Fisika2015 07 Geofisika 03 Marthen Kumajas
SEMINAR NASIONAL FISIKA DAN PEMBELAJARANNYA 2015
Karakter Variabel fisis Aliran Hulu dan Muara Sungai Tondano
Berdasarkan Kenaikan Muka Air
MARTHEN KUMAJAS
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Manado
E-mail: kumajasmarthen@yahoo.co.id
TEL: 081252862483
ABSTRAK: Karya ilmiah ini secara umum akan menggambarkan karakter aliran fisis hulu
dan muara sungai Tondano dan menyajikan kurva (rating curve) distribusi momentum menurut
kedalaman air, pada tiga tingkatan berdasarkan peningkatan kenaikan permukaan air sungai.
Data variabel fisis momentum aliran berdasarkan kerapatan massa air serta kecepatan
aliaran air yang dilakukan pada posisi muara ± 800 meter dari mulut sungai (hilir) dan posisi
hulu pada jarak ± 300 meter dari outlet danau Tondano. Hasil analisis dan pemodelan variabel
fisis momentum aliran menunjukkan fungsi matemetik dengan persamaan kuadratik pada
posisi hulu dan muara sungai Tondano. Perbedaan yang berarti dari kedua posisi pengukuran
terletak pada perubahan gradient yang lebih landai pada posisi hulu di bandingkan dengan
posisi hilir. Kondisi ini berbeda banyak disebabkan oleh perubahan kecepatan aliran pada posisi
muara. Posisi gradient momentum akan berubah pada kondisi tingkatan muka air yang
membesar dan berdampak negatif pada tebing sungai atau kondisi lingkungan sungai dibagian
muara sungai. Hasil penelitian menjadi penting dalam upaya adaptasi dan mitigasi kondisi
banjir
Kata Kunci: Karakter aliran, variabel fisis hulu, hilir.
PENDAHULUAN
Sungai Tondano dari hulu sungai
hingga muara sungai sangat bermanfaat
bagi masyarakat yang berada disepanjang
sungai maupun masyarakat Sulawesi
Utara pada umumnya.
Pemanfaatan
sungai Tondano dari waktu ke waktu
semakin besar. Pada daerah hulu, saat ini
air sungai Tondano digunakan antara lain
untuk mengairi persawahan, dan pada
daerah antara hulu dan hilir digunakan
sebagai pembangkit listrik tenaga air
(PLTA Tonsea Lama, PLTA Tanggari
1,Dan PLTA Tanggari 2) sedangkan
didaerah
dekat
muara,
saat
ini
dimanfaatkan antara lain sebagai air
minum masyarakat Kota Manado.
Di sisi lain, pada saat kenaikan
muka
air
karena
hujan
yang
mengakibatkan banjir, sungai Tondano
telah
berulang
kali
menyebabkan
kerugian material bagi masyarakat
sekitar, bahkan masyarakat umum
(Euripidou, 2004)). Akibat bencana ini
adalah kerugian yang cukup besar dengan
rusaknya bangunan pemerintah, rumah
penduduk, rumah ibadah, dan lain-lain.
Dalam tahun 2006, (Nanlohy, 2008), 2010
ISBN 978-602-71273-1-9
dan 2014 (Kumajas (2014) setiap banjir
akan
menggenangi
lokasi-lokasi
pemukiman
di
Kota
Manado.
Penanggulangan dampak banjir sungai
Tondano, di sepanjang sungai merupakan
permasalahan yang perlu dipecahkan dan
diantisipasi (Corburn, 1994).
Masalah yang disebabkan oleh
kenaikan muka air sungai antara lain:
kerusakan pemukiman, pengikisan tebing
sungai, hancurnya tanggul pencegah erosi
dan
lain
sebagainya,
secara
fisis
berhubungan erat dengan momentum
aliran.
Besaran fisis ini, kuantitasnya
akan menjadi sangat besar pada saat
terjadinya peningkatan kenaikan muka
air
(banjir),
baik
dikarenakan
pertambahan kecepatan aliran dan
pertambahan kerapatan (density) massa
air (Brody, et al, 2009, Taniguchi S., et al,
1992., Yugian L, 1992). Secara teoritis,
peningkatan kenaikan muka air akan
meningkatkan
momentum
yang
disebabkan oleh aliran dengan muatan
melayang (suspended load), di lain pihak
dampak erosi dasar sungai semakin
meningkat
karena
peningkatan
momentum aliran dengan transport bahan
alas (bed load transport). Pengukuran
F-G-20
SEMINAR NASIONAL FISIKA DAN PEMBELAJARANNYA 2015
METODE PENELITIAN
Pengukuran dan pengambilan data
dilakukan di Daerah Aliran Sungai (DAS)
Tondano yang terletak di bagian hulu
sungai ± 300 meter dari outlet Danau
Tondano Kabupaten Minahasa dan di
bagian hilir ± 800 meter dari mulut sungai
(hilir) Kota Manado Propinsi Sulawesi
Utara.
Data yang diukur yaitu:
Kerapatan (berdasarkan massa air dan
volume air), kedalaman, serta kecepatan
aliran. Alat analisis yang digunakan
untuk
variabel fisis momentum,
digambarkan pada tiap kedalaman,
menggunakan pendekatan curve fitting
atau pengepasan kurva. Adapun model
persamaan yang sesuai (dalam pemodelan
statisitka) yaitu model linier, logaritma,
inverse, kuadratik, compound, power, S,
growth, exponential, dan logistic. Model
ISBN 978-602-71273-1-9
yang terpilih dalam curve fit adalah model
yang memiliki nilai R Square terbesar.
Model yang terpilih adalah model yang
dapat memetakan titik terdekat dengan
garis. Ukuran yang menentukan dekatnya
titik dari garis adalah ukuran R2. Nilai RSquare tersebut berada pada nilai 0
sampai 1 atau 0% hingga 100%. Semakin
dekat dengan 100%, semakin baik model
yang diperoleh. Untuk membandingkan
momentum pada tiga tingkatan kenaikan
muka air sungai digunakan Analysis of
Ragam atau ANOVA. ANOVA digunakan
untuk menguji perbedaan nilai rata-rata
antar kedua atau lebih grup/kelompok
berdasarkan atas satu variabel penelitian,
dimana variabel diukur dalam skala
interval/rasio. (Sugiyono, 2007).
HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Daerah Hilir
Variabel fisis berupa momentum
aliran air dinyatakan dengan gr.cm-2.det-1
dilakukan
di
Muara(hilir)
Sungai
Tondano. Pengujian model hubungan
antara jarak pengukuran dari dasar
sungai dengan perubahan momentum
yang didasarkan pada kenaikan tinggi
muka air (21-220, 23-238, 24--246) cm
(Gambar 1), dengan metode curve fit
(pengepasan
kurva)
memperlihatkan
bahwa dari nilai koefisien determinasi
tertinggi (R Square) terpilih model regresi
kuadratik (quadratic).
120
100
80
Momentum (gr.cm-2.det-1)
yang dilakukan oleh Pusat Pengelolaan
Lingkungan Hidup Kementrian Negara
Lingkungan Hidup, 2007 di daerah muara
sungai Tondano, menyimpulkan bahwa
debit sedimen transport meningkat lebih
signifikan
dibandingkan
dengan
peningkatan debit aliran pada saat terjadi
banjir. Balasch, et al.. (1992), menyatakan
bahwa
ketersediaan
data
hasil
pengukuran
variabel
aliran
serta
mekanisme sedimentasi dari sumber
sedimen ke outlet, merupakan informasi
penting untuk konservasi lahan di daerah
hulu dan juga merupakan informasi yang
menjadi dasar bagi masyarakat dan
pemerintah dalam rangka pengelolaan
sumber daya alam. Permasalan lain yang
muncul berkaitan dengan penyediaan data
dan informasi kondisi sungai adalah
ketersediaan biaya, peralatan, metode, tim
peneliti dan lain sebagainya.
Uraian di atas memperlihatkan
bahwa
perlunya
suatu
pemodelan
mengenai variabel fisis aliran air sungai
yaitu momentum. Dengan mengetahui
pemodelan
variabel
fisis
tersebut
diharapkan
mendapatkan
gambaran
mengenai profil vertikal momentum aliran
berdasarkan atas variasi kedalaman air.
Interaksi
kegiatan
manusia
dan
lingkungan hampir selalu membawa
dampak positif maupun negatif sepanjang
waktu.
60
40
20
(21 - 220) cm
(23 – 238) cm
(24 – 248) cm
0
0
100
200
300
Jarak dari dasar sungai (cm)
Gambar 1. Grafik hubungan antara
kedalaman dan perubahan variabel
momentum
F-G-21
SEMINAR NASIONAL FISIKA DAN PEMBELAJARANNYA 2015
Dari Gambar 1, Persamaan kuadratik
yang diperoleh dari model matematik
variabel momentum (warna biru) dengan
tinggi muka air 220 cm yakni:
y = –1.086 + 0.708 x – 0.002 x2
(1)
Hasil pengujian pada persamaan (1)
diperoleh momentum terbesar berada di
titik optimum (dy/dx = 0) yaitu x = 177
cm, dengan momentum y = 63.74 gr.cm-2.
det-1.
Dari
hasil
persamaan
(1),
mengindikasikan
bahwa
momentum
terbesar berada pada posisi 177 cm
dihitung dari dasar sungai.
Untuk tinggi muka air 238 cm (warna
merah), persamaan matematiknya yakni :
y = 22.57 + 0.824 x – 0.002 x2
(2)
Hasil pengujian pada persamaan (2)
diperoleh momentum terbesar berada di
titik optimum (dy/dx=0) atau x = 206 cm,
dengan momentum y = 107.44 gr.cm-2.det-1.
Dari
hasil
persamaan
(2),
mengindikasikan
bahwa
momentum
terbesar berada pada posisi 206 cm
dihitung dari dasar ke permukaan sungai.
Untuk tinggi muka air 246 cm (warna
hitam), persamaan matematiknya adalah:
y = 30.79 + 0.828 x – 0.002 x2
(3)
Model
matematik
ini
berbentuk
persamaan kuadratik, adapun hasil
pengujian pada persamaan (3) diperoleh
sebagai berikut: Momentum terbesar
berada di titik optimum (dy/dx=0) yaitu x
= 207 cm, dengan besar momentum y
=116.488 gr.cm-2.det-1.
Dari hasil
persamaan (3), mengindikasikan bahwa
momentum terbesar berada pada posisi
207 cm dihitung dari dasar ke permukaan
sungai.
Perbandingan
ketiga
model
pengaruh dampak peningkatan muka air
terhadap perubahan variabel momentum
di lokasi pengukuran Muara(hilir) Sungai
Tondano mengindikasikan bahwa dengan
meningkatnya tinggi permukaan karena
kenaikan muka air (permukaan air
sungai)
posisi
momentum
terbesar
bergeser atau bergerak dari tengah ke
ISBN 978-602-71273-1-9
permukaan
yang
berdampak
pada
kerusakan lingkungan sungai.
Untuk menguji perbedaan ketiga
tingkat kenaikan muka air tersebut
dilakukan
pengujian
lanjutan
dari
ANOVA yaitu Uji Tukey atau biasa
dikenal dengan uji BNT (beda nyata
terkecil), sebagai berikut:
Pengujian
perbedaan momentum pada tingkat
kenaikan muka air 1(biru) dengan tingkat
kenaikan muka air 2 (merah) dengan
perbedaan momentum adalah 33.7 gr.cm2.det-1,
mengindikasikan
adanya
perbedaan momentum yang signifikan
pada tingkat kenaikan muka air 1 dan 2.
Pengujian perbedaan momentum pada
tingkat kenaikan muka air 1 dengan
tingkat kenaikan muka air 3 (hitam)
dengan perbedaan momentum adalah
53.14
gr.cm-2.det-1,
mengindikasikan
adanya perbedaan momentum yang
signifikan pada tingkat kenaikan muka
air 1 dan 3. Pengujian perbedaan
momentum pada tingkat kenaikan muka
air 2 (merah) dengan tingkat kenaikan
muka air 3 (hitam) dengan perbedaan
momentum adalah 9.44 gr.cm-2.det-1,
mengindikasikan
adanya
perbedaan
momentum yang signifikan pada tingkat
kenaikan muka air 2 dan 3. Sehingga
dapat disimpulkan di Muara Sungai
Tondano pada Lokasi ± 800 meter dari
mulut sungai, bahwa momentum akan
meningkat seiring dengan meningkatnya
muka air.
2. Daerah Hulu
Pada lokasi ini, pengujian model
hubungan antara jarak pengukuran dari
dasar
sungai
dengan
perubahan
momentum didasarkan pada kenaikan
tinggi muka air (15-75, 20-90, 20-95)cm
(Gambar 2), dengan metode curve fit
(pengepasan
kurva)
memperlihatkan
bahwa dari nilai koefisien determinasi
tertinggi (R Square) terpilih model regresi
kuadratik
(quadratic).
Gambar
2
menunjukkan model variabel momentum
dengan persamaan kuadratik masingmasing: untuk tinggi kenaikan muka air
dengan kedalaman 75 cm dari dasar
sungai adalah,
y = -10.069 + 1.454 x – 0.0138 x2
(4)
F-G-22
SEMINAR NASIONAL FISIKA DAN PEMBELAJARANNYA 2015
35
30
Momentum (gr.cm-2.det-1)
25
20
15
10
(15 - 75) cm
(20 – 90) cm
(20 – 95) cm
5
0
0
50
100
Jarak dari dasar sungai(cm)
Gambar 2. Grafik hubungan antara
kedalaman dan perubahan variabel
momentum
untuk tinggi kenaikan muka air dengan
kedalaman 90 cm dari dasar sungai
adalah,
y = –11.176 + 1.419 x – 0.0122x2
(5)
dan untuk tinggi kenaikan muka air
dengan kedalaman 95 cm dari dasar
sungai adalah,
y = 12.277 + 1.3669 x – 0.0108 x2
(6)
Pengujian persamaan (4), (5). dan (6),
masing-masing
diperoleh momentum
terbesar berada di titik optimum (dy/dx =
0) yakni: x = 52.7 cm, x = 58.18 cm, dan x =
63.28 cm. Momentum dititik optimum x =
52.7 cm sebesar y = 28.3 gr.cm-2.det-1,
momentum dititik optimum x = 58.18
sebesar y = 30.12 gr.cm-2.det-1, dan
momentum dititik optimum x = 63.28 cm
sebesar y = 30.97 gr.cm-2.det-1.
Perbandingan
ketiga
model
pengaruh dampak peningkatan muka air
terhadap perubahan variabel momentum
di lokasi pengukuran hulu Sungai
Tondano
mengindikasikan
bahwa
peningkatan tinggi permukaan air sungai,
posisi momentum terbesar tetap bergeser
kearah
permukaan
walaupun
perubahannya kecil dan tidak terlalu
berdampak pada kerusakan lingkungan
sungai. Hal ini disebabkan karena
ISBN 978-602-71273-1-9
kecepatan aliran dan kerapatan tidak
signifikan.
Analisis memperlihatkan bahwa
secara umum, model variabel fisis
momentum aliran air memiliki pola
kuadratik dimana terjadi peningkatan
seiring meningkatnya jarak dari dasar
sungai, akan tetapi mengalami penurunan
pada kondisi jarak dari dasar sungai yang
lebih jauh.
Pemodelan
variabel
fisis
momentum aliran menunjukkan fungsi
matemetik dengan persamaan kuadratik
pada posisi hulu dan muara sungai
Tondano. Perbedaan yang berarti dari
kedua posisi pengukuran terletak pada
perubahan gradient yang lebih landai
pada posisi hulu di bandingkan dengan
posisi hilir. Kondisi ini berbeda banyak
disebabkan oleh perubahan kecepatan
aliran pada posisi muara. Posisi gradient
momentum akan berubah pada kondisi
tingkatan muka air yang membesar dan
berdampak negatif pada tebing sungai
atau kondisi lingkungan sungai dibagian
muara sungai. Hasil penelitian menjadi
penting dalam upaya adaptasi dan
mitigasi kondisi banjir
KESIMPULAN
Hasil penelitian kondisi fisis
momentum
aliran
air
terhadap
peningkatan kenaikan permukaan air
sungai, maka kesimpulan yang diperoleh
sebagai berikut: Hasil analisis dan
pemodelan variabel fisis momentum aliran
menunjukkan fungsi matemetik dengan
persamaan kuadratik pada posisi hulu
dan muara sungai Tondano
Perbedaan yang berarti dari kedua
posisi
pengukuran
terletak
pada
perubahan gradient dimana pada posisi
hulu lebih landai di bandingkan dengan
posisi hilir.
Hasil analisis pemodelan variabel
fisis momentum aliran air menunjukkan
bahwa dengan meningkatnya kenaikan
muka air maka momentum maksimum
sungai akan bergeser ke arah permukaan
air sungai.yang berpotensi pada rusaknya
kondisi lingkungan sungai.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih kepada
Lembaga Penelitian Universitas Negeri
F-G-23
SEMINAR NASIONAL FISIKA DAN PEMBELAJARANNYA 2015
Manado
yang
telah
membantu
terlaksananya penelitian ini, serta ucapan
terima kasih juga kepada
direktorat
Pendidikan Tinggi (DIKTI)
yang
memberikan dana penelitian (Skim
Fundamental).
DAFTAR RUJUKAN
Balasch J. C., X. Castelltort, P.Llorens and
Gallart F, 1992.
Hydrological and
Sediment Dynamics Network Design in
a Mediterranean Mountains Area
Subject to Gully Erosion. Proceedings
of the International Symposium on
Erosion and Sediment Transport
Monitoring Programs in River Basin,
Oslo, Norway, 24 – 28 August 1992, p :
433-442.
Brody, S.D, Zahran, S, Highfield, W.W,
Bernhardts, S.P., and Vedlitcz A. 2009.
Policy Learning for Flood Mitigation: A
Longitudinal
Assessment
of
the
Community Rating System in Florida.
Risk Annal. Vol 29. pp 912-929.
Coburn, A.W., Spence R.J.S, and Pomonis
A. 1994. Disaster Mitigation, 2nd ed.
Cambridge,
UK:
Cambridge
Architectural Research Limited.
Euripidou, E, and V. Murray. 2004. Public
Health Impact of Floods and Chemical
Contamination. Journal of Public Heatl
(Oxf), Vol 26, pp.376-383.
Kumajas,
M.
2014.
Sosial
and
Environmental Impacts on Flood at the
Mouth of Tondano River. International
ISBN 978-602-71273-1-9
Journal of Applied Enviromental
Sciences, Vol 9, pp.2587-2600.
Nanlohy, J.B., Jayadi, R, and Istiarto.
2008. Studi Alternatif Pengendalian
Banjir Sungai Tondano di Kota
Manado. Forum Teknik Sipil Vol 18.
Resnick, R. and D. Halliday. 1985. Physics.
Terjemahan
oleh
Silaban
P.
danSuciptoE.Erlangga – Jakarta.
Seyhan, E. 1990.dasar-DasarHidrology.
McGraw-Hill Pub Co.Ltd, New Delhi
Sugiyono,
2007.Metode
Penelitian
(Pendekatan Kuantitatif, Kualitatif, dan
R & D). Bandung: Alfabeta. 23
Taniguchi S., Y. Itakura, K. Miyamoto,
and J. Kurihara, 1992. A New Aqustic
Sensor for Sediment
Discharge
Measurement. Proceedings of the
International Symposium on Erosion
and Sediment Transport Monitoring
Programs in River Basin, Oslo, Norway,
24 – 28 August 1992, p : 135-141.
Ven, Te Chow. 1986. Handbook of Applied
Hydrology. McGraw_Hill Book CO.,
Toronto.
Yugian L, 1992. The Design and Operation
of Sediment Transport Measurements
Programmes in River Basins: the
Chinese Experience. Proceedings of the
International Symposium on Erosion
and Sediment Transport Monitoring
Programs in River Basin, Oslo, Norway,
24 – 28 August 1992, p : 373-378.
F-G-24
Karakter Variabel fisis Aliran Hulu dan Muara Sungai Tondano
Berdasarkan Kenaikan Muka Air
MARTHEN KUMAJAS
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Manado
E-mail: kumajasmarthen@yahoo.co.id
TEL: 081252862483
ABSTRAK: Karya ilmiah ini secara umum akan menggambarkan karakter aliran fisis hulu
dan muara sungai Tondano dan menyajikan kurva (rating curve) distribusi momentum menurut
kedalaman air, pada tiga tingkatan berdasarkan peningkatan kenaikan permukaan air sungai.
Data variabel fisis momentum aliran berdasarkan kerapatan massa air serta kecepatan
aliaran air yang dilakukan pada posisi muara ± 800 meter dari mulut sungai (hilir) dan posisi
hulu pada jarak ± 300 meter dari outlet danau Tondano. Hasil analisis dan pemodelan variabel
fisis momentum aliran menunjukkan fungsi matemetik dengan persamaan kuadratik pada
posisi hulu dan muara sungai Tondano. Perbedaan yang berarti dari kedua posisi pengukuran
terletak pada perubahan gradient yang lebih landai pada posisi hulu di bandingkan dengan
posisi hilir. Kondisi ini berbeda banyak disebabkan oleh perubahan kecepatan aliran pada posisi
muara. Posisi gradient momentum akan berubah pada kondisi tingkatan muka air yang
membesar dan berdampak negatif pada tebing sungai atau kondisi lingkungan sungai dibagian
muara sungai. Hasil penelitian menjadi penting dalam upaya adaptasi dan mitigasi kondisi
banjir
Kata Kunci: Karakter aliran, variabel fisis hulu, hilir.
PENDAHULUAN
Sungai Tondano dari hulu sungai
hingga muara sungai sangat bermanfaat
bagi masyarakat yang berada disepanjang
sungai maupun masyarakat Sulawesi
Utara pada umumnya.
Pemanfaatan
sungai Tondano dari waktu ke waktu
semakin besar. Pada daerah hulu, saat ini
air sungai Tondano digunakan antara lain
untuk mengairi persawahan, dan pada
daerah antara hulu dan hilir digunakan
sebagai pembangkit listrik tenaga air
(PLTA Tonsea Lama, PLTA Tanggari
1,Dan PLTA Tanggari 2) sedangkan
didaerah
dekat
muara,
saat
ini
dimanfaatkan antara lain sebagai air
minum masyarakat Kota Manado.
Di sisi lain, pada saat kenaikan
muka
air
karena
hujan
yang
mengakibatkan banjir, sungai Tondano
telah
berulang
kali
menyebabkan
kerugian material bagi masyarakat
sekitar, bahkan masyarakat umum
(Euripidou, 2004)). Akibat bencana ini
adalah kerugian yang cukup besar dengan
rusaknya bangunan pemerintah, rumah
penduduk, rumah ibadah, dan lain-lain.
Dalam tahun 2006, (Nanlohy, 2008), 2010
ISBN 978-602-71273-1-9
dan 2014 (Kumajas (2014) setiap banjir
akan
menggenangi
lokasi-lokasi
pemukiman
di
Kota
Manado.
Penanggulangan dampak banjir sungai
Tondano, di sepanjang sungai merupakan
permasalahan yang perlu dipecahkan dan
diantisipasi (Corburn, 1994).
Masalah yang disebabkan oleh
kenaikan muka air sungai antara lain:
kerusakan pemukiman, pengikisan tebing
sungai, hancurnya tanggul pencegah erosi
dan
lain
sebagainya,
secara
fisis
berhubungan erat dengan momentum
aliran.
Besaran fisis ini, kuantitasnya
akan menjadi sangat besar pada saat
terjadinya peningkatan kenaikan muka
air
(banjir),
baik
dikarenakan
pertambahan kecepatan aliran dan
pertambahan kerapatan (density) massa
air (Brody, et al, 2009, Taniguchi S., et al,
1992., Yugian L, 1992). Secara teoritis,
peningkatan kenaikan muka air akan
meningkatkan
momentum
yang
disebabkan oleh aliran dengan muatan
melayang (suspended load), di lain pihak
dampak erosi dasar sungai semakin
meningkat
karena
peningkatan
momentum aliran dengan transport bahan
alas (bed load transport). Pengukuran
F-G-20
SEMINAR NASIONAL FISIKA DAN PEMBELAJARANNYA 2015
METODE PENELITIAN
Pengukuran dan pengambilan data
dilakukan di Daerah Aliran Sungai (DAS)
Tondano yang terletak di bagian hulu
sungai ± 300 meter dari outlet Danau
Tondano Kabupaten Minahasa dan di
bagian hilir ± 800 meter dari mulut sungai
(hilir) Kota Manado Propinsi Sulawesi
Utara.
Data yang diukur yaitu:
Kerapatan (berdasarkan massa air dan
volume air), kedalaman, serta kecepatan
aliran. Alat analisis yang digunakan
untuk
variabel fisis momentum,
digambarkan pada tiap kedalaman,
menggunakan pendekatan curve fitting
atau pengepasan kurva. Adapun model
persamaan yang sesuai (dalam pemodelan
statisitka) yaitu model linier, logaritma,
inverse, kuadratik, compound, power, S,
growth, exponential, dan logistic. Model
ISBN 978-602-71273-1-9
yang terpilih dalam curve fit adalah model
yang memiliki nilai R Square terbesar.
Model yang terpilih adalah model yang
dapat memetakan titik terdekat dengan
garis. Ukuran yang menentukan dekatnya
titik dari garis adalah ukuran R2. Nilai RSquare tersebut berada pada nilai 0
sampai 1 atau 0% hingga 100%. Semakin
dekat dengan 100%, semakin baik model
yang diperoleh. Untuk membandingkan
momentum pada tiga tingkatan kenaikan
muka air sungai digunakan Analysis of
Ragam atau ANOVA. ANOVA digunakan
untuk menguji perbedaan nilai rata-rata
antar kedua atau lebih grup/kelompok
berdasarkan atas satu variabel penelitian,
dimana variabel diukur dalam skala
interval/rasio. (Sugiyono, 2007).
HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Daerah Hilir
Variabel fisis berupa momentum
aliran air dinyatakan dengan gr.cm-2.det-1
dilakukan
di
Muara(hilir)
Sungai
Tondano. Pengujian model hubungan
antara jarak pengukuran dari dasar
sungai dengan perubahan momentum
yang didasarkan pada kenaikan tinggi
muka air (21-220, 23-238, 24--246) cm
(Gambar 1), dengan metode curve fit
(pengepasan
kurva)
memperlihatkan
bahwa dari nilai koefisien determinasi
tertinggi (R Square) terpilih model regresi
kuadratik (quadratic).
120
100
80
Momentum (gr.cm-2.det-1)
yang dilakukan oleh Pusat Pengelolaan
Lingkungan Hidup Kementrian Negara
Lingkungan Hidup, 2007 di daerah muara
sungai Tondano, menyimpulkan bahwa
debit sedimen transport meningkat lebih
signifikan
dibandingkan
dengan
peningkatan debit aliran pada saat terjadi
banjir. Balasch, et al.. (1992), menyatakan
bahwa
ketersediaan
data
hasil
pengukuran
variabel
aliran
serta
mekanisme sedimentasi dari sumber
sedimen ke outlet, merupakan informasi
penting untuk konservasi lahan di daerah
hulu dan juga merupakan informasi yang
menjadi dasar bagi masyarakat dan
pemerintah dalam rangka pengelolaan
sumber daya alam. Permasalan lain yang
muncul berkaitan dengan penyediaan data
dan informasi kondisi sungai adalah
ketersediaan biaya, peralatan, metode, tim
peneliti dan lain sebagainya.
Uraian di atas memperlihatkan
bahwa
perlunya
suatu
pemodelan
mengenai variabel fisis aliran air sungai
yaitu momentum. Dengan mengetahui
pemodelan
variabel
fisis
tersebut
diharapkan
mendapatkan
gambaran
mengenai profil vertikal momentum aliran
berdasarkan atas variasi kedalaman air.
Interaksi
kegiatan
manusia
dan
lingkungan hampir selalu membawa
dampak positif maupun negatif sepanjang
waktu.
60
40
20
(21 - 220) cm
(23 – 238) cm
(24 – 248) cm
0
0
100
200
300
Jarak dari dasar sungai (cm)
Gambar 1. Grafik hubungan antara
kedalaman dan perubahan variabel
momentum
F-G-21
SEMINAR NASIONAL FISIKA DAN PEMBELAJARANNYA 2015
Dari Gambar 1, Persamaan kuadratik
yang diperoleh dari model matematik
variabel momentum (warna biru) dengan
tinggi muka air 220 cm yakni:
y = –1.086 + 0.708 x – 0.002 x2
(1)
Hasil pengujian pada persamaan (1)
diperoleh momentum terbesar berada di
titik optimum (dy/dx = 0) yaitu x = 177
cm, dengan momentum y = 63.74 gr.cm-2.
det-1.
Dari
hasil
persamaan
(1),
mengindikasikan
bahwa
momentum
terbesar berada pada posisi 177 cm
dihitung dari dasar sungai.
Untuk tinggi muka air 238 cm (warna
merah), persamaan matematiknya yakni :
y = 22.57 + 0.824 x – 0.002 x2
(2)
Hasil pengujian pada persamaan (2)
diperoleh momentum terbesar berada di
titik optimum (dy/dx=0) atau x = 206 cm,
dengan momentum y = 107.44 gr.cm-2.det-1.
Dari
hasil
persamaan
(2),
mengindikasikan
bahwa
momentum
terbesar berada pada posisi 206 cm
dihitung dari dasar ke permukaan sungai.
Untuk tinggi muka air 246 cm (warna
hitam), persamaan matematiknya adalah:
y = 30.79 + 0.828 x – 0.002 x2
(3)
Model
matematik
ini
berbentuk
persamaan kuadratik, adapun hasil
pengujian pada persamaan (3) diperoleh
sebagai berikut: Momentum terbesar
berada di titik optimum (dy/dx=0) yaitu x
= 207 cm, dengan besar momentum y
=116.488 gr.cm-2.det-1.
Dari hasil
persamaan (3), mengindikasikan bahwa
momentum terbesar berada pada posisi
207 cm dihitung dari dasar ke permukaan
sungai.
Perbandingan
ketiga
model
pengaruh dampak peningkatan muka air
terhadap perubahan variabel momentum
di lokasi pengukuran Muara(hilir) Sungai
Tondano mengindikasikan bahwa dengan
meningkatnya tinggi permukaan karena
kenaikan muka air (permukaan air
sungai)
posisi
momentum
terbesar
bergeser atau bergerak dari tengah ke
ISBN 978-602-71273-1-9
permukaan
yang
berdampak
pada
kerusakan lingkungan sungai.
Untuk menguji perbedaan ketiga
tingkat kenaikan muka air tersebut
dilakukan
pengujian
lanjutan
dari
ANOVA yaitu Uji Tukey atau biasa
dikenal dengan uji BNT (beda nyata
terkecil), sebagai berikut:
Pengujian
perbedaan momentum pada tingkat
kenaikan muka air 1(biru) dengan tingkat
kenaikan muka air 2 (merah) dengan
perbedaan momentum adalah 33.7 gr.cm2.det-1,
mengindikasikan
adanya
perbedaan momentum yang signifikan
pada tingkat kenaikan muka air 1 dan 2.
Pengujian perbedaan momentum pada
tingkat kenaikan muka air 1 dengan
tingkat kenaikan muka air 3 (hitam)
dengan perbedaan momentum adalah
53.14
gr.cm-2.det-1,
mengindikasikan
adanya perbedaan momentum yang
signifikan pada tingkat kenaikan muka
air 1 dan 3. Pengujian perbedaan
momentum pada tingkat kenaikan muka
air 2 (merah) dengan tingkat kenaikan
muka air 3 (hitam) dengan perbedaan
momentum adalah 9.44 gr.cm-2.det-1,
mengindikasikan
adanya
perbedaan
momentum yang signifikan pada tingkat
kenaikan muka air 2 dan 3. Sehingga
dapat disimpulkan di Muara Sungai
Tondano pada Lokasi ± 800 meter dari
mulut sungai, bahwa momentum akan
meningkat seiring dengan meningkatnya
muka air.
2. Daerah Hulu
Pada lokasi ini, pengujian model
hubungan antara jarak pengukuran dari
dasar
sungai
dengan
perubahan
momentum didasarkan pada kenaikan
tinggi muka air (15-75, 20-90, 20-95)cm
(Gambar 2), dengan metode curve fit
(pengepasan
kurva)
memperlihatkan
bahwa dari nilai koefisien determinasi
tertinggi (R Square) terpilih model regresi
kuadratik
(quadratic).
Gambar
2
menunjukkan model variabel momentum
dengan persamaan kuadratik masingmasing: untuk tinggi kenaikan muka air
dengan kedalaman 75 cm dari dasar
sungai adalah,
y = -10.069 + 1.454 x – 0.0138 x2
(4)
F-G-22
SEMINAR NASIONAL FISIKA DAN PEMBELAJARANNYA 2015
35
30
Momentum (gr.cm-2.det-1)
25
20
15
10
(15 - 75) cm
(20 – 90) cm
(20 – 95) cm
5
0
0
50
100
Jarak dari dasar sungai(cm)
Gambar 2. Grafik hubungan antara
kedalaman dan perubahan variabel
momentum
untuk tinggi kenaikan muka air dengan
kedalaman 90 cm dari dasar sungai
adalah,
y = –11.176 + 1.419 x – 0.0122x2
(5)
dan untuk tinggi kenaikan muka air
dengan kedalaman 95 cm dari dasar
sungai adalah,
y = 12.277 + 1.3669 x – 0.0108 x2
(6)
Pengujian persamaan (4), (5). dan (6),
masing-masing
diperoleh momentum
terbesar berada di titik optimum (dy/dx =
0) yakni: x = 52.7 cm, x = 58.18 cm, dan x =
63.28 cm. Momentum dititik optimum x =
52.7 cm sebesar y = 28.3 gr.cm-2.det-1,
momentum dititik optimum x = 58.18
sebesar y = 30.12 gr.cm-2.det-1, dan
momentum dititik optimum x = 63.28 cm
sebesar y = 30.97 gr.cm-2.det-1.
Perbandingan
ketiga
model
pengaruh dampak peningkatan muka air
terhadap perubahan variabel momentum
di lokasi pengukuran hulu Sungai
Tondano
mengindikasikan
bahwa
peningkatan tinggi permukaan air sungai,
posisi momentum terbesar tetap bergeser
kearah
permukaan
walaupun
perubahannya kecil dan tidak terlalu
berdampak pada kerusakan lingkungan
sungai. Hal ini disebabkan karena
ISBN 978-602-71273-1-9
kecepatan aliran dan kerapatan tidak
signifikan.
Analisis memperlihatkan bahwa
secara umum, model variabel fisis
momentum aliran air memiliki pola
kuadratik dimana terjadi peningkatan
seiring meningkatnya jarak dari dasar
sungai, akan tetapi mengalami penurunan
pada kondisi jarak dari dasar sungai yang
lebih jauh.
Pemodelan
variabel
fisis
momentum aliran menunjukkan fungsi
matemetik dengan persamaan kuadratik
pada posisi hulu dan muara sungai
Tondano. Perbedaan yang berarti dari
kedua posisi pengukuran terletak pada
perubahan gradient yang lebih landai
pada posisi hulu di bandingkan dengan
posisi hilir. Kondisi ini berbeda banyak
disebabkan oleh perubahan kecepatan
aliran pada posisi muara. Posisi gradient
momentum akan berubah pada kondisi
tingkatan muka air yang membesar dan
berdampak negatif pada tebing sungai
atau kondisi lingkungan sungai dibagian
muara sungai. Hasil penelitian menjadi
penting dalam upaya adaptasi dan
mitigasi kondisi banjir
KESIMPULAN
Hasil penelitian kondisi fisis
momentum
aliran
air
terhadap
peningkatan kenaikan permukaan air
sungai, maka kesimpulan yang diperoleh
sebagai berikut: Hasil analisis dan
pemodelan variabel fisis momentum aliran
menunjukkan fungsi matemetik dengan
persamaan kuadratik pada posisi hulu
dan muara sungai Tondano
Perbedaan yang berarti dari kedua
posisi
pengukuran
terletak
pada
perubahan gradient dimana pada posisi
hulu lebih landai di bandingkan dengan
posisi hilir.
Hasil analisis pemodelan variabel
fisis momentum aliran air menunjukkan
bahwa dengan meningkatnya kenaikan
muka air maka momentum maksimum
sungai akan bergeser ke arah permukaan
air sungai.yang berpotensi pada rusaknya
kondisi lingkungan sungai.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih kepada
Lembaga Penelitian Universitas Negeri
F-G-23
SEMINAR NASIONAL FISIKA DAN PEMBELAJARANNYA 2015
Manado
yang
telah
membantu
terlaksananya penelitian ini, serta ucapan
terima kasih juga kepada
direktorat
Pendidikan Tinggi (DIKTI)
yang
memberikan dana penelitian (Skim
Fundamental).
DAFTAR RUJUKAN
Balasch J. C., X. Castelltort, P.Llorens and
Gallart F, 1992.
Hydrological and
Sediment Dynamics Network Design in
a Mediterranean Mountains Area
Subject to Gully Erosion. Proceedings
of the International Symposium on
Erosion and Sediment Transport
Monitoring Programs in River Basin,
Oslo, Norway, 24 – 28 August 1992, p :
433-442.
Brody, S.D, Zahran, S, Highfield, W.W,
Bernhardts, S.P., and Vedlitcz A. 2009.
Policy Learning for Flood Mitigation: A
Longitudinal
Assessment
of
the
Community Rating System in Florida.
Risk Annal. Vol 29. pp 912-929.
Coburn, A.W., Spence R.J.S, and Pomonis
A. 1994. Disaster Mitigation, 2nd ed.
Cambridge,
UK:
Cambridge
Architectural Research Limited.
Euripidou, E, and V. Murray. 2004. Public
Health Impact of Floods and Chemical
Contamination. Journal of Public Heatl
(Oxf), Vol 26, pp.376-383.
Kumajas,
M.
2014.
Sosial
and
Environmental Impacts on Flood at the
Mouth of Tondano River. International
ISBN 978-602-71273-1-9
Journal of Applied Enviromental
Sciences, Vol 9, pp.2587-2600.
Nanlohy, J.B., Jayadi, R, and Istiarto.
2008. Studi Alternatif Pengendalian
Banjir Sungai Tondano di Kota
Manado. Forum Teknik Sipil Vol 18.
Resnick, R. and D. Halliday. 1985. Physics.
Terjemahan
oleh
Silaban
P.
danSuciptoE.Erlangga – Jakarta.
Seyhan, E. 1990.dasar-DasarHidrology.
McGraw-Hill Pub Co.Ltd, New Delhi
Sugiyono,
2007.Metode
Penelitian
(Pendekatan Kuantitatif, Kualitatif, dan
R & D). Bandung: Alfabeta. 23
Taniguchi S., Y. Itakura, K. Miyamoto,
and J. Kurihara, 1992. A New Aqustic
Sensor for Sediment
Discharge
Measurement. Proceedings of the
International Symposium on Erosion
and Sediment Transport Monitoring
Programs in River Basin, Oslo, Norway,
24 – 28 August 1992, p : 135-141.
Ven, Te Chow. 1986. Handbook of Applied
Hydrology. McGraw_Hill Book CO.,
Toronto.
Yugian L, 1992. The Design and Operation
of Sediment Transport Measurements
Programmes in River Basins: the
Chinese Experience. Proceedings of the
International Symposium on Erosion
and Sediment Transport Monitoring
Programs in River Basin, Oslo, Norway,
24 – 28 August 1992, p : 373-378.
F-G-24