ANGKUTAN SEDIMENVOLUME WADUK

Disusun oleh:MERIDA KRISTIA 1215011069

UNIVERSITAS LAMPUNGFAKULTAS TEKNIK

TEKNIK SIPIL

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan sendi utama kehidupan manusia. Air bukan hanya sekadar

memenuhi kebutuhan mendasar manusia sebagai air minum, namun juga

berfungsi untuk sumber penghidupan seperti mengairi lahan pertanian, perikanan,

hingga pembangkit listrik. Terdapat berbagai kegiatan perekonomian lain juga

sangat tergantung kepada ketersediaan air, bahkan air bisa menjadi salah

satu limiting faktor dalam pertumbuhan ekonomi jika ketersediaannya sangat

terbatas.

Kebutuhan air hampir dapat dipastikan mempunyai kecenderungan tidak sejalan

dengan tingkat ketersediannya baik terkait dengan dimensi waktu dan ruang,

maupun jumlah dan kualitasnya. Untuk itu manusia melakukan intervensi ke pola

ketersediaan air melalui pembuatan tampungan tampungan air melalui

pembangunan bendungan. Dengan tampungan ini diharapkan kelebihan air di

musim hujan dapat disimpan untuk digunakan di musim kemarau yang

mempunyai tingkat kebutuhan air relatif tinggi.

Untuk memenuhi kebutuhan air yang makin lama makin meningkat, perlu dibangun

suatu waduk. Dalam satu tahun persediaan air di alam berubah-ubah. Pada musim

penghujan air berlimpah-limpah kemungkinan sungai tidak mampu lagi menampung

aliran air dan akan menyebabkan adanya banjir sementara pada musim kemarau air

berkurang, padahal kebutuhan air untuk rumah tangga, listrik, irigasi dan lain-lain

masih tetap berlangsung dan dalam kondisi seperti ini terjadi kekurangan air. Untuk

itu perlu dibuat waduk sebagai alternatife penyimpanan air.

1.2 Tujuan

Tujuan pembuatan makalah dengan judul “volume waduk” ini adalah untuk

mengetahui dan mempelajari secara khusus mengenai salah satu penangkap air dan

menyimpannya di musim hujan waktu air sungai mengalir dalam jumlah besar dan

yang melebihi kebutuhan baik untuk keperluan irigasi, air minum, industri atau yang

lainnya.

1.3 Ruang Lingkup Materi

Ruang lingkup materi yang akan kami bahas pada paper ini yaitu mengenai volume

waduk.

II. LANDASAN TEORI

II.1 Pengertian Umum Waduk

Ada beberapa pengertian yang perlu diketahui terlebih dahulu, yaitu: Waduk

(reservoir, storage) adalah kolam tando air buatan manusia sebagai akibat

dibangunnya bendungan di sungai dengan ukuran volume yang besar. Telaga

adalah kolam tando air yang terdapat di alam yang ukuran volumenya kecil.

Apabila ukurannya besar maka disebut danau.

Active storage (useful strorage, usable storage, working storage, volume waduk

aktif) adalah volume waduk yang dapat digunakan untuk memenuhi salah satu atau

lebih tujuan pembangunannya (pengairan PLTA, pengendalian banjir dan lain-lain).

In active storage (volume waduk tidak aktif) adalah volume waduk antara bagian

terbawah dari bangunan pengeluaran dengan permukaan air terendah untuk

operasi. Dead storage (volume waduk mati) adalah volume waduk yang terletak di

bagian terbawah dari bangunan pengeluaran. Flood storage (volume waduk banjir)

adalah sebagian dari volume waduk aktif yang digunakan untuk mengontrol

(meredam) banjir yang terjadi. Reservoir capacity (gross storage, gross reservoir,

storage capacity, kapasitas waduk, volume total waduk) adalah volume total waduk

yang meliputi volume active storage, in active storage dan dead storage.

II.2 Kriteria Usia/Umur Waduk

Batas usia umur waduk ditentukan oleh habisnya manfaat waduk untuk bisa diatur

penggunaannya bagi kepentingan pengairan atau pembangkit tenaga listrik, dimana

air keluaran melalui intake (beranda pengambilan).

Didalam perencanaan pembuatan waduk diadakan pembagian ruang dalam volume

waduknya, yaitu bagian volume yang airnya dapat atau tidak dapat diatur melaui

suatu pintu pengatur air. Volume diatas bidang horizontal melaui intake merupakan

volume Life Storage, sedangkan volume di bawahnya disebut Dead Storage

(Kantong Lumpur).

Dead Storage inilah yang menentukan perhitungan umur suatu waduk. Dead Storage

merupakan ruangan yang khusus disediakan untuk menampung sedimen yang

terbawa aliran sungai yang bermuara di waduk maupun yang terbawa air hujan

sekitar waduk.

Jika tingkat sedimentasi sudah mengisi semua bagian dead storage maka pada saat

itulah endapan atau sedimentasi mulai menginjak daerah Life Storage, endapan

perlahan akan sampai pada tingkatan terganggunya fungsi intake dalam pengaturan

air keluar waduk.  Jika fungsi intake sudah terganggu oleh sedimen, pengeluaran air

tidak bisa diatur maka waduk tidak bisa berfungsi sebagai  pembangkit tenaga listrik.

Tahap-tahap pengendapan pada saat pengisian waduk  (impounding) maupun saat

pengoperasian waduk :

Air mengisi bagian yang terendah dari waduk, pengendapan terjadi pada saat

kecepatan air mendekati nol. jadi pada saat pertama pengisian waduk praktis endapan

berada pada daerah dead storage (kantong Lumpur).

Saat daerah dead storage sudah mulai penuh air, endapan yang terbawa aliran

mulai mengendap di muara sungai yang praktis kecepatan airnya  mendekati nol.

Tahap pengisian sampai air penuh (tinggi muka air / ketinggian ambang

pelimpah /spillway), endapan berada pada daerah life storage dimana sungai atau

anak sungai bermuara.

Pada tahap operasi TMA ( Tinggi Muka Air ) waduk mulai surut, endapan yang

telah terjadi di daerah life storage tergerus aliran sungai terbawa ke daerah lebih

rendah. Bila operasi waduk misalnya pada musim kering di bawah normal, sehingga

TMA terendah sudah berada di bidang antara life storage dan dead storage maka

endapan yang terjadi sebelumnya di life storage terkikis aliran sungai masuk ke

daerah dead storage.

Begitu keadaan endapan sepanjang tahun berulang sampai berakhirnya endapan

menutup intake yang dikatakan tersebut diatas sebagai saat berakhirnya umur

manfaat waduk untuk keperluan pengairan / pembangkit tenaga listrik.

Pemantauan endapan dengan pemetaan Survey Bathimetri pada saat TMA tinggi

lebih mendapatkan daerah cakupan luas dari pada saat pelaksanaan pada TMA

rendah. Periode ulang pemetaan Bathimetri secara teratur (4-5 setahun sekali)

mempermudah perhitungan rata-rata jumlah endapan yang terjadi. Jika periode 4-5

tahun sekali, kurang memberikan hasil yang baik atau teliti, periode ulang tersebut

bisa di perpendek 2-4 tahun sekali terutama pada waduk yang tingkat

pendangkalannya relatif cukup tinggi.

II.3 Volume Tampungan Waduk

Kapasitas tampung yang diperlukan untuk sebuah waduk adalah :Vn = Vu + Ve + Vi + Vs

Vn = volume tampungan waduk total (m3).

Vu = volume hidup untuk melayani berbagai kebutuhan (m3).

Ve = volume penguapan dari kolam waduk (m3).

Vi = jumlah resapan melalui dasar, dinding, dan tubuh waduk (m3).

Vs = ruangan yang disediakan untuk sedimen (m3).(Kasiro dkk., 1997).

II.4 Volume Tampungan Untuk Melayani Kebutuhan

Voleme tampungan aktif (active storage) adalah volume waduk yang dapat

digunakan untuk memenuhi salah satu atau lebih tujuan pembangunannya

(pengairan, PLTA, pengendalian banjir dan lain–lain)

Volume tampungan tidak aktif (in active storage) adalah volume waduk antara

bagian terbawah dari bangunan pengeluaran dengan permukaan air terendah untuk

operasi .

Volume tampungan mati (death storage) adalah volume waduk yang terletak di

bagian terbawah dari bangunan pengeluaran.

Volume tampungan banjir (flood storage) adalah sebagian dari volume waduk aktif

yang digunakan untuk mengontrol (meredam) banjir yang terjadi.

Kapasitas tampungan adalah volume total waduk yang meliputi active storage, in

active storage dan death storage.

2.5 Perhitungan Hubungan Elevasi Terhadap Volume Waduk

Perhitungan hubungan luas terhadap volume waduk didasarkan pada data peta

topografi dengan skala 1:1.000 dan beda tinggi kontur 1m. Cari luas permukaan

waduk yang dibatasi garis kontur, kemudian dicari volume yang dibatasi oleh 2 garis

kontur yang berurutan dengan menggunakan rumus pendekatan volume sebagai

berikut (Bangunan Utama KP-02, 1986)

III.PEMBAHASAN

III.1Perhitungan Usia Umur Waduk

Usia atau Umur waduk = waktu yang diperlukan endapan mengisi semua volume

kantong Lumpur (Dead Storage) sampai saat intake tertutup endapan. Endapan yang

terjadi pada suatu waduk dalam waktu tertentu = volume endapan butiran dari tanah

tererosi oleh air pada daerah pengaliran (catchment area) yang masuk ke waduk

tersebut dikurangi volume endapan butiran yang keluar dari waduk pada jangka

waktu tertentu.

Pada waduk cascade seperti halnya Saguling, Cirata, Ir. H. Djuanda perhitungan

sediment terjadi di masing – masing waduk yang berada pada aliran sungai citarum

yang sama adalah sebagai berikut :

1. Yang mengendap di waduk Saguling pada jangka waktu tersebut = volume

endapan butiran tanah yang tererosi air pada seluas catchment area-nya dikurangi

volume endapan butiran tanah yang keluar dari waduk Saguling dalam jangka

waktu yang sama.

2. Yang mengendap di waduk Cirata dalam waktu tertentu = volume endapan butiran

tanah yang keluar dari waduk Saguling di tambah volume endapan butiran tanah

yang tererosi air dari catchment area waduk Cirata dikurangi volume endapan

butiran tanah yang keluar dari waduk Cirata dalam waktu yang sama.

3. Yang mengendap di waduk Ir. H. Djuanda pada jangka waktu tertentu = volume

endapan butiran tanah yang keluar dari waduk Cirata ditambah volume endapan

butiran tanah yang tererosi air dari catchment area Ir. H. Djuanda dikurangi

volume endapan butiran tanah yang keluar dari waduk Ir. H. Djuanda dalam

waktu yang sama.

Sisa volume dead storage tahun 1986 didapatkan dari hasil perhitungan dari peta

bathimetri yang dilaksanakan akhir tahun 1986.

Dead storage di waduk Ir. H. Djuanda adalah volume waduk di bawah elevasi +75.00

m.dpl

Waduk Ir. H. Djuanda

III.2 Perhitungan Harapan Usia Manfaat Waduk Ir.H.Djuanda Setelah Dua

Waduk di Atasnya Cirata dan Saguling Beroperasi.

Dengan mulainya waduk cirata diisi air berarti pengendapan Lumpur (sedimantasi)

dari sungai Citarum ke arah waduk  Ir. H. Djuanda jauh berkurang walaupun

sebelumnya telah berkurang dengan mulai berfungsinya waduk Saguling di atas

waduk Cirata. Berpangkal pada saat waduk Cirata mulai terisi, dilakukan evaluasi

jumlah sedimen yang telah mengendap di waduk Ir.H.Djuanda. Usaha evaluasi ini

dengan membuat peta kontur di bawah elevasi +107 m.dpl (ketinggian normal

Waduk Ir.H.Djuanda = Tinggi ambang pelimpah open spillway).

Pelaksanaan pembuatan peta kontur akhir tahun 1986 oleh ITB (Institut Teknologi

Bandung), dimana bagian yang bisa dilalui kapal pembawa echo sounder diukur

kedalamannya menurut sistem potongan melintang waduk pada jarak interval 250 m,

bagian yang sudah ada deposit sedimen tentu saja tidak bisa dengan echo sounder

yakni bagian muara sungai Citarum dan muara – muara sungai kecil pada waduk Ir.

H. Djuanda. Pada daerah ini dilaksanakan dengan pengukuran optis yang disebut

pengukuran terestris.

Pembuatan dasar air dengan echo sounder disebut bathimetri. Sedangkan pengukuran

kedalam peta kontur an air dengan gema (echo sounder) disebut dalam istilah

Indonesia pemeruman. Dari peta contour ( = peta ketinggian sama ) dari seluruh

permukaan tanah dasaran waduk diketahui luas maupun isi waduk pada setiap

ketinggian, yaitu dengan menggunakan poolplanimeter  luas biasa hitungan,

demikian juga dari dua luas bidang berturutan dan jarak antaranya (=tingginya) yang

diketahui isi bisa dihitung dan di buat tabel.

Hasil tabulated peta contour dibawah air mempermudah pembacaan hubungan antara

ketinggian luas-volume dari waduk Ir. H. Djuanda sebelum waduk Cirata mulai

tergenang.

Untuk pembuatan tabel  cukup pada beda ketinggian 5 meter dan hasilnya seperti

tergambar pada halaman berikut.

Dari kontur yang perlu dikoreksi yaitu luas maupun volume dibawah + 40.00 m yang

kelihatannya janggal sehingga kita proses data dari + 40.00 m s.d +107.00 m

( banyaknya data n = 15), sedang dibawah +40.00 m dapat dihitung sampai luas

maupun volume mendekati 0.

Dari persamaan persamaan tersebut diatas Luas maupun Volume dapat dicari. berikut

disajikan penjabaran Luas dan Volume yang menghasilkan persamaan :

– Luas Waduk Ir.H.Juanda

– Volume Waduk Ir.H.Juanda

Penjabaran Luas

3 persamaan dengan 3 bilangan yang dicari akan didapat :

a = – 13244.2

b = 257.97

c = 5.54

sehingga persamaan menjadi Y = – 13244.2 + 257.97 x + 5.54

Jadi persamaan luas waduk Ir.H.Juanda :

L = 5.54   + 257.97 H – 13244.2

adapun penjabaran volume disajikan dalam halaman berikut

3 persamaan dengan 3 bilangan yang dicari akan didapat :

a          = 742.6302521

b          = – 38.74437295

c          = 0.518283824

sehingga persamaan menjadi : Y = 743 – 38,8x  + 0,52

Jadi persamaan isi waduk Ir. H. Djuanda :

V = 0.52 –  38.7H +  743

Catatan :

Volume / isi waduk  Ir. H. Djuanda initial menurut perhitungan Consultant Coyene

Et Bellier (COB) Paris Perancis, 1964

V = 0.557  – 38.56H + 719.325

Jelas kelihatan, bahwa selama beroperasinya waduk  Ir. H. Djuanda telah mengalami

perubahan kapasitas isi waduk.

Perlu dimaklumi pengendapan Lumpur  (sedimentasi ) terbesar pada musim hujan,

dimana TMA mengarah tinggi sehingga deposit pada muara Citarum waduk  Ir. H.

Djuanda relatif besar (pada kecepatan aliran V mendekati 0). Sebaliknya pada musim

kemarau deposit tergerus aliran air ke arah hilir yang TMA nya mengarah rendah, hal

ini terjadi bertahun – tahun selama waduk Ir. H. Djuanda masih tunggal, belum ada

waduk – waduk di hulunya.

Setelah adanya waduk Cirata, keadaan agak berlainan mengingat adanya sebagian

besar Lumpur telah mengendap terlebih dulu pada waduk Saguling dan Cirata.

Dari hasil pengamatan Lumpur yang terbawa aliran air sungai Citarum masuk

waduk  Ir. H. Djuanda (pada pengambilan contoh pada air di Cipetir) dan keluar

waduk  Ir. H. Djuanda (pada pengambilan contoh air di Tailrace) setiap 2 minggu

sekali selama tahun 1982, 1984, 1985 menunjukan rata – rata 6% jumlah kandungan

Lumpur keluar waduk dibandingkan jumlah air masuk waduk.

Selama 24tahun (1963-1987) sebelum ada waduk Saguling dan Cirata kandungan

Lumpur pada waduk Ir. H. Djuanda :

Volume air 1963 (initial)                                     =  2.970.

Volume 1987 (bathymetris akhir 1986)             =  2.556.

Volume Lumpur selama 24tahun                        =      414.

Sediment pertahun 1/24 x 414.        = 17,25

Adanya bottom outlet yang dimungkinkan deposit endapan di sekitar intakenya

terkuras keluar waduk sehingga angka 6% dianggap terlalu kecil untuk lebih

amannya pada waduk Saguling, Cirata dan Ir. H. Djuanda sama yaitu diambil 10%

kandungan Lumpur keluar waduk dibanding air yang masuk waduk.

Lumpur yang terbawa inflow = 100% / 90% x 17,25. / tahun = 19,166.  

/ tahun. Inflow waduk Ir. H. Djuanda sebelum ada waduk saguling dan Cirata =

5755.  / tahun. Banyaknya Lumpur yang terkandung dalam aliran sungai

Citarum =            19,166.   / tahun        x  100% =  0.33%

5755.   / tahun

inflow waduk Saguling                                           : 2563.  / tahun

inflow waduk Cirata                                                : 2543.  / tahun

inflow waduk Ir.H.Djuanda                                  : 649.   / tahun

maka sediment yang mengendap di waduk :

saguling sendiri : (0.33 % x 2563. /tahun )

dari saguling masuk cirata : 10 % (0.33 % x 2563. /tahun ).I

cirata sendiri : (0.33 % x 2543. /tahun )……………………………….II

Dari Cirata masuk Ir.H.Djuanda : 10 % ( I + II ).

Ir.H.Djuanda sendiri : (0.33 % x 649. /tahun )…………………..III

jadi yang mengendap pada waduk Ir.H.Djunda :

Berdasarkan perhitungan di atas maka dapat diambil kesimpulan bahwa harapan usia

manfaat Waduk Ir.H.Djuanda adalah kurang lebih 277,5 tahun sejak Tahun 1987.

Dengan kata lain harapan usia manfaatnya sekitar 250,5 tahun lagi sejak Tahun 2014.

Mudah-mudahan harapan usia manfaat waduk tersebut dapat tercapai sebagai

warisan bagi anak cucu kita kelak. Studi lebih lanjut dan perhitungan ulang

diperlukan untuk menyempurnakan penelitian ini menggunakan data hasil

pengukuran dan penelitian terbaru.

III.3 Contoh Analisis

Menghitung kapasitas waduk yang diperlukan berdasarkan data debit bulanan

pada Sungai Little Weiser di Idaho tahun 1966 – 1970 dengan menggunakan metode

Ripple dan metode Sequent – peak, dengan kebutuhan air per bulannya adalah 80 %.

Analisis Data

1. Kebutuhan air (release reservoir)

Kebutuhan air untuk setiap bulan adalah konstan, dan besarnya ditentukan

sebesar 80 % dari inflow rata-rata.

Inflow rata-rata = Inflow = n

Dengan, n adalah jumlah data

346563 5776,05

60

Kebutuhan air = 80% * 5776,05

=4620,84 AF (Release)

Laju kebutuhan air = kebutuhan air tiap bulan * waktu (t)

= 4620,84 t