Sub Model Sumber Pencemar

5.3.3 Sub Model Kualitas Air Waduk

Sub model kualitas air Waduk Cirata terdiri atas beberapa sub-sub model kualitas air waduk, yaitu: TDS, TSS, As, Cd, Pb, F, BOD, COD, − 3 4 PO , − 3 NO , Fe, Zn, dan Mn Gambar 53. Ketiga belas sub-sub model tersebut dibuat secara parsial berdasarkan persamaan yang sesuai dengan masing-masing sub model kemudian diintegrasikan menjadi satu model kualitas air Waduk Cirata. 1 t C dt TDS d + = ........................................................................................16 ∫ = = + = n t t dt t C TDS 2002 1 ......................................................................................17 Dalam model dinamik sederhana persamaan 17 ditulis menjadi : KA TDS = KA TDSfk1 ...............................................................................18 Keterangan: KA TDS = Kualitas air TDS Untuk parameter yang lain analog dengan persamaan tersebut. Gambar 53 Sub model kualitas air Waduk Cirata

5.4 Analisis Kecenderungan Sistem

Analisis kecenderungan sistem ditunjukan untuk mengeksplorasi perilaku sistem dalam jangka panjang ke depan melalui simulasi model. Perilaku simulasi ditetapkan selama 40 tahun, yaitu dimulai tahun 2005 sampai dengan 2045. Dalam kurun waktu simulasi tersebut, diungkapkan perkembangan yang mungkin terjadi pada peubah-peubah yang dikaji. Peubah-peubah model yang akan disimulasikan adalah jumlah limbah KJA tunggal, limbah KJA ganda, limbah tinja penduduk, limbah padat penduduk RTP, limbah industri, limbah ternak, limbah pupuk, limbah padat penduduk total, dan limbah tinja penduduk total. Gambar 54 Kecenderungan populasi penduduk total jiwa. Gambar 54 memperlihatkan hasil simulasi model menunjukkan bahwa jumlah penduduk total di sekitar perairan dan yang berada di atas perairan Waduk Cirata terus meningkat dari 5.705.079 jiwa pada awal simulasi dan menjadi 7.514.017 jiwa pada akhir tahun simulasi. Pola peningkatan jumlah penduduk diikuti pula oleh jumlah limbah padat yang dihasilkan. Gambar 55 memperlihatkan pada awal simulasi jumlah limbah padat penduduk total pada awal simulasi 219,08 tontahun meningkat menjadi 290,07 tontahun. Jumlah limbah KJA tunggal pada awal simulasi 68.372,64 ton meningkat menjadi 158.541,75 ton pada akhir simulasi. Jumlah limbah KJA ganda pada awal simulasi 27.350,55 ton meningkat menjadi 86.923,66 ton. Jumlah limbah tinja penduduk RTP pada awal simulasi 6.647,15 ton meningkat menjadi 21.125,50 ton. Jumlah 01 Jan 2005 01 Jan 2025 01 Jan 2045 6.000.000 6.500.000 7.000.000 7.500.000 J u m la h P e n d u d u k ji w a Ta h u n limbah padat penduduk RTP meningkat dari 9.58 ton menjadi 30,44 ton. Jumlah limbah ternak meningkat dari 158.556,13 ton menjadi 236.902,92 ton. Jumlah limbah industri meningkat dari 30.843,60 ton menjadi 50.144,80 ton. Peningkatan jumlah penduduk pada awal sampai akhir simulasi merupakan faktor pengungkit utama bagi pertambahan limbah–limbah lainnya. Gambar 55 Kecenderungan jumlah masing–masing sumber pencemar yang masuk ke Waduk Cirata Keterangan: – 1 Jumlah limbah KJA eksisting J_LimbahKJAM_Ex; – 2 Jumlah limbah KJA N eksisting J_limbahKJA_MN_Ex; – 3 Jumlah limbah tinja RTP eksisting J_Ltinja_RTP_Ex; – 4 Jumlah limbah padat RTP eksisting J_L_padat_RTP_Ex; – 5 Beban limbah industri eksisting BL_In_Ex; – 6 Total limbah ternak masyarakat sekitar eksisting TLTernak_MskS_Ex; – 7 Beban limbah padat masyarakat sekitar eksisting BL_pdtMskS_Ex. 01 Jan 2005 01 Jan 2015 01 Jan 2025 01 Jan 2035 01 Jan 2045 01 Jan 2055 50.000 100.000 150.000 Li m ba h to n Tahun 1 4 2 6 5 3 7

5.5 Uji Validitas

Secara garis besar uji validitas dilakukan untuk mengetahui apakah model yang dikembangkan dapat diterima dan dibenarkan secara akademik atau tidak. Dalam penelitian ini dilakukan dua pengujian validitas yaitu uji validitas struktur dan validitas kinerja.

5.5.1 Uji Validitas Struktur

Uji validitas struktur bertujuan untuk memperoleh keyakinan sejauh mana keserupaan struktur model mendekati struktur nyata Muhammadi 2001. Secara empirik pertambahan total sumber pencemar dipengaruhi oleh sumber pencemar dari: limbah KJA tunggal, limbah KJA ganda, limbah tinja penduduk, limbah padat penduduk RTP, limbah industri, limbah ternak, limbah pupuk, limbah padat penduduk total, dan limbah tinja penduduk total. Peningkatan jumlah sumber pencemar akan meningkatkan beban pencemaran dan menurunkan daya dukung Waduk Cirata. Hasil simulasi terhadap sub model sumber pencemar pada Gambar 49 memperlihatkan bahwa peningkatan jumlah penduduk diikuti oleh peningkatan total beban sumber pencemar secara eksponensial Tabel 21. Penelitian ini memperkuat simpulan Mustafa et al. 2008 dan Dahuri 2003 bahwa faktor sumber pencemar perairan adalah limbah domestik perkotaan domestic–urban wastes, limbah cair perkotaan urban stormwater, limbah cair pemukiman sewage, pertambangan, limbah industri industrial wastes, limbah pertanian agriculture wastes, limbah perikanan budidaya dan air limbah pelayaran shipping waste water. Tabel 21 Populasi penduduk dan jumlah sumber pencemar 2005-2045 Time J_LimbahKJAM_Ex J_limbahKJA_MN_Ex J_LTinja_RTP_Ex J_L_padat_RTP_Ex BL_In_Ex TLTernak_MskS_EX BL_pdt_MskS_Ex 01 Jan 2005 01 Jan 2015 01 Jan 2025 01 Jan 2035 01 Jan 2045 68.372,64 81.881,69 97.538,75 115.489,04 135.819,95 27.350,55 34.466,76 43.434,51 54.735,52 68.976,90 6.647,15 8.376,63 10.556,11 13.302,65 16.763,81 9,58 12,07 15,21 19,17 24,15 30.843,60 38.173,82 44.220,22 48.103,67 50.607,49 158.556,13 181.582,97 203.634,75 222.272,55 234.315,85 219,08 241,09 261,39 278,02 288,54

5.5.2 Validitas Kinerja output model

Validitas kinerja model merupakan pengujian sejauh mana kinerja model yang dibangun output model sesuai dengan kinerja sistem nyata sehingga memenuhi syarat sebagai model ilmiah yang taat fakta atau diterima secara akademik. Validitas ini dapat dilakukan dengan cara membandingkan data hasil keluaran model yang dibangun dengan data empirik. Beberapa jenis teknik uji statistik yang dapat digunakan dalam pengujian validitas kinerja model antara lain adalah absolute mean error AME dan absolute variation error AVE dengan batas penyimpangan yang dapat ditolerir adalah 5-10. Selain itu juga digunakan uji Durbin Watson DW dan Kalman filter KF. Dalam penelitian ini pengujian validitas kinerja terhadap model yang dibangun menggunakan uji Kalman Filter dengan tingkat fitting kecocokan yang dapat diterima 47,5-52,5 Barlas 1996, dalam Kholil 2005. Pengujian validitas kinerja ini dilakukan terhadap sub model sumber pencemar yaitu jumlah penduduk total dan jumlah penduduk RTP yang merupakan faktor pengungkit terhadap pertambahan leverage factor terhadap pertambahan total limbah. Setelah melalui berbagai penyempurnaan baik secara struktur maupun fungsional maka hasil simulasi terhadap ketiga sub model menunjukkan adanya kemiripan antara hasil simulasi dengan data empirik aktual. Validasi kinerja terhadap sub model sumber pencemar untuk variabel jumlah penduduk dengan menggunakan rumus AME, AVE, KF dan DW diperoleh nilai masing-masing 0,0174 1,74, 0,0202 2,02, 0,4949, dan 0,93 dengan demikian nilai–nilai AME dan AVE tersebut berada pada batas 5- 10 dan 47,5-52,5 untuk KF serta DW2 menunjukkan pola fluktuasi kurang tajam. Hasil simulasi dan aktual untuk variabel jumlah penduduk ditunjukkan pada Gambar 56. Hasil pengujian validasi kinerja pada sub model sumber pencemar untuk variabel jumlah RTP dengan menggunakan rumus AME, AVE, KF dan DW diperoleh nilai masing-masing 0,000618 0,0618, 0,000826 0,0826, 0,50 50, dan 0,301, dengan demikian nilai-nilai AME dan AVE tersebut berada pada batas 5-10 dan 47,5-52,5 untuk KF serta DW 2 menunjukkan pola fluktuasi kurang tajam. Hasil simulasi dan aktual untuk variabel total sumber pencemar ditunjukkan pada Gambar 57. Gambar 56 Perbandingan perkembangan jumlah penduduk jiwa hasil simulasi dengan data empirik. Gambar 57 Grafik perbandingan jumlah RTP hasil simulasi dan aktual.

5.5.3 Verifikasi Model

1. Verifikasi Sub Model Total Sumber Pencemar

Verifikasi model dilakukan untuk mengetahui prilaku sistem model sehingga dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan bagi pengambil kebijakan untuk melakukan langkah–langkah strategis berkaitan dengan pengelolaan Waduk Cirata. Meningkatnya jumlah penduduk berdasarkan hasil simulasi Gambar 58 diikuti oleh peningkatan limbah KJA tunggal, limbah KJA ganda, limbah tinja penduduk, limbah padat penduduk RTP, limbah industri, limbah ternak, limbah pupuk, limbah padat penduduk total, dan limbah tinja penduduk total Gambar 58. Dalam periode 40 tahun mendatang 2005-2045 bila tidak ada intervensi kebijakan, misalnya dengan pembatasan pertambahan penduduk, maka hasil simulasi menunjukkan akan terjadi pertumbuhan yang pesat selama periode tersebut. Apabila tidak ada upaya penurunan jumlah penduduk, maka pertambahan penduduk yang terus meningkat akan menyebabkan kondisi ”overshoot” yang merugikan bagi kehidupan manusia. Peningkatan jumlah penduduk akhirnya menemui masalah dalam penanganan limbah, hal ini memberikan petunjuk bahwa permasalahan limbah memiliki bentuk struktur Archetype Tragedy of the Commons. Hal ini berarti ada banyak pelaku yang berlomba tapi akhirnya menemui masalah. Fraksi pertumbuhan jumlah penduduk Fr_ jml_pddk_tot secara nasional selama ini adalah 1,5. Penurunan fraksi pertumbuhan jumlah penduduk dari 1,5 menjadi 1,3 meskipun memberikan pengaruh penurunan yang nyata terhadap level stock dan laju rate, namun tidak mengubah perilaku pola pertumbuhan penduduk Gambar 60. Hasil simulasi menunjukkan bahwa dengan penurunan fraksi pertumbuhan jumlah penduduk ternyata dapat menurunkan jumlah penduduk dari 7.514.017 jiwa menjadi 7.243.972 jiwa pada tahun 2045. Gambar 58 Pertumbuhan jumlah penduduk berdasarkan perbedaan fraksi penduduk. Jumlah limbah padat yang meningkat diduga diakibatkan oleh peningkatan jumlah penduduk yang pesat 2005–2045. Hasil simulasi menunjukkan bahwa jumlah limbah padat penduduk total meningkat dari 219,08 ton menjadi 288,54 ton pada tahun 2045 Gambar 59. Peningkatan jumlah limbah padat akan mengakibatkan percepatan pendangkalan dan peningkatan limbah organik baik di DAS Citarum maupun di perairan Waduk Cirata. Gambar 59 Pertumbuhan jumlah sampah. Seiring dengan peningkatan jumlah penduduk di DAS Citarum, maka meningkat pula jumlah penduduk yang tinggal di sekitar waduk. Jumlah 01 Jan 2005 01 Jan 2025 01 Jan 2045 6.000.000 6.500.000 7.000.000 7.500.000 J_Pddk_Tot EX J_Pddk_Tot _OP P e n d u d u k ji w a Ta h u n 01 Jan 2005 01 Jan 2025 01 Jan 2045 220 230 240 250 260 270 280 S a m p a h to n Ta h un penduduk total di sekitar waduk meningkat dari 5.705.079 jiwa menjadi 7.514.017 jiwa pada akhir simulasi. Peningkatan jumlah penduduk di sekitar waduk diikuti pula dengan meningkatnya jumlah limbah feses di Waduk Cirata. Menurut Sasimartoyo 2001 rata-rata massa limbah feses manusia per hari 1.141 gram 0.416465 tonthn yang terdiri dari tinja 86 gram dan urine 1.055 gram. Karakteristik limbah manusia terdiri atas tinja, urine, bahan organik, nitrogen, phosporic acid, dan potasium. Hasil simulasi menunjukkan jumlah limbah feses penduduk total meningkat dari 712.789,72 ton menjadi 938.797,61 ton pada tahun 2045 Gambar 60. Peningkatan limbah feses yang pesat ini akan mengakibatkan berkembangnya penyakit. Hasil wawancara dengan masyarakat yang tinggal di Waduk Cirata 99 menggunakan air waduk untuk kebutuhan MCK. Sebagian besar masyarakat terkena penyakit penyakit kulit. Hasil wawancara menyebutkan bahwa 99 masyarakat di Waduk Cirata membuang limbah fesesnya ke Waduk Cirata. Kondisi ini sangat memperburuk sanitasi lingkungan, oleh sebab itu dibutuhkan peran dan perhatian dari semua pihak. Gambar 60 Pertumbuhan jumlah limbah feses penduduk total. Peningkatan jumlah penduduk telah mendorong meningkatnya jumlah RTP di Waduk Cirata. Jumlah RTP meningkat dari 3.990 jiwa menjadi 7.926 jiwa pada akhir simulasi. Hal ini mengakibatkan peningkatan jumlah KJA, jumlah ikan tebar, jumlah pakan dan jumlah limbah. Menurut hasil observasi diperoleh bahwa 01 Jan 2005 01 Jan 2025 01 Jan 2045 750.000 800.000 850.000 900.000 L im b a h F e s e s to n Ta h un 01 Jan 2005 01 Jan 2025 01 Jan 2045 1.500 2.000 2.500 3.000 JLN JLP Ta h un L im b a h to n dalam 1 RTP memiliki 8 petak KJA, 1 petak KJA berisi 1400 kg ikan, pakan yang diberikan menghasilkan FCR 1,7 setiap 4 bulan, dan jumlah limbah pakan yang terbuang ke perairan sisa pakan yang tidak termakan, feces ikan 30 dari pakan. Data-data ini dijadikan dasar dalam analisis simulasi model limbah KJA. Gambar 61 Pertumbuhan jumlah limbah KJA tunggal. Hasil simulasi KJA tunggal periode 2005–2045 menunjukkan jumlah pakan meningkat dari 75.969,60 ton menjadi 150.911,06 ton sehingga jumlah limbah KJA meningkat dari 68.372,64 ton menjadi 135.819,95 ton Gambar 63. Jumlah limbah N meningkat dari 1.627,98 ton menjadi 3.233,94 ton, dan jumlah limbah P meningkat dari 1.472,1 ton menjadi 2.924,3 ton Gambar 62. Gambar 62 Perbandingan jumlah limbah N dan P KJA tunggal. 01 Jan 2005 01 Jan 2025 01 Jan 2045 70.000 80.000 90.000 100.000 110.000 120.000 130.000 L im b a h to n Ta h un Hasil simulasi KJA ganda periode 2005–2045 menunjukkan bahwa jumlah pakan meningkat dari 75.973,76 ton menjadi 191.602,49 ton, dan jumlah limbah KJA meningkat dari 27.350,55 ton menjadi 68.976,90 ton Gambar 63. Gambar 63 Perbandingan jumlah limbah KJA ganda Mas Nila-MN dan KJA tunggal Mas- M. Dengan meningkatnya jumlah penduduk RTP maka mengakibatkan meningkatnya luas KJA dan berdampak pada berkurangnya luas lahan bebas usaha. Peningkatan luasan KJA diduga dapat berdampak pada fungsi utama waduk sebagai PLTA menjadi tidak normal, antara lain daya tampung air di waduk berkurang akibat sedimentasi dari limbah padat KJA, menurunnya kualitas air waduk seperti pH turun dapat merusak turbin lebih cepat akibat korosi. Selanjutnya penurunan kualitas air waduk dapat merusak ekosistem perairan tersebut. Hasil simulasi menunjukkan bahwa luas hamparan KJA meningkat dari 156,41 ha menjadi 310,70 ha sehingga mengakibatkan berkurangnya hamparan lahan bebas usaha dari 4.052,59 ha menjadi 3.898,30 ha Gambar 64. 01 Jan 2005 01 Jan 2025 01 Jan 2045 50.000 100.000 J_lim bahKJA_MN_Ex J_Lim bahKJAM_Ex L im b a h to n Ta h un