9
akan mengakibatkan deforestasi dan ketika mengenai daerah perairan maka akan
mengganggu ekosistem yang ada di dalamnya karena dapat menyebabkan kematian bagi
makhluk hidup yang tinggal di perairan tersebut EPA 2007.
2.2 Model Prediksi Dispersi Polutan
Terdapat berbagai macam model prediksi dispersi polutan, mulai dari yang
sederhana sampai dengan yang lebih kompleks yaitu a model empirik: hanya
didasarkan pada data sumber emisi, kualitas udara, dan meteorologi b model numerik:
berdasarkan prinsip dasar fisika dan kimia yang berhubungan dengan proses dalam
pencemaran udara, contohnya adalah model kotak-tetap c model semi-empirik:
berdasarkan formulasi yang diturunkan dari prinsip
scientific, tetapi berdasar pada parameter yang ditentukan secara empirik,
contohnya adalah model Gaussian d model dinamik: berdasarkan persamaan-persamaan
diferensial fisika dan kimia yang berhubungan dengan dinamika aliran fluida di atmosfer.
2.2.1 Model Kotak Tetap Fixed-Box
Model
Model kotak tetap merupakan model pendugaan konsentrasi polutan yang mudah
digunakan untuk daerah perkotaan, tetapi model ini juga memiliki beberapa kekurangan.
Model ini hanya bersifat prediksi numerik saja sehingga secara kualitatif hasilnya benar,
sedangkan secara kuantitatif masih belum memadai Nevers 2000.
Perhitungan konsentrasi polutan dengan model ini menggunakan beberapa
asumsi antara lain: •
Kota berbentuk dimensi L panjang dan W lebar, salah satunya paralel dengan
arah datangnya angin. •
Turbulen di atmosfer menyebabkan percampuran polutan terjadi secara
keseluruhan hanya sampai di daerah batas mixing height H tinggi.
• Turbulen cukup kuat di daerah upwind
sehingga membuat konsentrasi polutan seragam di seluruh volume udara kota
tersebut. •
Angin berhembus di arah x dengan kecepatan angin
u. Diasumsikan kecepatan angin seragam di setiap
ketinggian. •
Konsentrasi polutan di udara ketika memasuki kota x = 0 adalah konstan
dan nilainya sama dengan b. •
Nilai laju emisi polutan di kota tersebut adalah Q biasanya diekspresikan dalam g
det
-1
dan biasa dinyatakan dalam laju emisi per luas area g m
-2
det
-1
. Secara matematis nilai tersebut dapat
digambarkan pada persamaan 3. Q = qA
….. 3 A adalah luasan area L x W. Laju emisi
ini konstan dan tidak berubah dengan waktu.
• Tidak ada polutan yang keluar ataupun
masuk dari atas kotak ataupun melalui sisi yang paralel dengan arah angin.
• Polutan yang berada di atmosfer stabil
dan tidak dapat terurai. Konsentrasi polutan yang terdapat di
dalam udara ambien dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan model kotak tetap
berikut ini Nevers 2000:
c = b + ….. 4
keterangan : c = konsentrasi rata-rata polutan pada
keadaan steady state b = konsentrasi polutan yang masuk
ke dalam kota g m
-3
atau µg m
-3
q = laju emisi per satuan luas g m
-2
det
-1
L = panjang m u = kecepatan angin m det
-1
H = tinggi m
2.2.2 Model Gaussian
Pendekatan ini bertumpu pada kenyataan bahwa solusi dasar persamaan
klasik difusi Fick merupakan distribusi normal. Model Gauss telah dicobakan untuk
sumber tunggal pada kondisi meteorologi khusus dengan waktu rata-rata satu jam atau
lebih. Model ini cukup valid untuk difusi dengan waktu yang lama, kondisi homogen
dan stasioner Soenarmo 1999. Liu dan Liptak 1999 menambahkan bahwa model ini
juga efektif untuk menggambarkan difusi polutan pada jarak kondisi atmosfer tertentu
dengan menggunakan standar deviasi dari distribusi Gaussian dalam dua arah untuk
menggambarkan karakteristik dari polutan sesuai dengan arah anginnya. Secara
10
= 2
1 2
1 2
+ 1
2 +
..... 5 keterangan:
= konsentrasi polutan pada arah x, y, dan z µg m
-3
= nilai emisi dari polutan g det
-1
, = standar deviasi kepulan m
= kecepatan angin vertikal rata-rata yang melintasi ketinggian kepulan m det
-1
= jarak lateral m = jarak vertikal m
= ketinggian efektif cerobong m matematis, model Gaussian pada sumber titik
secara umum dapat digambarkan pada persamaan 5 Liu dan Liptak 1999.
Asumsi yang digunakan pada model ini antara lain Leonard 1997:
1. Turbulensi atmosfer konstan
2. Kecepatan dan arah angin dari sumber
titik sampai reseptor konstan 3.
Kepulan tidak mengalami deposisi ataupun washout
4. Tidak ada komponen yang diserap oleh
badan air ataupun vegetasi 5.
Dispersi hanya terjadi pada arah vertikal dan crosswind
6. Tidak ada komponen yang mengalami
transformasi secara kimia 7.
Komponen yang mencapai permukaan dipantulkan kembali ke dalam kepulan
Berdasarkan asumsi-asumsi yang dijabarkan pada model numerik dan semi-
empirik tersebut yaitu model kotak-tetap dan Gaussian, masih terdapat beberapa
kekurangan yang signifikan. Oleh karena itu, dibutuhkan model yang lebih kompleks yang
lebih mampu menjelaskan fenomena- fenomena yang terjadi dengan harapan
mendapatkan hasil yang lebih baik dan akurat. Salah satu model tersebut yang telah banyak
dikembangkan adalah model dinamik.
2.3 Computational Fluid Dynamics CFD
