View
233
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
dw
Citation preview
Disusun Oleh :
ALI IMRON RUSADI
1307123124
Teknik Sipil S1-B
Fakultas Teknik
Universitas Riau
Tugas Pengembangan Sumber Daya Air
Kapasitas Waduk
KATA PENGANTARPuji syukur saya haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang mana
berkat rahmat-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah berjudul “Kapasitas
Waduk untuk Memenuhi Kebutuhan Air” ini.
Ucapan terimakasih juga saya sampaikan kepada Bapak Trimaijon selaku
dosen pengampu mata kuliah Pengembangan Sumber Daya Air dan kepada
seluruh pihak yang telah membantu menyelesaikan makalah ini.
Air merupakan kebutuhan yang paling mendasar serta terpenting bagi
manusia untuk melanjutkan kehidupan. Tanpa keberadaan air, kita semua tidak
akan bisa hidup.
Namun, terkadang ketersediaan air yang ada di alam justru melebihi
kemampuan tampung yang ada di pemukiman manusia dan bisa juga kurang. Hal
ini menandakan bahwa kita butuh suatu mekanisme agar bisa mengontrol
ketersediaan air tersebut. Oleh sebab itu, makalah ini disusun atas permasalahan
tersebut.
Akhir kata, penulis sadar bahwa artikel ini masih jauh dari kesempurnaan.
Oleh sebab itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan.
Maret , 2016
Penulis
Daftar Isi
Kata Pengantar.....................................................................................................................
Daftar Isi..............................................................................................................................
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang....................................................................................
1.2 Tujuan Makalah..................................................................................
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Waduk dan Kegunaannya................................................
2.2 analisa curah uhujan………….........................................................
2.3 Banjir Rencana……...........................................................................
2.4 Analisis Perencanaan Waduk……......................................................
2.5 produksi dan kapasitas waduk............................................................
2.6 Penentuan Kapasitas Waduk.............................................................
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian.............................................................................
3.2 Prosedur Penelitian...........................................................................
3.3 Analisis Kemampuan Pelayanan Waduk..........................................
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Debit Sungai.............................................................................
4.2 Curah Hujan Rata-Rata.....................................................................
4.3 Volume Perencanaan Waduk............................................................
4.4 Perencanaan Dimensi Waduk...........................................................
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan.......................................................................................
5.2 Saran.................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kondisi aliran sungai pada saat musim hujan mempunyai debit yang sangat
besar. besaran debit yang lewat tersebut tidak ada manfaatnya bahkan sering
sekali menjadi masalah baik di sepanjang alur sungai itu sendiri maupun daerah-
daerah disekitarnya. Sedangkan disaat musim kemarau alur sungai mempunyai
debit yang sangat minim. Daerah-daerah sekitarnya kering, pertanian dan
perkebunan kekurangan air.
Kesenjangan kondisi akibat perubahan musim tersebut perlu dilakukan
pengkajian, supaya besaran debit yang terjadi bida dimanfaatkan dan tidak
menjadi masalah lagi. Sehingga ketersediaan air pada saat musim hujan tidak
berkelebihan dan pada saat musim kemarau tidak terlalu kekurangan. Salah satu
pendekatan dalam pemecahan masalah ini perlu dibuat sebuah bangunan
penampung air di alur sungai tersebut, yaitu bendungan atau waduk. Bendungan
atau waduk tidak saja sebagai tampungan air pada saat musim hujan tetapi dapat
dimanfaatkan untuk tujuan lainnya. Tetapi dalam tahap perencanaannya perlu
dilakukan studi-studi yang seksama supaya didapat tujuan optimal.
Perencanaan bendungan memerlukan berbagai jenis data, baik data primer
maupun data sekunder. Data sekunder diperoleh dari instansi-instansi terkait.
kelayakan pembangunan bendungan selalu ditinjau dari segi aspek, baik
kelayakan teknik kelayakan ekonomi, kelayakan sosial bahkan secara politik.
1.2 Tujuan
Sesuai dengan tujuan pembuatan bendungan ini yaitu sebagai sarana
untuk mengendalikan banjir, melestarikan tanah dan sumber-sumber air serta
pengendalian erosi, maka manfaat yang bias diharapkan adalah :
a. Tempat penampungan air untuk persediaan dimusim kemarau, dari pada waktu
musim hujan dapat mengurangi debit banjir di hilir bendungan.
b. Tempat pengendapan lumpur dan pasir (sedimen) yang terbawa air sebagai
hasil erosi di daerah pengaliran sungai di hulu bendungan
c. Sebagian air di waduk ini akan meresap kedalam tanah disekitarnya sehingga
memperbesar cadangan air tanah dan memperbesar ketersediaan air pada
musim kemarau.
d. Air waduk bias dimanfaatkan untuk perikanan dan tempat rekreasi.
BAB II
TINJAUAN UMUM
2.1 Pengertian Waduk
Waduk atau reservoir (etimologi: réservoir dari bahasa Perancis berarti
"gudang") adalah danau alam atau danau buatan, kolam penyimpan atau
pembendungan sungai yang bertujuan untuk menyimpan air. Waduk dapat
dibangun di lembah sungai pada saat pembangunan sebuah bendungan atau
penggalian tanah atau teknik konstruksi konvensional seperti pembuatan tembok
atau menuang beton. Istilah 'reservoir' dapat juga digunakan untuk menjelaskan
penyimpanan air di dalam tanah seperti sumber air di bawah sumur minyak atau
sumur air.
Suatu waduk penampung atau waduk konservasi dapat menahan air
kelebihan pada masa-masa aliran air tinggi untuk digunakan selama masa-masa
kekeringan. Waduk semacam ini memungkinkan pengoperasian sarana
pengolahan air atau pemompaannya dengan laju yang kira-kira seragam,
kemudian memberikan air dari waduk bila kebutuhannya malampaui laju tersebut.
Berapapun ukuran suatu waduk atau apapun tujuan akhir dari pemanfaatan
airnya, fungsi utama sari suatu waduk adalah untuk menstabilkan aliran air, baik
dengan cara pangaturan persediaan air yang berubah-ubah pada suatu sungai
alamiah, maupun dengan cara memenuhi kebutuhan yang berubah-ubah dari pada
konsumen.
Berhubung fungsi utama dari suatu waduk adalah untuk menyediakan
simpanan (tampungan), maka ciri fisiknya yang paling penting adalah kapasitas
simpanan. Kapasitas waduk yang bentuknya beraturan dapat dihitung dengan
rumus-rumus untuk menghitung volume benda padat. Suatu lengkung elevasi
kapasitas simpanan dibuat dengan cara mengukur luas yang dikelilingi oleh
tanggul waduk yang ada, dan luas pada elevasi air dalam waduk (rata-rata kedua
luasan) dikalikan dengan jarak antara elevasi tanggul terhadap elevasi air dalam
waduk. Pertambahan simpanan antara dua buah elevasi biasanya dihitung dengan
mengalikan luas rata-rata pada kedua elevasi adalah merupakan volume simpanan
dibawah ketinggian tersebut. Bila peta-peta topografi tidak ada, maka kadang-
kadang dilakukan pengukuran penampang melintang waduk dan jlkapasitasnya
dihitung dari penampang ini berdasarkan rumus prisma.
Aspek yang paling penting dalam perencanaan waduk penyimpanan adalah
suatu analisis tentang hubungan antara produksi dan kapasitas. Produksi pada
waduk penampung adalah jumlah air yang dapat ditampung oleh waduk dalam
suatu interval waktu tertentu. Interval waktu tersebut dapat berbeda-beda (Linsley,
1994)
Produksi aman atau produksi pasti waduk pengatur (Regulation pond)
adalah jumlah air maksimum yang dapat disimpan selama suatu periode tertentu
yang kritis. Dalam praktek, masa kritis tersebut sering diambil sebagai periode
aliran
2.2 Analisa Curah Hujan
Analisis curah hujan merupakan bagian dari hidrologi yang berarti suatu
rangkaian proses pengolahan data (curah hujan) diawali dengan suatu proses identifikasi
kondisi meteorologi, stasiun penakar atau pengukur, analisa data tercatat secara kualitas
dan kuantitas yang dilanjutkan dengan perhitungan distribusi frekuensi yang dipilih dan
selanjutnya didapat suatu nilai intensitas curah hujan untuk periode ulang tertentu (Soemarto,
1995) .
Curah hujan yang turun pada daerah studi di catat atau diukur pada stasiun-stasiun
pengamatan merupakan curah pada titik-ritik tertentu (point rain fall) dan harus di ubah
menjadi curah hujan areal atau rata-rata. Menentukan tinggi curah hujan rata-rata pada suatu
areal studi, yang sering digunakan ada 3 (tiga) cara yaitu cara tinggi rata-rata (arithmetic
mean), cara Polygon Thiessen dan cara garis ishoyet. Penulis hanya menggunakan cara
Polygon Thiessen untuk menentukan curah hujan rata-rata di areal studi (rerata), sebagai
berikut:
Cara ini berdasarkan rata-rata timbang (weighted average) yang memberikan bobot
tertentu untuk setiap stasiun hujan dengan pengertian bahwa setiap stasiun hujan dianggap
mewakili hujan dalam suatu daerah dengan luas tertentu, dan luas tersebut merupakan factor
koreksi (correction factor) bagi hujan di stasiun yang bersangkutan.
Luas masing-masing daerah tersebut diperoleh dengan cara berikut masing-masing
penakar mempunyai daerah pengaruh yang dibentuk dengan menggambarkan garis-garis
sumbu tegak lurus terhadap garis penghubung diantara dua buah pos penakar.
Gambar 21 Daerah Pengaruh Metode Polygon Thiessen
Misalnya Al adalah luas daerah pengaruh pos 1, A2 luas daerah pengaruh pos
penakar 2 dan seterusnya. Jumlah A1+A2+....An = A adalah jumlah luas seluruh areal yang
dicari tinggi curah hujan rata-ratanya. Jika pos penakar 1 menakar tinggi hujan dl, pos
penakar 2 menakar d2 dan pos penakar n menakar dn, maka:
d=A1 d1+ A2 d2+. .. .. . .. .. .+ AN dN
A1+ A2+ A3 . .. . .. .. .+ AN
= ∑N =1
N A1d1
A i= ∑
N=1
N A1 d1
A
Cara ini memberikan koreksi yang lebih terhadap kedalaman hujan sebagai
fungsi luas daerah yang dianggap diwakilidibandingkan dengan cara rata-rata al
jabar (Soewarno, 1995).
2.3 Banjir Rencana
Berdasarkan analisis curah hujan rencana dari datacurah hujan harian
maksimum dapat dihitung besarnya debit banjir perencanaan dengan kala ulang
2,5,10,20,50,100 tahun ataupun lebih. Perhitungan debit banjir rencana dapat
dihitung dengan menggunakan metode Hidrograph Sintetik Satuan Nakayasu
adalah metode yang berdasarkan teori Hidrograph satuan yang menggunakan
hujan efektif (bagian dari hujan total yang menghasilkan limpasan langsung).
2.4 Analisis Perencanaan Waduk
Sebuah proyek air bersih, irigasi atau tenaga air yang mengambil air dari
sebuah sungai mungkin tidak dapat memenuhi kebutuhan pelanggannya selama
aliran sungai rendah (low flows) atau musim kemarau. Sungai ini mungkin saja
membawa sedikit air atau tidak ada air sama sekali pada saat tertentu. Tetapi,
sungai ini sering pula menjadi sumber bencana pada saat musim hujan. Sebuah
waduk cadangan (storage) atau waduk konservasi (conservation) atau waduk
penyimpanan (reservoir) dapat mengendalikan aliran sungai tersebut pada saat
aliran tinggi (high flow) untuk digunakan pada saat musim kekeringan. Karena
kebutuhan air bervariasi, kadang-kadang perlu membuat waduk-waduk pembagi
(distribution reservoirs) di dalam sistem penyedia air (watersupply system).
Waduk seperti ini dapat menjaga keseragaman debit air, dan ketika kebutuhan
akan air tinggi, air dapat diambilkan dari waduk cadangan.
Berapapun ukuran waduk tersebut, fungsi utama waduk adalah untuk
menstabilkan aliran air, baik mengatur pasokan air dari sungai alami (natural
stream) atau memenuhi variasi kebutuhan air (Linsley, 1979).
2.5 Produksi dan Kapasitas Waduk
Barangkali aspek yang paling penting dari perencanaan waduk adalah
analisis hubungan antara produksi (yield) dengan kapasitas waduk. Yield adalah
jumlah air yang dapat disuplai dari waduk pada interval waktu tertentu. Yield ini
bergantung pada inflow dan nilainya akan bervariasi dari tahun ke tahun.
Produksi aman (safe yield atau firm yield) adalah jumlah maksimum air
yang dapat dijamin selama musim kering kritis. Penentuan kebutuhan kapasitas
suatu waduk pada aliran sungai biasanya disebut studi pengoperasian waduk
(operation study).
2.6 Penentuan Kapasitas Waduk dengan Kurva Massa Ripple
Ada beberapa metoda yang dapat dipakai dalam menentukan kapasitas
waduk, diantaranya adalah dengan metoda kurva massa Ripple. Kurva massa atau
diagram Ripple adalah suatu plotting kumulatif dari aliran masuk netto ke waduk
(net reservoir inflow). Gambar di bawah merupakan contoh suatu kurva massa.
Kemiringan garis singgung pada kurva massa pada suatu waktu adalah merupakan
ukuran inflow pada saat itu.
Gambar 2.1 Kurva Massa pada Suatu Waktu
sebesar H meter. Daya yang dapat dibangkitkan karena perbedaan tinggi ini
adalah sebesar :
P=Q ρ g H (Watt)=9,8 Q H (kW )(1)
dimana :
P = daya (kW)
Q = debit aliran (m3/dt)
ρ = massa jenis (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/dt2)
H = tinggi jatuh efektif (m)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN3.1 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan adalah dengan cara mengambil data.
Adapun data yang harus diperoleh adalah :
1. Data hidrologi daerah perencanaan waduk
2. Data perencanaan kapasitas waduk
3. Data hujan pada daerah perencanaan minimal 5 – 10 tahun terakhir
3.2 Prosedur Penelitian
1. Analisa Hidrologi
a. Curah hujan daerah
Curah hujan daerah dipeoleh dari stasiun hujan setempat yang
merekam kejadian hujan selama periode waktu yang telah
ditentukan. Caranya adalah menentukan curah hujan paling tinggi
selama dalam satu tahun, kemudian dihimpun menjadi data selama
5 sampai 10 tahun terakhir.
b. Curah hujan perencanaan
Curah hujan perencanaan bisa dianalisa dengan menggunakan
metode distribusi Gumbel.
Hitung nilai rerata dengan persamaan
Hitung nilai standar deviasi dengan persamaan:
Hitung reduse variant
Yt=−ln( ln(Tr−1Tr ))
Hitung faktor frekuensi
X = 1n (∑
i=1
n
Xi)
S=√∑i=1
n
( Xi−X )2
n−1
K = Yt−YnSn
Hitung Xt (nilai curah hujan) dengan persamaan:
3.3 Analisis Kemampuan Pelayanan Waduk
1. Menghitung volume tampung yang dibutuhkan oleh waduk. Yakni
dengan menganalisa volume sungai maksimum yang dijumlahkan
dengan curah hujan untuk menentukan kapasitas sungai sebelum air
meluap
2. Mencari persamaan garis yang sesuai untuk menggambarkan hubungan
antara kapasitas waduk dan kebutuhan air untuk penduduk setempat
Xt = X + S . K
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
1.1 Data Debit Sungai
Data debit diperoleh dari dua buah stasiun hujan yaitu di stasiun
Bangkinang dan stasiun Pekanbaru. Data yang digunakan adalah data
hujan selama 10 tahun (1996 hingga 2005). Adapun data tersebut adalah
sebagai berikut :
Tabel 4.1 Data Curah Hujan Stasiun Bangkinang
Tabel 4.2 Data Curah Hujan Stasiun PekanbaruSumber : Dinas PSDA Provinsi Riau & BMG
1.2 Curah Hujan Rata-Rata
Perhitungan ini dipergunakan untuk memprediksi debit banjir pada
periode ulang 50 tahunan dengan menggunakan data curah hujan selama
10 tahun, dan merupakan nilai curah hujan rata-rata dari data 2 stasiun
hujan di atas.
Tabel 4.3 Curah Hujan Rata-Rata
Dimana,
Xr = Σ Xi
n
Sx = √ Σ( Xi−Xr)2
n−1 = √ 56555
9 = 79,27
n Yn n Sn
10 0.4952 10 0.9496
11 0.4996 11 0.9676
12 0.5035 12 0.9833
13 0.5070 13 0.9971
Tabel 4.4 Hubungan Antara nilai n dengan Yn serta Sn
Dengan n = 10, maka dari tabel didapatkan :
Yn = 0.4952 dan Sn = 0.9496
Periode Ulang Tahun Reduce – Variate
2 0.3665
5 1.5
10 2.2502
25 3.1985
50 3.9019
100 4.6
Tabel 4.5 Hubungan Periode Ulang Tahun dengan Reduce-Variate
Bila yang digunakan adalah periode ulang 50 tahunan, maka nilai
Ytr (Reduce-Variate) yang digunakan adalah 3.9019, sehingga :
K = Ytr−Sn
Yn = 3.9019−0.9496
0.4952=3,5875
Xtr = Xr + (Kr x Sx) = 276.325 + (3.5875 x 79.27) = 560,706 mm/bulan
Keterangan =
Xtr = Besarnya curah hujan periode ulang 50 tahun ( mm )
Tr = Periode ulang ( tahun )
Xr = Curah hujan maksimum rata-rata selama tahun pengamatan ( mm )
Sx = Standart deviasi
K = Faktor frekuensi
1.3 Volume Perencanaan Waduk
Dalam perencanaan waduk, terlebih dahulu kita harus menghitung volume
sungai maksimal yang tertampung bila terjadi hujan dan peluang
terjadinya luapan.
Asumsi perhitungan :
Panjang Sungai (DAS) = 3000 m
Lebar Sungai Rata-rata = 25 m
Kedalaman = 6 m
Ketinggian muka air dari dasar = 3,5 m
Volume andalan DAS = 3000 x 3,5 x 25 = 262.500 m3
Volume keseluruhan DAS = 3000 x 25 x 6 = 450.000 m3
Tampungan maksimal DAS = 450.000 – 262.500 = 187.500 m3
Tinggi hujan = 560,706 x 12 = 6.728,472 mm/tahun = 6,73 m / tahun
Volume hujan = 6,73 x 3000 x 25 = 504.750 m3
Volume hujan yang tidak mampu ditampung DAS
= 504.750 – 187.500
= 317.250 m3
Perkiraan kebutuhan air penduduk di sekitar daerah perencanaan waduk
Asumsi :
Banyak keluarga = 100 keluarga
Jatah air bersih = 25 liter per keluarga per hari
Jatah air bersih tahunan = 25 x 365 = 9125 liter per keluarga per tahun
Total = 100 x 9125 = 912.500 liter per tahun = 912,5 m3/tahun
Sehingga volume perencanaan waduk adalah
= 317.250 + 912,5 = 318.162,5 m3
1.4 Perencanaan Dimensi Waduk
Volume awal perencanaan waduk adalah sebesar 318.162,5 m3.
Namun, kita perlu menambahkan volume lebih kurang 30% sebagai faktor
pengaman bila suatu saat ternyata luapan sungai ternyata lebih besar dari
yang kita duga.
Oleh sebab itu, volume perencanaan waduk adalah sebagai
berikut :
= volume awal + (30% x volume awal)
Volume perencanaan waduk = 318.162,5 m3 + (30% x 318.162,5)
= 413.611,25 m3
Dimensi waduk yang akan kita gunakan adalah berbentuk dasar segi
panjang dengan spesifikasi ukuran sebagai berikut :
Panjang = 200 meter
Lebar = 150 meter
Tinggi = 15 meter
Tebal dinding = 1,5 meter
Sehingga, volume waduk adalah sebagai berikut :
= 200 x 150 x 15 = 450.000 m3
Kontrol
Volume perencanaan waduk < Volume waduk yang telah dibangun
413.611,25 < 450.000 ...... OK!
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari makalah ini, dapat ditarik kesimpulan bahwa :
Waduk merupakan salah satu cara dan rekayasa bangunan yang di-
gunakan untuk memenuhi kebutuhan air manusia
Untuk merencanakan sebuah waduk, kita memerlukan beberapa data
seperti : data morfologi sungai, data curah hujan tahunan, data
kebutuhan air penduduk sekitar dan sebagainya.
Dari hasil perencanaan tersebut, diperoleh data bahwa panjang waduk
yang digunakan adalah 200 meter, lebar waduk 150 meter, dan tinggi
waduk 15 meter.
5.2 Saran
Saran penulis dalam makalah ini adalah :
Perencanaan waduk hendak memperhatikan kondisi medan tempat
akan dibangunnya waduk tersebut. Seperti kondisi tanah, elevasi
waduk serta kemiringannya, dan faktor keamanan lainnya.
Perencanaan waduk membutuhkan tenaga kerja yang ahli serta metode
pelaksanaan yang mantap untuk mencapai hasil yang maksimal
Bila perencanaan volume luapan melampaui volume waduk rencana,
maka kita hanya perlu memperbesar dimensi waduk tersebut.
Daftar Pustaka
Triadmojo, Bambang. 2010. Hidrologi Terapan. Yogyakarta : Beta Offset
Linsley R.K, 1989. Teknik Sumber Daya Air. Jakarta : Airlangga
Wilson E.M., 1993. Hidrologi Teknik (terjemahan). Bandung : ITB
Sri Harto. 1993. Analisis Hidrologi. Jakarta : Gramedia
www.Google.com/ Evaluasi Kapasitas Tampung-doc
www.google.com/ Pengertian Waduk Menurut Para Ahli-pdf
www.google.com/ perencanaan waduk dan mekanisnya-pdf
www.google.com/ bendungan-doc
www.google.com/ contoh analisa perhitungan debit sungai-pdf
Recommended