PEMODELAN HEC-RAS UNTUK PERBAIKAN KUALITAS PERAIRAN (Studi Kasus: Embung FT-UGM)

BAGUS TRIANTORO WIBOWO, Dr. Ir. Sri Puji Saraswati, DIC., M.Sc., IPM

2024 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Embung FT UGM yang terletak di Daerah Istimewa Yogyakarta atau tepatnya di kawasan edukasi Techno Park Fakultas Teknik UGM Embung. Dibangun di badan anak sungai Code,  merupakan embung buatan yang memiliki tujuan sebagai kolam retensi penanggulangan permasalah banjir pada musim hujan, menerima aliran air dari suplesi selokan mataram dan selokan-selokan yang melalui kawasan pemukiman padat penduduk yang di dominasi berbagai kegiatan ekonomi dan sosial. Aliran embung FT-UGM yang keluar akan masuk kembali ke badan sungai Code, sehingga  menjadi salah satu penyumbang yang mempengaruhi kualitas air sungai Code. Selama ini belum pernah dilakukan pemantauan dan pemodelan kondisi kualitas air akibat dari pembangunan embung FT-UGM.

Penelitian ini dilakukan untuk pemantauan kualitas air pada Embung FT-UGM, dan simulasi kualitas air menggunakan HEC-RAS yang berfokus pada perbaikan kualitas air. Simulasi ini menggunakan metode water temperature modeling dan Nutrient simulation module yang disediakan oleh HEC-RAS. Pemodelan HEC-RAS dikalibrasi hingga dihasilkan model yang sesuai kondisi observasi. Hasil pemodelan digunakan untuk menghitung BPA di inlet embung FT UGM. Hasil pemodelan di outlet embung FT UGM digunakan untuk menghitung kemampuan removal efficiency, Uji ANOVA untuk mengetahui tingkat signifikan embung dalam menghilangkan polutan dan penentuan indeks mutu air menggunakan metode CCME embung FT-UGM. Dilakukan upaya simulasi perbaikan kualitas air dengan beberapa skenario seperti mengubah debit aliran yang masuk ke embung, peningkatan kadar DO dan mengendalian tingkat pencemaran di hulu memenuhi baku mutu kelas 2.

Dari hasil simulasi menggunakan HEC-RAS dengan parameter DO, Nitrit Nitrogen(NO2-N), CBOD dan Fosfat(PO4), kondisi kualitas air yang masuk ke embung pada bulan September dan November 2020 tidak memenuhi baku mutu kelas  2 PP Nomor 2 tahun 2021. Beban pencemaran aktual (BPA) yang masuk ke embung juga rata-rata telah melebihi kemampuan maksimal yang dapat di terima embung. Kemudian dilakukan analisa kemampuan removal efficiency untuk mengetahui kemampuan embung dalam menghilang polutan yang masuk ke embung, dan di nilai tingkat signifikan kemampuan removal efficiency dengan uji ANNOVA. Diperoleh nilai p = 0.87 untuk CBOD, p = 0.45 untuk nitrit, p = 0.95 untuk fosfat. Seluruh parameter diuji memiliki nilai p >0.05 menunjukan bahwa embung tidak signifikan dalam menghilangkan konsentrasi polutan yang masuk dan hal ini mempengaruhi kualitas air yang keluar dari embung FT UGM untuk parameter nitrit, fosfat, CBOD dan DO. Untuk mengetahui indeks kualitas air yang keluar dari embung akibat dari besarnya beban pencemaran aktual yang masuk dan tidak signifikannya removal efficiency embung,digunakan CCME sebagai penentuan indeks mutu air embung dibandingkan dengan baku mutu kelas  2 PP Nomor 2 tahun 2021. Berdasarkan hasil penentuan indeks status air menggunakan CCME menunjukan kualitas air embung FT di effluent pada bulan September dan November 2020 adalah “poor” dengan nilai indeks masing-masing bulan adalah 31.33 dan 29.5 dan tidak layak di lepas kembali ke sungai Code peruntukan kelas 2. Simulasi perbaikan dilakukan sebagai upaya memperbaiki indeks mutu air yang keluar dari embung FT UGM agar layak masuk kembali ke Sungai Code. Tiga skenario simulasi yang digunakan memperoleh hasil optimal pada skenario pengendalian pencemaran di hulu yang masuk ke embung FT UGM sesuai baku mutu kelas 2.

FT Embung UGM which is located in Yogyakarta Special District or precisely in the educational area of Techno Park Faculty of Engineering UGM Embung. Built in the body of the Code River, it is an artificial pond that has the purpose as a pool of retention of flood control in the rainy season, receiving the flow of water from the supply of the mataram ponds and slopes that pass through a densely populated area that is dominated by various economic and social activities. The outgoing FT-UGM ponds will go back into the Code river body, thus becoming one of the contributors that affects the quality of river Code water.

This research was conducted to monitor water quality at the FT-UGM Reservoir and simulate water quality using HEC-RAS, focusing on improving water quality. This simulation uses the water temperature modeling method and the Nutrient simulation module provided by HEC-RAS. The HEC-RAS modeling was calibrated until a model that matched the observed conditions was produced. The modeling results are used to calculate BPA at the inlet of the FT UGM reservoir. The modeling results at the outlet of the FT UGM reservoir are used to calculate the removal efficiency, ANOVA test to determine the significance level of the reservoir in removing pollutants, and the determination of water quality index using the CCME method for the FT UGM reservoir. Efforts were made to simulate water quality improvement with several scenarios such as changing the inflow rate into the reservoir, increasing DO levels, and controlling upstream pollution levels to meet class 2 water quality standards..

According to the simulation results using HEC-RAS with the parameters DO, Nitrite Nitrogen (NO2-N), CBOD, and Phosphate (PO4), the water quality conditions entering the reservoir in September and November 2020 did not meet the class 2 quality standards of PP Number 2 of 2021. The actual pollution load (BPA) entering the reservoir has also, on average, exceeded the maximum capacity that the reservoir can accept. Then, an analysis of removal efficiency capability was conducted to determine the pond's ability to eliminate the pollutants entering it, and the significance level of the removal efficiency capability was assessed using the ANOVA test. The p-values obtained were 0.87 for CBOD, 0.45 for nitrite, and 0.95 for phosphate. All tested parameters have a p-value >0.05, indicating that the pond is not significant in removing the incoming pollutant concentrations, which affects the water quality exiting the FT UGM pond for the parameters of nitrite, phosphate, CBOD, and DO. To determine the water quality index of the effluent from the embung due to the high actual pollution load entering and the insignificance of the embung's removal efficiency, the CCME was used to determine the water quality index of the embung compared to the class 2 quality standard of PP Number 2 of 2021. Based on the determination of water status index using CCME, the water quality of the FT reservoir effluent in September and November 2020 was classified as "poor" with index values of 31.33 and 29.5 respectively, and it is not suitable to be discharged back into the Code River for class 2 allocation. Improvement simulations were conducted as an effort to enhance the water quality index of the effluent from the FT UGM reservoir so that it is suitable for re-entering the Code River. Three simulation scenarios used achieved optimal results in the upstream pollution control scenario entering the FT UGM reservoir according to class 2 water quality standard.

Kata Kunci : CCME, HEC-RAS, baku mutu air