POLA OPERASI WADUK PUUNDOHO UNTUK KEBUTUHANAIR BERSIH DAN IRIGASI KABUPATEN KOLAKA UTARA

PROVINSI SULAWESI TENGGARA

Satriya Arif Wicaksono1, Donny Harisuseno2, Prima Hadi Wicaksono21Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya

2Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya1s4w_kueren@yahoo.co.id

ABSTRAKAir bersih merupakan kebutuhan yang sangat mendasar bagi makhluk hidup, khususnyamanusia. Sehingga dengan bertambahnya waktu pertambahan penduduk juga meningkatkebutuhan air juga meningkat, sedangkan persediaan air di bumi tetap. Untuk itu perludilakukan perencanaan tentang pengoperasian waduk sehingga dapat memenuhi kebutuhankhususnya kebutuhan air bersih. Dalam proses pengerjaan studi ini menggunakan data-datasekunder antara lain data penduduk, curah hujan, klimatologi, karakteristik DAS, dan tekniswaduk. Data penduduk digunakan untuk menghitung kebutuhan air baku. Data hujan digunkanuntuk menghitung debit andalan (26.02%, 50.68%, 75.34%, 97.30%). Dalam simulasi operasiwaduk menggunakan semua input data tersebut didapatkan debit outflow dengan jumlahpenduduk yang dapat terlayani, serta menentukan keandalan waduk. Dalam penentuanpedoman lepasan operasi waduk menggunakan pola operasi berdasarkan tampungan. Dari hasilperhitungan kebutuhan air bersih di Pakue pada tahun 2035 kebutuhan air bersih sebesar 27,39lt/dtk. Debit inflow dengan beberapa kondisi keandalan (26.02%, 50.68%, 75.34%, 97.30%)rata-rata sebesar 4,488 m3/detik. Dari perhitungan simulasi operasi waduk didapatkan debitoutflow yang dikeluarkan Waduk Puundoho, dengan beberapa kondisi keandalan (26.02%,50.68%, 75.34%, 97.30%) rata-rata 1,985 m3/detik. Keandalan waduk ditetapkan 80%.Pedoman lepasan pola operasi waduk menggunakan pola operasi berdasarkan tampungan,didapatkan batas minimum waduk berkisar 0% - 90% dan dari hasil simulasi operasi wadukdidapatkan prosentase lepasan berdasarkan tampungan total berkisar 0% - 100% dengansimulasi operasi menggunakan 10 kelas nilai lepasan yang paling optimal.Kata Kunci: Pola Operasi Waduk, Keandalan Debit, Simulasi Waduk, Pedoman Operasi.

ABSTRACTClean water is a basic need for every living being, especially human. As of the time elapsed andpopulation growth, the need of clean water is also increased while the water supply on earth isstill. Therefore, a reservoir’s operation planning is needed to meet the need for clean water.This research used secondary data, they are population data, rainfall, climatology, watershedcharacteristics (DAS), and technical reservoir. The population data used to calculate the basicneeds for water. Rainfall data used to calculate the dependable discharge (26.02%, 50.68%,75.34%, 97.30%). In the reservoir’s operation simulation, all the data input were used and theoutflow obtained with the number of residents that could get the clean water. The researcherused rule curve to determine the releases principle of reservoir’s operation. From thecalculation of clean water necessity Pakue in 2035, the need for clean water is 27.39 lt/sec. Theaverage of discharge with some dependable condition (26.02%, 50.68%, 75.34%, 97.30%) is4.488 m3/sec. The outflow from Puundoho reservoir obtained from the calculation ofreservoir’s operation simulation with some dependable condition (26.02%, 50.68%, 75.34%,97.30%) is 1.985 m3/second. Reservoir’s dependable is 80%. The reservoir’s releasesoperation pattern guidelines used the rule curve and got the reservoir’s minimum limit around0%-90% and from the reservoir’s operation simulation, the percentage of releases based ontotal storage is around 10%-100% with operation simulation using ten classes of the mostoptimal releases value.Keywords: reservoir operation, dependable discharge, reservoir simulation, rule curve.

PENDAHULUANPengelolaan air merupakan hal yang

sangat penting melihat dari pemanfaatandan ketersediaannya, perlu perencanaandan manajemen air yang efisien dan tepat,oleh karena itu perencanaan danpengoperasian waduk yang tepat sangatdibutuhkan (Mythili, et al; 2013).

Pembangunan waduk adalah salahsatu yang paling efisien yang bisadikembangkan untuk struktur pengelolasumber daya air. Optimalisasi operasiwaduk memungkinkan wadukdimanfaatkan penyimpanan untukmemaksimalkan manfaat ekonomi danmencegah bahaya yang ada sepertikekeringan dan banjir (Tukimat, et al;2014).

Dalam memanfaatkan tampunganwaduk harus diingat bahwa kuantitas airsangat terbatas, sehingga pemakaian airharus dilakukan sebaik mungkin, olehkarena itu, diperlukan penggunaan airwaduk yang optimal agar dapat memenuhiberbagai kebutuhan yang direncanakansalah satunya adalah dengan metodeoptimasi (Huda; 2012).

Dengan adanya perencanaan polaoperasi waduk ini diharapkan dapatmeningkatkan perekonomian dankesejahteraan masyarakat di daerah aliranpada khususnya, dan masyarakatKabupaten Kolaka Utara pada umumnya.

Tujuan perencanaan pola operasiwaduk Puundoho ini adalah untukmenentukan pendistribusian air sesuaidengan kondisi dari debit sungai, sertauntuk menentukan berapa keuntunganmaksimum yang diperoleh daripemanfaatan air waduk dengan debit yangada/ tersedia dan untuk mengetahuibesarnya debit yang tersedia dengankeandalan 26,02 % (debit Air Cukup),50,68 % (debit Air Rendah), 75,34 %(debit Air Normal), dan 97,30 % (debit AirKering) juga untuk mengetahui lepasanpola operasi berdasarkan tampunganWaduk Puundoho yang paling optimal.

Manfaat dari studi ini adalah untukmelatih pembekalan diri dalam

kemampuan profesional secara teknisdalam perencanaan operasi waduk. Studiini diharapkan dapat menjadi masukanbagi instansi terkait sebagai alternatif polapengoperasian waduk di daerah studi.

METODOLOGI PENELITIANLokasi Studi

Gambar 1. Peta Kabupaten Kolaka UtaraDaerah studi terletak di Kecamatan

Luwu Timur, Kabupaten Kolaka Utara,Provinsi Sulawesi Tenggara. PetaKabupaten Kolaka Utara dapat dilihat padaGambar 1. Secara Geografis, WS ToariLasusua terletak pada koordinat 120° 51’43.66” BT - 121° 51’ 35.28” BT dan 2°39’ 05.69” LS - 4° 47’ 56.35” LS.

Data Yang DigunakanDalam studi ini diperlukan data-data

untuk melakukan perhitungan dan analisa.Berikut adalah data-data yangdiperlukandalam perhitungan dan analisa studi:1. Data Curah Hujan2. Data Klimatologi3. Data Pola Tanam4. Data Penduduk5. Data Teknis Waduk Puundoho

Lokasi Studi

Tahapan PenyelesaianDalam penyelesaian studi ini sehingga

dapat mencapai maksud dan tujuan yang diharapkan, maka tahapan perhitungan dananalisa yang dilakukan dalam studi iniadalah sebagai berikut:

1. Menghitung kebutuhan air baku2. Menghitung kebutuhan irigasi3. Analisa debit andalan4. Merencanakan pola operasi waduk

berdasarkan tampunganPemeriksaan uji kesesuaian inidimaksudkan untuk mengetahui suatukebenaran hipotesa distribusifrekuensi. Dengan pemeriksaan uji iniakan diketahui:a. Kebenaran antara hasil pengamatan

dengan model distribusi yangdiharapkan atau yang diperolehsecara otomatis.

b. Kebenaran hipotesa diterima atautidak.

5. Merencanakan pola operasi wadukberdasarkan kapasitas waduk dankebutuhan yang akan dilayani.

HASIL DAN PEMBAHASANProyeksi Kebutuhan Air Bersih

Untuk mendapatkan hasil dariproyeksi kebutuhan air, maka harusditentukan kebutuhan air per jiwa padasetiap harinya. Untuk daerah Kota kecilkebutuhan air per jiwa adalah sebesar 80liter/jiwa/hari (Pedoman TeknisPenyediaan Air Bersih IKK Pedesaan,Departemen Pekerjaan Umum Dirjen CiptaKarya, Direktorat Air Bersih, 1990).Setelah memproyeksi 20 tahun didapatkebutuhan air rencana tahun 2015 sebesar15,52 lt/dt, tahun 2025 sebesar 20,62 lt/dt,tahun 2035 sebesar 27,39 lt/dt.

Kebutuhan Air IrigasiUntuk mendapatkan kebutuhan air

irigasi yang tepat dengan memperhatikanadanya debit air irigasi yang tersedia, perludilakuan suatu perencanaan dalammenentukan pola tata tanam yangdipengaruhi oleh faktor curah hujanefektif, evaporasi potensial, kebutuhan air

untuk penyiapan lahan, WLR, dan efisiensiirigasi.

Untuk studi ini rata-rata nilaiKebutuhan air di intake adalah 1,36lt/dt/ha.

Analisa Debit AndalanMetode ini digunakan untuk

perhitungan simulasi berdasarkantampungan yang hanya menggunakan datadebit dalam satu tahun pada masing-masing keandalan. Untuk memperolehdata debit digunakan metode FJ. Mockyang dilanjutkan dengan perhitungananalisa korelasi sederhana untukmengetahui adanya hubungan antara datadebit dan data hujan, Terdapat keandalankondisi air cukup sebesar 26,02%, kondisiair normal sebesar 50,68%, kondisi airrendah sebesar 75,34% dan kondisi airkering sebesar 97,30% setelah datadirangking dari besar ke kecil.

Tabel 1. Perhitungan Debit Andalan

Berdasarkan perhitungan debitandalan bulanan untuk masing-masingkeandalan debit pada Tabel 1 didapat Qandalan 26,02% menunjukan debit andalanberada pada baris ke-5 atau pada tahun2000, sehingga data debit yang digunakanadalah tahun 2000. Untuk debit denganmasing-masing keandalan, selengkapnyadapat dilihat pada Tabel 2.

No.Debit FJ. Mock Debit Terurut Probabilitas

Tahun Q (m3/dt) Tahun Q (m3/dt) %1 1992 4,48 1998 13,112 1993 2,18 1995 12,893 1994 5,04 1999 11,294 1995 12,89 2003 9,395 1996 6,04 2000 9,29 26,026 1997 2,43 2005 8,277 1998 13,11 2004 7,068 1999 11,29 2002 6,819 2000 9,29 1996 6,04

10 2001 1,46 1994 5,04 50,6811 2002 6,81 1992 4,4812 2003 9,39 2006 4,4413 2004 7,06 2009 2,6114 2005 8,27 1997 2,4315 2006 4,44 1993 2,18 75,3416 2007 1,44 2010 1,8117 2008 1,52 2008 1,5218 2009 2,61 2001 1,4619 2010 1,81 2007 1,44 97,30

Tabel 2. Rekapitulasi Inflow BerbagaiKeandalan

Pedoman Lepasan Pola Operasi WadukStudi ini akan menentukan pedoman

lepasan dengan menitik beratkan padalepasan berdasarkan tampungan waduk.

Pada pola operasi waduk dimanalepasan berdasarkan status tampunganwaduk, maka dilakukan pembatasantehadap lepasan apabila tampungan wadukmenurun.

Untuk menentukan prosentasepemenuhan kebutuhan, lepasan (%) dapatdiganti menggunakan solver padaMicrosoft Excel. Misalnya untuk kasuspedoman pola operasi waduk padasimulasi pedoman lepasan berdasarkantampungan dengan kondisi debit air kering(97,30%) menggunakan 10 kelas nilailepasan agar mendapatkan nilai spilloutyang paling minimum dan keandalan yangmaksimal. Maka proses pengerjaanyadengan cara:

1. Menentukan interval (%)Tampungan waduk : Dalam studi inidipakai interval 10% untuk tampunganwaduk.

2. Dengan menggunakan solverdimasukkan kriteria spillout yangminimum, keandalan >= 80%, dan kondisitampungan akhir periode penuh.

3. Diharapkan spillout seminimalmungkin agar dapat dimanfaatkanseefisien mungkin.

4. Buatlah tabel kisaran, batasminimum tampungan waduk (%), danlepasan (%) seperti dalam contoh dibawahini:

Jika S akhir < 10, maka lepasannya9,47%

Jika S akhir < 20, maka lepasannya17,88%

Jika S akhir < 30, maka lepasannya20,55%

Jika S akhir < 40, maka lepasannya35,71%

Jika S akhir > 50, maka lepasannya51,93%

Dst. Nilai lepasan dapat diganti-ganti untuk

kondisi tertentu dengandasar/pertimbangan sebagai berikut:

- Kondisi tampungan menurun makalepasan juga berkurang

- Tujuan dari pergantian nilai lepasan iniadalah untuk mendapatkan kondisi yangyang paling optimal maka dari hasilsimulasi yang akan dipakai sebagailepasan (%) adalah nilai limpahan(Spillout) yang minimum dan keandalanpaling maksimum.Tabel 3. Rekapitulasi Rule Curve WadukPuundoho

Q andalan Q andalan Q andalan Q andalan97,30% 75,34% 50,68% 26,02%(m3/dt) (m3/dt) (m3/dt) (m3/dt)

I 3,04 0,55 3,76 13,92II 2,34 0,31 2,86 4,75I 2,71 0,20 5,50 10,82II 2,01 0,13 3,62 9,29I 3,92 0,07 14,88 8,45II 3,12 0,04 11,78 9,10I 1,67 5,72 7,98 11,04II 1,21 2,15 11,86 10,48I 3,32 6,55 10,81 9,38II 0,80 4,70 10,26 12,04I 2,25 8,72 4,26 12,01II 0,63 2,47 8,40 12,78I 0,47 1,41 2,53 14,42II 0,23 0,79 1,78 6,26I 0,15 0,51 1,83 7,31II 0,08 0,53 0,70 5,09I 0,05 0,29 0,45 2,11II 0,03 0,15 0,27 11,77I 0,02 0,85 2,48 13,92II 0,07 4,03 0,71 12,60I 0,34 1,93 0,68 6,11II 0,07 6,51 1,94 5,38I 4,49 1,53 6,49 4,76II 3,93 0,86 3,48 8,22

Periode

Mei

April

Maret

Januari

Februari

Bulan

Desember

November

Oktober

Juni

Juli

Agustus

September

Lepasan (%) (juta m3) Lepasan (%) (juta m3) Lepasan (%) (juta m3) Lepasan (%) (juta m3)86,23 3,26 100,00 0,32 88,04 3,33 100,00 3,7899,81 3,16 100,00 0,56 92,57 2,94 100,00 3,1799,81 2,85 100,00 1,04 92,57 2,64 100,00 2,8586,23 3,03 100,00 1,51 88,04 3,10 100,00 3,5299,81 3,46 81,70 1,27 92,57 3,21 100,00 3,4699,81 2,84 1,19 0,02 92,57 2,64 100,00 2,8586,23 2,56 1,19 0,01 92,57 2,75 100,00 2,9799,81 3,39 0,00 0,00 92,57 3,15 100,00 3,4086,23 3,22 0,00 0,00 88,04 3,29 100,00 3,7464,15 1,90 81,70 3,06 92,57 2,74 100,00 2,9660,00 1,68 100,00 3,02 92,57 2,59 100,00 2,8086,23 3,10 100,00 3,30 88,04 3,16 100,00 3,5928,82 0,93 100,00 3,24 92,57 3,00 100,00 3,2499,81 2,85 100,00 3,13 92,57 2,64 100,00 2,855,00 0,14 81,70 3,06 92,57 2,62 100,00 2,8399,81 0,21 100,00 0,73 92,57 0,19 100,00 0,2199,81 0,24 100,00 1,16 92,57 0,22 100,00 0,2499,81 0,80 100,00 0,51 92,57 0,74 100,00 0,8060,00 1,02 100,00 1,45 92,57 1,57 100,00 1,695,00 0,11 15,38 0,35 88,04 2,02 100,00 2,291,00 0,02 15,38 0,25 14,37 0,27 100,00 1,862,00 0,04 100,00 1,14 92,57 1,76 100,00 1,9015,00 0,42 100,00 0,74 50,00 1,40 100,00 2,817,00 0,22 100,00 0,04 20,00 0,64 100,00 3,18

Sep

Oct

Nov

Des

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

BulanKeandalan Debit 97,30% Keandalan Debit 75,34%Keandalan Debit 50,68% Keandalan Debit 26,02%

Rule Curve Rule Curve Rule Curve Rule Curve

Penerapan Rule Curve di WadukPuundoho

Pada studi ini kondisi tampunganwaduk dan outflow (%) merupakan datahasil simulasi operasi waduk padaperhitungan sebelumnya. Penerapanpedoman pola operasi waduk adalahberasal dari simulasi keandalan debit97,30% untuk Pola Tata Tanam Padi-Padi-Palawija.

Contoh penerapan rule curve: untukoperasi bulan Desember periode I:• Tampungan waduk tercatat awal operasi

bulan Desember periode I adalah sebesar3,26 Juta m3 dan elevasi + 238,94.Jadi apabila melihat pedoman polaoperasi waduk berdasarkan tampunganmaka lepasan yang dikeluarkan padabulan Desember periode I adalah sebesar86,23% (Kebutuhan)

• Jika dalam kondisi tertentu rule curvemenjadi tidak praktis (dibawah dari rulecurve ideal), maka diperlukan kebijakantambahan untuk lepasan yang akandikeluarkan.

Misalnya, untuk kondisi rule curvedengan periode tertentu dan elevasitertentu tidak mencukupi atau tidak dapatdipertahankan terhadap kebutuhan yangdiminta, maka bisa berpedoman pada rulecurve dengan debit musim yang berbedayang lebih rendah dari rule curve tersebut,4 kondisi debit andalan disajikan diGambar 2 sampai Gambar 5.

Gambar 2. Grafik Rule Curve TahunKering (Padi-Padi-Palawija)

Gambar 3. Grafik Rule Curve TahunRendah (Palawija-Padi-Palawija)

Gambar 4. Grafik Rule Curve TahunNormal (Padi-Padi-Palawija)

Gambar 5. Grafik Rule Curve TahunBasah (Padi-Padi-Palawija)

KESIMPULAN DAN SARANPada studi tentang Pola operasi

Waduk Puundoho di Kabupaten KolakaUtara Provinsi Sulawesi Tenggara inididapat Hasil Sebagai berikut:

1. Besarnya debit Inflow di setiapkeandalan adalah sebagai berikut:

• Debit air cukup = 2,110 ~ 14,420m3/detik dengan debit rata-rata9,290 m3/detik

• Debit air normal = 0,270 ~ 14,880m3/detik dengan debit rata-rata5,040 m3/detik

• Debit air rendah = 0,040 ~ 8,720m3/detik dengan debit rata-rata2,180 m3/detik

• Debit air kering = 0,030 ~ 3,920m3/detik dengan debit rata-rata1,440 m3/detik

2. Hasil simulasi untuk kebuuhan airbersih dan irigasi adalah sebagaiberikut:

- Untuk debit air kering kebutuhanair bersih terpenuhi 100% danhanya pola tata tanam Padi-Bero-Palawija yang memilikikeandalan 100%.

- Untuk debit air rendah kebutuhanair bersih terpenuhi 100% danhanya pola tata tanam Palawija-Padi-Palawija yang memilikikeandalan 83.00%.

- Untuk debit air normal kebutuhanair bersih terpenuhi 100% danterdapat beberapa pola tata tanamyang memiliki keandalan simulasisenilai 100%.

- Untuk debit air cukup kebutuhanair bersih terpenuhi 100% dansemua pola tata tanam memilikikeandalan simulasi senilai 100%.

3. Pedoman lepasan pola operasi wadukPuundoho menggunakan rule curvesebagai berikut:o Untuk debit air kering pola

operasi waduk menggunakan polatata tanam Padi-Padi-Palawijadengan luas tanam padi sebesar1393Ha, Padi sebesar 1008Ha,dan palawija sebesar 1171Ha.

o Untuk debit air rendah polaoperasi waduk menggunakan polatata tanam Palawija-Padi-Palawijadengan luas tanam palawijasebesar 704Ha, Padi sebesar1291Ha, dan palawija sebesar1090Ha.

o Untuk debit air normal polaoperasi waduk menggunakan polatata tanam Padi-Padi-Palawijadengan luas tanam padi sebesar1320Ha, Padi sebesar 1317Ha,dan palawija sebesar 971Ha.

o Untuk debit air cukup polaoperasi waduk menggunakan polatata tanam Padi-Padi-Palawijadengan luas tanam padi sebesar1445Ha, Padi sebesar 1445Ha,dan palawija sebesar 1445Ha.

Adapun saran-saran yang dapatdiberikan adalah sebagai berikut :1. Dalam berbagai macam kasus

pengoperasian waduk, seringkali totalvolume inflow lebih kecil daripadatotal kebutuhan. Artinya pemenuhankebutuhan tidak selalu bisa 100%dalam setahun, karena itu perluadanya kajian lebih lanjut untuk dapatmeningkatkan jumlah produksisehingga pemenuhan kebutuhan dapatselalu ditingkatkan.

2. Perlu dibuat suatu perangkat lunakuntuk memberikan hubungan antarainflow, kondisi tampungan waduk, danoutflow, agar lebih mudah operasionaldi lapangan.

3. Agar lebih bermanfaat untukpengoperasian di lapangan maka studiini perlu dikembangkan ke simulasibukaan pintu untuk keperluan operasi.

4. Perlu dilakukan pengkajian ulangterhadap pengaruh sedimentasi, karenaakan berpengaruh terhadappengoperasian waduk khususnya padakondisi tampungan waduk yangmeliputi volume dan elevasi waduk.

DAFTAR PUSTAKABadan Pusat Statistik. 2013. Kabupaten

Kolaka Utara Dalam Angka Tahun2013. Kabupaten Kolaka Utara:BPS.

Departemen Pekerjaan Umum DirektoratJenderal Cipta Karya. 2000.Petunjuk Teknis Pengelolaan SistimPenyediaan Air Minum Perkotaan.Jakarta: Cipta Karya.

Huda, M. Qomarul. 2012. Optimasi RuleCurve Operasi Waduk PenggaDengan Algoritma Genetik. Jurnal

Jurusan Teknik PengairanUniversitas Brawijaya Malang.

Linsley, Ray K Jr., Max A Kohler, JosephL H. 1986. Hidrologi UntukInsinyur. Jakarta: Erlangga.

Montarcih, Lily. dan Soetopo, Widandi.2009. Statistika Terapan UntukTeknik Pengairan. Malang : CV.Citra Malang.

Mythili, et al. 2013. Study of OptimizingTechniques of Reservoir Operation.Journal Department of CivilEngineering KL University India.

Soemarto, C.D. 1986. Hidrologi TeknikEdisi I. Surabaya: Penerbit UsahaNasional.

Soetopo, Widandi. 2010. Operasi WadukTunggal. Malang: Penerbit Asrori.

Sosrodarsono, Suyono. 1983. HidrologiUntuk Pengairan. Jakarta: PradnyaParamita

Subarkah, Iman. 1980. Hidrologi UntukPerencanaan Bangunan Air.Bandung: Penerbit Idea Dharma.

Tukimat, et al. 2014. Optimization ofWater Supply Reservoir in theFramework of Climate Variation.Journal Faculty of Civil EngineeringUniversiti Teknologi Malaysia.