i PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA KECAMATAN PINEMBANI TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuh syarat menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako Disusun Oleh: RAMLI KADIR F 11105090 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TADULAKO PALU 2010 ii LEMBAR PENGESAHAN BerdasarkanpersetujuandariMajelisPengujiSkripsi,DosenPembimbingdan KetuaProgramStudiS1TeknikSipilJurusanTeknikSipilFakultasTeknik Universitas Tadulako, maka judul skripsi : PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA KECAMATAN PINEMBANI Disusun Oleh : RAMLI KADIR STB : F 111 05 090 Disahkan Oleh : Dekan Fakultas Teknik, Ketua Jurusan Teknik Sipil, Ir. H. A. Hasanuddin Azikin, M.SiNur Hidayat, ST. MT NIP. 19560911 198601 1 001NIP. 19680618 199903 1 002 iii LEMBAR PERSETUJUAN PadahariRabutanggalDuaPuluhTujuhOktober2010,PanitiaUjianTugas AkhirProgramStudiStrataSatu(S1)TeknikSipilFakultasTeknikUniversitas TadulakoBerdasarkanSKDekanFakultasTeknik.No.1497/H28.1.31/PP/2010 tanggal Tiga Puluh Oktober 2010, menyatakan menerima/menyetujui Tugas Akhir yang telah dipertanggungjawabkan dihadapan Panitia Ujian Tugas Akhir oleh : Nama: Ramli Kadir No. Stambuk: F 111 05 090 Judul: Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamataan Pinembani

Majelis Penguji : No.Nama / NIPJabatanTanda tangan 1. Ir. H. Andi Hasanuddin Azikin, M.Si NIP. 19560911 198601 1 001 Ketua 2. DR. Andi Rusdin, ST. MT. M.Sc NIP. 19661216 19993 1 002 Sekretaris 3. DR. Sance Lipu, ST. M.Eng NIP. 19690926 199702 1 001 Anggota 4. Yassir Arafat, ST. MT NIP. 19701231 200003 1 002 Anggota 5. Ir. Arody Tanga, MT NIP. 19660811 199403 1 003 Anggota Dosen Pembimbing : No.Nama / NIPJabatanTanda tangan 1. Alifi Yunar, ST, MT NIP. 19661216 19993 1 002 Pembimbing I 2. Totok Haricahyono, ST, MT NIP. 19720303 200003 1 002 Pembimbing II Palu,November 2010 Ketua Program Studi S1 Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako Kusnindar A Chauf, ST, MT Nip. 19740120 200003 1 003 iv KATA PENGANTAR Alhamdulillah,SegalapujisyukurbagiAllahSWTyangtelahmemberi karuniakesehatandankesempatankepadapenulisuntukmenyelesaikanTugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang telahmemberiketeladanantauhid,ikhtiardankerjakerassehingggamenjadi panutandalammenjalankansetiapaktifitaskamisehari-hari,karenasungguh suatuhalyangsangatsulityangmengujiketekunandankesabaranuntuktidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini. Penulisanskripsiinimerupakansalahsatusyaratuntukmenyelesaikan studipadaProgramStudiStaraSatu(S1)JurusanTeknikSipilFakultasTeknik Universitas Tadulako. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA KECAMATAN PINEMBANI Bebansebagaimahasiswauntukmenuntunilmusebanyak-banyaknya tidakhanyadibangkukuliahtapijugadiluarlingkungankampusmerupakan tanggungjawabedukasiyangharusdimanfaatkansebaik-baiknya.Untukitu penulis sadar lamanya waktu studi yang di butuhkan untuk menempuh jenjang S1 inibukanmerupakanpencapaianyangsempurna,tapiiniadalahyangterbaik yangbisapenuliscapai.Jenjangpendidikanyangsekarangditempuhsungguh merupakanjembatanuntukmenggapaicita-cita.Untukituterimakasihyangtak terhinggakepadaayahandakutercintaAbdulKadirdanibundakuMilla,atas segaladoa,nasehat,kasihsayang,bimbingan,dorongan,pengertian, kesabarannya,dankerjakerasnyasetiapwaktuagarputra-putrinyabisaterus sekolahsetinggi-tingginya.Saudara-saudaraku;RusminKadir,RestiKadir, RiaKadir,SitiHardiantiKadir,Amma,Arman,terimakasihatasdoanya, pengertiannya,dukunganmorildanmaterialnya,kalianadalahpanutanbagiku. TerimakasihyangtakterhinggakepadaKakekKasing,BBA,NenekHasbiah, v Nenek Kariatisebagai orangtuakedua selama penulis menuntut ilmu di Fakultas TeknikUniversitasTadulakoyangselalumemberikasihsaying,dukungandoa dan moril serta nasehat-nasehat yang sangat berharga. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan rasa hormat serta terima kasihyangsedalam-dalamnyaKepadaBapakAlifiYunar,ST.MTselaku pembimbingIdanBapakTotokHaricahyono,ST.MTselakupembimbingII yangsenantiasameluangkanwaktunyauntukmemberikanbimbingan,koreksi, dan arahan selama penyusunan Skripsi ini.Terima kasih juga penulis ucapkan kepada: 1.BapakDrs.SahabuddinMustafa,M.Si,SelakuRektorUniversitas Tadulako.2.BapakIr.H.AndiHasanuddinAzikinM.SiselakuDekanFakultas Teknik Universitas Tadulako. 3.BapakIr.BurhanTatongselakuPembantuDekanIFakultasTeknik Universitas Tadulako. 4.Ibu Ir. Shyama Maricar, M.Si selaku Pembantu Dekan II Fakultas Teknik Universitas Tadulako 5.IbuIr.PudjiAstutiek,M.SiselakuPembantuDekanIIIFakultasTeknik Universitas Tadulako 6.BapakNurhidayat,ST.MTselakuKetuaJurusanTeknikSipilFakultas Teknik Universitas Tadulako. 7.BapakKusnindarAbd.Chauf,ST.MTselakuKetuaProgramStudiS1 Fakultas Teknik Universitas Tadulako. 8.BapakIr.ArodyTanga,MTselakuKetuaKonsentrasiBidangKeairan Fakultas Teknik Universitas Tadulako9.BapakYassirArafat,ST.MTdanBapakIr.BurhanTatongsebagai Dosen Wali. 10.TimDosenPenguji,BapakIr.H.AndiHasanuddinAzikinM.Si,Bapak Ir.ArodyTanga,MT,BapakYassirArafat,ST.MT,BapakDR.Andi Rusdin, ST.MT.M.Sc, dan Bapak DR. Sance Lipu, ST.M Eng, yang telah memberikan masukan berarti selama ujian. vi 11.Seluruh Dosen Fakultas Teknik Universitas Tadulako. 12.Seluruh Staf Pegawai Fakultas Teknik Universitas Tadulako 13.Bapak Kepala Balai Wilayah Sungai Sulawesi III Sulawesi Tengah. 14.SahabatkuNaftaliPali,YoelPasang,Amd,SuardiSada,Amd,terima kasih doa dan pengertiannya selama ini. 15.Teristimewa buatAdeAbydanAdeAnzy, terima kasihdoadandukungan morilnya selama ini, Tetap sayang sama orang tua na.!!!! 16.Sahabat-sahabatSmile05:Indrawan,Ikbal,Acal,Zul,Adit,Edi, Febri,Hendra,Amin,Opan,Windra,Amd,Memet,Acang,Imam, Iman,Mukti,Awin,Odet(Alm),Jefri,Rifki,Ucang,Sigit,Ipul,Ijal, Fikal, Adri, Ikhy, Sahab, Wawan, Ready, Josua, Randi terima kasih atas semuabantuanya,sukadukanya,selalumenemanidariawalkuliahhingga sekarang ini, dan makasih untuk kebersamaannya. Smangat...Frenn...!!!! 17.Sahabat-sahabatseperjuangankuCivil05;Yuyun,Aci,Intan,ST,Alfi, Mida,ST,Anti, Degus,ST,Dita,ST,Vivi, dan teman-teman yang lain yang tidak sempat di tulis satu persatu. Thanx tuk semuanya guys.!! 18.Teman-temanseperjuanganlainnya,seniordanjuniorkuyangtidaksempat disebutsatupersatu.Terimakasihataskebersamaanyangmenyenangkan selama ini.Atasjerihpayah,bimbingan,bantuansertadoronganyangberhargaitu, penulistidakdapatmemberikanbalasjasaapapun,kecualimemohonkepada Allah SWT agar melimpahkan rahmat-Nya kepada mereka semua. Penulismenyadaribahwapenulisaninimasihjauhdarisempurna,dan segala kritikan serta saran-saran yang menuju ke arah perbaikan tulisanini sangat diharapkan.Semogatulisaninibergunabagiilmupengetahuandanbermanfaat bagi kita semua serta mendapatkan Ridho Allah SWT. Amien. Palu,November 2010 Penulis, Ramli Kadirvii ABSTRACT RAMLIKADIR,F11105090.MicroHydroPowerPlantDesignatMarimpa River at Pinembani Subdistrict (guided by Alifi Yunar and Totok Haricahyono). The research is donedue to the lacleofelectricity in pinembani area, thus thisisthemainreasortoexplorethepotencyofMarimpariveofortheMicro Hydro Power Development. The objective of this study is to calculate the rate of dependable flow, that the electricity could be produced and to design the Micro Hydro Power Scheme. Thestudy beginwiththecollectionofsecondarydata,such as the data of rainfall,climaticdata,catchmentarea,population,thatgainedfromBalai WilayahSungaiSulawesiIIIandBadanPusatStatistikSulawesiTengah.The MethodthatapplyforevapotranspirationcalculationisPenmanModification. Dependable flow analyzed by using F. J. Mock method. The research result shows thatthedependableflowaccordingtoF.J.Mockmethodis0,064m3/sandthe energy produced is 3,696 kW. Key Words : Rate of flow, energy, design. viii ABSTRAK RAMLI KADIR, F 111 05 090.Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani (Dibimbing oleh Alifi Yunar dan Totok Haricahyono). Penelitian ini dilatar belakangi oleh kondisi daerah Pinembani yang belum terjangkaujaringanlistrik,merupakanalasanmendasaruntukmemberdayakan potensiairsungaiMarimpamenjadisumberPembangkitListrikTenagaMikro Hidro (PLTMH). Studiinibertujuanuntukmenghitungdebitandalan,dayayangdapat dihasilkandanmembuatdesaindasarPembangkitListrikTenagaMikroHidro (PLTMH). Dalammemulaistudiinidilakukanpengumpulandatasekunder,seperti datacurahhujan,dataklimatologi,Catchmentarea,datapenduduk,yang diperolehdariBalaiWilayahSungaiSulawesiIIIdanBadanPusatStatistik SulawesiTengah.MetodeyangdigunakandalamperhitunganEvapotranspirasi yaituMetodePenmanModifikasi.PerhitunganDebitAndalanmenggunakan MetodeF.J.Mock.HasilpenilitianmenunjukanbahwaMetodeF.J.Mock menghasilkandebitandalansebesar0,064m3/detikdandayayangdihasilkan sebesar 3,696 kW. Kata Kunci : Debit Andalan, Daya, Desain. ix DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..... i LEMBAR PENGESAHAN .. ii LEMBAR PERSETUJUAN .. iii KATA PENGANTAR .. iv ABSTRACTvii ABSTRAK.viii DAFTAR ISI ........ix DAFTAR TABEL ....xii DAFTAR GAMBAR ...xiv DAFTAR LAMPIRAN xvi BABIPENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .... 1 1.2 Rumusan Masalah.2 1.3 Maksud dan Tujuan... 2 1.4 Manfaat Penelitian ...... 2 1.5 Metode Penulisan .... 3 BAB IIGAMBARAN UMUMLOKASI PENELITIAN 2.1 Letak Daerah Penelitian .....4 2.2 Kondisi Sosial Ekonomi.....4 2.2.1Tata Guna lahan4 2.2.2Pendidikan....5 2.2.3Populasi. 5 2.3 Kondisi Topografi ......5 2.3.1Gambaran Umum Lokasi.. 5 2.3.2Peta Topografi... 6 2.4Kondisi Hidrologis.6 x 2.4.1Umum.... 6 2.4.2Iklim...... 6 2.4.3Kualitas Air... 11 2.4.4Curah Hujan..11 BAB IIITINJAUAN PUSTAKA 3.1 Umum........ 16 3.2 Debit Andalan.......16 3.2.1Metode Penman Modifikas.17 3.2.2Metode F.J.Mock .19 3.3 Tinjauan Teknis..... 23 3.3.1Pengertian dan Prinsip PLTA.. 23 3.3.2Penentuan Tinggi Jatuh Efekti24 3.3.3Penentuan Debit Turbin... 25 3.4 Klasifikasi PLTA......26 3.4.1Penggolongan Berdasarkan Tinggi Terjunan.. 26 3.4.2Penggolongan Menurut Aliran Air.. 26 3.5 Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro.. 27 3.5.1Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air. 27 3.5.2Penerapan Teknologi Mikro Hidro.28 3.5.3Rencana Konsep Rancang Bangun Mikrohidro ... 29 3.5.4Komponen Pokok Mikro Hidro..30 3.6 Pemilihan Turbin... 37 3.6.1Kriteria Pemilihan Jenis Turbin... 38 3.7 Perencanaan Daya Listrik.........41 BAB IVMETODELOGI PENELITIAN 4.1 Lokasi Penelitian ...43 4.2 Alat dan Bahan Penelitian..... 43 4.3 Langkah-langkah Penelitian ... 43 4.4 Pengumpulan Data .....44 4.5 Bagan Alir Penelitian. 46 xi BAB VANALISIS DAN PEMBAHASAN 5.1 Debit Andalan........ 47 5.1.1Evaluasi Data... 47 5.1.2Perhitungan Evapotranspirasi Potensial ... 47 5.1.3Perhitungan Debit Andalan Sungai..52 5.2 Debit Banjir........ 68 5.2.1Analisis Frekuensi... 68 5.2.2Debit Banjir Rancangan Metode Rasional ..73 5.3 Desain Dasar......75 5.4 Data Desain.... 75 5.5 Desain Dasar Pekerjan Sipil... 76 5.5.1Bangunan Pengalih Aliran (Cofferdam).. 76 5.5.2Bendung.. 77 5.5.3Bangunan Pengambilan (Intake)......82 5.5.4Saluran Pembawa.... 85 5.5.5Bangunan Pengendap Sedimen87 5.5.6Pipa Pesat (Penstock).. 90 5.5.7Kehilangan Tenaga (Head Loss). 92 5.5.8Rumah pembangkit.95 5.5.9Saluran Pembuang Akhir (Tail Race).. 95 5.6 Kapasitas Daya dan Produksi Energi .... 96 BAB VIPENUTUP 6.1 Kesimpulan ... 98 6.2 Saran...... 98 DAFTAR PUSTAKA GAMBAR DESAIN LAMPIRAN xii DAFTAR TABEL

Tabel2.1Kelembaban Relatif Stasiun Porame.... 7 Tabel2.2Temperatur Rata-Rata Bulanan Stasuin Porame...... 8 Tabel2.3Kecepatan Angin Bulanan Stasiun Porame...... 9 Tabel2.4Penyinaran Matahari Bulanan Stasiun Porame...10 Tabel2.5Curah Hujan Bulanan Stasiun Porame..... 12 Tabel 3.1Hubungan antara T dengan Ea, W dan f(t)........................... 18 Tabel3.2Radiasi Ekstra Matahari (Ra) Dalam Evaporasi Ekivalen(mm/hr) Dalam Hubungannya dengan Letak Lintang....18 Tabel3.3Maksimum Penyinaran Matahari....19 Tabel3.4Daerah Operasi Turbin..... 38 Tabel3.5Efisiensi Turbin . 39 Tabel5.1Perhitungan Evapotranspirasi Bulanan dengan MetodePenman Modifikasi.. 51 Tabel5.2Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2000... 56 Tabel5.3Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2001... 57 Tabel5.4Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2002... 58 Tabel5.5Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2003... 59 Tabel5.6Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2004... 60 xiii Tabel5.7Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2005... 61 Tabel5.8Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2006... 62 Tabel5.9Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2007... 63 Tabel5.10Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2008... 64 Tabel5.11Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock SungaiMarimpa Thn.2009... 65 Tabel5.12Debit Andalan Sungai Marimpa 66 Tabel5.13Hasil Perhitungan Debit Andalan Metode F.J.Moc ... 67 Tabel5.14Curah Hujan Rerata Bulanan Maksimum 68 Tabel5.15Uji Konsistensi C.H.Bulanan Maksimum Metode RAPS.70 Tabel5.16Analisis Frekuensi Metode Gumbel .. 73 Tabel5.17Analisis Banjir Metode Rational Berdasarkan Analisisfrekuensi Metode Gumbel . 74 Tabel5.18Koefisien Kehilangan Tenaga pada Bengkokan Pipa .93 Tabel5.19Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga pada Belokan Pipa .93 Tabel5.20Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga pada Tiap Belokan .94 Tabel5.21Kapasitas Bangkitan Energi PLTMH Marimpa 97 xiv DAFTAR GAMBAR Gambar2.1GambarLokasi Penelitian.... 13 Gambar2.2Lokasi Penelitian....... 14 Gambar2.3Daerah Cathment Area ....... 15 Gambar3.1Komponen Pokok Mikrohidro .... 31 Gambar 3.2Diagram Aplikasi Berbagai Jenis Turbin ............... 41 Gambar4.1Bagan Alir Penelitian......................................................... 46 Gambar5.1Kurva Durasi Debit Aliran Sungai.................................... 66 Gambar5.2Grafik Debit Andalan Dengan Metode F.J.Mock ............... 67 Gambar5.3Grafik Curah Hujan Rerata Daerah Bulanan Maksimum .. 68 Gambar5.4Grafik Analisis Curah Hujan Rancangan Metode Gumbel. 73 Gambar5.5Grafik Banjir Rancangan Metode Rational Berdasarkan Analisis Frekuensi Metode Gumbel ................................... 75 Gambar5.6Sketsa PenampangRata-Rata Sungai Marimpa............... 80 Gambar5.7Tinggi Muka Air di Atas Mercu Bendung......................... 81 Gambar5.8Sketsa Bangunan Bendung dan Intake.............................. 82 Gambar5.9Type Pintu Intake..............................................................84 Gambar5.10Sketsa Potongan Memanjang Saluran Pembawa..............86 Gambar5.11Skema Potongan Memanjang Bangunan PengendapSedimen.............................................................................87 Gambar5.12Sketsa Bangunan Kantong Sedimen.................................. 90 xv Gambar5.13Koefisien Kehilangan Tinggi Energi Untuk Peralihan-Peralihan Saluran Trapesium ke Pipa, dan Sebaliknya..... 92 Gambar5.14Ketersediaan Daya & Produksi Energi.............................. 97

xvi DAFTAR LAMPIRAN Lampiran ATabel PN.1 Hubungan Suhu (T) dengannilai ea (mbar),W, (1-W) dan f (t) 100 Lampiran B Tabel PN.2 Besaran Nilai Angot (Ra) dalam EvaporasiEkivalen (mm/hari) dalam hubungannya denganletak lintang (untuk daerah Indonesia, antara 5 LU sampai 10 LS)..101 Lampiran CTabel PN.3 Hubungan nilai (Rs) dengan (Ra) dan (n/N)Rs = (0,25 + 0,54 n/N). Ra 102 Lampiran DTabel PN.4 Hubungan antara (ea) dan (ed) untuk berbagaikeadaan (RH) guna penggunaan rumus Penman. 103 Lampiran ETabel PN.5 Besaran f (ed), f (ed) = 0,34 0,044 ??????, guna perhitungan rumus Penman..104 Lampiran FTabel PN.6 Besaran f (n/N), f (n/N) = 0,1 + 0,9 n/N,guna perhitungan rumus Penman105 Lampiran GTabel PN.7 Besaran f (u), f (u) = 0,27 (1 + U x 0,864),guna perhitungan rumus Penman.105 Lampiran HTabel PN.8 Besaran angka koreksi (c) bulanan untuk rumus Penman (berdasarkan perkiraan perbandingan kecepatanangin siang/malam di daerah Indonesia).106 Lampiran I Tabel Nilai Q/n0,5 dan R/n0,5 106 Lampiran JTabel Hubungan Reduksi Data Rata-rata (Yn) dengan Jumlah Data (n)....107 Lampiran K Tabel Hubungan Antara Deviasi Standar (Sn) dan ReduksiData dengan Junmlah Data (n) .108 LampiranLData Curah Hujan Harian ....109 LampiranMDokumentasi Lokasi Penelitian. 119 1BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Listrikmerupakansalahsatuutilitasutamaperumahanyangharus dipenuhididalampembangunansuatuperumahanbaikperumahan sederhanamaupundidalampembanguanrumahsusun.Permasalahan yangadasaatiniadalahterbatasnyasuplaitenagalistrikyang mengakibatkan krisis energi tenaga listrik. Daerah-daerahterpencildanpedesaanumumnyatidakterjangkau jaringanlistrik.Dalamkondisidinamika,solusiyangmemadaiadalah denganmenyediakanpembangkitlistriksetempatsepertigenerator (genset)yangmenggunakanbahanbakarminyak(BBM).Solusilainnya adalahmenggunakansumberenergilainyangberasaldariair,angin, cahayamatahari,danbiomass.Systeminilazimdisebutdengan pembangkitlistrikskalakeciltersebar(PSKTersebar)yangdianjurkan untukmenggunakanenergiterbarukan.Halinijugatidakmemungkinkan bagiperumahandiperkotaanmengingatkrisisnyaenergyyangadapada saat ini. Mikrohidroadalahistilahyangdigunakanuntukinstalasi pembangkitlistrikyangmenggunakanenergyair.Kondisiairyangbisa dimanfaatkansebagaisumberdaya(resources)penghasillistrikadalah memilikikapasitasalirandanketinggiantertentudariinstalasi.Semakin besarkapasitasaliranmaupunketinggiannyadariinstalasimakasemakin besar energy yang bias dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. DenganmelihatkeadaandaerahPinembanidansekitarnyayang belumterjangkaujaringanlistrik,merupakanalasanmendasaruntuk memberdayakanpotensiairsungaiMarimpamenjadisumberpembangkit tenagalistrikyangdiharapakandapatmembantumasyarakatPinembani, 2khusunyadesaDangaraadalammeningkatkankeadaanekonomidan memenuhikebutuhankelistrikandidaerahtersebut.Untukitulahakan direncanakanPLTMHyangsystempengalirannyamenggunakansaluran terbuka dan tertutup (pipa). Dalampenulisantugasakhirini,penulisakanmembahastentang Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani. 1.2Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada penulisan ini adalah : 1.Debit yang dihasilkan dari aliran sungai Marimpa.2.Daya yang bisa dihasilkan dari aliran sungai Marimpa. 3.Besarnyakebutuhanlistrikyangakandigunakanmasyarakatdesa Dangraa. 1.3Maksud dan Tujuan Maksuddaripenulisaniniadalahuntukmelakukansuatusurvey danstudykelayakanpemanfaatansumberairsungaiMarimpadalam Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) yang bisa memenuhi kebutuhan listrik pada masyarakat Pinembani. Tujuanpenulisaniniyaituuntukmenghitungdebitandalan,daya yangbisadihasilkandanmembuatdesaindasarPembangkitListrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dengan mengacu pada sistem sejenis yang sudah terpasang di daerah lain. 1.4Manfaat Penelitian SecarakhususPerencanaanPLTMHdiSungaiMarimpa diperuntukkanbagipenulismengaplikasikanilmunyayangdiperolehdari FakultasTeknikJurusanTeknikSipilUniversitasTadulakopadaSungai MarimpaKecamatanPinembani,secaraumumPerencanaanPLTMHdi Sungai Marimpa dengan daya yang dihasilkan akan diperuntukkan sebagai 3peneranganuntukmasyarakat,pendidikan,industrikecilmaupunlahan penelitian yang mungkin dapat dilaksankan didaerah tersebut. 1.5Metode Penulisan Dalam penulisan ini, penulis menggunakan beberapa metode yaitu:1.Studi Pustaka Yaituberupastudiliteraturesertamengutipbagian-bagianyangada relevansinya dengan judul tugas akhir ini. 2.Pengumpulan Data Mencaridata-data yangdiperlukandalam penulisan tugas akhir,data-datanya berupa : a.DataPrimer,adalahdatayangdiperolehlangsungdarilapangan oleh peneliti. b.Data Sekunder, adalah data yang diperoleh atau dikumpulkan dari berbagai sumber. 3.Pengolahan Data Data-datayangtelahdiperolehbaikdataprimermaupundata sekunder diolah untuk dianalisa. 4.Analisa dan Pembahasan Melakukananalisaterhadappokokpermasalahanpenulisanyang didukungolehdatayangdiperolehsertavariable-variabellainyang sesuai, dan memberikan pembahasan terhadap hasil yang diperoleh. 5.Kesimpulan dan Saran Memberikankesimpulandansaranmengenailangkahapayangbisa dilakukan terhadap permasalahn yang diteliti. 4BAB II GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN 2.1Letak Daerah Penelitian LokasipenelitianiniterletakdiDesaDangraayaitudiKecamatan Pinembani Kabupaten Donggala.JarakantaraDesaDangraakecamatanPinembanidengankotaPalu 48 km yang dapat ditempuh dengan menggunakan kendaraan roda 4 sejauh 30kmdandilanjutkandenganmenggunakankendaraanroda2sejauh18 km. RencanaPembangkitListrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)ini berada padabagianhuluBangkalang(Sungai)Marimpa.Jarakantarapusatdesa Dangraa Kec.Pinembani dengan lokasi rencana PLTMH adalah lebih kurang 4 km, dengan Pemukiman terdekat adalah 2 km. 2.2. Kondisi Sosial Ekonomi 2.2.1.Tata Guna Lahan Desa Dangaraa dengan luas wilayah 7,24 Km2 terdiri dari :-Lahan Kering a.Bangunan Halaman2,3Ha. b.Kebun 124Ha. c.Huma 25 Ha. d.Rawa1Ha. e.Hutan Negara 227Ha. f.Lahan Kosong 136Ha. g.Lainnya183Ha.- Tanah Sawah Irigasi Sederhana 25,7 Ha.Jumlah 724Ha. Bagianhulusungaiinimasihmerupakankawasanhutan.SedangkandisekitarrencanapembangunanPLTMHini,sungai 5mengalirmelaluikawasanperkebunancoklatdankelapa masyarakat.Tatagunalahanpadalokasirencanabangunan pengambilanhinggarumahpembangkitadalahlahanperkebunan masyarakat. 2.2.2.Pendidikan Denganasumsianakusiasekolahterdapat25%sehingga jumlah penduduk usia sekolah pada desa ini adalah 53 anak. Sarana pendidikanyangadaadalahISDdenganruangkelassejumlah3 buah dan ruang belajar 6 buah. 2.2.3.Populasi Padatahun2008(datastatistikterakhir),jumlahpenduduk desaDangaraa315jiwadenganjumlahrumahtangga67KK. DenganluaswilayahDesaDangaraa7,24km2,makakepadatan pendudukdesainiadalahhanya14jiwa/km2.(Sumber:Badan PusatStatistik Sulawesi Tengah). 2.3Kondisi Topografi 2.3.1.Gambaran Umum LokasiKecamatan Pinembani merupakan sebagian besar wilayahnya adalahpegunungan.SalahsatusungaipadakecamatanPinembani adalahsungaiMarimpayangterletakdidesaDangraayang menjadi wilayah penelitianuntuk perencanaan PLTMH. Topografi disekitarlokasirencanaPLTMHSungaiMarimpaadalah perbukitan.tinggitebingrata-rata2meterdengankemiringan450. Darirencanabendung/intakekehilir,kemiringandasarsungai adalah 9,88 % dan tinggi tebing rata-rata 3 meter. Skema PLTMH iniberadapadabagian kanansungai dengan pertimbangantopografilebihdatardanratadaripadabagiankiri sehingga dalam perencanaannya lebih muda. 62.3.2.Peta TopografiDalamstudiinidigunakanpetatopografiyaitupetarupa bumiIndonesiaskala1:50.000sumberBAPPEDA.Disamping itu,jugadigunakanpetatopografidisekitarlokasidenganskala 1:10.000yangmencakuplokasibendung,jalurpipadanrumah pembangkit dari hasil pengukuran langsung di lapangan. 2.4Kondisi Hidrologis 2.4.1.Umum PadaperencanaanpembangunanPLTMHini,datahidrologi digunakanuntukmemperhitungkandayadandimensistruktur bangunansipilyangdiperlukan.Datahidrologiyangdiperlukan gunamerencanakanPLTMHantaralain:datacurahhujan,data klimatologi,perhitungandebitjangkapanjang(longtermrunoff) dan perhitungan tinggi banjir. Sehubungandenganpemanfaatansumberdayaairsungai Marimpaini,Datayangdigunakanberupadatasekunderyangdi perolehdarikantorBadanPusatStatistik(BPS)SulawesiTengah, kantorBAPEDASulawesiTengahKantorPUDirektoratJenderal Sumber Daya Air Balai Sulawesi III.2.4.2.Iklim BerdasarkandataklimatologipadastasiunLalundu,dengan serialdatadari tahun 2000 sampai dengan 2009, dibuatlah tabulasi iklimsepertiyangdisajikanpadatabel2.1sampaidengan2.4. sebagai berikut : 7Tabel 2.1.Kelembaban Relatif Stasiun Porame 7 8Tabel 2.2.Temperatur Rata-rata Bulanan Stasiun Porame 8 9Tabel 2.3.Kecepatan Angin Bulanan Stasiun Porame 9 10Tabel 2.4.Penyinaran Matahari Bulanan Stasiun Porame 10 112.4.3Kualitas Air Saatdilakukansurveytidaktampakadanyatanda-tanda kehawatirantentangkualitasair.Halinijugaditunjukkanoleh adanya ternakmasyarakat yangmemakai airsungai inisebagai air minum. 2.4.4 Curah Hujan BerdasarkandatacurahhujanharianpadastasiunTanamea danPorame,denganserialdatadaritahun2000sampaidengan 2010, dibuatlah tabulasi curah hujan bulanan seperti yang disajikan pada tabel 2.5. sebagai berikut: 12Tabel 2.5.. Curah Hujan Bulanan Stasiun Porame (mm/bln.) 12 13L Gambar 2.1 Lokasi Penelitian 13 14 Gambar 2.2 Lokasi Penelitian14 15 Gambar 2.3 Daerah Cathment Area 15 16BAB III TINJAUAN PUSTAKA 3.1Umum PembangkitListrikTenagaMikroHidro(PLTMH),mempunyai kelebihandalamhalbiayaoperasiyangrendahjikadibandingkandengan PembangkitListrikTenagaDiesel(PLTD),karenaminihidro memanfaatkanenergisumberdayaalamyangdapatdiperbarui,yaitu sumberdayaair(Endardjo,et,all1998).Denganukurannyayangkecil penerapanmikrohidrorelativemudahdantidakmerusaklingkungan. Rentangpenggunaannyacukupluas,terutamauntukmenggerakkan peralatanataumesin-mesinyangtidakmemerlukanpersyaratanstabilitas tegangan yang akurat (Endardjo, et, all 1998). Analisahidrologisangatdiperlukandalammerencanakan pembangkit listrikmikrohidro,yaitu untukmenentukan debit andalan dan debit pembangkityangdiperlukan untuk menentukan kapasitasdan energi yang dihasilkan oleh PLTMH tersebut. 3.2Debit Andalan GunamendapatkamkapasitasPLTM,tidakterlepasdari perhitunganberapabanyakairyangdapatdiandalakanuntuk membangkitkanPLTM.Debitanadalanadalahdebitminimum(terkecil) yangmasihdimungkinkanuntukkeamananoperasionalsuatubangunan air, dalam hal ini adalah PLTM. Debitminimumsungaidianalisisatasdasardebithujansungai. DalamperencanaanPembangkitListrikTenagaMikrohidroini, dikarenakanminimalnyadatamakametodeperhitungandebitandalan menggunakanmetodesimulasiperimbanganairdariDr.F.J.Mock (KP.01,1936).DengandatamasukandaricurahhujandiDaerahAliran Sungai, evapotranspirasi, vegetasi dan karakteristik geologi daerah aliran. 17Metodeinimenganggapbahwaairhujanyangjatuhpadadaerah aliran (DAS) sebagian akan menjadi limpasan langsung dan sebagian akan masuktanahsebagaiairinfiltrasi,kemudianjikakapasitasmenampung lengastanahsudahterlampaui,makaairakanmengalirkebawahakibat gaya gravitasi 3.2.1 Metode Penman ModifikasiDataterukuryangdibutuhkanyaituletaklintang(LL),suhuudara (t),kecerahanmatahari(n/M),kecepatanangin(u)dankelembaban relatif (RH) dengan rumus : Eto =c x Eto* Eto* =W(0,75 x Rs Rn1) + (1 W) x (f(u) x (ea ed) (3.1) Dimana : c= Factor koreksi penmanw= Factor penimbangan untuk suhu dan elevasi daerah Rs= Jumlah radiasi gelombang pendekRs= (0,25 + 0,54 n/M) x Ra ..(3.2) Ra= Radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar Atmosfer(mm/hr) n=Rata-rata cahaya matahari sebenarnya dalam satu hari (jam) N= Lama cahaya matahari maksimum yang mungkin dalam satu hari Rn= Radiasi bersih gelombang panjang (mm/hr) Rn= f(t) x f(ed) x f(n/N)(3.3) f(t)= fungsi suhu f(ed)= fungsi tekanan uap f(n/N)= fungsi kecerahan mataharif(u)= 0,27 (1 + u x 0,864) ............................................(3.4) f(u)= fungsi kecepatan angin f(n/N)= 0,1 + 0,9 n/N .......................................................(3.5) 18ea-e= defisit tekanan uap yaitu selisih antara tekanan uap jenuh (ea) pada T rata-rata dalam (mbar) dan tekanan uap sebenarnya (ed) dalam (mbar) ea=ed= ea x RH/100..........................................................(3.6)

Tabel 3.1. Hubungan antara T dengan Ea, W dan f(T) Tabel3.2.Radiasiekstramatahari(Ra)dalamevaporasiekivalen (mm/hari) dalamhubungandengan letak lintang (untukdaerah Indonesia, antara 5 LU - 10 LS) Ea W (1 - W)mbar20 23,40 0,68 0,32 14,6021 24,90 0,70 0,30 14,8022 26,40 0,71 0,29 15,0023 28,10 0,72 0,28 15,2024 29,80 0,73 0,27 15,4025 31,70 0,74 0,26 15,7026 33,60 0,75 0,25 15,9027 35,70 0,76 0,24 16,1028 37,80 0,77 0,23 16,3029 40,10 0,78 0,22 16,5030 42,40 0,78 0,22 16,7031 44,90 0,79 0,21 17,0032 47,60 0,80 0,20 17,2033 50,30 0,81 0,19 17,5034 53,20 0,81 0,19 17,7035 56,20 0,82 0,18 17,9036 59,40 0,83 0,17 18,1037 62,80 0,84 0,16 18,3038 66,30 0,84 0,16 18,5039 69,90 0,85 0,15 18,70suhu (T) f (T)Elevasi 1 - 250 m19Tabel 3.3.Maksimum Penyinaran Matahari (N) 3.2.2. Metode Meteorological Water Balance Dr. F.J. Mock Metode ini ditemukanoleh Dr. F.J. Mockpada tahun 1973 dimanametodeinididasarkanatasfenomenaalamdibeberapa tempatdiIndonesia.Denganmetodeini,besarnyaalirandaridata curahhujan,karakteristikhidrologidaerahpengalirandan evapotranspirasidapatdihitung.Padadasarnyametodeiniadalah hujan yang jatuh pada catchment area sebagian akan hilang sebagai evapotranspirasi,sebagianakanlangsungmenjadialiran permukaan(directrunoff)dansebagianlagiakanmasukkedalam tanah (infiltrasi), dimana infiltrasi pertama-tama akan menjenuhkan topsoil,kemudianmenjadiperkolasimembentukairbawahtanah (groundwater) yangnantinya akan keluar kesungaisebagai aliran dasar (base flow). Adapun ketentuan dari metode ini adalah sebagai berikut : 1.Data meteorologi Data meterologi yang digunakan mencakup : a.Data presipitasi dalam hal ini adalah curah hujan bulanan dan datacurah hujan harian.b.Dataklimatologiberupadatakecepatanangin,kelembapan udara,tempraturudaradanpenyinaranmatahariuntuk menentukanevapotranspirasipotensial(Eto)yangdihitung berdasarkan metode Penman Modifikasi 2.Evapotranspirasi Aktual ( Ea) Penentuanhargaevapotranspirasiactualditentuakan berdasarkanpersamaan: LintangUtaraLintangSelatan10 11,60 11,80 12,00 12,30 12,60 12,70 12,60 12,40 12,10 11,80 11,60 11,505 11,80 11,90 12,00 12,00 12,30 12,30 12,40 12,30 12,10 12,00 11,90 11,800 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00Jul Aug JanPeb Apr Mar Mei JunJul Aug Sep Okt Mei JunSept Nop Des OktApr Peb Mar Nop Des Jan20E= Etox d/30 x m...(3.7) E= Eto x (m / 20) x (18-n) .. (3.8) Ea= Eto E(3.9) Dimana: Ea= Evapotranspirasi aktual (mm) Eto = Evapotranspirasi potensial (mm) d =27 (3/2) x n n =jumlah hari hujan dalam sebulan m= Perbandinganpermukaantanahtanahyangtidak tertutupdengantumbuh-tumbuhanpenahanhujankoefisien yang tergantung jenis areal dan musiman dalam % ) m=0untuk lahan dengan hutan lebat. m= Untuk lahan dengan hutan sekunder pada akhir musim dan bertambah 10 % setiap bulan berikutnya. m=10 40% untuk lahan yang erosi m=30 50 % untuk lahan pertanian yang diolah( sawah ) 3.Keseimbangan air dipermukaan tanah (S) a.Air hujan yang mencapai permukaan tanah dapat dirumuskansebagai berikut : AS=R Ea . (3.10) Dimana: S = Keseimbangan air dipermukaan tanah R= Hujan Bulanan Ea = Evapotranspirasi Aktual Bilahargapositif(R>Ea)makaairakanmasukkedalam tanahbilakapasitaskelembapantanahbelumterpenuhi. Sebaliknyabilakondisikelembapantanahsudahtercapai maka akan terjadi limpasan permukaan (surface runoff). Bila harga tanah AS negatif ( R > Ea ) , air hujan tidak dapat masukkedalamtanah(infltrasi)tetapiairtanahakankeluar dan tanah akan kekurangan air (defisit)21b. Perubahan kandungan air tanah (soilstorage) tergantungdari harga AS.BilaAS negatif maka kapasitas kelembapan tanah akankekurangandanbilahargaASpositifakanmenambah kekurangan kapasitas kelembapan tanah bulan sebelumnya. c. Kapasitas kelembapan tanah (soil moisture capacity). Didalam memperkirakankapasitaskelembapantanahawaldiperlukan padasaatdimulainyaperhitungandanbesarnyatergantung darikondisiporositaslapisantanahatasdaridaerah pengaliran.Biasanya diambil 50s/d 250 mm, yaitu kapasitas kandungan air didalam tanah per m3. semakin besar porositas tanah maka kelembapan tanah akan besar pula. d.Kelebihan Air (water surplus) Besarnya air lebih dapat mengikuti formula sbb : WS= AS - Tampungan tanah ...(3.11) Dimana: WS= water surplus S= R- Ea Tampungan Tanah= Perbedaan Kelembapan tanah. 4.Limpasandanpenyimpananairtanah(RunoffdanGround Water storage ). a.Infiltrasi (i) Infiltrasiditaksirberdasarkankondisiporositas tanahdankemiringandaerahpengaliran.Dayainfiltrasi ditentukanolehpermukaanlapisanatasdaritanah.Misalnya kerikilmempuyaidayainfiltrasiyanglebihtinggi dibandingkandengantanahliatyangkedapair.Untuklahan yang terjal dimana air sangat cepat menikis diatas permukaan tanahsehinggaairtidakdapatsempatberinfltrasiyang menyebabkandayainfiltrasilebihkecil.Formuladari infiltrasi ini adalah sebagai berikut : 22 i=Koefisien InfiltrasixWS ...(3.12) Dimana:i =Infiltrasi (KoefisienInfiltrasi (i)= 0s/d1,0 ) WS=kelebihan air b.Penyimpanan air tanah (ground water storage) Padapermulaanperhitunganyangtelahditentukan penyimpanan air awalyangbesarnya tergantungdari kondisi geologisetempatdanwaktu.Persamaanyangdigunakan adalah(sumber:PT.TriconJaya,SistimPlaningIrigasi Ongka PersatuanKab. DonggalaHalV-4) Vn=k. (Vn 1)+ (1 + k ) in..(3.13) Dimana: Vn =Volume simpanan ait tanah periode n ( m3) Vn 1 =Volume simpanan air tanah periode n 1 (m3) K =qt/qo= Faktor resesi aliran air tanah (catchment are recessionfactor ).Faktor resesi aliran tanah (k) berkisar antara 0s/d 1 qt = Aliran tanah pada waktu t (bulan ke t) qo= Aliran tanah pada awal (bulan ke 0) in = Infiltrasi bulan ke n (mm) Untuk mendapatkan perubahan volume aliran air dalam tanahmengikuti persamaan : A Vn = Vn - Vn 1 .(3.14) c.Limpasan (Run off) Airhujanataupresipitasiakanmenempuhtigajalurmenuju kesungai.Satubagianakanmengalirsebagailimpasan permukaandanmasukkedalamtanahlalumengalirkekiri dankananyamembentukaliranantara.Bagianketigaakan berperkolasi jauh kedalam tanahhinggamencapai lapisan air tanah.Aliranpermukaantanahsertaaliranantarasering digabungkan sebagai limpasan langsung (direc runoff) 23Untukmemperolehlimpasan,makapersamaanyang digunakan adalah : BF=I- ( AVn ).......................(3.15) Dro =WS I ........(3.16) Ron=BF +Dro...(3.17) Dimana : BF=Aliran dasar (M3/dtk/km) I =Infltrasi (mm) AVn=Perubahan volume aliran tanah (M3) Dro=Limpasan Langsung (mm) WS=Kelebihan air Ron = Limpasan periode n (M3/dtk/km2) d.Banyaknya air yang tersedia dari sumbernya. Persamaan yang digunakan adalah Qn =Ronx A..(3.18) Dimana : Qn= Banyaknya air yg tersedia dari sumbernya periode n (m3/dtk) A= Luas daerah tangkapan (catchment area)Km2 3.3Tinjauan Teknis 3.3.1Pengertian dan prinsip PLTA PembangkitListrikTenagaAir(PLTA)adalahsuatu bentukperubahantenagaairdenganketinggiandandebittertentu menjaditenagalistrik,denganmenggunakanturbinairdan generator.Daya(power)yangdihasilkandapatdihitung berdasarkan rumus berikut (Arismunandar dan Kuwahara, 1991) : P =9,8 x Heff x Q(kW) ...................................................(3.19)

24Dimana : P=Tenaga yang dikeluarkan secara teoritis H=Tinggi air jatuh efektif (m) Q=Debit Pembangkit (m3/det) 9,8=Percepatan grafitasi = 9,81m/s2

Sebagaimanadapatdipahamidarirumustersebutdiatas, dayayangdihasilkanadalahhasilkalidaritinggijatuhdandebit air, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung daripada usaha untuk mendapatkantinggi jatuh airdan debit yang besar secara efektif dan ekonomis. Pada umumnya debit yang besar membutuhkanfasilitasdenganukuranyangbesarmisalnya, bangunanambilair(intake),saluranairdanturbin(Arismunandar dan Kuwahara, 1991). 3.3.2Penentuan Tinggi jatuh Efektif 1.Jenis saluran air Tinggijatuhefektifdapatdiperolehdenganmengurangi tinggijatuhtotal(daripermukaanairpadapengambilansampai permukaanairsaluranbawah)dengankehilangantinggipada saluranair(ArismunandardanKuwahara,1991).Tinggijatuh penuh(Fullhead)adalahtinggiairyangbekerjaefektifpada turbinyangsedangberjalan.Untukjenissaluranair,bila diketahuipermukaanairpadabangunanpengambilandan saluranbawahsertadebitair,makatinggijatuhefektif kemudiandapatditentukan,dengandasarpertimbangan ekonomis.Misalnya,bilakehilangantinggijatuhairdapat dikurangidenganmemperbesarpenampangsaluranairatau memperkecil kemiringannya, maka tinggi jatuh dapat digunakandengan efektif (Arismunandar dan Kuwahara, 1991).2.Jenis waduk atau waduk pengatur Jikanaikturunnyapermukaanairwaduksudahdapat ditentukan,makatinggijatuhefektifmaksimumdanminimum 25dapatditentukansepertidiuraikandiatas,sesuaidengan permukaan airwaduk dalam keadaanmaksimumdanminimum. Namunapanilanaikturunnyapermukaanairyangadasangat besar, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut : a)Tinggi jatuh normalIniadalahtinggijatuhefektifyangdipakaisebagaidasar untuk menentukan tenaga yang dihasilkan atau efisiensi dari turbin. Pada umumnya turbin dapat bekerja dengan efisiensi maksimal pada tinggi jatuh ini. b)Perubahan tinggi jatuh Kapasitasefektifwadukdannaikturunnyapermukaanair wadukditentukanberdasarkanatasdayapuncakyang dihasilkandanlamanyahaliniberlangsung;halini disesuaikandenganhubunganantarapenyediaandan kebutuhantenaga,rencanapenyediaantenagapadamusim kemarau, pemanfaatan air banjir, dan lain-lain. 3.3.3Penentuan Debit Turbin 1.Debit maksimum Debitmaksimumturbinditentukansedemikianrupa sehinggabiayakonstruksinyamenjadiminimumberdasarkan lengkung debitsepuluh tahunterakhir atau lebih. Nilainyapada umumnyaduakalidebitdalammusimkemarau(Arismunandar dan Kuwahara, 1991). 2.Jumlah air pasti Jumlahairpasti(firmwaterquantity)adalahjumlahair yangpastidapatdimanfaatkansepanjangtahun.Inidiperoleh dari jumlah air dalam musim kering dikurangi dengan jumlah air yangdialirkandibagianhiliruntukkeperluanpengairan, perikanan,pariwisata,danlain-lain(Arismunandardan Kuwahara, 1991). 263.4Klasifikasi PLTA 3.4.1PenggolonganBerdasarkanTinggiTerjunan(Arismunandar dan Kuwahara, 1997). Pusatlistrikjenisterusanair(waterway)adalahpusat listrikyangmempunyaitempatambilair(intake)dihulusungai, dan mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient)yangagakkecil.Tenagalistrikdibangkitkandengan memanfaatkan tinggi terjun dengan kemiringan sungai tersebut. Jenisbendungan(dam)adalahjenispusatlistrikdengan bendunganyangmelintangsungaigunamenaikanpermukaanair dibagianhulubendungandanmembangkitkantenagalistrik denganmemanfaatkantinggiterjunyangdiperolehantara disebelah hulu dan hilir sungai. Pusatlistrikjenisbendungandanterusanairmerupakan jenisgabungandarikeduajenistersebutdiatas.Jenisini membengkitkantenagalistrikdenganmenggunakantinggiterjun yang didapat dari bendung dan terusan. 3.4.2Penggolongan Menurut Aliran Air Pusatlistrikjenisaliransungailangsung(runofriver) kerapkalidipakaipadapusatlistrikjenissaluranair.Jenisini membangkitkantenagalistrikdenganmemanfatkanaliranair sungai itu sendiri secara alamiah. Pusatlistrikdengankolampengatur(regulatingpond) mengaturaliransungaisetiaphariatausetiapminggudengan menggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang sungai dan membangkitkan tenaga listrik sesuai dengan perubahan beban. Pusatlistrikjeniswaduk(reservoir)mempunyaisebuah bendunganbesaryangdibangunmelintang.Dengandemikian terjadisebuahdanaubuatan,kadang-kadangsebuahdanauasli dipakaisebagaiwaduk.Airyangdihimpundalammusimhujan 27dikeluarkan padamusim kemarau, jadipusatlistrik jenis inisangat berguna untuk pemakaian sepanjang tahun. Pusatlistrikjenispompa(pumpedstorage)adalahjenis PLTAyangmemanfaatkantenagalistrikyangberlebihanpada musimhujanataupadasaatpemakaiantenagalistrikberkurang padatengahmalam.Padawaktuituairdipompakeatasdan disimpandalamwaduk.Jadipusatlistrikjenisinimemanfaatkan kembali airyangdidapat untuk membangkitkantenaga listrik pada beban puncak pada siang hari. 3.5Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) 3.5.1Perkembangan Pusat Listrik Tenaga AirAkhir-akhirinididuniatermasuknegara-negaramaju, memperhatikan pembangunan PLTA berkapasitas kecil. Pembagian PLTAdengankapasitaskecilpadaumumnyaadalahsebagai berikut(Patty, 1995) : 1. PLTA mikro < 100 kW 2. PLTA mini 100 - 999 kW 3. PLTA kecil 1000 - 10000 kW Dengankemajuanteknis,tinggi=11,5mdapat digunakandankapasitasturbindapatdibuat45kW.Salahsatu sebabbaginegara-negaramajumembangunPLTAberkapasitas keciliniadalahhargaminyakOPECyangterusmeningkat sekarangini,disampingbertambahnyakebutuhanlistrik(Patty, 1995). Di Indonesiasalahsatu programpemerintah adalah listrik masukdesaterpencildidaerahpegunungan,pembangunanPLTA menghubungkan desa ini denganhantarantegangan tinggi tidaklah ekonomis.Berdasarkanpertimbangandiambillangkah-langkah berikutdalamperencanaanPLTAmikrohidrountuksuatudaerah pedesaan (Patty, 1995) : 281.Mempelajaribangunanairirigasi(irigasi,drainasedanlain-lain) yang sudah ada di desa tersebut. 2.Menelitibahanbangunanyangterdapatditempatserta pendidikan masyarakat desa. 3.Menelitimesinyanghendakdipakai,lebihbaikdigunakan mesinyanglebihmahaltetapimemerlukanbiayayanglebih sedikit dan waktu yang lebih singkat untuk reparasi. 3.5.2Penerapan Teknologi Mikro HidroSekaranginimasihmenghadapiberbagaikendala, sehinggabarusebagiankecildaripotensitenagaairyangadadi daerahirigasidansungai-sungaikecildiseluruhIndonesiayang sudahdimanfaatkanuntukpembangkittenagamikrohidro. Kendalautamayangperludiatasidengansebaik-baiknyaadalah bahwasampaisekarangteknologimikrohidrobelumdapat mencapainilaikomersialyangbaik.Mikrohidromasihdisebut secarapesanan,sehinggamikrohidrodengankehandalantinggi yangdisebutdenganteknologimajumembutuhkanbiayainvestasi awalyangbesar.Sebaliknya,mikrohidroyangdibuatdengan menggunakanteknologisederhana,walaupuntidakmembutuhkan biayainvestasiawalyangbesar,padaumumnyamempunyai kehandalanrendahdanmasihmemerlukanbiayapemeliharaan yangtinggiuntukmenjaminkelangsunganoperasinya.Selainitu, mikrohidroyangkehandalannyarendahseringmengalami gangguanpengopersaianyangdapatmerugikankonsumen (Endardjo, et all, 1998). PengembanganrancangbangunmikrohidrostandarPU dimaksudkansebagaiupayastandarisasiuntukmengembangkan mikrohidrostandaryangmempunyaikehandalantinggidengan biaya investasi awal yang layak (Endardjo, et all, 1998). 293.5.3 Rancangan Konsep Rancang Bangun Mikrohidro Darihasilstudiawaltelahdapatdisiapkanrancangan konseprancangstandarPUyangmasihbersifatsementaradan akan terus disempurnakan (Endardjo,et,all,1998). 1.Konstruksi bangunan sipil Salurankolamtandondanbagian-bagiannyadibuatdari komponen-komponenmodularsaluranterbuka(U-Ditch) beton pracetak yang diproduksi secara pabrikasi. Pipapesatdanbagian-bagiannyadibuatdarikomponen-komponenmodularpipabetonpracetakyangdiproduksi secara pabrikasi. Bakpenampungbelakang,untukmenampungaliranair dariturbin,dibuatdarikomponenmodularbetonpracetak yang diproduksi secara pabrikasi. Rumahpembangkitmerupakanrumahsederhanadengan dinding dari pasangan bata/batako atau papan dan atap dari senggelombangyangsecarakeseluruhandibangun ditempat. 2.Konstruksi peralatan elektro-mekanik a.Turbincrossflowberikutadaptorpipapesatdanbagian-bagianlainnyadibuatdarikonstruksibesiplat,besiprofil dan besi cor secara pabrikasi. b.Generatorlengkapdenganpengaturteganganotomatis (AVR) menggunakan produk yang tersedia di pasar. c.Penyelarasdaya(kontrolbeban)sedangdikajiapakah akanmenggunakansistempengontrolkecepatanturbin atau sistem pembuang kelebihan daya. d.Panelkontrol(paneldaya)menggunakanprodukyang tersedia dipasar. 30Berikut ini dikemukakam beberapa hal pokok yang menjadi fokusperhatiandalampengembanganrancangbangunmikrohidro standar PU (Endardjo, et, all, 1998) : 1.Sistem Konstruksi Pemilihansistemkonstruksidengankomponen-komponenmodularyangdibuatsecarapabrikasididasarkan pada pertimbanganbahwa biaya konstruksi akan dapatditekan serendahmungkinapabilasebagianbesarelemen bangunan/peralatan dibuat secara massal. 2.Kapasitas Daya Mikrohidro Penetapankapasitasdayamaksimummikrohidro sebesar50kWdidasarkanpadaperkiraansementara(belum dilakukan studi) bahwa harga komersial mikrohidro yang dapat diterima oleh pasar tidak lebih dari Rp 150.000.000,- dan harga per kW mikrohidro untuk kapasitas daya 50 kW maksimum Rp 3.000.000,-perkiraankasarhargaperkWmikrohidrobersifat sangatsementarakarenadalamkomponenmikrohidromasih ada kandungan impor.3.Kapasitas Tinggi Terjun dan Debit Mikrohidro Kapasitastinggiterjunmikrohidroditetapkan maksimum 50m didasarkanpada kemampuanmemikul beban tekanandarikomponen-komponenmikrohidroyangsedang dikembangkan.Sedangkankapasitastinggiterjunminimum ditetapkan4mdimaksudkanuntukmembatasibesardebit mikrohidroagarpadakapasitasdayaminimum10kWdebit mikrohidro tidak lebih dari 500 liter/det. 3.5.4Komponen Pokok Mikro Hidro Merupakankomponenyangpalingdominandidalam pembanguanPLTM.Komponen inimempengaruhi besarnyabiaya pembangunandanperlu diketahuidisetiap daerah Indonesiabiaya 31yangdiperlukansangatlahbervariasi.SkemadarisistemPLTMH dapat dilihat pada gambar d bawah ini : Darigambardiatas,suaturangkaianPLTMHmemiliki bagian-bagian utama sebagai berikut : 1.Dam/BendunganPengalihdanIntake(DiversionWeirand Intake) Bendungberfungsiuntukmenaikkan/mengontroltinggiair dalamsungaisecarasignifikansehinggamemilikijumlahair yang cukup untuk dialihkan ke dalam intake pembangkit mikro hidrodibagiansisisungaikedalamsebuahbakpengendap (SettlingBasin).Sebuahbendungdilengkapidenganpintuair untukmembuangkotoran/lumpuryangmengendap. Perlengkapanlainnyaadalahpenjebak/saringansampah. PLTMHumumnyamerupakanpembangklittiperunoffriver sehinggabangunanbendungdanintakedibangunberdekatan. Denganpertimbangandasarstabilitassungaidanaman Gambar 3.1. Komponen Pokok Mikrohidro(Sumber : Kristanto, 2007) 32terhadapbanjir,dapatdipilihlokasiuntukbendung(Weir)dan intake.Tujuan dari intake adalah untuk memisahkan air dari sungai atau kolam untuk dialirkan ke dalam saluran, penstock atau bak penampungan.Tantanganutamadaribangunanintakeadalah ketersediaandebitairyangpenuhdarikondisidebitrendah sampai banjir. Juga sering kali adanya lumpur, pasir dan kerikil ataupuing-puingdedaunanpohonsekitarsungaiyangterbawa aliran sungai. Beberapahalyangmenjadipertimbangandalammemilih lokasi Bendung (Weir) dan Intake, antara lain : a.Jalur daerah aliran sungai Lokasi bendung (Weir) dan intake dipilih pada daerah aliran sungaidimanaterjaminketersediaanairnya,alirannya stabil, terhindar banjir dan pengikisan air sungai. b.Stabilitas lereng yang curam OlehkarenapemilihanlokasiPLTMHsangat mempertimbangkanhead,sudahtentupadalokasilereng ataubukityangcuram.Dalammempertimbangkanlokasi bangunanBendung(Weir)danIntakehendaknya mempertimbangkanstabilitassedimenataustruktur tanahnya yang stabil. c.Memanfaatkan fasilitas saluran irigasi yang ada di pedesaan Pemanfaataninidapatdipertimbangkanuntukefisiensi biayakonstruksi,karenasudahbanyaksungaidipedesaan telah dibangun konstruksi sipil untuk saluran irigasi. d.Memanfaatkan topografi alami seperti kolam dan lain-lain Penggunaankealamiankolamuntukintakeairdapat memberikankeefektifanyangcukuptinggiuntuk mengurangibiaya,disampingitujugamembantumenjaga kelestarianalam,tataruangsungaidanekosistemsungai. 33Yangperludiperhatikanadalahkeberlanjutankolamdan pergerakan sedimen. e.Level olume yang diambil (Tinggi Dam) dan level banjirKarenapembangunanbendung/daminatekpadabagian yang sempit dekat sungai, maka level banjir pada daerah itu lebihtinggisehinggadiperlukandaerahbagianmelintang dam yang diperbesar untuk kestabilan. f.Perletakan Intakeselalu pada posisi terluar darilengkungan sungai. Pertimbanganinidilakukanuntukmemperkecilsedimen didalamsaluranpembawa.Danseringkalidibuatpintuair intake untukmelakukan pembilasansedimenyang terendap dari intake g.Keberadaanpenggunaanairsungaiyangmempengaruhi keluaran/debit air. Jika intake untuk pertanian atau tujuan lain yang mengambil air maka akan mempengaruhi debit sungai. 2.Bak Pengendap (Settling Basin) Fungsi banguan ini adalah untuk : a.Penyaluryangmenghubungkanintakedenganbak pengendap sehingga panjangnya harus dibatasi. b.Mengaturaliranairdarisaluranpenyalursehinggaharus mencegahterjadinyakolampusarandanaliranturbulen serta mengurangi kecepatan aliran masuk ke bak pengendap sehingga perlu bagian melebar. c.Sbagaibakpengendapadalahuntukmengendapkan sedimendimanauntukdetildesainnyaperludihitung denganformulasihubunganpanjangbak,kedalamanbak, antara kecepatan pengendap, dan kecepatan aliran. d.Sebagaipenimbunansedimen,sehinggaharusdidesain mudah dalam pembuangan sedimen. 34e.Sebagaispillway yangmengalirkan aliran masuk kebagian bawah dimana mengalir dari intake. 3. Saluran Pembawa (Channel/headrace)Saluran pembawa mengikuti kontur permukaan bukit untuk menjaga energi dari aliran air yang disalurkan. 4. Bak Penenang (Headtank)Fungsi dari bak penenang adalah sebagai penyaring terakhir sepertisettlingbasinuntukmenyaringbenda-bendayang masihtersisadalamaliranair,danmerupakantempat permulaanpipapesat(penstock)yangmengendalikanaliran menjadiminimumsebagaiantisipasialiranyangcepatpada turbin tanpa menurunkan elevasi muka air yang berlebihan dan menyebabkan arus baik pada saluran Pemilihanlokasibakpenenanguntukpembangkitlistrik sakal kecilseringkaliberadapadapunggungyang lebihtinggi, beberapa yang dapat dipertimbangkan antara lain : a.Keadaan topografi dan geologi sungai Sedapatmungkindipilihlokasidimanabagiantanahnya relativestabil.Danjikaumumnyaterdiridaribatuankeras makasedapatmungkindapatmengurangijumlahpekerjaan penggalian. b.Walaupunditempatkanpadapunggunggunung,dipilih tempat yang relative datar. c.Mengurangihubungandenganmukaairtanahyamglebih tinggi.5. Pipa Pesat (Penstock)Penstockdihubungkanpadasebuahelevasiyanglebih rendahkesebuahturbinair.Kondisitopografidanpemilihan skemaPLTMHmempengaruhitipepipapesat(penstock). Umumnyasebagaisaluraniniharusdidesain/dirancangsecara benar sesuai kemiringan (head) sistem PLTMH. 35Pipa penstock merupakan salah satu komponen yang mahal dalampekerjaanPLTMH,olehkarenaitudesainnyaperlu dipertimbangkanterhadapkeseimbanganantarakehilangan energidanbiayayangdiperlukan.Parameteryangpenting dalamdesainpipapenstockterdiridarimaterialyang digunakan,diameterdan ketebalan pipasertajenissambungan yang digunakan. Berdasarkankondisitopografiyangadapadalokasiskema sistemPLTMH,beberapapertimbanganpemilihanlokasipipa pesat (penstock) antara lain adalah : a.Topografiyangdilewatimemilikitingkatkemiringanyang memenuhipersyaratandimanarutepipapesatharusberada di bawah minimum garis kemiringan hidraulik. b.Stabilitas tanah dari daerah yang dilewati c.Pemanfaatan jalan yang telah ada atau tersedia 6. Rumah Pembangkit (Power House) Sesuaiposisinya,rumahpembangkitinidapat diklasifikasikankedalamtipediatastanah,semidibawah tanah,dibawahtanah.Sebagianbesararumahpembangkit PLTMHadalahdiatastanah.Untukpertimbangandesain rumah pembangkit, perlu dipertimbangkan : a.LantairumahpembangkitdimanaperalatanPLTMH ditempatkan,perlumemperhatikankenyamananselama operasi,mengelola,melakukanperawatandimanaterjadi pekerjaan pembongkaran dan pemasangan peralatan. b.Memilikicukupcahayamasukuntukpenerangandisiang hari dan adanya ventilasi udara. c.Kenyamanan jika operatorberadadidalamnyaseperti untuk melakukan pengendalian ataupun pencatatan secara manual KonstruksiuntukdesainrumahpembangkitPLTMHjuga tidakterlepasdariskemasystemPLTMHyangbergantung 36padajenisdantipeturbinyangdigunakan,dansirkulasiair yang dikeluarkansetelahmenggerakkan turbin.Karena itu ada beberapapertimbangantipedesainrumahpembangkitsesuai jenis turbin yang digunakan, sebagai berikut : a.RumahpembangkitmenggunakanturbinjenisTurbin Implus Desainkonstruksirumahpembangkitiniperlu mempertimbangkanjarakbebasantaradasarrumah pembangkitdenganpermukaanairbuanganturbin (afterbay).Padakasusturbinimplus(turbinpelton,turgo dancrossflow),airyangdilepasolehrunnerturbinsecara langsungdikeluarkan kedalam udara di tailrace.Permukaan airdibawahturbinakanbergelombang.Olehkarenaitu jarak bebas antara rumah pembangkit dengan permukaan air afterbayharusdijagapalingtidak30-50cm.kedalamanair diafterbayharusdihitungberdasarkansuatuformulasi antaradesaindebitdanlebarsaluranditailrace.Kemudian airdiafterbayharusditentukanlebihtinggidaripada estimasiairbanjir.Jugaheadantarapusatturbindanlevel air pada outlet harus menjadi headloss. b.Rumah turbin menggunakan turbin jenis Turbin Reaction Halyangsamadalamdesainkonstruksirumahturbin menggunakanjenisreaction(Francais,Propeller),adalah prilakuairafterbay.Padakasusmenggunakanturbintipe reaction,airdikeluarkankedalamafterbaymelaluiturbin. Headantaraturbindanlevelairdapatdigunakanuntuk membangkitkantenaga.Dengandemikandesain konstruksinyamemperbolehkanposisitempatpemasangan turbinberadadibawahlevelairbanjir,danpadadesain konstruksinyaperludisediakantempatuntukmenempatkan peralatan seperti pintu tailrace, dan pompa. 377.Saluran Pembuang Akhir (Tail Race) Saluranpembuangakhir(tailrace)direncanakanberbentuk persegi empat dari pasangan batu. A= b x h .... (3.20) V= Q / A ... (3.21) P= b + 2h ...... (3.22) R= A / P (3.23) Rumus Manning : V = 1??? x S1/2 x R2/3 (3.24) S= [ (n x V) / R2/3 ]2 (3.25)3.6Pemilihan Turbin Turbinairberperanuntukmengubahenergiair(energipotensial, tekanan dan energi kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros.Putaranporos turbin ini akan diubaholeh generatormenjadi tenaga listrik.Berdasarkanprinsipkerjanya,turbinairdibagimenjadidua kelompok . 1.Turbin implus (cross-flow, pelton & turgo) Untukjenisini,tekananpadasetiapsisisudugerakrunnernyapada bagian turbin yang berputar sama. 2.Turbin reaksi (francis, kaplanpropeller) Untukjenisini,digunakanuntukberbagaikeperluan(widerange) dengan tinggi terjun menengah (medium head). Daerahaplikasiberbagaijenisturbinairrelativespesifik.Padabeberapa daerah operasi memungkinkan digunakan beberapa jenis turbin. Pemilihan jenisturbinpadadaerahoperasiyangoverlappinginimemerlukan perhitunganyanglebihmendalam.Padadasarnyadaerahkerjaoperasi turbin menurut Keller 2 dikelompokkan menjadi : 1.Low head powerpalnt dengan tinggi jatuhan air (head) 2.Mediumheadpowerplantdengantinggijatuhanantaralowheaddan high head. 383.Highheadpowerplantdengantinggijatuhanairyangmemenuhi persamaan H > 100 (Q) .......................(3.26) Dimana :H= Tinggi terjunan (head) Q= Debit desain (m3/det) PLTMHdengantinggijatuhan(head)6-60m,yangdapatdokategorikan pada head rendah dan medium. Tabel 3.4 Daerah Operasi Turbin Jenis TurbinVariasi Head (m) Kaplan dan Propeller2 < H < 20 Francis10 < H < 350 Pelton50 < H < 1000 Crossflow6 < H < 100 Turgo50 < H < 250 Sumber : www.HydroGeneration.co.uk 3.6.1Kriteria Pemilihan Jenis Turbin Pemilihanjenisturbindapatditentukanberdasarkan kelebihandankekurangandarijenis-jenisturbin,khususnyauntuk suatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin, yaitu : 1.Faktortinggijatuhanairefektif(NetHead)dandebityang akandimanfaatkanuntukoperasiturbinmerupakanfaktor utamayangmempengaruhipemilihanjenisturbin,sebagai contoh:turbinpeltonefektifuntukoperasipadaheadtinggi, sementaraturbinproppellersangatefektifberoperasipada head rendah. 2.Faktordaya(Power)yangdiinginkanberkaitandenganhead dan debit yang tersedia. 393.Kecepatan(Putaran)turbinyangakanditransmisikanke generator. Seabagi contoh untuk sistem transmisi direct couple antarageneratordenganturbinpadaheadrendah,sebuah turbinreaksi(propeller)dapatmencapaiputaranyang diinginkan,sementaraturbinpeltondancrossflowberputar sangatlambat(lowspeed)yangakanmenyebabkansistem tidak beroperasi. Ketigafaktordiatasseringkalidiekspresikansebagaikecepatan spesifik, Ns, yang didefenisikan dengan formula : Ns = N x P0,51 x H0,21 ........................................................(3.27) Dimana : N= Kecepatan putaran turbin ( rpm) P= Maksimum turbin output (kW) H= Head efektif (m) Output turbin dihitung dengan formula : P = 9,81 x Q x H x qt ............................................................ (3.28) Dimana : Q= Debit air (m3/dtk) H= Head efektif (m) qt= Efisiensi turbin Tabel 3.5 Efisiensi Turbin (Wiratman,1975, dlm Rustiati,1996) Turbinns (epm)T (%)H (m) Pelton Francis Kaplan Propeler 10 40 40 50 60 660 350 1050 89 90 90 94 89 91 85 94 1800 300 350 25 100 15 50 5 Kecepatanspesifiksetiapturbinmemilikikisaran(range)tertentu berdasarkandataeksperimen.Kisarankecepatanspesifikbeberapa turbin air adalah sebagai berikut : 40Turin Pelton 12 Ns 25 Turbin Francis60 Ns 300 Turbin Crossflow40 Ns 200 Turbin Propeller250 Ns 1000 Denganmengetahuikecepatanspesifikturbinmakaperencanaan danpemilihanjenisturbinakanmenjadilebihmudah.Beberapa formula yang dikembangkan dari data eksperimental berbagai jenis turbindapatdigunakanuntukmelakukanestimasiperhitungan kecepatan spesifik turbin, yaitu : Turin Pelton Ns = 85.49 / H0.243 (Siervo & Lugaresi, 1978) Turbin FrancisNs = 3763 / H0.854 (Schweiger & Gregory, 1989) Turbin KaplanNs = 2283 / H0.486 (Schweiger & Gregory, 1989) Turbin CrossflowNs = 513.25 / H0.505 (Kpordze & Wamick, 1983) Turbin PropellerNs = 2702 / H0.5 (USBR, 1983) Dengan mengetahui besaran kecepatan spesifik maka dimensi dasar turbin dapat diestimasi (diperkirakan). 41 3.7Perencanaan Daya Listrik Padaprinsipnyapembangkittenagaairadalahsuatubentuk perubahantenaga air dengan ketinggian dandebit tertentumenjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) teoritis yangdihasilkandapatdihitungberdasarkanpersamaanempirisberikut (Arismunandar dan Kuwahara, 1991) : P = 9,8 x Q x Heff (kW)....................................................... (3.29)Dimana: P =Tenaga yang dihasilkan secara teoritis (kW) Q =Debit pembangkit (m/det) Heff

=Tinggi jatuh efektif (m) 9,8=Percepatan gravitasi (m/s2) Sepertitelahdijelaskanbahwadayayangkeluarmerupakanhasil perkaliandaritinggijatuhdandebit,sehinggaberhasilnyasuatuusaha pembangkitantergantungdariusahauntukmendapatkantinggijatuhair Gambar 3.2. Diagram Aplikasi Berbagai Jenis Turbin (Head Vs Debit) 42dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis. Selain itu pembangkitan tenaga air juga tergantung pada kondisi geografis, keadaan curah hujan danareapengaliran(catchmentarea)(ArismunandardanKuwahara, 1991).Penentuantinggijatuhefektifdapatdiperolehdenganmengurangi tinggijatuhtotal(daripermukaanairsampaipermukaanairsaluran bawah)dengankehilangantinggipadasaluranair.Tinggijatuhpenuh adalahtinggiairyangkerjaefektifsaatturbinairberjalan(Arismunandar dan Kuwahara, 1991). Adapundebityangdigunakandalampembangkitadalahdebit andalanyangterletaktepatsetinggimercuyaitudebitminimum.Karena pembangkitinidirencanakanberoperasiselama24jamseharisemalam (Arismunandar dan Kuwahara, 1991).

43BAB IV METODOLOGI PENELITIAN Secara garis besar penulis memberikan gambaran tentang tahapan-tahapan yangakandilakukanpadapenelitiantentangPerencanaanPembangkitListrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani4.1Lokasi PenelitianYangmenjadilokasipenelitianiniadalahSungaiMarimpayang merupakansungaiyangpalingdekatdengandaerahpemukiman.Secara administrativeterletak di DesaDangraa,Kecamatan Pinembani,Kabupaten Donggala. Jarak dari Kota Palu ke lokasi Penelitian kurang lebih 48 km. 4.2Alat dan Bahan PenelitianAlat dan bahan yang digunakan sebagai berikut 1.GPS 2.Meteran 3.Stopwatch 4.Kamera 5.Ban 6.Dan lain-lain 4.3Langkah-langkah Penelitian 1.Pengumpulan Data Mengumpulkandata-datadariberbagaireferensiyangterkaitdengan penelitian yang akan dilakukan. a.Mengukur tinggi muka air, kecepatan dan luas penampang sungai. b.Merencanakan Site Plan. c.Menentukanletak/posisiIntakesaluranpengambilairpadaSungai Marimpa. d.Menentukan bak pengendap. e.Menentukan dimensi saluran pengarah dan bak penenang. 44f.Menentukan bahan dan dimensi pipa yang akan digunakan.g.Mengukur tinggi terjunan dan jarak lintasan pipa dari bak penenang sampai ke power house. 2.PersamaaanMenggunakanpersamaanDayadanMetodeGeometrikyangakan digunkan dalam perhitungan. 3.Perhitungan Menghitung daya yang dihasilkan oleh PLTMH 4. Pembahasan Data yang telah diolah kemudian dibahas untuk mendapatkan hasil dari penulisan penelitian ini. 4.4Pengumpulan Data UntukmerencanakanPLTMHdiperlukandataantaralaincatatan curahhujanyangdapatmewakilikondisicurahhujanpadadaerah tangkapanSungaiMarimpa,dimanaPLTMHtersebutdirencanakanuntuk perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Pinembani.1.Survey Pendahuluan Surveypendahuluandimaksudkanuntukmengetahuisampaisejauh manasurveydapatditerapkandanuntukmengetahuigambaranawal kondisi di lapangan. 2.Pengumpulan Data Adapundatayangdigunakandalampenulisaniniadalahdataprimer, dan data sekunder. Data-data yang dikumpulkan terdiri atas: a.DataPrimer,yaitudatayangdiperolehdenganmelakukan observasilangsungdilokasiperencanaansertaTanyaJawab dengan stekholder terkait. Data ini berupa : -Data dimensi sungai -Datakondisisungai,seperti:Kedalamansungai,tinggi terjunan (head) 45b.Data sekunder,Datasekundermerupakandatayangdiambildariinstansiterkait seperti kantor Balai Wilayah Sungai 3 Sulawesi Tengah dan Badan PembangunanDaerahSulawesiTengah.Adapundatasekunder meliputi : -Peta Lokasi Perencanaan. -Data Curah Hujan. -Peta Cathment Area. -Peta Topografi. 46 Gambar 4.1.. Bagan Alir Penelitian MulaiData Primer Data SekunderPengumpulan, Evaluas Pendahuluan Data dan Peninjauan Data Sungai (debit dan Penampang)Data Klimatologi dan Curah Hujan, Peta (Topografi, DAS)Perhitungan Debit Andalan (metode Penman dan F.J.Mock)Input Data (Primer dan SekunderPerencanaan Cofferdam, Bendung, Intake, Headrace, Sedimen trap, Pipa Pesat, Head Loss, House Power dan Tail RaceMemenuhiPerhitungan DayaPenyusunan Laporan (Menyimpulkan)MulaiYATIDAK47BAB VANALISIS DAN PEMBAHASAN 5.1Debit Andalan5.1.1Evaluasi Data Datadatayangakandigunkandalammenganalisisdebit andalan meliputi data curah hujan dan data klimatologi dimana data-datatersebutakandievaluasiterlebihdahulu.Data-datayangakan dievaluasiharuslengkapdantercatat.Untukdata-datayangakan digunakandalammenganalisisketersediaanair(debitandalan) secara keseluruhan mencakup antara lain : a.Kelembaban relatif stasiun lalundu (Tabel 2.1) b.Data temperatur udara rata-rata bulanan (Tabel 2.2) c.Data kecepatan angin rata-rata bulanan (Tabel 2.3) d.Data penyinaran matahari rata-rata bulanan (Tabel 2.4) e.Data curah hujan bulanan dan jumlah hari hujan (Tabel 2.5) 5.1.2 Perhitungan Evapotranspirasi Potensial (ETo) Untukmenghitungevapotranspirasipotensial(ETo)digunakan metode Penman Modifikasi dengan persamaan : ( ) Eto c ETo . = ) ).( ( ). 1 ( ) . 75 , 0 .( '1ed ea u f W Rn Rs W ETo + =ContohperhitunganETo,untukbulanJanuaripadastasiunlalundu, adalah sebagai berikut : Diketahui : Data rerata Klimatologi seperti pada tabel 3.4. 1.Temperatur rata-rata, T = 26,80o C 2.Kelembaban udara relatif, RH= 92,4% 3.Kecepatan angin, u = 69.2km/hr = 2.88 km/jam = 0.80 m/det 4.Penyinaran matahari, n/N=50.4% 48Langkah 1 : Dengan data T = 27,52o C (Tabel 2.2), didapat : 5.Tekanan uap jenuh (Ea), melalui interpolasi didapat : 70 , 35 27 = = ea C T 80 . 37 28 = = ea C T ) 27 52 , 27 (27 287 , 35 8 , 377 , 35 52 , 27 + = = x ea T 79 , 36 = eam.bar 6.Faktor penimbang suhu dan elevasi daerah (W) 76 . 0 27 = C T 77 . 0 28 = C T7.(1 W)=1 0,77=0,23 8.Fungsi suhu, f(T) 10 , 16 27 = C T ) 27 52 , 27 (27 2810 , 16 30 , 1610 , 16 52 , 27 + = = x ea T 30 . 16 28 = C T20 , 16 ) ( = T f m.bar Langkah 2 Dengan data : RH =72,09%(Tabel 2.1) ea =36.79 m.bar 9.Tekanan uap aktual 100 RH ea ed =

% 09 . 72 79 . 36 =

52 . 26 =m.bar 10.Perbedaan tekanan uap jenuh dengan tekanan uap sebenarnya : ( ) 52 . 26 79 . 36 = ed ea

27 . 10 =m.bar 11.Fungsi tekanan uap, f(ed) ( ) ed ed f 044 . 0 34 . 0 = 77 . 0 52 . 27 = = W C T49

113 . 0 = Langkah 3 : Dengan data : -Koordinat 0o 10 31LU -Rasio keawanan , n/N=Penyinaran matahari=44.8 % Didapat besaran : 12.Radiasi ekstra matahari, Ra didapat melalui interpolasi: Januari, 70 , 14 200 . 15 0= = Ra LURa LU ) 0 " 31 ' 10 0 (0 200 . 15 70 , 1400 . 15 0o oRa LU + = 97 . 14 = Ramm/hari 13.Radiasi yang diterima matahari, Rs diperoleh dari Ra N n Rs ) 5 . 0 25 . 0 ( + =

97 , 14 ) 45 . 0 5 . 0 25 . 0 ( + =

38 . 7 =mm/hari14.FungsiRasiokeawananf(n/N)didapatmelaluipersamaan: ( ) ( ) N n N n f 9 . 0 1 . 0 + =

( ) 45 . 0 9 . 0 1 . 0 + =

51 . 0 = Langkah 4 : Dengan data : Kecepatan angin, u = 55.1 km/hari = 0.64 m/det Didapat besaran : 15.Fungsikecepatananginpadaketinggian2.00mdiatas permukaan tanah (km/hari)=f(u) didapat melalui persamaan : f(u) = 0.27 ( 1 + u . 0.864) = 0.27 ( 1 + 0,64 x 0.864) 42 . 0 =m/det 50Langkah 5 : 16.Menghitungbesaranradiasibersihgelombangpanjang(Rn1) mm/hari dengan persamaan : f(n/N) f(ed) f(T) Rn1 =

0.51 x0,113 x16.2 =

93 . 0 =mm/hariLangkah 6 : 17.Menghitungfaktorkoreksicberdasarkanperkiraan perbandingan kecepatan angin siang/malam di Indonesia. Data :RH= 72.09 % U= 55,1 km/hari= 0.64m/det Rs= 7.38 mm/hari Asumsi U siang/U malam= 1 Melalui interpolasi tabel. Di peroleh c = 1,10 25 . 0 ) 1 ( = = a Rs a Rns

53 . 5 38 . 7 ) 25 . 0 1 ( = = mm/hari 1 Rn Rns Rn =93 . 0 53 . 5 = Rn

= 4.6 mm/hari Langkah 7 :18.Menghitung ETo dengan persamaan :ETo = C [W . Rn+ (1 W) x (f(u) x (ea ed)] = 1.1 [ 0.77 (4.6) + (0.23)(0.42)(10.27) = 4.98 mm/hari ETo bulanan= 4.98 x 31 hr=154.50 mm/bulan Perhitunganevapotransrasipotensiallangkah1sampaidengan langkah 7 bulan Januaridanbulanselanjutnyadisajikan pada tabel 5.1. 51Tabel 5.1. Perhitungan Evapotranspirasi Bulanan dengan Metode Penmann Modifikasi Sumber : Hasil Perhitungan 51 525.1.3Perhitungan Metode Empiris Debit Andalan Sungai DalammenentukanketersediaanairataudebitandalanpadaDAS Sungai Marimpa, digunakan Metode F.J. Mock untuk tiap tahunnya selama10tahun.Datayangmenjadiparameterdalammenentukan debit andalan antara lain : 1.Data curah hujan bulanan rata-rata 2.Dataevapotranspirasipotensialyangdihitungdenganmetode Penman Modifikasi 3.Data jumlah harian hujan Adapunlangkahperhitunganketersediaanairataudebitanadalan padaDASMarimpadenganmetodeF.J.Mockdapatdilihatpada contoh perhitungan pada bulan januari tahun 2000 sebagao berikut : 1.Data Meteorologi a.Curah hujan bulanan (R) = 363.0 mm/bln b.Jumlah hari hujan (n) = 11 hari 2.Evapotranspirasi aktual (Ea) : a.Evapotranspirasipotensial(ETo)=154.50mm/bln(tabel 5.11) b.Permukaan lahan terbuka (m)=10 % c. ) 18 ( ) 20 / ( / n m Ea ETo = ) 11 18 ( ) 20 / 10 ( = 5 , 3 = % d.Evapotranspirasi terbatas (Ee) ETo n m Ee = ) 18 ( ) 20 / (

50 , 154 035 , 0 = 408 . 5 =mm/bulan 53e.Evapotrapirasi aktual (Ea) Ee ETo Ea = 408 . 5 500 . 154 =

093 . 149 =mm/bulan 3.Keseimbangan air a. Ea R S = A

093 , 149 00 . 363 =

907 . 213 =mm/bulan b.Limpasan Badai (PF = 5 %) Jika :S A > 0, maka PF = 0 S A s 0, Hujan Bulanan (R)0,05 PF = 0 c.Kandungan air tanah (SS) Jika :R > Ea maka, SS = 0 R < Ea maka, SS = S A - PF SS = 0 d.Kapasitas kelembaban tanah akhirJika :SS = 0 maka Kapasitas kelembaban air tanah = 200 SS= 0makaKapasitaskelembabanairtanah=kandungan air tanah e.Kelebihan air (WS) SS S WS A = 00 . 0 907 . 213 = 907 . 213 =mm/bulan Karenaairhujandapatmasukkedalamtanah,sehingga terjadi kelebihan air sebanyak 213.907 mm/bulan. 4.Limpasan dan Penyimpangan Air a.Faktor infiltrasi (i) diambil 0,4 b.Faktor resesi air tanah (k) diambil 0,6 c.Infiltrasi (I) 54WS i I = 907 . 213 4 , 0 x = 563 . 85 =mm/bulan d.Volume air tanah (G) I k G + = ) 1 ( 50 . 0

563 . 85 ) 60 . 0 1 ( 50 . 0 + =

45 . 68 =mm/bulan e.Penyimpanan volume air tanah awal terkoreksi (L) 100 ) (1 1= = n nV V k L 100 60 . 0 = 00 . 60 =mm/bulan f.Total volume penyimpanan air tanah (Vn) ( ) | | ( )11 50 . 0+ + =nV k I k Vn 00 . 60 45 . 68 + = 45 . 128 =mm/blng.Perubahan volume aliran dalam tanah (Vn) 1 = AnV Vn Vn

100 45 . 128 =

45 . 28 =mm/bln h.Aliran dasar (BF) Vn I BF A = 450 . 28 563 . 85 = 113 . 57 =mm/bln i.Limpasan langsung (DR) PF I WS DR + = 0 563 . 85 907 . 213 + = 344 . 128 =mm/hari 55j.Total limpasan (TRo) DR BF TRo + =

344 . 128 113 . 57 + = 457 . 185 =mm/hari k.Debit Sungai (Q)Diketahui data-data sebagai berikut : -Luasan Cathmen area,A =7.76 km2=7.76x 106 m2 -Jumlah hari dalam bulan januari = 31 hari Maka untuk debit tersedia dapat dihitung sabagai berikut : Debit tersedia bulan n (Qn) A TRo Qn =

316 . 11 76 , 7 10 457 . 1853 = 539 , 0 = m3/det PerhitungandebitbulanJanuari2000diatasdanbulanselanjutnya dari tahun 2000 2009 disajikan dalam bentuk tabel (lihat tabel 3.7 - 3.8). Hasil selengkapnya dapat dilihat dalam tebel 3.6. berikut. Debit andalan yang ekonomis ditentukan menurut pedoman TechnicalParticipationManualforSmallHydroelectricPower DevelovementyangdikeluarkanolehNewEnergyFoundation, MITIJapan.Memperhatiaknkurvadurasidebitaliran,makadapat dipilihdebitdisainyangefektif.Padaprosentasekejadian70% diperolehdebitsebesar0,064m3/det.Danpadaprosentasekejadian 100%diperolehdebit0,009m3/det.Sehinggadebitdesain ditetapkan sebesar 0,064 m3/det. BanjirRencanapadastudiinidilakukanmelalui pengamatankarakteristiksungai.tanda-tandakejadianbanjiryang adasertahasilwawancaradenganmasyarakatdisekitarlokasistudi. Hasilanalisismenunjukkanbahwakejadianbanjirmengakibatkan permukaanairsungainaiksampai1,00meterdilokasiPLTMH.56Tabel 5.2.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2000 Sumber : Hasil Perhitungan 56 57Tabel 5.3.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2001 Sumber : Hasil Perhitungan 57 58Tabel 5.4.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2002 Sumber : Hasil Perhitungan 58 59Tabel 5.5.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2003 Sumber : Hasil Perhitungan 59 60Tabel 5.6.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2004 Sumber : Hasil Perhitungan 60 61Tabel 5.7.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2005 Sumber : Hasil Perhitungan 61 62Tabel 5.8.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2006 Sumber : Hasil Perhitungan 62 63Tabel 5.9.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2007 Sumber : Hasil Perhitungan63 64Tabel 5.10.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2008 Sumber : Hasil Perhitungan 64 65Tabel 5.11.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2009 Sumber : Hasil Perhitungan 65 66Tabel 5.12. Debit Andalan Sungai Marimpa(m3/det) Berdasarkandebitpadatabel5.12diatas,disusunlahkurvadurasialiran(flow duration curve) seperti pada gambar 5.1. Gambar 5.1.Kurva Durasi Debit Aliran Sungai Marimpa Sumber : Hasil Perhitungan 0,0000,1000,2000,3000,4000,5000,6000,7000,8000,900Debit (m3/det)Prosentae (%)Kurva Prosentase Durasi DebitKejadia Debit 0% 0,8565% 0,77410% 0,61615% 0,48320% 0,34925% 0,29030% 0,25635% 0,18840% 0,15545% 0,14450% 0,12655% 0,10860% 0,09565% 0,08770% 0,06475% 0,05180% 0,03985% 0,03490% 0,02695% 0,022100% 0,009 67Tabel 5.13 Hasil Perhitungan Debit Andalan Metode F.J.Mock Gambar 5.2 Grafik Debit Andalan Dengan Metode F.J.Mock Debit Anadalan Metode F.J.Mockm3/detJan 0,128Feb 0,087Mar 0,066Apr 0,053Mei 0,032Jun 0,026Jul 0,029Agust 0,016Sep 0,014Okt 0,007Nop 0,023Des 0,017Jumlah 0,50Rata-rata 0.296BulanJan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agust Sep Okt Nop DesMetode F.J.Mock (m3/det)0,128 0,087 0,066 0,053 0,032 0,026 0,029 0,016 0,014 0,007 0,023 0,0170,0000,0200,0400,0600,0800,1000,1200,140Debit Andalan (m3/det)Grafik Debit Andalan "Metode F.J.Mock" (m3/det)Bulan 685.2 Debit Banjir 5.2.1 Analisis Frekuensi Darihasilujikonsistensidatacurahhujanyangtelah dilakukan,diperolehdatacurahhujanmaksimumdengan menggunakan metode rata-rata Aljabar. Tabel 5.14 Curah Hujan Rerata Bulanan Maksimum Tahun C.H. Max (mm)2000 234,67 1 52,172001 197,58 2 55,092002 210,30 3 75,592003 75,59 4 89,242004 122,63 5 98,712005 89,24 6 112,312006 55,09 7 122,632007 98,71 8 197,582008 112,31 9 210,302009 52,17 10 234,67TahunCurah Hujan Max (mm)Rangking Data 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009Curah Hujan Max (mm) 234,67 197,58 210,30 75,59 122,63 89,24 55,09 98,71 112,31 52,170,0050,00100,00150,00200,00250,00Curah Hujan (mm)TahunCurah Hujan Bulanan Maksimumn (mm)Gambar 5.3 Grafik Curah Hujan Rerata Daerah Bulanan Maksimum 691.Uji Konsistensi Data Sebelumdatahujaninidipakaiterlebihdahuluharus melewatipengujian untuk kekonsistenandata tersebut.Metode yang digunakanadalahmetodeRAPS(RescaledAdjustedPartialSums) (Buishand,1982).Pengujiankonsistensidenganmenggunakandatadaristasiun itu sendiri yaitu pengujian dengan komulatif penyimpangan terhadap nilairata-ratadibagidenganakarkomulatifreratapenyimpangan kuadratterhadapnilaireratanya,lebihjelaslagibisadilihatpada rumus dengan contoh hitungan dibawah: S*0 =0 [Sk*] = 109,84 = 234,67 124,83 =109,84Dy2=(S*k)2 / ndimana n = 10 =(109,84)2/10 =1206,45 Dy =Rerata Jumlah = 393,41 Sk** =S*k / Dy[Sk**] = [Sk*] / Dy = 109,84 / 393,41= 109,84/ 393,41 = 0,28= 0,28

Nilai statistik Q dan R Q =maks|| untuk0 s ksnR =maks-min Dengan melihat nilai statistik diatas maka dapat dicari nilai Q/\n dan R/\n. Hasil yang di dapat dibandingkan dengan nilai Q/\n syarat dan Sk--Sk--Sk--( ) S Y Yk ii 1k-== 70R/\nsyarat,jikalebihkecilmakadatamasihdalambatasan konsisten. Tabel 5.15 Uji Konsistensi C.H Bulanan Maksimum Metode RAPS 2.Perhitungan DistribusiUntukmemperkirakanbesarnyadebitbanjirdengankalaulang tertentu,terlebihdahuludata-datahujandidekatkandengansuatu sebarandistribusi,agardalammemperkiraanbesarnyadebitbanjir tidaksampaijauhmelencengdarikenyataanbanjiryangterjadi (Soewarno,1995:98).Adapunrumus-rumusyangdipakaidalam penentuan distribusi tersebut antara lain : 71 1 - n) X - X (= S21

XS = Cv ( )3n1 = i3S 2) - (n 1) - (nX - Xi n= Cs

( )4n1 = i42S 3) - (n 2) - (n 1) - (nX - Xi n= Ck

dimana : S1= standar deviasi Cv= koefisienkeragaman Cs= koefisien kepencengan Ck= koefisien kurtosis Pemilihandistribusiberdasarkanpenyimpangan(Acr*)yang terkecil (Soewarno, 1995 : 106). Metode Gumbel Contoh Perhitungan : Diketahui data sebagai berikut : -Curah Hujan (Ri)=234,667 -Jumlah data (n) =10 -Periode Ulang (T)=100 tahun -Rata-rata (R)=124,83 721.Menghitung (Ri - R) (Ri - R) =234,667 124,83 =109,838 2.Menghitung (Ri - R)2 (Ri - R)2=(109,838)2 =12064,459 3.Menghitung reduced variate (Yt) Yt=-In (-In ((T - 1) / T)) =-In (-In ((100 - 1) / 100)) =4,600 4.Menentukan nilai reduced mean (Yn)Yn=0,495 (Dari Tabel Lampiran J) 5.Menentukan nilai reduced standard deviation (Sn) Sn=0,950 (Dari Tabel Lampiran K) 6.Menghitung nilai faktor frekuensi (K) K=(Yt - Yn) / Sn =( 4,600 - 0,495) / 0,950 =4,323 7.Menghitung standar deviasi (S) S=

?????? ???2???1 =39340,595101 =66,115 8.Menghitung Hujan Rancangan (RT) untuk Kala Ulang 100 thn RT=Rrata-rata + (S x K) =124,83 + (66,155 x 4,323) =410,631 73Tabel 5.16 Analisis Frekuensi Metode Gumbel 5.2.2 Debit Banjir Rancangan Metode Rasional Diketahui data sungai sebagai berikut : -Luas DAS= 7,76 km2 -Panjang Sungai (L)= 125 m -Beda Elevasi (head) H = 7,85 m -Hujan Rancangan (R24)= 410,631 mm (100 thn) 2,000 5,000 10,000 25,000 50,000 100,000 200,000Analisis Frekuensi Dengan Metode Gumbell 115,869 194,782 247,030 313,045 362,019 410,631 459,0660,00050,000100,000150,000200,000250,000300,000350,000400,000450,000500,000CH.Rancangan (mm)Kala ULang (Tahun)Garfik Curah Hujan RancanganGambar 5.4 Grafik Analisis Curah Hujan Rancangan Metode Gumbel Sumber : Hasil Perhitungan 741.Menentukan harga C, misalnya C = 0,3 2.Menentukan waktu banjir (Pers. Bayem) W= 72 (H/L)0,6 = 72. (7,85/125)0,6 = 13,681 m/jam Tc= L/W = 125/13,681 = 9,046 3.Menentukan intensitas hujan, Mononobe I= R24/24 . (24/Tc)2/3 = 410,631/24 . (24/9,046)2/3 = 32,791 mm/jam 4.Menghitung debit banjir rancangan dengan kala ulang 100 tahun Q= 0,278 . C . I . A = 0,278 . 0,3 . 32,791 . 7,76 = 21,222 m3/det Tabel 5.17 Analisis banjir Metode Rational berdasarkan analisisfrekuensi Metode Gumbel Sumber : Hasil Perhitungan 75 5.3Desain Dasar Untukmenghitung/memperkirakanbentuksertadimensidari bangunan-banguanutamaPLTMHmakadiperlukandesaindasar.Desain dasarinipentinguntukmemperolehbesaranvolumepekerjaan,sehingga evaluasiteknis maupun ekonomis terhadap PLTMH dapat dilakukan. Banguan-banguanutamatersebutterdiridariPekerjaanSipildan PekerjaanElektroMekanik.Pekerjaan-pekerjaansipilmeliputi:Bangunan PengelakAliran(Cofferdam),Bendung(Weir),BanguanPengambilan (Intake),SaluranPembawa(Headrace)daribetontumbuk,Kantong Sedimen,PipaPesat(Penstock),RumahPembangkit(PowerHouse),dan Saluran Pembuang Akhir (Tail Race). 5.4Data Desain Data-datayang digunakandalampenyusunandesaindasarbangunan-bangunanutamaPLTMHMarimpainiantaralainsepertidibawahini, sedangkandatapendukungyanglainyangtidakada,selaludikemukakan pada awal perhitungan setiap pekerjaan atau struktur yang ada. 2 5 10 25 50 100 200DEBIT BANJIR RANCANGANMETODE RASIOAL5,988 10,067 12,767 16,179 18,710 21,222 23,7250,0005,00010,00015,00020,00025,000Banjir Rancangan (m/dtk)Kala ULang (Tahun)Garfik Banjir Rancangan Metode Rational GumbelGambar 5.5 Grafik Banjir Rancangan Metode Rational Berdasarkan Analisis Frekuensi Metode Gumbel 761.Data Sungai +Sungai di sekitar bendung -lebarnormalsungai= 10 meter-lebar rata-rata dasar sungai= 7 meter -kemiringantalud= 1 : 1 -kemiringan rata-rata dasar sungai di sekitar lokasi bendung 16%-Elevasi dasar sungai di sekitar rencana bendung +660,00 m -Elevasi di sekitar bak penenang / pengendap +659,50 m -Elevasi di sekitar rumahturbin (power house) +651,65 m -H gross= 8,35m 2.Hidrologi: +Debit rencana Qdesain = 0,064m3/s +Tinggi muka air pada saat banjir maksimum h= 1,1 0 m +Material sungai di hilir rencana lokasibendung berupa pasir, kerikil hinggabatuberukuran1050cmsedangkandisekitarlokasi bendung berupa batu masif. 5.5Desain Dasar Pekerjaan Sipil 5.5.1BangunanPengalih Aliran (Cofferdam) Pada fase pembangunan deperlukan lapangan pekerjaan yang kering,sehinggadi perlukansuatu bangunan pengalih aliran untuk mengalihkan aliran air sungai. Pada area yang di keringkan tersebut dapat di mulai pembangungan pondasi bendung utama. PengalihanaliransungaiMarimpauntukpembangunan konstruksibendungPLTMHPinembanidilakukandengandua tahap dengan tanggul pengelak (cofferdam). Tahap 1:Pelaksanaan pembangunan konstruksi bendung dimulai dari bagian huludarirencanabendungutama.Padabagianhuluiniterdapat 77bangunanpembilasdanintake.Bangunancofferdamuntuk mengarahkanaliransungaikesisilainnya.Setelahpekerjaan konstruksibendungdanpembilasselesaimakacofferdam dibongkar. Tahap 2: Pembangunankonstruksibendungdilaksanakanpadasisilainnya. Cofferdamdibangununtukmelindungiarealkerjapadasisiini, dimanaaliransungaidiarahkanmelaluibangunanbendungyang sudahjadi.Elevasi/tinggicofferdamdisarankanseekonomis mungkindenganpertimbanganfaktorresikoyangkemungkinan muncul. Berdasarkanpertimbangandiatassertainformasimasyarakatdi sekitarlokasipembangunanPLTMHMarimpadanpengamatan langsungdidapatkandatabahwatinggimaksimumairdaridasar sungai pada saat banjir tahunan setinggi 1,10 meter.Selanjutnya elevasi cofferdam dapat ditentukan sebagai berikut: -elevasi dasar sungai= + 660,00m -tinggi air pada banjir tahunan =1,10m-jagaan / freeboard=0,50m + elevasi cofferdam = + 661,60m Materialyangdigunakanuntukkonstruksicofferdaminiadalah materialbatuanyangadadisekitarlokasirencanaPLTMH Marimpa.5.5.2Bendung BendungPLTMHMarimpadirencanakansebagaibendung sederhanadaripasanganbatukalidilapisibetonbertulangdengan mutu K225 setebal 10 cm. Panjang bendung adalah 10,0 meter. 78a.Lokasi Bendung BendungPLTMHMarimpadibangunpada hulusungai Marimpapadaelevasidasarsungai+660,00m,dengan bangunanintakepadasebelahkirialiransungai.Lebarrata-ratasungaidisekitarlokasibendungsekitar10m,dengan kemiringan talud adalah 1 : 1; dengan gradien rata-rata sungai 16%. b.Elevasi Mercu Bendung Berdasarkan kondisi topografidanfungsidaribendung PLMTHMarimpayakniuntukmemperolehtinggijatuh rencana,makadirencanakantinggimercubendungsebesar1,50m,sehinggaelevasimercudirencanakanpadaelevasi 661,50m. c.Tinggi Muka Air Maksimum di Sungai TinggimukaairmaksimumsungaiMarimpa(tinggi muka airsebelum adabendung)dihitungmenggunakan rumus Chezy: V = S R C .Prosedur perhitungan adalah sebagai berikut: 1.Data +Tinggi muka air banjir maksimum:= 1,10 m +Lebar rata-rata sungai: b= 7,0 m +Kemiringan tebing talud: 1: m = 1 : 1 +Gradien rata-rata sungai: S= 0,16 2.Luas Penampang Basah: A= (b + mh) h = (7+1 x 1,1) 1,1 A =8,91 m2 793.Keliling Basah:P= b + 2h 21 m + P= 7 + 2 x 121 1+=10,1 m 4.Jari-jari hidrolis:R= A / P R = 0,88 m 5.Koefisien Pengalira: Cd =) 88 , 0 / 100 1 /( 87 +Cd = 0,81 6.Kecepatan aliran su ngai: V =S R Cd. V =16 , 0 * 88 , 0 81 , 0 = 0.30 m/det 7.Debit sungai (Debit Banjir 100 thn) Q =21,22 m3/det Berdasarkanpengamatandilapanganpadakeadaan normal, kedalaman air di sungai di bagian hilir lokasi bendungadalah0,50meter.Selanjutnyaperhitunganelevasimukaair maksimum pada keadaan normal di sungai sebagai berikut: -Kedalaman air di sungai (h) pada keadaan normal 0,50 m -Elevasi dasar sungai di hulu lokasi bendung +660,0 m -Elevasi muka air maksimum di hulu bendung +660,5 m d.Lebar Bendung Lebar bendung merupakan jarak antara tembok pangkal (abutment)disatusisisungaidenganabutmenpadasisilain termasukpilar-pilardanpintupembilas.Lebarbendung(B) yangidealadalahsamadenganlebarnormalsungai(Bn)agar aliransungaitidakbanyakmengalamigangguansetelahada bendung.Akantetapibilamanapengambilanlebarbendung (B)samadenganlebarnormalsungai(Bn)mengakibatkan mukaairdiatasmercubendungtinggisekalimakalebar bendung dapat diperbesar hingga 1,20 kali lebar sungai normal 80atauB=1,2Bn(Soenarno,KonstruksiBendungTetap, DepartemenPekerjaanUmumdanTenagaListrik).Dengan pertimbangankodisigeologislokasisekitarbendungyang merupakantebingbatumasifmakalebarbendungdiambil sama dengan lebar sungai. +Kedalaman air di sungai : h= 0,50 m +Jagaan/free board: w= 1,00m + htotal= 1,50m Dengan demikian lebar bendungB = 1.0Bn = 1,0 (10,0) = 10,0 m Lebar bendung PLTMH Marimpa ditetapkan 10,00 m e.Mercu Bendung Sepertitelahdijelaskansebelumnya,bahwabendung PLTMHMarimpadirencanakantipesederhanadaripasangan batukalidengantinggimercu1,00meterdaridasarsungai. Bentukmercupelimpahdirencanakantipebulatdenganjari-jaritunggalR=1,0m.Kemiringanpermukaanmercubagian hiliradalah3:1sedangkanbagianhulubendungvertikal. Untukmenjaminkekuatantubuhbendungdilapisibeton bertulangK225dengantebal10cm.Dengandemikianelevasi mercu bendung adalah + 661,00 m. Gambar 5. 6 . Sketsa Penampang Rata-Rata Sungai Marimpa 81Dariuraiantersebutdiatasdapatdisimpulkandimensi bendung adalah sebagai berikut: Panjang bendungL= 10,00 m Tinggi bendung dari elevasi dasar sungaih= 1,00 m Lebar mercu bendung b mercu = 1,00 m Lebar dasar bendungb dasar= 1,50 m Menghitungtinggimukaairdiatasbendung(Kriteria perencanaan bangunan utama, Dep. PU, 1986) Persamaantinggienergidebituntukbendungambang pendek dengan pengontrol segi empat adalah : 6 / 113 / 2 3 / 2 H b g C Qd=Dimana Q= Debit air sungai = 21,22 m3/det Cd = di ambil 0,81 g= gravitasi, 9,81 m/det 2 Dihitung : 6 / 1110 81 , 9 3 / 2 3 / 2 81 , 0 22 , 21 H =

6 / 11H = 0.621; H1 = 0,239m

Gambar 5.7. Tinggi muka air di atas Mercu bendung 82 f.Kolam Olak (Peredam Energi) DisekitarlokasipembangunanbendungPLTMH Marimpaterdiridaripasirhalusdankerikilsertaterdapat batuanmasifsepertipadalokasijatuhnyaairterjunyangada sekarang,maka perludibuatkan konstruksi kolam olakan yang baru.AkantetapikarenadiperkirakanbanjirsungaiMarimpa akanmengangkutbatu-batubongkahan/boulderyangdapat merusaktubuhbendungdanlantai/dasarsungaibagianhulu bendung,makapadabagianhilirbendungtersebutakan dilapisibetonbertulangdenganmutuK225setebal20cm selebar2meterdaritubuhbendungsepanjangtubuhbendung atau sepanjang 10,0 meter. 5.5.3Bangunan Pengambilan (Intake) Bangunanintakeharusmensupalidebitairdenganstabilke saluranpembawa,yangkemudianditeruskankebangunankolam Gambar 5.8.Sketsa Bangunan Bendung danIntake Elv. Tinggi Talud + 662,00 m Elv. TMA + 661,24 m Elv. Tinggi Dasar Sungai + 660,0 m m Pondasi bangunan intake Elv + 659,50 m Pondasi Kolam olak Elv + 658,70 m Elv. Mercu Bendung+ 661,00 m 83penenang(forebay).Debitairtersebutkemudianditeruskanke rumah pembangkit melalui pipa pesat (penstock). Desain bangunan intakedibuatdenganharusmemperhatikantingkatpermukaanair padasaatdebitminimum.Berdasarkankondisitopografisungai Marimpa,makabangunanpengambilanditempatkandisebelah kanan aliran sungai. Perhitungan Dimensi Bangunan Intake: Bangunanintakedilengkapidenganpintudanbagiandepannya terbuka menjaga jika terjadi muka air banjir Dasar bangunan pengambilan (intake) terletak 0,75 m di atas lantai bendungsehinggaelevasibangunanintake660,25m.Dibangun denganarah900terhadapasaliransungai.Kapasitasbangunan intake diambil,Qd = 1,2 x Qdesain. Qd = 1,2 . 0,064 = 0,077 m3/s z g 2 h b 0,0771 = Dimana: = koefisien pengaliran = 0,81 h1= 0,4, tinggi muka air normal dari ambang pintu pengambilanz= kehilangan energi pada pintu masuk = 0,05 b= lebar bangunan intake g= percepatan gravitasi = 9,81 m/s2. 84 Lebar pintu intake yang diperlukan dapat dihitung sebagai berikut: z g 2 b 0,077 = a 0,05 9,81 2 28 , 0 b 0,81 0,077 = b = 0,343 m Dengan demikian pada intake diperlukan 1 pintu selebar 0,8 m. Kemiringanrencanasaluransampaidiujungmasukbangunankantong sedimen adalah: V = Q / A AQS Rn=21321 dimana: R = jari-jari hidrolis penampang saluran S = kemiringan saluran 4 , 0 343 , 0064 , 0343 , 0 40 , 0 240 , 0 343 , 0018 , 012132xS xxxx =((

+ S = 0,001 a Gambar 5.9. Type Pintu Intake b 855.5.4Saluran Pembawa (Headrace) Saluranpembawaadalahsalahsatubangunanyangsangat vitaldidalamperancangandandesainPLTMH.Elevasidasar saluranpembawapadabangunanintake+659,50meterdan kemiringan dasar saluran 0,001 SaluranpembawapadaPLTASungaiMarimpaberfungsi mennyalurkanairdaripintuIntakemenujupipapesat(penstock). Direncanakanpenampangsaluranpembawaberbentuktrapesium. Berdasarkanpengalamanrasiooptimumantaralebardantinggi saluranadalah 3 : 2 4 : 2 Denganpertimbanganekonomi,Salurandibuatdarisusunanbatu kali dengan campuran Semen dan Pasir 1 : 4 Parameter desain: Debit desainQ= 0,064 m3/s Kemiringan dasar saluran diambilS= 0,001 Koefisien manningn= 0,018 Panjang saluranL= 9,50m Tampang saluran = Segi Empat Hasil perhitungan penampang saluran adalah sebagai berikut: b = 0,7 mh = 0,7 mR = 0,233 m P = 2,10 m A = 0,49 m2; Menghitung kecepatan rata rata aliran dalam saluran pembawa Q = v A v = Q/A = 0,064/0,49 =0,130 m/det Tinggi jagaan hw = 0,3 m 86 Debitsalurandibuatlebihbesardariyangdibutuhkanuntuk mengantisipasiendapanyangmungkinterjadilebihcepat mengingatsaluraniniberadadilahanperkebunanmasyarakat. Dengandemikiansaluranpembawainidirencanakanberdimensi sebagai berikut: Gambar 5.10. Sketsa Potongan Memanjang Saluran Pembawa (Headrace) b= 0,7 m hw = 0,3 m s = 0,001 H= 0,7 m Tinggi Permukaan Tanah di Sekitar bendung Bendung PLTMH Sungai Marimpa Saluran pembawa Pipa Pesat Lebar Terjunan 875.5.5Bangunan pengendap sedimen (sediment trap) Bangunanpengendapsedimendirencanakanberbentuksegi empatdaripasangandanlantaibetonbertulangdengandindingdi sekitarjatuhnyaairdarisaluranpembawaberupadindingbeton bertulang. Butiransedimenyangmasukdalambangunanpengendap sedimen,dengankecepatanendapsedimenwdankecepatanair v harus mencapai titik C. Sehingga butiran sedimen tersebut akan berjalanselamawaktuH/V,yangdiperlukanuntukmencapai dasar, untukselanjutnya bergerak ataubergulirsepanjang Ldalam waktu L/v. Sehingga persamaan dapat disusun sebagai berikut : HBQv denganvLvH= = dimana : H= kedalaman aliran, m w = kecepatan endap butiran sedimen, m/det L = Panjang bangunan pengendap sedimen v = kecepatan aliran air, m/det Q= debit air di saluran, m3/det B= Lebar kantong lumpur, m A v w v w Gambar 5.11. Skema Potongan Memanjang Bangunan Pengendap Sedimen 88PersamaandiatasdapatdisederhanakanLB=Q/w. Persamaanuntukbangunanpengendapsedimentersebutsangat sederhana,sehinggaVelikanov,1971,membuatfaktorkoreksi dengandasarpemikiranadanyaperubahanaliranairakibat, turbulensiair,pengendapanbutiransedimenyangterhalang, banyaknyasedimenmelayang.Persamaanuntukfaktorkoreksi sebagai berikut : ( )H2 , 0 Hwv51 . 7 wQLB25 , 0= Data lapangan adalah sebagai berikut : L = di hitungQ = 0,064 m3/det H = 1,2 m B = 1,5mv = 0,036 m/det = 1,2 w=2,8cm/det=0,028m/det(U.S.Inter-AgencyCommitteon water Resources Subcommitte on sedimentation) ( )2 , 12 , 0 2 , 1028 , 0036 , 051 , 72 , 1028 , 0064 , 05 , 125 , 0= Ljadi diperoleh faktor koreksi dari velikanov, L = 0,4 mUntukmenghitungpanjangbangunanpengendapsedimendi gunakan persamaan sebagai berikut : 028 , 0064 , 05 , 1 = = LwQLB diperolehpanjangbangunanpengendappasir,L=2,3+faktor koreksi = 2,7 m Perhitungan kapasitas bak pengendapan pasir: Kedalaman bak pengendapan tergantung pada periode waktu untuk setiappengurasan.Diperkirakanpengurasandilakukan1kali 89dalamempathariataupadasaatbanjirbesar.Daritingkat kejernihanairhuluSungaiMarimpamakadiperkirakan konsentrasi sedimen pada air hulu Sungai Marimpa tersebut adalah0,15 kg/m3 dan semuanya diendapkan dalam kantong pasir maka: Jumlah endapan pasir = kandungan pasir x debit saluran pembawa = 0,15 x 0,064= 0,0096 kg/detEndapan pasir dalam 2 hari= 4 x 24 x 3600 x 0,0096 = 3317,76 kg Diambilberatjenisendapansebesar 2650 kg/m3,dandiperkirakan kepadatanendapan85%makakedalamanbakpengendapanyang diperlukan adalah: Volume endapan = 3317,76/ (0,85 x 2650) = 1,47 m3 Kedalaman bak pengendapan= Volume / area = 1,47 / (2,7x 1,5) = 0,36 m Diambil kedalam bak pengendapan = 0,5 mPenampang transisi dihitung sebagai berikut: Panjang transisi 1 = LB B31tan 2'so` =m 625 , 045 tan 225 , 0 5 , 10 =< 1/3 (2,7) = 0,83 m 90 Elevasimuka air padabangunan kantongsedimen adalah + 659,50 m, elevasi tersebut merupakan elevasi pengambilan hulu pipa pesat (penstock). 5.5.6Pipa Pesat (Penstock) Pipapesatadalahpipabertekananyangmengalirkanairdari bakpenenang(sandtrap)langsungkeintaketurbin.Penempatan pipapesatdapatdiataspermukaantanahataudidalamtanah, untukpenempatanpipadidalamtanahakanmenjagatekananair yang ada di dalam pipa dari perubahan suhu matahari dan hujan. Bilamanapemasanganpipadilakukandiataspermukaan tanahmakadiperlukankonstruksiblokangkerdanstruktur pendukungsebagaidudukanpipapesat untukmenahanbebanpipa dan air di dalamnya. Pipapenstockmerupakansalahsatukomponenyangmahal dalampekerjaanPLTMH,olehkarenaitudesainnyaperlu 0,50 m 0,70 m 1,5m 2,7m 2,0 m0,60 m 0,