POLA OPERASI WADUK PUUNDOHO UNTUK KEBUTUHAN AIR BERSIH DAN IRIGASI KABUPATEN KOLAKA UTARA PROVINSI SULAWESI TENGGARA 1
Satriya Arif Wicaksono1, Donny Harisuseno2, Prima Hadi Wicaksono2 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya 1
[email protected] ABSTRAK
Air bersih merupakan kebutuhan yang sangat mendasar bagi makhluk hidup, khususnya manusia. Sehingga dengan bertambahnya waktu pertambahan penduduk juga meningkat kebutuhan air juga meningkat, sedangkan persediaan air di bumi tetap. Untuk itu perlu dilakukan perencanaan tentang pengoperasian waduk sehingga dapat memenuhi kebutuhan khususnya kebutuhan air bersih. Dalam proses pengerjaan studi ini menggunakan data-data sekunder antara lain data penduduk, curah hujan, klimatologi, karakteristik DAS, dan teknis waduk. Data penduduk digunakan untuk menghitung kebutuhan air baku. Data hujan digunkan untuk menghitung debit andalan (26.02%, 50.68%, 75.34%, 97.30%). Dalam simulasi operasi waduk menggunakan semua input data tersebut didapatkan debit outflow dengan jumlah penduduk yang dapat terlayani, serta menentukan keandalan waduk. Dalam penentuan pedoman lepasan operasi waduk menggunakan pola operasi berdasarkan tampungan. Dari hasil perhitungan kebutuhan air bersih di Pakue pada tahun 2035 kebutuhan air bersih sebesar 27,39 lt/dtk. Debit inflow dengan beberapa kondisi keandalan (26.02%, 50.68%, 75.34%, 97.30%) rata-rata sebesar 4,488 m3/detik. Dari perhitungan simulasi operasi waduk didapatkan debit outflow yang dikeluarkan Waduk Puundoho, dengan beberapa kondisi keandalan (26.02%, 50.68%, 75.34%, 97.30%) rata-rata 1,985 m3/detik. Keandalan waduk ditetapkan 80%. Pedoman lepasan pola operasi waduk menggunakan pola operasi berdasarkan tampungan, didapatkan batas minimum waduk berkisar 0% - 90% dan dari hasil simulasi operasi waduk didapatkan prosentase lepasan berdasarkan tampungan total berkisar 0% - 100% dengan simulasi operasi menggunakan 10 kelas nilai lepasan yang paling optimal. Kata Kunci: Pola Operasi Waduk, Keandalan Debit, Simulasi Waduk, Pedoman Operasi .
ABSTRACT
Clean water is a basic need for every living being, especially human. As of the time elapsed and population growth, the need of clean water is also increased while the water supply on earth is still. Therefore, a reservoir’s operation planning is needed to meet the need for clean water. This research used secondary data, they are population data, rainfall, climatology, watershed characteristics (DAS), and technical reservoir. The population data used to calculate the basic needs for water. Rainfall data used to calculate the dependable discharge (26.02%, 50.68%, 75.34%, 97.30%). In the reservoir’s operation simulation, all the data input were used and the outflow obtained with the number of residents that could get the clean water. The researcher used rule curve to determine the releases principle of reservoir’s operation. From the calculation of clean water necessity Pakue in 2035, the need for clean water is 27.39 lt/sec. The average of discharge with some dependable condition (26.02%, 50.68%, 75.34%, 97.30%) is 4.488 m3/sec. The outflow from Puundoho reservoir obtained from the calculation of reservoir’s operation simulation with some dependable condition (26.02%, 50.68%, 75.34%, 97.30%) is 1.985 m3/second. Reservoir’s dependable is 80%. The reservoir’s releases operation pattern guidelines used the rule curve and got the reservoir’s minimum limit around 0%-90% and from the reservoir’s operation simulation, the percentage of releases based on total storage is around 10%-100% with operation simulation using ten classes of the most optimal releases value. Keywords: reservoir operation, dependable discharge, reservoir simulation, rule curve.
PENDAHULUAN Pengelolaan air merupakan hal yang sangat penting melihat dari pemanfaatan dan ketersediaannya, perlu perencanaan dan manajemen air yang efisien dan tepat, oleh karena itu perencanaan dan pengoperasian waduk yang tepat sangat dibutuhkan (Mythili, et al; 2013). Pembangunan waduk adalah salah satu yang paling efisien yang bisa dikembangkan untuk struktur pengelola sumber daya air. Optimalisasi operasi waduk memungkinkan waduk dimanfaatkan penyimpanan untuk memaksimalkan manfaat ekonomi dan mencegah bahaya yang ada seperti kekeringan dan banjir (Tukimat, et al; 2014). Dalam memanfaatkan tampungan waduk harus diingat bahwa kuantitas air sangat terbatas, sehingga pemakaian air harus dilakukan sebaik mungkin, oleh karena itu, diperlukan penggunaan air waduk yang optimal agar dapat memenuhi berbagai kebutuhan yang direncanakan salah satunya adalah dengan metode optimasi (Huda; 2012). Dengan adanya perencanaan pola operasi waduk ini diharapkan dapat meningkatkan perekonomian dan kesejahteraan masyarakat di daerah aliran pada khususnya, dan masyarakat Kabupaten Kolaka Utara pada umumnya. Tujuan perencanaan pola operasi waduk Puundoho ini adalah untuk menentukan pendistribusian air sesuai dengan kondisi dari debit sungai, serta untuk menentukan berapa keuntungan maksimum yang diperoleh dari pemanfaatan air waduk dengan debit yang ada/ tersedia dan untuk mengetahui besarnya debit yang tersedia dengan keandalan 26,02 % (debit Air Cukup), 50,68 % (debit Air Rendah), 75,34 % (debit Air Normal), dan 97,30 % (debit Air Kering) juga untuk mengetahui lepasan pola operasi berdasarkan tampungan Waduk Puundoho yang paling optimal. Manfaat dari studi ini adalah untuk melatih pembekalan diri dalam
kemampuan profesional secara teknis dalam perencanaan operasi waduk. Studi ini diharapkan dapat menjadi masukan bagi instansi terkait sebagai alternatif pola pengoperasian waduk di daerah studi. METODOLOGI PENELITIAN Lokasi Studi
Lokasi Studi
Gambar 1. Peta Kabupaten Kolaka Utara Daerah studi terletak di Kecamatan Luwu Timur, Kabupaten Kolaka Utara, Provinsi Sulawesi Tenggara. Peta Kabupaten Kolaka Utara dapat dilihat pada Gambar 1. Secara Geografis, WS Toari Lasusua terletak pada koordinat 120° 51’ 43.66” BT - 121° 51’ 35.28” BT dan 2° 39’ 05.69” LS - 4° 47’ 56.35” LS. Data Yang Digunakan Dalam studi ini diperlukan data-data untuk melakukan perhitungan dan analisa. Berikut adalah data-data yangdiperlukan dalam perhitungan dan analisa studi: 1. Data Curah Hujan 2. Data Klimatologi 3. Data Pola Tanam 4. Data Penduduk 5. Data Teknis Waduk Puundoho
Tahapan Penyelesaian Dalam penyelesaian studi ini sehingga dapat mencapai maksud dan tujuan yang di harapkan, maka tahapan perhitungan dan analisa yang dilakukan dalam studi ini adalah sebagai berikut: 1. Menghitung kebutuhan air baku 2. Menghitung kebutuhan irigasi 3. Analisa debit andalan 4. Merencanakan pola operasi waduk berdasarkan tampungan Pemeriksaan uji kesesuaian ini dimaksudkan untuk mengetahui suatu kebenaran hipotesa distribusi frekuensi. Dengan pemeriksaan uji ini akan diketahui: a. Kebenaran antara hasil pengamatan dengan model distribusi yang diharapkan atau yang diperoleh secara otomatis. b. Kebenaran hipotesa diterima atau tidak. 5. Merencanakan pola operasi waduk berdasarkan kapasitas waduk dan kebutuhan yang akan dilayani. HASIL DAN PEMBAHASAN Proyeksi Kebutuhan Air Bersih Untuk mendapatkan hasil dari proyeksi kebutuhan air, maka harus ditentukan kebutuhan air per jiwa pada setiap harinya. Untuk daerah Kota kecil kebutuhan air per jiwa adalah sebesar 80 liter/jiwa/hari (Pedoman Teknis Penyediaan Air Bersih IKK Pedesaan, Departemen Pekerjaan Umum Dirjen Cipta Karya, Direktorat Air Bersih, 1990). Setelah memproyeksi 20 tahun didapat kebutuhan air rencana tahun 2015 sebesar 15,52 lt/dt, tahun 2025 sebesar 20,62 lt/dt, tahun 2035 sebesar 27,39 lt/dt. Kebutuhan Air Irigasi Untuk mendapatkan kebutuhan air irigasi yang tepat dengan memperhatikan adanya debit air irigasi yang tersedia, perlu dilakuan suatu perencanaan dalam menentukan pola tata tanam yang dipengaruhi oleh faktor curah hujan efektif, evaporasi potensial, kebutuhan air
untuk penyiapan lahan, WLR, dan efisiensi irigasi. Untuk studi ini rata-rata nilai Kebutuhan air di intake adalah 1,36 lt/dt/ha. Analisa Debit Andalan Metode ini digunakan untuk perhitungan simulasi berdasarkan tampungan yang hanya menggunakan data debit dalam satu tahun pada masingmasing keandalan. Untuk memperoleh data debit digunakan metode FJ. Mock yang dilanjutkan dengan perhitungan analisa korelasi sederhana untuk mengetahui adanya hubungan antara data debit dan data hujan, Terdapat keandalan kondisi air cukup sebesar 26,02%, kondisi air normal sebesar 50,68%, kondisi air rendah sebesar 75,34% dan kondisi air kering sebesar 97,30% setelah data dirangking dari besar ke kecil. Tabel 1. Perhitungan Debit Andalan No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Debit FJ. Mock Tahun Q (m3/dt) 1992 4,48 1993 2,18 1994 5,04 1995 12,89 1996 6,04 1997 2,43 1998 13,11 1999 11,29 2000 9,29 2001 1,46 2002 6,81 2003 9,39 2004 7,06 2005 8,27 2006 4,44 2007 1,44 2008 1,52 2009 2,61 2010 1,81
Debit Terurut Tahun Q (m3/dt) 1998 13,11 1995 12,89 1999 11,29 2003 9,39 2000 9,29 2005 8,27 2004 7,06 2002 6,81 1996 6,04 1994 5,04 1992 4,48 2006 4,44 2009 2,61 1997 2,43 1993 2,18 2010 1,81 2008 1,52 2001 1,46 2007 1,44
Probabilitas %
26,02
50,68
75,34
97,30
Berdasarkan perhitungan debit andalan bulanan untuk masing-masing keandalan debit pada Tabel 1 didapat Q andalan 26,02% menunjukan debit andalan berada pada baris ke-5 atau pada tahun 2000, sehingga data debit yang digunakan adalah tahun 2000. Untuk debit dengan masing-masing keandalan, selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Rekapitulasi Inflow Berbagai Keandalan Bulan Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
Periode I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II
Q andalan Q andalan Q andalan Q andalan 97,30% 75,34% 50,68% 26,02% (m3/dt) (m3/dt) (m3/dt) (m3/dt) 3,04 0,55 3,76 13,92 2,34 0,31 2,86 4,75 2,71 0,20 5,50 10,82 2,01 0,13 3,62 9,29 3,92 0,07 14,88 8,45 3,12 0,04 11,78 9,10 1,67 5,72 7,98 11,04 1,21 2,15 11,86 10,48 3,32 6,55 10,81 9,38 0,80 4,70 10,26 12,04 2,25 8,72 4,26 12,01 0,63 2,47 8,40 12,78 0,47 1,41 2,53 14,42 0,23 0,79 1,78 6,26 0,15 0,51 1,83 7,31 0,08 0,53 0,70 5,09 0,05 0,29 0,45 2,11 0,03 0,15 0,27 11,77 0,02 0,85 2,48 13,92 0,07 4,03 0,71 12,60 0,34 1,93 0,68 6,11 0,07 6,51 1,94 5,38 4,49 1,53 6,49 4,76 3,93 0,86 3,48 8,22
Pedoman Lepasan Pola Operasi Waduk Studi ini akan menentukan pedoman lepasan dengan menitik beratkan pada lepasan berdasarkan tampungan waduk. Pada pola operasi waduk dimana lepasan berdasarkan status tampungan waduk, maka dilakukan pembatasan tehadap lepasan apabila tampungan waduk menurun. Untuk menentukan prosentase pemenuhan kebutuhan, lepasan (%) dapat diganti menggunakan solver pada Microsoft Excel. Misalnya untuk kasus pedoman pola operasi waduk pada simulasi pedoman lepasan berdasarkan tampungan dengan kondisi debit air kering (97,30%) menggunakan 10 kelas nilai lepasan agar mendapatkan nilai spillout yang paling minimum dan keandalan yang maksimal. Maka proses pengerjaanya dengan cara: 1. Menentukan interval (%) Tampungan waduk : Dalam studi ini dipakai interval 10% untuk tampungan waduk. 2. Dengan menggunakan solver dimasukkan kriteria spillout yang minimum, keandalan >= 80%, dan kondisi tampungan akhir periode penuh.
3. Diharapkan spillout seminimal mungkin agar dapat dimanfaatkan seefisien mungkin. 4. Buatlah tabel kisaran, batas minimum tampungan waduk (%), dan lepasan (%) seperti dalam contoh dibawah ini:
Jika S akhir < 10, maka lepasannya 9,47% Jika S akhir < 20, maka lepasannya 17,88% Jika S akhir < 30, maka lepasannya 20,55% Jika S akhir < 40, maka lepasannya 35,71% Jika S akhir > 50, maka lepasannya 51,93% Dst. Nilai lepasan dapat diganti-ganti untuk kondisi tertentu dengan dasar/pertimbangan sebagai berikut: - Kondisi tampungan menurun maka lepasan juga berkurang - Tujuan dari pergantian nilai lepasan ini adalah untuk mendapatkan kondisi yang yang paling optimal maka dari hasil simulasi yang akan dipakai sebagai lepasan (%) adalah nilai limpahan (Spillout) yang minimum dan keandalan paling maksimum. Tabel 3. Rekapitulasi Rule Curve Waduk Puundoho Bulan Des Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov
Keandalan Debit 97,30% Keandalan Debit 75,34%Keandalan Debit 50,68% Keandalan Debit 26,02% Rule Curve Rule Curve Rule Curve Rule Curve Lepasan (%) (juta m3) Lepasan (%) (juta m3) Lepasan (%) (juta m3) Lepasan (%) (juta m3) 86,23 3,26 100,00 0,32 88,04 3,33 100,00 3,78 99,81 3,16 100,00 0,56 92,57 2,94 100,00 3,17 99,81 2,85 100,00 1,04 92,57 2,64 100,00 2,85 86,23 3,03 100,00 1,51 88,04 3,10 100,00 3,52 99,81 3,46 81,70 1,27 92,57 3,21 100,00 3,46 99,81 2,84 1,19 0,02 92,57 2,64 100,00 2,85 86,23 2,56 1,19 0,01 92,57 2,75 100,00 2,97 99,81 3,39 0,00 0,00 92,57 3,15 100,00 3,40 86,23 3,22 0,00 0,00 88,04 3,29 100,00 3,74 64,15 1,90 81,70 3,06 92,57 2,74 100,00 2,96 60,00 1,68 100,00 3,02 92,57 2,59 100,00 2,80 86,23 3,10 100,00 3,30 88,04 3,16 100,00 3,59 28,82 0,93 100,00 3,24 92,57 3,00 100,00 3,24 99,81 2,85 100,00 3,13 92,57 2,64 100,00 2,85 5,00 0,14 81,70 3,06 92,57 2,62 100,00 2,83 99,81 0,21 100,00 0,73 92,57 0,19 100,00 0,21 99,81 0,24 100,00 1,16 92,57 0,22 100,00 0,24 99,81 0,80 100,00 0,51 92,57 0,74 100,00 0,80 60,00 1,02 100,00 1,45 92,57 1,57 100,00 1,69 5,00 0,11 15,38 0,35 88,04 2,02 100,00 2,29 1,00 0,02 15,38 0,25 14,37 0,27 100,00 1,86 2,00 0,04 100,00 1,14 92,57 1,76 100,00 1,90 15,00 0,42 100,00 0,74 50,00 1,40 100,00 2,81 100,00 0,04 20,00 0,64 100,00 3,18 7,00 0,22
Penerapan Rule Curve di Waduk Puundoho Pada studi ini kondisi tampungan waduk dan outflow (%) merupakan data hasil simulasi operasi waduk pada perhitungan sebelumnya. Penerapan pedoman pola operasi waduk adalah berasal dari simulasi keandalan debit 97,30% untuk Pola Tata Tanam Padi-PadiPalawija. Contoh penerapan rule curve: untuk operasi bulan Desember periode I: • Tampungan waduk tercatat awal operasi bulan Desember periode I adalah sebesar 3,26 Juta m3 dan elevasi + 238,94. Jadi apabila melihat pedoman pola operasi waduk berdasarkan tampungan maka lepasan yang dikeluarkan pada bulan Desember periode I adalah sebesar 86,23% (Kebutuhan) • Jika dalam kondisi tertentu rule curve menjadi tidak praktis (dibawah dari rule curve ideal), maka diperlukan kebijakan tambahan untuk lepasan yang akan dikeluarkan. Misalnya, untuk kondisi rule curve dengan periode tertentu dan elevasi tertentu tidak mencukupi atau tidak dapat dipertahankan terhadap kebutuhan yang diminta, maka bisa berpedoman pada rule curve dengan debit musim yang berbeda yang lebih rendah dari rule curve tersebut, 4 kondisi debit andalan disajikan di Gambar 2 sampai Gambar 5.
Gambar 2. Grafik Rule Curve Tahun Kering (Padi-Padi-Palawija)
Gambar 3. Grafik Rule Curve Tahun Rendah (Palawija-Padi-Palawija)
Gambar 4. Grafik Rule Curve Tahun Normal (Padi-Padi-Palawija)
Gambar 5. Grafik Rule Curve Tahun Basah (Padi-Padi-Palawija) KESIMPULAN DAN SARAN Pada studi tentang Pola operasi Waduk Puundoho di Kabupaten Kolaka Utara Provinsi Sulawesi Tenggara ini didapat Hasil Sebagai berikut: 1. Besarnya debit Inflow di setiap keandalan adalah sebagai berikut: • Debit air cukup = 2,110 ~ 14,420 m3/detik dengan debit rata-rata 9,290 m3/detik • Debit air normal = 0,270 ~ 14,880 m3/detik dengan debit rata-rata 5,040 m3/detik
• Debit air rendah = 0,040 ~ 8,720 m3/detik dengan debit rata-rata 2,180 m3/detik • Debit air kering = 0,030 ~ 3,920 m3/detik dengan debit rata-rata 1,440 m3/detik 2. Hasil simulasi untuk kebuuhan air bersih dan irigasi adalah sebagai berikut: - Untuk debit air kering kebutuhan air bersih terpenuhi 100% dan hanya pola tata tanam Padi-BeroPalawija yang memiliki keandalan 100%. - Untuk debit air rendah kebutuhan air bersih terpenuhi 100% dan hanya pola tata tanam PalawijaPadi-Palawija yang memiliki keandalan 83.00%. - Untuk debit air normal kebutuhan air bersih terpenuhi 100% dan terdapat beberapa pola tata tanam yang memiliki keandalan simulasi senilai 100%. - Untuk debit air cukup kebutuhan air bersih terpenuhi 100% dan semua pola tata tanam memiliki keandalan simulasi senilai 100%. 3. Pedoman lepasan pola operasi waduk Puundoho menggunakan rule curve sebagai berikut: o Untuk debit air kering pola operasi waduk menggunakan pola tata tanam Padi-Padi-Palawija dengan luas tanam padi sebesar 1393Ha, Padi sebesar 1008Ha, dan palawija sebesar 1171Ha. o Untuk debit air rendah pola operasi waduk menggunakan pola tata tanam Palawija-Padi-Palawija dengan luas tanam palawija sebesar 704Ha, Padi sebesar 1291Ha, dan palawija sebesar 1090Ha. o Untuk debit air normal pola operasi waduk menggunakan pola tata tanam Padi-Padi-Palawija dengan luas tanam padi sebesar 1320Ha, Padi sebesar 1317Ha, dan palawija sebesar 971Ha.
o Untuk debit air cukup pola operasi waduk menggunakan pola tata tanam Padi-Padi-Palawija dengan luas tanam padi sebesar 1445Ha, Padi sebesar 1445Ha, dan palawija sebesar 1445Ha. Adapun saran-saran yang dapat diberikan adalah sebagai berikut : 1. Dalam berbagai macam kasus pengoperasian waduk, seringkali total volume inflow lebih kecil daripada total kebutuhan. Artinya pemenuhan kebutuhan tidak selalu bisa 100% dalam setahun, karena itu perlu adanya kajian lebih lanjut untuk dapat meningkatkan jumlah produksi sehingga pemenuhan kebutuhan dapat selalu ditingkatkan. 2. Perlu dibuat suatu perangkat lunak untuk memberikan hubungan antara inflow, kondisi tampungan waduk, dan outflow, agar lebih mudah operasional di lapangan. 3. Agar lebih bermanfaat untuk pengoperasian di lapangan maka studi ini perlu dikembangkan ke simulasi bukaan pintu untuk keperluan operasi. 4. Perlu dilakukan pengkajian ulang terhadap pengaruh sedimentasi, karena akan berpengaruh terhadap pengoperasian waduk khususnya pada kondisi tampungan waduk yang meliputi volume dan elevasi waduk. DAFTAR PUSTAKA Badan Pusat Statistik. 2013. Kabupaten Kolaka Utara Dalam Angka Tahun 2013. Kabupaten Kolaka Utara: BPS. Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Jenderal Cipta Karya. 2000. Petunjuk Teknis Pengelolaan Sistim Penyediaan Air Minum Perkotaan. Jakarta: Cipta Karya. Huda, M. Qomarul. 2012. Optimasi Rule Curve Operasi Waduk Pengga Dengan Algoritma Genetik. Jurnal
Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya Malang.
Soetopo, Widandi. 2010. Operasi Waduk Tunggal. Malang: Penerbit Asrori.
Linsley, Ray K Jr., Max A Kohler, Joseph L H. 1986. Hidrologi Untuk Insinyur. Jakarta: Erlangga.
Sosrodarsono, Suyono. 1983. Hidrologi Untuk Pengairan. Jakarta: Pradnya Paramita
Montarcih, Lily. dan Soetopo, Widandi. 2009. Statistika Terapan Untuk Teknik Pengairan. Malang : CV. Citra Malang.
Subarkah, Iman. 1980. Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air. Bandung: Penerbit Idea Dharma.
Mythili, et al. 2013. Study of Optimizing Techniques of Reservoir Operation. Journal Department of Civil Engineering KL University India.
Soemarto, C.D. 1986. Hidrologi Teknik Edisi I. Surabaya: Penerbit Usaha Nasional.
Tukimat, et al. 2014. Optimization of Water Supply Reservoir in the Framework of Climate Variation. Journal Faculty of Civil Engineering Universiti Teknologi Malaysia.
