PANDUAN_QUAL2K KLH TEGAL

QUAL2Kw

Panduan Penguna

(versi 5.1)

A Modeling framework for simulating river and stream water quality

?? 2006

Publication No. 06-03-0??

printed on recycled paper

QUAL2K 2 Jun 8, 2004

Laporan ini hadir di dalam home page milik Department of Ecology di World Wide Web dengan

alamat http://www.ecy.wa.gov/biblio/04030??.html

Untuk mendapat cetakan laporan ini, dapat menghubungi:

Alamat: PO Box 47600, Olympia WA 98504-7600

E-mail: [email protected]

Telepon: (360) 407-7472

Refer to Publication Number 06-03-0??

Semua nama produk, ataupun nama perusahaan yang digunakan dalam laporan ini, hanya

bersifat sebagai penjelasan dan tidak digunakan untuk dipublikasikan oleh pengarang atau

Department of Ecology.

Department of Ecology adalah sebuah perusahaan yang memberi kesempatan merata dan tidak

membedakan dengan alasan ras, kepercayaan, warna kulit, kelumpuhan, umur, agama, negara,

jenis kelamin, status perkawinan, kelumpuhan akibat perang, atau orientasi seksual

Jika anda membutuhkan akomodasi khusus atau memerlukan format lain dari laporan ini, harap

hubungi Joan LeTourneau at 360-407-6764 (voice) or 711 or 1-800-833-6388 (TTY).

mailto:[email protected]

QUAL2K 3 Jun 8, 2004

QUAL2Kw Panduan Penguna

(versi 5.1)

A modeling framework for simulating river and stream water quality

by

Greg Pelletier1 and Steve Chapra

2

Environmental Assessment Program

Olympia, Washington 98504-7710

?? 2006

Waterbody No. ??

Publication No. 06-03-0??

printed on recycled paper

1 Environmental Engineer, Washington State Department of Ecology, Olympia, WA.

2 Professor and Louis Berger Chair in Computing and Engineering, Tufts University, Medford, MA.

QUAL2K 5 July 16, 2004

1 USERS MANUAL

1.1 OVERVIEW

Pemrograman yang digunakan untuk melakukan perhitungan untuk QUAL2K ditulis dengan

menggunakan Visual Basic for Applications (VBA). Fortran juga hadir sebagai pilihan. Excel

digunakan untuk memasukan dan membaca data.

Warna digunakan untuk menandakan bilamana informasi dimasukan oleh pengguna atau

dikeluarkan oleh program:

Biru Pucat menandakan bahwa informasi dimasukan oleh pengguna.

Kuning Pucat menandakan informasi yang dimasukan oleh pengguna, dan kemudian

dikeluarkan sebagai grafis oleh Q2K.

Hijau Pucat menandakan informasi yang dikeluarkan Q2K.

Warna Gelap digunakan sebagai label dan tidak boleh dirubah.

Semua lembar kerja memiliki tiga tombol (Gbr.1):

Open Files. Ketika tombol ini ditekan, jendela pemilih file akan membuka secara

otomatis untuk memungkinkan anda memilih sebuah data file. Semua QUAL2K data

mempunyai extension, *.q2k.

Run VBA. Tombol ini mengakibatkan Q2K untuk mengeluarkan model dalam versi VBA

dan membuat data file yang menyimpan informasi yang dimasukan. Data file kemudian

dapat dibuka kembali dengan menggunakan tombol Open File.

Run Fortran. Tombol ini mengakibatkan Q2K untuk mengeluarkan model dalam versi

Fortran dan membuat data file yang menyimpan informasi yang dimasukan. Data file

kemudian dapat dibuka kembali dengan menggunakan tombol Open File.

Versi Fortran dan versi VBA memberi hasil yang identik, hanya saja versi Fortran berjalan lebih

cepat karena berupa compiled executable program.

Gbr. 1. Tombol yang digunakan oleh Q2K.


1.2 Lembar Kerja MODEL PARAMETER

Beberapa lembar kerja digunakan untuk memasukan informasi dan parameter yang dibutuhkan

untuk menjalankan model. ini dapat diketahui dari tombol berwarna biru muda (turquoise).

1.2.1 Lembar Kerja QUAL2Kw

Lembar kerja QUAL2K (Gbr. 2) digunakan untuk memasukan informasi dasar mengenai sebuah

model aplikasi.

Gbr. 2. Lembar kerja QUAL2K.

River name. Nama dari sungai yang menjadi dasar model. Setelah program ini dijalankan, nama

beserta tanggal yang dimasukan, akan ditampilkan di Semua lembar kerja dan model.

Saved file name. Ini adalah nama dari file yang ditampilkan Q2K dijalankan.

Directory where file saved. Ini menjelaskan lebih jauh mengenai jalur lengkap dimana file itu

disimpan.


Month. Bulan dimana simulasi model dijalankan. Ini dimasukan dalam format (e.g., Januari = 1,

Febuari = 2, etc.).

Day. Hari dimana simulasi model dijalankan.

Year. Tahun dimana simulasi dijalankan (e.g., 1993)

Time zone. Pilihan tarik-bawah (Gbr. 3) memungkinkan penguna untuk memilih daerah waktu

U.S. yang benar. Contohnya, aplikasi di daerah Washington biasanya menggunakan daerah waktu

Pacific. Penguna juga dapat menggunakan cell B14 untuk memasukan jam manapun untuk daerah

waktu GMT/UTC (e.g. daerah jam Pacific adalah -8 jam, GMT/UTC adalah 0 jam, dsb.).

Membiarkan cell B14 kosong akan mengakibatkan daerah waktu mengarah ke daerah GMT/UTC.

Gbr. 3. Menu Pull Down untuk mengatur daerah waktu.

Daylight savings time. Menu Pull-Down yang memungkinkan penguna untuk menyesuaikan

keadaan cahaya matahari berkelanjutan. (Yes atau No).

Calculation step. Ini adalah langkah waktu yang digunakan untuk penghitungan, ini harus dipilih

dari Menu Pull-Down.

Number of days. Ini mendefinisikan lama penghitungan. Pilihan ini harus menjadi integer yang

lebih atau setara dengan 2 hari. Batasan ini diberlakukan karena model dijalankan dalam mode

waktu variabel sampai model mencapai status siap. Karena itu hari pertama simulasi secara

definisi akan di-dominasi oleh kondisi mulainya. Jika penguna memasukan nilai yang kurang dari

2 hari, program akan secara otomatis akan menaruh waktu akhir kepada 2 hari. Waktu akhir harus

menjadi dua kali lipat dari lama waktu jelajah sungai. Untuk sungai dengan waktu jelajah yang

pendek dimana algae bawah di simulasikan, biasanya harus lebih lama.

Solution method (integration). Pilihan tarik-bawah yang memungkinkan penguna untuk memilih

antara tiga cara menghitung untuk menyelesaikan hitungan diferensial dari variabel yang tertera.

Pilihannya adalah (1) metode Euler, (2) metode fourth-order Runge-Kutta (RK4), dan (3) metode

langkah waktu adaptif. Metode langkah waktu adaptif hanya tersedia jika menggunakan Fortran.

Perincian dari penjelasan metode-metode ini dapat ditemukan di Chapra dan Canale (2002).

Disarankan agar metode Euler digunakan sebagai pilihan awal karena metode ini menghasilkan

jawaban yang cukup akurat dalam taraf perhitungan komputer secara menengah. Untuk kasus

dimana hasil yang tidak jelas dengan menggunakan metode Euler atau membutuhkan jawaban

yang lebih atau paling akurat, penguna dapat memilih metode RK4 yang membutuhkan taraf

perhitungan komputer yang lebih tinggi.

Solution method (pH). Menu Pull-Down yang memungkinkan penguna untuk memilih antara

dua metode numerik untuk memecahkan untuk pH menggunakan akar lokasi. Dua pilihan ini

adalah (1) Newton-Raphson (tersedia dari awal) dan (2) pembagian dua (bisection). Penjelasan

terperinci untuk kedua metode ini dapat ditemukan di Chapra dan Canale (2002). Newton-

Raphson diusulkan sebagai pilihan awal karena berjalan lebih cepat. Bagai-manapun, ada

beberapa kasus dimana pilihan ini menjadi tidak stabil. Jika ini terjadi, pembagian dua

(bisection), walaupun lamban, sangat dianjurkan.

Simulate hyporheic exchange and pore water quality. Tiga pilihan tersedia untuk simulasi

pergantian hyporheic dan kualitas air:

Pilih 'No' untuk melewati perhitungan perpindahan masal antara kolom air dan air pori

hyporheic, dan gerak kualitas air di daerah pori hyporheic.


Pilih 'Level 1' untuk men-simulasikan perpindahan masal antara kolom air dan air pori

hyporheic, dengan gerak kualitas air di dalam daerah hyporheic sebagai peningkatan taraf

oksidasi zero-order atau first-order sebuah DOC reaksi-cepat dengan batasan dari DOC

reaksi-cepat dan oxidation rate of fast-reacting DOC with limitation from fast-reacting

DOC and oksigen larut.

Pilih 'Level 2' untuk men-simulasikan perpindahan masal antara kolom air dan air pori

hyporheic, dengan gerak kualitas air yang berhubungan dengan bacteria heterotrophic

sebagai variabel keadaan di dalam daerah sedimen hyporheic dengan batasan

pertumbuhan dari DOC reaksi-cepat, nitrat, amonia, sediment zone with growth

limitation from fast-reacting DOC, nitrate, ammonia, zat larut reaktif P, dan oksigen larut

Perpindahan masal antara kolom air dan air pori hyporheic hanya terjadi jika dimasukan nilai

positif dalam kolom AL dalam lembar 'Reach' untuk aliran pergantian hyporheic. Pilihan dan

parameter-parameter model gerak dijelaskan dalam 'Rates'.

Display dynamic diel output. Dua pilihan tersedia untuk menampilkan hasil:

Pilih 'Yes' untuk menampilkan hasil dynamic diel di lembar kerja dan tabel.

Pilih 'No' untuk melewati tampilan hasil dynamic diel. Pilihan ini akan mengakibatkan

keluarnya hasil file dan tabel dengan lebih cepat dan akan menghemat waktu untuk

penguna jika mereka menjalankan program ini dengan banyak lembar kerja dan tidak

butuh melihat hasil dynamic diel. Hasil membujur (longitudinal) dan tabel tidak akan

terpengaruhi oleh pilihan ini.

State variables for simulation. Memilih untuk menampilkan semua variabel keadaan untuk

disimulasikan atau hanya menampilkan keadaan suhu.

Simulate sediment diagenesis. Pilih 'Yes' untuk mensimulasikan diagenesis sedimen. SOD and

perubahan nutrient yang tertera di lembar kerja „Reach‟ ditambahkan kepada perhitungan ketika

diagenesis sedimen disimulasikan. Pilih 'No' untuk melewati proses diagenesis sedimen. Pilihan

ini hanya akan menggunakan SOD dan perubahan nutrient yang tertera dalam lembar kerja

'Reach' untuk menentukan perubahan sedimen.

Program determined calc step (output). Program ini melakukan langkah penghitungan yang telah

dimasukan oleh penguna dan membulatkannya kepada angka base-2 berikut yang rendah. Untuk

menggunakan langkah waktu yang lebih rendah, penguna harus mengurangi langkah perhitungan

dibawah nilai ini.

Time of last calculation. Komputer akan secara otomatis menampilkan waktu yang dibutuhkan

komputer untuk menyelesaikan simulasi ini.

Time of sunrise. Ini adalah waktu matahari terbit dari arah hilir sungai yang paling jauh.

Time of solar noon. Ini adalah waktu siang hari dari arah hilir sungai yang paling jauh.

Time of sunset. Ini adalah waktu matahari terbenam dari arah hilir sungai yang paling jauh.

Photoperiod. Ini adalah bagian dari hari dimana matahari berada dalam posisi terjauh dari arah

hilir sungai. Ini sama dengan waktu antara matahari terbit dan matahari terbenam dibagi dengan

24.


1.2.2 Lembar Kerja Headwater

Lembar kerja ini (Gbr.4) digunakan untuk memasukan aliran dan and pemusatan dari batasan-

batasan sistem.

Gbr.4. Lembar kerja Headwater digunakan untuk memasukan persyaratan batas hulu dan hilir sungai.

Flow. Arus kecepatan hulu sungai dalam m3/s.

Prescribed Downstream Boundary Jika batasan hilir sungai mempunyai pengaruh kepada

simulasi, pilihan ini ditetapkan ke “Yes”. Jika ini dilakukan, info pemusatan batas arus hilir

sungai dimasukan ke dalam cell-cell D27:Z42.

Headwater Water Quality. Cell-cell ini digunakan untuk memasukan suhu dan batas kualitas air

di daerah hulu sungai. Untuk kasus dimana keterangan bervarisi dalam jenis diel, Q2K

membolehkan penguna untuk memasukan hasil setiap jam-nya. Nilainya tidak berubah dalam

peredaran harian, masukan saja nilai mean di kolom D (untuk jam 12:00 AM) dan biarkan cell-

cell lain (kolom E sampai Z) kosong. Q2K akan secara otomatis mengaplikasikan nilai jam 12:00

AM ke semua waktu dihari-hari berikutnya.

Downstream Boundary Water Quality. Jika batasan hilir sungai mempunyai pengaruh kepada

simulasi, Cell-cell ini digunakan untuk memasukan suhu dan batas kualitas air di daerah hilir

sungai. Sama dengan kasus hulu sungai, jika nilainya tidak berubah dalam peredaran harian,

masukan saja nilai mean di kolom D (untuk jam 12:00 AM) dan biarkan cell-cell lain (kolom E

sampai Z) kosong. Q2K akan secara otomatis mengaplikasikan nilai jam 12:00 AM ke semua

waktu dihari-hari berikutnya.

QUAL2K 10 July 16, 2004

1.2.3 Lembar Kerja Reach

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukan informasi yang berhubungan dengan aliran hulu

sungai (Reach No. 0) dan jangkauan -jangkauannya (Gbr 5 sampai Gbr. 9).

Gbr 5. The first part of the Reach Worksheet used to specify reach labels, distances and elevations.

Reach for diel plot. Cell B6 digunakan untuk memasukkan nomor dari reach dimana diel plot

akan dihasilkan. Jika negatif, maka 0 atau nilai lebih tinggi dari nomor reach nya akan

dimasukkan, program akan secara otomatis mengatur nilai ke reach hilir terakhir. Perhatikan

bahwa ada tombol di samping kanan cell B6 yang memungkinkan pengguna menyajikan reach

yang berbeda dari diel plot jika model dijalankan dengan pilihan penyajian hasil diel dinamis.

Reach Label (optional). Q2K memungkinkan anda memasukkan label identifikasi untuk tiap

reach. Gambar 6 adalah contoh untuk menggambarkan skema penamaan ini. Dua reach pertama

dari sebuah sungai diperlihatkan. Karena ia menyertakan pelepasan WWTP Jefferson city, kita

bisa memilih untuk memasukkan label reach “Jefferson City WWTP” untuk tiap reach. Dengan

cara serupa kita juga bisa menamakan reach kedua sebagai “Sampling Station 27”.

QUAL2K 11 July 16, 2004

Route 11

Bridge

Jefferson City

WWTP

Upstream end

of reach 1Downstream end

of reach 2

Jefferson

Dam

Downstream end

of reach 1

Headwater

Sampling

Station 27

Gambar 6. Dua Reach pertama dari sebuah sungai.

Downstream end of reach label (optional). Q2K memungkinkan anda memasukkan label

identifikasi untuk batas antar reach. Label ini kemudian ditampilkan di lembar kerja lain untuk

mengidentifikasi reach. Sebagaimana terlihat dalam gambar 7, ujung hilir dari reach pertama

dalam gambar 6 bisa diberi label sebagai “Jefferson Dam”. Dengan cara serupa, ujung hilir dari

reach kedua bisa diberi label sebagai “Route 11 Bridge”.

Figure 7. Contoh penamaan Label untuk Reach pada Gambar 6.

Reach numbers (output). Model tersebut secara otomatis menempatkan nomor reach dalam

urutan menuju keatas.

Reach length (output). Model ini secara otomatis menghitung dan menampilkan panjang dari

tiap-tiap reach.

Downstream Latitude and Longitude (output). Model secara otomatis menghitung dan

menyajikan garis lintang dan garis bujur dari ujung hilir dari tiap-tiap reach dalam angka

desimal.

Downstream location. Pengguna harus memasukkan kilometer sungai untuk ujung hilir dari tiap

reach. Perhatikan bahwa jarak reach bisa dalam urutan ke atas atau kebawah

Upstream and downstream elevation. Pengguna harus memasukkan ketinggian dalam meter di

atas permukaan laut untuk hulu dan hilir dari tiap-tiap reach. Perhatikan bahwa informasi ini

digunakan untuk dua tujuan. Pertama, ia digunakan untuk mendeteksi turunan ketinggian karena

adanya air terjun di akhir sebuah reach. Kedua, ia digunakan untuk mengkoreksi tingkat

kejenuhan oksigen karena ketinggian. Perhatikan bahwa ia tidak digunakan untuk

menentukan tingkat kemiringan saluran. Kemiringan saluran dimasukkan secara terpisah

dalam kolom W.

Downstream Latitude and Longitude. Pengguna harus memasukkan garis lintang dan garis bujur

dari ujung hilir dari tiap-tiap reach dalam derajat, menit dan detik. Atau ia bisa dimasukkan

dalam derajat desimal yang dalam hal ini, masukan menit dan detik dikosongkan atau nol.

QUAL2K 12 July 16, 2004

Gbr 8. The part of the Reach Worksheet used to specify the system’s hydraulics.

Hydraulic Model. Q2K memungkinkan dua pilihan perhitungan kecepatan dan kedalaman

berdasarkan aliran: (1) kurva peringkat atau (2) Rumusan Manning. Penting untuk memilih satu

pilihan dan mengosongkan atau meng”nol”kan pilihan lain. Jika model mendeteksi kosong

atau nilai nol untuk Manning, ia akan menerapkan rating curves (kurva peringkat). Sebaliknya,

Manning formula digunakan jika dipilih.

Rating Curves: Velocity Coeffisient. a untuk ketinggian (m/s) = aQ

b untuk Q dalam m

3/s

Velocity Exponent. b

Depth Coeffisient. untuk kedalaman (m) atau lebar (m) = Qβ. Perhatikan bahwa seleksi

pull-down dalam cell T8 digunakan untuk memilih apakah kedalaman atau lebar yang akan

diuraikan oleh koefisiens dan eksponen dalam kolom T dan U.

Depth Exponent.

Rumus Manning:

Bottom Width. Lebar dasar reach, B0 (m).

Side Slope. Angkanya harus lebih besar dari nol. Contohnya, saluran empat persegi panjang

harus memiliki kedua sisi sama dengan nol.

Channel Slope. Kemiringan saluran dalam meter dari penurunan per meter jarak.

Manning. Angka tidak berdimensi yang membeirkan parameter kekasaran saluran. Nilai

untuk kanal buatan manusia tanpa rumput-rumputan berkisar dari 0.012 sampai 0.03 dan

untuk saluran alami adalah dari 0.025 sampai 0.2. Nilai 0.04 adalah nilai awal yang tepat

untuk banyak saluran alami.

QUAL2K 13 July 16, 2004

Gbr 9. Bagian terakhir dari Lembar Kerja Reach.

Penyebaran ditentukan. Jika penyebaran di ujung hilir dari sebuah reach telah diketahui, ia bisa

dimasukkkan dalam kolom Y dari Reach Lembar kerja. Jika cell ini dibiarkan kosong,

penyebaran akan secara otomatis dihitung oleh program.

Weir Height. Jika sebuah weir terletak di bagian ujung hilir sebuah reach, disinilah tinggi weir

dimasukkan. Jika batasannya bebas mengalir, maka dimasukkan angka nol atau dibiarkan kosong.

Prescribed Reaeration. Jika reaeration untuk reach diketahui, ia bisa dimasukkan dalam kolom

AA dari Reach Lembar kerja. Jika dibiarkan kosong, program secara internal akan

menghitungnya berdasarkan entry pada Rates Lembar kerja.

Coverage Algae Dasar. Di sebuah sungai, keseluruhan bagian dasar dari sebuah reach mungkin

tidak cocok untuk pertumbuhan bottom algae. Karnanya, Q2K memungkinkan user untuk

menentukan persen dari bagian dasar dimana tanaman bisa tumbuh. contohnya, Jika hanya

seperlima dari bagian dasar reach yang memiliki lapisan yang cocok untuk pertumbuhan

tanaman, cakupan algae bagian dasar bisa ditetapkan pada angka 20%.

Coverage Bottom SOD. di sebuah sungai, keseluruhan bagian dasar dari sebuah reach mungkin

tidak cocok untuk pembentukan oksigen sedimen. Karenanya, Q2K memungkinkan user

menentukan persentase bagian dasar dimana sedimen mengumpul dan SOD (dengan perubahan

nutrisi sedimen) bisa terjadi. contohnya, Jika hanya tiga perempat dari bagian dasar reach yang

mengumpulkan lumpur sedimen, cakupan SOD bagian dasar dari reach tersebut bisa ditetapkan

di angka 75%.

Prescribed SOD. Q2K merangsang kebutuhan oksigen sedimen untuk sebuah reach sebagai

fungsi dari jumlah detritus dan fitoplankton biomass yang menempati dari bagian air ke sedimen

pada kondisi stabil. Karena sedimen settles dari the water to the sedimen at steady state. Because

the sedimen juga bisa mengandung bahan-bahan organik tambahan karena habis selama periode

runoff dalam kondisi non stabil, Q2K memungkinkan SOD tambahan untuk ditetapkan ke tiap-

tiap reach dalam kolom AD dari Reach Lembar kerja.

Prescribed CH4 (Methane) Flux. Dengan cara serupa dengan SOD, Q2K memungkinkan

perubahan metana tambahan (karbon terkurangi) ditetapkan sebagai input ke tiap-tiap reach

dalam kolom AE dari Reach Lembar kerja

Prescribed NH4 (Ammonium) Flux. dengan cara serupa dengan SOD, Q2K memungkinkan

perubahan tambahan ammonium nitrogen ditetapkan sebagai input ke tiap-tiap reach dalam

kolom AF dari Reach Lembar kerja

Prescribed Inorganic Phosphorus Flux. dalam cara serupa dengan SOD, Q2K memungkinkan

perubahan tambahan fosfor non-organik untuk ditetapkan sebagai input ke dalam tiap-tiap reach

dalam kolom AG dari Reach Lembar kerja

QUAL2K 14 July 16, 2004

Sediment Thermal conductitivity. Tabel 4 model dokumentasi teori memberikan sejumlah nilai

umum. Nilai standarnya yang disarankan adalah 1.6 W/(m °C).

Sediment Thermal Diffuser. Tabel 4 model dokumentasi teori memberikan sejumlah nilai umum

some. Nilai standar 0.0064 cm2/sec disarankan.

Sediment Zone Thickness. Umumnya sekitar 10 jika terdapat pertukaran hyporheic yang bisa

diabaikan. Bencala dan Walters (1983) menetapkan As sebagai wilayah lintas-seksional dari zona

penyimpanan transparan. Jika zona penyimpanan transparan ini dianggap setara dengan air pori-

pori dalam zona hyporheic dan As diketahui dari studi tracer (contohnya menggunakan metode

Hart 1995), maka ketebalan zona hyporheic sedimen bisa diukur sebagai As/ (lebar * tingkat

resap).

Hyporheic Exchange Flow. Nilai ini tidak hanya digunakan jika perutkaran hyporheic

disimulasikan (jika 'Level 1' atau „Level 2‟ dipilih dalam cell B21 pada lembar 'QUAL2K'). aliran

pertukaran hyporheic besar dimasukkan sebagai bagian

Dari aliran permukaan keseluruhan untuk reach. contohnya, jika 10 persen dari pertukaran aliran

permukaan dengan zona zona hyporheic berada dalam sebuah reach, maka nilai 0.1 (10%)

dimasukkan untuk reach. Metode yang efisien untuk estimasi parameter aliran pertukaran

hyporheic dan ketebalan zona hyporheic dinyatakan oleh Hart (1995). Aritmatika untuk

perhitungan langsung parameter adalah menggunakan residu dari anggaran panas selama kalibrasi

model temperatur untuk memilih nilai yang sesuai jika semua input pertukaran panas lainnya

dihitung dengan akurat.

Hyporheic Sediment Porosity. Nilai-nilai ini hanya digunakan jika values jika pertukaran

hyporheic disimulasikan (jika dipilih 'Yes' dalam cell B21 on di lembar 'QUAL2K'). tingkat

resapan umum dari kobol, kerikil, pasir, sedimen lumpur sedimen berkisar dari sekitar 35%

sampai 50%. Nilai standar 40% disarankan.

QUAL2K 15 July 16, 2004

1.2.4 Lembaran Kerja Reach Rates

Lembar kerja ini bersifat opsional untuk memasukkan informasi terkait dengan konstanta dan

parameter spesifik terhadap reach (Gbr 9.5). parameter rate dalam lembar ini adalah opsional.

Jika ditetapkan, maka ia mengesampingkan parameter rate global yang ditetapkan pada lembar

“Rates” (lihat di bawah). parameter Rate yang bergantung pada suhu adalah input untuk 20°C di

lembar „Reach Rates’ dan disesuaikan terhadap suhu in-situ oleh QUAL2Kw. jika rate spesifik

pada reach tidak ditetapkan, maka parameter rate global di lembar 'Rates' akan berlaku. User

harus mengosongkan sel dalam lembar „Reach Rates’ untuk menggunakan nilai global dari

lembar ‘Rates’ bukan menetapkan nilai-nilai yang spesifik untuk reach.

Gbr 9.5. Bagian pertama dari lembar kerja Reach Rates.

Berikut adalah parameter yang dapat di masukan dalam lembar Reach Rates :

Reaeration rates

Inorganic suspended solids settling velocity

Slow CBOD rates

o Hydrolysis

o Oxidation

Fast CBOD oxidation rate

Organic N rates

o Hydrolysis

QUAL2K 16 July 16, 2004

o Settling velocity

Ammonium nitrification rate

Nitrate rates

o Denitrification

o Sediment transfer coefficient

Organic P rates

o Hydrolysis

o Settling velocity

Inorganic P settling velocity

Phytoplankton rates

o Maximum growth rate

o Respiration

o Death

o N half-saturation

o P half-saturation

o Light constant

o Ammonia preference factor

o Settling velocity

Bottom plant rates

o Initial biomass

o maximum growth rate

o first-order carrying capacity

o respiration

o excretion

o death

o external N half-saturation

o external P half-saturation

o light constant

o ammonia preference

o subsistence quota for N

o subsistence quota for P

o maximum uptake rate of N

o maximum uptake rate of P

o Internal N half-saturation ratio

o Internal P half-saturation ratio

o N uptake from water column

o P uptake from water column

Detritus rates

o Dissolution

o Settling velocity

Pathogen rages

o Dieoff

o Settling velocity

o Alpha coefficient for light-enhanced dieoff

Heterotrophic metabolism in the hyporheic zone

o Maximum growth rate (level 1 and 2)

o CBOD half-saturation (level 1 and 2)

o O2 inhibition (level 1 and 2)

o Respiration (level 2)

o Death (level 2)

o external N half saturation (level 2)

QUAL2K 17 July 16, 2004

o external P half saturation (level 2)

o ammonia preference (level 2)

o first-order carrying capacity (level 2)

Generic constituent rates

o First-order decay rate

o Settling velocity

1.2.5 Lembar Kerja Meteorology and Shading.

Digunakan lima lembar kerja untuk memasukkan data meteorologis dan shading. Semuanya

memiliki gaya umum yang sama sebagaimana berikut.

1.2.5.1 Air Temperature

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan suhu udara perjam dalam derajat Celcius untuk

tiap-tiap reach system (Gbr 10).

Labels and distances (output). Program secara otomatis menampilkan label hulu masing-masing

reach hulu label. Label reach, label hilir, nomor reach, jarak hulu, dan jarak hilir (sebelumnya

dimasukkan pada lembar kerja Headwater dan Reach) dalam kolom A sampai F.

Air Temperatures. Suhu udara perjam untuk masing-masing reach dimasukkan dalam kolom G

sampai AD. jika nilai-nilainya konstan selama siklus harian, masukkan nilai mean dalam kolom

G (yaitu, untuk 12:00 AM) dan kosongkan cell lainnya (kolom H sampai AD). Q2K akan secara

otomatis menerapkan nilai 12:00 AM ke waktu-waktu lainnya.

Gbr 10. Lembar kerja Air Temperature.

QUAL2K 18 July 16, 2004

1.2.5.2 Dew-Point Temperature

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan suhu titik embun per jam (derajat Celcius) untuk

masing-masing reach sistem.

Reach identifiers. informasi Reach (yang sebelumnya dimasukkan pada Lembar kerja reach)

ditampilkan dalam Kolom A sampai F.

Dew point Temperatures. Suhu titik embun per jam untuk masing-masing reach dimasukkan

dalam kolom G sampai AD. jika nilai-nilainya konstan selama siklus harian, masukkan nilai

mean dalam kolom G (yaitu, untuk 12:00 AM) dan kosongkan cell lainnya (kolom H sampai

AD). Q2K akan secara otomatis menerapkan nilai 12:00 AM ke waktu lainnya.

1.2.5.3 Wind speed

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan kecepatan angin per jam (meter per detik ) untuk

masing-masing reach system.

Reach identifiers. Informasi Reach (yang sebelumnya dimasukkan ke Lembar kerja reach)


Dew point Temperatures. Kecepatan angin per jam untuk masing-masing reach dimasukkan

dalam kolom G sampai AD. jika nilai-nilainya konstan selama siklus harian, masukkan nilai

mean dalam kolom G (yaitu, untuk 12:00 AM) dan kosongkan cell lain (kolom H sampai AD).

Q2K akan secara otomatis menerapkan nilai 12:00 AM ke waktu lainnya.

1.2.5.4 Cloud cover

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan mendung per jam (% langit yang tertutup) untuk

masing-masing reach sistem.

Reach identifiers. Informasi Reach (yang sebelumnya dimasukkan pada Lembar kerja reach)


Dew point Temperatures. Tutupan awan Per jam untuk masing-masing reach dimasukkan dalam

kolom G sampai AD. jika nilai-nilainya konstan selama siklus harian, masukkan nilai mean

dalam kolom G (yaitu, untuk 12:00 AM) dan kosongkan cell lain (kolom H sampai AD). Q2K

akan secara otomatis menerapkan nilai 12:00 AM ke waktu lainnya.

1.2.5.5 Shade

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan shading per jam untuk masing-masing reach

sistem. Shading dinyatakan sebagai persentase radiasi cahaya matahari yang terhalang karena

topografi dan vegetasi. jika nilai-nilainya konstan selama siklus harian (full canopy atau sungai

mengalir melalui urung-urung yang panjang), masukkan nilai mean dalam kolom G (yaitu, untuk

12:00 AM) dan kosongkan cell lain (kolom H sampai AD). Q2K akan secara otomatis

menerapkan nilai 12:00 AM ke waktu lainnya.

QUAL2K 19 July 16, 2004

1.2.6 Rates Worksheet

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan parameter rate model dan pilihan kalibrasi

otomatis opsional (Gbr 11 sampai Gbr 16).

Gbr 11a. Bagian lembar kerja Rate yang dipergunakan untuk memasukan nilai stoichiometry parameter rate untuk inorganic suspended solids and oxygen.

Automatic calibration:

Q2K memiliki kemampuan untuk secara otomatis melakukan kalibrasi pada parameter rate

terpilih. User memiliki pilihan untuk menetapkan nilai untuk masing-masing parameter rate yang

akan digunakan, atau memungkinkan Q2K melakuakn kalibrasi otomatis terhadap parameter rate

terpilih. Kolom E digunakan untuk memilih „Yes’ atau „No’ untuk memilih apakah parameter rate

khusus akan di kalibrasi secara otomatis. jika „No‟ dipilih dalam kolom E untuk satu parameter

rate tertentu, maka nilai-nilai yang dimasukkan dalam kolom B akan digunakan untuk simulasi.

Nilai-nilai dalam kolom B selalu digunakan ketika tombol „Run VBA‟ atau „Run Fortran‟ di

tekan. Kolom E, F, dan G hanya digunakan jika program kalibrasi otomatis Q2K's kalibrasi

otomatis dijalankan dengan menggunakan tombol „Run Auto-cal’ pada lembar kerja „Rates‟.

QUAL2K 20 July 16, 2004

Gunakan kolom E untuk memilih apakah ingin menyertakan konstanta rate spesifik dalam auto

calibration.

Sebelum kalibrasi otomatis bisa dijalankan, user harus memasukkan rumus dalam cell G3 dari

lembar „Rates‟ yang menghitung kelayakan kesesuaian dari hasil model dibandingkan dengan

data terukur. Pengguna bisa memasukkan formula (rumus) apapun dengan ketentuan bahwa nilai

yang dihasilkan meningkat ketika kelayakan kesesuaian meningkat. contohnya, kebalikan dari

root mean squared error adalah pilihan yang bisa diterima karena RMSE menurun ketika

goodness of fit meningkat, karena itu, kebalikan RMSE meningkat ketika goodness of fit

meningkat. untuk informasi terperinci tentang bagaimana goodness of fit digunakan dalam

algoritma genetika, Pengguna disarankan untuk merujuk pada dokumentasi sub rutin PIKIAI

yang digunakan dalam Q2K oleh Charbonneau dan Knapp (1995).

Wilayah foresan dari lembar kerja 'Fitness' tersedia bagi user untuk membangun sebuah rumus

untuk goodness of fit berdasarkan perbandingan hasil yang diamati dan hasil prediksi. Formula

harus dimasukkan dalam cell G3 sehingga nilai fitness value secara otomatis dihitung kembali

untuk model baru. Nilai fitness yang dihasilkan dalam cell G3 harus meningkat ketika nilai

goodness of fit meningkat.

Untuk menjalankan kalibrasi otomatis, tekan pada tombol 'Run Auto-cal' di atas setelah

melakukan seleksi yang sesuai dalam kolom E, F, dan G dan membentuk formula (rumus) fitness

dalam cell G3. Pengaturan kontrol untuk kalibrasi otomatis tersedia dalam dalam cell J9:J21.

algoritma genetika yang digunakan oleh Q2K adalah PIKAIA. Dokumentasi mendetail tentang

PIKAIA tersedia di:

http://www.hao.ucar.edu/public/research/si/pikaia/pikaia.html

Algoritma genetika melakukan tugas maksimalisasinya pada sejumlah model user-selected

(dipilih oleh user) untuk menetapkan populasi (np). Ukuran popoulasi ini tetap konstan selama

proses evolusi. Bukannya merubah populasi sampai sejumlah kriteria toleransi preset dipenuhi,

algoritma genetika melakukan evolusi dengan sejumlah generasi yang ditetapkan oleh user (user-

specified) (ngen).

Pengaturan kontrol untuk algoritma genetika juga dimasukkan dalam lembar „Rates‟ sebagaimana

terlihat dalam Gambar 11b. Run Time untuk kalibrasi otomatis ditentukan oleh jumlah model

yang berjalan dalam sebuah populasi (np) dan jumlah generasi (ngen). Algoritma genetika akan

menjalankan model minimal np * (ngen + 1) kali selama kalibrasi otomatis. Dokumentasi

terperinci tentang algoritma genetika PIKAIA disediakan oleh Charbonneau dan Knapp (1995).

QUAL2K 21 July 16, 2004

Gbr 12b. Bagian lembar kerja Rates used to input the control settings for the genetic algorithm untuk automatic

calibration.

Random number seed. Setiap nilai integer value bisa dimasukkan untuk nilai seed untuk random

number generator.

Number of model runs in a population. (default 100)

Number of generations in the evolution. This is the number of generations over which solution

for the automatic calibration is to evolve (default adalah 50)

Number of digits to encode genotype - number of significant digits (i.e., number of

genes) retained in chromosomal encoding (default adalah 5)

Crossover probability. Harus <= 1.0 (default adalah 0.85). If crossover takes place, either one or

two splicing points are used, with equal probabilities

Mutation mode. 1/2/3/4/5 (default adalah 2)

1=one-point mutation, fixed rate

2=one-point, adjustable rate based on fitness

3=one-point, adjustable rate based on distance

4=one-point+creep, fixed rate

5=one-point+creep, adjustable rate based on fitness

6=one-point+creep, adjustable rate based on distance

Initial mutation rate. Should be small (default is 0.005) (Note: the mutation rate is the

probability that any one gene locus will mutate in any one generation.)

Minimum mutation rate. Must be >= 0.0 (default adalah 0.0005)

Maximum mutation rate. Must be <= 1.0 (default adalah 0.25)

Relative fitness differential. Range from 0 (none) to 1 (maximum). (default adalah 1.)

Reproduction plan. 1/2/3=Full generational replacement/Steady-state-replace-random/Steady-

State - Replace – worst (Default adalah 1)

Elitism flag. 0/1=off/on (default adalah 0) (Applies only to reproduction plans 1 and 2)

Restart from previous evolution. 0=random initial values, 1=use the last generation of previous

run for the initial population

Stoichiometry:

Model ini menganggap adanya stoichiometry fitoplankton dan detrital matter yang tetap. Nilai-

nilai yang disarankan untuk parameter-parameter ini tercantum dalam Tabel 1.

QUAL2K 22 July 16, 2004

Tabel 1 Nilai yang direkomendasikan untuk stoichiometry.

Carbon 40 gC

Nitrogen 7.2 gN

Phosphorus 1 gP

Dry weight 100 gD

Chlorophyll 1 gA

Harap perhatian bahwa chlorophyll yang paling ber-variable diantara semua nilai in dengan jarak

antara 0.5 to 2 gA.

Inorganic suspended solids:

Settling velocity

Oxygen:

Reaeration model. Ingatlah bahwa Lembar kerja reach (Gbr.9) bisa digunakan untuk menentukan

tingkat reaeration untuk masing-masing reach. Perhatikan bahwa ketika reaeration dimasukkan

dengan cara ini, semua pilihan lain ditolak. jika reaeration tidak ditetapkan dalam Lembar kerja

reach, sebuah menu pull-down (Gbr. 13) digunakan untuk memilih reaterasi sungai. Pilihan

terpilih maka akan diterapkan ke semua cell yang dikosongkan atau nol di Lembar kerja reach.

Perhatikan bahwa pilihan Internal option adalah default (nilai standar) dan menyebabkan

reaeration dihitung secara internal bergantung pada kedalaman dan kecepatan sungai.

Gbr. 13. Menu pull-down menu untuk nilai reaeration global.

Temperature correction (reaeration). Nilai yang disarankan : 1.024.

Reaeration wind effect. Sebagaimana dalam Gbr 14, ada tiga pilihan yang bisa digunakan jika

anda ingin menyertakan efek angin terhadap tingkat reaeration. Standarnya adalah tidak

menyertakan efek angin (None).

Gbr 14. Menu pull-down untuk menentukan wind-induced reaeration.

O2 untuk oksidasi CBOD. Nilai yang disarankan: 2.69 gO2/gC.

O2 untuk NH4 nitrification. Nilai yang disarankan: 4.57 gO2/gC.

Sejumlah tingkat model dihambat atau ditingkatkan pada konsentrasi oksigen rendah

(denitrification). Nilai standar untuk semua kasus ini adalah rumus Eksponensial formula dngan

nilai 0.6 L/mgO2 untuk parameter penghambat.

QUAL2K 23 July 16, 2004

Oxygen inhibition C oxidation model. Menu pull-down digunakan untuk memilih pilihan-pilihan

berikut:

Half-saturation

Exponential

Second order

Oxygen inhibition C parameter. Ini adalah parameter yang tepat untuk model penghambat

oksigen terpilih yang ditetapkan dalam cell B22.

Oxygen inhibition nitrification model. Menu pull-down digunakan untuk memilih :

Half-saturation

Exponential

Second order

Oxygen inhibition nitrification parameter. Ini adalah parameter yang tepat untuk model

penghambat oksigen terpilih yang dinyatakan dalam cell B24

Oxygen enhancement denitrification model. Menu pull-down digunakan untuk memilih:

Half-saturation

Exponential

Second order

Oxygen enhancement denitrification parameter. Ini adalah parameter yang tepat untuk model

penghambat oksigen terpilih yang dinyatakan dalam cell B26.

Oxygen inhibition phytoplankton respiration. Menu pull-down digunakan untuk memilih:

Half-saturation

Exponential

Second order

Oxygen inhibition phytoplankton respiration parameter. Ini adalah parameter yang tepat untuk

model penghambat oksigen terpilih yang dinyatakan dalam cell B28.

Oxygen inhibition bottom algae respiration. Menu pull-down digunakan untuk memilih:

Half-saturation

Exponential

Second order

Oxygen inhibition bottom algae respiration parameter. Ini adalah parameter yang tepat untuk

model penghambat oksigen terpilih yang dinyatakan dalam cell B30.

Gbr. 15 menunjukkan bagian-bagian dari Rates Lembar kerja yang digunakan untuk

memasukkan parameter rate untuk slow CBOD, fast CBOD, organic N, ammonium, nitrate,

organic P dan inorganic P.

QUAL2K 24 July 16, 2004

Gbr. 15. The part of the Rates Worksheet used to input rate parameters for slow CBOD, fast CBOD, organic N, ammonium, nitrate, organic P and inorganic P.

Slow CBOD:

Hydrolysis rate

Temperature correction

Fast CBOD:

Oxidation rate


Organic N:

Hydrolysis


QUAL2K 25 July 16, 2004

Settling velocity

Ammonium:

Nitrification


Nitrate:

Denitrification


Sediment denitrification transfer coefficient. This parameter can be used to simulate the

diffusion of nitrate into the sediments where it is denitrified to nitrogen gas.


Organic P:

Hydrolysis


Settling velocity

Inorganic P:

Settling velocity. Parameter ini digunakan untuk mensimulasikan kerugian lanjut terhadap

sedimen untuk kasus-kasus dimana inorganic phosphorus berusaha menetapkan masalah khusus.

Sed P oxygen attenuation half sat constant. Parameter ini digunakan menipiskan feedback

sedimen phosphorus sebagai fungsi tingkat oksigen yang terlarut dalam air. Jika fosfor hanay

dilepaskan dari sedimen pada tingkat oksigen rendah, parameter ini harus diatur ke 0.05 mgO2/L.

Gbr 16 menunjukkan bagian dari Rates Lembar kerja yang digunakan untuk memasukkan nilai

parameter untuk fitoplankton.

QUAL2K 26 July 16, 2004

Gbr 16. The part of the Rates Worksheet used to input rate parameters for phytoplankton.

Floating Plants (Phytoplankton):

Maximum Growth Rate


Respiration


Death


Nitrogen half saturation constant

Phosphorus half saturation constant

Inorganic carbon half saturation constant. Ringkasan dari kepustakaan menyatakan pedoman

berikut untuk half saturation untuk CO2/HCO3-:

Hein (1997) menyatakan nilai kisaran menengah CO2 kejenuhan setengah untuk fitoplankton

sekitar 13e-6 moles/L dengan kemungkinan kisaran 0.1e-6 to 170e-6 moles/L untuk 25

spesies fitoplankton air tawar (kisaran ini menckaup campuran spesies yang terbatas pada

CO2 dan spesies-spesies yang bisa menggunakan HCO3-).

Maberly dan Spence (1983) meringkas kisaran dalam kepustakaan 80e-6 sampai 706e-6

moles/L untuk CO2 setengah jenuh untuk macrophytes (kisaran ini mencakup campuran

spesies yang terbatas pada CO2 dan spesies yang bisa menggunakan HCO3-).

Maberly dan Madsen (1998) menyatakan kisaran 22e-6 sampai 170e-6 moles per liter untuk

half-saturation untuk spesies yang terbatas pada CO2, dan 175e-6 sampai 550e-6 moles per

liter untuk spesies yang bisa mengunakan CO2 dan HCO3-. Penelitian ini menyebutkan

bahwa spesies yang bisa menggunakan HCO3- memiliki konstanta setengah jenuh yang lebih

tinggi secara signifikan dibanding dengan spesies yang terbatas pada CO2. Pengarangnya

menyatakan bahwa "... macrophytes yang terbatas pada CO2 memiliki tingkat daya tarik yang

lebih tinggi terhadap konsumsi CO2 dibanding spesies yang memiliki kemampuan tambahan

untuk menggunakan HCO3-", Meski mekanisme untuk perbedaan tersebut tidaklah jelas.

QUAL2K 27 July 16, 2004

Jika penggunaan HCO3- ditunjukkan dalam cell B69, maka konstanta half-saturation diterapkan

terhadap HCO3 dan CO2 bukan hanya pada CO2.

Phytoplankton use HCO3- as substrate. Dua pilihan tersedia dari pull-down list:

'Yes' jika fitoplankton bisa menggunakan HCO3- dan CO2 sebagai substrate.

'No' jika fitoplankon terbatas hanya pada CO2 sebagai substrate.

Light model. menu pull-down digunakan untuk memilih diantara tiga model ringan: Half

Saturation, Smith dan Steele. Model half saturation adalah nilai standar.

Light constant

Ammonia preference

Settling velocity

Gbr 17 menunjukkan bagian dari Lembar kerja Rates yang digunakan untuk memasukkan

nilai parameter untuk bottom algae.

Gbr 17. Bagian lembar kerja Rates yang digunakan untuk memasukan nilai parameter dari bottom algae.

QUAL2K 28 July 16, 2004

Bottom algae:

Growth model. Bottom algae bisa disimulasikan baik dengan model zero-order atau first-order.

Standarnya zero order.

Maksimal growth rate. Bergantung pada model urutan yang dipilih, ini adalah tingkat

pertumbuhan maksimal pada 20 oC dalam unit gD/m

2/d (zero order) atau d

1 (first order).


First-order model carrying capacity. Jika model first-order dipilih, maka kapsitas pembawa

diperlukan untuk mengikat pertumbuhan.

Respiration rate


Death rate


External nitrogen half saturation constant

External phosphorus half saturation constant

Inorganic carbon half saturation constant. Ringkasan singkat dari pustaka memberikan

pedoman sebagai beriktu untuk half saturation CO2/HCO3-:

Hein (1997) menjelaskan nilai kisaran sedang CO2 Half Saturation untuk fitoplankton

sekitar 13e-6 moles/L dengan kisaran kemungkinan 0.1e-6 to 170e-6 moles/L untuk 25

spesies fitoplankton air tawar (kisaran ini menckaup campuran spesies yang terbatas

pada CO2 dan spesies yang bisa menggunakan HCO3-).

Maberly dan Spence (1983) meringkas kisaran dalam kepustakaan sebesar 80e-6 sampai

706e-6 moles/L untuk CO2 setengah jenuh untuk macrophytes (kisaran ini mencakup

campuran spesies yang terbatas pada CO2 dan spesies yang bisa menggunakan HCO3-).

Maberly dan Madsen (1998) melaporkan kisaran 22e-6 sampai 170e-6 moles per liter

untuk half-saturation untuk spesies yang terbatas pada CO2, dan 175e-6 sampai 550e-6

moles per liter untuk spesies yang bisa menggunakan CO2 dan HCO3-. Karya ini

menunjukkan bahwa spesies yang bisa menggunakan HCO3- memiliki konstanta half-

saturation yang secara signifikan lebih tinggi dibandingkan dengan spesies yang terbatas

pada CO2. Pengarangnya menyatakan bahwa "... macrophytes yang terbatas pada CO2

memiliki tingkat pertalian yang lebih tinggi terhadap konsumsi CO2 dibanding spesies

yang memiliki kemampuan tambahan untuk menggunakan HCO3-", Meski mekanisme

perbedaan ini tidak jelas.

Jika penggunaan HCO3- ditunjukan dalam cell B69, maka konstanta half-saturation diterapkan

dalam of HCO3 dan CO2 bukan pada CO2 semata.

Bottom algae use HCO3- as substrate. Ada dua pilihan yang tersedia dari pull-down list:

'Yes' jika bottom algae bisa menggunakan HCO3- dan CO2 sebagai substrate.

'No' jika bottom algae terbatas hanya pada CO2 sebagai substrate.

Light model. Menu pull-down digunakan untuk memilih diantara tiga model ringan: Half

saturation, Smith dan Steele. Model Half saturation adalah standarnya.

Light Constant

Ammonia preference

Subsistence quota for nitrogen

Subsistence quota for phosphorus

Maximum uptake rate for nitrogen

Maximum uptake rate for phosphorus

Internal nitrogen half sat constant

Internal phosphorus half sat constant

QUAL2K 29 July 16, 2004

Gbr 18 menunjukkan bagian dari Lembar kerja Rates yang digunakan untuk memasukkan nilai

parameter untuk bottom algae.

Gbr 18. The part of the Rates Worksheet used to input rate parameters for detritus, pathogens, pH, hyporheic metabolism, and the generic constituent.

Detritus (POM):

Dissolution


Settling Velocity

Pathogens:

QUAL2K 30 July 16, 2004

Decay


Settling Velocity

Alpha constant for light mortality

pH:

pCO2. The partial pressure of CO2 in the atmosphere.

Hyporheic metabolism:

Model for biofilm oxidation of fast CBOD. Oksidasi biofilm dari fast CBOD bisa disimulasikan

dengan model zero-order (gO2/m2/d) atau first-order (day

-1) model. Standarnya zero order.

Max biofilm growth rate. Bergantung pada model order yang dipilih, ini adalah tingkat oksidasi

maksimal atau tingkat pertumbuhan pada 20 oC dalam unit gO2/m

2/d (zero order) atau d

1 (first

order).

Temp correction.

Fast CBOD half-saturation.

Oxygen inhib model.

Oxygen inhib parameter.

Respiration rate. This dan parameter berikut hanya digunakan jika tingkat 2 was dipilih dalam

cell B21 dari lembar QUAL2K, dan keduanya mirip dengan parameter-parameter untuk bottom

algae diatas

Temp correction.

Death rate.

Temp correction.

External nitrogen half sat constant.

External phosphorus half sat constant.

Ammonia preference.

First-order model carrying capacity. Jika model model first-order dipilih, kapasitas pembawa

diperlukan untuk mengikat pertumbuhan. Ini adalah kemungkinan maksimal biomassa biofilm

dalam gD/m2.

Generic constituent:

Decay


Settling Velocity

Use generic constituent as COD? Pemakai memiliki opsi untuk menggunakan konstituen generik

dalam dua cara yaitu::

Memilih 'Yes' untuk menggunakan variabel konstituen generik sebagai bentuk kebutuhan

oksigen kimiawi non-kabrbon non-nitrogen (COD) dalam unit mgO2/L. Jika 'Yes' dipilih

maka jumlah COD yang membusuk dikurangi dari kondisi stabil oksigen yang larut

turunan seimbang massal. Pengguna harus memasukkan konsentrasi COD dalam unit

mgO2/L untuk headwater, batasan hilir (jika digunakan), sumber-sumber titik, dan

sumber-sumber penyebaran.

Pilih 'No' untuk asumsi bahwa konstituen generik tidak berinteraksi dengan variabel

kondisi lainnya. Pengguna bisa memasukkan konsentrasi konstituen generik dalam unit

konsentrasi konsisten apapun untuk headwater, batasan hilir (jika digunakan), sumber-

QUAL2K 31 July 16, 2004

sumber titik, dan sumber persebaran (gunakan unit konsentrasi same yang sama untuk

semua).

1.2.7 Lembar Kerja Light and Heat

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukan informasi terkait dengan parameter-parameter

pencahayaan dan panas sistem.

Gbr 19. The Light Worksheet used to input light-related parameters.

Photosynthetically Available Radiation. Ini adalah pecahan dari radiasi matahari yang datang

yang tersedia untuk fotosintesis. Nilai ini disarankan di atur pada 0.47.

Background light extinction. Parameter ini untuk hilangnya cahaya karena air dan warna.

Linear chlorophyll light extinction. Parameter ini menghitung ketergantungan linear hilangnya

cahaya karena fitoplankton chlorophyll a. Menurut Riley (1956), parameter ini harus ditetapkan

pada 0.0088/(m gA/L).

Nonlinear chlorophyll light extinction. Parameter ini menghitung ketergantungan nonlinear

hilangnya cahaya karena fitoplankton chlorophyll a. Menurut Riley (1956), parameter ini harus di

atur pada to 0.054/(m (gA/L)2/3

). Perhatikan jika hubungannya diyakini linear, parameter ini bisa

diatur ke nol dan koefisien linear dirubah menurutnya.

Inorganic suspended solids light extinction. Parameter ini menghitung ketergantungan nonlinear

hilangnya cahaya dari inorganic suspended solids.

Detritus light extinction. Parameter ini menghitung ketergantungan nonlinear dependence

hilangnya cahaya light extinction terhadap limbah. .

Atmospheric attenuation model for solar (default: Bras). Menu pull-down memungkinkan anda

memilih 2 pilihan: model Bras atau Ryan-Stolzenbach

QUAL2K 32 July 16, 2004

Atmospheric turbidity coefficient (2=clear, 5=smoggy, default=2). Ini digunakan jika dipilih

model Bras solar.

Atmospheric transmission coefficient (0.70-0.91, default 0.8). Ini digunakan jika model Ryan-

Stolzenbach solar dipilih.

Atmospheric longwave emissivity model (recommended default: Brutsaert). menu pull-down

memungkinkan anda memilih 6 pilihan yang ada: model Brutsaert, Brunt Idso-Jackson, Koberg,

Satterlund, atau Swinbank.

Wind speed function for evaporation and air convection/conduction (default: Brady-Graves-

Geyer). Menu pull-down memungkinkan anda memilih 3 pilihan: model Brady-Graves-Geyer,

Adams 1, atau Adams 2.

1.2.8 Lembar Kerja Point Sources

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan informasi terkait dengan titik sumber-sumber

sistem.

Gbr 20. Lembar Kerja Point Sources.

Name. label yang ditetapkan oleh Pengguna untuk menggambarkan titik tertentu sumber inflow

atau abstraksi.

Location. Kilometer dimana sumber titik atau abstraksi memasuki atau meninggalkan sungai.

Source Inflows and Outflows. Sebuah sumber bisa inflow (muatan atau tributary) atau outflow

(abstraksi). Perhatikan bahwa sebuah sumber tidak bisa masuk dalam dua kategori tersebut. jika

terdapat aliran abstraksi (nilai positif dalam kolom C), informasi yang tersisa dalam kolom D

sampai AZ akan diabaikan.

Point abstraction. untuk abstraksi, nilai positif3 untuk aliran (m

3/s) harus dimasukkan. jika

hal ini telah dilakukan, nilai-nilai dalam kolom D sampai AZ harus dibiarkan kosong.

Point inflow. Untuk input, nilai untuk aliran (m3/s) harus dimasukkan dalam kolom D.

Kolom C harus nol atau kosong.

Constituents. Suhu dan kualitas udara dari inflow dimasukkan dalam kolom E sampai AZ.

QUAL2K memungkinkan suhu dan konsentrasi masing-masing sumber titik dimasukkan sebagai

sinusoid yang berbeda disepanjang siklus diel. Gbr 21 menunjukkan contoh suhu dari Boulder

CO WWTP.

3 Sejumlah software menangani abstraksi sebagai aliran inflow negatif. Dalam Q2K, aliran ini dimasukkan

sebagai angka positif dan software ini secara internal menghitungnya sebagai kehilangan dari reach.

QUAL2K 33 July 16, 2004

19

21

6:00 12:00 18:00 0:00 6:00

Time of max = 17:13

Mean = 20.057

Range/2 = 0.717

20

Gbr 21. Temperature for the Boulder, CO wastewater treatment plant effluent on Sept. 21-22, 1987 along with a

sinusoidal fit to the data.

1.2.9 Lembaran Kerja Diffuse Sources

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan informasi terkait dengan sumber dan abstraksi

persebaran sistem (i.e., non-point).

Gbr. 22. Lembar Kerja Diffuse Sources.

Name. Label yang ditetapkan oleh User untuk menjelaskan inflow atau abstraksi tertentu.

Location. Kilometer hulu dan hilir kilometers dimana sumber persebaran atau abstraksi

memasuki atau meninggalkan sungai.

Source Inflow and Outflow. Sumber terdistribusikan yang bisa inflow (muatan atau tributary)

atau outflow (abstraksi). Perhatikan bahwa ia tidak bisa keduanya. Jika terdapat aliran abstraksi

(misalnya: nilai positif dalam kolom D), informasi tersisa dalam kolom E sampai U akan

diabaikan. Jika lokasi segmen tertentu memiliki inflow dan outflow persebaran, maka keduanya

bisa dimasukkan pada baris terpisah.

Diffuse abstraction. untuk sebuah abstraksi, nilai positif4 value untuk aliran (m

3/s) harus

dimasukkan dalam kolom D. jika hal ini telah dilakukan, nilai-nilai dalam kolom E sampai U

harus dibiarkan kosong

Diffuse inflow. Untuk sebuah input, nilai untuk aliran (m3/s) harus dimasukkan dalam kolom

E. Kolom D harus dibiarkan nol atau kosong.

Constituents. Temperatur dan konsentrasi kualitas air dari diffuse inflow dimasukkan dalam

kolom F sampai U.

4.Sejumlah software menangani abstraksi sebagai aliran inflow negatif. Dalam Q2K, aliran ini dimasukkan

sebagai angka positif dan software ini secara internal menghitungnya sebagai kehilangan dari reach.

QUAL2K 34 July 16, 2004

1.3 Lembaran WARNINGS

Lembar kerja Warnings akan menampilkan setiap peringatan yang terjadi ketika model berjalan.

Periksalah Lembar kerja Warnings setelah model dijalankan. Jika terdeteksi input buruk dalam

sejumlah input Lembar kerja maka Warnings (peringatan) akan diberikan. contohnya, jika user

menetapkan dalam cell B21 pada lembar kerja QUAL2K bahwa metabolisme hyporheic tidak

dihitung, , tetapi user juga menyertakan nilai positif untuk aliran pertukaran hyporheic dalam

kolom AL dari Lembar kerja reach, maka peringatan akan diberikan untuk menjelaskan bahwa

simulasi hyporheic tidak akan terjadi kecuali ia ditetapkan pada Lembar kerja QUAL2K.

1.4 Lembaran Kerja DATA (OPTIONAL)

Sesusunan lembar kerja digunakan untuk memasukkan data terukur untuk disajikan dalam plot.

Informasi ini bersifat opsional; yaitu, model akan berjalan terlepas apakah lembaran ini memiliki

data atau tidak. Hal ini ditunjukkan oleh label kuning muda.

1.4.1 Lembaran Kerja Hydraulics Data (Optional)

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan data terkait dengan hidrolik sistem (Gbr 23).

Gbr 23. Lembar Kerja Hydraulics Data.

Distance. Ini adalah jarak (km) dimana data hidrolik di plot.

Q-data. Data aliran dalam m3/s.

H-data. data Kedalaman dalam m.

U-data. data Kecepatan dalam m/s.

Travel time-data. Waktu perjalanan dalam hari.

QUAL2K 35 July 16, 2004

1.4.2 Lembar Kerja Temperature Data

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan data temperatur (Gbr 24).

Gbr 24. Lembar Kerja Temperature Data.

Distance. Ini adalah jarak (km) dimana data suhu di plot.

Mean Temperature-data. Temperatur tengah dalam oC.

Minimum Temperature-data. Temperatur minimal dalam oC.

Maksimal Temperature-data. Temperature maksimal dalam oC.

1.4.3 Lembar Kerja WQ Data.

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan nilai mean harian untuk data kualitas air. Bagian

pertama lembar kerja terlihat dalam Gbr 25.

Gbr 25. Bagian pertama Lembar Kerja Water Quality Data.

QUAL2K 36 July 16, 2004

Distance. Ini adalah jarak (km) dimana data kualitas air di plot.

Constituents. Mean mengukur konsentrasi kualitas air dimasukkan dalam kolom B sampai Q.

Other Concentrations dan Fluxes. Ragam konsentrasi lain dan flux dimasukkan dalam Kolom

Q sampai AC sebagaimana terlihat dalam Gbr 26. yaitu:

Bottom Algae in units of mgA/m2.

Total nitrogen-data.

Total phosphorus-data.

Total suspended solids-data.

NH3 (unionized ammonia)-data

% saturation-data.

SOD-data

Sediment ammonium flux.

Sediment methane flux.

Sediment inorganic phosphorus flux.

Ultimate carbonaceous BOD. Keseluruhan limbah (detritus), slow CBOD, fast CBOD, dan

fitoplankton biomass dinyatakan sebagai oxygen equivalents.

Total Organic Carbon. Ini adalah jumlah inorganic suspended solids, fitoplankton biomass

dan detritus dinyatakan sebagai karbon.

Hyporheic biofilm. This is the observed biomass of heterotrophic bacteria biofilm expressed

as gD/m2.

Gbr 26. Bagian terakhir Lembar Kerja Water Quality Data.

1.4.4 Lembar Kerja WQ Data Min.

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukan data nilai terkecil harian kualitas air. Layout tidak

berbeda dari Lembar Kerja WQ Data.

1.4.5 Lembar Kerja WQ Data Max.

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukan data nilai terbesar harian kualitas air. Layout tidak

berbeda dari Lembar Kerja WQ Data.

1.4.6 Lembar Kerja Diel Data.

Lembar kerja ini digunakan untuk memasukkan data diel data untuk reach tertentu. Data ini

kemudian di plot sebagai titik-titik pada grafik model output diel. User juga bisa beralih plot diel

dinamis ke reach manapun dengan memasukkan nomor reach baru dalam cell C6 (tekan tombol

QUAL2K 37 July 16, 2004

enter setelah memasukkan nilai baru), kemudian menggunakan tombol yang berlabel “change

diel plots to this reach”. Untuk menunjukkan semua data diel untuk semua reach dalam Lembar

kerja Data Diel (contohnya untuk membersihkan data atau memasukkan data untuk reach

tambahan) anda bisa mematikan fitur Excel’s Autofilter dengan menggunakan seleksi menu Excel

“Data/Filter/Autofilter”.

Gbr 27. Lembar Kerja Diel Data.

QUAL2K 38 July 16, 2004

1.5 Lembar OUTPUT

Ini adalah sejumlah lembar kerja yang memperlihatkan tabel numerikal yang dikeluarkan Q2K.

Informasi ini diperlihatkan di dalam tabel beserta dengan data yang telah diukur. Ini dapat di-

identifikasikan oleh tabel yang berwarna hijau muda.

1.5.1 Lembar Source Summary.

Lembar kerja ini merangkumkan jumlah pemuatan untuk setiap model reach dengan hitungan

waktu per hari. Perhatikan bahwa cell B1 memberi informasi apakah output untuk uji-coba model

terakhir dilakukan oleh versi VBA atau versi Fortran dari Q2K.

Gbr 28. Lembar Source Summary.

QUAL2K 39 July 16, 2004

1.5.2 Lembar Kerja Hydraulics Summary

Lembar kerja ini merangkumkan parameter hydraulics untuk setiap model reach.

Figure 29. Lembar Kerja Hydraulics Summary.

QUAL2K 40 July 16, 2004

1.5.3 Lembar Kerja Temperature Output.

Lembar kerja ini merangkumkan output suhu untuk setiap model reach.

Gbr 30. Lembar Kerja Temperature Output.

QUAL2K 41 July 16, 2004

1.5.4 Lembar Kerja Water Quality Output.

Lembar kerja ini merangkumkan mean concentration output untuk setiap model reach.

Gbr 31. Bagian pertana dari Lembar Kerja Water Quality Output.

Gbr 32. Bagian Terakhir dari Lembar Kerja Water Quality Output.

QUAL2K 42 July 16, 2004

1.5.5 Lembar Kerja Water Quality Minimum WQ Output.

Lembar kerja ini merangkumkan konsentrat terkecil untuk model variabel kualitas air untuk

setiap model reach. Lembar kerja ini mempunyai layout yang sama dengan lembar lerja Water

Quality Outputt (Gbr 31 and Gbr 32).

1.5.6 Lembar Kerja Water Quality Maximum WQ Output.

Lembar kerja ini merangkumkan konsentrat terbesar untuk model variabel kualitas air untuk

setiap model reach. Lembar kerja ini mempunyai layout yang sama dengan kembar kerja Water

Quality Output (Gbr 31 and Gbr 32).

1.5.7 Lembar Kerja Sediment Flux Output.

Lembar kerja ini merangkumkan rata-rata reach dan rata-rata harian dari perubahan oksigen dan

nutrien antara air dengan sedimen untuk setiap model reach. Perubahan dari akibat diagenesis dan

pergantian hyporheic dilaporkan secara terpisah. Perubahan nilai positif menyatakan sumber air

dari sediment atau daerah hyporheic. Nilai negatif menyatakan hilangnya sumber air kepada

sedimen atau daerah hyporheic.

Gbr 33. Lembar Kerja Sediment Flux.

QUAL2K 43 July 16, 2004

1.5.8 Lembar Kerja Diel Water Column, Hyporheic, and Fluxes.

Lembar kerja berikut ini menampakan output diel untuk data konstituen suhu dan kualitas air

dalam water column dan daerah sediment/hyporheic, dan perubahan water column untuk reach

yang terpilih. Pemakai juga dapat menukar dynamic diel plots ke reach yang lain dengan cara

memasukan angka reach yang baru di dalam cell C4 (tekan enter setelah memasukan nilai baru),

kemudian menekan tombol “change diel plots to this reach”. Variasi diel dalam pH, jumlah

suspended solids, jumlah phosphorus, jumlah nitrogen, dan saturasi oksigen juga ditampilkan.

Lembar kerja Diel Water Column juga menampilkan faktor batas pertumbuhan untuk algae

dikarenakan oleh suhu, cahaya, nitrogen, phosphorus, carbon, dan campuran semua faktor

batasan. lembar lerja Diel Hyporheic juga menampilkan diel perubahan sedimen dari diagenesis

and hyporheic metabolism and perpindahan massal. lembar kerja Diel Fluxes menampilkan

perubahan kolom air untuk panas, oxygen larut, dan carbon inorganic.

Gbr 34. Lembar Kerja Diel Output .

QUAL2K 44 July 16, 2004

1.6 PLOTS

Ini adalah sejumlah chart Excel yang mewakili output model dalam bentuk grafis. Mereka dapat

di identifikasikan dengan warna merah (spatial) dan biru (diel).

1.6.1 Spatial Charts

QUAL2K menampilkan sejumlah charts yang mem-plot output model dan data perbandingan

jarak (km) sepanjang sungai.

Gbr 35 menunjukan contoh plot untuk oksigen larut. Garis hitam adalah mean DO yang

disimulasikan (seperti yang ditunjukan oleh lembar kerja WQ), dimana garis merah putus

menunjukan nilai terkecil (WQ Min Worksheet) dan nilai terbesar (lembar kerja WQ Max), secara

berurut. Kotak hitam adalah titik data mean terukur yang telah dimasukan kedalam lembar lerja

WQ Data. Kotak putih adalah titik data terkecil (lembar kerja WQ Min) dan terbesar (lembar kerja

WQ Max), secara berurut. Plot telah diberi tanda dengan nama sungai dan tanggal simulasi.

Perhatikan bahwa plot ini juga memunculkan saturasi oksigen yang diwakilli oleh garis putus

biru.

Boulder Creek (8/21/1987)

0

2

4

6

8

10

12

14

024681012

distance upstream (Km)

dis

solv

ed o

xyg

en (

mg

/L)

DO(mgO2/L) DO (mgO2/L) data DO(mgO2/L) Min DO(mgO2/L) Max

Minimum DO-data Maximum DO-data DO sat

Gbr 35. The plot of dissolved oxygen versus distance downstream in km.

The following series of variables are plotted:

Hydraulics Plots:

QUAL2K 45 July 16, 2004

Travel Time

Flow

Velocity

Depth

Reaeration

Temperature and state-variable plots:

Temperature

Conductivity

ISS (Inorganic suspended solids)

Dissolved oxygen

Detritus

Slow CBOD

Fast CBOD

DON (Dissolved organic nitrogen)

NH4 (Ammonia nitrogen)

NO3 (Nitrate nitrogen)

DOP (Dissolved organic phosphorus)

Inorganic phosphorus

Phytoplankton

Bot Pl gD per m2 (Bottom algae in units of gD/m2)

Pathogen

Alkalinity

pH

Additional State-variable plots:

Bot Pl mgA per m2 (Bottom algae in units of mgA/m2)

CBODu

NH3

TN and TP

TSS

Sediment-water plots:

SOD

CH4 Sed Flux

NH4 Sed Flux

Inorg P Sed Flux

QUAL2K 46 July 16, 2004

1.6.2 Diel Charts

QUAL2K memperlihatkan sejumlah chart yang mem-plot output model dan data dibandingkan

dengan jam per hari untuk suhu dan status variable model.

Gbr 36 menunjukan contoh diel plot untuk oksigen larut. Garis hitam adalah pH yang

disimulasikan. (sesuai dengan yang diperlihatkan dalam lembar kerja Diel Outputt). Kotak hitam

adalah titik data terukur yang dimasukan ke dalam lembar lerja Diel Data. Plot telah ditandai

dengan nama sungai, tanggal dan nama reach yang telah di-plot. Perhatikan bahwa di dalam plot

juga memperlihatkan tingkat saturasi oksigen yang diwakilli oleh garis putus berwarna biru.

Boulder Creek (8/21/1987), reach 17

0

2

4

6

8

10

12

14

0 3 6 9 12 15 18 21 24

time of day (hours)

Water column: DO(mg/L) Hyporheic pore water: DO(mg/L) Water column: DOsat (mg/L) DO(mg/L) data

Gbr 36. The diel plot of dissolved oxygen versus time of day.

Documents

PANDUAN_QUAL2K KLH TEGAL