ANALISIS LAJU SEDIMENTASI DI BENDUNGAN PONRE-PONRE DAN ESTIMASI UMUR LAYANAN WADUK

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISIS LAJU SEDIMENTASI DI BENDUNGAN PONRE-PONRE DAN ESTIMASI UMUR LAYANAN WADUK

OLEH:

AJIZ MUHAMMAD KHAERUL D 111 12 294

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2017

(2)

(3)

ANALISIS LAJU SEDIMENTASI DI BENDUNGAN PONRE- PONRE DAN ESTIMASI UMUR LAYANAN WADUK SEDIMENTATION RATE ANALYSIS IN PONRE-PONRE DAM AND

ESTIMATION OF THE SERVICE AGE OF DAM

Ajiz Muhammad Khaerul¹, Farouk Maricar², Subhan Mustari²

ABSTRAK

Sedimen adalah hasil proses erosi, baik berupa erosi permukaan, erosi parit, atau jenis erosi tanah lainnya. Kenaikan persentasi sedimen pada waduk yang tiap waktu meningkat pesat sehingga menimbulkan pendangkalan waduk dan berpengaruh terhadap kapasitas waduk serta umur layanan waduk. Pada skripsi ini akan membahas tentang volume endapan sedimen, laju sedimentasi, distribusi sedimen, dan estimasi umur layanan waduk di bendungan ponre-ponre kabupaten bone Sulawesi selatan. Volume endapan Sedimen yang mengendap pada tiap tiap elevasi yang di tandai demgan berkurangnya volume tampungan waduk. Laju sedimentasi yang terjadi berdasar pada volume sedimen yang mengendap setiap tahunnya. Umur layanan waduk ditandai dengan berkurangnya tampungan mati waduk tersebut. Volume sedimen yang terjadi di bendungan ponre-ponre pada tahun 2016 mencapai 8.7965437 juta m³. Laju sedimentasi yang terjadi berkisar 1.2566491 juta m³/tahun. Umur usia waduk yang di rencanakan 50 tahun namun hasil pengukuran bergerak lebih cepat. Dengan membandingkan laju sedimentasi aktual dengan data perencanaan waduk, jika terjadi kesesuaian maka perlu di lakukan pemeliharaan dan jika terjadi perkiraan yang lebih cepat dengan perencanaan maka perlu dilakukan penanganan sedimen yang terjadi.

Kata Kunci: Tampungan Waduk, Volume Sedimen, Laju Sedimentasi, Umur Layanan Waduk.

ABSTRACT

Sediment is the result of erosion process, either in the form of surface erosion, trench erosion, or other types of soil erosion. The increase of percentage of sediment in dam which increases rapidly each time, causing dam dredging and affecting dam capacity and service age of dam. This thesis will discuss sedimentation sediment volume, sedimentation rate, sediment distribution, and estimated service age of Ponre-Ponre Dam in Bone, South Sulawesi. Sediment volume of sediments deposited at each elevation is marked by reduced dam volume. Sedimentation rate that occurs based on the sediment volume that settles every year. The service age of the dam is indicated by the reduction of the dam's dead reservoir. The volume of sediments occurring at the Ponre-Ponre dam in 2016 reached 8.7965437 million m3. Sedimentation rate that occurred around 1.2566491 million m3 / year. The dam’s planned age is 50 years old but the measurement results move faster. By comparing the actual sedimentation rate with the reservoir planning data, if there is conformity it is necessary to do maintenance and if there is a faster estimate than the actual plan then it needs to be done sediment handling that occurs.

Keywords :Dam reservoir, Sediment volume, Sedimentation rate, Service age of dam.

(4)

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh

Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan inayahNya sehingga tugas akhir kami yang berjudul: ANALISIS LAJU SEDIMENTASI DI BENDUNGAN PONRE-PONRE DAN ESTIMASI UMUR LAYANAN WADUK dapat terlaksana dengan baik.

Harapan kami hasil penelitian ini dapat memberikan gambaran tentang sedimentasi pada kondisi waduk yang nantinya dapat bermanfaat untuk keperluan teknik. Kami sangat menyadari akan banyaknya kekurangan dalam penelitian kami. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati kami siap menerima berbagai masukan berupa saran dan kritik yang konstruktif demi penyempurnaan tugas akhir ini.

Pada kesempatan ini pula kami ingin menyampaikan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada:

1. Dr. Ing Ir. Wahyu H. Piarah, MS, ME sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

2. Dr.Ir. Muhammad Arsyad Thaha, MT sebagai Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

3. Dr. Eng. Ir. H. Farouk Maricar, MT sebagai dosen Pembimbing Pertama.

4. A. Subhan Mustari, ST.M.Eng. sebagai dosen Pembimbing Kedua.

5. Seluruh Dosen Pengajar Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

6. Seluruh Staf Akademik Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

7. Teman - teman Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin yang telah memberikan dukungan moril dan materil sehingga tugas ini dapat terselesaikan.

(5)

Dan teristimewa ucapan terima kasih ini kami persembahkan kepada Orang Tua dan saudara-saudara kami sebagai wujud dari rasa hormat dan cinta sepanjang masa yang telah banyak memberikan dorongan moril dan materil sampai pada akhir perkuliahan kami, sekali lagi terima kasih.

Mudah-mudahan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan terutama bagi kami selaku penyusun. Sebagai penutup kami mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca untuk kesempurnaan tugas akhir ini.

Wassalam.

Makassar,

Penulis

(6)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK

KATA PENGANTAR DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang...1

B. Rumusan Masalah...2

C. Tujuan Penelitian ...2

D. Batasan Masalah ...2

E. Sistematika Penulisan ...3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Waduk dan Pengembangan Sumber Daya Air ...4

1. Sumber Daya Air di Bumi ...4

2.Waduk dan Pemenuhan Kebutuhan Air ...5

B. Sedimentasi...6

1. Transpor Sedimen ...6

2. Mekanisme Sedimentasi Pada Daerah Pengaliran...7

C. Pengukuran Sedimentasi...10

1.Berdasarkan Echousounding ...10

2. Berdasarkan Tachimetri dan Bathimetry ...10

D. Sedimentasi Waduk ...12

1. Pola Pengendapan Sedimen di Waduk ...14

2. Faktor-Faktor Yang Menentukan Hasil Sedimen ...16

3. Satuan Berat Endapan Sedimen...16

4. Distribusi Sedimen Pada Waduk ...17

5. Perubahan Akumulasi Sedimen Terhadap Waktu ...26

(7)

E. Klasifikasi Waduk ...27

F. Kapasitas Tampungan Waduk ...28

G. Pengukuran Kapasitas Tampungan Waduk ...29

H. Laju Sedimentasi Pada Waduk ...30

I. Usia Guna Waduk...31

J. Penanganan Sedimentasi di Waduk...32

BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Lokasi Daerah Studi ...34

B. Metode Penelitian ...36

1.Pengumpulan Data...36

2.Tahapan Penelitian...37

C. Data Teknis Waduk ...38

D. Bagan Alir Penelitian...40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Analisis Tampungan Waduk Ponre-Ponre...41

B. Analisis Volume Sedimen Endapan Sedimen ...46

C. Estimasi Volume Sedimentasi dan Laju Sedimentasi ...49

D. Prediksi Sebaran Sedimen Waduk Ponre-Ponre...53

1. Penentuan Tipe Waduk...53

2. Distribusi Sedimen ...55

3. Pola Pengendapan Sedimen...58

4. Penentuan Nilai Elevasi Baru Waduk Ponre-Ponre...80

E. Usia Guna Waduk Ponre-Ponre...81

F. Upaya Penanganan sedimentasi Waduk ...82

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ...84

B. Saran ...84 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1. Jumlah air tawar diluar kutub dan diluar es lainnya dan salju ... 4

Tabel 2.2. Klasifikasi Sedimen berdasarkan Ukuran ... 17

Tabel 2.3. Klasifikasi Bentuk Waduk ... 21

Tabel 2.4. Tipe ukuran material ... 23

Tabel 3. 1 Data Pendukung yang digunakan beserta sumbernya... 36

Tabel 4.1 Hubungan elevasi, luas dan volume waduk tahun 2009 ... 41

Tabel 4.6 Volume Endapan Sedimen s/d Tahun 2012... 47

Tabel 4.10 volume sedimen yang mengendap ... 49

Tabel 4.11. Estimasi Volume dan Laju Sedimentasi Waduk Ponre-Ponre... 51

Tabel 4.12. Data Elevasi, Luasan dan Kapasitas kondisi awal Waduk... 53

Tabel 4.13 nilai m ... 54

Tabel 4.14 Distribusi Sedimentasi tahun 2012 ... 56

Tabel 4.18 Perbandingan Penampang Melintang (L1) Dasar Waduk Ponre-Ponre... 58

Tabel 4.21 Perbandingan Penampang Memanjang Dasar Waduk Ponre-Ponre ... 60

Tabel 4.22 Perhitungan Fungsi Tanpa Dimensi (Fh’)... 80

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Angkutan Sedimen ... 8

Gambar 2.2 Pengukuran tachymetry dengan GPS ... 11

Gambar 2.3 Zona Pengendapan sedimen pada waduk ... 14

Gambar 2.4 Pola Pengendapan sedimen di Waduk Delta deposits ... 14

Gambar 2.5 Pola Pengendapan sedimen di Waduk Wedge-shaped deposits ... 15

Gambar 2.6 Pola Pengendapan sedimen di Waduk Tepering deposits ... 15

Gambar 2.7 Pola Pengendapan sedimen di Waduk Uniform deposits ... 16

Gambar 2.8 Tipe kurva untuk metode empiris pengurangan luas genangan untuk memperkirakan pengurangan kapasitas selama sedimen mengendap di waduk (Strand dan Pemberton, 1987) ... 20

Gambar 2.9 Hubungan antara kedalaman waduk dengan kapasitas waduk yang digunakan dalam metode Empiris Pengurangan Luas Genangan (Area Reduction Method) ... 22

Gambar 2.10 Kurva Luas Rencana Waduk ... 25

Gambar 2.11 Kurva dari hp untuk menentukan kedalaman sedimen yang mengendap pada bendungan ... 26

Gambar 2.12 Perubahan Pengukuran Profil Penampang Melintang ... 27

Gambar 2.13 Peta kontur lokasi bendungan – waduk ... 28

Gambar 2.14 Kurva Kapasitas Tampungan Waduk ... 29

Gambar 2.15 Grafik Perubahan Kapasitas dan Sedimentasi Waduk ... 30

Gambar 3.1 Peta Lokasi Bendungan Ponre-Ponre ... 34

Gambar 3.2 Denah Bendungan dan Jaringan Irigasi Ponre-Ponre ... 35

Gambar 4.1 Grafik hubungan elevasi, luas dan volume waduk tahun 2009 ... 42

Gambar 4.4 Grafik hubungan elevasi, luas dan volume waduk tahun 2015... 45

Gambar 4.5 Grafik hubungan elevasi, luas dan volume waduk tahun 2016... 46

Gambar 4.6 Kurva Volume Komulatif Sedimentasi Aktual Waduk Ponre-Ponre Berdasarkan Tahun Operasi Waduk ... 49

(10)

Gambar 4.7 Kurva Laju Sedimentasi Aktual Waduk Ponre-Ponre ... 50

Gambar 4.8 Grafik Regresi Volume Sedimentasi ... 50

Gambar 4.9 Grafik prediksi sedimentasi Waduk Ponre-Ponre ... 52

Gambar 4.10 Lengkung Kapasitas dan Luas Permukaan kondisi awal Waduk ... 54

Gambar 4.11. Penentuan tipe Waduk Ponre-Ponre ... 55

Gambar 4.12 Permukaan Dasar Waduk Ponre-Ponre Tahun 2012 ... 65

Gambar 4.13 Model Permukaan Dasar Waduk Ponre-Ponre Tahun 2012 ... 65

Gambar 4.14 Penampang Melintang L1 Waduk Ponre-Ponre (3 Tahun Operasi) ... 66

Gambar 4.15 Penampang Melintang L2 Waduk Bili-Bili (3 Tahun Operasi) ... 66

Gambar 4.17 Profil Memanjang Permukaan Dasar Waduk Ponre-Ponre tahun 2012 ... 68

Gambar 4.18 Permukaan Dasar Waduk Ponre-Ponre Tahun 2013... 69

Gambar 4.23 Profil Memanjang Permukaan Dasar Waduk Ponre-Ponre tahun 2013... 72

Gambar 4.24 Permukaan Dasar Waduk Ponre-Ponre Tahun 2015... 73

Gambar 4.29 Profil Memanjang Permukaan Dasar Waduk Ponre-Ponre tahun2015.... 76

Gambar 4.30 Potongan melintang L1 Tahun 2012,2013, dan 2015 ... 77

Gambar 4.33 Profil Potongan memanjang Tahun 2012,2013, dan 2015 ... 79

Gambar 4.34 Grafik Nilai Fh’ dan p pada tahun 2016... 81

(11)

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Sebagian besar hujan air hujan yang turun ke permukaan tanah, mengalir ke tempat-tempat yang lebih rendah dan setelah mengalami bermacam-macam perlawanan akibat gaya berat, akhirnya melimpah ke danau atau ke laut. Suatu alur yang panjang di atas permukaan bumi tempat mengalirnya air yang berasal dari hujan di sebut alur sungai. Bagian yang senantiasa tersentuh aliran air ini di sebut alur sungai. Dan perpaduan antara alur sungai dan aliran air di dalamnya disebut sungai.

Sungai yang cenderung curam dan akibat besarnya debit curah hujan mengakibatkan terjadi kenaikan muka air sungai dengan cepat dan secara signifikan menggerus dasar sungai. Sedimen di suatu sungai merupakan fenomena yang menarik banyak para peneliti dibidang hidraulik, dinamika fluida, lingkungan dan hidrologi.

Adanya perlakuan terhadap sungai dengan kepentingan untuk memenuhi berbagai kebutuhan manusia, menyebabkan terjadinya perubahan pola aliran. Hal ini mengakibatkan terjadinya perubahan alur sungai baik dalam arah horizontal maupun vertikal. Perubahan pola aliran akan menyertakan juga perubahan gaya- gaya dan perubahan angkutan sedimen di sungai. Bangunan melintang sungai seperti bendung, sabo dam, sand pocket, serta bendungan merupakan beberapa bangunan yang berpengaruh terhadap perubahan perilaku sungai.

Bendungan Ponre-ponre terletak di Kabupaten Bone. Bendungan yang memiliki tinggi 55 m dengan kapasitas tampung bersih (efektif) 60.76648624 juta meter kubik tersebut berada di sungai Tinco, anak sungai walanae, yang secara administratif berada di kecamatan Kahu dan Libureng. Kabupaten Bone, sekitar 70 km dari Makasar. Bendungan dengan jenis urugan baru dengan lapis beton ( Concrete Faced Rockfill dam) ini dibangun selama 34 bulan dan merupakan

(12)

bagian dari loan JBIC Ip 509 (DISMP) diperkirakan kurang dari satu tahun waktu untuk mengisi bendungan dapat menjalani fungsinya sebagai sumber air.

Kenaikan persentasi sedimen di bangunan sedimen sepanjang sungai yang tiap waktu meningkat pesat sehingga menimbulkan pendangkalan waduk dan berpengaruh terhadap kapasitas waduk serta umur layanan waduk. Oleh karena itu, sangat perlu dilakukan perbaikan ataupun penambahan bangunan pengendali sedimen.

Dari uraian di atas, maka penulis mengangkat sebuah tugas akhir dengan judul “Analisis Laju Sedimentasi Di Bendungan Ponre Ponre Dan Estismasi Umur Layanan Waduk”.

B. Rumusan Masalah

1. Besarnya jumlah sedimen yang terjadi mengakibatkan timbulnya pendangkalan di waduk bendungan ponre-ponre

2. Estimasi umur layanan waduk akibat pengaruh laju sedimentasi.

C. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian sebagai berikut 1. Untuk menghitung volume endapan

2. Untuk memahami laju sedimentasi pada waduk dan pengaruh endapan terhadap umur layanan waduk

3. Memberikan solusi upaya penanganan sedimentasi yang masuk kedalam tampungan waduk Ponre-Ponre.

D. Batasan Masalah

Mengacu pada permasalahan yang didapatkan pada penelitian ini, maka secara detail pembahasan dibatasi pada hal-hal sebagai berikut:

1. Perhitungan volume endapan sedimen 2. Perhitungan laju sedimentasi

3. Perhitungan umur layanan waduk

(13)

E. Sistematika Penulisan

Berikut ini akan diberikan uraian singkat mengenai tiap-tiap bab yang menggambarkan keseluruhan dari tulisan ini. Terdiri dari 5 (lima) bab, yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Merupakan bab pendahuluan dari tulisan ini, yang berisi latar belakang studi, rumusan masalah, tujuan dari penelitian, batasan masalah yang diangkat serta gambaran singkat dari tiap-tiap bab yang ada di dalam tulisan ini.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Dalam bab ini akan diberikan uraian secara teoritis tentang erosi dan sedimentasi, pengangkutan sedimen, analisis laju sedimentasi dan volume endapan serta cara pangukuran sedimen.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Menguraikan metode penelitian yang meliputi Lokasi Waduk Bendungan ponre-ponre, metode penelitian, data waduk bendungan ponre-ponre.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Menjelasakan hasil penelitian dan pembahasan mengenai hasil analisis data laju sedimentasi dan volume sedimen.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup dari keseluruhan penulisan yang berisi kesimpulan yang didapatkan dari studi yang dilakukan dan saran untuk bahan referensi pelaksanaan studi selanjutnya atau yang serupa.

(14)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Waduk dan Pengembangan Sumber Daya Air 1. Sumber Daya Air di Bumi

Secara garis besar total volume air yang ada yaitu air asin dan air tawar di dunia adalah 1.385.984.610 km³, yang terdiri atas air laut (air asin) sekitar 1.338.000.000 km³ atau 96,54%, air asin diluar air laut 12.995.400 km³ atau 0,93%, dan air tawar sekitar 35.029.210 km³atau 2,53% dari total air keseluruhan.

Jumlah total air tawar di dunia, diluar es di kutub, diluar es lainnya dan salju adalah 10.665.110 km³ dengan rincian air tanah tawar 98,73% dan air tanah dangkal 0,15 %. Sisanya sebanyak 1,11% terdiri dari danau tawar (0,85%), rawa/payau (0,85%), sungai (0,02%), air biologi (0,01 %), dan air di udara (0,12%) seperti yang tercantum dalam Tabel 2.1 (Kadoatie, 2010:8).

Tabel 2. 3. Jumlah air tawar diluar kutub dan diluar es lainnya dan salju

Sumber : Kadoatie dan Syarief, 2010:9¹

No Tempat Luas Volume Kedalaman/ % terhadap total Total % (10

⁶

km

²

) (10

³

km

³

) ketinggian (m)

1 Air Tanah Tawar 134.8 10530 78.12 98.73

2 Air Tanah Dangkal 82 16.5 0.2 0.15

3 Danau Air Tawar 1.2 91 75.83 0.85 1.11

4 Rawa / Payau 2.7 11.47 4.25 0.11

5 Sungai 148.8 2.12 0.01 0.02

6 Air Biologi 510 1.12 0.0022 0.01

7 Air di Udara 510 12.9 0.0253 0.12

Total Air Tawar 510 10665.11 158.44 100

98.88

(15)

Proporsi air tanah memang jauh lebih besar, namun banyak kendala yang dihadapi untuk dapat memanfaatkan air tanah, diantaranya biaya eksplorasi yang tinggi dan instrusi air laut pada air tanah di daerah pantai menyebabkan tingkat ketergantungan manusia pada air tanah tidak setinggi air permukaan.

Kecilnya komposisi keberadaan air tawar di permukaan ini tentunya tidak sebanding dengan pertumbuhan penduduk dunia yang selalu diikuti dengan meningkatnya kebutuhan air untuk menunjang kehidupan manusia. Kondisi ini menyebabkan perlahan namun pasti, air yang selama ini dianggap salah satu sumber daya alam yang dapat diperbaharui dan mudah diperoleh, menjadi salah satu sumber daya alam yang secara drastis meningkat derajat kelangkaannya.

2. Waduk dan Pemenuhan Kebutuhan Air

Menurut Veltrop (1992), saat ini dan di masa depan bendungan akan tetap memegang peranan penting dalam rangka pemenuhan kebutuhan air di dunia.

Bendungan adalah salah satu infrastruktur yang berfungsi untuk menampung air yang dapat memenuhi kebutuhan air sesuai permintaan dengan berbagai pola operasi waduk. Fungsi inilah yang menjadikan peranan waduk sangat penting saat ini. Dengan melakukan pengaturan volume air tampungan, waduk dapat memenuhi kebutuhan air yang terus meningkat seiring dengan pertumbuhan penduduk, aktifitas ekonomi dan perkembangan irigasi untuk pertanian (Morris, 1997:2.5).

Menurut Shiklomanov (1993), dalam hal kuantitas pemanfaatan air, irigasi adalah pemanfaat terbesar dari air yang disediakan oleh waduk. Kebutuhan air irigasi mencapai 69% dari seluruh pemanfaatan air didunia dan mencapai 89%

dalam lingkup penggunaan air untuk kebutuhan konsumtif. Dan menurut Gleik (1993), dalam fungsinya sebagai pembangkit energi, 24 % dari energi yang dibangkitkan diseluruh dunia berasal dari PLTA, dimana jumlah tersebut diperoleh dari pemanfaatan hanya 14 % dari seluruh potensi air yang ada di dunia (Morris, 1997:2.7).

(16)

Makin tingginya ketergantungan manusia terhadap kebutuhan air menyebabkan makin tinggi pula tingkat efisiensi dari operasi dan pemeliharaan waduk yang harus dilakukan untuk menekan biaya yang harus dikeluarkan untuk pembangunan bendungan baru dalam rangka menambah kapasitas penyediaan air.

Di satu sisi jumlah akumulasi sedimen yang mengendap di dasar waduk yang merupakan perilaku alami sungai akan memegang peranan dalam penentuan usia guna waduk.

B. Sedimentasi

Sedimen adalah hasil proses erosi, baik berupa erosi permukaan, erosi parit, atau jenis erosi tanah lainnya. Sedimen umumnya mengendap di bagian bawah kaki bukit, di daerah genangan banjir, di saluran air, sungai, dan waduk.

Hasil Sedimen (sedimen yield) adalah besarnya sedimen yang berasal dari erosi yang terjadi didaerah tangkapan air yang diukur pada periode waktu dan tempat tertentu. Hasil sedimen biasanya diperoleh dari pengukuran sedimen yang terlarut dalam sungai (suspended sediment) atau dengan pengukuran langsung di waduk (Asdak 2002:392)

1. Transpor Sedimen

Besarnya transpor sedimen dalam aliran sungai merupakan fungsi dari suplai sedimen dan energi aliran sungai. Ketika besarnya energi aliran sungai melampaui besarnya suplai sedimen, terjadilah degradasi sungai. Pada sisi lain, ketika suplai sedimen lebih besar daripada energi aliran sungai, terjadilah agradasi sungai. Dari beberapa studi pengamatan di lapangan menunjukkan bahwa aliran sungai merupakan sistem yang bersifat dinamik sehingga aliran air sungai selalu bervariasi. Selama periode aliran besar (stormflow events), meningkatnya kurva hidrograf (rising limb of hydrograph) berasosiasi dengan meningkatnya laju transpor sedimen, dan ketika debit aliran puncak telah terlampaui dan debit aliran berkurang dengan cepat, laju sedimen pun akan berkurang dengan cepat. Ketika sedimen memasuki badan sungai, maka proses transpor sedimen akan terjadi.

(17)

2. Mekanisme Sedimentasi Pada Daerah Pengaliran

Sungai adalah jalur aliran air diatas permukaan bumi yang disamping mengalirkan air juga mengangkut sedimen terkandung dalam air tersebut. Jadi sedimen terbawa hanyut oleh aliran air yang dapat dibedakan sebagai endapan dasar (bed load–muatan dasar) dan muatan melayang (suspended load). Muatan dasar bergerak dalam aliran air sungai secara bergulir, meluncur dan meloncat- loncat diatas permukaan dasar sungai. Sedang muatan melayang terdiri dari butiran halus yang ukurannya lebih kecil dari 0,1 mm dan senantiasa melayang didalam aliran air. Terlebih butiran yang sangat halus, walaupun air tidak lagi mengalir, tetapi butiran tersebut tetap tidak mengendap serta airnya tetap saja keruh dan sedimen semacam ini disebut muatan bilas (wash load) (Sosrodarsono, 1994:297).

Muatan dasar senantiasa bergerak, maka permukaan dasar sungai kadang- kadang naik (agradasi), tetapi kadang-kadang turun (degradasi) dan naik turunnya dasar sungai tersebut disebut alterasi dasar sungai (river bed alteration).

Muatan melayang tidak berpengaruh pada alterasi dasar sungai, tetapi dapat mengendap didasar waduk atau muara sungai yang menimbulkan pendangkalan pada waduk dan menyebabkan berbagai masalah. Penghasil sedimen terbesar adalah erosi permukaan lereng pegunungan, erosi dasar dan tebing sungai dan material akibat longsoran dan letusan gunung berapi.

Dasar sungai biasanya tersusun oleh endapan dari material angkutan sedimen yang terbawa oleh aliran sungai dan material tersebut dapat terangkut kembali apabila kecepatan aliran cukup tinggi. Besarnya volume angkutan sedimen terutama tergantung dari perubahan kecepatan aliran, karena perubahan musim penghujan dan kemarau. Serta perubahan kecepatan yang dipengaruhi oleh aktifitas manusia. Akibat dari perubahan volume angkutan sedimen adalah terjadinya penggerusan dibeberapa tempat serta terjadinya pengendapan ditempat lain pada dasar sungai, sehingga bentuk dasar sungai selalu berubah (Soewarno, 1991:644).

(18)

Angkutan sedimen dapat bergerak, bergeser, disepanjang dasar sungai atau bergerak melayang pada aliran sungai tergantung :

a. Komposisi (ukuran dan berat jenis, dan lain-lain)

b. Kondisi aliran (kecepatan aliran, kedalaman aliran, dan sebagainya).

Menurut sumber asalnya pembagian angkutan sedimen dapat dibedakan menjadi :

a. Muatan material dasar (bed material load), b. Muatan Bilas (wash load)

Sedangkan menurut mekanisme pengangkutannya dapat dibedakan menjadi :

a. Muatan sedimen melayang (suspended load) b. Muatan sedimen dasar (bed load)

Secara skematis angkutan sedimen dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2. 1. Skema Angkutan Sedimen Sumber : Soewarno, (1991:646)

Pada sungai-sungai aluvial besarnya muatan material dasar tergantung pada kondisi hidrolis, selanjutnya material dasar yang terangkut dapat dibedakan menjadi muatan sedimen dasar dan muatan sedimen melayang. Disamping

(19)

bilas. Besarnya volume muatan bilas umumnya tidak tergantung pada kondisi hidrolis sungai, tetapi akan terantung pada kondisi daerah pengaliran sungai.

Jumlah total ketiga tipe angkutan sedimen tersebut adalah merupakan debit sedimen total (total sediment discharge)(Soewarno, 1991:646).

Selain perhitungan data debit air, kita hendaknya juga harus dapat memperhitungankan debit sedimen yang masuk kedalam waduk. Sampling merupakan metode tertentu untuk mendapatkan keakuratan sedimen yang dibawa oleh aliran air pada lokasi tertentu, dan merupakan metode untuk menentukan inflow sedimen ke waduk.

Ada dua macam pengumpulan data sedimen suspended (terbuang) yaitu berkala dan harian. Koleksi dan analisis sampel sedimen merupakan proses yang mahal dan sampel harian menghasilkan sebagian besar duplikasi pada aliran dasar.

Oleh karena itulah program pengumpulan sampel berkala dan campuran adalah lebih umum. Hasil dari program pengumpulan jenis koleksi yang lain dipakai untuk mengembangkan koleksi antara muatan sedimen (sediment load) dan debit air. Korelasi ini umumnya ditunjukkan sebagai kurva rata-rata sedimen. Data secara normal diplot pada kertas logaritmis, dengan debit sedimen sebagai absis dan debit air sebagai ordinat. Kemudian suatu garis yang mendekati digambar melalui titik-titik yang diplot, atau dapat juga dibuat persamaan secara matematis dengan metode-metode yang telah ada, misalnya metode least square (umumnya persamaannya adalah Qs = a Q^b), metode-metode regresi, atau juga dengan interpolasi. Data sampel berkala sering tidak memberikan definisi yang mendekati untuk bagian puncak atau rata-rata transportasi sedimen akibat muatan yang sangat besar terbawa selama periode banjir.

Jika sumber limpasan berasal dari salju maupun angin ribut, hal ini perlu untuk mengembangkan kurva rata-rata sedimen untuk tiap musim. Limpasan dari angin ribut dapat membawa konsentrasi sedimen yang lebih besar dari kurva rata- rata musiman untuk 19 tahun.

(20)

Debit air yang tercatat pada stasiun pengukur biasanya tersedia untuk periode yang lebih lama dan lebih lengkap daripada data sedimen. Data-data ini secara normal dipakai untuk membuat kurva durasi aliran, yang sebenarnya merupakan frekuensi kumulatif yang menunjukkan prosentase waktu dimana debit spesifik disamakan dalam suatu periode yang diberikan. Kurva durasi aliran didasarkan pada satu satuan waktu yang lebih besar dari 1 hari, mempunyai harga yang kecil dalam menyiapkan estimasi muatan sedimen. Untuk menyiapkan kurva durasi aliran, diperlukan pencatatan debit aliran harian, yang kemudian disusun menurut besarnya dan prosentase waktu dimana debit aliran disamakan dengan harga spesifik yang dihitung. Kurva durasi aliran hanya dipakai untuk periode dimana data dipakai untuk mengembangkan kurva, tetapi jika data aliran mewakili aliran batas yang panjang dari aliran, kurva tersebut harus dianggap sebagai kurva probabilitas dan dipakai untuk mengestimasi aliran yang akan datang.

C. Pengukuran Sedimentasi 1. Berdasarkan Echosounding

Berdasarkan data pengukuran yang telah ada yaitu volume tampungan waduk pada tahun 2009 sampai tahun 2016 kita dapat mencari volume tampungan waduk selama kurun waktu 7 tahun, kemudian dapat dicari nilai sedimentasinya dengan cara merata-rata volume tampungan waduk Ponre-Ponre selama kurun waktu 7 tahun tersebut dibagi dengan luas DAS Ponre-Ponre.

2. Berdasarkan Tachimetry dan Bathimetry

Pengukuran situasi areal waduk dilakukan guna mengetahui volume tampungan waduk dan volume sedimen yang sudah diendapkan di dalam waduk.

Areal yang diukur adalah ruang yang disediakan untuk menampung air baik yang kondisinya sedang terendam maupun yang berada di atas air. Ada 2 (dua) cara pengukuran yaitu :

a. Tachimetry untuk yang di atas air.

b. Bathimetry untuk yang di bawah air.

(21)

Dari hasil pengukuran tersebut di plotkan secara grafis sebagai peta situasi yang dilengkapi dengan garis kontur. Dari peta kontur ini dihitung luas dan volume waduk yang berhubungan dengan masing-masing elevasi.

Metode tachimetry menggunakan peralatan dengan teknologi lensa optis dan elektronis digital. Pengukuran tiitk-titik detail metode tachimetry ini relatif cepat dan mudah karena yang diperoleh dari lapangan adalah pembacaan rambu, sudut horizontal (azimuth magnetis), sudut vertikal (zenith atau inklinasi), dan tinggi alat sehingga memperoleh posisi X, Y, dan ketinggian Z. Pengukuran titik- titik detail dengan metode Tachimetry untuk pemetaan daerah yang luas dan untuk detail-detail yang bentuknya tidak beraturan seperti Waduk Ponre-Ponre.

Gambar 2.2 Pengukuran tachymetry dengan GPS ( Sumber : BBWS Pompengan Jeneberang, 2013 )

Pengukuran detail cara tachimetry dimulai dengan penyiapan alat ukur di atas titik ikat dan penempatan rambu di titik-titik bidik atau patok. Setelah alat siap untuk pengukuran, dimulai dengan perekaman data di tempat alat berdiri, pembidikan ke rambu ukur, pengamatan azimuth dan pencatatan data di rambu BT, BA, dan serta sudut miring.

Pengukuran tachimetry dilakukan pada sekeliling areal genangan waduk mulai dari permukaan air waduk sampai ke kemungkinan banjir tertinggi. Untuk mendapatkan kerangka dasar pengukuran detail perlu dilakukan pengukuran

(22)

poligon yang terikat pada patok-patok BM (patok tetap) dan CP (Control Tranducer Antena GPS Satelite Theodolith A Theodolith B Point/patok bantu) sebagai referensi bendungan. Sedangkan untuk mendapatkan bentuk lekuk teluk, tanjung dan pulau-pulau di seluruh area waduk dilakukan pengukuran detail dengan metode tachimetry. Pengukuran tachimetry ini menggunakan alat ukur Theodolith Digital dan rambu ukur. Meskipun diukur dengan alat digital yang dapat menyimpan data hasil ukur, pencatatan manual dan pembuatan sket lekuk teluk, tanjung dan pulau-pulau tetap dilakukan sebagai bahan koreksi atas kesalahan alat.

D. Sedimentasi Waduk

Perubahan tata guna lahan di hulu DAS yang merupakan daerah tangkapan suatu waduk akan mengakibatkan terjadinya erosi dan adanya peristiwa longsor hulu suatu DAS akan menyebabkan masuknya sedimen dalam aliran sungai.

Selain mengalirkan air, sungai juga membawa sedimen di dalam alirannya, dimana dalam kondisi tersebut, waduk harus menampung keduanya dengan perbedaan konsekwensi yang signifikan. Air yang masuk dalam waduk dapat memberikan manfaat dan dapat dengan mudah dilkeluarkan dari tampungan waduk, sedangkan sedimen yang masuk kedalam waduk akan terakumulasi dan cenderung sulit untuk dikeluarkan. Sejalan dengan usia guna waduk, dampak dari sedimentasi akan menimbulkan pengaruh terhadap berbagai aspek operasional dari waduk.

Pada saat arus aliran masuk ke dalam waduk terjadi perubahan kecepatan dimana kecepatan aliran semakin berkurang. Perubahan sifat tersebut dapat mengurangi kapasitas angkutan sedimen dari arus aliran sungai yang masuk ke waduk dan menyebabkan sedimentasi. Sedimen yang terbawa masuk ke waduk kemungkinan akan mengendap di seluruh panjang waduk, kemudian menaikkan elevasi dasar waduk atau terjadi agradasi yaitu kenaikan dasar waduk akibat muatan sedimen yang dibawa oleh aliran sungai (Julien, 1995 dalam Pranowo 2001:4).

(23)

Sedimentasi waduk dimulai dikenal sejak tahun 1930an namun saat itu teknik mengenai bendungan dan waduk lebih terfokus pada masalah struktur bendungan dan hanya menyisakan sedikit perhatian pada masalah akumulasi sedimen pada waduk (Eakin & Brown, 1939), Menurut Strand, semua tampungan baik tampungan alami maupun yang terbentuk karena pembangunan bendungan akan mengalami sedimentasi (Morris, 1997:2.13).

Pengetahuan mengenai bentuk distribusi endapan sedimen di waduk di perlukan untuk memprediksi dampak yang ditimbulkan oleh sedimentasi, waktu pembentukan sedimen, dan langkah penanganan sedimen yang dapat dilakukan.

Perubahan penampang melintang sungai yang relatif sempit ke penampang melintang waduk yang lebar menyebabkan berkurangnya aliran sungai serta daya angkut aliran terhadap sedimen yang terdiri atas material halus yang melayang dalam air waduk (suspended load) dan material kasar (bed load).

Proses pengendapan sedimen umumnya dimulai dengan terbentuknya delta di bagian hulu waduk. Partikel sedimen halus dibawa oleh kerapatan atau kekentalan arus menuju waduk. Sedimentasi waduk tergantung dari regim/system yang berlaku pada sungai tersebut, frekwensi terjadinya banjir, bentuk dan ukuran waduk, system operasional waduk, kepadatan sedimen, konsolidasi sedimen, arus densitas/turbulensi serta perubahan penggunaan lahan yang seluruhya berpengaruh terhadap umur manfaat (usefull life) suatu waduk.

Zona tempat pengendapan sedimen pada potongan memanjang waduk dapat dibedakan menjadi 3 (tiga) zona utama. Sedimen berbutir kasar memiliki kecepatan pengendapan yang lebih besar dan bergerak cenderung pada dasar sungai sehingga mengendap terlebih dahulu di hulu tampungan waduk (top set).

Sedangkan sedimen yang berbutir halus memerlukan waktu lebih lama mengendap sehingga pengendapan lebih kehilir pada tampungan waduk (bottom set). Sedangkan pada daerah transisi di ujung material berbutir kasar yang biasanya ditandai dengan kemiringan yang makin tinggi dan makin kecil diameter butiran sedimennya (foreset bed) (Morris, 1997:10.2).

(24)

Gambar 2. 3. Zona Pengendapan sedimen pada waduk Sumber: Gregory L. Morris & Jiahua Fan (1997:10.2)

Secara umum kondisi terjadinya sedimentasi di waduk adalah pada saat aliran sungai memasuki genangan waduk, kecepatan arus menurun, dan beban sedimen mulai mengendap.

1. Pola Pengendapan Sedimen di Waduk

Pada dasarnya pola pengendapan sedimen di dalam waduk sangat bervariasi tergantung pada kondisi hidrologi, karakteristik sedimen (grain size), geometri waduk, dan pola operasi waduk. Pola pengendapan sedimen di waduk secara horizontal dapat dibedakan menjadi 4 kelompok, yaitu (Morris, 1997:10.2) :

a) Delta deposits

Sedimen yang masuk terdiri dari sedimen kasar, yang segera mengendap di zona inflow (muara). Komposisi sedimen hampir semuanya material kasar (d > 0,062 mm), tetapi juga dimungkinkan berisi sedimen yang lebih halus seperti silt.

Gambar 2. 4. Pola Pengendapan sedimen di Waduk Delta deposits

(25)

b) Wedge-shaped deposits

Sedimen yang masuk terdiri dari sedimen halus, yang terangkut sampai dekat bendungan oleh aliran turbiditas (turbidity currents). Bentuk ini juga ditemukan pada waduk-waduk kecil dengan inflow sedimen halus yang tinggi, dan juga reservoir besar dengan pola operasi air rendah pada kejadian banjir, yang menyebabkan sebagian besar sedimen terbawa sampai mendekati bendungan.

Gambar 2. 5. Pola Pengendapan sedimen di Waduk Wedge-shaped deposits

c) Tepering deposits,

Tipe ini terjadi manakala sedimen yang mengendap makin mendekati bendungan makin menipis. Bentuk ini biasanya terjadi pada waduk yang sangat panjang dan dioperasikan pada muka air tinggi.

Gambar 2.6. Pola Pengendapan sedimen di Waduk Tepering deposits

d) Uniform deposits.

Bentuk ini tidak umum tapi dapat terjadi. Waduk sempit dengan pola operasi muka air yang berfluktuasi dan dengan masukan sedimen halus sedikit berpotensi terjadi endapan sedimen yang hampir merata (uniform).

(26)

Gambar 2.7. Pola Pengendapan sedimen di Waduk Uniform deposits

2. Faktor-faktor yang menentukan hasil sedimen (sediment yield)

Faktor-faktor yang menentukan hasil sedimen (sediment yield) dari suatu daerah aliran sungai dapat diringkas sebagai berikut (USBR, 1974:767) :

1. Jumlah dan intensitas curah hujan 2. Tipe tanah dan formasi geologi 3. Lapisan tanah

4. Tata guna lahan 5. Topografi

6. Jaringan sungai, yang meliputi : kerapatan sungai, kemiringan, bentuk, ukuran dan jenis saluran.

Sistem penanganan yang serius dari sedimen yang dipengaruhi faktor-faktor tersebut telah dicari jalan keluarnya, antara lain sampai pada rata-rata hasil sedimen untuk daerah aliran sungai. Analisis tipe ini sebaiknya menggunakan studi perencanaan pendahuluan dan merupakan keadaan yang dapat dipercaya jika rata-rata hasil sedimen-hasil perhitungan dapat dikorelasikan dengan hasil sedimen hasil pengukuran pada daerah yang dibatasi atau sub DAS.

3. Satuan Berat Endapan Sedimen

Umumnya estimasi inflow sedimen ke waduk di estimasi dalam batas berat per satuan waktu, seperti ton per hari dan harus di ubah dalam volume ekivalen dalam arti estimasi satuan berat. Tabel 2.2 merupakan Klasifikasi sedimen berdasarkan ukuran diusulkan oleh American Geophysical Union.

(27)

Tabel 2.4. Klasifikasi Sedimen berdasarkan Ukuran Tipe sedimen Satuan (mm)

Tanah Lempung <0.004

Endapan Lumpur 0.004-0.0625

Pasir 0.0625-2.000

Sumber : USBR, 1974 : 778

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi satuan berat sedimen yang mengendap di waduk, beberapa diantaranya mempunyai pengaruh tertentu sebagai berikut :

a. Cara atau pola pengoperasian waduk.

b. Tekstur dan ukuran partikel sedimen.

c. Rata-rata pemadatan dan konsolidasi.

d. Faktor pengaruh lain yang lebih kecil seperti gaya kepadatan arus, kemiringan aliran masuk, dan pengaruh vegetasi dalam waduk.

Sumber : Morris, 1997 : 10.31

4. Distribusi Sedimen Pada Waduk

Distribusi sedimentasi waduk adalah penyebaran partikel sedimen pada elevasi permukaan waduk dalam periode tertentu. Masing-masing waduk mempunyai pola tersendiri dalam distribusi sedimentasi, dengan pengertian lain bahwa semua waduk mempunyai karakteristik dan sistem yang berbeda antara waduk yang satu dengan yang lainnya. Pola distribusi waduk dipengaruhi oleh (Priyantoro, 1987:86):

a. Jenis muatan Sedimen b. Ukuran dan bentuk waduk c. Lokasi dan ukuran outlet

Besarnya gaya partikel sedimen yang masuk ke waduk meliputi komponen horisontal dalam arah aliran yang berkewajiban menahan gerakan air dan komponen vertikal yang berkewajiban terhadap gravitasi dan turbulensi air.

(28)

Partikel sedimen akan tinggal dalam suspensi dan dipindahkan ke waduk sepanjang gaya turbulensi air sama dengan atau melampaui gaya gravitasi. Jika aliran masuk ke waduk hasil kenaikan luas potongan melintang menyebabkan kecepatan turun dan terjadi turbulensi sampai air menjadi tidak efektif dalam menggerakkan sedimen dan partikel-partikel, maka akan terjadi pengendapan.

Batasan indeks kolam banjir (flood pool indeks) atau tampungan banjir dihitung sebagai perbandingan antara tinggi tampungan banjir dengan tinggi dibawah tampungan, dikalikan dengan prosentase waktu muka air waduk berada dalam tampungan pengendali banjir. Informasi ini untuk waduk yang diusulkan harus didapat dari studi operasi waduk.

Eksistensi monitoring distribusi sedimentasi waduk dalam periode tertentu amat diperlukan untuk memprediksi akumulasi sedimen yang terjadi pada tampungan mati (dead storage). Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menentukan sebaran sedimentasi di waduk diantaranya :

a) Area Increment Method

Metode empiris Area Increment Method yang digunakan didasarkan pada anggapan bahwa volume sedimen yang terendap di dalam waduk sebanding dengan setiap penambahannya.

Persamaan dasar :

Vs’ = Vo +Ao (H – ho) ...(2-1)

Dimana :

Ao = luas waduk yang baru pada elevasi yang dasar yang baru (acre) Vo = volume sedimen dibawah elevasi dasar yang baru (acre – ft) Vs’ = volume sedimen yang terdistribusi dalam waduk (acre – ft) H = kedalaman maksimum di dekat waduk pada muka air normal (ft) ho = kedalaman waduk setelah terisi sedimen (ft).

(29)

b) Empirical area reduction method

Suatu metode berdasarkan pengalaman dan pengamatan di lapangan (empirical) yang dipakai untuk mendistribusikan sedimen dibawah elevasi muka air normal yang dikembangkan oleh Biro Reklamasi Amerika Serikat (USBR – United States Bureau of Reclamation) telah digunakan oleh institusi pengelola waduk pada daerah tersebut. Penggunaan metode tersebut didasarkan pada beberapa prinsip cara antara lain :

1. Menentukan jumlah sedimen yang terdistribusi di dalam waduk.

2. Berdasarkan karakteristik lokasi waduk, dicari kurva empiris yang sesuai untuk mendistribusikan sedimen

3. Menentukan ketinggian atau elevasi akumulasi sedimen di bendungan, yang diukur dari elevasi nol kapasitas baru.

4. Penggunaan kurva empiris yang dipilih untuk mendistribusikan sedimen sebagai fungsi dari kedalaman diatas elevasi nol kapasitas baru.

Metode empiris pertama yang dikembangkan adalah metode penambahan luas yang digunakan berdasarkan anggapan bahwa volume sedimen yang terendap didalam waduk sebanding dengan setiap penambahannya. Dari pengamatan ulang terhadap beberapa waduk, Biro Reklamasi Amerika Serikat menemukan pola pengendapan sedimen bervariasi dari suatu tempat ketempat yang lain. Bentuk dan ukuran waduk, system operasi waduk dan ukuran butiran sedimen secara keseluruhan mempengaruhi distribusi sedimen di dalam waduk dan keempat tive kurva empiris yang berbeda tersebut dikembangkan berdasarkan dari karakteristik atau sifat waduk tersebut.

Dengan menggunakan tipe kurva yang sesuai, maka dapat menghasilkan distribusi sedimen yang lebih mendekati kenyataan daripada metode penambahan luas. Kurva tersebut dikembangkan dari pengamatan ulang data waduk dapat dilihat pada gambar 2.7 bersama dengan kurva metode penambahan luas.

Perlu di perhatikan bahwa kurva metode penambahan luas hampir sama dengan kurva tipe II. Kedua metode empiris tersebut dikemukakan oleh Borland

(30)

dan Miller (1962). Metode empiris Pengurangan Luas (Area Reduction Method) kemudian di revisi oleh Lara (1962).

Gambar 2.8. Tipe kurva untuk metode empiris pengurangan luas genangan untuk memperkirakan pengurangan kapasitas selama sedimen mengendap di waduk (Strand dan Pemberton, 1987)

(Sumber : Morris 1997:10.34)

Ketika jumlah sedimen yang akan mengendap dibawah muka air normal telah ditentukan, Empirical Area Reduction Method dapat dipakai untuk memperkirakan distribusi sedimen dalam setiap saat. Metode ini dikembangkan dari data pengamatan yang dikumpulkan dari survey ulang 30 waduk. Data

Area Increment

(31)

tersebut menjelaskan bahwa hubungan yang nyata antara bentuk waduk dengan presentase endapan sedimen pada setiap kedalaman waduk. Bentuk atau tipe waduk didefinisikan sebagai hubungan antara kedalaman dengan kapasitas dan klasifikasi waduk, yang pengelompokannya dapat dilihat pada tabel 2.5.

Tabel 2.3. Klasifikasi Bentuk Waduk

Bentuk Waduk Tipe waduk Harga m

Lake (Danau)

Flood plain-foothill (dataran - kaki bukit) Hill and Gorge (Bukit dan Jurang)

Gorge (Jurang)

I II III IV

3.5 - 4.5 2.5 - 3.5 1.5 - 2.5 1.0 - 1.5 Sumber : Morris, 1997:10.36

Dimana :

m = log C / log D ... (2-2) C = kapasitas tampungan waduk

D = kedalaman waduk

Dimana harga “m” adalah kemiringan yang dapat dilihat dari hubungan timbal balik antara kedalaman dengan kapasitas waduknya yang digambarkan pada kertas skala logaritma. Harus diperhatikan bahwa tipe I tidak selalu berada di daratan, begitu pula dengan tipe IV tidak selalu berada di pegunungan.

Kadang-kadang tipe operasi waduk atau ukuran sedimen mungkin tidak mengindahkan klasifikasi dari bentuk waduknya. Jika bentuk waduk tipe III adalah waduk dengan surutan muka air sedang pada selang waktu yang sering atau sedimen didominasi oleh lempung, seharusnya diklasifikasikan sebagai tipe IV, karena sebagian besar sedimen mengendap di permukaan dasar waduk.

Hubungan yang sama dipakai jika waduk jatuh pada garis batas antara dua tipe.

(32)

Gambar 2.9. Hubungan antara kedalaman waduk dengan kapasitas waduk yang digunakan dalam metode Empiris Pengurangan Luas Genangan (Area Reduction Method)

(Strand dan Pemberton, 1987 dalam Morris 1997:10.36)

Dengan pengertian yang sama, penentuan tipe waduk seharusnya didasarkan ketika suatu waduk berada pada garis batas antara tipe-tipe tersebut.

Strand dan Pemberton mengemukakan bahwa tipe waduk tidak berubah sejalan dengan bertambahnya endapan sedimen, jika sistem operasi waduk tetap. Oleh karena itu penggambaran kapasitas waduk didasarkan pada genangan waduk mula-mula, bukan pada genangan oleh endapan sedimen.

Sumber : Morris, 1997 : 10.37

Setelah memilih satu dari dua tipe yang telah ditentukan, dipilih tipe yang sesuai apakah berpengaruh terhadap bentuk waduk atau operasi waduk. Mengenai ukuran butiran sedimen juga dipertimbangkan dengan menggunakan tabel 2.7

(33)

Tabel 2.4. Tipe ukuran material

Ukuran butiran yang dominan Tipe

Pasir atau material Kasar Lanau

Lempung

I II III Sumber : Morris 1997 : 10.37

Persamaan umum yang digunakan untuk mengembangkan prosedur diatas adalah :

= ∫ + ∫ ...(2–3) Dimana :

S = total sedimen yang terendap didalam waduk o = Elevasi nol mula-mula pada waduk

Yo = elevasi nol kapasitas baru pada waduk setelah periode sedimentasi A = Luas Permukaan (genangan) waduk

dy = Penambahan kedalaman

H = total Kedalaman dari waduk pada muka air normal

K = nilai konstan berdasarkan perimbangan untuk luas sedimen relative yang telah mengalami perubahan

a = Luas sedimen relatif

Dengan penggabungan dan penyederhanaan persamaan diatas, hubungan berikut dapat dikembangkan menjadi :

= _. ...(2-4) Dimana :

Vo = Volume relative pada kedalaman nol baru

(34)

ao = Luas waduk relative pada kedalaman nol baru Vo = volume total waduk pada kedalaman nol baru H = kedalaman mula-mula waduk

Ao = total Luas waduk pada kedalaman nol baru Kemudian dengan menentukan 2 batas yang baru :

ℎ = ...(2-5)

dan ℎ′ = _. ...(2-6) Dimana :

P = Kedalaman relative, yang berarti pada setiap bagian kedalaman waduk yang diukur dari dasar waduk

VPH= Total volume waduk pada kedalamanPH

APH= Total luas pada kedalamanPH

Dengan menggunakan data dari pengamatan waduk, kurva rencana tampungan tampa dimensi mengala mi penurunan untuk setiap kedalaman dari tipe waduk dan kurva luas rencana diperoleh dari data pengukuran. Kurva rencana tampungan waduk diperlihatkan pada gambar 2.7 sedangkan kurva rencana luas waduk ditunjukkan pada gambar 2.9. Gambar 2.10 memuat penggambaran kurva sampai batas penuh dari harga hp untuk keempat tipe waduk yang dikembangkan dari kurva design tampungan dan luas waduknya.

(35)

Gambar 2.10. Kurva Luas Rencana Waduk (Sumber : USBR, 1974:783)

(36)

Gambar 2.11. Kurva dari hp untuk menentukan kedalaman sedimen yang mengendap pada bendungan

(Sumber : USBR 1974,784)

5. Perubahan Akumulasi Sedimen Terhadap Waktu

Pengendapan dan penyebaran sedimen terjadi ketika aliran dari sungai membawa kandungan sedimen dan masuk ke waduk. Proses ini terjadi pada saat aliran air memasuki waduk mengalami pengurangan kecepatan aliran, peningkatan kedalaman air dan pengurangan turbulensi akibat perubahan perluasan permukaan air sungai. Sedimen yang terbawa sebagian mengendap dan bersama air keluar melalui waduk. Sedimen mengendap di seluruh permukaan

(37)

pengendapan sedimen di dalam waduk di pengaruhi oleh ukuran butiran, kecepatan aliran air, fluktuasi ketinggian permukaan air waduk, berat jenis sedimen, penampang geometri waduk.

Proses pengoperasian waduk menerangkan bahwa pada saat tercapai muka air tertinggi (Maximum Water Level) sedimen terakumulasi pada area kapasitas efektif atau daerah hulu waduk. Namun saat terjadi penurunan permukaan air saat pengoperasian waduk akan menimbulkan adanya arus yang masuk kewaduk sehingga terjadi pergerakan akumulasi sedimen dari hulu waduk menuju bagian tubuh waduk. Akumulasi sedimen yang mengalami siklus secara berkelanjutan menjadikan peningkatan akumulasi sedimen pada area kapasitas tampungan mati (dead storage).

Untuk memudahkan dalam perhitungan maka dilakukan dengan menghitung pengurangan luas pada masing-masing penampang yang diokur dengan cara membandingkan hasil pengukuran luas profil pada waktu pengukuran yang berbeda. Hasil pengukuran dibuat dalam bentuk profil penampang melintang pada setiap titik pengukuran seperti pada gambar 2.11.

Gambar 2.12. Perubahan Pengukuran Profil Penampang Melintang E. Klasifikasi Waduk

Klasifikasi waduk didasarkan atas kegunaan dan fungsi waduk atau tampungan waduk itu sendiri. Dimana terdapat dua jenis waduk berdasarkan fungsi tampungannya :

Jarak Pengukuran (m)

Elevasi (m)

Pengukuran tahun T Pengukuran Awal

(38)

a. Single purpose dam atau waduk dengan fungsi tunggal. Waduk ini hanya melayani satu fungsi saja dalam operasionalnya. Misalnya untuk pembangkit tenaga listrik atau untuk irigasi atau pengendalian banjir saja.

b. Multi purpose dam atau waduk serbaguna. Waduk ini dibangun untuk berbagai tujuan. Misalnya untuk PLTA, irigasi, air minum dan industri.

F. Kapasitas Tampungan Waduk

Fungsi utama tampungan waduk adalah sebagai penampung air sementara dan sebagai stabilisator aliran air yang terjadi. Oleh karena itu, hal yang paling penting diperhatikan dari karakteristik fisik waduk adalah berapa besar kapasitas tampungannya. Perencanaan lokasi waduk, ditentukan dari peta kontur dan survey topografi lokasi bendungan yang dilaksanakan, seperti ditunjukkan pada gambar 2.14.

Gambar 2.13. Peta kontur lokasi bendungan – waduk Sumber: Soedibyo (1993:226)

Luas yang tertandai di peta kontur berikut ini adalah lokasi waduk rencana. Elevasi kontur dan area yang direncanakan di masing-masing elevasi dapat diplot dari kurva hasil hubungan antara Kapasitas Waduk dan Elevasi pada peta kontur, hubungan kapasitas waduk dan elevasi disebut kurva Kapasitas Tampungan Waduk, untuk lebih jelasnya seperti pada gambar 2.15.

(39)

Volume air yang dapat tertampung di waduk dapat dihitung setelah menentukan peningkatan tampungan diantara dua elevasi permukaan air (∆s).

Kenaikan jumlah tampungan diantara dua elevasi (∆s) biasanya dihitung dengan mengalikan luas rata-rata pada dua elevasi dengan beda elevasinya (∆h).

Gambar 2.14. Kurva Kapasitas Tampungan Waduk Sumber: Soedibyo (1993:227)

G. Pengukuran Kapasitas Tampungan Waduk

Pengukuran kapasitas tampungan waduk secara berkala dilakukan untuk mengetahui berapa volume sedimen yang terakumulasi di waduk, pola sedimentasi pada waduk dan perubahan kapasitas tampungan waduk.

Karakteristik perubahan kapasitas tampungan waduk dapat diamati dengan menggambarkan grafik perubahan kapasitas tampungan dan pola sedimentasi pada potongan memanjang waduk seperti gambar 2.16 (Morris, 1997:3.8).

Seiring dengan usia guna waduk dan proses sedimentasi yang terjadi, perubahan grafik kapasitas tampungan waduk dan pola sedimentasi pada potongan memanjang waduk akan tampak secara signifikan.

(40)

Gambar 2.15. Grafik Perubahan Kapasitas dan Sedimentasi Waduk Sumber: Gregory L. Morris & Jiahua Fan (1997:3.9)

H. Laju Sedimentasi Pada Waduk

Laju sedimentasi dapat diartikan sebagai jumlah sedimen dari sungai yang masuk ke tampungan yang pada umumnya berada di hilir sungai dalam satu periode waktu tertentu. Hubungan antara laju sedimentasi dan erosi yang terjadi di aliran sungai menjadi cukup kompleks, mengingat banyaknya parameter yang berpengaruh dalam penentuan rasio transportasi sedimen yang terjadi.

Proses estimasi laju sedimentasi sudah dilakukan selama beberapa dekade untuk menghitung volume tampungan sedimen pada perencanaan bendungan dan waduk. Namun hasil estimasi ini sering didapati waduk yang mengalami sedimentasi jauh lebih cepat di bandingkan rencana awal (Morris, 1997:7.1).

Laju sedimentasi pada waduk dapat di hitung dengan melakukan pengukuran pada waduk maupun dengan melakukan pengukuran sedimen pada aliran sungai. Walaupun kedua metode ini memiliki potensi faktor kesalahan yang penting, namun secara umum survey dan pengukuran di waduk dapat menampilkan data yang lebih dapat dipercaya untuk menentukan laju sedimentasi

(41)

Secara lebih lengkap, survey dan pengukuran sedimen di waduk memiliki beberapa kelebihan antara lain :

a. Metode tidak bergantung pada program monitoring yang terus menerus, apabila sudah tersedia data topografi sebelum “impounding” waduk, atau data survey sebelumnya yang cukup akurat, survey ulang dapat dilakukan.

b. Tidak diperlukan pengukuran saat terjadi banjir maupun debit maksimal c. Tidak memerlukan biaya sebesar survey pengukuran sedimen pada aliran

sungai.

d. Derajat akurasi survey bathimetry ditentukan sesuai kebutuhan.

e. Jumlah sedimen yang terukur termasuk muatan dasar.

I. Usia Guna Waduk

Jika suatu waduk mempunyai suatu tampungan untuk pengendali banjir dan tidak diharapkan muka air berada dalam tampungan ini untuk periode waktu yang penting, sebagian akumulasi sedimen harus diendapkan dalam tampungan ini. Usia guna waduk adalah waktu dimana waduk dapat dipergunakan untuk menampung air dan mendistribusikannya. Usia guna waduk ditinjau dari penuhnya dead storage oleh sedimen. Waktu pengendapan dari berbagai elevasi dikumulatifkan untuk mendapatkan usia waduk.

Dalam perencanaan suatu waduk selalu direncanakan suatu tampungan mati dan tampungan efektif. Tampungan mati adalah suatu daerah waduk untuk mengendapkan sedimen yang terbawa oleh aliran sungai, dan umumnya usia guna waduk ditetapkan berdasarkan volume tampungan mati tersebut. Selain itu usia guna waduk juga ditetapkan dari perhitungan biaya, berapa tahun umurnya agar bendungan tersebut layak dibangun. Berdasarkan umur dan volume sedimen rencana yang diendapkan, maka dari lengkung kapasitas dapat ditentukan elevasi muka air dan volume tampungan matinya.

Usia guna waduk dapat dihitung dengan persamaan :

T = V / vs ...(2-7)

(42)

Dimana :

T = usia guna waduk (tahun)

V = volume Sedimen di tahun n (m³) vs = Laju Sedimentasi (m³/tahun)

= (VT-V)/tahun n

VT = Volume tampungan mati (m³)

J. Penanganan Sedimentasi Di Waduk

Penerapan metode penanganan sedimen menurut Sumi (2011) adalah dengan aplikasi strategi sebagai berikut :

1. Mencegah dan mengurangi terjadinya penggerusan permukaan tanah (degradation) di DAS bagian hulu dan sungai yang mengalir masuk Waduk.

Metode ini dilaksanakan dengan upaya konservasi (penghijauan) dan pembuatan bangunan sedimen di hulu sungai.

2. Mengalihkan dan mengalirkan sedimen keluar dari waduk (sediment routing) dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Upaya dapat dilakukan berupa pembuatan “diversion weir” pembuatan “sedimen bypass tunnel” maupun melakukan “density current venting”.

3. Mengeluarkan sedimen dari waduk dengan menggunakan peralatan mekanis, dengan melakukan penggalian, hauling, pengerukan maupun penggelontoran sedimen.

Menurut Morris (2003) konsep pengelolaan sedimentasi (sedimentation management) untuk mengelola tampungan buatan manusia secara teoritis memiliki beberapa pendekatan :

1. Pengembangan waduk dengan tampungan yang sangat besar (diatas 1 km²) untuk memberi usia guna (half time) setidaknya 500 tahun, dibandingkan waduk dengan tampungan sedang atau kecil, yang memiliki usia guna lebih kecil.

2. Pengendalian aliran sedimen (flow control) yang masuk ke waduk melalui

(43)

a. Pengendalian erosi di daerah tangkapan air melalui penghijauan, terrasering dan reboisasi di daerah tangkapan air.

b. Penangkapan sedimen dengan gradasi kasar-sedang melalui bendung pengendali atau checkdam.

3. Pengalihan sedimen (sediment routing)

a. Pada bagian hulu dari bendungan dengan saluran pengalih sedimen (sediment bypas).

b. Pada waduk dengan metode pembilasan melalui pelepasan bawah(bottom outlet facilities) atau melalui pintu (sluicing) baik dengan penurunan muka air waduk (drawdown) atau tidak (partial drawdown).

4. Pengerukan sedimen dengan metode penggalian secara mekanis (baik dengancaradregging maupun dryexcavation dengan pembuangan diluar tampunganwaduk.

(44)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN A. Lokasi Daerah Studi

Bendungan Ponre-Ponre terletak di desa Tompobulu, Kec. Libureng, Kab. Bone Provinsi Sulawesi Selatan.

Gambar 3.1 Peta Lokasi Bendungan Ponre-Ponre

Lokasi Bendungan Ponre Ponre

(45)

Gambar3.2:Denah Bendungan dan Jaringan Irigasi Ponre-Ponre

(46)

B. Metode Penelitian

Rancangan hasil studi (output) yang diharapkan dari studi ini adalah besarnya sedimen yang masuk dan mengendap ke dalam waduk kedepan yang menyebabkan berkurangnya kapasitas tampungan di waduk ponre ponre dalam kaitannya untuk menghitung prediksi sisa usia guna waduk dalam upaya keberlanjutan usia guna waduk, sehingga perlu dirumuskan langkah-langkah pengerjaan studi yang sistematis sebagai berikut :

1. Pengumpulan Data

Pengumpulan data–data pendukung yang diperlukan pada studi ini terutama yang berhubungan dengan perhitungan kapasitas waduk, sedimentasi pada dasar waduk, pada daerah pengaliran dan kondisi daerah pengaliran waduk Ponre-Ponre yang dapat di lihat pada tabel 3.1.

Tabel 3. 2 Data Pendukung yang digunakan beserta sumbernya

No Uraian Sumber

1. Peta Topografi Waduk BBWS Pompengan Jeneberang 2. Data Luas daerah Genangan Waduk BBWS Pompengan Jeneberang 3. Data Kapasitas Waduk BBWS Pompengan Jeneberang 4. Data Batimetri waduk Ponre-Ponre BBWS Pompengan Jeneberang

(47)

2. Tahapan Penelitian

Untuk penyelesaian studi sehingga maksud dan tujuan yang diharapkan dapat tercapai, maka tahapan penyelesaian dan analisa yang dilakukan sebagai berikut :

a. Menghitung Luas dan Volume tampungan pada masing masing elevasi dengan data batimetri yang bersumber dari BBWS Pompengan Jeneberang dengan menggunakan aplikasi surfer, disini saya menggunakan surfer 8.

b. Menghitung analisis volume tampungan waduk

Dalam tahap ini dilakukan untuk mengetahui besarnya sedimen yang mengendap dan menjadi tampungan mati pada waduk, karena tidak semua sedimen yang sampai ke waduk mengendap di waduk. Dalam perhitungan ini akan dianalisa besarnya sedimen yang masuk dan mengendap kedalam tampungan waduk ponre-ponre.

c. Menghitung analisis estimasi laju sedimentasi

Dalam tahap ini dilakukan perhitungan volume sedimen dari hasil pengukuran untuk mendapatkan nilai laju sedimentasi , kemudian menentukan persamaan regresi untuk mengestimasi volume waduk.

d. Memprediksi sebaran sedimen waduk ponre-ponre

Dalam tahap ini menentukan tipe waduk dengan menghubungkan kedalaman dan kapasitas tampungan waduk, selanjutnya menentukan elevasi baru waduk ponre.ponre

e. Menganalisa Prediksi Usia Guna Waduk ponre-ponre

Dilakukan perhitungan prediksi sisa usia guna Waduk untuk dapat beroperasi.

(48)

C. Data Teknis Waduk

Data teknis Waduk Ponre-Ponre berdasarkan adalah sebagai berikut : 1. Umum

a. Nama Bendungan : Ponre Ponre

b. Lokasi bendungan berada di : Desa Tompobulu, Kec. Libureng, Kab.

Bone

c. Jenis Bendungan : Bendungan Urugan

d. Tujuan dan Manfaat Bendungan : Mengairi area irigasi seluas 4.411 ha

e. Kapasitas Tampungan : 60.76648624 juta m³ f. Kapasitas Tampungan Mati : 8.3 juta m³

2. Jenis Bangunan

a. Bendungan type :CFRD (Concrete Face Rockfill Dam) b. Pelimpah

 Lebar : 30.50 m

 Kapasitas : 563 m3/det c. Pintu Irigasi : 1 Unit 3. Data Teknis Bangunan

a. Waduk

- Daerah Pengaliran : 7.800 ha

- Muka air banjir (MAB QPMF) : 219.78 m - Muka air tinggi (MAB) : 218.44 m

- Muka air Rendah (MAR) : 194.00 m b. Bendungan

- Tipe bendungan : CFRD (Concrete Face Rockfill Dam)

- Tinggi : 55.5 m

- Elevasi Puncak : 220.50 m - Lebar Puncak : 8.0 m

(49)

- Volume Timbunan :530.000 m³ c. Pelimpah

- Tipe : Ogee Tanpa Pintu

- Kapasitas maksimum : 563 m³/det d. Pintu Pengeluaran

- Tipe pintu : Bonnet Jet Flow - Jumlah Pintu : 1 (satu) set - Diameter Pintu : 1,20 m - Elevasi ambang : 192.67 m e. Saluran Tertutup (Terowongan)

- Elevasi dasar : 194.00 m - Panjang : 108 m f. Pintu Pengaman

- Tipe Pintu : Slide Gate - Jumlah: 1 (satu) set

- Lebar Bersih : 2.0 m - Tinggi : 2.0m

- Elevasi Ambang : 192.33 m g. Instrumentasi

- Piezometer Stand Pipe : 6 (enam) unit - Joint Meter 3D : 3 (tiga)unit

- Patok Geser : 51 buah

- Patok Bench Mark : 6 (enam) buaht - V-notch : 3 (unit) unit

- AWLR: 1 (satu) unit

(50)

D. Bagan Alir Penelitian

Skematika serta urutan pengerjaan tesis ini dapat dilihat dalam bagan alir berikut :

Mulai

Data perencanaan waduk

Data batimetri waduk Ponre ponre

Menghitung usia guna waduk Menghitung luas dan Volume Kapasitas tampungan dengan

aplikasi surfer

Memprediksi sebaran sedimen yaitu tipe waduk dan elevasi

baru

Menghitung estimasi laju sedimentasi

Ya, sesuai Pemeliharaan

Tidak, sesuai Perbandingan usia waduk,

Sesuai?

Rekomendasi penanganan sedimen Selesai

(51)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sedimentasi waduk merupakan parameter penting dalam perencanaan maupun pengelolaan waduk karena sebagian volume yang tersedia akan terisi oleh endapan sedimen sehingga volume efektifnya akan berkurang. Selain itu, sedimen dapat mengendap di mulut pengambilan sehingga akan mengganggu operasi waduk. Perkiaraan umur (life time) waduk dihitung berdasar perkiraan endapan sedimen sampai mencapai ambang pengambilan.

A. Analisis Tampungan Waduk Ponre-Ponre

Volume tampungan waduk dihitung berdasarkan garis kontur berupa poligon tertutup dengan software Surfer sehingga dapat dihitung luas dan volume tampungannya.

Tabel 4.1 Hubungan elevasi, luas dan volume waduk tahun 2009 Elevasi

(m)

Luas (km²)

Volume Tampungan (juta m³)

165 0 0

175 0.02584 0.05828

180 0.096873 0.9604

185 0.38654 1.9652

190 0.6432 5.2366

195 0.9491 9.2255

200 1.3562 14.998

205 1.8855 23.1147

210 4.297493094 37.08018338

215 5.003784305 60.76648624

216 5.03802831 65.85593531

(52)

Gambar 4.1 Grafik hubungan elevasi, luas dan volume waduk tahun 2009

Berdasarkan tabel dan grafik di atas, volume pada tahun 2009 di ketinggian elevasi 216 m dengan luas 5.03802831 km²adalah 59.9743903 juta m³.

(m)

Luas (km²)

165 0 0

175 0.006753297 0.009404251

180 0.082577112 0.172719871

185 0.258794236 1.011485067

190 0.505998817 2.870048331

195 0.845301836 6.163667561

200 1.261534074 11.33795358

205 1.816473823 18.79630451

210 3.871876052 32.17131867

215 4.999156681 54.96694198

216 5.036098518 59.94948201

LWL + 194 NWL + 215 DFWL + 219.78

(53)

Berdasarkan tabel dan grafik di atas, volume pada tahun 2012 di ketinggian elevasi 216 m dengan luas 5.036098518 km² adalah 59.94948201 juta m³.

(m)

Luas (km²)

165 0 0

175 0.004845632 0.0048756

180 0.059874675 0.170098468

185 0.235674026 1.00457385

190 0.485642817 2.278564304

195 0.8034267 5.4378469

200 1.227853741 11.1276453

205 1.80035436 17.8705543

210 3.720998635 31.87645585

215 4.99366743 54.90423671

216 5.035658763 59.94112765

DFWL + 219.78 NWL + 215

LWL + 194

(54)

Berdasarkan tabel dan grafik di atas, volume pada tahun 2013 di ketinggian elevasi 216 m dengan luas 5.035658763 km² adalah 59.94112765 juta m³.

(m)

Luas (km²)

165 0 0

175 0.000978734 0.00049974

180 0.00698734 0.093222384

185 0.139965728 0.50223776

190 0.46843177 1.799874801

195 0.786098542 5.136659808

200 1.07654778 11.00484992

205 1.78997683 15.24437893

210 3.584450332 30.7645377

215 4.96076341 53.88994234

216 5.03397657 58.37728127

DFWL + 219.78 NWL + 215

LWL + 194