Buku Ajar PSDA 1

PENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR (PSDA)

1. PENDAHULUAN

Ketersediaan air sebagai sumber kehidupan sangat dibutuhkan. Sesungguhnya jika

merujuk pada teorema tentang siklus hidrologi, keberadaan air di muka bumi ini

jumlahnya tetap dan mencukupi bahkan berlebih. Namun dengan kegiatan manusia

di dalamnya menimbulkan dampak yang mengakibatkan pemenuhan kebutuhan

terhadap air ini menjadi langka. Kegiatan yang dimaksud adalah pengrusakan

daerah konservasi air yang sedianya digunakan untuk menahan air ke dalam tanah,

kini tidak tejadi lagi. Lahan terbuka memberikan kontribusi besar terhadap

‘hilangnya’ air. Sementara di sisi lain air hujan yang jatuh dan mengalir menjadi

aliran permukaan menjadi sangat besar dan menimbulkan banjir.

Kesadaran terhadap kegiatan manusia yang terus berkembang membangkitkan

semangat untuk mengatur dan mengendalikan air sedemikian rupa sehingga

keberadaannya dapat memenuhi kebutuhan manusia yang sekaligus ramah dengan

lingkungannya.

Suatu upaya untuk mewujudkan pelestarian alam dan lingkungan adalah dengan

melakukan kegiatan pengembangan sumber daya air.

1.1 Umum

Secara terminologi PSDA terdiri dari :

a. Sumber air

b. Pendayagunaan sumber air

c. Peningkatan dari sistem pendayagunaan sumber air yang ada

PSDA juga meningkatkan yang kurang berdayaguna untuk lebih bermanfaat.

Sebagai contoh pemanfaatan air hujan untuk mengairi tanah kering menjadi sawah.

Air hujan yang dapat digunakan langsung sangat sedikit, sisanya lewat begitu saja

ke laut. Hal ini perlu modifikasi agar air hujan dapat digunakan pada tempat dan

waktu yang berbeda dengan turunnya hujan.

Buju Ajar - PSDA – Tahadjuddin ST.,Sp.1 1

Contoh sederhana dari kegiatan ini adalah menampung air hujan yang jatuh ke atap

rumah/ talang dengan menggunakan drum/ bak. Air tersebut suatu saat dapat

digunakan sekalipun tidak ada hujan.

Secara alami sebenarnya hal ini sudah terjadi yakni bahwa air yang jatuh ke

permukaan bumi akan meresap ke dalam tanah diserap oleh humus dan saat musim

kemarau air ini keluar sebagai mata air.

Awalnya manusia menggunakan air untuk memenuhi kebutuhannya, namun seiring

perkembangan manusia mempunyai keinginan lebih yang pada gilirannya

mengeksploitasi alam secara berlebihan dan menimbulkan ketidakseimbangan

sistem dan merusak alam.

1.2 Definisi

Pengembangan Sumber Daya Air (water resources development) didefinisikan

sebagai aktivitas fisik untuk meningkatkan pemanfaatan air untuk air bersih, irigasi,

penanggulangan banjir, listrik tenaga air, perhubungan, pariwisata, perikanan dan

lain sebagainya.

Perencanaan Sumber Daya Air (water resources planning) adalah perencanaan

pengembangan dan alokasi dari sumber daya air yang bersifat langka bersifat

sektoral dan antar sector, menyeimbangkan kebutuhan air dengan ketersediaan air,

dengan memperhatikan tujuan nasional, kendala, dan kehendak pihak yang

berkepentingan.

Pengelolaan sumber daya air (water resources management) adalah kumpulan

aktivitas teknis, mengembangkan, mengoperasikan, dan mengatur sumber daya air.

Potensi Sumber Air

Potensi sumber air dalam pengelolaan sumber daya air meliputi :

a.air permukaan berupa debit aliran yang berfluktuasi sesuai musim

b. air tanah.

Permasalahan

1) Banjir

Meluapnya air sungai pada saat debit besar pada musim hujan karena sungai

yang ada tidak mampu menampung air mengakibatkan tergenangnya daerah sekitar

sungai dan banjir menimbulkan kerugian yang tidak sedikit.


2) Kekeringan

Tidak termanfaatkannya sumber air secara optimal, terutama pada musim

kemarau mengakibatkan terjadinya kekurangan air. Hal ini dapat menimbulkan

kerugian karena areal persawahan mengalami kekeringan dan gagal berproduksi.

Pada daerah tertentu air minum masih menjadi barang langka pada saat ini

seperti pada daerah rawa.

3) Erosi dan Sedimentasi

Akibat pembukaan kawasan yang mengalihkan fungsi lahan sebagai peresap air

menjadi lahan pertanian, pemukiman dan lain-lain yang berlebihan mengakibatkan

kerawanan terhadap erosi. Dampaknya adalah laju sedimentasi yang tinggi di

waduk-waduk yang ada di sebelah hilirnya dan pada akhirnya akan menyebabkan

kerusakan lingkungan dan banjir.

4) Intrusi Air Laut

Pada waktu musim kemarau, dikala debit sungai kecil, intrusi air laut dengan

tingkat salinitas tertentu menuju jauh ke arah hulu. Intrusi ini sangat membatasi

pemanfaatan air untuk keperluan air minum, irigasi maupun industri.

5) Pencemaran Air

Berkembangnya industri di sekitar sungai yang setiap waktunya melaju pesat

sangat berpotensi mencemari sungai. Kandungan Chemical Oxygen Demand (COD)

dan Biological Oxygen Demand (BOD) yang melampaui ambang batas maksimum

(baku mutu B : COD = 10 mg/lt, BOD = 6 mg/lt) menimbulkan pencemaran yang

harus ditangani dengan serius karena hal ini akan sangat membatasi pemanfaatan air

di sebelah hilirnya.

1.3 Kegiatan PSDA

Secara umum pengembangan sumber daya air meliputi berbagai komponen antara

lain :

a. Pengendalian banjir

b. Irigasi

c. Listrik tenaga air

d. Navigasi

e. Air baku domestik dan industri

f. Konservasi lahan dan pengendalian erosi


g. Rekreasi dan pariwisata

h. Perikanan dan satwa liar

i. Pengendalian pencemaran

j. Pengendalian gulma dan serangga

k. Drainase

l. Pengendalian sesdimen

m. Pengendalian salinitas

n. Pengendalian kekeringan

o. Pengembangan air tanah

Guna menjamin terselenggaranya tata pengaturan air secara optimal, ditetapkan

wilayah sungai sebagai suatu Satuan Wilayah Pengembangan yang mencakup satu

atau lebih Daerah Pengaliran Sungai (DPS).

Untuk pengelolaan sumber daya air ini dilaksanakan kegiatan-kegiatan yang

mencakup 4 (empat) aspek sebagai berikut :

1) Aspek perlindungan, yaitu usaha untuk melindungi dan melestarikan sumber

daya air dari kerusakan hidrologis akibat aktivitas manusia yang tidak terarah

dengan baik, sehingga timbul masalah-masalah banjir, erosi, kekeringan dan

lain-lain.

2) Aspek pengembangan, yaitu usaha pengembangan sumber daya air untuk

pengembangan wilayah, antara lain meliputi pengembangan pertanian, PLTA,

perikanan, perindustrian, pariwisata, dan lain-lain.

3) Aspek penggunaan, yaitu upaha memanfaatkan sumber daya air secara optimal

meliputi operasi, penentuan alokasi penggunaan air dan pemeliharaan bangunan

sarana dan prasarana.

4) Aspek pengendalian, yaitu usaha untuk mengendalikan daya rusak sungai

terhadap daerah sekitarnya, melakukan perlindungan terhadap bangunan sungai

agar tetap berfungsi dengan baik dan melakukan pencegahan terhadap terjadinya

pencemaran air sungai dan lingkungannya.


Konservasi air dan tanah

Perlindungan, Pelestarian,

Penetapan Daerah Bantaran

Hukum/

dan Pengendalian

Pengendalian Kualitas Air

Adm.

Pendirian Tanggul BatasPenanganan Turap

Penyediaan air untuk keperluan pokok dan rumah tanggaPenyediaan air bersih/ kotaPenyediaan air untuk Irigasi

Air dan Sumber Air

Pemanfaatandengan/ tanpa

ijin

Penyediaan air untuk tenaga listrik

Pengairan

Penyediaan air untuk industriPenyediaan air untuk penggelontoran kota/ pemukimanPenyedian air untuk lalu lintasPenyediaan air untuk keperluan lain-lain

Pengendalian Banjir

PengembanganPengembangan Wilayah Sungai untuk berbagai keperluan

Teknis

Pengembangan jaringan irigasi, dll

Gambar 1 Aspek-aspek Pengelolaan Sumber Daya Air

1.4 Tahapan Kegiatan PSDA

Dalam setiap pelaksanaan pekerjaan bidang pengairan, secara umum tahapan-

tahapan PSDA mengikuti pola studi sebagai berikut :

1) studi inventarisasi potensi PSDA secara umum

2) studi identifikasi umum proyek pengairan setelah tahap inventaris

3) studi rekonesan (reconnaisance) atau pengenalan data pendahuluan


STUDI AWAL

STUDI IDENTIFIKASI

STUDI PENGENALAN

STUDI KELAYAKAN

PERENCANAANDETAIL

KONSTRUKSI

OPERSAI DAN PEMELIHARAAN

PERENCANAANPENDAHULUAN

RENCANA INDUK

PENDIDIKAN MASYARAKAT

4) studi rencana induk (master plan) atau perencanaan umum pengembangan

terpadu menyeluruh SDA di suatu wilayah sungai. Tahap ini dahulu disebut

prefeasibility study

5) studi kelayakan (feasibility) atau telaah kemungkinan masing-masing elemen

proyek SDA yang akan dikembangkan

6) perencanaan teknis sampai dokumen kontrak siap pelaksanaan fisik (detailed

design)

7) pembebasan lahan (land acquisition)

8) konstruksi atau peaksanaan fisik di lapangan

9) operasi dan pemeliharaan prasarana yang dibangun (termasuk pengaturan

sumber air dan pemanfaatan pada tingkat pemakai air)

10) pendidikan masyarakat , tahapan ini merupakan usulan yang ditambahkan

kemudian.

Pada masa kini tahapan kegiatan proyek pengairan dikenal dengan nama SIDLAKOM,

yaitu Survei, Investigasi, Desain, Land Acquisition (pembebasan lahan), Konstruksi,

Operasi dan Maintenance (pemeliharaan).

Pada perkembangan selanjutnya tahapan itu diusulkan menjadi SIDELAKOM, yaitu

adanya penambahan tahapan E (public Education) atau pendidikan masyarakat.


KEGIATANAWAL

TUJUANDAN

KRITERIA

RENCANAKERJA

PENGGABUNGANMODEL

ANALISAPRIORITAS

ANALISADAMPAK

ANALISASKENARIO

HASIL

PHASE ANALISA

IDENTIFIKASIMASALAH

ANALISISKONDISI

IDENTIFIKASI- RENCANA- TUJUAN- KRITERIA

PHASE AWAL

ANALISISEKONOMI

MAKRO

ANALISISPEMANFAATAN

AIR

ANALSISPHENOMENA

AIR

PHASE PERSIAPANMASALAH

Gambar 2 Skema tahapan pelaksanaan proyek

Tabel 1 Proses kegiatan dan produknya

No. KEGIATAN PRODUK1 Survey Reconaisance report & Master plan2 Investigation Feasibility report3 Design Dokumen tender & OM Manual4 public Education LSM5 Land Acquisition Pembebasan tnaah6 Contruction Produk & Uji coba (commisioning)7 Operation & Maintenance Trial run, OM manual & jaringan berfungsi

1.5 Pendekatan Analisis Sistem

Pengembangan sumber daya air merupakan suatu masalah yang sangat luas dan

kompleks. Untuk itu digunakan suatu pendekatan analisis sistem.

Gambar 3 Skema Analisa sistem sumber daya ir



2. SIKLUS HIDROLOGI

Secara keseluruhan jumlah air di bumi ini relatif tetap dari masa ke masa. Air di

bumi mengalami siklus melalui suatu rangkaian peristiwa yang berlangsung terus

menerus. Serangkaian peristiwa ini dinamakan siklus hidrologi (hydrologic cycle).

Perhatikan gambar di bawah ini.

Gambar 1 Siklus Hidrologi

Presipitasi yang jatuh di permukaan bumi menyebar ke berbagai arah dengan beberapa

cara. Sebagian akan tertahan sementara di permukaan bumi sebagai es atau salju, atau

genangan air yang dikenal dengan simpanan depresi. Sebagian air hujan atau lelehan

salju akan mengalir ke saluran atau sungai. Hal ini disebut aliran/ limpasan permukaan.

Jika permukaan tanah porous, maka sebagian air akan meresap ke dalam tanah melalui

peristiwa infiltrasi. Sebagian lagi akan kembali ke atmosfer melalui penguapan dan

transpirasi oleh tanaman (evapotranspirasi).

Air yang mengalir dalam saluran atau sungai dapat berasal dari aliran permukaan atau

dari air tanah yang merembes di dasar sungai di sebut aliran dasar sungai. Kontribusi air

tanah pada aliran sungai disebut aliran dasar (base flow), sementara total aliran disebut

debit (runoff). Air yang tersimpan di waduk, danau, dan sungai disebut air permukaan

(surface water).


Sebagaimana digambarkan pada siklus hidrologi, bahwa dalam perjalanannya sampai ke

bumi hujan mengalami peristiwa sebagai berikut :

Sebagian menguap kembali sebelum sampai di bumi (evaporasi)

Sebagian dipotong dan ditahan tumbuhan (intersepsi)

Sebagian meresap ke dalam tanah saat pori tanah masih kosong (infiltrasi)

Sebagian menguap (transpirasi)

Sebagian meresap terus hingga jenuh/ air sampai di Muka Air Tanah dan MAT

menaik

Sebagian mengalir melalui pori horisontal menuju ke yang lebih rendah saat pori

jenuh (perkolasi)

Sebagian mengalir di atas permukaan tanah (aliran permukaan)

Air yang menguap, air yang tertahan di pohon dan lain-lain atau air yang tidak ikut

masuk ke sungai yang berasal dari hujan disebut air hilang seperti evaporasi, intersepsi,

transpirasi, dan infiltrasi.

Menghitung banyaknya air yang masuk sungai menjadi banjir yang berasal dari air

hujan.

Banjir di dalam sungai terjadi dari hujan, besarnya banjir bergantung pada :

1. Derasnya hujan

2. Lama hujan

3. Daerah tangkapan hujan

4. Kehilangan air

Banjir tebesar di sungai terjadi jika :

1. Hujan deras/ besar

2. Durasi hujan lama

3. DAS luas

4. Kehilangan air kecil

5. Hujan merata di seluruh DAS dengan intensitas hujan maksimum dan merata

(distribusi hujan merata)


Batas DAS = punggung kontur

Gambar 4 Daerah Tangkapan Hujan

Faktor lain yang mempengaruhi besarnya banjir :

Sifat/ jenis penutup tanah (pohon2)

Sifat daya serap permukaan tanah, beton dll

Sifat/ jenis tanah, pasir dsb

Kemiringan permukaan tanah

Sumber air yang berpotensi besar untuk dimanfaatkan adalah sumber air permukaan

dalam bentuk air di sungai, saluran, danau, dan tampungan lainnya. Penggunaan air

tanah yang kenyataannya sangat membantu pemenuhan kebutuhan air baku maupun

irigasi pada daerah yang sulit mendapatkan air permukaan harus dijaga agar

pengambilannya tetap berada di bawah debit aman.


3. KETERSEDIAAN AIR

Ketersediaan air diperlukan untuk mengetahui seberapa besar ia dapat memenuhi

berbagai kebutuhan. Penentuan besar ketersediaan air mengikuti langkah-langkah

sebagai berikut :

a. Penentuan Lokasi Tampungan Air

Lokasi tampungan air ini adalah titik tempat berakumulasinya air hujan yang

jatuh di DPS ini yang kemudian mengalir dan tertampung di lokasi ini. Agar air

yang mengalir di sungai dapat dimanfaatkan maka pada lokasi ini dibuat

bangunan air yang berbentuk bendung atau bendungan.

b. Penentuan Daerah Pengaliran Sungai

DPS adalah suatu daerah dimana bila terjadi hujan, maka semua air hujan yang

turun di daerah tersebut akan mengalir dan tertampung pada suatu lokasi yang

ditentukan. Batas DPS merupakan kumpulan titik-titik tertinggi, biasanya

puncak/ punggung bukit dan gunung, kemudian dihubungkan satu sama lain

hingga membentuk garis batas (Gambar 4 - garis putus-putus). DPS ini harus

diukur luasnya.

c. Penentuan Stasiun Pengukuran Curah Hujan

Untuk menghitung air yang dapat ditampung di bendung, maka diperlukan data

curah hujan. Data tersebut diperoleh dari stasiun pengukuran curah hujan yang

ada di dalam atau sekitar DPS yang ditinjau. Data ini bisa didapatkan dari Badan

Meteorologi dan Geofisika (BMG).

Data yang diambil adalah data curah hujan (baik curah hujan bulanan atau

harian) dan data klimatologi (misalnya temperatur rata-rata, kelembapan rata-

rata, penyinaran matahari, kecepatan angin dan lain-lain).

d. Perhitungan Curah Hujan Regional

Data curah hujan yang didapat dari stasiun pengukuran surah hujan bentuknya

masih data curah hujan untuk lokasi stasiun. Untuk mendapatkan data curah

hujan regional atau kawasan DPS yang ditinjau, maka harus dilakukan

pengolahan data dari data curah hujan per satuan menjadi data curah hujan

regional. Beberapa cara yang sering dipakai adalah sebagai berikut :

Cara Rata-rata Aljabar

Metode ini adalah yang paling sederhana yaitu dengan merata-ratakan tinggi

curah hujan yang terukur dalam daerah yang ditinjau secara aritmatik.


Keuntungan cara ini adalah lebih objektif jika dibandingkan dengan cara lain.

Hasil yang diperoleh dengan cara ini tidak berbeda jauh dari hasil yang didapat

dengan cara lain jika dipakai pada:

- daerah datar;

- stasiun-stasiun penakarnya banyak dan tersebar merata, dan jika ;

- masing-masing data tidak bervariasi banyak dari nilai rata-ratanya.

Hujan rata-rata dapat dihitung dengan rumus pendekatan:

RH =

1n∑i=1

n

Riatau

R=R1+R2+R3+. .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. .+RN

N

Keterangan :

Ri = hujan pada masing-masing stasiun i (1,2,...., n dalam area yang ditinjau).

N = jumlah stasiun.

RH= rata-rata hujan.

Cara Poligon Thiessen

Cara ini sering dipakai karena mengimbangi tidak meratanya distribusi alat ukur

dengan menyediakan suatu faktor pembobot (weighting factor) bagi

masing-masing stasiun. Cara Poligon Theiessen dapat dipakai pada daerah

dataran atau daerah pegunungan (dataran tinggi) dan stasiun pengamat hujan

minimal ada tiga, sehingga dapat membentuk segitiga.

Koordinat/lokasi stasiun diplot pada peta, kemudian hubungkan tiap titik yang

berdekatan dengan sebuah garis lurus sehingga membentuk segitiga. Garis-garis

bagi tegak lurus dari garis-garis penghubung ini membentuk poligon di sekitar

masing-masing stasiun. Sisi-sisi setiap poligon merupakan batas luas efektif

yang diasumsikan untuk stasiun tersebut. Luas masing-masing poligon

ditentukan dengan planimetri atau cara lain.

Hujan rata-rata dapat dihitung dengan rumus pendekatan


R1

R2

R3

A3A1

A2

Gambar 5 Penentuan curah hujan representatif cara Poligon Thiessen.

RH=∑i=1

n

Ri . Ai

∑i=1

n

Ai

atau

R=A1 R1+ A2 R2+A3 R4+ .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . ..+ AN RN

A1+ A2+ A3+.. . .. .. . .. .. . .. .. . ..+ AN

Keterangan :

Ri = hujan pada masing-masing stasiun 1,2 …… n.

Li = luas poligon masing-masing stasiun 1,2,……….,n.

N = jumlah stasiun yang ditinjau.

RH = rata-rata hujan.

Gambar 5 mendeskripsikan penentuan curah hujan representatif dengan cara

Poligon Thiessen.

Cara Isohyet

Cara ini merupakan cara rasional yang terbaik dalam merata-ratakan hujan pada

suatu daerah, jika garis-garis digambar dengan akurat. Cara ini dapat dipakai

bila stasiun curah hujan cukup banyak dan tersebar merata pada daerah aliran

sungai.


Cara ini proses penggambaran peta isohyet (serupa dengan garis kontur pada

peta topografi) harus mempertimbangkan topografl, arah angin dan faktor di

daerah yang bersangkutan. Lokasi stasiun dan besar datanya diplot dalam peta,

kemudian digambar garis yang menghubungkan curah hujan yang sama

(prosesnya sama dengan penggambaran garis kontur pada peta topografi) dengan

perbedaan interval berkisar antara 10 sampai 20 mm. Luas bagian daerah antara

dua garis isohyet berdekatan yang termasuk bagian-bagian daerah itu kemudian

diukur dengan planimetri. Besamya rerata curah hujan dapat dihitung dengan

formulasi sebagai berikut :

RH=∑i=1

n

Ri . Ai

∑i=1

n

Ai

atau

R=A1 R1+ A2 R2+A3 R4+ .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . ..+ AN RN

A1+ A2+ A3+.. . .. .. . .. .. . .. .. . ..+ AN

Keterangan :

Ri = hujan pada masing-masing stasiun L1, L2 ……… Ln.

Li = luas bagian-bagian antara garis-garis isohyet.

n = jumlah bagian-bagian antara garis-garis isohyet.

RH = rata-rata hujan.

Cara ini akan menjadi lebih sulit jika titik-titik pengamatan hujan itu banyak dan

variasi curah hujan yang cukup besar pada daerah tersebut. Hal ini disebabkan

kemungkinan individual error si penggambar isohyet akan bertambah besar.

e. Perhitungan Debit.

Untuk memperhitungkan debit atau volume air per bulan pada DPS tersebut

dapat dipergunakan pendekatan dengan rumus Rasional yang sederhana.

Sedangkan untuk lebih teliti dapat menggunakan model matematik yang lebih

akurat. Cara perhitungan dengan menggunakan rumus rasional adalah sebagai

berikut :

Q=C ∙ I ∙ A

Dalam hal ini :

Q = Debit (m3/dtk)


C = Koefisien Pengaliran

I = Intensitas hujan (m/dtk)

A = Luas DPS total (km2)

Koefisien Pengaliran C bernilai tidak lebih dari 1.

Untuk DPS yang gundul C<<1, sekitar 0.6 – 0.7

Untuk DPS yang hijau C<1, sekitar 0.4 – 0.5

Intensitas curah hujan bulanan adalah I=curah hujanbulanan

jumlah haribulan ybs ∙ detik

Contoh Perhitungan Debit.

Diketahui data curah hujan bulanan rata-rata selama pengamatan n tahun. Luas

DPS = 200 Km2 dan Koefisien pengaliran rata-rata 0,7. Hitung Debit yang

tersedia di Sungai tersebut !

Tabel Curah Hujan

TAHUN BANYAKNYA HUJAN BULANAN (mm) JUMLAH MAXIMUM

JAN PEB MAR APR MEI JUNI JULI AGS SEP OKT NOV DES SETAHUN 24 JAM (mm)

1984 461 677 481 288 139 42 187 37 135 183 327 431 3388 125

1985 740 313 384 199 89 243 87 17 43 208 202 433 2958 135

1986 405 924 386 323 83 177 12 0 29 41 310 233 2923 240

1987 604 1019 261 130 173 - 18 0 0 8 151 360 2724 225

1988 416 519 284 21 59 126 0 0 0 110 266 1055 2856 193

1989 144 753 521 416 115 204 76 17 15 10 440 394 3105 126

1990 542 392 317 80 84 9 30 113 0 63 67 447 2144 95

1991 771 353 416 273 26 0 0 0 0 0 0 448 2287 118

1992 369 465 334 312 188 109 0 67 22 43 227 393 2529 104

1993 471 465 222 192 140 78 0 0 0 0 92 336 1996 114

1994 716 599 596 332 13 0 0 0 0 6 111 328 2701 130

1995 1156 857 770 589 234 201 119 0 46 88 705 569 5334 175

1996 542 872 496 184 19 37 14 20 3 218 290 392 3087 140

1997 783 378 709 265 138 18 0 0 0 0 4 328 2623 140

1998 371 771 366 239 286 130 126 84 57 245 624 755 4054 120

1999 1081 557 705 446 106 8 33 3 0 92 461 287 3779 130

2000 473 373 464 396 63 146 5 0 0 91 184 421 2616 140

2001 537 177 491 223 80 68 53 0 54 199 385 484 2751 125

2002 501 329 197 213 73 0 40 3 0 0 93 187 1636 74

2003 415 550 310 230 116 37 0 0 0 33 62 162 1915 115

2004 743 519 554 155 44 60 0 0 0 0 106 210 2391 164

Q=C ∙Rrata−rata

Jumlah hari sebulan x 24 jam x 60 mnt x 60 dtk∙ A

Dari ini diperoleh debit tersedia tiap bulan.


Debit Andalan = debit yang dapat diandalkan untuk realibilitas tertentu. Untuk

Irigasi biasanya digunakan 80%, artinya kemungkinan 80% debit yang terjadi

adalah lebih besar atau sama dengan debit tersebut.

Untuk itu data perlu diranking/ diurut dari nilai kecil ke besar dengan urutan m.

Maka R80 adalah data pada urutan m = n/5 + 1.

Tabel Curah Hujan 80% atau R80 (Debit Andalan untuk Irigasi)

TAHUN BANYAKNYA HUJAN BULANAN (mm)

JAN PEB MAR APR MEI JUNI JULI AGS SEP OKT NOV DES

1 144 177 197 21 13 0 0 0 0 0 0 162

2 369 313 222 80 19 0 0 0 0 0 4 187

3 371 329 261 130 26 0 0 0 0 0 62 210

4 405 353 284 155 44 0 0 0 0 0 67 233

5 415 373 310 184 59 8 0 0 0 0 92 287

6 416 378 317 192 63 9 0 0 0 6 93 328

7 461 392 334 199 73 18 0 0 0 8 106 328

8 471 465 366 213 80 37 0 0 0 10 111 336

9 473 465 384 223 83 37 5 0 0 33 151 360

10 501 519 386 230 84 42 12 0 0 41 184 392

11 537 519 416 239 89 60 14 0 0 43 202 393

12 542 550 464 265 106 68 18 0 0 63 227 394

13 542 557 481 273 115 78 30 3 3 88 266 421

14 604 599 491 288 116 109 33 3 15 91 290 431

15 716 677 496 312 138 126 40 17 22 92 310 433

16 740 753 521 323 139 130 53 17 29 110 327 447

17 743 771 554 332 140 146 76 20 43 183 385 448

18 771 857 596 396 173 177 87 37 46 199 440 484

19 783 872 705 416 188 201 119 67 54 208 461 569

20 1081 924 709 446 234 204 126 84 57 218 624 755

21 1156 1019 770 589 286 243 187 113 135 245 705 1055

Jumlah 12241 11862 9264 5506 2268 1693 800 361 404 1638 5107 8653

Rata2 582.9 564.9 441.1 262.2 108 80.62 38.1 17.19 19.24 78 243.2 412

Q=C ∙R80

Jumlah hari sebulan x 24 jam x 60 mnt x 60 dtk∙ A

Dari ini diperoleh debit andalan tiap bulan.


TUGAS BESAR

MATA KULIAH : PSDA

Direncanakan sebuah waduk di S. Ciletuh Ds. Caringinnunggal Kecamatan Ciracap

Kabupaten Sukabumi Jawa Barat untuk memenuhi kebutuhan antra lain :

a. Irigasi 350 Ha

b. Air minum penduduk/ domestik s.d. 30 tahun mendatang

Data-data yang tersedia :

1. Peta Topografi skala 1 : 25000

2. Peta Geologi skala 1 : 50.000

3. Data Curah Hujan harian dan bulanan 3 stasiun selama 10 tahun

4. Data kependudukan dan sosial lainnya.

Pada tahap awal anda diminta :

1) menganalisa neraca air

2) menghitung volume tampung dan luas genangan waduk

3) merencanakan bangunan utama (bendungan dan spillway)


KEBUTUHAN AIR

Dalam kehidupan sehari-hari kebutuhan air dapat digolongkan sebagai berikut :

1. Kebutuhan air minum atau untuk rumah tangga

2. Kebutuhan air irigasi

3. Kebutuhan air untuk pembangkit listrik (PLTA)

4. Kebutuhan air untuk kehidupan lainnya seperti hewan, satwa, tumbuhan, dan lain-

lain.

Besar dan Sifat Kebutuhan Air

a. Air Minum/ RT

Kebutuhan air minum ideal sebanyak 150 – 250 liter/orang/hari. Kebutuhan ini

diprioritaskan untuk hotel, rumah sakit. Tetapi karena prasarana/ fasilitas belum

memadai maka pemenuhan kebutuhan air minum dibuatkan penahapan sebagai berikut :

Tahap I air minum 15-20 liter/orang/hari

Tahap II air minum + masak 20 – 40 liter/orang/hari

Tahap III air minum + masak 40 – 60 liter/orang/hari

Tahap … 50 – 250 liter/orang/hari

Negara-negara maju seperti Amerika dan Eropa telah memenuhi kebutuhan yang cukup

berlimpah ( 150 -250 liter/orang/hari), akan tetapi untuk negara-negara berkembang

seperti Indonesia masih jauh dari kebutuhan ideal.

Sifat Kebutuhan

Kebutuhan air rumah tangga relatif tidak berubah dalam musim penghujan maupun

kemarau.

Misal :

Penduduk Kota Bandung 4 x 106 orang (tetap)

Kebutuhan perorang perhari = 20 liter (tetap)

Total kebutuhan air = 4 x 106 x 20 liter/hari = 80 x 103 m3/hari


tetap

J F M A M J J A S O N D

Kebutuhan m3/hari

103

80


Kebutuhan m3/hari

103

311

tidak tetap

kebutuhan puncak

b. Air Irigasi

Besar kebutuhan air irigasi terutama sawah 1,2 – 1,5 liter/detik/ha.

Sifat kebutuhan

Kebutuhan air untuk irigasi tidak tetap. Pada musim hujan kebutuhan air irigasi

berkurang, sedangkan dimusim kemarau membutuhkan air cukup banyak.

Misal :

Sawah seluas 3000 ha

Kebutuhan 1,2 liter/detik/ha

Kebutuhan total = 3000 x 1,2 = 3600 liter./detik = 311 x 103 m3/hari

Artinya sifat kebutuhan air irigasi tidak tetap sepanjang tahun, musim kemarau lebih

besar.

c. Air untuk Pembangkit Listrik

Sifat kebutuhan

Kebutuhan energi tidak terpengaruh oleh musim sehingga kebutuhan air relatif tetap.

Misal :

Debit pembangkit listrik = 10 m3/dtk,

Waduk Saguling membutuhkan debit sebesar 30 m3/dtk = 2590 x 103 m3/hari

Sebenarnya air untuk pembangkit listrik hanya meminjam saja sehingga massa air tetap

tetapi energinya mengecil.



Kebutuhan m3/hari

tetap

103

2590

Kebutuhan m3/hari J F M A M J J A S O N D

tidak tetap

kebutuhan puncak

Air rumah tangga


Kebutuhan Air kumulatif

Air untuk lainnya

Air untuk PLTA

Air irigasi

Bulan

Contoh :

Air dari Waduk Saguling masih dipakai di Cirata dan masih dipakai di Jatiluhur. Karena

dipakai untuk irigasi, debit air menjadi mengecil.

d. Air untuk kehidupan lain.

Kebutuhan air untuk hewan, satwa, tumbuh-tumbuhan, dan lingkungan meningkat pada

musim kemarau, sedangkan pada musim penghujan - karena air permukaan bisa

dida[pat di banyak tempat ; sawah, saluran-saluran dll,- maka kebutuhan air hewan,

satwa, lingkungan dan lain-lain berkurang.

Dalam membuat perencaaan kebutuhan air dalam memenuhi keempat golongan tadi

harus dijumlahkan dalam 1 tahun. Sifat dan besar kebutuhan air dapat diperkirakan

seperti pada grafik kebutuhan berikut.


Bulan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Kebutuhan Air 106 m3

60 x 106 m3

6050403020100

BulanJ F M A M J J A S O N D

Air tersedia

BulanJ F M A M J J A S O N D

Kebutuhan Air

surplusKekurangan = storage

surplus

Grafik Kebutuhan Kumulatif

Jika kebutuhan air setiap bulannya diketahui maka kebutuhan kumulatif tahunan dapat

diproyeksikan sebagai berikut :

Misal :

Rata-rata kebutuhan bulanan (air minum + air irigasi + listrik + dll) = 5 x 106 m3/bln

atau = 60 x 106 m3/thn.

Karena siklus pengisian (kemarau – penghujan) berperiode tahunan, maka proyeksi

kebutuhan air diambil 1 tahun saja.

NERACA AIR

Setelah dilakukan perhitungan dan diketahui jumlah air tersedia dan air yang dibutuhkan, selanjutnya dianalisa jumlah perimbangan air tersebut melalui analisa neraca air.


S + S

Reservoir

Q Q

Q, toQ, t1

Bulan

Kebutuhan Air 106 m3

220

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

garis kebutuhan air (demand)

RESERVOIR

Karena kebutuhan air mempunyai sifat berbalikan dengan air yang tersedia maka perlu

pengaturan. Bentuk pengaturan penggunaan air suatu bangunan air yang dapat

menampung air lebih pada saat air tersedia berlebihan dan mengalirkan kembali saat

kebutuhan membesar.

Bangunan air tersebut adalah DAM/ Bendungan atau Waduk atau Reservoir.

S = storage atau tampungan

1. VOLUME RESERVOIR

Volume reservoir bergantung pada kebutuhan air tahunan dan air yang tersedia.

Misal :

Kebutuhan Air :

PLTA = 90 x 106 m3/thnIrigasi = 80 x 106 m3/thnMinum = 20 x 106 m3/thn

Lain-lain = 30 x 10 6 m 3 /thn Jumlah = 220 x 106 m3/thn


V1 V2 V3 V4 V5

1 2 3 4 5

(Flow-dem

and)

Cara menentukan volume reservoir dapat dilakukan dengan 2 (dua) cara, yakni :

1) Algoritma Puncak Berturutan (Squent Peak Algorithma)

2) Kurva Massa (Mass Curve)

1. Algoritma puncak berturutan

Yaitu membuat kurva bulanan selisih antara kebutuhan air (demand) dengan air

tersedia (flow) minimum dibuat 5 tahun atau 5 x 12 bulan berturutan.

Dari grafik tersebut dapat ditentukan Volume Reservoir yakni beda antara

puncak dan lembah yang berurutan yang terbesar.

Jika dibuat 5 tahun, makan pada grafik terdapat alternatif volume V1, V2, V3, V4,

dan V5. (Volume reservoir = volume terbesar).

Diambil 5 tahun agar dalam 5 tahun tersebut terdapat tahun kering (hujan

minimum/ rendah).

Volume reservoir terbesar jatuh pada peralihan dari tahun basah ke tahun kering.

Misal : tahun kemarin hujan besar (diatas normal), tahun sekarang hujan di

bawah normal dilihat dari gambar flow-demand.

2. Kurva Masa

Massa air = volume

m = . V ; konstan, maka

m = V

kurva massa air = kurva volume

Cara ini adalah membuat kurva kumulatif massa air atau volume air terhadap

waktu (bulanan) minimum 5 tahun (5 x 12 bulan berurutan).


1 2 3 4 5

10050

grs. kebut.(diambil X/5)atau hasil hitungan

V1

V2

V3Kum

ulatif Volume Air

Tahun

grs. kurva masa

Tahun ke-1 ke-2 ke-3 ke-4 ke-5

Jan 1 jml 1 1 . . .

Peb 2 jml 2 2 . . .

Mar 3 jml 3 3 . . .

Apr 4 4 . . .

Mei 5 5 .

Jun 6 . .

Jul 7 . .

Agu 8 . 8

Sep 9 . 9

Okt 10 . . 10

Nop 11 . . 11

Des 12 . . 12

Jumlah flow selama 5 tahun

(kumulatif)

Selanjutnya dibuatkan dalam bentuk grafik kurva massa sebagai berikut :

Volume reservoir adalah selisih antara kurva kebutuhan dengan kurva kumulatif

volume air. Dari grafik terdapat alternatif volume V1, V2, V3, V4, dan V5.

(Volume reservoir = volume terbesar).

Catatan : Biasanya terjadi pada tahun kering.


X

Contoh :

Volume reservoir yang dibutuhkan dari air yang tersedia dan kebutuhan

Data volume air tersedia di DAS :

No. Bulan 1980 1981 1982

1 Januari 300 100 500

2 Pebruari 200 76 120

3 Maret 384 50 200

4 April 86 10 80

5 Mei 50 6 5

6 Juni 3 5 10

7 Juli 5 3 15

8 Agustus 7 6 35

9 September 3 20 48

10 Oktober 216 60 190

11 Nopember 520 100 225

12 Desember 200 140 400

Tersedia Kumulatif Butuh1 300 300 121.612 200 500 121.613 384 884 121.614 86 970 121.615 50 1020 121.616 3 1023 121.617 5 1028 121.618 7 1035 121.619 3 1038 121.61

10 216 1254 121.6111 520 1774 121.6112 200 1974 121.611 100 2074 121.612 76 2150 121.613 50 2200 121.614 10 2210 121.615 6 2216 121.616 5 2221 121.617 3 2224 121.618 6 2230 121.619 20 2250 121.61

10 60 2310 121.6111 100 2410 121.6112 140 2550 121.611 500 3050 121.612 120 3170 121.613 200 3370 121.614 80 3450 121.615 5 3455 121.616 10 3465 121.617 15 3480 121.618 35 3515 121.619 48 3563 121.61

10 190 3753 121.6111 225 3978 121.6112 400 4378 121.61


PEMILIHAN LOKASI RESERVOIR

Lokasi reservoir dipilih berdasarkan kriteria sebagai berikut :

Dari aspek karakteristik phisik reservoirKarakteristik phisik reservoir adalah hubungan antara kapasitas simpanan (V) dengan elevasi (h) dan luas areal yang terendam/ tergenangi (A).Lokasi dipilih jika :- Memberikan elevasi atau head tinggi- Memberikan kapasitas simpanan besar- Mengakibatkan luas terendam kecil

Kurva karakteristik phisik reservoir

0

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800

667.5

670

672.5

675

677.5

680

682.5

685

0 50 100 150 200 250 300 350 Tin

ggi (

m)

Volume Tampungan (x 103 m3)

Eleva

si (m

)

Luas Genangan ( x 103 m2)

Kurva Elevasi VS Luas Genangan & Volume Tampungan

Luas Genangan Volume

Dari aspek geologiLokasi dipilih jika :- Tidak terdapat patahan (falt), sesar- Impermeable- Tidak longsor- Daya dukung tanah cukup memadai

Dari aspek geometri sungaiSebaiknya memeilih lokasi reservoir pada :- Bagian sungai yang lurus- Bagian sungai yang lebarnya sempit

Untuk membuat grafik karakteristik phisik calon reservoir, diperlukan peta topografi (skala 1 : 5000 atau 1 : 10.000)


Methode Perhitungan Tampungan Air.

Methode tampungan air ini adalah cara untuk menjawab masalah tampungan air di waduk, methode ini terbagi menjadi 3 group yaitu; empirical, experimental dan analytical.

Pendekatan empiris adalah berdasarkan pada konsep perhitungan kurva masa dari air yang tersedia yang akan dikumpulkan dalam waduk. Teori ini digunakan dalam perencanaan yang telah diperkenalkan oleh Rippl (1883). Kurva masa adalah waktu integral dari inflow (masukan air) yang berbentuk volume dalam kurun waktu tertentu. Debit masukan adalah debit yang tersedia di sungai dimana akan dibangun waduk.

Volume Tampungan Waduk yang Tersedia.

Waduk yang berada di sungai berlembah mempunyai daya tampung air tersendiri yang tergantung dari kondisi topografi daerah waduk tersebut .

Tampungan waduk berada di alam, biasanya ada dalam badan sungainya sendiri dan mempunyai kom yang cukup besar volumenya bahkan areal genangannya juga bisa besar, termasuk ketinggian yang tersedia di alam yang bisa dimanfaatkan untuk tampungan air bisa cukup tinggi.

Makin besar areal genangan dan makin tinggi genangan yang bisa dimanfaatkan maka makin besar kapasitas daya tampung waduk tersebut. Hubungan antara ketinggian, luas genangan dan volume tampungan bisa didapat dari topografi hasil pengukuran lapangan di daerah kom waduk tersebut.

Volume tampungan dihitung berdasarkan luas genangan rata-rata dikalikan beda tinggi antara kedua level atau persamaan volume tampungan ialah :

V n=Lg(n )+Lg (n−1)

2 ( Elg(n)−Elg (n−1))

dimana:

V n = Volume tampungan pada layer ke n

Lg (n) = Luas genangan pada level ke n

Lg (n−1) = Luas genangan pada level ke n-1

Elg(n−1) = elevasi pada level ke n-1

Elg(n ) = elevasi pada level ke n


Luas komulatif volume waduk adalah: ∑n=1

n

V n

Atau Volume reservoar dihitung dengan dengan cara kerucut terpancung (truncated cone), yaitu dengan memakai rumus :

V=13×K×( L1+L2+√L1×L2 )

dimana :

V = Volume Tampungan

K = Beda Kontur

L1 = Luas genangan untuk elevasi 1

L2 = Luas genangan untuk elevasi 2

Dari perhitungan volume tampungan dan luas genangan kemudian dibuatkan grafik lengkung kapasitas seperti gambar berikut.

Kurva Elevasi VS Luas Genangan & Volume Tampungan Untuk Elevasi DAM + 190.00

150

155

160

165

170

175

180

185

190

195

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0

Luas Genangan (x 103 m2)

Ele

vasi

(m

)

150

155

160

165

170

175

180

185

190

1950100200300400500600700800900

Volume genangan (x 103 m3)

Ele

vasi

(m

)

Luas Genangan

Volume

Luas genangan waduk dalam level tertentu diambil dari data topografi hasil pengukuran lapangan daerah waduk, termasuk penentuan elevasi setiap level perhitungan volume kapasitas waduk.


Contoh Volume reservoir (tampungan) dari topografi yang ada.

LAPANG BOLA

KP. BARUJATI

PASEWAKAN

KP. SEKESALAM

KP. KADALEMAN

KP. KADALEMAN

KP. KADALEMAN

KP. BUNTRAK

KP. BUNTRAK

KE PACET

BANG. PENGURAS

BD.CENGKRONG

BD. ENGKRONG+664.999

KP. SEKESALAM

KP. KARANG PAWITAN

KANTOR DESAPAKUTANDANG

CP.0

X = + 100.000,000

Y = + 100.000,000

Z = + 694,075

KE CISALAK

PERUM BARUJATI

SDN

SMA 1 CIPARAY

TPA

+ 100.000,000

+ 100.200,000

+ 100.400,000

+ 100.600,000

+ 100.800,000

+ 101.000,000

+ 99.800,000

+ 99.600,000

+ 99.400,000

+ 99.200,000

+ 99.000,000

+ 98.800,000

+ 98.600,000

+ 98.400,000

Gambar Peta Topografi hasil Pengukuran (skala 1 : 5000)

Luas terendam (ditandai arsiran) diukur dengan alat ukur luas (planimeter),

Volume dihitung melalui potongan melintang dan memanjang.


PERHITUNGAN VOLUME RESDERVOIR

h = 17 m pada Elev. + 684.00

h Elev. Luas Peta Luas Genangan Volume Tampung Volume Tubuh Volume Tampung

m m m3 103 m2 (kotor) m3 Bendungan, 103 m3 (bersih), 103 m3

0 667.5 0 0 0 0 0

1 668 83.00 0.33 83.00 1.08 0.08

2 669 626.00 2.50 1,501.00 3.21 1.50

3 670 1,292.00 5.17 5,337.00 5.82 5.33

4 671 2,743.00 10.97 13,407.00 8.71 13.40

5 672 4,322.00 17.29 27,537.00 11.97 27.53

6 673 6,365.00 25.46 48,911.00 15.55 48.90

7 674 6,858.00 27.43 75,357.00 19.38 75.35

8 675 10,857.00 43.43 110,787.00 23.41 110.78

9 676 13,942.00 55.77 160,385.00 27.57 160.37

10 677 18,169.00 72.68 224,607.00 32.41 224.59

11 678 29,240.00 116.96 319,425.00 37.33 319.41

12 679 39,252.00 157.01 456,409.00 42.25 456.39

13 680 44,560.00 178.24 624,033.00 46.42 624.01

14 681 51,099.00 204.40 815,351.00 54.61 815.32

15 682 60,732.00 242.93 1,039,013.00 62.71 1,038.98

16 683 71,041.00 284.16 1,302,559.00 70.57 1,302.52

17 684 83,843.00 335.37 1,612,327.00 78.04 1,612.29

18 685 93,249.00 373.00 1,966,511.00 87.85 1,966.47

19 686 102,076.00 408.30 2,357,161.00 89.07 2,357.12

20 687 109,842.00 439.37 2,780,997.00 91.01 2,780.95

21 688 118,585.00 474.34 3,237,851.00 91.47 3,237.81

22 689 128,768.00 515.07 3,732,557.00 90.43 3,732.51

23 690 138,226.10 552.90 4,266,545.20 90.46 4,266.50

0

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800

667.5

670

672.5

675

677.5

680

682.5

685

0 50 100 150 200 250 300 350

Ting

gi (

m)

Volum e Tam pungan (x 10 3 m 3)

Elev

asi (

m)

Luas Genangan ( x 10 3 m 2)



0

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800

667.5

670

672.5

675

677.5

680

682.5

685

0 50 100 150 200 250 300 350

Ting

gi (

m)

Volume Tampungan (x 103 m3)

Elev

asi (

m)

Luas Genangan ( x 103 m2)




Arah arus

tali

Sumbat gabus

D

botol

mulut masuknya air menghadap ke arah arus

ANGKUTAN SEDIMEN OLEH ALIRAN

Setiap aliran sungai akan membawa sedimen berupa sedimen apung (suspended load) dan sedimen dasar (bed load). Berat jenis sedimen sekitar 2.65 sehingga akan terjadi pengendapan sedangkan suspended load dengan butiran sangat kecil menimnulkan aliran yang bersifat turbulen, sehingga endapan suspended load ini akan terbawa aliran/ melayang-layang (suspended) kembali.

Jika aliran sampai di reservoir, kecepatan akan menurun secara drastis sehingga sedimen akan mengendap yang didahului oleh sedimen berukuran besar yang mengendap di mulut reservoir. Sedangkan sedimen ukuran halus akan mengendap kemudian, di akhir reservoir atau dekat dam.

Sedimen sangat halus akan melayang-layang lebih lama, bahkan tidak mengalami pengendapan atau terbawa air melalui pelimpah dam (spillway) atau melalui turbin.

Untuk sungai yang buangannya membawa sedimen akan terbentuk banyak delta di dalam reservoir dan akan menurunkan kapasitas reservoir.

Sedimen apungan dapat diukur dengan pengambilan sample air. Sample air dikeringkan sehingga yang tersisa tinggal sedimen apungan yang dinyatakan dengan ‘ppm’ (part per million atau bagian persejuta), yaitu perbandingan antara berat kering sedimen dengan air yang mengandung sedimen, kemudian dikalikan 106.

Misal : Sample air 1 liter mempunyai berat 1000,5 gram. Selanjutnya sedimen disaring dan dipanaskan dalam oven dan ditimbang, misalnya didapat 0,5 gram. Jadi berat sedimen adalah 0,5 gram, sedangkan berat air = 1000,5-0,5 = 1000 gram.

Kandungan sedimen apung (suspended load) adalah := (Berat sedimen/ Berat air) x 106

= 0,5/1000 x 106

= 500 ppm

Alat Pengambilan Sample Air


Bed loadPartikel besar (pasir, silt)

Suspended loadPartikel kecil

Endapan Bed loadEndapan Suspended load

Saat botol sudah mencapai kedalaman tertentu (D) sumbat gabus dilepas, air masuk botol. Selanjutnya air dilepas dan dimasukkan ke plastik, kemudian diberi catatan antara lain :

- Kedalaman- Nama sungai- Lokasi pengambilan- Tanggal dan jam

Gambar Mekanisme pengendapan sedimen

Didapat suspended load = 200 ppmDebit aliran = 1 m3/dtk = 1000 literBerat suspended load = 200/106 x 103 gr/dtk = 0,2 gr/dtk1 hari = 0,2 gram x 24 jam x 60 menit x 60 detik = 17280 gr/hari1 bulan = 0,2 gram x 24 jam x 60 menit x 60 detik x 30 hari = 518400 gr/bulan1 tahun = 0,2 gram x 24 jam x 60 menit x 60 detik x 365 hari = 6.22 x 106 gr/tahun

Alat ukur sedimen dasar (bed load) belum didapat cara yang akurat sehingga estimasi besar sedimen load didasarkan atas prosentase terhadap sedimen apung (suspended load).

Menurut pengalaman : besar bed load + 15% suspended load.

Total angkutan sedimen :

Sedimen apungan + sedimen dasar


100

10

1

0.1

0.01

0.0010.001 0.01 0.1 1 10 100

k

log.Qs

log.Q

Qs=k.Qn

Qs ton/hari

Q debit m

3/detik

Q ft3/sec

Qs ton/hari

100000

10000

1000

100

10

11 10 100 1000 10000 100000

Qs=k.Qn

Biasanya dinyatakan terhadap debit aliran :

Qs = total sedimen (ton/hari)Q = debit aliran (m3/dtk)Qs = k.Qn n = 2 – 3k < 1

Data pengukuran Qs dan Q

Data Botol Sedimen


n = ?, k = ?log k = garis potong grafik thd sb. Qs

Qs=k ∙Q n

log Qs=log k+n logQ

tan n=∆ logQ s

∆ logQ

n = ?, k = ?dengan menggunakan aplikasi excel akan didapat nilai tsb. dalam bentuk persamaan

Sediment trap

Reservoir

DAM

Endapan kasarEndapan halus

Arus naik

Sedimen akan diendapkan di reservoir sehingga kapasitas terus menurun dari tahun ke tahun. Jika volume sedimen mencapai 90% kapasitas (volume reservoir) awal, maka reservoir tidak berfungsi atau umur guna reservoir tercapai.

Salah satu upaya untuk menghambat laju pengendapan sedimen maka dibuatlah sediment trap yaitu bangunan penangkap sedimen sebelum ke reservoir.

UMUR GUNA RESERVOIR

Sedimen yang terbawa oleh aliran sungai akan sampai pada reservoir dan akhirnya terendapkan karena kecepatan air di reservoir menjadi nol (berhenti). Endapan kasar (kerikil dan pasir) akan terendapkan di hulu (tempat masuk) dan endapan halus akan terendapkan di depan DAM.

Karena adanya arus naik dalam reservoir akibat perbedaan suhu, kadang endapan pasir dapat terbawa di depan bendungan/ DAM.

Endapan yang terjadi dari tahun ke tahun akan menumpuk di dalam reservoir dan akan mengakibatkan berkurangnya kapasitas simpanan reservoir. Jika endapan berlangsung terus hingga kapasitas tinggal 20% dari kapasitas awal, maka reservoir sudah tidak lagi berfungsi atau umur guna reservoir telah tercapai.

Dengan berkurangnya kapasitas reservoir maka tidak seluruh sedimen diendapkan. Bagian hanyut ikut aliran ke hilir atau melewati pintu pembuang atau intake turbin.

Sedimen yang terendapkan di dalam reservoir bergantung dari kapasitas inflow ratio, yaitu perbandingan kapasitas reservoir terhadap debit rata-rata tahunan.


Batas rata-rata

Capacity inflow ratio Vo/QoSedim

ent trapped %

100

80

60

40

20

00,001 0,01 0,1 1 10

Batas bawah

Batas atas

Capacity inflow ratio :

= Vo/Qo

dhi :Vo = Capacity of Reservoir (kapasitas reservoir)Qo = inflow annual (debit rata-rata tahunan)

Hubungan prosentasi sedimen terendapkan (sediment trapped) dengan capacity inflow ratio diberikan oleh grafik berikut :

Untuk perencanaan dipakai batas rata-rata (kurva rata-rata).

Misal :

Saat to Capacity of reservoir, Vo = 6. 106 m3

Debit tahunan (inflow annual), Qo = 60. 106 m3

Capacity inflow ratio = Vo/ Qo = 6. 106 m3 / 60. 106 m3 = 0,1

Didapat prosentase (%) sedimen terendapkan (dari grafik) = 87%

Artinya saat to, hanya 87% saja yang masuk ke reservoir mengendap.

Untuk t > to maka kapasitas reservoir turun dari Vo menjadi V<Vo, sedangkan Qo

tetap, maka capacity inflow ratio turun dan % sediment terendapkan juga mengecil.

Konsentrasi sedimen biasanya hanya berupa sedimen melayang (suspended load) yang dinyatakan dalam part per million (ppm). Sedimen melayang berupa koloid, partikel lempung, material organik.Konsentrasi 200 ppm artinya 200 gram dalam 1 m3 air atau 0,2 gram dalam 1 liter air. Sedangkan untuk endapan kasar (bed load) seperti kerikil, pasir, lanau besarnya lebih kecil dari suspended load berkisar antara 5 hingga 25%-nya.


Sedimen yang mengendap di reservoir mempunyai berat volume () =1,1 – 1,2 ton/m3. Sedimen melayang pada air sungai yang keruh kira-kira 400 – 600 ppm.

Prosentase (%) sedimen terendapkan juga disebut efisiensi terendapkan atau trap efficiency.

Grafik Hubungan Sediment trapped vs Capacity inflow ratio.


Contoh Perhitungan Umur Guna Reservoir.

Suatu reservoir mempunyai kapasitas awal 30.000 acre-feet dan inflow annual 60.000 acre-feet. Sedimen inflow rata-rata tahunan 200.000 ton. Anggap berat volume sedimen 70 lb/ft3. Hitung umur guna reservoir jika kapasitas reservoir 80% terisi sedimen.

Konversi satuan :

acre ≈ 0,405 ha = 4.050 m2 feet ≈ 0,305 m1 acre-feet ≈ 1235,25 m3 1 lb = 1 pound ≈ 0.45 kgKapasitas reservoir awal Vo = 30.000 acre-feet = 37,06 x 106 m3 Inflow tahunan Qo = 60.000 acre-feet = 74,11 x 106 m3

Berat volume endapan () = 70 lb/ft3 = 1110,225 kg/m3 atau = 1,11 t/m3

Dalam perhitungan dibuat tahapan penyusutan setiap 6000 acre-ft atau = 7,411 x 106 m3

(diambil setiap 6000 acre-ft yang merupakan pembagian dari Vo yaitu 30.000/5). Selanjutnya perhitungan dilakukan secara tabelaris.

Vo = 37.06 x106

Qo = 74.11 x106

= 1.11 t/m3

sedimen rata2 tahunan = 200,000 tontahapan penyusutan = 7.411 x106 m3

Capacity Tahapan Tahuninflow Pada Volume Rata-rata Volumeratio indikasi untuk tahapan Penyusutan

(106 m3) (%) (%) (ton) (m3) (106 m3) (tahun)(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

37.06 0.50 96.0095.75 191,500 172,523 7.411 42.96

29.65 0.40 95.5095.25 190,500 171,622 7.411 43.18

22.24 0.30 95.0094.00 188,000 169,369 7.411 43.76

14.83 0.20 93.0090.00 180,000 162,162 7.411 45.70

7.42 0.10 87.00Total 175.60

Keterangan :(1) = Vo = (1)(i-1) - penyusutan

(2) = Vo/Qo = (1)/Qo

(3) = dari grafik Hub. Sedimenttrapped vs capacity inflow ratio(4) = nilai rata-rata dari (3)(5) = (4)/sedimen rata-rata tahunan(6) = (5)/(7) = tahapan penyusutan(8) = (7)/(6)

Efisiensi Terendapkan sedimenterendapkan

tahunanCapacity

Pencapaian


Buku Ajar PSDA 1

Documents