PENELUSURAN WADUK

1.1 Deksripsi

Penelusuran waduk atau bisa juga disebut penelusuran banjir (flood

routing) pada waduk adalah prosedur untuk menentukan waktu dan debit

aliran (hidrograf aliran) di waduk berdasarkan hidrograf banjir yang

direncanakan. Penelusuran waduk merupakan penelusuran hidrologis yang

penelusurannya dicari hidrograf debit banjir di suatu titik di hilir berdasar

hidrograf di hulu. Penelusuran waduk dapat juga dilakukan dengan bantuan

program HEC-HMS. Pada pemodelan DAS dapat dimasukkan elemen

reservoir sebagai pemodelan waduk pada DAS yang akan dihitung

penelusuran banjirnya. Pada tugas kali ini, perhitungan Flood Routing akan

dilakukan secara manual.

1.2 Tujuan

Tugas ini bertujuan untuk mencari hubungan antara debit Inflow dan

Outflow berdasarkan penelusuran banjir pada waduk. Output yang

diinginkan adalah bentuk grafik dari tabel flood routing.

1.3 Dasar Teori (Rumus-rumus yang diapakai)

1.3.1 Analisa Frekuensi Curah Hujan Rencana

Dari perhitungan curah hujan maksimum tahunan perlu ditentukan

kemungkinan terulangnya curah hujan maksimum harian guna

menentukan debit banjir rencana. Untuk menentukan curah hujan yang

akan dipakai dalam menghitung besarnya debit banjir rencana

berdasarkan analisa distribusi curah hujan awalnya dengan pengukuran

dispersi dilanjutkan dengan pengukuran dispersi dengan logaritma dan

pengujian kecocokan sebaran.

Beberapa macam cara untuk mengukur dispersi diantaranya adalah :

a. Standar Deviasi ( Sd )

Perhitungan standar deviasi digunakan rumus sebagai berikut :

Sd = ¿ Σ ( Xi – Xrt )2] 12

b. Koefisien kemencengan ( Cs )

Perhitungan koefisien kemencengan ( coeffisien of skewness )

digunakan rumus sebagai berikut :

Cs = n(n−1 ) (n−2 ) Sd ∑

i=1

n

[ Xi – Xrt ]3

c. Koefisien Kurtosis ( Ck ) digunakan rumus sebagai berikut :

Ck = n2∑

i=1

n

( Xi – Xrt )4

(n−1 ) (n−2 )(n−3) Sd4

d. Koefisien Variasi ( Cv )

Perhitungan koefisien variasi ( Cv ) digunakan rumus sebagai berikut :

Cv = SdXrt

1.3.2 Perhitungan Debit Q100 dengan Metode Gama-1

Satuan hidrograf sintetik Gama-1 dibentuk oleh tiga komponen dasar

yaitu waaktu naik (TR), debit puncak (Qp), waktu dasar (TB), dengan

uraian sebagai berikut :

a. Waktu Puncak (TR) dinyatakan dengan rumus :

b. Debit puncak (Qp) dinyatakan dengan rumus :

c. Waktu dasar (TB) dinyatakan dengan rumus :

d. Koefisien resesi (K) dinyatakan dengan rumus:

e. Aliran dasar (QB) dinyatakan dengan rumus:

dengan :

1.3.3 Perhitungan Karakteristik Tampungan Waduk

Kapasitas waduk dihitung berdasarkan kontur pada peta topografi.

Dari rumus volume tampungan akan dihasilkan hubungan antara elevasi

dengan luas genangan dan hubungan antara elevasi dengan volume

tampungan.

Berikut rumus yang dipakai untuk menghitung volume tampungan waduk

dan hasil perhitungannya beserta kurva hubungan elevasi, volume

tampungan dan luas genangan :

V i+ 1=13

. ∆ h . ( A i+A i+ 1+√ Ai . A i+1 )

1.3.4 Flood Routing

Untuk menentukan elevasi puncak embung dan mereduksi banjir

sesaat yang terjadi, dan menentukan debit Outflow pada bangunan

Spillway, perlu diadakan Flood Routing.

Langkah-langkah perhitungan Flood routing

Kolom 1: Berisi urutan nomor step yang dilakukan.

Kolom 2: Memasukan data jam ke sesuai data tabel Inflow

waduk.

Kolom 3: Mengubah jam menjadi detik ( 1 jam = 3600

detik).

Kolom 4: Memasukan nilai besarnya Inflow waduk sesuai

data tabel

Inflow waduk.

Kolom 5: Merata-rata nilai Inflow waduk di antara dua jam,

yang didapat dari kolom 4

Kolom 6: Volume Inflow = Inflow rata-rata (m3/detik) x

Waktu (detik)

Kolom 7: Mengasumsikan nilai elevasi mercu waduk.

Kolom 8: Menghitung nilai outflow waduk dengan rumus:

O = B x Cd x (Δh)1,5

dimana,

O = Outflow waduk (m3/detik)

B = Lebar spillway (m) = 20 m

Cd = Koefisien debit diambil nilai konstan

sebesar 2,5

Δh = Tinggi air di atas spillway(m)

Kolom 9 : Merata-rata nilai outflow waduk di antara 2 jam

dari kolom 8.

Kolom 10: Menghitung dengan rumus:

Volume Outflow = Outflow rata-rata (m3/detik) x Waktu (m)

Kolom 11: Menghitung perubahan air waduk (Δs) dengan

rumus: Δs = Volume Inflow – Volume outflow

Kolom 12 : Tampungan total, daya tampung awal ditambah

dengan nilai Δs.

Kolom 13: Elevasi air di atas waduk

1.4 Data

1.4.1 Peta DAS dan Statsiun Hujan

Daerah yang ditinjau adalah WS (Wilayah Sungai) Jratunseluna, DAS

Garang. Di mana sebagian besar dari DAS ini terletak di kota Semarang.

Gambar 1. Peta DAS Garang

Curah hujan didasarkan pada konfigurasi Thiessen yang dilakukan pada statsiun

di sekitar DAS Garang.

Gambar 2 Konfigurasi Thiessen di DAS Garang

Tabel 1 Curah hujan maksimum tahunan rata-rata DAS Garang

1.4.2 Data Hujan

Data curah hujan harian maksimum dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel 2 Curah hujan maksimum tahunan rata-rata DAS Garang

1.5 Analisis (Perhitungan)

1.5.1 Analisa Frekuensi Curah Hujan Rencana

Berdasarkan rumus distribusi dengan metode perhitungan dan grafis,

didapatkan hasil analisa frekuensi curah hujan sebagai berikut :

Tabel 2. Uji Smirnov-Kolgorov Distribusi Gumbel

Tabel 3. Uji Smirnov-Kolgorov Distribusi LogNormal

Tabel 3. Uji Smirnov-Kolgorov Distribusi LogPearsonIII

Setelah diketahui nilai variabel-variabel dari perhitungan parameter

statistik, dapat ditentukan metode distribusi mana yang dapat dipakai.

Pemilihan jenis sebaran atau metode distribusi harus sesuai dengan

persyaratan yang ada.

Tabel 4. Pemilihan Metode Distribusi

Dari tabel 4 ditinjau persyaratan parameter statistik yang mendekati adalah

metode Log Pearson Tipe III. Namun untuk memastikan ketepatan dalam

pemilihan distribusi tersebut perlu dilakukan perbandingan hasil perhitungan

statistik dengan plotting data pada kertas probabilitas dan Uji Smirnov-

Kolmogorov.

Gambar 1. Plotting Distribusi Normal

Gambar 2. Plotting Distribusi Gumbel

Gambar 3. Plotting Distribusi LogNormal

Gambar 4. Plotting Distribusi LogPearson III

Gambar 5. Hasil Analisis Frekuensi pada Kertas Probabilitas

Dari sebaran data pada kertas probabilitas diperoleh :

- Distribusi Gumbel Δmaks = 0,173

- Distribusi LogNormal Δmaks = 0,171

- Distribusi LogPearsonIII Δmaks = 0,123

- Distribusi Normal Δmaks = 0,224

Dengan lulusnya keempat distribusi dalam Uji Smirnov-Kolgorov, maka

dipilih distribusi dengan Δmaks paling kecil, yakni Distribusi

LogPearsonIII dengan Δmaks = 0,123. Dengan Δmaks yang kecil, maka

simpangan data semakin kecil dan data semakin beraturan.

1.5.2 Perhitungan Debit Q100 dengan Metode Gama-1

Hasil Perhitungan Hidrograf Satuan Sintetik metode GAMA-1 dengan

debit Q100

Tabel 2. Debit per jam hasil HSS Gama-1

1.5.3 Perhitungan Karakteristik Tampungan Waduk

Kapasitas waduk dihitung berdasarkan kontur pada peta topografi.

Elevasi pada peta CAD dicheck satu per satu kemudian dilihat luasanya.

Volume dihitung berdasarkan rumus yang ada pada bab Dasar Teori.

Berikut hasil perhitunganya.

Tabel 3. Hubungan Elevasi, Volume dan Luas Genangan

Gambar 7. Kurva hubungan elevasi, volume tampungan dan luas genangan

Gambar 8. Rencana genangan Waduk Garang (perkiraan)

1.5.4 Flood Routing

Perhitungan Flood Routing pada waduk rencana dilakukan berdasarkan

langkah-langkah iterasi yang ada pada bab Dasar Teori. Hasilnya adalah

sebagai berikut :

Tabel 10. Flood routing

Jam InflowInflow rata-rata

Vol. Inflow

Asumsi Elevasi

Yo Outflow Outflow rata-rata

Vol. Outflow ΔS Sw Ew

(t) (m3/dt) (m3/dt) (m3) (m) (m) (m3/dt) (m3/dt)(x 10^4

m3)(x10^4

m3)(x 10^4

m3) (m)0 86.87     270 0 0       310000 270

   168.76

5 607554       34.346123645.6

1483908.3

9    

1 250.66     270.8 0.868.6920

1      793908.3

9 270.8

   350.81

5126293

4      122.527

6441099.4

9821834.5

1    

2 450.97     271.5 1.5176.363

3      1615742.

9 271.5

   512.88

5184638

6      213.892

2770011.7

61076374.

2    

3 574.8     271.9 1.9 251.421      2692117.

1 271.9

    576.6207576

0      271.783

6978420.9

7 1097339    

4 578.4     272.1 2.1292.146

2      3789456.

2 272.1

    578.57208285

2       313.5031128610.

7954241.3

2    

5 578.74     272.3 2.3334.859

8      4743697.

5 272.3

    550.8198288

0      357.166

51285799.

6697080.4

2    

6 522.86     272.5 2.5379.473

3      5440777.

9 272.5

    484.67174481

2      390.970

61407494.

2337317.7

9    

7 446.48     272.6 2.6402.467

9      5778095.

7 272.6

   407.43

5146676

6      396.691

11428087.

938678.11

5    

8 368.39     272.55 2.55390.914

3      5816773.

8 272.55

   330.68

5119046

6      373.924

21346127.

1-

155661.1    

9 292.98     272.4 2.4356.934

1      5661112.

7 272.4

    260.93 939348      335.097

21206349.

9-

267001.9    

10 228.88     272.2 2.2313.260

2      5394110.

8 272.2

    203.84 733824      292.394

61052620.

6-

318796.6    

11 178.8     272 2 271.529      5075314.

2 272

    159.24 573264       261.475 941310.1-

368046.1    

12 139.68     271.9 1.9 251.421      4707268.

1 271.9

    124.4 447840     0241.628

3869861.8

4-

422021.8    

13 109.12     271.8 1.8231.835

5      4285246.

3 271.8

    97.18 349848     0222.311

1800320.1

3-

450472.1    

14 85.24     271.7 1.7212.786

8      3834774.

2 271.7

    75.915 273294     0203.538

6732738.7

9-

459444.8    

15 66.59     271.6 1.6194.290

3      3375329.

4 271.6

    59.305 213498     0185.326

8667176.4

8-

453678.5    

16 52.02     271.5 1.5176.363

3      2921650.

9 271.5

    46.33 166788     0167.693

7603697.4

7-

436909.5    

17 40.64     271.4 1.4159.024

2      2484741.

4 271.4

    36.195 130302     0150.659

1542372.6

1-

412070.6    

18 31.75     271.3 1.3142.293

9      2072670.

8 271.3

    15.875 57150     071.1469

5256129.0

1 -198979    

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 180

100

200

300

400

500

600

700

InflowOutflow

Waktu (Jam)

Debi

t (m

3/d)

Gambar 9. Grafik Hubungan Inflow dan Outflow

1.6 Kesimpulan

Dari perhtiungan Flood routing pada bab sebelumnya, dapat disimpulkan

bahwa untuk elevasi muka air banjir +270m dan lebar mercu 30m,

didapatkan:

1. Elevasi muka air banjir tertinggi +272,6 m

2. Volume tampungan 5778096 x 104 juta m3

3. Luas Genangan 900.000 m2

20