Pp waduk (minggu 2, 3, 4) 2015

1

Kuliah PP. Waduk-Dr.Eng Donny Harisuseno, ST., MT “....thinks correctly n smartly...success!!”

Jurusan Teknik Pengairan, FTUB2015

Kuliah ke-2

Perencanaan dan Pengelolaan Waduk (TKP 4131)

Sub Materi:

PENDAHULUAN (Pengertian, Fungsi dan Tipe PENDAHULUAN (Pengertian, Fungsi dan Tipe PENDAHULUAN (Pengertian, Fungsi dan Tipe PENDAHULUAN (Pengertian, Fungsi dan Tipe

Waduk) Waduk) Waduk) Waduk)


PENGERTIAN DASAR

“Suatu tampungan air (di sungai) untukmemelihara keseimbangan antara pasokan(supply) dan kebutuhan (demand)”

BendunganBendunganBendunganBendungan H > 15m

EmbungEmbungEmbungEmbung H < 15M

Menurut Komisi Dam Dunia:Menurut Komisi Dam Dunia:Menurut Komisi Dam Dunia:Menurut Komisi Dam Dunia:

Waduk (Waduk (Waduk (Waduk (ReservoirReservoirReservoirReservoir):):):):

2


PLTA

SungaiWilayah pasokan air baku

Wilayah rawan banjir

KONSEP DASAR WADUK

‒ Fluktuasi debit musim kemarau dan hujan

besar

‒ Musim hujan terjadi

banjir, sedangkan

musim kemarau terjadi kekeringan

‒ Peningkatan kebutuhan air (Mis. Untuk air baku,

irigasi, Perikanan, PLTA,

dll) Pasokan air irigasi


FUNGSI UTAMA WADUK

� Menyediakan Menyediakan Menyediakan Menyediakan tampungan (tampungan (tampungan (tampungan (storagestoragestoragestorage) ) ) )

� MensMensMensMens tabilkantabilkantabilkantabilkan aliranaliranaliranaliran air,air,air,air, baikbaikbaikbaik dengandengandengandengan caracaracaracarapengaturanpengaturanpengaturanpengaturan persediaanpersediaanpersediaanpersediaan airairairair yangyangyangyang berubahberubahberubahberubah----ubahubahubahubah padapadapadapada suatusuatusuatusuatu sungaisungaisungaisungai alamiah,alamiah,alamiah,alamiah, maupunmaupunmaupunmaupundengandengandengandengan caracaracaracara memenuhimemenuhimemenuhimemenuhi kebutuhankebutuhankebutuhankebutuhan yangyangyangyangberubahberubahberubahberubah----ubahubahubahubah daridaridaridari konsumenkonsumenkonsumenkonsumen....

3


TIPE WADUK

1. Waduk

penampung atau waduk

konservasi

Menyimpan air dan digunakan

untuk mengantisipasi fluktuasi

jumlah kebutuhan air (biasanya

pada periode harian)

Menyimpan air pada periode

aliran tinggi (musim hujan)

untuk digunakan selama masa

kekeringan (kemarau)

2. Waduk

distribusi


Fungsi Pemanfaatan Waduk

Pasokan Air (irigasi & air bersih)1

Pembangkit listrik (PLTA)2

Pengendali banjir (Flood Control)3

Transportasi4

5 Pariwisata, Olahraga

4

Kuliah PP. Waduk-Dr.Eng Donny Harisuseno, ST., MT

Jurusan Teknik Pengairan FTUB , 2014

“....thinks correctly n smartly...success!!”

KARAKTERISTIK FISIK WADUK

Click




� Yaitu “kurva yang menyajikan hubungan antara ELEVASI, LUAS PERMUKAAN WADUK, dan VOLUME TAMPUNGAN WADUK”

5


BEBERAPA BENDUNGAN BESAR DI INDONESIA

A

Jatiluhur

BCirata

C

Saguling

D

Sutami

D

Wonorejo


Data Teknis Bendungan

No Nama Tahun Data Teknis Tujuan dibangun

1 Jatiluhur 1957 H = 105m; L = 1220mEl. Crest = +114,5m dpl

Kapasitas = 2443 juta m3

Irigasi, air baku, PLTA, flood control,

pariwisata dan olahraga

2 Saguling 1984 H = 97,5m; El. Crest = +650m dplKapasitas = 875 juta m3

Irigasi, Perikanan, PLTA

3 Cirata 1987 H = 125m; El. Crest = +225m dplKapasitas = 973 juta m3

Irigasi, Perikanan, PLTA

4 Sutami 1964 H = 100m; El. Crest = +279m dplKapasitas = 343 juta m3

Irigasi, air baku, PLTA, flood control,

pariwisata dan olahraga

5 Wonorejo 1999 H = 100m; El. Crest = +188m dplKapasitas = 122 juta m3

Irigasi, air baku, PLTA,

6


Waduk Jatiluhur


Pelimpah “Morning Glory” Jatiluhur

7


Waduk Karangkates

13


Pelimpah Karangkates

8


Waduk Cirata


Waduk Saguling

9


Pelimpah Samping Saguling


Waduk Wonorejo

10





Sub Materi:

Perencanaan WadukPerencanaan WadukPerencanaan WadukPerencanaan Waduk




1 = waduk 7 = generator 13 = spillway2 = power intake 8 = tail race

3 = bendungan 9 = sungai

4 = pipa pesat (penstock) 10 = trafo utama

5 = katup utama (main inlet valve) 11 = gardu induk

6 = turbin 12 = tegangan tinggi

11




Investigasi alternatif site (preliminary design techniques)

�Segi konstruksi

�Segi hidrologi

�Teknik sederhana untuk estimasi kapasitas waduk, Mis. evaporasi dan karakteristik musiman aliran sungai diabaikan

Alternatif-alternatif site bendungan teseleksi

Evaluasi alternatif-alternatif yang memenuhi syarat (Final design

techniques)




a. Data sekunder

‒ Peta topografi umumnya (skala 1 : 25000 atau 1 :

50000)

‒ Peta geologi

‒ Foto udara (Sumber: BIG/Badan Informasi Geospasial)

‒ Data klimatologi

‒ Data hidrologi (hujan, sedimen dan debit sungai)

‒ Data jaringan irigasi (pengairan)

‒ Peta cekungan waduk beserta kondisi sekelilingnya (skala 1 : 5000 atau 1 : 10000)

12




a. Kelayakan teknik

b.Kelayakan ekonomic. Kelayakan sosial, dll

b. Data primer : Penyelidikan lapangan (pekerjaan

penyelidikan geologi dan mekanika

tanah), pengukuran sampling

sedimen, pengukuran debit, analisa

laboratorium




24

a. Lokasi As dan tubuh bendungan

b. Kekuatan konstruksi : bahan bendungan, kondisi geologi,

daya dukung tanah

c. Segi hidrologis : ketersediaan air di sungai

d. Segi sedimentasi

�Kelayakan Teknik (Technical Feasibility):

つづくつづくつづくつづく�Kelayakan Ekonomi (Economic Feasibility) :

‒ Benefit Cost Ratio (BCR)

‒ Net Benefit‒ IRR

13




1) Harus ada tempat yang cocok untuk

kedudukan bendungan berdasarkan aspek geologi, mekanika tanah, dll

2) Harga pembebasan lahan tidak mahal

3) Kedudukan waduk harus mempunyai kapasitasyang cukup

4) Waduk yang dalam lebih baik daripada yang dangkal, karena harga lahan <<, penguapan

<< dan kecil kemungkinan ditumbuhi rumput

air




5) Daerah-daerah anak sungai yang luar biasa

produktifnya dalam menghasilkan sedimensedapat mungkin harus dihindarkan

6) Kualitas air yang ditampung haruslah

memenuhi tujuan pemanfaatannya. Mis. pemanfaatan untuk air baku, irigasi, dll

7) Tebing waduk dan lereng-lereng bukit yang berdekatan dengan rencana lokasi waduk

haruslah stabil dan tidak porous

つづくつづくつづくつづく

14




1. Topografi

Pada alur sungai yang dalam tetapi sempit, waduk

beton akan lebih menguntungkan, sebaliknya pada alur

sungai yang dangkal tetapi lebar, waduk urugan

akan lebih menguntungkan

2. Geologi teknik

Pada hakekatnya penelitian geologi teknik perlu

dilakukan, di tempat kedudukan calon waduk dan

sekitarnya untuk mengidentifikasi adanya celah yang mengakibatkan kebocoran ataupun kemungkinan

adanya daerah yang mudah longsor (sliding zones)




28

3. Pondasi.

Pada dasarnya bendungan urugan dapat dibangun di atas

hampir semua keadaan topografi dan geologi yang

dijumpai, sedangkan waduk beton hanya mungkin

dibangun di atas pondasi yang kokoh (Soedibyo, 1993).

4. Bahan waduk.

a) Kualitas dan kuantitas bahan yang mungkin terdapat di

sekitar tempat kedudukan calon waduk.

b) Jarak pengangkutannya dari daerah penggalian

(borrow–pits and quarry–areas) ke tempat penimbunan calon tubuh waduk.


15




29

5. Bangunan penyadap.

� Umumnya air yang disadap dari waduk digunakan

untuk irigasi, pembangkit tenaga listrik, air minum,

pengendali banjir, penggelontoran dan lain–lainnya.

� Tipe bangunan penyadap yang berfungsi ganda, sesuai dengan tujuan pembangunan waduk yang

bersangkutan, misalnya air penggelontoran

dikeluarkan lewat terowongan pembuangan,

penggelontor lumpur atau terowongan pelimpah

banjir dan kesemuanya didasarkan pada pertimbangan ekonomis (Soedibyo, 1993).

つづくつづくつづくつづくKuliah PP. Waduk-Dr.Eng Donny Harisuseno, ST., MT



6. Lain–lain.

Meliputi masalah sosial, seperti pembebasan tanah

dan pemindahan penduduk dari areal yang akan

digunakan sebagai waduk, serta pemindahan

fasilitas umum dari daerah yang akan tergenang, seperti, jalan raya, jalan kereta api, kantor

pemerintahan, pasar dan lain–lain (Soedibyo, 1993).


16




Mercu Bangunan Pelimpah

Muka Air Kondisi Debit Banjir Rencana

Tampungan Air Efektif

M.A. Minimum

Tampungan Mati

BangunanPengambilan

Debit Limpasan




32

TAHAPAN PERENCANAAN BENDUNGAN/WADUK

17




33




34

Gambar: Tahapan Perencanaan Bendungan (Waduk)


18




35

1. Data pengukuran volume waduk yang didapat dari

hasil pengukuran pemetaan di lapangan.

2. Data Penyelidikan Geologi

3. Data Penyelidikan Tanah

Data tanah digunakan untuk merencanakan pondasi yang akan dipakai. Data tanah ini terdiri dari : Sudut

geser dalam (φ), Nilai kohesi (c), Kadar air (w)

A. Data primer yang diperlukan antara lain :




36

1. Data Topografi

Data topografi digunakan untuk menentukan elevasi dan

tata letak lokasi dimana akan dibangun waduk.

Skala peta 1 : 10000 dengan interval kontur 5 m atau 10

m

2. Data Geologi

Data geologi digunakan untuk mengetahui karakteristik

batuan yang berguna untuk merencanakan struktur

waduk.

B. Data sekunder yang diperlukan antara lain :


19




37

つづくつづくつづくつづくData geologi terdiri dari:

� Jenis tanah dan batuan yang ada di lokasi

daerah genangan. � Lokasi patahan

3. Data Hidrologi

Data hidrologi terdiri dari : Data curah hujan dan

lokasi stasiun, data AWLR

4. Data Klimatologi

Data iklim termasuk di dalamnya suhu udara,

kelembaban relatif, kecepatan angin dan lama

penyinaran matahari.





Sub Materi:

LENGKUNG KAPASITAS WADUKLENGKUNG KAPASITAS WADUKLENGKUNG KAPASITAS WADUKLENGKUNG KAPASITAS WADUK

20




LENGKUNG KAPASITAS WADUK

� Yaitu kurva yang menunjukkan hubungan antara Elevasi (reservoir water level) – Luas Genangan (reservoir area)– Volume Tampungan (storage capacity)

Diperoleh dari hasil pengukuran topografi (garis kontur) di lokasi rencana waduk

Setiap waduk memiliki kurva lengkung kapasitas yang spesifik




Pembuatan Lengkung Kapasitas Waduk

40

�Perhitungan dilakukan berdasarkan data peta topografi dengan skala 1:10.000 dan beda tinggi kontur 5m atau 10m (kalau tidak tersedia, maka dilakukan pengukuran

�Langkah-langkah dalam menentukan hubungan elevasi, luas dan volume waduk dalam Lengkung Kapasitas:

1) Hitung luas permukaan waduk yang dibatasi garis kontur � menggunakan planimetri

2) Hitung volume yang dibatasi oleh 2 garis kontur yang berurutan dengan menggunakan rumus pendekatan volume sebagai berikut (Bangunan Utama KP-02, 1986) :

21




41

Dimana :

Vx = volume pada kontur X (m3).

Z = beda tinggi antar kontur (m).

Fy = luas pada kontur Y (km2).

Fx = luas pada kontur X (km2).

Rumus (1) :




42

☯ Misalkan elevasi dasar sungai yang akan menjadi dasar waduk adalah +100,00 meter sedangkan elevasi permukaan waduk penuh air adalah +130,00 meter (Soedibyo, 1993).

Gambar : Lay out dari waduk (Soedibyo, 1993).


22




43

Gambar : Penampang memanjang waduk (Soedibyo, 1993).




44

⓿ Luas permukaan waduk pada masing–masing garis

kontur dicari, yaitu :

� F100 untuk elevasi +100,00








23




� Masing–masing beda tinggi antara 2 kontur yang berurutan

adalah 5 meter, kecuali yang paling atas atau dasar waduk

misalnya + 133,00 (berarti 3 meter).

⓿ Volume antara 2 kontur yang berurutan dapat dicari yaitu :

105100105100105 F.FFF(5.3

1V ++=

110105110105110 F.FFF(5.3

1V ++=

Demikian seterusnya dapat dicari V120, V125 dan V130




� Sesudah semua luas dan volume masing–masing diketahui lalu digambarkan pada sebuah grafik hubungan antara elevasi, luas dan volume waduk (Soedibyo, 1993).


24




( ){ })aa(....)aa(aa2

hS

n1n2110++++++=

−

++= ∑−1n

1

in0 a2aa2

h

ai = luasan yang diapit garis kontur (m2)h = interval garis kontur (m)S = volume (m3)

つづくつづくつづくつづくRumus (2) :




a0

a1

anh

Area genangan


25




L = C HD

S = A HB

Elevasi (m)

Volu

me (

juta

m3)

Luas g

enangan (

m2)

S = volume tampungan (juta m3)

L = luas permukaan (m2)

Lengkung Kapasitas Waduk





Volume Waduk (juta m3)

Ele

vasi (m

)

Ele

vasi (m

)

Luas genangan (ha)

26




Dr.Eng Donny Harisuseno, ST., MT

Sub Materi:

KARAKTERISTIK WADUKKARAKTERISTIK WADUKKARAKTERISTIK WADUKKARAKTERISTIK WADUK




KARAKTERISTIK WADUK

52

1. ASPEK KAPASITAS TAMPUNGAN WADUK (RESERVOIR CAPACITY)

2. ASPEK PRODUKSI WADUK (RESERVOIR YIELD)

3. ASPEK SEDIMENTASI WADUK (RESERVOIR SEDIMENTATION)

Click

Click

Click

27




ASPEK KAPASITAS WADUK (RESERVOIR CAPACITY)

53

Kapasitas waduk pada kondisi alamiah

harus ditetapkan berdasarkan pengukuran

topografi

Menghasilkan suatu Lengkung Luas -

Elevasi – Kapasitas atau sering disebut


Bagaimana membuat Lengkung Kapasitas

Waduk?

Click





Click

28





55

Muka Air Minimum (MAM): Elevasi terendah yang diperoleh bila genangan dilepaskan pada kondisi normal

Ditentukan oleh: elevasi bangunan pelepasan yang paling rendah di waduk

2

Muka Air Banjir (MAB) : Elevasi muka air waduk pada kondisi banjir (hanya terjadi pada periode banjir)

33

Muka Air Normal (MAN) : Elevasi maksimum yang dicapai oleh kenaikan muka air waduk pada kondisi operasi biasaDitentukan oleh: elevasi mercu pelimpah

31

Click




56

Tampungan Mati (Dead Storage): Volume tampungan dibawah MAM5

Tampungan Lembah (Valley Storage): Volume air pada alur alamiah (diperkirakan dari penyelidikan geologi/tanah)

37

Tampungan Berguna/Aktif/Efektif (Useful Storage):Volume tampungan yang terletak diantara MAN dan MAM

34

Click

Tampungan Tambahan (Surcharge Storage): Umumnya tidak terkendali; hanya terjadi pada waktu banjir & tidak dapat ditahan untuk keperluan selanjutnya

6


29




TAMPUNGAN AKTIF (ACTIVE STORAGE)

Tampungan aktif (Saktif ) = Tampungan total (Stotal ) –Tampungan mati (Smati)

2

Tampungan aktif waduk (Saktif) adalah volume air yang ditampung di atas permukaan offtake yang terendah.

Dalam konteks Perencanaan dan Pengelolaan Waduk, apabila disebutkan tampungan, maka (biasanya) yang dimaksud adalah tampungan aktif waduk.

33

31

Click




FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PENENTUAN TAMPUNGAN AKTIF WADUK:

1 Keragaman (variability) inflow aliran

sungai

2 Besarnya kebutuhan (demand)

3 Besarnya keandalan tampungan

yg diinginkan (degree of reliability)

30




TAMPUNGAN BANJIR (FLOOD STORAGE)

Tampungan banjir waduk adalah volume air yang ditampung di atas permukaan muka air normal.

31

Air dari tampungan banjir tidak dapat dimanfaatkan dan akan melimpah (spillout) lewat pelimpah ke hilir waduk

32

Click




Tampungan mati waduk adalah air yang ditampung di bawah permukaan offtake yang terendah.

1

Air di Tampungan mati tidak dapat digunakan.2

Volume Tampungan mati wadukdiperuntukkan untuk sedimen.3

TAMPUNGAN MATI (DEAD STORAGE)

Click

31




Dr.Eng Donny Harisuseno, ST., MT

Sub Materi:

PERENCANAAN TAMPUNGAN MATI (PERENCANAAN TAMPUNGAN MATI (PERENCANAAN TAMPUNGAN MATI (PERENCANAAN TAMPUNGAN MATI (DEAD STORAGEDEAD STORAGEDEAD STORAGEDEAD STORAGE))))




ASPEK SEDIMENTASI WADUK (RESERVOIR SEDIMENTATION)

Yaitu jumlah sedimen yang mengendap di dasar waduk tiap tahun

Tergantung pada kondisi lingkungan DAS di upstream waduk dan karakteristik hujan

Bagaimana mengestimasi jumlah sedimen yang masuk ke waduk tiap tahun?

32




Perkiraan sedimen yang masuk ke dalam waduk

a. Sedimen yang masuk ke dalam waduk dihitungdengan menggunakan data debit berupa kurvamassa debit (Rating Curve) bersama-samadengan lengkung debit-sedimen melayang.

Dimana :Qs = debit sedimen (ton/hari)C = konsentrasi sedimen (mg/liter)Qw = debit aliran (m3/detik)0,0864 merupakan faktor perubahan unit

Rumus umum yang sering digunakan

Terdapat tiga (3) pendekatan :

Qs = 0,0864 . C . Qw




Kegiatan hidrometri (Pengukuran debit sungai dan sedimen)

Pos Duga Air

Pengukuran debit

Analisa laboratorium Pengambilan

sampel sedimen

Sungai

Cek data

muka air

Data muka air

t

H Hidrograf muka air

Lengkung

debit

Q

H

Lengkung

sedimen

Qs

Q

Hidrograf debit

Hidrograf sedimen

t

Q

t

Qs

Variabel hidrologi lain &

kondisi DAS

Analisis penggerusan, pendangkalan, sedimentasi

waduk, dll.

Variabel hidrologi lain &

meteorologi

Analisis statsitik, peramalan,

ketersediaan air, dll.

33




65

b. Sedimen yang masuk ke dalam waduk dihitung berdasarkan selisih kapasitas waduk antara dua periode pengukuran elevasi dasar waduk yang menggunakan metode echo sounding (pantulan suara).

c. Metode SDR (Sediment Delivery Ratio)SDR adalah ratio antara sedimen yang masuk ke sungai

dengan erosi lahan erosi lahan yang terjadi

☯Salah satu rumus umum estimasi erosi lahan

A = R.K.L.S.C.P

つづくつづくつづくつづくMetode USLE (Universal Soil Loss Equation)




66

dengan :A = Banyaknya tanah tererosi, ton/ha/thn.R = Faktor erosivitas hujanK = Faktor erodibilitas tanahLS = Faktor panjang dan kemiringan lerengC = Faktor tanaman penutup lahan dan

manajemen tanamanP = Faktor tindakan konservasi praktis

Rumus penentuan SDR :

1.

つづくつづくつづくつづく)A(terjadiyanglahanErosi

sungaikemasukyangendimSeSDR =

Selengkapnya

dijelaskan pada

mata kuliah

Pengelolaan

DAS

Pengukuran sedimen di sungai

34




67

2. Rumus empiris SDR (DPU Dirjen Pengairan, 1999 : 79):

( )( )( )

( )0.2018--0.2018

A 0.8683 50.n S2

A 0.8683 - 1xSSDR +

+=

Dengan:

SDR = nilainya 0 < SDR < 1A = luas DAS (ha)S = kemiringan lereng permukaan DAS (%)n = koefisien kekasaran permukaan DAS

(Manning)




68

No. Luas DAS (Km2) SDR

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.

0,0500,1000,5001,0005,00010,00050,000100,000500,0001000,000

0,5800,5200,3900,3500,2500,2200,1530,1270,0790,059

Tabel : Perkiraan Sediment Delivery Ratio (SDR).

3. SDR berdasarkan luas DAS


35




69

Diketahui sebuah lahan dengan karakteristik sebagai berikut:

‒ Tata guna lahan : Sawah‒ Nilai CP : 0,001‒ Jenis Tanah : Komplek aluvial kelabu dan aluvial coklat‒ Nilai K : 0,10‒ Nilai L : 2,9‒ Kemiringan lereng : (0 – 3) %‒ Nilai S : 0,10‒ Nilai LS : 0,29‒ R : 350,8130 KJ/ha

Nilai laju erosi yang terjadi Metode USLE:A = R x K x LS x CPA = 350,8130 x 0,10 x 0,29 x 0,001 = 0,0102 ton/ha/th




70

Diketahui erosi sebesar 0,0102 ton/ha/tahun. Ubahlah ke dalam satuan

mm per tahun.

1 ton = 1000 kg

1 ha = 10000 m2

Misal. Nilai berat isi tanah sekitar 1,2 g cm-3 atau 1,2.103 kg m-3,

sehingga:

0,0102 x 103 kg

T = ——————————-

1,2 x 103 kg m-3 . 104 m2

Tebal tanah (T) = 0,0085 x 10-4 m

= 0,0085 x 10-4 x 103 mm

= 0,00085 mm

Sehingga tebal tanah yang hilang /tererosi 0,00085 mm per tahun.

36



“....thinks correctly n smartly...success!!”71

☯ Trap Efficiency dari waduk dapat didefinisikan sebagai “ r a s i o d a r i j u m l a h s e d i m e n t e r e n d a p t e r h a d a p t o t a l s e d i m e n y a n g m a s u k k e w a d u k ”

� Dapat dilakukan dengan menggunakan k u r v a E f i s i e n s i Ta n g k a pa n W a d u k (Tr a p E f f i c i e n c y )

Efisiensi tangkapan waduk (trap efficiency) ini terutama sekali

tergantung dari kecep a ta n ja tuh p a r t ikel s edimen dan r a ta -r a ta a l i r a n ( i n flo w) yang

masuk pada waduk.




72

� Grafik Brune (1953) : “hubungan antara prosentase sedimen yang tertangkap terhadap rasio kapasitas waduk dan aliran masuk tahunan(C/I)” �Estimasi waduk dalam menangkap sedimen

37




73

�Dengan diketahui besarnya volume sedimen yang tertangkap di waduk maka kapasitas tampungan mati dapat ditentukan dengan menggunakan “KURVA LENGKUNG KAPASITAS WADUK”

Misal. Diketahui hasil estimasi laju sedimen rata-rata yang masuk ke waduk per tahun: 100 ton/th. Berat jenis sedimen: 1200 kg/m3. Jika direncanakan mampu beroperasi selama 20th, tentukan besar tampungan mati yang harus disediakan waduk!





Sub Materi:

KARAKTERISTIK WADUKKARAKTERISTIK WADUKKARAKTERISTIK WADUKKARAKTERISTIK WADUK

38




1. KARAKETRISTIK KAPASITAS TAMPUNGAN WADUK (RESERVOIR CAPACITY)

2. KARAKTERISTIK PRODUKSI WADUK (RESERVOIR YIELD)

3. KARAKTERISTIK SEDIMENTASI WADUK (RESERVOIR SEDIMENTATION)

Click

Click

Click




ASPEK KAPASITAS WADUK (RESERVOIR CAPACITY)

76

Kapasitas waduk pada kondisi alamiah

harus ditetapkan berdasarkan pengukuran

topografi

Menghasilkan suatu Lengkung Luas -

Elevasi – Kapasitas atau sering disebut


Bagaimana membuat Lengkung Kapasitas

Waduk?

Click

39




Perkiraan Usia Guna ( Useful Life )Waduk

77

� Usia guna waduk: “masa manfaat waduk dalam menjalankan fungsinya, sampai terisi penuh oleh sedimen kapasitas tampungan matinya”

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.

� Terdapat 2 cara menentukan usia guna waduk:




78

�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.

Misal. Diketahui hasil estimasi laju sedimen rata-rata yang masuk ke waduk per tahun: 100 ton/th. Berat jenis sedimen: 1200 kg/m3. Jika direncanakan tampungan mati sebesar 2400 m3, perkirakan usia guna waduk!


40




79

�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.

2. The Empirical Area Reduction Method.

�Metode ini berdasarkan besarnya distribusi sedimen yang mengendap di tampungan




80

Sebagai patokan elevasi pintu pengambilan sebagaiacuannya. Sehingga apabila elevasi pintu pengambilan akan dicapai oleh elevasi endapan sedimen, maka kegiatan operasional waduk akan terganggu

Metode ini menggunakan bantuan Kurva Lengkung Kapasitas Waduk


41




81

Perkiraan sedimen yang masuk ke dalam waduk

a. Sedimen yang masuk ke dalam waduk dihitungdengan menggunakan data debit berupa kurvamassa debit (lengkung waktu aliran) bersama-samadengan lengkung laju debit-sedimen layang.

Dimana :Qs = debit sedimen (ton/hari)C = konsentrasi sedimen (mg/liter)Qw = debit aliran (m3/detik)0,0864 merupakan faktor perubahan unit




82

b. Sedimen yang masuk ke dalam waduk dihitung berdasarkan selisih kapasitas waduk antara dua periode pengukuran yang menggunakan metode echo sounding (pantulan suara).

c. Metode SDR (Sediment Delivery Ratio)SDR adalah ratio antara sedimen yang masuk ke sungai dengan erosi lahan erosi lahan yang terjadi

☯ Erosi lahan (Metode USLE):

A = R.K.L.S.C.P


42




83

dengan :

A = Banyaknya tanah tererosi, ton/ha/thn.R = Faktor erosivitas hujan dan aliran permukaanK = Faktor erodibilitas tanahLS = Faktor panjang dan kemiringan lerengC = Faktor tanaman penutup lahan dan manajemen tanamanP = Faktor tindakan konservasi praktis

Rumus penentuan SDR :

1.

つづくつづくつづくつづく)A(terjadiyanglahanErosi

sungaikemasukyangendimSeSDR =




84

2. Rumus SDR (DPU Dirjen Pengairan, 1999 : 79):

( )( )( )

( )0.2018--0.2018

A 0.8683 50.n S2

A 0.8683 - 1xSSDR +

+=

Dengan:

SDR = nisbah pelepasan sedimen, nilainya 0 <SDR < 1

A = luas DAS (ha)S = kemiringan lereng rataan permukaan

DAS (%)n = koefisien kekasaran Manning


43




85

No. Luas DAS (Km2) SDR

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.

0,0500,1000,5001,0005,00010,00050,000100,000500,0001000,000

0,5800,5200,3900,3500,2500,2200,1530,1270,0790,059

Tabel : Perkiraan Sediment Delivery Ratio (SDR).

3. SDR berdasarkan luas DAS




86

K = Faktor erodibilitas tanah, yaitu laju erosi perindeks erosi hujan (R) untuk suatu tanah yangdiperoleh dari petak percobaan yang panjangnya22,13 m dengan kemiringan seragam sebesar 9%tanpa tanaman, satuan ton/KJ.

LS = Faktor panjang dan kemiringan lereng, yaitunisbah antara besarnya erosi per indeks erosi darisuatu lahan dengan panjang dan kemiringan lahantertentu terhadap besarnya erosi dari plot lahandengan panjang 22,13 m dan kemiringan 9%,dibawah keadaan yang identik, tidak berdimensi.


44




87

C = Faktor tanaman penutup lahan dan manajementanaman, yaitu nisbah erosi dari suatu lahan denganpenutup tanaman dan manajemen tanaman tertentuterhadap lahan yang identik dengan tanaman, tidakberdimensi.

P = Faktor tindakan konservasi praktis, yaitu nisbahantara besarnya erosi dari suatu lahan dengantindakan konservasi praktis dengan besarnya erosidari tanah yang diolah searah lereng dalam keadaanyang identik, tidak berdimensi.




☯ Trap Efficiency dari waduk dapat didefinisikan sebagai “rasio dari jumlah sedimen terendap terhadap total sedimen yang masuk ke waduk”

� Dapat dilakukan dengan menggunakan kurva Efisiensi Tangkapan Waduk (Trap Efficiency)

Efisiensi tangkapan waduk (trap efficiency) ini terutama sekali tergantung dari kecepatan jatuh partikel sedimen rata-rata aliran yang masuk pada waduk.

Perkiraan Sedimen yang Mengendap di Waduk

45




89

� Grafik Brune (1953) : “hubungan antara prosentase sedimen yang tertangkap terhadap rasio kapasitas waduk dan aliran masuk tahunan(C/I)” �Estimasi waduk dalam menangkap sedimen




ASPEK PRODUKSI WADUK (RESERVOIR YIELD)

90

Yaitu jumlah air yang dapat disediakan waduk dalam suatu interval waktu tertentue.g. operasi harian, operasi tahunan

Tergantung pada aliran masuk ke waduk dan akan berubah dari tahun ke tahun

Produksi aman : jumlah air maksimum yang dapat dijamin tersedia selama suatu periode kritis

Produksi sekunder : air yang diperoleh diatas jumlah produksi aman selama periode aliran tinggi

Click

46




ASPEK SEDIMENTASI WADUK (RESERVOIR SEDIMENTATION)

Yaitu jumlah sedimen yang mengendap di dasar waduk tiap tahun

Tergantung pada kondisi lingkungan DAS di upstream waduk dan hujan

Bagaimana mengestimasi jumlah sedimen yang masuk ke waduk tiap tahun?




KARAKTERISTIK TAMPUNGAN WADUK

Click

47





93

Muka Air Minimum (MAM): Elevasi terendah yang diperoleh bila genangan dilepaskan pada kondisi normal

Ditentukan oleh: elevasi bangunan pelepasan yang paling rendah di waduk

2

Muka Air Banjir (MAB) : Elevasi muka air waduk pada kondisi banjir (hanya terjadi pada periode banjir)

33

Muka Air Normal (MAN) : Elevasi maksimum yang dicapai oleh kenaikan muka air waduk pada kondisi operasi biasaDitentukan oleh: elevasi mercu pelimpah

31

Click




94

Tampungan Mati (Dead Storage): Volume tampungan dibawah MAM5

Tampungan Lembah (Valley Storage): Volume air pada alur alamiah (diperkirakan dari penyelidikan geologi/tanah)

37

Tampungan Berguna/Aktif/Efektif (Useful Storage):Volume tampungan yang terletak diantara MAN dan MAM

34

Click

Tampungan Tambahan (Surcharge Storage): Umumnya tidak terkendali; hanya terjadi pada waktu banjir & tidak dapat ditahan untuk keperluan selanjutnya

6


48




KONSEP PENENTUAN KAPASITAS TAMPUNGAN WADUK

KAPASITAS TAMPUNGAN

WADUK

KARAKTERISTIKINFLOW

LEPASAN TERKONTROL

TINGKAT KEANDALAN




FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PENENTUAN TAMPUNGAN WADUK:

1 Keragaman (variability) aliran sungai

2 Besarnya kebutuhan (demand)

3Besarnya keandalan (degree of

reliability) yg diinginkan

49




RESERVOIR WATER BALANCE

Water in storaget = Inflowst – Outflowst ± Groundwatert – Yield + Storaget-1




HUBUNGAN I – S - O

98

INFLOW (I)

HujanLimpasanSungai

WADUK (S)

KapasitasWaduk

RELEASE (O)

�Evaporasi�Rembesan�Uncontrolled release

(limpahan)�Controlled release

• Irigasi• Penyediaan air minum• Navigasi• dll

I + ∆∆∆∆S – O = 0 (nol)

Hubungan I-S-O:

50




Karakteristik Data Inflow untukanalisa tampungan waduk

a) Tidak mungkin untuk memprediksi rangkaian debit dari sungai alami → semua metode menggunakandata historis

b) Dalam prosedur analisis dianggap debit inflow ke waduk sebagai kejadian diskrit (harian, bulanan, tahunan).

Data inflow diperoleh dari:

(1) pengukuran setempat, (2) estimasi analisaregresi, (3) model-model proses deterministik.




100

c) Data inflow telah dicek terhadap homogenitasdan konsistensi.

d) Data inflow dapat dinyatakan sebagai distribusifrekwensi dari aliran, mis. seperti Normal, log-Normal, Gumbel, Log-Pearson, Gamma, Weibull.

Distribusi-distribusi ini didefinisikan olehparameter-parameter aliran : [1] Rerata (µµµµ), [2] Simpangan baku (Sd), dan[3] Skewness (Cs)[4] Korelasi serial data inflow


51




Interval waktu(Time interval)

Besarnyatampungan

Tingkat ketelitian

>>> tampungan semakin besar interval waktu

>>> tingkat ketelitian semakin kecil interval waktu

Waduk kecil Waduk besar

Harian TahunanBulananMingguan 10 harian ½ bulanan

Interval waktu




TAMPUNGAN AKTIF (ACTIVE STORAGE)

Tampungan aktif (Saktif ) = Tampungan total (Stotal ) –Tampungan mati (Smati)

2

Tampungan aktif waduk (Saktif) adalah volume air yang ditampung di atas permukaan offtake yang terendah.

Dalam konteks Perencanaan dan Pengelolaan Waduk, apabila disebutkan tampungan, maka (biasanya) yang dimaksud adalah tampungan aktif waduk.

33

31

Click

52




TAMPUNGAN BANJIR (FLOOD STORAGE)

Tampungan banjir waduk adalah volume air yang ditampung di atas permukaan muka air normal.

31

Air dari tampungan banjir tidak dapat dimanfaatkan dan akan melimpah (spillout) lewat pelimpah ke hilir waduk

32

Click




Tampungan mati waduk adalah air yang ditampung di bawah permukaan offtake yang terendah.

1

Air di Tampungan mati tidak dapat digunakan.2

Volume Tampungan mati wadukdiperuntukkan untuk sedimen.3

TAMPUNGAN MATI (DEAD STORAGE)

Click

53








FINITE STORAGE

SEMI-INFINITE STORAGE

INFINITE STORAGE

Adalah tampungan biasa dimana dapat terjadi kondisi melimpah (spill) dan kondisi kosong.

Adalah tampungan dimana dapatterjadi kondisi melimpah (spill) tetapitidak pernah kondisi kosong.

Adalah tampungan biasa dimanadapat terjadi kondisi kosong tetapitidak pernah kondisi melimpah (spill).

TAMPUNGAN-TAMPUNGAN KONSEPTUAL

(CONCEPTUAL STORAGES)

54




LEPASAN (RELEASE)

☯ Adalah aliran terkontrol keluar waduk selama jangka waktutertentu. Sebutan lainnya adalah: Yield, Draft, Outflow, Regulation.

� Lepasan sering dinyatakan sebagai prosentase dari rerataaliran debit. Apabila kehilangan air di waduk kecil, makabesarnya prosentase adalah ± 90%. Apabila kehilangan air di waduk besar, maka besarnya prosentase adalah ± 50%.

� Aliran tak terkontrol keluar waduk disebut LIMPAHAN(spillout), yang terjadi hanya apabila air di waduk berada di atas Muka Air Normal (air yang mengisi tampungan banjir)




ATURAN OPERASI (RELEASE RULE/OPERATING RULE)

Biasanya besarnya volume lepasan dari sama dengan volume air kebutuhan (demand).

• Tetapi ada periode-periode dimana air di waduk begitu rendah sehingga tidak dapat mencukupi kebutuhan.

• Faktor musiman dan inflow yang dapat diharapkan pada periode-periode mendatang.

Ada pembatasan dalam pemenuhan kebutuhan dari pasokan waduk.

Cara mengontrol Lepasan air dari waduk disebut sebagai ATURAN OPERASI.

55




109

�Operasi waduk diartikan: “hubungan antara kapasitas

dan produksi sebagai besarnya kebutuhan yang

dapat dilayani tiap satuan waktu sesuai dengan

kapasitas yang ada.”

�Penelaahan operasi : pengkajian hubungan antara

kapasitas dan produksi waduk

�Simulasi operasi waduk:

analisis penelaahan operasi yang dapat menjelaskan

karakteristik kapasitas-produksi waduk berdasarkan

kondisi musim keanekaragaman kebutuhan.




Memenuhi 100% kebutuhantanpa tergantung dengan isi air waduk

Keb

utuhan

(%)

CIsi waduk

Lepasan

100

0

C = Kapasitas tamp. waduk

C

Lepasan

100

0

Keb

utuhan

(%)

Isi waduk

Contoh dua aturan Operasi waduk

Lepasan akan semakindibatasi seiring denganturunnya isi wadukpemasok.

56




PROBABILITAS KEGAGALAN (Probability of Failure) dan KEANDALAN (Reliability)

N

pPe =Probabilitas Kegagalan :

p = Banyak unit waktu selama waduk kosong

N = Banyak total unit waktu

Re = 1 - PeKeandalan :




Sekian....

http://www.ub.ac.id

Pp waduk (minggu 2, 3, 4) 2015

Engineering

Transcript of Pp waduk (minggu 2, 3, 4) 2015