkandung di dalam tanah humus pada semua lapisan tanah 22

pada permulaan simulasi. Jika tidak ditentukan inisial konsentrasi nitrogen, SWAT akan mengenali tingkat nitrogen pada bentuk-bentuk yang berbeda. Inisial tingkat nitrogen di dalam tanah di bedakan oleh kedalaman menggunakan hubungan : NO3 conc, z 7. exp z 1000 (4.12) dimana : NO3 conc, z = Konsentrasi nitrat di dalam tanah pada kedalaman z (mg/kg atau ppm) z = Kedalaman dari permukaan tanah (mm) Konsentrasi nitrat dengan kedalaman dihitung dengan persamaan 4.12, ditampilkan berupa grafik pada Gambar 4.9 di bawah. Gambar 4.9 Konsentrasi Nitrat dengan Kedalaman Tingkatan nitrogen organik mengasumsikan bahwa perbandingan C:N untuk bahan humus adalah 14:1. Konsentrasi humus nitrogen organik pada suatu lapisan tanah dihitung dengan persamaan : orgN hum,ly 10 4. orgCly 14 (4.13) 23

dimana : orgN hum,ly = Konsentrasi humus nitrogen organik pada lapisan tanah (mg/kg atau ppm) = Jumlah karbon organic pada lapisan tanah (%) orgCly Organik N humus dibagi menjadi bentuk aktif dan bentuk stabil menggunakan persamaan berikut : orgNact,ly = orgNhum,ly . fractN orgNsta,ly = orgNhum,ly . (1 - fractN ) dimana : orgNact,ly = Konsentrasi nitrogen pada bentuk organik aktif (mg/kg) orgNhum,ly = Konsentrasi humus nitrogen organik pada lapisan (mg/kg) fractN = Fraksi humus nitrogen dalam bentuk aktif (ditentukan dengan angka 0,02) orgNsta,ly = Konsentrasi nitrogen dalam bentuk organik stabil (mg/kg) Nitrogen di dalam bentuk organik baru di set ke angka O pada semua lapisan kecuali lapisan atas 10 mm dari tanah diset pada 0.15% dari jumlah inisial residu pada permukaan tanah. orgNfrsh,surf = 0.0015 . rsdsurf (4.14) dimana : orgNfrsh,surf = Nitrogen organik fresh pada lapisan atas 10 mm dari permukaan tanah (kgN/ha) rsdsurf = Material di dalam bentuk residu untuk lapisan atas 10 mm dari permukaan tanah (kg/ha) Ammonium untuk nitrogen tanah, NH4ly, ditunjukkan pada 0 ppm. Masukan data nutrient sebagai konsentrasi. Untuk mengkonversi konsentrasi ke satuan umum, konsentrasi dikalikan kepadatan dan kedalaman lapisan dibagi 100. 24

conc N . b .depthly 100 kgN ha (4.15) dimana : concN = Konsentrasi nitrogen pada suatu lapisan (mg/kg atau ppm) = Kepadatan pada lapisan (mg/m3) b depthly = Kedalaman lapisan (mm) Tabel 4.1SWAT Variabel Input Nama Variabel SOL_NO3 Input Definisi File NO3conc,ly : Initial NO3 concentration in soil layer (mg/kg or ppm) SOL_ORGN orgNhum,ly : Initial humic organic nitrogen in soil layer (mg/kg or ppm) RSDIN rsdsurf : Material in the residue pool for the top 10mm of soil (kg ha-1) SOL_BD SOL_CBN ρb : Bulk density of the layer (mg/m3) .CHM .CHM .HRU .Sol orgCly : Amount of organic carbon in the layer (%) .SOL 4.2.1.3.3 Pergerakan Nitrat Nitrat di dalam tanah diangkut ke dalam aliran dan badan air akibat peristiwa limpasan, aliran lateral atau perkolasi. Untuk menghitung jumlah nitrat yang terangkut, konsentrasi nitrat di dalam air yang bergerak diperhitungkan. NO3ly . exp concNO 3,mobile 1 wmobile wmobile e .SATly (4.16) 25

dimana : conc NO 3,mobile = Konsentrasi nitrat dalam air yang bergerak pada lapisan tanah (kg N/mm H2O) NO3ly = Jumlah nitrat pada lapisan tanah (kg N/ha) wmobile = Jumlah air yang bergerak pada lapisan tanah (mm H2O) θe = Fraksi porositas anion SATly = Air yang memenuhi lapisan tanah (mm H2O) Jumlah air yang bergerak pada lapisan tanah adalah jumlah air yang hilang oleh limpasan, aliran lateral atau perkolasi. w mobile = Qsurf + Qlat,ly + w perc,ly (4.17) untuk lapisan 10 mm dibawah permukaan tanah w mobile = Qlat,ly + w perc,ly (4.18) untuk lapisan lebih dari 10 mm dibawah permukaan tanah. dimana : w mobile = Jumlah air yang bergerak pada lapisan tanah (mm H2O) Qsurf = Debit air limpasan permukaan (mm H2O) Qlat,ly = Debit air pada lapisan tanah oleh aliran lateral (mm H2O) w perc,ly = Jumlah air yang terperkolasi (mm H2O) Nitrat yang terbawa aliran air limpasan permukaan dihitung dengan : NO3surf = βNO3 . concNO3,mobile . Qsurf (4.19) dimana : NO3surf = Nitrat yang terbawa aliran air limpasan (kg N/ha) βNO3 = Koefisien perkolasi nitrat concNO3,mobile = Konsentrasi nitrat yang terbawa air yang bergerak pada lapisan 10 mm di bawah permukaan tanah (kg N/mm H2O) Qsurf = Debit limpasan permukaan (mm H2O) Nitrat yang terbawa aliran air lateral dalam tanah dihitung dengan : NO3lat,ly = βNO3 . concNO3,mobile . Qlat,ly (4.20) 26

untuk lapisan 10 mm dibawah permukaan tanah NO3lat,ly = concNO3,mobile . Qlat,ly (4.21) untuk lapisan lebih dari 10 mm dibawah permukaan tanah dimana : NO3lat,ly = Nitrat yang terbawa aliran air lateral (kg N/ha) βNO3 = Koefisien perkolasi nitrat concNO3,mobile = Konsentrasi nitrat yang terbawa air yang bergerak pada lapisan 10 mm di bawah permukaan tanah (kg N/mm H2O) Qlat,ly = Debit aliran air lateral (mm H2O) Nitrat yang terbawa air karena proses perkolasi dihitung dengan : NO3perc,ly = concNO3,mobile . Q perc,ly (4.22) NO3perc,ly = Nitrat yang terbawa air karena proses perkolasi (kg N/ha) concNO3,mobile = Konsentrasi nitrat yang terbawa air yang bergerak (kg dimana : N/mm H2O) Q perc,ly = Jumlah air yang terperkolasi (mm H2O) 27

4.2.1.3.4 N Organik Pada Aliran Limpasan Permukaan N organik pada aliran limpasan permukaan dihitung menggunakan persamaan yang dikembangkan oleh McElroy et al (1976) dan dimodifikasi oleh Williams & Hann (1978). orgN surf 0.001 concorgN sed area hru (4.23) N :sed dimana : orgNsurf = Jumlah N organik yang terbawa limpasan (kg N/ha) concorgN = Konsentrasi N organik pada lapisan 10 mm di bawah permukaan tanah (kg N/metrik ton tanah) sed = Jumlah sedimen (metrik ton) areahru = Area unit respon hidrologi/daerah tangkapan (ha) εN:sed = Perbandingan Norganik : sedimen Konsentrasi N organik pada lapisan permukaan tanah dihitung dengan : concorgN 100 orgN frsh ,surf orgN sta ,surf b orgN act,surf depthsurf (4.24) dimana : orgNsurf = N organik dalam fresh pool pada lapisan 10 mm di bawah permukaan tanah (kg N/ha) concorgN = Konsentrasi N organik dalam stable pool pada lapisan 10 mm di bawah permukaan tanah (kg N/ha) ρb = Kerapatan tanah pada lapisan tanah pertama (mg/m3) depthsurf = Kedalaman lapisan tanah (10mm) 4.2.1.3.5 Perbandingan Antara konsentrasi N Organik dan Sedimen Ketika aliran limpasan permukaan mengalir di atas muka tanah, sebagian energi air digunakan untuk mengangkut partikel-partikel tanah. Partikel yang kecil lebih mempunyai berat yang ringan dan mudah diangkut daripada partikiel yang besar. Ketika distribusi ukuran partikel dari sedimen yang terangkut dibandingkan dengan lapisan tanah permukaan, muatan sedimen menuju aliran air utama memiliki porsi yang lebih besar dari ukuran partikel lempung. Dengan kata lain, muatan sedimen diperbesar dalam partikel 28

lempung. N organik dalam tanah disertakan dalam partikel koloid (lempung), sehingga porsi atau konsentrasi muatan sedimen akan bertambah besar pada lapisan tanah permukaan. Perbandingan antara konsentrasi N organik yang terangkut dengan sedimen pada lapisan tanah permukaan ini dihitung menggunakan persamaan yang dijelaskan oleh Menzel (1980) 0.78 concsed ,surq N :sed 0.2468 (4.25) dimana : εN:sed = Perbandingan Norganik : sedimen concsed,surq = Konsentrasi sedimen pada limpasan permukaan (mg sed/m3 H2O) Konsentrasi sedimen pada limpasan permukaan dihitung dengan : sed 10 area hru Qsurf concsed , surq (4.26) dimana : sed = Sedimen (metrik ton) areahru = Area unit respon hidrologi/daerah tangkapan (ha) Qsurf = Debit aliran limpasan permukaan (mm H2O) 4.2.1.4 Pergerakan Phosphor Terlarut Mekanisme utama dari pergerakan phosphor di dalam tanah adalah disebabkan oleh difusi. Difusi adalah perpindahan ion dalam jarak pendek (1 – 2mm) dalam larutan tanah sebagai hasil sebuah gradien prosentasi. Mengacu pada pergerakan phosphor yang lambat, limpasan permukaan hanya akan berinteraksi dengan kandungan phosphor yang berada pada lapisan tanah 10 mm dibawah permukaan tanah. Jumlah kandungan phosphor yang terangkut pada limpasan permukaan adalah dihitung dengan persamaan berikut: P surf Psolution ,surf Q surf b depthsurf k d ,surf (4.27) dimana : Psurf = Jumlah phosphor terlarut yang terbawa limpasan (kg P/ha) 29

Psolution, surf = Jumlah phosphor pada lapisan tanah 10 mm dibawah permukaan tanah (kg P/ha) Qsurf = Debit aliran limpasan permukaan (mm H2O) ρb = Kerapatan tanah pada lapisan tanah pertama (mg/m 3) depthsurf = Kedalaman lapisan tanah (10mm) kd, surf = Koefisien tanah phosphor (m3/mg) Koefisien tanah phosphor adalah perbandingan dari konsentrasi phosphor terlarut pada lapisan 10 mm dibawah permukaan tanah dengan konsentrasi phosphor yang terlarut pada alairan limpasan permukaan. 4.2.1.5 P Organik & Mineral Yang Menyertai Sedimen Pada Limpasan Permukaan P Organik dan mineral yang menyertai sedimen pada limpasan permukaan menuju aliran sungai utama untuk phosphor ini dihubungkan dengan muatan sedimen dari unit respon hidrologi dan perubahan muatan sedimen akan direfleksikan dalam bentuk muatan phosphor. Jumlah phosphor yang terangkut sedimen menuju aliran sungai dihitung dengan persamaan fungsi muatan yang dikembangkan oleh McElroy et al. (1976) dan dimodifikasi oleh William & Hann (1978). sedPsurf 0,001 concsedp sed area hru p:sed (4.28) dimana : seDASurf = Jumlah phosphor terangkut bersama sedimen menuju aliran utama dalam limpasan permukaan (kg P/ha) concsedP = Konsentrasi phosphor yang menyertai sedimen pada lapisan 10 mm dibawah permukaan tanah (g P/metrik ton tanah) sed = Sedimen (metrik ton) areahru = Area unit respon hidrologi/daerah tangkapan (ha) εP:sed = Perbandingan P organik : sedimen 30

Konsentrasi phosphor yang menyertai sedimen pada permukaan tanah dihitung dengan : concsedP 100 min Pact,surf min Phum,surf b orgPfish ,surf depthsurf (4.29) dimana : conc sedP = Jumlah phosphor dalam bentuk mineral aktif pada lapisan 10 mm dibawah permukaan tanah (kg P/ha) minP act,surf = Jumlah phosphor dalam bentuk aktif mineral pada lapisan 10mm dibawah permukaan tanah (kg P/ha) minP sta,surf = Jumlah phosphor dalam bentuk stabil mineral pada lapisan 10mm dibawah permukaan tanah (kg P/ha) orgP fish,surf = Jumlah phosphor dalam bentuk fresh organik pada lapisan 10 mm dibawah permukaan tanah orgP hum,surf = Jumlah phosphor dalam bentuk humus organik pada lapisan 10 mm dibawah permukaan tanah ρb = Kerapatan tanah pada lapisan tanah pertama (mg/m 3) depth surf = Kedalaman lapisan tanah (10mm) 4.2.2 Pola Penyebaran Polutan di Sungai 4.2.2.1 Proses Di Sungai Aliran air dalam suatu daerah aliran sungai (DAS) dapat diklasifikasikan dalam dua kategori yaitu aliran yang terjadi di lahan (overland flow) dan aliran yang terjadi di sungai. Perbedaan yang utama dari kedua jenis aliran tersebut adalah dimana pada proses aliran di sungai mempertimbangkan aliran dasar (base flow) dan pengaruh dari laju debit. SWAT memodelkan proses aliran di sungai yang mencakup pergerakan air, sedimen dan konstituen pollutant (nutrients, pesticides dll) dalam jaringan sungai, siklus nutrisi di sungai (instream nutrient cycling) dan transformasi pestisida di dalam sungai (in-stream pesticide transformations). 31

4.2.2.2 Penelusuran Debit (Water Routing) Saluran terbuka adalah saluran dengan aliran yang muka air nya bebas, seperti aliran pada sungai atau pada pipa yang tidak penuh. SWAT menggunakan persamaan Manning untuk menghitung debit dan kecepatan aliran air. Penelusuran debit pada sungai menggunakan pendekatan dengan metode variable storage routing atau metode Muskingum river routing. Kedua metode tersebut merupakan variasi dari metode kinematic wave model. Karakteristik Saluran SWAT mengasumsikan bentuk penampang saluran sungai dengan bentuk trapesium seperti Gambar 4.10. Gambar 4.10 Penampang Sungai Trapesium User diharuskan untuk menentukan lebar dan kedalaman dari saluran ketika penuh sampai permukaan tanggul maupun panjang saluran, kemiringan sepanjang saluran dan nilai koefisien n dari Manning. SWAT mengasumsikan bahwa sisi saluran memiliki perbandingan penampang saluran sebesar 2:1 (Zch = 2). Kemiringan dari sisi saluran adalah ½ atau 0,5. Lebar dasar saluran dihitung dari lebar dan kedalaman penuh dengan persamaan : (4.30) dimana : Wbtm = Lebar dasar saluran (m), Wbnkfull = Lebar atas saluran ketika penuh terisi air (m), zch = Faktor kemiringan penampang saluran, dan depthbnkfull = Kedalaman air ketika penuh sampai puncak tanggul (m). Karena diasumsikan bahwa zch = 2, ada kemungkinan untuk perhitungan lebar dasar dengan persamaan (4.31) 32

menjadi kurang atau sama dengan nol. Jika hal ini terjadi, model tersebut menetapkan W btm = 0,5. W bnkfull dan menghitung nilai baru untuk kemiringan sisi saluran dengan menggunakan persamaan (4.31) untuk zch: (4.31) Untuk kedalaman air saluran yang diketahui, lebar saluran pada permukaan air adalah : (4.32) dimana : W = Lebar saluran pada permukaan air (m) Wbtm = Lebar dasar saluran (m) zch = Faktor kemiringan penampang saluran, dan depth = Kedalaman air pada saluran (m) Luas penampang melintang aliran dihitung dengan : (4.33) dimana : Ach = Luas penampang melintang aliran di dalam saluran (m 2), Wbtm = Lebar dasar saluran (m), zch = Faktor kemiringan penampang saluran, dan depth = Kedalaman air pada saluran (m). Perimeter basah dari saluran ditentukan dengan : (4.34) dimana : Pch = Perimeter basah kedalaman aliran yang ditentukan (m) Jari-jari hidrolik dari saluran dihitung dengan : (4.35) dimana : Rch = Jari-jari hidrolik untuk kedalaman aliran yang ditentukan, 33

Ach = Luas penampang melintang aliran di dalam saluran (m 2), dan Pch = Perimeter basah untuk kedalaman aliran yang diketahui (m). Volume air yang ada di dalam saluran adalah : (4.36) dimana : Vch = Volume air yang ada dalam saluran (m3), Lch = Panjang saluran (km), dan Ach = Luas penampang melintang aliran di dalam saluran untuk kedalaman yang ditentukan (m2). Ketika volume air melampaui jumlah maksimum yang ditampung oleh saluran, limpahan air akan menyebar ke dataran banjir. Dimensi dataran banjir yang digunakan oleh SWAT ditunjukkan dalam Gambar 4.11. Gambar 4.11 Ilustrasi Dimensi Dataran Banjir Lebar dasar dari dataran banjir, W btm.fld, adalah W btm.fld = 5 . Wbnkfull. SWAT mengasumsikan perbandingan penampang saluran dari dataran banjir adalah 4 : 1 (zfld = 4). Sehingga kemiringan dari dataran banjir adalah ¼ atau 0,25. Ketika terjadi aliran pada dataran banjir, perhitungan dari kedalaman aliran, luas penampang melintang aliran dan perimeter basah adalah jumlah komponen dari saluran dan dataran banjir: (4.37) (4.38) (4.39) dimana : depth = Kedalaman total (m), 34

depthbnkfull = Kedalaman air dalam saluran ketika penuh sampai puncak tanggul (m), depthfld = Kedalaman air pada dataran banjir (m), Ach = Luas penampang melintang saluran untuk kedalaman yang ditentukan (m2), Wbtm = Lebar dasar saluran (m), zch = Faktor kemiringan penampang saluran, Wbtm.fld = Lebar dasar dataran banjir (m), zfld = Faktor kemiringan dataran banjir, Pch = Perimeter basah kedalaman aliran yang ditentukan (m) dan wbnkfull = Lebar atas saluran ketika penuh dengan air (m). Tabel 4.2 Variabel yang Dibutuhkan SWAT untuk Menghitung Dimensi Saluran Variabel Definisi CH_W(2) wbnkfull : Lebar atas saluran ketika penuh dengan air (m). depthbnkfull : Kedalaman air dalam saluran ketika penuh CH_D sampai puncak tanggul (m), CH_L(2) 4.2.2.3 Lch : Panjang Sungai Utama (Km) Nama File .rte .rte .rte Debit Aliran dan Kecepatan Persamaan Manning untuk aliran seragam dalam suatu saluran digunakan untuk menghitung debit dan kecepatan aliran dalam suatu bentangan pias saluran dengan persamaan berikut : (4.40) (4.41) dimana : qch = Debit aliran dalam saluran (m3/s), Ach = Luas penampang melintang aliran dalam saluran (m 2), Rch = Jari-jari hidrolik untuk suatu kedalaman aliran (m), slpch = Slope sepanjang saluran (m/m), 35

n = Koefisen Manning untuk saluran dan vc = Kecepatan aliran (m/s). SWAT menelusuri air sebagai suatu volume. Nilai harian pada luas penampang melintang aliran, Ach, dihitung dengan menyusun persamaan 4.36 untuk menentukan luasannya : (4.42) dimana : Ach = Luas penampang melintang aliran pada saluran dengan kedalaman tertentu (m2), vch = Volume air yang ada dalam saluran (m3), dan Lch = Panjang saluran (km). Persamaan 4.33 disusun ulang untuk menghitung kedalaman aliran untuk waktu tertentu : (4.43) dimana : depth = Kedalaman aliran (m), Ach = Luas penampang melintang aliran pada saluran dengan kedalaman tertentu (m2), Wbtm = Lebar dasar saluran (m), dan zch = Faktor penampang saluran. Persamaan 4.43 hanya bisa digunakan jika seluruh air ada di dalam saluran. Jika volume air yang ada telah memenuhi kapasitas saluran dan masuk ke dalam dataran banjir, maka perhitungan kedalamannya adalah : (4.44) dimana : depth = Kedalaman aliran (m), 36

depthbnkfull = Kedalaman air dalam saluran ketika penuh sampai puncak tanggul (m), Ach = Luas penampang melintang aliran pada saluran dengan kedalaman tertentu (m2), Ach.bnkfull = Luas penampang melintang aliran pada saluran ketika penuh sampai permukaan tanggul (m2), Wbtm.fld = Lebar dasar dataran banjir (m), zfld = Faktor kemiringan dataran banjir. Ketika kedalaman sudah diketahui, maka perimeter basah dan jari-jari hidrolik dapat dihitung dengan persamaan 4.34 (atau 4.39) dan 4.35 Pada point ini, semua nilai yang dibutuhkan untuk menghitung debit aliran dan kecepatan aliran sudah diketahui dan persamaan 4.40 dan 4.41 bisa dipecahkan. Tabel 4.3 Variabel yang Dibutuhkan SWAT untuk Menghitung Debit Aliran Variabel CH_S(2) Definisi slpch : rata-rata Slope sepanjang aluran (m/m), Nama File .rte CH_N(2) n : koefisen Manning untuk saluran .rte CH_L(2) Lch : Panjang Sungai Utama (Km) .rte 4.2.2.4 Metode Penelusuran Variabel Tampungan Metode penelusuran variabel tampungan dikembangkan oleh Williams (1969) dan digunakan pada model HYMO (Williams dan Hann,1973) dan ROTO (Arnold et al., 1995). Untuk suatu bentangan pias yang diketahui, penelusuran tampungan didasarkan pada persamaan kontinuitas : (4.45) dimana : Vin = Volume inflow selama jangka waktu tertentu (m 3 H2O), Vout = Volume outflow selama jangka waktu tertentu (m3 H2O), dan Vstored = Perubahan volume tampungan selama jangka waktu tertentu (m3 H2O). 37

Persamaan ini dapat dituliskan sebagai berikut : (4.46) dimana : t = Lama jangka waktu (s), qin,1 = Debit inflow pada awal jangka waktu (m3/s), qin,2 = Debit inflow pada akhir jangka waktu (m3/s), qout,1 = Debit outflow pada awal jangka waktu, qout,2 = Debit outflow pada akhir jangka waktu (m3/s), Vstored,1 = Volume tampungan pada awal jangka waktu (m 3 H2O), dan Vstored,2 = Volume tampungan pada akhir jangka waktu (m3 H2O). Penyusunan ulang dari persamaan 4.46 sehingga semua variabel yang diketahui berada di sisi kiri dari persamaan tersebut, (4.47) dimana : qin,ave = Debit inflow rata-rata selama jangka waktu tertentu: Waktu perambatan dihitung dengan membagi volume air pada saluran dengan debit aliran. (4.48) dimana : TT = Waktu rambat (s), Vstored = Volume tampungan (m3 H2O) dan, qout = Debit lepasan (m3/s). 38

Untuk memperoleh hubungan antara pergerakan waktu dan koefisien tampungan, persamaan 4.47 disubstitusikan ke dalam persamaan 4.48 : (4.50) yang disederhanakan menjadi : (4.50) Persamaan ini serupa dengan persamaan metode koefisien : (4.51) dimana : SC = Koefisien tampungan. Persamaan 4.51 adalah dasar dari metode penelusuran konveks SCS (SCS, 1964) dan metode Muskingum (Brakensiek,1967; Overton,1966). Dari persamaan 4.50, koefisien tampungan pada persamaan 4.51 ditentukan sebagai : (4.52) Itu dapat menunjukkan bahwa : (4.53) Jika disubstitusikan pada persamaan 4.51 akan menghasilkan : (4.54) Untuk menyatakan semua nilai dalam satuan volume, kedua sisi persamaan dikalikan dengan langkah berikut : (4.55) 39

4.2.2.5 Metode Penelusuran Muskingum Metode penelusuran Muskingum memodelkan volume tampungan sepanjang saluran sebagai kombinasi dari bentuk wedge dan prisma (Gambar 4.12). Gambar 4.12 Tampungan dalam Bentuk Prisma dan Wedge Ketika gelombang banjir mendekati suatu bentangan, inflow akan melebihi outflow dan menghasilkan tampungan wedge. Ketika gelombang banjir berkurang, outflow akan melampaui inflow pada penampang tersebut dan wedge negatif terbentuk. Pada penambahan tampungan wedge, bentangan pias berupa bentuk tampungan prisma dengan suatu volume konstan dari penampang melintang sepanjang saluran. Seperti telah ditunjukkan pada persamaan Manning (persamaan 4.40), luas penampang melintang dari aliran diasumsikan tepat sebanding dengan debit bentangan pias yang diketahui. Menggunakan asumsi ini, volume dari tampungan prisma dapat ditunjukkan dengan suatu fungsi debit, K . qout, dimana K adalah rasio tampungan terhadap debit dan memiliki suatu dimensi waktu. Dengan cara yang sama, volume dari tampungan wedge dapat dihitung dengan K . X . (qin – qout), dimana X adalah faktor berat yang mengontrol hubungan penting dari inflow dan outflow dalam menentukan jangkauan tampungan. Penjumlahan dari persamaan tersebut di atas memberikan suatu nilai total tampungan : 40

(4.56) dimana : Vstored = Volume tampungan (m3 H2O), qin = Debit inflow (m3/s), qout = Debit lepasan (m3/s), K = Waktu konstan tampungan jangkauan (s) dan X adalah faktor berat. Persamaan ini dapat disusun menjadi bentuk : (4.57) Bentuk ini serupa dengan persamaan 4.51. Faktor berat, X, memiliki batas bawah 0,0 dan batas atas 0,5. Faktor ini adalah suatu fungsi dari tampungan wedge. Untuk tipe tampungan Badan Air, tidak ada wedge dan X = 0,0. Untuk wedge penuh, X = 0,5. Untuk sungai, X akan berkisar antara 0,0 sampai 0,3 dengan nilai rata-rata mendekati 0,2. Definisi dari volume tampungan pada persamaan 4.57 dapat dimasukkan dalam persamaan kontinuitas (persamaan 4.46) dan disederhanakan menjadi : (4.58) dimana : qin,1 = Debit awal inflow (m3/s), qin,2 = Debit akhir inflow (m3/s), qout,1 = Debit awal outflow (m3/s), qout,2 = Debit akhir outflow (m3/s), dan (4.59) (4.60) (4.61) 41

dimana C1 + C2 + C3 = 1. Untuk menunjukkan semua nilai dalam volume unit, kedua sisi persamaan 4.58 dikalikan dengan : (4.62) Untuk menjaga stabilitas numerik dan menghindari perhitungan outflow negatif, kondisi berikut ini harus ditemui : (4.63) Nilai untuk faktor berat, X, dimasukkan oleh user. Nilai dari konstanta waktu tampungan dihitung dengan : (4.64) dimana : K = Konstanta waktu tampungan untuk bentangan pias (s), coef1 & coef2 = Koefisien berat yang dimasukkan oleh user, Kbnkfull = Konstanta waktu tampungan yang dihitung untuk bentangan pias dengan aliran penuh (s), dan K0.1bnkfull = Konstanta waktu tampungan yang dihitung untuk seper sepuluh dari bagian penampang dengan aliran penuh (s). Untuk menghitung Kbnkfull dan K0.1bnkfull, sebuah persamaan yang dikembangkan oleh Cunge (1969) dapat digunakan yaitu : (4.65) dimana : K = Konstanta waktu tampungan (s), Lch = Panjang saluran (km), dan ck = Kecepatan yang serupa dengan aliran untuk kedalaman tertentu (m/s). Kecepatan ini adalah suatu kecepatan dengan suatu variasi debit aliran yang melewati saluran. Hal itu didefinisikan dengan : (4.66) 42

Dimana debit aliran, qch, dihitung dengan persamaan Manning. Diferensial dari persamaan 4.40 mengenai luas penampang melintang memberikan : (4.67) dimana : ck = Kecepatan (m/s), Rch = Jari-jari hidrolik untuk kedalaman tertentu (m), slpch = Kemiringan sepanjang saluran (m/m), n = Koefisien n Manning untuk saluran, dan vc = Kecepatan aliran (m/s). Tabel 4.4 Variabel yang Dibutuhkan SWAT pada Metode Penelusuran Muskingum Variabel Definisi Nama File MSK_X X ; nilai untuk faktor berat .bsn coef1 : Koefisien berat yang dimasukkan oleh MSK_CO1 user, coef2 : MSK_CO2 4.2.2.6 .bsn Koefisien berat yang dimasukkan oleh user, .bsn Kapasitas Tampungan Besarnya jumlah air yang memasuki tampungan dalam satu hari dihitung dengan : (4.68) dimana : bnkin = Jumlah air yang memasuki tampungan (m3 H2O), tloss = Kehilangan air akibat perpindahan (m3 H2O) dan frtrns = Fraksi dari kehilangan air pada bagian akuifer dalam 43

Kapasitas tampungan memberikan aliran pada saluran utama atau sampai ke sub basin. Aliran tampungan disimulasikan dengan kurva resesi yang serupa dengan yang digunakan pada air tanah. Volume air yang memasuki kapasitas tampungan dihitung dengan : (4.69) dimana : Vbnk = Volume air yang ditambahkan pada pias melalui aliran kembali dari tampungan (m3 H2O), = Jumlah total air yang ada pada tampungan (m3 H2O) dan bnk = Konstanta bnk resesi aliran tampungan atau konstanta proporsionality Air dapat bergerak dari tampungan mendekati zona tidak jenuh. SWAT memodelkan pergerakan air mendekati zona tak jenuh tersebut sebagai fungsi dari kebutuhan air untuk evaporasi. Untuk menghindari kerancuan dengan definisi evaporasi tanah dan transpirasi, proses ini disebut dengan ‘revap’. Proses ini signifikan dalam DAS dimana zona tak jenuh air tidak begitu jauh di bawah permukaan atau zona dimana akar dalam tanaman tumbuh. ‘Revap’ dari tampungan dikontrol dengan koefisien revap air tanah yang dijelaskan pada HRU terakhir pada subbasin. Jumlah maksimum dari air yang kemudian akan dipindahkan dari tampungan melalui ‘revap’ pada satu hari adalah : (4.70) dimana : bnkrevap,mx = Jumlah air maksimum yang dipindahkan ke dalam zona tak jenuh untuk mengganti kekurangan (m3 H2O), = Koefisien revap, Eo = Evaporasi potensial harian (mm H2O), Lch = Panjang saluran (km), dan W = Lebar saluran pada permukaan air (m). rev 44

Jumlah aktual dari revap yang akan terjadi dalam satu hari diberikan dalam persamaan berikut : (4.71) (4.72) dimana : bnkrevap = Jumlah air aktual yang dipindahkan ke dalam zona tak jenuh untuk mengganti kekurangan air (m3 H2O), bnkrevap,mx = Jumlah air maksimum yang dipindahkan ke dalam zona tak jenuh untuk mengganti kekurangan air (m3 H2O), dan bnk = Jumlah total air yang ada pada tampungan pada permulaan hari i (m3 H2O). Tabel 4.5 Variabel yang Dibutuhkan SWAT untuk Menghitung Kapasitas Tampungan Variabel TRNSRCH Definisi frtrns ; Fraksi dari kehilangan air pada bagian akuifer dalam. Nama File .bsn bnk ; Konstanta resesi aliran ALPHA_BNK tampungan atau .rte konstanta proporsionality. GW_REVAP 4.2.2.7 rev ; Koefisien revap, .gw Keseimbangan Air Saluran Kapasitas tampungan air pada bentangan di akhir waktu dihitung dengan : (4.73) dimana : Vstored,2 = Volume air pada bentangan di akhir waktu (m3 H2O), Vstored,1 = Volume air pada bentangan di awal waktu (m3 H2O), Vin = Volume air yang mengalir ke dalam bentangan pias selama jangka waktu tertentu (m3 H2O), 45

Vout = Volume air yang mengalir ke luar bentangan pias selama jangka waktu tertentu (m3 H2O), tloss = Volume air yang hilang dari bagian melalui perpindahan di dasar (m3 H2O), Ech = Evaporasi harian (m3 H2O), div = Volume air yang ditambahkan atau dipindahkan dari bagian pada satu hari melalui pengalihan (m3 H2O), dan Vbnk = Volume air yang ditambahkan pada bentangan pias melalui aliran kembali dari tampungan kapasitas (m3 H2O). SWAT menentukan perhitungan volume outflow dengan persamaan 4.55 atau 4.62 sebagai jumlah bersih air yang dipindahkan dari pias. Seperti halnya kehilangan akibat perpindahan, evaporasi dan kehilangan air lainnya pada bagian tersebut dihitung, jumlah outflow pada bagian selanjutnya dikurangi dengan jumlah kehilangan. Ketika outflow dan semua kehilangan dijumlahkan, jumlah total akan sama dengan yang diperoleh dari persamaan 4.55 atau 4.62. 4.2.2.8 In-Stream Nutrient Processes/Proses Nutrien Pada Aliran Parameter yang mempengaruhi kualitas air dan dapat digolongkan sebagai indikator polusi termasuk nutrien (zat hara), total zat padat, BOD, nitrat, dan mikroorganisme (Loehr, 1970; Paine, 1973). Parameter penting sekunder lainnya antara lain bau, rasa dan kekeruhan (Azevedo dan Stout,1974). Algoritma kualitas air SWAT pada in-stream yang menggabungkan komponen interaksi dan hubungan digunakan dalam model QUAL2E (Brown dan Barnwell,1987). Dokumentasi yang digunakan dalam sub bab ini diambil dari Brown dan Barnwell (1987). Model transformasi nutrient in-stream memiliki beberapa ciri model SWAT. Untuk menelusuri pemuatan nutrien pada downstream tanpa mensimulasi perubahan bentuk (transformasi), variabel IWQ pada file kode kontrol input (.cod) harus diset menjadi 0. Untuk mengaktifkan simulasi transformasi nutrient in-stream, variabel ini harus diset menjadi 1. 4.2.2.9 ALGA Pada siang hari, alga meningkatkan konsentrasi oksigen terlarut di sungai melalui fotosintesis. Pada malam hari, alga mengurangi konsentrasi 46

tersebut melalui respirasi (pernapasan). Ketika alga tumbuh dan berkembang, mereka membentuk suatu bagian dalam perputaran nutrient in-stream. Sub bab ini merangkum persamaan yang digunakan untuk mensimulasi pertumbuhan alga pada sungai. Chlorophyll a Chlorophyll a diasumsikan persis sebanding dengan konsentrasi dari biomassa alga phytoplanktonik. (4.74) dimana : chla = Konsentrasi chlorophyll a ( g chla/L), = Rasio dari chlorophyll a dan biomassa alga ( g chla/mg alg) 0 dan algae = Konsentrasi biomassa alga (mg alg/L). Pertumbuhan Alga Pertumbuhan dan pembusukan alga/chlorophyll a dihitung sebagai fungsi dari laju pertumbuhan, laju respirasi, laju pengendapan dan jumlah alga yang ada di sungai. Perubahan dari biomassa alga dalam satu hari adalah : (4.75) dimana : algae = Perubahan konsentrasi biomassa alga (mg alg/L), a = Laju pertumbuhan lokal spesifik dari alga (day-1), 1 = Laju pengendapan lokal alga (m/day), depth = Kedalaman air pada saluran, algae = Konsentrasi biomassa alga pada awal hari (mg alg/L), dan TT = Waktu perambatan pada pias (day). Perhitungan untuk kedalaman 47

Laju Pertumbuhan Lokal Spesifik Alga Laju pertumbuhan lokal spesifik alga adalah suatu fungsi dari ketersediaan nutrisi yang dibutuhkan, cahaya dan temperatur. SWAT pertamatama menghitung laju pertumbuhan pada suhu 20 C dan menyesuaikan laju pertumbuhan dengan suhu air. User dapat menggunakan tiga pilihan untuk menghitung dampak/pengaruh nutrien dan cahaya pada pertumbuhan: kecenderungan bertambah (multiplikasi), nutrien terbatas, dan rata-rata harmoni. Option multiplikasi menggandakan faktor pertumbuhan untuk cahaya, nitrogen dan fosfor secara bersama-sama untuk menentukan efek bersihnya pada laju pertumbuhan alga lokal. Option ini memiliki dasar biologis dalam efek multiplikasi dari proses enzym yang terlibat dalam proses fotosintesis : (4.76) dimana : a,20 = Laju pertumbuhan lokal spesifik alga pada suhu 20 C (day-1), max = Laju pertumbuhan alga spesifik maksimum (day-1), FL = Faktor peredaman pertumbuhan alga terhadap cahaya, FN = Faktor batas pertumbuhan alga terhadap nitrogen, dan FP = Faktor batas pertumbuhan alga terhadap fosfor. Laju pertumbuhan spesifik alga maksimum diatur oleh user. Option nutrien terbatas menghitung laju pertumbuhan alga yang dibatasi oleh cahaya dan baik nitrogen maupun fosfor. Nutrien/efek cahaya adalah multiplikatif, sedangkan nutrien/efek nutrien adalah bergantian. Laju pertumbuhan alga dikontrol oleh nutrien dengan faktor batas pertumbuhan yang lebih kecil. Pendekatan ini menirukan hukum Liebig untuk perhitungan minimum : (4.77) dimana : a,20 = Laju pertumbuhan lokal spesifik alga pada suhu 20 C (day-1), max = Laju pertumbuhan alga spesifik maksimum (day-1), FL = Faktor peredaman pertumbuhan alga terhadap cahaya, FN = Faktor batas pertumbuhan alga terhadap nitrogen, dan 48

FP = Faktor batas pertumbuhan alga terhadap fosfor. Laju pertumbuhan spesifik alga maksimum diatur oleh user. Laju pertumbuhan alga dikontrol dengan hubungan multiplikatif antara cahaya dan nutrien, sementara nutrien/interaksi nutrien dipresentasikan dengan rata-rata harmonik. (4.78) dimana : a,20 = Laju pertumbuhan lokal spesifik alga pada suhu 20 C (day-1), max = Laju pertumbuhan alga spesifik maksimum (day-1), FL = Faktor peredaman pertumbuhan alga terhadap cahaya, FN = Faktor batas pertumbuhan alga terhadap nitrogen, dan FP = Faktor batas pertumbuhan alga terhadap fosfor. Laju pertumbuhan spesifik alga maksimum diatur oleh user. Perhitungan dari faktor batas pertumbuhan terhadap cahaya, nitrogen dan fosfor direview dalam section berikutnya. - Faktor Batas Pertumbuhan Alga terhadap Cahaya. Angka dari hubungan matematis antara fotosintesis dan cahaya telah dikembangkan. Semua hubungan menunjukkan penambahan tingkat fotosintesis dengan peningkatan intensitas cahaya sampai batas maksimum atau nilai kejenuhan. Faktor pembatasan pertumbuhan terhadap cahaya dihitung menggunakan metode kejenuhan separuh Monod. Pada option ini, faktor batas pertumbuhan terhadap cahaya didefinisikan dengan persamaan Monod : (4.79) dimana : FLz = Faktor peredaman pertumbuhan alga terhadap cahaya pada kedalaman z, Iphosyn,z = Intensitas cahaya fotosintesis aktif pada kedalaman z di bawah permukaan air (MJ/m2-hr), dan KL = sKoefisien kekeruhan separuh untuk cahaya (MJ/m2-hr). 49

Intensitas cahaya fotosintesis aktif adalah radiasi dengan panjang gelombang antara 400 sampai 700 mm. Koefisien kekeruhan separuh untuk cahaya didefinisikan sebagai intensitas cahaya dimana tingkat pertumbuhan alga adalah 50% dari tingkat pertumbuhan maksimum. Koefisien kekeruhan separuh untuk cahaya ditentukan oleh user. Fotosintesis diasumsikan terjadi di seluruh kedalaman kolom air. Variasi dari intensitas cahaya dengan kedalaman didefinisikan dengan hukum Beer : (4.80) dimana : Iphosyn,z = Intensitas cahaya fotosintesis aktif pada kedalaman z di bawah permukaan air (MJ/m2-hr), Iphosyn,hr = Radiasi solar fotosintesis aktif yang mencapai tanah/permukaan air selama jam tertentu dalam satu hari (MJ/m2-hr), kl = Koefisien pemadaman cahaya (m-1), dan z = Kedalaman dari permukaan air (m). Dengan mensubstitusikan persamaan 4.80 ke dalam persamaan 4.79 dan menggabungkannya kembali dengan kedalaman aliran didapatkan : (4.81) dimana : FL = Faktor peredaman pertumbuhan alga terhadap cahaya pada kedalaman kolom air, KL = Koefisien kekeruhan separuh untuk cahaya (MJ/m 2-hr), Iphosyn,hr = Radiasi solar fotosintesis aktif yang mencapai tanah/permukaan air selama jam tertentu dalam satu hari (MJ/m2-hr), kl = Koefisien pemadaman cahaya (m-1), dan depth = Kedalaman air dalam saluran (m). Radiasi solar fotosintesiss aktif dihitung dengan : 50

(4.82) dimana : Ihr = Radiasi solar yang mencapai dasar selama jam tertentu pada hari simulasi (MJ m-2-h-1), dan frphosyn = Fraksi dari radiasi solar yaitu fotosintesis aktif. Untuk simulasi harian, nilai rata-rata dari faktor peredaman pertumbuhan alga terhadap cahaya yang dihitung kembali untuk siang hari harus digunakan. Ini dihitung menggunakan bentuk modifikasi dari persamaan 4.81 : (4.83) dimana : frDL = Fraksi dari jam siang hari, Iphosyn,hr = Intensitas cahaya fotosintesis aktif rata-rata pada siang hari (MJ/m2-hr) Fraksi dari jam siang hari dihitung dengan : (4.84) Dimana TDL adalah panjang hari (hr). Iphosyn,hr dihitung dengan : (4.85) dimana : frphosyn = Fraksi dari radiasi solar yaitu fotosintesis aktif, Hday = Radiasi solar yang mencapai permukaan air pada hari tertentu (MJ/m2), dan TDL = Panjang hari (hr). Koefisien pemadaman cahaya, kl, dihitung sebagai fungsi dari kerapatan alga menggunakan persamaan nonlinier : 51

(4.86) dimana : kl,0 = Bagian non-alga dari koefisien peredaman cahaya (m-1), kl,1 = Koefisien linear bayangan sendiri dari alga (m-1 ( g-chla/L)-2/3), kl,2 = Koefisien non linear bayangan sendiri dari alga (m -1 ( gchla/L)-2/3), = 0 Rasio dari chlorophyll a dan biomassa alga ( g chla/mg alg) dan algae = Konsentrasi biomassa alga (mg alg/L). Persamaan 4.86 mengijinkan hubungan antara varietas alga, bayangan sendiri, dan pemadaman cahaya untuk dimodelkan. Jika kl,1 = kl,2 = 0, tidak ada bayangan sendiri alga yang disimulasikan. Jika kl,1 0 dan kl,2 = 0, model bayangan sendiri alga adalah linier. Jika kl,1 dan kl,2 diset dengan nilai selain 0, model bayangan sendiri alga adalah nonlinier. Persaman Riley (Bowie et al,1985) menentukan kl,1 = 0,0088 m-1 ( g-chla/L)-1 dan kl,2 = 0,054 m-1

Add a comment

Related presentations

Related pages

Monitoring t ingkat mari njeglek - Design

monitoring buku monitoring praktek kerja industri (prakerin) tahun pelajaran 2011 / 2012 tempat prakerin : prisma komputer pemerintah kabupaten probolinggo ...
Read more

DOJO ARASHI

Membentuk Atlit Karate yang berprestasi baik di t ingkat kabupaten, ... Mari bergabung. di Dojo Arashi Karate Sport Community. Malang. Contact Person :
Read more

Aris Riyadi,M.Pd.

FINALIS T INGKAT NASIONAL (LKG) ... Dari laptop selanjutnya di tayangkan ke layar monitor melalui LCD secara live maupun disimpan dalam bentuk file, ...
Read more

AT&T - DIRECTV, Wireless, Cell Phones, U-verse & Internet

AT&T, Globe logo, Mobilizing Your World and DIRECTV are registered trademarks of AT&T Intellectual Property and/or AT&T affiliated companies. All ...
Read more

Badan Pusat Statistik

Mari Sukseskan Sensus Ekonomi 2016 Indonesia | English. Manual | Tautan | Peta ... 201 6 sebesar 0,62 persen dan t ingkat inflasi tahun ke tahun ...
Read more

Silabus MK Manajemen Lembaga Pendidikan Islam | BISMILLAH..

− Substansi Manajemen Lembaga Pendidikan Menurut T ingkat dan Satuan Pendidikan. ... Bush, T ony. Theories of Educational Management. London: Harper ...
Read more

Catmasper ~ Catatan Mahasiswa Pertambangan

T ingkat produksi mencapai titik ... apakah kita sudah mengetahui bagaimana sejarah perkembangan pertambangan batubara di Indonesia? mari kita simak ...
Read more