DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK
iii
KATA PENGANTAR
vii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL
xxi
BAB I
1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar belakang
1
1.2.
Permasalahan
2
1.3.
Tujuan
3
1.4.
Manfaat penelitian
3
1.5.
Batasan masalah
3
BAB II
KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1.
Kajian pustaka
5
2.2.
Dasar teori
6
2.2.1. Pengoperasian waduk
6
2.2.2. Pendekatan permodelan
8
2.2.3. Analisa data hidrologi
9
2.2.3.1.
Analisa data hujan
9
2.2.3.2.
Analisa data klimatologi
9
2.2.4. Model konseptual
24
ix
BAB III 3.1.
3.2. BAB IV 4.1.
2.2.5. Reservoir routing
26
2.2.6. Performa model
28
2.2.7. Algoritma genetika untuk optimasi
29
METODOLOGI
35
Prosedur pelaksanaan penelitian
35
3.1.1. Studi literatur dan lapangan
35
3.1.2. Pengumpulan data
35
3.1.3. Perumusan masalah
36
3.1.4. Analisa data
37
3.1.5. Pembuatan program bantu
37
3.1.6. Kalibrasi dan verifikasi model
38
3.1.7. Performa model
39
Bagan alir pelaksanaan penelitian ANALISA DATA DAN HASIL
39 41
Analisa data hidrologi
41
4.1.1. Analisa data hujan
47
4.1.2. Analisa data klimatologi
50
4.1.3. Analisa water balance
53
4.2.
Program bantu model
54
4.3.
Kalibrasi model dengan 1 tahun data
64
4.3.1. Kalibrasi model 2 tangki tersusun seri (2S)
73
4.3.2. Kalibrasi model 2 tangki tersusun paralel (2P)
77
4.3.3. Kalibrasi model 2 tangki tersusun paralel-seri (2PS)
81
4.3.4. Kalibrasi model 3 tangki tersusun seri (3S)
85
4.3.5. Kalibrasi model 3 tangki tersusun paralel (3P)
89
4.4.
Kalibrasi model dengan 2 tahun dan 3 tahun data
4.5.
Verifikasi model dengan 1 tahun data 4.5.1. Verifikasi model 2 tangki tersusun seri
98 101
4.5.1.1. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1987
101
4.5.1.2. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1988
103
x
4.5.1.3. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1989 4.5.2. Kalibrasi model 2 tangki tersusun paralel
105 107
4.5.2.1. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1987
107
4.5.2.2. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1988
109
4.5.2.3. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1989
111
4.5.3. Kalibrasi model 2 tangki tersusun paralel-seri
113
4.5.3.1. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1987
113
4.5.3.2. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1988
115
4.5.3.3. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1989
117
4.5.4. Kalibrasi model 3 tangki tersusun seri
119
4.5.4.1. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1987
119
4.5.4.2. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1988
121
4.5.4.3. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1989
123
4.5.5. Kalibrasi model 3 tangki tersusun paralel
125
4.5.5.1. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1987
125
4.5.5.2. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1988
127
4.5.5.3. Verifikasi hasil kalibrasi data tahun 1989
129
4.6.
Verifikasi model dengan 1 tahun data
133
4.7.
Performa Model
136
4.8.
Sensitifitas parameter model
144
BAB V
KESIMPULAN
151
5.1.
Kesimpulan
151
5.2.
Saran
153
DAFTAR PUSTAKA
155
LAMPIRAN
157
xi
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Skema keseimbangan air di waduk
7
Gambar 2.2.
Skema dalam 2-Tank Model
25
Gambar 2.3.
Hidrograf Inflow-Outflow
28
Gambar 2.4.
Representasi kromosom menggunakan binary encoding
30
Gambar 2.5.
Pseudocode Algoritma Genetika
31
Gambar 2.6.
Contoh proses pindah silang
32
Gambar 2.7.
Contoh proses mutasi
33
Gambar 2.8.
Contoh penggunaan Roulette wheel selection
34
Gambar 3.1.
Skema perumusan model elevasi menggunakan model tangki
37
Gambar 3.2.
Bagan alir pelaksanaan penelitian
40
Gambar 4.1.
Grafik data distribusi hujan stasiun Pracimantoro
43
Gambar 4.2.
Grafik data distribusi hujan stasiun Jatisrono
43
Gambar 4.3.
Grafik data distribusi hujan stasiun Batuwarno
44
Gambar 4.4.
Grafik data distribusi hujan stasiun Tirtomoyo
44
Gambar 4.5.
Grafik data distribusi elevasi tinggi muka air di waduk Wonogiri
45
Gambar 4.6.
Grafik data distribusi outflow total waduk Wonogiri
45
Gambar 4.7.
Grafik hubungan elevasi – tampungan waduk Wonogiri
46
Gambar 4.8.
Grafik distribusi hujan dan evaporasi di waduk Wonogiri
46
Gambar 4.9.
Grafik distribusi hujan harian rata-rata di DAS Wonogiri
49
Gambar 4.10.
Grafik distribusi hujan – elevasi di DAS Wonogiri
49
Gambar 4.11.
Grafik distribusi evaporasi potensial
53
Gambar 4.12.
Grafik water balance kondisi eksisting
54
xiii
Gambar 4.13.
Tampilan program bantu untuk kalibrasi dan verifikasi model
55
Gambar 4.14.
Tampilan form Tank Parameter Boundary dan GA parameters
59
Gambar 4.15.
Tampilan grafik hubungan elevasi – tampungan waduk Wonogiri 59
Gambar 4.16.
Tampilan hasil running program untuk model 2 tangki paralel
60
Gambar 4.17.
Algoritma analisa model 2 tangki seri
64
Gambar 4.18.a. Skema dalam 2-Tank Model tersusun paralel
66
Gambar 4.18.b. Skema dalam 2-Tank Model tersusun paralel-seri
67
Gambar 4.18.c. Skema dalam 3-Tank Model tersusun seri
69
Gambar 4.18.d. Skema dalam 3-Tank Model tersusun paralel
71
Gambar 4.19.a. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki seri dengan data tahun 1987
74
Gambar 4.19.b. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki seri dengan data tahun 1988
75
Gambar 4.19.c. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki seri dengan data tahun 1989
76
Gambar 4.20.a. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki paralel dengan data tahun 1987
78
Gambar 4.20.b. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki paralel dengan data tahun 1988
79
Gambar 4.20.c. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki paralel dengan data tahun 1989
80
Gambar 4.21.a. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki paralel-seri dengan data tahun 1987
82
Gambar 4.21.b. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki paralel-seri dengan data tahun 1988
xiv
83
Gambar 4.21.c. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki paralel-seri dengan data tahun 1989
84
Gambar 4.22.a. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 3 tangki paralel dengan data tahun 1987
86
Gambar 4.22.b. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki paralel dengan data tahun 1988
87
Gambar 4.22.c. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki paralel dengan data tahun 1989
88
Gambar 4.23.a. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 3 tangki seri dengan data tahun 1987
90
Gambar 4.23.b. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki seri dengan data tahun 1988
91
Gambar 4.23.c. Tampilan hasil kalibrasi untuk model 2 tangki seri dengan data tahun 1989
92
Gambar 4.24.a. Rekapitulasi performa model hasil kalibrasi dengan data tahun 1987
94
Gambar 4.24.b. Rekapitulasi performa model hasil kalibrasi dengan data tahun 1988
95
Gambar 4.24.c. Rekapitulasi performa model hasil kalibrasi dengan data tahun 1989
96
Gambar 4.24.d. Rekapitulasi performa model hasil kalibrasi dengan data tahun 1987 s/d 1988
97
Gambar 4.24.e. Rekapitulasi performa model hasil kalibrasi dengan data tahun 1988 s/d 1989 Gambar 4.24.f. Rekapitulasi performa model hasil kalibrasi
xv
97
dengan data tahun 1987 s/d 1989
96
Gambar 4.25.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1988 dan 1989 untuk model 2 tangki seri
101
Gambar 4.25.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 2 tangki seri
102
Gambar 4.26.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 2 tangki seri
103
Gambar 4.26.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 2 tangki seri
104
Gambar 4.27.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1988 untuk model 2 tangki seri
105
Gambar 4.27.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1988 untuk model 2 tangki seri
106
Gambar 4.28.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1988 dan 1989 untuk model 2 tangki paralel
107
Gambar 4.28.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1988 dan 1989 untuk model 2 tangki paralel
108
Gambar 4.29.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 2 tangki paralel
109
Gambar 4.29.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 2 tangki paralel
110
Gambar 4.30.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1988 untuk model 2 tangki paralel
111
Gambar 4.30.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1988 untuk model 2 tangki paralel
xvi
112
Gambar 4.31.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1988 dan 1989 untuk model 2 tangki paralel - seri
113
Gambar 4.31.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1988 dan 1989 untuk model 2 tangki paralel - seri
114
Gambar 4.32.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 2 tangki paralel - seri
115
Gambar 4.32.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 2 tangki paralel - seri
116
Gambar 4.33.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1988 untuk model 2 tangki paralel - seri
117
Gambar 4.33.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1988 untuk model 2 tangki paralel - seri
118
Gambar 4.34.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1988 dan 1989 untuk model 3 tangki seri
119
Gambar 4.34.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1988 dan 1989 untuk model 3 tangki seri
120
Gambar 4.35.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 3 tangki seri
121
Gambar 4.35.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 3 tangki seri
122
Gambar 4.36.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1988 untuk model 3 tangki seri
123
Gambar 4.36.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1988 untuk model 3 tangki seri Gambar 4.37.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun
xvii
124
1988 dan 1989 untuk model 3 tangki paralel
125
Gambar 4.37.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1988 dan 1989 untuk model 3 tangki paralel
126
Gambar 4.38.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 3 tangki paralel
127
Gambar 4.38.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1989 untuk model 3 tangki paralel
128
Gambar 4.39.a. Performa model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1988 untuk model 3 tangki paralel
129
Gambar 4.39.b. Water balance model hasil verifikasi dengan data tahun 1987 dan 1988 untuk model 3 tangki paralel
130
Gambar 4.40.a. Rekapitulasi nilai RMSE dan COE hasil verifikasi dengan data kalibrasi tahun 1987
131
Gambar 4.40.b. Rekapitulasi nilai RMSE dan COE hasil verifikasi dengan data kalibrasi tahun 1988
131
Gambar 4.40.c. Rekapitulasi nilai RMSE dan COE hasil verifikasi dengan data kalibrasi tahun 1989
132
Gambar 4.40.d. Rekapitulasi nilai RMSE dan COE hasil verifikasi tahun 1989 dengan data kalibrasi tahun 1987 s/d 1988
134
Gambar 4.40.e. Rekapitulasi nilai RMSE dan COE hasil verifikasi tahun 1987 dengan data kalibrasi tahun 1988 s/d 1989
135
Gambar 4.40.f. Rekapitulasi nilai RMSE dan COE hasil verifikasi tahun 1990 dengan data kalibrasi tahun 1987 s/d 1989
136
Gambar 4.41.a. Rekapitulasi performa model hasil verifikasi tahun 1988 dan 1989 dengan data kalibrasi tahun 1987
xviii
137
Gambar 4.41.b. Rekapitulasi performa model hasil verifikasi tahun 1988 dan 1989 dengan data kalibrasi tahun 1988
138
Gambar 4.41.c. Rekapitulasi performa model hasil verifikasi tahun 1987 dan 1988 dengan data kalibrasi tahun 1989
139
Gambar 4.41.d. Rekapitulasi performa model hasil verifikasi tahun 1989 dengan data kalibrasi tahun 1987 s/d 1989
140
Gambar 4.41.e. Rekapitulasi performa model hasil verifikasi tahun 1987 dengan data kalibrasi tahun 1988 s/d 1989
140
Gambar 4.41.f. Rekapitulasi performa model hasil verifikasi tahun 1990 dengan data kalibrasi tahun 1987 s/d 1989
141
Gambar 4.42.a. Hasil analisa sensitifitas parameter model 2 tangki paralel
149
Gambar 4.42.b. analisa sensitifitas parameter model 3 tangki seri
149
xix
xx
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Atmospheric pressure (P) for different altitudes (z)
19
Tabel 2.2.
Psychometric constant ( γ ) for different altitudes (z)
19
Tabel 2.3.
Slope of vapour pressure curve ( ∆ ) for different temperatures (T) 20
Tabel 2.4.
σT K 4 (Stefan-Boltzmann law) at different temperatures (T)
Tabel 2.5.
Saturation vapour pressure ( e ο( T ) ) for different temperatures (T) 21
Tabel 2.6.
Daily extraterrestrial radiation (Ra) for different latitudes for
20
the 15th day of the month
22
Tabel 2.7.
Number of the day in the year (J)
23
Tabel 2.8.
Mean daily duration of maximum Possible Sunshine Hours (N)
23
Tabel 4.1
Contoh Data Hujan dan Operasional waduk Wonogiri
42
Tabel 4.2
Data meteorologi bulanan
47
Tabel 4.3
Contoh format Input data model untuk data tahun 1989
57
Tabel 4.4
Batasan nilai parameter yang digunakan dalam model tangki
73
Tabel 4.5
Nilai parameter hasil kalibrasi untuk model 2 tangki seri
74
Tabel 4.6
Nilai parameter hasil kalibrasi untuk model 2 tangki paralel
77
Tabel 4.7
Nilai parameter hasil kalibrasi untuk model 2 tangki paralel-seri
81
Tabel 4.8
Nilai parameter hasil kalibrasi untuk model 3 tangki seri
85
Tabel 4.9
Nilai parameter hasil kalibrasi untuk model 3 tangki paralel
89
Tabel 4.10.a Rekapitulasi nilai parameter model hasil kalibrasi dengan data tahun 1987
93
Tabel 4.10.b Rekapitulasi nilai parameter model hasil kalibrasi dengan data tahun 1988
94
Tabel 4.10.c Rekapitulasi nilai parameter model hasil kalibrasi dengan data tahun 1989
95
Tabel 4.11.a Rekapitulasi nilai RMSE dan COE hasil verifikasi dengan 1
xxi
tahun data
99
Tabel 4.11.b Rekapitulasi nilai RMSE dan COE hasil verifikasi dengan data > dari 1 tahun data
100
Tabel 4.12.a Rekapitulasi hasil akhir performa model hasil verifikasi dengan Data kalibrasi 1 tahun
143
Tabel 4.12.b Rekapitulasi hasil akhir performa model hasil verifikasi dengan Data kalibrasi > 1 tahun
143
Tabel 4.13
Parameter model 2 tangki paralel dan 3 tangki seri
145
Tabel 4.14
Rencana angka perubahan sensitifitas parameter model tangki terhadap batasan masing-masing parameter model yang digunakan
145
Tabel 4.15.a Hasil sensitifitas parameter model 2 tangki paralel
146
Tabel 4.15.b Hasil sensitifitas parameter model 3 tangki seri
147
xxii
