PENGEMBANGAN POTENSI SUMBER DAYA AIR PERMUKAAN DANAU, WADUK DAN BENDUNG

(1)

10/10/2016

1 PENGEMBANGAN POTENSI SUMBER DAYA AIR

PERMUKAAN DANAU, WADUK DAN BENDUNG

DANAU

Danau merupakan bentuk alamiah dari genangan air

yang

mempunyai

volume

yang

besar.

Karena

perbedaan ketinggian yang berbeda dengan alam

sekelilingnya,

sehingga

tempat

tersebut

akan

mengumpulkan

sejumlah

air

yang

merupakan

(2)

DANAU DAN WADUK

Perbedaan yang mencolok antara waduk tempat

menyimpan air yang dilengkapi dengan berbagai

bangunannya sedangkan danau merupakan tempat

berkumpulnya air secara alamiah

WADUK



Waduk adalah bangunan yang digunakan untuk manampung

kelebihan air dalam periode pengairan air tinggi (kelebihan air)

yang akan digunakan selama musim kering berikutnya, bila

pengambilan air secara langsung dari sungai kemungkinan besar

tidak akan dapat memenuhi kebutuhan penyediaan air bagi

pemakainya pada saat air rendah atau di musim kering/kemarau



Tempat menampung air banjir yang

sewaktu‐waktu

air tersebut

(3)

10/10/2016

3 Waduk

• Definisi: Adalah bangunan untuk menampung air pada waktu

terjadi surplus air di sumber air agar dapat dipakai sewaktu

terjadi kekurangan air.

• Fungsi: pemanfaatan air, pengendalian banjir.

–

Waduk buatan/bendungan

–

Waduk lapangan (pengempangan mata air)

–

Embung (sejenis waduk kecil di NTB)

(4)

Waduk

• Fungsi umum dari suatu waduk adalah untuk

menyimpan kelebihan air.

• Jenis simpanan:

–

Dead storage: volume dibawah elevasi muka air minimum

–

Life storage: volume diantara elevasi muka air minimum

dan elevasi mercu pelimpah / spillway.

(5)

10/10/2016

5

• Muka air normal /

Normal pool level

: elevasi muka air maksimum di

reservoir dalam kondisi operasi.

• Muka air minimum /

Minimum pool level

: elevasi muka air terendah

akibat pengambilan dalam waktu operasi.

• Useful storage

/

live storage

: tampungan air yang berada diantara

muka air normal (

normal pool level

) dan muka air minimum

(

minimum pool level

).

• Dead storage

: volume tampungan air di bawah muka air minimum.

• Surcharge storage / Flood storage

: volume air di atas muka air

normal akibat banjir.

• Bank storage

: tampungan yang terjadi pada tebing waduk yang

lolos air /

permeable.

(6)

PENGEMBANGAN WADUK

Fungsi waduk secara prinsip adalah menampung air

saat-saat debit tinggi untuk digunakan saat-saat-saat-saat debit sangat

rendah. Persoalan waduk juga menyangkut aspek

perencanaan, operasi dan pemeliharaan.

PEMILIHAN LOKASI WADUK

1) Tergantung pada faktor-faktor ekonomi,

sosial dan politik

(7)

10/10/2016

7 PERENCANAAN WADUK

Keperluan akan data :



Data Primer percobaan di Lapangan,

pengukuran, sampling, dan analisis

laboratorium



Data Sekunder data yang diperoleh dari

instansi-instansi terkait

KELAYAKAN (

FEASIBILITY)

Pembuatan waduk selalu ditinjau dari

beberapa aspek:

(8)

KELAYAKAN TEKNIK

WADUK



Lokasi bendungan,



bendungan pendek dan volume tampungan

besar



Kelayakan kekuatan konstruksi



Bahan konstruksi bendungan



Kondisi geologi dan mekanika tanah lokasi

bendungan



Kelayakan hidrologis



Kelayakan Sedimentasi

MANFAAT WADUK

Ditinjau dari segi penggunaan waduk



Waduk eka guna

single purpose)

waduk khusus untuk

irigasi, pembangkit tenaga listrik atau waduk khusus

untuk pengendalian banjir



Waduk serba guna (

multi purpose)

waduk yang

(9)

10/10/2016

9 KARAKTERISTIK FISIK WADUK



Volume Hidup



Volume Mati



Tinggi Muka Air Minimum



Tinggi Mercu Bangunan Pelimpah



Tinggi Muka air Maksimum

MENENTUKAN VOLUME WADUK



Teknik Rippl (1883) dengan anggapan waduk

berada pada kondisi penuh saat permulaan musim

Kering

(10)

Untuk menentukan kapasitas waduk dapat dilakukan

dengan menggunakan :



Kurva massa dan garis kebutuhan debit, sebagai

perancangan awal



Metode simulasi

Sungai mengalir membawa sejumlah sedimen. Sedimen

dibedakan menjadi dua macam, yaitu:



Sedimen melayang ("

suspended load sediment")



Sedimen yang berupa bahan padat ("

bed load

(11)

10/10/2016

11

Bagaimanakah rumusan optimasi untuk: 1. Kapasitas waduk optimal?

2. Kapasitas PLTA optimal? 3. Luas areal irigasi optimal? 4. Kapasitas IPAL optimal?

5. Kapasitas instalasi air minum optimal? 6. Dimensi tanggul banjir optimal?

Bagaimana deskripsi dan jumlah variabel?

Metode optimasi apa yang dapat diaplikasikan?

Apakah memungkinkan rumusan yang simultan untuk menemukan seluruh variabel optimal?

BENDUNG (WEIR)

Bendung (wear)/pelimpah dibagi menjadi 2

macam:

1. Bendung dengan ambang lebar (

broad

crested weir)

(12)

(13)

10/10/2016

(14)

(15)

10/10/2016

(16)

BENDUNG (WEIR)

Perencanaan Bendung secara garis besar dalam (SIDCOM)

1. Studi kelayakan/amdal (Survey)

2. Penelitian dan penyelidikan (investigation)

3. Perencanaan (

design)

4. Pelaksanaan konstruksi (Construction)

(17)

10/10/2016

17 Bendung di Amandit

Perencanaan Bendung di Amandit



Peningkatan produksi pertanian



Pelestarian bamboo rafting (getek)

(18)

Bendung di Amandit

1. Tergantung

pada

faktor-faktor

ekonomi,

(19)

10/10/2016

(20)

(21)

10/10/2016

(22)

Air merupakan sendi utama kehidupan manusia. Air

bukan

hanya

sekadar

memenuhi

kebutuhan

mendasar manusia sebagai air minum, namun juga

berfungsi

untuk

sumber

penghidupan

seperti

mengairi

lahan

pertanian,

perikanan,

hingga

pembangkit

listrik.

Terdapat

berbagai

kegiatan

perekonomian lain juga sangat tergantung kepada

ketersediaan air, bahkan air bisa menjadi salah satu

limiting factors dalam pertumbuhan ekonomi jika

ketersediaannya sangat terbatas

Kebutuhan air hampir dapat dipastikan mempunyai

kecenderungan

tidak

sejalan

dengan

tingkat

(23)

10/10/2016

23 Bendungan juga bermanfaat untuk melakukan

konservasi air. Dengan menahan air lebih lama di

darat sebelum mengalir kembali ke laut akan

memberikan

waktu

untuk

meresap

dan

memberikan

kontribusi

terhadap

pengisian

kembali air tanah.

PP No 37 Tahun2010 Tentang Bendungan

(24)

(25)

10/10/2016

25 PP No 37 Tahun2010 Tentang Bendungan

(26)

(27)

10/10/2016

27 VOLUME TAMPUNGAN WADUK

Kapasitas tampung yang diperlukan untuk sebuah waduk

adalah :

Vn = Vu + Ve + Vi + Vs

Vn = volume tampungan waduk total (m3).

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

Ve = volume penguapan dari kolam waduk (m3).

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

Vs = ruangan yang disediakan untuk sedimen (m3).

(Kasiro dkk., 1997).

Volume Tampungan Untuk

Melayani Kebutuhan

 Voleme tampungan aktif(active storage) adalah volume waduk yang dapat digunakan untuk memenuhi salah satu atau lebih tujuan pembangunannya (pengairan, PLTA, pengendalian banjir dan lain–lain)

 Volume tampungan tidak aktif (in active storage) adalah volume waduk antarabagian terbawah dari bangunan pengeluaran dengan permukaan air terendah untuk operasi .

 Volume tampungan mati (death storage) adalah volume waduk yang terletak dibagian terbawah dari bangunan pengeluaran.

 Volume tampungan banjir (flood storage) adalah sebagian dari volume waduk aktifyang digunakan untuk mengontrol (meredam) banjir yang terjadi.

(28)

(29)

10/10/2016

29

PERENCANAAN WADUK

Pemilihan Lokasi Waduk

Untuk menentukan lokasi waduk harus memperhatikan beberapa faktor yaitu :

 Tempat waduk merupakan cekungan yang cukup untuk menampung air, terutama pada lokasi yang keadaan geotekniknya tidak lolos air, sehingga kehilangan airnya hanya sedikit.

 Lokasinya terletak di daerah manfaat yang memerlukan air sehingga jaringan distribusinya tidak begitu panjang dan tidak banyak kehilangan energi.

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

panjang dan lebih mudah ditempuh. (Soedibyo, 1993).

Aspek–Aspek dalam Pembangunan Waduk.

Beberapa aspek terpenting yang perlu dipelajari untuk dapat merealisasikan gagasan pembangunan suatu waduk adalah :

1. Topografi.

Jika ditinjauan dari aspek topografi saja, maka pada alur sungai yang dalam tetapi sempit waduk beton akan lebih menguntungkan, sebaliknya pada alur sungai yang dangkal

tetapi lebar, waduk urugan akan lebih menguntungkan. 2. Geologi teknik.

Pada hakekatnya penelitian geologi teknik perlu dilakukan, tidak hanya di daerah sekitar tempat kedudukan calon waduk yang akan dibangun, tetapi harus pula diadakan penelitian di daerah calon waduk dan sekitarnya untuk mengidentifikasi adanya celah yang mengakibatkan kebocoran ataupun kemungkinan adanya daerah yang mudah longsor (sliding zones).

3. Pondasi.

(30)

4. Bahan waduk.

Didasarkan atas pemikiran, bahwa tipe waduk yang paling ekonomis yang harus dipilih, maka dipandang perlu memperhatikan hal–hal sebagai berikut :

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

b) Jarak pengangkutannya dari daerah penggalian (borrow–pits and quarry–areas) ke

tempat penimbunan calon tubuh waduk.

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

5. Bangunan pelimpah.

Apabila debit banjir suatu waduk diperkirakan akan berkapasitas besar dibandingkan dengan volume waduk dan jika ditinjau dari kondisi topografinya penempatan suatu bangunan pelimpah akan mengalami kesukaran, maka alternatif waduk urugan mungkin secara teknis akan sukar untuk dipertanggungjawabkan dan waduk beton mungkin akan lebih memadai dan penelitian serta analisa selanjutnya akan lebih mendalam terhadap kemungkinan pembangunan waduk beton perlu dilaksanakan (Soedibyo, 1993).

6. Bangunan penyadap.

Umumnya air yang disadap dari waduk digunakan untuk irigasi, pembangkit tenaga listrik, air minum, pengendali banjir, penggelontoran dan lain–lainnya. Seharusnya diperhatikan kemungkinan tipe bangunan penyadap yang berfungsi ganda, sesuai dengan tujuan pembangunan waduk yang bersangkutan, misalnya air penggelontoran dikeluarkan lewat terowongan pembuangan, penggelontor lumpur atau terowongan pelimpah banjir dan

kesemuanya didasarkan pada pertimbangan ekonomis (Soedibyo, 1993).

7. Lain–lain.

(31)

10/10/2016

31 Pemilihan Tipe Waduk.

Waduk urugan tanah(earthfill dams)

Waduk urugan tanah adalah waduk yang lebih dari setengah volumenya terdiri atas urugan tanah atau tanah liat. Waduk ini masih dapat dibagi menjadi empat tipe yaitu :

• Waduk urugan tanah dengan saluran drainase kaki.

• Waduk urugan tanah dengan saluran drainase horisontal.

• Waduk urugan tanah dengan saluran drainase tegak.

(32)



Longsoran yang terjadi baik pada lereng hulu, maupun

lereng hilir tubuh waduk.



Terjadinya sufosi (erosi dalam atau piping) oleh gaya

–

gaya

yang timbul dalam aliran filtrasi yang terjadi di dalam tubuh

waduk.



Suatu konstruksi yang kaku tidak diinginkan di dalam tubuh

waduk, karena konstruksi tersebut tak dapat mengikuti

gerakan konsolidasi dari tubuh waduk tersebut.

(33)

10/10/2016

33 Waduk Beton

Waduk beton adalah waduk yang dibuat dengan konstruksi beton dengan tulangan maupun tidak. Ada 4 tipe waduk beton :

waduk beton berdasarkan berat sendiri (concrete gravity dam) Adalah waduk beton yang direncanakan untuk menahan beban dan gaya yang bekerja padanya hanya berdasar atas berat sendiri.

Waduk beton dengan penyangga (concrete buttress dam). Adalah waduk beton yang mempunyai penyangga untuk menyalurkan gaya-gaya yang bekerja padanya, banyak dipakai apabila sungainya sangat lebar dan geologinya baik.

Waduk beton berbentuk lengkung atau busur (concrete arch dam) adalah waduk beton yang direncanakan untuk menyalurkan gaya yang bekerja padanya melalui pangkal tebing (abutment) kiri dan kanan waduk.

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

Beberapa karakteristik waduk tipe beton :

 Tahan lama dan hampir tidak memerlukan perawatan

 Memerlukan kondisi geologi yang baik di lokasi waduk.

 Pelaksanaan memerlukan ketelitian yang tinggi.

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

(34)

Tipe bendungan berdasarkan penggunaannya :

1. Bendungan penampung air (storage dam) adalah bendungan yang digunakan untuk menyimpan air pada masa surplus dan dipergunakan pada masa kekurangan. Termasuk dalam bendungan penampung adalah tujuan rekreasi, perikanan, pengendali banjir dan lain-lain.

2. Bendungan pembelok (diversion dam) adalah bendungan yang digunakan untuk meninggikan muka air, biasanya untuk keperluan mengalirkan air ke dalam system aliran menuju ke tempat yang memerlukan. Untuk itu bendungan pengelak mempumyai ketinggggian yang kecil dan tidak ada waduk. Termasuk dalam bendungan pengelak ini adalah bendung (weir) dan bendung gerak (barrage).

3. Bendungan penahan (detention dam) adalah bendungan yang digunakan unuk memperlambat dan mengusahakan seminimal mungkin efek aliran banjir yang mendadak. Dengan cara menyimpan air selama banjir dan melepaskannya secara berangsur-angsur dengan laju aliran yang aman. Pada umumnya ada dua tipe bendungan penampung

 Air ditampung sementara, kemudian dilepas melalui pelepasan (outlet) secara berangsur-angsur sesuai dengan kapasitas sungaihilir.

 Air tidak dialirkan dan tidak ada bangunan pelepasan. Air yang tertahan dibiarkan meresap kedalam tanah sebagai air tanah.

Tipe bendungan berdasarkan jalannya air :

1. Bendungan untuk dilewati air (overflow dam) adalah

bendungan

yang dibangun untuk dilimpasi air, misalnya pada

bangunan pelimpah.

(35)

10/10/2016

35 Bangunan Pelimpah

Pelimpah pada bangunan utama bangunan penampung berfungsi untuk mengalirkan air banjir dari waduk bila waduk penuh. Ada beberapa tipe pelimpah :

1. Pelimpah Terjunan (overflow outflow) Pelimpah jenis ini bentuknya menyerupai tubuh bendung tetap, yaitu air lewat di atas mercu.

2. Pelimpah Samping Aliran air setelah melewati mercu bendung dialirkan melelui saluran yang sejajar dengan mercu. Pelimpah samping sesuai untuk bendungan urugan tanah atau urugan batu.

3. Pelimpah Peluncur (chute spillway) Pelimpah peluncur merupakan salah satu bangunan yang digunakan untuk mengalirkan kelebihan air waduk melalui saluran terbuka yang mempunyai kemiringan besar (curam), dan disebut peluncur. Pada umumnya jenis pelimpah ini dibangun terpisah dengan bendungannya dan sering digunakan pada bendungan jenis urugan.

(36)

Istilah Dan Definisi

1. Daerah pengaliran sungai (DPS) adalah suatu kesatuan wilayah tata air yang terbentuk secara alamiah terutama dibatasi oleh punggung-punggung bukit dimana air meresap dan atau mengalir dalam suatu sistem pengaliran melalui lahan, anak sungai dan sungai induknya.

2. Debit aliran adalah volume air yang mengalir melalui penampang melintang sungai atau saluran dalam satuan waktu tertentu, dinyatakan dalam satuan l/det atau m3/det. 3. Kapasitas tampungan (storage capacity) adalah kemampuan suatu waduk menampung

sejumlah air sampai pada tinggi normal.

4. Tinggi normal adalah elevasi muka air sampai elevasi mercu, dinyatakan dalam satuan meter (m).

5. Tinggi muka air minimum adalah elevasi muka air terendah suatu waduk. Pada elevasiini waduk tidak dapat dioperasikan lagi. Satuan yang dipakai adalah meter (m).

6. Tinggi Muka Air (TMA) waduk adalah tinggi muka air waduk atau danau yang diukurdengan alat ukur yang dipasang di tepinya. TMA waduk berkaitan/dihubungkan dengan volume atau luas permukaan waduk atau danau.

7. Luas genangan adalah luas permukaan genangan air dalam suatu waduk atau danau. Satuan yang dipergunakan biasanya hektar (ha) atau kilometer persegi (km2).

Istilah Dan Definisi

1. Kurva elevasi–luas permukaan waduk–tampungan adalah kurva yang menggambarkan hubungan antara Tinggi Muka Air (TMA), luas permukaan waduk dan volume waduk.

2. Pola operasi waduk adalah patokan operasional bulanan suatu waduk di mana debit air yang dikeluarkan oleh waduk harus mengikuti ketentuan agar elevasinya terjaga sesuai dengan rancangan. 3. Tahun normal adalah tahun pada saat debit air yang masuk ke waduk merupakandebit rata-rata dari

data pengamatan yang terjadi, yang deviasinya berkisar antara nilai ratarata+ σ y sampai -σ y. Nilaiσ adalah standar deviasinya dan y adalah suatu besaran yang tergantung dari resiko dan tingkat akurasi yang diinginkan.

4. Tahun basah adalah tahun pada saat debit air yang masuk ke waduk merupakan debit yang lebih besar atau sama dengan debit rata-rata ditambah denganσ y

5. Tahun kering adalah tahun pada saat debit air masuk ke waduk merupakan debit yang lebih kecil atau sama besarnya debit rata-rata dikurangi dengan σ y

6. Tampungan efektif adalah suatu wadah yang muka airnya terletak antara tinggi mukaair normal dan tinggi muka air minimum.

(37)

10/10/2016

(38)

(39)

10/10/2016

(40)

(41)

10/10/2016

(42)

(43)

10/10/2016

(44)

(45)

10/10/2016

(46)

Permasalahan di Tikungan Sungai

• Kecepatan maksimum berada dekat dengan tebing

sungai pada sisi luar

• Terjadi gerusan pada daerah tebing pada sisi luar

tikungan.

(47)

10/10/2016

47

Pergerakan aliran yang membentuk alur

spiral pada suatu tikungan sungai.

Arah aliran utama

Lokasi deposisi Lokasi erosi

Arus memutar, pada suatu bidang transversal.

(48)

(49)

10/10/2016

49 Krib tiang pancang

(50)

Penanggulangan Gerusan Dengan Groin / Krib

Beberapa tujuan pemasangan groin/krib:

• Mengatur arah arus sungai

• Mengurangi kecepatan arus air di dekat tebing sungai

(redistribusi profil kecepatan arus)

• Mempertahankan lebar dan kedalaman air pada alur

sungai

• Mengkonsentrasikan arus sungai dan memudahkan

pengambilan/penyadapan air.

Jenis groin/krib:

• Permeable: Air dapat melalui krib, contohnya krib

tiang pancang dan type rangka

(51)

10/10/2016

(52)

Pemilihan Jenis Krib

Pertimbangan pemilihan jenis krib dari segi material maupun sifat hidraulik berdasarkan:

• Kondisi fisik: jenis sungai, geometri sungai dan kondisi geoteknis sungai.

• Pertimbangan tujuan pemasangan:

– Untuk perlindungan tebing: krib tiang pancang

– Untuk perlindungan tebing dengan pertimbangan estetika: pasangan batu – Untuk perlindungan tebing bersifat sementara: krib kayu

– Untuk pengarah aliran: krib kedap air • Kondisi tanah:

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

• Kondisi lapangan

– Pada tebing yang relatif tinggi: menggunakan krib tiang pancang

– Pada tebing yang relatif rendah: menggunakan krib pasangan batu, krib bronjong – Mempertimbangkan ketersediaan material di lokasi

Contoh:

Diketahui: Jari-jari luar R = 1.913 m, dengan lebar sungai rata-rata 335 m. Rencanakan perlindungan tebing yang sesuai!

Penyelesaian:

• Alternatif untuk mengatasi masalah erosi tebing dipilih sesuai dengan keadaan daya dukung tanah dan metoda perlindungan yang dikehendaki.