Pengantar Pemodelan Teknik Lingkungan oleh Dr. Asep Sofyan (email: asepsofyan@yahoo.com)

Definisi Model Model dapat diartikan sebagai penggambaran, penyederhanaan, miniatur, atau peniruan. Pemodelan lingkungan adalah penggambaran proses lingkungan beserta hubungan antar komponen/variabel pembentuknya menggunakan representasi logika dan matematika. Pemodelan merupakan salah satu cabang dari analisis ilmiah. Kegiatan pemodelan meliputi: pembuatan konsep, pengorganisasian, komunikasi, pemahaman, analisis, ujicoba pengukuran lapangan, ramalan, prediksi, peringatan dini (early warning), dan optimasi pengambilan keputusan.

Definisi Teknik Lingkungan Teknik lingkungan merupakan cabang ilmu yang mengembangkan keilmuan, metodologi, pengukuran, analisis masalah, dan rekomendasi permasalahan-permasalahan lingkungan, khususnya dari sisi pendekatan teknik dan manajemen. Permasalahan lingkungan yang secara intensif dikembangkan di Teknik Lingkungan adalah sumber daya air, penyediaan air bersih, pengolahan air limbah, pengolahan limbah padat, pencemaran udara, pencemaran tanah, dan kesehatan lingkungan.

Tahapan analisis data secara umum: Sehingga Pemodelan Teknik Lingkungan adalah pengembangan keilmuan, metodologi, dan analisis logika dan model matematika untuk memecahkan permasalahan lingkungan dari pendekatan teknik dan manajemen. Tahapan analisis data secara umum: Pengukuran (data lapangan) Analisis statistik (rerata, simpangan baku, korelasi, dll) Interpretasi data (dibandingkan dng baku mutu dll) Kelemahan: proses fisik/kimia/biologi tidak dapat dijelaskan hanya oleh data-data pengukuran secara umum tersebut.

Pemodelan dapat dipergunakan untuk membantu menjelaskan fenomena fisik, kimia, dan biologi yang mungkin terjadi dalam proses tersebut. Model merupakan perumusan matematika dari proses-proses fisika/kimia/biologi suatu fenomena alam, sehingga jika dimasukkan data-data penunjang, kemudian dihitung dengan metode perhitungan tertentu, akan dapat dihasilkan gambaran proses secara keseluruhan. Kelebihan model adalah model dapat digunakan sebagai sarana simulasi, sehingga dengan model kita dapat memperkirakan, memprediksi dan mempelajari berbagai kemungkinan yang dapat terjadi jika berbagai skenario diaplikasikan dalam model tersebut.

Pemodelan di Teknik Lingkungan terbagi menjadi 2 bagian besar, yaitu pemodelan proses fisik/kimia/biologi dan pemodelan manajemen lingkungan. Pemodelan proses fisik/kimia/biologi bertujuan untuk mengetahui proses fisik, kimia, dan biologi yang terjadi pada suatu objek/proses yang dipelajari, interaksi antar variabel/parameter, karakteristik transport (penyebaran), dan keluaran yang dihasilkan jika suatu skenario masukan dilakukan (proses simulasi).

Pemodelan manajemen lingkungan bertujuan untuk mempelajari parameter/variabel yang berperan dalam sebuah proses alam/sosial, dan juga interaksi yang terjadi antar parameter/variabel. Selain itu pemodelan manajemen lingkungan bertujuan untuk proses pembuatan keputusan manajemen, yaitu dengan cara membuat berbagai skenario manajemen yang kemudian dimasukkan ke dalam model, disimulasikan, dan dianalisis keluaran yang dihasilkan. Dengan berbagai simulasi tersebut dihasilkan banyak alternatif solusi, sehingga keputusan yang diambil dapat berkualitas lebih baik.

Ruang Lingkup Pemodelan Teknik Lingkungan Pemodelan Proses Fisik/Kimia/Biologi Proses penyebaran fisik (adveksi, difusi, dispersi, deposisi) Proses interaksi antar molekul (asosiasi, difraksi, aglomerasi) Proses reaksi kimia antar molekul Proses pertumbuhan biologi Pemodelan Manajemen Lingkungan Pemodelan sistem dinamik Pemodelan konsep (ekosistem, sistem sosial/ekonomi)

Berdasarkan ruang lingkup yang dikerjakan bidang Teknik Lingkungan maka pemodelan Teknik Lingkungan dapat diterapkan pada bidang-bidang: Pemodelan Sumber Daya Air Pemodelan Penyediaan Air Bersih Pemodelan Pengolahan Air Limbah Pemodelan Pengolahan Limbah Padat Pemodelan Pencemaran Udara, Pemodelan Pencemaran Tanah dan Air Tanah, Pemodelan Kesehatan Lingkungan dan Pemodelan Manajemen Lingkungan.

Menyusun/Menggunakan Model Sebelum menyusun atau menggunakan sebuah model maka beberapa hal yang harus diperhatikan adalah: Model adalah representasi dari sebuah teori, sehingga jika teori yang digunakan benar maka model juga seharusnya menghasilkan keluaran yang benar, dan sebaliknya. Asumsi dan penyederhanaan yang dibuat ketika menyusun model harus mengikuti aturan/teori yang berlaku, setiap asumsi yang dibuat harus didokumentasikan/dicatat dengan baik. Untuk menghitung model matematika biasanya digunakan pendekatan metode numerik, sehingga harus didefinisikan dengan baik kemungkinan kesalahan perhitungan dari metode numerik yang dipilih/digunakan.

Tidak ada satupun model yang dapat memprediksi secara akurat 100%, tetapi model yang baik dapat menjelaskan banyak hal dari data observasi yang dikumpulkan. Pemodelan bukan substitusi/pengganti kegiatan pemantauan/monitoring lingkungan. Model hanya akan berjalan baik jika ditunjang oleh data observasi laboratorium/lapangan dan data pemantauan yang baik dan kontinyu. Ketika menyampaikan sebuah kesimpulan atas hasil sebuah model maka berbagai asumsi/penyederhanaan dan kesalahan numerik harus disampaikan pula. Sehingga tingkat ketidakpastian model dapat menjadi bahan pertimbangan dalam pengambilan keputusan. Setiap penyusun dan pengguna model harus memahami segala keterbatasan yang dimiliki model.

Pemodelan Proses Fisik/Kimia/Biologi Pemodelan fisik/kimia/bologi direpresentasikan dgn pemodelan matematika. Pemodelan matematika memiliki karakteristik: Konseptual atau empirikal Deterministik atau stokastik Steady-state atau dinamik Analitikal atau numerikal Secara spasial teragregasi atau terdistribusi

Tahapan proses pemodelan matematika: Konseptualisasi dan Identifikasi Menyusun hipotesis dasar teori yang terlibat dalam proses termaksud Mengevaluasi hipotesis dasar teori termaksud Identifikasi struktur model Representasi matematika Biasanya dalam bentuk diferensial atau persamaan aljabar Untuk sistem pakar dapat pula menggunakan aturan bahasa (linguistic rules) Implementasi numerik Menyusun algoritma solusi numerik Melakukan perhitungan menggunakan komputer

Estimasi parameter dan Kalibrasi Pengaturan parameter model berdasarkan data pengukuran Kalibrasi sehingga seluruh data pengukuran dan parameter model sesuai Pengujian hipotesis Pengujian keluaran model terhadap kondisi uji yang telah ditentukan untuk hipotesis tertentu Validasi Memastikan kualitas model yang dihasilkan dengan membandingkannya dengan data pengukuran

Bidang Teknik Lingkungan bekerja pada media air, tanah, air tanah, dan udara. Sehingga karakteristik dan proses yang terjadi pada media tersebut perlu diketahui dengan baik. Air dan udara bisa dikelompokkan menjadi fluida, sehingga teori fluida seperti statis, mekanis, dan dinamis menjadi dasar teori pemodelan fisik. Istilah-istilah penting: Adveksi, Difusi, Dispersi, Deposisi, Sedimentasi, dll