iPERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGAMIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI MARIMPAKECAMATAN PINEMBANITUGAS AKHIRDiajukan untuk memenuh syarat menyelesaikan studi padaProgram Studi Strata Satu (S1) Teknik SipilJurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas TadulakoDisusun Oleh:RAMLI KADIRF 111 05 090FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS TADULAKOPALU2010iiLEMBAR PENGESAHANBerdasarkan persetujuan dari Majelis Penguji Skripsi, Dosen Pembimbing danKetua Program Studi S1 Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas TeknikUniversitas Tadulako, maka judul skripsi :PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO(PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA KECAMATAN PINEMBANIDisusun Oleh :RAMLI KADIRSTB : F 111 05 090Disahkan Oleh :Dekan Fakultas Teknik,Ketua Jurusan Teknik Sipil,Ir. H. A. Hasanuddin Azikin, M.SiMTNIP. 19560911 198601 1 001Nur Hidayat, ST.NIP. 19680618 199903 1 002iiiLEMBAR PERSETUJUANPada hari Rabu tanggal Dua Puluh Tujuh Oktober 2010, Panitia Ujian TugasAkhir Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Sipil Fakultas Teknik UniversitasTadulako Berdasarkan SK Dekan Fakultas Teknik. No. 1497/H28.1.31/PP/2010tanggal Tiga Puluh Oktober 2010, menyatakan menerima/menyetujui Tugas Akhiryang telah dipertanggungjawabkan dihadapan Panitia Ujian Tugas Akhir oleh :Nama: Ramli KadirNo. Stambuk : F 111 05 090Judul: Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro(PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamataan PinembaniMajelis Penguji :No. Nama / NIP Jabatan Tanda tangan1.Ir. H. Andi Hasanuddin Azikin, M.SiNIP. 19560911 198601 1 001Ketua2.DR. Andi Rusdin, ST. MT. M.ScNIP. 19661216 19993 1 002Sekretaris3.DR. Sance Lipu, ST. M.EngNIP. 19690926 199702 1 001Anggota4.Yassir Arafat, ST. MTNIP. 19701231 200003 1 002Anggota5.Ir. Arody Tanga, MTNIP. 19660811 199403 1 003AnggotaDosen Pembimbing :No. Nama / NIP Jabatan Tanda tangan1.Alifi Yunar, ST, MTNIP. 19661216 19993 1 002Pembimbing I2.Totok Haricahyono, ST, MTNIP. 19720303 200003 1 002Pembimbing IIPalu,November 2010Ketua Program Studi S1 Teknik SipilFakultas Teknik Universitas TadulakoKusnindar A Chauf, ST, MTNip. 19740120 200003 1 003ivKATA PENGANTARAlhamdulillah, Segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberikarunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan TugasAkhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasulullah Muhammad SAW yangtelah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehinggga menjadipanutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguhsuatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuktidakpantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikanstudi pada Program Studi Stara Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil FakultasTeknikUniversitas Tadulako. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO(PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA KECAMATAN PINEMBANIBeban sebagai mahasiswa untuk menuntun ilmu sebanyak-banyaknyatidak hanya di bangku kuliah tapi juga di luar lingkungan kampus merupakantanggung jawab edukasi yang harus dimanfaatkan sebaik-baiknya. Untuk itupenulis sadar lamanya waktu studi yang di butuhkan untuk menempuh jenjang S1ini bukan merupakan pencapaian yang sempurna, tapi ini adalah yang terbaikyang bisa penulis capai. Jenjang pendidikan yang sekarang di tempuh sungguhmerupakan jembatan untuk menggapai cita-cita. Untuk itu terima kasih yang takterhingga kepada ayahandaku tercinta Abdul Kadir dan ibundaku Milla, atassegala doa, nasehat, kasih sayang, bimbingan, dorongan, pengertian,kesabarannya, dan kerja kerasnya setiap waktu agar putra-putrinya bisaterussekolah setinggi-tingginya. Saudara-saudaraku ; Rusmin Kadir, Resti Kadir,Ria Kadir, Siti Hardianti Kadir, Amma, Arman, terima kasih atas doanya,pengertiannya, dukungan moril dan materialnya, kalian adalah panutan bagiku.Terima kasih yang tak terhingga kepada Kakek Kasing, BBA, Nenek Hasbiah,vNenek Kariati sebagai orangtua kedua selama penulis menuntut ilmu di FakultasTeknik Universitas Tadulako yang selalu memberi kasih saying, dukungandoadan moril serta nasehat-nasehat yang sangat berharga.Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan rasa hormat serta terimakasih yang sedalam-dalamnya Kepada Bapak Alifi Yunar, ST.MT selakupembimbing I dan Bapak Totok Haricahyono, ST.MT selaku pembimbing IIyang senantiasa meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan, koreksi,dan arahan selama penyusunan Skripsi ini.Terima kasih juga penulis ucapkan kepada:1. Bapak Drs. Sahabuddin Mustafa, M.Si, Selaku Rektor UniversitasTadulako.2. Bapak Ir. H. Andi Hasanuddin Azikin M.Si selaku Dekan FakultasTeknik Universitas Tadulako.3. Bapak Ir. Burhan Tatong selaku Pembantu Dekan I Fakultas TeknikUniversitas Tadulako.4. Ibu Ir. Shyama Maricar, M.Si selaku Pembantu Dekan II Fakultas TeknikUniversitas Tadulako5. Ibu Ir. Pudji Astutiek, M.Si selaku Pembantu Dekan III Fakultas TeknikUniversitas Tadulako6. Bapak Nurhidayat, ST. MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil FakultasTeknik Universitas Tadulako.7. Bapak Kusnindar Abd. Chauf, ST. MT selaku Ketua Program Studi S1Fakultas Teknik Universitas Tadulako.8. Bapak Ir. Arody Tanga, MT selaku Ketua Konsentrasi Bidang KeairanFakultas Teknik Universitas Tadulako9. Bapak Yassir Arafat, ST.MT dan Bapak Ir. Burhan Tatong sebagaiDosen Wali.10. Tim Dosen Penguji, Bapak Ir. H. Andi Hasanuddin Azikin M.Si, BapakIr. Arody Tanga, MT, Bapak Yassir Arafat, ST.MT, Bapak DR. AndiRusdin, ST.MT.M.Sc, dan Bapak DR. Sance Lipu, ST.M Eng, yang telahmemberikan masukan berarti selama ujian.vi11.12.13.14.Seluruh Dosen Fakultas Teknik Universitas Tadulako.Seluruh Staf Pegawai Fakultas Teknik Universitas TadulakoBapak Kepala Balai Wilayah Sungai Sulawesi III Sulawesi Tengah.Sahabatku Naftali Pali, Yoel Pasang, Amd, Suardi Sada, Amd, terimakasih doa dan pengertiannya selama ini.15. Teristimewa buat Ade Aby dan Ade Anzy, terima kasih doa dan dukunganmorilnya selama ini, Tetap sayang sama orang tua na.!!!!16. Sahabat - sahabat Smile 05 : Indrawan, Ikbal, Acal, Zul, Adit, Edi,Febri, Hendra, Amin, Opan, Windra, Amd, Memet, Acang, Imam,Iman, Mukti, Awin, Odet (Alm), Jefri, Rifki, Ucang, Sigit, Ipul, Ijal,Fikal, Adri, Ikhy, Sahab, Wawan, Ready, Josua, Randi terima kasih atassemua bantuanya, suka dukanya, selalu menemani dari awal kuliah hinggasekarang ini, dan makasih untuk kebersamaannya. Smangat...Frenn...!!!!17. Sahabat - sahabat seperjuanganku Civil 05; Yuyun, Aci, Intan,ST, Alfi,Mida,ST, Anti, Degus,ST, Dita,ST, Vivi, dan teman-teman yang lain yangtidak sempat di tulis satu persatu. Thanx tuk semuanya guys.!!18. Teman-teman seperjuangan lainnya, senior dan juniorku yang tidak sempatdisebut satu persatu. Terima kasih atas kebersamaan yang menyenangkanselama ini.Atas jerih payah, bimbingan, bantuan serta dorongan yang berharga itu,penulis tidak dapat memberikan balas jasa apapun, kecuali memohon kepadaAllah SWT agar melimpahkan rahmat-Nya kepada mereka semua.Penulis menyadari bahwa penulisan ini masih jauh dari sempurna, dansegala kritikan serta saran-saran yang menuju ke arah perbaikan tulisan ini sangatdiharapkan. Semoga tulisan ini berguna bagi ilmu pengetahuan dan bermanfaatbagi kita semua serta mendapatkan Ridho Allah SWT. Amien.Palu,November 2010Penulis,Ramli KadirviiABSTRACTRAMLI KADIR, F 111 05 090. Micro Hydro Power Plant Design at MarimpaRiver at Pinembani Subdistrict (guided by Alifi Yunar and Totok Haricahyono).The research is done due to the lacle of electricity in pinembani area, thusthis is the main reasor to explore the potency of Marimpa riveo forthe MicroHydro Power Development.The objective of this study is to calculate the rate of dependable flow, thatthe electricity could be produced and to design the Micro Hydro Power Scheme.The study begin with the collection of secondary data, such as the data ofrain fall, climatic data, catchment area, population, that gained fromBalaiWilayah Sungai Sulawesi III and Badan Pusat Statistik Sulawesi Tengah.TheMethod that apply for evapotranspiration calculation is Penman Modification.Dependable flow analyzed by using F. J. Mock method. The research result showsthat the dependable flow according to F.J. Mock method is 0,064 m3/s and theenergy produced is 3,696 kW.Key Words : Rate of flow, energy, design.viiiABSTRAKRAMLI KADIR, F 111 05 090. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga MikroHidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani (Dibimbing oleh AlifiYunar dan Totok Haricahyono).Penelitian ini dilatar belakangi oleh kondisi daerah Pinembani yang belumterjangkau jaringan listrik, merupakan alasan mendasar untuk memberdayakanpotensi air sungai Marimpa menjadi sumber Pembangkit Listrik Tenaga MikroHidro (PLTMH).Studi ini bertujuan untuk menghitung debit andalan, daya yang dapatdihasilkan dan membuat desain dasar Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro(PLTMH).Dalam memulai studi ini dilakukan pengumpulan data sekunder, sepertidata curah hujan, data klimatologi, Catchment area, data penduduk, yangdiperoleh dari Balai Wilayah Sungai Sulawesi III dan Badan Pusat StatistikSulawesi Tengah. Metode yang digunakan dalam perhitungan Evapotranspirasiyaitu Metode Penman Modifikasi. Perhitungan Debit Andalan menggunakanMetode F.J.Mock. Hasil penilitian menunjukan bahwa Metode F.J.Mockmenghasilkan debit andalan sebesar 0,064 m3/detik dan daya yang dihasilkansebesar 3,696 kW.Kata Kunci : Debit Andalan, Daya, Desain.ixDAFTAR ISIHALAMAN JUDUL ..... iLEMBAR PENGESAHAN .. iiLEMBAR PERSETUJUAN .. iiiKATA PENGANTAR .. ivABSTRACT viiABSTRAK . viiiDAFTAR ISI ........ ixDAFTAR TABEL .... xiiDAFTAR GAMBAR ... xivDAFTAR LAMPIRAN xviBAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang .... 11.2 Rumusan Masalah . 21.3 Maksud dan Tujuan ... 21.4 Manfaat Penelitian ...... 21.5 Metode Penulisan .... 3BAB II GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN2.1 Letak Daerah Penelitian ..... 42.2 Kondisi Sosial Ekonomi..... 42.2.1 Tata Guna lahan 42.2.2 Pendidikan.... 52.2.3 Populasi. 52.3 Kondisi Topografi ...... 52.3.1 Gambaran Umum Lokasi.. 52.3.2 Peta Topografi... 62.4 Kondisi Hidrologis. 6x2.4.1 Umum.... 62.4.2 Iklim...... 62.4.3 Kualitas Air... 112.4.4 Curah Hujan.. 11BAB III TINJAUAN PUSTAKA3.1 Umum ........ 163.2 Debit Andalan ....... 163.2.1 Metode Penman Modifikas . 173.2.2 Metode F.J.Mock . 193.3 Tinjauan Teknis ..... 233.3.1 Pengertian dan Prinsip PLTA .. 233.3.2 Penentuan Tinggi Jatuh Efekti 243.3.3 Penentuan Debit Turbin ... 253.4 Klasifikasi PLTA ...... 263.4.1 Penggolongan Berdasarkan Tinggi Terjunan .. 263.4.2 Penggolongan Menurut Aliran Air .. 263.5 Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro .. 273.5.1 Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air . 273.5.2 Penerapan Teknologi Mikro Hidro . 283.5.3 Rencana Konsep Rancang Bangun Mikrohidro ... 293.5.4 Komponen Pokok Mikro Hidro .. 303.6 Pemilihan Turbin ... 373.6.1 Kriteria Pemilihan Jenis Turbin ... 383.7 Perencanaan Daya Listrik ......... 41BAB IV METODELOGI PENELITIAN4.1 Lokasi Penelitian ... 434.2 Alat dan Bahan Penelitian ..... 434.3 Langkah-langkah Penelitian ... 434.4 Pengumpulan Data ..... 444.5 Bagan Alir Penelitian . 46xiBAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN5.1 Debit Andalan ........ 475.1.1 Evaluasi Data ... 475.1.2 Perhitungan Evapotranspirasi Potensial ... 475.1.3 Perhitungan Debit Andalan Sungai.. 525.2 Debit Banjir.. ...... 685.2.1 Analisis Frekuensi ... 685.2.2 Debit Banjir Rancangan Metode Rasional .. 735.3 Desain Dasar ......755.4 Data Desain .... 755.5 Desain Dasar Pekerjan Sipil ... 765.5.1 Bangunan Pengalih Aliran (Cofferdam) .. 765.5.2 Bendung .. 775.5.3 Bangunan Pengambilan (Intake) ......825.5.4 Saluran Pembawa .... 855.5.5 Bangunan Pengendap Sedimen 875.5.6 Pipa Pesat (Penstock) .. 905.5.7 Kehilangan Tenaga (Head Loss) . 925.5.8 Rumah pembangkit . 955.5.9 Saluran Pembuang Akhir (Tail Race) .. 955.6 Kapasitas Daya dan Produksi Energi .... 96BAB VI PENUTUP6.1 Kesimpulan ... 986.2 Saran ...... 98DAFTAR PUSTAKAGAMBAR DESAINLAMPIRANxiiDAFTAR TABELTabelTabelTabelTabelTabelTabel. 18Tabel2.12.22.32.42.53.1Kelembaban Relatif Stasiun Porame .... 7Temperatur Rata-Rata Bulanan Stasuin Porame ...... 8Kecepatan Angin Bulanan Stasiun Porame ...... 9Penyinaran Matahari Bulanan Stasiun Porame ... 10Curah Hujan Bulanan Stasiun Porame ..... 12Hubungan antara T dengan Ea, W dan f(t) ..........................3.2 Radiasi Ekstra Matahari (Ra) Dalam Evaporasi Ekivalen(mm/hr) Dalam Hubungannya dengan Letak Lintang .... 18Tabel 3.3 Maksimum Penyinaran Matahari .... 19Tabel 3.4 Daerah Operasi Turbin ..... 38Tabel 3.5 Efisiensi Turbin . 39Tabel 5.1 Perhitungan Evapotranspirasi Bulanan dengan MetodePenman Modifikasi .. 51Tabel 5.2 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2000 ... 56Tabel 5.3 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2001 ... 57Tabel 5.4 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2002 ... 58Tabel 5.5 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2003 ... 59Tabel 5.6 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2004 ... 60xiiiTabel 5.7 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2005 ... 61Tabel 5.8 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2006 ... 62Tabel 5.9 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2007 ... 63Tabel 5.10 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2008 ... 64Tabel 5.11 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2009 ... 65Tabel 5.12 Debit Andalan Sungai Marimpa 66Tabel 5.13 Hasil Perhitungan Debit Andalan Metode F.J.Moc ... 67Tabel 5.14 Curah Hujan Rerata Bulanan Maksimum 68Tabel 5.15 Uji Konsistensi C.H.Bulanan Maksimum Metode RAPS. 70Tabel 5.16 Analisis Frekuensi Metode Gumbel .. 73Tabel 5.17 Analisis Banjir Metode Rational Berdasarkan Analisisfrekuensi Metode Gumbel . 74Tabel 5.18 Koefisien Kehilangan Tenaga pada Bengkokan Pipa . 93Tabel 5.19 Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga pada Belokan Pipa . 93Tabel 5.20 Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga pada Tiap Belokan . 94Tabel 5.21 Kapasitas Bangkitan Energi PLTMH Marimpa 97xivDAFTAR GAMBARGambar2.1 Gambar Lokasi Penelitian .... 13Gambar2.2 Lokasi Penelitian ....... 14Gambar2.3 Daerah Cathment Area ....... 15Gambar3.1 Komponen Pokok Mikrohidro .... 31Gambar 3.2 Diagram Aplikasi Berbagai Jenis Turbin ............... 41Gambar 4.1 Bagan Alir Penelitian ......................................................... 46Gambar 5.1 Kurva Durasi Debit Aliran Sungai .................................... 66Gambar 5.2 Grafik Debit Andalan Dengan Metode F.J.Mock ............... 67Gambar 5.3 Grafik Curah Hujan Rerata Daerah Bulanan Maksimum .. 68Gambar 5.4 Grafik Analisis Curah Hujan Rancangan Metode Gumbel. 73Gambar 5.5 Grafik Banjir Rancangan Metode Rational BerdasarkanAnalisis Frekuensi Metode Gumbel ................................... 75Gambar 5.6 Sketsa Penampang Rata-Rata Sungai Marimpa ............... 80Gambar 5.7 Tinggi Muka Air di Atas Mercu Bendung ......................... 81Gambar 5.8 Sketsa Bangunan Bendung dan Intake ..............................82Gambar 5.9 Type Pintu Intake .............................................................. 84Gambar 5.10 Sketsa Potongan Memanjang Saluran Pembawa .............. 86Gambar 5.11 Skema Potongan Memanjang Bangunan PengendapSedimen ............................................................................. 87Gambar 5.12 Sketsa Bangunan Kantong Sedimen .................................. 90xvGambar 5.13 Koefisien Kehilangan Tinggi Energi Untuk PeralihanPeralihan Saluran Trapesium ke Pipa, dan Sebaliknya ..... 92Gambar 5.14 Ketersediaan Daya & Produksi Energi .............................. 97xviDAFTAR LAMPIRANLampiran A Tabel PN.1 Hubungan Suhu (T) dengan nilai ea (mbar),W, (1-W) dan f (t) 100Lampiran BTabel PN.2 Besaran Nilai Angot (Ra) dalam EvaporasiEkivalen (mm/hari) dalam hubungannya denganletak lintang (untuk daerah Indonesia, antara5 LU sampai 10 LS).. 101Lampiran C Tabel PN.3 Hubungan nilai (Rs) dengan (Ra) dan (n/N)Rs = (0,25 + 0,54 n/N). Ra 102Lampiran D Tabel PN.4 Hubungan antara (ea) dan (ed) untuk berbagaikeadaan (RH) guna penggunaan rumus Penman. 103Lampiran E Tabel PN.5 Besaran f (ed), f (ed) = 0,34 0,044 ,guna perhitungan rumus Penman.. 104Lampiran F Tabel PN.6 Besaran f (n/N), f (n/N) = 0,1 + 0,9 n/N,guna perhitungan rumus Penman 105Lampiran G Tabel PN.7 Besaran f (u), f (u) = 0,27 (1 + U x 0,864),guna perhitungan rumus Penman. 105Lampiran H Tabel PN.8 Besaran angka koreksi (c) bulanan untuk rumusPenman (berdasarkan perkiraan perbandingan kecepatanangin siang/malam di daerah Indonesia). 106Lampiran ITabel Nilai Q/n0,5dan R/n0,5 106Lampiran JTabel Hubungan Reduksi Data Rata-rata (Yn) denganJumlah Data (n) .... 107Lampiran K Tabel Hubungan Antara Deviasi Standar (Sn) dan ReduksiData dengan Junmlah Data (n) . 108Lampiran L Data Curah Hujan Harian ....109Lampiran M Dokumentasi Lokasi Penelitian . 1191BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangListrik merupakan salah satu utilitas utama perumahan yang harusdi penuhi di dalam pembangunan suatu perumahan baik perumahansederhana maupun di dalam pembanguan rumah susun. Permasalahanyang ada saat ini adalah terbatasnya suplai tenaga listrik yangmengakibatkan krisis energi tenaga listrik.Daerah-daerah terpencil dan pedesaan umumnya tidak terjangkaujaringan listrik. Dalam kondisi dinamika, solusi yang memadai adalahdengan menyediakan pembangkit listrik setempat seperti generator(genset) yang menggunakan bahan bakar minyak (BBM). Solusi lainnyaadalah menggunakan sumber energi lain yang berasal dari air, angin,cahaya matahari, dan biomass. System ini lazim disebut denganpembangkit listrik skala kecil tersebar (PSK Tersebar) yang dianjurkanuntuk menggunakan energi terbarukan. Hal ini juga tidak memungkinkanbagi perumahan di perkotaan mengingat krisisnya energy yang ada padasaat ini.Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasipembangkit listrik yang menggunakan energy air. Kondisi air yang bisadimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalahmemiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dari instalasi. Semakinbesar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakinbesar energy yang bias dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.Dengan melihat keadaan daerah Pinembani dan sekitarnya yangbelum terjangkau jaringan listrik, merupakan alasan mendasar untukmemberdayakan potensi air sungai Marimpa menjadi sumber pembangkittenaga listrik yang diharapakan dapat membantu masyarakat Pinembani,2khusunya desa Dangaraa dalam meningkatkan keadaan ekonomi danmemenuhi kebutuhan kelistrikan di daerah tersebut. Untuk itulah akandirencanakan PLTMH yang system pengalirannya menggunakan saluranterbuka dan tertutup (pipa).Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis akan membahas tentangPerencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) DiSungai Marimpa Kecamatan Pinembani.1.2 Rumusan MasalahAdapun rumusan masalah yang akan dibahas pada penulisan ini adalah :1. Debit yang dihasilkan dari aliran sungai Marimpa.2. Daya yang bisa dihasilkan dari aliran sungai Marimpa.3. Besarnya kebutuhan listrik yang akan digunakan masyarakat desaDangraa.1.3 Maksud dan TujuanMaksud dari penulisan ini adalah untuk melakukan suatu surveydan study kelayakan pemanfaatan sumber air sungai Marimpa dalamPerencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) yang bisamemenuhi kebutuhan listrik pada masyarakat Pinembani.Tujuan penulisan ini yaitu untuk menghitung debit andalan, dayayang bisa dihasilkan dan membuat desain dasar Pembangkit ListrikTenaga Mikro Hidro (PLTMH) dengan mengacu pada sistem sejenis yangsudah terpasang di daerah lain.1.4 Manfaat PenelitianSecara khusus Perencanaan PLTMH di Sungai Marimpadiperuntukkan bagi penulis mengaplikasikan ilmunya yang diperoleh dariFakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Tadulako pada SungaiMarimpa Kecamatan Pinembani, secara umum Perencanaan PLTMH diSungai Marimpa dengan daya yang dihasilkan akan diperuntukkan sebagai3penerangan untuk masyarakat, pendidikan, industri kecil maupun lahanpenelitian yang mungkin dapat dilaksankan didaerah tersebut.1.5 Metode PenulisanDalam penulisan ini, penulis menggunakan beberapa metode yaitu:1. Studi PustakaYaitu berupa studi literature serta mengutip bagian-bagian yang adarelevansinya dengan judul tugas akhir ini.2. Pengumpulan DataMencari data-data yang diperlukan dalam penulisan tugas akhir, datadatanya berupa :a. Data Primer, adalah data yang diperoleh langsung dari lapanganoleh peneliti.b. Data Sekunder, adalah data yang diperoleh atau dikumpulkan dariberbagai sumber.3. Pengolahan DataData-data yang telah diperoleh baik data primer maupun datasekunder diolah untuk dianalisa.4. Analisa dan PembahasanMelakukan analisa terhadap pokok permasalahan penulisan yangdidukung oleh data yang diperoleh serta variable-variabel lain yangsesuai, dan memberikan pembahasan terhadap hasil yang diperoleh.5. Kesimpulan dan SaranMemberikan kesimpulan dan saran mengenai langkah apa yang bisadilakukan terhadap permasalahn yang diteliti.4BAB IIGAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN2.1 Letak Daerah PenelitianLokasi penelitian ini terletak di Desa Dangraa yaitu di KecamatanPinembani Kabupaten Donggala.Jarak antara Desa Dangraa kecamatan Pinembani dengan kota Palu48 km yang dapat ditempuh dengan menggunakan kendaraan roda 4 sejauh30 km dan dilanjutkan dengan menggunakan kendaraan roda 2 sejauh 18km. Rencana Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) ini beradapada bagian hulu Bangkalang (Sungai) Marimpa. Jarak antara pusat desaDangraa Kec.Pinembani dengan lokasi rencana PLTMH adalah lebih kurang4 km, dengan Pemukiman terdekat adalah 2 km.2.2. Kondisi Sosial Ekonomi2.2.1. Tata Guna LahanDesa Dangaraa dengan luas wilayah 7,24 Km2terdiri dari :- Lahan Keringa. Bangunan Halaman2,3 Ha.b. Kebun124 Ha.c. Huma25 Ha.d. Rawa1Ha.e. Hutan Negara227 Ha.f. Lahan Kosong136 Ha.g. Lainnya183 Ha.- Tanah Sawah Irigasi Sederhana25,7 Ha.Jumlah724 Ha.Bagian hulu sungai ini masih merupakan kawasan hutan.Sedangkan disekitar rencana pembangunan PLTMH ini, sungai5mengalir melalui kawasan perkebunan coklat dan kelapamasyarakat. Tata guna lahanpadalokasi rencana bangunanpengambilan hingga rumah pembangkit adalah lahan perkebunanmasyarakat.2.2.2. PendidikanDengan asumsi anak usia sekolah terdapat 25% sehinggajumlah penduduk usia sekolah pada desa ini adalah 53 anak. Saranapendidikan yang ada adalah I SD dengan ruang kelas sejumlah 3buah dan ruang belajar 6 buah.2.2.3. PopulasiPada tahun 2008 (data statistik terakhir), jumlah pendudukdesa Dangaraa 315 jiwa dengan jumlah rumah tangga 67 KK.Dengan luas wilayah Desa Dangaraa 7,24 km2, maka kepadatanpenduduk desa ini adalah hanya 14 jiwa/km2.(Sumber : BadanPusat Statistik Sulawesi Tengah).2.3Kondisi Topografi2.3.1. Gambaran Umum LokasiKecamatan Pinembani merupakan sebagian besar wilayahnyaadalah pegunungan. Salah satu sungai pada kecamatan Pinembaniadalah sungai Marimpa yang terletak di desa Dangraa yangmenjadi wilayah penelitian untuk perencanaan PLTMH. Topografidisekitar lokasi rencana PLTMH Sungai Marimpa adalahperbukitan. tinggi tebing rata-rata 2 meter dengan kemiringan 450.Dari rencana bendung/intake ke hilir, kemiringan dasar sungaiadalah 9,88 % dan tinggi tebing rata-rata 3 meter.Skema PLTMH ini berada pada bagian kanan sungai denganpertimbangan topografi lebih datar dan rata dari pada bagian kirisehingga dalam perencanaannya lebih muda.62.3.2. Peta TopografiDalam studi ini digunakan peta topografi yaitu peta rupabumi Indonesia skala 1 : 50.000 sumber BAPPEDA. Disampingitu, juga digunakan peta topografi disekitar lokasi dengan skala1:10.000 yang mencakup lokasi bendung, jalur pipa dan rumahpembangkit dari hasil pengukuran langsung di lapangan.2.4 Kondisi Hidrologis2.4.1. UmumPada perencanaan pembangunan PLTMH ini, data hidrologidigunakan untuk memperhitungkan daya dan dimensi strukturbangunan sipil yang diperlukan. Data hidrologi yang diperlukanguna merencanakan PLTMH antara lain : data curah hujan, dataklimatologi, perhitungan debit jangka panjang (longterm run off)dan perhitungan tinggi banjir.Sehubungan dengan pemanfaatan sumber daya air sungaiMarimpa ini, Data yang digunakan berupa data sekunder yang diperoleh dari kantor Badan Pusat Statistik (BPS) Sulawesi Tengah,kantor BAPEDA Sulawesi Tengah Kantor PU Direktorat JenderalSumber Daya Air Balai Sulawesi III.2.4.2. IklimBerdasarkan data klimatologi pada stasiunLalundu, denganserial data dari tahun 2000 sampai dengan 2009, dibuatlah tabulasiiklim seperti yang disajikan pada tabel 2.1 sampai dengan 2.4.sebagai berikut :7Tabel 2.1. Kelembaban Relatif Stasiun Porame78Tabel 2.2. Temperatur Rata-rata Bulanan Stasiun Porame89Tabel 2.3. Kecepatan Angin Bulanan Stasiun Porame910Tabel 2.4. Penyinaran Matahari Bulanan Stasiun Porame10112.4.3 Kualitas AirSaat dilakukan survey tidak tampak adanya tanda-tandakehawatiran tentang kualitas air. Hal ini juga ditunjukkan olehadanya ternak masyarakat yang memakai air sungai ini sebagai airminum.2.4.4 Curah HujanBerdasarkan data curah hujan harian pada stasiun Tanameadan Porame, dengan serial data dari tahun 2000 sampai dengan2010, dibuatlah tabulasi curah hujan bulanan seperti yang disajikanpada tabel 2.5. sebagai berikut:12Tabel 2.5.. Curah Hujan Bulanan Stasiun Porame (mm/bln.)1213LGambar 2.1 Lokasi Penelitian1314Gambar 2.2 Lokasi Penelitian 1415Gambar 2.3 Daerah Cathment Area1516BAB IIITINJAUAN PUSTAKA3.1 UmumPembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH), mempunyaikelebihan dalam hal biaya operasi yang rendah jika dibandingkan denganPembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), karena minihidromemanfaatkan energi sumber daya alam yang dapat diperbarui, yaitusumber daya air (Endardjo, et, all 1998). Dengan ukurannya yang kecilpenerapan mikro hidro relative mudah dan tidak merusak lingkungan.Rentang penggunaannya cukup luas, terutama untuk menggerakkanperalatan atau mesin-mesin yang tidak memerlukan persyaratan stabilitastegangan yang akurat (Endardjo, et, all 1998).Analisa hidrologi sangat diperlukan dalam merencanakanpembangkit listrik mikrohidro, yaitu untuk menentukan debit andalan dandebit pembangkit yang diperlukan untuk menentukan kapasitas dan energiyang dihasilkan oleh PLTMH tersebut.3.2 Debit AndalanGuna mendapatkam kapasitas PLTM, tidak terlepas dariperhitungan berapa banyak air yang dapat diandalakan untukmembangkitkan PLTM.Debit anadalan adalah debit minimum (terkecil)yang masih dimungkinkan untuk keamanan operasional suatu bangunanair, dalam hal ini adalah PLTM.Debit minimum sungai dianalisis atas dasar debit hujan sungai.Dalam perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ini,dikarenakan minimalnya data maka metode perhitungan debit andalanmenggunakan metode simulasi perimbangan air dari Dr. F.J.Mock(KP.01,1936). Dengan data masukan dari curah hujan di Daerah AliranSungai, evapotranspirasi, vegetasi dan karakteristik geologi daerah aliran.17Metode ini menganggap bahwa air hujan yang jatuh pada daerahaliran (DAS) sebagian akan menjadi limpasan langsung dan sebagian akanmasuk tanah sebagai air infiltrasi, kemudian jika kapasitas menampunglengas tanah sudah terlampaui, maka air akan mengalir ke bawah akibatgaya gravitasi3.2.1 Metode Penman ModifikasiData terukur yang dibutuhkan yaitu letak lintang (LL), suhu udara(t), kecerahan matahari (n/M), kecepatan angin (u) dan kelembabanrelatif (RH) dengan rumus :Eto = c x Eto*Eto*= W(0,75 x Rs Rn1) + (1 W) x (f(u) x (ea ed) (3.1)Dimana :cwRsRsRa= Factor koreksi penman= Factor penimbangan untuk suhu dan elevasi daerah= Jumlah radiasi gelombang pendek= (0,25 + 0,54 n/M) x Ra ..(3.2)= Radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luarAtmosfer (mm/hr)n =Rata-rata cahaya matahari sebenarnya dalam satu hari (jam)N = Lama cahaya matahari maksimum yang mungkin dalamsatu hariRn = Radiasi bersih gelombang panjang (mm/hr)Rn = f(t) x f(ed) x f(n/N)(3.3)f(t) = fungsi suhuf(ed) = fungsi tekanan uapf(n/N) = fungsi kecerahan mataharif(u) = 0,27 (1 + u x 0,864) ............................................ (3.4)f(u) = fungsi kecepatan anginf(n/N) = 0,1 + 0,9 n/N .......................................................(3.5)18ea-e = defisit tekanan uap yaitu selisih antara tekanan uap jenuh(ea) pada T rata-rata dalam (mbar) dan tekanan uapsebenarnya (ed) dalam (mbar)ea=ed = ea x RH/100..........................................................(3.6)Tabel 3.1. Hubungan antara T dengan Ea, W dan f(T)Tabel 3.2.Radiasi ekstra matahari (Ra) dalam evaporasi ekivalen(mm/hari) dalam hubungan dengan letak lintang (untuk daerahIndonesia, antara 5 LU - 10 LS)Eambar2021222324252627282930W(1 - W)23,4024,9026,4028,1029,8031,7033,6035,7037,8040,1042,400,680,700,710,720,730,740,750,760,770,780,780,320,300,290,280,270,260,250,240,230,220,2214,6014,8015,0015,2015,4015,7015,9016,1016,3016,5016,7031 44,90 0,79 0,21 17,0032 47,60 0,80 0,20 17,2033 50,30 0,81 0,19 17,5034 53,20 0,81 0,19 17,7035 56,20 0,82 0,18 17,9036 59,40 0,83 0,17 18,1037 62,80 0,84 0,16 18,3038 66,30 0,84 0,16 18,5039 69,90 0,85 0,15 18,70suhu (T) f (T)Elevasi 1 - 250 m19Tabel 3.3. Maksimum Penyinaran Matahari (N)3.2.2. Metode Meteorological Water Balance Dr. F.J. MockMetode ini ditemukan oleh Dr. F.J. Mock pada tahun 1973dimana metode ini didasarkan atas fenomena alam dibeberapatempat di Indonesia. Dengan metode ini, besarnya aliran dari datacurah hujan , karakteristik hidrologi daerah pengaliran danevapotranspirasi dapat dihitung. Pada dasarnya metode ini adalahhujan yang jatuh pada catchment area sebagian akan hilang sebagaievapotranspirasi, sebagian akan langsung menjadi aliranpermukaan (direct run off) dan sebagian lagi akan masuk kedalamtanah (infiltrasi), dimana infiltrasi pertama-tama akan menjenuhkantop soil, kemudian menjadi perkolasi membentuk air bawah tanah(ground water) yang nantinya akan keluar ke sungai sebagai alirandasar (base flow). Adapun ketentuan dari metode ini adalah sebagaiberikut :1. Data meteorologiData meterologi yang digunakan mencakup :a. Data presipitasi dalam hal ini adalah curah hujan bulanan dandata curah hujan harian.b. Data klimatologi berupa data kecepatan angin, kelembapanudara, tempratur udara dan penyinaran matahari untukmenentukan evapotranspirasi potensial (Eto) yang dihitungberdasarkan metode Penman Modifikasi 2. Evapotranspirasi Aktual ( Ea)Penentuan harga evapotranspirasi actual ditentuakanberdasarkan persamaan :LintangUtaraLintangSelatan10 11,60 11,80 12,00 12,30 12,60 12,70 12,60 12,40 12,10 11,80 11,60 11,505 11,80 11,90 12,00 12,00 12,30 12,30 12,40 12,30 12,10 12,00 11,90 11,800 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00Jul Aug Jan Peb Apr Mar Mei JunJul Aug Sep Okt Mei JunSept Nop Des OktApr Peb Mar Nop Des Jan20E= Eto x d/30 x m...(3.7)E= Eto x (m / 20) x (18-n) ..(3.8)Ea = Eto E(3.9)Dimana :Ea= Evapotranspirasi aktual (mm)Eto= Evapotranspirasi potensial (mm)d=27 (3/2) x nn=jumlah hari hujan dalam sebulanm = Perbandingan permukaan tanahtanah yang tidaktertutupdengantumbuh-tumbuhan penahan hujan koefisienyang tergantung jenis areal dan musiman dalam % )m=0 untuk lahan dengan hutan lebat.m= Untuk lahan dengan hutan sekunder pada akhir musimdan bertambah 10 % setiap bulan berikutnya.m=10 40% untuk lahan yang erosim=30 50 % untuk lahan pertanian yang diolah ( sawah )3. Keseimbangan air dipermukaan tanah ( S)a. Air hujan yang mencapai permukaan tanah dapat dirumuskansebagai berikut :AS = R Ea. (3.10)Dimana :S = Keseimbangan air dipermukaan tanahR= Hujan BulananEa = Evapotranspirasi AktualBila harga positif (R > Ea) maka air akan masuk ke dalamtanah bila kapasitas kelembapan tanah belum terpenuhi.Sebaliknya bila kondisi kelembapan tanah sudah tercapaimaka akan terjadi limpasan permukaan (surface runoff).Bila harga tanah AS negatif ( R > Ea ) , air hujan tidak dapatmasuk kedalam tanah (infltrasi) tetapi air tanah akan keluardan tanah akan kekurangan air (defisit)21b. Perubahan kandungan air tanah (soil storage) tergantung dariharga AS. Bila AS negatif maka kapasitas kelembapan tanahakan kekurangan dan bila harga AS positif akan menambahkekurangan kapasitas kelembapan tanah bulan sebelumnya.c. Kapasitas kelembapan tanah (soil moisture capacity). Didalammemperkirakan kapasitas kelembapan tanah awal diperlukanpada saat dimulainya perhitungan dan besarnya tergantungdari kondisi porositas lapisan tanah atas dari daerahpengaliran. Biasanya diambil 50 s/d 250 mm, yaitu kapasitaskandungan air didalam tanah per m3. semakin besar porositastanah maka kelembapan tanah akan besar pula.d. Kelebihan Air (water surplus)Besarnya air lebih dapat mengikuti formula sbb :WS = AS - Tampungan tanah...(3.11)Dimana :WS= water surplusS= R- EaTampungan Tanah = Perbedaan Kelembapan tanah.4. Limpasan dan penyimpanan air tanah (Run off dan GroundWater storage ).a. Infiltrasi (i)Infiltrasi ditaksir berdasarkan kondisi porositastanah dan kemiringan daerah pengaliran. Daya infiltrasiditentukan oleh permukaan lapisan atas dari tanah. Misalnyakerikil mempuyai daya infiltrasi yang lebih tinggidibandingkan dengan tanah liat yang kedap air. Untuk lahanyang terjal dimana air sangat cepat menikis diatas permukaantanah sehingga air tidak dapat sempat berinfltrasi yangmenyebabkan daya infiltrasi lebih kecil. Formula dariinfiltrasi ini adalah sebagai berikut :22i= Koefisien Infiltrasi x WS ...(3.12)Dimana :i= Infiltrasi (Koefisien Infiltrasi (i) = 0 s/d 1,0 )WS = kelebihan airb. Penyimpanan air tanah (ground water storage)Pada permulaan perhitungan yang telah ditentukanpenyimpanan air awal yang besarnya tergantung dari kondisigeologi setempat dan waktu.Persamaan yang digunakanadalah(sumber : PT. Tricon Jaya, Sistim Planing IrigasiOngka Persatuan Kab. Donggala Hal V-4)Vn= k. (Vn1) + (1 + k ) in..(3.13)Dimana :Vn = Volume simpanan ait tanah periode n ( m3)Vn1= Volume simpanan air tanah periode n 1 (m3)K = qt/qo = Faktor resesi aliran air tanah (catchmentare recession factor ). Faktor resesi aliran tanah (k)berkisar antara 0 s/d 1qt= Aliran tanah pada waktu t (bulan ke t)qo= Aliran tanah pada awal (bulan ke 0)in= Infiltrasi bulan ke n (mm)Untuk mendapatkan perubahan volume aliran air dalam tanahmengikuti persamaan : A Vn =Vn- Vn1 .(3.14)c. Limpasan (Run off )Air hujan atau presipitasi akan menempuh tiga jalur menujukesungai. Satu bagian akan mengalir sebagai limpasanpermukaan dan masuk kedalam tanah lalu mengalir ke kiridan kananya membentuk aliran antara. Bagian ketiga akanberperkolasi jauh kedalam tanah hingga mencapai lapisan airtanah. Aliran permukaan tanah serta aliran antara seringdigabungkan sebagai limpasan langsung (direc runoff)23Untuk memperoleh limpasan, maka persamaan yangdigunakan adalah :BF =I - ( AVn )....................... (3.15)Dro = WS I........ (3.16)Ron = BF +Dro... (3.17)Dimana :BF = Aliran dasar (M3/dtk/km)I= Infltrasi (mm)AVn = Perubahan volume aliran tanah (M3)Dro = Limpasan Langsung (mm)WS= Kelebihan airRon = Limpasan periode n (M3/dtk/km2)d. Banyaknya air yang tersedia dari sumbernya.Persamaan yang digunakan adalahQn =Ron x A..(3.18)Dimana :Qn= Banyaknya air yg tersedia dari sumbernyaperiode n (m3/dtk)A= Luas daerah tangkapan (catchment area) Km23.3 Tinjauan Teknis3.3.1 Pengertian dan prinsip PLTAPembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah suatubentuk perubahan tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentumenjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dangenerator. Daya (power) yang dihasilkan dapat dihitungberdasarkan rumus berikut (Arismunandar dan Kuwahara, 1991) :P = 9,8 x Heffx Q (kW) ...................................................(3.19)24Dimana:P = Tenaga yang dikeluarkan secara teoritisH = Tinggi air jatuh efektif (m)Q = Debit Pembangkit (m3/det)9,8 = Percepatan grafitasi = 9,81m/s2Sebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut di atas,daya yang dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan debitair, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantungdari pada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yangbesar secara efektif dan ekonomis. Pada umumnya debit yang besarmembutuhkan fasilitas dengan ukuran yang besar misalnya,bangunan ambil air (intake), saluran air dan turbin (Arismunandardan Kuwahara, 1991).3.3.2 Penentuan Tinggi jatuh Efektif1. Jenis saluran airTinggi jatuh efektif dapat diperoleh dengan mengurangitinggi jatuh total (dari permukaan air pada pengambilan sampaipermukaan air saluran bawah) dengan kehilangan tinggi padasaluran air (Arismunandar dan Kuwahara, 1991). Tinggi jatuhpenuh (Full head) adalah tinggi air yang bekerja efektif padaturbin yang sedang berjalan. Untuk jenis saluran air, biladiketahui permukaan air pada bangunan pengambilan dansaluran bawah serta debit air, maka tinggi jatuh efektifkemudian dapat ditentukan, dengan dasar pertimbanganekonomis. Misalnya, bila kehilangan tinggi jatuh air dapatdikurangi dengan memperbesar penampang saluran air ataumemperkecil kemiringannya, maka tinggi jatuh dapat digunakandengan efektif (Arismunandar dan Kuwahara, 1991).2. Jenis waduk atau waduk pengaturJika naik turunnya permukaan air waduk sudah dapatditentukan, maka tinggi jatuh efektif maksimum dan minimum25dapat ditentukan seperti diuraikan diatas, sesuai denganpermukaan air waduk dalam keadaan maksimum dan minimum.Namun apanila naik turunnya permukaan air yang ada sangatbesar, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut :a) Tinggi jatuh normalIni adalah tinggi jatuh efektif yang dipakai sebagai dasaruntuk menentukan tenaga yang dihasilkan atau efisiensi dariturbin. Pada umumnya turbin dapat bekerja dengan efisiensimaksimal pada tinggi jatuh ini.b) Perubahan tinggi jatuhKapasitas efektif waduk dan naik turunnya permukaan airwaduk ditentukan berdasarkan atas daya puncak yangdihasilkan dan lamanya hal ini berlangsung ; hal inidisesuaikan dengan hubungan antara penyediaan dankebutuhan tenaga, rencana penyediaan tenaga pada musimkemarau, pemanfaatan air banjir, dan lain-lain.3.3.3Penentuan Debit Turbin1. Debit maksimumDebit maksimum turbin ditentukan sedemikian rupasehingga biaya konstruksinya menjadi minimum berdasarkanlengkung debit sepuluh tahun terakhir atau lebih. Nilainya padaumumnya dua kali debit dalam musim kemarau (Arismunandardan Kuwahara, 1991).2. Jumlah air pastiJumlah air pasti (firm water quantity) adalah jumlah airyang pasti dapat dimanfaatkan sepanjang tahun. Ini diperolehdari jumlah air dalam musim kering dikurangi dengan jumlah airyang dialirkan dibagian hilir untuk keperluan pengairan,perikanan, pariwisata, dan lain-lain (Arismunandar danKuwahara, 1991).263.4 Klasifikasi PLTA3.4.1 Penggolongan Berdasarkan Tinggi Terjunan (Arismunandardan Kuwahara, 1997).Pusat listrik jenis terusan air (water way) adalah pusatlistrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) dihulu sungai,dan mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan(gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik dibangkitkan denganmemanfaatkan tinggi terjun dengan kemiringan sungai tersebut.Jenis bendungan (dam) adalah jenis pusat listrik denganbendungan yang melintang sungai guna menaikan permukaan airdibagian hulu bendungan dan membangkitkan tenaga listrikdengan memanfaatkan tinggi terjun yang diperoleh antaradisebelah hulu dan hilir sungai.Pusat listrik jenis bendungan dan terusan air merupakanjenis gabungan dari kedua jenis tersebut diatas. Jenis inimembengkitkan tenaga listrik dengan menggunakan tinggi terjunyang didapat dari bendung dan terusan.3.4.2 Penggolongan Menurut Aliran AirPusat listrik jenis aliran sungai langsung (run of river)kerap kali dipakai pada pusat listrik jenis saluran air. Jenis inimembangkitkan tenaga listrik dengan memanfatkan aliran airsungai itu sendiri secara alamiah.Pusat listrik dengan kolam pengatur (regulating pond)mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu denganmenggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang sungai danmembangkitkan tenaga listrik sesuai dengan perubahan beban.Pusat listrik jenis waduk (reservoir) mempunyai sebuahbendungan besar yang dibangun melintang. Dengan demikianterjadi sebuah danau buatan, kadang-kadang sebuah danau aslidipakai sebagai waduk. Air yang dihimpun dalam musim hujan27dikeluarkan pada musim kemarau, jadi pusat listrik jenis ini sangatberguna untuk pemakaian sepanjang tahun.Pusat listrik jenis pompa (pumped storage) adalah jenisPLTA yang memanfaatkan tenaga listrik yang berlebihan padamusim hujan atau pada saat pemakaian tenaga listrik berkurangpada tengah malam. Pada waktu itu air dipompa ke atas dandisimpan dalam waduk. Jadi pusat listrik jenis ini memanfaatkankembali air yang didapat untuk membangkitkan tenaga listrik padabeban puncak pada siang hari.3.5 Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)3.5.1 Perkembangan Pusat Listrik Tenaga AirAkhir-akhir ini di dunia termasuk negara-negara maju,memperhatikan pembangunan PLTA berkapasitas kecil. PembagianPLTA dengan kapasitas kecil pada umumnya adalah sebagaiberikut (Patty, 1995) :1. PLTA mikro < 100 kW2. PLTA mini 100 - 999 kW3. PLTA kecil 1000 - 10000 kWDengan kemajuan teknis, tinggi = 1 1,5 m dapatdigunakan dan kapasitas turbin dapat dibuat 4 5 kW. Salah satusebab bagi negara-negara maju membangun PLTA berkapasitaskecil ini adalah harga minyak OPEC yang terus meningkatsekarang ini, di samping bertambahnya kebutuhan listrik (Patty,1995).Di Indonesia salah satu program pemerintah adalah listrikmasuk desa terpencil di daerah pegunungan, pembangunan PLTAmenghubungkan desa ini dengan hantaran tegangan tinggi tidaklahekonomis. Berdasarkan pertimbangan diambil langkah-langkahberikut dalam perencanaan PLTA mikro hidro untuk suatu daerahpedesaan (Patty, 1995) :281. Mempelajari bangunan air irigasi (irigasi, drainase dan lainlain) yang sudah ada di desa tersebut.2. Meneliti bahan bangunan yang terdapat di tempat sertapendidikan masyarakat desa.3. Meneliti mesin yang hendak dipakai, lebih baik digunakanmesin yanglebih mahal tetapi memerlukan biaya yang lebihsedikit dan waktu yang lebih singkat untuk reparasi.3.5.2 Penerapan Teknologi Mikro HidroSekarang ini masih menghadapi berbagai kendala,sehingga baru sebagian kecil dari potensi tenaga air yang ada didaerah irigasi dan sungai-sungai kecil diseluruh Indonesia yangsudah dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga mikro hidro.Kendala utama yang perlu diatasi dengan sebaik-baiknya adalahbahwa sampai sekarang teknologi mikro hidro belum dapatmencapai nilai komersial yang baik. Mikro hidro masih disebutsecara pesanan, sehingga mikro hidro dengan kehandalan tinggiyang disebut dengan teknologi maju membutuhkan biaya investasiawal yang besar. Sebaliknya, mikro hidro yang dibuat denganmenggunakan teknologi sederhana, walaupun tidak membutuhkanbiaya investasi awal yang besar, pada umumnya mempunyaikehandalan rendah dan masih memerlukan biaya pemeliharaanyang tinggi untuk menjamin kelangsungan operasinya. Selain itu,mikro hidro yang kehandalannya rendah sering mengalamigangguan pengopersaian yang dapat merugikan konsumen(Endardjo, et all, 1998).Pengembangan rancang bangun mikro hidro standar PUdimaksudkan sebagai upaya standarisasi untuk mengembangkanmikro hidro standar yang mempunyai kehandalan tinggi denganbiaya investasi awal yang layak (Endardjo, et all, 1998).293.5.3 Rancangan Konsep Rancang Bangun MikrohidroDari hasil studi awal telah dapat disiapkan rancangankonsep rancang standar PU yang masih bersifat sementara danakan terus disempurnakan (Endardjo,et,all,1998).1. Konstruksi bangunan sipilSaluran kolam tandon dan bagian-bagiannya dibuat darikomponen-komponen modular saluran terbuka (U-Ditch)beton pracetak yang diproduksi secara pabrikasi.Pipa pesat dan bagian-bagiannya dibuat dari komponenkomponen modular pipa beton pracetak yang diproduksisecara pabrikasi.Bak penampung belakang, untuk menampung aliran airdari turbin, dibuat dari komponen modular beton pracetakyang diproduksi secara pabrikasi.Rumah pembangkit merupakan rumah sederhana dengandinding dari pasangan bata/batako atau papan dan atap dariseng gelombang yang secara keseluruhan dibangunditempat.2. Konstruksi peralatan elektro-mekanika. Turbin cross flow berikut adaptor pipa pesat dan bagianbagian lainnya dibuat dari konstruksi besi plat, besi profildan besi cor secara pabrikasi.b. Generator lengkap dengan pengatur tegangan otomatis(AVR) menggunakan produk yang tersedia di pasar.c. Penyelaras daya (kontrol beban) sedang dikaji apakahakan menggunakan sistem pengontrol kecepatan turbinatau sistem pembuang kelebihan daya.d. Panel kontrol (panel daya) menggunakan produk yangtersedia dipasar.30Berikut ini dikemukakam beberapa hal pokok yang menjadifokus perhatian dalam pengembangan rancang bangun mikrohidrostandar PU (Endardjo, et, all, 1998) :1. Sistem KonstruksiPemilihan sistem konstruksi dengan komponenkomponen modular yang dibuat secara pabrikasi didasarkanpada pertimbangan bahwa biaya konstruksi akan dapat ditekanserendah mungkin apabila sebagian besar elemenbangunan/peralatan dibuat secara massal.2. Kapasitas Daya MikrohidroPenetapan kapasitas daya maksimum mikrohidrosebesar 50 kW didasarkan pada perkiraan sementara (belumdilakukan studi) bahwa harga komersial mikrohidro yang dapatditerima oleh pasar tidak lebih dari Rp 150.000.000,- dan hargaper kW mikrohidro untuk kapasitas daya 50 kW maksimum Rp3.000.000,- perkiraan kasar harga per kW mikrohidro bersifatsangat sementara karena dalam komponen mikrohidro masihada kandungan impor.3. Kapasitas Tinggi Terjun dan Debit MikrohidroKapasitas tinggi terjun mikrohidro ditetapkanmaksimum 50 m didasarkan pada kemampuan memikul bebantekanan dari komponen-komponen mikrohidro yang sedangdikembangkan. Sedangkan kapasitas tinggi terjun minimumditetapkan 4 m dimaksudkan untuk membatasi besar debitmikrohidro agar pada kapasitas daya minimum 10 kW debitmikrohidro tidak lebih dari 500 liter/det.3.5.4 Komponen Pokok Mikro HidroMerupakan komponen yang paling dominan di dalampembanguan PLTM. Komponen ini mempengaruhi besarnya biayapembangunan dan perlu diketahui di setiap daerah Indonesia biaya31yang diperlukan sangatlah bervariasi. Skema dari sistem PLTMHdapat dilihat pada gambar d bawah ini :Dari gambar di atas, suatu rangkaian PLTMH memilikibagian-bagian utama sebagai berikut :1. Dam/Bendungan Pengalih dan Intake (Diversion Weir andIntake)Bendung berfungsi untuk menaikkan/mengontrol tinggi airdalam sungai secara signifikan sehingga memiliki jumlah airyang cukup untuk dialihkan ke dalam intake pembangkit mikrohidro di bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap(Settling Basin). Sebuah bendung dilengkapi dengan pintu airuntuk membuang kotoran/lumpur yang mengendap.Perlengkapan lainnya adalah penjebak/saringan sampah.PLTMH umumnya merupakan pembangklit tipe run off riversehingga bangunan bendung dan intake dibangun berdekatan.Dengan pertimbangan dasar stabilitas sungai dan amanGambar 3.1. Komponen Pokok Mikrohidro(Sumber : Kristanto, 2007)32terhadap banjir, dapat dipilih lokasi untuk bendung (Weir) danintake.Tujuan dari intake adalah untuk memisahkan air dari sungaiatau kolam untuk dialirkan ke dalam saluran, penstock atau bakpenampungan. Tantangan utama dari bangunan intake adalahketersediaan debit air yang penuh dari kondisi debit rendahsampai banjir. Juga sering kali adanya lumpur, pasir dan kerikilatau puing-puing dedaunan pohon sekitar sungai yang terbawaaliran sungai.Beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam memilihlokasi Bendung (Weir) dan Intake, antara lain :a. Jalur daerah aliran sungaiLokasi bendung (Weir) dan intake dipilih pada daerah aliransungai dimana terjamin ketersediaan airnya, alirannyastabil, terhindar banjir dan pengikisan air sungai.b. Stabilitas lereng yang curamOleh karena pemilihan lokasi PLTMH sangatmempertimbangkan head, sudah tentu pada lokasi lerengatau bukit yang curam. Dalam mempertimbangkan lokasibangunan Bendung (Weir) dan Intake hendaknyamempertimbangkan stabilitas sedimen atau strukturtanahnya yang stabil.c. Memanfaatkan fasilitas saluran irigasi yang ada di pedesaanPemanfaatan ini dapat dipertimbangkan untuk efisiensibiaya konstruksi, karena sudah banyak sungai di pedesaantelah dibangun konstruksi sipil untuk saluran irigasi.d. Memanfaatkan topografi alami seperti kolam dan lain-lainPenggunaan kealamian kolam untuk intake air dapatmemberikan keefektifan yang cukup tinggi untukmengurangi biaya, disamping itu juga membantu menjagakelestarian alam, tata ruang sungai dan ekosistem sungai.33Yang perlu diperhatikan adalah keberlanjutan kolam danpergerakan sedimen.e. Level olume yang diambil (Tinggi Dam) dan level banjirKarena pembangunan bendung/dam inatek pada bagianyang sempit dekat sungai, maka level banjir pada daerah itulebih tinggi sehingga diperlukan daerah bagian melintangdam yang diperbesar untuk kestabilan.f. Perletakan Intake selalu pada posisi terluar dari lengkungansungai.Pertimbangan ini dilakukan untuk memperkecil sedimendidalam saluran pembawa. Dan sering kali dibuat pintu airintake untuk melakukan pembilasan sedimen yang terendapdari intakeg. Keberadaan penggunaan air sungai yang mempengaruhikeluaran/debit air.Jika intake untuk pertanian atau tujuan lain yang mengambilair maka akan mempengaruhi debit sungai.2. Bak Pengendap (Settling Basin)Fungsi banguan ini adalah untuk :a. Penyalur yang menghubungkan intake dengan bakpengendap sehingga panjangnya harus dibatasi.b. Mengatur aliran air dari saluran penyalur sehingga harusmencegah terjadinya kolam pusaran dan aliran turbulenserta mengurangi kecepatan aliran masuk ke bak pengendapsehingga perlu bagian melebar.c. Sbagai bak pengendap adalah untuk mengendapkansedimen dimana untuk detil desainnya perlu dihitungdengan formulasi hubungan panjang bak, kedalaman bak,antara kecepatan pengendap, dan kecepatan aliran.d. Sebagai penimbunan sedimen, sehingga harus didesainmudah dalam pembuangan sedimen.34e. Sebagai spillway yang mengalirkan aliran masuk ke bagianbawah dimana mengalir dari intake.3. Saluran Pembawa (Channel/headrace)Saluran pembawa mengikuti kontur permukaan bukit untukmenjaga energi dari aliran air yang disalurkan.4. Bak Penenang (Headtank)Fungsi dari bak penenang adalah sebagai penyaring terakhirseperti settling basin untuk menyaring benda-benda yangmasih tersisa dalam aliran air, dan merupakan tempatpermulaan pipa pesat (penstock) yang mengendalikan aliranmenjadi minimum sebagai antisipasi aliran yang cepat padaturbin tanpa menurunkan elevasi muka air yang berlebihan danmenyebabkan arus baik pada saluranPemilihan lokasi bak penenang untuk pembangkit listriksakal kecil seringkali berada pada punggung yang lebih tinggi,beberapa yang dapat dipertimbangkan antara lain :a. Keadaan topografi dan geologi sungaiSedapat mungkin dipilih lokasi dimana bagian tanahnyarelative stabil. Dan jika umumnya terdiri dari batuan kerasmaka sedapat mungkin dapat mengurangi jumlah pekerjaanpenggalian.b. Walaupun ditempatkan pada punggung gunung, dipilihtempat yang relative datar.c. Mengurangi hubungan dengan muka air tanah yamg lebihtinggi.5. Pipa Pesat (Penstock)Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebihrendah ke sebuah turbin air. Kondisi topografi dan pemilihanskema PLTMH mempengaruhi tipe pipa pesat (penstock).Umumnya sebagai saluran ini harus didesain/dirancang secarabenar sesuai kemiringan (head) sistem PLTMH.35Pipa penstock merupakan salah satu komponen yang mahaldalam pekerjaan PLTMH, oleh karena itu desainnya perludipertimbangkan terhadap keseimbangan antara kehilanganenergi dan biaya yang diperlukan. Parameter yang pentingdalam desain pipa penstock terdiri dari material yangdigunakan, diameter dan ketebalan pipa serta jenis sambunganyang digunakan.Berdasarkan kondisi topografi yang ada pada lokasi skemasistem PLTMH, beberapa pertimbangan pemilihan lokasi pipapesat (penstock) antara lain adalah :a. Topografi yang dilewati memiliki tingkat kemiringan yangmemenuhi persyaratan dimana rute pipa pesat harus beradadi bawah minimum garis kemiringan hidraulik.b. Stabilitas tanah dari daerah yang dilewatic. Pemanfaatan jalan yang telah ada atau tersedia6. Rumah Pembangkit (Power House)Sesuai posisinya, rumah pembangkit ini dapatdiklasifikasikan kedalam tipe di atas tanah, semi di bawahtanah, di bawah tanah. Sebagian besara rumah pembangkitPLTMH adalah di atas tanah. Untuk pertimbangan desainrumah pembangkit, perlu dipertimbangkan :a. Lantai rumah pembangkit dimana peralatan PLTMHditempatkan, perlu memperhatikan kenyamanan selamaoperasi, mengelola, melakukan perawatan dimana terjadipekerjaan pembongkaran dan pemasangan peralatan.b. Memiliki cukup cahaya masuk untuk penerangan di sianghari dan adanya ventilasi udara.c. Kenyamanan jika operator berada didalamnya seperti untukmelakukan pengendalian ataupun pencatatan secara manualKonstruksi untuk desain rumah pembangkit PLTMH jugatidak terlepas dari skema system PLTMH yang bergantung36pada jenis dan tipe turbin yang digunakan, dan sirkulasi airyang dikeluarkan setelah menggerakkan turbin. Karena itu adabeberapa pertimbangan tipe desain rumah pembangkit sesuaijenis turbin yang digunakan, sebagai berikut :a. Rumah pembangkit menggunakan turbin jenis TurbinImplusDesain konstruksi rumah pembangkit ini perlumempertimbangkan jarak bebas antara dasar rumahpembangkit dengan permukaan air buangan turbin(afterbay). Pada kasus turbin implus (turbin pelton, turgodan crossflow), air yang dilepas oleh runner turbin secaralangsung dikeluarkan kedalam udara di tailrace. Permukaanair di bawah turbin akan bergelombang. Oleh karena itujarak bebas antara rumah pembangkit dengan permukaan airafterbay harus dijaga paling tidak 30-50 cm. kedalaman airdi afterbay harus dihitung berdasarkan suatu formulasiantara desain debit dan lebar saluran di tailrace. Kemudianair di afterbay harus ditentukan lebih tinggi dari padaestimasi air banjir. Juga head antarapusat turbin dan levelair pada outlet harus menjadi headloss.b. Rumah turbin menggunakan turbin jenis Turbin ReactionHal yang sama dalam desain konstruksi rumah turbinmenggunakan jenis reaction (Francais, Propeller), adalahprilaku air afterbay. Pada kasus menggunakan turbin tipereaction, air dikeluarkan kedalam afterbay melalui turbin.Head antara turbin dan level air dapat digunakan untukmembangkitkan tenaga. Dengan demikan desainkonstruksinya memperbolehkan posisi tempat pemasanganturbin berada di bawah level air banjir, dan pada desainkonstruksinya perlu disediakan tempat untuk menempatkanperalatan seperti pintu tailrace, dan pompa.377. Saluran Pembuang Akhir (Tail Race)Saluran pembuang akhir (tail race) direncanakan berbentukpersegi empat dari pasangan batu.A = b x h .... (3.20)V = Q / A ... (3.21)P = b + 2h ...... (3.22)R = A / P (3.23)Rumus Manning : V =1x S1/2x R2/3 (3.24)S = [ (n x V) / R2/3]2 (3.25)3.6 Pemilihan TurbinTurbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial,tekanan dan energi kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaranporos. Putaran poros turbin ini akan diubah oleh generator menjadi tenagalistrik. Berdasarkan prinsip kerjanya, turbin air dibagi menjadi duakelompok .1. Turbin implus (cross-flow, pelton & turgo)Untuk jenis ini, tekanan pada setiap sisi sudu gerak runnernya padabagian turbin yang berputar sama.2. Turbin reaksi (francis, kaplanpropeller)Untuk jenis ini, digunakan untuk berbagai keperluan (wide range)dengan tinggi terjun menengah (medium head).Daerah aplikasi berbagai jenis turbin air relative spesifik. Pada beberapadaerah operasi memungkinkan digunakan beberapa jenis turbin. Pemilihanjenis turbin pada daerah operasi yang overlapping ini memerlukanperhitungan yang lebih mendalam. Pada dasarnya daerah kerja operasiturbin menurut Keller 2 dikelompokkan menjadi :1. Low head powerpalnt dengan tinggi jatuhan air (head)2. Medium head powerplant dengan tinggi jatuhan antara low head danhigh head.383. High head powerplant dengan tinggi jatuhan air yang memenuhipersamaanH > 100 (Q) ....................... (3.26)Dimana :H = Tinggi terjunan (head)Q = Debit desain (m3/det)PLTMH dengan tinggi jatuhan (head) 6-60 m, yang dapat dokategorikanpada head rendah dan medium.Tabel 3.4 Daerah Operasi TurbinJenis Turbin Variasi Head (m)Kaplan dan Propeller 2 < H < 20Francis 10 < H < 350Pelton 50 < H < 1000Crossflow 6 < H < 100Turgo 50 < H < 250Sumber : www.HydroGeneration.co.uk3.6.1 Kriteria Pemilihan Jenis TurbinPemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkankelebihan dan kekurangan dari jenis-jenis turbin, khususnya untuksuatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap awal, pemilihan jenisturbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameterparameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin, yaitu :1. Faktor tinggi jatuhan air efektif (Net Head) dan debit yangakan dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktorutama yang mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagaicontoh : turbin pelton efektif untuk operasi pada head tinggi,sementara turbin proppeller sangat efektif beroperasi padahead rendah.2. Faktor daya (Power) yang diinginkan berkaitan dengan headdan debit yang tersedia.393. Kecepatan (Putaran) turbin yang akan ditransmisikan kegenerator. Seabagi contoh untuk sistem transmisi direct coupleantara generator dengan turbin pada head rendah, sebuahturbin reaksi (propeller) dapat mencapai putaran yangdiinginkan, sementara turbin pelton dan crossflow berputarsangat lambat (low speed) yang akan menyebabkan sistemtidak beroperasi.Ketiga faktor di atas seringkali diekspresikan sebagai kecepatanspesifik, Ns, yang didefenisikan dengan formula :Ns = N x P0,51 x H0,21........................................................ (3.27)Dimana :N = Kecepatan putaran turbin ( rpm)P = Maksimum turbin output (kW)H = Head efektif (m)Output turbin dihitung dengan formula :P = 9,81 x Q x H x qt ............................................................ (3.28)Dimana :Q = Debit air (m3/dtk)H = Head efektif (m)qt = Efisiensi turbinTabel 3.5 Efisiensi Turbin (Wiratman,1975, dlm Rustiati,1996)Turbin ns (epm) T (%) H (m)PeltonFrancisKaplanPropeler10 4040 5060 660350 105089 9090 9489 9185 941800 300350 25100 1550 5Kecepatan spesifik setiap turbin memiliki kisaran (range) tertentuberdasarkan data eksperimen. Kisaran kecepatan spesifik beberapaturbin air adalah sebagai berikut :40Turin Pelton 12 Ns 25Turbin Francis 60 Ns 300Turbin Crossflow 40 Ns 200Turbin Propeller 250 Ns 1000Dengan mengetahui kecepatan spesifik turbin maka perencanaandan pemilihan jenis turbin akan menjadi lebih mudah. Beberapaformula yang dikembangkan dari data eksperimental berbagai jenisturbin dapat digunakan untuk melakukan estimasi perhitungankecepatan spesifik turbin, yaitu :Turin Pelton Ns = 85.49 / H0.243(Siervo & Lugaresi, 1978)Turbin Francis Ns = 3763 / H0.854(Schweiger & Gregory, 1989)Turbin Kaplan Ns = 2283 / H0.486(Schweiger & Gregory, 1989)Turbin Crossflow Ns = 513.25 / H0.505(Kpordze & Wamick, 1983)Turbin Propeller Ns = 2702 / H0.5(USBR, 1983)Dengan mengetahui besaran kecepatan spesifik maka dimensi dasarturbin dapat diestimasi (diperkirakan).413.7 Perencanaan Daya ListrikPada prinsipnya pembangkit tenaga air adalah suatu bentukperubahan tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenagalistrik dengan menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) teoritisyang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan persamaan empiris berikut(Arismunandar dan Kuwahara, 1991) :P = 9,8 x Q x Heff(kW) .......................................................(3.29)Dimana :P= Tenaga yang dihasilkan secara teoritis (kW)Q= Debit pembangkit (m/det)Heff= Tinggi jatuh efektif (m)9,8 = Percepatan gravitasi (m/s2)Seperti telah dijelaskan bahwa daya yang keluar merupakan hasilperkalian dari tinggi jatuh dan debit, sehingga berhasilnya suatu usahapembangkitan tergantung dari usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh airGambar 3.2. Diagram Aplikasi Berbagai Jenis Turbin (Head Vs Debit)42dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis. Selain itu pembangkitantenaga air juga tergantung pada kondisi geografis, keadaan curah hujandan area pengaliran (catchment area) (Arismunandar dan Kuwahara,1991).Penentuan tinggi jatuh efektif dapat diperoleh dengan mengurangitinggi jatuh total (dari permukaan air sampai permukaan air saluranbawah) dengan kehilangan tinggi pada saluran air. Tinggi jatuh penuhadalah tinggi air yang kerja efektif saat turbin air berjalan (Arismunandardan Kuwahara, 1991).Adapun debit yang digunakan dalam pembangkit adalah debitandalan yang terletak tepat setinggi mercu yaitu debit minimum. Karenapembangkit ini direncanakan beroperasi selama 24 jam sehari semalam(Arismunandar dan Kuwahara, 1991).43BAB IVMETODOLOGI PENELITIANSecara garis besar penulis memberikan gambaran tentang tahapan-tahapanyang akan dilakukan pada penelitian tentang Perencanaan Pembangkit ListrikTenaga Mikrohidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani4.1 Lokasi PenelitianYang menjadi lokasi penelitian ini adalah Sungai Marimpa yangmerupakan sungai yang paling dekat dengan daerah pemukiman. Secaraadministrative terletak di Desa Dangraa, Kecamatan Pinembani, KabupatenDonggala. Jarak dari Kota Palu ke lokasi Penelitian kurang lebih 48 km.4.2 Alat dan Bahan PenelitianAlat dan bahan yang digunakan sebagai berikut1. GPS2. Meteran3. Stopwatch4. Kamera5. Ban6. Dan lain-lain4.3 Langkah-langkah Penelitian1. Pengumpulan DataMengumpulkan data-data dari berbagai referensi yang terkait denganpenelitian yang akan dilakukan.a. Mengukur tinggi muka air, kecepatan dan luas penampang sungai.b. Merencanakan Site Plan.c. Menentukan letak/posisi Intake saluran pengambil air pada SungaiMarimpa.d. Menentukan bak pengendap.e. Menentukan dimensi saluran pengarah dan bak penenang.44f. Menentukan bahan dan dimensi pipa yang akan digunakan.g. Mengukur tinggi terjunan dan jarak lintasan pipa dari bak penenangsampai ke power house.2. PersamaaanMenggunakan persamaan Daya dan Metode Geometrik yang akandigunkan dalam perhitungan.3. PerhitunganMenghitung daya yang dihasilkan oleh PLTMH4. PembahasanData yang telah diolah kemudian dibahas untuk mendapatkan hasil daripenulisan penelitian ini.4.4 Pengumpulan DataUntuk merencanakan PLTMH diperlukan data antara lain catatancurah hujan yang dapat mewakili kondisi curah hujan pada daerahtangkapan Sungai Marimpa, dimana PLTMH tersebut direncanakan untukperencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Pinembani.1. Survey PendahuluanSurvey pendahuluan dimaksudkan untuk mengetahui sampai sejauhmana survey dapat diterapkan dan untuk mengetahui gambaran awalkondisi di lapangan.2. Pengumpulan DataAdapun data yang digunakan dalam penulisan ini adalah data primer,dan data sekunder. Data-data yang dikumpulkan terdiri atas:a. Data Primer, yaitu data yang diperoleh dengan melakukanobservasi langsung di lokasi perencanaan serta Tanya Jawabdengan stekholder terkait. Data ini berupa :- Data dimensi sungai- Data kondisi sungai, seperti : Kedalaman sungai, tinggiterjunan (head)45b. Data sekunder,Data sekunder merupakan data yang diambil dari instansi terkaitseperti kantor Balai Wilayah Sungai 3 Sulawesi Tengah dan BadanPembangunan Daerah Sulawesi Tengah. Adapun data sekundermeliputi :- Peta Lokasi Perencanaan.- Data Curah Hujan.- Peta Cathment Area.- Peta Topografi.46Gambar 4.1.. Bagan Alir PenelitianMulaiData Primer Data SekunderPengumpulan, Evaluas PendahuluanData dan PeninjauanData Sungai (debit danPenampang)Data Klimatologi dan CurahHujan, Peta (Topografi, DAS)Perhitungan Debit Andalan(metode Penman dan F.J.Mock)Input Data (Primerdan SekunderPerencanaan Cofferdam, Bendung, Intake,Headrace, Sedimen trap, Pipa Pesat, HeadLoss, House Power dan Tail RaceMemenuhiPerhitungan DayaPenyusunan Laporan(Menyimpulkan)MulaiYATIDAK47BAB VANALISIS DAN PEMBAHASAN5.1 Debit Andalan5.1.1 Evaluasi DataData data yang akan digunkan dalam menganalisis debitandalan meliputi data curah hujan dan data klimatologi dimana datadata tersebut akan dievaluasi terlebih dahulu. Data-data yang akandievaluasi harus lengkap dan tercatat. Untuk data-data yang akandigunakan dalam menganalisis ketersediaan air (debit andalan)secara keseluruhan mencakup antara lain :a. Kelembaban relatif stasiun lalundu (Tabel 2.1)b. Data temperatur udara rata-rata bulanan (Tabel 2.2)c. Data kecepatan angin rata-rata bulanan (Tabel 2.3)d. Data penyinaran matahari rata-rata bulanan (Tabel 2.4)e. Data curah hujan bulanan dan jumlah hari hujan (Tabel 2.5)5.1.2 Perhitungan Evapotranspirasi Potensial (ETo)Untuk menghitung evapotranspirasi potensial (ETo) digunakanmetode Penman Modifikasi dengan persamaan :( ) Eto c ETo . = ) ).( ( ). 1 ( ) . 75 , 0 .( 1ed ea u f W Rn Rs W ETo + =Contoh perhitungan ETo, untuk bulan Januari pada stasiun lalundu,adalah sebagai berikut :Diketahui : Data rerata Klimatologi seperti pada tabel 3.4.1. Temperatur rata-rata, T = 26,80oC2. Kelembaban udara relatif, RH = 92,4%3. Kecepatan angin, u = 69.2 km/hr = 2.88 km/jam = 0.80 m/det4. Penyinaran matahari, n/N = 50.4%48Langkah 1 :Dengan data T = 27,52oC (Tabel 2.2), didapat :5. Tekanan uap jenuh (Ea), melalui interpolasi didapat :70 , 35 27 = = ea C T 80 . 37 28 = = ea C T) 27 52 , 27 (27 287 , 35 8 , 377 , 35 52 , 27 + = = x ea T79 , 36 = ea m.bar6. Faktor penimbang suhu dan elevasi daerah (W)76 . 0 27 = C T777.8.10. 0 28 = C T(1 W) = 1 0,77 = 0,23Fungsi suhu, f(T), 16 27 = C T) 27 52 , 27 (27 2810 , 16 30 , 1610 , 16 52 , 27 + = = x ea T30 . 16 28 = C T20 , 16 ) ( = T fm.barLangkah 2Dengan data :RH = 72,09% (Tabel 2.1)ea = 36.79 m.bar9. Tekanan uap aktual100 RH ea ed =% 09 . 72 79 . 3652 . 26 = m.bar =10. Perbedaan tekanan uap jenuh dengan tekanan uap sebenarnya :() 52 . 26 79 . 36 = ed ea27 . 10 = m.bar11. Fungsi tekanan uap, f(ed)() ed ed f 044 . 0 34 . 077 . 0 52 . 2749 == = W C T113 . 0 =Langkah 3 :Dengan data :- Koordinat 0o10 31LU- Rasio keawanan , n/N = Penyinaran matahari = 44.8 %Didapat besaran :12. Radiasi ekstra matahari, Ra didapat melalui interpolasi:Januari,70 , 14 200 . 15 0= = Ra LURa LU) 0 " 31 10 0 (0 200 . 15 70 , 1400 . 15 0o oRa LU + = 97 . 14 = Ra mm/hari13. Radiasi yang diterima matahari, Rs diperoleh dariRa N n Rs ) 5 . 0 25 . 0 (+ =97 , 14 ) 45 . 0 5 . 0 25 . 0 ( + =38 . 7 = mm/hari14. Fungsi Rasio keawanan f(n/N) didapat melalui persamaan :()() 45 . 0 9 . 0 1 . 051 . 0 =() N n N n f 9 . 0 1 . 0+ =+ =Langkah 4 :Dengan data : Kecepatan angin, u = 55.1 km/hari = 0.64 m/detDidapat besaran :15. Fungsi kecepatan angin pada ketinggian 2.00 m di ataspermukaan tanah (km/hari) = f(u) didapat melalui persamaan :f(u) = 0.27 ( 1 + u . 0.864)= 0.27 ( 1 + 0,64 x 0.864)42 . 0 = m/det50Langkah 5 :16. Menghitung besaran radiasi bersih gelombang panjang (Rn1)mm/hari dengan persamaan :f(n/N) f(ed) f(T) Rn1 =0.51 x 0,113 x 16.2 =93 . 0 = mm/hariLangkah 6 :17. Menghitung faktor koreksi c berdasarkan perkiraanperbandingan kecepatan angin siang/malam di Indonesia.Data : RH = 72.09 %U = 55,1 km/hari = 0.64 m/detRs = 7.38 mm/hariAsumsi U siang/U malam = 1Melalui interpolasi tabel. Di peroleh c = 1,1025 . 0 ) 1 ( = = a Rs a Rns53 . 5 38 . 7 ) 25 . 0 1 (mm/hari1 Rn Rns Rn =93 . 0 53 . 5 = Rn= == 4.6 mm/hariLangkah 7 :18. Menghitung ETo dengan persamaan :ETo= C [W . Rn + (1 W) x (f(u) x (ea ed)]= 1.1 [ 0.77 (4.6) + (0.23)(0.42)(10.27)= 4.98 mm/hariETobulanan = 4.98 x 31 hr = 154.50 mm/bulanPerhitungan evapotransrasi potensial langkah 1 sampai denganlangkah 7 bulan Januari dan bulan selanjutnya disajikan pada tabel5.1.51Tabel 5.1. Perhitungan Evapotranspirasi Bulanan dengan Metode Penmann ModifikasiSumber : Hasil Perhitungan51525.1.3 Perhitungan Metode Empiris Debit Andalan SungaiDalam menentukan ketersediaan air atau debit andalan pada DASSungai Marimpa, digunakan Metode F.J. Mock untuk tiap tahunnyaselama 10 tahun. Data yang menjadi parameter dalam menentukandebit andalan antara lain :1. Data curah hujan bulanan rata-rata2. Data evapotranspirasi potensial yang dihitung dengan metodePenman Modifikasi3. Data jumlah harian hujanAdapun langkah perhitungan ketersediaan air atau debit anadalanpada DAS Marimpa dengan metode F.J.Mock dapat dilihat padacontoh perhitungan pada bulan januari tahun 2000 sebagao berikut :1. Data Meteorologia. Curah hujan bulanan (R) = 363.0 mm/blnb. Jumlah hari hujan (n) = 11 hari2. Evapotranspirasi aktual (Ea) :a. Evapotranspirasi potensial (ETo) = 154.50 mm/bln (tabel5.11)b. Permukaan lahan terbuka (m) = 10 %c.) 18 ( ) 20 / ( / n m Ea ETo =) 11 18 ( ) 20 / 10 ( =5 , 3 =%d. Evapotranspirasi terbatas (Ee)ETo n m Ee = ) 18 ( ) 20 / (50 , 154 035 , 0 =408 . 5 = mm/bulan53e. Evapotrapirasi aktual (Ea)Ee ETo Ea =408 . 5 500 . 154 =093 . 149 = mm/bulan3. Keseimbangan aira.Ea R S = A093 , 149 00 . 363907 . 213 = mm/bulan =b. Limpasan Badai (PF = 5 %)Jika : S A > 0, maka PF = 0S As 0, Hujan Bulanan (R) 0,05PF = 0c. Kandungan air tanah (SS)Jika : R > Ea maka, SS = 0R < Ea maka, SS = S A - PFSS = 0d. Kapasitas kelembaban tanah akhirJika : SS = 0 maka Kapasitas kelembaban air tanah = 200SS = 0 maka Kapasitas kelembaban air tanah = kandunganair tanahe. Kelebihan air (WS)SS S WS A =00 . 0 907 . 213 =907 . 213 = mm/bulanKarena air hujan dapat masuk ke dalam tanah, sehinggaterjadi kelebihan air sebanyak 213.907 mm/bulan.4. Limpasan dan Penyimpangan Aira. Faktor infiltrasi (i) diambil 0,4b. Faktor resesi air tanah (k) diambil 0,6c. Infiltrasi (I)54WS i I =907 . 213 4 , 0 x =563 . 85 = mm/buland. Volume air tanah (G)I k G + = ) 1 ( 50 . 0563 . 85 ) 60 . 0 1 ( 50 . 0 + =45 . 68 = mm/bulane. Penyimpanan volume air tanah awal terkoreksi (L)100 ) (1 1= = n nV V k L100 60 . 0 =00 . 60 = mm/bulanf. Total volume penyimpanan air tanah (Vn)( ) | | ( )11 50 . 0+ + =nV k I k Vn00 . 60 45 . 68+ =45 . 128 = mm/blng. Perubahan volume aliran dalam tanah (Vn)1 = AnV Vn Vn100 45 . 128 =45 . 28 = mm/blnh. Aliran dasar (BF)Vn I BF A =450 . 28 563 . 85 =113 . 57 = mm/blni. Limpasan langsung (DR)PF I WS DR + =0 563 . 85 907 . 213+ =344 . 128 = mm/hari55j. Total limpasan (TRo)DR BF TRo + =344 . 128 113 . 57 + =457 . 185 = mm/harik. Debit Sungai (Q)Diketahui data-data sebagai berikut :- Luasan Cathmen area, A = 7.76 km2= 7.76 x 106m2- Jumlah hari dalam bulan januari = 31 hariMaka untuk debit tersedia dapat dihitung sabagai berikut :Debit tersedia bulan n (Qn)A TRo Qn =316 . 11 76 , 7 10 457 . 1853 =539 , 0 =m3/detPerhitungan debit bulan Januari 2000 diatas dan bulan selanjutnyadari tahun 2000 2009 disajikan dalam bentuk tabel (lihat tabel 3.7 3.8). Hasil selengkapnya dapat dilihat dalam tebel 3.6. berikut.Debit andalan yang ekonomis ditentukan menurut pedomanTechnical Participation Manual for Small Hydroelectric PowerDevelovement yang dikeluarkan oleh New Energy Foundation,MITI Japan. Memperhatiakn kurva durasi debit aliran, maka dapatdipilih debit disain yang efektif.Pada prosentase kejadian 70 %diperoleh debit sebesar 0,064 m3/det. Dan pada prosentase kejadian100 % diperoleh debit 0,009 m3/det. Sehingga debit desainditetapkan sebesar 0,064 m3/det.Banjir Rencana pada studi ini dilakukan melaluipengamatan karakteristik sungai. tanda-tanda kejadian banjir yangada serta hasil wawancara dengan masyarakat disekitar lokasi studi.Hasil analisis menunjukkan bahwa kejadian banjir mengakibatkanpermukaan air sungai naik sampai 1,00 meter di lokasi PLTMH.56Tabel 5.2.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2000Sumber : Hasil Perhitungan5657Tabel 5.3.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2001Sumber : Hasil Perhitungan5758Tabel 5.4.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2002Sumber : Hasil Perhitungan5859Tabel 5.5.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2003Sumber : Hasil Perhitungan5960Tabel 5.6.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2004Sumber : Hasil Perhitungan6061Tabel 5.7.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2005Sumber : Hasil Perhitungan6162Tabel 5.8.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2006Sumber : Hasil Perhitungan6263Tabel 5.9.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2007Sumber : Hasil Perhitungan6364Tabel 5.10.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2008Sumber : Hasil Perhitungan6465Tabel 5.11.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2009Sumber : Hasil Perhitungan6566Tabel 5.12. Debit Andalan Sungai Marimpa (m3/det)Berdasarkan debit pada tabel 5.12 diatas, disusunlah kurva durasi aliran (flowduration curve) seperti pada gambar 5.1.Gambar 5.1. Kurva Durasi Debit Aliran Sungai MarimpaSumber : Hasil Perhitungan0,0000,1000,2000,3000,4000,5000,6000,7000,8000,900Debit(m3/det)Prosentae (%)Kurva Prosentase Durasi DebitKejadia Debit0% 0,8565% 0,77410% 0,61615% 0,48320% 0,34925% 0,29030% 0,25635% 0,18840% 0,15545% 0,14450% 0,12655% 0,10860% 0,09565% 0,08770% 0,06475% 0,05180% 0,03985% 0,03490% 0,02695% 0,022100% 0,00967Tabel 5.13 Hasil Perhitungan Debit Andalan Metode F.J.MockGambar 5.2 Grafik Debit Andalan Dengan Metode F.J.MockDebit AnadalanMetode F.J.Mockm3/detJan 0,128Feb 0,087Mar 0,066Apr 0,053Mei 0,032Jun 0,026Jul 0,029Agust 0,016Sep 0,014Okt 0,007Nop 0,023Des 0,017Jumlah 0,50Rata-rata 0.296BulanJan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agust Sep Okt Nop DesMetode F.J.Mock(m3/det)0,128 0,087 0,066 0,053 0,032 0,026 0,029 0,016 0,014 0,007 0,023 0,0170,0000,0200,0400,0600,0800,1000,1200,140DebitAndalan(m3/det)Grafik Debit Andalan "Metode F.J.Mock" (m3/det)Bulan685.2 Debit Banjir5.2.1 Analisis FrekuensiDari hasil uji konsistensi data curah hujan yang telahdilakukan, diperoleh data curah hujan maksimum denganmenggunakan metode rata-rata Aljabar.Tabel 5.14 Curah Hujan Rerata Bulanan MaksimumTahun20002001200220032004C.H. Max (mm)234,67 1 52,17197,58 2 55,09210,30 3 75,5975,59 4 89,24122,63 5 98,712005 89,24 6 112,312006 55,09 7 122,632007 98,71 8 197,582008 112,31 9 210,302009 52,17 10 234,67TahunCurahHujan Max(mm)Rangking Data2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009Curah Hujan Max (mm) 234,67 197,58 210,30 75,59 122,63 89,24 55,09 98,71 112,3152,170,0050,00100,00150,00200,00250,00CurahHujan(mm)TahunCurah Hujan Bulanan Maksimumn (mm)Gambar 5.3 Grafik Curah Hujan Rerata Daerah Bulanan Maksimum691. Uji Konsistensi DataSebelum data hujan ini dipakai terlebih dahulu harusmelewati pengujian untuk kekonsistenan data tersebut. Metode yangdigunakan adalah metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums)(Buishand,1982).Pengujian konsistensi dengan menggunakan data dari stasiunitu sendiri yaitu pengujian dengan komulatif penyimpangan terhadapnilai rata-rata dibagi dengan akar komulatif rerata penyimpangankuadrat terhadap nilai reratanya, lebih jelas lagi bisa dilihat padarumus dengan contoh hitungan dibawah:S*0= 0[Sk*] = 109,84= 234,67 124,83= 109,84Dy2= (S*k)2/ n dimana n = 10= (109,84)2/10= 1206,45Dy= Rerata Jumlah = 393,41Sk**= S*k/ Dy[Sk**] = [Sk*] / Dy==109,84 / 393,41 = 109,84/ 393,410,28 = 0,28Nilai statistik Q dan RQ = maks || untuk 0 s k s nR = maks- minDengan melihat nilai statistik diatas maka dapat dicari nilai Q/\n danR/\n. Hasil yang di dapat dibandingkan dengan nilai Q/\n syarat danSk-Sk-Sk-( ) S Y Yk ii 1k==70R/\n syarat, jika lebih kecil maka data masih dalam batasankonsisten.Tabel 5.15 Uji Konsistensi C.H Bulanan Maksimum Metode RAPS2. Perhitungan DistribusiUntuk memperkirakan besarnya debit banjir dengan kala ulangtertentu, terlebih dahulu data-data hujan didekatkan dengan suatusebaran distribusi, agar dalam memperkiraan besarnya debit banjirtidak sampai jauh melenceng dari kenyataan banjir yang terjadi(Soewarno, 1995 :98). Adapun rumus-rumus yang dipakai dalampenentuan distribusi tersebut antara lain :711 - n) X - X (= S21XS=(3n13SX=Cv)= i2) - (n 1) - (n- Xi nCs( )4n1 = i42S 3) - (n 2) - (n 1) - (nX - Xi n= Ck dimana :S1= standar deviasiCv = koefisien keragamanCs = koefisien kepencenganCk = koefisien kurtosisPemilihan distribusi berdasarkan penyimpangan (Acr*) yangterkecil (Soewarno, 1995 : 106).Metode GumbelContoh Perhitungan :Diketahui data sebagai berikut :- Curah Hujan (Ri) = 234,667- Jumlah data (n) = 10- Periode Ulang (T) = 100 tahun- Rata-rata (R) = 124,83721.(Ri=2.2Menghitung (Ri - R)- R) = 234,667 124,83109,838Menghitung (Ri - R)(Ri - R)2= (109,838)2= 12064,4593. Menghitung reduced variate (Yt)Yt = -In (-In ((T - 1) / T))= -In (-In ((100 - 1) / 100))= 4,6004. Menentukan nilai reduced mean (Yn)Yn = 0,495 (Dari Tabel Lampiran J)5. Menentukan nilai reduced standard deviation (Sn)Sn = 0,950 (Dari Tabel Lampiran K)6. Menghitung nilai faktor frekuensi (K)K = (Yt - Yn) / Sn= ( 4,600 - 0,495) / 0,950= 4,3237. Menghitung standar deviasi (S)S =21=39340,595101= 66,1158. Menghitung Hujan Rancangan (RT) untuk Kala Ulang 100 thnRT = Rratarata+ (S x K)= 124,83 + (66,155 x 4,323)= 410,63173Tabel 5.16 Analisis Frekuensi Metode Gumbel5.2.2 Debit Banjir Rancangan Metode RasionalDiketahui data sungai sebagai berikut := 7,76 km Luas DAS2 Panjang Sungai (L)= 125 m Beda Elevasi (head) H = 7,85 m Hujan Rancangan (R24) = 410,631 mm (100 thn)2,000 5,000 10,000 25,000 50,000 100,000 200,000Analisis Frekuensi Dengan Metode Gumbell 115,869 194,782 247,030 313,045 362,019410,631 459,0660,00050,000100,000150,000200,000250,000300,000350,000400,000450,000500,000CH.Rancangan(mm)Kala ULang (Tahun)Garfik Curah Hujan RancanganGambar 5.4 Grafik Analisis Curah Hujan Rancangan Metode GumbelSumber : Hasil Perhitungan741. Menentukan harga C, misalnya C = 0,32. Menentukan waktu banjir (Pers. Bayem)W = 72 (H/L)0,6= 72. (7,85/125)0,6= 13,681 m/jamTc = L/W= 125/13,681= 9,0463. Menentukan intensitas hujan, MononobeI = R24/24 . (24/Tc)2/3= 410,631/24 . (24/9,046)2/3= 32,791 mm/jam4. Menghitung debit banjir rancangan dengan kala ulang 100 tahunQ = 0,278 . C . I . A= 0,278 . 0,3 . 32,791 . 7,76= 21,222 m3/detTabel 5.17 Analisis banjir Metode Rational berdasarkan analisisfrekuensi Metode GumbelSumber : Hasil Perhitungan755.3 Desain DasarUntuk menghitung/memperkirakan bentuk serta dimensi daribangunanbanguan utama PLTMH maka diperlukan desain dasar. Desaindasar ini penting untuk memperoleh besaran volume pekerjaan, sehinggaevaluasi teknis maupun ekonomis terhadap PLTMH dapat dilakukan.Banguanbanguan utama tersebut terdiri dari Pekerjaan Sipil danPekerjaan Elektro Mekanik. Pekerjaanpekerjaan sipil meliputi : BangunanPengelak Aliran (Cofferdam), Bendung (Weir), Banguan Pengambilan(Intake), Saluran Pembawa (Headrace) dari beton tumbuk, KantongSedimen, Pipa Pesat (Penstock), Rumah Pembangkit (Power House), danSaluran Pembuang Akhir (Tail Race).5.4 Data DesainDatadata yang digunakan dalam penyusunan desain dasar bangunanbangunan utama PLTMH Marimpa ini antara lain seperti di bawah ini,sedangkan data pendukung yang lain yang tidak ada, selalu dikemukakanpada awal perhitungan setiap pekerjaan atau struktur yang ada.2 5 10 25 50 100 200DEBIT BANJIR RANCANGAN METODERASIOAL5,988 10,067 12,767 16,179 18,710 21,222 23,7250,0005,00010,00015,00020,00025,000BanjirRancangan(m/dtk)Kala ULang (Tahun)Garfik Banjir Rancangan Metode Rational GumbelGambar 5.5 Grafik Banjir Rancangan Metode Rational BerdasarkanAnalisis Frekuensi Metode Gumbel761. Data Sungai+ Sungai di sekitar bendung lebar normal sungai = 10 meter lebar ratarata dasar sungai = 7 meter kemiringan talud = 1 : 1 kemiringan ratarata dasar sungai di sekitar lokasi bendung16% Elevasi dasar sungai di sekitar rencana bendung +660,00 m Elevasi di sekitar bak penenang / pengendap +659,50 m Elevasi di sekitar rumah turbin (power house) +651,65 m H gross = 8,35 m2. Hidrologi:+ Debit rencana Qdesain= 0,064m3/s+ Tinggi muka air pada saat banjir maksimum h= 1,1 0 m+ Material sungai di hilir rencana lokasibendung berupa pasir, kerikilhingga batu berukuran 10 50 cm sedangkan di sekitar lokasibendung berupa batu masif.5.5 Desain Dasar Pekerjaan Sipil5.5.1 Bangunan Pengalih Aliran (Cofferdam)Pada fase pembangunan deperlukan lapangan pekerjaan yangkering, sehingga di perlukan suatu bangunan pengalih aliran untukmengalihkan aliran air sungai. Pada area yang di keringkan tersebutdapat di mulai pembangungan pondasi bendung utama.Pengalihan aliran sungai Marimpa untuk pembangunankonstruksi bendung PLTMH Pinembani dilakukan dengan duatahap dengan tanggul pengelak (cofferdam).Tahap 1:Pelaksanaan pembangunan konstruksi bendung dimulai dari bagianhulu dari rencana bendung utama. Pada bagian hulu ini terdapat77bangunan pembilas dan intake. Bangunan cofferdam untukmengarahkan aliran sungai ke sisi lainnya. Setelah pekerjaankonstruksi bendung dan pembilas selesai maka cofferdamdibongkar.Tahap 2:Pembangunan konstruksi bendung dilaksanakan pada sisi lainnya.Cofferdam dibangun untuk melindungi areal kerja pada sisi ini,dimana aliran sungai diarahkan melalui bangunan bendung yangsudah jadi. Elevasi/tinggi cofferdam disarankan seekonomismungkin dengan pertimbangan faktor resiko yang kemungkinanmuncul.Berdasarkan pertimbangan di atas serta informasi masyarakat disekitar lokasi pembangunan PLTMH Marimpa dan pengamatanlangsung didapatkan data bahwa tinggi maksimum air dari dasarsungai pada saat banjir tahunan setinggi 1,10 meter.Selanjutnya elevasi cofferdam dapat ditentukan sebagai berikut: elevasi dasar sungai = + 660,00 m tinggi air pada banjir tahunan =1,10 m0,50 m + jagaan / freeboard =elevasi cofferdam = + 661,60 mMaterial yang digunakan untuk konstruksi cofferdam ini adalahmaterial batuan yang ada di sekitar lokasi rencana PLTMHMarimpa.5.5.2 BendungBendung PLTMH Marimpa direncanakan sebagai bendungsederhana dari pasangan batu kali dilapisi beton bertulang denganmutu K225 setebal 10 cm. Panjang bendung adalah 10,0 meter.78a. Lokasi BendungBendung PLTMH Marimpa dibangun pada hulu sungaiMarimpa pada elevasi dasar sungai + 660,00m, denganbangunanintake pada sebelah kiri aliran sungai. Lebar ratarata sungai di sekitar lokasi bendung sekitar10 m,dengankemiringan talud adalah 1 : 1; dengan gradien ratarata sungai16 %.b. Elevasi Mercu BendungBerdasarkan kondisi topografi dan fungsi dari bendungPLMTH Marimpa yakni untuk memperoleh tinggi jatuhrencana, maka direncanakan tinggi mercu bendung sebesar1,50 m, sehingga elevasi mercu direncanakan pada elevasi661,50 m.c. Tinggi Muka Air Maksimum di SungaiTinggi muka air maksimum sungai Marimpa (tinggimuka air sebelum ada bendung) dihitung menggunakan rumusChezy:V = S R C .Prosedur perhitungan adalah sebagai berikut:1. Data+ Tinggi muka air banjir maksimum : = 1,10 m+ Lebar ratarata sungai : b = 7,0 m+ Kemiringan tebing talud: 1: m = 1 : 1+ Gradien ratarata sungai: S = 0,162. Luas Penampang Basah : A = (b + mh) h= (7+1 x 1,1) 1,1A= 8,91 m2793. Keliling Basah: P = b + 2h21 m +P= 7 + 2 x 121 1+= 10,1 m4. Jarijari hidrolis: R = A / PR= 0,88 m5. Koefisien Pengalira: Cd= ) 88 , 0 / 100 1 /( 87 +Cd = 0,816. Kecepatan aliran su ngai : V = S R Cd.V = 16 , 0 * 88 , 0 81 , 0 = 0.30 m/det7. Debit sungai (Debit Banjir 100 thn) Q = 21,22 m3/detBerdasarkan pengamatan di lapangan pada keadaannormal, kedalaman air di sungai di bagian hilir lokasi bendungadalah 0,50 meter. Selanjutnya perhitungan elevasi muka airmaksimum pada keadaan normal di sungai sebagai berikut: Kedalaman air di sungai (h) pada keadaan normal 0,50 m Elevasi dasar sungai di hulu lokasi bendung +660,0 m Elevasi muka air maksimum di hulu bendung +660,5 md. Lebar BendungLebar bendung merupakan jarak antara tembok pangkal(abutment) di satu sisi sungai dengan abutmen pada sisi laintermasuk pilarpilar dan pintu pembilas. Lebar bendung (B)yang ideal adalah sama dengan lebar normal sungai (Bn) agaraliran sungai tidak banyak mengalamigangguan setelah adabendung. Akan tetapi bilamana pengambilan lebar bendung(B) sama dengan lebar normal sungai (Bn) mengakibatkanmuka air di atas mercu bendung tinggi sekali maka lebarbendung dapat diperbesar hingga 1,20 kali lebar sungai normal80atauB = 1,2 Bn (Soenarno, Konstruksi Bendung Tetap,Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik). Denganpertimbangan kodisi geologis lokasi sekitar bendung yangmerupakan tebing batu masif maka lebar bendung diambilsama dengan lebar sungai.+ Kedalaman air di sungai : h =0,50 m+ Jagaan/free board : w =1,00 m +htotal=1,50 mDengan demikian lebar bendung B = 1.0Bn = 1,0 (10,0) = 10,0 mLebar bendung PLTMH Marimpa ditetapkan 10,00 me. Mercu BendungSeperti telah dijelaskan sebelumnya, bahwa bendungPLTMH Marimpa direncanakan tipe sederhana dari pasanganbatu kali dengan tinggi mercu 1,00 meter dari dasar sungai.Bentuk mercu pelimpah direncanakan tipe bulat dengan jarijari tunggal R = 1,0 m. Kemiringan permukaan mercu bagianhilir adalah 3 : 1 sedangkan bagian hulu bendung vertikal.Untuk menjamin kekuatan tubuh bendung dilapisi betonbertulang K225dengan tebal 10 cm. Dengan demikian elevasimercu bendung adalah + 661,00 m.Gambar 5. 6 . Sketsa Penampang RataRata Sungai Marimpa81Dari uraian tersebutbendung adalah sebagaiPanjang bendung LTinggi bendung dariLebar mercu bendungmercu= 1,00 mLebar dasar bendungdasar= 1,50 mdi atas dapat disimpulkan dimensiberikut:= 10,00 melevasi dasar sungai h = 1,00 mbbMenghitung tinggi muka air di atas bendung (Kriteriaperencanaan bangunan utama, Dep. PU, 1986)Persamaan tinggi energi debit untuk bendung ambangpendek dengan pengontrol segi empat adalah :6 / 113 / 2 3 / 2 H b gd=Dimana Q = Debit3/detCd= di ambil 0,81g2Dihitung :6 / 1110 81 , 9 3 / 2 36 / 11H = 0.621 ; H1= 0,239 mC Qair sungai = 21,22 m= gravitasi, 9,81 m/det/ 2 81 , 0 22 , 21 H =Gambar 5.7. Tinggi muka air di atas Mercu bendung82f. Kolam Olak (Peredam Energi)Di sekitar lokasi pembangunan bendung PLTMHMarimpa terdiri dari pasir halus dan kerikil serta terdapatbatuan masif seperti pada lokasi jatuhnya air terjun yang adasekarang, maka perlu dibuatkan konstruksi kolam olakan yangbaru. Akan tetapi karena diperkirakan banjir sungai Marimpaakan mengangkut batubatu bongkahan/boulder yang dapatmerusak tubuh bendung dan lantai/dasar sungai bagian hulubendung, maka pada bagian hilir bendung tersebut akandilapisi beton bertulang dengan mutu K225setebal 20 cmselebar 2 meter dari tubuh bendung sepanjang tubuh bendungatau sepanjang 10,0 meter.5.5.3 Bangunan Pengambilan (Intake)Bangunan intake harus mensupali debit air dengan stabil kesaluran pembawa, yang kemudian diteruskan ke bangunan kolamGambar 5.8. Sketsa Bangunan Bendung dan IntakeElv. Tinggi Talud + 662,00 mElv. TMA + 661,24 mElv. Tinggi Dasar Sungai + 660,0 mmPondasi bangunan intake Elv + 659,50mPondasi Kolam olak Elv + 658,70 mElv. Mercu Bendung + 661,00m83penenang (forebay). Debit air tersebut kemudian diteruskan kerumah pembangkit melalui pipa pesat (penstock). Desain bangunanintake dibuat dengan harus memperhatikan tingkat permukaan airpada saat debit minimum. Berdasarkan kondisi topografi sungaiMarimpa, maka bangunan pengambilan ditempatkan di sebelahkanan aliran sungai.Perhitungan Dimensi Bangunan Intake:Bangunan intake dilengkapi dengan pintu dan bagian depannyaterbuka menjaga jika terjadi muka air banjirDasar bangunan pengambilan (intake) terletak 0,75 m di atas lantaibendung sehingga elevasi bangunan intake 660,25 m.Di bangundengan arah 900terhadap as aliran sungai. Kapasitas bangunanintake diambil,Qd= 1,2 x Qdesain.Qd= 1,2 . 0,064 = 0,077 m3/sz g 2 h b 0,0771 = uDimana: = koefisien pengaliran = 0,81h1= 0,4, tinggi muka air normal dari ambang pintu pengambilanz = kehilangan energi pada pintu masuk = 0,05b = lebar bangunan intakeg = percepatan gravitasi = 9,81 m/s2.84Lebar pintu intake yang diperlukan dapat dihitung sebagai berikut:z g 2 b 0,077 = a u0,05 9,81 2 28 , 0 b 0,81 0,077 =b = 0,343 mDengan demikian pada intake diperlukan 1 pintu selebar 0,8 m.Kemiringan rencana saluran sampai di ujung masuk bangunan kantongsedimen adalah:V = Q / AAQS Rn=21321dimana:R = jari-jari hidrolis penampang saluranS = kemiringan saluran4 , 0 343 , 0064 , 0343 , 0 40 , 0 240 , 0 343 , 0018 , 012132xS xxxx =+S = 0,001aGambar 5.9. Type Pintu Intakeb855.5.4 Saluran Pembawa (Headrace)Saluran pembawa adalah salah satu bangunan yang sangatvital didalam perancangan dan desain PLTH.Elevasi dasarsaluran pembawa pada bangunan intake + 659,50 meter dankemiringan dasar saluran 0,001arimpaSaluran pembawa pada PLTA Sungaiberfungsimennyalurkan air dari pintu Intake menuju pipa pesat (penstock).Direncanakan penampang saluran pembawa berbentuk trapesium.Berdasarkan pengalaman rasio optimum antara lebar dan tinggisaluran adalah 3 : 2 4 : 2Dengan pertimbangan ekonomi, Saluran dibuat dari susunan batukali dengan campuran Semen dan Pasir 1 : 4Parameter desain:Debit desain Q = 0,064 m3/sKemiringan dasar saluran diambil S = 0,001Koefisien manning n = 0,018Panjang saluran L = 9,50 mTampang saluran= Segi EmpatHasil perhitungan penampang saluran adalah sebagai berikut:b = 0,7 mh = 0,7 mR = 0,233 mP = 2,10 mA = 0,49 m2;enghitung kecepatan rata rata aliran dalam saluran pembawaQ = v Av = Q/A = 0,064/0,49 = 0,130 m/detTinggi jagaan hw= 0,3 m86Debit saluran dibuat lebih besar dari yang dibutuhkan untukmengantisipasi endapan yang mungkin terjadi lebih cepatmengingat saluran ini berada di lahan perkebunan masyarakat.Dengan demikian saluran pembawa ini direncanakan berdimensisebagai berikut:Gambar 5.10. Sketsa Potongan emanjang Saluran Pembawa(Headrace)b= 0,7 mhw = 0,3 ms = 0,001H= 0,7 mTinggi Permukaan Tanahdi Sekitar bendungBendung PLTHSungai arimpaSaluran pembawaPipa PesatLebar Terjunan875.5.5 Bangunan pengendap sedimen (sediment trap)Bangunan pengendap sedimen direncanakan berbentuk segiempat dari pasangan dan lantai beton bertulang dengan dinding disekitar jatuhnya air dari saluran pembawa berupa dinding betonbertulang.Butiran sedimenyang masuk dalam bangunan pengendapsedimen, dengan kecepatan endap sedimen w dan kecepatan airv harus mencapai titik C. Sehingga butiran sedimen tersebut akanberjalan selama waktu H/V , yang diperlukan untuk mencapaidasar, untuk selanjutnya bergerak atau bergulir sepanjang L dalamwaktu L/v. Sehingga persamaan dapat disusun sebagai berikut :HBQv denganvLvH= =dimana :H = kedalaman aliran, mw = kecepatan endap butiran sedimen, m/detL = Panjang bangunan pengendap sedimenv = kecepatan aliran air, m/detQ = debit air di saluran, m3/detB = Lebar kantong lumpur, mAvwvwGambar 5.11. Skema Potongan emanjang Bangunan PengendapSedimen88Persamaan di atas dapat di sederhanakan LB = Q/w.Persamaan untuk bangunan pengendap sedimen tersebut sangatsederhana, sehingga Velikanov, 1971, membuat faktor koreksidengan dasar pemikiran adanya perubahan aliran air akibat,turbulensi air, pengendapan butiran sedimen yang terhalang,banyaknya sedimen melayang. Persamaan untuk faktor koreksisebagai ber