II. TINJAU HIDROLOGI & PENGEMBANGAN INFRASTRUKTUR SUMBER DAYA AIR 2.1. SUMBER AIR & HIDROLOGI Fenomena banjir dan kekeringan merupakan fenomena siklus hidrologi air, selayaknya diteliti dengan kaidah-kaidah ilmu hidrologi. Ilmu hidrologi didefinisikan ilmu yang memperlajari pergerakan air di muka bumi baik kualitas dan kwantitas dalam ruang dan waktu. Hal ini mengantar kita , pandangan tentang sumber air berkelanjutan dan Pengembangan Infrastruktur Sumber Daya Air. Sumber air adalah sumber daya alam yang dapat diperbaharui melalui siklus hidrologi, dipengaruhui oleh iklim, tergantung faktor kosmik, regional dan lokal membentuk rezim hidrologi, berkarakter acak dan stokhastik, dan di pesisir pantai landai pengaliran air ke laut merupakan fenomena deterministik. (Gamb 2.1. dan Gamb 2.2)
Capita Selekta Infrastruktur
1
IKLIM DAN POLA HUJAN WILAYAH INDONESIA Posisi Geografis Indonesia Antara 6°08’ LU - 11°15’ LS dan 94°45’ BT-141°05’BT Berada pada zona konvergensi antartropik (InterTropical Convergence Zone-ITCZ ) Antara dua benua Asia dan Australia
Musim hujan yang dipengaruhi oleh posisi ITCZ dengan posisi geografis Indonesia menghasilkan tiga tipe hujan dominan berdasarkan pola hujan : MOONSON-EQUATORIAL- LOKAL (Tjasyono dan Bannu, 2003) Monsoon dan pergerakan ITCZ berkaitan dengan variasi curah hujan tahunan dan semi tahunan di Indonesia (seasonal) , [Aldrian, 2003]. Antara dua Samodera Indonesia dan Lautan Pasifik o Fenomena ENSO o Fenomena Dipole Mode Fenomena El-Nino dan Dipole Mode berkaitan dengan variasi curah hujan antar-tahunan di Indonesia (interannual), [Visa, 2007]. 10
Capita Selekta Infrastruktur
2
Sumber Air Baku dan Pengembangan SPAM Perkotaan
KAWASAN PELAYANAN (Kepuasan Konsumen ) • • • • •
Kualitas Air Bersih Kuantitas Air Bersih Kontinuitas Harga jual kompetitif Laju kebutuhan air
Capita Selekta Infrastruktur FTSL 2010
RESPON TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR
SUMBER AIR BAKU
• Fresh water (Gol A/B) • Respon Teknologi Air Bersih • Randow variabel • Keandalan Sumber Air( Kuantitas • Maintenance operation & Kualitas Air )
3
Manajemen Sumber Air Sumber air adalah sumber daya alam yang dapat diperbaharui melalui siklus hidrologi fungsi ruang dan waktu, tergantung iklim (subtropis/tropis) dimana dipengaruhi oleh faktor kosmik, regional dan lokal membentuk rezim hidrologi. Dimana komponen hidrologi (hujan dan debit) bersifat acak dan cenderung stokastik dan pengaliran air pesisir landai menuju ke laut fenomena deterministik •
(Sumber : Arwin, 2009 ”Pidato Guru Besar di MGB-ITB”)
Pengemb.infrastruktur sumber air spy berkelanjutan (Kuantitas & Kualitas ) Konstrain : Ketidakpastian debit air (kuantitas & kualitas ) Rekayasa Teknologi Adaptasi Konsep Debit Air Rencana ( Banjir & kekeringan )
I
2.2 Pembagian Ruang Hidrologi HYDROLOGY MODEL DAS HULU (Watershed Model)
Kawasan Hulu
Q
∂Q ∂h = b + B ∂x ∂t Boundary Hulu
Boundary Hilir
PIDATO ILMIAH
DAS HILIR ,aliran permukaan Model) bebas (Deterministik Persamaan Saint Venant :
(
)
1 ∂ Q2 h ∂Q ∂h + + gBh +Sf = 0 B ∂t ∂x ∂x
5
Rezim Aliran Air & DAS Hulu -Hilir
PIDATO ILMIAH
6
Model gelombang banjir
• Model Deterministik gelombang banjir – Persamaan Kontinuitas
∂Q ∂h +B =b ∂x ∂t
b=0 (asumsi tidak ada aliran lateral)
– Persamaan Momentum (asumsi tidak ada aliran lateral, wind-shear, dan eddy losses, serta b = 1)
(
)
∂Q 1 ∂ Q 2 h ∂h + + gBh + S f = 0 ∂t B ∂x ∂x
PIDATO ILMIAH
7
Q = debit aliran (m3/s) A = luas penampang saluran (m2) x = jarak memanjang dari hulu saluran (m) t = waktu (s) h = tinggi muka air dari datum (m) B = lebar penampang saluran (m) Sf = kemiringan energi akibat gaya gesek dasar saluran g = percepatan gravitasi (m/s2)
Model Numerik gelombang banjir
• Diskretisisasi model gelombang banjir dengan implisit beda tengah: – Persamaan Kontinuitas Qi +j +11 − Qi j +1 + Qi +j 1 − Qi j hi +j +11 + hi j +1 − hi +j 1 − hi j +B =0 2∆x 2∆t
– Persamaan Momentum
(
)
(
)
(
)
(
)
j +1 j +1 j j 1 Q 2 h i +1 − Q 2 h i + Q 2 h i +1 − Q 2 h i + 2∆x B 1 j +1 hi +j +11 − hi j +1 1 j hi +j 1 − hi j j +1 j + gB hi + S f i + hi + S f i = 0 ∆x 2 ∆x 2
Qi +j +11 + Qi j +1 − Qi +j 1 − Qi j 2∆t
PIDATO ILMIAH
8
Obyektif pengembangan Infrastruktur sumber Daya Air untuk mengendalikan air banjir /kekeringan dengan pendekatan konsep debit rencana sesuai kriteria perencanaan infrastruktur SDA yang Lazim digunakan di lingkungan jajaran Kementrian Pekerjaan Umum. Infrastruktur terbangun akan berlanjutan dimungkinkan bila dilakukan pengendalian air dalam ruang dan waktu secara terus –menerus baik kwantitas dan kualitas. Untuk mengetahui pengaruh Perubahan iklim terhadap rezim hidrologi tercatat berturut-turut melalui pos hujan, pos duga debit air, dan pos observasi elevasi muka laut . Dari data time series debit sumber air dari pos duga air Q DAS tsb diatas : menunjukkan kejadian besaran debit air tidak menentu dalam berjalannya waktu (t). Ketidakpastian besaran debit air proses waktu, dalam ilmu statistik karakter tsb disebut Variabel acak (Lihat Gambar 2.3 ).
PIDATO ILMIAH
9
600
Debit (m3/det)
500 400 300 200 100 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Time Series Debit Harian
Gambar 2.3 . Fluktuasi debit sumber air permukaan Q ( 1994-2006)
PIDATO ILMIAH
10
2.3. ADAPTASI DAN MITIGASI Perubahan ikli/cuaca mempengaruhi variabel siklus Hidrologi : terutama Curah Hujan (P), setelah sampai dipermukaan tanah , hujan terdistribusi fungsi tutupan lahan terinfiltrasi dalam tanah setelah jenuh terjadi limpasan air permukaan. Seiring dampak perubahan iklim terhadap keberlanjutan sumber air (Water Sustainable), respon dilakukan dengan dua langkah utama, yaitu adaptasi dan mitigasi. Adaptasi , Ketidakpastian besaran debit air dalam proses waktu mengantar para ahli Hidrolologi dan Manajemen sumber air melakukan proses penyesuaian dengan memperhatikan efektitas fungsi Infarstruktur Sumber Air , dengan menggunakan konsep debit rencana banjir/kekeringan Mitigasi adalah upaya mempertahan keberlanjutan sumber air di daerah Aliran Sungai, bentuk konkrit upaya mitigasi secara undirect : penerbitan peraturan/UU pengendalian limpasan/pencemaran air dan direct : Insentif & dissentif, sbb: Upaya ini dapat dilakukan dengan perencanaan tata ruang : Keppres No.114 1999 Kawasan Konservasi Bopuncur), reboisasi, artificial recharge , pengendalian pencemaran , sbb:
PIDATO ILMIAH
11
2.3.1 Pengendalian Sumber Air 1.Un Direct (Tak langsung ) penerbitan UU & Peraturan pengendalian air.
UUD 45 fasal 33 ayat 3 air di kuasi negara utk dimanfaatkan orang banyak UU no 26 th. 2007 tentang Penataan ruang UU no 7 th 2004 tentang Sumber daya air UU Kehutanan No.41 Tahun 1999 Pasal 18 Ayat 2 yang menyatakan bahwa : ‘…..luas hutan suatu DAS minimal 30% dengan sebaran yang proporsional’. UU Lingkungan hidup /UU SDA/ PP Amdal PP 82 thn 2001 perihal Kualitas Air PP No. 16 tahun 2005 tentang Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum Keppres 114 th 1999 Kawasan Konservasi air dan tanah Bopuncur SK Gub.Jabar No. 181.1/SK.1624-Bapp/1982. Kawasan konservasi air Wilayah Inti Bandung Raya bagian Utara
2. Direct (Langsung ) : Insentif ( keringanan )dan Dissentif (hukuman ,denda)
PIDATO ILMIAH
12
Aktivitas konversi lahan suksesif --pertanian --peternakan --pembuangan sampah --Pesticides / Herbicides --Transportasi --Industri
Kualitas sumber air waduk Fisik, kimia, biologi
Kualitas Air minum PP 82 tahun 2001
Beban
--Nutrients --Bacteria/Pathogens --Metals/Organics --Senyawa humus
Proses akuatik perairan dalam pemulihan kembali
Pemakaian multi sektor
EKOSISTEM AIR – DEGRADASI KUALITAS AIR 13
Self Purification • Dari Bendung Curug BTB 10 menunjukkan kondisi defisit oksigen (DO > BM). Oksigen terlarut dalam sungai telah habis digunakan untuk menguraikan senyawa organik. Tingginya senyawa organik ditunjukkan dengan nilai BOD > BM.
14
Manajemen Sumber Air di DAS
Spectrum of quality
(1) Processes include sedimentation, chemical coagulation, filtration, and sterilization (2) Processes include sedimentation, activated sludge, trickling filter, chlorination pond and disinfection (3) Eflfuent returned to resource pool
(1) A Spectrum of quality
QUALITY OF WATER
Spectrum of quality
Surface water Groundwater Spring A = Water treatment B = Domestic use C = Sewage treatment
TIME SEQUENCE (no scale)
B Spectrum of quality
(2) C
(3)
Perairan
15
2.4. DEBIT RENCANA INFRASTRUKTUR SUMBER DAYA AIR Komponen siklus Hidrologi berkarakter acak ( Variabel acak) adalah suatu kejadian dimana besarannya tidak menentu dalam proses ruang dan waktu. Ketidakpastian komponen utama Hidrologi (P,Q) terukur melalui pengamatan (pos hujan atau pos duga air) , hal ini mengantar para ahli meneliti perilaku debit air historikal untuk dapat mengetahui ambang batas besaran kejadian debit air masa depan. Pengendalian banjir dan kekeringan ke masa depan , ditempuh langkah “adaptasi” dengan pendekatan konsep debit rencana . Hubungan Keandalan keberhasilan dan periode ulang diekspresikan, sbb: (1-P )= 1/R , dimana : P= keandalan /keberhasilan komponen Hidrologi ( %) dan R= periode Ulang kejadian. Misalnya : Suplai sumber air untuk memenuhi sektor irigasi : keandalan/ keberhasilan P= 80 % maka ekivalen dengan periode Ulang (R = 100/20 = 5 thn ), berarti dalam selang 100 (seratus ) tahun terjadi 20 kali dan setiap 5(tahun) terjadi 1(satu) kali nilai ambang batas dilampaui.
PIDATO ILMIAH
16
Pengendalian banjir & kekeringan : • • • • • • •
Drainase mikro ( Drainase permukiman perkotaan) : QR= 2-15 tahun Drainase makro ( Drainase alamiah –sungai ) : QR =20-50 thn Drainase Rel Kereta api/ Jalan TOL :QR=50 thn Drainase bandara udara : Q R= 50 -100 tahun Spill way waduk QR = 50 -100 thn Intake air baku untuk sektor irigasi : QR =5 thn Intake air baku untuk sektor DMI ( Domestik ,Municipallity ,industri) : QR= 10-20 thn.
PIDATO ILMIAH
17
Kebijakan Pengembangan Air Minum Jakarta & sekitarnya ( Tangerang & Bekasi)
Waduk Jatiluhur Waduk Karian Kawasan Konservasi Air
TOPOGRAFI LANDAI DI WILAYAH HILIR
PETA DAS CILIWUNG DAN CISADANE
2.4. Konservasi Lahan 2.4.1. Indikator Konversi Lahan Massa air adalah tetap terdistribusi menjadi : P = I+ R dimana P : curah hujan I : fraksi air hujan tertahan dibawah permukaan tanah R : fraksi air hujan menjadi limpasan air permukaan
Perubahan tutupan lahan alami , dari hutan berturut-turut menjadi budidaya , permukiman pedesaan dan urban berdampak semakin besar R pada musim hujan dan sebaliknya I dalam tanah semakin kecil (input ) sehingga penyimpanan air tanah (∆S ) semakin kecil . Hal ini berpengaruh pada besaran aliran air tanah (output) terutama limpasan aliran tanah menyentuh permukaan bebas (B**) seperti : mata air dan aliran dasar sungai Dari hukum kekekalan masa air , ketersediaan sumber air sangat tergantung sejauh mana massa air hujan tersimpan menjadi cadangan air tanah (I= P-R), sehingga persamaan ketersediaan air: ∆S = I – E – B* - B**
PIDATO ILMIAH
21
2.4.2. Indikator Konversi Lahan Ketersediaan air alamiah bertahan apabila jumlah air hujan tertahan di permukaan tanah (I) , lebih besar daripada evapotrapirasi potensial (E) : I > E sehingga pengendalian konversi tutupan lahan perlu lebih dicermati dimasa depan (reformasi pengendalian tata ruang ) Hujan yang jatuh dipermukaan bumi relatif konstan dan tunduk pada hukum kekekalan massa air bila keseimbangan massa P = I+R dibuat non dimensi maka persamaan massa air menjadi IK + C= 1 dimana IK adalah fraksi massa air hujan tertahan dalam tanah selanjut disebut indeks konservasi sedangkan C= fraksi masa air hujan menjadi limpasan air permukaan selanjut disebut C = Koefisien limpasan air. tutupan lahan yang bertahan terhadap alam (iklim) adalah tanaman keras diekspresikan : IkA ( indeks konservasi alami) kemudian oleh sentuhan peradaban manusia tutupan lahan mengalami konversi lahan secara suksesive menjadi lahan budidaya, permukiman dan urban diekspresikan : IkC ( indeks konservasi aktual ) .
PIDATO ILMIAH
22
2.4.3 Indikator Konversi Lahan Prambahan hutan alam ( IkA) menjadi budidaya pertanian,permukiman dan urban Metropolitan ( IKc ) menimbulkan degradasi penyimpanan air ( tersimpan air hujan ) dibawah permukaan tanah seperti diperlihatkan pada tabel 2.1. Selanjutnya IK digunakan sebagai instrumen pengendalian konversi lahan di kawasan konservasi air .(Keppres No 114 Kawasan konservasi Bopuncur) Tabel 2. 1. : Indeks Konservasi tutupan lahan No
PIDATO ILMIAH
Kualitas tutupan lahan
Indeks Konservasi (IKAIKc)
1
Hutan
0,8-0,9
2
Budidaya
0,4-0,5
3
Pemukiman pedesaan
0.5-0,6
4
Urban Metropolitan
0,0-01 23
2.4.4. Indeks Konservasi Indeks Konservasi Alami (IKA) digunakan indikantor konversi lahan , yaitu suatu koefisien yang menunjukkan kemampuan yang alami pada suatu wilayah untuk menyerap air hujan yang jatuh ke permukaan tanah sebelum ada sentuhan peradaban manusia. Indeks Konservasi Aktual (IKC), yaitu suatu koefisien yang menunjukkan kemampuan lahan yang terkonversi oleh kegiatan manusia (aktual) pada suatu wilayah untuk menyerap air hujan yang jatuh ke permukaan tanah ( Keppres 114/99) Tabel 2.2 Penilaian kondisi kawasan terbangun dengan Indeks Konservasi Perbandingan Indeks Konservasi IKC + ∆Ik > IKA
PIDATO ILMIAH
Penilaian kondisi kawasan Baik
IKC = IKA
Normal
IKC < IKA
Kritis
24
Analisa Hidrologi
DATA CURAH HUJAN
Analisa Kependudukan
DATA DEBIT Qrerata Qmax Qmin
DATA KEPENDUDUKAN
Analisa SIG PETA PENGGUNAAN LAHAN 1990
PETA ISOHYET PETA JENIS TANAH
PETA PENGGUNAAN LAHAN 1999
PETA GEOLOGI PETA LERENG
Analisis korelasi antar stasiun hujan
Analisis kecenderungan debit
Menghitung curah hujan wilayah
R=
Analisa tekanan penduduk
TP = Z ×
n
1 n
∑R i =1
Analisa kepadatan penduduk
i
f .Po(1 + r ) L
PETA KETINGGIAN TEMPAT
DIGITASI & EDITING t
KLASIFIKASI & SKORING Analisis kecenderungan IK
Q = PA − I K PA + b Nilai Rata-rata Indeks Konservasi pada DAS
ARAHAN PENGGUNAAN LAHAN DAN ALTERNATIF PENANGANAN
OVERLAY
INDEKS KONSERVASI AKTUAL (IKC)
INDEKS KONSERVASI ALAMI (IKA)
PENILAIAN KONDISI LAHAN
Keberhasilan ketersediaan air di DAS tercapai apabila IkC + ∆Ik > IkA dengan demikian win-win solution dapat tercapai antara kepentingan kawasan Hulu dan kawasan Hilir. Sedangkan pengendalian kawasan lahan terbangun, dapat dilaksanakan dengan pengendalian fungsi hidrologi lahan ( IK): antara lain Pengendalian luas bangunan terbangun (BCR) dan ∆Ik dengan vegetatif dan non vegetative(rekayasa engineering). Upaya rekayasa engineering , antara lain : Sumur resapan , waduk resapan dan sistim drainase lingkungan . Ide paling sederhana dalam konservasi di lahan terbangun disebut zero limpasan. Zero limpasan adalah suatu upaya konservasi di lahan terbangun dengan mengendalikan limpasan air hujan dalam suatu persil atau kawasan supaya limpasan air hujan terkendali Zero .
PIDATO ILMIAH
26
2.5. Drainase Lingkungan Konversi lahan terbangun di permukiman umumnya direspon dengan pdengan drainase yang konvensional yaitu menyalurkan air limpasan secepatnya akibat konversi lahan terbangun ke badan air penerima Bangunan peresap buatan (Artificial Recharge) merupakan infrastruktur drainase lingkungan dalam mewujudkan pengendalian limpasan air hujan berwawasan lingkungan. Sumur resapan adalah sumur yang dibuat sebagai tempat penampungan air hujan berlebih agar memiliki waktu dan ruang untuk meresapkan ke dalam tanah melalui proses infiltrasi dan perkolasi .Sumur resapan ini merupakan sumur kosong yang memiliki kapasitas atau volume cukup besar untuk menampung air hujan sementara sebelum diresapkan ke dalam tanah
PIDATO ILMIAH
27
Perbandingan metode penentuan dimensi sumur resapan KOMPARASI METODE ARTIFICIAL RECHARGE
Parameter
Sunjoto(1988)
Q 1− e H = F .K
Penentuan dimensi sumur resapan
PIDATO ILMIAH
− FKT
πR 2
SNI (1990)
H=
D.i. At − D.k . As As + D.K .L
H = tinggi muka air dalam sumur (m)
H = Kedalaman Sumur (m)
R = jari-jari sumur (m)
L = Keliling Penampang sumur (m)
F = faktor geometrik (m)
As = Luas penampang sumur (m2)
Q = debit air masuk (m3/dtk)
i = Intensitas hujan (m/jam)
K = koefisien permeabilitas tanah (m/dtk)
K = Koefisien Permeabilitas tanah (m/jam)
T = waktu pengaliran (detik)
D = Durasi hujan (jam)
Soenarto (1995) Vp dt – Vr dt = A dH H = tinggi muka air dalam sumur (m) A = luas penampang sumur (m2) Vp = volume air hujan yang masuk dalam waktu dt Vr = volume air hujan yang terinfiltrasi ke dasar dan dinding sumur pada waktu dt (m3) dt= waktu yang diambil sebagai dasar perhitungan (det)
28
Metode Sunjoto (1988 ) Volume dan efisiensi sumur resapan dihitung berdasarkan keseimbangan air yang masuk ke dalam sumur dan air yang meresap ke dalam tanah. Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut : Q 1− e H = F .K
− FKT
πR 2
Dimana : H = tinggi muka air dalam sumur (m) F = faktor geometri (m) Q = debit air masuk (m3/dtk) T = waktu pengaliran (detik) K = koefisien permeabilitas tanah (m/dtk) R = jari-jari sumur (m) Faktor geometrik (F) sumur resapan dapat dilihat pada Tabel 2.4
. Nilai F ini
tergantung dari konstruksi sumur serta luas geometri bidang resapan PIDATO ILMIAH
29
Untuk menghitung debit run-off (Q) maka formula yang dipakai adalah sebagai berikut: Q = CIA dimana : Q = Debit air masuk dari atap/lahan (run-off) (m3/s) C = Koefisien aliran permukaan atap/lahan I = Intensitas hujan (m/s) A = Luas atap/lahan (m2) - Nilai/angka C adalah merupakan angka koefisien limpasan (runoff) yang besarnya tergantung dari jenis material tanah atau areal yang dilalui oleh aliran air tersebut. Pada penelitian ini, nilai C yang digunakan adalah koefisien runoff untuk bahan atap, yaitu C = 0.95 (Sunjoto,1995) - Intensitas hujan didapat secara statistik, dalam hal ini intensitas fungsi dari durasi hujan serta periode ulang yang direncanakan.
PIDATO ILMIAH
30
2.6. Sumber Air Baku dan Pengembangan SPAM Perkotaan
KAWASAN PELAYANAN (Kepuasan Konsumen ) • • • • •
Kualitas Air Bersih Kuantitas Air Bersih Kontinuitas Harga jual kompetitif Laju kebutuhan air
PIDATO ILMIAH
RESPON TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR
SUMBER AIR BAKU
• Fresh water (Gol A/B) • Respon Teknologi Air Bersih • Randow variabel • Keandalan Sumber Air( Kuantitas • Maintenance operation & Kualitas Air )
31
Penentuan Debit Rencana Air Baku • Untuk mengetahui keandalan sungai • Diperlukan perhitungan debit ekstrim dengan periode ulang tertentu • Mengikuti Fungsi Distribusi Frekuensi Teoritis • Perlu diuji kesesuaian distribusi frekuensi data dengan distribusi frekuensi teoritis Kriteria desain air baku Sumber Air Sungai
Desain Sumber Air Domestik
Irigasi
Industri
Debit Air Suksesif
1-7
10-20
15-30
5
Kering
hari
tahun
hari
tahun
20 1-2 hari
tahun
Sumber: Modifikasi Kriteria Disain Air Baku MBA PU Cipta Karya (1994) dalam Sabar (2008)
Kajian Sumber Air Sungai 1
Seleksi data & urutan data debit air 1,2,7,15,30 dan setengah bulanan kalender
2
Pemilihan dsitribusi teoritis (Normal Gumbel, dan Log Pearson Tipe III) yang cocok dengan Uji Goodness of Fit
3
Q = C (P.A)+ b C= f( P,I,f, Tutupan lahan)
4
P : variabel bebas ( Random variabel) A : Luas tangkapan hujan Q: variabel tergantung( Random variabel)
5
b : aliran dasar ( tutupan lahan, batuan )
6
Hitung debit air minum Periode Ulang 5, 10, 20, 50 tahun dengan distribusi teoritis terpilih Debit air minimum dengan Periode Ulang 5,10,20 dan 50 tahun Kurva peluang debit air minimum ekstrem kering Debit Rencana Air Baku 33
Pedoman Alokasi Air Sungai untuk Irigasi dan Domestik
PIDATO ILMIAH
34
Lumped Model :
Model fisik sistem input-output DAS
Pengaruh Iklim (kosmik, regional dan lokal)
PROSES INPUT Curah Hujan
Sifat tanah, batuan, morfologi, topografi dan tutupan lahan
Hukum keseimbangan massa air
OUTPUT Debit dan cadangan air tanah
Besaran Output Variabel Acak/Stokastik
Besaran Input Variabel Acak/Stokastik
Perubahan besaran komponen hidrologi fungsi waktu, tercatat di Pos Hujan , Pos debit, SWL
Parameter komponen berubah, F (µ,σ)
Sumber : Arwin (2008), Suripin (2004) dengan modifikasi 35
Penyesuaian Hari Perbulan
30,4167 dk = da × xi
dengan : dk = Data curah hujan/debit bulanan hasil kore da = Data curah hujan/debit bulanan asli pada xi = Jumlah hari bulan i i = Jan, feb, …, des
DISTRIBUSI NORMAL
X = X + z.S n∑ X 2 − (∑ X )
2
S=
Z =fungsi dari peluang atau periode ulang, X =rata-rata sampel S = standar deviasi sampel.
n(n − 1)
DISTRIBUSI LOG NORMAL
ln X = X ln X + kS ln X DISTRIBUSI LOG PEARSON TIPE III log X =
∑ log X n
i
∑ (log X i − log X ) 2 s= n 1 −
0.5
Distribusi Normal Distribusi Log-Normal Distribusi Debit Distribusi Debit Distribusi Gumbel Distribusi Log-Pearson III
Uji Goodness Of The Fittest
Uji K-S
Uji χ2
Menetapkan suatu titik dimana terjadi simpangan terbesar antara distribusi teoritis dan sampel.
Mengukur perbedaan relatif antara Frekuensi hasil pengamatan Dengan frekuensi yang diharapkan
Distribusi Normal
Distribusi Log-Normal Dn = Maksimum IFo(X)-Sn(X)I Distribusi Gumbel Dimana, Dn : Penyimpangan Terbesar Distribusi Log-Normal Fo(X) : Suatu fungsi distribusi teoritis yang ditentukan Sn(X) : Distribusi Kumulatif Sampel
2 ( ) − O E i i 2 χ = ∑ Ei Dimana, i =1 k
k : Jumlah variabel Oi : Frekuensi hasil pengamatan Ei : Frekuensi distribusi teoritis n : jumlah data Pi : Peluang dari distribusi teoritis
Uji Goodness-of-Fit X2 χ2 Distribusi Frekuensi Data (observed)
Grafik Distribusi Teoritis (expected)
Uji Goodness-of-Fit Kolmogorov-Smirnov Variable: gdk_Jan , Distribution: Normal Chi-Square test = 8.76148, df = 2, p = 0.01252
GRAFIK FREKUENSI KUMULATIF 110 100 90
Relative Frequency (%)
KOLMOGOROV-SMIRNOV 80 70
Distribusi Frekuensi Kumulatif Data
60 50
Dn
40
Grafik Distribusi Frekuensi Teoritis
30 20 10 0 0.0
1.5
3.0
4.5
Category (upper limits)
6.0
7.5
Menurut UU No. 7 tahun 2004 pasal 34 ,ayat (1): pengembangan sumber daya air ditujukan untuk kemanfaatan sumber daya air memenuhi kebutuhan air baku untuk rumah tangga(domestik), pertanian(irigasi) ,industri dstnya dan untuk berbagai keperluan lainnya. Pengembangan SPAM dari sumber air sungai, perlu suatu kriteria disain air baku untuk multisektor : domestik, irigasi dan Industri. Sebagai pedoman kriteria disain air baku permukaan Metropolitan Bandung Urban Development Program MBUDP, 2004 Tabel 2.5. Kriteria Desain Air Baku Permukaan Sumber Air Sungai
Desain Sumber Air Baku Domestik
Debit Air Suksesif Kering
1-7 hari
10-20 tahun
Irigasi 15-30 hari
Industri 5 tahun
1-2 hari
20 tahun
Sumber: Modifikasi Kriteria Disain Air Baku MBA PU Cipta Karya (1994)
PIDATO ILMIAH
42
2.9.Manajemen Waduk (Gestion des
Reservoir )
1. Environnement Economic ( Lingkungan Ekonomi Waduk ) 2. Gestion Short term ( Avenir connu ) Pengoperasian Intuitif ( Deterministik Debit rencana )
3. Gestion Long term ( Avenir aleatoire ) Pengoperasian Waduk Aktual dengan Ketidakpastian debit air masa depan(acak ) Metode Kontinu Prakiraan Debit air & Metode Diskret Markov)
Fungsi Produk Utilitas waduk (Instrumen Finansial & Ekonomi ) Contoh • Pengelolaan Waduk PLTA EDF (Electric de France)Fungsi Produk Utilitas Energi Listrik NP(Niveau de prix) berubah fungsi Kosmik & permintaan • Pengelolaan Waduk PLTA PLN Fungsi Produk Utilitas Energi Listrik NP(Niveau de prix ) Konstan
PIDATO ILMIAH
44
PENENTUAN VOLUME WADUK A)DEBIT RENCANA: • Waduk Tunggal : Vol Waduk PLTA Saguling (Q R-2) • Waduk Multiguna : Vol Waduk Gajah Mungkur ( Ekstrem basah QR-5 )
B) FENOMENA HURST • Bendungan Aswan ,Mesir
PIDATO ILMIAH
45
Pengembangan Waduk Multiguna Semakin ekstrim debit air menyebabkan krisis ketersedian sumber air baku pada musim kemarau dan banjir pada musim penghujan di kawasan Hulu membalik ancaman banjir dan kekeringan menjadi bermanfaat dengan optimasi pemanfaatan sumber daya air ,pembangunan waduk multiguna ( Sumber air baku, banjir , PLTA ) dengan menggunakan metode Fenomena Hurs diuraikan sebagai berikut: Ω optimum = k T n dimana : Ω = volume tampungan T = tahun-tahun air ( T = 1,2,5,10,20,30 dan 60 tahun) n = koefisien Hurst ( 0,5
Telah mengembangkan metode Prakiraan debit air input waduk disebut metode kontinu parakiraan debit air, didasarkan pada korelasi spartial komponen utama siklus hidrologi hujan dan debit air. PIDATO ILMIAH
46
Manajemen Waduk (Gestion des Reservoir )
1. Environnement Economic ( Lingkungan Ekonomi Waduk ) 2. Gestion Short term ( Avenir connu ) Pengoperasian Intuitif ( Deterministik Debit rencana )
3. Gestion Long term ( Avenir aleatoire ) Pengoperasian Waduk Aktual dengan Ketidakpastian debit air masa depan(acak ) Metode Kontinu Prakiraan Debit air & Metode Diskret Markov)
Manajemen Waduk .
Q
In
QOut Pompa
E
a) Lingkungan Tampungan:
Smaks
Stok Efektif (hidup) (Kedalam Pipa Isap pompa )
Smin
Obyektifitas : Pengelolaan waduk menjamin pasokan air di down stream Konstrain : 1.Hukum kekekalan masa air : St+1 = St + Qin – Qout – E 2.Batasan Volume Tampungan : S min < S < S maks 3.Debit air masukan : Q in ( debit rencana / debit air acak 4.Batasan Debit air keluaran : Q Pompa , Turbin 5.Evaporasi permukaan air : E = 1.1 Et Dimana : S : variabel ditetapkan ( Volume waduk ) Q in : variabel acak , E : variabel ditetapkan Qout : variabel ditentukan (dikomandokan ) t : waktu
)
IPA
Instrumen Finansial & Ekonomi Produk utilitas Infrastruktur SDA ( Waduk PLTA) • $ P Energi Listrik Konstan :Pengusahaan air waduk ditetapkan intrumen keseimbangan masa Air • $ P Energi Listrik berubah :Pengusahaan air waduk ditetapkan Instrumen Dinamic Programming Bellman
PIDATO ILMIAH
49
Manajemen Waduk Fungsi Utilitas Produk Infrastruktur $ ( Kontan) HASIL DAN PEMBAHASAN 250.00
Tabel 3. Kriteria Desain Alokasi Air Baku Permukaan
150.00
Desain Sumber Air Baku Sumber Air Sungai
100.00 50.00
Domestik
Irigasi
Industri
0.00 0
50
100
150
200
250
300
350
400
Time series
Gambar 11. Debit Setengah Bulanan Historik Sungai (1993-2006) 120
Debit Air Suksesif Kering
1-7 hari
10-20 tahun
15-30 hari
5 tahun
1-2 hari
20 tahun
Sumber: Modifikasi Kriteria Desain Air Baku MBA PU Cipta Karya oleh Arwin Sabar (1994)
100
Debit (m3/det)
Q (m3/s)
200.00
80
Debit Andalan
60 40 20 0 0
5
10
15
20
25
30
Durasi (15 Harian) TR=2
TR=5
TR=10
TR=20
Gambar 12. Debit Rencana Kering Setengah Bulanan Pos sungai (1993-2006)
PENGUSAHAAN WADUK AIR
90
Debit input pulai (R-5)
80 70 Q (m3/s)
60 50
Vol cadangan
40
Keandalan air waduk
30 20 10 0 0
5
10
15
20
Time series Q80%
Gambar :
Qirigasi
Qdomestik 95 %
Debit input air Manajemen waduk Intuitif
25
30
Pedoman Pengusahaan Waduk Sidang Sarjana Teknik Lingkungan, Maret 2009 350000000.00 300000000.00
Vlintasan
250000000.00 200000000.00
350000000.00 150000000.00
300000000.00
100000000.00
250000000.00
50000000.00
200000000.00
0.00 0
5
10
15
20
25
-50000000.00 Durasi (Bulan)
30
150000000.00 100000000.00
Lintasan waduk PU 5 tahun
50000000.00
Gambar 19. Pedoman Lintasan Waduk dengan Debit Input Qmin Setengah Bulanan PU 5 Tahun
0.00 Des
Jan
Feb Mar
Apr May
Jun
Jul
Aug Sep
Oct
Nov
Lintasan Waduk PU 5 Tahun
Gambar 20. Pedoman Lintasan Waduk dengan Debit Input Qmin Bulanan PU 5 Tahun
Grafik Perbandingan Fluktuasi Debit Hasil Pengukuran-Metoda Mock- Metode Kontinu Regresi Ganda Pos Katulampa
Fluktuasi debit Katulampa 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Mock
Ukur
reg ganda
Kalibrasi Debit Bangkitan Model Kontinu dan Debit Historik (1994-2006) HASIL DAN PEMBAHASAN 250.00
0.915
150.00 100.00 300.00
50.00
Durasi (Bulan)
Gambar . Debit Bulanan Pos Kalibawang S. Progo (1978-2007)
Jan-06
Jan-04
Jan-02
Jan-00
Jan-98
0.00 Jan-96
Gambar . Kalibrasi Debit Bangkitan Model Kotinu dan Debit Historik (1994-2006)
50.00 Jan-94
Qsintetik
100.00
Jan-92
Qhistorik
150.00
Jan-90
Durasi (Bulan)
Jul-09
Jan-88
Oct-06
Jan-86
Jan-04
Jan-84
Apr-01
Jan-82
Jul-98
Jan-80
Oct-95
200.00
Jan-78
0.00 Jan-93
250.00 Q (m3/s)
Q (m3/s)
200.00
Pembangkitan Data Debit Bulan
Jenis Korelasi
Koefisien
Persamaan
Januari
PPPQ
0.848
Qt = 56.8 + 0.256P3(t) - 0.094P1(t) - 0.044P7(t)
Februari
PPQ'Q
0.695
Qt = 23.006 + 0.499Q(t-1) - 0.033P4(t) - 0.141P5(t)
Maret
PPQ'Q
0.819
Qt = (-7.812) + 0.677Q(t-1) - 0.085P4(t) + 0.164P5(t)
April
PPQ'Q
0.586
Qt = (-5.125) + 0.435Q(t-1) + 0.066P4(t) + 0.125P5(t)
Mei
PPPQ
0.431
Qt = 52.442 + 0.101X2(t) + 0.09P4(t) - 0.147P5(t)
Juni
PPQ'Q
0.957
Qt = (-1.506) + 0.596Q(t-1) + 0.131P3(t) + 0.186P8(t)
Juli
PPQ'Q
0.888
Qt = 1.419 + 0.638Q(t-1) + 0.066P3(t) + 0.011P7(t)
Agustus
PPQ'Q
0.852
Qt = 5.442 + 0.577Q(t-1) + 0.259P2(t) - 0.296P3(t)
September
PPQ'Q
0.948
Qt = 2.633 + 0.761Q(t-1) + 0.019P1(t) - 0.009P7(t)
Oktober
PPQ'Q
0.945
Qt = 9.969 + 0.26Q(t-1) + 0.03P4(t) + 0.054P5(t)
November
PPQ'Q
0.906
Qt = 1.017 + 0.913Q(t-1) - 0.023P3(t) + 0.09P4(t)
Desember
PPQ'Q
0.748
Qt = (-9.959) + 0.761Q(t-1) + 0.102P3(t) + 0.072P6(t)
Pengelolaan Waduk Aktual HASIL DAN ANALISIS Tabel 8. Pengelolaan Waduk Aktual Pedoman Lintasan Bulanan PU 5 Tahun 1994-1995 Debit Input
Bulan Historik Prediksi Nov-94 21.00 29.23 Des-94 33.20 78.32 Jan-95 86.90 82.17 Feb-95 116.00 123.62 Mar-95 87.30 112.17 Apr-95 72.90 95.28 May-95 59.70 52.18 Jun-95 66.30 44.21 Jul-95 33.10 45.17 Aug-95 22.80 25.90 Sep-95 21.90 19.91 Oct-95 41.20 26.42 Nov-95 82.80 78.09 Dec-95 76.30 87.85
Debit Input (m3)
Historik 55188000.00 87249600.00 228373200.00 304848000.00 229424400.00 191581200.00 156891600.00 174236400.00 86986800.00 59918400.00 57553200.00 108273600.00 217598400.00 200516400.00
Prediksi 76814074.80 205811820.00 215933824.80 324865999.65 294791079.91 250405563.60 137118002.40 116194549.32 118712522.19 68068879.20 52315538.55 69436490.40 205208431.20 230868223.20
Volume Akhir Volume Awal Pedoman Input Rata-rata (m3) 0.00 0.00 2599354.80 37364802.92 80059654.80 101596969.90 159477814.80 234316776.79 259387014.45 346932603.67 341599174.36 424065061.52 409884337.96 405409866.29 420000000.00 360369732.71 420000000.00 286974460.09 420000000.00 190702819.53 420000000.00 85004691.67 420000000.00 11169368.32 420000000.00 0.00 420000000.00 37364802.92
Vol. Aktual 2599354.80 80059654.80 159477814.80 259387014.45 341599174.36 409884337.96 420000000.00 420000000.00 420000000.00 420000000.00 420000000.00 420000000.00 420000000.00 420000000.00
St+1 = St +Qin - Qout
Qoutput
m3 29.83 46.98 56.98 78.45 70.90 64.52 40.57 28.76 21.22 16.94 15.25 16.06 29.83 46.98
m3/d 74214720.00 128351520.00 148955040.00 224956800.00 212578920.00 182120400.00 105698160.00 73426320.00 53400960.00 42231960.00 37948320.00 38920680.00 74214720.00 128351520.00
Qlimpas
m3/d 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 41077777.96 100810080.00 65311562.19 25836919.20 19604880.00 69352920.00 143383680.00 102516703.20
m3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 15.63 38.36 24.85 9.83 7.46 26.39 54.56 39.01
Pengelolaan Optimal Waduk dgn ketidakpastian debit masa depan (1998-2002) 600 500
Juta m 3
400 300 200 100 0 0
6
12
18
24
30
36
42
Bulan Lintasan Aktual
Lintasan Pedoman
48
54
60
LINGKUNGAN EKONOMI JATILUHUR • • • • • • •
Luas Waduk = 83 km2 Kapasitas tampungan = 2.448 Juta m3 Kapasitas tampungan efektif = 1.869 Juta m3 (2005). Tinggi muka air maksimum = +107 m DPL. Tinggi muka air minimum = +75 m DPL. Tinggi muka air awal operasi = + 90.71 m DPL. Tinggi efektif = +77 m DPL.
SISTEM KASKADE CITARUM
GRAFIK PENGUSAHAAN WADUK JATILUHUR
Kurva Distribusi Kumulatif
Q basah
Q normal
Q kering
Matrik Transisi Stokastik Markov Orde Satu Multiklas ( Basah, Normal & kering ) dari Komponen Utama Siklus Hidrologi ( P.Q)
Kondisi Thn Iklin Tahun (t)
0 1 2
Kondisi Tahun Depan (t+1) 0
1
2
α 01 α 10 α 20
α 02 α 11 α 21
α 03 α 12 α 22
1
P0N
1
P1N
1
P2N PNN
PN0
PN1
PN2
PNN
Matrik Transisi Stokastik Markov Multiklas Orde 1 ( Iklim Tahun : Basah ,Normal ,kering ) Matrik Transisi Stokastik Orde 1 - 3 Klas
Kondisi Thn debit (t)
Kondisi Tahun Debit (t+1) 0
1
2
0
0.6000
0.0000
0.4000
1.0000
P0N
1
0.5000
0.5000
0.0000
1.0000
P1N
2
0.1667
0.3333
0.5000
1.0000
P2N
1.2667
0.8333
0.9000
3.0000
PNN
PN0
PN1
PN2
PNN
Sumber : Hasil Perhitungan
Model Kontinu Prakiraan Debit Air Ketidakpastian Masa Depan( Avenir Aleatoire) Dibangun berdasarkan korelasi antara dua variabel
acak, yaitu : * Stasiun pengamat hujan (P ) * Stasiun pengamat debit (Q ) Model dengan nilai koefisien Korelasi (R) terbesar dipilih sebagai model yang paling baik untuk membangun data debit.
Tabel Matrik Koef Korelasi Komponen utama (P,Q) siklus Hidrologi fungsi ruang dan waktu Nilai
P1
P2
P1
1
P2
ρ P2P1
1
P3
ρ P3 P1
ρ P3 P2
Qt
ρ Qt
ρ Qt
Qt+1
ρ Qt+1
P1
ρ Qt+1
P2
ρ Qt+1
P3
ρ Qt+1 Qt
1
Qt-1
ρ Qt-1
P1
ρ Qt-1
P2
ρ Qt-1
P3
ρ Qt-1 Qt
ρ Qt-1 Qt+1
P1
P3
P2
Qt
Qt+1
Qt-1
1 ρ Qt
P3
1
Catatan : time step waktu bersamaan t( P1,P2, P3 dan Q t)
1
Korelasi 2 variabel n
ρ xy =
∑(X i =0
σ x ,σ y n
− X )(Yi − Y ) nσ xσ y
ρxy Xi
i
= Koefisien
Yi
korelasi 2 variabel xy
= nilai Variabel X atau Yke–i = Simpangan baku variabel X dan Y
= Jumlah populasi ,bila n<10 maka (n-1)
ρ12
X2
X1
(Q1)P
(Q1)Q
Model 2 Variabel (Biner)
Persamaan Regresi Linier Model Biner : x1 = r2x2 + ε Koefisien Determinasi Dinyatakan sbb : R = ρ12 ε2 = 1 – R 2
Model 3 Variabel (Terner) (Lanjutan)
Koefisien Korelasi Parsiil Dinyatakan sbb
ρ ρ − ρ r = 12ρ 13 23 2 2 1− 23 ρ ρ − ρ r = 13ρ 12 23 3 2 1− 23
X2
ρ12 X1
ρ13
ρ23 X3
(Q1)PP
(Q1)QP (Q1)QQ
Model 3 Variabel (Terner)
Persamaan Regresi Linier Model Terner : x1 = r2x2 + r3x3 + ε Koefisien Determinasi Dinyatakan sbb : ρ 2ρ + 2 −ρ2 ρ ρ
R2 = 12
13 1ρ−
12 13 23 2 23
X2
ρ2
ρ12
4
X1
ρ23
ρ2 4
ρ14
X3
(Q1)PPP
ρ34
(Q1)QPP (Q1)QQP (Q1)QQQ
X4 Model 4 Variabel (Kuaterner)
Persamaan Regresi Linier Model Kuaterner : x1 = r2x2 + r3x3 + r4x4 + ε Koefisien Determinasi Dinyatakan sbb : ε2 = 1 – R2 ε = 1 + r22 + r32 + r42 – 2(r2ρ12 + r3ρ13 + r4ρ14) + 2(r2r3ρ23 + r2r4ρ24 + r3r4ρ34)
Metodologi
Model 4 Variabel (Lanjutan)
Koefisien Korelasi Parsiil Dinyatakan sbb
Δ r =Δ 2 2 Δ
Δ r =Δ 3 3
Δ r =Δ 4 4
= 1 – (ρ232 + ρ242 + ρ342 ) + 2ρ23ρ24 ρ34
Δ2 = ρ12 (1- ρ342 ) – ρ13 (ρ23 – ρ24 ρ34 ) – ρ14 (ρ24 - ρ23 ρ34 ) Δ3 = ρ13 (1- ρ242 ) – ρ12 (ρ23 – ρ24 ρ34 ) – ρ14 (ρ34 - ρ23 ρ24 ) Δ4 = ρ14 (1- ρ232 ) – ρ12 (ρ24 – ρ23 ρ34 ) – ρ13 (ρ34 - ρ23 ρ24 )
INDIKANTOR PEMILIHAN MODEL PEMBANGKIT
2 Variabel (Biner)
Korelasi Spartial komponen Hidrologi
3 Variabel (Terner)
R >>> MODEL PEMBANGKITAN DEBIT TERPILIH
4 Variabel (Kuaterner)
Model Diskrit CHAIN MARKOV Konsep CHAIN MARKOV : Probabilitas kejadian pada suatu waktu tertentu bergantung/ditentukan hanya dari kejadian waktu sebelumnya. Jika t0 < t1 < … < tn , (n = 0,1,2…) > titik-titik waktu, maka kumpulan variabel acak {X(tn)} merupakan Proses Markov jika memenuhi kondisi sbb : Pij = P{X(tn) = j / X(tn-1) = i} > Probabilitas Transisi peluang kejadian j terjadi jika diketahui kejadian i terjadi.
Metodologi
Model Diskrit CHAIN MARKOV Data Debit Bulanan Dist. Normal
Klas 0 Qkering Klas 1 Qnormal Klas 2 Qbasah
Analisis Frekuensi & Dist. Probabilitas
Dist. Log-Normal Dist. Gumbel
Klasifikasi Debit
Matrik Transisi
Simulasi
Debit Antisipasi
Dist. Gamma Dist. Log-Person III
Kurva Distribusi Kumulatif
Uji K-S
Kurva Distribusi Kumulatif
Q basah
Q normal
Q kering
Matrik Transisi Kondisi Debit Waktu tn-1
Kondisi Debit Waktu tn
Jumlah Keadaan Debit tn-1
0
1
2
0
N00
N01
N02
N0 = N00 + N01 + N02
1
N10
N11
N12
N1 = N10 + N11 + N12
2
N20
N21
N22
N2 = N20 + N21 + N22
Jumlah Keadaan Debit tn
N 0’ = N00 + N10 + N20
N1’ = N01 + N11+ N21
N 2’ = N02 + N12 + N22
N = N0 + N1 + N2 = N 0’ + N 1’ + N 2’
Matrik Transisi (Lanjutan)
Matrik P diatas > matrik transisi homogen atau matrik stokhastik karena semua transisi probabilitas Pij adalah tetap dan independen terhadap waktu. Pij
n ∑ = ∑n
ij j
∑P
ij
=1
j
Probabilitas Pij harus memenuhi kondisi : untuk seluruh nilai i ;Pij ≥ 0 untuk seluruh nilai i dan j
Metodologi
Simulasi Prinsip dasar simulasi: Zt = Xt.Yt Xt = Keadaan debit pada bulan t Yt = Tinggi debit pada bulan t Untuk menumbuhkan variabilitas debit tahunan dan mengerjakannya sesuai dengan realitas dari fenomena fisik meteorologi, digunakan dua tarikan perbulan yaitu : Menentukan keadaan debit pada waktu t dengan menggunakan fungsi distribusi debit air historik. Menentukan besaran debit air dengan menggunakan matrik stokhastik.
Test Goodness-of-Fit
Chi Kuadrat
Uji Parametrik
Uji Normalitas
Goodnes-of-Fit
K-S
Uji Non-Parametrik
Tidak semua data Debit terdistribusi Normal
Batas Kelas Debit Bulanan DAS Citarum-Saguling (m3/detik) Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
Debit Kering (0) 0.00 - 118.96 0.00 - 116.99 0.00 - 129.15 0.00 - 146.78 0.00 80.27 0.00 50.62 0.00 30.03 0.00 14.91 0.00 15.18 0.00 27.66 0.00 83.33 0.00 91.07
Sumber : Hasil Perhitungan
Debit Normal (1) 118.97 159.26 117.00 151.67 129.16 178.51 146.79 187.16 80.28 106.54 50.63 75.23 30.04 50.66 14.92 29.39 15.19 30.54 27.67 56.61 83.34 143.81 91.08 130.77
Debit Basah (2) 159.27 - 238.18 151.68 - 245.77 178.52 - 240.27 187.17 - 257.91 106.55 - 152.53 75.24 - 111.64 50.67 - 138.84 29.40 59.29 30.55 79.60 56.62 - 127.80 143.82 - 262.35 130.78 - 199.90
Debit Rata-Rata Kelas Bulanan DAS Citarum-Saguling (m3/detik) Bulan
Debit Kering (0)
Debit Normal (1)
Debit Basah (2)
Januari
99.1508
137.6421
191.0761
Februari
101.8011
132.4318
182.7710
Maret
101.3649
153.2866
210.5728
April
124.8484
166.1509
215.7136
Mei
67.2757
92.4771
127.1190
Juni
35.2609
62.9267
90.5925
Juli
21.6710
39.0049
70.2036
8.9862
21.3239
41.9706
Sumber : Hasil Perhitungan8.9901
21.9567
43.9998
Agustus September
Klasifikasi Debit Input Bulanan DAS Citarum-Saguling Tahun 1986 - 2002 Tahun
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
Ags
Sep
Okt
Nov
Des
1986
1
1
2
1
1
2
2
2
2
2
2
1
1987
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
2
1988
2
1
1
0
2
1
0
1
0
2
1
0
1989
2
2
0
1
2
2
2
2
1
0
0
1
1990
0
2
0
1
1
1
1
2
1
0
0
2
1991
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
2
2
1992
1
2
2
2
2
2
1
2
2
2
1
2
1993
2
2
2
2
0
1
1
2
1
0
0
2
1994
2
2
2
2
0
0
0
0
0
0
0
0
1995
0
0
1
1
1
2
2
0
1
2
2
1
1996
1
0
0
1
0
0
1
1
2
2
2
2
1997
1
0
0
0
1
0
2
0
0
0
0
0
1998 : Hasil 0 2 2 2 Sumber Perhitungan
2
2
2
2
2
2
1
1
Matrik Transisi Tiga Kelas Orde Satu Debit Total Das Citarum-Saguling Matrik Transisi Tiga Kelas Orde Satu (Desember/Januari)
Kondisi Bulan Kondisi Bulan Januari Desembe 0 1 r (t) 0 0.6000 0.0000 1 0.5000 0.5000 2 0.1667 0.3333
(t+1) 2 0.4000 0.0000 0.5000
1.0000 1.0000 1.0000
P0N P1N P2N PNN
1.2667
0.8333
0.9000
3.0000
PN0
PN1
PN2
PNN
Sumber : Hasil Perhitungan
Feb Bulanan Mar Apr DAS Mei Citarum-Saguling Jun Jul Ags Sep Okt Nov Des DataJanDebit Tahun 1986 – 2002 Hasil Pembangkitan Markov (Uji110.35 1986 137.64 101.80 153.29 215.71 92.48 90.59 70.20 Chain 41.97 44.00 82.18 181.55 Elastisitas) 1987 99.15 101.80 101.36 166.15 92.48 35.26 39.00 8.99 8.99 16.13 45.58 157.01
Tahun
1988
191.08 182.77 153.29 166.15 127.12
90.59
39.00
8.99
44.00
16.13
113.57
69.32
1989
99.15
182.77 210.57 166.15
92.48
90.59
70.20
41.97
21.96
16.13
45.58
157.01
1990
99.15
101.80 210.57 166.15
92.48
90.59
39.00
41.97
21.96
16.13
45.58
157.01
1991
191.08 101.80 101.36 166.15
67.28
35.26
21.67
8.99
8.99
16.13
45.58
157.01
1992
191.08 101.80 210.57 215.71 127.12
90.59
70.20
41.97
44.00
82.18
113.57
110.35
1993
191.08 182.77 210.57 215.71 127.12
35.26
39.00
41.97
21.96
16.13
45.58
157.01
1994
191.08 182.77 210.57 215.71 127.12
35.26
21.67
8.99
8.99
16.13
45.58
157.01
1995
99.15
101.80 101.36 166.15
92.48
90.59
70.20
41.97
8.99
16.13
181.55
110.35
1996
137.64 101.80 101.36 166.15
67.28
35.26
39.00
21.32
44.00
82.18
181.55 157.01
1997
191.08 101.80 101.36 124.85
92.48
35.26
39.00
41.97
8.99
16.13
45.58
157.01
1998
99.15
101.80 210.57 215.71 127.12
90.59
70.20
41.97
44.00
82.18
113.57
110.35
Sumber : Hasil Perhitungan
Perbandingan Model Pembangkitan Debit Model Kontinu – Model Diskrit Waduk Saguling
800 700
Juta m 3
600 500 400 300 200 100 0 0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
Bulan HISTORIS
NORMAL
REGRESI
MARKOV
Debit hasil peramalan dengan model kontinu dan model diskrit dapat mengikuti fluktuasi debit historis yang ada. Elastisitas debit antisipasi terbaik ⇒ Metode Diskrit Chain Markov. Metode peramalan terpilih ⇒ Pengelolaan Waduk Aktual Matrik
Tabel : Persamaan Regresi Linier Ganda Model Hujan-Debit Heterogen Q(1)PPP
Bulan
Persamaan Regresi Ganda
Januari
Qn+1 = -0.2714 Pn3 + 0.6869 Pn6
Februari
Qn+1 =
0.4285 Pn2 + 0.4338 Pn10 - 0.2653 Pn11 +
21.5284
Maret
Qn+1 =
0.8444 Pn6 - 0.8100 Pn10 + 0.2995 Pn11 +
48.5559
April
Qn+1 =
0.7888 Pn2 - 0.5617 Pn7
- 0.4267 Pn8 +
76.6542
Mei
Qn+1 = -0.5834 Pn6 + 0.5974 Pn8
+ 0.7358 Pn9
-
20.0044
Juni
Qn+1 =
1.2112 Pn2 - 0.8824 Pn4
- 0.1693 Pn11 +
11.1823
Juli
Qn+1 =
0.9247 Pn6 + 0.3902 Pn8
- 0.8419 Pn10 +
13.3979
Agustus
Qn+1 = -0.6908 Pn2 + 0.6469 Pn5
+ 0.9290 Pn11 +
8.8445
September
Qn+1 = -1.2519 Pn3 + 0.9167 Pn5
+ 0.9589 Pn11 -
10.1159
Oktober
Qn+1 =
+ 0.8626 Pn7
November
Qn+1 = -0.4947 Pn3 + 0.9778 Pn6
- 0.6167 Pn9 + 115.4179
Desember
Qn+1 =
- 1.0085 Pn6 + 103.8751
Sumber : Hasil Perhitungan Keterangan : P1 = Cicalengka, P2 = Paseh, P6 = Bandung, P7 = Cililin, P11 = Cisondari
0.4996 Pn3 - 0.3895 Pn4 0.9712 Pn2 + 0.2627 Pn5
P3 = Chinchona, P8 = Montaya,
- 0.4202 Pn10 + 195.5179
P4 = Ciparay, P9 = Sukawana,
-
8.2072
P5 = Ujung Berung P10 = Saguling Dam
