Perhitungan Perencanaan Dan Pengelolaan

8/19/2019 Perhitungan Perencanaan Dan Pengelolaan

1/33

5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Karakteristik Waduk

2.1.1. Umum

Fungsi utama dari waduk adalah untuk menyediakan tampungan sumber air agar

bisa digunakan saat dibutuhkan. Tampungan yang dibutuhkan di suatu sungai untuk

memenuhi permintaan tertentu tergantung tiga faktor, yaitu:

1.

Variabilitas aliran sungai.

2. Ukuran permintaan.

3. Tingkat kendalan dari pemenuhan permintaan.

Dalam bentuk yang paling sederhana, masalah waduk dapat digambarkan

sebagai berikut :

Rangkaian aliran Q (t) Rangkaian pelepasan terkendali

Waduk dan kapasitas tampungan aktif

Limpahan

Gambar 2.1. Idealisasi masalah kapasitas dan kemampuan waduk

Sumber : eprints.undip.ac.id/34513/5/1501_chapter_II.pdf

Rangkaian aliran di sungai Q(t) akan dimanfaatkan untuk memenuhi permintaan

air dengan kebutuhan yang tertentu D(t). Dengan demikian pertanyaan yang muncul

dapat berupa, berapa besar kapasitas waduk (C) yang harus disediakan bagi suatu

pelepasan yang terkendali (release) dengan tingkat keandalan yang dapat diterima.

Mungkin ada variasi lain dari pertanyaan ini, misalnya menentukan pelepasan bagi

suatu kapasitas tertentu, tetapi masalah dasarnya tetap sama yaitu hubungan antara


2/33


3/33

7

Muka air Banjir

Muka air Normal Mercu Pelimpah

Tampungan Mati

Dasar Sungai

Gambar 2.2. Zona-zona Tampungan Waduk

Sumber : http://www.freevynou.com

Tampungan Efektif

MOL Saluran

Pengambilan


4/33

8

2.1.3. Kapasitas Tampungan Beberapa Waduk Besar

Tabel 2.1. Kapasitas Tampungan Waduk di Indonesia

No Nama Bendungan Vol. Waduk pada kondisi tertentu (juta m3)

m.a

banjir

m.a

normal

Vol. mati Vol. efektif

1. Saguling 970 875 264 661

2. Cirata 2165 2165 177 796

3. Juanda 2893 2556 960 1790

4. Sutami (karang kates) 390 343 90 253

5. Mrican 50 193.50 146.50 47

6. Wonogiri 735 560 120 440

7. Wonorejo 259 122 16 106

8. Kedungombo 986 723 88.4 634.6

Sumber : http://pustaka.pu.go.id

2.1.4. Usia Guna Waduk

Usia guna waduk adalah masa manfaat waduk dalam menjalankan fungsinya,

sampai terisi penuh oleh sedimen kapasitas tampungan matinya. Dalam penjelasan ini

untuk memprediksikan usia guna waduk berdasarkan pada dua cara, yaitu:

1. Perkiraan Usia Guna Berdasarkan Kapasitas Tampungan Mati ( Dead Storage)

Perhitungan ini berdasarkan pada berapa waktu yang dibutuhkan oleh sedimen

untuk mengisi kapasitas tampungan mati. Dengan diketahui besarnya kapasitas

tampungan mati dan besarnya kecepatan laju sedimen yang mengendap, maka akandiketahui waktu yang dibutuhkan sedimen untuk mengisi pada daerah tampungan mati.

Semakin bertambah umur maka semakin berkurang kapasitas tampungan matinya, yang

kemudian akan mengganggu pelaksanaan operasional waduk. Sehingga hal ini

merupakan acuan untuk memprediksikan kapan kapasitas tampungan mati tersebut akan

penuh.

http://pustaka.pu.go.id/http://pustaka.pu.go.id/


5/33

9

2.

Perkiraan Usia Guna Berdasarkan Besarnya Distribusi Sedimen Yang

Mengendap Di Tampungan Dengan Menggunakan The Empirical Area

Reduction Method

Metode ini pertama kali diusulkan oleh Lane dan Koezler ( 1935 ), yang

kemudian dikembangkan oleh Borland Miller (1958, dalam USBR,1973) dan Lara

(1965, dalam USBR,1973). Dengan metode ini dapat diprediksi bagaimana sedimen

terdistribusi di dalam waduk pada masa-masa yang akan datang. Dalam perhitungan ini

sebagai acuan untuk menentukan usia guna waduk berdasar pada hubungan fungsi

antara luas genangan dengan elevasi genangan dan kapasitas tampungan. Sebagai

patokan elevasi pintu pengambilan sebagai acuannya. Sehingga apabila elevasi pintu

pengambilan akan dicapai oleh elevasi endapan sedimen, maka kegiatan operasional

waduk akan terganggu, yang pada akhirnya secara teknis akan mengakibatkan tidak

berfungsinya waduk.

2.1.5. Unsur-unsur Kapasitas Waduk

Tampungan yang dibutuhkan di suatu sungai untuk memenuhi permintaan

tertentu bergantung pada tiga faktor (Mc.Mahon, 1976) , yaitu:

1. Unsur-unsur aliran sungai

2.

Ukuran permintaan

3.

Tingkat keandalan dari pemenuhan permintaan

Dalam bentuknya yang paling sederhana, masalah yang ditangani dapat

digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.3. Idealisasi masalah kapasitas kemampuan waduk

Sumber: Soedibyo, Teknik Bendungan

limpahan

Rangkaian pelepasan

terkendali D(t)

Waduk dengan kapasitas

Tamp.aktif C

Rangkaian aliran

Sungai Q(t)


6/33

10

Rangkaian aliran sungai Q(t) akan dimanfaatkan untuk memenuhi permintaan

air dengan kebutuhan yang tertentu D(t), dalam hal ini mungkin periode aliran rendah

(low flow) dari sungai itu perlu diperbesar. Dengan demikian pertanyaan yang diajukan

dapat berupa berapa besarnya kapasitas waduk (C) yang harus disediakan bagi suatu

pelepasan atau draft yang terkendali D(t) dengan tingkat keandalan yang bisa diterima,

mungkin ada variasi lain dari pertanyaan ini misalnya menentukan pelepasan bagi suatu

kapasitas tertentu, tetapi masalah dasarnya tetap sama, yaitu hubungan antara

karakteristik aliran masuk (inflow), pelepasan yang terkendali dan keandalan harus

ditemukan.

2.1.5.1 Unsur-Unsur Aliran Sungai

Unsur-unsur aliran sungai ini diperlukan untuk menentukan besarnya tampungan

yang perlu dibangun agar dapat memenuhi permintaan. Di bawah ini diberikan

penjelasan tentang unsur-unsur aliran sungai yang berperan dalam penentuan kapasiras

tampungan waduk, antara lain:

a. Debit: Volume air yang mengalir per satuan waktu melewati suatu penampang

melintang palung sungai, pipa, pelimpah, aquifer dan sebagainya.

b. Limpasan (run off): Semua air yang bergerak ke luar dari pelepasan (outlet) daerah

pengaliran ke dalam sungai melewati rute, baik di atas permukaan maupun lewat

bawah tanah sebelum municipal sungai tersebut.

c. Limpasan permukaan (surface run off): Limpasan air yang selalu mengalir di atas

permukaan tanah.

d. Limpasan bawah tanah (subsurface run off): Limpasan air yang selalu melewati rute

bawah tanah, dan waktu meninggalkan daerah pengaliran pada pelepasannya berupa

aliran permukaan (surface stream).

e. Limpasan bulanan: Volume air selama bulan tertentu atau ekuivalen dengan debit

rata-rata dalam bulan tersebut.

f. Limpasan rata-rata bulanan atau tahunan: Harga rata-rata aliran dalam tiap bulan

suatu tahun atau aliran tahunan.

2.1.5.2. Ukuran Permintaan

Kapasitas waduk yang dibangun harus disesuaikan dengan ukuran permintaan

yang harus dapat dipenuhi oleh waduk tersebut. Adapun hal tersebut tergantung oleh

jumlah penduduk, jumlah lahan yang perlu diairi, jenis tanaman, jenis tanah, cara

pemberian air, cara pengelolaan dan pemeliharaan saluran, iklim, cuaca, dan lain-lain.


7/33

11

2.1.6. F lood Routing (Penelusuran Banjir)

Flood routing atau penelusuran banjir adalah merupakan peramalan hidrograf

disuatu titik pada suatu aliran atau bagian sungai yang didasarkan atas pengamatan

hidrograf di titik lain. Hidrograf banjir dapat ditelusuri lewat palung sungai atau lewat

waduk.

Tujuan penelusuran banjir adalah sebagai berikut:

a.

Peramalan banjir jangka pendek

b. Perhitungan hidrograf satuan pada berbagai titik sepanjang sungai dari hidrograf

satuan di suatu titik di sungai tersebut.

c. Peramalan terhadap kelakuan sungai setelah terjadi perubahan keadaan palung

sungai (misalnya karena adanya pembangunan bendungan atau pembuatan tanggul).

d.

Derivasi hidrograf sintetik

Pada dasarnya penelusuran banjir lewat palung sungai merupakan persoalan

aliran tidak tunak (non steady flow) sehingga oleh karenanya dapat dicari

penyelesaiannya. Karena pengaruh gesekan tidak dapat diabaikan, maka penyelesaian

persamaan dasar alirannya akan sangat sulit. Dengan menggunakan cara karakteristik

atau finite element akan daat diperoleh penyelesaian yang memadai, tetapi masih

memerlukan usaha yang sangat besar.

Cara penelusuran banjir yang akan diuraikan pada bab ini tidak didasarkan pada

hukum-hukum dasar hidrolika, yang ditinjau disini hanyalah hukum kontinuitas,

sedangkan persamaan keduanya didapatkan secara empiris pada pengamatan banjir.

Oleh karena berlakunya cara ini harus diperiksa untuk setipa kasus khusus.

Penelusuran lewar waduk, dimana penampangnya adalah merupakan fungis dari

aliran keluar (outflow), maka cara penyelesaiannya dapat ditempuh dengan cara yang

lebih eksak.

2.1.6.1. Penelusuran Banjir Lewat Palung Sungai

Penelusuran banjir dengan cara Muskingum berlaku dalam kondisi:

1. Tidak ada anak sungai yang masuk ke dalam bagian memanjang palung sungai

yang ditinjau.

2.

Penambahan atau kehilangan air oleh curah hujan, aliran masuk atau keluar air

tanah dan evaporasi, kesemuanya ini diabaikan.

Persamaan kontinuitas yang umum dipakai dalam penelusuran banjir adalah:

(2.1)

dt dsQ I


8/33

12

dengan:

I = debit yang masuk ke permulaan bagian memanjang palung sungai (m3/dt)

Q = debit yang keluar dari akhir bagian memanjang palung sungai (m3/dt)

s = besarnya tampungan ( storage) dalam bagian memanjang palung sungai yang

ditinjau (m3)

dt = periode penelusuran (detik, jam atau hari)

Kalau penelusurannya duibah dari dt menjadi ∆t maka:

I =2

21 I I

I =2

21 QQ

dS = S2 – S1

sehingga rumus (2.1) dapat diubah menjadi:

I =2

21 I I +2

21 QQ = S2 – S1 (2.2)

Dalam mana indeks-indeks 1 merupakan pada saat permulaan periode

penelusuran, dan indeks-indeks 2 merupakan keadaan pada akhir peroide penelusuran.

Dalam persamaan (2-2) tersebut, I1 dan I2 dapat diketahui dari hidrograf debit

masuk yang diukur besarnya Q1 dan S1 diketahui dari periode sebelumnya. Q2 dan S2 tidak diketahui.

Ini berarti diperlukan persamaan kedua. Kesulitan terbesar dalam penelusuran

banjir lewat palung sungai ini terletak pada mendapatkan persamaan kedua ini. Pada

penelusuran banjir lewat waduk, persamaan tersebut lebih sederhana, yaitu Q2 = f (S2).

Tetapi pada penelusuran lewat palung sungai besarnya tampungan tergantung

pada debit masuk dan debit keluar. Persamaan yang menyangkut kepada debit masuk

dan debit keluar. Persamaan yang menyangkut hubungan S dan Q pada palung sungai

hanya berlaku untuk hal-hal yang khusus, yang bentuknya adalah sebagai berikut:

S = k {x I + (1-x) Q}

k dan x ditentukan oleh hidrograf debit masuk dan debit keluar yang masing-

masing diamati pada saat bersamaan, sehingga hanya berlaku untuk bagian memanjang

palung sungai yang ditinjau.

Faktor x merupakan faktor penimbang (weight) yang besarnya berkisar antara 0

dan 1, biasanya lebih kecil dari 0,5 dan dalam banyak hal besarnya kira-kira sama

dengan 0,3 serta tidak berdimensi.


9/33

13

Karena S mempunyai dimensi volume, sedangkan I dan Q berdimensi debit,

maka k harus dinyatakan dengan dimensi waktu (jam atau hari).

Dari persamaan (2-2) dapat dibuat persamaan berikut:

S1 = k {x I1 + (1-x) Q1}

S2 = k {x I2 + (1-x) Q2}

Dari persamaan didapat:

Q2 = c0 I2 + c1 I1 + c2 Q1

dimana

c0 = -t kxk

t kx

5,0

5,0

c1 = t kxk

t kx

5,0

5,0

c2 =t kxk

t kxk

5,0

5,0

dan

c0 + c1 + c2 = 1

2.1.6.2. Penelusuran Banjir Lewat Waduk

Penelusuran lewat waduk, di mana penampungannya adalah merupakan fungsi

langsung dari aliran keluar (outflow), maka cara penyelesaiannya lebih eksak.

Berdasarkan rumus (2.2) diperoleh hubungan berikut:

12

2121

22S S

QQ I I

(2.3)

Faktor-faktor yang diketahui ditempatkan di ruas kiri seperti berikut:

t x

QS t x

QS t x

I I

222

2

2

1

1

21 (2.4)

jika 111

2

Q

t S dan 2

22

2

Q

t S maka rumus dapat ditulis menjadi:

21

21

2

I I (2.5)

I1 dan I2 diketahui dari hidrograf debit masuk ke waduk, jika periode

penelusuran ( Flood Routing ) t telah ditentukan.

S1 merupakan tampungan waduk pada permulaan periode penelusuran yang

diukur dari datum fasilitas pengeluaran (puncak bangunan pelimpah atau spillway atau

sumbu terowongan outlet).


10/33

14

Q1 adalah debit keluar pada permulaan periode penelusuran kalau fasilitas

pengeluarannya berupa bangunan pelimpah (spillway), maka:

2

3

.. H BC Q

dengan:

C = koefisien debit bangunan pelimpah (1,7 – 2,2 m1/2/dt)

B = panjang ambang bangunan pelimpah (m)

H = tinggi energi di atas ambang bangunan pelimpah

Pada umumnya kecepatan air di waduk di depan ambang bangunan pelimpah

sangat kecil, sehingga dapat diabaikan. Kalau fasilitas pengeluarannya berupa

terowongan, maka harus diperhitungkan terhadap dua macam keadaan:

1.

Pada saat seluruh panjang terowongan belum terisi penuh oleh air, sehingga masih

belum berupa aliran alur terbuka. Dalam hal ini digunakan rumus kontinuitas Q =

V.A, dimana V menggunakan rumus Manning.

2. Pada saat seluruh panjang terowongan penampang atau profil alirannya terisi penuh

oleh air,sehingga terjadi aliran tekan atau aliran pipa. Dalam hal demikian

kecepatan airnya ditentukan oleh perbedaan tinggi tekanan di permulaan dan ujung

terowongan. Perbedaan tekanan tersebut merupakan penjumlahan dari kehilangan

energi yang dipengaruhi oleh bentuk inlet terowongan, kekasaran dinding

terowongan, adanya penyempitan atau pelebaran dalam terowongan, adanya

belokan dan bentuk outlet terowongan.

Pada suatu elevasi muka air setinggi kurang lebih 1,5 kali diameter terowongan

di atas sumbu terowongan di hulu inlet terjadi peralihan dari aliran alur bebas menjadi

aliran tekan. Karena peralihan tersebut tidak dapat ditentukan pada ketinggian yang

tepat.

2.2. Lengkung Kapasitas Waduk

2.2.1. Umum

Lengkung kapasitas waduk ( storage capacity curve of reservoir ) merupakan

suatu kurva yang menggambarkan hubungan antara luas muka air (reservoir area),

volume ( storage capasity) dengan elevasi (reservoir water level ). Dari lengkung

kapasitas waduk ini akan diketahui berapa besarnya tampungan pada elevasi tertentu,

sehingga dapat ditentukan ketinggian muka air yang diperlukan untuk mendapatkan

besarnya volume tampungan pada suatu elevasi tertentu, kurva ini juga dipergunakan


11/33

15

untuk menentukan besarnya kehilangan air akibat perkolasi yang dipengaruhi oleh luas

muka air pada elevasi tertentu.

Dari persamaan lengkung kapasitas tinggi dapat ditentukan tinggi muka air

waduk dengan persamaan:

H = Ch.S0,5……………………...……….………………...(2.7)

dengan:

A = luas muka air waduk (km2)

S = volume tampungan total (m3)

Ch = koefisien

Jika kehilangan turut diperhitungkan, kehilangan ini dikalikan luasan untuk

mendapatkan volume kehilangan. Persamaan lengkung kapasitas luasan waduk dapat

dinyatakan:

A= Ca.S0,5 ………...……………………………………….(2.8)

dengan:

A = luas muka air waduk (km2)

S = volume tampungan total (m3)

Ca = koefisien

Tabel 2.2. Kapasitas Tampungan Waduk Peudada

No Elevasi A V

(m) (km²) (E-6.m³)

1.00 40.00 0.00 0.00

2.00 45.00 0.01 0.00

3.00 50.00 0.27 0.23

4.00 55.00 0.53 0.86

5.00 60.00 0.78 2.14

6.00 65.00 0.99 4.09

7.00 70.00 1.14 8.04

8.00 75.00 2.33 15.61

9.00 80.00 3.45 28.95

Sumber : http:/pustaka.pu.go.id


12/33

16

Tabel 2.3. Kapasitas Tampungan Waduk Batang Agam

Elevasi

(+m)

Luas Genangan

(m2)

Volume

Tampungan (m3)

Vol. Tampungan

Kumulatif (m3)

15,00 0,00 0 0.00

20,00 1823284,00 3038806,67 3038806,6725,00 4196388,00 14642922,57 17681729,24

30,00 6321203,00 26113253,65 43794982,89

35,00 8236006,00 36287620,30 80082603,19

40,00 9816711,00 45074011,82 125156615,01

45,00 12849639,00 56496016,02 181652631,03

50,00 14881061,00 69264661,37 250917292,4

55,00 16534168,00 78501802,18 329419094,58


2.2.2. Lengkung Kapasitas Waduk di Indonesia

Gambar 2.4. Lengkung Kapasitas Waduk Peudada



13/33

17

Gambar 2.5. Lengkung Kapasitas Waduk Ir. H. Juanda

Gambar 2.5. Lengkung Kapasitas Waduk Batang Agam


2.3. Inflow Tampungan Waduk

2.3.1. Umum

Rangkaian air yang memberikan kontribusi sebagai debit inflow sungai antara

lain adalah berasal dari presipitasi (atau saluran) langsung, debit air tanah, dan termasuk

juga limpasan permukaan dan limpasan bawah permukaan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi volume total limpasan:

1. Faktor-faktor iklim:

a.

Banyaknya presepitasi.

b. Banyaknya evapotranspirasi.

2.

Faktor-faktor DAS:

a.

Ukuran daerah aliran sungai.

b. Tinggi tempat rata-rata daerah aliran sungai (pengaruh orografis).

Faktor-faktor yang mempengaruhi aliran waktu limpasan:

1.

Faktor-faktor meteorologis:

a. Presipitasi.

b. Intensitas curah hujan.

c.

Lamanya curah hujan.d. Distribusi curah hujan dalam daerah pengaliran.


14/33

18

e.

Arah pergerakan curah hujan.

f. Curah hujan terdahulu dan kelembaban tanah.

g. Kondisi-kondisi meteorologi yang lain.

2.

Faktor-faktor daerah aliran sungai:

a. Topografi.

b. Geologi.

c.

Tipe tanah.

d. Vegetasi.

e.

Jaringan drainasi.

3. Faktor-faktor manusiawi:

a. Struktur hidrolik.

b.

Teknik-teknik pertanian.

c. Urbanisasi.

2.3.2. Macam Limpasan

2.3.2.1. Limpasan Permukaan

Limpasan permukaan merupakan limpasan air yang mengalir di atas permukaan

tanah. Limpasan permukaan berasal dari air hujan yang terus mengalir karena tidak ada

tanaman yang menghambatnya. Limpasan permukaan disebut juga run off.

2.3.2.2.

Limpasan Bawah Permukaan

Limpasan air yang selalu mengalir di bawah permukaan tanah, dan pada waktu

meninggalkan daerah pengaliran pada pelepasaannya berupa aliran permukaan.

2.3.3. Debit Andalan

Debit andalan diartikan sebagai debit yang tersedia untuk keperluan tertentu

(seperti irigasi, PLTA, air minum dan lain-lain) sepanjang tahun, dengan resiko

kegagalan yang telah diperhitungkan.

Menurut pengamatan, besarnya andalan yang diambil untuk mengoptimalkan

penggunaan air dibeberapa macam proyek adalah sebagai berikut (CD.

Soemarto,1986:214)


15/33

19

Tabel 2.4. Besarnya andalan untuk berbagai kegunaan

Kegunaan Keandalan

1.

Penyediaan air minum

2. Penyediaan air indutri

3. Penyediaan air irigasi untuk

-

Daerah iklim setengah lembab

- Daerah iklim kering

4. Pembangkit listrik tenaga air (PLTA)

99 %

95 – 98 %

75 – 85 %

80 – 95 %

85 – 90 %

Sumber : C.D. Soemarto, Hidrologi Teknik

Ada berbagai cara untuk menentukan debit andalan, masing-masing cara

mempunyai ciri khas sendiri-sendiri. Pemilihan metode yang sesuai umumnya

didasarkan atas pertimbangan data yang tersedia, jenis kepentingan dan pengalaman.

Metode-metode untuk analisis debit andalan tersebut antara lain berikut:

a. Metode Karakteristik aliran ( flow characteristic)

Perhitungan debit andalan dengan metode ini antara lain memakai data yang

didapatkan berdasar karakteristik alirannya.

Metode ini umumnya dipakai untuk:

1. Daerah pengaliran sungai (DPS) dengan fluktuasi maksimum dan minimumnya

relatif besar dari tahun ke tahun.

2. Kebutuhan yang relatif tidak konstan sepanjang tahun.

3. Data yang tersedia cukup panjang.

Karakteristik aliran dalam hal ini dihubungkan dengan kriteria sebagai berikut:

1. Tahun normal, jika debit rata-rata tahunannya sama dengan atau mendekati

debit rata-rata dari tahun ke tahun.

2. Tahun kering, jika debit rata-rata tahunannya di bawah debit rata-rata dari

tahun ketahun.

3.

Tahun basah, jika debit rata-rata tahunannya diatas debit rata-rata dari tahun

ketahun.

b. Metode tahun penentu (basic year ).

c.

Penentuan debit andalan dengan menggunakan metode ini antara lain dengan

menentukan suatu tahun tertentu sebagai dasar perencanaan.

d. Metode bulan penentu.


16/33

20

e.

Metode ini seperti pada karakteristik aliran tetapi hanya dipilih bulan tertentu

sebagai dasar perencanaan.

f. Metode Q rata-rata minimum.

Penentuan debit andalan dengan metode ini berdasar data debit rata-rata bulanan

yang minimum ini biasanya dipakai untuk:

1. DPS dengan fluktuasi debit maksimum dan minimum tidak terlalu besar dari tahun

ke tahun.

2. Kebutuhan relatif konstan sepanjang tahun.

Metode yang digunakan dalam studi ini adalah metode karakteristik aliran.

Menurut Suyono Sosrodarsono (1980:204), terminologi debit dinyatakan

sebagai berikut:

1.

Debit air cukup (affluent ), yaitu debit yang dilampaui oleh debit-debit sebanyak 95

hari dalam setahun (peluang keandalan 26,02%).

2. Debit air normal, yaitu debit yang dilampaui oleh debit-debit sebanyak 185 hari

dalam setahun (peluang keandalan 50,68%).

3. Debit air rendah, yaitu debit yang dilampaui oleh debit-debit sebanyak 275 hari

dalam setahun (peluang keandalan 75,34%).

Debit air kering, yaitu debit yang dilampaui oleh debit-debit sebanyak 355 hari dalam

setahun (peluang keandalan 97,30).

2.4. Pembangkitan Data Inflow

Terdapat tiga model yang digunakan dalam perhitungan-perhitungan hidrologi

yaitu model deterministik, model probabilistik, model stokastik. Model stokastik

mampu mengisi kekosongan di antara kedua model tersebut, yaitu mempertahankan

sifat-sifat peluang yang berhubungan dengan runtun waktu kejadiannya. Termasuk

dalam model stokastik adalah proses perpanjangan runtun data.

Sedangkan dasar-dasar teknik pembangkitan data dapat dijelaskan seperti

berikut, dasar proses perpanjangan runtun data ( generated ) adalah bahwa prosesnya

tidak berubah, dalam arti sifat-sifat statistik proses terhadap runtun data historis tidak

berubah terhadap waktu sehingga sifat-sifat kejadian sesungguhnya dapat dipakai untuk

membuat runtun data sintetis yang panjang. Kegunaan pembangkitan data debit sungai

adalah:


17/33

21

a)

Untuk memenuhi kebutuhan tampungan waduk dengan data sintetis

b) Untuk membantu perancangan waduk akibat data kurang panjang

c) Untuk simulasi pengoperasian waduk

Pembangkitan data dalam hal ini memerlukan proses dimana kekuatan-kekuatan

yang saling bersangkut paut dan menimbulkan pengaruh bertindak menghasilkan suatu

rangkaian waktu (time series). Proses terbaik adalah yang sesuai dengan karakteristik

fisik dari rangkaian waktu tersebut. Sedangkan dari segi pandang stokastik, aliran

sungai bisa dipandang dari empat komponen yaitu:

1)

Komponen kecenderungan (Tt)

2) Komponen periodik atau musiman (St)

3) Komponen korelasi (Kt)

4)

Komponen acak (t)

Yang dapat dikombinasikan secara sederhana sebagai berikut:

Xt = Tt + St + Kt + t ………………….………………..…. (2.10)

Konsep dari metode stokastik adalah pembangkitan data dengan cara

mempertahankan karakteristik data debit historis, melalui parameter rerata data, standar

deviasi dan koefisien korelasi antar waktu.

2.4.1. Bilangan Random

Data debit historis dan sintetik memiliki urutan terjadi berdasarkan proses acak,

serta terletak dalam interval waktu tertentu. Urutan nilai ini sering disebut rangkaian

waktu (time series). Secara umum nilai ke-i dari variabel X yang merupakan anggota

dari suatu rangkaian waktu adalah jumlah dari 2 komponen.

Xi = di + ei ………………..……………………………………... (2.11)

Dimana komponen deterministik diperoleh dari nilai parameter-parameternya dan nilai

sebelumnya dari proses, seperti Xi+1, Xi+2 dan seterusnya. Komponen bilangan acak

uniform dengan cara sebagai berikut:

t1 = (u1 + u2 + u3 + ………… + u12) – 6 : dst ………..………..…(2.12)

dengan:

t1 dan t2 = bilangan acak normal

u1,u2,u3 = bilangan acak uniform

Metode lain untuk memperoleh bilangan acak normal dengan persamaan Box

Muller , yaitu:

............................................(2.13)

............................................(2.14))..2(Sin)ln(.2

)..2(Cos)ln(.2

11

1

iii

iii

U U N

U U N


18/33

22

dengan :

N1 dan N2 = bilangan acak normal

u1,u2,u3 = bilangan acak uniform

2.4.2. Metode Thomas – Fiering

Untuk membangkitkan data debit dapat digunakan model Thomas-Fiering .

Model ini menganggap bahwa setahun terbagi menjadi musim atau terdiri dari 12 bulan.

Dianggap bahwa data aliran adalah x1.1, x1.2,……x1.12, x2.1, x2.2,……..,xn.12; contoh,

indeks pertama menyatakan tahun dimana aliran terjadi dan kedua berjalan secara siklus

dari 1 ke 12.

Prosedur perhitungan:

1. Perhitungan aliran rata-rata untuk tiap bulannya.

X =

n

1i

bXi,n

1 ……….…………………………....….…(2.15)

dengan:

X = debit rata-rata

n = jumlah tahun

Xi,b = data debit pada tahun ke-i dan bulan ke-b

2. Perhitungan standar deviasi

Sd = 1/2

b

1i

2

XXi1n

1

…………..…………….............(2.16)

3. Perhitungan koefisien korelasi antar aliran dalam waktu i. dan waktu i.-1

rj = 1n..SdSd

X.Xn.X,X

1 b b

n

1i

1 b b1 bi, bi,

............................................(2.17)

Persamaan aliran sintetis:

q1,b = bX + 1 b1 bi,1 b

b b XqSd

Sd.r

+ 2 b b bi, r 1.Sd.t ….......(2.18)

dengan:

qi,b = debit hasil pembangkitan untuk bulan b dan tahun ke-I

X b , X b-1 = rerata debit pada bulan b

r b , r b-1 = korelasi untuk bulan b dan bulan b-1

Sd b , Sd b-1 = standar deviasi bulan b dan bulan b-1

ti,b = bilangan random bulan b

qi,b-1 = debit pada tahun ke-i dan bulan b


19/33

23

2.4.3. Uji Hipotesis

Perlu dipastikan tentang keandalan data sebelum dilakukan perhitungan dan

analisis. Untuk itu dilakukan pengujian-pengujian secara statistik. Pengujian dilakukan

untuk memastikan ketepatannya agar hasil perhitungan itu dapat digunakan untuk

proses lebih lanjut.

Pengujian statistik lebih ditujukan untuk menguji parameter-parameternya,

antara lain dapat dilakukan dengan membandingkan rerata, variansi, kovariansi, korelasi

dan sebagainya. Sedangkan pada pengujian suatu fungsi, diuji keandalan parameter-

parameter yang membentuk fungsi tersebut.

Hipotesa yang dirumuskan dengan harapan untuk ditolak disebut hipotesa nol

atau dinyatakan dengan Ho. Penolakan Ho mengakibatkan penerimaan hipotesa

alternatif yaitu H1.

2.4.3.1. Uji F

Uji analisis pada dasarnya adalah menghitung F score, lalu membandingkan

dengan F tabel. Yang diuji adalah ketidaktergantungan (independence) atau

keseragaman (homogenitas). Uji analisis variansi dapat bersifat satu arah atau dua arah.

Prinsip uji hipotesis ini adalah membandingkan variansi gabungan antara

kelompok sampel (variance between group) dengan varian kombinasi seluruh

kelompok.

Untuk pengaman selanjutnya akan digunakan uji F dengan analisa variansi yang

bersifat dua arah, dengan hipotesa sebagai berikut:

Hipotesa 1 : Ho = hujan homogen dari bulan ke bulan.

H1 = hujan tidak homogen dari bulan ke bulan.

Hipotesa 2 : Ho = hujan homogen dari tahun ke tahun.

H1 = hujan tidak homogen dari tahun ke tahun.

Ada dua F score dihitung dengan rumus-rumus berikut:

F1 =

k

1i

n

1 j

2

jiij

2k

1i

i

xxxx

xxn1n

………….....….…………….(2.19)

F2 =

k

1i

n

1 j

2

jiij

2k

1i

j

xxxx

xxk 1k

……………..……...……….(2.20)


20/33

24

dengan:

XI = harga rata-rata untuk bulan i

X j = harga rata-rata untuk bulan j

X = harga rata-rata untuk keseluruhan

Xij = pengamatan untuk bulan i pada tahun j

n = banyak pengamatan perbulan (tahun)

k = banyak bulan

2.4.3.2. Uji T

Uji T termasuk jenis uji untuk sampel kecil. Sampel kecil adalah dimana ukuran

sampel n < 30. Untuk mengetahui apakah 2 sampel x1 dan x2 berasal dari populasi yang

sama, maka dihitung t score dengan rumus:

t =

21

21

11

N N

x x

....................................(2.21)

=

2

11

21

2

22

2

11

N N

s N s N ...................(2.22)

dengan: 1 x = rerata dari sampel x1

2 x = rerata dari sampel x2

s1 = simpangan baku dari sampel x1

s2 = simpangan baku dari sampel x2

N1 = ukuran dari sampel x1

N2 = ukuran dari sampel x2

Hipotesa:

H0 : sampel x1 dan x2 berasal dari populasi yang sama

H1 : sampel x1 dan x2 tidak berasal dari populasi yang sama

Harga t tabel dicari pada tabel distribusi student's t untuk derajat bebas = N1 + N2 – 2

dan = ( Level of Significance) misal 5%.

Apabila t score < t tabel, maka H0 diterima, dan jika sebaliknya maka H0 ditolak.


21/33

25

2.5. Simulasi Pola Operasi di Waduk

2.5.1. Umum

Tergantung dari kebutuhannya, maka lingkup waktu dari simulasi mencakup 1

tahun operasi atau lebih. Salah satu operasi dibagi-bagi menjadi sejumlah periode,

misalnya bulanan, 15 harian, 10 harian, mingguan, maupun harian. Persamaan umum

simulasi operasi waduk adalah Neraca Keseimbangan Air (water balance).

Aturan umum dalam simulasi waduk adalah:

1. Air waduk tidak boleh turun di bawah tampungan aktif. Dalam banyak keadaan,

maka batas bawah tampungan aktif ini ditentukan oleh tingginya lubang outlet

waduk.

2. Air waduk tidak dapat melebihi batas atas tampungan aktif. Dalam banyak keadaan

maka batas atas tampungan aktif ini ditentukan oleh puncak spillway. Apabila

terjadi kelebihan air, maka kelebihan ini akan melimpah ( spillout ).

3. Ada beberapa waduk (waduk multiguna) yang memiliki batasan debit yang

dikeluarkan (outflow), baik debit maksimum atau debit minimum.

2.5.2. Pola Operasi Waduk Harian dan Waduk Tahunan

Pola operasi waduk adalah suatu acuan pengaturan air untuk pengoperasian

waduk-waduk yang disepakati bersama oleh para pemanfaat air dan pengelola melalui

Panitia Tata Pengaturan Air (PTPA). Maksudnya adalah sebagai pedoman pengaturan

air untuk memenuhi berbagai kebutuhan air dan pengendali banjir, dengan tujuan untuk

memenfaatkan air secara optimal dengan cara mengalokasikan secara proporsional

sedemikian sehingga tidak terjadi konflik antar kepentingan dan pengendalian banjir

pada musim hujan.

Waduk tahunan berfungsi sebagai penampung/penyadiaan air dan pengendali

fluktuasi debit yang terjadi selama kurun waktu satu tahun, sedangkan waduk harian

berfungsi sebagai pengatur/pengendali fluktuasi debit yang terjadi dalam rentang waktu

yang relatif pendek, yaitu satu hari saja.

Ketersediaan air di waduk tergantung dari kapasitas waduk dan debit inflow

yang masuk ke waduk. Fluktuasi debit air yang masuk ke waduk sangat dipengaruhi

oleh penutup lahan di hulu waduk.

2.5.3. Simulasi Kapasitas Tampungan Waduk

Dalam situasi atau analisa perilaku operasi waduk bertujuan untuk mengetahui

perubahan kapasitas tampungan waduk. Persamaan yang digunakan adalah kontinuitas


22/33

26

tampungan (mass storage equation) yang memberi hubungan antara masukan, keluaran

dan perubahan tampungan.

Persamaan secara matematika dinyatakan, sebagai berikut (Mc Mahon, 1978:24)

St + 1 = St + Qt – Dt – Et – Lt ……………..……………………(2.23)

Dengan kendala 0St+1=C

dengan:

t = interval waktu yang digunakan

St = tampungan waduk pada awal interval waktu

St+1 = tampungan waktu pada akhir interval waktu

Qt = aliran masuk selama interval waktu t

Dt = lepasan air selama interval waktu t

Et = evaporasi selama interval waktu t

Lt = kehilangan-kehilangan air lain dari waduk selama interval waktu t,

mempunyai harga yang kecil dan dapat diabaikan

C = tampungan aktif (tampungan efektif)

Kapasitas tampungan harus dapat menjamin pasokan air dengan keandalan

pemenuhan 100%.

2.5.4. Simulasi Luas Lahan yang Dapat Diairi

Simulasi luas lahan yang dapat diairi diizinkan dengan peluang kegagalan

maksimum sebesar 20%, untuk pemenuhan seluruh kebutuhan air dari kapasitas

tampungan yang ada.

Dengan mempertimbangkan luas genangan waduk yang bervariasi terhadap

waktu, maka lebih lanjut persamaan ditulis sebagai berikut (Sudjarwadi, 1990):

St + 1 = St + Qt + Rt(A) – Ot – Et – Pt – SPt(A) ……………………(2.24)

dengan:

Rt(A) = hujan yang jatuh ke waduk pada interval waktu t, sebagai fungsi luas

permukaan air waduk

Ot = pengambilan air waduk selama interval dari t

Et(A) = evaporasi selama interval waktu t, sebagai fungsi luas permukaan di

waduk

Pt = limpahan yang melewati bangunan pelimpah selama interval waktu t

SPt(A) = rembesan keluar dari waduk selama interval waktu, sebagai fungsi

luas permukaan air waduk mempunyai harga yang kecil dan dapat

diabaikan


23/33


24/33

28

Sedangkan kehilangan air di sungai karena evaporasi diperhitungkan dengan

asumsi bahwa keliling basah pada penampang sungai dalam kondisi jenuh dan bersifat

impermeabel. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut:

Ves = Ev(t) x L(t) x P x t ………………………………….(.2.26)

dengan:

Ves = volume evaporasi di sungai (m3)

Ev(t) = evaporasi rata-rata yang tercatat di alat ukur (mm/hari)

L(t) = lebar muka air sungai (m)

P = panjang alur sungai (km)

T = jumlah hari (hari)

2.6.2.2. Pengambilan Data Evaporasi di Waduk

Relatif hanya sedikit waduk-waduk yang mempunyai perhitungan-perhitungan

penguapan yang dapat diandalkan untuk bisa dijabarkan dari budget air secara kontinyu,

tetapi nilai-nilai dari periode tertentu sering dapat mengecek atau mengkalibrasikan

teknik-teknik lainnya. Bila kondisinya sedemikian rupa sehingga hasil-hasil yang

memuaskan tidak diperoleh dengan menggunakan budjet air, penguapan dari waduk

yang ada dapat ditentukan baik dengan pendekatan aerodinamis empiris maupun budget

energi. Kedua metode ini sebaiknya dipakai dalam jangka pendek, mengingat mahalnya

biaya yang diperlukan.

Pengoperasian stasiun panci (di dekat waduk, tapi tak cukup dekat untuk

terpengaruh secara materiil olehnya) untuk pengambilan data, relatif tidak mahal dan

akan memberikan hasil-hasil evaporasi waduk yang sebenarnya. Beberapa reabilitas

akan diperoleh jika adveksi waduk bersihnya dihitung, tetapi item ini jarang sangat

penting kecuali evaporasi musiman atau bulanan dari penguapan tahunannya

diperlukan.

Untuk studi-studi desain waduk, semua data yang berhubungan bagi daerah

tersebut harus dianalisa dengan menggunakan semua teknik untuk mana datanya cocok

bila aspek-aspek ekonomi perencanaan sangat memungkinkan, jarang terdapat alasan-

alasan yang dapat dibenarkan untuk membangun waduk yang besar sebelum diperoleh

pengumpulan data yang sekurang-kurangnya 1 atau 2 tahun dari panci dan data

meteorologi yang berhubungan dengan lokasi proyek.


25/33

29

2.6.3. Kebutuhan Air Irigasi

2.6.3.1. Umum

Pengembangan sumber daya air dalam peningkatan produksi pangan merupakan

hal yang penting dalam usaha pertanian, dimana irigasi merupakan salah satu bagian

dari program intensifikasi pertanian. Peningkatan efisiensi penggunaan air irigasi

merupakan salah satu bentuk pengembangan sumber daya air bagi pertanian.

Penggunaan air irigasi ditetapakan dalam peraturan pemerintah no. 23 pasal 4

dan pasal 7 tahun 1992 tentang irigasi yaitu air irigasi digunakan untuk mengairi

tanaman, selain itu digunakan untuk pemukiman, ternak dan sebagainya. Untuk

memperoleh hasil produksi yang optimal pemberian air harus sesuai dengan jadwal

dengan jumlah dan waktu yang diperlukan tanaman.

Dalam pembangunan proyek irigasi banyaknya air diperlukan untuk pertanian

harus diketahui dengan tepat, sehingga pemberian air irigasi dapat diefisienkan dengan

maksimal.

Faktor-faktor yang mempengaruhi banyaknya pemakaian air irigasi adalah:

a. Jenis tanaman

b. Cara pemberian air

c.

Jenis tanah

d.

Cara pengolahan dan pemeliharaan saluran serta bangunan (dengan

memperhitungkan kehilangan air berkisar 30% - 40%)

e. Waktu tanam yang berturutan yang berselang lebih dari dua minggu sehingga

memudahkan pergiliran air

f. Pengolahan tanah

g.

Iklim dan cuaca, meliputi; curah hujan, angin, letak lintang, kelembaban, dan suhu

udara

2.6.3.2. Perhitungan Kebutuhan Air Irigasi

Kebutuhan total air irigasi yang diukur pada pintu pengambilan dalam satu

periode adalah hasil kali kebutuhan air disawah dengan faktor efisien dan jumlah hari

dalam satu periode penanaman.

Rumus yang digunakan:

DR =Ki.1000

WR.A.T ………………………………….(2.27)

dengan:

DR = kebutuhan air irigasi pada pitu pengambilan (m3).


26/33

30

WR = kebutuhan air disawah (mm/hari).

A = luas sawah yang diairi (ha).

Ki = efisiensi irigasi (%).

T = periode waktu pemberian air (hari).

= jumlah hari dalam 1 periode x 24 jam x 3600 detik.

Perkiraan kebutuhan air disawah:

a.

Untuk tanaman padi

NFR = Cu + Pd + NR + P – Re …….. ………………(2.28)

b.

Untuk tanaman palawija

NFR = Cu + P – Re ………………………….……….(2.29)

dengan:

NFR = kebutuhan air bersih disawah (l/dt/ha)

Cu = kebutuhan air tanaman (mm/hari)

Pd = kebutuhan air untuk kebutuhan tanah (mm/hari)

NR = kebutuhan air untuk pembibitan (mm/hari)

P = kebutuhan air karena perkolasi (mm/hari)

Re = hujan efektif (mm)

Perkiraan kebutuhan air irigasi:

a.

Untuk tanaman padi

IR = NFR/e ……………………………..……………..(2.30)

b. Untuk tanaman palawija

IR = (Etc – Re)/e ……………………...……………….(2.31)

dengan:

Etc = penggunaan konsumtif (mm)

P = kehilangan air akibat perkolasi (mm/hari)

e = efisiensi irigasi secara keseluruhan (%)

Langkah-langkah dalam menentukan besarnya kebutuhan air bagi tanaman dapat

ditentukan sebagai berikut:

1. Menghitung evaporasi potensial

2.

Menghitung kebutuhan air tanaman

3. Menentukan laju perkolasi lahan

4. Menentukan kebutuhan air untuk pengolahan lahan dan pertanian

5.

Menghitung curah hujan efektif6. Menentukan koefisien tanaman


27/33

31

7.

Menghitung kebutuhan air disawah

8. Menentukan efisien irigasi

9. Perhitungan kebutuhan air irigasi

2.6.4. Kebutuhan Air Baku

Nilai-nilai parameter mutu yang dipergunakan untuk meninjau kecocokan suatu

air tertentu bagi pemakaian tertentu sering disebut kriteria. Kriteria mutu air adalah

nilai-nilai yang didasarkan pada pengalaman dan kenyataan ilmiah yang dapat

dipergunakan oleh pemakainya untuk menetapkan manfaat-manfaat relatif dari air

tertentu, sedangkan baku mutu air biasanya untuk menetapkan taraf-taraf batas bagi

berbagai bahan kandungan yang dapat disetujui sesuai dengan tujuan pemanfaatan atau

pemanfaatan-pemanfaatannya.

Baku mutu air biasanya didasarkan pada salah satu atau beberapa hal dibawah

ini:

1. Praktik yang diterapkan atau yang sudah berjalan

2. Perolehan (baku tersebut harus dapat diperoleh dengan mudah atau dengan wajar)

3. Pemukiran ilmiah dengan mempergunakan informasi terbaik yang ada

4. Percobaan-percobaan

5.

Pengalaman berdasarkan akibat terhadap manusia

Dibawah ini disajikan nilai-nilai baku air minimum berdasarkan ciri-cirinya menurut

“ Drinking Water Standard And Guidelines”.

Tabel 2.5. Ciri-Ciri Fisik

Ciri-ciri fisik Batas yang diijinkan

Kekeruhan 1 satuan

Warna 15 satuan

Bau 3 angka ambang bau

Sumber : Drinking Water Standard and Guidelines


28/33

32

Tabel 2.6. Ciri-Ciri Kimiawi dalam Miligram Perliter

UnsurBatas yang diijinkan

Estetika Kesehatan

Atsenikum (As)

Barium (Ba)

Kadmium (Cd)

Klorida (Cl)

Chromium

Tembaga (Cu)

Ekstrak Chloroform Carbon (CCC)

Sianida (CN)

Fluorida (F)

Besi (Fe)

Timah (Pb)

Mangan (Mn)

Mercury (Hg)

Bahan methylene biru aktif

Nitrogen nitrat (NO3 sebagai N)

Selenium (Se)

Perak (Ag)

Sulfat (SO4)

Bahan padat terlarut semua

Seng (Zn)

Aldrin

DDT

Dieldrin

Chlordane

Endrin

Hepta chlor

Hepta chlor epoxide

Lindane

Methoxy chlor

Toxaphene

2,50

1,0

0,3

0,05

0,5

2,50

(tak terbatas)

5,0

0,005

0,1

1,0

0,01

0,05

0,7

0,2

0,6-1,8

0,05

0,02

10,0

0,01

0,05

(ditangguhkan)

(ditangguhkan)

(ditangguhkan)

0,003

0,0002

0,0001

0,0001

0,004

0,1


29/33

33

UnsurBatas yang diijinkan

Estetika Kesehatan

Insektisida organophosphorus

Azodrin

Dichlorvos

Dimethoate

Ethion

Herbisida chlorophenoxy

2,4-D

2,4,5-T (2,4,5-TP dan silvex)

0,003

0,01

0,002

0,02

0,1

0,01

Sumber : Drinking Water Standard and Guidelines

2.6.5. Pembangkit Tenaga Listrik

2.6.5.1. Umum

Tujuan utama dari konsep dasar ini adalah dalam aspek pengembangan sumber

daya air seperti pemakaian air, pengaturan waduk dan sistem perencanaan menghasilkan

hal yang positif. Sebelum beberapa aspek tersebut memenuhi sasaran maka konsep

dasar dari teknik tenaga air perlu diketahui lebih dalam.

Perencanaan PLTA umumnya terdiri dari perencanaan dengan tinggi jatuh

rendah, perencanaan dengan tinggi jatuh menengah dan perencanaan dengan tinggi

jatuh tinggi.

Perencanaan dengan tinggi jatuh rendah berkisar antara beberapa feet sampai

kurang lebih 50 feet dengan tujuan mendapatkan debit yang besar. Sedangkan

perencanaan dengan tinggi jatuh menengah berkisar antara 50-200 feet , tentunya dalam

merencanakan dam yang tinggi khusus PLTA adalah cukup mahal sehingga biasanya

perencanaan ini dipilih jika kebetulan pada daerah sungainya ada terjunan. Sedangkan

perencanaan dengan tinggi jatuh tinggi bekisar antara 200-5000 feet . Perencanaan ini

hampir sama dengan perencanaan tipe menengah yaitu menentukan lokasi yang sesuai,

mengalirkan air pada saluran terbuka dengan kemiringan yang kecil sampai mencapai

beda tinggi antara kanal dan sungai bagian bawah tempat rumah turbin sebesar mungkin

sedangkan jarak horisontal antara kanal dan sungai sekecil mungkin.

2.6.5.2. Turbin

Terdapat dua jenis turbin, yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Pada turbin

impuls, pancaran ( jet ) air bebas mendorong bagian turbin yang terbuka yang


30/33

34

ditempatkan pada tekanan atmosfir. Pada turbin reaksi, aliran air terjadi dengan tekanan

pada ruang tertutup. Meskipun energi yang diberikan pada turbin impuls adalah semata-

mata energi kinetik sedangkan turbin reaksi juga memanfaatkan tekanan disamping

energi kinetik, tetapi kedua jenis turbin tersebut tergantung kepada perubahan

momentum dari air, sehingga gaya dinamiklah yang berputar atau runner dari turbin

tersebut.

Untuk PLTA pada umumnya turbin yang dipakai biasanya turbin reaksi. Pada

dasarnya turbin reaksi dibedakan menjadi dua yaitu:

1.

Turbin Francis

2. Turbin baling-baling

Pada turbin Francis yang biasa air masuk kedalam rumah siput dan bergerak

kedalam runner melalui sederet sudut pengatur dengan celah-celah penyempitan yang

mengubah tinggi tekanan menjadi tinggi kecepatan.

Turbin baling-baling adalah suatu mesin yang digerakkan oleh gerakan aksial

dengan runner nya diletakkan di dalam saluran tertutup. Ada satu jenis lagi turbin reaksi

yang sering dipakai yaitu turbin kaplan. Turbin kaplan adalah suatu turbin baling-baling

dengan daun baling-baling yang dapat bergerak dan gerak majunya dapat diatur agar

sesuai dengan kondisi operasi yang baik.

2.6.5.3. PLTA di Waduk

PLTA di waduk adalah PLTA yang mempunyai tampungan air yang ukurannya

cukup untuk memungkinkan penampungan air kelebihan musim hujan guna musim

kemarau yang dimaksud untuk mengatur pastinya aliran air yang lebih dari pada aliran

alamiah minimum. Suatu PLTA aliran sungai biasanya hanya mempunyai kapasitas

waduk yang terbatas dan hanya dapat mempergunakan air bila memang datang.

Suatu pengembangan tenaga air umumnya meliputi sebuah bangunan sadap,

suatu pipa saluran (pipa pesat) untuk mengaliri air ke turbin, turbin-turbin dengan

mekanisme pengaturnya, generator pelengkapan kontrol dan tombol penghubung,

rumah peralatan, transfromator dan jarak transmisi ke pusat-pusat distribusi.

Dalam waduk, biasanya PLTA dibangun dengan dilengkapi pompa untuk

membangkitkan energi untuk beban puncak, tetapi pada waktu-waktu tertentu diluar itu

airnya dipompa dari kolam air buangan ke kolam hulu untuk pemanfataan yang akan

datang. Pompa ini memiliki nilai ekonomis tambahan bagi jaringan daya yang

bersangkutan. Penentuan PLTA di waduk dapat diperhitungkan tanpa memperhatikantampungan (ROR = Run Of River ) atau dengan memperhatikan tampungan harian:


31/33

35

a.

PLTA di waduk tanpa tampungan (ROR) dengan menggambarkan lengkung durasi

atau hubungan antar debit dengan presentasi waktu

b. PLTA dengan tampungan harian (ROR)

Q2 = .Q1 ……………………………………….…………….....(2.32)

dengan:

Q2 = debit dengan adanya tampungan

Q1 = debit tanpa adanya tampungan

= perbandingan jumlah jam operasi tanpa adanya tampungan dengan adanya

tampungan

Pendekatan kapasitas terpasang dengan adanya tampungan “” kali tanpa adanya

tampungan.

Pada waduk yang mempunyai aktif tertentu, waduk membangkitkan daya PLTA

sesuai dengan debit outflow yang tersedia. Rumus pembangkitan tenaga PLTA adalah

sebagai berikut :

Pw = 9,8 Eff PLTA . Q . He……………………………………….(2.33)

dengan :

Pw = daya pembangkit PLTA (kw)

Eff PLTA = efisiensi PLTA (%)

Q = debit outflow yang lewat PLTA (m3/det)

He = head efektif dari PLTA (m)

Head efektif suatu PLTA dapat dicari dari hubungan berikut :

He = El.MAW – El.TWL – Head loss ………………………….(2.34)

dengan :

El.MAW = elevasi Muka Air Waduk (m)

El. TWL = elevasi Tail Water Level di saluran tailrace (m)

Head loss = kehilangan tinggi di penstock dan waterway

2.7. Peluang Kegagalan Operasi Waduk

2.7.1. Umum

Penilaian kuantitatif kegagalan waduk dapat didasarkan pada kegagalan menurut

jumlah kejadian (occurance based probability) maupun jumlah kekurangan air (volume

based probability). Peluang keandalan dalam operasi waduk didefinisikan sebagai


32/33

36

hubungan antara volume waduk dengan volume kebutuhan air, atau bila dinyatakan

dalam persamaan adalah sebagai berikut:

Rv =air kebutuhan permintaan

waduk darisuplaidiyangnyatavolume …………………(2.35)

2.7.2. Periode Kritis

Periode kritis (critical period), yaitu periode dimana sebuah waduk berubah dari

kondisi penuh ke kondisi kosong tanpa melimpah selama periode tersebut. Awal

periode kritis adalah waduk dalam keadaan penuh, akhir periode kritis adalah ketika

waduk pertama kali kosong. Jadi hanya satu kali kegagalan yang bisa terjadi selama

periode kritis. Definisi tersebut tidak diterima sepenuhnya, misalnya U.S. Army Corps

of Engineer (1975) menetapkan periode kritis mulai dari kondisi penuh melewati

kekosongan dan kembali ke kondisi penuh serta memakai istilah periode muka air surut

kritis (Critical drawdown period) terhadap perubahan tingkat penuh ke tingkat kosong.

Selanjutnya yang dipakai dalam analisa adalah definisi dari U.S. Army Corps of

Engineer .

2.7.3. Probabilitas Keandalan Debit

Probabilitas kejadian suatu peristiwa ditentukan oleh perbandingan antara

banyaknya kejadian terhadap jumlah kejadian yang mungkin dan kejadian yang tidak

mungkin (berpeluang atau yang tidak berpeluang). Kejadian suatu peristiwa biasanya

dinamakan keberhasilan, sedangkan kejadian yang tidak mungkin dinamakan

kegagalan.

Probabilitas keandalan debit adalah suatu kemampuan debit yang tersedia guna

memenuhi suatu perencanaan tertentu sepanjang satu periode, dengan resiko kegagalan

yang telah diperhitungkan.

2.7.4. Probabilitas Keandalan Tampungan

Suatu waduk lazim dikatakan andal apabila waduk tersebut mampu menjaminkebutuhan minimum yang diperlukan. Penentuan yang didasarkan pada analisa catatan

historis tak dapat memberikan bukti-bukti keandalan suatu waduk. Adapun probabilitas

keandalan tampungan adalah kemampuan suatu tampungan untuk menyediakan

kebutuhan air yang direncanakan guna memenuhi kebutuhan, untuk lebih jelasnya dapat

dipakai kurva-kurva probabilitas lapangan. Kurva tersebut menunjukan probabilitas

bahwa alirannya selama suatu periode dimasa yang akan datang yang sama dengan

panjang rangkaiannya ternyata akan mampu mempertahankan jumlah kebutuhan yang

diingini tanpa mengalami penurunan. Suatu reabilitas 0,99 menunjukan bahwa hanya 1


33/33

37

dari 100 rangkaian yang akan mengalami penurunan, misalnya suatu waduk dengan

kapasitas tertentu memberikan jaminan 99 % kesuksesan pengoperasian selama umur

proyek.

Documents

Perhitungan Perencanaan Dan Pengelolaan