tugas besar si 4233

5/20/2018 Tugas Besar Si 4233

1/91

SI 4233 REKAYASA BANGUNAN TENAGA AIR

STUDI KELAYAKAN DAN BASIC DESIGNPLTA MUARA JULOI

Dosen

Prof. Dr. Ir. M Syahril Badri Kusuma

Ir. Dantje Kardana Ph. D

Oleh

ABINDRA PRADIKA

15010104

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014


2/91

ii

PRAKATA

Assalamualaikum Warrahmatullahi Wabarakatuh.

Puji Syukur saya panjatkan kepada Allah SWT atas selesainya tugas besar SI 4233 Rekayasa

Bangunan Tenaga Air ini dengan baik dan tepat waktu.

Tugas ini dibuat agar memenuhi syarat kelulusan dari mata kuliah Rekayasa Bangunan Tenaga

Air. Rasa terimakasih juga saya panjatkan kepada dosen mata kuliah selama semester ganjil ini,

Bapak Syahril Badri Kusuma dan Bapak Dantje Kardana.

Dalam pengerjaan tugas ini, saya mengalami banyak kebingungan Karena ketidak adaannya

asisten kelas. Namun dengan bantuan dosen dan juga Allah SWT, tugas ini bisa selesai walaupunbanyak kecacatan dan juga asumsi yang digunakan.

Semoga kedepannya tugas ini dapat membantu adik adik yang mengambil mata kuliah ini pada

semester depannya, dan juga system tugas besar yang bisa diperbaiki lagi.

Bandung, Mei 2013

Abindra Pradika Soemali


3/91

iii

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................................................................... 1

1.2 Tujuan ........................................................................................................................................... 3

1.3 Ruang Lingkup ............................................................................................................................... 3

1.4 Metodologi Penyusunan ............................................................................................................... 3

1.5 Sistematika Penulisan ................................................................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI ................................................................................................................................. 5

2.1 PERHITUNGAN CURAH HUJAN WILAYAH ...................................................................................... 5

2.2 PERHITUNGAN CURAH HUJAN RENCANA ..................................................................................... 5

2.2.1 Penghitungan Koefisien ........................................................................................................ 6

2.2.2 Distibusi Normal .................................................................................................................... 7

2.2.3 Metode Gumbel .................................................................................................................... 8

2.2.4 Metode Log Normal ............................................................................................................ 10

2.2.5 Metode Log Pearson III ....................................................................................................... 11

2.3 PERHITUNGAN INTENSITAS CURAH HUJAN ................................................................................ 15

2.4 Analisis Debit Banjir .................................................................................................................... 16

2.4.1 Analisa Debit Banjir Berdasarkan Metode Hidrograf Sintetik ............................................. 16

2.4.2 Hujan Efektif ........................................................................................................................ 17

2.4.3 Hidrograf Satuan ................................................................................................................. 19

2.4.4 Kurva dan Konvolusi Unit hidrograf .................................................................................... 20

2.4.5 Hidrograf satuan Sintetis .................................................................................................... 20

2.4.6 Snyder-Alexeyev Unit hydrograph ...................................................................................... 21

2.5 ANALISIS DEBIT ANDALAN .......................................................................................................... 22

2.6 VOLUME TAMPUNGAN WADUK ................................................................................................. 26

2.6.1 Volume Tampungan Untuk Melayani Kebutuhan............................................................... 27

2.7 PERHITUNGAN HUBUNGAN ELEVASI TERHADAP VOLUME WADUK. ......................................... 28

2.8 PERENCANAAN WADUK .............................................................................................................. 31


4/91

iv

2.8.1 Pemilihan Lokasi Waduk ..................................................................................................... 31

2.8.2 AspekAspek dalam Pembangunan Waduk. ..................................................................... 31

2.8.3 Pemilihan Tipe Waduk. ....................................................................................................... 33

2.8.4 Perencanaan Tubuh Waduk ................................................................................................ 40

2.8.5 Rencana Teknis Bangunan Pelimpah (Spillway). ................................................................. 45

2.9 PERHITUNGAN TERJUN ............................................................................................................... 55

2.10 PERENCANAAN PIPA PESAT (PENSTOCK) .................................................................................... 56

2.10.1 Dimensi pipa pesat. ............................................................................................................. 56

2.11 PERENCANAAN TURBIN .............................................................................................................. 57

2.11.1 Kehilangan Tinggi Terjun (Head Loss). ................................................................................ 57

2.11.2 Tinggi Terjun Bersih (Net Head) .......................................................................................... 59

2.11.3 Perhitungan Turbin ............................................................................................................. 59

2.11.4 Pemilihan Jenis turbin ......................................................................................................... 60

2.12 DAYA YANG DIHASILKAN PLTA .................................................................................................... 61

2.12.1 Macam Daya yang Dihasilkan. ............................................................................................ 61

2.12.2 Perhitungan Daya ................................................................................................................ 61

2.12.3 Perhitungan Tenaga yang Dibangkitkan. ............................................................................ 63

2.13 POWER HOUSE ............................................................................................................................ 63

2.14 INSTALASI PENGATUR AIR. .......................................................................................................... 63

2.14.1 Pintu air ............................................................................................................................... 63

2.15 SALURAN PEMBUANGAN (TAIL RACE). ....................................................................................... 64

BAB III TINJAUAN LOKASI........................................................................................................................ 65

3.1 Kondisi Fisik Daerah .................................................................................................................... 65

3.1.1 Keadaan Geografis .............................................................................................................. 65

3.1.2 Iklim ..................................................................................................................................... 65

3.1.3 Topografi ............................................................................................................................. 65

3.1.4 Luas Wilayah ....................................................................................................................... 66

3.1.5 Kondisi Geologis .................................................................................................................. 66

3.2 Kondisi Lokasi Proyek .................................................................................................................. 67

3.2.1 Luas DAS Muara Juloi .......................................................................................................... 67

BAB IV PENGHITUNGAN DATA................................................................................................................ 68

4.1 PERHITUNGAN CURAH HUJAN WILAYAH .................................................................................... 68


5/91

v

4.2 PERHITUNGAN CURAH HUJAN RENCANA ................................................................................... 68

4.2.1 Metode Normal ................................................................................................................... 68

4.2.2 Metode Gumbel .................................................................................................................. 69

4.2.3 Metode Log Normal ............................................................................................................ 70

4.2.4 Metode Log Pearson III ....................................................................................................... 71

4.3 ANALISIS DEBIT BANJIR ............................................................................................................... 72

4.4 ANALISIS DEBIT ANDALAN .......................................................................................................... 73

4.5 VOLUME TAMPUNGAN WADUK ................................................................................................. 76

4.6 PERHITUNGAN HUBUNGAN ELEVASI TERHADAP VOLUME WADUK. ......................................... 78

4.7 PERENCANAAN WADUK .............................................................................................................. 80

4.7.1 Pemilihan Elevasi Bendungan ............................................................................................. 80

4.7.2 Pemilihan Tipe Bendungan. ................................................................................................ 80

4.7.3 Perencanaan Tubuh Bendungan ......................................................................................... 80

4.7.4 Rencana Teknis Bangunan Pelimpah (Spillway). ................................................................. 81

4.8 PERHITUNGAN TERJUN ............................................................................................................... 82

4.9 PERENCANAAN PIPA PESAT (PENSTOCK) .................................................................................... 82

4.9.1 Dimensi pipa pesat. ............................................................................................................. 82

4.10 PERENCANAAN TURBIN .............................................................................................................. 83

4.10.1 Kehilangan Tinggi Terjun (Head Loss). ................................................................................ 83

4.10.2 Tinggi Terjun Bersih (Net Head) .......................................................................................... 83

4.10.3 Perhitungan Turbin ............................................................................................................. 83

4.10.4 Pemilihan Jenis turbin ......................................................................................................... 84

4.11 SALURAN PEMBUANGAN (TAIL RACE). ....................................................................................... 84

BAB V KESIMPULAN ............................................................................................................................... 86

5.1 Kesimpulan .................................................................................................................................. 86

5.2 Saran ........................................................................................................................................... 86


6/91

1

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang1.1

Manusia merupakan makhluk yang terus melakukan adaptasi dan evolusi untuk

menjalankan hidup yang lebih baik. Adaptasi dan evolusi disebabkan oleh posisi manusia

karena posisinya pada lingkungan alami, dan salah satu bentuk evolusi dan adaptasi

adalah berkembangnya teknologi dan ilmu. Dengan menerapkan teknologi dan ilmu,

maka manusia dapat meningkatkan kenyamanan dan keamanan mereka. Banyak sekali

bentuk implementasi tekonologi dan ilmu yang manusia lakukan dalam kesehariannya;

seperti untuk bertahan hidup, mencari sumber makanan, , melestarikan lingkungan, serta

mencari & mengolah sumber energi untuk hidup.

Dari implementasi ilmu dan teknologi diatas, mencari dan mengolah sumber energy

merupakan salah satu tantangan terbesar manusia dalam sejarah. Energi adalah sumber

kehidupan yang abadi, dan dibutuhkan oleh semua manusia di muka bumi. Konsep

kekekalan energi pun ini dikembangkan manusia untuk mengambil keuntungan dari

kondisi lingkungan sekitarnya. Kondisi alam seperti angin, panas bumi, sinar matahari,

dan aliran air memiliki energinya tersendiri. Dengan konsep kekekalan energi, manusia

pun mengubah energi yang dimiliki alam sekitarnya menjadi energi yang dapat

digunakan untuk keperluan sehari harinya.

Dengan makin berkembangnya teknologi di era globalisasi ini, maka kebutuhan energypun akan semakin tinggi. Sumber energi yang paling banyak digunakan di Indonesia

adalah bahan bakar minyak, namun setelah lama kelamaan, sumber energi ini dinilai

tidak ramah lingkungan dan non-renewable. Pergerakan pencarian sumber energy yang

ramah lingkungan dan renewablemulai dilakukan, sehingga sumber energi seperti panas

bumi, aliran air, angin, dan lainnya mulai digunakan di berbagai penjuru negara.

Melimpahnya sumber daya alam untuk renewable energy di Indonesia merupakan

keuntungan. Namun, hanya 6% dari penggunaan energi di Negara kita menggunakan

energy terbarukan. Dengan adanya Peraturan Presiden No. 4 Tahun 2010 mengenai

penugasan Pemerintah kepada PLN untuk melakukan percepatan pembangunanpembangkit tenaga listrik dengan menggunakan energi terbarukan, batubara dan gas;

maka sudah seharusnya pengembangan pembangkit listrik dengan tenaga terbarukan

menjadi focus utama.

Kenaikan demandenergy seharusnya diiringi sarana dan prasarana yang memadai,

namun masih banyak daerah Negara Indonesia yang memiliki defisit energy yang


7/91

2

termasuk dalam kategori kritis, seperti contohnya sebagian besar Pulau Sumatera,

Kalimantan Tengah dan Selatan, serta Sulawesi Selatan.

Salah satu bagian Negara Indonesia yang memiliki banyak kekurangan pasokan listrik

adalah Pulau Kalimantan. Daerah yang dikaruniai sumber daya alam yang berlebih ini

memiliki banyak sekali potensi untuk sumber energy terbarukan, namun baru 3% daripasokan listrik berasal dari energy yang terbarukan, dan baru 1% dari pembangkit yang

terpasang menggunakan energy terbarukan. Hal ini sangat disayangkan karena dengan

dikembangkannya sumber energy yang terbarukan, permasalahan kekurangan listrik dan

sumber energy terbarukan bisa terselesaikan.

Salah satu sumber daya yang berpotensial untuk diberdayakan adalah sungai terpanjang

dan terbesar di pulai ini, yaitu Sungai Barito. Karakteristik alam di sekitar daerah Sungai

Barito didominasi oleh pegunungan dan perbukitan. Apabila dilihat dari tingkat

ketinggiannya, sebagian besar dari wilayah iniberada pada ketinggian 5001000 meterdiatas permukaan laut. Dengan banyaknya anaksungai yang terdapat di Kalimantan


8/91

3

Tengah dan Selatan, maka potensi pemanfaatan sumber daya airuntuk PLTA karenakondisi alam di sekitarnya.

Tujuan1.2

Tujuan dari pembuatan tugas besar ini adalah sebagai berikut :

- Menentukan fungsi dari waduk yang direncanakan.

- Menentukan kapasitas PLTA dan menentukan dimensi, jenis dan tata letak bangunan

air yang dibutuhkan.

Ruang Lingkup1.3

Ruang lingkup dari laporan ini adalah sebagai berikut :

- Menentukan fungsi waduk

- Menentukan kapasitas waduk

- Menentukan dimensi bendungan

- Menentukan dimensi spillway

- Menentukan dimensi bangunan air yang diperlukan seperti bangunan pengambilan

(intake), saluran pembawa (waterway), kolam olakan, tail race.

- Menentukan daya listrik yang dihasilkan

- Melakukan analisis kelayakan finansial.

Metodologi Penyusunan1.4

Tugas ini dikerjakan menggunakan metodologi studi literatur, yaitu membandingkan

desain yang penulis buat dengan peraturan dan ilmu yang sudah ada. Pengerjaan tugas ini

didasarkan pada teori-teori perhitungan perencanaan waduk dan analisis finansial.

Sistematika Penulisan1.5

Berikut adalah sistematika penulisan pada laporan tugas besar ini :

BAB I PENDAHULUAN


9/91

4

Berisi tentang latar belakang, tujuan, ruang lingkup, metodologi penyusunan, dan

sistematika penulisan


10/91

5

BAB II

DASAR TEORI

PERHITUNGAN CURAH HUJAN WILAYAH2.1Data curah hujan dan debit merupakan data yang sangat penting dalam perencanaan

waduk. Analisis data hujan dimaksudkan untuk mendapatkan besaran curah hujan.

Perlunya menghitung curah hujan wilayah adalah untuk penyusunan suatu rancangan

pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir (Sosrodarsono & Takeda, 1977).

Metode yang digunakan dalam perhitungan curah hujan rata-rata wilayah daerah aliran

sungai (DAS) ada tiga metode, yaitu metode rata-rata aritmatik (aljabar), metode poligon

Thiessen dan metode Isohyet (Loebis, 1987). Metode yang digunakan pada perencanaan

waduk ini adalah metode aritmatik.

Metode ini paling sederhana, pengukuran yang dilakukan di beberapa stasiun dalam waktu

yang bersamaan dijumlahkan dan kemudian dibagi jumlah stasiun. Stasiun hujan yang

digunakan dalam hitungan adalah yang berada dalam DAS, tetapi stasiun di luar DAS

tangkapan yang masih berdekatan juga bisa diperhitungkan.

Metode rata-rata aljabar memberikan hasil yang baik apabila :

Stasiun hujan tersebar secara merata di DAS.

Distribusi hujan relatif merata pada seluruh DAS.

(Triatmodjo, 2008).

PERHITUNGAN CURAH HUJAN RENCANA2.2

Perhitungan curah hujan rencana digunakan untuk meramal besarnya hujan dengan periode

ulang tertentu. Berdasarkan curah hujan rencana tersebut kemudian dicari intensitas hujan

yang digunakan untuk mencari debit banjir rencana (Sosrodarsono & Takeda, 1977).

Dalam ilmu statistik dikenal beberapa macam distribusi frekuensi dan empat jenis

distribusi yang banyak digunakan dalam bidang hidrologi, yaitu distribusi normal,


11/91

6

distribusi Log-Normal, distribusi Log-Person III, dan distribusi Gumbel. Sebelum

menghitung curah hujan wilayah dengan distribusi yang ada dilakukan terlebih dahulu

pengukuran dispersi untuk mendapatkan parameter-parameter yang digunakan dalam

perhitungan curah hujan rencana (Suripin, 2004).

2.2.1 Penghitungan Koefisien

Suatu kenyataan bahwa tidak semua variat dari suatu variabel hidrologi terletak atau sama

dengan nilai rata-ratanya, kemungkinan ada nilai variat yang lebih besar atau lebih kecil

dari pada nilai rata-ratanya. Besarnya derajat dari sebaran variat disekitar nilai rata-ratanya

disebut dengan variasi (variation) atau dispersi (dispersion) dari pada suatu data sembarang

variabel hidrologi. Cara mengukur besarnya variasi atau dispersi disebut pengukuran

dispersi, pengukuran dispersi meliputi standar deviasi, koefisien kemencengan, koefisien

variasi, dan pengukuran kurtosis. (Soewarno, 1995).

a. [ () ]

dimana :

S= standar deviasi.

Xi= titik tengah tiap interval kelas (mm).

Xrt= rata-rata hitungan (mm).

n= jumlah kelas.

b. dimana :

Cv= koefisien variasi.

S= standar deviasi.

Xrt= rata-rata hitungan (mm).

c. ()()()


12/91

7

dimana :

Cs= koefisien kemencengan.

S= standar deviasi.

X= titik tengah tiap interval kelas (mm).

Xt= rata-rata hitungan (mm).

n= jumlah kelas.


ulang tertentu. Berdasarkan curah hujan rencana tersebut kemudian dicari intensitas hujan

yang digunakan untuk mencari debit banjir rencana. Untuk meramal curah hujan rencana

dilakukan dengan analisis frekuensi data hujan. Ada beberapa metode analisis frekuensi

yang dapat digunakan yaitu

2.2.2 Distibusi Normal

Distribusi normal merupakan jenis distribusi yang banyak digunakan, terutama dalam

analisis kesalahan, karena distribusi ini mempunyai property matematik yang sangat

banyak diperlukan. Sebenarnya data-data hidrologi yang pada umumnya tidak

memiliki harga negative tidak dapat dikategorikan dalam jenis distribusi normal,

karena distribusi ini mencakup selang data antara - sampai dengan +. Namun

demikian, bila besaran rata-rata dari bilangan random mencapai 3 atau 4 kali lebih

besar dari standar deviasi, probabilitas dari bilangan random dengan nilai 0 akan

sangat kecil sehingga dapat diabaikan.

Fungsi kerapatan probabilitas distribusi normal adalah :

dimana dan adalah parameter statistik.

2

2

1exp

2

1

xxf


13/91

8

Persamaan diatas dapat disederhanakan dengan menggunakan pendekatan yang

disarankan oleh Chow (1951), dengan menggunakan bentuk yang di linearisasi sebagai

berikut :

dimana :

XT = hujan rencana untuk periode ulang T

X = rata-rata dari data pengamatan

S = deviasi standar

K = faktor frekuensi

Faktor frekuensi K dapat dinyatakan sebagai

dimana z = variable standar normal

Nilai KT berkenaan dengan probabilitas terlampaui p (p=1/T) yang dapat dihitung

dengan menentukan nilai tengah variable w, seperti pada formula berikut :

Selanjutnya KT dapat ditentukan dengan pendekatan sebagai berikut :

untuk (0


14/91

9

X =X + s * K

di mana :

X = hujan rencana dengan periode ulang T tahun

X = nilai tengah sample

S = standar Deviasi sample


Faktor frekuensi K didapat dengan menggunakan rumus :

di mana :

Yn = harga rata-rata reduced mean ( Tabel 2-1 )

Sn = reduced Standard Deviation ( Tabel 2-2 )

YT = reduced variate ( Tabel 2-3 )


15/91

10

2.2.4 Metode Log Normal

Rumus yang digunakan dalam perhitungan dengan metode ini adalah sebagai berikut

(Soewarno, 1995) :

XT =X + Kt*S

di mana :

XT = besarnya curah hujan yang mungkin terjadi dengan periode ulang X tahun

S = standar deviasi data hujan maksimum tahunan

X = curah hujan rata-rata


16/91

11

Kt = Variable standard untuk periode ulang t tahun yang besarnya diberikan pada Tabel 2-4

2.2.5 Metode Log Pearson III

Metode Log Pearson III apabila digambarkan pada kertas peluang logaritmik akan

merupakan persamaan garis lurus, sehingga dapat dinyatakan sebagai model

matematik dengan persamaan sebagai berikut (Soemarto,1999).

X = X + K.S

di mana :

X = nilai logaritmik dari X atau log (X)

X = rata-rata hitung (lebih baik rata-rata geometrik) dari nilai Y {Y=log(x)}

S = standar deviasi nilai Y {Y=log(x)}

K = faktor frekuensi yang ditentukan oleh suatu distribusi peluang

Adapun langkah-langkah perhitungannya adalah sebagai berikut :

Mengubah data curah hujan sebanyak n buah X1,X2,X3,.......Xn menjadi log (X1),

log ( X2 ), log ( X3 ),...., log ( Xn ).


17/91

12

Menghitung harga rata-ratanya dengan rumus :

dimana :

log X = harga rata-rata logaritmik

n = jumlah data

Xi = nilai curah hujan tiap-tiap tahun (R24 maks)

Menghitung harga standar deviasinya dengan rumus beriku

Dimana :

S = Standar Deviasi

Menghitung koefisien Skewness dengan rumus :

Dimana :

Cs = koefisien skewness

Menghitung logaritma hujan dengan periode ulang T tahun dengan rumus :


18/91

13

Log XT = logX + G*S1

Dimana :

XT = curah hujan rencana periode ulang T tahun

G = harga yang diperoleh berdasarkan nilai Cs yang didapat

Menghitung koefisien Kuurtosis (Ck) dengan rumus:

Dimana :

Ck = koefisien Kurtosis

Menghitung koefisien Variasi (Cv) dengan rumus:

Dimana :

Cv = koefisien variasi


19/91

14


20/91

15

PERHITUNGAN INTENSITAS CURAH HUJAN2.3

Untuk menentukan Debit Banjir Rencana (Design Flood), perlu didapatkan harga suatu

Intensitas Curah Hujan terutama bila digunakan metoda rational. Intensitas curah hujanadalah ketinggian curah hujan yang terjadi pada suatu kurun waktu di mana air tersebut

berkonsentrasi. Analisis intensitas curah hujan ini dapat diproses dari data curah hujan

yang telah terjadi pada masa lampau.

Untuk menghitung intensitas curah hujan, dapat digunakan beberapa metode sebagai

berikut :

Metode Menurut Dr. Mononobe

Rumus ini digunakan apabila data curah hujan yang tersedia hanya curah hujan harian.

Rumus :

di mana :

I = Intensitas curah hujan (mm/jam)

R24 = Curah hujan maksimum dalam 24 jam (mm)


21/91

16

t = Lamanya curah hujan (jam)

Analisis Debit Banjir2.4

2.4.1 Analisa Debit Banjir Berdasarkan Metode Hidrograf Sintetik

Pada dasarnya hidrograf merupakan visualisasi perubahan/variasi besarnya parameter hidrologi

terhadap waktu kejadiannya. Dalam kesempatan ini, parameter yang akan dijadikan bahan kajian

adalah besaran tinggi hujan, tinggi muka air dan debit sungai.

2.4.1.1 Karakteristik hidrograf aliran

Hidrograf aliran dapat digunakan untuk mengetahui perubahan aliran di sungai/saluran

sebagai akibat terjadinya hujan selama waktu tertentu. Pada siklus hidrologi. Terlihat

dengan jelas bahwa aliran sungai tersebut terjadi akibat limpasan air hujan baik langsung

maupun tak langsung. Sebuah hidrograf dapat dibagi atas dua komponen aliran yaitu

limpasan permukaan (runoff) dan base flow. Bila pengaruh turunnya air hujan terhadap

aliran disungai digambarkan terhawadap waktu maka akan diperoleh hidrograf aliran

yang mempunyai komponen kurva sebagai berikut :

Rising curve : kurva yang menggambarkan naiknya debit aliran permukaan sejak tercapainya

hujan sampai dengan tercapainya puncak

Puncak aliran : saat dicapainya debit maksimum akibat pengaruh hujan.

Recessuin curve : kurva yang menggambarkan turunnya debit aliran permukaan sejak

tercapainya puncak sampai dengan akhir pengaruh hujan

Lag time (tL) : waktu antara pertengahan terjadinya hujan sampai dengan terjadinya debit

puncak

Time to peak (tp) : waktu antara mulai terjadinya hujan sampai dengan terjadinya puncak

aliran

Time of concentration : dikenal dengan dua definisi yaitu

o SCS : waktu antara berakahirnya hujan sampai dengan terjadinya puncak debit

o Metode rasional : waktu pengaliran air hujan terlama dari tempat jatuhnya ke titik control

DAS (titik dimana dilakukan analisis debit runoff)


22/91

17

Recession time (tf) : waktu antara terjadinya puncak aliran sampai dengan berakhirnya

pengaruh hujan terhadap aliran

Time based (tb) : total waktu terjadinya pengaruh hujan terhadap aliran

Besaran komponen tersebut dan bentuk dari kurva hidrograf menggambarkan prosesterjadinya aliran di sungai sebagai akibat turunnya hujan dalam DTA. Proses tersebut sangat

dipengaruhi oleh karakteristik hujan dan DTA dari hidrograf yang bersangkutan. Karakteristik

hujan biasanya dapat digambarkan melalui besaran, lama dan distribusi hujan dalam DTA,

sedangkan karakteristik DTA dapat dideskripsikan melalui beberapa parameter, yaitu :

porositas tanah, kemiringan lahan, tataguna lahan, morfologi sungai

2.4.2 Hujan Efektif

Debit yang muncul pada kurva hidrograf merupakan debit hasil hujan yang diaanggap turun secara

merata di suatu daerah aliran sungai (DAS). Pada kenyataannya hujan yang turun pada suatu DAS

tidak seutuhnya memberikan pengaruh pada debit yang mengalis di sungai. Permukaan pada DAS

tersebut juga arus diperhitungkan sebagai faktor koreksi presipitasi yang dirumuskan dalam

formula berikut :

dimana :

Q = Hujan Efektif

CN = Curve Number

R = 2.45 (konversi dari inch ke cm)

800)8/(

200)2/(( 2

RPCNCN

RPCNRQ


23/91

18

Sumber :Tabel 2. 1 Curve Number


24/91

19

Slide kuliah Hidrologi, Hadi Kardana

2.4.3 Hidrograf Satuan

Hidrofraf satuan adalah besarnya direct runoff dari suatu DTA akibat hujan setinggi 1mm ( 1 inch)yang turun selama 1 jam secara merata dan langgeng pada DTA tersebut jadi hidrofat satuan

menggambarkan response dari DTA dalam direct runoff akibat eksitasi hujan setinggi 1 mm selama

1 jam. Dalam konsep hidrograf satuan tersebut diasumsikan DTA berperilaku linear terhadap hujan

yang turun. Dengan asumsi ini, aliran yang terjadi hanya dipengaruhi oleh karakteristik DTA,

sehingga pengaruh distribusi hujan terhadap besar dan distribusi aliran dapat ditentukan melalui

konsep superposisi dari aliran tersebut akibat satuan hujan dalam mm/jam (inch/jam)

Dengan demikian DTA yang mempunyai karakteristik yang sama akan memiliki hidrograf satuan

yang sama . berdasarkan konsep ini , hidrograf aliran yang ditimbulkan oleh stiap hujan yang turun

di suatu DTA dapat ditentukan dengan menggunakan Hidrograf Satuannya.

Berdasarkan konsep hidrograf satuan, besarnya total volume dari aliran permukaan adalah sama

dengan luas areal dibawah kurva dari hidrograf satuan, artinya sama dengan volume air setebal 1

mm ( inch) yang berada di ppermukaan DTA. Bentuk kurva hidrograf satuan mencerminkan

pengaruh karakteristik DTA pada proses pelepasan satuan volume air tersebut di oulet DTA pada

umumnya karakteristik DTA dinyatakan dalam beberapa parameter fisik yang mudah ditemuka

seperti : jenis tanah, panjang alur pengaliran dan kemiringannya

Hidrograf satuan dari suatu DTA dapat ditentukan dengan mengggunakan ddata pengukuran aliran

sungai DTA dengan cara sebagai berikut :


25/91

20

sumber: M.Syahril B.K, 2006

Gambar 2. 1 Pemisahan Hidrograf Satuan daru Hdroraf aliran

2.4.4 Kurva dan Konvolusi Unit hidrograf

Prosedur diatas dapat dilakukan bila intensitas hujan terjadi selama satu jam secara merata. Padakenyataannya intensitas hujan yang terjadi tidak merata dan lamanya hujan biasanya kurang

ataupun lebih dari satu jam, dalam hal ini penentuan unit hidrograf dapat dilakukan dengan prinsip

konvulasi hidrograf dimana sebuah hidrograf didefinsikan sebagai superposisi dari hidrograf satuan

akibat total curah hujan yang terjadi. Dengan demikian total hidrograf dianggap merupakan jumlah

komulatif dari hidrograf satuan dikalikan curah hujan yang terjadi sesungguhnya. Untuk hujan yang

bersifat discrete prinsip tersebut dapat dituliskan sebagai berikut

Dimana

Qn = Ordinat storm hydrograph

Pi = kelebihan curah hujan

Un = Ordinat unit hidrograf

2.4.5 Hidrograf satuan SintetisHidrograf satuan dari sebuah DAS dapat dilakuan dengan mudah bila data-data higrograf aliran

sungai yang bersangkutan tersedia dengan lengkap dari hasil pengukuran. Bila data-data fisik DAS

sungai tersebut diketahui, akan dapat diperoleh korelasi antara karakterisistik fisik DAS yang

terkait dengan sifat pengaliran direct runoff ( seperti kemiringan dll) dengan karakteristik unit

hidrograf tersebut ( seperti besar debit puncak , waktu puncak dll) akan tetapi pada kenyataannya

DAS dengan data aliran sungai yang lengkap sangat jarang dijumpai oleh karena itu, bedasarkan

korelasi tersebut telah dikembangkan formulasi yang dapat digunakan untuk memprediksi unit

hidrograf dari suatu DAS berdasarkan data-data karakteristik fisik DAS sungai yang bersangkutan.Unit hidrograf yang diperoleh dengan cara ini disebut Unit hidrograf sintetis

Beberapa metode perhitungan hidrograf sintetis :

(2.20)

(2.21)


26/91

21

2.4.6 Snyder-Alexeyev Unit hydrograph

Snyder dan Alexeyev berpendapat bahwa diperlukan 3 parameter hidrograf untuk menurunkan

hidrograf satuan: lebar dasar hidrograf, debit puncak dan waktu keterlambatan. Selain itu, terdapat

beberapa karakteristik DAS yang dianggap berpengaruh terhadap parameter hidrograf satuan antara

lain: luas DAS (A), panjang sungai terpanjang (L), dan panjang sungai ke titik pusat DAS (L c)

Perhitungan HSS Snyder- Alexeyev akan melibatkan parameter berikut (Chow, 1964)

- Curah Hujan Satuan (R)

- Durasi hujan Standar (T.r)

- Koefisien puncak (Cp)

- Koefisien Waktu (Ct )

Tabel 2. 2Rumus hidrograf satuan sintetis SnyderAlexeyev


27/91

22

Sumber : Dantje Kardana dkk, 2011

Tabel 2. 3 Rumus hidrograf satuan sintetis SnyderAlexeyev

Sumber : Dantje Kardana dkk, 2011

ANALISIS DEBIT ANDALAN2.5

Debit andalan merupakan debit minimal sungai yang sudah ditentukan yang dapatdipakai untuk memenuhi kebutuhan air. Untuk mengetahui jumlah limpasan air hujan

yang berakhir sebagai debit sungai, perlu diperhitungkan variabel dan kondisi lingkungan

sekitar sungai. Variabel seperti evapotransporasi dan curah hujan mempengaruhi dari segi

jumlah air yang melimpas ke sungai, sedangkan porositas tanah dan kondisi topografi

lokasi memberikan pengaruh dari segi berapa banyak air hujan yang masuk ke aliran

bawah tanah.


28/91

23

Penggunaan pemodelan NRECA sederhana biasanya memakai tiga atau empat parameter.

Model NRECA dikembangkan oleh Norman H. Crawford (AS) dengan menerapkan

kesetimbangan air seperti berikut

Dari rumus kesetimbangan tersebut, ada beberapa variabel yang diperhitungkan terlebih

dahulu. Variabel tersebut adalah:

Dasar dari pemodelan NRECA merupakan mengasumsikan debit yang

terjadi didekati dengan besarnya hujan yang terjadi pada DAS

tersebut sehingga NRECA mempertimbangkan nilai R atau curah

hujan regional.

Evapotranspirasi (PET) dapat dihitung dengan metode Penmann.

Evapotranspirasi yang digunakan memiliki nilai bulanan, namun

dirubah menjadi harian dengan cara dibagi oleh jumlah hari di tiap

bulan tersebut sehingga besarnya evapotranspirasi harian yang

terjadi pada bulan yang sama memiliki nilai sama. Rumus metode

Penmann dapat dilihat sebagai berikut:

* ( ) () ( )

Dimana

ET : evapotranspirasi dalam mm/hari

c : faktor koreksi akibat keadaan iklim siang dan malam

w : faktor bobot tergantung dari suhu udara & ketinggian tempat

Rn : radiasi netto ekivalen dengan evaporasi mm/hari = Rns - Rnl

Rns : gelombang pendek radiasi yang masuk = ( 1 ) Rs

Rs : ( 1 - ) . ( 0.25 + n/N ) . Ra

Ra : ekstra terestrial radiasi matahari

Rnl : f(t).f(ed).f(n/N) gelombang panjang radiasi netto


29/91

24

N : lama maksimum penyinaran matahari

1 - w : faktor bobot tergantung pada temperatur udara

f(u) : fungsi kecepatan angin = 0.27 . ( 1 + u/100 )

f(ed) : efek tekanan uap uap pada radiasi gelombang panjang

f(n/N) : efek lama penyinaran matahari paada radiasi gelombang

panjang

f(t) : efek temperatur pada radiasi gelombang panjang

ea : tekanan uap jenuh tergantung pada temperatur

ed : ea . Rh/100

Re : curah hujan efektif

Dalam pemodelan NRECA, penentuan besaran tampungan kelengsaan tanah awal, Wi

(initial soil moisture), perlu dilakukan terlebih dahulu.. Dari data ini, dapat ditentukan

juga kelengasan tanah akhir Wo yang didapat dari persamaan

()Dimana:

R adalah besarnya curah hujan regional tahunan.

Dari parameter sudah disebutkan sebelumnya, dapat dihitung besarnya perbandingan curah

hujan regional harian dengan evapotranspirasi. Dari hasil tersebut, untuk menentukan

besarnya evapotranspirasi aktual (AET) perbandingan dan hasil yang sudah didapat sebelumnya

harus memenuhi beberapa syarat yaitu

dan

Dan ( )

Besarnya AET dapat dicari dengan mengalikan hasil perhitungan AET/PET dengan PET yang

sudah ada sebelumnya. Hasil AET ini kemudian dikalikan dengan koefisien Cr yang

merupakan koefisien reduksi (besarnya tergantung pada kemiringan lahan dan memiliki


30/91

25

rentang diantara 0,3 - 0,9) Setelah mengetahui nilai AET, maka water balance dapat

dihitung dengan mengunakan persamaan sederhana yaitu

Kemudian, perlu juga diketahui besarnya excess moisture ratio, perbandingan ini harus

memenuhi syarat water balance harus lebih besar dari 0, maka jika syarat tersebut terpenuhi

excess moisture ratio dapat di hitung dengan persamaan

Apabila hasil perhitungan water balance memiliki nilai lebih kecil dari 0, maka nilai EM Ratio

akan 0. Untuk bisa mendapatkan besarnya nilai excess moisture, EM Ratio dengan water

balance harus dikalikan. Selisih dari water balance dan excess moisture disebut sebagai

delta storage.

Dengan diketahuinya nilai excess moisture, maka dapat diketahui juga besarnya ground

water storage yang nilainya didapat dari excess moisture dikalikan dengan koefisien PSUB

yang memiliki rentang 0,30,9. Koefisien PSUB merupakan sebuah koefisien yang

menggambarkan karakteristik permukaan tanah yang besarnya adalah 0,3 untuk tanah

kedap air hingga 0,9 untuk tanah yang lolos air.

Lalu, ground water storage initial harus ditentukan sendiri nilainya. Setelah mengasumsikan

ground water initial, maka dapat ditentukan nilai ground water final yaitu dengan cara

menjumlahkan nilai ground water initial dengan ground water storage yang sudah dihitung

sebelumnya.

Ground water final yang sudah dihitung sebelumnya berpengaruh pada nilai baseflow.

Baseflow dapat dihitung dengan mengalikan nilaiground water final dengan sebuahkoefisien. Koefisien yang digunakan adalah GWF. GWF merupakan parameter yang

menggambarkan karakteristik tanah permukaan yang besarnya 0,8 untuk tanah yang

kedap air hinga 0,2 untuk tanah yang lolos air.

Penentuan total flow memerlukan nilai dari baseflow dan direct runoff. Baseflow

merupakan aliran awal yang ada di sungai, sedangkan direct runoff merupakan nilai yang


31/91

26

menimbang besarnya aliran sungai berdasarkan hujan. Direct runoff dapat dihitung dengan

cara mencari selisih antara excess moisture dengan ground water storage.sehingga nilai

untuk total flow dapat dihitung dengan menjumlahkan baseflow dengan direct runoff.

Untuk menentukan nilai debit hasil pemodelan NRECA menggunakan persamaan

Dimana

Ftotal adalah total flow (mm)

A adalah catchment area (m2)

Hasil perhitungan debit model ini kemudian dibandingkan dengan data debit observasi

eksisting. Pemodelan NRECA ini dinilai layak digunakan jika hasil pemodelan sudah

mendekati dengan debit obeservasinya. Singkatnya, NRECA merupakan cara untuk

memodelkan debit sungai secara matematis, dikarenakan keterbatasan dana dengan

mempertimbangkan beberapa parameter awal diantara lain koefisien karakteristik

permukaan tanah, porositas tanah permukaan, koefisien kemiringan lahan, dan kelengasan

tanahinisial.

VOLUME TAMPUNGAN WADUK2.6

Kapasitas tampung yang diperlukan untuk sebuah waduk adalah :

Vn = Vu + Ve + Vi + Vs 2-56

dimana :

Vn = volume tampungan waduk total (m3).

Vu = volume hidup untuk melayani berbagai kebutuhan (m3).

Ve = volume penguapan dari kolam waduk (m3).

Vi = jumlah resapan melalui dasar, dinding, dan tubuh waduk (m3).

Vs = ruangan yang disediakan untuk sedimen (m3).


32/91

27

(Kasiro dkk., 1997).

2.6.1 Volume Tampungan Untuk Melayani Kebutuhan

Volume tampungan aktif (active storage) adalah volume waduk yang dapat digunakan

untuk memenuhi salah satu atau lebih tujuan pembangunannya (pengairan, PLTA,pengendalian banjir dan lainlain) (Soedibyo, 1993).

Volume tampungan tidak aktif (in active storage) adalah volume waduk antara bagian

terbawah dari bangunan pengeluaran dengan permukaan air terendah untuk operasi

(Soedibyo, 1993).

Volume tampungan mati (death storage) adalah volume waduk yang terletak di bagian

terbawah dari bangunan pengeluaran (Soedibyo, 1993).

Volume tampungan banjir (flood storage) adalah sebagian dari volume waduk aktif

yang digunakan untuk mengontrol (meredam) banjir yang terjadi (Soedibyo, 1993).

Kapasitas tampungan adalah volume total waduk yang meliputi active storage, in

active storage dan death storage (Soedibyo, 1993).

Karena perintah tugas yaitu desain PLTA, maka volume waduk yang dihitung hanya

volume untuk kebutuhan dan perhitungan volume lainnya diabaikan.


33/91

28

PERHITUNGAN HUBUNGAN ELEVASI TERHADAP VOLUME WADUK.2.7

Perhitungan hubungan luas terhadap volume waduk didasarkan pada data peta topografi

dengan skala 1:1.000 dan beda tinggi kontur 1m. Cari luas permukaan waduk yang dibatasi

garis kontur, kemudian dicari volume yang dibatasi oleh 2 garis kontur yang berurutan

dengan menggunakan rumus pendekatan volume sebagai berikut (Bangunan Utama KP-02,

1986) :

Dimana :

Vx = volume pada kontur X (m3).

Z = beda tinggi antar kontur (m).

Fy = luas pada kontur Y (km2).

Fx = luas pada kontur X (km2).

Akan diambil suatu contoh seperti terlihat pada Gambar 2-5. Misalkan elevasi dasar sungai

yang akan menjadi dasar waduk adalah +100,00 meter sedangkan elevasi permukaan waduk

penuh air adalah +130,00 meter (Soedibyo, 1993).


34/91

29

Gambar 2-4. Lay out dari waduk (Soedibyo, 1993).

Gambar 2-5. Penampang memanjang waduk (Soedibyo, 1993).

Luas waduk pada masingmasing dicari, yaitu :

F100 untuk elevasi +100,00







Masingmasing beda tinggi antara 2 kontur yang berurutan adalah 5 meter, kecuali yang

paling atas atau dasar waduk misalnya + 133,00 (berarti 3 meter). Volume antara 2 konturyang berurutan dapat dicari yaitu :

sedangkan 5 adalah beda tinggi antara 2 kontur.


35/91

30

Dengan rumus yang sama dapat dicari:

Demikian seterusnya dapat dicari V120, V125 dan V130.

Sesudah semua luas dan volume masingmasing diketahui lalu digambarkan pada

sebuah grafik hubungan antara elevasi, luas dan volume waduk (Soedibyo, 1993).

Gambar 2-6. Grafik hubungan antara elevasi, luas & volume waduk (Soedibyo, 1993).


36/91

31

Dari Gambar 2-6 tersebut dengan mudah dapat dicari luas dan volume setiap elevasi

tertentu dari waduk. Dengan demikian luas dan volume total waduk dapat ditentukan.

(Soedibyo, 1993).

PERENCANAAN WADUK2.8

2.8.1 Pemilihan Lokasi Waduk

Untuk menentukan lokasi waduk harus memperhatikan beberapa faktor yaitu :

1. Tempat waduk merupakan cekungan yang cukup untuk menampung air, terutama pada

lokasi yang keadaan geotekniknya tidak lolos air, sehingga kehilangan airnya hanya

sedikit.

2. Lokasinya terletak di daerah manfaat yang memerlukan air sehingga jaringan

distribusinya tidak begitu panjang dan tidak banyak kehilangan energi.

3. Lokasi waduk terletak di dekat jalan, sehingga jalan masuk (access road) tidak begitu

panjang dan lebih mudah ditempuh.

(Soedibyo, 1993).

2.8.2 AspekAspek dalam Pembangunan Waduk.

Beberapa aspek terpenting yang perlu dipelajari untuk dapat merealisasikan gagasan

pembangunan suatu waduk adalah :

1. Topografi.

Jika ditinjauan dari aspek topografi saja, maka pada alur sungai yang dalam tetapi sempit

waduk beton akan lebih menguntungkan, sebaliknya pada alur sungai yang dangkal tetapi

lebar, waduk urugan akan lebih menguntungkan (Soedibyo, 1993).


37/91

32

2. Geologi teknik.

Pada hakekatnya penelitian geologi teknik perlu dilakukan, tidak hanya di daerah sekitar

tempat kedudukan calon waduk yang akan dibangun, tetapi harus pula diadakan

penelitian di daerah calon waduk dan sekitarnya untuk mengidentifikasi adanya celah

yang mengakibatkan kebocoran ataupun kemungkinan adanya daerah yang mudah

longsor (sliding zones) (Soedibyo, 1993).

3. Pondasi.

Pada dasarnya bendungan urugan dapat dibangun di atas hampir semua keadaan topografi

dan geologi yang dijumpai, sedangkan waduk beton hanya mungkin dibangun di atas

pondasi yang kokoh (Soedibyo, 1993).

4. Bahan waduk.

Didasarkan atas pemikiran, bahwa tipe waduk yang paling ekonomis yang harus dipilih,

maka dipandang perlu memperhatikan halhal sebagai berikut :

a) Kualitas dan kuantitas bahan yang mungkin terdapat di sekitar tempat kedudukan calon

waduk.

b) Jarak pengangkutannya dari daerah penggalian (borrowpits and quarryareas) ke

tempat penimbunan calon tubuh waduk.

Akan sangat menguntungkan apabila tempat pengambilan bahan baku dan bahan tanahterlatak pada suatu daerah yang berdekatan dengan calon tubuh waduk (Soedibyo, 1993).


38/91

33

5. Bangunan pelimpah.

Apabila debit banjir suatu waduk diperkirakan akan berkapasitas besar dibandingkan

dengan volume waduk dan jika ditinjau dari kondisi topografinya penempatan suatu

bangunan pelimpah akan mengalami kesukaran, maka alternatif waduk urugan mungkin

secara teknis akan sukar untuk dipertanggungjawabkan dan waduk beton mungkin akan

lebih memadai dan penelitian serta analisa selanjutnya akan lebih mendalam terhadap

kemungkinan pembangunan waduk beton perlu dilaksanakan (Soedibyo, 1993).

6. Bangunan penyadap.

Umumnya air yang disadap dari waduk digunakan untuk irigasi, pembangkit tenaga

listrik, air minum, pengendali banjir, penggelontoran dan lainlainnya. Seharusnya

diperhatikan kemungkinan tipe bangunan penyadap yang berfungsi ganda, sesuai dengan

tujuan pembangunan waduk yang bersangkutan, misalnya air penggelontoran dikeluarkan

lewat terowongan pembuangan, penggelontor lumpur atau terowongan pelimpah banjir

dan kesemuanya didasarkan pada pertimbangan ekonomis (Soedibyo, 1993).

7. Lainlain.

Meliputi masalah sosial, seperti pembebasan tanah dan pemindahan penduduk dari areal

yang akan digunakan sebagai waduk, serta pemindahan fasilitas umum dari daerah yang

akan tergenang, seperti, jalan raya, jalan kereta api, kantor pemerintahan, pasar dan lain

lain (Soedibyo, 1993).

2.8.3 Pemilihan Tipe Waduk.

1.) Waduk urugan tanah (earthfill dams)


39/91

34

Waduk urugan tanah adalah waduk yang lebih dari setengah volumenya terdiri atas

urugan tanah atau tanah liat. Waduk ini masih dapat dibagi menjadi empat tipe yaitu :

Waduk urugan tanah dengan saluran drainase kaki.

Waduk urugan tanah dengan saluran drainase horisontal.

Waduk urugan tanah dengan saluran drainase tegak.

Waduk urugan tanah dengan saluran drainase kombinasi.

(Soedibyo, 1993).

a) Waduk urugan tanah dengan saluran drainase kaki (toe drainage earthfill dams).

Gambar 2-7. Waduk urugan tanah dengan drainase kaki (Creager, Justin, and Hinds,

1961).

b) Waduk urugan tanah dengan saluran drainase horisontal (horizontal drainage

earthfill dams).


40/91

35

Gambar 2-8. Waduk urugan tanah dengan saluran drainase horizontal (Creager, Justin,

and Hinds, 1961).

c) Waduk urugan tanah dengan saluran drainase tegak (vertical drainage earthfill

dams)

Gambar 2-9. Waduk urugan tanah dengan saluran drainase tegak (Soedibyo, 1993).

d) Waduk urugan tanah dengan saluran drainase kombinasi (combined drainage

earthfill dams)

Gambar 2-10. Waduk urugan tanah dengan saluran drainase kombinasi (Soedibyo,


41/91

36

1993).

Karakteristik utama dari waduk urugan tanah:

Waduk urugan mempunyai alas yang luas, sehingga beban yang harus didukung oleh

pondasi waduk per satuan unit luas biasanya kecil. Beban utama yang harus didukung

oleh pondasi terdiri dari berat tubuh waduk dan tekanan hidrostatis dari air dalam waduk.

Karena hal tersebut, maka waduk urugan dapat dibangun di atas batuan yang sudah lapuk

atau di atas alur sungai yang tersusun dari batuan sedimen dengan kemampuan daya

dukung yang rendah asalkan kekedapannya dapat diperbaiki pada tingkat yang

dikehendaki.

Waduk urugan tanah dapat dibangun dengan menggunakan bahan tanah yang terdapat

di sekitar calon waduk. Dibandingkan dengan jenis waduk beton, yang memerlukan

bahanbahan fabrikasi seperti semen dalam jumlah besar dengan harga yang tinggi dan

didatangkan dari tempat yang jauh, maka waduk urugan dalam hal ini menunjukkan

tendensi yang positif.

Dalam pembangunannya, waduk urugan tanah dapat dilaksanakan secara mekanis

dengan intensitas yang tinggi (full mechanized) dan karena banyaknya tipetipe peralatan

yang sudah diproduksi, maka dapat dipilihkan peralatan yang paling cocok, sesuai dengan

sifatsifat bahan yang akan digunakan serta kondisi lapangan pelaksanaannya.

Akan tetapi karena tubuh waduk terdiri dari timbunan tanah yang berkomposisi lepas,

maka bahaya jebolnya waduk umumnya disebabkan oleh halhal sebagai berikut :

a. Longsoran yang terjadi baik pada lereng hulu, maupun lereng hilir tubuh waduk.


42/91

37

b. Terjadinya sufosi (erosi dalam atau piping) oleh gayagaya yang timbul dalam aliran

filtrasi yang terjadi di dalam tubuh waduk.

c. Suatu konstruksi yang kaku tidak diinginkan di dalam tubuh waduk, karena konstruksi

tersebut tak dapat mengikuti gerakan konsolidasi dari tubuh waduk tersebut.

d. Proses pelaksanaan pembangunannya biasa sangat peka terhadap pengaruh klim.

(Sosrodarsono & Takeda, 1977).

2.) Waduk urugan batu (rockfill dams).

Adalah waduk urugan yang kekuatan konstruksinya didasarkan pada urugan batu dan

sebagai lapisan kedap air memakai tanah liat, tanah liat bercampur pasir/kerikil, lapisan

aspal, beton bertulang atau geotextile.

Ada 2 tipe waduk urugan batu :

Waduk urugan batu berlapis-lapis (zoned dams).

Menggunakan bahan yang relatif lebih baik disbanding dengan waduk urugan tanah

maka kemiringan sebelah hulu dan hilir dapat dibuat lebih tegak dan lebih tinggi.

Waduk urugan batu berlapis-lapis dapat dibagi menjadi 3 tipe yaitu : dengan lapisan

kedap air tegak, lapisan kedap air miring dan lapisan kedap air tegak tidak simetris.

Waduk urugan batu dengan lapisan kedap air di muka (impermeable face rockfill

dams).

Kalau lapisan kedap air pada waduk urugan batu berlapis-lapis terdapat di dalam

tubuh waduk maka pada tipe ini lapisan kedap airnya terdapat di bagian muka (hulu).

Tipe ini banyak dipakai apabila di sekitar lokasi waduk terdapat banyak batu, koral

atau pasir, tetapi tanah litany hanya sedikit. Atau di daerah yang waktu kerja


43/91

38

efektifnya hanya pendek sebagai akibat curah hujan yang cukup tinggi dan lama.

(Soedibyo, 1993).

Beberapa karakteristik waduk tipe urugan batu :

Untuk waduk urugan batu berlapi-lapis dengan lapisan kedap air tegak lebih tahan

terhadap bahaya rembesan yang sering terdapat di pertemuan antara lapisan kedap air

dengan pondasi.

Waduk urugan batu berlapis-lapis memerlukan daya dukung tanah yang lebih besar,

sehingga lokasi yang memenuhi syarat tidak banyak.

Untuk waduk urugan batu dengan lapisan kedap air di muka, karena volumenya lebih

kecil maka waktu pelaksanaannya lebih cepat juga.

Lapisan kedap air pada waduk urugan batu dengan lapisan kedap air di muka sangat

terpengaruh oleh penurunan dari urugan batu, maka pengawasan pelaksanaannya

harus lebih ketat.

Waduk urugan batu dengan lapisan kedap air miring waktu pelaksanaannya akan

lebih cepat karena lapisan lolos air dan filter dapat dilaksanakan lebih dahulu

walaupun lapisan kedap airnya belum selesei. (Soedibyo, 1993).

3.) Waduk beton


44/91

39

Waduk beton adalah waduk yang dibuat dengan konstruksi beton dengan tulangan

maupun tidak.

Ada 4 tipe waduk beton :

waduk beton berdasarkan berat sendiri (concrete gravity dam)

Adalah waduk beton yang direncanakan untuk menahan beban dan gaya yang bekerja

padanya hanya berdasar atas berat sendiri.

Waduk beton dengan penyangga (concrete buttress dam).

Adalah waduk beton yang mempunyai penyangga untuk menyalurkan gaya-gaya yang

bekerja padanya, banyak dipakai apabila sungainya sangat lebar dan geologinya baik.

Waduk beton berbentuk lengkung atau busur (concrete arch dam) adalah waduk

beton yang direncanakan untuk menyalurkan gaya yang bekerja padanya melalui

pangkal tebing (abutment) kiri dan kanan waduk.

Waduk beton kombinasi (combination concrete dam atau mixed type concrete dam)

Adalah kombinasi lebih dari satu bendungan.

Beberapa karakteristik waduk tipe beton :

Tahan lama dan hampir tidak memerlukan perawatan

Memerlukan kondisi geologi yang baik di lokasi waduk.

Pelaksanaan memerlukan ketelitian yang tinggi.


45/91

40

Sifat-sifat beton antara lain, mudah dikerjakan, beton tahan lama, memenuhi kokoh

tekan yang diinginkan, daya rembesan kecil, penyusutan beton kecil, perubahan volume

beton kecil. (Gunadarma, 1997).

2.8.4 Perencanaan Tubuh Waduk

2.8.4.1 Tinggi Waduk

Tinggi tubuh waduk harus ditentukan dengan mempertimbangkan kebutuhan tampungan

air, dan keamanan tubuh waduk terhadap peluapan oleh banjir. Dengan demikian tinggi

tubuh waduk sebesar tinggi muka air pada kondisi penuh (kapasitas tampung desain)

ditambah tinggi tampungan banjir dan tinggi jagaan.

Hd = Hk + Hb + Hf 2-77

dimana :

Hd = tinggi tubuh waduk desain (m).

Hk = tinggi muka air kolam pada kondisi penuh (m).

Hb = tinggi tampungan banjir (m).

Hf = tinggi jagaan (m).

(Kasiro dkk., 1997).


46/91

41

Gambar 2-11. Tinggi waduk (H) pada waduk tipe urugan homogen material utama

lempung (Kasiro dkk., 1997).

2.8.4.2 Tinggi Jagaan (free board).

Tinggi jagaan adalah perbedaan antara elevasi permukaan maksimum rencana air dalam

waduk dan elevasi mercu waduk. Elevasi permukaan air maksimum rencana biasanya

merupakan elevasi banjir rencana waduk. Tinggi jagaan ini harus diperhitungkan pada

tiga keadaan muka air waduk sebagai berikut :

Muka air normal.

Muka air banjir berkala ulang 1000 tahun atau BM (banjir maksimum).

Muka air banjir PMF (banjir maksimum boleh jadi).


Gambar 2-12Tinggi jagaan waduk (Sosrodarsono & Takeda, 1997).

Adapun komponen-komponen yang digunakan dalam menentukan tinggi jagaan adalah

sebagai berikut:


47/91

42

Tinggi kenaikan permukaan air yang disebabkan oleh banjir abnormal (h)

Dihitung dengan persamaan berikut :

dimana :

Qo = debit banjir rencana (m/dt )

Q = debit Outflow bangunan pelimpah untuk banjir abnormal(m/dt)

= 0,2 untuk bangunan pelimpah terbuka

= 1,0 untuk bangunan pelimpah tertutup

h = kedalaman pelimpah rencana (m)

A = luas permukaan air waduk pada elevasi banjir rencana (km)

T = durasi terjadinya banjir abnormal (1 s/d 3 jam)


2.8.4.3 Kemiringan lereng (Slope gradient)


48/91

43

Kemiringan rata-rata lereng waduk (lereng hulu dan lereng hilir) adalah perbandingan

antara panjang garis vertikal yang melalui tumit masing-masing lereng. (Soedibyo, 1993).

Kemiringan lereng urugan harus ditentukan sedemikian rupa agar stabil terhadap

longsoran. Hal ini sangat tergantung pada jenis material urugan seperti pada Tabel 2.11.

Kestabilan urugan harus diperhitungkan terhadap frekuensi naik turunnya muka air,

rembesan, dan tahan terhadap gempa (Sosrodarsono & Takeda, 1977).

Tabel 2-11. Kemiringan lereng urugan (Departemen Pekerjaan Umum, 2007).

Keterangan :

Material utama CH, CL, SC, GC, GM, SM dijelaskan pada Tabel 2-12.

2.8.4.4 Lebar Puncak Waduk


49/91

44

Lebar puncak waduk yang memadai diperlukan agar puncak waduk dapat tahan terhadap

hempasan air dan tahan terhadap aliran filtrasi yang melalui puncak tubuh waduk.

Disamping itu, pada penentuan lebar mercu perlu diperhatikan kegunaannya sebagai jalan

inspeksi dan pemeliharaan waduk. Penentuan lebar puncak dirumuskan sebagai berikut :

dimana :

b = lebar puncak waduk (m).

H = tinggi waduk (m).


Untuk melindungi puncak bendungan dari erosi serta lalu lintas kendaraan maka

permukaan puncak bendungan dilapisi dengan batu pecah dengan ketebalan 15-30 cm.

Guna mengalirkan air drainase maka kemiringan melintang permukaan puncak

bendungan direncanakan sebesar 2 % (Sosrodarsono & Takeda, 1997).

2.8.4.5 Panjang Waduk

Panjang waduk adalah seluruh panjang mercu waduk yang bersangkutan termasuk bagian

yang digali pada tebing-tebing sungai di kedua ujung mercu tersebut. Apabila bangunan

pelimpah atau bangunan penyadap terdapat pada ujung-ujung mercu, maka lebar

bangunan-bangunan pelimpah tersebut diperhitungkan pula dalam menentukan panjang

waduk (Sosrodarsono & Takeda, 1977).

2.8.4.6 Volume Waduk

Seluruh jumlah volume konstruksi yang dibuat dalam rangka pembangunan tubuh waduk

termasuk semua bangunan pelengkapnya dianggap sebagai volume waduk (Sosrodarsono

& Takeda, 1977).


50/91

45

2.8.5 Rencana Teknis Bangunan Pelimpah (Spillway).

Spillway atau bangunan pelimpah adalah bangunan yang berfungsi untuk mengalirkan air

banjir di dalam reservoir sehingga air banjir tersebut tidak merusak tubuh waduk. Dalamperencanaan ini, bangunan pelimpah yang akan direncanakan adalah ambang berbentuk

waduk pelimpah. Bangunan pelimpah biasanya terdiri dari empat bagian utama yaitu:

Saluran pengarah aliran.

Saluran pengatur aliran.

Saluaran peluncur.

Peredam energi.

(Soedibyo, 1993).

2.8.5.1 Saluran Pengarah.

Bagian ini berfungsi sebagai penuntun dan pengarah aliran agar aliran tersebut senantiasa

dalam kondisi hidrolika yang baik. Pada saluran pengarah aliran ini, kecepatan masuk

aliran air diusahakan tidak melebihi 4 m/det dan lebar saluran makin mengecil ke arah

hilir. Kedalaman dasar saluran pengarah aliran biasanya diambil lebih besar dari 1/5 x

tinggi rencana limpasan di atas mercu ambang pelimpah, periksa Gambar 2.20 Saluran

pengarah aliran dan ambang debit pada sebuah bangunan pelimpah. Kapasitas debit air

sangat dipengaruhi oleh bentuk ambang. Terdapat beberapa ambang saluran pengarah

aliran yaitu: ambang bebas, ambang berbentuk bendung pelimpah, dan ambang bentuk

bendung pelimpas menggantung (Soedibyo, 1993).


51/91

46

Gambar 2-14. Saluran pengarah aliran dan ambang pengatur debit pada sebuah

bangunan pelimpah (Soedibyo, 1993).

2.8.5.2 Saluran Pengatur Aliran.

Bagian ini berfungsi sebagai pengatur kapasitas aliran (debit) air yang melintasi

bangunan pelimpah. Bentuk dan sistem kerja saluran pengatur aliran ini sangat

bermacammacam disesuaikan dengan ketelitian pengaturan yang disyaratkan untuk

bagian ini (Sosrodarsono & Takeda, 1977).

Bentuk ambang (weir).

Bentuk ambang pelimpah di desain dengan tipe ogee, dimana muka hulunya tegak dan

bentuk ambang di bagian hilir miring. Bentuk bagian hilir dapat dinyatakan dengan

persamaan :

dimana :

Hd = tinggi tekanan desain (m).


52/91

47

Sumbu X dan Y = sumbu horisontal dan vertikal pada sistem koordinat, dimana titik

pusat (0,0) ada di puncak ambang.

Bentuk ambang bagian hulu dapat dinyatakan :

X maks = 0,27 Hd

Y maks = 0,126 Hd

dimana :

Hd = tinggi tekanan desain (m).

Sumbu X dan Y = sumbu horisontal dan vertikal pada sistem koordinat, dimana titik

pusat (0,0) ada di puncak ambang.

Bentuk dan ukuran Crest Spillway dihitung berdasarkan Civil Engineering

Department US ArmyUS & DS Profile. Rumus yang digunakan sebagai berikut :

1. Rumus DS Profile

2. Rumus untuk US Profile

R1 = 0,5 . Hd

D1 = 0,175 . Hd

R2 = 0,2 . Hd


53/91

48

D2 = 0,282 . Hd

Gambar 2-15bentuk ambang pelimpah OGEE (Sosrodarsono & Takeda, 1997).

2.8.5.3 Peredam Energi

Peredam energi berfungsi untuk meredam energi aliran dari saluran peluncur.

Pemilihan tipe peredam energi dipertimbangkan terhadap faktor berikut :

Karakteristik hidrolis pada tipe peredam energi yang direncanakan.

Hubungan antara peredam energi dengan tubuh bendungan.

Karakteristik hidrolis dan karakteristik konstruksi dari bangunan pelimpah, loncatan

hidrolis yang terjadi.

Kondisi topografi, geologi.

Karakteristik dari sungai.


54/91

49

Disesuaikan dengan tipe bendungan urugan, kondisi topografi serta sistem kerjanya,

maka peredam energi mempunyai berbagai tipe, khusus untuk waduk urugan biasanya

digunakan tipetipe sebagai berikut :

a) Tipe loncatan (water jump tipe).

b) Tipe kolam olakan (Stilling basin tipe).

c) Tipe bak pusaran (Roller bucket tipe).


Peredam Energi Tipe Olak.

Bangunan peredam energi digunakan untuk menghilangkan atau setidaknya mengurangi

energi air yang melimpah dengan energi yang tinggi dari bangunan pelimpah agar tidak

merusak bangunan atau instalasi lain di sebelah hilir bangunan pelimpah. Suatu bangunan

peredam energi yang berbentuk kolam, dimana prinsip peredam energinya yang sebagian

besar terjadi akibat proses pergesekan di antara molekul-molekul air, sehingga timbul

olakan-olakan di dalam kolam tersebut dinamakan peredam energi tipe kolam olakan


Dalam perencanaan waduk ini menggunakan bangunan peredam energi tipe kolam olak

USBR. Penggolongan tipe kolam olak USBR adalah :

USBR I : bilangan froude < 4.5

USBR II : bilangan froude > 4.5 dengan kecepatan < 15 m/detik

USBR III : bilangan froude > 4.5 dengan kecepatan > 15 m/detik

USBR IV : bilangan froude 2.5 < Fr < 4.5


55/91

50


Perhitungan kolam olak digunakan rumus-rumus sebagai berikut :

dimana :

Y = kedalaman air di awal kolam (m).

q = debit dibagi lebar kolam olak (m2/dt)

V = kecepatan aliran (m/dt).

g = percepatan gravitasi (9,81 m/dt2).

Fr = bilangan froude.

(Sosrodarsono & Takeda, 1977)


56/91

51

Gambar 2-18.Kolam olak datar tipe I USBR (Sosrodarsono & Takeda, 1977).

Gambar 2-19. Bentuk kolam olak datar tipe II USBR (PT. Jasapatria Gunatama, 2008).


57/91

52

Gambar 2-20. Bentuk kolam olak datar tipe III USBR (Design of Small Dams, 1987).

Gambar 2-21.Bentuk kolam olak datar tipe IV USBR (KP -04, 1986).

a. Panjang kolam olakan

Untuk penentuan panjang kolam olakan datar dapat digunakan ukuran standard,

sebagaimana yang tertera pada Gambar 2-28 di bawah ini (Sosrodarsono & takeda, 1977)


58/91

53

.

Gambar 2-22. Grafik penentuan panjang loncatan hydrolis (hasil perhitungan).

Kedalaman air pada bagian hulu dan sebelah hilir loncatan hydrolis tersebut dapat

diperoleh dari rumus sebagai berikut :


Dimana D1 dan D2 adalah kedalaman air, apabila pada rumus 2-114, komponen D1

dipindahkan ke kanan dan harga V12/ g D1= F1

2, maka akan diperoleh rumus sebagai

berikut :


59/91

54

atau

Selanjutnya bilangan Froude dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut :

b. Tinggi jagaan.

Tinggi jagaan pada bangunan pelimpah direncanakan untuk dapat menghindarkan

terjadinya limpasan, pada kemungkinan elevasi permukaan aliran air yang paling tinggi,

ditambah tinggi ombak serta kemungkinan adanya benda-benda terapung yang terdapat

pada aliran tersebut (Sosrodarsono & Takeda).

Perhitungan untuk memperoleh tinggi jagaan pada bangunan pelimpah dapat digunakan

rumus empiris sebagai berikut :

Atau

dimana :

Fb minimal = 0,5 s/d 0,6 m di atas permukaan air.

Fb = tinggi jagaan (m)

C = koefisien = 0,1 untuk penampang saluran berbentuk persegi panjang


60/91

55

dan koefisien = 0,13 untuk penampang berbentuk trapesium.

V = kecepatan aliran (m/det).

d = kedalaman air di dalam saluran (m).

PERHITUNGAN TERJUN2.9

Tinggi terjun yang dimaksud terdiri dari :

Terjun Bruto = H bruto = H kotor

Adalah selisih tinggi muka air di kolam (reservoir atas) dengan muka air pembuangan

jika turbin tidak berputar.

Terjun Bersih = H netto

Dibedakan menjadi dua yaitu :

a) Turbin reaksi

Adalah selisih antara tenaga total (tenaga potensial dan tenaga kinetis) yang

terkandung dalam air tiap satuan berat sebelum masuk turbin dan setelah keluar turbin.

b) Terjun Impuls = H netto

Adalah tinggi tekanan dan tinggi kecepatan pada titik ujung curat dikurangi tinggi titik

terendah pada pusat berat mangkokmangkok dari turbin yang merupakan titik akhir

yang pada umumnya merupakan pusat ujung curat.

Terjun Rencana = Design Head

Adalah terjun bersih untuk turbin yang telah direncanakan oleh pabrik pada efisiensi yang

baik.

Terjun Terukur = Rated Head


61/91

56

Adalah terjun bersih dimana turbin dengan pintu terbuka penuh (Full Gate Point) akan

memberikan rated capacity dari generator dalam kilowatt atau terjun efektif dimana daya

kuda dari turbin dijamin oleh pabrik. (Patty, 1995).

PERENCANAAN PIPA PESAT (PENSTOCK)2.10

2.10.1 Dimensi pipa pesat.

a. Diameter pipa pesat.

Dihitung dengan Gordon dan Penman :

dimana :

Do = diameter pipa pesat (m)

Qair = debit untuk kebutuhan PLTMH (m3/det)

(Mosonyi,1991)

b. Tebal plat pipa pesat

dimana:

to = tebal plat (mm)

P = tekanan air dalam pipa pesat (kg/cm2)

= 0,1 . Hdyn = 0,1.(1,2.Ho)

Ho = tinggi terjun desain maksimum (m)


62/91

57

= tegangan ijin plat baja (kg/cm2)

= efisiensi sambungan las

= korosi plat yang diijinkan (1 - 3 mm)

(Mosonyi,1991)

Menurut Technical Standard for Gates and Penstock tebal plat minimum tidak boleh lebih

kecil dari 6 mm.

PERENCANAAN TURBIN2.11

2.11.1 Kehilangan Tinggi Terjun (Head Loss).

Dengan adanya penyaluran dari kolam (reservoir) ke saluran pembuangan akan terjadi

kehilangan energi terdiri dari :

2.11.1.1 Akibat trash rack

dapat dihitung dengan rumus :

dimana :

Hr = kehilangan energy akibat trash rack (m).

K = koefisien losses untuk elemen dengan bentuk segi empat = 2,42

t = tebal elemen (m).

b = celah antar 2 elemen (m).


63/91

58

= sudut kemiringan trash rack (o).

Q = debit air yang direncanakan (m3/det).

Vo = kecepatan rata-rata dalam aliran (m3/det).

g = percepatan gravitasi (m/det2).

(Mosonyi,1991).

2.11.1.2 Akibat Gesekan.

Persamaan yang digunakan untuk menentukan kehilangan energi akibat gesekan :

dimana :

Hf = kehilangan energi akibat gesekan (m).



Vo = kecepatan rata-rata dalam aliran (m3/det).


(Mosonyi,1991).

2.11.1.3 Akibat Belokan.


64/91

59

dimana :

Hb = kehilangan energi akibat belokan (m)


R = jari-jari (m)

= sudut putaran (o)

Kehilangan energi total = Hr + Hf + Hb

(Mosonyi,1991).

2.11.2 Tinggi Terjun Bersih (Net Head)

Tinggi terjun bersih merupakan hasil pengurangan dari tinggi muka air banjir, elevasi

dasar dan kehilangan tinggi energi total.

Hn = (MAT

Elv dasar)

H1

(Mosonyi,1991).

2.11.3 Perhitungan Turbin

2.11.3.1 Daya turbin

Pt = Hn . Q . g .

dimana :

Pt = daya turbin (kWatt).

Hn = tinggi terjun bersih (m).




65/91

60

= effisiesi (%).

2.11.4 Pemilihan Jenis turbin

Untuk menentukan jenis turbin yang sesuai untuk tinggi jatuh tertentu digunakan

parameter kecepatan spesifik runner maksimum (Ns maksimum) yang mempunyairentang batas untuk tiap jenis turbin (Patty, 1995) , sebagai berikut :

Turbin Pelton :

Ns max 85,49 H-0,243

Ns = 9 hingga 25 untuk turbin Pelton dengan satu pancaran

Ns = 25 hingga 60 untuk turbin Pelton dengan lebi dari satu pancaran

Turbin Kaplan :

Ns max 650 H-0,5

Ns = 260 hingga 860

Turbin Francis :

Ns max 30 + [ 200001 (H+20) ]

Ns = 40 hingga 400

Turbin Propeller :

Ns max 50 + [ 20000 / (H+20) ]

Ns = 340860


66/91

61

DAYA YANG DIHASILKAN PLTA2.12

2.12.1 Macam Daya yang Dihasilkan.

Daya yang dihasilkan oleh PLTA dapat digolongkan sebagai berikut :

1. Daya maksimum yaitu daya terbesar yang dapat dibangkitkan PLTA. Pada umumnya

yang disebut output dari PLTA adalah daya maksimum ini.

2. Daya pasti (firm output) yaitu daya yang dibangkitkan selama 355 hari dalam setahun

untuk PLTA aliran langsung dan 365 hari dalam setahun untuk PLTA jenis waduk.

3. Daya puncak yaitu hasil yang dibangkitkan selama jamjam tertentu setiap hari

(umumnya lebih dari 4 jam) yang meliputi 355 hari dalam setahun.

4. Daya puncak khusus yaitu daya yang dihasilkan setiap hari tanpa pembatasan jam

operasi dalam musim hujan dikurangi dengan daya pasti.

5. Daya penyediaan (supply output) yaitu hasil yang dapat dibangkitkan dalam musim

kemarau, dengan menggunakan simpanan air dalam waduk yang dikumpulkan selama

musim hujan dikurangi dengan daya pasti.

6. Daya penyediaan puncak dan daya waduk. (Dandekar, 1991).

2.12.2 Perhitungan Daya

Jika tinggi jatuh efektif maksimum adalah H (m), debit maksimum turbin adalah Q

(m3/det), efisiensi dari turbin dan generator masing-masing adalah t dan g(Dandekar,

1991), maka skema perjalanan air hingga menjadi tenaga listrik secara umum dapat

dilihat pada Gambar 2.30 berikut :


67/91

62

Daya teoritis = 9,8 Q H (kW)

Daya turbin = 9,8 t Q H (kW)

Daya generator = 9,8 g Q H (kW)

Gambar 2-23. Skema Perjalanan air hingga menjadi tenaga listrik (Dandekar, 1991)

Daya generator pada umumnya disebut output PLTM. Sedangkan pada PLTA dipompa

jika jatuh bersih dari pompa adalah H (m), debit pompa adalah Q (m/ det), efisiensi dari

motor generator dan pompa masing-masing adalah m dan p maka dayayang masuk ke

dalam pompa adalah (input) adalah :

(Patty, 1995)

Pada umumnya, daya yang masuk (input) untuk PLTA dipompa menjadi maksimum

dalam kondisi tinggi jatuh minimum untuk jenis Francis dan kondisi tinggi jatuh

maksimum untuk pompa Kaplan atau Propeller. Sedangkan daya yang dapat dipakai

diperhitungkan terhadap efisiensi keseluruhan (overall efficiency) (EOV) damana overall

efficiency tersebut dirumuskan sebagai :

dimana :

Qr = debit rencana (m3/dt).

Hn = terjun bersih (m).

EOV = overall efficiency.


68/91

63

(Patty, 1995)

2.12.3 Perhitungan Tenaga yang Dibangkitkan.

Tenaga yang dihasilkan adalah tenaga listrik yang dibangkitkan oleh PLTM. Untuk

perencanaan, kemungkinan pembangkitan energi dalam setahun dihitung dan dikalikan

dengan faktor kesediaan (availability factor) antara 0,95 sampai 0,97 untuk mendapatkan

tenaga pembangkitan tahunan (annual generator energy). Dari harga ini dapat dihitung

biaya pembangunan yang digunakan dalam perbandingan ekonomis dari berbagai rencana

(Patty, 1995).

Efisiensi keseluruhan (overall) dapat dihitung dengan rumus :

Setelah efisiensi keseluruhan dihitung dan atas dasar lengkung aliran (flow duration

curve), tenaga listrik yang mungkin dibangkitkan dihitung dari aliran air, tinggi terjun

(head) dan jumlah jam kerja, sesuai dengan aturan (operation rute) dan kebutuhan sistem

tenaga listrik (Patty, 1995).

POWER HOUSE2.13

Power house adalah bangunan tempat pengendalian seluruh operasi PLTM yang

didalamnya terdapat instalasi-instalasi listrik seperti generator, turbin dan kantor.

INSTALASI PENGATUR AIR.2.14

Instalasi ini terdiri unit-unit struktur yang berfungsi sebagai pengatur jumlah air yang

akan dilalui menuju turbin dan juga sebagai sarana agar air tetap keadaan bersih sebelum

masuk ke saluran. Unitunit struktur tersebut adalah sebagai berikut :

2.14.1 Pintu air

Bangunan ini berfungsi untuk mengatur debit air yang diperlukan untuk menggerakan

turbin. Perencanaan bentuk dan dimensi tergantung dari besar tekanan yang bekerja baik


69/91

64

low pressure dan high pressure. Adapun model bisa berupa pintu sorong, radial dan lain

lain. Sedangkan bahannya bisa terbuat dari kayu, baja dan lainnya, dimana cara

pengangkatannya bisa dilakukan secara manual untuk pintu ringan dan alat bantu kontrol

listrik untuk pintupintu ukuran besar dan berat (Patty, 1995).

SALURAN PEMBUANGAN (TAIL RACE).2.15

Saluran pembuangan ini berfungsi untuk mengalirkan debit air yang keluar dari turbin air

untuk kemudian dibuang ke sungai, saluran irigasi atau ke laut. Saluran ini dimensinya

harus sama atau lebih besar daripada saluran pemasukan mengingat adanya kemungkinan

perubahan mendadak dari debit turbin air (Dandekar, 1991).

Q = A*V

dimana :

Q = debit air yang melewati saluran (m3/det).

A = luas penampang basah saluran (m2).

V = kecepatan air yang melewati saluran (m/det).

B = lebar saluran (m).

H = tinggi air (m).

P = keliling basah (m).

R = jarijari hidrolis (m).

N = koefisien manning.

I = kemiringan dasar saluran.


70/91

65

BAB III

TINJAUAN LOKASI

Kondisi Fisik Daerah3.1

3.1.1 Keadaan GeografisSecara geografis, Provinsi Kalimantan Tengah terletak di daerah lintasan garis

katulistiwa, yaitu pada posisi 00 44 54 Lintang Utara 03 47 07 Lintang

Selatan dan 110 43 19 115 47 36 Bujur Timur. Batas wilayah Provinsi

Kalimantan Tengah dapat dijelaskan sebagai berikut:

Utara berbatasan dengan Kalimantan Timur dan Kalimantan Barat,

Timur berbatasan dengan Kalimantan Timur dan Kalimantan Selatan

Selatan berbatasan dengan Laut Jawa,

Barat berbatasan dengan Provinsi Kalimantan Barat.

3.1.2 Iklim

Berdasarkan klasifikasi iklim Schmid dan Ferguson, wilayah Provinsi Kalimantan

Tengah termasuk tipe iklim A. Hal ini ditandai dengan jumlah bulan basah lebih

banyak dari bulan kering dan pola penyebaran curah hujan hampir merata pada

semua wilayah.

Apabila bergeser ke bagian Utara, curah hujan akan semakin tinggi. Karakteristik

iklim, tropis lembab dan panas yang tergolong ke dalam tipe iklim A dengan suhu

udara relatif konstan sepanjang tahun, yang dapat mencapai 23C pada malam

hari dan 33C pada siang hari, dengan penyinaran matahari mencapai 60% per

tahun. Curah hujan rata-rata 200 mm/bulan dengan kecepatan angin rata-rata 4

knot/Km. Curah hujan rata-rata sebesar 2732 mm/tahun dengan rata-rata hari

hujan 120 hari. Sebagian besar daerah pedalaman yang berbukit, bercurah hujan

antara 2,000 - 4.000 mm /tahun.Dengan musim hujan pada bulan September

sampai bulan Mei, dipuncaki bulan Novemver sampai dengan April. Musim

kemarau ditandai dengan masuknya bulan Juni sampai dengan berakhirnya bulan

Agustus

3.1.3 Topografi

Kondisi fisik wilayah Provinsi Kalimantan Tengah, terdiri atas daerah pantai dan

rawa yang terdapat di wilayah Bagian Selatan sepanjang 750 km pantai Laut


71/91

66

Jawa, yang membentang dari Timur ke Barat dengan ketinggian antara 050 m

diatas permukaan laut (dpl) dan tingkat kemiringan 0%-8%. Sementara itu

wilayah daratan dan perbukitan berada bagian tengah, sedangkan pegunungan

berada di bagian Utara dan Barat Daya dengan ketinggian 50100 mdpl dan

tingkat kemiringan rata-rata sebesar 25%. Provinsi Kalimantan Tengah terdiri atas

6 wilayah fisiografi, tetapi didominasi oleh daratan dan perbukitan pedalaman.

Selengkapnya disajikan pada tabel berikut :

3.1.4 Luas Wilayah

Luas wilayah Provinsi Kalimantan Tengah yaitu 153.564 km2. Jumlah

kabupaten/kota yang ada di Provinsi Kalimantan Tengah saat ini sebanyak 13

(tiga belas) kabupaten dan 1 (satu) kota.

3.1.5 Kondisi Geologis

Secara geologis, Kalimantan Tengah terdiri atas satuan batuan beku (25%), batuansedimen (65%) dan batuan metamorf (10%). Ketiga satuan batuan ini mengandung

potensi bahan galian tambang yang beragam. Satuan batuan beku terdapat di bagian utara


72/91

67

Kalimantan Tengah dan dikenal sebagai "Borneo Gold Belt", menyimpan potensi emas

dan perak serta beberapa jenis logam dasar.

Satuan bahan sedimen tediri dari atas tiga cekungan besar masing-masing Cekungan

Barito, Cekungan Melwani dan Cekungan Kutai.Ketiga cekungan ini mengandung bahan

minyak dan gas bumi, batubara, logam mulai dan logam dasar sekunder. Ini menjelaskanbanyaknya pertambangan yang terletak di Kalimantan Tengah dan Pulau Kalimantan

pada umumnya.

Kondisi Lokasi Proyek3.2

3.2.1 Luas DAS Muara Juloi

Sungai Busang; Muara Juloi, merupakan anak sungai dari Sungai Barito, sungai

terpanjang di Kalimantan. Terletak diposisi 00 08 67 Lintang Selatan dan113

55 70 Bujur Timur, titik bendungan memiliki Daerah Aliran Sungai sebesar

4226.5 km2.


73/91

68

BAB IV

PENGHITUNGAN DATA

PERHITUNGAN CURAH HUJAN WILAYAH4.1

Data curah hujan dan debit merupakan data awal untuk desain PLTA, karena inti dari

proyek ini adalah mengubah energy kinestis air menjadi energy listrik. Data curah hujan

didapatkan dari ketiga stasiun yaitu:

Sintang (1990-2003)

Putussibau (1990-2003)

Muara Teweh (1990-2003)

Data yang didapat berbentuk hujan harian dengan kondisi lengkap selama 14 tahun, dan

metode penggabungan curah hujan setiap stasiun menjadi curah hujan wilayah adalah

metode aritmatik dengan hasil yang dilampirkan pada Lampiran IA.

PERHITUNGAN CURAH HUJAN RENCANA4.2


ulang tertentu. Setelah mendapatkan curah hujan wilayah, maka perhitungan curah hujan

rencana harus dilakukan untuk mendapat nilai curah hujan yang akan digunakan pada

perhitungan desain PLTA, baik dari debit desain hingga desain bentuk bendungan itu

sendiri.

Penghitungan curah hujan rencana yang dilakukan memakai konsep distribusi data seperti

interpolasi dan ekstrapolasi. Setiap metode memiliki koefisien yang berbeda sehingga hasil

yang didapatpun berbeda. Hasil perhitungan yang didapatkan dijelaskan menurut

metodenya di bawah:

4.2.1 Metode Normal

Hasil perhitungan distribusi normal menggunakan bentuk yang di linearisasi sebagai

berikut :

SKxx TT


74/91

69

dimana :

XT = hujan rencana untuk periode ulang T

X = rata-rata dari data pengamatan

S = deviasi standar


Faktor frekuensi K dapat dinyatakan sebagai

dimana z = variable standar normal. Hasil perhitungan dari metode distribusi normal

digunakan sebagai pembanding terhadap metode lainnya.

4.2.2 Metode Gumbel

Perhitungan metode Gumbel berbeda dengan metode normal di bagian penghitungan

factor frekuensi. Faktor frekuensi untuk metoda Gumbel menggunakan harga rata rata,

tidak seperti metode normal. Rumus metode Gumbel adalah:

X =X + s * K

zx

K TT

Tahun Hujan Hujan (Ranked) n P w Kt Xt Deviasi

1990 59.37 150.57 1 0.09091 2.189929347 1.33538835 116.36823 1169.669822

1991 62.05 105.51 2 0.18182 1.846482111 0.90834995 103.16212 5.503037087

1992 61.54 77.89 3 0.27273 1.612006814 0.60423465 93.757393 251.6488365

1993 63.65 63.95 4 0.36364 1.422392992 0.34831194 85.843015 479.245791

1994 63.95 63.65 5 0.45455 1.255752651 0.11392358 78.594584 223.4811894

1995 77.89 62.05 6 0.54545 1.255752651 -0.11392358 71.548439 90.17002162

1996 61.86 61.86 7 0.63636 1.422392992 - 0.34831194 64.300007 5.95048755

1997 44.33 61.54 8 0.72727 1.612006814 -0.60423465 56.385629 26.52628298

1998 105.51 59.37 9 0.81818 1.846482111 -0.90834995 46.980901 153.3727896

1999 150.57 44.33 10 0.90909 2.189929347 -1.33538835 33.774792 111.4825601

Rata-rata 75.07 2 0.5 1.177410023 -1.0101E-07 75.071508 error 16.723

Sdev 30.92487626 5 0.2 1.794122578 0.84145672 101.09346

10 0.1 2.145966026 1.28172876 114.70881

25 0.04 2.537272482 1.75107653 129.22334

50 0.02 2.797149623 2.05418859 138.59704

100 0.01 3.034854259 2.32678533 147.02706

1000 0.001 3.716922189 3.09052223 170.64553

T


75/91

70

di mana :

X = hujan rencana dengan periode ulang T tahun

X = nilai tengah sample

S = standar Deviasi sample


Faktor frekuensi K didapat dengan menggunakan rumus :

Yn = harga rata-rata reduced mean ( Tabel 2-1 )

Sn = reduced Standard Deviation ( Tabel 2-2 )

YT = reduced variate ( Tabel 2-3 )

Di dapat hasil perhitungan seperti:

4.2.3 Metode Log Normal

Perbedaan metode Log Normal dengan metode Normal terletak pada nilai curah hujan rata

rata yang di ubah ke bentuk eksponensial dan besarnya factor frekuensi yang digunakan.

Tuhan Hujan Hujan (Ranked) n P w Kt Xt Deviasi

1990 59. 37 150. 57 1 0. 090909091 2. 189929347 1. 38272885 117. 8322299 1071. 674291

1991 62. 05 105. 51 2 0. 181818182 1. 846482111 0. 80222228 99. 88013589 31. 67258728

1992 61.54 77.89 3 0.272727273 1.612006814 0.44214897 88.7449134 117.7434155

1993 63.65 63.95 4 0.363636364 1.422392992 0.16912092 80.30155487 267.3297922

1994 63.95 63.65 5 0.454545455 1.255752651 -0.0596848 73.22576497 91.78537672

1995 77.89 62.05 6 0.545454545 1.255752651 - 0.2647

tugas besar si 4233

Documents