EVALUASI POLA OPERASI WADUK DI SISTEM WA

(1)

TUGAS AKHIR

EVALUASI POLA OPERASI WADUK DI SISTEM

WADUK KEDUNG OMBO DENGAN METODE SIMULASI

Diajukan Sebagai Sarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Tingkat Sarjana Strata (S-1) pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Katolik

Soegijapranata Semarang

Disusun Oleh:

Ikosa Ardiyanto Dimas Tri Hartomo 02.12.0046 02.12.0047

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

SEMARANG

2007

(2)

2.3 Pengaturan Pengeluaran atau Operasi ... 10

2.4 Reservoir Capacity and Yield (Data Bangkitan Stokastik) ... 12

2.5 Pengelolaan SDA yang Terintegrasi ... 13

2.5.1 Elemen Kunci Pengelolaan Sumber Daya Air ... 14

2.5.2 Pendekatan Sistem ... 14

2.6 Kapasitas Waduk Kedung Ombo ... 16

2.7 Spillway Waduk Kedung Ombo ... 19

2.8 Manual Pengoprasian Waduk ... 19

(3)

ix

4.1.3 Data Outflow ... 32

4.2. Analisa Data Bankitan dengan Data Kebutuhan ... 33

4.3. Waduk Kedung Ombo ... 36

4.4. Perhitungan Pola Operasi Waduk Kedung Ombo ... 37

4.5. Simulasi Kenaiakan Kebutuhan ... 42

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN ... 44

5.1. Kesimpulan ... 44

5.2. Saran... ... 44

Daftar Pustaka ... ... 45

(4)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Peta Wilayah Waduk Kedung Ombo ... 5

Gambar 2.1 Gambar Dari Tampungan Bawaan dan Tampungan Tahunan ... 10

Gambar 2.2 Contoh Peraturan Untuk Dua Operasi... 11

Gambar 2.3 Kapasitas Tampungan Air Waduk Kedung Ombo... 17

Gambar 4.1 Grafik Bangkitan Data ... 31

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Inflow Bagkitan-Kebutuhan ... 34

Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Inflow Tahun Ke-1 - Kebutuhan... 35

Gambar 4.6 Grafik Tampungan ... 39

Gambar 4.7 Grafik Elevasi - Volume ... 40

Gambar 4.8 Grafik Elevasi... 41

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Kenaikan Kebutuhan - Kegagalan ... 43

(5)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Data Teknik Waduk dan Bendungan Kedung Ombo ... 18

Tabel 4.1 Inflow Waduk Kedung Ombo ... 28

Tabel 4.2 Data Bangkitan ... 29

Tabel 4.3 Kebutuhan Air dari Waduk Kedung Ombo ... 32

Tabel 4.4 Perhitungan Pola Operasi waduk kedung Ombo ... 37

Tabel 4.5 Kenaikan Kebutuhan ... 42

(6)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Tabel Inflow ... L - 1 Lampiran 2 Tabel Kebutuhan ... L - 3 Lampiran 3 Data ... L - 5 Lampiran 4 Tabel Bangkitan Inflow... L - 7 Lampiran 5 Tabel Perbandingan Inflow – Inflo Bangkitan ... L - 20 Lampiran 6 Tabel Perhitungan ... L - 23 Lampiran 7 Tabel Kenaikan Kebutuhan ... L - 40 Lampiran 8 Tabel Perbandingan Elevasi -Volume ... L - 74

(7)

KARTU ASISTENSI v ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk melakukan beberapa variasi simulasi inflow

terhadap kebutuhan sehingga didapatkan prosentase sukses dan kegagalan dari

tiap-tiap simulasi. Sehingga dapat diketahui keandalan suatu waduk dalam memenuhi kebutuhan air daerah layanannya.Hasil yang diperoleh dapat dijadikan masukan bagi pengaturan pola operasi Waduk Kedung Ombo.

Data-data inflow yang diperoleh dari tahun 1989 sampai 2004 dibangkitkan menjadi 50 tahun sebelum diolah dengan bantuan komputer

menggunakan program Microsoft Exel. Dari hasil simulasi Waduk Kedung Ombo

dapat melayani kebutuhan air daerah layanannya sampai kenaikan kebutuhan 5%, mulai dari kenaikan kebutuhan 10% sudah mulai mengalami kegagalan.

(8)

BAB I-PENDAHULUAN

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seringkali menjumpai masalah tentang air di negara ini, misalnya pada musim hujan banyak diberbagai daerah terjadi banjir, bahkan ada di daerah

tertentu yang mengakibatkan kerusakan yang tidak sedikit jumlahnya, bahkan ada yang sampai menimbulkan korban jiwa. Sedangkan pada musim kemarau diberbagai daerah mengalami kekeringan, yang mengakibatkan mengeringnya

sejumlah mata air dan menurunnya muka air di sumur-sumur masyarakat, muka air sungai-sungai, muka air bendung, maupun muka air bendungan, yang

mengakibatkan sawah dan tambak kering, serta menurunnya pasokan air ke PLTA, yang mengakibatkan menurunnya daya listrik yang dihasilkan, sehingga mengurangi pasokan listrik ke masyarakat. Selain itu juga bisa mengakibatkan

korban jiwa, yang diakibatkan karena kekeringan dan kekurangan air bersih. Kekeringan tersebut terjadi karena kurang efektif dan efesiennya kita dalam

memanfaatkan air yang ada. Disaat musim penghujan ( banyak air ), kebiasaan masyarakat sampai saat ini adalah banyak membuang-buang air, menggunakan air secara berlebihan, sehingga pada musim kemarau banyak daerah yang kekurangan

air ( kekeringan ). Untuk meminimalisir hal tersebut, maka sebaiknya harus bisa memanfaatkan air yang tersedia dengan sebaik mungkin, terutama yang ada

didalam waduk, karena air dalam waduk itu sangat beguna untuk persediaan yang

(9)

BAB I-PENDAHULUAN 2

dapat digunakan pada musim kemarau, air dalam waduk dapat digunakan untuk

irigasi, PLTA, PDAM, dan memenuhi kebutuhan air masyarakat disekitar waduk tersebut. Dengan adanya waduk, air di musim hujan dapat ditampung dan digunakan dimusim kemarau dan digunakan untuk kebutuhan setiap hari, selain

itu waduk juga dapat menjaga tinggi muka air tanah. Selain masalah masalah kekeringan, hal yang dapat mempengaruhi ketersedian air dalam waduk adalah

rusaknya DAS, yang diakibatkan oleh rusaknya daerah tangkapan air yang tersedia, karena perubahan fungsi lahan dan penebangan liar pohon-pohon disekitar DAS, sehingga mengakibatkan sedimentasi, yang mengakibatkan

menurunnya kapasitas waduk, karena kedalaman waduk berkurang yang diakibatkan oleh sedimentasi, karena erosi yang terjadi di DAS, sehingga

mengurangi kemampuan waduk dalam melayani kebutuhan daerah pelayanan Waduk Kedung Ombo.

Selain masalah di atas, penurunan fungsi waduk Kedungombo juga

disebabkan oleh degradasi lingkungan, proses eksploitasi sumberdaya alam, baik

di Waduk Kedung Ombo itu sendiri maupun di Daerah Aliran Sungai (DAS)-nya

terpacu dengan cepat sebagai akibat dari pertumbuhan penduduk dan makin

baiknya aksesibilitas menuju kawasan itu. Hal ini merupakan permasalahan

didaerah hulu yang salah satunya akan mengakibatkan pendangkalan pada waduk.

Sedang dibagian hilir permasalahan yang dihadapi pengaturan pola tanam dan kebiasaan petani menyangkut pengoperasian pompa air liar di Kabupaten

Grobogan dan Pati, sering berakibat petani yang memiliki sawah di bagian bawah tidak menerima air secara utuh. Bahkan ada sejumlah saluran irigasi di Kabupaten

(10)

BAB I-PENDAHULUAN 3

Demak yang belum pernah tersentuh air Waduk Kedung Ombo (WKO). Hal ini

menimbulkan konflik diantara para pemanfaat air dari Waduk Kedung Ombo, sering terjadi benturan / konflik horizontal antara petani pemakai air di bagian hulu dari Kabupaten Grobogan dengan petani di bagian hilir dari Kabupaten

Kudus, Demak dan Pati. Konflik lain antara kepentingan pertanian dan kepentingan air baku atau dengan kepentingan perikanan di perairan waduk.

Melihat permasalahan tentang ketersediaan dan penggunaan air seperti yang diuraikan diatas, maka tugas akhir ini berusaha menganalisa dan menghitung ketersediaan air di Waduk Kedung Ombo, apakah dapat memenuhi kebutuhan air

yang dibutuhkan masyarakat di daerah sekitar Waduk Kedung Ombo, untuk setiap harinya disepanjang tahun, pada saat musim hujan maupun musim kemarau,

dengan metode simulasi yang di gunakan pada tugas akhir ini. Karena daerah pelayanan Waduk Kedung Ombo sangat luas, meliputi kabupaten Grobogan, kabupaten Demak, kabupaten Kudus, dan kabupaten Pati, bahkan sebagian

kebutuhan air minum kota Semarang juga dilayani oleh Waduk Kedung Ombo. Waduk Kedung Ombo Jawa Tengah, selesai dibangun pada tahun 1989,

merupakan waduk serbaguna dan telah beroperasi sejak tahun 1991. Yang dimaksud sebagai bendungan serbaguna yaitu waduk yang berfungsi untuk pengendalian banjir, PLTA, pelayanan irigasi dan air baku, perikanan dan

pariwisata.Daerah genangan waduk Kedung Ombo meliputi sebagian wilayah Kabupaten gerobogan, Boyolali, dan Sragen, serta daerah layanan Waduk Kedung

Ombo, meliputi wilayah Kabupaten Grobogan, Demak, Kudus, Pati, dan sebagian kota Semarang.

(11)

BAB I-PENDAHULUAN 4

Mengingat kompleksitas pelayanan waduk didalam menyediakan air,

diperlukan tinjauan khusus berupa penetapan pola operasi Waduk kedung Ombo yang perlu dievaluasi setiap 5 tahun sekali. Dari pengalaman operasi yang telah di jalankan terdapat petunjuk atau opini bahwa perlu adanya tinjauan operasi Waduk

Kedung Ombo dengan mempertimbangkan ketersediaan air (inflow waduk) dan

debit suplai, maupun layanan kebutuhan air. Untuk memahami aspek dinamika

dari ketersediaan dan kebutuhan air, apakah memang terjadi pola operasi yang tidak optimal, ketersediaan air yang kurang atau pola pemanfaatan air yang terlalu boros.

Studi penelitian Optimasi Waduk Kedung Ombo membutuhkan banyak data sumber daya air yang valid dan cukup panjang. Dari data-data sumber air tersebut

dapat dijadikan acuan awal dalam menentukan cara analisis dan analisis lanjut. Waduk Kedung Ombo yang terletak di perbatasan Kabupaten Grobogan, Sragen, dan Boyolali dimana separuh dari luas lahan tersebut diatas berada di

Kabupaten Sragen, sampai saat ini masih tercatat sebagai waduk terbesar di Jawa Tengah, mempunyai luas areal 4.600 ha. Dalam kondisi normal, waduk ini

mampu menampung air sekitar 750 juta meter kubik sehingga mampu mengairi lahan seluas 63.624 hektar secara kontinu sepanjang tahun, yang meliputi 4 Kabupaten yaitu Kabupaten Grobogan, Demak , Kudus dan Pati.

(12)

BAB I-PENDAHULUAN 5

Gambar. 1.1. Peta Wilayah Waduk Kedung Ombo.(Sumber : Pengelolaan Sumber Daya Air)

(13)

BAB I-PENDAHULUAN 6

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari dilakukannya Penelitian ini adalah untuk mengetahui kapasitas air di dalam Waduk Kedung Ombo memenuhi atau tidak untuk digunakan pada setiap harinya disepanjang tahun.

1.3 Manfaat Penelitian

1. Dapat menjadi bahan pertimbangan bagi pihak terkait untuk dapat

memanfaatkan dan mengelola air dengan sebaik-baiknya.

2. Untuk mempertahankan fungsi utama didirikannya Waduk Kedung

Ombo.

1.4 Batasan Penelitian

Karena luasnya permasalahan, keterbatasan kemampuan, dan

keterbatasan biaya, maka studi kasus ini dibatasi dengan pembatasan-pembatasan sebagai berikut:

1. Penelitian ini hanya menggunakan metode Simulasi.

2. Hanya menjelaskan tentang apakah debit air yang tersedia di Waduk

Kedong Ombo, mencukupi atau tidak, untuk memenuhi kebutuhan

di sepanjang tahun.

3. Hanya meneliti debit dalam waktu 50 tahun, sebagai perbandingan

keseluruhannya.

4. Tidak menjelaskan tentang volume waduk secara mendetail.

(14)

BAB I-PENDAHULUAN 7

5. Tidak menjelaskan mengenai Waduk Kedong ombo secara

mendetail.

6. Tidak menjelaskan unsur-unsur pembuat Waduk Kedung Ombo.

7. Tidak menjelaskan kegunaan Waduk Kedung Ombo secara

mendetail.

8. Tidak menjelaskan tentang sedimentasi yang terjadi di Waduk

Kedung Ombo.

1.5 Sistematika Penyusunan

Laporan Tugas Akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab yang sistematika

penyusunannya adalah sebagai berikut:

Bab I Pendahuluan berisi tentang latar belakang, tujuan penulisan, manfaat,

batasan masalah, dan sistematika penyusunan.

Bab II Tinjauan Pustaka menguraikan tentang tinjauan pustaka yang terdiri dari pengetahuan-pengetahuan yang berhubungan dengan waduk, optimasi waduk,

dan kegunaan waduk.

Bab III Metodologi yaitu cara pembuatan tugas akhir.

Bab IV Analisa Metode berisi tentang analisa pengunaan metode simulasi dalam menganalisa jumlah debit air yang ada dalam waduk kedong ombo, apakah dapat memenuhi kebutuhan waduk kedong ombo di sepanjang tahunnya.

Bab V Kesimpulan dan Saran menguraikan kesimpulan yang didapat dari pembahasan dan saran-saran yang kiranya berguna dalam memanfaatkan air

Waduk Kedung Ombo.

(15)

BAB II-STUDI PUSTAKA 8

BAB II

STUDI PUSTAKA

2.1Waduk

Fungsi utama sebuah waduk adalah untuk menstabilkan atau menciptakan

pemerataan aliran sungai baik dengan cara menampung persediaan air sungai yang berubah sepanjang tahun maupun dengan melepas air tampungan itu secara terprogram melalui saluran air yang dibuat khusus didalam tubuh bendunagan

sesuai kebutuhan.

2.2Tampugan

2.2.1. Tampungan aktif

Tampungan aktif dari reservoir adalah air yang tersimpan diatas batas offtake

terendah. Jadi ini sama dengan volume total air yang tersimpan dikurangi volume

dead storage.

2.2.2. Tampungan tahunan

Beberapa reservoir yang kecil terisi lebih dan melimpah rata-rata beberapa

kali dalam setahun. Reservoir ini dibangun untuk menyediakan air melebihi

periode aliran yang hanya satu atau dua bulan dari aliran rendah. Perkiraan

tampungan yang diperlukan adalah dengan analisis tampungan dalam satu tahun.

(16)

2.2.3. Tampungan bawaan

Dimana reservoir kelebihan isi dan melimpah rata-rata hanya beberapa

tahun, air yang tersimpan pada akhir satu tahun terbawa ke selanjutnya dinamakan tampungan bawaan. Dengan kata lain tampungan musiman tergantung fluktuasi

masukan dan keluaran dalam satu tahun. Di dalam prosedur penggunaannya hanya data tahunan. Akibat musiman tidak diperhitungkan. Prosedur seperti ini dikenal

sebagai prosedur bawaan. Perbedan antara tampungan tahunan dan tampungan bawaan dapat dilihat dalam gambar 2.1.

2.2.4. Pengertian tampungan

Tampungan terbatas adalah tampungan biasa yang dapat melimpah dan

kering. Tidak semua prosedur reservoir storage-yield diartikan sebagai

tampungan terbatas. Tampungan semi terbatas adalah satu yang dapat melimpah tetapi tidak akan pernah kering. Pengertian lain tampungan adalah tampungan yang terbatas yang dapat kosong tetapi tidak melimpah.

(17)

penuh

ka

ndun

gan

re

servoir

kosong

tampungan bawaan

tampungan musiman

n n+2

waktu (bulanan)

Gambar 2.1. Tampungan bawaan dan tampungan tahunan dimana terlihat peningkatan kebutuhan yang dilayani tampungan sesuai dengan fluktuasi

musiman. (Sumber : Kumpulan Mata Kuliah Operasi Waduk)

2.3Peraturan Pengeluaran atau Operasi

Biasanya volume pengeluaran air dari reservoir adalah sama dengan volume

air yang dibutuhkan sipemakai (consumer). Bagaimanapun juga, ada periode

dimana batas reservoir terlalu rendah, sehingga air tidak dapat disuplai atau

dengan kata lain ada batas tertentu dimana air yang dibutuhkan dapat dikeluarkan dari tampungan. Peraturan sederhana tentang pengeluaran air untuk seluruh kebutuhan dapat dilihat pada gambar 2.2 a. Pada situasi ini pengambilan air dapat

dilakukan dengan bebas dari kandungan reservoir dan musim. Apabila air tidak

cukup dalam reservoir sesuai dengan yang dibutuhkan, maka tampungan akan

kosong. Peraturan pengeluaran yang lebih lengkap diperlihatkan pada gambar 2.2

(18)

b, dimana bentuk digunakan untuk badan urusan pengiriman air untuk kota-kota

besar. Pengeluaran air disesuaikan dengan tingkat kebutuhan. Sehingga kebutuhan

menurun dan pengeluaran terendah. Secara umum didalam teknik reservoir

capacity-yield, draft konstan diasumsikan adalah fluktuasi musim tidak dipertibangkan.

100

kebutuhan (%)

0

(a) c

Release

100

kebutuhan (% )

0

(b) c

Gambar 2.2. Contoh peraturan untuk dua operasi (Sumber : Kumpulan Mata

Kuliah Operasi Waduk)

(19)

(a) peraturan operasi biasa

(b) peraturan operasi dengan batasan.

2.4Reservoir Capacity and Yield ( Data Bangkitan )

Penggolongan metode estimasi tampungan yang didasarkan pada data bangkitan atau data sintetik. Pada dasarnya masukan aliran sungai berubah-ubah.

Tekniknya meliputi penggunaan model bangkitan untuk menghasilkan rangkaian aliran dengan sifat-sifat statistic yang sama dengan data historisnya. Hal ini

memungkinkan untuk menentukan kapasitas tampungan (menggunakan beberapa metode) yang sesuai untuk setiap rangkaian data.

Dalam hal ini, pembahasan tentang proses-proses data bangkitan dibatasi

pada aspek-aspek operasional dari model-model markovian yang digunakan untuk

meningkatkan strem flow bulanan dan tahunan.

Dari berbagai rumus data bangkitan rumus yang dipakai dalam

membangkitkan data inflow dalam tugas akhir ini adalah :

THOMAS AND FIERING SEASONAL MODEL

Persamaannya di sajikan sebagai berikut :

5

diperhitungkan dari rangkaian awal yang terkumpul.

(20)

b = koefesien regresi kuadrat terkecil dari dari astimasi aliran

ke j+1 dari aliran ke j :

r = koefisiensi korelasi antara aliran pada musim ke j dan ke

j+1

(Sumber : Kumpulan mata kuliah operasi waduk)

2.5PENGELOLAAN SDA YANG TERINTEGRASI

Air adalah penting untuk semua kehidupan, semua ekosistem, dan semua

aktivitas manusia. Dengan penggunaan yang bijaksana, air berarti panen, kesehatan, kemakmuran dan kelimpahan ekologis untuk masyarakat dan

bangsa-bangsa di bumi. Pengelolaan yang buruk atau tidak terkontrol, air akan membawa kemiskinan, penyakit, banjir, erosi, interusi air asin, degradasi lingkungan, dan konflik masyarakat.

(21)

Pengelolaan yang efektif terhadap sumber daya air akan berperan untuk

memperkuat perdamaian, keamanan, kerjasama dan hubungan baik antar masyarakat sesuai dengan prinsip hak yang sama dan keadilan. Di antara sumber alam lain, air adalah yang paling kritis. Sumber daya air dapat dan harus

digunakan untuk mempromosikan peningkatan kesejahteraan sosial dan ekonomi masyarakat, selaras dengan tujuan dan prinsip Perserikatan Bangsa-Bangsa yang

tertuang dalam Piagam Perserikatan Bangsa-Bangsa dan Hak Azasi Manusia.

2.5.1 Elemen Kunci Pengelolaan Sumber Daya Air

Para ahli air tahun sembilan puluhan menyampaikan pendekatan baru yang mendasarkan pada penilaian, pengembangan dan pengelolaan sumber daya air,

yang hanya dapat disempurnakan melalui komitmen politis dan keterlibatan dari pemerintah pada level paling tinggi sampai pada kelompok masyarakat yang paling kecil. Elemen kunci untuk pengelolaan sumber daya air adalah integrasi,

kolaborasi dan partisipasi, dan pembagian pengetahuan dan informasi (Gijsbers,

2000). Kolaborasi internasional memiliki arti penting utama untuk pengelolaan

yang sesuai dari sumber daya air internasional, baik air permukaan maupun air tanah.

2.5.2 Pendekatan Sistem

Analisis sistem telah berkembang mengikuti perkembangan ilmu rekayasa

(engineering), matematik, dan ekonomi. Perkembangan yang pesat telah terjadi dalam bidang sains, terutama didukung oleh perkembangan komputer dengan

(22)

BAB II-STUDI PUSTAKA 15 prosesor yang memiliki kecepatan tinggi. Sejak analisis sistem dikemukakan

beberapa dekade sebelumnya, analisis sistem telah diterapkan secara meluas dalam perencanaan pengembangan sumber daya air.

Sistem sumber daya air secara fisik adalah sekumpulan berbagai unsur,

dimana masing-masing unsur saling berhubungan secara logis dan dirancang sebagai jawaban atas berbagai kebutuhan sosial, dalam peningkatan dan

pengembangan sumber daya air demi kepentingan kehidupan manusia (Bender,

2002). Haimes (1987) menggambarkan analisis sistem sumber daya air sebagai

sebuah pendekatan dimana komponen sistem dan interaksi masing-masing

komponen dijabarkan dalam persamaan matematik. Secara umum, analisis sistem adalah studi tentang interaksi antar komponen tersebut. Seringkali analisis sistem

menemukan kombinasi elemen yang menghasilkan suatu nilai optimum yang merupakan hasil yang paling diharapkan.

a) Alat Analisa Sistem

Alat analisis sistem ada banyak dan beragam tergantung pada kegunaannya. Jenis prosedur solusi (atau algoritma) paling sesuai untuk model optimisasi (atau

pemrograman matematik) tergantung pada bentuk persamaan matematik dari

fungsi obyektif dan kendala. Tidak ada prosedur solusi universal yang akan

menyelesaikan seluruh permasalahan secara efektif. Bagaimanapun, pendekatan

penyelesaian yang mungkin adalah simulasi dan optimasi. Sejumlah besar model simulasi dan optimasi telah dikembangkan dalam kemampuannya untuk analisis

operasi waduk (Wurbs, 1993).

(23)

b) Simulasi

Simulasi barangkali merupakan metode yang paling banyak digunakan dalam analisis sistem sumber daya air. Simulasi bukanlah prosedur optimasi, sehingga tidak mengidentifikasi keputusan yang optimal. Simulasi hanya menilai unjuk

kerja sebuah sistem untuk kondisi masukan dan operasi tertentu. Model simulasi dapat memberikan representasi yang lebih detail dan realistik dari karakteristik

sistem sumber daya air. Konsep yang tidak bisa dipisahkan dalam pendekatan simulasi adalah kemudahan dalam memahami dibandingkan dengan konsep

model yang lain (Bender, 2002). Metode simulasi dapat menyelesaikan model

perencanaan sistem sumber daya air dengan persamaan non linier dan kendala

yang tidak dapat ditangani oleh prosedur optimasi.

c) Optimasi

Jenis prosedur solusi yang paling sesuai untuk model optimasi tergantung pada bentuk persamaan matematik dari fungsi objektif dan kendalanya. Tidak ada

prosedur solusi yang universal yang dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan secara efektif dan efisien.

2.6KAPASITAS WADUK KEDUNG OMBO

Pemutakhiran data kapasitas Waduk Kedung Ombo dilakukan melalui

pengukuran data waduk yang dilakukan dengan dua metode, echosounding di

daerah genangan dan pengukuran teristris di daerah genangan sekitar waduk. Pada

saat pengukuran echosounding, muka air waduk berada pada El. +68,10 m. posisi

(24)

muka air ini merupakan elevasi muka air waduk yang cukup rendah, hanya 60 cm

di atas elevasi muka air operasi terendah untuk suplai irigasi, El. +67,50 m. pengukuran teristis dilakukan di daerah diatas genangan waduk El. +68,10 m sampai ketinggian El. +90,00 m.

Gambar 2.3 Kapasitas Tampungan Air Waduk Kedung Ombo

(Sumber : Istiarto, 2003)

(25)

BAB II-STUDI PUSTAKA 18 Tabel 2.1. Data Teknis Waduk dan Bendungan Kedung Ombo( Sumber :

Pengelolaan Sumber Daya Air, 2006)

WADUK

Kondisi

Elevasi

(m)

Luas

Genangan

(ha)

Volume (juta

m3)

m.a. banjir 95.00 4,950.00 986.00

m.a. normal 90.00 4,600.00 723.00

m.a. minimum 64.50 1,000.00 88.40

BENDUNGAN

Tipe Bendungan Urugan batu dengan inti tanah

Panjang Puncak (m) 1,600.00

Lebar Puncak (m) 12.00

Elevasi Puncak (m) 96.00

Vol. Bendungan (juta m3) 6.20

(26)

2.7SPILLWAY WADUK KEDUNG OMBO

Spillway Waduk Kedung Ombo berada pada elevasi 90.00 m, yang terbuat dari beton tanpa pintu, yang mempunyai panjang mercu 40.00 m. Menghitung

debit yang melalui spillway menggunakan rumus :

5 . 1

CLH

Q= ………...………(2.3)

Dimana :

Q = debit (m3/det)

C = Koefisien limpasan ( C berkisar antara 2,0 s/d 2,1 )

L = Lebar effektif spillway (m)

H = Total tinggi tekanan air diatas mercu bendung (m)

(sumber Irigasi dan Bangunan Air)

2.8MANUAL PENGOPRASIAN WADUK

2.8.1. Ketentuan Umum

Pola pengoprasian waduk harus disesuaikan dengan Manual Operasi Waduk. dalam terjadinya penyimpangan, petugas pengoprasian waduk harus segera

melaporkan kepada Pemimpin Umum Balai Besar Wilayah Sungai Pamali Juana (BBWSPJ), Dirokat Sumberdaya Air, Departemen Kimpraswil, selaku

penanggung jawab operasional waduk. Apabila penyimpangan yang terjadi

(27)

memerlukan penyelesaian yang intinya merubah Manual Operasional Waduk,

harus seijin Direktur Sumber Daya Air, Departemen Kimpraswil.

2.8.2. Pemanfaatan Waduk

Pemanfaatan utama air waduk adalah untuk menyediakan air baku bagi

kebutuhan domestic dan industri kota-kota : Semarang, Purwodadi, dan Demak

denagan debit pelayanan sebesar 1,65 m3/ dt. Pemanfaatan kedua air waduk

adalah untuk memenuhi kebutuhan air irigasi, dengan daerah irigasi seluas

±64.888 Ha, termasuk areal pengembangan irigasi.

Pemanfaatan selanjutnya air waduk adalah untuk pembangkitan energi listrik, dengan kapasitas energi listrik terpasang sebesar 22,5 MW, terutama untuk pelayanan beban puncak (peak load) sesuai rencana operasi PLN-PIKITDRO

Jawa Tengah. Namun demikian tidak menutup kemungkinan air waduk

diperuntukan bagi pelyanan beban besar (base load) jika debit untuk pembangkit

listrik cukup tersedia.

Seluruh air yang dilepas untuk mensuplai kebutuhan air dihilir waduk diusahakan semaksimal mungkin untuk pembangkitan PLTA baik pada kondisi

beban puncak maupun beban dasar. Jika pelayanan air dibawah 61,8 m3/dt, maka

seluruh air tersebut bilewatkan turbin pembangkit listrik. Jika pelayanan air

melebihi 61,8 m3/dt, maka cara suplai air dibagi dua yaitu lewat katub turbin

maupun lewat katub irigasi.

(28)

2.8.3. Tinggi Muka Air Waduk

Pengukuran dan atau pengamatan dan pencatatan tinggi muka air waduk minimal dilakukan dua kali setiap hari oleh Petugas Pengoperasian Waduk, pada pagi hari dan sore hari. Pengoperasian waduk dilakukan berdasarkan pengamatan

tinggi muka air waduk dan ketentuan yang tercantum didalam Manual Operasi Waduk. Kondisi tinggi muka air waduk adalah sebagai berikut ini.

1. Tinggi muka air waduk minimum untuk oprasi (minimum operating

level/MOL) untuk penyediaan air baku adalah El. +64,5 m dan untuk meyediakan air irigasi adalah El. +67,5 m

2. Tinggi muka air untuk penyediaan air untuk seluruh kebutuhan (Full

Supply Level/FSL) adalah pada El. +90,00 m

3. Batas tinggi muka air waduk untuk penampungan banjir yang akan terjdi

adalah pada El. +93,7 m. sedang batas muka air waduk untuk pelepasan debit pendahuluan adalah elevasi El. +90,00 m.

Penyediaan tinggi muka air waduk untuk memenuhi peyedia air bagi kebutuhan irigasi, air baku dan pembangkitan energi listrik beserta penampungan

banjir adalah El. +90,00 m. Dump Energi Level(DEL) untuk menunjukan interval

tinggi muka air waduk diantara El. +87,50 m dan El. +90,00 m, yang diperuntukkan sebagai usaha pengamanan dan penghematan pelepasan air, apabila

kecenderungan muka air terus meningkat. Pelepasan air dilakukan melalui turbin, sehingga produksi listrik meningkat

(29)

2.8.4. Pengaturan Pengoperasian Waduk

Ketentuan Umum

a. Pemimpin Umum BBWSPJ adalah penanggung jawab tertinggi

organisasi pengoperasian waduk

b. Tata cara pelepasan air waduk harus berdasarkan pada Manual Operasi

Waduk yang telah ditentukan, sesuai dengan kebutuhan baik untuk air

baku, air irigasi maupun untuk pembangkitan energi listrik PLN

c. Petugas Pengoperasian Waduk harus mengikuti Pedoman Operasi

Waduk yang tercantum di dalam Manual Operasi Waduk.

Secara umum pemberian air baku untuk keperluan domestic serta industri dan

air irigasi dilakukan melalui katub turbin dengan besaran debit maksimum sebesar

61.8 m3/dt, sekaligus pembangkitan energi listrik dimungkinkan tetap

berlangsung.

2.8.5. Banjir

Yang disebut “banjir”adalah apabila muka air di waduk menunjukan elevasi lebih dari + 90,00m. Pada kondisi “banjir”, Petugas Pengoprasian Waduk segera

mengoprasikan katub dan atau pintu untuk pelepasan air waduk, sesuai pada Manual Operasi Waduk.

(30)

Tujuan dari penelusuran banjir antara lain :

1. Untuk menentukan unit hidrograf (UH) pada berbagai tempat di suatu

sungai, dengan menggunakan UH dari tempat yang lain pada sungai yang sama.

2. Untuk sarana peramalan (forecasting) jangka pendek, misalnya untuk

sistem peringatan dini pada pengamatan banjir (early warning sytem).

3. Untuk mengetahui watak dari suatu sungai, sesudah ada perubahan pada

penampangnya.

4. Berkaitan dengan hal diatas, untuk dapat menentukan elevasi

bangunan-bangunan pengendali banjir (tanggul, tembok penahan, jembatan).

Teknik yang digunakan pada dasarnya ada dua, yaitu cara hidrolika (hidraulic

routing), dan cara hidrologi (hydrologic routing).Dalam penelitian ini cara yang

digunakan adalah penelusuran banjir dengan cara hidrologi (hydrologic routing).

Hydrologic routing menggunakan persamaan kontinuitas dan penampungan.

Rumus yang digunakan adalah :

dt

ds

O

I

−

=

atau

ΔS =I −O

Keterangan :

I = Inflow,

O = Outflow,

dS/dt, ΔS = Perubahan tampungan,

(31)

2.8.6. Penelusuran Banjir melalui Reservoir

Proses penampungan dapat diterangkan demikian apabila air sungai masuk

kedalam reservoir, maka muka air reservoir akan naik. Apabila muka air ini

diatas ambang (crest) maka terjadi aliran keluar, dengan debit yang tergantung

dari tinggi muka air reservoir, demikian pula debit yang keluar, demikian terus

sampai debit pada sungai mengecil, tetapi masih lebih besar dari debit yang keluar

reservoir. Keadaan ini akan berhenti, pada saat debit sungai sama dengan debit

keluar reservoir dimana yang terakhir juga akan mengecil.

(32)

(33)

BAB III-METODOLOGI 26

Di dalam pembuatan tugas akhir, langkah-langkah yang dikerjakan antara

lain: Mulai, yaitu dengan berkonsultasi dengan dosen pembimbing mengenai

materi yang akan diambil. Mengumpulkan data, yaitu dengan mencari

data-data inflow yang menjadi daerah penelitian. Membangkitkan data-data inflow yang

diperoleh. Mengumpulkan data-data, yaitu dengan mencari data-data outflow yang menjadi daerah penelitian. Setelah inflow dan outflow diketahui,

menghitung ΔS = I – O atau I1 + I2 Δt − O1 + O2 Δt = S_t₊₁ − S_t

Dari perhitungan di atas didapatkan nilai St + 1 ( tampungan waduk ), jika hasil

dari perhitungan St + 1 lebih besar dari tampungan mati ( ds ) maka waduk

dianggap mampu melayani kebutuhan air ( outflow ), akan tetapi jika St + 1 kurang

dari Vd maka waduk tidak mampu memenuhi kebutuhan air ( outflow ), setelah itu dilakukan perhitungan sebanyak N simulasi, jika t ≤ N maka perhitungan kembali

ke rumus I – O = ds / dt, jika t > N maka dapat dihitung presentase kesuksesan

dengan rumus %s = s / N x 100 %, dan presentase kegagalan dengan rumus

%g = g / N x 100 %. Proses pengerjaan Tugas Akhir ini dalam melakukan

perhitungan menggunakan bantuan program computer Microsoft Excel.

(34)

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1Analisis Data

Sebelum melakukan perhitungan untuk mengetahui pola operasi waduk dalam mengerjakan Tugas Akhir, maka terlebih dahulu dilakukan pengumpulan

data-data yang diperlukan untuk melakukan hitungan. Data-data yang diperoleh diambil dari berbagai sumber, adapun data-data yang diperoleh antara lain data

inflow, outflow, dan data-data Waduk Kedung Ombo yang diperlukan dalam perhitungan.

4.1.1 Data Inflow

Untuk mengetahui pola operasi Waduk Kedung Ombo, maka langkah pertama yang dilakukan adalah mengetahui data inflow, untuk mengetahui aliran yang masuk ke waduk. Adapun data inflow yang digunakan sebagai sumber

adalah data inflow dari tahun 1989 sampai tahun 2004.

(35)

Tabel 4.1 Inflow Waduk Kedung Ombo (dalam juta m3) Sumber: Balai PSDA Seluna

4.1.2 Bangkitan Data

Setalah mengetahui data inflow, untuk menganalisis kapasitas air di dalam

Waduk Kedung Ombo, data inflow yang ada dibangkitkan menjadi 50 tahun untuk

memperkirakan data inflow yang mempunyai sifat-sifat dan karakteristik yang

sama, berdasarkan data rerata aliran bulanan, standar deviasi aliran, dengan

menggunakan rumus Thomas and Fiering Seasonal Model, sehingga diharapkan

akan mendapatkan data yang mempunyai rangkaian data dengan sifat-sifat dan

karakteristik yang sama dengan data historisnya, dengan persamaan ( 2.1 ).

(36)

Dengan bantuan program komputer Microsoft Excel maka didapatkan

bangkitan data untuk 50 tahun, dengan sifat-sifat karakteristik yang sama. Data inflow tersebut yang nantinya digunakan untuk perhitungan selanjutnya. Hasil bangkitan :

33.34414 100.48563 0.59510 0.18665 0.17907 130.00000

1 Jan 44.58577 135.60938 0.79929 0.01872 0.02503 166.96145

Feb 48.21746 139.61938 0.08636 0.02489 0.02692 178.93703

Mar 38.83159 112.55188 0.54398 0.30446 0.24519 116.96268

Apr 36.03826 86.62813 0.44614

-0.00097

-0.00090 106.38293

Mei 20.06895 35.39938 0.99586 0.16885 0.09403 44.33516

Jun 20.82838 22.67813 0.47815 0.65547 0.68028 43.96274

Jul 12.17786 11.61750 0.92764 0.80289 0.46943 30.49447

Ags 8.38947 6.01313 0.46323 0.71308 0.49125 19.51387

Seb 8.31537 7.25188 0.02336 0.68123 0.67522 16.58464

Okt 34.39582 24.95188 0.37284 0.50001 2.06827 31.84169

Nov 34.75468 51.09250 0.10111 0.21263 0.21485 76.56429

Des 33.34414 100.48563 0.81402 0.18665 0.17907 109.25254

2 Jan 44.58577 135.60938 0.72694 0.01872 0.02503 172.83512

Feb 48.21746 139.61938 0.70449 0.02489 0.02692 175.59628

Mar 38.83159 112.55188 0.10758 0.30446 0.24519 140.86821

Apr 36.03826 86.62813 0.42919

-0.00097

-0.00090 97.26386

Mei 20.06895 35.39938 0.86861 0.16885 0.09403 44.00322

Jun 20.82838 22.67813 0.33522 0.65547 0.68028 41.31912

Jul 12.17786 11.61750 0.91667 0.80289 0.46943 27.38149

Ags 8.38947 6.01313 0.32311 0.71308 0.49125 17.99767

Seb 8.31537 7.25188 0.24865 0.68123 0.67522 15.02292

Okt 34.39582 24.95188 0.98988 0.50001 2.06827 36.45992

Nov 34.75468 51.09250 0.14019 0.21263 0.21485 104.68765

Des 33.34414 100.48563 0.52322 0.18665 0.17907 116.56796

Pada tabel di lampiran 4 diketahui Stdev(S), Average, Rand(t), Korrel(r), b, dan I, dimana:

(37)

Stedev = Standard deviasi yang diperoleh dari

)

Average = Rata-rata data inflow tiap bulan. Rand(t) = Data acak.

Correl(r) = Koefisien korelasi yang diperoleh dari

b = Koefesien kuadrat terkecil yang diperoleh dari persamaan ( 2.2 ),

I = Data bangkitan yang diperoleh dari persamaan ( 2.1 )

Yang semuanya didapat dengan bantuan program komputer Microsoft Exel, selengkapnya dapat dilihat pada lampiran 4, pada tabel bangkitan.

(38)

BAB I

TAHUN J ANUARI PEBRUARI MARET APRIL MEI J UNI J ULI AGUSTUS SEPTEMBER OKTOBER NOPEMBER DESEMBER

(39)

4.1.3 Data Outflow

Outflow atau pengeluaran atau kebutuhan pada pola operasi biasanya volume

pengeluaran air dari reservoir adalah sama dengan volume air yang dibutuhkan

oleh pemakai (consumer). Bagaimanapun juga, ada periode dimana batas

reservoir terlalu rendah, sehingga air tidak dapat disuplai atau dengan kata lain ada batas tertentu dimana air yang dibutuhkan dapat dikeluarkan dari tampungan.

Apabila air dalam reservoir tidak mencukupi sesuai dengan yang dibutuhkan, maka kebutuhan akan air tidak dapat terpenuhi yang akhirnya dapat berpengaruh

terhadap aktivitas pengguna (consumer), oleh karena itu pengeluaran air harus

disesuaikan dengan tingkat kebutuhan. Pola operasi Waduk Kedung Ombo akan disesuaikan dengan ketersediaan air waduk. Data kebutuhan yang digunakan

adalah data kebutuhan musim tanam 2005-2006.

Tabel 4.3 Kebutuhan Air dari Waduk Kedung Ombo (dalam juta m3)

(40)

4.2ANALISA DATA BANGKITAN DENGAN DATA KEBUTUHAN

Analisa data bangkitan dengan data kebutuhan bertujuan untuk

membandingkan selisih inflow data bangkitan dengan data kebutuhan setiap

tahunnya. Dari gambar 4.2 menunjukan selama 50 tahun kebutuhan air dapat dipenuhi oleh inflow dari simulasi data bangkitan, itu dikarenakan selisih yang dihasilkan inflow lebih besar dari pada kebutuhan, adapun saat kebutuhan lebih

besar dari pada inflow masih dapat dipenuhi ole Waduk Kedung Ombo karena sisa dalam tampungan Waduk Kedung Ombo dapat menutupi kekurangan. Dari grafik diatas dapat dilihat juga bahwa antara bulan antara bulan januari sampai

april volume inflow lebih besar dari kebutuhan, sedangkan mulai bulan april sampai november volume inflow lebih kecil dari kebutuhan, serta pada bulan

desember volume inflow lebih besar dari kebutuhan, seperti halnya dapat dilihat pada grafik 4.3, 4.4, 4.5 di bawah ini

(41)

(42)

JAN PEB MAR APR MEI JUN JUL AGS SEP OKT NOP DES

BULAN

VOLUME (juta m^3)

TAHUN KE-1 KEBUTUHAN

Gambar 4.3 : Grafik Perbandingan Inflow Tahun Ke-1 – Kebutuhan

0.00

BULAN

VOLUME (juta m^3)

TAHUN KE-25

KEBUTUHAN

(43)

BULAN

VOLUME (Juta m^3)

TAHUN KE-50 KEBUTUHAN

Dari ke-3 grafik di atas menunjukan perbedaan antara inflow dengan outflow

yang tidak sama, hal ini karena kemungkinan pada saat pengosongan waduk

kebutuhan sangat besar. Secara umum periode pengisian waduk dimulai dari awal bulan Desember sampai dengan akhir bulan April tahun berikutnya, sedangkan

periode pengosongan waduk dimulai dari awal bulan Mei sampai dengan akhir bulan November.

4.3WADUK KEDUNG OMBO

Untuk mengetahui pola operasi dari Waduk Kedung Ombo, maka tentunya diperlukan data-data waduk dalam perhitungannya. Berikut ini adalah data-data

(44)

teknis Waduk Kedung Ombo yang diperlukan untuk perhitungan pola operasi

waduk dalam Tugas Akhir ini.

4.4PERHITUNGAN POLA OPERASI WADUK KEDUNG OMBO

Perhitungan simulasi pola operasi wauk Kedung ombo yang terdapat pada

tabel yang ada di lampiran, perhitungan tersebut dikerjakan dengan program

komputer Microsoft Excel, dalam perhitungan satuan dalam juta m3. Hasil

hitungan :

Tabel 4.4 Perhitungan Pola Operasi waduk Kedung Ombo

(45)

Tahun = Menunjukan tahun ke-, dari data bangkitan, Bulan = Menunjukan bulan ke-, dari data bangkitan,

St = Tampungan awal.

I = Inflow yang di dapat dari data bangkitan,

O = Kebutuhan yang di dapat dari data tahun 2005-2006,

St+1 = Tampungan tanpa dikurangi outflo dari spillway, yang diperoleh

dari rumus S_t₊ = I +I Δt−O +O Δt+S_t

St+1’ = Tampungan yang sudah dikurangi outflow dari spillway, yang

(46)

(47)

Elv = Elevasi waduk tampungan waduk yang diperoleh dari

persamaan, y = -4E-05x2 + 0.0726x + 59.004, persamaan tersebut

didapat dari Grafik

Elevasi-Volume

y = -4E-05x

2

+ 0.0726x + 59.004

R

2

= 0.9977

55 60 65 70 75 80 85 90 95

75.00 175.00 275.00 375.00 475.00 575.00 675.00 775.00

Volume

Elevasi

Elevasi-Volume

Poly. (Elevasi-Volume)

Gambar 4.7 : Grafik Hubungan Elevasi-Volume

Grafik 4.7 diperoleh dari tabel hubungan volume dengan elevasi, yang ada dalam lampiran.

(48)

(49)

%Sukses = Persentase sukses yang didapat dari jumlah simulasi yang sukses dibagi jumlah simulasi dikali seratus persen. %Gagal = Persntase kegagalan yang diperoleh dari seratus persen

dikurangi persen sukses.

4.5SIMULASI KENAIKAN KEBUTUHAN

Untuk dapat mengetahui keandalan Waduk Kedung Ombo, maka dibuat simulasi kenaikan kebutuhan sebesar 5%, 10%, 15%, 20%, ..., 100% dan didapat hasil kegagalan seprti pada tabel di bawah ini:

Tabel 4.5 Kenaikan Kebutuhan – Kegagalan

(50)

Dari tabel diatas dapat dilihat kegagalan terjadi mulai pada kenaikan 10%,

berikut ini grafik hubungan antara kenaikan kebutuhan dengan kegagalan.

Chart Title

y = -87.998x2 + 144.8x - 1.4842

R2 = 0.9778

0 10 20 30 40 50 60 70

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Kenaikan Kebutuhan %Gagal

Kegagalan

Poly. (Kegagalan)

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Kenaikan Kebutuhan-Kegagalan

(51)

BAB V-KESIMPULAN DAN SARAN 44 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

Setelah menganalisa tentang pola operasi Waduk Kedung Ombo dengan metode simulasi, maka dapat disimpulkan, yaitu:

1. Dari simulasi perhitungan yang telah dilakukan dapat dilihat bahwa

Waduk Kedung Ombo dapat memenuhi kebutuhan daerah layanannya sepanjang musim.

2. Dari simulasi kenaikan kebutuhan yang telah di coba, Waduk Kedung

Ombo mulai mengalami kegagalan dalam memenuhi kebutuhan, pada

kenaikan kebutuhan sebesar 10%. Dan menghasilkan suatu persamaan

4842

1. Dalam mengoperasikan suatu waduk harus sesuai pedoman pola operasi

yang ada, agar Waduk Kedung Ombo dapat terus memenuhi kebutuhan

masyarakat.

2. Supaya memenuhi kebutuhan daerah layanannya sepanjang musim,

sebaiknya masyarakat harus menjaga daerah sekitar DAS dan sekitar Waduk Kedung Ombo agar tidak terjadi kerusakan lahan yang besar.

(52)

DAFTAR PUSTAKA 45

DAFTAR PUSTAKA

-., 1992, Kumpulan Mata Kuliah Operasi Waduk, Fakultas Pasca Sarjana UGM, Yogyakarta

-., 1997, Irigasi dan Bangunan air, Universitas Gunadarma, Jakarta

-., 2003, Laporan Penunjang Hidrologi, Pusat Studi Ilmu Teknik UGM, Yogyakarta

-., 2003, Laporan Penunjang Manual Operasi Waduk Kedung Ombo, Pusat Studi Ilmu Teknik UGM, Yogyakarta

-., 2006, Pola Pengelolaan Sumber Daya Air Di Sistem Waduk Kedung Ombo, Semarang

Adidarma. W, Martha. J.W, 1991, Mengenal Dasar – Dasar Hidrologi, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Budi. S, 1995, Tugas Operasi Waduk, Teknik UGM, Yogyakarta.

Harto. S, 1981, Hidrologi Terapan Edisi Pertama, Teknik Sipil UGM, Yogyakarta.

Harto. S, 1993, Analisis Hidrologi Edisi Pertama, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Istiarto, 2003, Study Optimasi Pola Eksploitasi Dan Pemuktahiran Data Waduk Kedung Ombo Dengan Pengukuran Echo Sounding, Pusat Studi Ilmu Teknik UGM, Yogyakarta