MODEL MATEMATIS PERUBAHAN KUALITAS AIR SUNGAI DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) CISADANE
Oleh NURLEYLA HATALA F14103004
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
MODEL MATEMATIS PERUBAHAN KUALITAS AIR SUNGAI DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) CISADANE
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknologi Pertanian Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : NURLEYLA HATALA F14103004
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
MODEL MATEMATIS PERUBAHAN KUALITAS AIR SUNGAI DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) CISADANE
Oleh : NURLEYLA HATALA F14103004
Dilahirkan pada tanggal 20 November 1985 Di Wonosobo, Jawa Tengah Tanggal Lulus : 11 September 2007
Menyetujui Bogor,
September 2007
Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T. Pembimbing Akademik
Mengetahui
Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. Ketua Departemen Teknik Pertanian
Nurleyla Hatala. F14103004. Model Matematis Perubahan Kualitas Air Sungai di Daerah Aliran Sungai (DAS) Cisadane. Dibawah Bimbingan Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo. 2007.
RINGKASAN Air merupakan salah satu kebutuhan pokok bagi manusia maupun makhluk hidup lainnya. Berbagai sumber air yang ada di muka bumi telah membentuk suatu sistem interaksi yang erat dengan makhluk hidup di dalamnya. Hubungan ketergantungan di dalam ekosistem bumi akhirnya menempatkan air sebagai bagian yang tak terpisahkan dari setiap komponen makhluk hidup. Salah satu sumber air yang memiliki peranan penting bagi masyarakat Wilayah Bogor dan Tangerang adalah Daerah Aliran Sungai (DAS) Cisadane. Namun, seiring dengan perjalanan waktu kualitas air DAS Cisadane telah mengalami penurunan. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu model matematis perubahan kualitas air DAS Cisadane untuk memperkirakan nilai kualitas air DAS pada setiap ruas DAS dari segmen hulu sampai hilir. Metode penelitian yang digunakan dengan mengindentifikasi karakteristik parameter kualitas air yang terdiri dari BOD, COD, dan Fecal coli pada beberapa titik sebagai representatif segmen hulu, tengah, dan hilir dari tahun 2003-2006 dengan menggunakan perbandingan baku mutu air berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 dan memperkirakan pola penyebaran BOD, COD, Fecal coli dari analisa kualitas air dengan menggunakan persamaan regresi. Berdasarkan hasil penelitian dapat diketahui nilai BOD, COD, Fecal coli di bagian hulu, tengah, dan hilir DAS Cisadane dari tahun 2003-2006 mempunyai sebaran yang fluktuatif. Berdasarkan PPRI No.82 Tahun 2001, penyebaran konsentrasi BOD pada periode I (Juni) selama 4 tahun dari keseluruhan segmen berada pada kelas II (≤ 3 mg/L) dan kelas III (≤ 6 mg/L), sedangkan pada periode II (Agustus) berada lebih bervariasi dengan penyebaran kelas I, II, III, dan Iv bahkan terdapat titik pengamatan yang melampaui nilai 12 mg/L. Untuk sebaran COD, pada periode I berada pada kisaran kelas III (≤ 50 mg/L) dan IV (≤ 100 mg/L), hanya pada tahun 2003 yang berada pada kelas II, sedangkan untuk periode II berada pada kelas yang variasi dengan kisaran kelas I sampai kelas IV. Terakhir untuk Fecal coli hanya satu tahun pada tahun 2003 pada periode I di segmen tengah yang dapat masuk ke kelas III dan selebihnya semua nilai melampaui angka 2000 koloni/100 mL. Kemudian pada periode II tak satupun kadar Fecal coli yang dapat masuk ke dalam klasifikasi PPRI No.82 tahun 2001 karena semuanya melampaui nilai 2000 koloni/100 mL. Perubahan kadar kualitas BOD, COD, dan Fecal coli pada DAS Cisadane disebabkan oleh adanya pertumbuhan penduduk yang berimplikasi pada peningkatan hasil limbah akibat aktivitas yang dilakukan oleh penduduk tersebut baik limbah industri maupun limbah domestik.
RIWAYAT HIDUP Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara, lahir di Wonosobo, 20 November 1985, dari Ayah bernama Nasrullah Hatala dan Ibu bernama Roosliana Harisman. Penulis mulai pendidikan formal di Sekolah Dasar Negeri (SDN) Nusa Indah Bekasi tahun 1991, kemudian melanjutkan ke Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Negeri (SLTPN) 12 Bekasi tahun 1997, lalu ke Sekolah Menengah Umum Negeri (SMUN) 3 Bekasi tahun 2000. Tahun 2003 penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian. Selama di IPB, penulis aktif dalam organisasi BEM TPB IPB, BEM FATETA, KAMMI komsat IPB, KAMMI Daerah Bogor, dan FBI FATETA. Pada tahun 2006, penulis melaksanakan praktek lapangan di PT. Krakatau Tirta Industri, Cilegon, Banten. Dengan judul “Mempelajari Sistem Pengelolaan Air Baku di PT. Krakatau Tirta Industri, Cilegon, Banten.” Penulis dinyatakan lulus pada tanggal 11 September 2007 setelah menyelesaikan skripsi yang berjudul “Model Matematis Perubahan Kualitas Air Sungai di Daerah Aliran Sungai (DAS) Cisadane.” Dibawah bimbingan Dr. Ir. Roh Santoso Budi Waspodo, M.T.
DAFTAR ISI Halaman RINGKASAN ............................................................................................. i KATA PENGANTAR ................................................................................ ii DAFTAR ISI............................................................................................... iv DAFTAR TABEL....................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR .................................................................................. viii DAFTAR LAMPIRAN............................................................................... x I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG....................................................................... 1 B. TUJUAN PENELITIAN ................................................................... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA A. SUMBER DAYA AIR...................................................................... 3 B. PENGERTIAN AIR DAERAH ALIRAN SUNGAI ....................... 6 C. KUALITAS AIR .............................................................................. 11 D. PENCEMARAN AIR ....................................................................... 11 1. Sumber Pencemaran Perairan ...................................................... 12 2. Bahan Pencemar (Polutan)........................................................... 13 3. Parameter Kualitas Air 3.1 BOD (Biochemical Oxygen Demand)................................ 13 3.2 COD (Chemical Oxygen Demand)..................................... 14 3.3 Fecal coli............................................................................ 15 E. ANALISA REGRESI 1. Pengertian Regresi ........................................................................ 16 2. Fungsi Regresi............................................................................... 16 3. Permodelan Analisa Regresi ......................................................... 17 3.1 Linear ...................................................................................... 17 3.2 Polinomial ............................................................................... 18 3.3 Eksponensial ........................................................................... 18 3.4 Logaritma ................................................................................ 19
4. Koefisien Korelasi, R2.................................................................... 19 5. Pemilihan Model Analisa Regresi.................................................. 20 6. Model Matematika ......................................................................... 21 III. METODOLOGI ................................................................................... 22 A. TEMPAT DAN WAKTU ............................................................... 22 B. BAHAN DAN ALAT ..................................................................... 22 C. METODE PENELITIAN 1. Kerangka Pendekatan Penelitian................................................. 22 2. Metode Pengambilan Data .......................................................... 24 3. Metode Analisis Data 3.1 Analisis Kualitas Air ............................................................. 25 3.2 Analisa Regresi ..................................................................... 25 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 26 A. KONDISI LOKASI PENELITIAN 1. Letak dan Geografis ................................................................... 26 2. Iklim ........................................................................................... 30 3. Tanah dan Geologi ..................................................................... 31 4. Geomorfologi ............................................................................. 33 5. Topografi dan Wilayah .............................................................. 34 6. Hidrologi dan Pengairan ............................................................ 34 6.1 Jaringan Sungai .................................................................... 35 6.2 Debit..................................................................................... 36 7. Penggunaan Lahan ..................................................................... 38 B. KEADAAN SOSIAL EKONOMI 1. Kependudukan............................................................................. 40 2. Mata Pencaharian ........................................................................ 41 C. KUALITAS AIR DAS CISADANE................................................ 41 1. BOD (Biochemical Oxygen Demand) ......................................... 44 2. COD (Chemical Oxygen Demand) .............................................. 52 3. Fecal coli...................................................................................... 60
V. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN ................................................................................ 68 B. SARAN ........................................................................................... 68 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 70 LAMPIRAN................................................................................................ 71
DAFTAR TABEL Tabel 1. Perbandingan Konsentrasi Ion-Ion Utama pada Air Tawar dan Air Laut (% dari Konsentrasi Total Ion) ................................ 3 Tabel 2. Detail Jumlah Air di Dunia .......................................................... 4 Tabel 3. Sumber Air di Indonesia dari Curah Hujan ................................. 5 Tabel 4. Analisa Kualitas Air dan Metode Analisa yang Digunakan ........ 25 Tabel 5. Hasil Pengukuran Luas Wilayah Administrasi Kecamatan di DAS Cisadane ....................................................... 27 Tabel 6. Luasan Tiap Sub DAS di DAS Cisadane..................................... 28 Tabel 7. Luasan Tiap Sub DAS Ciliwung Hulu (dalam Ha)...................... 28 Tabel 8. Luas Wilayah Tiap Sub DAS Cisadane Tengah .......................... 29 Tabel 9. Luas Wilayah Sub DAS Cisadane Hilir....................................... 29 Tabel 10.Luas DAS Cisadane Berdasarkan Jenis Tanah ............................ 33 Tabel 11.Luas Berdasarkan Kedalaman Tanah di DAS Cisadane.............. 33 Tabel 12.Luasan Distribusi Kelas Kelerengan di DAS Cisadane ............... 34 Tabel 13.Rata-Rata Setengah Bulanan Debit Air Sungai Cisadane di Bendung Empang (Periode 1998-2002 (l/detik)).................... 36 Tabel 14.Rataan Debit Aliran Rasio Debit Air Musim Kemarau dan Musim Hujan Wilayah DAS Cisadane................................. 37 Tabel 15. Luas Wilayah Berdasarkan Penggunaan Lahan.......................... 39 Tabel 16. Jenis Tutupan Lahan Wilayah DAS Cisadane per Sub DAS...... 40 Tabel 17. Jumlah Penduduk DAS Cisadane ............................................... 41 Tabel 18. Jumlah Penduduk Berdasarkan Mata Pencaharian ..................... 41
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Tiga Macam Bentuk DAS ....................................................... 7 Gambar 2. Pola Drainase Daerah Aliran Sungai....................................... 8 Gambar 3. Komponen-Komponen Ekosistem DAS Hulu ........................ 10 Gambar 4. Fungsi Ekosistem DAS Hilir................................................... 10 Gambar 5. Diagram Pencar dan Garis Regresi ......................................... 17 Gambar 6. Tiga Bentuk Diagram Eksponensial........................................ 18 Gambar 7. Grafik Fungsi Eksponensial y = Ex dan Fungsi Inversya, Logaritma Natural .................................................................. 19 Gambar 8. Diagram Alir Model Perubahan Kualitas Sungai.................... 23 Gambar 9. Curah Hujan Bulanan di DAS Cisadane Tahun 2005 ............. 30 Gambar 10. Grafik Dinamika Debit Bulanan Stasiun Empang (1998-2005)...................................................................... 36 Gambar 11. Pola Penyebaran BOD Terhadap Jarak dari Garis Pantai Periode I (Juni, 2003).............................................................. 44 Gambar 12. Pola Penyebaran BOD Terhadap Jarak dari Garis Pantai Periode II (Agustus, 2003) ...................................................... 45 Gambar 13. Pola Penyebaran BOD Terhadap Jarak dari Garis Pantai Periode I (Juni, 2004).............................................................. 46 Gambar 14. Pola Penyebaran BOD Terhadap Jarak dari Garis Pantai Periode II (Agustus, 2004) ...................................................... 46 Gambar 15. Pola Penyebaran BOD Terhadap Jarak dari Garis Pantai Periode I (Juni, 2005).............................................................. 47 Gambar 16. Pola Penyebaran BOD Terhadap Jarak dari Garis Pantai Periode II (Agustus, 2005) ...................................................... 48 Gambar 17. Pola Penyebaran BOD Terhadap Jarak dari Garis Pantai Periode I (Juni, 2006).............................................................. 49 Gambar 18. Pola Penyebaran BOD Terhadap Jarak dari Garis Pantai Periode II (Agustus, 2006) ...................................................... 49 Gambar 19. Pola Penyebaran COD Terhadap Jarak dari Garis Pantai Periode I (Juni, 2003).............................................................. 52
