sistem sungai

7/30/2019 Sistem Sungai

1/19

SISTEM SUNGAI Sungai merupakan aliran air permukaan yang

mengalir ke tempat yang lebih rendah, jumlahnyatergantung dari tinggi muka air, luas catchment

area, perkolasi, infiltrasi dan besarnya curah

hujan

Menyangkut dua hal : induk sungai dan anaksungai

Pertemuan antara dua aliran disebutjunction,pertemuan dua junction merupakan river stretch


2/19

Catchment areaadalah daerah tangkapan hujandimana dari luasan tersebut, air dialirkan ke suatu

daerah aliran tertentu.

Besar aliran merupakan fungsi dari topografi tanah

disamping dipengaruhi juga oleh sifat dan jenis

tanah, porositas dan besar butir tanah atau pasir,

sifat ikatan antar molekul

Banyaknya air pada sistem sungai dapat

bervariasi sepanjang waktu

Pada river stretchbanyaknya air mengalir sama

dengan air yang berasal dari hulu dan air yangberasal dari surface run off dan ground water

drainage yang ditambahkan pada stream

sepanjang sungai


3/19

DISCHARGEW = lebar sungai

A = w.d d

keliling

basah sungai

Cross section dari sungai dibatasi oleh dasar sungaidan permukaan air. Salah satu parameter hidrolikyang penting adalah jarijari hidrolis.


4/19

Jari-jari Hidrolis (R) :

R = A , dimana A = luas basah sungai,p

p = keliling basah sungai

Kedalaman sungai bervariasi pada setiap bagianrata-rata kedalaman

d = A , dimana w = lebar sungai

w


5/19

Discharge (Q) adalah banyaknya air yang

melewati penampang per satuan waktu.

Persamaan yang digunakan untuk menghitungdebit adalah persamaan Chezy dan Manning:

Q = C. A (R.S) 0.5, dimana S adalah slope

sedangkanpersamaan manning adalah :Q = 1 A. R2/3 S1/2 , n adalah faktor manning

n

Pada persamaan chezy, C adalah koefisien

Chezy yang tergantung dari kedalaman dasarsungai dan kekasaran


6/19

Prinsip mass balance diterapkan untuk

memperhitungkan junction dan surface runoff atau ground water

Q1 Q1

Q Q0 QQ2

x

Q = Q1 + Q2, Jika debit yang masuk adalah

Q0 dan pada jarak x di hilir, maka

Q = Q0 + qx


7/19

KECEPATAN

Kecepatan aliran sangat bervariasi, variabilitas

disebabkan karena turbulensi, friksi pada dasarsungai dan belokan-belokan sungai

Parameter yang menunjukkan friksi diantara badan

air dan badan sungai disebut friction velocity (V*) .

V* Kecepatan rata-rata sepanjang sungai : V = Q

A

hubungan antara V dan V* adalah ;

V = V* . C . g-0.5 dimana C = koefisien chezy,

nilai V average sungai biasanya 0.1 1.0 m/dt


8/19

DISPERSI Dispersi disebabkan oleh perbedaan kecepatan

Dispersi dapat dipakai sebagai perhitungan

secara empiris yaitu dengan mengasumsikan

dispersi sebagai proses difusi, dirumuskan

berdasarkan hukum Fiks, yaitu : = - D dc , dimana = sejumlah masa partikel

dx yang bergerak sejauh x per

luas waktu dispersi

dc = gradien konstruksidx


9/19

Koefisien dispersi tidak selalu konstan, tetapi

tergantung dari :

arah aliran geometri sungai

gesekan pada dasar sungai

Dispersi (D) dapat dirumuskan :

D = . V* . d, dimana = konstanta proporsional/

dispersivitas besarnya 6 < < 600 (elder)

Dispersi koefisien dapat dihubungkan dengan

kecepatan rata-rata :

D = . V* . R atau

D = . n. V.g0.5 R5/6 (ficher)


10/19

MASS BALANCE

adalah dasar untuk penentuan model kualitas air, yaitu

keseimbangan antara material yang masuk dan yang keluarsungai.

Besarnya material terlarut pada air dinyatakan dalam konsentrasi

(C), yaitu massa terlarut per volume air, dengan asumsi bahwa air

sungai homogen dalam hubungannya dengan variasi kualitas airterhadap kedalaman dan lebar sungai, maka konsentrasi

dianggap hanya bervariasi pada arah panjang sungai dan

terhadap waktu

Banyaknya material yang masuk ke downstream disebut Load(L), yaitu massa yang mengalir tiap satuan waktu.

Sistem transport terbagi menjadi 2 mekanisme yaitu : Advection

dan Dispertion


11/19

Prinsip mass balance diterapkan pada

junction dari dua aliran sungai

L0

L

L = L1 + L0

L1

Jika dispersi transport diabaikan, maka L = Q * C,sehingga :

Q * C = (Q0 * C0) + (Q1 * C1)


12/19

Untuk buangan yang dapat larut dengan beban sebesar Lyang dibuang pada sungai dengan debit Q0 dankonsentrasi C0, maka :

C = (Q0 * C0 )+ L

Q0

= C0 + L

Q0Penerapan prinsip mass balance pada stretch lebihkompleks dan sulit, untuk itu dibuat beberapapendekatan, antara lain : hanya untuk parameter yang konservatif (konstituen tidak

terpengaruh oleh perubahan kimia, biokimia dan phsyco kimia) terjadi keadaan steady, dc/dt konstan

keadaan ini tentu terjadi bila input dan output konstan setiap saat


13/19

Jika diasumsikan debit awal sungaiQ0 dan konsentrasi awal C0sepanjang sungai ada lateral inflo qdengan konsentrasi C1, makasetelah jarak x ;

Q . C = Q0 . C0 + x q . C1C = Q0 . C0 + x q . C1

Q0 + x.q


14/19

REACTION RATE (Kecepatan Reaksi)

Reaction Rate (R) merupakan faktor yang paling sulit

dievaluasi, karena terdapat banyak proses reaksi yangmungkin terjadiProses ini dibagi menjadi 2 fase:

1. Fase Transfer :Parameter kualitas air dapat masuk atau meninggalkanfase cair dan berubah ke fase lain seperti prosessedimentasi dan volatilzation

2. Transformation Proses :Parameter tetap pada fase cair tetapi terjadi perubahankimia seperti pada nitrifikasi

Untuk membentuk dalam model matematik, diadakanpenyederhanaan asumsi yaitu : Single system dan couplesystem


15/19

Single System

(R) hanya dipengaruhi satu parameter yang

diamati (first order reaction :R = + k. C, k = konstanta kecepatan reaksi

Persamaan monod:

R = Rmaks C , R = maks reaction rate

k + C yang mungkink = konsentrasi setengah jenuh

Apabila C < k maka konsentrasi dapat diabaikan

dan persamaannya menjadi sama denganpersamaan orde satu :

R = R maks

K


16/19

Couple System

a. Couple reaksi dipisahkan menjadi single reaksi dankecepatan reaksinya adalah jumlah dari masing-masing kecepatan reaksi ;R1 = - k1 C1 + a k2 C2dimana : k1= konstanta reaksi dimana zat kimia 1

diubah menjadi zat kimia 2k2= konstanta reaksi dimana zat

kimia 2 diubah menjadi zat kimia 1a= banyaknya zat kimia 1 yang

dihasilkan tiap zat kimia 2 yang

diubahb. Memperhatikan pengaruh zat kimia yang berbeda ;R1 = Rmaks C1 . C2

k1 + C1 k2 + C2


17/19

PROSES YANG TERJADI DI SUNGAI

a. Sedimentasi

Bagian dari zat terlarut diadsorbsi pada partikel tersuspensi

yang dapat mengendap pada dasar sungai, konstantakecepatan reaksi tergantung dari kedalaman sungai

b. Resuspensi

Adalah kebalikan dari proses sedimentasi, yaitu partikelterendap terlarut kembali.

c. Difusi

Difusi material pada dasar sedimen adalah penting untukoksigen terlarut, oksigen dapat dikonsumsi oleh benthic danreaksi kimia benthic, maka konsumsi oksigen oleh benthicbiasanya diasumsi konstan.


18/19

Fase Transfer yang terjadi antara air sungai danudara (atmosfir) antara lain :

a. Reaerasiterlarutnya oksigen diudara dalam airR = k (DOs DO)dimana : DOs = konsentrasi DO jenuh

k = konstanta reaerasiHarga k semakin besar dengan meningkatnyakecepatan aliran dan berkurangnyakedalamansungai

b. Penguapanmenguapnya zat terlarut pada permukaan airsungai seperti yang terjadi pada polutan organik,konstanta reaksi tergantung dari kecepatan alirandan kedalaman sungai


19/19

Reaksi yang berhubungan dengan kehidupan airdisebut proses ekologi, antara lain :

a. Respirasi

proses pemakaian oksigen terlarut oleh makhluk airb. Fotosintesa

merupakan pembentukan O2 dengan bantuan sinarmatahari yang jatuh ke sungai

c. Pertumbuhan Biomassaberhubunga dengan fotosintesa dalam hubungannyadengan tanaman air, sedangkan untuk binatang airpertumbuhannya dianggap konstan

d. Kematian Makhluk Air yang Bukan Predator

hal ini digolongkan sebagai reaksi orde pertamadengan kecepatan reaksi tergantung dari kadar racunair sungai

sistem sungai

Documents