BAB I

PENDAHULUAN

1. 1. Umum

          Air merupakan  kebutuhan manusia yang paling utama, terutama untuk memenuhi kebutuhan jasmaninya. Dewasa ini kebutuhan manusia akan air akan terus meningkat dan tidak hanya untuk komsumsi jasmani saja tetapi sudah meliputi kebutuhan yang lebih luas lagi. keterkaitan kebutuhan dan keterbatasan akan air membutuhkan manajemen yang tepat sehingga usia guna air dapat bertahan lama.

          Kebutuhan air yang sangat komplek menimbulkan beberapa kendala-kendala dalam mengelolanya, sehingga air bisa disebut sistem yang tidak dapat dipisahkan dengan keberadaan manusia. Salah satu cara untuk mengelolah air yaitu melalui waduk. Kegunaan waduk secara umum yaitu menampung air. Waduk dalam kegunaannya dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu waduk serba guna dan waduk tunggal guna waduk serba guna adalah kegunaan waduk untuk berbagai keperluan, misalnya PLTA, air minum, irigasi dan lain-lain. waduk tunggal guna hanya untuk satu keperluan saja.

1. 2. Latar Belakang dan Tujuan

          Kapasitas suatu waduk seringkali membuat masalah dalam operasionalnya, untuk mengantisipasi masalah berikut maka diupayakan suatu metode penentuan kapasitas tampungan waduk untuk menghasilkan pengoprasian waduk secara optimal. Dalam tugas ini kami mencoba menganalisa tampungan waduk untuk keperluan PLTA saja. Hal ini selain untuk memenuhi tuntutan tugas yang diberikan, juga untuk mempermudah dalam menganalisa model yang ada.

1. 3. Lingkup Pembahasan

          Pembahasan dalam tugas ini adalah merencanakan kapasitas tampungan (tampungan mati dan tamoungan aktif) dari suatu waduk yang berfungsi menyuplai kebutuhan air PLTA dengan menggunkan data debit inflow selama setahun dan melakukan simulasi operasi waduk Selma setahun untuk memeriksa apakah kapasitas tampungan yang sudah direncanakan sudah selesai.

1. 4. Definisi Istilah

a.    Tampungan aktif

      Tampungan aktif suatu waduk adalah jumlah jumlah air yang ditampung di atas muka air terendah pintu pengambilan (off take). jadi tampungan ini sama dengan volume total air yang ditampung dikurangi volume tampungan mati.

b.    Tampungan mati

Tampungan mati adalah tampungan yang selalu tetap dalam waduk yang gunanya untuk menampung sediment yang lewat.

c.    Pelepasan (release)

Pelepasan adalah volume air yang dilepaskan secara terkendali dari suatu waduk selama kurun waktu tertentu

d.    Limpahan (Spillout)

Limpahan dianggap sebagai aliran aor yang tidak terkendali dari waduk yang hanya terjadi kalau air yang ditampung dalam waduk melebihi tinggi muka air maksimum.

e.    Simulasi waduk

Suatu ancangan dalam pemecahan model-model perencanaan dengan meniru kelakuan sistem yang bersangkutan.

BAB II

LANDASAN PENGERJAAN

2.1. Tampungan Mati

          Dalam menentukan tampungan mati dapat dilakukan beberapa cara sehingga didapatkan hasil yang fungsional an ekonomis. Langkah-langkah perhitungan seperti berikut:

1.     Estimasi tampungan aktif

2.    Hitung volume inflow setahun

3.    Estimasikan tampungan mati

4.    Lakukan perhitungan volume sedimen yang terendap dan sisa tampungan mati selama usia waduk

5.    Apabila pada usia guna tampungan mati = 0 maka perhitungan untuk sementara dikatakan memenuhi syarat

2. 2  Tampungan Aktif

          Metode yang digunakan dalam perhitungan tampungan aktif ini adalah metode kurva massa dan kehilangan air diabaikan dulu. Langkah-langkah yang dapat dilakukan dalam pengerjaan hitungan adalah sebagai berikut:

1.     Dari beban puncak dan factor beban minimum dapat dihitungdaya minimum yang dapat bangkitkan

2.    Estimasi kedalaman air di tailrace

3.    Estimasikan head PLTA dimana m.a.w. diasumsikan selalu dalam keadaan tampungan aktif penuh.

4.    Hitung debit PLTA

5.    Akumulasikan volume debit inflow dan debit outflow minimum selama setahun dan plot pada grafik kurfa massa dan hitung tampungan aktif yang dibutuhkan.

6.    Cek tampungan aktif yang didapatkan dengan tampungan aktif yang diastimasikan kalau sama atau selisihnya tidak lebih 10% dianggap sudah memenuhi syarat.

2. 3. Simulasi Operasi Waduk

          Dalam menghitung simulasi operasi waduk, maka kehilangan diperhitungkan. Dalam tahap ini apabila tampungan aktif pada tahap 1 dan 2 mamenuhi syarat dan sesuia sdengan asumsi bahwa m.a.w. pada awal tahun apabila pada keadaan tampungan aktif penuh. Syarat pada kondisi perhitungan ini apabila m.a.w. pada akhir tahun harus sama dengan awal tahun. beberapa pedoman yang dipakai adalah sebagai berikut.

-          Prioritas pertama  : penuhi kebutuhan PLTA (factor beban minimum)

-          Prioritas kedua : Usahakan m.a.w. berada pada tampungan aktif penuh

-          Prioritas ketiga : Tingkatkan produksi PLTA (batas minimum adalah beban pucak)

-          Apabila ketiga prioritas di atas terpenuhi dan masih ada kelebihan air, maka kelebihan ini akan dibuang (spillout)

-          Operasi diaggap gagal apabila m.a.w. turun dibawah sampai di bawah tampungan aktif.

Langkah-langkah yang digunakan dalam perhitungan adalah:

1.     Estimasikan tampungan waduk pada akhir periode dan ambil nilai yang sama dengan tampungan akhir periode yang terkontrol

2.    Hitung elevasi m.a.w. rerata estimasi (kolom 5)

3.    Estimasikan elevasi m.a.w. di tailrace dengan menggap kedalaman aliran 2 meter

4.    Rencanakan inflow yang masuk berdasarkan data hujan harian maksimum

5.    Pada elevasi m.a.w. rerata estimasi hitung luas dan volume kehilangan m.a.w.

6.    Hitung volume total air yang tersedia yaitu volume tampungan aktif (kolom 2 ,3) ditambah volume debit inflow dikurangi engan kehilangan m.a.w.

7.    Hitung debit outflow PLTA minimum yaitu debit yag dibutuhkan untuk memenuhi faktor beban minimum tinggi jatuh estimasi

8.    Hitung tamoungan waduk mula-mula : total air yang tersedia dikurangi outflow minimum

9.    Hitung tampungan waduk akhir periode yang terkontrol yaitu apabila tampungan waduk mula-mula > = tamp aktif trial maka tampungan waduk = tamp. aktif 

apabila tamp. waduk mula-mula < tamp, aktif maka tampungan waduk = tamp. waduk mula-mula.

10. Hitung selisih antara tamp. mula-mula dan tamp. akhir periode terkontro.

apabila sisa 1 air tersedia > tamp. aktif, maka sisa 2 yang tersedia sisa 1 – tamp. aktif

apabila sisa 1 tersedia < = tamp.aktif, maka sisa 2 = 0

11.  Hitung debit outflow terkontrol yang sebenarnya = debit outflow minimum + selisih tamp. mula-mula dan tamp. akhir periode terkontrol. Apabila hasilnya > debit outflow maksimum, maka debit outflow terkontrol yang sebenarnya = debit outflow maximum dan kelebihan sebagai spillout.

12. Dengan nilai yang sebenarnya dan tamp. waduk pada awal dan akhir periode maka hitunh elevasi m.a.w. kedalaman aliran dan elevasi m.a.w. di tailrace dan tinggi jatuh.

13. Hitung energi PLTA hasil bangkitan selama periode ini.

14. Lakukan perhitungan di atas untuk semua periode.

15. Cek kolom 18,19 apabila tampungan waduk akhir periode minimum sekitar 0 dan tidak negative dan tampungan waduk kembali keawal maka telah memenui syarat.

2.4. Beberapa Rumus Yang Dipakai

          Dalam perhitungan ini dipakai beberapa rumus pendekatan yang dapat memenuhi syarat dan beberapa persamaam polynomial

-          Trap efisiensi

Te =100 x [ 1-1/(1+a.R) ]^n

     dimana  :

             Te = trap efisiensi

                  = prosentase sediment yang mengendap

              R  = Rasio perbandingan kapasitas waduk dengan volume inflow tahunan.

              a   = diambil besarnya sama dengan 100

              n   = diambil besarnya sama dengan 1,5

-          Kapasitas waduk

V = a₁ .H¹ +a₁.H²+ a₃.H³

A = a₁ + 2. a₂ .H + 3. a₃ .H²

dimana :

     V = kapasitas waduk  (juta m³)

     A = luasan muka air diwaduk

     H = tinggi diukur dari dasar waduk (m)

     a₁ ,a₂ ,a₃   = koefisien

-          Daya bangkitan

p   =  9.8 x E_PLTA x Head

dimana:

      p           =  daya bangkitan ( kw)

      E_PLTA =  efisiensi P.L.T.A.

      Q          =  debit pembangkit P.L.T.A. ( m³/dt )

      Head     =  tinggi jatuh efektif

                   =  elevasi m.a.w. – elevasi muka air si saluran tailrace

                        - kehilangan tinggi tekan

maks

min

0

18

22

t ( jam )

24

Grafik Hubungan Waktu dan Debit Guna Memenuhi Kebutuhan Beban Puncak

- Tinggi aliran di Tailrace     dimana: T =  ( Q /C ) ^ ( 1/1.4 )

                                                         Q  =  debit aliran ( m³/dt )

                                                         C  =   koefisien kedalaman

                                                                  aliran di tailrace ( m )     

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

          Dari hasil perhitungan dapat diambil kesimpulan bahwa dalam kondisi dimana muka air waduk (m.a.w.) yang ada,dengan berbagai asumsi sebagai berikut.

-          operasi waduk adalah memenuhi kebutuhan P.L.T.A  dengan faktor beban minimum pada tiap periode harus dipenuhi,

-          muka air waduk selalu pada keadaan tampungan aktif penuh atau diusahakan demikian,dan

-          operasi waduk dianggap gagal apabila m.a.w. turun sampai dibawah tampungan aktif.

Dapat kita besarnya tampungan mati dan tampungan aktif waduk serta dengan memakai metode simulasi kita dapat menentukan besarnya tampungan akhir,keadaan elevasi m.a.w.,tinggi jatuh,tinggi tailrace dan energi  P.L.T.A. dapat dilihat pada rekapitulasi terlampir.

FLOWCHART TAMPUNGAN MATI

Start

Inflow setahun Inflow sedimen Usia guna waduk a = 100 n = 1.5

Tamp. aktif est. Tamp. mati est.

tamp. total est. = tamp. mati est. + tamp. aktif rerata est.

trap. efisiensi = (1-1/(1+a.R)) n * 100

vol. end. = Te * inf. Sedimen setahun

vol. tamp. mati = Tamp. mati est. – vol. end

Tampungan. Mati = 0 di akhir usia guna ?

End

T

Y

A

 

     FLOWCHART TAMPUNGAN AKTIF

Start

Beban puncak, Fak. beban min. Eff. PLTA, C, El. dasar T.Race El. dasar waduk

Daya min. rerata = fak. beban * beban puncak

El. muka air T. Race = H T.Race est. (≤ 2)+ El. dasar T. Race

Head = El. maw rerata – ma T.Race rerata

Qmin =

End

T

Y

Plot kurva masa (Qmin akum. ~ Qinf. Akum.)

Tampungan aktif dicari dari simpangan terbesar, dari kurva masa

A

Tamp. aktif est. > tamp. aktif hasil kurva masa

El. maw rerata = el. dasar waduk + h. air waduk

 

      FLOWCHART SIMULASI OPERASI WADUK

start

tamp. waduk aktif est., el. dasar T.Race, eff. PLTA, kehilangan, el. dasar waduk, koef. C, beban puncak, kurva masa, lengkung luas, lengkung kapasitas

est. tamp. waduk pada akhir periode

el. maw ~ diperoleh dari lengkung kapasitas

el. ma. rerata = (elN + elN+1) : 2

el. ma T.Race = el. dasar T.Race + h est. T.Race ( ≤ 2)

Tinggi jatuh = el. maw           el. ma T.Race

Qmin =

Qmin =

A (luas waduk) (Didapat dari data el. maw)

Vol. kehilangan = koef. Kehilangan * luas waduk

B

1