Tugas Besar Psda_progress Final_kelompok 5.docx

LAPORAN TUGAS BESAR

SI – 4131 PENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR SEMESTER I TAHUN 2018/2019 Diajukan untuk memenuhi syarat kelulusan Mata Kuliah SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air

Dosen : Dr. Ir. Agung Wiyono HS, MS., M.Eng

Disusun oleh : Muhammad Rifki Putra

15015109

Leonardo Bagas Ernowo

15015026

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2018

LEMBAR PENGESAHAN SI-4131 PENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR SEMESTER I TAHUN 2018/2019

Diajukan untuk memenuhi syarat kelulusan Mata Kuliah SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air

Disusun oleh : Muhammad Rifki Putra

15015109

Leonardo Bagas

15015026

Telah disetujui dan disahkan oleh : Bandung, xx November 2018

Asisten

Dosen

Asrini

Dr. Ir. Agung Wiyono HS, MS., M.Eng NIP. 195906021986011001

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

KATA PENGANTAR Alhamdulillah, Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena hanya atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan ini. Laporan ini disusun untuk menyelesaikan mata kuliah Pengembangan Sumber Daya Air pada semester 7 tahun ajaran 2018/2019. Tujuan dari diberikannya kuliah ini adalah agar mahasiswa dapat lebih memahami dan mendapat gambaran mengenai Teknik Sipil di pekerjaan nantinya. Laporan kerja praktek ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan laporan ini. Maka dari itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada : 

Orang tua yang selalu mendukung dan mendoakan penulis dalam proses menyelesaikan laporan kerja praktek ini.



Dr. Ir. Agung Wiyono HS, MS., M.Engselaku dosen pembimbing kerja praktekyang selalu membimbing penulis dalam menyelesaikan kerja praktek ini.



Teman-teman Teknik Sipil 2015 yang saling memberi dukungan dan semangat.

Bandung, xx November 2018

Penulis

2

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... i KATA PENGANTAR ............................................................................................ 2 DAFTAR ISI ........................................................................................................... 3 DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. 5 DAFTAR TABEL ................................................................................................... 6 BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 7 1.1

Pengertian PSDA ................................................................................................. 7

1.2

Tujuan PSDA ........................................................................................................ 8

1.3

Kendala-kendala yang Dihapadi .......................................................................... 8

1.4

Pihak-pihak yang Berkepentingan ...................................................................... 9

1.5 Pihak-pihak yang Mungkin Mengalami Konflik ......................................................... 9

BAB II DAERAH ALIRAN SUNGAI COMAL - KECEPIT .............................. 11 2.1 Lokasi DAS Sungai Comal - Kecepit ......................................................................... 11 2.2 Luas DAS Sungai Comal - Kecepit ............................................................................ 11 2.3 Stasiun Pengukuran Curah Hujan Comal – Kecepit ................................................ 12 2.4 Data Hidrometerologi DAS Sungai Comal - Kecepit ................................................ 12

BAB III PENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR PADA DAS SUNGAI COMAL - KECEPIT ............................................................................................ 15 3.1 Tata Guna Lahan pada DAS Sungai Comal – Kecepit .............................................. 15 3.2 Alternatif Skenario Pengembangan Sumber Daya Air DAS Sungai Comal - Kecepit16

BAB IV PERHITUNGAN KETERSEDIAAN DAN KEBUTUHAN AIR ......... 17 4.1 Perhitungan Ketersedian Air Sungai Comal – Kecepit ............................................ 17 4.1.1 Metode Rasional .............................................................................................. 17 4.1.2 Metode NRECA................................................................................................. 20 4.1.3 Metode F. J. Mock ............................................................................................ 22 4.2 Pehitungan Kebutuhan Air ...................................................................................... 31 4.2.1 PLTA.................................................................................................................. 31 4.2.2 Air minum......................................................................................................... 33 4.2.3 Irigasi ................................................................................................................ 34 4.3 Water Balance ......................................................................................................... 34 4.4 Kebutuhan Prasarana Bangunan Air ....................................................................... 36

3

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 4.4.1 Dead Storage .................................................................................................... 36 4.4.2 Active / Life Storage ......................................................................................... 38 4.4.3 Umur Guna Waduk .......................................................................................... 43

BAB V OPTIMASI PEMANFAATAN AIR ........................................................ 44 5.1 Alternatif Tata Letak Bangunan Air ......................................................................... 44 5.2 Reservoir Routing .................................................................................................... 48 5.3 Operasi Waduk........................................................................................................ 55 5.4 Optimasi Waduk...................................................................................................... 61

BAB VI ANALISIS FINANSIAL ....................................................................... 64 6.1 Analisis Harga .......................................................................................................... 64 6.1 Analisis Cash Flow ................................................................................................... 65 6.1 Analisis Kelayakan ................................................................................................... 68 6.3.1 Net Presen Value (NPV) ................................................................................... 68 6.3.2 Benefit Cost Ratio (BCR) ................................................................................... 69 6.3.3 Internal Rate of Return (IRR)............................................................................ 69

BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 71 7.1 Kesimpulan .............................................................................................................. 71 7.2 Saran ....................................................................................................................... 73

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 75 LAMPIRAN .......................................................................................................... 76

4

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Luas DAS Sungai Comal - Kecepit.................................................. 11 Gambar 4. 2 Waduk .............................................................................................. 39 Gambar 5. 1 Sekma Tata Letak Bangunan Air Comal-Keceepit .......................... 46 Gambar 6. 1 Cashflow Pembangunan Waduk Pemali Juana ................................ 68

5

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Luas Daerah Pengaruh Stasiun ............................................................ 12 Tabel 2. 2 Curah Hujan Rata-Rata 10 Tahun ........................................................ 13 Tabel 2. 3 Temperatur Udara Rata- Rata .............................................................. 13 Tabel 2. 4 Kelembaban Udara Rata- Rata Bulanan .............................................. 13 Tabel 2. 5 Data Kecepatan Angin ......................................................................... 13 Tabel 2. 6 Data Penyinaran Matahari .................................................................... 14 Tabel 4. 1 Nilai Koefisien Limpasan (Pengaliran) oleh Imam Subarkah ............. 18 Tabel 4. 2 Nilai Koefisien Limpasan (Pengaliran) Mononobe ............................. 19 Tabel 4. 3 Hujan Limpasan ................................................................................... 23 Tabel 4. 4 Tabel penentuan nilai R berdasarkan posisi geografis stasiun ............. 24 Tabel 4. 5 Hubungan temperature dengan A, B, dan ea ....................................... 24 Tabel 4. 8 Water Balance ...................................................................................... 35 Tabel 4. 10 Spesifikasi Waduk dan Dat Kebutuhan Air ....................................... 40 Tabel 4. 11 Tabel Perhitungan Life Storage.......................................................... 41 Tabel 5. 1 Hubungan Elevasi, Luas Permukaan, dan Volume Tampungan .......... 47 Tabel 5. 2 Routing Reservoir (Elevasi, Head, Storage) ........................................ 50 Tabel 5. 3 Routing Reservoir ................................................................................ 53 Tabel 5. 4 Nilai Tinggi Jagaan .............................................................................. 55 Tabel 5. 2 Operasi Waduk ..................................................................................... 60 Tabel 5. 3 Optimasi Waduk .................................................................................. 62 Tabel 6. 1 Biaya Investasi Awal Waduk ............................................................... 64 Tabel 6. 2 Biaya Operasi dan Pemeliharaan ......................................................... 64 Tabel 6. 3 Pendapatan dari Air Baku .................................................................... 64 Tabel 6. 4 Pendapatan dari PLTA ......................................................................... 64 Tabel 6. 5 Pendapatan dari Irigasi ......................................................................... 65 Tabel 6. 6 Rekapitulasi Pemasukan dan Pengeluaran ........................................... 65 Tabel 6. 7 Arus Kas ............................................................................................... 66 Tabel 6. 8 Rekapan Arus Kas ................................................................................ 67 Tabel 6. 9 NPV Cash In dan Cash Out.................................................................. 69 Tabel 6. 10 NPV Suku Bunga ............................................................................... 70

6

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Pengertian PSDA PSDA kerat kaitannya dengan air, sumber daya air sendiri adalah air, sumber air, dan daya air yang terkandung di dalamnya. Sumber daya air merupakan sumber daya alam yang sangat diperlukan oleh manusia sepanjang masa dan menjadi bagian dari kebutuhan dasar manusia yang sangat penting. Semua kegiatan kehidupan manusia dari pangan hingga industri memerlukan air dengan kuantitas yang cukup dan kualitas yang sesuai dengan kebutuhannya. Sumber daya air yang terdiri atas air, sumber air, dan daya air memberikan manfaat untuk mewujudkan kesejahteraan bagi masyarakat di segala bidang baik sosial, ekonomi, budaya, politik maupun ketahanan nasional. Dalam UU No.7 Tahun 2004 tentang Sumber Daya Air juga sudah ditegaskan bahwa pada hakikatnya air tersebut mempunyai fungsi sosial, ekonomi dan lingkungan. a. Fungsi sosial yang dimaksud dalam UU No.7 tahun 2004 ini adalah pemanfaatan sumber daya air untuk kepentingan umum (minum, memasak, mencuci, mandi, dan pertanian); b. Fungsi lingkungan adalah pemanfaatan sumber daya air menjadi bagian dari ekosistem sekaligus sebagai tempat kelangsungan flora dan fauna; c. Fungsi ekonomi adalah pemanfaatan sumber daya air untuk menunjang kegiatan usaha. Mengingat akan pentingnya fungsi dan keberadaan air bagi manusia dalam menunjang kehidupan maka diperlukan suatu upaya dalam mengembangkan air sebagai sumber daya bagi manusia. Cara tersebut sering disebut sebagai PSDA (Pengembangan Sumber Daya Air). PSDA mempunyai pengertian sebagai ilmu yang mempelajari tentang Teknik Sumber Daya Air yaitu cara-cara memahami kuantitas, kualitas, jadwal ketersediaan, dan kebutuhan sumber daya air serta penanggulangan permasalahan yang ada. Hal ini merupakan upaya pendayagunaan 7

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 sumber-sumber air secara terpadu dengan upaya pengelolaan, pengendalian dan pelestariannya.

1.2 Tujuan PSDA Keberlanjutan adalah kata yang paling tepat dalam PSDA. Seperti yang kita ketahui bahwa air merupakan sumber daya alam yang melimpah dan terbaharui di bumi. Hal ini merupakan keuntungan untuk menjadikan air sebagai sumber energi yang berguna memenuhi berbagai kebutuhan manusia yang telah dijelaskan sebelumnya. Pengembangan sumber daya air diharapkan dapat dikembangkan lebih jauh dalam pemanfaatan, kelestarian, dan pengelolaan sumber daya air tersebut untuk kesejahteraan kehidupan manusia beserta alamnya. 1.3 Kendala-kendala yang Dihapadi Kendala dalam perencanaan Pengembangan Sumber Daya Air dapat dikategorikan dalam kendala teknis dan non teknis. Keduanya sangat mempengaruhi dalam perencanaan, berikut adalah kemungkinan kendala yang dapat terjadi. 1. Kendala teknis Kendala teknis adalah kendala yang berkaitan dengan hal-hal teknis dalam perencaaan PSDA. Kendala dalam hal ini mengacu kepada kendala dalam perancangan dan pelaksanaan dari rencana tersebut, dapat berupa pencarian data yang kurang aktual membuat pada akhirnya hasil perencanaan menjadi kurang akurat, hingga tingginya biaya konstruksi yang disebabkan oleh besarnya bahaya atau tingkat kesulitan dalam perencanaan. 2. Kendala non-teknis Kendala non-teknis berkaitan dengan hal yang tidak berkaitan dengan perancangan secara prosedur teknis. Umumnya kendala ini disebabkan oleh pengaruh lingkungan sosial, politik, dan ekonomi berkaitan dengan pihak-pihak yang memiliki kepentingan pada proyek Pengembangan Sumber Daya Air. Salah satu kendala non-teknis yaitu masalah pembebasan lahan

8

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

1.4 Pihak-pihak yang Berkepentingan Pihak – pihak yang berkepentingan dalam penggunaan sumber daya air, antara lain: 1. Pemerintah (Kabupaten Pemalang, Provinsi Jawa Tengah) atau pihak Swasta sebagai stakeholder dari proyek yang akan dikembangkan; 2. Perencana (konsultan); 3. Pelaksana (kontraktor); 4. Ditjen Sumber Daya Air, Departemen Pekerjaan Umum; 5. Balai Besar Wilayah Sungai Comal-Kecepit; 6. Masyarakat sekitar Sungai Comal-Kecepit; 7. Pihak-pihak penguna jasa pengembangan sumber daya air. Pihak-pihak tersebut berperan dalam usaha perencanaan, pembangunan, hingga operasional dan pemeliharaan 1.5 Pihak-pihak yang Mungkin Mengalami Konflik Setiap pihak dan hubungannya dengan pihak lain mungkin terdapat konflik. Namun, potensi konflik terbesar terdapat pada pihak masyarakat sekitar yang merasa

dirugikan

dengan

pembangunan

infrastruktur

sehingga

terjadi

keterlambatan pembangunan dan pemeliharaan yang buruk. Selain itu, masalah biaya sering menjadi kendala dalam mencapai kondisi yang optimum dan kontrol yang buruk. Pihak yag terkait dengan pengelolaan sumber daya air seperti pemerintah, perencana, pelaksana, Ditjen SDA, Departemen Pekerjaan Umum dan Perumahan, serta BBWS merupakan sebagai pihak penyelenggara. Di sisi lain, masyarakat dan pihak-pihak pengguna jasa merupakan sebagai pengguna. Maka, terdapat tiga kemungkianan pihak yang akan mengalami konflik, seperti: 1. Konflik antarpengguna (antarmasyarakat) 2. Konflik antarpenyelenggara (antarinstansi) 9

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 3. Konflik antara pengguna dan penyelenggara (masyarakat dan instansi pemerintah)

10

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

BAB II DAERAH ALIRAN SUNGAI COMAL - KECEPIT 2.1 Lokasi DAS Sungai Comal - Kecepit DAS Kali yang menjadi objek pengamatan pada tugas besar irigasi dan drainasi ini adalah DAS Sungai Comal – Kecepit. Objek pengamatan tersebut memiliki spesifikasi letak geografis sebagai berikut: -

Letak Geografis

: 06o59’00” LS dan 110o00’23” BT

-

Lokasi

: Provinsi Jawa Tengah, Indonesia

2.2 Luas DAS Sungai Comal - Kecepit Luas DAS Sungai Comal – Kecepit didapat melalui bantuan software Global Mapper dan WMS. Berdasarkan software tersebut, luas Sungai Comal – Kecepit adalah 125.46 km² seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 2. 1 Luas DAS Sungai Comal - Kecepit

11

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 2.3 Stasiun Pengukuran Curah Hujan Comal – Kecepit Dalam perhitungan curah hujan rata-rata wilayah dengan menggunakan metode Aritmatika dan dibutuhkan minimal tiga stasiun. Untuk DAS Comal Kecepit, 3 stasiun hujan yang dapat dianggap merepresentasikan curah hujan di lokasi DAS, yaitu Stasiun Warungpring, Stasiun Kemantran dan Stasiun Danawarih Berikut kootdinat lokasi dari ketiga stasiun. 1. Stasiun Warungpring

7.4’668” LS / 109.16’141” BT

2. Stasiun Kematran

6.53’53” LS / 109.11’14” BT

3. Stasiun Danawarih

7.7’997” LS / 109.13’250” BT

Kemudian dengan menggunakan metoda Thiesen dilakukan perhitungan luas daerah pengaruh dari tiap stasiun. Berikut hasil perhitungan luas daerah pengaruh stasiun. Tabel 2. 1 Luas Daerah Pengaruh Stasiun

2.4 Data Hidrometerologi DAS Sungai Comal - Kecepit Data-data hidrometerologi digunakan untuk menganalisis ketersedian air di suatu daerah. Salah satu data yang dibutuhkan adalah data curah hujan. Data curah hujan dari ketiga sasiun diatas adalah data curah hujan dari tahun 1998 hingga ahun 2007. Dari data curah hujan ketiga stasiun tersebut, kemudian dihitung curah hujan ratarata dengan menggunakan metode Polygon Thiesen. Berikut adalah data curah hujan yang telah didapatkan

12

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Tabel 2. 2 Curah Hujan Rata-Rata 10 Tahun

Selain data curah hujan, diperlukan juga data temperatur rata-rata, data lamanya penyinaran matahari rata-rata, data kelembaban rata-rata, dan data kecepatan angin. Tabel 2. 3 Temperatur Udara Rata- Rata o

Temperatur( C) Tahun 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Rata-rata Bulanan

Bulan Januari 26.6 26.8 26.5 27.3 26.9 26.7 27.5 27.1 26.6 27.7 26.970

Februari 27.2 25.7 27.3 26.5 26.8 26.9 26.5 27.2 27.1 26.9 26.810

Maret 27.1 27.3 26.7 27.4 27.5 26.9 27.1 27.4 27.1 27.2 27.170

April 27.1 27.5 27.4 27.3 28.4 28.3 27.8 28.2 27.4 27.8 27.720

Mei 27.97 27.97 27.97 27.97 27.97 27.97 27.3 28.8 27.9 28.8 28.062

Juni 27.6 27.1 27.8 28 27.3 27.6 26.6 28 27.3 28 27.530

Juli 27.16 27.16 27.16 27.16 27.16 27.16 27.8 27.5 27.3 27.9 27.346

Agustus 27.2 27.7 27.3 27.4 27.7 27.5 26.2 27.6 27.2 27.7 27.350

September 26.8 27.5 28.2 27.7 27.6 27.8 27.5 28.1 27.8 28.3 27.730

Oktober 28.7 28 27.7 28.4 28.3 28.6 28.9 28.2 28.9 28.7 28.440

November 28.1 27.7 27.5 27.8 27.5 27.6 27.4 28.3 29.5 28 27.940

Oktober 68 71 72 74 72 70 67 75 63 72 70.400

November 79 81 78 80 76 74 75 75 70 78 76.600

Desember 26.9 27 26.8 27.3 26.8 26.7 27.3 27 28.3 27.3 27.140

Tabel 2. 4 Kelembaban Udara Rata- Rata Bulanan Kelembaban( %) Tahun 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Rata-rata Bulanan

Januari 85 87 86 83 84 82 84 82 84 80 83.700

Februari 85 86 83 81 84 82 85 82 83 85 83.600

Maret 82 78 81 83 84 82 83 82 82 84 82.100

April 81 79 81 82 78 76 74 78 81 84 79.400

Mei 80 78 76 71 72 75 75 72 76 73 74.800

Bulan Juni 81 78 77 75 73 74 66 78 70 73 74.500

Juli 74 70 73 71 70 69 71 72 67 67 70.400

Agustus 72 69 74 72 69 68 66 70 64 67 69.100

September 72 73 71 68 69 67 67 72 61 65 68.500

Desember 83 85 81 80 82 83 83 83 80 81 82.100

Tabel 2. 5 Data Kecepatan Angin Kecepatan Angin (knots) Tahun 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Rata-rata Bulanan

Januari 2.88 2.46 2.49 1.98 2.9 2.41 1.8 1.1 2.7 2 2.272

Februari 2.37 3.01 2.49 2.5 2.54 3 2.1 2 2.5 2 2.451

Maret 1.87 1.92 2.07 1.99 1.96 1.88 1.4 2 2.3 3 2.039

April 2.02 1.89 1.73 1.82 1.96 1.84 3.5 2.5 0.7 2 1.996

Mei 1.99 2.52 2.6 2.33 2.51 2.39 3 4.9 2.3 3 2.754

Bulan Juni 2.34 2.46 2.31 2.5 2.47 2.31 2.3 2.4 2.2 2 2.329

Juli 2.84 2.49 2.33 2.56 2.47 2.52 4.9 2.1 2.8 3 2.801

Agustus 2.7 3.04 2.89 2.74 2.46 2.58 2.5 2.6 2.6 3 2.711

September 2.43 2.7 2.52 3.08 2.7 2.55 2.9 2 2.9 5 2.878

Oktober 2.98 3.12 2.64 2.5 2.3 2.4 2.4 1.1 2.8 2 2.424

November 2.22 2.4 1.94 2.03 1.84 1.89 1.7 1.6 2.4 1 1.902

Desember 2.46 1.99 1.74 1.86 2.26 2.48 1.1 1.5 2 2 1.939

13

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Tabel 2. 6 Data Penyinaran Matahari Intensitas Cahaya(%) Tahun 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Rata-rata Bulanan

Januari 33 81 65 45 72 46 63 60 36 55 55.600

Februari 40 59 46 55 62 48 41 66 64 45 52.600

Maret 66 61 46 64 58 66 55 68 55 47 58.600

April 52 56 57 70 56 68 85 80 79 46 64.900

Mei 73 82 65 72 67 70 79 87 74 83 75.200

Bulan Juni 78 62 72 65 69 73 90 80 84 76 74.900

Juli 74 69 70 68 66 72 93 85 93 90 78.000

Agustus 81 91 85 63 68 74 97 84 96 85 82.400

September 83 74 78 69 68 72 99 88 99 91 82.100

Oktober 81 56 89 72 66 69 95 78 95 81 78.200

November 62 38 56 58 61 63 75 70 90 71 64.400

Desember 65 54 64 55 68 59 37 31 30 43 50.600

14

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

BAB III PENGEMBANGAN SUMBER DAYA AIR PADA DAS SUNGAI COMAL - KECEPIT 3.1 Tata Guna Lahan pada DAS Sungai Comal – Kecepit DAS Sungai Comal-Kecepit mengalir di Kabupaten Pemalang, Jawa Tengah yang mempunyai peran dan fungsi yang sangat penting di antaranya sebagai penopang perkembangan perekonomian dan fungsi ekologis. Kawasan daerah yang berada pada Sub DAS Sungai Comal-Kecepit penggunaan lahannya terdiri dari pemukiman, sawah , tambak, hutan rakyat dan perkebunan. Namun perubahan alih fungsi lahan yang terjadi di Sub DAS Sungai Comal-Kecepit dari lahan pertanian menjadi lahan non pertanian mendorong masyarakat untuk mengusahakan aktivitas pertaniannya di daerah hulu, tentunya mengakibatkan tingkat bahaya erosi dan sedimentasi yang sangat tinggi. Dengan total Jumlah Penduduk di Kabupaten Pemalang pada tahun 2015 adalah 1.288.566 orang. Berikut adalah luas penggunaan lahan di Kabupaten Pemalang tahun 2015.

15

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 3.2 Alternatif Skenario Pengembangan Sumber Daya Air DAS Sungai Comal - Kecepit Penggunaan lahan DPS Comal-Kecepit secara garis besar dapat dikelompokkan menjadi sawah, permukiman dan daerah industri. Distribusi penggunaan lahan relatif menyebar mulai dari bagian hulu, tengah, hingga hilir. Pengembangan sumberdaya air yang dilakukan di DPS Comal-Kecepit dilakukan dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan penggunaan air sebagai berikut: •

Kebutuhan air untuk pembangkit listrik (PLTA)

•

Kebutuhan air untuk air minum

•

Kebutuhan air untuk irigasi Untuk memenuhi kebutuhan air diatas maka dibutuhkan analisis penentuan

alternatif skenario sehingga pengembangan sumber daya air Comal-Kecepit dapat optimum. Sebelum dapat ditentukan alternatif skenario terbaik diperlukan data masing-masing kebutuhan air tersebut. Dalam menentukan masing-masing kebutuhan air tersebut dibutuhkan data yang komprehensif mengenai kependudukan, sosial, ekenomi, dan sebagainya. Kenyataannya data-data tersebut tidak selalu tersedia bagi khalayak umum. Maka dalam menentukan besarnya kebutuhan air tersebut akan dipakai asumsi yang logis untuk menggantikan data yang tidak tersedia. Dalam laporan ini hanya akan ditinjau kebutuhan air minum dan irigasi. Sehingga untuk memenuhi kebutuhan air minum dan irigasi diperlukan sebuah waduk. Selain itu waduk yang direncanakan diasumsikan hanya untuk memenuhi kebutuhan air Kabupaten Pemalang untuk proyeksi 50 tahun.

16

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

BAB IV PERHITUNGAN KETERSEDIAAN DAN KEBUTUHAN AIR 4.1 Perhitungan Ketersedian Air Sungai Comal – Kecepit Ketersediaan air pada sungai dapat dihitung dengan berbagai cara, di antaranya menggunakan Metode Rasional, NRECA, dan F. J. Mock. 4.1.1 Metode Rasional Metode rasional adalah salah satu metode empiris yang sering digunakan untuk memperkirakan debit puncak (peak discharge). Dalam metode rasional, terdapat asumsi dasar yang digunakan yaitu bahwa curah hujan terjadi secara merata di seluruh daerah aliran dan waktu konsentrasi sama dengan durasi hujan. Metode Rasional menyatakan bahwa puncak limpasan pada suatu DAS akan diperoleh pada intensitas hujan maksimum yang lamanya sama dengan waktu konsentrasi (Tc). Waktu konsentrasi merupakan lamanya waktu yang diperlukan untuk pengaliran air dari yang paling ujung dari suatu DAS sampai ke outlet. Berikut merupakan persamaan yang digunakan dalam Metode Rasional. 𝑄=

𝑐×𝐼×𝐴 3,6

Keterangan: Q

= Debit Puncak banjir (m 3 / dt)

C

= Koefisien Limpasan ( 0 < C < 1 ) koefisien pengaliran yang tergantung pada tata guna lahan, kondisi tanah, kemiringan dan vegetasi penutup lahan

I

= Intensitas hujan maksimum dengan lama hujan sama dengan

waktu konsentrasi (mm / jam)

17

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 = Luas DAS (Km 2)

A

Intensitas hujan dapat dihitung melalui rumus empiric dari dr. Mononobe. Rumus tersebut digunakan untuk [endugaan intensitas hujan dengan lama hujan kurang dari 24 jam. Rumus tersebut adalah sebagai berikut. 𝑅𝑡 24 24 2/3 𝐼𝑡 = ( )( ) 24 𝑇 Keterangan: It = Intensitas hujan dengan t jam (mm/ jam), R24

= Maksimum hujan 24 jam (mm).

T= Lama waktu curah hujan/lama waktu konsentrasi aliran (jam)

Pada persamaan Mononbe, terlebih dahulu hitung T dengan persamaan sebagai berikut. 𝑇=

𝐿 (𝑗𝑎𝑚) 𝑊

ℎ 0,6 𝑊 = 72 × ( ) (𝑘𝑚 / 𝑗𝑎𝑚) 𝐿 Tabel 4. 1 Nilai Koefisien Limpasan (Pengaliran) oleh Imam Subarkah

Tata Guna Lahan Hutan

Jenis Tanah Kemiringan

Loam

Lempung

Lempung

Berpasir

Sitloam

Padat

0% - 5%

0.1

0.3

0.4

5% - 10%

0.25

0.35

0.5

10% - 30%

0.3

0.5

0.6

Padang

0% - 5%

0.1

0.3

0.4

Rumput

5% - 10%

0.15

0.35

0.55

(semak-

10% - 30%

0.2

0.4

0.6

Tanah

0% - 5%

0.3

0.5

0.6

Pertanian

5% - 10%

0.4

0.6

0.7

semak)

18

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Tata Guna Lahan

Jenis Tanah Kemiringan

Loam

Lempung

Lempung

Berpasir

Sitloam

Padat

10% - 30%

0.5

0.7

0.8

Sumber : Sosrodarsono, S. Kensaku, T. 2006

Tabel 4. 2 Nilai Koefisien Limpasan (Pengaliran) Mononobe

Kondisi DAS

Harga f

Daerah pegunungan yang curam

0.75 – 0.90

Daerah pegunungan tersier

0.70 – 0.80

Tanah bergelombang dan hutan

0.50 – 0.75

Tanah daratan yang ditanami

0.45 – 0.60

Persawahan yang diairi

0.70 – 0.80

Sungai di daerah pegunungan

0.75 – 0.85

Sungai kecil di dataran

0.45 – 0.75

Sungai besar yang lebih dari setengah daerah

0.50 – 0.75

pengalirannya terdiri dari dataran Sumber : Sosrodarsono, S. Kensaku, T. 2006

Nilai koefisien yang diambil yaitu sebesar 0,85 dikarenakan DAS Comal – Kecepit merupakan daerah pegunungan. Berikut merupakan debit sintetis dan debit andalan pada luas DPS 125,46 km2.

Grafik 4. 1 Debit Sintetis Metode Rasional

19

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Grafik 4. 2 Debit Andalan Metode Rasional

4.1.2 Metode NRECA Model NRECA dikembangkan dengan mengamsusikan DAS sebagai tampungan yang dapat dibagi menjadi 2 bagian. pembagian itu berdasarkan perbedaan reaksi terhadap infiltrasi air hujan yang melaluinya. kedua bagian tersebut adalah: a. Zona atas yang dianggap sebagai tampungan air yang terjadi akibat adanya kapasitas tanah dalam menahan air sampai jenuh. Tampungan ini biasanya dinyatakan dalam tingkat kelengasan tanah. b. Zona bawah yang dianggap sebagai tampungan air yang terjadi akibat kapasitas tanah dalam menahan air pada saat tanah tersebut jenuh. Tingkat kelengasan ditentukan oleh neraca air hujan dan evapotranspirasi aktual. Ketika curah hujan yang terjadi lebih besar dari evapotranspirasi aktual, akan terdapat kelebihan air yang mampu menambah kelengasan tanah sehingga tanah menjadi jenuh dan akan melimpahkan kelebihan airnya dalam dua bentuk, yaitu sebagai aliran yang akan langsung menjadi aliran permukaan dan aliran yang mengisi tampungan air tanah. Aliran permukaan yang terjadi dari tampungan air tanah yang keluar kembali disebut base flow.

1. Menentukan Tampungan Kelengasan Tanah

20

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Agar tampungan akibat kelembaban tanah dapat terjadi, diperlukan nilai awal kelembaban tanah pada tingkat tertentu. Besarnya infiltrasi air hujan menuju tampungan kelengasan tanah dapat dihitung dari neraca air sebagai berikut:

𝑊𝐴𝑇𝐸𝑅 𝐵𝐴𝐿𝐴𝑁𝐶𝐸 = 𝑅𝐴𝐼𝑁 − 𝐸𝐴𝐶𝑇 𝐸𝐴𝐶𝑇 = 𝐾1 × 𝐸𝑃𝑂𝑇 𝐾1 =

𝑅𝐴𝐼𝑁 𝑆𝑀𝑂𝐿𝐷 𝑆𝑀𝑂𝐿𝐷 × ( 1 − 0.5 ) + 0.5 𝐸𝑃𝑂𝑇 𝑆𝑀𝑁𝑂𝑀 𝑆𝑀𝑁𝑂𝑀

Keterangan: EACT

= evapotranspirasi aktual

RAIN

= curah hujan pada periode

K1

= rasio antara evapotranspirasi aktual dan potensial

SMOLD

= kelengesan tanah pada akhir periode sebelumnya

SMNOM

= kapasitas kelengesan tanah

EPOT

= evapotranspiraasi potensial

2. Menentukan Tampungan Air Tanah Pada saat hujan lebih besar dari evapotranspirasi aktual, akan terjadi infiltrasi menuju zona bawah sehingga akan menambah valume air tanah sebesar:

𝑅𝐸𝐶𝐻 = 𝐸𝑆𝑀 × 𝐾𝑅𝐸𝐶𝐻 2𝑆𝑀𝑂𝐿𝐷 𝐸𝑆𝑀 = 0.5 × [ 1 + 𝑡𝑔ℎ ( − 2) × (𝑅𝐴𝐼𝑁 − 𝐸𝐴𝐶𝑇)] 𝑆𝑀𝑁𝑂𝑀

21

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Keterangan: RECH

= tingkat pengisian tampungan air tanah dengan asumsi

sistem linier KRECH

= koefisien pengisian tampungan air tanah

ESM

= kelebihan kelengasan tanah

Besar kelebihan kelengasan tanah akan menjadi limpasan langsung yang besarnya dapat ditentukan sbb.: 𝑄𝐷𝐼𝑅 = 𝐸𝑆𝑀 − 𝑅𝐸𝐶𝐻

Dengan demikian, besar tampungan (reservoir) air tanah (GW) akan bertambah sebesar RECH. Pada suatu saat sebagian air dari tampungan air tanah tersebut akan menjadi aliran dasar yang besarnya dapat ditentukan sbb.: 𝑄𝐵𝐴𝑆𝐸 = (𝐺𝑊𝑂𝐿𝐷 + 𝑅𝐸𝐶𝐻) × 𝐾𝐵𝐴𝑆𝐸 Keterangan: GWOLD

= kandungan awal air tanah (sisa periode sebelumnya).

3. Total Runoff Dengan diketahuinya besaran kedua tampungan tersebut, besarnya total Runoff pada model NRECA dapat diekspresikan dalam bentuk : 𝑄𝑇𝑂𝑇 = 𝑄𝐷𝐼𝑅 + 𝑄𝐵𝐴𝑆𝐸 4.1.3 Metode F. J. Mock Perhitungan data dengan metode Mock memerlukan rerata data klimatologi yang digunakan dalam perhitungan evapotranspirasi berupa: suhu, sinar 22

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 matahari, kelembaban, dan kecepatan angin, serta dibutuhkan data curah hujan yang sudah dikalibrasi dan jumlah hari hujan per tahunnya. Untuk data klimatologi digunakan rerata sepuluh tahun dalam pengolahan ini. Berikut adalah tabel hasil perhitungan ketersediaan air Sungai Comal – Kecepit tahun 1998, beserta contoh pengolahan data ketersediaan air pada bulan Januari. Tabel 4. 3 Hujan Limpasan 1998 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Calculation Keterangan Januari Meteorological Data Catchment Precipitation (mm/month) 458.88 Catchment Rain Days (days) 12 Days of Month (days) 31 26.84 Temperature (T : oC) Sunshine (S : %) 42.00 Relative Humidity (h : %) 83.50 Wind Speed (w : mile/days) 0.388 Potential Evapotranspiration (mm/month) Solar Radiation (R : mm/day) 15.4256 0.86538 A (mm Hg/oF) B (mm H2O/day) 16.41 ea (mm Hg) 26.502 ed (mm Hg) 22.12917 F1 0.3132618 F2 1.59117767 F3 0.36395959 Reflection Coefficient (r) 0.61121628 E1 1.87870058 E2 0.76058293 E3 k=1 0.36537343 Ep (mm/day) 1.48349109 Epm (mm/month) 45.9882238 Limited Evapotranspiration (mm/month) Exposed Surface (m : %) 41.3022814 Number of Rain Days (n : days) 11.5089019 ΔE / Epm 13.404858 ΔE (mm/month) 6.16465608 Ea 39.8235677 Water Surplus (mm/month) (P - Ea) (mm/month) 419.059 SMS (mm/month) ISMS = 200 619.059 Soil Moisture Capacity (SMC : mm/month) 200 atau 200+P-Ea 200 Soil Storage (SS : mm/month) 0 atau |P-Ea| 0 Water Surplus (WS : mm/month) 419.059 Total Run Off (mm/month) Infiltration Coefficient (if) 0.32344942 Infiltration (i : mm/month) 135.544348 K (monthly flow rescession constant) 0.81544849 Percentage Factor (PF) 0.05321801 1/2 x (1+K) x i 123.036891 K x Gsom Gsom = 200 163.089699 GS (mm/month) 286.12659 (ΔGS = GS - Gsom) (mm/month) 86.1265902 Base Flow (BF : mm/month) 49.4177581 Direct Run Off (DRO : mm/month) 283.51452 Storm Run Off (SRO : mm/month) 0 atau P*PF 0 Total Run Off (TRO : mm/month) 332.932275 Catchment Area 142.35 17.6944853 Stream Flow (Q : m3/s)

Februari

Maret

April

Mei

Juni

Juli

November

Desember

490.69 11 28 27.19 58.57 81.90 0.341

383.18 12 31 27.52 59 82.00 0.297

172.03 5 30 28.10 79.83 80.67 0.283

246.20 10 31 28.11 78.33 80.89 0.273

138.23 4 30 27.81 78.50 80.38 0.283

112.02 2 31 27.71 82 80.63 0.293

111.37 0 31 27.81 82.40 79.78 0.235

105.83 2 30 28.01 76.40 79.78 0.302

226.83 2 31 28.20 73.50 78.89 0.288

306.25 11 30 28.13 59.50 80.63 0.230

412.74 18 31 27.04 56.00 81 0.249

15.5128 15.0624 14.112 0.880955 0.895738889 0.92145 16.4975 16.58055556 16.725 27.0445 27.55944444 28.455 22.14945 22.59874444 22.9537 0.384346 0.386806137 0.478789993 1.603913 1.562585312 1.54219636 0.401912 0.402136494 0.436336271 0.260953 0.957755741 0.653694619 4.406413 0.246124717 2.339876158 1.005883 0.983178678 1.26228772 0.403281 0.403332214 0.437570903 3.803811 -0.333721748 1.51515934 106.5067 -10.34537418 45.45478021

12.8992 0.921944 16.72778 28.47222 23.03086 0.472467 1.533062 0.431403 0.521341 2.917162 1.234115 0.432582 2.115629 65.58451

12.1616 0.908656 16.65313 28.00938 22.51254 0.471614 1.585329 0.440715 0.924594 0.432495 1.278568 0.441962 -0.40411 -12.1233

12.3992 0.904206 16.62813 27.85438 22.45759 0.4852 1.587991 0.434333 0.616204 2.308952 1.328355 0.435603 1.416201 43.90222

13.3744 0.908594 16.65278 28.00722 22.34354 0.488142 1.606344 0.454116 1 0 1.351899 0.455183 -0.89672 -27.7982

14.5872 0.917494 16.70278 28.31722 22.59085 0.463733 1.583782 0.455701 0.1 6.088107 1.247387 0.457078 5.297798 158.9339

15.2376 0.9259 16.75 28.61 22.57011 0.452343 1.594149 0.477272 0.1 6.20336 1.213944 0.478645 5.468061 169.5099

15.888 0.9225625 16.73125 28.49375 22.97308594 0.392406962 1.540785747 0.437463658 0.740551573 1.617547256 0.979169343 0.4384707 1.076848613 32.30545839

15.3632 0.874407143 16.46071429 26.81642857 21.75961633 0.37286615 1.64566468 0.417568835 0.262315887 4.225762393 0.993981467 0.418610182 3.650391108 113.1621244

28.09314 39.59629066 50 11.3651 11.69092906 4.724118314 9.319761 12.49079035 33.18970421 9.926169 -1.292218999 15.0863071 96.58053 -9.05315518 30.36847311

16.20098 10.20462 6.314641 4.141426 61.44308

41.31221 4.271083 28.35859 -3.438 -8.68532

17.58911 1.58025 14.44044 6.339672 37.56255

22.72303 45 45 44.83330633 0 2.204533 1.613514 10.54708227 20.45073 35.5398 36.86959 16.70694718 -5.68494 56.4848 62.49761 5.39725587 -22.1133 102.4491 107.0123 26.90820252

25.34646698 18.35931994 -0.455374555 -0.51531152 113.6774359

394.111 594.111 200 0 394.111

392.229 592.229 200 0 392.229

141.664 341.664 200 0 141.664

184.753 384.753 200 0 184.753

146.914 346.914 346.914 -146.914 0.000

74.460 421.374 274.460 -74.460 0.000

133.483 407.943 333.483 -133.483 0.000

3.379 336.862 203.379 -3.379 0.000

119.818 323.197 319.818 -119.818 0.000

279.346 599.164 200 0 279.346

299.060 499.060 200 0 299.060

0.339433 133.7742 0.756731 0.070327 117.5026 216.5207 334.0234 47.89678 85.87743 260.33680 0 346.2142 142.35 20.37186

0.423695242 166.1853533 0.727242421 0.060599515 143.521196 242.9159677 386.4371637 52.41378904 113.7715643 226.04316 23.22024051 363.0349613 142.35 19.29436482

0.360346021 51.04807568 0.809809588 0.074542509 46.1936484 312.9405203 359.1341687 -27.3029951 78.35107075 90.61597 12.82373564 181.7907779 142.35 9.983764367

0.388341 71.74703 0.947528 0.05 69.8647 340.2899 410.1546 51.02039 20.72665 113.00580 12.3098 146.0422 142.35 7.761766

0.394741 0 0.794821 0.077924 0 325.9995 325.9995 -84.1551 84.1551 0.00000 10.77125 94.92635 142.35 5.213259

0.368364 0 0.922741 0.082143 0 300.813 300.813 -25.1865 25.18648 0.00000 9.201811 34.38829 142.35 1.827648

0.394553 0 0.832105 0.1 0 250.3081 250.3081 -50.5049 50.50486 0.00000 11.137 61.64186 142.35 3.276105

0.5 0 0.7 0.1 0 175.2157 175.2157 -75.0924 75.09243 0.00000 10.58282 85.67526 142.35 4.705198

0.5 0 0.7 0.1 0 122.651 122.651 -52.5647 52.5647 0.00000 22.68305 75.24776 142.35 3.999223

0.477990656 133.5246549 0.890989229 0.079589062 126.2468422 109.2806994 235.5275416 112.8765647 20.64809026 145.82109 24.37446411 190.8436424 142.35 10.48093846

0.470536003 140.718427 0.95 0.083120347 137.2004663 223.7511645 360.9516308 125.4240892 15.29433775 158.34142 0 173.6357617 142.35 9.228289531

Agustus September Oktober

Baris 1 - 7 Berisikan data mengenai evapotranspirasi stasiun Pekalongan berupa: suhu, sinar matahari, kelembaban, dan kecepatan angin, serta dibutuhkan data curah hujan yang sudah dikalibrasi dan jumlah hari hujan per tahunnya. Semua data tersebut diambil pada bulan Januari 1979. Baris 8

23

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Radiasi matahari (R) bergantung pada letak lintang. Nilai R akan bervariasi setiap bulannya bergantung pada tabel di bawah ini. Tabel 4. 4 Tabel penentuan nilai R berdasarkan posisi geografis stasiun

Dengan menggunakan interpolasi, didapat nilai R = 15.4256 di Bulan Januari. Baris 9 – 11 Penentuan nilai A (Slope vapor pressure curve), B (Suhu udara rata-rata), dan ea (Tekanan uap air jenuh) menggunakan prinsip interpolasi dari data tabel berikut ini. Tabel 4. 5 Hubungan temperature dengan A, B, dan ea

Pada bulan januari, suhu rata rata 26.84 derajat celcius, dengan interpolasi didapat nilai A = 0.86538, B = 16.41, dan ea = 26.502. Baris 12 Ed (tekanan uap air sebenarnya) dapat dihitung dengan rumus berikut. ed = h x ea Nilai h pada Januari diketahui = 83.5% dan ea = 26.502; Maka, nilai ed = 83.5% x 26.502 = 22,12917mmHg Baris 13 𝐹1 = 𝑓(𝑇, 𝑆) =

𝐴(0,18 + 0.55𝑆𝑢𝑛𝑠ℎ𝑖𝑛𝑒) 0,835565(0,18 + 0.55 × 42%) = 𝐴 + 0,27 0,86538 + 0,27

= 0,31326 Baris 14

24

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

𝐹2 = 𝑓(𝑇, ℎ) =

𝐴 × 𝐵(0,56 − 0,092√𝑒𝑑 ) 𝐴 + 0,27

=

0,86538 × 16.41 (0,56 − 0,092√22.12917) = 1,59117 0.86538 + 0,27

Baris 15 𝐹3 = 𝑓(𝑇, ℎ) =

0,27 × 0,35(𝑒𝑎 − 𝑒𝑑) 0,27 × 0,35(26.502 − 22.12917) = 𝐴 + 0,27 0.86538 + 0,27

= 0,363959 Baris 16 Baris 16 berisi koefisien refleksi yaitu r = 0.1. Dalam perhitungan ini nilai r sama untuk tiap bulannya dengan asumsi bahwa perubahan land use selama satu tahun tidak terlalu besar. Baris 17 𝐸1 = 𝐹1 × 𝑅(1 − 𝑟) = 0.31326 × 15.4256(1 − 0,1) = 4,349

Baris 18 𝐸2 = 𝐹2 × 𝑅(0,1 + 0,9𝑆) = 1.59117 × 15,4256(0,1 + 0,9 × 42%) = 0,76 Baris 19 𝐸3 = 𝐹3 × (𝑘 + 0,01𝑤) = 0.363959 × (1 + 0,01 × 0.388) = 0,3653 Menurut Mock, harga evaporating surface (k) untuk permukaan vegetasi adalah 1. DAS Sungai Pemali Juana dan daerah dekat sungai lain umumnya memiliki permukaan yang ditutupi oleh vegetasi tumbuhan. Baris 20 Evapotranspirasi potensial bulanan dalam mm/hari untuk bulan Januari adalah 𝐸𝑝 = 𝐸1 − 𝐸2 + 𝐸3 = 4.349 − 0.7605 + 0.3653 = 3,9538 𝑚𝑚/𝑑𝑎𝑦 Baris 21

25

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Besarnya evapotranspirasi aktual bulanan untuk bulan Januari adalah Epm = Jumlah hari × Ep = 31 × 3.9538 = 122,568 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ Baris 22 Exposed surface yaitu proporsi permukaan luar yang tidak tertutupi tumbuhan hijau pada musim kering. Besarnya exposed surface diambil sebesar 45%, atau hampir sebagian wilayah tertutupi tumbuhan hijau pada saat musim kering. Baris 23 Jumlah hari hujan pada bulan Januari adalah 15 hari. Baris 24 ∆𝐸 𝑚 45 = ( ) (18 − 𝑛) = ( ) (18 − 15) = 6,75 𝐸𝑝𝑚 20 20

Baris 25 Selisih antara evapotranspirasi potensial dengan evapotranspirasi aktual 𝑚 ) (18 − 𝑛) = 122,568 × 6,75 = 8,273 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ 20

∆𝐸 = 𝐸𝑝𝑚 ( Baris 26

Evapotranspirasi aktual (ea) dalam mm/bulan 𝐸𝑎 = 𝐸𝑝𝑚 − ∆𝐸 = 122,568 − 8,273 = 114,295 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ Baris 27 Selisih antara jumlah curah hujan dengan evapotranspirasi aktual 𝑃 − 𝐸𝑎 = 310.407 − 114,295 = 196,175 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ Baris 28 Tampungan kelembaban tanah (soil moisture storage = SMS) 𝑆𝑀𝑆 = 𝐼𝑆𝑀𝑆 + (𝑃 − 𝐸𝑎) = 200 + 196,175 = 396,175 26

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Dimana ISMS adalah initial soil moisture storage (mm/bulan), merupakan soil moisture capacity bulan sebelumnya. Pada bulan Januari 1979 diasumsikan ISMS sebesar 200 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ. Baris 29 Kapasitas kelembaban tanah (soil moisture storage capacity = SMC) memiliki harga tertentu dengan syarat sebagai berikut a. SMC = 200, jika P - Ea ≥ 0 b. SMC = SMC bulan sebelumnya + (P-Ea), jika P – Ea < 0 Pada bulan Januari 1979, SMC = 200 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ, karena P - Ea ≥ 0 Baris 30 Soil storage (SS), yaitu kemampuan tanah untuk menyerap air. Nilainya ditentukan dari syarat berikut. a. Jika pada bulan yang bersangkutan nilai P – Ea bernilai positif atau SMC bernilai 200 mm bulan (maksimum) maka soil storage bernilai 0 (tidak ada air tersimpan) b. Jika P – Ea bulan yang bersangkutan bernilai negatif maka soil storage sama dengan P – Ea ini. Pada bulan Januari 1979, SS = 0, karena P - Ea ≥ 0 Baris 31 Water Surplus (WS), yaitu presipitasi yang telah mengalami evapotranspirasi dan disimpan dalam tanah. Water surplus tersedia ketika SMC terpenuhi atau tidak ada soil storage. Asumsi yang dipakai oleh Mock adalah bahwa air yang memenuhi SMC terlebih dahulu sebelum water surplus tersedia untuk infiltrasi dan perkolasi yang lebih dalam atau mengalami direct runoff. Water surplus bulan Januari 1979 dihitung sebagai berikut. 𝑊𝑆 = (𝑃 − 𝐸𝑎) + 𝑆𝑆 = 196,175 + 0 = 196,175 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ

27

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Baris 32 Koefisien infiltrasi (if), ditentukan berdasarkan kondisi porositas dan kemiringan daerah pengaliran. Lahan yang porous cenderung memiliki koefisien porous yang besar, namun jika lahannya terjal, koefisien akan bernilai kecil. Nilai koefisien ini berada pada 0,25 sampai 0,50. Dalam perhitungan ini, untuk bulan Januari diasumsikan koefisien infiltrasi bernilai 0.30. Baris 33 Besarnya infiltrasi yang terjadi 𝑖 = 𝑊𝑆 × 𝑖𝑓 = 196,175 × 0,30 = 58,852 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ Baris 34 Konstanta resensi aliran (K) adalah proporsi dari air tanah bulan lalu yang masih ada bulan sekarang. Nilai K cenderung besar pada bulan basah. Nilai konstanta ini berada pada 0,70 sampai 0,95. Pada bulan Januari 1979 diambil K = 0,9. Baris 35 Percentage Factor (PF), merupakan persentase hujan yang menjadi limpasan. Besarnya PF oleh F.J. Mock disarankan berkisar antara 5% sampai 10%. Untuk DAS Sungai Pemali Juana diasumsikan sama setiap bulannya yaitu sebesar 10%. Baris 36 1 × (1 + 𝐾) × 𝑖 = 0,5 × (1 + 0,9) × 58,852 = 55.909 2 Baris 37 𝐾 × 𝐺𝑠𝑜𝑚 = 0,9 × 200 = 180 Dimana Gsom adalah groundwater storage bulan sebelumnya, sedangkan untuk bulan-bulan selanjutnya mengikuti nilai pada bulan sebelumnya. Baris 38 Groundwater storage (GS) pada Januari 1979 adalah

28

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 1 𝐺𝑆 = { × (1 + 𝐾) × 𝑖} + {𝐾 × 𝐺𝑠𝑜𝑚} = 55,909 + 180 2 = 235,909 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ Baris 39 Perubahan groundwater storage (ΔGS) pada bulan Januari 1979 adalah selisih antara nilai asumsi (200) dengan nilai groundwater storage yang didapat pada baris ke 38, yaitu didapat 35,909 mm/bulan. Untuk bulan selanjutnya, nilai asumsi ini tidak digunakan, melainkan digunakan nilai GS pada bulan sebelumnya. Baris 40 Base Flow (BF) bulan Januari 179 adalah 𝐵𝐹 = 𝑖 − ∆𝐺𝑆 = 58,853 − 35,909 = 22,942 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ Baris 41 Direct Run Off merupakan water surplus yang telah mengalami infiltrasi. Direct run off (DRO) bulan Januari 1979 adalah 𝐷𝑅𝑂 = 𝑊𝑆 − 𝑖 = 196,175 − 58,853 = 137,322 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ Baris 42 Storm run off (SRO) dihitung sebagai berikut a. Jika P ≥ 200 mm/bulan, maka SRO = 0 b. Jika P < 200 mm/bulan, maka 𝑆𝑅𝑂 = 𝑃 × 𝑃𝐹 Untuk bulan Januari 1979, besarnya SRO = 0 karena P ≥ 200 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ Baris 43 Total run off (TRO) bulan Januari 1979 adalah 𝑇𝑅𝑂 = 𝐵𝐹 + 𝐷𝑅𝑂 + 𝑆𝑅𝑂 = 22,942 + 137,322 + 0 = 160,265 𝑚𝑚/𝑚𝑜𝑛𝑡ℎ Baris 44 Luas catchment area untuk DAS Sungai Pemali Juana adalah 142,35 km2. Baris 45 29

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Stream Flow (Q) untuk bulan Januari 1979 adalah 𝑄 = ((𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑟𝑢𝑛 𝑜𝑓𝑓) 𝑥 𝑐𝑎𝑡𝑐ℎ𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑎𝑟𝑒𝑎 = 160,265 𝑥 142,35 = 8,5176 𝒎𝟑 /𝒔 Dengan melakukan perhitungan berdasarkan metode F. J. Mock di atas pada bulan-bulan selanjutnya, didapat hasil seperti tabel 4.3 yang sudah disajikan sebelumnya. Berikut merupakan debit sintesis dan debit andalan dengan menggunakan Metode F. J. Mock.

Grafik 4. 3 Debit Sintetis 10 Tahunan Metode F.J. Mock

Grafik 4. 4 Debit Andalan Metode F.J. Mock

30

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 4.2 Pehitungan Kebutuhan Air Kebutuhan air dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti kebutuhan air minum, irigasi, perikanan, evaporasi, sungai, industri, dan pembangkit listrik. Namun pada tugas besar Pengembangan Sumber Daya Air Daerah Aliran Sungai Comal-Kecepit hanya akan membahas kebutuhan air untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), air minum, dan irigasi. 4.2.1 PLTA Kebutuhan air untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dipengaruhi oleh besarnya daya listrik yang dibutuhkan rumah penduduk dan juga industri. Daya listrik dapat ditentukan dari jumlah rumah yang dialiri listrik dan daya nilai daya satuan yang dikonsumsi per rumah maupun industri. Persamaan daya listrik yang dibutuhkan adalah sebagai berikut. 𝑃 = 𝜇×𝜌×𝑔×𝐻×𝑄 Keterangan: P

= daya listrik yang dibutuhkan (Watt)

μ

= efisiensi PLTA

ρ

= massa jenis air

g

= gravitasi

H

= head

Q

= kebutuhan air untuk PLTA

Berikut adalah perhitungan kebutuhan air untuk PLTA. 1. Menentukan besarnya daya yang dibutuhkan. Data pengguna listrik baik rumah penduduk maupun industri adalah sebagai berikut. Tabel

31

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Data tersebut diambil asumsi dan penyesuaian terhadap data yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik Jawa Tengah. 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 = 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛 × 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 = 1300 × 1000 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 (𝑃) = 1300000 𝑊𝑎𝑡𝑡 = 1,3 × 106 𝑊𝑎𝑡𝑡 Berdasarkan rumus di atas, kebutuhan daya total dari rumah penduduk maupun industri adalah sebesar 1,3 × 106 Watt. 2. Menentukan Head Berdasarkan Google Earth Pro, topografi yang didapat untuk pemilihan lokasi turbin adalah seperti di bawah ini.

Berdasarkan gambar di atas, elevasi intake yang akan dibangun berada pada ketinggian +152 m di atas permukaan air laut, sedangkan elevasi turbin yang akan dibuat adalah +119 m di atas permukaan air laut. Dengan demikian, Head dapat dihitung sebagai berikut. 𝐻𝑒𝑎𝑑 = 𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑠𝑖 𝑖𝑛𝑡𝑎𝑘𝑒 − 𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑠𝑖 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝐻𝑒𝑎𝑑 = 152 − 119 = 33 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 Maka, head yang didapat adalah 33 meter.

32

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 3. Menentukan kebutuhan air PLTA 𝑃 𝜂 × 𝜌 × 𝑔 × 𝐻𝑒𝑎𝑑 1,3 × 106 𝑄= 0,85 × 1000 × 9,81 × 33 𝑄 = 4,72 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 Dengan demikian, kebutuhan air untuk PLTA adalah sebesar 4,72 m3/detik. 𝑄=

Kebutuhan Air PLTA Pengguna Listrik Rumah

Daya Jumlah Satuan Satuan 1300 1000 rumah

Kebutuhan Daya Total (P) (x106 Watt)

Kebutuhan Daya Total (x106 Watt) 1.3 1.3

1.3 x106 Watt 0.85 1000 kg/m3

Daya (P) Efisiensi (μ) Massa jenis air (ρ)

9.81 m/s2 33 m 4.724344 m3/s

gravitasi (g) Head (H) Kebutuhan air PLTA (Q)

4.2.2 Air minum Besar kebutuhan air minum bergantung pada jumlah penduduk, kapasitas produksi eksisting dan kebutuhan ideal untuk suatu kota. Menurut data yang bersumber dari Direktorat Jenderal Cipta Karya, kebutuhan air minum setiap hari adalah 100 lt/orang/hari. Jumlah penduduk yang berada sekitar DAS Comal Kecepityang berada di Kabupaten Pemalang adalah sebanyak 189033 orang. Berdasarkan kedua data tersebut, berikut adalah perhitungan kebutuhan air minum. Kebutuhan Air Minum Kebutuhan Ideal Jumlah Penduduk Kebutuhan Air Minum (Q)

100 lt/hari/orang 89033 orang 0.103047 m3/s

𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑎𝑖𝑟 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑚 = 𝑘𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 × 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑢𝑑𝑢𝑘 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑎𝑖𝑟 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑚 =

100 × 89033 (𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘) 1000 × 24 × 60 × 60

𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑎𝑖𝑟 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑚 = 0,103 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

33

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Dengan demikian, kebutuhan air minum adalah sebesar 0,103 m3/detik.

4.2.3 Irigasi Data irigasi didapat dari hasil perhitungan Tugas Besar Mata Kuliah SI-3131 Irigasi dan Drainase. Data yang dibutuhkan untuk menentukan kebutuhan irigasi adalah nilai DR dan luas sawah yang akan dialiri air. Data tersebut tercantum pada tabel di bawah ini. Kebutuhan Irigasi DR Luas Layan (A) Kebutuhan Irigasi (Q)

1.49 lt/ha/s 232 ha 0.34568 m3/s

Kebutuhan irigasi yang dihitung adalah sebagai berikut. 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑖𝑟𝑖𝑔𝑎𝑠𝑖 = 𝐷𝑅 × 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑙𝑎𝑦𝑎𝑛 (𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘) 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑖𝑟𝑖𝑔𝑎𝑠𝑖 =

1,49 × 232 1000

𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑖𝑟𝑖𝑔𝑎𝑠𝑖 = 0,345 𝑚3 /𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 Dengan demikian, kebutuhan irigasi adalah sebesar 0,345 m3/detik. 4.3 Water Balance Konsep water balance (Neraca air) merupakan suatu konsep yang dikembangkan dari siklus hidrologi. Pada proses presipitasi, hujan yang jatuh kepada suatu daerah menyebar pada 4 arah dan dapat menjadi runoff permukaan (surface runoff) yang mengalir diatas permukaan daratan, dapat terinfiltrasi dalam tanah melalui aliran air dibawah permukaan tanah, melakukan perkolasi secara vertical ke dalam air tanah yang dalam, dan juga dapat melakukan evaporasi kembali

dari

berbagai

permukaan

dan

transpirasi

dari

daun-daunan

(evapotranspirasi). Setelah didapatkan data kebutuhan air dan ketersediaan air maka kita dapat mengetahui apakah waduk yang kita buat sudah dapat mencukupi kebutuhan tersebut atau belum mencukupi dengan menggunakan konsep water balance.

34

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Berikut adalah tabel kebutuhan air setiap bulan dan ketersediaan air tiap bulan menggunakan metode F.J. Mock: Tabel 4. 6 Water Balance Bulan

Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember

Air minum dan Air bersih 0.10304745 0.103047454 0.10304745 0.206094907 0.10304745 0.309142361 0.10304745 0.412189815 0.10304745 0.515237269 0.10304745 0.618284722 0.10304745 0.721332176 0.10304745 0.82437963 0.10304745 0.927427083 0.10304745 1.030474537 0.10304745 1.133521991 0.10304745 1.236569444

Kebutuhan Air (m3/s) Irigasi PLTA 0.34568 0.34568 4.724344 4.724344 0.34568 0.69136 4.724344 9.448687 0.34568 1.03704 4.724344 14.17303 0.34568 1.38272 4.724344 18.89737 0.34568 1.7284 4.724344 23.62172 0.34568 2.07408 4.724344 28.34606 0.34568 2.41976 4.724344 33.07041 0.34568 2.76544 4.724344 37.79475 0.34568 3.11112 4.724344 42.51909 0.34568 3.4568 4.724344 47.24344 0.34568 3.80248 4.724344 51.96778 0.34568 4.14816 4.724344 56.69212

Total 5.173071 10.34614 15.51921 20.69228 25.86536 31.03843 36.2115 41.38457 46.55764 51.73071 56.90378 62.07685

Q80(m3/s) 12.44521512 12.41963067 15.59601029 8.354760397 2.004108044 3.652676755 1.084278115 2.1432396 3.249055351 2.543881152 4.625407825 4.139377045

Q80(m3/s) kumulatif 12.4452151 24.8648458 40.4608561 48.8156165 50.8197245 54.4724013 55.5566794 57.699919 60.9489743 63.4928555 68.1182633 72.2576404

Dari data tersebut dapat dilihat bahwa pada beberapa bulan yaitu dari bulan Mei hingga Desember akan terjadi kekurangan air, karena debit andalan pada beberapa bulan tersebut kurang dari kebutuhan airnya. Hal ini bisa disiasati dengan menambahkan power pada turbin PLTA sehingga air kurangnya akan berkurang, selain itu bisa juga dengan menghemat air pada bulan yang memiliki curah hujan tinggi, contohnya bulan Maret.

35

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 4.4 Kebutuhan Prasarana Bangunan Air 4.4.1 Dead Storage Dead storage adalah storage yang digunakan untuk menampung sedimen selama masa layan waduk yang direncanakan. Sedimen yang mengendap di waduk berasal dari erosi yang terbawa oleh aliran air. Metode yang paling umum digunakan dalam memperkirakan besarnya erosi adalah metode Universal Soil Loss Equation (USLE) yang dikembangkan oleh Wischmeir dan Smith (1978). Secara matematis persamaan USLE ini dapat dituliskan sebagai berikut: 𝑨 = 𝑹 × 𝑲 × 𝑳𝑺 × 𝑪 × 𝑷 Keterangan: A

= laju erosi (erotion rate) (ton/ha/tahun)

R

= faktor erosivitas curah hujan dan air larian

K

= Koefisien erodibilitas tanah untuk horizon tertentu

LS

= Faktor kemiringan lahan 𝐋𝐬 = (

𝛂 𝐧 𝟒𝟑𝟎(𝐬𝐢𝐧 𝛉)𝟐 + 𝟑𝟎𝟓, 𝟔𝛉 + 𝟎, 𝟒𝟑 ) ( ) 𝟕𝟐, 𝟔 𝟔, 𝟔𝟏𝟒

C

= Faktor (pengelolaan) cara bercocok tanam

P

= Faktor praktik konservasi tanah

Setelah mengetahui besarnya tingkat erosi (erotion rate) maka volume dari dead storage dapat ditentukan sebagai berikut: Volume Dead Storage =

A × Luas DAS waduk × Umur layan waduk γsedimen

Berikut adalah contoh perhitungan pada DAS Comal-Kecepit: Asumsi dan data yang digunakan dalam perhitungan dead storage adalah: 1.

Permeabilitas tanah diasumsikan sedang dengan struktur tanah No.3.

2.

Nilai K adalah nilai Soil Erodibility, yaitu ukuran ketahanan permukaan tanah terhadap erosi. Nilai K= 0.3 karena diasumsikan di DAS Comal Kecepit berupa tanah berjenis lempung (clay). 36

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 3.

Nilai Rb= 20,33 cm/bulan. Data ini adalah data rata-rata curah hujan pada DAS Comal-Kecepit.

4.

Nilai C= 0.3 asumsi yang digunakan adalah jenis vegetasi di dalam Daerah DAS Comal-Kecepit.

5.

Nilai N=9 hari. Data ini adalah data rata-rata hari hujan pada DAS ComalKecepit.

6.

Nilai Rmax= 66,68 cm/bulan. Data ini adalah data maksimal curah hujan pada DAS Comal-Kecepit.

7.

Nilai S%=0.0045. Data ini adalah data kemiringan lereng yang didapatkan dari aplikasi WMS.

8.

Nilai P= 0.9 karena contour cropping di daerah Comal-Kecepit diasumsikan adalah lebih dari 20%.

9.

Umur Rencana diasumsikan 10 tahun.

10. Berat jenis tanah adalah 2.546 ton/m3. 11. Panjang kemiringan lereng adalah 25000 meter (dari data WMS) 12. Luas DPS adalah 125,46 km2. 13. Karena S<20%, maka faktor kemiringan lahan atau LS dihitung dengan rumus: 𝐿𝑆 = 0.01 √𝐿 × (1.38 + 0.965𝑆 − 0.138𝑆 2 ) 𝐿𝑆 = 0.01 √25000 m × (1.38 + 0.965(0.0045) − 0.138(0.00452 ) = 2,188 14. 𝑅 = 6.219𝑅𝑏 1.211 × 𝑁 −0.474 × 𝑅𝑚𝑎𝑥 0.526 = 767,423 R=Rainfall Factor N= Jumlah hari hujan Maka laju erosi yang terjadi di Waduk Comal-Kecepit adalah: A = K × R × Ls × C × P = 136,061

ton /tahun ha

Sehingga besar Dead Storage yang terjadi adalah ton 136,061 ha × 125,46 𝑘𝑚2 × 10 tahun × 10−4 tahun Volume Dead Storage = 2.546 t/𝑚3

37

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝑫𝒆𝒂𝒅 𝑺𝒕𝒐𝒓𝒂𝒈𝒆 = 𝟔, 𝟕𝟎𝟒𝟕 × 𝟏𝟎𝟔 𝒎𝟑 Berikut merupakan tabel perhitungan volume dead storage.

DEAD STORAGE Parameter %debu %pasir %bahan organik Permeabilitas Tanah Struktur Tanah K Rb (cm/bln) N (hari) R max (cm) R S% L (m) LS C (kerapatan sedang) P (lereng) A (laju sedimentasi (ton/ha/tahun)) Umur Rencana (tahun) Berat Jenis (t/m3) 2

Luas DPS (km ) Vol min (x106 m3/bln)

Waduk 42 12 6 sedang (3) No.3 0.3 20.33176856 9.00 66.68110155 767.4236478 0.0045 25000 2.188842099 0.3 0.9 136.0613042 10 2.546 142.35 7.607355326

4.4.2 Active / Life Storage Life Storage adalah besar kapasitas storage yang bisa dimanfaatkan dalam operasi waduk selama umur layannya. Life Storage dapat diartikan juga sebagai volume di antara elevasi muka air minimum dengan elevasi mercu pelimpah (spillway). Pada tugas besar kali ini, digunakan perhitungan life storage dengan metode kurva massa. Langkah perhitungan life storage adalah sebagai berikut: 1.

Urutkan data dari tabel data curah hujan rata-rata yang telah dihitung sebelumnya. 2.

Hitung besar QDPS dengan menggunakan persamaan

38

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

QDPS = c × I x A DPS (

m3 ) s

Dimana : I = curah hujan rata-rata selama 10 tahun (mm/bulan) C = koefisien pengaliran = 0,85

3.

Hitung besar Debit Storage Waduk dengan menggunakan persamaan 𝑄 𝑤𝑎𝑑𝑢𝑘 = 𝐼 𝐴𝑤𝑎𝑑𝑢𝑘 Dimana : I= Curah hujan rata-rata selama 10 tahun (mm/bulan) Awaduk= Didapatkan dari program Google Earth dengan cara meninjau bagian yang cekung. Didapatkan Luas Waduk = 826,1 Ha

Gambar 4. 1 Waduk

4.

Hitung Debit Total setiap bulan. 𝑄 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄 𝑤𝑎𝑑𝑢𝑘 + 𝑄 𝐷𝑃𝑆

5.

Hitung Debit Kumulatif dari Q total

39

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 𝑄(𝑘𝑢𝑚 (𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 𝑘𝑒 𝑛 𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛 𝑛)) = 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 𝑘𝑒 𝑛−1 𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛 𝑚) + 𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 6.

(𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 𝑘𝑒 𝑛 𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛 𝑚)

Hitung kebutuhan rata-rata Kebutuhan rata-rata perbulan adalah Q kumulatif total pada akhir tahun ke sepuluh/120 bulan. 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑘𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 (𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 𝑘𝑒 𝑛 𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛 𝑛) = 𝑘𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 (𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 𝑘𝑒 𝑛 − 1 𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛 𝑚) + 𝑘𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎 (𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 𝑘𝑒 𝑛 𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛 𝑚)

7.

Tarik 2 garis sejajar asimtot yang bersinggungan dengan bagian atas dan bagian bawah kurva.

8.

Hitung selisih maksimum dan minimum. 𝑆𝑒𝑖𝑠𝑖ℎ = 𝑄𝑘𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 − 𝑄(𝑘𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛)

9.

Hitung besarnya life storage 𝐿𝑖𝑓𝑒 𝑆𝑡𝑜𝑟𝑎𝑔𝑒 = |𝑠𝑒𝑙𝑖𝑠𝑖ℎ 𝑚𝑎𝑘𝑠 𝑎𝑡𝑎𝑠| + |𝑠𝑒𝑙𝑖𝑠𝑖ℎ 𝑚𝑎𝑘𝑠 𝑏𝑎𝑤𝑎ℎ|

Data yang dibutuhkan pada perhitungan Life Storage adalah sebagai berikut. Tabel 4. 7 Spesifikasi Waduk dan Dat Kebutuhan Air

Spesifikasi Waduk dan Data Kebutuhan Air Kebutuhan PLTA Kebutuhan Irigasi Kebutuhan Air Minum Luas DPS Luas Area Waduk Luas Sawah Jumlah Penduduk Koefisien Run Off

1.3 1.49 0.10304745 125.46 856.800

232 89033 0.85

106 watt l/s/ha l/day/org 106 m2 Ha Ha orang

Berikut adalah tabel perhitungan Life Storage pada DAS Sungai Comal-Kecepit:

40

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Tabel 4. 8 Tabel Perhitungan Life Storage

No

Tahun

Bulan 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

1998

1999

2000

2001

2002

Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember

Ir mm/bulan 2 458.88 490.69 383.18 172.03 246.20 138.23 112.02 111.37 105.83 226.83 306.25 412.74 666.81 590.30 295.78 91.40 224.08 38.14 126.96 30.55 41.38 73.64 253.09 258.75 372.87 596.73 509.02 181.51 108.36 133.87 28.14 60.88 39.30 129.23 264.70 172.60 401.76 279.27 354.89 233.33 77.05 95.23 74.87 71.07 66.56 94.32 363.34 233.60 563.14 333.30 336.75 233.64 150.55 72.41 20.26 12.51 67.87 34.64 207.77 183.00

QDPS 3 48.94 52.33 40.86 18.35 26.25 14.74 11.95 11.88 11.29 24.19 32.66 44.01 71.11 62.95 31.54 9.75 23.90 4.07 13.54 3.26 4.41 7.85 26.99 27.59 39.76 63.64 54.28 19.36 11.56 14.28 3.00 6.49 4.19 13.78 28.23 18.41 42.84 29.78 37.85 24.88 8.22 10.15 7.98 7.58 7.10 10.06 38.75 24.91 60.05 35.54 35.91 24.92 16.05 7.72 2.16 1.33 7.24 3.69 22.16 19.52

LIFE STORAGE Qwaduk Qtotal 4 3.93 4.20 3.28 1.47 2.11 1.18 0.96 0.95 0.91 1.94 2.62 3.54 5.71 5.06 2.53 0.78 1.92 0.33 1.09 0.26 0.35 0.63 2.17 2.22 3.19 5.11 4.36 1.56 0.93 1.15 0.24 0.52 0.34 1.11 2.27 1.48 3.44 2.39 3.04 2.00 0.66 0.82 0.64 0.61 0.57 0.81 3.11 2.00 4.82 2.86 2.89 2.00 1.29 0.62 0.17 0.11 0.58 0.30 1.78 1.57

5 52.87 56.5320816 44.1452498 19.8196948 28.3639859 15.9251604 12.9059885 12.8308263 12.1923649 26.1329203 35.2832111 47.5510505 76.82 68.0074986 34.0761246 10.5300623 25.8162746 4.39369076 14.6269884 3.5194302 4.76744507 8.4837664 29.1576938 29.8099938 42.9576127 68.7486251 58.6441915 20.9115264 12.4841616 15.422588 3.24226192 7.01351552 4.52737581 14.8883069 30.4953891 19.8848109 46.2865706 32.1743128 40.8864954 26.8819809 8.87640081 10.9707785 8.62616605 8.18797055 7.66871736 10.8663962 41.8597754 26.9130467 64.8785724 38.3990792 38.7969203 26.9169127 17.3441568 8.34230341 2.33457551 1.44122365 7.81900514 3.99033069 23.936906 21.0833206

QkumulatifKkebutuhan rata rataKkumulatif Qkum-Kebrat 106 m3/bulan 6 52.8673866 109.399468 153.544718 173.364413 201.728399 217.653559 230.559548 243.390374 255.582739 281.715659 316.99887 364.549921 441.372552 509.38005 543.456175 553.986237 579.802512 584.196203 598.823191 602.342621 607.110066 615.593833 644.751526 674.56152 717.519133 786.267758 844.91195 865.823476 878.307638 893.730226 896.972487 903.986003 908.513379 923.401686 953.897075 973.781886 1020.06846 1052.24277 1093.12926 1120.01125 1128.88765 1139.85842 1148.48459 1156.67256 1164.34128 1175.20767 1217.06745 1243.9805 1308.85907 1347.25815 1386.05507 1412.97198 1430.31614 1438.65844 1440.99302 1442.43424 1450.25325 1454.24358 1478.18048 1499.2638

7 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061

8 23.3602061 46.7204122 70.0806183 93.4408244 116.80103 140.161237 163.521443 186.881649 210.241855 233.602061 256.962267 280.322473 303.682679 327.042885 350.403091 373.763298 397.123504 420.48371 443.843916 467.204122 490.564328 513.924534 537.28474 560.644946 584.005152 607.365359 630.725565 654.085771 677.445977 700.806183 724.166389 747.526595 770.886801 794.247007 817.607213 840.96742 864.327626 887.687832 911.048038 934.408244 957.76845 981.128656 1004.48886 1027.84907 1051.20927 1074.56948 1097.92969 1121.28989 1144.6501 1168.0103 1191.37051 1214.73072 1238.09092 1261.45113 1284.81134 1308.17154 1331.53175 1354.89195 1378.25216 1401.61237

9 29.50718054 62.67905601 83.46409973 79.92358844 84.92736822 77.49232252 67.03810494 56.5087251 45.34088389 48.11359812 60.03660313 84.22744752 137.6898724 182.3371649 193.0530833 180.2229395 182.6790081 163.7124927 154.979275 135.1384991 116.5457381 101.6692984 107.4667861 113.9165738 133.5139804 178.9023994 214.1863848 211.7377052 200.8616607 192.9240426 172.8060984 156.4594078 137.6265775 129.1546784 136.2898614 132.8144662 155.7408308 164.5549375 182.0812268 185.6030015 171.1191962 158.7297686 143.9957286 128.823493 113.1320043 100.6381944 119.1377637 122.6906043 164.2089706 179.2478437 194.684558 198.2412646 192.2252152 177.2073126 156.181682 134.2626995 118.7214986 99.35162314 99.92832304 97.65143759

41

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120

2003

2004

2005

2006

2007

Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember

219.41 549.76 341.33 142.15 82.29 30.33 8.02 12.68 18.47 82.71 108.40 249.17 409.26 353.71 304.51 287.50 103.57 53.05 47.86 48.46 45.73 84.41 273.34 393.55 379.90 297.26 312.14 311.21 122.08 129.82 79.46 46.49 55.92 70.18 162.16 249.94 501.06 378.95 387.89 155.41 153.72 80.46 81.95 54.24 32.58 34.44 130.51 242.17 158.14 556.19 360.63 320.69 205.64 189.80 72.57 13.89 41.55 85.90 217.47 396.14

23.40 58.63 36.40 15.16 8.78 3.23 0.86 1.35 1.97 8.82 11.56 26.57 43.64 37.72 32.47 30.66 11.04 5.66 5.10 5.17 4.88 9.00 29.15 41.97 40.51 31.70 33.29 33.19 13.02 13.84 8.47 4.96 5.96 7.48 17.29 26.65 53.43 40.41 41.36 16.57 16.39 8.58 8.74 5.78 3.47 3.67 13.92 25.82 16.86 59.31 38.46 34.20 21.93 20.24 7.74 1.48 4.43 9.16 23.19 42.24

1.88 4.71 2.92 1.22 0.71 0.26 0.07 0.11 0.16 0.71 0.93 2.13 3.51 3.03 2.61 2.46 0.89 0.45 0.41 0.42 0.39 0.72 2.34 3.37 3.26 2.55 2.67 2.67 1.05 1.11 0.68 0.40 0.48 0.60 1.39 2.14 4.29 3.25 3.32 1.33 1.32 0.69 0.70 0.46 0.28 0.30 1.12 2.07 1.35 4.77 3.09 2.75 1.76 1.63 0.62 0.12 0.36 0.74 1.86 3.39

25.2775215 63.3375211 39.3238551 16.3769512 9.48034355 3.4939384 0.92450953 1.46122406 2.12803312 9.5284529 12.4881837 28.7071794 47.1507392 40.750487 35.0825825 33.1223674 11.9320106 6.11140315 5.51334667 5.58316905 5.26885124 9.72448084 31.4914796 45.3402425 43.7683825 34.2474412 35.9616182 35.8538106 14.064176 14.9569493 9.15441392 5.35619924 6.44244767 8.08543858 18.6826648 28.7948764 57.7267895 43.6584812 44.6884291 17.9048709 17.7099265 9.26916378 9.44184412 6.24909655 3.75327803 3.96761672 15.0361062 27.8996604 18.2191566 64.0785099 41.5483916 36.9466432 23.6914831 21.8666794 8.36112841 1.60063007 4.78637567 9.89655971 25.054055 45.6387611

1524.54133 1587.87885 1627.2027 1643.57965 1653.06 1656.55393 1657.47844 1658.93967 1661.0677 1670.59615 1683.08434 1711.79152 1758.94226 1799.69274 1834.77533 1867.89769 1879.8297 1885.94111 1891.45445 1897.03762 1902.30647 1912.03095 1943.52243 1988.86268 2032.63106 2066.8785 2102.84012 2138.69393 2152.75811 2167.71505 2176.86947 2182.22567 2188.66812 2196.75355 2215.43622 2244.2311 2301.95788 2345.61637 2390.3048 2408.20967 2425.91959 2435.18876 2444.6306 2450.8797 2454.63298 2458.60059 2473.6367 2501.53636 2519.75551 2583.83402 2625.38242 2662.32906 2686.02054 2707.88722 2716.24835 2717.84898 2722.63536 2732.53192 2757.58597 2803.22473

23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 23.3602061 max min life storage

1424.97257 1448.33278 1471.69298 1495.05319 1518.4134 1541.7736 1565.13381 1588.49401 1611.85422 1635.21443 1658.57463 1681.93484 1705.29505 1728.65525 1752.01546 1775.37566 1798.73587 1822.09608 1845.45628 1868.81649 1892.17669 1915.5369 1938.89711 1962.25731 1985.61752 2008.97772 2032.33793 2055.69814 2079.05834 2102.41855 2125.77876 2149.13896 2172.49917 2195.85937 2219.21958 2242.57979 2265.93999 2289.3002 2312.6604 2336.02061 2359.38082 2382.74102 2406.10123 2429.46143 2452.82164 2476.18185 2499.54205 2522.90226 2546.26246 2569.62267 2592.98288 2616.34308 2639.70329 2663.0635 2686.4237 2709.78391 2733.14411 2756.50432 2779.86453 2803.22473

99.56875299 139.546068 155.509717 148.5264621 134.6465996 114.7803319 92.3446353 70.44565327 49.21348028 35.38172708 24.50970469 29.856678 53.64721105 71.03749199 82.75986841 92.52202971 81.09383416 63.84503121 45.99817178 28.22113474 10.12977988 -3.505945379 4.625328099 26.60536447 47.01354087 57.90077601 70.50218811 82.99579265 73.69976254 65.29650576 51.09071358 33.08670672 16.16894829 0.894180774 -3.78336053 1.65130973 36.01789317 56.3161683 77.64439133 72.18905612 66.53877655 52.44773423 38.52937225 21.4182627 1.811334629 -17.58125475 -25.90535469 -21.36590043 -26.50694997 14.21135382 32.39953927 45.9859764 46.31725339 44.8237267 29.82464902 8.065072993 -10.50875744 -23.97240383 -22.27855495 0

214.186385 106 m3/bulan -26.50695 106 m3/bulan 240.693335 106 m3/bulan

42

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Grafik 4. 5 Kurva Massa

Berdasar tabel perhitungan dengan metoda kurva massa di atas diperoleh nilai life storage adalah 240,693 x 106 m3. 4.4.3 Umur Guna Waduk Usia guna waduk adalah masa manfaat waduk dalam menjalankan fungsinya, sampai terisi penuh oleh sedimen kapasitas tampungan matinya. Dalam tugas besar ini, diasumsikan umur guna waduk untuk Waduk Comal-Kecepit adalah 50 tahun dimulai dari masa waduk tersebut dibangun.

43

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

BAB V OPTIMASI PEMANFAATAN AIR 5.1 Alternatif Tata Letak Bangunan Air Tata letak bangunan air tergantung dari kebutuhan air yang diperlukan di suatu daerah tertentu. Berdasarkan Undang-Undang Nomor 11 Tahun 1974 tentang Pengairan, urutan prioritas pemanfatan air adalah sebagai berikut. 1. Air minum (kebutuhan air minum rumah tangga dan perkotaan) 2. Pertanian (pertanian rakyat dan usaha pertanian lainnya) 3. Peternakan 4. Perkebunan 5. Perikanan 6. Ketenagaan 7. Industri 8. Pertambangan 9. Lalu lintas air (navigasi) 10. Rekreasi Pada tugas besar ini, berdasarkan pada bab subbab 3.2 mengenai skenario pengembangan sumber daya air, air yang berasal dari waduk yang akan dibangun akan dimanfaatkan untuk pemenuhan kebutuhan air minum, pertanian, dan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Penjelasan dari ketiga prioritas pemanfaatan air tersebut adalah sebagai berikut. 1.

Air Minum Kebutuhan air rumah tangga dan perkotaan (domestic and municipal) disebut

juga dengan nama air baku (sebelum diolah), air bersih atau air minum (setelah diolah). Kebutuhan air bersih dan air minum yang didapatkan dari perhitungan kebutuhan air pada bab sebelumnya adalah 0,103 m3/s setiap bulan. 2.

Pertanian Untuk

perencanaan

perlu

dihitung

dengan

seksama,

dengan

mempertimbangkan faktor-faktor persiapan lahan, penggunaan konsumtif, perkolasi dan rembesan, curah hujan efektif, penggantian lapisan air setelah

44

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 pemupukan dan efisiensi saluran irigasi. Pada perhitungan kebutuhan air untuk irigasi pada bab sebelumnya, didapatkan nilai kebutuhan air untuk irigasi sebesar 0,345 m3/detik. 3.

Pembangkit Listrik Kebutuhan akan listrik berkaitan erat dengan dengan perkembangan industri.

Perkiraan kebutuhan listrik dapat dilakukan dengan melaksanakan survei pasaran listrik dan peramalan. Peramalan hendaknya mencakup pertumbuhan industri yang normal dan akselerasi pertumbuhan yang diakibatkan oleh adanya listrik tenaga air yang murah. Untuk memenuhi kebutuhan air di hilir waduk (irigasi, air domestik, dan sebagainya) dan pada saat yang sama memaksimumkan LTA yang harus dihasilkan dapat dilakukan dengan melakukan studi simulasi optimasi pengoperasian waduk. Pada bab sebelumnya, telah dihitung kebutuhan untuk PLTA setiap bulannya adalah 4,72 m3/detik. Ketiga kebutuhan tersebut kemudian disusun untuk menjadi alternatif tata letak bangunan air. PLTA ditempatkan sebagai intake pertama berdasarkan kebutuhan topografi. Selanjutnya, kebutuhan air minum ditempatkan setelah PLTA karena kebutuhan air minum merupakan prioritas yang utama. Setelah mendapatkan topografi yang baik untuk pesawahan, intake ketiga digunakan untuk kebutuhan irigasi persawahan tersebut.

45

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Gambar 5. 1 Sekma Tata Letak Bangunan Air Comal-Keceepit

Kemudian, hubungan antara elevasi, luas permukaan, dan volume tampungan adalah sebagai berikut.

46

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Tabel 5. 1 Hubungan Elevasi, Luas Permukaan, dan Volume Tampungan

Elevasi 420 415 410 405 400 395 390 385 380 375 370 365 360 355 350 345 340 335 330 325 320 315 310 305 300 295 290

Luas Permukaan (m 2) 8243463 8069377.446 7250151.309 6779096.281 6533328.44 6185157.332 5652660.343 5406892.502 5232806.948 5007519.76 4731030.939 4536464.732 4259975.911 4075650.03 4044929.05 3164260.953 2805849.518 2539601.024 2242631.549 2037825.015 1853499.134 1679413.58 1402924.759 1136676.265 993311.6907 532496.9888 0

Volume Tampungan (m 3) 1071650190 1008672181 870018157.1 779596072.3 718666128.4 649441519.8 565266034.3 513654787.7 470952625.3 425639179.6 378482475.1 340234854.9 298198313.7 264917251.9 242695743 174034352.4 140292475.9 114282046.1 89705261.96 71323875.52 55604974.02 41985339.5 28058495.18 17050143.97 9933116.907 2662484.944 0

Berdasarkan tabel 5.1, hubungan antara elevasi muka air waduk dengan volume tampungan adalah sebagai berikut.

47

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Grafik 5. 1 Elevasi vs Volume Tampungan

Dan hubungan elevasi dengan luas permukaan adalah sebagai berikut.

Grafik 5. 2 Elevasi vs Luas Permukaan

5.2 Reservoir Routing Beberapa parameter yang harus dimiliki untuk dapat menentukan routing di reservoir adalah sebagai berikut: L = Lebar spillway C = Koefesien fungsi bendung A = Luas Bendungan Y = 1/3

48

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Dalam perhitungan ini, diasumsikan bahwa dimensi penampangan bendungan merupakan persegi dengan A = 1000000 m2, dengan lebar spillway adalah 3 m. Berikut ini adalah contoh perhitungan Routing Reservoir. 1. Menentukan elevasi outlet Berdasarkan program wms, elevasi outlet pada DAS Comal-Kecepit adalah 210 m.Elevasi diambil sampai 10 m terendah dari elevasi outlet. 2. Menentukan Volume Storage Dengan asumsi luas penampang bendungan adalah sebesar 1000000 m2, maka untuk elevasi 100 m dengan head 5 m, volume storage adalah sebagai berikut. 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑆𝑡𝑜𝑟𝑎𝑔𝑒 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝐻𝑒𝑎𝑑 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑆𝑡𝑜𝑟𝑎𝑔𝑒 = 1000000 𝑥 5 = 5000000 𝑚3

3. Menentukan Head Bendung Karena spillway diasumsikan setinggi 4 m, maka untuk elevasi 100 m, head bendung adalah sebesar 1 m. 4. Menentukan Q bendung Lebar bendungan diasumsikan sebesar 2 m. Maka untuk elevasi 100 m, Q bendung adalah sebagai berikut 𝑄𝑏𝑒𝑛𝑑𝑢𝑛𝑔 = 3.3 𝑥 𝐿 𝑥 𝐻1/3 𝑄𝑏𝑒𝑛𝑑𝑢𝑛𝑔 = 3.3 𝑥 2 𝑥 11/3 𝑄𝑏𝑒𝑛𝑑𝑢𝑛𝑔 = 9,9 𝑚3 /𝑠 5. Menentukan 2S/dt + O Untuk elevasi 100 m, 2𝑆 2 𝑥 5000000 +𝑂 = + 9,9 = 1730,312 𝑚3 /𝑠 𝑑𝑡 2 𝑥 3600 Berikut ini adalah routing saluran dengan melakukan langkah di atas untuk elevasi berikutnya.

49

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Tabel 5. 2 Routing Reservoir (Elevasi, Head, Storage) t 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Elevasi 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210

Head 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V Storage 0 1000000 2000000 3000000 4000000 5000000 6000000 7000000 8000000 9000000 10000000

Head Bendung

Q bendung

2S/dt + O

0 1 2 3 4 5 6

0 9.9 12.47321839 14.27827075 15.71527041 16.92876187 17.98949387

0 1730.312472 2076.968185 2422.855732 2768.375226 3113.671212 3458.814438

Dari tabel di atas, dapat ditentukan grafik sebagai berikut.

Grafik 5. 3 Volume Storage vs Elevasi

Grafik 5. 4 2S/dt + O vs Q bendung

50

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Grafik 5. 5 Elevasi VS Q Bendung

Untuk menentukan outflow dari reservoir, digunakan inflow dari outflow pada routing saluran. Dalam menentukan komponen outflow, digunakan grafikgrafik di atas. Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk inflow pada jam kedua. 1) Sebelumnya, pada jam ke-0, inflow pada reservoir adalah sebesar 0 m3/s, sehingga ouflow reservoir juga 0 m3/s. Maka dapat ditentukan volume storage 4000000 m3 pada elevasi 204 m. Pada jam kedua, 2𝑆2 2𝑆1 + 𝑂2 = 𝐼1 + 𝐼2 + − 𝑂1 𝑑𝑡 𝑑𝑡 2𝑆2 + 𝑂2 = 0 + 0,4144 + 0 = 0,11852001 𝑚3 /𝑠 𝑑𝑡 2) Menentukan Outflow Saluran Dari grafik 2S/dt + O terhadap Q bendung, dapat dicari nilai outflow dengan persamaan pada trendline yaitu sebagai berikut. 𝑂2 = (−0.0000000006 𝑥 (0,11852001^3)) + ((0.000002) 𝑥(0,11852001^2)) + (0.0042 𝑥 0,11852001) 𝑂2 = −0,006 𝑚3 /𝑠 51

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

3) Menentukan Elevasi Dari grafik Q bendung terhadap elevasi, dapat dicari nilai elevasinya dengan persamaan pada trendline yaitu sebagai berikut. 𝐸𝑙𝑒𝑣𝑎𝑠𝑖 = (0,0003 𝑥 (0,000829682 ^3)) + (2𝑥(10−14 )𝑥 (0,000829682 ^2)) − (10−12 ) 𝑥 0,000829682 ) + 99 𝐸𝑙𝑒𝑣𝑎𝑠𝑖 = 200 𝑚

4) Menentukan Volume Storage 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑆𝑡𝑜𝑟𝑎𝑔𝑒 = 1000000𝑥(200) − 108 + 5𝑥10^6 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑆𝑡𝑜𝑟𝑎𝑔𝑒 = 4000000 𝑚3 5) Menentukan 2𝑆2 2𝑆2 − 𝑂2 = + 𝑂2 − (2 𝑥 𝑂2 ) 𝑑𝑡 𝑑𝑡 2𝑆2 − 𝑂2 = 0,118520011 − (2 𝑥0,000829682) 𝑑𝑡 2𝑆2 − 𝑂2 = 1,622810614 𝑚3 /𝑠 𝑑𝑡 Dengan melakukan langkah di atas untuk jam berikutnya, didapatkan routing reservoir sebagai berikut.

52

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Tabel 5. 3 Routing Reservoir t 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52

Inflow 0 0.414468318 5.344657808 21.44265329 53.64419831 102.1005976 163.1267933 233.2909458 309.2659057 388.0792585 467.3161618 542.854751 608.6749521 659.4747914 693.7870062 713.886004 722.522288 721.6128722 712.3230297 695.5086341 672.164297 643.6320725 611.7882302 578.660911 545.7158685 513.447477 481.7233196

2S1/dt -O1 0 0.427186097 6.150394308 32.6729177 106.8253396 260.119456 519.9621682 905.9551331 1430.399335 2099.484803 2915.790158 3879.755722 4989.672391 6244.67802 7654.113852 9252.514144 11119.13314 13412.7561 16458.35586 21001.64415 29134.52631 49073.03854 141757.6285 2396829.02 11010308967 1.0678E+21 9.73992E+53

2S2/dt + O2 0 0.414468318 6.186312223 32.93770541 107.7597693 262.5701355 525.3468469 916.3799073 1448.511985 2127.744499 2954.880224 3925.961071 5031.285425 6257.822134 7597.939818 9061.786862 10688.92244 12563.2683 14846.692 17866.18752 22369.31708 30450.32268 50328.45884 142948.0777 2397953.397 11010310026 1.0678E+21

Outflow 0 -0.00635889 0.017958958 0.132393854 0.467214837 1.225339764 2.692339331 5.212387086 9.056324686 14.12984799 19.54503268 23.10267448 20.80651717 6.57205706 -28.08701718 -95.36364054 -215.1053508 -424.7439027 -805.8319268 -1567.728314 -3382.604616 -9311.357927 -45714.58484 -1126940.471 -5503955507 -5.33898E+20 -4.86996E+53

V storage 4000000 -199585531.7 105000000 105000002.3 105000102 105001839.8 105019515.9 105141615.2 105742772.7 107821060.9 112466364.8 117330672.9 114007373.4 105283859.9 82842698.89 -762258302.5 -9847991677 -76521935906 -5.23174E+11 -3.85301E+12 -3.87037E+13 -8.07308E+14 -9.55354E+16 -1.43121E+21 -1.66734E+32 -1.52186E+65 -1.155E+164

Elevasi 200 200 200 200.0000023 200.000102 200.0018398 200.0195159 200.1416152 200.7427727 202.8210609 207.4663648 212.3306729 209.0073734 200.2838599 177.8426989 -667.2583025 -9752.991677 -76426.93591 -523079.125 -3852918.86 -38703609.34 -807307442 -95535402868 -1.43121E+15 -1.66734E+26 -1.52186E+59 -1.155E+158

53

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Berdasar tabel routing final, dapat ditentukan grafik sebagai berikut.

Routing Reservoir

180 160

140 Q (m3/s)

120 100

80

Inflow

60

Outflow

40

20 0 0

10

20

30

40

50

60

t(jam)

Grafik 5. 6 Inflow dan Outflow Routing Reservoir

Dari grafik di atas dapat kita lihat bahwa Qp akan mengalami penurunan dan pergeseran tp yang cukup signifikan, hal ini disebabkan oleh dimensi penampang bendungan yang terlalu besar sehingga kehilangan energi aliran air yang terjadi juga sangat besar. Setelah mendapat debit inflow dan outflow, kita dapat mencari tinggi waduk berdasarkan hubungan matematis berikut: 2

Qmax outflow = 3 𝑥 𝐶𝑑 𝑥 𝑏 𝑥 √2𝑔 𝑥 𝐻 3/2 dengan Cd = 0,745, lebar spillway = 3 meter, g = 9,81 m/s2, dan Qmax outflow = 26,735 m3/s, didapat: H = 2,54 meter Besarnya freeboard didapatkan berdasarkan besar Q, terdapat pada buku KP penunjang sebagai berikut:

54

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Tabel 5. 4 Nilai Tinggi Jagaan

Q (m3/det) Q ≤ 0,5 0,5 < Q ≤ 1,5 1,5 < Q ≤ 5,0 5,0 < Q ≤ 10,0 10 < Q ≤ 15,0 Q > 15,0

Freeboard (m) 0,40 0,50 0,60 0,75 0,85 1,00

Maka, tinggi bendungan dapat dicari dengan persamaan berikut: 𝑇𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑆𝑝𝑖𝑙𝑙𝑤𝑎𝑦 = 𝐻𝑒𝑎𝑑 + 𝑇𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝐽𝑎𝑔𝑎𝑎𝑛 = 2,54 + 1 = 3,54 𝑚

5.3 Operasi Waduk Dengan asumsi bahwa nilai tampungan awal dan akhir pada bulan April adalah maksimum dari waduk. Berikut kami tampilkan contoh perhitungan operasi waduk pada bulan Mei. 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚 = 𝐷𝑒𝑎𝑑 𝑆𝑡𝑜𝑟𝑎𝑔𝑒 + 𝐿𝑖𝑓𝑒 𝑆𝑡𝑜𝑟𝑎𝑔𝑒 = (6,705 + 240,02)𝑥106 𝑚3 = 246,72 𝑥106 𝑚3

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑢𝑚 = 𝐷𝑒𝑎𝑑 𝑆𝑡𝑜𝑟𝑎𝑔𝑒 + 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝐴𝑖𝑟 𝑃𝐿𝑇𝐴 = (67059 + 18,8)𝑥106 𝑚3 = 25,5 𝑥106 𝑚3

•

Kolom 1

: Nama bulan = Mei

55

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 •

Kolom 2

: Data curah hujan (I) = 147,35 mm/bulan

•

Kolom 3

: Debit, inflow dari DPS =C.I.A = 0,85 x (147,35 mm/bulan) x 10-3 x 125,46 km2 = 15,71 x 106 m3/bulan

•

Kolom 4

: Debit inflow dari area waduk = I . Awaduk = 147,35 mm/bulan x 8,243 km2 x 10-3 = 0,27 x 106 m3/bulan

•

Kolom 5

: Kebutuhan air minum = Keb. Air Minum . Jumlah Penduduk = (100 lt/org/hari) x (89033 orang) x 30 hari x 10-9 = 1,21 x 106 m3/bulan

•

Kolom 6

: Kebutuhan air irigasi = Keb. Irigasi . Luas Sawah = 1.49 l/dt/Ha x 232 Ha x 60 x 60 x 24 x 30 x 10-9 = 0,9 x 106 m3/bulan

•

Kolom 7

: Kebutuhan ikan =0

56

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

•

Kolom 8

: Evaporasi yang terjadi = Evaporasi x Luas permukaan air waduk = (4.858 mm/hari) x (26.1 Ha) x 30 x 10-5 = 0.04 x 106 m3/bulan

•

Kolom 9

: Kebutuhan Sungai =0

•

Kolom 10

: Kebutuhan Industri =0

•

Kolom 11

: Daya PLTA yang dibutuhkan [watt] = 1.30 x 106 watt

•

Kolom 20

: Luas permukaan waduk = a . Vrb = 2,15 [kol . 17]0,4523 =2,15

[

𝑇𝑎𝑚𝑝𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑡𝑒𝑟𝑗𝑎𝑑𝑖𝑎𝑤𝑎𝑙 𝐴𝑝𝑟𝑖𝑙 +𝑇𝑎𝑚𝑝𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑡𝑒𝑟𝑗𝑎𝑑𝑖𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 𝐴𝑝𝑟𝑖𝑙 0.4523 ] 2

= 26,1 x 104 m2

•

Kolom 21

: Head = (C . Vrd)+ e = 0,9605 [kol . 17]0,5546 + 0,6214

57

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 = 0,9605 [

𝑇𝑎𝑚𝑝.𝑡𝑒𝑟𝑗𝑎𝑑𝑖𝑎𝑤𝑎𝑙 𝐴𝑝𝑟𝑖𝑙 +𝑇𝑎𝑚𝑝.𝑡𝑒𝑟𝑗𝑎𝑑𝑖𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 𝐴𝑝𝑟𝑖𝑙 0.5546 ] 2

+ 0,6214 = 20.93 m

•

Kolom 12

: Debit turbin [m3/bulan] 𝑃

=𝐸𝑓𝑓 × 𝜌×𝑔×𝐻 1,33 ×106 𝑤𝑎𝑡𝑡 × 60×60×24×30

=

0,87 × 1000×9,81×21

= 18,8 x 106 m3/bulan

•

Kolom 13

: Outflow rencana [m3/bulan] = Kol (6) + kol (7) + kol (8) + kol (9) + kol (10) + kol (12) = (0,9 + 0 + 0.04 + 0 + 0 + 18,8) x 106 = 20 x 106 m3/bulan

•

Kolom 15

: ∆𝑆 = Ketersediaan air – kebutuhan rencana = kol (3) + kol (4) – kol (13) = (15,71 + 1,21 - 20 ) x 106 = -3,07 x 106 m3/bulan

•

Kolom 16

: Tampungan awal bulan total = Tampungan awal bulan sebelumnya + ∆𝑆 = (246,72 + (-4,07)) x 106 = 243,65 x 106 m3/bulan

58

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

•

Kolom 17

: Tampungan awal bulan yang terjadi

Diketahui data volume minimum 25,50 x 106 m3 & volume maksimum 246,72 x 106 m3, maka: 

Jika kol 16 < 25,50 x 106 m3  kol 17 = 25,50 m3



Jika kol 16 > 246,72 x 106  kol 17 = 276,42 x 106 m3



Jika 25,50 x 106 < kol 16 < 246,72 x 106  kol 17 = kol 16

Karena 25,50 x 106 < 243,65 < 246,72 x 106 m3, maka kolom 17 = 243,65 x 106 m3

•

Kolom 18

: Limpasan [m3/bulan]



Jika kol 16 > Vol. maks waduk  kol 18 = kol 16 - Vol. maks waduk



Jika kol 16 < Vol. maks waduk  kol 18 = 0

Karena kolom 16 = 243,65 x 106 m3 < 295.36 x 106 m3, maka kolom 18 = 0 m3

•

Kolom 19

: Kekurangan air [m3/bl]



Jika kol 16 < Vol. min waduk  kol 19 = Vol. min waduk - kol 16



Jika kol 16 > Vol. min waduk  kol 19 = 0

Karena kolom 16 = 243,65 x 106 m3 > 25,5 x 106 m3, maka kolom 19 = 0.

•

Kolom 14

: Out flow aktual [m3/bl]



Jika terjadi limpasan  kol 14 = kol 13 + kol 18



Jika kekurangan air  kol 14 = kol 13 - kol 19



Jika pas  kol 14 = kol 13

Karena pas, kol 14 = 20 106 m3/bln

59

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Tabel 5. 5 Operasi Waduk NO

Bln 1

Ir

KETERSEDIAAN AIR Q DPS Q Waduk

KEBUTUHAN AIR Sungai

Out Flow

Out Flow

DS

A. Minum

Irigasi

Ikan

Evaporasi

Industri

P. PLT A

Q turbin

Rencana

AKT UAL

mm /bln

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

x106 W att

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

-3.07 -9.02 -12.83 -15.49 -15.57 -11.80 3.13 9.41 24.44 28.81 20.49 3.75

Awal April Akhir April

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April

147.35 96.13 65.21 46.21 51.52 91.63 228.70 285.81 413.12 442.62 358.61 212.89

15.71 10.25 6.95 4.93 5.49 9.77 24.39 30.48 44.06 47.20 38.24 22.70

1.21 0.79 0.54 0.38 0.42 0.76 1.89 2.36 3.41 3.65 2.96 1.75

0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27

0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30

18.80 18.86 19.12 19.60 20.29 21.13 21.95 22.23 21.83 20.84 19.51 19.51

20.00 20.06 20.32 20.80 21.49 22.32 23.15 23.43 23.03 22.04 20.71 20.71

20.00 20.06 20.32 20.80 21.49 22.32 23.15 23.43 23.03 22.04 39.20 24.46

Tamp Awal Bln Total Terjadi

Limpasan

Kurang

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

x106 m 3/bln

Ha

16

17

18

19

20

21

246.72 246.72 243.65 234.63 221.80 206.31 190.74 178.94 182.07 191.47 215.91 244.72 265.22 250.47

246.72 246.72 243.65 234.63 221.80 206.31 190.74 178.94 182.07 191.47 215.91 244.72 246.72 246.72

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

26.10 26.02 25.73 25.19 24.47 23.65 22.90 22.65 23.00 23.93 25.30 26.05 26.10

21.00 20.93 20.65 20.14 19.46 18.69 17.99 17.76 18.09 18.95 20.24 20.96 21.00

x106 m 3/bln

60

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 18.50 3.75

Luas Prm

Head

Air W aduk m

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

5.4 Optimasi Waduk Dari subbab operasi waduk, dapat dilihat bahwa skenario operasi waduk yang dipilih ternyata menghasilkan limpasan air pada beberapa bulannya. Hal ini disebabkan karena ketersediaan air melebihi kebutuhan air yang didesain. Oleh karena itu, diperlukan perubahan skenario operasi yakni berupa optimasi. Artinya, skenario dapat menghasilkan volume limpasan dan volume air kurang sebesar nol (kebutuhan tercukupi dan ketersediaan air tidak berlebih). Langkah optimasi yang diambil penulis adalah sebagai berikut: 1. Meningkatkan daya yang dapat dibangkitkan dari sistem bendungan untuk pemenuhan kebutuhan daya listrik, dari 0,299 MW menjadi 1,4 MW. Setelah itu, langkah-langkah tersebut disimulasikan kembali menggunakan tabel operasi waduk. Dari hasil optimasi, didapat volume limpasan dan air kurang sebesar 0, sehingga waduk yang dirancang sudah optimal. Berikut adalah tabel operasi waduk hasil optimasi.

61

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Tabel 5. 6 Optimasi Waduk NO

Bln 1

Ir

KETERSEDIAAN AIR Q DPS Q Waduk 6

3

6

3

A. Minum 6

3

Irigasi 6

3

Ikan 6

3

KEBUTUHAN AIR Sungai

Evaporasi 6

3

6

3

Industri 6

3

P. PLT A 6

Q turbin 6

3

Out Flow

Out Flow

Rencana

AKT UAL

6

3

6

3

DS 6

3

Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Januari Februari Maret April

3

6

Limpasan 6

3

Kurang

Luas Prm

Head

Air W aduk 6

3

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 W att

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

x10 m /bln

Ha

m

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

-4.52 -10.50 -14.40 -17.19 -17.43 -13.87 0.79 6.86 21.78 26.18 18.00 1.26

246.72 246.72 242.20 231.70 217.30 200.11 182.68 168.81 169.60 176.46 198.23 224.42 242.42 243.67

246.72 246.72 242.20 231.70 217.30 200.11 182.68 168.81 169.60 176.46 198.23 224.42 242.42 243.67

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

26.10 25.99 25.62 25.00 24.19 23.26 22.38 22.00 22.22 23.04 24.33 25.45 25.92

21.00 20.90 20.55 19.96 19.20 18.32 17.51 17.16 17.36 18.12 19.32 20.38 20.83

147.35 96.13 65.21 46.21 51.52 91.63 228.70 285.81 413.12 442.62 358.61 212.89

15.71 10.25 6.95 4.93 5.49 9.77 24.39 30.48 44.06 47.20 38.24 22.70

1.21 0.79 0.54 0.38 0.42 0.76 1.89 2.36 3.41 3.65 2.96 1.75

0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27

0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40

20.24 20.35 20.69 21.30 22.15 23.20 24.29 24.78 24.49 23.47 22.00 22.00

21.45 21.55 21.89 22.50 23.35 24.40 25.48 25.98 25.69 24.67 23.20 23.20

21.45 21.55 21.89 22.50 23.35 24.40 25.48 25.98 25.69 24.67 23.20 23.20

x10 m /bln

3

2

Akhir April Mei

6

mm /bln

Awal April

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Tamp Awal Bln Total Terjadi

62

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

63

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

BAB VI ANALISIS FINANSIAL 6.1 Analisis Harga Untuk melakukan analisis harga dilakukan kajian literature yang direkap pada tabel- tabel berikut. Tabel 6. 1 Biaya Investasi Awal Waduk No

Biaya Investasi Awal Uraian Satuan Volume 1 Pekerjaan Persiapan Pengukuran Bawplank m 21746 Direksi Kit 500 m2 Kesehatan dan Keselamatan Kerja m 21746 2 Pengalihan Aliran Sungai Galian tanah 3822000 m3 Penimbunan dan pemadatan 2667600 m3 3 Bangunan Penunjang Perbaikan tanah m 1946880 Spillway m 4 Badan waduk 87360 m3 Rumah pompa ls 1 Turbin kW 230 Saluran penghantar 1 m 1250 Saluran penghantar 2 m 1750 Total biaya pembangunan

Harga satuan Rp Rp Rp

80,000.00 Rp 300,000.00 Rp 45,000.00 Rp

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

Harga 1,739,680,000.00 150,000,000.00 978,570,000.00

35,000.00 Rp 133,770,000,000.00 70,000.00 Rp 186,732,000,000.00 180,000.00 15,750,000.00 140,000.00 500,000,000.00 1,300,000.00 1,800,000.00 1,200,000.00

Rp 350,438,400,000.00 Rp 63,000,000.00 Rp 12,230,400,000.00 Rp 500,000,000.00 Rp 299,000,000.00 Rp 2,250,000,000.00 Rp 2,100,000,000.00 Rp 691,251,050,000.00

Tabel 6. 2 Biaya Operasi dan Pemeliharaan No

Uraian

Biaya Operation and Maintenance Satuan Volume Harga satuan

1 Biaya Operasi Gaji tenaga teknisi orang/tahun Gaji tenaga administrasi orang/tahun Gaji tenaga mekanik orang/tahun 2 Biaya Pemeliharaan Operasional waduk ls Operasional turbin ls Pemeliharaan saluran penghantar m Total biaya O & M (pertahun)

Harga

2 1 2

Rp Rp Rp

30,000,000.00 Rp 15,000,000.00 Rp 40,000,000.00 Rp

60,000,000.00 15,000,000.00 80,000,000.00

1 1 3000

Rp Rp Rp

592,000,000.00 Rp 296,000,000.00 Rp 60,000.00 Rp Rp

592,000,000.00 296,000,000.00 180,000,000.00 1,223,000,000.00

Untuk pendapatan yang diterima dari operasi waduk tersebut berdasar dengan pemenuhan kebutuhan waduk pada air baku, PLTA, dan irigasi diperoleh sebagai berikut. Tabel 6. 3 Pendapatan dari Air Baku

Harga jual air baku Kebutuhan air Pendapatan air baku

Pendapatan Air Baku Rp 2,000.00 per m3 Rp 3,249,704.50 m3 Rp 6,499,409,000.00 per tahun Tabel 6. 4 Pendapatan dari PLTA

64

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Harga jual listrik Kebutuhan listrik Pendapatan PLTA

Pendapatan PLTA Rp 1,300.00 per kWh Rp 4,800,000.00 kWh Rp 6,240,000,000.00 pertahun Tabel 6. 5 Pendapatan dari Irigasi

No

Pola tanam 1 Padi 2 Padi 3 Palawija (Jagung)

Pendapatan Irigasi Pendapatan bersih (Rp/ha) Intensitas tanam (%) Penerimaan/ha (Rp) Rp 14,765,000.00 100% Rp 14,765,000.00 Rp 14,765,000.00 100% Rp 14,765,000.00 Rp 1,275,000.00 100% Rp 1,275,000.00 Total biaya

Luas area (ha) Total penerimaan (Rp) 644 Rp 9,508,660,000.00 644 Rp 9,508,660,000.00 644 Rp 821,100,000.00 Rp 19,838,420,000.00

Berikut merupakan ringkasan dari pengeluaran dan pemasukkan pada tahun pertama yang diperoleh dari waduk yang dibuat. Tabel 6. 6 Rekapitulasi Pemasukan dan Pengeluaran

KESIMPULAN Pemasukan Air baku Irigasi PLTA

Rp Rp Rp

6,499,409,000.00 19,838,420,000.00 6,240,000,000.00

Pengeluaran Investasi O&M

Rp 691,251,050,000.00 Rp 1,223,000,000.00

6.1 Analisis Cash Flow Untuk analisis Arus Kas pada tugas ini, pembangunan waduk diasumsikan selama 3 tahun dari tahun 2017 sehingga operasi waduk dimulai pada tahun 2020. Untuk pengeluaran investasi, dilakukan hanya satu kali di awal. Sedangkan untuk biaya operasi dan pemeliharaan serta pemasukkan diperoleh setiap tahun setelah waduk mulai beroperasi. Setiap tahunnya nilai ini akan mengalami peningkatan akibat inflasi yang diasumsikan sebesar 10% selama umur rencana yakni 50 tahun. Berikut merupakan tabulasi lengkap arus kas lengkap yang terjadi.

65

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

Tabel 6. 7 Arus Kas No

Tahun

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 2051 2052 2053 2054 2055 2056 2057 2058 2059 2060 2061 2062 2063 2064 2065 2066 2067 2068 2069

PLTA

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

6.24 6.86 7.55 8.31 9.14 10.05 11.05 12.16 13.38 14.71 16.18 17.80 19.58 21.54 23.70 26.07 28.67 31.54 34.69 38.16 41.98 46.18 50.80 55.87 61.46 67.61 74.37 81.81 89.99 98.99 108.88 119.77 131.75 144.92 159.42 175.36 192.90 212.18 233.40 256.74 282.42 310.66 341.73 375.90 413.49 454.84 500.32 550.35 605.39 665.93

Pemasukkan (M) Air Baku

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

6.50 7.15 7.86 8.65 9.52 10.47 11.51 12.67 13.93 15.33 16.86 18.54 20.40 22.44 24.68 27.15 29.86 32.85 36.14 39.75 43.72 48.10 52.91 58.20 64.02 70.42 77.46 85.21 93.73 103.10 113.41 124.75 137.23 150.95 166.04 182.65 200.91 221.01 243.11 267.42 294.16 323.57 355.93 391.52 430.68 473.75 521.12 573.23 630.55 693.61

Irigasi

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

19.84 21.82 24.00 26.40 29.05 31.95 35.14 38.66 42.53 46.78 51.46 56.60 62.26 68.49 75.34 82.87 91.16 100.27 110.30 121.33 133.46 146.81 161.49 177.64 195.40 214.94 236.44 260.08 286.09 314.70 346.17 380.79 418.86 460.75 506.83 557.51 613.26 674.58 742.04 816.25 897.87 987.66 1,086.43 1,195.07 1,314.57 1,446.03 1,590.64 1,749.70 1,924.67 2,117.14

Pengeluaran (M)

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

1.22 1.35 1.48 1.63 1.79 1.97 2.17 2.38 2.62 2.88 3.17 3.49 3.84 4.22 4.64 5.11 5.62 6.18 6.80 7.48 8.23 9.05 9.96 10.95 12.05 13.25 14.58 16.03 17.64 19.40 21.34 23.47 25.82 28.40 31.24 34.37 37.81 41.59 45.75 50.32 55.35 60.89 66.98 73.67 81.04 89.15 98.06 107.87 118.65 130.52

Cash Flow (M) -Rp

691.25

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

31.35 34.49 37.94 41.73 45.91 50.50 55.55 61.10 67.21 73.93 81.33 89.46 98.40 108.25 119.07 130.98 144.07 158.48 174.33 191.76 210.94 232.03 255.24 280.76 308.84 339.72 373.69 411.06 452.17 497.38 547.12 601.84 662.02 728.22 801.04 881.15 969.26 1,066.19 1,172.81 1,290.09 1,419.10 1,561.01 1,717.11 1,888.82 2,077.70 2,285.47 2,514.02 2,765.42 3,041.96 3,346.15

66

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Tabel 6.7 tersebut dapat diringkas untuk biaya pengeluaran dan pemasukan sebagai berikut. Tabel 6. 8 Rekapan Arus Kas Tahun 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 2051 2052 2053 2054 2055 2056 2057 2058 2059 2060 2061 2062 2063 2064 2065 2066 2067 2068 2069

Rp

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

Cash Out (M) 691.25 0 0 1.22 1.35 1.48 1.63 1.79 1.97 2.17 2.38 2.62 2.88 3.17 3.49 3.84 4.22 4.64 5.11 5.62 6.18 6.80 7.48 8.23 9.05 9.96 10.95 12.05 13.25 14.58 16.03 17.64 19.40 21.34 23.47 25.82 28.40 31.24 34.37 37.81 41.59 45.75 50.32 55.35 60.89 66.98 73.67 81.04 89.15 98.06 107.87 118.65 130.52

CASHFLOW Cash In (M)

Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

0 0 0 32.58 35.84 39.42 43.36 47.70 52.47 57.71 63.48 69.83 76.82 84.50 92.95 102.24 112.47 123.71 136.09 149.69 164.66 181.13 199.24 219.17 241.08 265.19 291.71 320.88 352.97 388.27 427.10 469.80 516.79 568.46 625.31 687.84 756.63 832.29 915.52 1,007.07 1,107.77 1,218.55 1,340.41 1,474.45 1,621.89 1,784.08 1,962.49 2,158.74 2,374.61 2,612.08 2,873.28 3,160.61 3,476.67

CI-CO (M) -Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp

691.25 31.35 34.49 37.94 41.73 45.91 50.50 55.55 61.10 67.21 73.93 81.33 89.46 98.40 108.25 119.07 130.98 144.07 158.48 174.33 191.76 210.94 232.03 255.24 280.76 308.84 339.72 373.69 411.06 452.17 497.38 547.12 601.84 662.02 728.22 801.04 881.15 969.26 1,066.19 1,172.81 1,290.09 1,419.10 1,561.01 1,717.11 1,888.82 2,077.70 2,285.47 2,514.02 2,765.42 3,041.96 3,346.15

67

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Arus kas tersebut dapat ditampilkan ke dalam grafik cashflow sebagai berikut.

Gambar 6. 1 Cashflow Pembangunan Waduk Pemali Juana

6.1 Analisis Kelayakan 6.3.1 Net Presen Value (NPV) Net Present Value (NPV) adalah nilai sekarang dari keuntungan bersih (manfaat netto tambahan) yang akan diperoleh pada masa mendatang, merupakan selisih antara nilai sekarang arus manfaat dikurangi dengan nilai sekarang arus biaya (Gittinger, 1986). Kriteria penilaian untuk Net Present Value (NPV) adalah sebagai berikut: - Jika NPV > 0, maka usaha yang dijalankan layak untuk dilaksanakan. - Jika NPV < 0, maka usaha yang dijalankan tidak layak untuk dilaksanakan. - Jika NPV = 0, maka usaha yang dijalankan tidak rugi dan tidak untung. Net Present Value dihitung dengan cara menjumlahkan nilai sekarang dari kas yang ada. Dengan suku bunga yang diasumsikan sama dengan inflasi sebesar 10% dan umur rencana 50 tahun, menggunakan bantuan program Microsoft Excel diperoleh. 𝑵𝑷𝑽 = 𝑹𝒑 𝟒𝟖𝟔, 𝟓𝟐 𝑴

68

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 Maka, berdasar analisis NPV, NPV > 0, maka waduk yang direncanakan layak untuk dilaksanakan. Pembangunan Waduk Comal-Kecepit layak secara finansial untuk dilaksanakan. 6.3.2 Benefit Cost Ratio (BCR) Net benefit cost ratio (Net B/C Ratio) adalah perbandingan antara present value dari net benefit yang positif dengan present value dari net benefit yang negatif (Kadariah,1986). Jika Net B/C ratio > 1, proyek tersebut layak untuk diusahakan karena setiap pengeluaran sebanyak Rp. 1 akan menghasilkan manfaat sebanyak Rp. 1. Jika Net B/C < 1, proyek tersebut tidak layak untuk diusahakan karena setiap pengeluaran akan menghasilkan penerimaan yang lebih kecil dari pengeluaran. Dengan menggunakan bantuan program Microsoft Excel, berdasar arus kas pemasukan dan pengeluaran diperoleh nilai NPV sebagai berikut. Tabel 6. 9 NPV Cash In dan Cash Out

NPV Cash In (M) NPV Cash Out (M)

Rp1,112.55 Rp670.18

Berikut adalah perhitungan BCR untuk pembangunan Waduk Pemali Juana: BCR = BCR =

𝑁𝑃𝑉 Cash In 𝑁𝑃𝑉 𝐶𝑎𝑠ℎ 𝑂𝑢𝑡

𝑹𝒑 𝟏𝟏𝟐𝟓,𝟓𝟓 𝑴 𝑹𝒑 𝟔𝟕𝟎,𝟏𝟖 𝑴

= 𝟏, 𝟔𝟔

Maka, berdasar analisis BCR, karena BCR yang didapat lebih besar dari 1, maka Pembangunan Waduk layak untuk dilaksanakan. 6.3.3 Internal Rate of Return (IRR) Internal Rate of Return (IRR) adalah tingkat suku bunga maksimum yang dapat dibayar oleh bisnis untuk sumberdaya yang digunakan karena bisnis membutuhkan dana lagi untuk biaya-biaya operasi

69

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 dan investasi dan bisnis baru sampai pada tingkat pulang modal (Gittinger, 1986). Menurut Umar (2005) Internal Rate of Return (IRR) digunakan untuk mencari tingkat bunga yang menyamakan nilai sekarang dari arus kas yang diharapkan di masa datang, atau penerimaan kas, dengan mengeluarkan investasi awal. Apabila IRR sama dengan tingkat discount maka usaha tidak dapat mendapatkan untung atau rugi, tetapi jika IRR < tingkat discount rate maka usaha tersebut tidak layak diusahakan, sedangkan apabila IRR > tingkat discount rate maka usaha tersebut layak untuk diusahakan. Nilai IRR ditentukan dengan meregresikan nilai NPV yang positif dan negatif dengan suku bunga tertentu. Nilai suku bunga IRR merupakan nilai yang memberikan NPV = 0.

Dengan bantuan

program Microsoft Excel, diperoleh nilai dua NPV dengan suku bunga berbeda sebagai berikut. Tabel 6. 10 NPV Suku Bunga

NPV (M) 16% NPV (M) 12%

(Rp330.18) Rp50.88

Berikut adalah perhitungan untuk mencari nilai internal rate of return (IRR): 𝐼𝑅𝑅 = 𝑖1 +

𝐼𝑅𝑅 = 12% +

𝑁𝑃𝑉1 (𝑖 − 𝑖1 ) (𝑁𝑃𝑉1 − 𝑁𝑃𝑉2 ) 2

50,88 (16% − 12%) (50,88 − (−341,4) 𝑰𝑹𝑹 = 𝟏𝟐, 𝟑𝟒 %

Maka berdasarkan analisis IRR, diperoleh i = 12,34 % yang nilainya lebih besar dari MARR. Berdasarkan penjelasan sebelumnya, bila i = 12,34% > MARR = 12% (asumsi), artinya Pembangunan Waduk layak secara finansial.

70

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN 7.1 Kesimpulan Berdasarkan perhitungan dan analisis mengenai pengembangan sumber daya air pada Daerah Aliran Sungai Pemali Juana, berikut adalah kesimpulan yang dapat diambil. 1. DAS Pemali Juana merupakan daerah aliran sungai Pemali dengan luas DAS sebesar 125,46 km2 yang berlokasi di Kabupaten Tegal, Provinsi Jawa Tengah. 2. Stasiun hujan yang digunakan untuk pengukuran curah hujan DAS Pemali Juana yaitu Stasiun Stasiun Warungpring, Stasiun Kemantran dan Stasiun Danawarih. 3. Tata guna lahan di sekitar DAS Pemali Juana adalah sebagai berikut.

4. Ketersediaan air DAS dapat dihitung dengan menggunakan tiga metode yaitu Metode Rasional, Metode NRECA, dan Metode FJ. Mock. Berikut adalah grafik ketersediaan air DAS dengan menggunakan Metode FJ. Mock.

71

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

5. Kebutuhan air dari daerah sekitar DAS Pemali Juana di antaranya kebutuhan air minum sebanyak 0,013 m3/detik, kebutuhan PLTA 4,723 m3/detik, dan kebutuhan irigasi 0,345 m3/detik. 6. Terdapat kebutuhan air yang tidak terpenuhi oleh ketersediaan air. Hal tersebut dapat disiasati dengan cara menambahkan power pada turbin PLTA dan menghemat air pada waktu yang memiliki ketersediaan air berlebih. 7. Waduk Pemali Juana yang akan dibangun akan memiliki volume dead storage sebesar 7,61 × 106 m3/bulan dan volume life storage sebesar 240,63 × 106 m3/bulan. 8. Umur rencana waduk Pemali Juana adalah 50 tahun. 9. Waduk Pemali Juana yang akan dibangun memiliki skema tata letak bangunan air seperti berikut.

72

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018 10. Debit puncak inflow yang didapat dari perhitungan reservoir routing adalah 157,45 m3/detik saat jam ke-26, sedangan Debit puncak outflow 26,57 m3/detik saat jam ke-48. 11. Pada simulasi operasi waduk, terdapat limpasan di bulan Maret, dan April. 12. Langkah optimasi yang dilakukan terhadap limpasan adalah meningkatkan daya untuk kebutuhan listrik. 13. Hasil kelayakan finansial pembangunan Waduk Pemali Juana adalah sebagai berikut: 

NPV sebesar Rp. 486 Miliyar atau NPV lebih besar dari 0 atau bernilai

positif

(NPV>0),

sehingga

proyek

layak

untuk

dilaksanakan. 

BCR bernilai 1,66 atau bernilai lebih dari 1, menunjukkan proyek layak untuk dilaksanakan.



IRR bernilai 12,34% dan bernilai lebih dari MARR sebesar 12%, sehingga proyek layak untuk dilaksanakan.

7.2 Saran Berdasarkan kesimpulan yang diambil dari perhitungan dan analisis, pembangunan Waduk Pemali Juana layak untuk direalisasikan. Proyek ini dapat direkomendasikan kepada Pemerintah Provinsi Jawa Tengah serta pihak-pihak yang terkait karena memiliki manfaat yang dapat dirasakan oleh masyarakat. Namun, data yang digunakan dalam pengerjaan tugas besar ini masih terdapat asumsi yang mungkin tidak sesuai dengan kondisi nyata, sehingga perlu dilakukan analisis lebih lanjut.

73

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

74

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

DAFTAR PUSTAKA

75

Laporan SI-4131 Pengembangan Sumber Daya Air 2018

LAMPIRAN

76