OPTIMASI OPERASIONAL WADUK WONOREJO SEBAGAI WADUK SERBAGUNA MENGGUNAKAN PROGRAM DINAMIK

Transkripsi

1 OPIMASI OPEASIONAL WADUK WONOEJO SEBAGAI WADUK SEBAGUNA MENGGUNAKAN POGAM DINAMIK Dwi Indiyani 1, Pof. D. I. Nadjadji Anwa, MSc 2, D. I. Edijano 2 1 Mahasiswa Pascasajana eknik Sipil Juusan Hidoinfomaik FSP-IS Jl. Gebang Puih 80 Suabaya cebing@ce.is.ac.id 2 Dosen Juusan eknik Sipil FSP-IS ABSAK Waduk Wonoejo meupakan salah sau waduk di Sungai Banas Hulu epanya eleak di Kali Gondang, kuang lebih 16 km sebelah baa Koa ulungagung epanya di Desa Wonoejo Kecamaan Pagewojo. Waduk ini befungsi sebagai waduk ahunan yang diopeasikan sebagai penyuplai keesediaan ai di daeah Suabaya dan sekianya sebesa 8,02 m 3 /deik, pembangki enaga lisik sebesa 6,020 MW dan pengendali banji unuk daeah ulungagung. Waduk Wonoejo mulai diopeasikan ahun 2001, waduk ini dihaapkan dapa memenuhi kebuuhan masyaaka ulungagung dan sekianya sebagai waduk sebaguna sehingga pelu opimasi opeasional waduk yang lebih elii. Dalam menyelesaikan pemasalahan yang ejadi pada peneliian ini beujuan unuk menenukan kaakeisik inflow dan ouflow, menenukan paamee-paamee yang mempengauhi pembenukan model, menenukan model opimasi opeasional waduk sebagai waduk sebaguna dan kemudian dilakukan uji veivikasi model. Peneliian ini diawali dengan sudi lieau, pengumpulan daa, analisa daa, pembenukan model dengan dynamic pogamming dan yang eakhi evaluasi model. Dimana dalam peneliian ini beujuan mengopimasikan opeasional Waduk Wonoejo sebagai waduk sebaguna. Sea dapa digunakan sebagai dasa eoi unuk sisem pengopeasian waduk di daeah lain yang mempunyai pemasalahan yang sama. Kaa kunci : waduk, opimasi, dynamic pogamming. PENDAHULUAN Ai sebagai salah sau sumbe daya alam yang mempunyai keebaasan-keebaasan dai segi jumlah, uang maupun waku. Menginga keebaasan esedianya ai esebu, maka poensi ai yang ada haus dimanfaakan dengan sebaiknya. Dalam hal ini adalah pemanfaaan ai secaa opimal. Unuk dapa meealisasi hal esebu, dipelukan saana dan pasaana pendukungsebaiknya. Dalam hal ini adalah pemanfaaan ai secaa opim, dianaanya dengan pembangunan waduk. Dengan adanya waduk maka kelebihan ai pada musim hujan dapa diampung dan dimanfaakan selama musim kemaau sea dapa sebagai pengendali banji pada musim penghujan. Waduk yang dibangun unuk melayani bebagai kebuuhan dengan ingka pioias dan keunungan bebeda memelukan pengopeasian yang elii. Waduk Wonoejo meupakan salah sau waduk di Sungai Banas Hulu eleak di Kali Gondang, kuang lebih 16 km sebelah baa Koa ulungagung epanya di Desa Wonoejo Kecamaan Pagewojo yang dibangun pada ahun Waduk ini befungsi sebagai waduk ahunan yang diopeasikan sebagai penyuplai keesediaan ai di daeah Suabaya dan sekianya sebesa 8,02 m 3 /deik, pembangki enaga lisik sebesa 6,020 MW, pengendali banji unuk daeah ulungagung, dan paiwisaa. Waduk Wonoejo mulai diopeasikan ahun 2001, waduk ini dihaapkan dapa memenuhi kebuuhan masyaaka ulungagung dan sekianya sebagai waduk sebaguna sehingga pelu opimasi opeasional waduk yang lebih elii. Bebagai meode elah dikembangkan unuk mengopimasi ampungan waduk, dianaanya : peneapan pogam linie, pogam non linie dan pogam dinamik. Penyusunan suau model opeasi waduk sanga eganung pada sisem dan fungsi dai waduk yang diinjau. Pada umumnya suau sisem waduk ISBN mempunyai kaakeisik khusus yang pelu dipeimbangkan dalam penyusunan model. Sehingga idak ada model yang belaku umum dalam bebagai sisem. Maka dai pemasalahan di aas dapa digunakan sebagai bahan peneliian dengan judul Opimasi Opeasional Waduk Wonoejo sebagai Waduk Sebaguna Menggunakan Pogam Dinamik. Hal ini dihaapkan dapa membei gambaan enang peningkaan kebehasilan dalam poduksi unuk Koa ulungagung dan sekianya. Dai pemasalahan esebu maka dapa dibua peumusan masalah unuk peneliian ini yaiu 1. Kaakeisik inflow dan ouflow Waduk Wonoejo. 2. Paamee-paamee apasaja yang mempengauhi pemodelan opeasional Waduk Wonoejo. 3. Model opimasi waduk sebagai waduk sebaguna. 4. ingka efekifias yang dihasilkan dai model pengopeasian Waduk Wonoejo ehadap kondisi akualnya. Baasan - baasan yang diambil dalam peneliian ini adalah : 1. Sisem waduk yang diinjau adalah Waduk Wonoejo sebagai waduk sebaguna. 2. Sisem opeasi Waduk Wonoejo dengan pemanfaaan ai unuk wae suplai, hido powe, dan inseam flow. 3. Peneliian hanya diinjau pada Waduk Wonoejo bukan sau sisem. Peneliian ini beujuan unuk mengeahui sisem pengopeasian Waduk Wonoejo yang bau, sehingga Waduk Wonoejo dapa befungsi sebagai waduk sebaguna secaa opimal. Hasil dai peneliian ini dapa digunakan sebagai dasa eoi unuk sisem pengopeasian waduk di daeah lain yang mempunyai pemasalahan yang sama. MEODE Kegiaan yang selalu dihadapi dalam peencanaan maupun pengelolahan ai adalah kebeadaan ai, yaiu ai yang elalu banyak dan ai yang elalu sediki. Kenyaaan ini menimbulkan inisiaif unuk A-323

2 membangun bangunan ai dianaanya waduk yang meupakan suau upaya pengendalian dan pemanfaaan sumbe daya ai sesuai kebuuhan dai sinilah dipelukan suau pedoman pengopeasian waduk yang opimal dengan memanfaakan yang maksimal. Ada bebeapa pendekaan dasa yang dapa dipakai dalam peencanaan dai sysem waduk 1 : 1. Meode sedehana anpa melakukan analisis, eapi didasakan pada kuva hubungan anaa peluang kejadian dan hasil poduksi. Caa ini khusus unuk sau waduk unggalguna dan analisis hanya unuk peiode kiis. 2. Analisis simulasi, bias dilakukan unuk waduk sebaguna dengan memasukkan unsue sokasik dan dinamik dai sysem waduk. 3. Analisa opimasi, sanga eganung pada kemampuan peencanaan unuk memanipulasi vaiable peancangan dan kebijaksanaan pengopeasian dengan caa yang efisien. Opimasi meupakan suau poses unuk memilih aau mencai nilsai-nilai vaiable aga didapakan nilai opimal dai fungsi ujuan sea memenuhi kendalakendala maeial baku sebagai masukan menjadi sesuau yang lebih bemanfaa sebagai keluaan. Secaa umum sasaan model opimasi sysem ini adalah memaksimalkan oal pendapaan besih selama seaun, sedangkan kendala yang haus dipenuhi adalah : 1. Debi minimum sungai unuk hido powe. 2. kebuuhan minimum suplai ai baku ke Suabaya. 3. Kebuuhan minimum pada inseam flow Banyak alenaive yang memungkinkan unuk digunakan sebagai usaha dalam pemenuhan kebuuhan, sedangkan iap-iap usulan yang ada mempunyai kekuangan dan kelebihan sesuai dengan kaakeisik dan fungsi uamanya, maka pelu dilakukan evaluasi ehadap usulan esebu. Unuk peneliian ini dipegunakan meode yang besifa kuaniaif yaiu Pogam Dinamik. Masalaah-masalah opimasi dalam usaha pengaian lebih seing besifa non limie. Salah sau meode unuk menyelesaikan adalah dengan menggunakan Pogam Dinamik. Oang yang menemukan dan mempekenalkan PD ini adalah ichad Bellman. idak sepei linie pogamming yang mempunyai posedu penyelesaian sanda sepei Simplex, maka pada Pogam Dinamik idak ada posedu penyelesaian yang sanda, dimana konsep dasa posedu penyelesaian adalah sebagai beiku [10] : 1. Dikomposisikan poblem menjadi sub poblem. 2. Komposisi non opimal secaa oomais eeliminasi. 3. Sub poblem-sub poblem dihubungkan sau sama lain sedemikian upa, sehingga idak edapa kemungkinan unuk mengopimasi kombinasikombinasi yang idak feasible. Jadi dalam hal ini, kepuusan yang menyangku suau pesoalan yang disebu dengan ahap, kemudian memecahkan iap ahap dengan mengopimalkan kepuusan aas iap ahap sampai seluuh pesoalan elah epecahkan. Kepuusan opimal aas seluuh pesoalan adalah lkumpulan dai sejumlah kepuusan opimal aas seluuh ahap yang kemudian disebu kebijaksanaan opimal aas seluuh ahap yang kemudian disebu kebijaksasnan opimal. Elemenelemen dai Pogam Dinamik dapa digambakan sebagai beiku [10] : 1 ( 1) 2 ( 2) S 1 S 2 S 3 S -1 S S -1 S ( ) Gamba 1. Elemen-elemen Pogam Dinamik 1. ahap/sage () -1 ( -1 ) ( ) Adal;ah bagian dai poblem dimana kepuusan (decision) diambil. Jika suau poblem dapa dipecahpecah menjadi ahap sub poblem, maka ahap meupakan peiode (12 bulan). 2. Vaiabel kepuusan/decision vaiable( ) Adalah kepuusan diambil pada seiap ahap. Bayaknya vaiable kepuusan pada iap ahap bias lebih dai sau. Dalam hal ini, maka vaiable kepuusan beupa besanya lepasan debi yang dilakukan oleh waduk unuk ahap eenu. 3. Sae vaiable (S) Adalah vaiabel yang memiliki penjelasan sae dai sysem yang behubungan dengan ahap ke-n. Fungsi daipada sae vaiable adalah menghubungkan ahapahap sau dengan yang lain. Dalam hal ini, maka sae vaiable adalah vaiabel yang memiliki penjelasan sae dai sysem yang behubungan dengan ahap ken. Fungsi daipada sae vaiable adalah menghubungkan ahap-ahap sau dengan yang lain. Dalam hal ini, maka sae vaiable bisa beupa volume ai di waduk aau elevasi muka ai waduk. 4. Sage eun funcion ( ) Adalah ukuan scala dai hasil kepuusan yang diambil pada seiap ahap yang meupakan fungsi dai S, S +1,. S, S, 1 (1) Dalam hal ini, maka sage eun beupa keunungan besih dai pemakaian ai unuk wae suplai dan hydopowe. 5. Sage ansfomaion aau sae ansiion ( ) Adalah hubungan : S S, 1.. (2) Dal;am hal ini, maka sage ansfomaion beupa pesamaan koninuias (wae balance) pada Waduk Wonoejo. -1 A-324 Semina Nasional Aplikasi eknologi Pasaana Wilayah 2009

3 Kaakeisik-kaakeisik opeasional dai penyelesaian Pogam Dinamik adalah sebagai beiku : 1. Poblem dipecah menjadi ahap-ahap (sage) dengan vaiabel-vaiabel kepuusan pada seiap ahap. 2. Seiap ahap mempunyai sejumlah sub sage dan seiap sub sage mempunyai sae. 3. Efek daipada kepuusan diiap ahap adalah menghasilkan eun bedasakan fungsi sage eun, menansfomasikan sae vaiable sekaang menjadi sae vaiable unuk ahap beikunya lewa sage ansfomaion. 4. Unuk sae yang sekaang, maka kepuusankepuusan unuk ahap-ahap beikunya idak eganung pada kepuusan-kepuusan yang elah diambil (pada ahap-ahap sebelumnya). Ini yang disebu pinsip opimaliy dai Bellman, yang meupakan dasa dai Pogam Dinamik. 5. Penyelesaian Pogam Dinamik dimulai dai ahap awal dan begeak ke ahap akhi (fowad ecusive) aau sebaliknya (backwad ecusive). 6. Pada fowad ecusive, maka iunuk seiap ahap enukan kebijaksanaan opimal bedasakan aas kebijaksanaan opimal dai ahap sebelumnya dan fungsi ujuan. ujuan/objecive dai opimasi suau waduk adalah unuk mencai jalu/ha kondisi ampungan ai di waduk selama seahun (12 bln = 12 hp/sage), dimana jalu/pah ini akan menghasilkan eun yang maksimum, maka jalu ini disebu sebagai jalu opimal. Unuk mencai jalu yang opimal ini (unuk suau debi inflow dengan kendala eyenu), maka dilakukan diskeisasi ehadap sae space (yang dalam hal ini adalah ampunganakif waduk). Jadi sae space (ampungan akif waduk) dibagi menjadi gid-gid. Apabila kondisi ampungan pada awal ahun haus kembali sama pada akhi ahun, maka diskeisasi sae space dai ampungan waduk dapa digambakan sepei yang diunjukkan pada Gamba 2. Pada Gamba 2 pembagian (diskeisasi) dai ampungan akif waduk sebanyak 13 iik sae (aau 12 gid). Unuk conoh pada gamba esebu di aas, maka pada iap ahap sau sage edapa 2,32981x10 13 jalu/pah. HASIL DAN PEMBAHASAN Peneliian ini meupakan peneliian deskipif, beupa analisa pemodelan opeasional waduk di ulungagung Desa Wonoejo Kecamaan Pagewojo. Sehingga vaiable peneliian adalah debi masuk waduk (inflow), debi keluaan (elease) dai waduk Wonoejo unuk wae suplay ke Suabaya (8,02 m 3 /d), inseam flow dan hido powe, sebagai nilai jual ai unuk masing-masing pemanfaaan. Meode Pogam Dinamik yang akan disajikan dalam sudi ini adalah unuk memaksimalkan pendapaan besih, dengan pebandingan ehadap kebuuhan ai ISBN wae suplai dan hido powe. Oleh kaena iu didalam peneapan meode peneliian sudi dapa dijelaskan sepei ske Gamba 3. Pendekaan dinamik dai suku epeinci sebagai beiku : a. Sage eun Funcion Sage 1 Monh ws in hp ws, Sage 2 Monh 2 in,, D hp,, D ws, in,, D, E hp,, E Sage 3 Monh 3 ws, in,, E hp, ws, in, Sage 4 Monh 4 hp,.. (3) Sage 11 Monh 11 Sage 12 Monh S 0 S 0 S 0 +Q in- = S S 1 +Q in- = S 2 S 2 +Q in- = S 3 S 3 +Q in- = S 4 Gamba 2 Diskeisasi sae space b. Fungsi Sage ansiion S 11+Q in- = S 12 S 12+Q in - = S13 S S QF PP EV, 1,2,.....(4) 1 Dengan syaa K S K, 1,2,... d c. umus fowod ecusive Max S, S S, unuk 2,..., Max 1 S 1 S, unuk (5) 1.(6) Kegiaan pemelihan melipui bebeapa kegiaan uama yaiu : - Invenaisasi dan pengumpulan daa suku - Pemodelan pola opeasi waduk Wonoejo A-325

4 Evapo aion, Inflo w, Suface Pecipiaio Gamba 3. Suku pengolahan ai dai Waduk Wonoejo Kegiaan invenaisasi dan pengumpulan daa sekunde, unuk mendukung pemodelan dilakukan ehadap daa yang bekaian dengan vaiable peneliian yaiu : Daa DAS Kali Gondang di ulungagung Daa Waduk Wonoejo Daa inflow dan ouflow Waduk Wonoejo Daa poduksi ai minum baku dan poduksi pembangki lisik Gamba gafik lengkung kapasias Analisa dalam sudi ini melipui kegiaan pehiungan analisa debi masuk ke waduk, pemilihan daa inflow unuk opimasi, analisa kebuuhan ai baku dan analisa simulasi waduk ujuan daipada opimasi adalah memaksimumkan pendapaan selama sau ahun opeasi (12 ahap), yaiu pendapaan buo ahunan dikuangi biaya ahunan unuk biaya poduksi. Unuk mendapakan fungsi ujuan dan fungsi kandala pogam dinamik dipelukan daa hasil analisa sea asumsi daa sebagai beiku : Masukan debi, kaena keebaasan daa debi maka digunakan daa ne inflow 10 haian yang dijadikan debi bulanan Losses, pada waduk (evapoasi, pekolasi dan embasan pada ubuh bendungan) dianggap konsan sepanjang ahun dengan elevasi waduk eenu dalam pehiungan idak dimasukkan, dengan asumsi bahwa anaa hujan yang ejadi di waduk, evapoasi dan pekolasi/embesan waduk dianggap balance (diasumsikan sama dengan nol) Konvesi haga, haga hasil poduksi ia baku dipeoleh dai haga pasa. Langkah-langkah pendekaan uama unuk poses simulasi meupakan penyedehanaan dai bebeapa kemungkinan poses yang ejadi. Pada sudi ini dilakukan pendekaan sebagai beiku : Poses simulasi, dilakukan sepanjang 30 ahun daa uunan, dengan anggap dapa mewakili poses yang sebenanya. Losses (kehilangan volume ai pada pose evapoasi, pekolasi dan embesan pada ubuh bending) bedasakan esimasi lapangan sebesa nol. Kegagalan ehadap age pogam dinamik pada poses simulasi diinjau bila inflow secaa hisois maupun bangkian yang elah dikuangi Losses sesuai waku dan age lebih kecil dai pada age yang dihasilkan pada pogam dinamik. A-326 S s oag ele ase, Geneae hydopowe Maximise NB B L D G E i i i, i, i, i, i Semina Nasional Aplikasi eknologi Pasaana Wilayah 2009 C K NB = jumlah pendapaan besih (p) i = ahun = bulan B i ( i ) = pendapaan ahun ke i dai age alokas ahun ke i (p) D i, = kekuangan pesediaan ai ahun ke i peiode (m 3 /bln) L i, = kehilangan pesediaan ai ahun ke i peiode (p) E i, = kelebihan pesediaan ai ahun ke i peiode (m 3 /bln) G i, = penambahan pesediaan ai ahun ke i peiode (p) K = kapasias waduk (m 3 /bln) C = biaya opeasional (p) Baasan dasa dalam pemasalahan ini adalah : 1. Mass balance S S QF PP EV unuk semua.(7) 1..(7) 2. Hubungan anaa oal pelepasan ( ) dan pelepasan dai bebeapa ujuan, unuk semua ws, in,..(8) hp, in, unuk semua ws, = pelepasan unuk wae supply (m 3 /bln) in, = pelepasan unuk inseam flow equiemen (m 3 /bln) = pelepasan unuk (m 3 /bln) hp, 3. Kapasias waduk dan iap hubungan peiode ampungan S K K unuk semua d Dimana Kd adalah ampungan mai (dead soage). 4. Pesediaan ai dan age alokasi D E unuk semua (9), ws, ws, ws ws, D ws, = kekuangan pesediaan ai unuk wae supply selama peiode (m 3 /bln) E ws, = kelebihan pesediaan ai unuk wae s upply selama peiode (m 3 /bln) ws, = age alokasi unuk wae supply selama peiode (m 3 /bln) 5. Baas muka ai (inseam flow) dan age alokasi. D E, unuk semua (10) in, in, in, in, EV

5 D in, = kekuangan pesediaan ai unuk inseam flow selama peiode (m 3 /bln) E in, = kelebihan pesediaan ai unuk inseam flow selama peiode (m 3 /bln) in, = age alokasi unuk inseam flow selama peiode (m 3 /bln) 6. Pesediaan ai unuk pembangki enaga lisik dan age alokasi. e k h K S, K S D E, unuk semua..(11) p hp, d d 1 hp, hp, hp, ep = plan efficiency (unuk hydopowe %; [10]) k = faco pengubah h = beda inggi anaa upseam wae suface dan downseam ubin (m) D hp, = kekuangan pesediaan ai unuk hidopowe selama peiode (m 3 /bln) E hp, = kelebihan pesediaan ai unuk hidopowe selama peiode (m 3 /bln) hp, = age alokasi unuk hidopowe selama peiode (m 3 /bln) KESIMPULAN Inpu daa yaiu kebuuhan ai baku dan hidopowe meupakan hasil sudy dan peencanaan yang elah dilaksanakan waku yang lalu dan vaiable ekonomi dianaanya hasil poduksi sea biaya poduksi bedasakan haga dai kondisi pasa seempa. Hasil pehiungan pemanfaaan ai waduk dengan pogam dinamik opeasi Waduk Wonoejodiencanakan menggunakan ools sofwae Hec-5. Sebab dalam penulisan makalah ini, peneliian ini belum sampai ahap unning daa ke sofwae hanya menunjukkan model opimasi opeasional Pogam Dinamik Waduk Wonoejo sebagai waduk sebaguna. [3] Bedien, Philip B dan Hube, Wayne C, (1992), Hydology and Floodplain Analysis, 2 nd ediion, Addison-Weley Pubishing Company, New Yok. [4] Chow, Ven e, (1959), Hidolika Saluan ebuka, ejemahan, Elangga, Jakaa. [5] Enanda, Heu. (2000). Model Opimasi Sisem Pembagian Ai Waduk Gondang dengan Menggunakan Kombinasi Pogam Linie dan Linie Inege, esis Magise, Insiu eknologi Sepuluh Nopembe, Suabaya. [6] Haboe,, (1980), Inoducion o Dynamic Pogamming in esouces Planning and Opeaion, Sho Couse Febuay 1980, Peugia. [7] Hoggan, Daniel H, (1996), Compue-Assised Floodplain Hydology and Hydaulics, 2nd ediion, McGaw-Hill, New Yok. [8] Kuniawan, Apiano. (1998), Pengopeasian PLA Wonoejo diinjau dai Keesediaan Ai pada Waduk Wonoejo, eknik Sipil, Insiu eknologi Sepuluh Nopembe, Suabaya. [9] Linsley J, ay K, Kohle, Max A dan Paulhus, Joseph L.H, (1982), Hidologi unuk Insinyu, ejemahan, Edisi keiga, Elangga, Jakaa. [10] Mays, Lay W dan Yeou Koung ung, (1992), Hydosysem Engineeing and Managemen, Mc Gaw-Hill Company Inc, Singapoe [11] obeson, John A, Cassidy, John J dan Chaudhy, M. Hanif, (1997), Hydolic Engineeing, 2nd ediion, John Wiley & Sons, Inc., New Yok. [12] Sumadiman. (2000). Model Opimasi Pemanfaaan Ai Waduk Menggunakan Pogam Dinamik (Sudi Kasus Waduk Blega), esis Magise, Insiu eknologi Sepuluh Nopembe, Suabaya. [13] Wilson, E.M., (1993), Hidologi eknik, ejemahan, Edisi keempa, IB, Bandung. UCAPAN EIMA KASIH Unuk menyelesaikan peneliian ini, saya ucapkan eimakasih kepada oang ua, adik, dosen pembimbing Pof. D. I. Nadjadji Anwa, M.Sc. dan D. I. Edijano, sea eman-eman yang elah membanu baik moal maupun maei sehingga peneliian dapa elaksana dan semoga dapa eselessaikan dengan cepa. Sea saya ucapkan eima kasih kepada paniia penyelenggaa Semina Nasional dengan opic Aplikasi eknologi Pasaana Wilayah yang diadakan di Pogam Diploma eknim Sipil fakulas eknik Sipil dan Peencanaan Insiu eknologi Sepuluh Nopembe Suabaya. DAFA PUSAKA [1] Danauw,J.D, (1993), Junal Siem Waduk. [2] Aga I.W., (1985), Dinamik dan Inege Pogamming, BPFE, Yogyakaa. ISBN A-327

6 Halaman ini sengaja dikosongkan A-328 Semina Nasional Aplikasi eknologi Pasaana Wilayah 2009