,Wi

rtniJl'

+id,l (

,mh{,,

f,$"tlt:

l.t

!I,ti'l

l'l,t

^, '.,-i.eri

+l

/

t' .'

iI

ItII

tI

iI

'r" "

-'f

Itl

N

GmbangkttistriltbnagaAtr

M.M. DANDEKARGurubesar dalam Bidang Teknik Sipil

Malaviya Regional Engineering CollegeJAIPUR

, K.N. SHARMADosen dalam Bidang Teknik Sipil

Malaviya Regional Engineering CollegeTNPUR

D. BAMBANG SETYADI

Pendamping:

SUTANTO FEREAIKANBAHAN PUSTAKA

T.A.2000?)

ffigEEPENERBIT TJMVERSITAS INDONESIA(Ur-PRESS) r.991

Perpustakaan Nasional: Katalog Dalam Terbitan (KDT).

DANDEKAR,.M.M.Pembangkit Listrik Tenaga Air / M.M. Dandekar din K.N. Shar-

ma; penerjemah, D. Bambang Setyadi, Sutanto. - Cet. l. - Jakarta:Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press), 1991.

x, 566 hlm.; ilus.; 16 cm.

Judul asli: Water Power Engineering ,

Daftar PustakaIndekslsBN 979-456-072-3.

l. Pembangkit listrik tenaga air. I. Judul.II. Sharma, K.N.' III. Setyadi, D. Bambang.III. Sutanto.

62t.ll

@ Hak penerjemah dan penerbit dilindungi Undang-Undang.Cetakan pertama 1991.

Pengarang : M.M. Dandekar dan K.N. SharmaPenerjemah : D. Bambang Setyadi

Pendamping : SutantoKorektor: Iif St. Ulfah

. Setting : MarmanAtak : Maryo

Repro Film : UmiyatiOperator Cetak : Sulardi, Sumardi, Bambang Bioso

Dicetak oleh : Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press)Penerbit : Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press)

Salemba 4, Jakarta 1O430, Telp. 335-373

,Edisi Asli Bahasa Inggrisberjudul Water Power Engineering

diterbitkan oleh Vikas Publishing House PVT LTD, 1979

Buku ini diierbitkan dalam rangka pengadaan buku teks untuk Perguruan Tinggi, beker-jasama dengan Proyek Pengembangan Pendidikan Tinggi (World Bank Education IX Pro-ject), Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Pen,6i62uo

lqu,o t.

!lr

Lr Dengan kasih dan sayang, untuk

Madhav, Malai, ShobhanaMohan

(Alm.) Mathura Nath, Rama,,Chqtld,yikar' r'

. Katnla,"Nath

,,.t

Proycls

t

MT[, IKPETTPUSTI KAAI\I OABRAH

J,,\u./& Tl!itJ{l

Nnmpl It*rrl :

eo.?6y rp&t p tb 9,r9/ t$ 9,

TVnLd toomO4[s2_

li

\

UCAPAN TERIMAKASIH

Kedua pengarang buku ini mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak yang secara ikhlas memberi izin peng-gunaan bahan-bahan penerbitannya. Ucapan terimakasih disampai-kan kepada: Allis-Chalmers Mfg. Co., AS; Beas-Sutlej Link Mana-gement Board, India; Bhakra Management Board, India; Bharat Hea-vy Electricals Ltd., India; Central Water and Power Research Station,Pune, India; Dominion Engg. Works, Canada; English Electric Co.,Ltd., Inggris; Escher Wyss Ltd., Swiss; Irrigation Research Institute,Poondi, India; Kerala State Electricity Board, India; Linden - Alimak,Swedia; Vevey Engg. Works Ltd., Swiss; Water Power and Dam Cons-truction, London, Inggris; "Water Power Development", Jilid I danII, E. Mosonyi, Penerbit Akademi Ilmu Pengetahuan Hungaria,Budapest.

t

\

PRAKATA

Pada hakikatnya buku ini direncanakan sebagai buku ajar bagi ma-hasiswa yang berminat pada Pembangkit Listrik Tenaga Air (pLTA).Bidang ini wilayah yang luas dalam rekayasa, meliputi berbagai disip-lin dan membutuhkan berbagai jenis buku pegangan agar dapatmemahami seluruh aspeknya. Sesungguhnya, banyak buku peganganseperti itu telah tersedia. Namun, sulit ditemukan buku yang mema-dai untuk keperluan instruksional dalam bidang rekayasa. Karena se-gi ini merupakan motivasi utama dalam menulis buku ini, kami sa-ngat mengharapkan bahwa para insinyur lapangan, yang aktif dalambidang ini, akan memperoleh penjelasan dalam risalah penjelasannya.Asas-asas disain pokok dipaparkan secara teliti dan rincian soal-soallatihan disain diberikan pula. Bab-bab mengenai hidrologi, rancanganbendungan, turbin dan peralatan mekanik dan elektrik memang me-rupakan bidang pengetahuan yang luas, dan memasukkan prosedurdisain yang komprehensif tidaklah mungkin dalam buku ini.

Kami telah berusaha sejauh mungkin mencakup semua informasimutakhir. Rekayasa Tenaga Air telah maju pesat dalam dua puluhlima tahun terakhir ini, dan kami dengan sadar berusaha memperke-nalkan semua konsep dan latihan penerapan modern hepada pem-baca. Kami mengutip sejumlah contoh dari proyek-proyek tenaga airdari seluruh dunia guna menjelaskan dan menekankan asas-asasumum. Metodologi penghitungan dijelaskan dengan penguraiancontoh-contoh.

Tidak seperti dokumen riset, pada dasarnya buku ajar merupakanpilihan informasi dari sumber-sumber yang berlainan. Kami berteri-ma kasih atas segala bantuan dari para penyumbangyang terdahuludalam bidang ini. Kami tidak memberikan rujukan yang terinci da-lam naskah, hanya memasukkan daftar-daftar rujukan yang pentingpada bagian akhir buku ini. Tetapi, kami secara istimewa ingin me-nyebut 'magnum opus' Dr. Emil Mosonyi Perkembangan Tenaga Air,begitu pula Jurnal Tenoga Air dan Bangunon Bendungan sebagai duasumber penting penjelasan kami.

x Prakata

Kiranya tidaklah mungkin menyebut nama-nama semua pribadi yang

telah mengulurkan bantuan dalam proyek ini. Tetapi kami ingin me-

nyebutkan penghargaan kami kepada Kepala, Malaviya Regional Engi-neering College, Jaipur (India) yang mengizinkan kamimenyusun pro-yek ini, kepada University Grants Commission, India, yang menspon-sori proyek ini dan menyediakan bantuan keuangan dalam bentuk bea-

siswa, dan kepada National Book Trust, lndia, yang memasukkan bukuini dalam program penerbitan buku ajar yang diberi subsidi. Kami sung-

guh berterima kasih kepada dewan penyunting yang ditunjuk oleh UGC(India), yang terdiri dari Dr. Jagdish Lal, KepalaM.N.R. EngineeringCollege, Allahabad, Dr. S. Narasimhan, Guru Besar, IIT, Bombay,dan Prof. M.A. Brahmnalkar dari Balchand College of Engineering,Sangli, yang telah memeriksa naskah dan memberi saran yang ber-

harga. Usaha dan perhatian mereka sangat kami hargai.Ucapan terimakasih juga kami tujukan kepada teman-teman seja-

wat dan staf dalam Departemen kami, terutama kepada Tuan D. Jag-

tani, yang menyediakan bantuan sekretariat yang cakap selama pro-yek penulisan buku ini.

PARA PENGARANG

L*

Tdan 1

\-/'''

t t1 (!'"rr nif 'I1 \ '

i

l..,.,, n (r,r./' / c r; [., , r

("i l'"' J"" 1r' i /'i' "

DAFTAR ISI

"")

TENAGA AIRPendahuluan. Sumber-sumber Energi. Tingkat Peman-faatan Tenaga di Dunia. Tenaga Air. Tempat ListrikTenaga Air dalam Sistem Tenaga. Tegangan Transmisi danPLTA. Taksiran Potensi Tenaga Air.

HIDROLOGI UMUMUmum. Hidrologi dan Hidrometeorologi. Cabang-cabangHidrologi. Daur Hidrologi Sebagai Suatu Sistem. DaurHidrologi. Persamaan Hidrologis. Peresapan. Penguapan.Aliran Sungai. Hidrologi Stokastik. Contoh Ilustrasi.

l-15

16-33

Bab 3 PRESIPITASI 34-59

Pendahuluan. Kejadian dan Penyebab TerjadinyaPresipitasi. Pengukuran Curah Hujan. Interpretasi DataHujan. Penyajian Data Curah Hujan Secara Grafis.Presipitasi Maksimum. Pola Curah Hu;an di India. Con-toh llustrasi.

/')

(y'

i Bab/- 't

4 LIMPASAN DAN ALIRAN SUNGAI 60.104

Proses Limpasan. Analisis Aliran Sungai. Hidrograf.Lengkung Masa. Lengkung Jujuh Aliran. HubunganCurah Hujan-Limpasan. Faktor-faktor yang Mempenga-ruhi Limpasan. Perkiraan Limpasan. Metode PerkiraanLimpasan. Analisis Aliran Rendah. Limpasan Banjir.

_. - ..|\4etode Hidrograf Satuan. Contoh Ilustrasi.,/

/nao / BEBAN LIsTRIK pADA TURBIN AIR r0s-u7,/ Umum. Lengkung Beban. Faktor Beban. Faktor

rxii Daltar Isi

Kapasitas. Faktor Kegunaan. Faktor Keragaman'Lengkung Jujuh Beban. Tenaga Tetap' Tenaga Sekunder'

Ramalan Beban. Contoh llustrasi.

Bab 6 TIPE.TIPE PEMBANGKIT LISTRIK TENA.GA AIR-I(Pembangkit dengan Tekanan Air Tinggi dan Ren-

dah)

Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Air. PembangkitListrik Pada Aliran Sungai. Susunan Umum PembangkitListrik Tenaga Aliran Sungai. Bendungan Pembangkit

Tenaga Listrik di Lembah. Proyek Saluran Pengalih

Aliran. Pusat Pembangkit Tenaga Pengalih AliranBerkepala Tinggi. Penyimpanan dan Kolam' ContohIlustrasi.

Bab 7 TIPE.TIPE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGAAIR_II(Pembangkit Listrik Tenaga Pompa)

Perencanaan Dasar. Sejarah Pengembangannya' Keun-

tungan Pembangkit Listrik Tenaga Pompa' Tipe-tipe Pem-

Uangtlt Listrik Tenaga Pompa. Faedah Relatif Dua Unitdan Tiga Unit Pengaturan. Pengaturan Tiga Kesatuan'

Pembalikan Tenaga Listrik Pompa Turbin' Masalah-

masalah Operasi. Tofografi. Cadangan-cadangan dan

Angkutan Air. Rumah Tenaga Listrik' Efisiensi dari Pem-

bangkit Listrik Tenaga Pompa. Contoh Ilustrasi'

Bab I BENDUNGAN

Umum. Sejarahnya. Fungsi Sebuah Bendungan'

Klasifikasi dari Bendungan. Pemilihan Tempat dan

Pemilihan Bendungan. Bobot,/Gaya Berat Bendungan'

Bendungan-bendungan Tanggul Pada Umumnya' Ben-

dungan Lengkung. Bendungan Bertiang Penopang'

Keamanan Bendungan. Contoh Ilustrasi'

Bab 9 PELIMPAH

Umum. Tipe-tipe Pelimpah. Pintu-flntu Pelimpah. Pintu-

pintu tidak Otomatis. Pintu-pintu Otomatis. Pintu AirBendungan. Peredaman Energi di Hilir Pelimpah. Con-

toh Ilustrasi.

tlt-161

162-185

186-240

\

241-268

lDaftar ist xiii

Bab 10 PENGANGKUT AIR-I 269-306(Batang Pipa dan Perlengkapannya)

Umum. Klasifikasi Batang Pipa. Kriteria perencanaanBatang Pipa. Diameter Ekonomis Batang Pipa. BalokJangkar. Katup Pipa Saluran. Jenis Katup. Bengkokan danPipa Bermulut Banyak. Contoh Ilustrasi.

Bab ll PENGANGKUT AIR-II 307-33t(Pukulan dan Gelombang Air)Pendahuluan. Pukulan Air. Gema dalam Tabung Pipa.Gelombang-gelombang Saluran. Tangki-tangki Gelom-bang. Contoh llustrasi.

Bab 12 PENGANGKUT AIR-III 339-390(Tempat-tempat Pengambilan, Saluran-saluran,Terowongan-terowongan)

Tempat-tempat Pengambilan Air. Jenis-jenis BangunanPemasukan. Kehilangan-kehilangan dalam pengambilan.Perjalanan Udara pada Pengambilan. Pemasukan Udara.Saluranrsal\ra$ Air. Forebay. Terowongan-t€rowongan.

\Bab 73 TURBIN-TURBIN 391-453

Pendahuluan, Je-nis-jenis Turbin Utama. .Segi-segiHidraulik. UkuranTiiibin. Segi-segi Konstruksi daripadaTurbin. Susunan Tata Letak. Turbin Hidraulik. Segitiga-segitiga Kecepatan dan Nomenklatur. Persamaan-persamaan Aliran Dasar. Tube-tube Sementara. TurbinKapitasi. Pengaturan Turbin. Uji Model Turbin.

. Karakteristik dari Turbin. Contoh Ilustrasi.

Bab 14 PERALATAN LISTRIK DAN MEKANIK 454-473

Umum. Dinamo/Generator. Pembentukan. Penyegaran,Pendinginan dan Pelumasan. Transformator. Alat-alatPenghubung dan Pembagi. Perlengkapan Kamar Pengon-trol. Perlengkapan Mekanik. Perpindahan dari Listrik

. Mesin.

Bab 15 PERENCANAAN STASIUN TENAGA AIR 474-496

Umum. A. Siasiun Tenaga Air di Atas Permukaan Tanah.Struktur Stasiun Tenaga Air. Dimensi Stasiun Tenaga Air.Penerangan dan Ventilasi. Variasi dalam Perencanaan Sta-siun Tenaga. B. Stasiun Tenaga air di Bawah Tanah.Umum. Latar-Belakang. Lokasi Stasiun Tenaga di Bawah

I

I

xiv Daftar Isi

Tanah. Jenis Stasiun Pembangkit Tenaga di Bawah Tanah'

Keuntungan Pembangkit Tenaga di Bawah Tanah' Kom-

ponen Pembangkit Tenaga di Bawah Tanah' Tipe-tipe Ba-

ian. Keterbatasan Pembangkit Tenaga Bawah Tanah' Pe-

i"rr"anaan Struktural Bangunan Pembangkit Tenaga'

Bab 76 TENAGA LISTRIK SEHUBUNGAN DENGANAIR PASANG 491-520

Terjadinya Air Pasang. Tenaga Listrik Sehubungan

dengan Air Pasang-Prinsip Dasar. Sejarah Perkem- 'bangan. Lokasi Pembangkit Listrik Tenaga Air Pasang'

Kesulitan pada Pembangkit Tenaga Air Pasang. Kom-ponen Pembangkit Listrik Tenaga Air Pasang. ModelPembangkit Tenaga. Susunan Kolam Tunggal. Sistem

Kolam Ganda. Kerjasama Sistem Kolam Ganda. Aspek

Bangunan. Perkiraan Energi dan Tenaga. Pengaturan Pro-duksi Tenaga. Kontrol Kerusakan dan Kualitas Beton.

Studi Kelayakan. Kawasan Tenaga Air Pasang yang

Berpengharapan. Contoh Ilustrasi.

Bab 17 BEBERAPA PROYEK PEMBANGKIT LISTRIKTENAGA AIR YANG KHAS 52I-543

Pengantar. Proyek Beas. Proyek Bendun_gan Tarbela. Pro-yek Bendungan Lengkung Iddiki. Proyek Air PasangRance. Proyek Waduk Pompa Revin.

Lampiran

Beberapa Satuan yang Berguna

Daftar Pustaka

Indeks Subjek

sis-sst

555-555

s56-s61

562-566

I

r \

BAB I

TENAGA AIR

PENDAHULUAN

Tenaga merupakan suatu unsur penunjang yang sangat penting bagipengembangan secara menyeluruh suatu bangsa. Pemanfaatannya se-ca.ra tepat guna akan merupakan suatu alat yang ampuh untuk merang-sang pertumbuhan perekonomian negara. Berdasarkan alasan terse-but, dapat dimengerti apabila pada akhir-akhir ini permintaan akanpembangkit tenaga semakin meningkat di negara-negara seluruh du-nia. Secara garis besar dapat dikatakan bahwa, ditinjau dari segi kebu-tuhan tenaga, hampir dapat dipastikan semua negara di dunia benar-benar sedang mengalami 'krisis energi' dan berbagai kesibukan dila-kukan untuk menjajagi pemanfaatan berbagai alternatif pembangkitenergi untuk memenuhi kebutuhan yang terus meningkat. Jika digu-nakan perkiraan berdasarkan stan{ar yang berlaku di Amerika Seri-kat, penggunaan energi di seluruh dunia pada tahun 2000 akan men-jadi empat kali dari kebutuhan tahun 1970. Semakin jelas bahwa ha-rus ada suatu gagasan baru mengenai sumber-sumber penghasil ener-gi dan rumusan program,program pelaksanaan. dengan efisiensimaksimal.

SUMBER-SUMBER ENERGI

Kekaguman manusia terhadap semua gejala alam telah menimbulkandaya tarik untuk memanfaatkannya bagi kesejahteraan kehidupannya.Pasang-surut lautan, parlas matahari, energi angin, semuanya diang-gap memang diciptakan guna memenuhi kebutuhan mereka akan sum-ber energi untuk mencapai kesejahteraan kehidupan umat manusia.Meskipun demikian, seperti diketahui sampai saat ini, pengembangantenaga secara besar-besaran dari sumber-sumber tersebut masih be-lum merupakan suatu kelaziman. Sesuai dengan kriteria pembangkittenaga secara besar-besaran, tiga sumber terpenting yang sangatumum sehingga sering dikatakan konvensional, jika diurutkan sesuai

r-2 Pembangkit Listrik Tenaga Air

clengan urutan pentingnya, dapat disebutkan:

O Tenaga uap, (t) Tenaga air, dan (iir) Tenaga nuklir'Sumber-iumber lain untuk pembangkit tenaga, tentu saja tidak di-

ragukan nilainya, tetapi jika dibandingkan dengan besarnya tenaga

ya-ng dihasilkan oleh ketiga sumberdaya utama tersebut, kontribusi'nya memang sangat terbatas. Dengan dernikian, sumber-sumber lain

tersebut, tetafr Alltasifikasikan sebagai sumberdaya tidak konvensio-

nal dan dapat disajikan seperti berikut ini:(l) Tenaga pasang surut, (il) Tenaga panas matahari, (iil) Tenaga

pu"u, bum], (iv) Tenaga angin, dan (v) Medan magnet hidrodinamik.Uraian dalam bab dan seluruh isi buku ini dibatasi hanya menca-

kup tentang pembangkit listrik air dan segala sesuatu yang dianggap

penting dan bersangkutan dengan hal tersebut"

TINGKAT PEMANFAATAN TENAGA DI DUNIA

Kebutuhan akan tenaga hampir semua negara meningkat secara he-

bat sekali. Sedemikian hebat sehingga semua gambaran yang disaji-

kan akan segera menjadi kedaluwarsa bahkan sebelum tinta cetaknya

mengering. Meskipun demikian, sekedar untuk mendapatkan gambaran

.r-r-. kiL dapat menengok gambaran pada tahun 1972. Jumlah energi

yang dibangt<itt<an di seluruh dunia untuk tahun tersebut sebesar 5620

fWt tf tWh : 10e kwh). Pada tahun l97l-72, peningkatannya

sebesar 400 TWh. Hal ini menunjukkan peningkatan hampir sebesar

890 per tahun, atau berarti produksi akan menjadi hampir dua kali-

nya balam kurun waktu l0 tahun. Dari seluruh produksi ini' yang ber-

aial dari energi air adalah sebesar 1290 TWh dan energi nuklir sebe-

sar 57 TWh, dalam persentase masing-masing mendekatiZlqo danllqo.

Sisanya berasal dari bahan bakar fosil.Bukan merupakan sesuatu yang mengherankan jika sebagian besar

energi yang dibangkitkan tersebut dihasilkan dan dimanfaatkan oleh

dua tekuatan raksasa dunia, yakni Amerika Serikat dan Uni Soviet.

Gambaran mengenai pemanfaatan energi untuk Amerika serikat (1973)

dan Uni Soviet masing-masing sebesar 1856 TWh dan 1000 TWh. Atau

hampir sebesar 5090 dari seluruh energi yang dibangkitkan pada ta-

hun yang bersangkutan. Yang berasal dari tenaga air dari angka ter-

' sebui.*ing-*aiing sebesar 272Tyhdan 160 TWh (masing-masing

mendekati 15 sampai 1690). Kapasitas terpasang tenaga air di Ameri-

ka Serikat dan Uni soviet masing-masing sebesar 61,3 GW dan 37,1

GW (l GW : I juta kW) (1973). Jumlah kapasitas terpasang daya

air seluruhnya mendekati 200 GW. Perlu diketahui, jumlah seluruh

potensi tenaga air yang mungkin untuk dikembangkan di seluruh du-

nia adalah sekitar I1.000 TWh per tahun dan hampir 8890 dari po-

t

\

Tenagu,.lir I

tensi tersebut tetap Lrelum termanfaatkan.Gambaran tersebut terlihat luar biasa jika dibandingkan dengan gam-

baran keadaan di India, jumlah seluruh kapasitas terpasang sebesar2l GW, dari jumlah tersebut 7 ,2 GW berasal dari tenaga air, produk-si energi tahunan sebesar 71,15 TWh, yang berasal dari tenaga air se-

besar 28,5 TWh (1975).Jika ditinjau pemanfaatan energi per kapita, maka pemanfaatan ter-

tinggi adalah di Norwegia (dengan 9990 sumber energinya berasal daritenaga air) yakni sebesar 156000 kWh per tahun. Angka itu berlipatgandajika dibandingkan dengan angka untuk India yang sebesar 100kWh per tahun.

Tabel 1.1 berikut ini menyajikan persentasi dari tenaga dibanding-kan dengan seluruh pembangkitan pada beberapa negara.

TABEL 1.1*

No. Negara Jumlohkapasitaslerpasong

(GW)

Tenaga air Tenoga airterposang terpasang

(GW) (Vo)

l. Amerika Serikal2. Uni Soviet3. Jepang4. Norwegia5. Perancis6. Kanada7. Cina8. India +

340166'16,5

14,1

43,247,032,021,0

61,337 ,l20,214,016,23l ,010,0

1a

16,218,627,09e,938,066,0 '31,014 1

*Keadaan rahun 1973- I974.+Keadaan tahun 1975.

Listrik Tenaga Air di India ,Pembangkit Listrik Tenaga Air di India dimulai pada tahun 1897

berupa listrik mikro-hidro, yakni dengan cara rriemanfaatkan arus su-ngai secara langsung di dekat Darjeeling. Pengembangan listrik tena-ga air secara besar-besaran yang pertama kali dilakukan adalah padaPusat Listrik Tenaga Air (PLTA) Sivasamudram di Mysore yang di-resmikan pada tahun 1902. Dengan kapasitas terpasang sebesar 4,5MW. Menyusul proyek Khopoli di Maharashtra yang mulai berope-rasi pada tahun l9l4 dengan kapasitas 50 MW. PLTA ini khusus mc-layani kebutuhan tenaga kota Bombay. Meskipun demikian, sampaidengan tahun kemerdekaan 1947, pertumbuhan yang terjadi tidak ter-lalu pesat dan jumlah pembangkit tenaga air sampai mcnjelang tahun

Pembangkit Listrik Tenogo Air

TABEL 1.2

Tahun Kapasitas terPasang,

dalam GW

Jimlah PLTA

PersentasePLTA

Sebelum 1950Sampai dengan 1956

Sampai dengan 1961

Sampai dengan 1966

Sampai dengan 1969

Sampai dengan 1975

Proyeksi sampai dengan1979Proyeksi sampai dengan198 I

,{3,45,65

10, l7t4,132t,0

35,4

50.4

0,560,941,924,15,91))

l3,6

22,9,*

24,521 ,534,040,54l,034,3

3 8,0

45,8

*Statistik Rencana Sepuluh Tahunan'

1947 hampir mendekati 500 MW. Riwayat pertumbuhannya dapat di-

lihat pada Tabel 1.2.Gambar 1.1 dan t.2 menyajikan secara grafis pola pertumbuhan

tersebut.

60

52

l.z<28F)

20

t2

Jumlah 1 iUaplPanas \ in"\I

,/x,./-'.)'

Nuklir

t941 50 55

Tahun

Gambar 1.1. Pengembangan tenaga di Inriia'

19807565

\

20000

1950 1960 1970 1980 1985

Gambar 1.2. PLTA di India.

Berdasarkan uraian di atas, jelas terlihat bahwa potensi tenaga airyang belum dikembangkan di negara itu masih sangat besar. KomisiPusat yang menangani masalah Air dan Sumberdaya (India), berda-sarkan hasil survei tahun 1958, menyatakan bahwa pemanfaatan po-tensi tenaga air secara ekonomis di India adalah sebesar 42 juta kW(42 GW), dengan faktor beban sebesar 6090 atau hampir setara de-ngan 221 TWh'l yang setara dengan 150 juta ton batu bara. Sebaranpotensi tersebut menurut wilayah dapat dilihat pada Tabel 1.3.

Jika ditinjau potensi dari setiap sungai, dari dua sistem sungai be-sar di India, yakni Brahmaputra dan Gangga saja potensi tenaga airyang belum termanfaatkan masing-masing sebesar 15000 MW dan 5000MW. Sungai Godavari dan seluruh anak sungainya mempunyai po-

TABEL T.3

lltilayah Kapasitas andalantenago air (GW)

Energi (TWh)

IB

Kapasitasterpasangstasiun tenaga air

l 5000

l2000

9000

6000

3000

Persentase tenaga air dari 'kapasitas- -.1 ----'''

terpasang \-- ,a,

MW terpasang

Tenaga Air

Persentase tenaga airdari jumlah kapasitasterpasang

(nt50

I

40

30

2C

l0

UtaraBaratSelatanTimurTimur Laut

10,737,t78,103,63

t2,46

56,437,742,619,I65,5

Jumlah (Seluruh India) 42,09

rAngka ini diperoleh dengan jalan berikut:(lz itoe x rosj 0,6=221i lot2 wtr = zzt x td xwh = zzt twh.

22t,3

I

lL

6 Pembangkit Listrik T'enaga Air

tensi tenaga sebesar 6000 MW dan hampir seluruhnya belum

dimanfaatkan.-- i"p".ti dikemukakan di atas, kapasitas sekarang ini hanya sebesar

?,2 GW atau sekitar l89o dari jumlah seluruh potensi tenaga air di

lndia. Laju pengembangan potensi tenaga air masih kurang dari 190

p", i"t "" Oan Uitum be"rarti apa-apajika dibandingkan dengan laju

iang dicapai oleh negaru-n.guiu maj-u di dunia' yakni sebesar 7slo per

iurr""". Laju pengemb-angan ,"b..u, 40/o yangdiproyeksikan untuk Ren-

cana pemtarrgurru., Liria tahun v masih lebih rendah jika dibanding-

kan dengan laju pengembangan di Amerika Serikat atau di Uni Soviet'

Satu hal yurg p"ri, dicatit, bahwa gambaran yang disajikan pada

Tabel 1.3 merupakan data lima belas tahun yang lalu' atau telah cu-

kup usang, sehingga perlu diremajakan' Berdasarkan konsep pengem-

bangan ying baru, khususnya mengenai pemanfaatan terjunan ren-

dah dan teknologi tiansmisi tegangan tinggi' banvlk sumber energi

vurrg ,.-.,ru dinilai kurang tayat< ditembangkan ditinjau dari segi ke-

iuvir.u, ekonomi, menjaJi layak dikembangkan' Suatu contoh dari

kasusiniialahadanyakemungkinanuntukmemanfaatkantenagase-besargGWdarin.gurutetanggaterdekatsepertiNepal'misalnya'

Hal lain yang perli diketahuilalah mengenai perkiraan faktor efi-

siensi sebes ar 60v/0. Konsep modern untuk pengoperasian PLTA ini

aiatatr justru pada tingkat efisiensi yang cukup rendah (misalnya' se-

kitar309o).Sebagaicontoh,rata-ratatahunanfaktorefisiensipadapr-re Grand coulee hanya sebesar kurang lebih 309o ' Dengan cara

pengoperasian seperti ini' akan lebih mudah untuk melipatduakan ka-

pasitas terpasangnya.Terlepas Oari semua itu, laju pertumbuhan memang terlihat masih

t urang memadai. Mungkin silah satu penyebabnya karena tenaga air

-"rrp-ufu., suatu kegiaian sektor pemerintah yang tidak memberikan

peluang peran serta bagi sektor swasta' Barangkali kebijaksanaan pe-

ngembangan potensi ilnugu air di seluruh lndia memerlukan penin-

jauan kembali secara menYeluruh'

TENAGA AIR

Tenaga air merupakan sumberdaya terpenting setelah tenaga uap/pa'

, nas. Hampir 30Eo dari seluruh (ebututran tenaga di dunia dipenuhi

oilt, puru,-pusat listrik tenaga air' Banyak negara yang hampir selu-

ruhproduksitenaganyabera-saldaritenagaair;sepertimisalnya'Nor-wegia, dengan gg"/, ;;ijumlah selurulr-kapasitas terpasang berasal

au."i t.nugu air. Di samping itu masih banyak negara-negara dengan

;;i;;tite"nasa ui, vu,gl'ai biasa tetapi masih belum dimanfaatkan'

Dua contoh yung iur.r't dicatat barangkali adalah Uni Soviet dengan

\

Tenaga Ait 1

sungai besarnya yakni Siberia yang akhir-akhir ini baru mulai dipi-kirkan pemanfaatannya, demikian pula Nepal dengan potensinya yanghebat berasal dari sungai-sungai yang bermata air di pegunungan Hi-rnalaya, masih menunggu dimanfaatkan. Berdasarkan perkiraan ka-sar, jumlah seluruh potensi tenaga air di seluruh dunia jika diman-faatkan sepenuhnya adalah sebesar 5000 GW. Lingkup dari tenagaair harus sepenuhnya dimengerti jika kita membandingkan dengan jum-lah seluruh kapasitas terpasang yang hanya mendekati 200 GW. Bah-kan di negara seperti Perancis, di mana pemanfaatan tenaga air secarakonvensional sudah dikembangkan sepenuhnya, telah mulai merintispengembangan suatu pusat listrik dengan sistem pembangkit kombi-nasi antara tampungan dan pompa

Tenaga air mempunyai beberapa keuntungan yang tidak dapatdipisah-pisahkan yang membuatnya makin menarik, seperti berikut ini:

(r). Bebg4.,b3.l_<al uptuk PLTU adalah batu bara. Berdasarkan pe-

ngertian yang sama, kita dapat mengatakan bahwa bahan bakar untukPLTA adalah air. Nyatanya suatu jurnal teknis yang terkenal mengenaitenaga air (La Houille Blanche) menamakannya dengan tepat seb?&ai"'Batu Bara Putih'. Tetapi kquqggulan bahan bakar untuk PLTA inisamadbkali tidak habis terpakai aiaupun berubah menjadi sesuatu yangHin. elfU sekarang ini menghadapi masalah pembuangan limbah-nya yang berupa abu batu bara. Sedangkan PLTA tidak menghadapimasalah yang serupa. Ia merupakan suatu sumber pnergi yang abadi,tidak seperti bahan bakaf fosil. Air melimpas melalui turbin, tanpakehilangan kemampuan pelayanan untuk wilayah di hilirnya. Ia ma-sih mampu mengairi sawah-sawah ataupun menghilangkan dahagakota-kota akan air bersih.

(ir) Biaya pengoperasian dan pemeliharaan PLTA sangat rendah ji-ka dibandingkan dengan PLTU atau PLTN. Pada PLTU, di sampingpengeluaran biaya untuk batu bara, perlu diperhitungkan pula biayatransporiasi bahan bakar tersebut. Demikian pula hal ini berlaku pa-da PLTA. Pada PLTA, transportasi "batu bara putih" berlangsungsecara alamiah hampir pada setiap kasus (kecuali pada PLTA dengansistem kombinasi antara tampungan dan pompa). Meskipun demikian,kelebihan kadangkala tidak terlihat, karena tertelan oleh bi:ya pem-bangunan yang sangat besar. Beban pembayaran bunga atas biaya mo-dal yang ditanam, seringkali merupakan sebagian besar dari biaya ta-hunan yang harus dipikul.

(ilt) fu-rbin-turbin pada PLTA bisa dioperasikan ataupun dihenti-kan pengoperasiannya setiap saat. Hal ini tidak dimungkinkan padaPLTU dan PLTN. Untuk memenuhi kebutuhan puncak yang hanyaterjadi selama beberapa jam saja, bukan merupakan masalah bagiPLTA, karena dengan kemampuannya untuk dioperasikan atau di-

8 Pembangkit Listrik Tenogo Air

hentikan kembali, hampir pada setiap saat merupakan suatu modal

utama dalam pengoper;sian sementara pada PLTU dan PLTN akan

mengakibatkan pimborosan bahan bakar yang luar biasa'

(iri) pI.fA, .,rtup sederhana untuk dimengerti dan cukup mudah

ur,i i dioperasikar,. Keturgguhan sistemnya dapat lebih diandalkan'

dibandingkan dengan sumber-sumberdaya lainnya'

tvl peiafatan pLtA yang niutakhir, umumnya memiliki peluang

y"rrg u"ru'. untuk bisa diopirasikan selama lebih dari 50 tahun. Hal

ioi Jrn p bersaing jika dibandingkan dengan umur efektif dari PLTN

yang sekitar 30 tahun.- (r) Mengingat kemudahannya untuk memikul beban ataupun me-

r.p"ri *"vike-mbali, pLTA juga bisa dimanfaatkan sebagai cadangan

*" bisa diandalkan pada risi.- kelistrikan terpadu antara PLTU,

PLTA dan PLTN.- (vii) Dengan teknik perencanaan ya19 mutakhir' pembangkit lis-

trik dapat minghasilkantenaga dengan efisiensi yang sangat tinggi mes-

kipun fluktuasi beban cukuP besar'

(viir) Perkembangan mutakhir yang telah dicapai pada pengembang-

an turtin air, telah dimungkinkan untuk memanfaatkan jenis turbin

yang sesuai dengan keadaan setempat''---1-ii; e.ngemblngan pLTA dengan memanfaatkan arus sungai da.

paimenimU]rrlkan juga manfaat lain seperti misalnya pari.wisata, per-

ikunu, dan lain-lain, sedangkan jika diperlukan waduk untuk keper-

luan tersebut dapat dimaniaatkan pula misalnya sebagai irigasi dan

pengendali banjir.'-el"prn kelemahan PLTA di antaranya yang paling menonjol ialah:

(r) S'ebagaimana telah disebutkan di atas, [rampi1qg4gge-Ll-"f{ 11e

ryiut"" plovek padat 1o-!al' Seperti lavaknva pIovgI Pu.qI modal

iang tain, taju pingemb-alian modalPloyek lLl'A adalahlenetah'' (;7) rraasa p"tiiupl., suatu paoyek PLTA pada umumnya memakan

*"t iu yang cukup lama. Semenjak proyek berupa gagasan awal sam-

pai dengan saat pengoperasiannya, seringkali memakan-waktu seki-t

i* *;"I"n ,urnpui aengan lima belas tahun' Untuk suatu PLTU' masa

persiapan pada umumnya lebih singkat-(iif) PLiA sangat tergantung pada aliran sungai secara alamiah'

Sedangkan aliran ,.rrrgu] tersebut sangat bervariasi' sehingga pada

umumnya tenaga andalan atau tenaga mantap akan sangat lebih kecil

jikadibandingkandengankapasitastotalnya.Haliniberartibahwapotensi yurg idu tidak akan termanfaatkan sepenuhnya' andaikata

iirencanakan faktor kapasitas yang tinggi untuk suatu PLTA' Se-

baliknyajikaPLTAdirancangdenganfaktorkapasitasyangren-dah, aian-mengakibatkan sebagian dari peralatan hanya akan terman-

faatkan selama beberapa waktu saja dalam satu tahun, sehingga mo-I

I

\

Tenaga Air 9

dal yang sangat berharga yang telah ditanam akan menjadi modal mati.Dengan mengembangkan suatu sistem jaringan kelistrikan secara ter-padu yang pengendaliannya dilakukan dengan bantuan komputer, haltersebut bukan merupakan masalah lagi.

TEMPAT LISTRIK TENAGA AIR DALAM SISTEM TENAGA

Suatu sistem jaringan kelistrikan terpadu harus mampu melayani la-ju kebutuhan daya maksimum yang dikenal sebagai beban puncak.Kebutuhan beban puncak ini pada umumnya hanya untuk sebagianwaktu saja. Sehingga umumnya kebutuhan beban dibagi dalam duabagian, yakni, beban dasar yang harus dipenuhi hampir sepanjang ta-hun dan beban puncak. Beban puncak ini dapat dibedakan menjadibeban puncak bulanan ataupun beban puncak harian. Pada suatu sis-tem jaringan terpadu, umumnya perencanaan dilakukan sebagai be-rikut: beberapa pembangkit dioperasikan untuk melayani kebutuhanbeban dasar, sedangkan yang lain dioperasikan untuk melayani be-ban puncak saja. Pada suatu sistem pembangkit tenaga gabungan an-tara PLTU, PLTA dan PLTN, misalnya, akan timbul dua pertanyaan.Pertama, bagaimanakah taktik perencanaan yang dipakai agar diper-oleh suatu komposisi pembangkit gabungan yang memadai, katakanmisalnya, berapa bobot/persentase dari masing-masing jenis pembang-kit? Pertanyaan kedua, jika lengkung-beban diketahui, bagaimana-kah mengoperasikan berbagai pembangkit tenaga tersebut agar kebu-tuhan beban bisa dipenuhi secara memuaskan?

Pertanyaan pertama mengandung dua aspek. Pertama, jika poten-si sumberdaya alam merupakan suatu kendala dalam menentukan pilihan. Dalam hal ini, jikatersedia pqtensi air yangberlimpah-limpah tetapi ti-dak tersedia potensi sum-berdaya alam yang mema-dai untuk mengoperasikanPLTU maupun PLTN; ma-ka sistem pembangkit ga-bungan yang dipilih adalahsistem dengan bobot/per-'sentase yang sangat tinggiuntuk PLTA-nya. Jika po-tensi sumberdaya alam bu-

6dla

uaoungan

--t>

Gambar 1.3. Optimisasi pembangkit gabungan.

kan merupakan suatu kendala, maka komposisi gabungan harus di-atur sedemikian sehingga mempengaruhi nilai ekonominya secara

Cabungan

l0 Pembongkit Listrik Tenago Air

menyeluruh. Untuk mem-pelajari hal ini, suatu studiinalisis sistem harus dila-kukan, dan juga mengenai

lengkung-lengkung hu-bungan antara biaYa dan

berbagai komPosisi daripembangkit gabungan'(Gambar 1.3) daPat disiaP-kan untuk membantu me-

nentukan suatu Pilihanyang oPtimum. Di India

1

-.a6,oE

Gambar 1.4. Waktu Pengoperasian PLTA(Tipikal bulan-bulan musim dingin atau

musim panas).

bobot/persentase dari PLTA dalam sistem pembangkit-gabungan te-

iJ-.rringkat dari2jgo pada tahun l95l menjadi 3890 pada tahun

1970.

Pertanyaan kedua ialah, bagaimana mengoperasikan jaringan pem-

bangkit gabungan secara terpadu jika lengkung bebansudah terten-

tu. ftal ini juga memerlukan suatu analisis sistem yang hati-hati. Da-

lamhalrnenyangkutPLTA,tigaprinsipdasarberikutiniperlu*rBrffiff:l

beban pada pLTA seyogianya maksimumpada saat alir-

,l*fU-iut maksimum. Di India, selama bulan-bulan musim hujan,

aliran pada umumnya sedang mencapai puncaknya dan kesempatan

ini harus dimanfaatkan semaksimal mungkin. sebagai kesimpulan yang

o"put ait*ik dari hal ini ialah, alokasi beban pada PLTA semestinya

sefe.if mungkin pada musim kemarau dan persediaan air di waduk-

waduk sedang menyusut. Di India khususnya, sehubungan degan va-

riasi curah tru3an ini, tampungan persediaan di waduk pada bulan-

bulan kering pada r-u-ny" sibagian besar diprioritaskan untuk iri-g"ri-o-ip"a-"'untuk pembangkit tistrit< (pada kasus di mana terjadi per-

"tsB:i"f lH;:tilhk mengefekti fkan pengalokasian beban i ni,

,"tY6 t uiur diperlratit<an bahwa, PLTA secara alamiah paling sesuai

dan menguntungkan jika dimanfaatkan untuk melayani kebutuhan be-

ban_i1uncak.- ,fif, p.',.A dengan sistem gabungan antara tampungan dan pom-

p"\1/u1g digunakin untuk mimenuhi kebutuhan beban puncak jam-

i"--y"ng tribut"r, memerlukan perhatian khusus. Diperkirakan laju

ii.itu*U-rf,un pLTA jenis ini mancapai 1590 pada tahun 1980- Hasil

iari pengalokasian ueuan tersebut dapat dilihat pada lengkung beban

seperti disajikan pada Gambat 1.4-

Waktu (Bulan) '_;

i

I

Tenoga Air I I

TEGANGAN TRANSMISI DAN PLTA

Satu faktor dinamika yang sangat penting pada pengembangan tena-ga adalah peran tegangan transmisi. Tabel 1.4 menyajikan suatu stu-di perbandingan pertumbuhan tegangan transmisi di India dan Ame-rika Serikat selama 70 tahun terakhir.

TABEL 1.4

Teganggn dalam kV

Amerika Serikot

l90l-10t9tt-20l92l-30193 r-401941-50l95l-60l96l-70t97 t-75

666666

t32r32220220220 dalr 4N

33 dan 66r32220287287345 dan 500500765

Dapat dilihat bahwa peningkatan tegangan transmisi telah terjadiberupa lompatan-lompatan di Amerika Serikat. Diharapkan dalam da-sawarsa mendatang akan melewati ambang 1000 kV. Di pihak lain,lompatan besar dalam hal tegangan transmisi di India.terjadi baru padaakhir-akhir ini saja. Jaringan utama yang telah dipasang untuk 400kV adalah antara Dehar-Panipat Ganjang 200 km), Kishtwar-Jullundur(250 km), Jambur-Satpura (550 km), Obra-Lucknow (400 km) danKoradi-Kalwa (700 km). Hampir semuanya baru beroperasi pada ta-hun 1980. Dirasakan masih terlalu awal untuk membicarakan tentangtegangan-tegangan tinggi seperti misalnya 500 kV atau 750 kV untukkeadaan India sekarang ini. Walau bagaimanapun, jelas bahwa un-tuk beberapa tahun mendatang ini akan terus berkembang sistem trans-misi tegangan-tegangan tinggi baik AC atau DC, masing-masing di-sebut sebagai EHV dan HVDC.

Apakah dampak dari perkembangan tersebut pada PLTA? Jelas-lah bahwa kehilangan-kehilangan yang terjadi pada sistem transmisiakan semakin berkurang jika digunakan tegangan transmisi yang se-

makin tinggi. Sehingga dimungkinkan untuk dibuat jaringan trans-misi yang semakin panjang. Misalnya, untuk jaringan 400 kV, jaring-an transmisi sepanjang 700 sampai 800 km masih cukup ekonomis.Sebagai hasilnya, lokasilokasi yang semula dianggap terlalu jauh daripusat-pusat beban sekarang menjadi cukup ekonomis untuk dikem-bangkan. Wilayah Timur Laut India mempunyai potensi sekitar 150fi)

'12 Pembangkit Listrik Tenago Air

MW dengan pusat beban kurang lebih pada jarak 1000 km. sama hal-

nya dengan negara-negara di wilayah pegunungan Himalaya seperti

I.Lpd dan Sikkim mempunyai potensi sebesar 9000 Mw dan dengan

jaringan transmisi sepanjang 1000 - 1200 km, sumber energi yang cu-

iup b"r"r itu kini dapat dipertimbangkan untuk dikembangkan lebih

tanjut. Jelaslah bahwa dengan kemungkinan tegangan transmisi yang

lebih tinggi perlu dilakukaripeninjauan kembali taksirair potensi sum-

berdaya air di seluruh wilayah negeri.

:,.. .1" TAKSIRh.N POTENSI TENAGA AIR

sebelum suatu PLTA dipertimbangkan, sangat penting untuk menaksir

ketersediaan tenaga dari debit sungainya dan tinggi energi yang terse-

dia di lokasi. Jika Pom kgldetik merupakan tenaga potensial suatu

aliran yang mempunyai tinggi energi sebesar H^ dan kapasitas mela-

kukan debit sebesar Q m3/detik. Maka tenaga potensial teoretis da-

pat dinyatakan sebagai

Pp : w QH (m kgldetik) . . .(l.l)di mana w, adalah berat jenis air sebesar : 1000 kg/m3 ' Rumus ter-

sebut dapat dituliskan dalam satuan 'daya kuda' dan kW mefijadi:

ro : ff: 13,33 QH $tP)

Pp:0,736 (13,33) QH:9'8 OH(kW)

Penggunaan rumus 1.3 untuk menaksir besarnya P, umumnya

menimbulkan kesulitan mengingat debit suatu sungai selalu bervaria-

si cukup besar. Debit-debit besar umumnya hanya terjadi untuk jangka

waktu yang singkat setiap tahunnya. Sehingga tenaga yang dihasilkanjuga hanya akan tersedia dalam jangka waktu yang singkat' Jika be-

i*Vu aiUit aan persentase jujuh waktu ketersediaannya difambar-kan, hasilnya akan mdrupakan suatu lengkung seperti terlihat pada

Gambar 1.5. Lengkung ini menggambarkan debit atau tenaga (me-

ngingat tenaga tergantung pada debit) yang tersedia di sungai untukpersentase waktu tertentu. Dapat dicatat bahwa:

(r) Tenaga potensial minimum dihitung dari aliran minimum yang

t.riiaiu ,ntul l009o waktu (365 hari atau 8760 jam). Ini disajikan

sebagai Prroo.

6Dfen|iapotensial kecil dihitung dari aliran yang tersedia untuk

959o waktu lAtiran tersedia selama 8322 jam).Ini disajikan sebagai

Pot.-(iir) frnaga potcnsial rata-rata (sverage) dihitung dari aliran yang

tersedia untuk 50qo waktu (Aliran tersedia selama 6 bulan atau 4380

atau

. (1.e)

. (1.3)

---\

Tenago Air l3

oto(4390 Jam)

95 10090

(876O Jam)

PERSENTASE WAKTU .+

Gambar 1.5. Lengkung jujuh aliran.

jqlQ, Iqi. disajikan sebagai P,5s.(iy) tgla_qa potensial rala:rata (mean) dihitung dari rata-rata alir-

an talliinan, rata-rata selama masa pengamatan l0 sampai 3C tahun,,yang setara dengan luas bidang yung aiUutusi oleh lengkung juluh alir-an dengan besaran tahun rata-ratanya. Ini diketahui sebagai "Tena-ga sungai potensial kotor" dan disajikan sebagai Pr..

Dapat dimengerti bahwa untuk mengevaluasi alirarr rata-rata me-rupakan permasalahan yang cukup rumit, dan besaran ini akan men-dekati besaran yang sebenarnya hanya jika diperole[ dari lengkungjujuh aliran rata-rata yang didasarkan pada data aliran hasil peng-amatan'yang cukup panjang. Walau bagaimanapun, mengingat fe-langkaan data, perkiraan awal tenaga potensial seringkali dilakukandengan berdasarkan penyederhanaan asumsi-asumsi.

f Menurut Mosonyi, arti ekonomi dari suatu sumberdaya potensial,srYatu lokasi adalah fungsi dari bermacam-macam faktor seperti ke-adaan geografi, geologi, topografi dan lain-lain. Sedangkan tinjauanterhadap keadaan hidrologi, ragam tahunan nisbi tenaga potensial ter-sedia, merupakan aspek yang penting dalam lingkup bahasan ini. Hargaperbandingan antara Po5s/Pps menunjukkan besarnya ragam yangada, makin kecil harga perbandingan ini makin menunjukkan keadaanhidrologi yang lebih dikehendaki.

Tetapi jelas bahwa yang lebih berarti adalah menentukan tenaga ter-sedia secara teknis dari tenaga potensialnya. Mosonyi menyatakan bah-wa kehilangan terhadap besarnya P, menunjukkan batas atas dari pe-manfaatan yang dilakukan. Kehilangan-kehilangan tersebut menca-kup kehilangan pada sistem pembawa dan kehilangan pada sistem pem-bangkit, seperti kehilangan pada masukan, kisi-kisi, pembangkit energidan kehilangan pada turbin dan lain-lain. Menurut F.I. Nesteruk, ji-ka efisiensi pada sistem pembawa diperhitungkan sebesar 700/0, dan

i

zaI.

14 Pembangkit Listrik Tenago Air

efisiensi keseluruhan sistem pembangkit adalah sebesar 8090, makagaoungan faktor perkaliannya sebesar 0,56 harus dipakai untuk mem-perhitungkan tenaga potensial rata-rata Prr6. Hal ini akan mengha-silkan tenaga tersedia secara teknis, misalnya:

Po : 0,56 Ppso .(1.4)

Faktor perkalian tersebut akan tergantung pada jenis pengem-bangannya, apakah merupakan sistem pembangkit yang memanfaat-kan arus sungai atau merupakan sistem pembangkit yang memanfaat-kan tinggi terjunan yang besar dan lain sebagainya. Nesteruk menya-rankan, koefisien sebesar 2,5 bisa digunakan untuk memperkirakanbesarnya tenaga air potensial rata-rata dari tenaga potensial 9590,misalnya:

Poso : 2,5 Ppss (1.5)

Sumberdaya juga bisa digambarkan melalui besaran tahunan ener-gi potensial di sungai, misalnya dengan besaran kerja yang dinyata-kan dalam kilowatt-jam dan disebut sebagai Ess, Eso, E^ dansebagainya.

Energi potensial maksimum suatu sungai, dengan demikian dapatdituliskan sebagai berikut:

Emok, : P- x8760 kWh .(1.6)

Tenaga air bersih yang bisa dikembangkan secara teknis dihitungdari tenaga air potensial dikurangi dengan'kehilangan tinggi energipada sistem pembawa dan kehilangan sehubungan dengan alih ben-tuk energi. Komisi ekonomi untuk Eropa/menyarankan besarnya koe-fisien ini berkisar antara 0,75 atau 0,80. Memasukkan bilangan ini kedalam Persamaan 1.3, diperoleh:

Pm nero : (7 ,4 sampai 8,0) Q^ I1 kW (1.7)

di mana Q^ : debit rata-rata aritmatik. Energi potensial sungaimaksimum adalah sebesar:

Emoks (nero) : 8760 P^ ,"b kWh (1.8)

Berdasarkan keseluruhan uraian tersebut, dapat dilQtakan bahwapemanfaatan tcnaga air merupakan masalah penafsiran[ Sebagai con-toh, besararr l'2rr, pada keadaan tertentu, mungkin saja akan mem-berikan biaya produksi energi terendah. Meskipun demikian, kecende-rungan yang ada akhir-akhir ini telah mengarah kepada peningkatantingkat pemanl'aalan dcngan cara meningkatkan kapasitas terpasangberdasarkan pada dcbit yang tersedia hanya 35 sampai 4090 waktu.Hal ini disebabkarr lclalr lcrsedianya metodologi maju dari sistem ja-

h.

Tenoga Air 15

ringan interkoneksi dan efektivitas jaringan transmisi tenaga jarak jauh.Akan tetapi, pertanyaan yang masih belum terjawab i"fu,f, I ep" vu"gdapat dipakai sebagai dasar perhitungan u*ir b"s*nya tenafa mak-simum secara teori? Apakah aliran rita-ratadikarikan a".r!in ,ata-rata tinggi energi kotor, atau hanya tenaga potensial dari lok-asi terse-but ditinjau dari segi kelayakan pengembangan secara teknis, atau po-tensi lokasi yang bisa dikembangkan secara ekonomis? epalatr arandiasumsikan efisiensi sebesar 10090 atau ueuerapi ti*ri"Etiril" r"r,-tor efisiensi akan diajukan? Apakah dampak dari faktor 6eua" paaakapasitas terpasang telah dipertimbangkan? Dan yang terat<trir,-Lesar-an aliran apakah yang akan diambil-rata_rata ariimatik, fe5 atauQso? Dengan jawaban-jawaban yang tepat atas pertanyaan.pertanyaan tersebut, diharapkan suatu gambaran yang binar mengc-nai tenaga potensial dunia dapat diperoleh.

PERTANYAAN

l. Uraikan keuntungan dan kerugian pLTA dibandingkan dengan sumberdayalainnya?

2.3..

"Perkiraan potensi air di India perlu diperhitungkan kembali',. Apa sebabnya?Debit andalan 9590 waktu dari suatu sungai (debit yang tersedia mendekati 9590waktu, misalnya, eg) adalah 20 m3ldetik. Jika tinggi energi yang bisa diman_faatkan sebesar 25 m, hitunglah:0) hp teoretis dan kW tenaga aliran 95go waktu (pr95).

ti| Besarnya tenaga yang mendekati aktual yang iifi'iiifuri.(iir) Total energi tahunan yang bisa dikembangkan.(iv) Kapasitas aktual yang mungkin dipasang untuk memanfaatkan seluruh alir_

an rata-rata dan energi yang bersangkutan. (Gunakan persamaan-persamaan1.2, 1.3, 1.4, 1.7 dan 1.8).

Jawab : 0) 4900 kW(i, 37@ sampai 4000 kW(iii) 43 x ldkwh(,v) 6860 kW.

BAB 2

HIDROLOGI UMUM

UMUM

Pengembangan tenaga air yang mengalir tergantung, pertama-tama,

padi volume aliran, dan kedua, pada beda ketinggian yang mungkiniersedia. Tenaga potensial berbanding langsung dengan kedua peubah

tersebut. Pada bab ini kami menyarankan untuk membahas hal ter-

penting dari kedua aspek tersebut, yakni, penentuan jumlah aliran ter-

iedia dan variasinya menurut waktu. Ilmu yang membahas aspek-aspek

tersebut adalah hidrologi, dan hidrometeorologi; uraian secara sing-

kat disajikan pada paragraf-paragraf berikut. s

HIDROLOGI DAN HIDROMETEOROLOGI

Hidrologi dapat didefinisikan sebagai ilmu yang berlc.aitan dengan pro-

ses yangmenyangkut masalah penyusutan dan penambahan sumber-

tenaga air di dan pada permukaan bumi untuk setiap tahapan keber-

atlaa-nnya. Merupakan suatu kebetulan bahwa dengan menggunakan

pengetahuan ini, kita dimungkinkan untuk merancang dengan ting-lat kepercayaan yang lebih tinggi akan pekerjaan irigasi dan pengen-

daliarrbanjir, PLTA, sistem pembekalan air domestik dan industri,saluran-saluran pelayaran dan lain sebagainya. Semua proyek ini me-

merlukan kepastian penaksiran aliran sungai yang dapat diselesaikan

dengan bantuan ilmu hidrologi dan hidrometeorologi. Hidrometeo-rotogi adalah ilmu yang membahas pergerakan air dan uap air di da-

lam atmosfer. Batas antara hidrologi dan hidrometeorologi adalah bu-

kan merupakan suatu garis potongyangjelas, sehingga tidak bisa di-

hindari adanya beberapa ketumpangtindihan.

CABANG-CABANG HIDROLOGI

Pembahasan yang menyangkut peredaran air dari dan ke bumi di-

-\

Hidrologi Umum l7

lakukan pada dua cabang hidrologi:(r) Hidrologi air permukaan.(ii) Hidrologi air bawah permukaan atau air tanah.Mengingat bahwa untuk proyek-proyek PLTA, hanya mengenai air

yang mengalir langsung di lokasi proyek melalui permukaan, makayang sesuai untuk dibahas.oleh para ahli hidrolistrik adalah hidrologiair permukaan. Hidrologi air tanah tidak mendukung secara langsungpada pengembangan sumberdaya, sehingga tidak akan dibahas dalambuku ini.

DAUR HIDROLOGI SEBAGAI SUATU SISTEM

Peredaran air dalam berbagai bentuk ke dan dari bumi dapat disaji-kan sebagai suatu sistem. Akan lebih berharga bagi kita untuk me-ngetahui dua macam proses, yaitu sistem fisik yang dilalui oleh air,dan proses dinamis di mana pergerakan tersebut terjadi. Penyajiansecara skema dari komponen sistem tersebut adalah seperti terlihat padaGambar 2.1.

Gambar 2,1. Peredaran air sebagai suatu sistem.

Proses tersebut dapat juga dituliskan dalam bentuk persamaan seba-gai berikut:

Keluaran = S (Masukan)

di mana d adalah fungsi tanggapan dari daerah aliran sebagai suatusistem. Masukan pada persamaan tersebut adalah curah hujan, dankeluarannya adalah aliran permukaan langsung. Operator @, meng-ubah fungsi masukan menjadi fungsi keluaran.

DAUR HIDROLOGI

Daur air dari laut ke atmosfer melalui penguapan, kemudian'dari sa-na terjadilah hujan yang jatuh ke bumi dan akhirnya mengalir mela-lui alur-alur, sungai-sungai dan sebagainya kembali ke laut, disebutsebagai daur hidrologi, yang disajikan secara skema pada Gambar 2.2.

Hubungan antarelemen aliran masuk dan aliran keluar diwakili olehpemecahan persamaan-persamaan masa, energi, momentum dan sta-

l8 Pembangkit Listrik Tenaga Air

E = Penguapan CR = Kenaikan kapiler SM = Cairan salju

P = Pengendapan SR = Aliran permukaan ET = Transpirasi uap

I =Perembesan S =Tumpahanx = Pengeluaran GF = Aliran air tanah

Gambar 2.2. Dalr Hidrologi'

tus. Akan tetapi, pemecahan persamaan-persamaan tersebut sebenarnya

,""g", muskii mengingat tirrwa keseluruhan daur tersebut mewakili

,utui ,u,u sistem paiin; rumit dari alam yang terdiri dari banyak sub-

sistem di mana umum;ya mengandung informasi-informasi yang ti-

dak lengkap. Prosesnya adalah heterogen, nonlinear dan bervariasi

menurut waktu. Berdasarkan alasan tersebut ma\a, umumnya.selalu

l"iauput perbedaan antara perilaku hasil pengamatan dan hasil per-

trltunLan aari masukan.hidrtlogis terhadap masukan yang sama' Ma-

salah-utama hidrologi ialah menawarkan cara perkiraan dari tanggapan

sistem hidrologi terhadap masukan yang berupa curah hujan' Dengan

p.itutu"r lainlpa[ng tidak untuk hidrologi air permukaan' hubungan

antara curah h;jan dan aliran merupakan titik pusat pembahasan'

PERSAMAAN HIDROLOGIS

Persamaan hidrologis adalah pernyataan secara sederhana dari hukum

kekekalan masa. Dapat dinyatakan sebagai berikut:

Aliran masuk : Aliran keluar + A Simpanan

Persamaan tersebut memperlihatkan bahwa selama periode yang di-

tinjau, aliran nrasuk total pada suatu luasan harus sama dengan alir-

an keluar totalditarnbah dengan perubahan terhadap simpanan (A sim-

panan). Sumber utarlra dari aliran masuk adalah curah hujan, di ma-

t

ATMOSFER

Hidrologi l/mum l9

na sumber-sumber aliran keluar adalah aliran permukaan, penguapan,pemeluhan, pencegatan dan sebagainya. Perubahan simpanan adalahpengaruh dari perubahan kadar lengas, simpanan cekungan dan sim-panan sementara.

Hubungan antara curah hujan dan aliran sangat rumit. Parameteryang terkait di dalam hubungan tersebut tidak dapat dinyatalqan se-

cara teliti. Sebagian dari presipitasi telah hilang karena peresapan danpenguap-peluhan, sebagian akan tersimpan sementara untuk selanjut-nya diuapkan dan sebagainya. Mempertimbangkan hanya ataskehilangan-kehilangan yang berarti, persamaan hidrologis secara umumuntuk suatu periode waktu tertentu dapat dinyatakan sebagai berikut:

P^:Q^+Im+Em+1r+Dr+Sd ...(2.1)

di mana P. : PresipitasiQ^ : Aliran PermukaanI, : Peresapan totalE^ : Penguapan dan pemeluhanI, : Pencegatan totalD, : Simpanan sementaraSd : Simpanan cekungan

Pengertian istilah-istilah tersebut dapat diuraikan seperti di bawah ini:

PresipitasiPresipitasi adalah sumber utama dari aliran masuk dan termasuk

di dalamnya curah hujan, hujan salju, kabut, embun, hujan es,dan sebagainya. Yang memberikan sumbangan paling berarti terha-dap aliran masuk, bagaimanapun juga, adalah curah hujan, dan olehsebab itu, secara awam seringkali curah hujanlah yang dianggapsebagai presipitasi. Hal ini benar, khususnya untuk keadaan India (ke-cuali untuk wilayah Himalaya di mana hujan salju memberikan sum-bangan juga).

Aliran PermukaanAliran permukaan adalah bagian dari presipitasi yang muncul se-

bagai aliran permukaan pada lokasi pengukuran, seterah semua kehi-langan seperti cegatan, penguapan dan pemeluhan, peresapan dan ke-butuhan kadar lengas tanah dipenuhi. Dari persamaan tersebut jugaakan terbukti bahwa jika terhadap sejumlah presipitasi, dikurangikehilangan-kehilangan, maka akan diperoleh aliran permukaan. De-ngan perkataan lain:

Q, : P^- kehilangan-kehilangan (2.2)

20 Pembongkit Listrik Tenaga Air

Peresapanperesapan adalah proses di mana air memasuki lapisan permukaan

tanah dan membuat jalan ke bawah menuju permukaan air tanah. Airyang meresap pertama kali akan mengganti penurunan kadar lengas

iurrih, dan sisa air akan bergerak turun ke bawah menjadi bagian dariair tanah. Peresapan akan dibahas secara terinci pada bagian

berikutnya.

Penguapan dan PemeluhanPenguapan adalah proses di mana air dari keadaan cair atau pa-

dat, diubah menjadi uap. Ini merupakan kehilangan yang tinggi dan

cukup berarti dalam persamaan hidrologis. Hal ini akan dibahas Ie-

bih lanjut di bawah judul 'Penguapan' pada halaman24.Pemeluhan adalah proses di mana kadar lengas yang telah diserap

oleh perakaran pepohonan dan diedarkan ke seluruh tubuh tanaman,

kembali ke atmosfer sebagai uap air yang dihembuskan melalui sto-

mata pada dedaunan. Banyaknya sinar matahari, kadar lengas yang

tersedia, kelebatan tanaman dan semua faktor yang mempengaruhipenguapan akan berpengaruh pada laju pemeluhan.

Di daratan di mana sebagian tertutup oleh vegetasi, kehilangan ka-

dar lengas tanah terjadi terus-menerus melalui proses penguapan daripermukaan tanah dan pemeluhan melalui vegetasi. Seringkali lebih me-

nyenangkan dan praktis untuk memperkirakan kehilangan kadar {p-

ngas tanah ini secara sekaligus. Kehilangan ini diketahui sebagai

penguap-peluhan.Penguap-peluhan aktual dibedakan dari laju penguap-peluhan po-

tensial yang -e.rpakan laju yang bisa dicapai jika keadaan kadar le-

ngas yang tersedia tidak terbatas.-Pada lahan pertanian, kehilangan kadar lengas total dari lahan di-

sebut sebagai penggunaan konsumtif tanaman, dan untuk tujuan prak-

tis dianggap sama dengan laju penguap-peluhan potensial dari lahan.

Cegatan-egatan adaiah banyaknya air yang tercegat oleh vegetasi, bangunan-

bangunan dan benda-benda lainnya yang selanjutnya diuapkan tan-pa memberikan sumbangan pada aliran.

Simpanan SementaraPada saat mulai terjadi hujan, air akan mulai terkumpul di atas per-

mukaan lahan. Aliran permukaan hanya akan terjadi jika terdapatsuatu ketebalan lapisan pengaliran tertentu di permukaan. Volume airyang membentuk ketebalan lapisan ini disebut sebagai simpanan se-

mentara. Selanjutnya sebagian dari simpanan sementara ini akan hi-

L

Hidrologi Umum 2l

lang karena penguapan dan peresapan, sedangkan sisanya akan me-ngalir berupa aliran yang tertunda.

Simpanan CekunganSimpanan cekungan adalah sejumlah air yang tersimpan pada

cekungan-cekungan kecil dan besar, yang mengisi cekungan-cekungantersebut sampai sebatas ketinggian limpasannya. Air tersebut sedikitdemi sedikit akan hilang karena penguapan atau meresap ke dalamtanah tanpa memberikan sumbangan pada aliran permukaan.

Dari batasan tersebut akan terlihat bahwa cegatan dan simpanancekungan akan berkurang menjadi nol selama perlambatan waktu ter-tentu, apakah itu disebabkan oleh kehilangan karena penguapan ataukarena peresapan atau oleh keduanya. Oleh sebab itu, kedua faktortersebut tidak mempunyai sumbangan samasekali terhadap terjadinyaaliran. Dengan demikian tidak akan didiskusikan. Parameter yang pa-Iing berarti dalam persamaan hidrologi dengan demikian adalah pre-sipitasi, aliran, penguapan dan peresapan akan didiskusikan lebih lan-jut. Dua parameter yang pertama yakni presipitasi dan aliran masing-masing akan dibahas pada Bab 3 dan 4.

PERESAPAN

Sebagaimana sudah diuraikan di muka, peresapan adalah peristiwamengalirnya air ke bawah masuk ke dalam tanah. Jika pada awal ter-

Gambar 2.3. Lengkung kapasitas peresapan.

jadinya hujan, tanah dalamkeadaan kering, sejumlahair hujan akan diserap un-tuk membasahi butiran-butiran tanah, dan laju pe-resapan tinggi. Jika hujanmdsih berkelanjutan, kapa-sitas tanah untuk menyerapair semakin menurun. De-ngan demikian, jika leng-kung hubungan antara la-ju peresapan dan waktu di-gambar, akan didapat sua-tu lengkung menurun se-perti terlihat pada Gam-bar 2.3. Laju penyerapan

ini akan berbeda untuk setiap jenis tanah yang berlainan. Kapasitasperesapan tanah adalah laju maksimum potensial di mana air akanmemasuki tanah dengan keadaan tertentu dan dengan kadar lengas

l.

l

(!

66

66

6oc,ooA

Waktu 0am)

->

r-22 Pembangkit Listrik Tenoga Air

tersedia yang tidak terbatas. laju peresapan adalah laju aktual di mana

air akanmernasuki tanah selama terjadinya hujan. Laju ini sama de-

ngan kapasitas peresapan tanah atau laju curah hujan sepanjang cu-

rah hujan yang terjadi lebih kecil.Kapisitas peresapan tanah dapat diketahui dari hasil percobaan di

atas suatu luasan kicil atau luasan percontohan dengan berbagai laju

curah hujan tiruan yarlg terkendali dan mengukur besarnya aliran per-

-"f."un yang terjadi. Selisihnya merupakan laju peresapannya' Ini

adalah piirrtip iniiltrometer jenis peniru curah hujan yang digunakan

untuk menentukan besarnya kapasitas peresapan tanah. Jenis-jenis lain

infiltrometer juga digunakan.-iepe.ti tetui, d'iurait an terdahulu, dari keseluruhan kehilangan, ke-

hilangan karena peresapan dan penguapan adalah yang terpenting. Un-

tuk kilebatan curah hujan yang lebih besar dalam rentang waktu yang

singkat, kehilangan kaienapenguapan akan lebih kecil, penentuan ke-

hilangan karena peresapan akan membantu perkiraan besarnya alir-

an da-ri curah hujan, seperti yang terlihat pada Gambar 2.4, di mana

bagia., yang diaisir memperlihatkan aliran yang dihasilkan dari cu-

.ui'tr.rjun total. Suatu persamaan untuk lengkung kapasitas peresapan

menurut Horton adalah dalam bentuk:

di mana fp =t_

Joc_

Jc

1_

k:

Jo : (fo-f) e-kt*f" (2.3\

kapasitas peresapan (cm/jam) pada setiap wakttf t.kapasitas peresapan awal (cmljam).kapasitas peresapan akhir (mendekati konstan,cmljam).waktu terhitung sejak permulaan hujan (iam).harga konstan emPiris.

Peresapan dapat diperkirakan berdasarkan salah satu dari cara-cara

berikut ini:(l) Indeks peresapan.(2) Lengkung kapasitas

peresapan.(3) Persamaan-Persama-

an peresapan.Pembahasan saat ini ber-

kenaan dengan cara Yangpertama, yakni hanYa me-

nyangkut indeks pere-sapan, yang merupakan ca-ra yang paling umum digu-nakan.

tE6,

I

qlo6oor

t

Kurva kapasitas

Waktu (jam)+

Gambar 2.4. Lengkung kapasitas peresapan

Hidrologi Umum 23

Indeks PeresapanIndeks peresapan adalah laju rata-rata kehilangan karena peresapan,

sedemikian sehingga volume curah hujan tebih dari laju tersebut akansama dengan limpasan langsung. Ada tiga macam indeks peresapan:

(r) Indeks-{.(ii) lndeks rata-rota (atau Indeks-ft,).(ir) Indeks- IZ.Ketiga macam indeks peresapan tersebut menganggap laju peresapan

rata-rata yang konstan (laju imbuhan terhadap daerah aliran sungaiyang konstan) selama terja-dinya hrrjan, meskipun pa-da kenyataan praktis, tajuperesapan bervariasi menu-rut waktu seperti terlihatpada Gambar 2.3. Hal inijuga disebabkan oleh per-bedaan tingkat kebasahantanah setelah terjadinya hu-jan. Ketiga indeks tersebutdapat dikatakan hanyamempunyai sedikit per-bedaan. Indeks-{, yangumum dipakai, dibahas dibawah ini.

Indeks-SIndeks-@ dapat didefinisikin sebagai laju curah hujan, di mana di

atas laju tersebut volume curah hujan akan sama dengan volume lim-pasan. Sehingga, indeks-S adalah laju peresapan rata-rata yang di-peroleh dari grafik intensitas curah hujan terhadap waktu, sedemikianrupa sehingga volume curah hujan lebih dari laju tersebut, akan sa-ma dengan volume limpasan akibat curah hujan. Hal tersebut digam-barkan pada Gambar 2.5.

Perlu dicatat bahwa jika untuk volume curah hujan yang sama, di-gambar bentuk grafik sebaran yang berbeda, maka garis indeks-6-nyajuga akan bergeser (dari y ke y') meskipun limpasan yang diperolehmungkin akan sama. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.6(a) dan (b).

Dari gambar tersebut, dapat dilihat, bahwa dari satu kali penentuanindeks-S tidak akan memberikan harga yang benar. Beberapa kali pe-nentuan harga dilakukan dan dirata-ratakan, sebelum indeks terse-but dapat dipakai. Penentuan indeks-d untuk suatu daerah aliran su-ngai merupakan suatu prosedur coba-coba.

td

A

d

da

6

o

Waktu (ja6; *

Gambar 2.5. Metode indeks-Q.

24 Pembangkit Listrik Tenaga Air

Gambar 2.6' Pergeseran garis indeks-{'

PENGUAPAN

Seperti didefinisikan sebelumnya, penguapan adalah suatu proses per'ubahan dari air dalam keadaan cair atau padat menjadi gas (bentuk

uap) dan membaur ke dalam atmosfer. Penguapan merupakan fung-si dari suhu, kelembapan nisbi, kecepatan angin, salinitas air dan luaspermukaan. Suhu dan kecepatan angin yang lebih tinggi cenderung

meningkatkan laju penguapan, sedangkan kelembapan dan kadar ga-

ram terlarut yang lebih besar cenderung menurunkannya. Demikianpula luas permukaan terbuka lebih besar, penguapan juga akan lebihbesar.

Penguapan dapat terjadi dari badan-badan air maupun dari tanah.Tenaga matahari adalah sumber utama untuk mengawali serta meme-'

lihara kelangsungan proses ini. Jika air diuapkan dari permukaan da-

nau atau laut, uap yang ditimbulkan akan naik di atas permukaan-

nya. Tekanan uap pada lapisan udara tepat di atas permukaan air yang

lebih rendah dibandingkan dengan tekanan pada permukaan air itusendiri, menimbulkan perbedaan tekanan uap.

Demikianlah, mekanisme penguapan mulai terjadi disebabkan olehterbentuknya perbedaan tekanan uap antara permukaan air dan at-mosfer (lapisan udara yang mengandung uap air). Hembusan anginatau arus udara panas akan menyapu uap air yang terbentuk, sehing-ga memungkinkan terjadinya penguapan lebih lanjut dan berkesinam-bungannya peristiwa ini. Pada saat tidak ada angin, karena adanya

efek-selimut dari udara yang jenuh, perbedaan tekanan uap menjadisangat kecil, sehingga laju penguapan terbatas.

Pengukuran PenguapanSecara analitis, dimungkinkan untuk memperkirakan penguapan de-

ngan cara membuat neraca antara fluks energi total yang masuk dariatmosfer dengan yang diterima oleh masa air. Dengan memperhitung-kan fluks panas yang dipantulkan dan oleh pantulan radiasi. Pende-

katan ini diwujudkan dalam bentuk sebuah persamaan yang menun-jukkan, bahwa perbandingan sebagian dari panas total yang tersedia

froYek

"-,lll'-^i, ,:,: ""'*"*""o li

Hidrologi Umum 25

yang tidak disimpan atau keluar dari masa air, sebab lain terhadappanas laten dari penguapan, menghasilkan volume penguapan. Ter-dapat juga rumus empiris yang telah diturunkan berdasarkan pertim-bangan terhadap elemen-elemen atmosfer. Salah satu rumus yang sa-ngat populer, sebagai contoh, adalah rumus Lake Hefner, sebagaiberikut:

E-dan fi, -

di mana E -e=v-*

0,000068 (e, - e2)Va ...(2.4)0,000054 (e, - es) Vs

penguapan danau dalam cmlhari.tekanan uap dalam gm/cmz.kecepatan angin dalam km/jam.

Indeks angka menunjukkan ketinggian di atas permukaan dalamm di mana'e' diukur dan indeks huruf s menunjukkan harga 'e' padapermukaan air. Laju penguapan akan berbanding langsung secara pro-porsional terhadap perbedaan tekanan uap.

Metode langsung untuk mengukur banyaknya atau volume peng-uapan apa pun juga, terdiri dari pengamatan terhadap kehilangan airmelalui proses penguapan dari suatu wadah baku yang dikenal seba-gai panci penguapan. Walau bagaimanapun, terdapat variasi ran-cangan panci penguapan, dan beberapa di antaranya pancipanci yangpaling umum digunakan adalah sebagai berikut:

(l) Panci Lahan Kelas A USWB (USWB Class A Land Pans). (2)Panci Tertanam Colorado (Colorado Sunken Pans).(3) Panci Terapung(Floating Pons).

Panci-panci penguapan umumnya terbuat dari besi sepuhan (dicatatau tanpa dicat) dengan rancangan, ukuran dan cara pemasangankhusus.

Panci Lahan Kelas A USWB adalah panci besi sepuhan berbentuklingkaran dengan ukuran garis tengah 1,2m, tinggi 25,0 cm dan dipa-sang setinggi 15,0 cm di atas penopang (grillage) kayu. Terisi air sam-pai dengan 2,5 cm di bawah tepi atasnya (rim). Kehilangan air karenapenguapan (sebagai contoh turunnya paras air) diukur dengan ban-tuan alat ukur pojok (hook gauge). Gambar 2.7 memperlihatkan pancilahan yang terlindung oleh anyaman kawat.

Panci Tertanom Colorodo adalah suatu panci bujur sangkar dengansisi 92 cm, tinggi 46 sampai dengan 92 cm dan dipasang di atas tanahsedemikian rupa sehingga hanya 5 sampai dengan 15 cm ketinggianpanci yang terlihat di atas permukaan tanah, dan dengan demikian,elevasi permukaan air lebih kurang sama dengan tanah. Penguapandiukur dengan alat ukur titik (point gauge). Gambar 2.8 memperli-hatkan panci tertanam tersebut, keduanya terbuka dan terlindung.

F

26 Pembangkit Listrik Tenago Air

Gembrr 2.7. Panci lahan.

Grmber 2.t. Panci tertanam.

Panci Terapung adalah suatu panci bujur sangkar dengan sisi tl,5cm dan tinggi 45 cm dipasang di atas satu rakit yang mengapung da-

lam air. Penguapan dihitung berdasarkan pengisian kembali volumeair yang hilang karena penguapan, sehingga paras muka air kembalipada ketinggian semula. Volume pengisian tersebut kembali diukurdengan cangkir khusus yang mempunyai volume sama dengan kolomair setinggi 0,25 mm meliputi seluruh luas panci (sebagai contoh luaspanci dikalikan dengan 0,25 mm). Gambar 2.9 menggambarkan sua-

tu panci terapung, mengapung di atas suatu volume air yang berban-ding lebih besar.

Hidrologi (Jmum 27

Gember 2.9. Panci terapung.

Koefisien PanciPanci penguapan dipasang di dekat suatu badan air yang besar, se-

perti misalnya danau-danau dan lain-lain, dalam rangka upaya untukmengetahui banyaknya air yang diuapkan darinya. Walaupun per-syaratan pemursangan diusahakan supaya lebih kurang menyerupai ke-adaan danau-danau itu, peristiwa tersebut tidak sepenuhnya tersimu-lasi. Sebagai contoh, suatu masa air yang kecil di dalam suatu panciIogam yang terbatas (conftned), sangat dipengaruhi oleh fluktuasi su-hu udara atau oleh radiasi sinar matahari, berlawanan dengan suatubadan air yang besar", fluktursi suhu yang dialaminya dapat dikata-kan kecil. Sehingga banyaknya penguapan yang terukur oleh panciharus dikorelasikan dengan penguapan dcri danau-danau dan rain-laindengan menerapkan suatu koefisien. Hal ini disebut sebagai koefisienpanci, dan sama dengan perbandingan antara penguapan danau ta-hunan dengan penguapan panci tahunan. Koefisien ini mempunyai be-saran yang berbeda untuk setiap macam panci. Sebagai contoh, pan-ci lahan uswB mempunyai besaran koefisien rata-ratasebesar 0,7 (ber-kisar antara 0,6 sampai 0,82). Panci tertanam Colorado mempunyaikcefisien sebesar 0,78 (berkisar antara0,57 dan0,86) dan panci tera-pung mempunyai koefisien yang digunakan untuk mendapatkan pe-nguapan waduk sebesar 0,80 (berkisar antaraO,7O sampai 0,92). Seba-gai contoh pada bagian terakhir dari bab ini diberikan gambaran peng-gunaan koefisien panci untuk mendapatkan kehilangan penguapandanau.

Walaupun panci penguapan merupakan peralatan yang palingumum dipakai, alat lain yang digunakan urtuk pengukuran penguapansecara langsung adalah evaporimeter dan atmometer. Evaporimeter

7

28 Pembongkit Listrik Tenoga Air

Piche dan H. Wild dan cangkir berpori (porous cup) atmometer biasadipakai. Meskipun demikian, pemakaian evaporimeter dan atmome-ter terbatas hanya pada pengukuran volume penguapan air yang sa-ngat kecil dibandingkan dengan sejumlah besar yang berkaitan dengankepentingan seorang ahli hidrologi.

ALIRAN SUNGAI

Dalam merencanakan suatu proyek sumberdaya air, kita perlu mem-punyai bermacam-macam informasi hidrologi menyangkut daerah alir-an sungai di mana proyek tersebut direncanakan. Kita harus menen-tukan jika tampungan air dalam waduk yang terbentuk oleh bendunganyang dibangun memang diperlukan dan jika ya, kemudian berapa ka-pasitas tampungan yang harus disediakan? Kita juga harus mengetahuialiran terendah yang masih bisa diandalkan, di satu pihak; dan ke-mungkinan terjadinya banjir tertinggi di sungai, di lain pihak. Yangdisebut lebih dahulu itu membantu dalam merancang berbagai kom-ponen untuk tingkat pemanfaatan yang semestinya, sedangkan yangdisebut terakhir memberikan gambaran pada kita tentang skala ban-jir yang harus mampu ditanggulangi oleh berbagai bangunan prasa-rana. Penguapan dari sungai-sungai, danau-danau dan wa'duk-waduk,sebagai suatu dampak, berarti merupakan suatu kehilangan air ditin-jau dari segi pemanfaatannya. Oleh karena itu, kita harus mampu r4e-nentukan be,saran tahunan dari kehilangan ini. Kadang-kadang, mu-sim basah atau kering terjadi untuk jangka waktu yang cukup pan-jang. Kita harus mengembangkan suatu metode agar bica menganti-sipasi secara wajar urutan kejadian seperti ini dan peluang terjadinyasedemikian rupa sehingga hal ini dapat dipertimbangkan dalam ran-cangan. Perlu diingat bahwa semuaproses alami bukanlah determilnistik, akan tetapi probabilistik dengan simpangan-simpangannya ter-hadap harga rata-rata.

Dengan demikian, secara alamiah, tiga kunci utama adalah untukmenentukan:

0) Harga rata-rata dan simpangan baku,(ii) Harga-harga ekstrem, dan(iir) Urutan historis dan kronologis respons (menurut waktu) dari

suatu sistem hidrologi terhadap berbagai pengambilan (masukan)tertentu.

Harga rata-rata bisa saja merupakan rata-rata bulanan, musiman,tahunan atau untuk jangka waktu yang lebih panjang dari berbagaifaktor, seperti, curah hujan, aliran sungai, penguapan, permukaanair tanah dan lain-lain. Faktor-faktor yang disebutkan di atas meru-pakan rata-rata ruang dari keadaan iklim, geologi dan topografi

Hidrologi Umum 29

wilayah-wilayah geografis yang majemuk (heterogen). Semakin besarsimpangan bakunya berarti variasi masing-masing harga terhadap hargarata-ratanya juga semakin besar.

Harga-harga ekstrem adalah harga-harga maksimum atau minimumdari curah hujan, aliran sungai, permukaan air tanah. pengetahuantentang harga-harga seperti ini sangat penting dalam menentukln ukur-an dan elevasi pelimpah, volume waduk, tingkat dan ketinggian tem-bok penahan banjir, kerayakan alur untuk perayaran dan liram me-nentukan ukuran proyek yang ekonomis.

HIDROLOGI STOKASTIK

Peubah hidrologi seperti curah hujan atau ariran membentuk suatuseri data yang dapat disebut sebagai suatu seri waktu historis. Lebihlanjut, peubah hidrologi adarah peubah yang bersifat stokastik, seba-gai contoh mereka adarah peubah berperuang di mana harganya di-tentukan oleh suatu fungsi peruang. Sehinggiuntuk sungai-apa pun,seri data hidrologi yang tersedia (misalnya, itirar, tahunair) mlmberi-kan informasi pada kita tentang bagaimana urutan kronorogis terja-dinya aliran tersebut. Dengan demikian penggunaan data ini untukmenentukan ukuran waduk, secara rogika dapat diterima. Tetapi per-tanyaan yang Iangsung timbul ialah apakah aliran di masa yurg uiundatang mempunyai urutan kejadian yang sama seperti apa yang.telahdiamati? Apakah dari data hidrologi memperlihatkan suaiu pola utangyang pasti? Jawabannya tentu saja 'tidak,. Kemudian, iiki memangurutan kejadian aliran dimungkinkan untuk berbeda, bigaimana ki-ta bisa yakin bahwa rancangan kita akan cukup memadailuga untukurutan kejadian yang baru. Satu-satunya carauntuk memeiahlan per-masalahan ini ialah mendasarkan rancangan tidak hanya pada hasilanalisis terhadap satu-satunya pengamatan historis urutan kejadian, te-tapi pada sejumlah urutan kejadian yang mungkin akan teijadi padasungai tersebut. Secara sekilas dapat dimengerti bahwa tidaklah mung-kin mengetahui sebelumnya kepastian tentang urutan kejadian yangmungkin akan terjadi selama umur proyek. Hal ini merupakan suatukenyataan, demikian pula akan lebih mendekati kenyataan jika ran-cangan diselesaikan setelah mempelajari berbagai kemungkinan urut-an kejadian sebagai tambahan terhadap urutan kejadian hi-storis, makakemungkinan bahwa rancangan akan memenuhi harapan sesuai de-ngan apa yang diharapkan, akan lebih besar. Hidrologi stokastik ber_kaitan dengan permasalahan menciptakan data hidrorogi hipotetik me-nurut ururan kejadiannya. Untuk tujuan ini, sifat-sifit teitentu daridata pengamatan historis diambil sebagai harga awar, dan suatu mo-del matematik disusun untuk membanlu p"niiptuan'seri data sinte-

30 Pembongkit Listrik Tenoga Air

tik. Peubah hidrologi yang bersifat stokastik dipertahankan dengancirra memasukkannya ke dalam model sebagai suatu peluang atau kom-ponen acak. Minat dalam hidrologi stokastik baru berkembang- ter-utama pada lima belas tahun terakhir ini.

Sebagai contoh suatu model matematik stokastik, mempertimbang-kan persamaan yarlg sangat populer berikut ini:

X,: pX,-1+ l, (2.s)

Persamaan ini disebut sebagai model regresi linear orde satu yang

dikembangkan oleh Markov. Dalam persamaan ini X, adalah hargadari peubah acak X pada waktu t, P adalah koefisien korelasi serial

orde satu dari data historis, dan t, adalah komponen acak murni,yang mempirnyai harga rata-rata dan satuan simpangan baku sama

ienEan noi. Model Markov khususnya sesuai (apl) untuk data hidro-logihengingat harga dari peubah X,'biasanya agak tergantung pada

haiga sebelumnya yait.u X,_1. Ini disebut persistensi. Sangat mudah

untuk dimengerti bahwa aliran sungai hari ini pasti sedikit banyak ter-

gantung pada aliran hari sebelumnya, dan dari sirtilah timbulnya pe-

ngaruh persistensi.Dengan persamaan seperti tersebut di atas, berbagai urutan keja-

dian yang berbeda dari data dapat diciptakan dan digunakan dengan

leluasa.Perlu diingat bahwa hidrologi stokastik hanyalah suatu alat dan 0e-

ngan sendirinya bukan merupakan suatu hasil akhir. Pendekatan inimempunyai keterbatasan tertentu dan tidak dapat menggantikan se-

cara menyeluruh analisis hidrologi yang telah lazim dilakukan' Teta-pi untuk permasalahan seperti penentuan kapasitas waduk atau qeng-

operasian waduk yang optimal ini adalah merupakan suatu proseduryang berharga.

CONTOH ILUSTRASI

CONTOH 2.1.Dalam rangka memperkirakan kehilangan penguapan bulanan dari suatu waduk kecil,

pengamatan harian dilakukan dan diketahui bahwa laju penguapan panci bulanan untuk

bulan Mei adalah sebesar 15 cm. Luas waduk pada tanggal I Mei adalah sebesar 2

km2 dan pada akhir bulan Mei berkurang menjadi 1,6 km2' Hitunglah volume peng-

uapan jika vang digunakan untuk pengamatan adalah panci lahan kelas A'

PENYELESAIAN

Volume penguapan v, = I r \Ah h)dt

di mana lr adalah tinggi penguapan selama selang waktu dt dan 41, adalah luas per-

mukaan waduk selama selang waktu tersebut. Penjumlahan selama waktu I rnengha-

silkan volume penguapan total selama waktu ?". Lebih disederhanakan,

Hidrologi Umum 3l

Vr: Aav'hTdi mana Aon adalah luas rata-rata selama waktu T, dan hTadalah tinggi penguapanwaduk total selama waktu 7 (di mana pada kasus ini adalah satu bulan).

Dengan menggunakan rumus kerucut, Aov =. l/3 (A1+A2 +,,/ffidan h7: khpncidi mana,t adalah koefisien panci dan hp,nsiadalah tinggi yang tercatat oleli pancipenguapan.Sehingga,

,r-r?*'1A1,+e2+,1v1$Jika diasumsikan harga k = 0,7 dan besaran-besaran lainnya diketahui,

-. 0,7 (0.15)vr = #12,0+ r,o+{6fr) ro6m3

= 0,1886x 106m3.

coNToH 2.2Pada Gambar 2.10 diperlihatkan lengkung kapasitas peresapan untuk suatu daerah

aliran yang mempunyai kapasitas peresapan awal sebesar 2,0 cm/jam, diasumsikanmencapai harga hampir konstan sebesar 0,5 cmljam, 8 jam setelah hujan mulai. Hi-tung besarnya peresapan total, jika konstanta Horton, k adalah sama dengan:5hari - l.

02468 T-_;il;CIFr|Gambar 2.10

PENYELESAIANPersamaan Horton untuk lengkung kapasitas peresapan dinyatakan oleh :

fr=f"+ (fo-/")ektDengan demikian, luas total bidang yang berada di bawah lengkung akan menjadi:

IIII

e6Eo; 2,06I6E r,sdq6

E t,o0.

0,5

32 Pembangkit Listrik Tenoga Air

Fo =fro " =l:l rc + (fo -fc),- r,lo,

Io -fcKE

fo-IcK

(J1wab 3,2 cm/iam)

aI

cH

>t0e86

E6(d

o4.d':dtIEo

:r., -l uo-rc)e-*'{re, ,t _K lo

=fcr+ ry1,-rr-,."1=-fcT+ -kT

Jikadisubstitusikanhargaf, = 2cm/:am,fc:0,5cm/jam, I= 8 jamdan k = 5,

& = ro's,<0.(t#) - z':e's,-,,*

Jika suku terakhir diabaikan, karena terlalu kecil, kita peroleh peresapan total sebesar

Fp = 9'8 cm'

PERTANYAAN1. Apakah yang dimaksud dengan daur hidrologi? Bagaimanakah parameter-

parameter dari daur tersebut dapat dituliskan dalam bentuk persamaan?2. Apakah indeks peresapan itu? Bagaimanakah saudara akan menentukan alir-

an dari suatu daerah aliran sungai, jika pola sebaran curah hujan diketahui?3. Gambar 2. I I menunjukkan suatu sebaran curah hujan pada suatu daerah alir-

an sungai. Jika indeks / diketahui 2,8 cm/jam hitunglah besarnya aliran.Hitunglah besarnya laju peresapan awal(fo) dari lengkung pada Gambar 2.10jika peresapan total adalah sebesar 18,25 cm, laju peresapan pada batas akhir(expiry) jam ke-15 adalah 1,2 cm/ jam dan harga konstan it untuk lengkungtersebut adalah:

8 jam-l

8l012t4Waktu (iam)

-+Grmbrr 2.ll

Caris indeks

4.

Hidrologi llmum 33

Jelaskan batasan tentang penguapan. Bagaimanakah saudara akan menentu-kan penguapan bulanan dari suatu waduk?Apakah arti dari koefisien panci? Suatu panci rahan keras-A digunakan un-tuk menentukan penguapan tahunan dari sebuah danau dengan luas Z,S fm2didekatnya. Hasil pengamatan bulanan dari panci adalah sebagai berikut:

Penguopan (cm)

lt,2t2,6l3,lt4,l15,816,413,210,5tt,2t2,313,2l4,l

Setelah pengamatan selama satu tahun, luas danau diukur menjadi sebesar2,55 km2' Hitunglah jumlah totat air v"ng aiu"pi"n serama satu tahun.

Diperlukanuntukmenentukanalirandarisuatu.".."lix:;tr';:i;;r:'Jr*]-rata sebesar r,5 km2, pada daerah aliran tersebut terah terjadi tri.;an setinggil0 cm selama 24 jam yang lalu. Suatu lengkung kapasitas pererupu, O"rg1-,konstanta empiris k = 4,5 jam- I yang telah disiapkan untuk keperluan ter-sebut, menunjukkan bahwa. kapasitas

-pererapan aiu*ai dengan harga sebe-

yar.9 mm{j1m-dan mencapai harga sebesar 3 mmZjam f S jamlerhituig sejakhujan mulai. Suatu panci t.r"pung batu, vane ;ip;sang pada daerah alirantersebut menunjukkan suatu penurunan p"ia, ai, sibesar'mm selama zrffipengoperasiannya. Kehilangan-kehilangan rainnya dianggap bisa diab;iil;:(Jawab 32.805 m3)

Bulon

JanuariFebruariMaretAprilMeiJuniJuliAgustusSeptemberOktoberNovemberDesember

6.

.BAB 3

PRESIPITASI

PENDAHULUAN

Seperti diuraikan sebelumnya, meskipun presipitasi termasu-k hujan'

[":r. t"flr, kabut, hujan bercampur es dan salju' hujan (batu) es'

embun dan hujan.r,-iuttot penyumbang utama untuk aliran adalah

hujan. Hal ini b.nu, kh,,'snya untuk keadaan India' di mana hujan

t"f;, .i"i"rg terjadi, kecuali di *ilayah Himalava' Itulah sebabnya'

pengukuran hujan ,utj, aun lain-lainnva' tidak akan di6ahas di sini

i"" r"", irmatsuatan dengan presipitasi terutama terdiri dari hujan.

KF^IADIANDANPENYEBABTERJADINYAPRESIPITAST

Uap air yang dilepaskan dari permukaan tanah selama berlangsung-

nya proses penguapan menuju ke atmosfer menjenuhkan masa uda-

ra. Di atmosfer, uaf air ini meningkatkan tekanan ulpnya sendiri'

Kejenuhan tekanan uap berbanding langsung dengan duhunya' Hal

ini berarti kemampuan awan panas untuk mengandung uap air akan

lebih besar jika dibandingkan dengan awan dingin' Dengan perkataan

i"i"l:it" "aara

jenuh dengan uap air pada sebarang suhu' penurunan

srr,u-utun menyebabkan terjadinya kondensasi dari kelebihan uap'

Hal ini berarti bahwa untuk terjadinya presipitasi, pendinginan masa

udara yang mengandung uap air merupakan prasyarat penting'

Suhu atmosfer turun secara adiabatis (tanpa tambahan ataupun pe-

.rguiunguri panas' ke atau dari udara) dengan bertambahnya keting-

gi"r. fIUf, aiamati bahwa suhu atmosfer turun pada laju sekitar 6'5o

Celcius/km pada stratosfer sampai dengan ketinggian l0- 12 km dari

t*"tr.Lebihjauh,terdapatjugasuatupenurunantekanandenganber-i*U"trn,u fetinggian, a* teUagai konsekuensinya adalah terjadinya

;;;;.""" rrl*". Selama berlangsungnya proses p"rnluia'' energi

iunu, ai"u"t, menjaai kerja dan suhu menurun secara adiabatis. Hal

ini berlaku kembali ;;;;;;udara jenuh seharusnya naik ke atas ke

presipitosi 35

wilayah yang suhunya menurun secara progresif sedemikian sehinggaproses pendinginan dapat berlangsung.

Dengan demikian, agar presipitasi terjadi, dua prasyarat penting ialahbahwa masa udara harus mempunyai cukup uap air, dan kedua, masaudara ini harus naik ke atas sedemikian sehingga menjadi dingin dandengan demikian akan sangat jenuh. Naiknya masa udara dapat ber-langsung disebabkan oleh hal-hal berikut ini:

(r) Konveksi panas,(,,) siklon,(llr) Pengaruh orografik karena medan yang bergelombang atau ber-

gunung, dan(iv) Pertemuan frontal antara masa udara dingin dan masa udara

hangat.Jika lengas udara yang lebih hangat sedang membubung naik (men-

jadi lebih ringan) bertemu dengan udara yang lebih dingin dengan ling-kungan yang lebih pekat, selanjutnya kondensasi pun terjadi. Presi-pitasi yang terjadi disebabkan oleh proses ini disebut presipitasi kon-vektif. Alasan terhadap perbedaan suhu udara ini barangkali disebab-kan oleh ketidaksamaan pemanasan udara pada permukaan atau ke-tidaksamaan pendinginan pada lapisan udara atas. Sedemikian rupasehingga curah hujan konvektif umumnya bersifat setempat.

Disebabkan adanya pembentukan daerah tekanan rendah di atmos-fer, udara dari daerah sekitarnya cenderung untuk bergerak menujuke daerah bertekanan rendah tersebut. Selama berlangsungnya pro-ses ini, udara tersebut memindahkan udara bertekanan rendah ke atas,mendinginkannya dan menumpahkan kadar lengasnya. Presipitasi se-perti ini disebut presipitasi siklonik.

Medan yang bergelombang dan berbukit atau pegunungan, meng-angkat masa udara berperingkat lengas rendah ke atas secara orogra-fis ke dalam lapisan dingin di atmosfer. Menghasilkan presipitasi yangdisebut presipitasi orografik.

Jika suatu masa udara hangat dan relatif ringan bertemu dengansuatu masa udara dingin yang relatif berat, udara hangat akan terangkatke atas. Bidang pertemuan antara dua masa udara ini disebut sebagai

front, dan presipitasi yang dihasilkan disebut presipitasiy'ontal. Pre-sipitasi frontal dapat juga dihasilkan dari jenis interaksi masa udaralainnya pada permukaan frontal.

Mengingat bahwa semua penyebab ini di alam seringkali saling ber-hubungan satu sama lain, maka tidak selalu bebas satu sama lain. Se-hingga kadang-kadang sulit mengatakan suatu penyebab khusus ter-jadinya presipitasi.

36 Pembangkit Listrik Tenaga Air

7. :, PENGUKURAN CURAH HUJAN

Curah hujan dapat diukur dengan alat ukur sebagai berikut:,-

trj er"i p.nutu. hujan, (b) Pengamatan menggunakan radar'

'tl n"n, PENAKAR HUJAN

Yang paling umum digunakan dari dua alat ukur tersebut ialah alat

perir'"t rrujan. aral iinar.ar hujan dapat dikelompokkan -sebagaiberikut:- -iri

afu, penakar huja.n biasa, (2) Alat.penakar hujan otomat!9-' (3)

etai p.ru[ar hujan oiomatis dilengkapi dengan pemancar radio'- -A* penakar hujan otomatis dengan hasil pengamata1 hujan ku-

-rriuiir'U..tesinambungan menurutlungsi waktu dalam bentuk sua-

i,, grafit. Sedangkan atlt ptt'utur hujan biasa diamati secara manual

Oui--.rrgt usilkan :"*fun besarnya iurah hujan pada stasiun hujan

selama selang waktu Pengamatan

(l) Alat Penakar Hujan Biasa

Di India, alalutuiia\u Symon dipakai untuk mengukur cgrgh'-hu-

:"" p"J" tU;i". tt"i"".'Aat peiiakai t'y1un Symon mempunyai suatu

;;;;"g penerima dengan garis tengah l2'7 cm yang ditempatkan te-

pat 30,5 cm di atas p"i."iuun tanih' Coiong tersebut bersama botol

;;;;;pr.g, berada'di dalam suatu tabung silindeqseperti terlihat pada

bu*Uu, :.-1. Curatr hujan yang terkumpul diukur dengan bantuan se-

I rz,, JBejana silindris

T30,s

160I

.----,)ii

ItllItrlltl1L-- -r

Gambar 3.1. Alat penakar hujan Symon.

Presipitosi 37

buah gelas ukur yang memenuhi persyaratan yang ditentukan oleh De-partemen Meteorologi India. Pengamatan setiap hari dilakukan duakali, misalnya pada jam 8.30 pagi dan 5.30 petang (Waktu Baku In-dia). Jumlah curah hujan yang terukur mewakili besarnya curah hu-jan selama selang waktu pengamatan sebelumnya.

Di wilayah Himalaya, di mana terjadi hujan salju, pada tinggi hu-jan ditambahkan sebesar l/10-nya yang berasal dari salju sebagai suatukelaziman untuk mendapatkan presipitasi total. Jenis lain dari alat pe-nakar hujan biasa baku ini misalnya adalah alat penakar hujan USWeather Bureau. Di wilayah yang bersalju, alat penakar salju meng-hasilkan tinggi curahan salju yahg kemudian dapat diubah menjaditinggi air.

(2)*$Jat Penakar Hujan Otomatis

Alat penakar hujan otomatis dapat dikelompokkan secara garis besarsebagai berikut:

(r) Alat penakar hujan jenis timba jungkit, (il) Alat penakar hu-jan jenis timbangan, (iii) Alat penakar hujan jenis pelampung.

(i) Alat penakar hujan jenis timba iungkit. Alat ini terdiri dari si-linder penampung dengan garis tengah 30 cm yang pada alasnya di-pasang suatu corong. Tepat di bawah corong, sepasang timba pena-kar kecil dipasang sedemikian rupa sehingga jika timba yang manapun menerima curah hujan sebesar 0,25 mm, ia akan menjungkit danmenumpahkan isinya ke dalam tangki. Timba yang lainnya kemudianmenggantikan tempatnya, dan urutan kejadian yang serupa akan ter-ulang. Gerakan timba mengaktifkan suatu sirkuit listrik dan mengaki-batkan bergeraknya pena pada lembaran kertas grafik yang dipasangpada suatu silinder dan berputar sesuai dengan pdtaran jam, sehing-ga mencatat intensitas hujan,,Susunannya dapat dilihat pada Gam-bar 3.2.

(ii) Alat penokar hujan jenis timbango.n. Sesuai dengan namanya,alat penakar hujan jenis ini bekerja ketika sejumlah air hujan denganberat tertentu jatuh di atas tangki yang dihubungkan dengan suatususunan pegas atau tuas keseirnbangan. Berat total tangki dan rakitanyang berhubungan, beserta curahan hujan yang terkumpul, mengge-rakkan sebuah pena yang dicantumkan pacia rakitan pengikat. Gerakanpena ini sebanding dengan berat total curah hujan yang diterima, di-catat pada kertas grafik yang membungkus keliling suatu silinder yangdigerakkan oleh suatu jam. lni akan menggambarkan lengkung cu-rah hujan total menurut fungsi waktu (lengkung masa hujan dijelas-kan pada "Penyajian Curah Hujan Secara Grafis"). Mekanisme pen-

catatan tersebut disajikan secara skema pada Gambar 3.3.

38 Pembangkit Listrik Tenoga Air

Tabung pengatur

Gambar 3.2. Alat penakar hujan jenis timba jungkit.

Corong penadah

Tanki penimbang

Per atau pengimbang

Sumber putar

Gambar 3.3. Alat penakar hujan jenis timbangan.

(iii) Atat penakor huianienis pelompung. Pada alat penakar hujanjenis ini, huJan memasuki ruang pelampung yang berisi suatu pelam-

pung. Jika tinggi muka air yang tertampung di ruang pelampung me-

nirgt ut, pelampung bergerak ke atas dan bersama dengan pelampung

tersebut suatu pena yang dihubungkan dengan pelampung itu melalui

suatu tali penghubung juga ikut bergerak. Gerakan pena tersebut mem-

beri tanda pada kertas grafik yang membungkus keliling silinder yang

berputar. iiku tuung pelampung telah penuh. secara otomatis selu-

Presipitasi 39

ruh isi airnya akan melimpas ke luar melalui mekanisme sifon yangdihubungkan. (Lihat Gambar 3.4.).

Jenis alat penakar otomatis ini dipakai oleh Departemen Meteoro-logi. Jam pemutar memutar silinder sekali dalam dua puluh empatjam. Jika penanya menyentuh batas atas kertas grafik, sifon bekerjadan wadah dikosongkan. Jika tidak ada hujan, pena menarik suatugaris lurus. Mekanisme jam pemutar perlu diputar ulang sekali da-lam tujuh hari ketika kertas grafik yang dipasang pada silinder terse-but juga diganti.

Drum putar

Penyaring

Batang penghubung

Ruang sifon

Pelampung

Tabung pelePas

Gambar 3.4. Alat penakar hujan jenis pelampung.

Alat Penakar Hujan Otomatis yang Dilengkapi dengan PemancarRadio

Di wilayah pegunungan yang terpencil dan sulit untuk dicapai, dimana secara normal tidak dimungkinkan mengumpulkan data hujansecara manual, alat penakar hujan jenis inilah yang dimanfaatkan.

Alat penakar hujan otomatis dengan pemancar radio seperti ini te-lah dikembangkan oleh Departemen Meteorologi India di Poona (In-dia) dan bekerja secara memuaskan di wilayah Proyek HidrolistrikKoyna sejak Juni 1966.

Seperti pada susunan timba penakar, pada kasus ini juga, ketikaair hujan tercurah pada timba melalui corong penerima, timba men-jungkit dan memberikan pada gilirannya, pulsa listrik yang sama de-ngan sejumlah mm curahan hujan yang terkumpul di dalam alat pe-nakar, yang disimpan oleh sebuah alat pencatat data. Suatu satuan

Gambar 3.5. Sistem alat penakar menggunakan radio'

(D) PENGAMATAN RADAR

Pemanfaatan RadarPenggunaan radar untuk mempelajari mekanisme yang terjadi, luas

wilayah, orientasi dan pergerakan hujan badai, sangatlah bermanfaat.

Sinyal radar yang dipantulkan oleh hujan sangat m'embantu dalam me-

nentukan besarnya hujan badai tersebut serta wilayah penyebarannya.

Gambar 3.6 (a) memperlihatkan secara diagram garis besar dari ta-

40 Pembangkit Listrik Tenaga Air

sandi mengubah data tersebut ke dalam pesan bersandi yang mem-

pengaruhiilat pemancar selama siaran' Suatu jam terprogram me-

mindahkan satuan-satuan penyandian dan pemrograman bersamaan

dengan pemancar radio. Dita hujan dan curah hujan total yang ter-

ukur pada stasiun terSebut dipancirkan berupa sandi-sandi'.Pada sta-

,iunp.".ti-a,sinyal-sinyalsandiiniditerimaolehalatpenerimaUHF'O-iugru* balok siitem aiat penakar hujan ini disajikan pada Gambar

3.5.

Antcna Antena

L

Tombol

Gsmbrr 3.6(r)' Garis besar sirkuit radar cuaca'

Presipitasi 4l

ta cara pengoperasian sistem radar. Impuls energi radio ditimbulkanoleh suatu pemancar, dipancarkan dengan menggunakart antena nar-row beam. Pantulan impuls yang berasal dari sasaran (misalnya, awan,dan sebagainya) yang berada pada wilayah cakupan antena ditang-kap oleh antena yang sama, dan dideteksi oleh penerima yang jugamemperkuat dan mengubah sinyal yang tertangkap ke dalam bentukvideo. [ni muncul di atas suatu indikator letak kedudukan yang terdi-ri dari tabung sinar katoda, dan sinyal yang diterima disajikan di atas-nya dalam bentuk koordinat kutub. Jika tidak terdapat sasaran, layar bersinar redup, se-dangkan jika terdapatsasaran kecil akan mun-cul sebagai suatu titikyang terang. Jika terda-pat sasaran yang cukupmeluas seperti misalnyacurahan hujan, suatu bi-dang yang terang akanmuncul di atas layar pi-hot Gambar 3.6 (b)1.Layar dibagi dalam sis-tem koordinat, posisi sa-saran dapat diketahui.Departemen Meteorolo-gi India telah memiliki jaringan radar yang sangat mantap untuk men-deteksi badai guntur, di samping radar peringatan akan teriadinya sik-lon yang bekerja di Visakhapatnam. Badai yang tipikal dipelajari de-ngan bantuan secara manual seperti misalnya teknik fotografi terpa-du. Teknik secara manual termasuk pelacakan secara berkala posisipantulan dengan cara menumpangtindihkan di atasnya citra radar tem-bus pandang yang telah diberi tanda batas-batas daerah aliran sungai.Berdasarkan penampakan dari pantulan, yaitu sangat kuat, kuat, se-dang atau lemah, penaksiran secara kuantitatif dapat dilakukan. Me-tode fotografi mempertimbangkan suatu seri hasil pemotretan olehradar di atas film yang sama dengan selang tertentu untuk sebagianjujuh waktu tertentu.

Radar S-Band juga membantu untuk menganalisis curah hujan se-cara kuantitatif untuk wilayah yang tidak mudah dijangkau. Hal iniberguna untuk pekerjaan prakiraan banjir.

INTERPRETASI DATA HUJAN

Data curah hujan di suatu lokasi tertentu di mana alat penakar hujan

Putaran sinar elektron

Gema presipitasi

S

Gambar 3.6(b). Indikator letak kedudukan.

Do's12,7 cm

Gambar 3.7. Stasiun-stasiun hujan denganhar$a rata-rata titik.

42 Pembangkit Listrik Tenogo Air

dipasang, dicatat dan hasil pencatatannya untuk jangka waktu sepan-jang mungkin digunakan untuk keperluan analisis selanjutnya. Da-lam rangka membuat perkiraan secara kuantitatif dari data tersebut,kita perlu mengambil langkah awal pengolahan data yang ada. De-ngan langkah ini, kita dapat mengetahui arti statistik besaran-besaran

seperti harga rata-rata bu-lanan curah hujan atau hargarata-rata tahunan dan sim-pangan baku dari harga rata-rata. Hal tersebut dapat dise-butkan sebagai harga titik.Untuk menemukan hargarata-rata untuk seluruh daerahaliran, kita harus mengubahharga titik tersebut menjadiharga wilayah. Pemakaianyang urnum, ialah dengan me-masang sejumlah alat penakarhujan yang tersebar di seluruhdaerah aliran. Kerapatan sta-siun tersebut kurang lebih

mendekati satu stasiun untuk wilayah seluas 150-250 km2. Jumlahstasiun hujan yang optimum akan sangat tergantung pada keragarnancurah hujannya menurut tempat, selain pada tingkat ketelitian yangdiinginkan. Jaringan stasiun hujan dapat diraneang dengan menggu-nakan teknik statistik yang sudah sangat berkembang.

Dengan demikian, untuk suatu wilayah tertentu, tersedia sejumlahharga-harga titik (rata-rata) (lihat Gambar 3.7).

Metode-metode yang dikeq{ berikut ini biasaiya digunakan untukmenentukan presipitasi rata-rdta wilayah untuk stasiun-stasiun hujanyang berbeda.

(r) Metode Rata-rata Aritmatik, (O Metode Poligon Theissen,(iir) Metode Isohiet.

(l) Metode Rata-rata AritmatikPada metode ini tinggi hujan rata-rata wilayah, dihitung dengan

menggunakan rata-rata aritmatik yang sederhana untuk curah hujanyang terjadi pada setiap stasiun di wilayah tersebut. Sehingga jika P1,

Pz,Pt .. . P, adalah harga rata-rata presipitasi untuk masing-masingstasiun 1,2, 3. . . n, maka presipitasi rata-rata untuk seluruh wilayahadalah:

P,o i,r.,n

P5o,s r- Pr

" e,2 cm

ll,8 c*OP4

n

p:&*Pr*Pr* ... Pn j"

n1

Asumsi yang tersirat di sini ialah apakah stasiun_stasiun tersebuttersebar mewakili seluruh wirayah, atau variasi

"urat t rjanrrvu-rungu,

kecil. Asumsi-asumsi ini seringkari tidak benar, ,.r,inggu *"iode inisekarang tidak dipakai.

(a) Metode Poligon TheissenMetode ini memberlakukan bahwa nilai presipitasi pada suatu sta-siun hujan dapat dianggap sebagai perwakiian au.i.uiut tuj* puOu

wilayah sekitarnya. poligon yang dibuat secara tertimpang dianggapmerupakan harga perwakilan dari wilayah tersebut.

Tata cara untuk membuat poligon seperti yang diusurkan oleh rheis-ser adalah sebagai berikut. Seluruh wilayah daerah ariran sungai inidibagi menjadi berbentuk segitiga dengan cara membuat garis-garis penghubung antarstasiun-stasiun yang berdekatan aengan garislurus. Kemudian dibuat garis berat lgaiis tlgak rurus yang iie*uagidua sama. panjang) pada garis_garis penghrbrng tuai, ,"[inggu t.r_bentuk sejumlah poligon, masing_maiing poligo;n,.n.ut up r"ulu rru_siun hujan, yang mewakili wilayah yungGrrurrgkutan (tihat Gambar3.8).

Presipitasi 43

(3.t1

.' lo,

44 Pembongkit Listrik Tenago Air

Jika P1, Pz, Pt . . .Pnmewakili catatan hujan pada stasiun-stasiun

yang dicakup ofen po[gon-poligon,luas masing-masing wilayatr ada-

iun?r, Ar,-A, . . . e* kemudian presipitasi rata-rata P untuk selu-

ruh wilayah ,4 di daerah aliran sungai adalah:

,-W'r&-'- Ar*Ar*Ar-1 .....A,, i:n!;rr,L

-#'**n#* "' *:*^''' (3'2)

sLA,i:1

Di sini, *^,*^. . dan sebagainva disebut sebagai faktor bobot

untuk staiiun hujan yang bersangkutan, dan pada metode ini faktor

bobot ini tetap, untuk hujan badai yang t'erbeda'

Metode poligon Theissen lebih baik jika dibandingkan dengan me-

toderata-rataaritmatik,melihatkenyataanbahwasetiapstasiunhu.jandiberibobotsesuaidenganletaknya.terhadapbatasdaridaerah'uiii"n tung"i yang ditinjau. Sehingga, stasiun-stasiun yang berada atau

sangat aetiat iengan daerah aliraniungai secara otomatis mempunyai

L.Ult yang lebihlesar dibandingkan dengan stasiun-stasiun yang de-

f.uit.tupi [erada di luar daerah ilirun sungai. Metode poligon Theis-

,"n oipuiui untuk daerah aliran sungai yang relatif datar dan berukuran

;;"; (katakanlah sampai dengan 5000 km2)' Jika banyaknya sta-

siun h-ujan terlalu sedit<iidiUand[Skan dengan luas-daerah aliran su-

;;;ilt;,;.tode poligon TheissenTbih sesuai daripada metode isohiet.

(iii) Metode Isohiet' iada metode isohiet, dianggap bahwa presipitasi pada suatu wila-

yah di antara dua garis isohiei, yaitu, garis kontur curah hujan yang

sama, adalah sama dengan rata-rata presipitasi pada garis-garis iso-

hiet tersebut. Untuk memperkirakan presipitasi rata-rata, titik-titik yang

curah hujannya sama dihubungkan untuk membentuk isohiet dari ber-

Lagai tuiga. Luu. bidang di antara dua isohiet yang berurutan diukur

;;;u, bintuan planimiter dan rata-rata curah hujan pada wilavah

di aitara dua isofiiet tersebut dianggap terjadi pada wilayah tertutup'

Sehingga, apabila P12 adalah rata-iata presipitasi yang diwakili oleh

dua iiiiet yang Uerurutan dengan harga P1 dan P2 day luas antara

dua isohiet tersebut adalah Ai Pztadalah rata-rata presipitasi P2dan

!i

PresiPitasi 45

Pr, luas antara isohiet P2dan P3 adalah ,42dan seterusnya, maka pre-sipitasi pada seluruh wilayah adalah:

p- . (3.3)

Untuk wilayah-wilayah perbatasan dapat diambil suatu harga ang-gapan hasil ekstrapolasi. Sehingga untuk wilayah Ao pada Gambar3.9, kita bisa menganggap suatu harga rata-rata Po = Pr + Ap dimana A,p didasarkan pada kecenderungan curah hujan umumnya.

Gambar 3.9.Metode isohiet.

Metode isohiet sangat sesuai untuk mempelajari wilayah-wilayah pe-gunungan yang berbukit-bukit atau bergelombang yang terpencil danluas (lebih dari 5000 km2), jika jumlah stasiun hujan di daerah aliransungai cukup banyak untuk bisa menggambarkan isohiet denganinterpolasi.

PENYAJIAN DATA CURAH HUJAN SECARA GRAFIS

l'ola curah hujan paling baik untuk dipelajari dengan bantuan peng-garnbaran secara grafis. Jenis-jenis lengkung yang dipergunakan se-cara luas untuk tujuan ini adalah sebagai berikut:

(i) Hietograf, (ir) Lengkung masa (keduanya untuk setiap curahanlrrrf arr badai), (iii) Lengkung rata-rata bergerak (untuk variasi curahlrrr.ian tahunan).

I'P(')("+r)

46 Pembangkit Listrik Tenaga Air

(r"\ HietografIlietograf adalah lengkung hubungan intensitas curah hujan waktu

yang menunjukkan variasi laju curah hujan terhadap waktu. Akantetapi, seringkali lebih mudah untuk menyajikannya dalam bentuk diag-ram balok atau diagram garis dengan menganggap bahwa intensitascurah hujan adalah tetap untuk suatu selang waktu Al yang sangatsingkat. Pada umumnya dalam bentuk inilah hietograf dipergunakandalam praktik. Suatu hietograf - keduanya dalam bentuk lengkungdan diagram balok disajikan pada Gambar 3.10.

At At At At At At IAIWaktu (jam) ----+

Grmber 3.10. Hietograf.

(ir) Lengkung MasaSebagai pengganti penggambaran intensitas curah hujan, jika cu-

rah hujan kumulatif digambarkan menurut fungsi waktu, diperolehsuatu lengkung yang disebut sebagai lengkung masa curah hujan. Untukmenggambarkan lengkung tersebut, besaran kumulatif total curah hu-jan sampai dengan waktu-waktu yang berbeda diketahui dan harga-harganya digambarkan pada ordinat terhadap waktu yang merupa-kan absisnya. Sehingga, hal ini akan terlihat bahwa suatu lengkungmasa akan selalu merupakan lengkung yang meningkat. Lengkung ter-sebut mungkin saja akan mempunyai beberapa bagian mendatar yangmenunjukkan bahwa selama jangka waktu tersebut tidak terdapat curahhujan tambahan yang terjadi. Dari lengkung masa, dimungkinkan un-tuk mendapatkan intensitas curah hujan selain curah hujan total se-

lama jangka waktu yang ditinjau. Ordinat dari lengkung masa padasetiap titik menunjukkan curah hujan total sampai dengan saat itu,

T

6

od.:a

Presipitasi 47

sedangkan kelandaian dari lengkung tersebut pada setiap titik menun-jukkan intensitas curah hujan pada saat itu. Lengkung -uru sangatberguna untuk memperkirakan hujan badai rencaia. siatu lengxungmasa curah hujan yang tipikal disajikan pada Gambar 3.l l untui dae-rah aliran sungai Damodar (India). Lengkung masa hujan badai ren-c€na umumnya diperoleh dengan cara memaksimumkan rengkung masadari hujan badai yang teramati di daerah aliran ,u""gui" vungbersangkutan.

T2,5 cmisohiet(440 km2)

I2,5 cmisohiet(1900 km2)

d,'=

da

(!o,o

daaV

Larnanya d"lu. j". j 60

Gambar 3.11. Lengkung_masa-curah hujan.

(iii) Lengkung Rata-rata BergerakSuatu penyajian data curah hujan secara grafis yang lain diperoleh

melalui suatu lengkung rata-rata bsrgerak. Faaa p.osIs ini criatr tru-jan tahunan rata-rata suatu tempat digambarkun -b"rupa

diagram ga-ris seperti disajikan pada Gambar 3.r2. Diagfam gu.ir,.p";i ini ti-dak menunjukkan secara jeras suatu kecendeiungui

"pu pun atau po-

la pengulangan curah hujan, karena variasi yang mendaaak paaa tahun-tahun tertentu. Dalam rangka untuk menekin hal ini serta menim-

48 Pembongkit Listrik Tenago Air

Tahun 4 il

Gambar 3.12. Lengkung rata-rata bergerak'

bulkan kecenderungan umum curah hujan, rata-rata tiga atau 'lima

tahun yang berurutan dihitung tahap demi tahap dan kemudian disa-

;ik", ;;;i pada Gambar. Sihingga' untuk tata-tata bergerak tiga

tahunan: \

,r:'t*frDr_rz-

Pr+Pr+P. (3.4)

1

d

d

s I E BE B E 5$ r Et-

{"

p,-:Pr* P!*P, dan sererusnya.rt- 3

Penggambaran P '1, P'2, P'3 dan seterusnya menghasilkan leng-

Xurrg ;;a-rata bergerak. iengkun g r ata-rata bergerak sangat bergu-

nu ,intuf. mengidentifikasikan kecinderungan atau pola data curah

hujan.

PRBSIPITASI MAKSIMUM

Dalam rangka mempelajari peluang terjadinya banjir dan memasti-

kan keamanan dari Uangunan-Uangunan hidrolistrik, sangat perlu me-

miliki pengetahuan t.nLng intensitas curah hujan maksimum' keke-

*pun i..jlai dan sebarannya pada suatu wilayah yang ditinjau' In-

t

Presipitasi 49

formasi seperti ini mungkin saja diperoleh dengaq cara seperti beri-kut ini seandainya data banjir yang sesungguhnya terjadi tidak tersedia:

(1) Lengkung jujuh-intensitas, (2) Presipitasi maksimum yangmungkin terjadi (PMP), (3) Lengkung jujuh - tinggi - luas (DAD), (4)Kekerapan curah hujan.

Lengkung Jujuh - IntensitasTelah diamati bahwa umumnya makin besar intensitas curah hu-

jannya, makin singkat jujuh berlangsungnya curah hujan tersebut. Hu-bungan ini untuk jujuh yang lebih singkat (kurang daripada dua jam)dapat dinyatakan dalam bentuk rumus sebagai berikut:

.al:- t+o . . . (3.s)

di mana i : intensitas curah hujan dalam (cmljam)t : jujuh waktu (jam)

a dan b : konstanta setempat (a dalam cm dan b dalam jam).

Sehingga curah hujan total menjadi berbeda untuk jujuh hujan badaiyang berbeda. Disajikan dalam bentuk lengkung, hubungan jujuh danintensitas akan menjadi seperti yang tersaji pada Gambar 3.13. Tal-bot menemukan bahwa harga-harga a dan D masing-masing adalah1,75 cm dan 0,25 jam untuk hujan badai yang biasa terjadi di Ameri-ka Serikat. Untuk saluran Jhelum Hulu (India) harga-harga i telahditemukan. Sebagai contoh, untuk jangka waktu 15 menit dan I jam,harga presipitasi maksimum masing-masing adalah sebesar 17,8

cm/1am dan 6,3 cm/ jam.

Lamanya (iam) -+

Gambar 3.13. Lengkung jujuh -intensitas.

Id

tr

d.:

50 Pembangkit Listrik Tenago Air

Presipitasi Maksimum yang Mungkin (PMM)PMMdapat didefinisikan sebagai tinggi presipitasi maksimum se-

cara teoretis yang secara fisik mungkin terjadi pada suatu wilayah drai-nasi untuk waktu kapan pun pada suatu tahun tertentu untuk jujuhtertentu. Sehingga, PMM dapat dijelaskan sebagai besaran harga cu-rah hujan yang meliputi suatu daerah aliran sungai tertentu, yang manaakan menghasilkan aliran banjir yang sebenarnya sarnasekali tanparisiko untuk dilampaui. Presipitasi yang seperti ini adalah hasil dariberbagai kombinasi keadaan hidrologi dan meteorologi dari wilayahtersebut. Pengetahuan tentangPMMadalah penting dalam rangka men-dapatkan hujan badai rencana, yang mana untuk bangunan-bangunanbesar ditangani sama dengan hujan badai maksimum yang mungkin(BMM) sesuai dengan PMM. Bangunantersebut harus mampu mena-han hujan badai rencana ini. Kegagalan dari bangunan utama dapatmeningkat menjadi bencana di wilayah pengaruhnya.

Seperti dapat dilihat d.ari definisinya, PMMdapat diperkirakan de-ngan cara memaksimumkan berbagai parameter, seperti, kecepatanangin, kelembapan dan sebagainya dari beberapa hujan badai yangteramati pada daerah aliran sungai tersebut. Kadang-kadang, data hu-jan badai untuk suatu daerah aliran sungai yang cukup tidak terse-dia,PMM dapat diperkirakan dengan mengambil beberapa hujan ba-dai yang terjadi pada beberapa daerah aliran sungai di sekitarnya danmengubahnya ke dalam daerah aliran sungai yang dipelajari. Untuktinjauan secara lebih terinci tata cara tersebut, dapat mengacu padasebarang buku acuan tentang hidrometeorologi.

Gambrr 3.l4.Curah hujan terlebat 2 harian (cm).Gambar 3.15. LengkungJTL untuk daerah ariran Sungai Damodar.

presipitasi 5 t

Gambar 3.14 menyajikan garis_garis isohiet di India untuk tinggihujan badai maksimum (hujan u"i"i oru harian selama musim hu_jan)' Gambar seperti.itu hanya argu"at an sebagai panduan secaraumum tentang sifat_sifat daerah.

Lengkung Jujuh - Tinggi - LuasDalam rangka menentdkan tinggi maksimum (banyaknya) presipi-tasi yang.terjadi pada suatu witayatr dengan berbagai ukuran untukberbagai jujuh waktu, rengkung tigu-puiJ-.ter yang dikenar sebagailengkung JTL dipersiapkin d;4;ilnvai bentuk seperri disajikanpada cambar 3.15. Lelskulg JTL vane dimaksimuirk;;J;rnu_

kan untuk memperkirat<an pMM.

27,5

22,5

5000 7500

Luas dalam ribuan km2

10.000 12500

30,0

25,O

$ zo,oE

H I/,)dd' I5,0E

-s lz,s

J

i lo,odz

7,5

5,0

2,5

\

\

\\

\ 4E tam

\

\ 2t Jam

\ am

2 jam 3 janr Jam

r jain I

(3.6)

di mana m adalah urut, ,? adalah banyaknya data presipitasi dan Fadalah persentase dari tahun-tahun yang selama tahun tersebut presi-

pitasinya menyamai atau melampaui presipitasi dengan nomor urut ,n.'

t<euatitan dari kekerapan Fadalah periode kembali atau masa ulang

7. Rumusnya daPat dituliskan.

52 Pembangkit Listrik Tenaga Air

Kekerapan Curah HujanRancangan sebarang bangunan hidraulik atau hidrolistrik harus

mempertimbangkan informasi yang lengkap tentang curah hujan terbe-

,u. yung m,rngiin terjadi selama umur bangunan. Hal ini bisa saja ber-

hubungin dengan curah hujan yang mempunyai kesempatan untuk

terjadi sekali dalam 5.000 atau 10.000 tahun. Curah hujan seperti ini

dapat diperkirakan dari data yang ada dengan menggunakan metode

statistik. Informasi seperti ini akan merupakan bantuan yang sangat

besar dalam mempelajari variasi dari presipitasi biasa, kekerapan dari

curah hujan lebat, aliran tahunan dan sebagainya. Rumus berikut iniu*r*nyu disukai untuk menghitung kekerapan curah hujan meski-

pun banyak terdapat rumus lain yang tersedia:

Rumus Weibull:

F:( '1 ;* 1go

T:llF:n*l,m . . (3.7)

Gambar seperti ini sangat berguna sebab berdasarkan harga-harga yang

terbatas dari data curah hujan untuk beberapa tahun, ttrarga curah hu-jan yang mempunyai masa ulang, katakanlah, I dalam l0'000, dapat

diekstrapolasikan.untuk menggambarkan lengkung tersebut, pertarna-tama data cu-

rah hujan yang tersedia ditabulasikan menurut urutan dari kecil ke

besar. Harga yang pertama adalah besaran yang terkecil sehingga da-

pat dikatakan mempunyai nomor urut I (misalnya, m : l), harga

yang kedua mempunyai m : 2 dan seterusnya. Letak pengganbaran

iitit t<emuAian dihitung dengan bantuan rumus di atas. Gambar ter-

sebut dapat dibuat di atas suatu kertas khusus, yang dikenal sebagai

kertas piluung, dan lengkung yang tergambar disebut lengkung pe-

luang. Skala peluang pada kertas grafik tersebut tergantung pada se-

baran peluang yang diharapkan dari data tersebut. Dengan demikian-

kita mempunyai UirUagai jenis kertas peluang yang berbeda seperti

kertas sebaran peluang normal, kertas sebaran peluang harga-harga

ekstrem dan sebagainya. Untuk menggambarkan metode tersebut se-

cara lebih jelas, suatu contoh diselesaikan pada akhir bab ini.

t{

presipitasi j3

Peluang untuk disamai atau dilampaui jangan sampai dirancukandengan peluang terjadinya suatu kejadian. Sebagaimana disebutkandi muka, peluang 4 bahwa suatu kejadian dengan masa ulang 7_tahunakan disamai atau dilampaui pada sebarang tahun, adalah

F_UTSehingga, peluang bahwa hal ini tidak akan terjadi pada suatu tahuntertentu adalah (l - F). Lebih jauh peluang "I, paling tidak satu keja-dian yang sama atau melampaui kejadian 7-tahun akan terjadi padasebarang seri data N tahun diberikan oleh

J:l-(l-f)^, (3.8)Seperti contoh yang menjelaskan lebih jauh penggunaan rumus ter-

sebut terdapat pada akhir bab ini.

POLA CURAH HUJAN DI INDIAGambar 3.16 menyajikan isohiet curah hujan rata-ratatahunan di In-dia. Dari sini dapat dilihat bahwa di sana terdapat keragaman besarancurah hujan yang luas pada wilayah-wilayah yang berbeda. Musimhujan yang utama di India berawal dari Juni sampai September yangmana masa musim hujan barat daya dan hujan lebat serta meliputiwilayah yang sangat luas selama jangka waktu tersebut, mencakupdaerah-daerah aliran sungai di India yang umumnya menghasilkan per-mukaan air sungai yang tinggi. Hal ini, walau bagaimanapun dapatdicatat bahwa hqjag pada musim hujan biasanya disertai dengan per-gerakan udara yang bersifat mendebarkanpulsatory dan terdapat speelscurah hujan berseling reda. Hanya negara-negara bagian India Sela-tan seperti Tamil Nadu memperoleh keuntungan dari musim hujanyang mundur dalam bentuk curah hujan musim dingin. Wilayah sisa-nya mendapatkan curah hujan umumnya pada bulan-bular, musim pa-nas. Sejauh bersangkutan dengan koefisien keragaman, sangat tinggi(60 - 70 persen) di wilayah kering (Gurun pasir Thar) Rajasthan .

Untuk wilayah-wilayah sisanya, bervariasi antara l5 sampai 35 per-sen. Hal ini penting diketahui, dengan pola presipitasi pada suatu wi-layah, mengingat bahwa hal ini memberikan petunjuk pada sifat-sifataliran di wilayah tersebut.

CONTOH ILUSTRASI

CONTOH 3.1Di bawah ini diberikan data curah hujan rata-rata tahunan untuk jangka waktu

l95l - 1970, pada suatu daerah aliran sungai. Dengan bantuan penggambaran pada

r54 Pembangkit Listrik Tenaga Air

Gambar 3.16. Curah hujan tahunan rata-rata)t ,no,u-

kertas peluang, perkiraan besarnya curah hujan' dengan peluang dilampauinya ada-

lah I dalam 10.000 tahun:

Tahun Curah hujan roto-rato(mm)

Tahun Curah hujan rato-rato(mm)

195 It95219531954195519561957195819591960

1800t47514201600r6901380156014001505r520

1961

19621963t9g19651966196719681969t970

t6251720l7 501850126013001675145015801360

L

Laut Arabia

IndiaCurah hujan tahunan

(garis isohiet dengan harga dalam mm)

Rata-rata jarak hujan di India

PresiPitasi 55

PENYELESAIANHarga-harga curah hujan mula-mula ditabulasikan seperti pada Tabel 3. I menurut

urutannya dari besar ke kecil, dengan mengabaikan tahun kejadiannya. Lengkung pe-luang kemudian digambar pada kertas peluang dengan harga-harga ini, seperti disaji-kan pada Gambar 3.17. Untuk dapat memperkirakan besarnya curah hujan denganmasa ulang I dalam 10.000 tahun, lengkung diperpanjang ke atas (dengan garis lu-rus). Harga-harga yang berhubungan dengan peluang dilampaui 0,01 persen misal-

nya, suatu masa ulang O,0f x 1fu = mhm ditandai, yakni sebesar 22tO mm.

TABEL 3.1

No. Urut Curah hujan rala-rato(m) (mm)

Peluang dilampaui

F= m -xtffi(40)nxI

l.2.3.4.5.6.7.

8.9.

10.11.

12.13.

14.15.

16.

17.18.

19.20.

1 8501800I 750172016901675t6251600158015601520I 505

. 1475145014201400138013601300t260

4,759,5

14,2519,023,828,s33,238,042,7547,552,2557,06t,7566,571,2576,080,7585,5090,2595,0

56 Pembangkit Listrik Tenaga Air

2 5 l0 20 30 40506070 80 90

Probabilitas kelebihan (persentase) -Gambai 3.17.

CONTOH 3,2

Gambar 3.7 menyajikan suatu daerah aliran sungai dengan luas 405 km2 beserta

stasiun-stasiun curah hujan yang terpasang. Harga-harga curah-hujan titik yang di-

tunjukkan oleh masing-masing stasiun curah hujan diterakan. Hitunglah curah hujan

tata-rata untuk seluruh daerah aliran sungai dengan menggunakan:

(a) Metode rata-rata aritmatik(b) Metode Poligon Theissen(c) Metode isohiet.

PENYELESAI,4N(o) Melode rata-rata aritmatik. curah hujan rata-rata adalah sebagai berikut:

P, t Pt * Pr * . .' P6, 6,5+8,3+9,2+ll'8+12'7+5'0:_n

atau curah hujan rata-rat" =+I = 8,91 cm'

(b) Metode poligon Theissen Poligon Theissen dibuat seperti disajikan pada Gam-bar 3.18. Dengan bantuan planimeter atau geometri, luas masing-masing poligon di-perkirakan sebagai berikut:

td

d(B

d

6d

(q

U

9998

Presipitosi 57

AlA2A3AaA5Aa

80 km2= 80 km2= 9() km2= 76km2= 30 km2

= 49 km2

atau pa,, - 80x6'5+80x8,3+90x9'2+76x ll,8+30x 12,7+49x5,0 = g,7z cm405

EAn

Presipitasi rata-rata menjadi

= 405 km2

Pou =A1P1+A2P2+...A,Pn

A,

Gambar 3.It.(c) Metode isohiet. Caris-garis isohiet untuk 6 cm, 7 cm

barkan pada Cambar 3.19.

P5

12,7 cm

. dan seterusnya digam-

7,0 cm

8,0 cm

10,0 cm

I 1,0 cmD

or512,7 cm

9,0 cm

Pq 6,5 cm

5,0 cm O

Gambar 3.19.

I2,0 cm

'58 Pembongkit Listrik Tenago Air

Luas wilayah yang terukur di

AsA1A2A3AaA5A5

antara isohiet-isohiet adalah sebagai berikut:

: 33,0 km255,0 km2

: 65,0 km2: 68,0 km2: 62,0 kmz= 55,0 km2: 43,0 km2: 24,0 kmz

3564,9

405

Harga curah hujan rata-rata untuk wilayah -46 dan A7 masing-masing dapat diang-

gap sebesar 5,6 cm dan 12,3 cm.

Sehingga curah hujan rata-ratamenjadi Po, --Afo* AtPt+ ' ' 'A' P'

8,8 cm

CONTOH 3.3Suatu banjir dengan besaran tertentu mempunyai masa ulang 25 tahunan. Berapa-

kah peluang dilamfauinya? Berapakah peluang terjadinya banjir tersebut dalam l2

tahun mendatang?

PENYELESAIANPeluang dilampaui P : l/T = l/25 : 0,04 = 4t/o'

Peluang bahwa banjir tersebut tidak akan terjadi dalam 12 tahun adalah sebesar

(l -0,04)12 : (0,96)12

atau -- 0,6125 : 6l,25Vo

Sehingga, peluang bahwa banjir tersebut akan disamai atau dilampaui dalam 12 ta-

hun adalahJ = I - 0,6125:0'3875:38,750/o

l.

PERTANYAAN

Apakah yang saudara ketahui tentang presipitasi? Bagaimanakah terjadinya hal

tersebut?Bagaimanakah cara inengukur curah hujan pada suatu daerah aliran sungai? Se-

bui dan jelaskan bermacam-macam peralatan yang digunakan untuk keperluan

tersebut.Bagaimanakah radar dapat sangat membantu dalam penentuan lokasi hujan ba-

dai? Bagaimanakah alat penakar hujan otomatis yang dilengkapi dengan pemancar

radio bekerja?bagaimanakah cara saudara memperoleh curah hujan rata-rata pada suatu dae-

rah aliran sungai? Gambar 3.20 menyajikan suatu daerah sungai yang luasnya

100 kmz dengan stasiun-stasiun hujan yang terletak seperti terlihat pada gam-

2.

J.

4.

33 x 5,6 + 55 x 6,5 + 65,7 5 + 68 x 8,5 + 62 x 9'5 + 55 x 10,5 + 43 x ll,5 + 24 x 12,1

5.

Presipitasi 59

bar. Hitunglah curah hujan rata-rata pada seluruh daerah aliran sungai dengan:(t) Metode rata-rata aritmatik.(r,) Metode poligon Theissen.(iir) Metode Isohiet.

Gambar 3.20.

Apakah lengkung masa itu? Bagaimanakah cara memperkirakan hujan badai rein-

cana dengan menggunakan lengkung ini?Jelaskan yang dimaksud dengan presipitasi maksimum yang mungkin. Apa yangcukup berarti daripadanya?Apa yang dimaksudkan dengan kekerapan curah hujan dan masa ulang? Bera-pakah masa ulang suatu banjir yang peluang dilampauinya adalah 6,590? Bera-pakah peluang terjadinya banjir ini dalam 5 tahun mendatang.

(Jawab 15,4 tahun; 28,520/o)

7.

20,6 cm

21,5 cm

18,7.cm*

*14,0 cm

BAB 4

LIMPASAN DAN ALIRAN SUNGAI

PROSES LIMPASAN

Semenjak hujan mulai jatuh di atas lahan, sebagian akan meresap,

sebagian menguap dan sisanya mulai mengalir dalam bentuk lapisantipis di atas permukaan lahan. Aliran di atas permukaan lahan ini di-sebut sebagai aliran permukaan. Bagian presipitasi yang meresap meng-

alir melalui pori-pori tanah; sebagian akan bergabung dengan mukaair tanah dan menambah air tanah. Sebagian tertahan dalam tanahdalam bentuk lengas tanah yang berada di atas muka air tanah. Seba-

gian lengas tanah di atas muka air tanah juga bergerak secara latoraldan bergabung dengan aliran sungai sebelum bergabung dengan mu-ka air tanah. Bagian ini disebut sebagai aliran antara. Muka air tanah

itu sendiri mempunyai kelandaian yang sangat kecil, dan pada umum-

nya aliran air di bawah peringkat kejenuhan ini searah dengan ke-

landaian tersebut. Hal ini disebut sebagai aliran air tanah. Gambar4.1 menyajikan aliran permukaan, aliran antara dan aliran air tanahseluruhnya mengarah menuju ke lembah sungai. Ketiga-tiganya seca-

ra keseluruhan dapat disebut sebagai limpasan yang berasal dari dae-

Aliran melalui daratan

Gambar 4.1 Aliran menuju alur sungai.

Limpasan dan Aliron Sungai 6l

rah aliran sungai.Jelas bahwa semua aliran tersebut akan memberikan sumbangannya

pada aliran sungai. Limpasan permukaan mulai terjadi segera setelahpresipitasi. Aliran antara agak sedikit lambat dan aliran air tanah yangpaling lambat. Apabila suatu badai menyebabkan beberapa presipi-tasi pada suatu wilayah, aliran permukaan dan aliran antara yang di-hasilkannya akan mencapai alur sungai dalam hitungan jam, sedang-kan tanggapan dari aliran tanah mungkin baru akan terjadi dalam hi-tungan hari atau bahkan bulan. Sehingga untuk keperluan analisis,aliran permukaan dan aliran antara dapat dikelompokkan bersama.Bagian dari limpasan ini disebut sebagai limpasan langsung, sedang-kan aliran air tanah sesuai dengan implikasinya dapat disebut sebagaialiran tidak langsung. Pada sebarang waktu, aliran pada suatu alursungai dapat saja terdiri dari tiga macam komponen, tetapi aliran lang-sung akan berhubungan dengan curah hujan yang baru saja terjadi,sedangkan sumbangan dari air tanah merupakan tanggapan yang ter-tunda, atau, mungkin saja, bahkan tidak mempunyai huburg&r s&:

masekali dengan presipitasi yang baru saja terjadi. Kita hampir dapatmemastikan bahwa aliran air tanah menuju alur sungai akan berlang-sung kurang lebih tidak berubah, bahkan apabila samasekali tidak ter-jadi presipitasi belum lama ini. Dengan alasan inilah maka hal ini di-sebut sebagai aliran dasar dalam analisis hidrograf. Gambar 4.2me-nunjukkan perubahan curah hujan rnenjadi limpasan sebagai suatusistem.

Total presipitasi

Ekses presipitasi Peresapan Abstraksi lainI J-rAliran permukaan Aliran di bawah permukaan Lapisan dalaml,-+l

I Aliran antara Aliran antara Aliran air

I yung ."put Yang tertunda tanah

Aliran langsung Aliran dasar

Total aliran

Gambar 4.2. Sistem curah hujan-limpasan.

Limpasan dihasilkan dari presipitasi. Hal ini dapat dimengerti, se-perti ditunjukkan oleh persamaan pada bab sebelumnya, untuk meng-anggap bahwa:

Presipitasi-Kehilangan: [.impasan Langsung+ A Simpanan

-

62 Pembangkit Listrik Tenoga Air

Di sini kehilangan berarti banyaknya kehilangan lengas karena peng-uapan, penguap-peluhan dan peresapan yang tidak memberikan sum-bangan pada limpasan langsung. Kenyataannya, hal ini akan dapatdisalahartikan untuk menyebutnya sebagai kehilangan. Seperti dike-tahui, kehilangan lengas ini bukan merupakan kehilangan yang tetapuntuk pemakaian. lstilah yang lebih baik adalah 'abstraksi'. Sehingga:

Presipitasi - Abstraksi : Presipitasi Lebih

= Limpasan Langsung + Perubahan Simpanan . . . (4.1)

Karena gejala ini mempunyai sifarterulang kembali, apabila per-samaan ini diterapkan untuk sepanjang tahun, perubahan simpanan(A,S) umumnya bisa diabaikan'dan kita memperoleh suatu alat peng-hubung antara presipitasi dengan limpasan langsung. Hampir seluruhlimpasan langsung muncul eventually sebagai aliran sungai. Dari sinikita bisa menuliskan:

Presipitasi Lebih : Aliran sungai limpasan langsung . . . (4.2)

Persamaan tersebut adalah dalam satuan volume dan tidak menun-jukkan pada kita sebaran dari limpasannya menurut waktu.

ANALISIS ALIRAN SUNGAI

Sungai-sungai disebut pe renniol yang berarti alirannya terdapat sepan-jang tahun atatintermittent, yang berarti alirannya hanya ada selamasebagian dari tahun. Di samping itu, kita dapat mengenali suatu su-ngai pada wilayah kering, yang mengalir hanya untuk beberapa jamsaja setelah terjadinya hujan. lni disebut sebagai sungai ephemeral.Untuk pengembangan tenaga, sungai perennial adalal yang terbaik,meskipun tenaga bisa saja dibangkitkan dari sungai'intermittent de-ngan menyediakan fasilitas penampungan yang cukup memadai. Sungaiephemeral, umumnya dapat ditemui di wilayah kering tidak bergunauntuk pembangkitan tenaga air secara konvensional. Akan tetapisungai-sungai jenis ini kadang-kadang masih dapat digunakan untuksistem-sistem simpanan-pompa yang murni, di mana pemakaian airsebenarnya hanya dalam batas marginal. Dalam uraian berikut ini,kita terutama akan membahas sungai yang perennial.

Analisis dari sebarang aliran sungai hanya dapat dilakukan setelahdata aliran di sungai tersebut dikumpulkan.

Data Aliran Sungai

Dalam rangka untuk menarik kesimpulan yang berarti tentang alir-an sungai, pengamatan data aliran mutlak diperlukan. Data ini dapat

rDi mana hal ini tidak selalu benar'

T

Limpasan don Aliron Sungai 63

dikumpulkan dengan cara pengukur aliran pada suatu stasiun peng-ukur yang sesuai secara terus-menerus selama beberapa tahun. Sema-kin panjang jangka waktu pengumpulan data, makin Lesar tingkat ke-andalan ramalan kita. untuk membuat anggapan yang bisa diterima,jangka waktu pengamatan data harus paling sioitit re]amu 20 tahun.Maksud dari pengukuran sungai adalah memperkirakan besarnya de-bit pada alur sungai. Hal ini dapat dicapai dengan cara mengukur ke-cepatan titik pada beberapa titik yang dipilih pada sejumlah irisan-irisan tegak yang berjarak sama satu sama lain ieperti misalnya a - c,b - b dan seterusnya seperti disajikan pada Gamb ar 4.3. Umumnyauntuk kecepatan rata-ratapada satu irisan, diukur kecepatan pada0,2(kedalaman) dan pada 0,8 (kedalaman) dan rata-rata aritmitik dariharga-harga ini diambil sebagai kecepatan rata-ratapada penampangtersebut. Debit total diperoleh dari

Q : D (luas irisan) x V,, pada penampang (4.3)

Gambar 4.3. Pengukuran kecepatan pada suatu alur sungai.

Luds irisan c- c akan berhubungan dengan bagian yang diarsir se_perti disajikan pada gambar. Garis putus-putus berjarak sama masing-masing antara b-b dan c-c dan c-c dan d-d. pengukuran kece-patan dikerjakan dengan menggunakan current meter yang tersediadi pasaran. Current meter ini digantung dengan tali kawat yang diju-Iurkan dari kabel yang terentang (dari tanggul ke tanggul) atau lang-sung dari sebuah perahu.

Pengukuran seperti ini umumnya dilakukan sekali sehari. Sehing_ga debit yang diperoleh dianggap sebagai harga rata-rata untuk hariitu. Pencatatan debit rara-rata harian menghasilkan data aliran harian.

Apabila catatan pengukuran yang seperti ini tidak tersedia, diguna-kan untuk memperkirakan debit dengan menggunakan persamaanManning untuk alur sungai, sebagai berikut:

64 Pembongkit Listrik Tenogo Air

. . .(4.4)

di mana QAnRsP

= debit= luas penampang melintang aliran= koefisien kekasaran alur= jari-jari hidrolis = A/P= kelandaian energi= keliling basah.

Ketelitian dari perkiraan semacam ini tergantung pada ketepatanpenentuan harga-harga n dan S, mengingat luas dan keliling sebenar-nya dapat diukur. n bervariasi dari 0,02 sampai 0,05 untuk sungai-sungai alamiah, sedangkan S, kelandaian energi, meskipun sangatmendekati kelandaian dasar sungai, harus diperhitungkan secara ter-sendiri, apabila alirannya tidak seragam.'

Data aliran sungai dapat dipergunakan untuk mempelajari sifat-sifatyang berarti dari aliran sungai di satu pihak, dan untuk mengembang-kan hubungan antara aliran dengan curah hujan di lain pihak. Di an-tara sifat-sifat yang berarti dari aliran sungai, kita ingin mengetahuidebit maksimum dan minimum untuk bisa diantisipasi selama umurproyek tenaga, variasi debit musiman dan bulanan, volume total ke-tersediaan air pada suatu musim atau pada suatu tahun dan tingkatkeandalannya. r

Analisis untuk debit maksimum dan debit minimum masing-masingdiketahui sebagai analisis banjir dan analisis aliran rendah. Pada ana-lisis ini kepentingan kita tidak hanya untuk mengetahui harga-hargaekstrem (banjir tertinggi yang mungkin atau aliran terendahyalg mung-kin) tetapi jugajujuh sebenarnya dari keadaan seperti ini dan variasiurutan kejadian sebenarnya dari hari ke hari agar bisa diantisipasi.

Pada perkiraan limpasan secara volumetri, urutan kejadian sebenar-

nya dari limpasan adalah kepentingan kedua, tetapi tingkat keandalandari suatu perkiraan seperti ini harus dianalisis. Hal ini bisa disebutsebagai analisis limpasan.

Penyajian Secara Grafis - Aliran SungaiDati aliran sungai umumnya tersedia dalam bentuk tabel atau da-

lam bentuk rekaman bersandi. Pada saat dilakukan analisis, hal inipertama-tama disajikan secara grafis, dan untuk itu dipakai berbagaijenis penggambaran. Hal ini dibahas sebagai berikut.

+Mengacu pada bab tentang 'Aliran Saluran Terbuka' dalam sebarang buku acuan tentang

Hidrauliko.

Q:A(Ln"'s"')

L

Limposan dan Aliron Sungai 6j

HIDROGRAF

Suatu hidrograf adalah suatu lengkung debit - waktu dari aliran. Debitdigambarkan pada sumbu-Ydan waktu yang bersangkutan digambar-kan pada sumbu-X. Untuk analisis banjir, waktu tersebut dapat di-gambarkan dalam hari mengingat banjir dapat berlangsung hanya se-lama beberapa hari. Di lain pihak, jika variasi rata-rata dari bulanke bulan dipelajari, kita bisa menggambarkan waktu ini dalam bu-lan. Gambar 4.4(a) menyajikan suatu variasi bulanan untuk dua su-ngu perennial. Dapat dilihat bahwa aliran sangat rendah selama bulan-bulan musim panas dan cukup tinggi pada musim hujan pada kasussungai-sung ai perennial.

f,rtIt

6000 I(B!d

'65(m ,q

€(,

4ooo -E

vaod-v99 --ilno eg(!d,o.

zooo =6d

*6d

IIt

IItIt\ItItIItIt\

Jan. April Juli Okt. Des.

Waktu dalam bulan -Gambar 4.4(a). Debit bulanan untuk sungai-sungai perennial.

Gambar 4.4(b) menyajikan suatu hidrograf banjir yang merupakanhasil dari badai yang baru saja terjadi. Di sini waktu digambarkan

titlIIt,

!tI

I

66 Pembangkit Listrik Tenago Air

dalam jam atau hari, ter-gantung pada jujuh banjir-nya. Badai ditunjukkanoleh hietograf yang mulaipada jam ke nol berlang-sung selama beberapa jam.Hal ini menghasilkan ke-naikan yang melaju pada

aliran sungai yang menca-pai harga puncaknya di B,sebentar setelah badai ber-lalu dan banjir kemudiansurut secara berangsur-angsur. Perlu dicatat bah-wa garis putus-putus /Cmenunjukkan garis pembagi limpasan langsung dan aliran dasar' Ba-

gaimana cara penggambaran garis ini dibahas kemudian. Luas di ba-

wah lengkung ABCD akan memberikan volume banjir total"AB di-sebut bagian menaik dan BCD adalah bagian menurun atau menyu-

sut dari hidrograf. Debit di B berhubungan dengan harga puncak

banjir.Pada sungai-sungai sebenarnya, banjir yang tercatat tidak selalu be-

rupa lengkung-lengkung yang mulus berpuncak tunggal seperti disa-jikan pada Gambar 4.4(b), tetapi bisa saja terdiri dari puncak-puncakganda dan kinks karena pengaruh gabungan dari kerumitan badai ataukeanehan daerah aliran sungainya. Gambar 4.4(c) menyajikan hidrog-

)

Waktu -.+

Gambar 4.4(c). Hidrograf banjir rumit.

F0.Akl.:lEIgt

tc(,q,oEJ

Waktu (iam; *Gambar 4.4(b). Hidrograf.

1gd

l:

\

Limpason don Aliran Sungai 6j

raf seperti itu. Untuk analisis banjir hidrograf dengan puncak tung-gal lebih disenangi daripada hidrograf yang rumit seperti itu. Suatuhidrograf yang rumit, walau bagaimanapun, dapat diuraikan menja-di beberapa hidrograf yang sederhana dengan menggambarkan garis-garis menurun secara hipotetik seperti disajikan pada Gambar 4.4(c)berupa garis putus-putus. Dimungkinkan pula untuk membuat garis-garis seperti ini, mengingat bahwa untuk sebarang sungai, polaumum dari garis menurun ini kurang lebih sama.

LENGKUNG MASA

Lengkung masa limpasan adalah metode lain dari penyajian aliran su-ngai secara grafis. Sedangkan hidrografadalah lengkung debit - wak-tu, lengkung masa adalah lengkung volume aliran kumulatif - wak-tu. Ordinat lengkung masa Zpada setiap saat Tdapat diperoleh dari

(4.5)v:.lb a,

Ruas kanan dari persa-maan tersebut mewakililuas bidang di bawah hid- trograf dari ,=o sampai I/: 7. Sehingga dimungkin- Ekan untuk memperoleh elengkung masa dari hid- 4rogiaf din sebaliknya. E

Mudah dilihat bahwa ke- Ilandaian dari lengkung ma-sa pada setiap titik menun-jukkan laju dari aliran ma-suk pada saat itu (lihatGambar 4.5). Mengingat

Waktu+

Gambar 4.5. Lengkr:ng masa.

bahwa debit kapan pun tidak mungkin negatif, lengkung masa lim-pasan akan selalu merupakan lengkung yang menaik atau mendatarketika aliran masuk (limpasan) menurun. Lengkung masa adalah suatusarana yang berguna untuk menghitung kapasitas penampungan wa-cluk atau volume air yang bisa diandalkan dari suatu waduk dengankapasitas tertentu.

Perkiraan Kapasitas Penampungan WadukUntuk memperkirakan kapasitas penampungan suatu waduk, mula-

rnula digambar lengkung masa aliran masuk. Dari laju kebutuhan yang

68 Pembangkit Listrik Tenaga Air

diperlukan, kelandaian dari garis kebutuhan diketahui. Sekarang daripuncak-puncaknya ata:u opexes, seperti misalnya P, Qpada Gambar4.6 dari lengkung masa, garis singgung PA, QB digambar sedemikianrupa sehingga sejajar terhadap garis kebutuhan. Ordinat tegak yangmaksimum di antara lengkung masa dan garis kebutuhan, memberi-kan kapasitas penampungan waduk yang dapat dipenuhi. Pada Gambar4.6, ab adalah ordinat tegak yang terbesar di antara ob, cd dan ef,dan dari sini didapatkan harga kapasitas penampungan yang diperlu-kan. P,A,Q,B dianggap merupakan titik-titik di mana waduk dalamkeadaan penuh. Sekarang mulai dari titik-titik P sepanjang lengkungmasa, akan dapat dilihat bahwa kekurangan meningkat secaraberangsur-angsur bila dibandingkan dengan aliran masuk dan men-jadi maksimum ( = ab) di titik b. Sesudah titik ini kesenjangan di an-tara lengkung masa dan lengkung kebutuhan (yang merupakan garislurus pada kasus ini) berkurang dan menjadi nol di titik,4 yang lagi-lagi menunjukkan titik waduk dalam keadaan penuh. Sehingga, padadan sesudah titik,4, sampai dengan Q, waduk penuh dan aliran ma-suk sebarang yang lebih besar dari kebutuhan akan dilimpahkan. Ji-ka lengkung kebutuhan bukan merupakan garis lurus, ini menunjuk-kan kebutuhan yang tidak seragam. Pada kasus seperti ini, penyele-saian secara numerik akan lebih menyenangkan.

Pengisian kembaliwaduk

oo

6J:o

Ed

/Limpahan N

'-t+ ,Y/Pengosongan

-.\, d

,9 Limpahan maks..flkemiringan

1970 t97t 1972 1973Tahun +

(iambar 4.6. Kapasitas waduk untuk lengkung masa.

Hesil dari WsdukUntuk menentukan hasil dari waduk dengan kapasitas tertentu, garis-

garis singgung digambar dari puncak-puncak atau apexes seperti mi-salnya P, O (Gambar 4.71sedemikian rupa sehingga jarak tegak mak-

t

Limposon dan Aliran Sungai 69

simum (ordinat) dari sebarang garis singgung lengkung masa tidakmelampaui kapasitas waduk yang ada. Sehingga keland6ian dari garis-garis ini (garis-garis singgung) memberikan hasil yang aman untuk jang-ka waktu tersebut. Garis kelandaian yang paling datar menunjukkanhasil pasti yang dapat diandalkan. Untuk mengukur kelandaian ter-sebut, garis kebutuhan mempunyai laju yang berbeda-beda (dan darisini, kelandaian yang berbeda) digambarkan pada grafik yang samaseperti yang disajikan pada Gambar 4.7. Kelandaian dari garis sing-gung ini, kemudian dapat disatukan atau dibandingkan dengan se-barang kelandaian dari sebarang garis dan diinterpolasikan. Contoh-contoh sebagai gambaran telah dikerjakan pada bagian akhir dari babini untuk lebih memperjelas tata cara ini.

Tahun -+

Gambar 4.7. Hasil waduk dari lengkung masa.

LENGKUNG JUJUH ALIRAN

Masih ada cara lain penyajian limpasan secara grafis yaitu berupa leng-kung jujuh aliran. Tidak seperti lengkungJengkung lainnya, jujuh alir-an, yang menghubungkan laju aliran dengan jujuhnya, samasekali ti-dak memberikan informasi yang menyangkut urutan kejadian aliran.Lengkung ini mempunyai debit yang digambarkan pada sumbu-Ydanpersentase jujuh waktu untuk mana besaran tersebut (atau yang me-lebihi) tersedia digambarkan pada sumbu-X. Lengkung jujuh - alir-an akan terlihat seperti pada Gambar 4.8. Debit Q, atau lebih akantersedia untuk p persen waktu dari keseluruhan jangka waktu data.Sehingga Qmin = Orm akan merupakan debit yang tersedia untuk 100

oo

6llo.tr

6

(!

'70 Pembonekit Listrik Tenaga Air

persen waktu. Sungai perennial akan menunjukkan harga Qwyangtak terhingga, sedangkan sungai intermittent akan menunjukkan or-dinat nol di antara p = 50 sampai p : 100, seperti yang terlihat padaGambar 4.8.

Lengkung jujuh aliran tidakberguna jika urutan waktu ke-jadian dari alirannya yang di-perlukan seperti misalnya pa-da studi tentang banjir. Padakasus seperti ini hidrograf-hidrograf perlu digambarkan.Dengan kata lain, jika kitaberkepentingan untuk menda-patkan informasi tentangdebit-debit yang akan terse-dia, katakanlah 50 persen atau75 persen atau 100 persenwaktu (mengabaikan pada ba-gian tahun yang mana mere-ka tersedia) lengkung jujuhaliran menjadi sesuai. Lengkung jujuh aliran digunakan untuk meng-hitung tingkat keandalan debit. Jika kita mendapatkan bahwa debitsebesar 100 m3ldetik mempunyai tingkat keandalan 75 persen."

Jika debit rata-rataharian diambil untuk penggambaran lengkungjujuh debit, kita akan memperoleh lengkung yang tergambar secara

lebih teliti dengan bantuan 365 titik yang berhubungan dengan ba'nyaknya hari dalam satu tahun. Walau bagaimanapun, kita hanya

mengambil debit rata-rata untuk tiap bulan, kemudian lengkung yang

dihasilkan akan mendekati, tetapi lebih mudah untuk digambar, meng-

ingat ini hanya akan menyangkut 12 titik untuk setiap sebarang ta-hun tunggal. Suatu studi perbandingan dari lengkung jujuh aliran yang

digambarkan berdasarkanrata-rata harian dan rata-rata bulanan me-

nunjukkan bahwa barangkali terdapat kesalahan yang berkisar daril0 sarnpai l5 persen dalam memperkirakan laju aliran minimum dan

maksimum seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.9.Dalam meng-gunakan lengkung jujuh aliran yang digambarkan berdasarkan data

bulanan, kenyataan ini harus selalu diingat.Lengkung jujuh aliran umumnya digunakan untuk menghitung te-

naga yang dapat diandalkan pada pembangkit mi,nihidro dengan atau

tanpa penampungan. Lengkung jujuh aliran, pembuatan dan penerap-

annya lebih jauh dibahas selanjutnya pada Bab 6 tentang 'Pembang-kit dengan Tinggi Tekanan Rendah'.

I({(Bo5

Aliran sebentar-sebentar

Aliran tetap

25p5075Persentase waktu Eo -

Gambar 4.E. Lengkung jujuh aliran untuksungai.

\\\\

l.= Q Menit

Limposan dan Aliran Sungai 7l

HUBUNGAN CURAH HUJAN-LIMPASAN

Data aliran sungai yang teramati dapat dianalisis dengan sarana se-perti hidrograf atau lengkung jujuh aliran. Tetapi untuk meramalkanlimpasan atau aliran sungai yang berhubungan dengan sebarang pre-sipitasi tidaklah mrrngkin hanya dengan melihat pada data limpasansaja. Apa yang kita perlukan ialah mengembangkan suatu hubunganantara curah hujan dengan limpasannya. Adalah merupakan suatu ke-

Rata-rata limpasan harian

Rata-rata limpasan bulanan

o 25 50 75 100

Pcrsentase waktu 9o +

Gambar 4.9. Variasi lengkung jujuh aliran

nyataan bahwa hubungan antara curah hujan dengan limpasan me,-rupakan tema pokok dari hidrologi air permukaan. Mengingatkan kem-bali pembahasan kita pada bab sebelumnya, limpasan dapat ditinjausebagai suatu tanggapan keluaran dari daerah aliran sungai sebagaisuatu sistem terhadap presipitasi sebagai suatu masukan. Dari sini je-laslah bahwa limpasan akan tergantung pada sifat-sifat masukannyaserta pada sifat-sifat daerah aliran sungainya. Hal ini dibahas secaraluas di bawah ini:

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LIMPASAN

Berbagai faktor yang mempengaruhi laju limpasan dan besarannyadapat disebutkan di bawah empat golongan besar sebagai berikut:

(l) Sifat-sifat presipitasi, (2) Sifat-sifat meteorologi, (3) Sifat-sifatdaerah aliran sungainya, (4) Sifat-sifat penampungannya.

Sifat-sifat PresipitasiSifat-sifat presipitasi mencakup jenis atau perilaku badai, intensi-

tasnya, liputan dan jujuhnya. Variasi intensitas badai menurut tem-pat serta waktunya juga penting. Hujan dengan intensitas yang lebihbesar menghasilkan limpasan yang lebih besar untuk volume presipi-tasi total yang sama. Hal demikian ini, disebabkan waktu badai yang

\\\tddCIEJ

r72 Pembongkit Listrik Tenaga Air

lebih singkat menurunkan abstraksi-abstraksi seperti misalnya peng-uapan dan peresapan. Badai yang menghasilkan hujan gerimis tetapiberlangsung lebih lama, sebagai lawannya, menghasilkan limpasan yangrelatif lebih sedikit. Jika satu badai datang hampir bersamaan denganbadai lainnya, badai yang kedua menghasilkan limpasan yang relatiflebih b6sar. Hal ini'disebabkan oleh kenyataan bahwa telah ada keje-nuhan yang cukup pada tanah, kehilangan karena peresapan sangatberkurang pada badai yang kedua. Status tanah ini disebut sebagaikondisi presipitasi anteseden. Badai salju menghasilkan limpasanbersamaan dengan melelehnya salju. Limpasan seperti ini mempunyaisifat-sifat yang sangat berbeda.

Sifat-sifat MeteorologiFaktor-faktor meteorologi seperti suhu, lembap, angin, variasi tekan-

an, dan sebagainya menghasilkan peng.uuh yang cukup berarti padalimpasan. Suhu yang lebih tinggi dan kecepatan angin membantu peng-uapan. Kelembapan, di pihak lain, mengurangi penguapan. Pemeluhanjuga meningkatkan faktor-faktor ini. Angin yang membawa serta lengasudara dan menggantikannya dengan udara segar yang kering mem-bantu berlangsungnya penguapan. Sebaran tekanan di atmosfer mem-bantu pergerakan badai. Jika badai mengikuti arah aliran sungai, la-ju limpasan lebih besar. Di lain pihak, jika badai bergerak pada arahyang berlawanan, hasilnya adalah banjir yang relatif sedang. tr

Sifat-sifat Daerah Aliran Sungai \

Sifat-sifat daerah aliran sungai meliputi ukuran bentuk, permukaan-orientasi ketinggian, topografi dan geologi dari daerah aliran sungai.

Makin besar daerah aliran sungainya, makin besar pula limpasantotalnya. Namun diketahui pula bahwa intensitas limpasan maksimumtidak meningkat secara linear mengikuti ukuran daerah aliran sungai.Daerah aliran sungai yang lebih besar memperkenalkan suatu penga-ruh penampungan dan mempunyai pengaruh yang cukupan pada ban-jir. Benar pula bahwa untuk daerah aliran sungai yang lebih besar,sangatlah jarang secara efektif meliputi seluruh daerah aliran sungai.Sehingga pada sebarang waktu hanya sebagian dari daerah aliran sungaimenyambung pada aliran. Hal ini juga memperkenalkan pengaruhukuran pada harga puncak banjir.

Bentuk daerah aliran sungai mempengaruhi limpasan. Daerah alir-an sungai yang berbentuk kipas menghasilkan intensitas banjir yanglebih besar dibandingkan dengan daerah aliran sungai yang berben-tuk bulu (Gambar 4.10). Hal ini disebabkan karena pada jenis yangterdahulu, semua anak sungai mempunyai panjang yang sebandingdan limpasan mencapai outlet hampir secara serentak. Dengan dae-

Limpasan don Aliran Sungai 73

rah aliran sungai yang berbentuk bulu kasusnya menjadi sebaliknya.Pada kenyataannya, bentuk hidrograf aliran dari sebarang daerah

aliran sungai tergantung pada banyaknya peubah seperti waktu tem-puh air melalui daerah aliran sungai, di samping sifat-sifat bentuk ddntampungan dari daerah aliran sungai. Waktu tempuh pada gilirannyatergantung pada kecepatan aliran rata-rata, akan tetapi dapat diper-kirakan secara kasar sebanding dengan jaraknya terhadap titik yangditinjau dari titik aliran keluar. Khususnya, waktu tempuh dari titikterjauh dari daerah aliran sungai sampai dengan titik aliran keluar di-sebut sebagai waktu konsentrasi. Ini adalah suatu peubah yang sangatberarti dan ini sangat jelas bahwa hanya badai yang mempunyai ju-juh lebih besar dari waktu konsentrasinya yang akan mampu meng-hasilkan limpasan dari seluruh daerah aliran sungainya. Hal ini samajelasnya bahwa hanya badai seperti ini yang akan menghasilkan ban-jir besar.

Anak sungai

Aliran sedang

Batas tumpahanat

rpas (b) Bentuk daun pakis

Gambar 4.10. Bentuk daerah aliran sungai.

Apresiasi yang lebih baik terhadap benruk hidrograf dapat diper-oleh dengan cara menggambarkan isokron (yakni garis-garis yangmenghubungkan titik-titik yang mempunyai waktu tempuh yang sa-ma) dan menggambar diagram waktu - luas yang menunjukkanpcrtambahan luas yang rnrulai memberikan sumbangannya pada lim-pasan dengan selang waktunya.

Permukaan daerah aliran sungai juga mempunyai pengaruh yangbcrarti pada limpasan. Permukaan yang terbuka memberikan limpasanyang lebih banyak, sedangkan permukaan berumput atau yang dita-narni memberikan limpasan yang lebih sedikit, mengingat bahwa tang-krrpan yang disebabkan oleh adanya tanaman akan lebih besar seper-ti pada kasus yang disebutkan kemudian. Permukaan yang diaspal,

(a) Bentuk kipas

r'74 Pembongkit Listrik Tenago Air

seperti perkotaan menghasilkan limpasan yang lebih besar.Jika daerah aliran sungai terletak pada daerah pegunungan, ia akan

menerima presipitasi lebih besar dan dengan sendirinya memberikanlimpasan yang lebih besar. Jika terletak pada daerah bayangan hu-jan, ia akan menerima presipitasi yang lebih sedikit dan dengan de-mikian limpasannya juga akan lebih sedikit. Serupa dengan hal terse-but, daerah aliran sungai yang terletak pada elevasi yang lebih tinggimenerima presipitasi yang lebih besar dan memperoleh limpasan yanglebih besar.

Secara topografis, daerah aliran sungai yang kelandaiannya curammenghasilkan limpasan yang lebih besar. Kelandaian yang curam mem-bantu penyaluran lebih cepat, dan karena tidak ada tampungan ce-kungan menyebabkan berkurangnya kesempatan terjadinya penguap-an dan peresapan. Sebaliknya, suatu lahan yang bergelombang mem-punyai penahanan yang lebih besar terhadap aliran, dan menyebab-kan terjadinya tampungan cekungan yang luar biasa. Lahan yang se-perti ini menghasilkan limpasan yang lebih sedikit.

Geologi daerah aliran sungai juga merupakan faktor yang sangatbaik (pertinent). Tanah yang berpasir menyebabkan terjadinya lajuperesapan yang lebih besar, sedangkan tanah liat atau hard pans ti-dak membolehkan air untuk menembus melaluinya. Hal yang dapat di-tembus lapisan geologi, dengan demikian mengendalikan laju abstraksiyang berarti juga limpasan. Permukaan batuan yang tidak bercelah(unfissured) mengubah hampir semua presipitasi menjadi limpasan.Lapisan batuan juga menjadi batas kedap air apabila menyangkut aliranbawah tanah, dan di banyak tempat mengubah aliran bawah tanaLmenjadi mata air yang menyumbang pada aliran air permukaan.

Sifat-sifat TampunganKita menyebutkan pada paragraf terdahulu bahwa hidrograf lim-

pasan tergantung pada sifat-sifat tampungan dari daerah aliran su-ngainya. Dari presipitasi total yang jatuh pada daerah aliran sungai,sebagian daripadanya disimpan di wilayah tersebut dan tidak akanmuncul segera sebagai limpasan pada titik aliran keluar. Ia akan dile-paskan sedikit demi sedikit sesudahnya dalam bentuk limpasan yangtertunda. Sehingga mungkin saja di sana terdapat banyak cekungan,kolam-kolam atau danau-danau, yang menerima bagian dari presipi-tasi dan menahannya secara sementara atau tetap. Ini disebut sebagaitampungan cekungan. Pada waktu tinggi permukaan air di jaringanalur sungai meningkat seiring dengan meningkatnya aliran, sejumlahair secara otomatis tersimpan di tampungan alur tambahan yang ter-pakai oleh air. Ini disebut sebagai tampungan alur. Tampungan alurdan tampungan cekungan bersama-sama membentuk tampungan lem-

Limpason dan Aliran Sungai 75

bah. Misalnya, secara umum diketahui bahwa pembuatan bendunganpemeriksaan (check dams) di jurang-jurang dan alur-alur kecil me-ngurangi debit banjir maksimum. Pembangunan waduk besar pada

suatu alur sungai dapat mempengaruhi besarnya skala banjir menja-di cukup besar disebabkan oleh pengaruh tampungannya.

PERKIRAAN LIMPASAN

Perkiraan limpasan dari suatu daerah aliran sungai merupakan ma-salah yang sangat rumit. Kita umumnya memerlukan tiga macam in-formasi yang menyangkut statistik limpasan, yakni:

(l) Limpasan tahunan, musiman atau bulanan. (lr) Aliran rendahekstrem. (ilr) Limpasan banjir.

Yang pertama berguna untuk memberikan gambaran secara umumtentang sumberdaya air dan untuk keperluan perencanaan pengem-bangan serta pemanfaatannya. Juga berguna untuk merencanakanpengaturan operasi waduk pada sungai. Perkiraan yang kedua dan ke-

tiga untuk menentukan suatu keadaan ekstrem yang mungkin diha-rapkan akan terjadi selama umur proyek, apakah itu merupakan sua-tu kejadian banjir tinggi atau aliran rendah. Meskipun pada dasar-nya ketiga perkiraan tersebut dapat dikelompokkan sebagai perkiraanlimpasan secara umum, pembahasannya akan dilakukan secaraterpisah.

Kita akan menekankan hal lain di sini. Limpasan adalah keluarandari sistem daerah aliran sungai, dan ini merupakan suatu proses sto-kastik. Dengan delnikian, perkiraan limpasan mestinya harus dilaku-kan dalam bentuk peluang terjadinya. Walau bagaimanapun, untukpenyederhanaannya, seringkali ramalan limpasan dibuat dengan ban-tuan rumus deterministik. Sedangkan untuk menggunakan rumus de-

terministik, seseorang harus mengingat latar-belakang ini.

METODE PERKIRAAN LIMPASAN

Terdapat dua macam perbedaan pendekatan untuk perkiraan limpas-an, yakni:

(l) Menganalisis data limpasan yang tersedia untuk mengetahui sifat-sifat statistiknya. Pada kasus ini, data limpasan tidak perlu dikorela-sikan dengan curah hujan dan peubah hidrologi lain.rah hujan dan peubah hidrologi yang lain.

(ir) Menurunkan hubungan antara presipitasi dan limpasan. Hal inilebih dikenal sebagai hubungan antara curah hujan-limpasan. Padapendekatan ini, limpasan dapat diperkirakan sesuai dengan sebarangpresipitasi jika hubungannya dapat diturunkan. Untuk menurunkansuatu korelasi, diperlukan kedua data presipitasi dan limpasan.

76 Pembangkit Listrik Tenago Air

Kedua pendekatan tersebut dibahas berikut ini:

Sebaran Kekerapan LimpasanBerbagai studi tentang sebaran kekerapan limpasan dari sungai-

sungai pada berbagai bagian dunia telah tersedia pada perpustakaan.Secara umum dapat disimpulkan bahwa sebaran kekerapan untuk se-ri data limpasan tahunan melencong (skewed) positif. Kelenconganini akan lebih terlihat jika seri data bulanan yang ditinjau. Secara sta-tistik dikatakan, harga tengah dari data ini, dengan demikian lebihberarti daripada harga rata-ratanya. Alexander telah menyarankan bah-wa penggunaan sebaran gamma (l) sesuai untuk sebaran melencong.Di lain pihak, transformasi logaritmis dari harga-harga limpasan cen-derung menormalisasikan data dan seringkali juga digunakan.

Kesulitan utama pada penggunaan tata cara ini ialah bahwa datalimpasan dengan jujuh yang cukup panjang tidak mudah tersedia. Padakasus ini, perpanjangan data dengan menggunakan bermacam-macammodel matematik memang perlu.

Kerugian utama dari analisis kekerapan ini ialah bahwa sepenuh-nya tanpa semua pengertian fisik dari proses limpasan.

Dengan demikian, biasanya analisis curah hujan-limpasan (bersa-ma) digunakan untuk perkiraan limpasan.

Curah Hujan - Limpasan: Pendekatan Historis 4

Memperkirakan limpasan dari curah hujan merupakan suatu ma-salah yang telah ditangani oleh para ahli teknik.di masa awal penge-tahuan tentang hidrologi, dengan cara mengembangkan korelasi empryxdan dengan cara menurunkan rumus, lengkung-lengkung dan tabel-tabel yang siap pakai untuk berbagai tujuan perancangan dan peren-canaan. Rumus/lengkung/tabel seperti ini mempunyai keterbatasankesahihan untuk masing-masing wilayah; tetapi mereka memenuhi tu-juan penggunaan dan boleh jadi mempunyai berbagai relevansi bah-kan sampai hari ini digunakan untuk berbagai lingkungan khusus.

Rumus sederhana yang termasuk kelompok ini adalah:

R:KP ...(4.6)di mana R, P dan K masing-masing adalah limpasan, presipitasi (ke-duanya dalam cm) dan suatu koefisien r( seringkali disebut sebagaikoefisien aliran. Yang disebut 'rumus rasional' yakni

R:KAP (4.7)

hanya merupakan penyesuaian hubungan linear pada persamaan (4.6)dengan hanya perbedaan bahwa R sekarang adalah dalam satuan vo-lume mengingat A; luas daerah aliran sungai juga dimasukkan dalamrumus ini.

Limpasan don Aliran Sungai 77

Di samping kenyataan bahwa sebenarnya hubungan curah hujan lim-pasan adalah nonlinear dan juga nondeterministik (yang berarti bahwar( bukan merupakan suatu koefisien yang konstan), rumus ini dipa-kai cukup meluas bahkan sampai saat ini. Harga K dapat serendah0,05 atau bahkan setinggi 0,8. Misalnya, di lokasi bendungan Ka-riba di Sungai Zambezi, pada limpasan minimum yang tercatat sebe-sar 20,9 x lOe m3, harga K hanya sebesar 0,05 tetapi meningkat(membuktikan apa yang telah kita nyatakan di atas) menjadi 0,16 un-tuk limpasan sebesar 92,2 x lOe m3, yakni limpasan maksimum yangtercatat.

Sebagai catatan, di bawah ini diberikan beberapa rumus empiris de-ngan pendekatan yang sama, dengan persamaan (4.6) tersebut di atas.Rumus-rumus ini telah diturunkan untuk dipakai di wilayah yangterbatas:

(i) Inglis-De Souza (untuk Peninsulor India):

. : ?t':;;;:'' l254 r

(ii) Locey (untuk datarun Indo-Gangetic ):

(4.8)

. . . (4.10)

. . . (4.11)

PR-. (4.e)

di mana F adalah taktor jujuh musim hujan yang berkisar antara 0,5sampai 1,5 dan S adalah faktor daerah aliran sungai yang tergantungpada kelandaian dan bervariasi pada kisaran antara 0,25 untuk lahanyang datar sampai 3,5 untuk wilayah berbukit.

(iii) Rumus Rihand (untuk Daerah Aliran Sungai Rihand, India):

I _! 304,8r',PS

R : P - l,l7 Po'to(iv) Yamuna di Delhi (India):

R : 0, 14 Pt,l(v) Tabel harga K dori Barlow:Barlow memberikan suatu tabel untuk mendapatkan harga K yang

tepat tergantung pada jenis hujan dan daerah aliran sungainya. Harga-harga tersebut dianggap dapat diterapkan untuk keadaan di India.

(v) Lengkung-lengkung Tabel-tabel Strange: Strange, berdasarkanpengamatan empirisnya di India, mengemukakan bahwa derajat ke-basahan daerah aliran sungainya pada keadaan awal adalah merupa-kan suatu peubah dan mengusulkan lengkung-lengkung menurut je-nisnya seperti ditunjukkan pada Gambar 4.ll.Ia juga menyiapkan

r78 Pembangkit Listrik Tenaga Air

TABEL 4.1

Jenis Daerah Aliron Sungai HujanCerirnis

HujanSedang

LIu.janLebat

Datar, ditanami dengan tanah blq(k cotlonDatar, sebagian ditanami tanah beragamRata-rataBerbukit dan bergelombang dengan sedikit

tanamanSangat berbukit dan curam

0,070,080,08

0,080,08

0, l00, l50,20

0,350,45

0,r50,22s0,32

0,5950,81

tabel-tabel acuan yang siap pakai.Hal yang perlu dicatat dari lengkung-lengkung strange ini ialah bah-

wa ia kelihatannya telah mempertimbangkan sifat-sifat non linear darihubungan ini.

Persamaan Hidrologi Curah Hujan - Limpasan

Hubungan yang umum antara curah hujan dan limpasan dapat di-nyatakan sebagai:

R:P-AS-Ab . (4.12)

di sini R dan P mempunyai notasi yang sama seperti di atas, AS ada-lah perubahan simpanan di daerah aliran sungai selama jangka

"Vhk-tu yang ditinjau dan A6 menunjukkan abstraksi total karena peng-uapan dan penguap-peluhan.

Pada waktu rumus di atas diterapkan untuk memperkiratun-ti*-pasan tahunanrata-rata, AS dapat diabaikan sebab harganya akan men-jadi nol untuk jangka waktu yang cukup panjang. Pada laju AS

Basah 'lI Kondisi

Rata-rata It I tangkapan/ ,Kerine)

I6.!e

Curah hujan +

Gambar 4.11. Lengkung-lengkung stonge.

Limpasan don Aliran Sungai 19

sebarang, jika tidak sama dengan nol, akan mempunyai harga yangrelatif kecil dibandingkan dengan 46. Harga Ab rata-rata terutamaakan tergantung pada suhu rata-rata yang dominan pada jangka waktutersebut. Berdasarkan pengertian ini, Khosla mengembangkan hubung-an tiga parameter sebagai berikut, umumnya sesuai untuk diterapkandi India Utara:

TR:P-* ...{4.tza)

di sini R dan Pdinyatakan dalam cm dan Tadalah suhu tahunan rata-rata dalam derajat Celsius.

Dalam memperkirakan limpasan bulanan dari curah hujan bulanan,AS tidak bisa lagi diabaikan dan harus diperhitirngkan. Untuk tata-cara perhitungan neraca air seperti ini, sifat-sifat tampungan daerahaliran sungai harus diawali benar-benar oleh AS. Model daerah aliransungai yang 'modern' mencoba untuk mencapai hal ini melalui pro-ses simulasi

Curah Hujan - Limpasan: Korelasi BergandaMengingat limpasan tergantung pada berbagai faktor, suatu pen-

dekatan yang masih lebih masuk akal ialah dengan cara mengembang-kan suatu korelasi berganda. Hal ini telah dicoba oleh Linsley, Koh-ler dan Paulhus. Mereka menyebutnya dengan korelasi koaksial. Sa-lah satu hubungan tipikal seperti ini adalah yang disajikan secara grafisseperti terlihat pada Gambar 4.12. Penggambaran secara grafis ini ia-lah untuk Sungai Mirnacacy (Amerika Serikat). Tergantung pada pre-sipitasi antisiden, waktu dari tahun yang bersangkutan, jujuh dan be-sarnya badai dan elevasi, perkiraan limpasan dapat dibuat denganmengikuti data seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus pada

Gambar 4.12. Sehingga, suatu daerah aliran sungai dengan indeks pre-

sipitasi antisiden (lPA) : 2,5 cm, dalam minggu kelima dari ta-hun tersebut, mengalami badai dengan jujuh 24 jam dan tinggi presi-pitasi sebesar 12 cm, akan menghasilkan limpasan sebesar 5 cm. In-deks presipitasi antisiden (IPA) adalah indeks lengas tanah (derajatkebasahan daerah aliran sungai), dalam memperkirakan limpasan di-berikan <-rleh

di mana Poo

Prr: Pookt ... (4.13)

: harga awal IPA (cm); perlu diperkirakan ber-dasarkan lengas tanah awal yang adaharga IPA setelah / harikonstanta resesi berkisar antara 0,85 dan 0,98.

Po, :k:

r80 Pembangkit Listrik Tenaga Air

Sehingga setelah satu hari, harga

Prt: kIPA* akan menjadi:

Poo (4.14)

Gambar 4.12. Korelasi koaksial grafis.

Gambar 4.13 menyajikan korelasi koaksial grafis yang lain untukmemperkirakan limpasan bulanan dari daerah aliran sungai Kalladadi Kerala Selatan (India), seperti yang disampaikan oleh N.N. Pillai.Di sini yang diambil sebagai indeks presipitasi antisiden (IPA) adalahpresipitasi dari bulan sebelumnya. Untuk nomor bulan-bulan terten-tu (misalnya, I Januari, 2 Februari dan seterusnya), mengalami cu-rah hujan tertentu, limpasan pada wilayah tersebut dapat dibaca lang-sung, jika presipitasi dari bulan sebelumnya diketahui. Sehingga, ji-ka Iimpasan permukaan pada bulan Juli (nomor bulan : 7) akan di-cari, curah hujan pada bulan-bulan Juni dan Juli masing-masing se-

besar 49,5 cm dan 67,0 cm, kemudian ia akan menjadi sebesar 41,3cm seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus. Jika, jumlah to-tal tahunan untuk daerah aliran sungai yang dicari, aliran dasar (di-perkirakan sebesar 30 cm) ditambahkan terhadap limpasan permukaan

*Jika hujan terjadi pada sebarang hari, yang ditinjau, tinggi hujan ditambahkan langsungpada indeks.

#,#I e'o"l

-,.€;74

WW

l0^

t

oS

.1 ooo

lo

oE

Limpasan dan Aliran Sungoi 81

kumulatif sepanjang tahun. Metode untuk menyusun grafik sepertiini digambarkan lebih jelas dalam bnku Hydrology for Engineers yangditulis oleh Linsley, Kohler dan Paulhus.

100 75 50 25 'O 25 50 75 t00Luas aliran di atas/(cm)

/

Curah hujan dalambulan sebelumnya

Gambar 4.13. Korelasi grafis untuk sungai Kallada

Curah Hujan - Limpasan - Model KomputerPemakaian komputer digital dan analog telah berkembang sedemi-

kian pesat, seperti pada berbagai bidang lainnya, demikian pula telahterjadi suatu revolusi pada studi-studi hidrologi. Metode yang diurai-kan di atas dianggap cukup memadai dan memuaskan sebelum erakomputer., tetapi ini menjadi ketinggalan zaman dan ketinggalan mo-de dalam pandangan pepakaian komputer secara besar-besaran da-lam hidrologi modern.

Kita telah menyebutkan sebelumnya bahwa suatu daerah aliran su-ngai dapat ditinjau sebagai suatu sistem dengan presipitasi sebagai ma-sukan, dan limpasan sebagai keluarannya. Pada metode dengan meng-gunakan komputer, sistem fisik ini disimulasikan pada komputer se-mirip dan se-komprehensif mungkin. Seluruh proses fisik seperti pe-nahanan, peresapan, penguap-peluhan disimulasikan dalam bentuk sua-tu seri fungsi-fungsi matematik. Komponen-komponen dalam prosesfisik ini biasanya ditangani dalam bentuk lumped dan diwakili olehhubungan-hubungan empiris. Dengan sejumlah parameter seperti ini,suatu program dapat dikembangkan dan mereproduksi suatu urutankejadian aliran secara historis, sesuai dengan presipitasi dan masuk-an meteorologi lainnya yang diberikan.

r82 Pembongkit Listrik Tenaga Air

Model Daerah Aliran Sungai - Stanford

Suatu model komputer yang terkenal sekarang ini ialah Model Dae-rah Aliran Sungai Stanford yang dikembangka.n oleh Linsley dan Craw-ford di Universitas Stanford. Model Stanford disempurnakan terus-menerus dan sekarang merupakan suatu model yang sangat kompre-hensif yang didasarkan pada neraca air. Dengan menggunakan datapresipitasi berjam-jam dan penguap-peluhan harian sebagai masukanutama, model ini diprogramkan untuk menghasilkan aliran sungaiberjam-jam. Tanah, vegetasi, tata guna lahan semuanya diperhitung-kan dengan menggunakan satu set parameter-parameter, harga dariparameter-parameter tersebut dioptimasi secara progresif dengan suatuteknik pencarian.

Diagram aliran untuk model ini disajikan pada Gambar 4.14. Sete-lah memperkirakan simpanan awal, penambahan curah hujan tiap-tiap jam dimasukkan ke dalarn model. Hujan yang datang apakah akanlangsung menjadi limpasan atau ditahan di dalam simpanan lengas

tanah lapisan atas dan lapisan bawah, yang terakhir ini menambah sim-panan air tanah. Simpanan pada zona lapisan atas menyerap seba-gian besar curah hujan pada suatu badai selama jam-jam pertama.Simpanan pada zona lapisan bawah mengendalikan peresapan jang-ka panjang. Simpanan air tanah mengendalikan aliran dasar di su-ngai. Penguapan terjadi pada laju potensialnya dari simpanan padazona lapisan atas, dan pada laju yang lebih kecil dari laju potens?al-

nya dari simpanan pada zona lapisan bawah, dan dari simpanan airtanah.

Limpasan langsung dibagi menjadi dua komponen, limpasan per-mukaan dan aliran antara, yang memisahkan antara tata cara trans-lasi dan pelacakan. Aliran sungai total adalah jumlah dari aliran da-sar, aliran permukaan dan aliran antara.

Parameter-parameter model pertama-tama diperkirakan berdasar-kan pencatatan curah hujan dan limpasan selama 5 - 6 tahun. Jang-ka waktu pengamatan lainnya kemudian digunakan untuk menguji ke-tepatan parameter-parameter yang diperkirakan tadi.

Simulasi aliran menggunakan komputer menghasilkan keluaran sa-

ngat mirip dengan yang diperoleh dari pengukuran-pengukuran sebe-

narnya. Dengan demikian volume aliran rata-rata harian, bulanan dantahunan serta hidrograf banjir yang merupakan data limpasan hasil,simulasi, selanjutnya dapat digunakan dalam proses perancangan.

Model-model komputer sangat mengandalkan pada keahlian ope-rator serta pengalamannya. Hal ini mengakibatkan subjektivitas da-lam harga-harEayang diusulkan dan penyesuaian dari berbagai para-meter yang berbeda. Keterbatasan lainnya dari model matematik ini

Limposan don Aliran Sungoi 83

I

L-i,id';-".;-'.''

nyan I

w.dut a,tul

drjmll.j ,

Alitu ruul r.lutu

I /'\- -{ rorru |

lwl\_,/

Gambar 4.14. Diagram aliran model daerah aliran Sungai Stanford IV.

ialah bahwa ia mereproduksi perilaku limpasan hanya pada batas-batas

tertentu yang telah diatur dalam harga awal model. Akan tetapi mes-

kipun dengan keterbatasan ini, pemodelan daerah aliran sungai telahmenjadi suatu sarana yang sangat penting untuk mengembangkan suatuhubungan curah hujan limpasan yang sebenarnya untuk suatu dae-

rah aliran sungai.

ANALISIS ALIRAN RENDAH

I)crkiraan aliran rendah diperlukan tidak hanya pada perancangan

84 Pembongkit Listrik Tenago Air

proyek-proyek hidrolistrik tetapi juga pada kasus proyek-proyek sup-lar itir dan proyek-proyek navigasi. Analisis aliran rendah paling baikdilakukan dengan studi-studi peluang. Fisher dan Tippett telah me-nunjukkan bahwa jika harga-harga yang terkecil dari banyak con-toh yang berukuran besar dari suatu populasi khusus ditinjau sebagaisuatu statistik bebas tidak tergantung, maka kemudian sebarannya ada-lah bebas tidak tergantung sebaran populasinya. Gumbel menganalisisharga-harga aliran rendah yang ekstrem seperti ini dalam rangka me-nentukan sebaran peluangnya, dan menyimpulkan bahwa sebarannyadapat dinyatakan dengan:

(4.15)

di mana p(q) : peluang dari suatu aliran rendah ekstrem lebih be-sar atau sama dengan q selama jangka waktu yangditinjau.

e : aliran minimum yang mungkin selama jangka wak-tu yang ditinjau, misalnya harga batas asimptotis.

0: aliran rendah yang bersifat normal.k- suatu konstanta dengan batas atas dan bawah

masing-masing nol dan satu.

Pada waktu sebaran ini diterapkan pada data yang ditinjau, besaryan

aliran rendah yang sesuai dengan sebarang peluang yang diberikan'da-pat dikerjakan. Peluang dari aliran terendah yang dapat diandalkanuntuk pembangkit tenaga dapat diperkirakan dengan analisis sepertiini. Studi tentang peristiwa-peristiwa aliran rendah atau aliran keringsekarang mendapat perhatian yang makin besar.

LIMPASAN BANJIR

Perkiraan banjir mencakup kegiatan memperkirakan harga maksimumpuncak banjir, masa ulangnya, dan volume banjirnya, termasuk se-jarah naik-turunnya tinggi permukaan banjir. Jika hidrograf banjirdapat dikembangkan, semua informasi tersebut dapat segera diper-oleh. Pada pendekatan secara historis, rumus banjir empiris, meski-pun harga puncak banjir dapat dihitung, informasi tentang volumebanjir atau tentang waktu banjir datang dan menyurut tidak diketa-hui. Meskipun demikian, jika data yang berharga tidak ada, rumusbanjir tetap dapat dipergunakan. Sifatnyayang sangat terikat padawilayahnya membuat rumus-rumus tersebut sangat terbatas wilayahpenerapannya. Beberapa rumus tersebut disajikan berikut ini:

(r) Rumus Dicken

e(c):€rP[#]&J

Limpasan dan Aliron Sungai 85

Q_CA3/4 ...(4.16)di mana Q dalamm3/dt, A, daerah aliran sungai dalam km2 dan Csuatu konstanta berkisar antara ll sampai 25. Rumus tersebut dite-rapkan untuk keadaan India Utara.

(ii) Rumus Inglis

C,AU-4.- \/C-+A

Q dan A sama seperti pada rumus Dicken. Cq dan C2 adalah konstan-ta dengan harga masing-masing sebesar 123 dan l0 untuk Jazirah lndia.

(iii) Rumus Fuller. Dikembangkan di Amerika Serikat, rumus Ful-lcr patut mendapat catatan khusus, mengingat ia mengandung pe-

ngertian tentang peluang dan masa ulang. Rumusnya sebagai berikut:

Qon:CAo'8 dengan C berkisar antara0,18 samPai 1,3

Qr--Q",U+0,8 log 7l

Q^o*s : n,l*r,o(#I'''Jl)i sini Qo,adalah banjir rata-rata harian, QTadalah banjir yang ter-

iirtli mendekati sekali setiap f tahun, dan Q^o*, adalah harga mutlak;runcak banjir selama Ttahun. Harga-harga Q adalah dalam m3/dttlan / dalam km2.

llanyak rumus lokal seperti itu yang umum digunakan setempat.Scbagai alternatif, lengkung-lengkung mencakup semua data banjiry;rrrs diamati di wihyah yang ditinjau, dapat dipersiapkan dan digu-rurkan untuk wilayah tersebut. Cukup menarik untuk dicatat, bahwar unrus-rumus banjir ini, secara eksplisit, mengenai banjir maksimumyirrrg rnungkin tidak memasukkan intensitas hujan sebagai peubah lang-rrrrrg. Tetapi mengingat bahwa daerah aliran sungainya menentukanwrrktu konsentrasi, dan waktu konsentrasi menentukan jujuh hujanllihol l\ab 3), rumus debit banjir tidak dapat didasarkan pada premis

vrurg salah samasekali. Kerugian yang terbesar, walau bagaimanapun,rk'rr14irrr penggunaan rumus-rumus seperti ini merupakan ketetapan yangirp.rk bcrsifat subjektif tentang harga konstanta yang dipergunakan.Arrulisis peluang yang ditetapkan merupakan suatu pendekatan yang

lclrilr trcrsifat rasional. (Lihot kisaran harga C yang hampir delapanlnli lipat dalam 4.18).

lfelurng Banjirl'rrrlr bab sebelumnya kita membahas pengertian tentang masa ulang,

rlarr nrcrrggambarkan bagaimana presipitasi yang sangat jarang terja-

(4.17)

. . . (4.18)

786 Pembongkit Listrik Tenaga Air

di dapat diramalkan dengan penggambaran pada kertas peluang yangsesuai. Suatu tatacara yang serupa dapat digunakan untuk menentu-kan banjir dengan masa ulang tertentu jika data sekitar 30 tahun di-ketahui. Keberhasilan perkiraan banjir dengan metode ini tergantungpada pemilihan sebaran peluang yang sesuai dengan datanya. Kertaspeluang harus sesuai dengan sebaran peluang yang diambil. Sehinggasebaran normal mempunyai kertas peluang normal. Untuk perkiraanbanjir, salah satu dari tiga sebaran berikut ini dapat diambil.

(r) Sebaran peluang log normal. (ir) Sebaran gflltrna. (ill) Sebaranharga ekstrem Gumbel.

Ketiga sebaran tersebut adalah sebaran melencong (skew) pada kuad-ran positif dan mempunyai bentuk umum seperti disajikan pada Gam-bar 4.15.

Besarnya aliran '€

Gambar 4.15. Bentuk umum distribusi aliran limpahan.

Dari ketiganya, sebaran harga ekstrem Gumbel lebih sering digu-nakan. Sebaran ini mempunyai persamaan:

P:l:€-! (4.19)

di mana p adalah peluang dilampaui atau disamainya sebesar alirantertentu, e adalah bilangan napierion, dan y adalah peubah yang dire-duksi yang mempunyai persamaan:

tE.o6I

lL,l

€

y - -0,834- 2,3log r.t (#r)di mana 7" adalah masa ulang yang diinginkan.oleh

o, = Ol l+c, +1

. . . (4.20)

Harga Q7 diberikan

(4.21)

Limposon dan Aliran Sungoi 87

Pada Persamaan 4.21, Q adalah banjir rata-rata dari data peng-

amatan, dan C, adalah koefisien variasi dari data pengamatan, /adalah peubah yang direduksi, f, adalah harga rata-rata peubah yangdireduksi yang diharapkan, dan on adalah simpangan baku. Harga-harga yndan sn tergantung pada panjangnya seri data dan dapat di-baca dari tabel-tabel.

Kertas PeluangMetode peluang dapat juga dikerjakan secara grafis. Data banjir

tahunan yang ada dapat digambarkan bersama dengan masa ulang-nya yang bersesuaian pada suatu kertas grafik yang disiapkan secarakhusus (skala distorsi), yang dikenal sebagai kertas peluang. Grafikini (garis lurus) kemudian dapat diekstrapolasikan untuk membaca be-

sarnya banjir dengan masa ulang tertentu yang diinginkan. Kertas pe-

luang harga ekstrem yang dikembangkan oleh Gumbel-Powell dapatberguna untuk ekstrapolasi seperti ini, sebab sebaran harga ekstremyang dinyatakan dengan Persamaan 4.18 digambarkan berupa garislurus pada kertas seperti ini.

METODE HIDROGRAF SATUAN

Metode hidrbgraf satuan, yang pertama kali diusulkan oleh L.K. Sher-man pada tahun 1932, telah menjadi suatu sarana yang sangat bergu-na untuk perhitungan-perhitungan banjir. Keuntungan utamanya se-

lain hanya memberikan harga puncak banjir, juga dapat memberikanbentuk hidrograf banjir secara lengkap untuk setiap badai sebarangyang diantisipasikan. Hal ini menjadi agak penting mengingat bahwaanalisis banjir kita harus mulai dari bentuk hidrograf banjir secaramenyeluruh daripada hanya harga puncaknya saja. Yang kedua, me-tode hidrograf satuan jauh lebih rasional daripada rumus banjir empirisyang dibahas sebelumnya.

Hidrograf satuan dapat didefinisikan sebagai hidrograf limpasanlangsung yang sesuai dengan satu-satuan presipitasi efektif (misalnyaseperti I cm curah hujan) pada suatu jujuh waktu tertentu. Presipita-si dianggap terjadi secara seragam meliputi seluruh daerah aliran su-ngai. Tiga keadaan penting terkait pada definisi tersebut diatas. Per-tama, presipitasinya adalah efektif, yakni kelebihan, setelah abstraksidikurangkan. Sehingga volume presipitasi total harus sama dengan vo-lume yang ditunjukkan oleh lengkung hidrograf. Dengan demikian un-tuk hidrograf satuan, limpasan langsungnya sesuai dengan satu-satuan.

Kedua, waktu berlangsungnya satu-satuan presipitasi adalah khu-sus. Ini bisa saja 3 jam, 4 jam,6 jam atau 12 jam. Untuk setiap jujuhwaktu bentuk hidrograf satuan akan berbeda. Suatu hidrograf satuan

88 Pembangkit Listrik Tenaga Air

4 jam adalah sesuai dengan presipitasi efektif sebesar l/4 cm/ jam se-ragam selama 4 jam. Sehingga dalam membicarakan tentang hidrog-raf satuan, adalah penting untuk menyebutkan jujuhnya secara khu-sus. Misalnya, suatu hidrograf satuan T-jam sesuai dengan jujuh Ijam dan sesuai dengan intensitas hujan efektif sebesar l/T cm/jam.

Ketiga, hidrograf satuan adalah suatu alat, device, untuk menghu-bungkan limpasan langsung dengan presipitasi lebihnya. Sehingga,hidrograf yang dihasilkannya tidak termasuk ariran dasar. pemisahanaliran dasar dari limpasan langsungnya adalah suatu sisi/ea ture yangcocok dari hidrograf satuan.

Anggapan-anggapanDi samping ketiga masalah features dasar tersebut, anggapan-

anggapan penting berikut ini telah diambil pada metode hidrografsatuan:

0) Jujuh hidrograf limpasan langsung unruk badai-badai denganjujuh yang sama tetapi berbeda intensitasnya, untuk suatu daerah ariransungai tertentu, selalu tetap.

(a) Hidrograf limpasan langsung dari suatu daerah aliran sungai un-tuk curah hujan dengan jangka waktu tertentu, menggambarkan se-mua sifat fisik daerah aliran sungainya sebagai satu kesatuan (lum-ped together). Sehingga, hidrograf satuan dapat ditinjau sebagai tang-,gapan dari daerah aliran sungai terhadap suatu masukan presipitasisebesar I cm untuk waktu yang sama dan tertentu.

(iir) Prinsip-prinsip linearitas,dapat diterapkan.

Waktu +

Gambsr 4.16(a). Dua badai dengan Jujuh yang sama.

I*qlA

.EF]

f* Dasar Periode, .l

Limposan dan Aliran Sungoi 89

Hal ini berarti bahwa limpasan langsung pada setiap saat berban-ding langsung dengan intensitas presipitasinya.

(iv) Prinsip superposisi dapat diterapkan. Gabungan antara hidrog-raf dari curah hujan yang berurutan dapat diperoleh dengan cara men-dapatkan limpasan langsung untuk setiap jangka waktu curah hujansecara terpisah, dan kemudian mensuperposisikan semua hidrograf-hidrograf tersebut.

Anggapan-anggapan tersebut diperjelas dengan bantuan Gambar4.16(a\, (D) dan (c). Pada Gambar 4.16(a),badai A dan B mempunyaitinggi presipitasi yang berbeda dengan jujuh yang sama. Pada Gam-bar 4.16(b), diperlihatkan bahwa jika intensitasnya dua kali lipat, or-dinat hidrografnya juga akan dua kali lipatnya. Ini adalah prinsiplinearitas.

Pada Cambar 4.16(c), digambarkan prinsip superposisi. Dua pre-sipitasi dengan intensitas yang sama dan jujuh berurutan menghasil-kan hidrograf limpasan yang identik dengan jujuh menggeser. Ordi-nat hidrograf gabungannya adalah jumlah ordinat-ordinat dari keduahidrograf tersebut pada setiap saat.

Penerapan Metode Hidrograf SatuanPenerapan metode hidrograf satuan terdiri dari dua aspek:

Waktu <

Gambar 4.16(b). Meningkatnya ordinat hidrograf dengan intensitas.

66qEJ

l-rJam -rl

hzjam&z jamJ

90 Pembangkit Listrik Tenaga Air

Waktu.<Gambar 4,16(c). Hidrograf-hidrograf identik dengan penggeseran.

(r) Mendapatkan hidrograf satuan yang jujuhnya sesuai untuk dae-rah aliran sungai yang ditinjau.

(il) Mempergunakan hidrograf satuan sedemikian rupa sehingga da-pat diturunkan agar memperoleh hidrograf banjir untuk setiap badaisebarang. Untuk tujuan perancangan, badai rencana adalah badai yangdianggap, dengan bantuan hidrograf satuan akan memberikan sualthidrograf banjir rencana.

Untuk kasus yang pertama, metode yang umum adalah deriganmengambil berbagai hidrograf badai berpuncak tunggal yang seder-hana, hasil pengamatan di masa lalu, dan menurunkannya menjadihidrograf satuan. Kemudian hidrograf satuannya diasumsikan seba-gai lengkung rata-rata dari sejumlah hidrograf satuan tersebut. Pro-ses penurunan hidrograf banjir menjadi hidrograf satuan ini terdiridari beberapa langkah berikut:

(r) Untuk badai yang terpilih, gambarkan hidrograf banjirnya.(il) Perkirakan lengkung aliran dasarnya, dan dari limpasan total-

nya, dapat diperoleh limpasan langSungnya (DLL) dengan me-ngurangkan besaran aliran dasarnya. Sehingga, pada Gambar 4.17,dari ordinat limpasan total pr, ordinat aliran dasar qr dikurangkan se-demikian sehingga diperoleh ordinat limpasan langsung pq.

(iu) Dapatkan volume limpasan, yang mana akan sesuai dengan luasbidang di bawah hidrograf limpasan langsung.

(iv) Dapatkan tinggi ekuivalen limpasan dengan jalan membaginyadengan luas daerah aliran sungai. Tinggi limpasan ini juga merupa-'kan tinggi presipitasi efektif pada seluruh daerah aliran sungai. Catatjujuh waktu presipitasinya.

(v) Bagilah setiap ordinat dari DLL dengan tinggi presipitasinya.

trddAtrJ

Limpasan dan Aliron Sungai 9l

Gambar 4.17. Hidrograf.

Ordinat yang dihasilkannya kemudian merupakan ordinat HS. Se-

hingga, tinggi limpasan langsung atau tinggi presipitasi efektifnya, juga

dapat dinyatakan sebagai:

Tinggi limpasan langsung : 0,36'or*' " . . . (4.22)

Adi mana DO : Jumlah ordinat limpasan langsung dalam mt/det.

, : Selang waktu dalam jam antara dua ordinat yang

berurutan./ : L.uas daerah aliran sungai dalam km2.

Sehinga, ordinat hidrograf satuan menjadi

grdinatHS:@ ...(4.231'" - Tinggi limpasan langsung

Untuk aspek yang kedua, dipakai tata cara sebaliknya. Yakni, meng-ingat hidrograf satuan telah diketahui dan badai rencana telah dihi-tung, kita melanjutkan sebagai berikut:

(r) Gambarkan badai rencana yang telah dihitung sebagai suatu gra-

fik garis dengan jujuh hidrograf satuan sebagai selang waktu' Misal-nya, badai dengan jujuh l6 jam akan disajikan sebagai empat selang

waktu curah hujan dengan jujuh masing-masing empat jam, jika hid-rograf satuan empat jam tersedia.

(ll) Kurangkan kehilangan karena peresapan untuk mendapatkanpresipitasi efektif.

(iii) Terapkan prinsip-prinsip linearitas dan superposisi, dapatkanhidrograf untuk setiap selang badai dengan jalan mengalikan ordinat-ordinat hidrograf dengan tinggi presipitasi selama selang waktu

ta66oE5

Waktu +

92 Pembangkit Listrik Tenaga Air

tersebut.(iv) Tambahkan ordinat-ordinat hidrograf untuk setiap selang waktu

guna mendapatkan hidrograf limpasan langsung untuk badaigabungan.

(v) Tambahkan aliran dasar yang diperkirakan untuk mendapatkanhidrograf banjir yang diantisipasikan.

Dua contoh yang diberikan di akhir bab ini akan menggambarkanpenerapan hidrograf satuan.

Pemisahan Aliran DasarKita telah mengatakan bahwa untuk metode HS, pemisahan aliran

dasar adalah perlu. Dari setiap hidrograf badai sebarang, lengkungaliran dasar dapat digambarkan secara empiris. Metode berikut inidigunakan:

(r) Gambarkan titik E pada bagian resesi dan anggap bahwa lim-pasan setelah titik E hanya terdiri dari aliran dasar. Lihat Gambar 4.17hubungkan AE dengan suatu lengkung yang turun dari A ke F dannaik dari F ke E, di mana F adalah titik vertikal di bawah B. Sering-kali merupakan garis lurus, untuk keperluan praktis dapat diambilAGE.

Letak titik Eadalah satu titik di mana kelandaian dari lengkung re-sesi berubah dengan mendadak. Sebagai petunjuk kasar, jarak mon-datar BE ditentukan oleh

N = O,84 Ao,2 (4.24)

di mana Nadalah dalam hari, dan A adalah luas daerah aliran sungai.dalam km2. Penyempurnaan pada pemisahan aliran dasar ini tidakdiperlukan mengingat biasanya aliran dasar menyumbang bagian yangtidak terlalu berarti pada banjir-banjir tinggi. pada kenyataannya, sa-ngat sering diambil suatu harga konstan untuk aliran dasar yang su_dah memadai.

Keterbatasan Metode HSMetode hidrograf satuan mempunyai beberapa keterbatasan. per-

tama, keberhasilannya tergantung pada badai rencana yang diambiluntuk menghitung banjir rencana. Jika pemilihan badai rencana dansebaran menurut waktunya tidak dikerjakan dengan hati-hati, hasil-nya bisa salah samasekali. Kedua, metode ini menganggap suatu ben-tuk deterministik hidrograf satuan untuk setiap daerah aliran sungaisebarang. Hal ini merupakan penyederhanaan masalah yang berlebihan.Ketiga, hidrograf satuan mempunyai jujuh khusus seperti misalnyaHS enam jam, HS dua belas jam dan sebagainya. Jujuh ini merupa-kan bagian yang terpadu pada tatacara ini, tetapi sepenuhnya bisa ber-

Limpasan don Aliron Sungai 93

ubah (arb itrory), dan subjektif . Sebagai hasilnya jika perhitungan ban-jir rencana dibuat dengan HS dua belas-jam dan kemudian diulangdengan HS enam-jam, hasilnya akan berbeda. Keempat, metode hid-rograf satuan tidak bisa digunakan untuk daerah aliran sungai yangsangat luas. Ia dipakai untuk luas daerah aliran sungai sampai dengan5000 km2, bisa saja digunakan untuk luas daerah aliran sungai sam-pai dengan 10000 km2, tetapi dengan sedikit penyesuaian. Untuk dae-rah aliran sungai yang lebih besar, metode ini tidak dapat digunakansecara langsung. Pada kasus seperti ini, metode ini dapat dipakai se-

cara bebas untuk sub-sub daerah aliran sungai, dan kemudian hidro-graf banjir untuk seluruh daerah aliran sungai dapat diperoleh denganmelakukan tatacara pelacakan banjir. Terakhir, anggapan linearitaspada keseluruhan tata cara tersebut kelihatannya tidak bisa dipertang-gungjawabkan. Mengingat pada kenyataannya, limpasan banjir pa-da hakikatnya merupakan suatu proses yang nonlinear. Terlihat bah-'wa ordinat purtcak hidrograf satuan yang diturunkan dari hidrograf-hidrograf banjir besar adalah lebih tinggi sekitar 50 persen dibanding-kan dengan hidrograf satuan yang diturunkan dari hidrograf-hidrografbanjir kecil.

Penyesuaian Hidrograf Satuan*Sejumlah pengembangan yang menarik telah dilakukan selama em-

pat puluh tahun yang lalu yang membuat metode HS makin berarti.Pengembangan Hidrograf Satuan Sesaat (HSS) telah mehghapuskankesulitan penggunaan hidrograf satuan dengan jujuh tertentu. HSSadalah hidrograf satuan yang merupakan hasil dari kejadian hujanlebih sesaat sebanyak I cm pada suatu daerah aliran sungai tertentu.HSS dalam hubungannya dengan badai rencana dapat digunakan un-tuk memperoleh banjir rencana dengan menggunakan integralkonvolusi. HSS pertama kali diusulkan oleh Clark (1945). HSS dapatdikembangkan langsung dari data pengamatan atau dengan menggu-nakan model-model konseptual.

Dalam rangka mendapatkan hidrograf satuan untuk berbagai ju-juh lainnya dari hidrograf satuan dengan jujuh tertentu yang ada, di-gunakan hidrograf-S. Hidrograf-S adalah suatu hidrograf yang sesuai

dengan curah hujan lebih dengan laju seragam yang jatuh untuk sua-tu jujuh yang panjangnya tidak terhingga. Ia juga dapat disebut se-

bagai hidrograf-kumulatif. Hidrograf-S mempunyai bagian lengkungnaik yang tipikal dan kemudian secara asimptotis menjadi suatu har-ga konstan aliran (Gambar 4.18). Jika suatu hidrograf-S digeser se-

+Mengingat keterbatasan tempat, hanya diberikan penjelasan singkat dari seluruh tata cara ini.

94 Pembongkit Listrik Tenaga Air

jauh jangka waktu T jam, selisih ordinat-ordinat antara hidrograf-Syang asli dan hidrograf-S yang digeser akan memberikan ordinat hid-rograf satuan dengan jujuh I jam .Tatacara ini dimungkinkan, meng-ingat prinsip superposisi dapat diterapkan pada teori hidrograf satuan.Aliran keluar Qyang konstan pada suatu daerah aliran sungai dengan

Hietograf

Hidrograf - S

Io

7---'-/ ( }Iid.ogruf - S pengimbang

Ordinat UM

Gambar 4.lt. Hidrograf_S.

luas,4 km2 dari curah hujan lebih dengan laju sebesardinyatakan oleh

o: 2'TA m3ldetYT

l/T cm/jam

(4.2s)

Pengembangan lain yang berkaitan dengan hidrograf satuan ada-lah dalam hubungannya dengan wilayah di mana tidak ada data ban-jir untuk menurunkan hidrograf satuan. Pada kasus ini, Snyder (1938)mengusulkan hidrograf satuan sintetik, di mana parameter-parameteryang berhubungan dengan hidrograf satuan seperti ordinat puncak ban-jir, waktu kelambatan dan jujuh banjir dinyatakan dalam bentukpersamaan-persamaan empiris yang mencaktp features geomorfolo-gi dari daerah aliran sungainya. Hidrograf satuan sintetik pada bebe-rapa daerah aliran sungai di India telah dikembangkan oleh Pusat Ko-misi Air, India.

Limpason don Aliron Sungai 95

CONTOH ILUSTRASI

CONTOH 4.1Tabel berikut (kolom I dan 2) menunjukkan laju aliran rata-rata bulanan dari sua-

tu sungai untuk tahun terkering selama pencatatan:

Debit bulanan roto-rota(m3 /det - bulan)

Volume kumulotif(m3 /det - buton)

(3)(2)(t)

JanuariFebruariMaretAprilMeiJuniJuliAgustusSeptemberOktoberNovemberl)esember

lr0907050302565

220300190ll5ll0

ll02N270320350375440660960

I 15012651375

(0 Berapakah kapasitas tampungan minimum untuk pembangkit tenaga pada lajudebit seragam sebesar 85 m3ldet?

(lr) Jika kapasitas waduk ditetapkan sebesar 270 m3ldet-bulan, berapakah laju se-

ragam pengambilan air yang dimungkinkan?Anggap rata-rata setiap bulan = 30,4 hari(l m3,/det - bulan: I x 86400 x 30,4m3)

PENYELESAIANDari data yang diberikan pada soal, harga kumulatif dihitung seperti pada kolom

(3). Suatu lengkung masa digambarkan berdasarkan harga-harga ini seperti disajikanpada Cambar 4.19 di mana suatu garis kebutuhan dengan kelandaian sama denganli5 m3ldet ditunjukkan. Dari puncak A pada lengkung, suatu garis singgung AD se-jajar dengan garis kebutuhan digambarkan. Ordinat maksimum aD memberikan ka-grasitas waduk yang mempunyai harga 190 m3ldet - bulan.

Untuk menghitung hasil (yield) yang aman apabila kapasitas waduk yang diberikanadalah sebesar 270 n3/det-bulan, garis singgung dari titik .4 digambarkan sedemi-kian sehingga ordinat maksimum cb adalah sama dengan 270 m3/det - bulan. Kelan-daian dari garis ,4F didapatkan dari diagram yang menyertainya adalah sebesar 100

,,,1/det.

96 Pembangkit Listrik Tenaga Air

F

./,

Hasil (m3ldet)

<{ t uutan p-.

F g E 2 Ss 6 i ABulan '4

Gambar 4.19.

coNToH 4.2Data berikut ini (kolom 1,2, 3 d,an 4) menunjukkan aliran sungai suatu sungai sela-

ma periode air rendah. Diusulkan untuk membangun suatu bendungan di lokasi ter-sebut. Kehilangan-kehilangan dan kebutuhan-kebutuhan lainnya diketahui. Hitunglahpenampungan yang dibutuhkan.

10085

ItrdaDI

0!

E

daEa

I9E

o

!or&

E6

Limposan dan Aliran Sungoi 9'l

Bulan Aliron Kehilone- Kebu- AliranmASuk an don tuhon masuk

kebutuh- bersihan lain-

juta m3 juto rF juto nf iun nf

Keku- Kekurang-rangon on

kumu-latiJ

juta m3 juto m3

(7)(4)(3)(2)(1) (s) (6)

=(2)-(3) :(5)-(4)

JanuariFebruariMaretAprilMeiJuniJuliAgustusSeptemberOktoberNovemberDesember

r 5001430l 35012801220I 180l 35019002010152014301240

I 130I 135

I 145

I 145

r2601280I 170I 140I 135

I 140l 145

I 155

200220300280300300300300280250220180

370295205135

-40- r00

18076087538028s

85

+ 170+75-95* r45

-340-400- t20+ 460+ 595+ 130+65-95

-95-240- 580

- 980

- u00- 640

-45

-95

PENYELESAIANDari harga-harga aliran masuk dan kehilangan-kehilangan serta kebutuhan-

kebutuhan lainnya, aliran masuk bersih dihitung dengan cara mengurangkankehilangan-kehilangan terhadap aliran masuknya dan ditabulasikan seperti pada ko-lom (5). Pada saat kebutuhan melampaui aliran masuknya, perimbangan harus dise-diakan dari tampungannya. Besaran aliran yang dibutuhkan dari tampungan ini dihi-tung pada kolom (6) merupakan kekurangan. Sehingga penampungan total yang di-butuhkan adalah harga kekurangan kumulatifyang maksimum (kebutuhan-kebutuhan)seperti yang dikerjakan pada kolom (7). Sehingga kebutuhan penampungan yang di-butuhkan adalah sebesar I l0O juta m3. Perlu dicatat bahwa sesudah bulan Septem-ber, waduk akan penuh kembali dan dengan demikian kebutuhan sebesar 95 juta m3

pada bulan Desember akan dapat dipenuhi dari penampungan ini.

CONTOH 4.3Diketahui pada kolom-kolom l, 2,4, 5 dan 8 berikut ini masing-masing menunjuk-

kan bulan, harga-harga laju aliran rata-rata, penguapan dan kebutuhan untuk lokasiwaduk yang diusulkan. Dengan menganggap luas waduk adalah 6000 hektar, perki-raan kapasitas waduk.

98 Pembangkit Listrik Tenaga Air

Bulan Alirun Volume Curoh Peng-rolo- uliran hujan uapanrato bulananbulanan(m3/d) (ha-m) (cm) (cm)(2) (3) (4) (5)

Volume Tam- Kebu-bersih pungon tuhon

(ha-m)(6) = (7) :(4)-(s) (3)+(6)

Pengam-bilan dsripenyim-panan

(ha-m)(e) -(7) - (8)

(ha-m)(8)

.IuliAgustusSeptemberOktoberNovemberDesemberJanuariFebruariMaretAprilMeiJuni

13,5 15,50l7,5 7,50t4,00 8,002,s0 t2,500,50 6,500,00 4,000,00 5,000,00 8,000,00 10,002,O0 r 3,004,5 19,5010,00 20,00

)1

29

30

27

3ll563

Ia

7

I

7t0077 s07880710081503940157 5

790262525

1 840262

* lZO 6980 1250600 8350 1875

360 8240 2500*600 6500 3750

- 360 '1'.790 4500

-240 3700 4500

- 300 1275 4500

-480 310 4400

-600 -862 42s0

- 540 - 1065 2500

-900 940 22s0

-600 338 t2s0

- 800

- 3225

- 4090

- s112

- 3565

- l3l0- 1588

D tgogo

PENYELESAIANDari data yang diberikan untuk aliran bulanan, penguapan dan curah hujan (d atas

permukaan waduk). Volume total aliran masuk bulanan yang sudah disesuaikan pada

kolom 7 dihitung seperti di bawah ini:

Kolom (3) : Kolom (zl * j91-a49-121 nu-.10"

Kolom (6)(Kolom (4) - Kolom (5)) x 6000 ha-m

Kolom (7) = (3) + (6)

Kolom (9) = (Kolom (7)) - (Kolom (8))(hanya harga-harga yang negatif)

Kapasitas total waduk : X kolom (9)

(Catatan: Setiap bulan dianggap 30,4 hari dan perhitungan dilakukan mencakup sa-tu tahun hidrologi mulai dari bulan-bulan musim hujan).Sehingga, kapasitas waduk : 19690 ha-m.

CONTOH 4.4Pada suatu daerah aliran sungai kecil luasnya 23Okmz,berikut ini adalah pengamat-

an aliran dari badai dengan jujuh 6-jam. Harga-harga aliran dasar juga telah diketa-hui. Turunkan dan gambarkan suatu hidrograf satuan 6-jam. Hitung curah hujan le-bih yang diakibatkan oleh badai ini.

r00

ri

Limpasan dan Aliran Sungui 99

Tanggol Jam Aliran(m3 /det)

Aliron Dasar

1m3 /det1

l5 Juli

16 Juli

l7 .luli

000006001200180000000600120018000000

15

19030522'.7

148946l3515

l5l0

5

7

8

9tll3l5

PENYELESAIANpenyelesaian dari soal tersebut diberikan dalam bentuk tabel seperti di bawah ini.

Tanggal OrdinathidrograJbadai(m3 /det)

(t)

Alirandasar

1m3 /det1(2)

Ordinotoliranlangsung

ft# /det)(3)

: (t)*(2)

Ordinolhidrografsotuon1m3 /det1

(4): (3)/9,36

l5 Juli

16 Juli

17 Juli

000006001200180000000600120018000000

0180

300220140

8550).,

0

l5t0

5

7

8

9lll315

l5190

305227148946l35l5

0t9,2232,0523,05t4,9s9,085,352,35

0

Zo = ssl m3ldet

Curah hujan lebih = 0,36X0xr

A0.36x997x6 : 9.36 cm

230

CONTOH 4.5Suatu badai yang memberikan curah hujan lebih berturut-turut sebesar 4 cm, 6 cm

dan 5 crn pada selang waktu 6-jam. Buatlah suatu hidrograf badai 6-jam jika ordinathidrograf satuannya diketahui seperti di bawah ini: Anggap suatu aliran dasar tetapsebesar l5 m3ldetik.