BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Umum Data hidrologi yang berupa peta, catatan hujan, catatan debit, catatan
klimatologi dan pengukuran lapangan adalah dasar bagi analisa hidrologi. Semua data diperoleh dari berbagai instansi serta pengukuran lapangan.
3.2
Peta Topografi dan Peta Geologi Peta dan data pendukung yang diperlukan dalam kajian hidrologi selain peta
Topografi juga dibutuhkan peta geologi dan peta penggunaan lahan. Data yang digunakan antara lain : a. Peta Rupa Bumi (RBI) Skala 1: 25.000 lembar dari Bakosurtanal (sheet 1208-443/ Jampang Tengah, 1209-121/Cibadak, 1209-122/Sukabumi, 1209-211/Gegerbitung, 1208-434/Cigenca) 59
60
b. Rencana Detail Tata Ruang (RDTR) Kecamatan Jampang Tengah skala 1 : 21.000 yang diperoleh dari Dinas Pekerjaan Umum Kabuapetn Sukabumi, tahun 2008. c. Peta geologi skala 1 : 100.000 dari Direktorat Geologi ( Lembar Jampang dan Balekambang, Provinsi Jawa dan lembar Bogor, Provinsi Jawa) d. Data pencatatan debit harian dari tahun 1985 sampai 2004 dari Pussair Bandung
3.3
Data Hidrologi a. Data hidrologi diperoleh dari Badan Meteorologi dan Geofisika Bandung meliputi Temperatur, curah hujan selama 5 tahun dari 2002 - 2007 b. Sedangkan data debit harian sungai Cimandiri selama 21 tahun dari tahun 1985 sampai 2004 diperoleh dari Stasiun Tegal datar yang terletak di atas rencana bendung c. Selain itu juga dilakukan pengukuran debit sesaat pada bulan Desember 2008
61
3.4
Pengukuran Topografi dan Layout Control Pengukuran topografi pada lokasi alternative II (jalur Utara) meliputi
pengukuran titik kontrol horizontal dan titik kontrol vertikal sesuai dengan layout kontrol yang telah ditentukan berdasarkan hasil reconaissance. Trase pengukuran mulai dari lokasi bendung melewati rute saluran pembawa (waterway) sampai kepada lokasi Power House, sepanjang 1 Km. Pada lokasi bendung dan Power House, dilakukan pengukuran situasi detail, sedangkan pada trase saluran dilakukan pengukuran situasi dan cross section dengan jarak per 50 m dengan koridor 25m kanan-kiri dari as pengukuran (Centerline) atau jalur poligon. Layout Control ditandai dengan titik – titik tetap berupa bangunan BM (Bench Mark) dengan menggunakan komponen berupa pipa PVC berdiameter 5 inchi menggunakan cor beton, bagian yang tertanam 60 cm dan yang muncul dipermukaan 40cm, bercat biru.
Adapun koordinat BM untuk kedua alternative
lokasi PLTM dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 3.1 Daftar koordinat BM Alaternatif II (Jalur Utara) PLTM Cimandiri
BM
Easthing (X) Northing (Y) Elevasi (Z)
Keterangan
BM CM 01A
706545.425
9228300.819
386.518
Bendung Kiri
BM CM 01B
706533.000
9228346.000
387.000
Bendung kanan
BM PH 01B
705986.345
9227722.573
381.985
Headpone
BM PH 01A
705981.315
9227696.985
371.158
Power House
Sumber : Hasil Pengukuran Topografi, 2009
62
Ganbar 3.1 Daftar koordinat BM Alaternatif II (Jalur Utara) PLTM Cimandiri 3.4.1 Tinggi Jatuh (Head) Dari hasil pengukuran Topografi pada lokasi alternative II (Jalur Utara) diperoleh ketinggian intake pada elevasi 386 meter dpl atau sekitar 8 meter dari dasar sungai (378 meter dpl). Jika elevasi powerhouse 356 meter dpl mamemperhitungan loss head akan diperoleh 28 meter netthead. Untuk mendapatkan head yang lebih tinggi dapat dilakukan penggalian lokasi powerhouse sedalam 4-5 meter dan alat yang digunakan untuk menentukan berapa Headnya adalah Total Station.
63
3.5
Lokasi Bendung Rencana lokasi Bendung alternative II terletak di wilayah desa Wangunreja,
.tepatnya skitar 600 meter dari rencana lokasi bendung alternative II kearah hulu (timur laut) jembatan gantung Garehong. Dibandingkan dengan lokasi awal penampang sungai lebih sempit sekitar 5 meter. Namun demikian lokasi bendung sedikit akan menggenangi sawah disisi utara karena memilik tebing lebih landai dibanding sisi selatan.
Gambar 3.2 Lokasi Bendung Alterantif 4 (Jalur Utara) Elevasi 386 m-dpl pada Jarak 600 meter dari Jembatan Gantung ke arah hulu sungai Cimandiri
3.6
Trase Saluran Pembawa Rencana trase saluran pembawa (waterway) pada elevasi 386 m dpl
dan jarak ke Powerhouse sepanjang kurang lebih 1000 meter melewati lahan
64
dengan vegetasi penutup berupa ladang penduduk, persawahan dan tebing. Koridor saluran pembawa ini seluruhnya masuk dalam wilayah adminsitrasi Desa Sirnaresmi, Kecamatan Gunung Guruh.
Gambar 3.3 Lokasi Rencana Trase Saluran Pembawa Jalur Utara Kebanyakan ladang dan Sebagain Sawah Penduduk 3.6.1 Lokasi Power House Rencana gedung sentral (Power house) pada alternative II dengan elevasi 335 meter dpl, terletak di wilayah administrasi desa Sirnaresmi kecamatan Gunung Guruh. Lokasi mempunyai topografi landai pada areal seluas 1 Ha, merupakan areal perladangan.
65
4 0°
2000
2000
5 000
3000
4 000
2000 15 00
9 000
2000 1000 1000 3000
4 000
Gambar 3.4. Lokasi Powerhouse Terletak di wilayah Desa Sirnaresmi Pada elevasi 355 m dpl 3.6.2
Geologi Teknik Di lokasi bendung Cimandiri bahan material batuan keras tergolong
mencukupi dengan mengandalkan batuan yang berada di sepanjang aliran sungai Cimandiri. Kondisi dasar sungai tertutup lempeng batuan yang memanjang ke arah upstream maupun downstream Sedangkan di sekitar lokasi rencana tentative bendung untuk tebing kiri dan tebing kanan harus diadakan penyelidikan lebih lanjut lokasi tetap untuk pengikat badan bendung yang baik, hemat dan kuat.
66
Dengan estimasi kasar maka material batuan di di sungai ini terutama di lokasi tentative rencana bendung akan sangat mencukupi untuk dipakai dalam konstruksi Dibandingkan dengan bahan material yang berada di lokasi rencana tentative bendung, di lokasi Power House baik pada jalur alternative I (Selatan) maupun jalur alternative II (Utara), selain di dasar sungai terdapat batu lempengan juga ditebing terdapat batuan keras yang dapat digunakan sebagai material bangunan sipil. Di lokasi proyek PLTM Ciamndiri lebih banyak terdapat material batuan yang berbentuk bongkahan. Potensi pengambilan batuan untuk bahan kontruksi merupakan hasil dari intrusi batuan beku dan batuan vulkanik terdapat di sekitar Sungai Cimandiri. 3.6.3 Geologi Lokasi Intake Batuan di sekitar Intake terdiri dari batuan batu pasir dan batu pasir tufa berselingan dengan konglomerat, batu lempung dan batu gamping, setempat-setempat dengan napal dan tufa berbatu apung, batu lempung berwarna kelabu dan kelabu kehijauan. Lokasi rencana intake jika di sebelah kiri badan sungai mempunyai area bergelombang dan juga di bantu dengan kemudahan selama konstruksi jika kita akan merencanakan lokasi waterway maupun penstock di sebelah kanan ini. Terdapat batuan beku basalt di hamparan sungai. Jika terlihat di
67
gambar, terdapat sisa terjadinya sesar dari batuan breksi vulkanik, yang menunjukan sesar mendatar. 3.6.4 Geologi Lokasi Waterway Di daerah lokasi waterway yang kondisi tanah relative sama dengan kondisi di daerah bendung yaitu masih merupakan daerah tebing gunung. Di beberapa tempat terlihat singkapan lapisan tanah atas (top soil), berupa humus dan tanah lempung lanau hingga lempung pasiran maupun endapan lereng (talus). 3.6.5 Geologi Lokasi Penstok Pipa Pesat (Penstock) mempunyai topografi dengan kemiringan cukup ekstrim dan ini sangat baik untuk konstruksi mengingat panjang penstock yang akan terpasang akan lebih pendek. Tanah terdiri dari tanah lempung yang dilapisi humus yang cukup keras sebagian berwarna coklat kemerahmerahan. Pada tebing juga terlihat lapisan batuan basalt yang cukup keras sehingga struktur tebing cukup stabil. 3.6.6 Geologi Lokasi Power House Secara umum kondisi batuan cukup baik dengan ada beberapa singkapan batuan basalt insitu kehitaman yang cukup keras serta endapan lereng yang tidak begitu tebal. Struktur-struktur minor seperti : breksi sesar dan rekahan-rekahan yang halus sepanjang sungai. Rencana tipe penempatan lokasi power house adalah over ground tapi hal ini harus dilakukan
68
penyelidikan mengenai kedalaman batuan di rencana power house guna didapatkan data maksimun mengenai geologi permukaan maupun, geologi dalam di lokasi tersebut.
3.7
Peyelidikan Tanah Kondisi tanah pada areal studi didominasi oleh tanah liat basah, berwarna
kecoklatan. Penyelidikan tanah dilakukan pada lokasi sekitar rencana bendung, rencana waterway, dan rencana Power House dengan menggunakan Handbor Augher untuk melihat jenis tanah dan bor sondir untuk melihat tekanan maksimal pada kedalaman maksimal. Penyelidikan dengan menggunakan Handbor Augher dilakukan sebanyak 15 titik terbagi di beberapa tempat, yaitu 1 titik pada lokasi rencana bendung, 13 titik pada lokasi rencana waterway dan 1 titik pada lokasi rencana Power House. Untuk lebih lengkapnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 3.2 Hasil Penyelidikan Tanah dengan Menggunakan Hand Bor Augher
Kode
Kedalaman Maks. (m)
Deskripsi Tanah
Lokasi Sekitar Rencana
HB-1
4.2
Warna kecoklatan, Liat, Padat
HB-2
6
Warna Hitam kecoklatan, Padat
Sekitar rencana Waterway
HB-3
6
Agak Lempung, kecoklatan, Liat
Sekitar rencana Waterway
HB-4
6
Warna Coklat, liat, padat
Sekitar rencana Waterway
Bendung
69
HB-5
6
Warna Coklat kemerahan, kering, padat
Sekitar rencana Waterway
HB-6
6
Warna Coklat, kering, padat
Sekitar rencana Waterway
HB-7
6
Tanah lempung organik, warna coklat
Sekitar rencana Waterway
HB-8
6
Tanah organik, warna coklat, padat
Sekitar rencana Waterway
HB-9
6
Tanah organik, warna coklat, padat
Sekitar rencana Waterway
HB-10
6
Warna kecoklatan, Liat, Padat
Sekitar rencana Waterway
HB-11
6
Agak Lempung, kecoklatan, Liat
Sekitar rencana Waterway
HB-12
6
Warna Coklat, liat, padat
Sekitar rencana Waterway
HB-13
6
Warna Coklat kemerahan, kering, padat
Sekitar rencana Waterway
HB-14
6
Tanah organik, warna coklat, padat
Sekitar rencana Waterway
HB-15
6
Tanah organik, warna coklat, padat
Sekitar rencana Power House
Sumber : Hasil penyelidikan lapangan, Cimandiri, 2009 Sedangkan untuk
penyelidikan tanah dengan menggunakan bor sondir
dilakukan pada sekitar lokasi rencana bendung sebanyak 2 titik dan lokasi sekitar rencana Power House dilakukan sebanyak 2 titik. Untuk lebih detail dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
70
Tabel 3.3 Hasil Penyelidikan Tanah dengan Menggunakan Bor Sondir
Kode
Kedalaman Maks. (m)
Tekanan Maks. (N/m3)
S-1
3,6
200
1,0
S-2
3,8
200
1,5
S-3
8,8
200
1,5
S-4
8,2
200
1,5
M.A.T
(m)
Lokasi Sekitar Rencana Bendung Sekitar Rencana Power house
Sumber : Hasil penyelidikan lapangan, Cimandiri, 2009 Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa tanah pada areal sekitar bendung ratarata mencapai kedalaman maksimal 3 m dengan tekanan maksimal 200 kg/cm2 dan untuk sekitar areal rencana Power House tanah dapat mencapai kedalaman maksimal 8 m dengan tekanan maksimal 200 kg/cm2. 3.7.1 Debit dan Sedimentasi Dalam studi ini survey hidrologi mencakup pengukuran debit permukaan sungai dan
pengambilan foto-foto lokasi catchment area.
Sebelumnya, tim survey telah melakukan upaya pencarian potensi debit air di dua sungai yang berbeda yaitu sungai Cimandiri dan Sungai Ciwaru. Saat survey di lokasi daerah aliran Sungai Cimandiri yang dilakukan pada musim kemarau, tingkatan sedimentasinya kecil karena debit air yang rendah di sepanjang intake ke power house. Dengan kondisi catchment area yang dikelilingi oleh hutan maka tidak ada kekawatiran pada saat musim kemarau kering kecuali pada saat kondisi tidak normal begitu pun dengan tingkat sedimentasi yang terbawa oleh sungai
71
akan memiliki erosivitas maupun erodibilitas yang rendah. Namun untuk menghitung tingkat sedimentasi per harinya diperlukan pengambilan data dan hasil pengecekan laboratorium. Konsentrasi sedimen layang tiap-tiap contoh akan diperiksa di laboratorium. Hasil pemeriksaan selanjutnya dianalisis untuk mendapatkan hubungan antara debit terhadap kandungan sedimen. Pemeriksanaan laboratorium dari contoh sedimen dasar meliputi gradasi butiran dan spesific gravity. Hasil analisis gradasi butiran dilaporkan dalam bentuk format table dan grafik. Pada dasarnya sedimen disungai dapat dibagi menjadi 3 kategori, yaitu : 1) Bed Load, yang menggelinding di dasar sungai yang disebabkan oleh adanya tractive force sungai. 2) Suspended load yang bergerak, meloncat-loncat dan melayang-layang karena arus sungai. 3) Wash load, yang terdiri atas partikel-partikel yang lebih lembut dan tidak dapat mengendap meskipun tidak ada aliran sungai. Karena washload tidak mempengaruhi jumlah endapan, maka volume washload dalam hal ini diabaikan. Jadi jumlah sedimen terdiri atas suspended load dan bed load.
72
3.7.2 Sedimen layang (Suspended load) Dapat dipandang sebagai material dasar sungai (bed material) yang melayang di dalam aliran dan terdiri terutama dari butir pasir halus yang senantiasa mengambang di dasar sungai, karena selalu didorong ke atas oleh turbulensi aliran. Selama periode waktu tertentu debit sedimen sesaat dapat didefinisikan sebagai hasil perkalian antara konsentrasi dan debit, dapat dirumuskan sebagai berikut : Qs = k x v x Q w Dimana Qs = debit sedimen (m3/det )
k
v
Qw = besar aliran (m3/det )
= kecepatan (m/det)
= factor konversi (0,0864)
3.7.3 Sedimen dasar ( Bed Load ) Partikel kasar yang bergerak di sepanjang dasar sungai secara keseluruhan disebut dengan sedimen dasar (bed load). Adanya sedimen dasar ditunjukkan oleh gerakan partikel di dasar sungai yang ukurannya besar, gerakan ini dapat bergeser, menggelinding atau meloncat-loncat, akan tetapi tidak pernah lepas dari dasar sungai. Pada umumnya sedimen dasar dapat diperkirakan, karena biasanya hanya merupakan bagian kecil dari angkutan sedimen secara keseluruhan. 3.7.4 Grafik Bulanan dan Tahunan Debit Data debit juga merupakan data dasar untuk analisa hidrologi. Lokasi stasiun debit terletak di Desa Tegaldatar yang berjarak + 8 km di bagian hulu
73
bendung rencana Cimandiri, unruk mendapatkan debit pada lokasi bendung digunakan asumsi berdasarkan besran debit berbanding dengan luas Daerah Alira Sungai ( DAS ) di bagian hulu sungai. Data debit pada lokasi bendung adalah sesuai dengan data pada lokasi stasiun pencatat Tegaldatar dikalikan dengan perbandinagn luas DAS bendung dibanding dengan luas DAS stasiun Tegaldatar dikalikan koefisien reduksi sebesar 0,8. Hasil Penyesuaian debit pada bendung dapat dilihat seperti pada tabel dibawah ini. Tabel 3.4 Resume Debit Bulanan Distasiun Tegal Datar tahun 1985 – 2004
Sumber : PUSAIR, 2009
Dari tabel 3.4 dan gambar 3.6 dan 3.7. (debit bulanan) yang diperoleh dari hasil analisis debit harian diperoleh bahwa debit Cimandiri rata-rata untuk jangka waktu 19 tahun terakhir yaitu antara 1985 s/d 2004 sebesar
74
21,45 m3/dtk. Untuk curah hujan rata minimum sebesar 7,10 m3/dtk (tahun 2006), sedangkan untuk curah hujan rata-rata maksimum
sebesar 32,76
m3/dtk (tahun 1992). Kondisi terkering terjadi pada bulan Agustus dan terbasah pada bulan Januari. Sedangkan kondisi debit rata-rata minimum sebesar 10.96 m3/detik terjadi bulan Agustus dan kondisi debit rata-rata maksimum terjadi pada bulan Januari sebesar 25,89 m3/detik.
DEBIT RERATA BULANAN SUNGAI CIMANDIRI (1985-2004) 35.0 30.0
28.59 26.78 24.40
Debit (m3/s)
25.0
23.92
23.26
24.29
20.28 20.0 16.03
14.72 15.0
12.25
10.96
11.75
Aug
Sep
10.0 5.0 0.0 Jan
Feb
Mar
Apr
May
Jun
Jul
Oct
Bulan
Gambar 3.5 Grafik Bulanan debit dari tahun 1985 – 2004
Nov
Dec
8.80
14.80
19.32
10.0
8.73
15.0
11.26
13.02
20.0
16.18
24.82
25.76
22.58
25.0
Debit (m3/s)
32.26
30.07
29.38
28.23
30.0
DEBIT RERATA TAHUNAN SUNGAI CIMANDIRI (19852004) 27.62
35.0
30.31
75
5.0 0.0 1985198619871989199019911992199319941996199819992000200120032004 Tahun
Gambar 3.6 Grafik Tahunan debit dari tahun 1985 – 2004 3.7.5 Debit Sesaat Debit sungai diperoleh secara tidak langsung data pengukuran debit. Pengukuran debit hanya memberikan kecepatan rata-rata aliran sungai dan luas area potongan sungai. Debit diperoleh dengan mengalikan kecepatan rata-rata dan area. a. Pengukuran debit sesaat dilokasi studi Sungai Cimandiri dilakukan pada musim kemarau. Cara pengukuran debit adalah dengan menggunakan Current Meter. b. Pengukuran debit sesaat ini dibandingkan dengan metode bangunan pelimpahan. Hal ini di karenakan bahwa tipe aliran sungai yang melewati batuan yang berbentuk mercu
76
sehingga dengan asumsi awal tersebut untuk mengkoreksi penghitungan cross section area sangatlah dimungkinkan. c. Rumus yang digunakan adalah Q = CBH^1.5. d. Hasil dari hasil pengukuran dan perhitungan debit sesaat pada bulan Desember 2008 diperoleh sebasar 31 m3/detik. 3.7.6 Debit Andalan Sungai Sungai adalah tempat dan wadah-wadah serta jaringan pengaliran air mulai dari mata air sampai muara dengan dibatasi pada kanan kirinya sepanjang pengalirannya oleh garis sempadan. Debit andalan air sungai adalah besarnya debit yang tersedia di sungai itu dari waktu ke waktu yang kejadiannya dihubungkan dengan kala ulang tertentu. Uraian umum daerah pengaliran sungai yang akan dihitung, seperti topografi, luas daerah pengaliran sungai, dan hal-hal khusus yang berkaitan dengan daerah pengaliran sungai antara lain : a. Lokasi yang akan ditinjau dan lokasi pos duga air yang ada didekatnya pada peta daerah pengaliran sungai. b. Tanggal pendirian pos duga air dan panjang data debit yang ada. c. Sumber data debit yang dipakai dari instansi yang berwenang. Data debit diperoleh dari Stasiun Tegal Datar, dan di lokasi pengukuran juga terdapat AWLR, sehingga dalam studi ini tersedia
77
data debit harian. Debit desain untuk Penstock harus dilaksanakan perhitungan secara detail dengan menyertakan semua data yang harus ataupun harus dilakukan penyelidikan lebih lanjut. 3.7.7 Analisa Debit Andalan Dari hasil perhitungan data sekunder yang didapat dari instansi terkait, didapat debit minimum 0.05 m3/dtk dengan probabilitas maksimum yaitu 100% dengan perkiraan daya yang dihasilkan mencapai 16.66 kw, sedangkan untuk debit maksimum 29.20 m3/dtk dengan probabilitas minimum yaitu 20% diperkirakan akan menghasilkan daya 9.729,44 kw. Untuk mencari debit andalan yang stabil didapat pada Probabilitas 60% dengan debit andalan untuk pebangkit sebesar 13.15 m3/dtk dan diperkirakan menghasilkan listrik sebesar 3.070,00 kw. untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel dan gambar dibawah ini. Tabel 3.5 Hasil Perhitungan Debit Andalan Sungai Cimandiri
Prob (%) Debit 3 (m /dtk)
20
30
29.20 25.10
40
22.40
50
60
17.20 13.10
65
70
75
80
85
90
95
100
10.8
9.23
7.31
5.69
4.35
2.40
0.78
0.05
78
Gambar 3.7 Grafik Durasi Aliran Rencana PLTM Cimandiri 3.7.8 Debit Banjir Sungai Analisa debit banjir digunakan untuk perancangan dimensi bangunanbangunan hidraulik seperti bendung, bangunan pelimpah, tanggul, dll. Diharapkan konstruksi bangunan tersebut dapat menahan dan melewatkan debit saat banjir secara aman selama periode ulang tertentu. Pendugaan debit banjir dapat dilakukan dengan berbagai metode antara lain rating curve yang berdasarkan elevasi muka air banjir, metode Haspers, metode Melchior, dll. Pemilihan metode perhitungan berdasarkan tujuan penggunaan, data yang tersedia dan tingkat ketepatannya. Untuk perhitungan analisa debit banjir, diperlukan data klimatologis, data debit atau data curah hujan harian yang lengkap minimal selama 10 tahun. Data yang diperoleh dari stasiun pengukuran curah hujan atau stasiun Automotic Water Level Record (AWLR) terdekat. Sedangkan dalam studi ini
79
tidak terdapat data curah hujan maupun data debit pada DAS Sungai Cimandiri secara lengkap sehingga penentuan besarnya debit banjir hanya merujuk pada rumus rasional yaitu : Q = 0.278 C.I.A (debit Puncak Banjir) Dimana
Q = Debit Puncak Limpasan banjir (m3/det) C = Koefesien Limpasan (tergantung kemiringan lahan dan daerahnya) I = Intensitas curah hujan (mm/jam) A = Luas Catchment Area (km2)
