Kajian pola aliran dan penyebaran polutan di sungai dengan simulasi numeris

ATIAM, Dr. Ir. Istiarto, M.Eng

2010 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Sungai yang melewati kawasan padat penduduk maupun daerah industri sering dimanfaatkan untuk keperluan MCK dan saluran pembuangan polutan cair. Oleh karena itu untuk memprediksi kemampuan sungai dalam menampung polutan yang masuk, perlu dilakukan suatu analisis yang dapat memberikan gambaran mengenai pola aliran dan penyebaran polutan dalam sungai tanpa mengakibatkan menurunnya kualitas sungai tersebut. Pendekatan yang dilakukan adalah dengan simulasi numeris transpor polutan. Simulasi numeris transpor polutan di sungai dapat diselesaikan dengan pendekatan dua dimensi menggunakan software SMS 8.1 (Surface Water Modelling System) atau satu dimensi menggunakan software HEC-RAS 4 (Hydraulic Engineering Center-River Analysis System). Penelitian ini dilakukan pada ruas Sungai Bedog,Kab. Bantul, Yogyakarta sepanjang ±4.7 km,dengan lebar sungai (3.40-29.04 m). Sebagai syarat batas hulu dan hilir adalah Bendung Pendowo dan Bendung Kadisono. Simulasi diawali dengan kalibrasi model aliran dan kualitas air musim hujan dan kemarau. Sebagai input data adalah data aliran dan kualitas air berupa nilai BOD5 dan DO pada Bendung Pendowo, inflow lateral dari limpasan saluran irigasi (P3), IPAL serta non point source. Stage hydrograph sebagai syarat batas hilir. Debit sungai kalibrasi pada musim hujan (14.941 m3/s),P3 (0.492 m3/s), IPAL (0.1403 m3/s) dan musim kemarau (2.787 m3/s), P3 (0.222 m3/s) IPAL (0.2048 m3/s). Hasil simulasi dengan pendekatan 2-dimensi pada saat musim kemarau dan hujan menunjukkan polutan menyebar searah aliran sungai mengikuti alur sungai. Besaran debit tidak mempengaruhi arah penyebaran polutan hal ini diduga SMS 8.1 mempunyai keterbatasan dalam mensimulasikan model sungai yang lebarnya kecil. Hasil simulasi 1-dimensi menunjukkan bahwa konsentrasi DO rerata sungai pada musim hujan (5.28-6.35 mg/ℓ) dan musim kemarau (7.21-7.56 mg/ℓ) masih melebihi konsentrasi DO minimum (4 mg/ℓ) yang diijinkan. Konsentrasi BOD5 rerata musim hujan (3.19-4.39 mg/ℓ) dan musim kemarau (15.56-23.99 mg/ℓ) telah melebihi batas BOD5 maksimum (3 mg/ℓ) yang diijinkan. Beban BOD5 ke sungai musim hujan (4033.98-5505.79 kg/hari) lebih besar dari beban BOD5 musim kemarau (3623.95-5219.86 kg/hari).

It is common for a river passing through dense population and industrial area to be used for bathing, urinary and liquid pollutant dumping. Thus, to predict the river capability in holding pollutant intake requires an analysis to describe the flow and pollutant dispersion pattern in the river to avoid river water quality degradation. Pollutant transport numeric simulation approach is used in this study. The simulation can be solved either using two dimensional approach of SMS 8.1 (Surface Water Modeling System) software or one dimensional approach of HEC-RAS 4 (Hydraulic Engineering Center-River Analysis System) software. This study was carried out along the Bedog River in Bantul Regency of , Yogyakarta in ±4.7 km, with river width of 3.40-29.04 m. Required upstream and downstream limit boundaries were Bendung Pendowo and Bendung Kadisono. Simulation was stated by calibrating the flow model and water quality in both rainy and dry season. Data input included water flow and quality data such as values of BOD5 and DO at Bendung Pendowo, inflow lateral from irrigation channel runoff (P3), IPAL and non point source. Stage hydrograph was used the downstream limit requirement. Calibrated river discharge during the rainy season was (14.941 m3/s),P3 (0.492 m3/s), IPAL (0.1403 m3/s) and (2.787 m3/s), P3 (0.222 m3/s) IPAL (0.2048 m3/s) in dry season. Simulation results with two dimensional approach for both rainy and dry season showed that the pollutant dispersed in the same direction with the river. Discharge amount gave no influence to to the dispersion direction suspected as due to SMS 8.1 inner limitation in simulating small width river model. One dimensional simulation showed that average DO concentration during the rainy season and dry season were 5.28-6.35 mg/ℓ and 7.21-7.56 mg/ℓ, respectively, which exceeded the permitted minimum DO concentration (4 mg/ℓ). Average BOD5 concentration in rainy season and dry season were 3.19-4.39 mg/ℓ and 15.56-23.99 mg/ℓ, respectively, which exceeded the permitted maximum BOD5 concentration (3 mg/ℓ). BOD5 load given to the river during the rainy season (4033.98-5505.79 kg/day) was larger than in rainy season(3623.95-5219.86 kg/day).

Kata Kunci : Pola aliran,Penyebaran polutan,Simulasi transpor polutan,Kualitas air,SMS 81,HEC,RAS 4, flow pattern, pollutant dispersion, pollutant transport simulation