Perencanaan dan Pengelolaan Sumber Daya Air: PERENCANAAN KAPASITAS TAMPUNGAN WADUK DAN POLA OPERASI WADUK

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:

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 karakteristik aliran masuk (inflow), kapasitas waduk, pelepasan yang terkendali (release) dan keandalan yang ditemukan.

2.1.2. Tampungan-tampungan Dalam Waduk

Bagian-bagian pokok sebagai ciri fisik suatu waduk adalah sebagai berikut:

1. Tampungan berguna (usefull storage), menurut Seyhan (Seyhan, 1979:24), adalah volume tampungan diantara permukaan genangan minimum (Low Water Level = LWL) dan permukaan genangan normal (Normal Water Level = NWL).

2. Tampungan tambahan (surcharge storage) adalah volume air diatas genangan normal selama banjir. Untuk beberapa saat debit meluap melalui pelimpah. Kapasitas tambahan ini biasanya tidak terkendali, dengan pengertian adanya hanya pada waktu banjir dan tidak dapat dipertahankan untuk penggunaan selanjutnya (Linsey, 1985:65).

3. Tampungan mati (daed storage) adalah volume air yang terletak dibawah permukaan genangan minimum, dan air ini tidak dimanfaatkan dalam pengoperasian waduk.

4. Tampungan tebing (valley storage) adalah banyaknya air yang terkandung di dalam susunan tanah pervious dari tebing dan lembah sungai. Kandungan air tersebut tergantung dari keadaan geologi tanah.

5. Permukaan genangan normal (normal water level/NWL), adalah elevasi maksimum yang dicapai oleh permukaan air waduk.

6. Permukaan genangan minimum (low water level/LWL), adalah elevasi terendah bila tampungan dilepaskan pada kondisi normal, permukaan ini dapat ditentukan oleh elevasi dari bangunan pelepasan yang terendah.

7. Permukaan genangan pada banjir rencana adalah elevasi air selama banjir maksimum direncanakan terjadi (flood water level/FWL).

8. Pelepasan (realese), adalah volume air yang dilepaskan secara terkendali dari suatu waduk selama kurun waktu tertentu.

9. Periode kritis (critical periode), adalah periode dimana sebuah waduk berubah dari kondisi penuh ke kondisi kosong tanpa melimpah selama periode itu. Awal periode kritis adalah keadaan waduk penuh dan akhir periode kritis adalah ketika waduk pertama kali kosong.

Gambar 2.2. Zona-zona Tampungan Waduk

Sumber : http://www.freevynou.com

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)
No	Nama Bendungan	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 akan diketahui 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.

1. 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

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.

2.1.6. Flood 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:

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:

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

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

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.

I₁ dan I₂ diketahui dari hidrograf debit masuk ke waduk, jika periode penelusuran (Flood Routing) Dt 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).

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 untuk menentukan besarnya kehilangan air akibat perkolasi yang dipengaruhi oleh luas muka air pada elevasi tertentu.

Tabel 2.2. Kapasitas Tampungan Waduk Peudada

No	Elevasi	A	V
No	(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

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	3038806,67
25,00	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

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

2.2.2. Lengkung Kapasitas Waduk di Indonesia

Gambar 2.4. Lengkung Kapasitas Waduk Peudada

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

Gambar 2.5. Lengkung Kapasitas Waduk Batang Agam

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

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.

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)

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.

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:

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 + et ………………….………………..…. (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 X_i+1, X_i+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

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 x_1.1, x_1.2,……x_1.12, x_2.1, x_2.2,……..,x_n.12; contoh, indeks pertama menyatakan tahun dimana aliran terjadi dan kedua berjalan secara siklus dari 1 ke 12.

Prosedur perhitungan:

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:

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:

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 H₀diterima, dan jika sebaliknya maka H₀ ditolak

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 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 0<=St+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

2.6. Outflow Tampungan Waduk

2.6.1. Outflow Melalui Pelimpah

Secara umum, hidrograf adalah suatu grafik yang menunjukkan keragaman debit (dapat juga limpasan, tinggi muka air, kecepatan, beban sedimen, dan lain-lain) dengan waktu. Hidrograf periode pendek terdiri atas cabang naik, puncak (maksimum) dan cabang turun. Bentuk umum hidrograf ini dikendalikan oleh faktor-faktor meteorologis (jumlah dan intensitas curah hujan, dan lain-lain), agihan (agihan areal dan waktu curah hujan) dan tanah. Karena itu, hidrograf merupakan salah satu tanggapan aliran sungai terhadap masukan curah hujan.

Hidrograf outflow spillway adalah grafik hubungan antara debit outflow spillway dan waktu. Penentuan outflow spillway harus memperhitungkan liku debit diatas spillway. Untuk waduk kecil, besarnya debit antara hidrograf inflow dan outflow hampir sama, nilai puncak dan perbedaan waktu mencapai nilai puncak antara hidrograf outflow dan inflow tidak begitu jauh, jadi debit inflow yang masuk ke inflow cenderung untuk segera dibuang dalam jumlah yang sama. Untuk waduk besar, besarnya debit antara hidrograf inflow dan outflow memperlihatkan perbedaan yang besar, nilai puncak dan perbedaan waktu mencapai nilai puncak antara hidrograf outflow dan inflow cukup jauh, jadi debit inflow yang masuk ke waduk cenderung ditampung terlebih dahulu, atau dengan kata lain outflow dibuang dalam waktu yang lebih lama. Waduk besar baik digunakan sebagai pengendali banjir.

2.6.2. Kehilangan Air di Waduk Akibat Evaporasi

2.6.2.1. Umum

Evaporasi adalah proses perubahan fisik yang mengubah suatu cairan atau bahan padat menjadi gas melalui proses perpindahan panas. Besarnya harga evaporasi sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan yang terkadang tidak merata di seluruh daerah (Suyono, 1980:57).

Volume kehilangan air di waduk karena evaporasi dihitung dengan rumus:

Vew = Ev(t) x A(t) x t x 10 ……………………..(2.25)

dengan:

Vew = volume evaporasi di waduk (m³)

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

A(t) = luas genangan waduk (km²)

t = jumlah hari (hari)

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.

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:

dengan:

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

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 efektif

6. Menentukan koefisien tanaman

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

Tabel 2.6. Ciri-Ciri Kimiawi dalam Miligram Perliter

Unsur	Batas yang diijinkan
Unsur	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 Insektisida organophosphorus Azodrin Dichlorvos Dimethoate Ethion Herbisida chlorophenoxy 2,4-D 2,4,5-T (2,4,5-TP dan silvex)	2,50 1,0 0,3 0,05 0,5 2,50 (tak terbatas) 5,0 0,005 0,003 0,01 0,002 0,02 0,1 0,01	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

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 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 runnernya 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 memperhatikan tampungan (ROR = Run Of River) atau dengan memperhatikan tampungan harian:

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 = a.Q₁ ……………………………………….…………….....(2.32)

dengan:

Q₂ = debit dengan adanya tampungan

Q₁ = debit tanpa adanya tampungan

a = perbandingan jumlah jam operasi tanpa adanya tampungan dengan adanya tampungan

Pendekatan kapasitas terpasang dengan adanya tampungan “a” 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 hubungan antara volume waduk dengan volume kebutuhan air, atau bila dinyatakan dalam persamaan adalah sebagai berikut:

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 menjamin kebutuhan 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 dari 100 rangkaian yang akan mengalami penurunan, misalnya suatu waduk dengan kapasitas tertentu memberikan jaminan 99 % kesuksesan pengoperasian selama umur proyek.

Perencanaan dan Pengelolaan Sumber Daya Air

Senin, 12 Desember 2016

PERENCANAAN KAPASITAS TAMPUNGAN WADUK DAN POLA OPERASI WADUK

2 komentar: