PENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR (PSDA) Dosen : Fani Yayuk Supomo, ST., MT ATA 2011/2012
1. PENGERTIAN Waduk dibangun dengan membendung ( Impounding ) sebagian dari aliran permukaan (run-off) pada daerah pengaliran sungai (DPS) hulu dengan Konstruksi Bendungan (Dam) melintang di alur sungai. Prinsip dari penandon (storage) waduk dilakukan pada periode debit aliran masuk (in-flow) yang lebih besar dari permintaan (out-flow), jadi selama priode kebutuhan relatif lebih rendah. Ini berarti bahwa dengan air yang disimpan dan diparkir akan dapat menghasilkan tenaga air yang tetap (konstan) a.l : untuk : Pembangkit Listrik enaga Air atau Navigasi, dan kebutuhan lainnya, yaitu : Irigasi, air bersih, dll. Disamping untuk menanggulangi / mengurangi bahaya banjir di hilir. Dengan kata lain waduk dapat meningkatkan efisiensi penggunaan potensi air.
Fungsi atau manfaat waduk : a. Pelindung / Proteksi banjir. b. Air Tandon c. Menambah / memperbesar Debit Dasar ( base flow ) d. Memperbaiki Ekosistem atau Iklim dan mengurangi Polusi Air. e. Mengurangi penyebaran penyakit. f. Mereduksi kebutuhan tampang sungai di hilir bendung.
Akibat negatif / kelemahan yang merugikan atas dibuatnya waduk : a. Tergenangnya areal pertanian di lembah sungai yang subur. b. Pemindahan penduduk ( problem sosial ) c. Menurunnya kapasitas sungai pembilasan polusi dan garam d. Dampak negatif pada lingkungan / ekosistem disekitar waduk e. Tertahannya endapan lempung / pasir yang subur sebagai pupuk. f. Tergenangnya areal hutan pemindahan dan berkurangnya satwa serta flora dan fauna
2. KLASIFIKASI WADUK Waduk Dapat diklasifikasikan sesuai dasar tujuan yang akan dilayaninya, sbb. : Waduk Waduk Penandon Waduk Pengendakli Banjir Waduk Pendistribusi Waduk Serbaguna Waduk Penyeimbang Waduk Retarding Waduk Detension
2. KLASIFIKASI WADUK a) Waduk Penandon ( Storage Reservoir ) : Waduk Penandon juga disebut sebagai waduk konservasi, karena menyimpan air sewaktu periode aliran berlebih, sehingga dapat dipelihara pemenuhan air secara terus menerus sesuai kebutuhan yang direncanakan, yaitu a.l. : PLTA, Irigasi, Air bersih untuk perkotaan dan industri,dsb.
2. KLASIFIKASI WADUK b). Waduk Pengendali Banjir : Waduk Pengendali Banjir ini menahan sebagian volume air ( diluar kemampuan daya tampung alur sungai dihilir ) secara sementara atau selama banjir. Dan kemudian melepas / dialirkan kembali setelah banjir mereda, atau segera setelah kapasitas alur sungai dihilir memadahi untuk debit tersebut. Pada prinsipnya waduk ini untuk menurunkan tinggi / debit air banjir, sehingga mencegah meluapnya aliran sungai yang dapat merusak bangunan air yang ada dan berakibat akan merusak fasilitas umum dan bangunan-bangunan lainnya di daerah hilir.
2. KLASIFIKASI WADUK * Waduk Retarding yaitu waduk yang berfungsi untuk memperlambat banjir, dibuat dengan pintu keluar (outlet) untuk mengatur pelepasan debit yang agak fixed / tetap yang tidak lebih dari kemampuan alur sungai di hilir ( flood carrying capacity ). Bila tinggi air di waduk naik, besar debit yang dilepas tidak membahayakan daerah hilir. Hal ini biasanya dibuat pada sungai yang relatif kecil dan pada lokasi sungai di hulu untuk melindungi kota yang akan diamankan atau pada daerah hulu tempur ( confluence ) dua atau lebih alur sungai.
2. KLASIFIKASI WADUK * Waduk Detension yaitu waduk yang berfungsi untuk menahan banjir, dibuat dengan outlet yang berpintu sedemikian terdapat keluwesan lebih besar pada operasi dari waduk. Biasanya dipasang pintu tetap atau pintu klep. Bangunan ini sangat sesuai apabila areal yang diamankan bertambah luasanya dan daerah yang dilindungi terpencar.
2. KLASIFIKASI WADUK c). Waduk Distribusi : Waduk / Tandon Distribusi adalah waduk yang bertujuan untuk pelayanan penyediaan dan pendistribusian air untuk suatu kepentingan, misalnya untuk penyediaan air bersih kota. Kapasitas waduk terbatas, digunakan terutama untuk mengatasi fluktuasi permintaan / demand yang mungkin terjadi dalam periode yang singkat, yaitu untuk beberapa jam sampai beberapa hari. Atau untuk keadaan darurat. Air disimpan pada periode tidak ada permintaan atau kurang permintaan untuk memenuhi permintaan yang berlebih suatu debit kebutuhan yang konstan selama periode permintaan maksimum, sehingga dapat menjamin beroperasinya / kebutuhan air dengan hasil / produksi yang uniform / tetap.
2. KLASIFIKASI WADUK d). Waduk Serbaguna ( Multi Purpose Reservoir ) : Waduk Serbaguna atau disebut juga sebagai waduk Multi Use, yaitu waduk yang menyimpan dan melepaskan ( release ) air untuk mengatasi kombinasi dua atau lebih kegunaan-kegunaan potensi energi air, seperti Irigasi, PLTA, Pengendalian Banjir, Air Bersih untuk umum, Navigasi, Rekreasi, Perikanan, Lingkungan Hidup dan sebaginya. Karena banyak kegunaan, maka kapasitas waduk besar, sehingga dapat : 1. Menyediakan / menyimpan (Reserve) Air. 2. Menyediakan aliran yang tetap ( steady flow ). 3. Melepas debit tetap yang besar 4. Mensuply potensi tenaga air, untuk pembangkit listrik, dll.
2. KLASIFIKASI WADUK Secara umtum proyek serbaguna sebagian besar dapat membayar kembali biaya-biaya pembangunan / investasi waduk dari manfaat yang didapat, mulai pada periode awal setelah proyek beroperasi ( 1 s/d. 10 tahun ). Keuntungannya : Penanaman modal yang menguntungkan, disampin keperluan pokok. Manfaat maksimual dari air yang disimpan Banyak lagi manfaat langsung dan tidak langsung lainnya, seperti : pengembangan perikanan, pariwisata dan reservasi alam, dll.
2. KLASIFIKASI WADUK e). Waduk Penyeimbang ( Balancing Reservoir ) : Waduk Penyeimbang adalah waduk dengan kapasitas terbatas yang ditempatkan dihilir (subsidiary) waduk utama yang berfungsi untuk : 1. Menyimpan selisih air yang dikeluarkan / dikurangi kebu tuhandibagian hilir. 2. Memberi keluwesan operasi pada sistem pembagian aliran air. 3. Memungkinkan penyediaan yang teratur kepada penstok, sehingga dapat mengatasi kebutuhan yang bervariasi seperti misalnya pada turbin.
3 Zona zona Penyimpanan dari Waduk Muka air pada Kondisi debit rencana ± HWL Mercu Pelimpah Tandon banjir ± NWL Tandon hidup ( live storage ) Tampungan limbah Volume Hidup M.A. Min. ± LWL Head Max. u/ PLTA Tandon mati ( dead storage ) Dasar sungai / reservoir sebelum pembendungan Volume Mati Saluran Pengambilan/ Penguras Head Min.
3 Zona zona Penyimpanan dari Waduk a). Tandon Mati ( Dead Storage ) : Tandon mati disediakan untuk menangani deposisi sedimen yang berasal dari air yang mengandung sedimen dan akan mengendap di waduk, karena hanya sebagian kecil dari sedimen yang lewat bendung. Untuk waduk PLTA batas tandonan mati ini sekaligus sebagai head tenaga minimumnya. Volume tandon mati sama dengan volume sedimen yang diharapkan terdeposisi selama umur rencana dari waduk yang biasanya diambil 100 tahun. Level untuk tandon mati ini disebut level tandon mati ( dead storage level ) atau sering disebut low water level (LWL) dimana dibawahnya muka air di waduk ini tak boleh diturunkan lagi.
3 Zona zona Penyimpanan dari Waduk b). Tandon Hidup ( Live Storage / Effective Storage ) : Tandon hidup adalah kapasitas penyimpanan air dari reservoir diatas dari level tandon mati yang merupakan bagian yang dipakai dari tandonan total. Tandon hidup menjamin penyediaan air untuk periode spesifik memenuhi permintaan pokok, yaitu sperti : Irigasi, PLTA aitau Air Bersih. Kriteria pemenuhan dari kebutuhan yang biasanya dipakai untuk tandon hidup suatu waduk yang baik, adalah sbb. : 1. 75 % dari umur pemakaian waduk untuk proyek irigasi 2. 90 % dari umur pemakaian waduk untuk proyek PLTA 3. 100 % dari umur pemakaian waduk untuk proyek penyediaan air bersih.
3 Zona zona Penyimpanan dari Waduk c). Tandon Banjir : Tandon banjir adalah kapasitas penyimpanan air antara level normal ( NWL ) dan level maksimal / penuh ( HWL ) pada suatu waduk Tandon banjir bervariasi sejalan dengan kapasitas pelimpah ( spill way ) untuk banjir rencvana ( design flod ) tertentu. Jika ka[pasitas pelimpah sama dengan masukan banjir rencana, maka tidak ada tandon banjir lagi. Jadi level maksimum sama dengan level normal. Tandon Banjir Efektif adalah perbedaan antara : Jumlah air yang disimpan di waduk selama puncak banjir dan besarnya tandon alamiah.
3 Zona zona Penyimpanan dari Waduk atau dapat dinyatakan dalam persamaan, sbb.: V TBE = V WB - V alam dimana : V TBE V WB = Volume tandonan Banjir Efektive. = Jumlah air ( volume air ) yang disimpan di waduk selama periode reduksi puncak banjir V alam = Besarnya tandonan alamiah lembah pada periode yang sama pada keadaan sebelum waduk ada.
4. Menetapkan Kapasitas Suatu Waduk Kapasitas tandonan waduk dapat ditetapkan dengan hasil perhitungan dari data-data empiris inflow dari lapangan dan outflow ( kebutuhan / permintaan ) yang akan direncanakan secara analisis maupun grafis, yaitu anatara lain dengan : a. Secara Analisis Tabel Neraca Air. b. Secara Grafis Kurva Massa. catatan : *. Hasil Yang Aman ( Safe Yield ) atau ambilan dari waduk adalah banyaknya air yang dapat dilepaskan dari waduk dalam interval waktu tertentu. *. Interval waktu ini adalah bulan atau tahun untuk waduk konservasi yang besar. *. Contoh soal dan jawaban
5. Karakteristik Daya Tampung ( Kapasitas ) Waduk. Untuk menunjang keperluan perencanaan maupun pengoperasian waduk, perlu adanya informasi perhitungan yang cukup tentang karakteristik fisik dari suatu waduk. Informasinya mulai dari data hidrologi sampai dengan kurva massa dan rating cruve ( kurva hubungan antara elevasi dan volume tampungan / debit air serta luasnya muka air ).
6. Sedimentasi pada Waduk. Setiap aliran air sungai, baik sedikit maupun banyak akan mengandung bahan sedimen / suspensi. Bahan sedimen ini dapat berupa lumpur tersuspensi (suspended sediment) maupun butiran-butiran tanah, pasir, kerikil atau benda padat lainnya sebagai benda terangkut sepanjang dasar sungai (bed load). Sedimen ini wajib direncanakan untuk bangunan air khususnya waduk ( misalnya dengan ilmu angkutan sedimentasi ) dan gerakan dari perkembangan sedimentasi waduk dapat dilihat pada gambar berikut ini. Laju Sedimentasi dipengaruhi : tipe tanah, kemiringan daerah, penutupan vegetasi, karakter hujan dan tata guna tanah.
6. Sedimentasi pada Waduk. Gambar Ilustrasi Skematik Endapan Sedimen pada suatu Waduk Muka air Daerah relatif air jernih Saluran Pengambilan Delta Dasar waduk Aliran Densitas Sedimen Halus Saluran Penguras