#06 prasarana/infrastruktur sumber daya air

#06 Prasarana/Infrastruktur Sumber Daya Air

Kegiatan Pengembangan Sumber Daya Air

Struktural:• Pemanfaatan air

• Pengendalian daya rusak air

• Pengaturan badan air (sungai, situ, danau)

Non-struktural:• Penyusunan peraturan

• Penyusunan program kegiatan

• Penghijauan, konservasi lahan

Prasarana Sumber Daya Air

• Prasarana SDA adalah bangunan air beserta bangunan lain yang menunjang kegiatan pengelolaan sumber daya air, baik langsung maupun tidak langsung.

• Contoh: Waduk/reservoir, bangunan-bangunan irigasi, bangunan pengatur sungai/perlindungan tebing sungai.

Waduk

• Definisi: Adalah bangunan untuk menampung air pada waktu terjadi surplus air di sumber air agar dapat dipakai sewaktu terjadi kekurangan air.

• Fungsi: pemanfaatan air, pengendalian banjir.– Waduk buatan/bendungan – Waduk lapangan (pengempangan mata air) – Embung (sejenis waduk kecil di NTB) – Situ (sejenis waduk kecil di jawa barat)

Waduk

• Fungsi umum dari suatu waduk adalah untuk menyimpan kelebihan air.

• Jenis simpanan: – Dead storage: volume dibawah elevasi muka air

minimum– Life storage: volume diantara elevasi muka air

minimum dan elevasi mercu pelimpah / spillway.– Tampungan banjir: volume diantara elevasi muka air

banjir rencana dan elevasi mercu pelimpah/spillway

• Muka air normal / Normal pool level: elevasi muka air maksimum di reservoir dalam kondisi operasi.

• Muka air minimum / Minimum pool level: elevasi muka air terendah akibat pengambilan dalam waktu operasi.

• Useful storage/live storage: tampungan air yang berada diantara muka air normal (normal pool level) dan muka air minimum (minimum pool level).

• Dead storage : volume tampungan air di bawah muka air minimum.

• Surcharge storage / Flood storage: volume air di atas muka air normal akibat banjir.

• Bank storage: tampungan yang terjadi pada tebing waduk yang lolos air / permeable.

Karakteristik Waduk

- 1.0 2.0 3.0

100

105

110

115

120

125

130

Luaskm^3

-1.02.03.04.05.0

VolumeJuta m^3

Volume

Luas

Elevasi

Contoh:

Penentuan Tampungan Waduk

Inflow berubah-ubah terhadap waktu.

Metoda Rippl

Perhitungan Tampungan Waduk

• Metoda Rippl

Diketahui kurva massa inflow sebagaimana dalam gambar di samping. Berapakah tampungan waduk yang diperlukan apabila kebutuhan air adalah 75000 acre ft/tahun?

Perhitungan Tampungan Waduk

• Metoda Rippl

Perhatikan kurva massa inflow waduk di samping. Berapakah suplai air yang bisa disediakan dari suatu reservoir dengan kapasitas 30000 acre ft?

Algoritma “Sequent Peak”

• Untuk menghitung kekurangan kumulatif.• Apabila:

– Qt = inflow dalam selang waktu t

– Rt = outflow/kebutuhan dalam selang waktu t

– Kt = kekurangan air pada akhir selang waktu t

• Kt = Rt-Qt+Kt-1, apabila (Rt-Qt+Kt-1) < 0 , maka Kt = 0.

Algoritma “Sequent Peak”

Keandalan Waduk

• Keandalan waduk didefinisikan sebagai probabilitas di mana waduk dapat mensuplai kebutuhan yang diharapkan selama usia guna (lifetime) tanpa adanya kekurangan.

• Usia guna biasanya antara 50 – 100 tahun.• Bagaimana cara perhitungannya?

– Menyusun 500-1000 set kondisi inflow dan pengambilan. Lama waktu dari masing-masing set adalah sama dengan usia guna / lifetime.

– Dari masing-masing set diambil harga tampungan yang diperlukan.

– Lakukan analisis frekuensi pada harga-harga tampungan.– Buat kurva keandalan: volume tampungan vs. probabilitas.– Makin besar volume tampungan makin besar keandalannya.

Sedimentasi Waduk

Sedimentasi Waduk

• Tidak semua sediment yang masuk ke waduk akan terendapkan.

• Sebagian akan terbawa keluar bersama aliran.

• Jumlah bagian dari sedimen yang terendapkan tergantung pada kapasitas waduk dan inflow.

• Trap efficiency = = f(kapasitas/inflow).

Sedimentasi Waduk

Brune, 1953

Sedimentasi Waduk

Debit sedimen: 200.000 ton/tahun, Inflow: 60.000 acre ft/tahun. Berat jenis sedimen = 1121kg/m3.

Yang (1996)

Reservoir Routing

• Untuk mengetahui perubahan hidrograf setelah melalui tampungan/reservoir.

• Untuk perencanaan elevasi & kapasitas pelimpah

• Untuk mengetahui luas genangan maksimum pada waktu banjir.

Reservoir Routing

22

11

21

122121

122121

22

/2

22

/

Ot

SO

t

SII

tSSOOII

SStOO

tII

StOtI

tSOI

Reservoir Routing

Linsley (1982)

Contoh:

Linsley (1982)

Jam ke I 2S/dt - O 2S/dt + O O S Elevasi12 2 5.6 9 1.7 1.6 3.024 5.2 8.2 12.8 2.3 2.3 5.236 10.1 14.9 23.5 4.3 4.1 9.048 12.2 16.2 37.2 10.5 5.8 11.560 8.5 16.3 36.9 10.3 5.7 11.372 4.7 16.3 29.5 6.6 4.9 10.584 2.3 14.9 23.3 4.2 4.1 8.7

Debit Inflow & Outflow

0

2

4

68

10

12

14

0 50 100

Jam ke...

Deb

it (

m3/

det

)

Inflow

Outflow

Elevasi Muka Air Waduk

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

0 20 40 60 80 100

Jam ke ...

Ele

vasi

(m

)

Catatan: S dalam (10^5 m3)

Permasalahan di Tikungan Sungai

• Kecepatan maksimum berada dekat dengan tebing sungai pada sisi luar

• Terjadi gerusan pada daerah tebing pada sisi luar tikungan.

• Diperlukan upaya untuk menanggulangi gerusan.

Pergerakan aliran yang membentuk alur spiral pada suatu tikungan sungai.

Arah aliran utama

Lokasi deposisi Lokasi erosi

Arus memutar, pada suatu bidang transversal.

Sisi luar tikungan sungai

Krib tiang pancang

(Sosrodarsono, 1985)

Penanggulangan Gerusan Dengan Groin / Krib

Beberapa tujuan pemasangan groin/krib:• Mengatur arah arus sungai• Mengurangi kecepatan arus air di dekat tebing

sungai (redistribusi profil kecepatan arus)• Mempertahankan lebar dan kedalaman air pada

alur sungai• Mengkonsentrasikan arus sungai dan

memudahkan pengambilan/penyadapan air.

Jenis groin/krib:• Permeable: Air dapat melalui krib, contohnya

krib tiang pancang dan type rangka• Impermeable: untuk membelokkan arus

sepenuhnya, pada ujung krib terjadi gerusan yang cukup dalam, contohnya krib bronjong kawat.

• Semipermeable• Krib melintang (transversal) dan memanjang

(longitudinal)

(Sosrodarsono, 1985)

Pemilihan Jenis Krib Pertimbangan pemilihan jenis krib dari segi material maupun sifat hidraulik

berdasarkan: • Kondisi fisik: jenis sungai, geometri sungai dan kondisi geoteknis sungai.• Pertimbangan tujuan pemasangan:

– Untuk perlindungan tebing: krib tiang pancang– Untuk perlindungan tebing dengan pertimbangan estetika: pasangan batu– Untuk perlindungan tebing bersifat sementara: krib kayu– Untuk pengarah aliran: krib kedap air

• Kondisi tanah:– Untuk tanah yang mudah longsor: krib tiang pancang– Untuk tanah lunak: krib tiang pancang

• Kondisi lapangan– Pada tebing yang relatif tinggi: menggunakan krib tiang pancang– Pada tebing yang relatif rendah: menggunakan krib pasangan batu, krib bronjong– Mempertimbangkan ketersediaan material di lokasi

Contoh:Diketahui: Jari-jari luar R = 1.913 m, dengan lebar sungai rata-rata 335 m.Rencanakan perlindungan tebing yang sesuai!Penyelesaian:• Alternatif untuk mengatasi masalah erosi tebing dipilih sesuai dengan

keadaan daya dukung tanah dan metoda perlindungan yang dikehendaki. • Perlindungan tebing ini dapat dilakukan dengan:

– Mengubah pola aliran dengan cara pembangunan krib atau – Dengan perlindungan langsung pada permukaan tebing.

• Berdasarkan pertimbangan:– Penyebab utama dari erosi adalah terkonsentrasinya arus pada tebing di sisi luar– Lebar sungai masih mencukupi untuk berfungsi sebagai jalur navigasi dan – Stabilitas tebing yang relatif rendah apabila dibangun perkuatan langsung berupa

revetment.• Maka usulan penanggulangan erosi adalah dengan pembangunan krib

pengarah arus pada sisi luar dari tikungan.

Sifat hidraulis• Berdasarkan sifat hidraulis terdapat tiga jenis krib, yaitu:

krib lolos air, krib kedap air dan krib semi kedap.Formasi Krib• Terdapat 3 jenis formasi krib: tegak lurus terhadap arah

arus aliran, condong ke arah hulu dan condong ke arah hilir. Dalam perencanaan ini digunakan krib dengan formasi tegak lurus terhadap arah aliran utama, mengingat jari-jari tikungan yang relatif besar (1.913 m).

Tinggi Krib• Elevasi ujung mercu krib berada 0,5 – 1,0 meter di atas

rata-rata elevasi muka air rendah.

Panjang Krib dan Interval Krib• Panjang dan jarak antar krib satu dan lainnya ditetapkan

secara empiris berdasarkan pada pengamatan data sungai yang ada, antara lain situasi sungai, alignment sungai, lebar sungai dan jari-jari tikungan sungai.

• Perbandingan antara panjang krib (l) dan lebar sungai (B) pada lazimnya kurang dari 0,10. Sehingga untuk lebar sungai rata-rata 335 m, ditentukan bahwa panjang krib maksimum yang dapat dibuat adalah = 0,1 x 335 = 33,5 meter.

• Jarak antar krib (D)untuk sisi luar dari tikungan ditentukan berdasarkan perbandingan D/l = 1,5, sehingga jarak interval maksimum antar krib adalah = 1,5 x 33,5 = 50,25 50 meter.