PENYUSUNAN KAJIAN KELAYAKAN DAN DESAIN RINCI INFRASTRUKTUR BANGUNAN AIR UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MINIHIDRO SANTONG DI KABUPATEN LOMBOK BARAT, PROPINSI NTB
TUGAS AKHIR
SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
Oleh : FERIKARDO 150 02 054
ABDUR ROVI LEMSA NATA PRAJA 150 01 105
PEMBIMBING : Ir. MULYANA WANGSADIPOERA, M.Eng
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
TUGAS AKHIR PENYUSUNAN KAJIAN KELAYAKAN DAN DESAIN RINCI INFRASTRUKTUR BANGUNAN AIR UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MINIHIDRO SANTONG DI KABUPATEN LOMBOK BARAT, PROPINSI NTB Oleh : FERIKARDO 150 02 054
ABDUR ROVI LEMSA NATA PRAJA 150 01 105
DISETUJUI OLEH : PEMBIMBING :
Ir. MULYANA WANGSADIPOERA, M.Eng
MENGETAHUI : KELOMPOK KEPAKARAN TSA KOORDINATOR TUGAS AKHIR
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL KETUA
Dr. Ir. IWAN KRIDASANTAUSA
Dr. Ir. HERLIEN D. SETIO
Bandung, September 2007 i
SEBUAH PENANTIAN ITU AKHIRNYA TIBA JUGA…T_T Hasil Karya ini kupersembahkan untuk : • Allah SWT, atas segala Karunia dan Rahmat-Nya jugalah akhirnya aku bisa menyelesaikan misi yang seakan tak bisa kucapai ini. Alhamdulillah akhirnya bisa awak tuntaskan juga...tapi perjuangan masi panjang keknya..makin beraaaattt :wallbash: • Mama dan Papa Tercinta di Padang yang senantiasa mencurahkan kasih sayang, doa, serta bersabar menantikan kelulusanku..Maafkan nando yang belum bisa memberikan hasil yang terbaik sampe saat ini. FORGIVE ME..Makasi semuanya ya, Ma, Pa...Entah gimana caranya nando bisa membalas semua kebaikan dan cinta tulusnya :cry: • Ibuk ( pokonya masakan ibuk paling enak sedunia. Nando taragak bana...thx selama ini yo, buk :twothumbsup: ) dan tak lupa Adik-adikku nan gagah...Nanda dan Dian....Uda doakan semoga cita-cita kalian tercapai.Amin...tapi jan Bacakak Jo Lai Ndak... :rolleyes: Doaan uda bagai dih bia capek dapek karajo yo ☺ • Keluargaku di Padang, Padang Panjang, Jakarta, dan Bandung, Arghhhhh..Banyak kalipun dunsanak awak ni, sampek bingung awak dibuatnya. Dari Amak (almarhum) sampe ponakan yang awak sendiri suka lupa namanya...hihihi maafkan. Thx A lot atas semangat dan doanya ya. Dan yang terakhir tak Lupa pula teman-teman lamaku di padang yang tak bisa kusebutkan namanya satu persatu.. i miss u guys. Entah udah dimana kalian sekarang...
Terima kasih untuk orang2 didekatku selama menuntut ilmu di Kota Kembang ini : Penghuni Kos2an Taman Sari No.43C/56 RT 05 RW 07 Coblong..dari masa kejayaannya Kos JAMBLOVSKY (Irfan,All4m,Revan,Bung Nopen,Mas Gaek,Iqbal Matematik,Rico) dengan manajernya yang sangat perhatian dan peduli terhadap lingkungan pastinya : BOS KEREN hohoho... sampe akhirnya masa kejayaan itu karam juga dengan berpisahnya sang maestro2nya. Akhirnya bereinkarnasilah menjadi Kos BUJANG LAPA BOARDING HOUSE dengan formasi barunya dengan masuknya darah2 muda (Ary,Agung,Andika,Hendra,dan terakhir Feni). Tak lupa pula buat penghuni gelap tanpa bayaran terutama Eeng Vananda...datang tak dijemput pulang tak diantar..paling sampe pintu doank trus hilang entah kemana :P (Pasangan Tidur awak katanya si..hoekkksss..Ah kow mengganggu tidur nyenyak awak aja kutengok, Kentutmu biasa ajalah..wkwkwk..piss bro!! ^_^ V). Makasi atas kenangan2 selama ini kawan...sungguh tak bisa awak ceritakan lagi.Terlalu banyak soalnya, dari yang sadiah, malapa-lapa ndak jaleh sampe saling baku hantam dan mengambab pula dia.. wkwkwk ☺ Thx sekali lagi..kalian keluarga awak yang kedua pokonya...oiya awak berpesanlah satu...kalo kuliah janlah lama2 pula kek awak ni, jadi rusak kaderisasi kos2an kita dibuatnya...maafkanlah awak :shy: dah saatnya awak segera keluar dan melanglang buana (kemana mangnya??ah ga jelas pula..hehe)..tapi yang jelas awak dah lulus, diak!! Walo dalam waktu 5 tahun..hehe..ngeri gak situ liat trek record awak??? :beer: Apalah awak ni -_Partner TA awak yang berbadan besar..Mas Rovi beserta keluarganya yang telah banyak berkorban selama pekerjaan TA ini. Entah gimana awak ngebalesnya. Tak lupa pula om jaka selaku sopir pribadinya..makasi atas tompangan kesana kemarinya ya om. Thx for All. Btw, maafkan awak ya ga bisa bantu lulus juli kmaren..hehe..btw, kalo dah sukses si masnya jangan lupain partnernya ya. :P Partner KP awak yang sunda pisan..Eka Susanto ..ga sopan kali ngeduluin awak pula lulusnya (JULI 2007-red) padahal awak kan pengen juli juga..tapi males ngerjain TAnya..cem mana?? -_- :P sampek awak sempet dimarahin pak Mul gara2 gak serius...padahal dah lama dikasi datanya :rofl: (btw..makasi nilai A-nya ya, pak dan ”celoteh2”nya selama ini..kalo gak digituin kitanya ga bakalan selese2 Tanya..akhirnya Alhamdulillah beres dalam itungan 6-7 bulan..lama kan?? ☺). Makasi atas kerjasamanya selama KP ya, ka! Terutama boncengan ngebutnya ke Kota GARUT yang banyak awewe geulisnya itu. Sayang euy ga ada yang bisa awak gebet..hehe…I have a GREAT moment with u, pren.. ☺ Anak2 UKM semuanya terutama angkatan 2002...makasi atas momen2 berharganya kawan..banggalah awak menjadi bagian didalamnya. Btw,cuman satu yang awak sayangkan.. awak tak bisa ikut berpartisipasi membentuk keluarga2 kecil di dalamnya..entah kenapalah...sepertinya awak kalah terus dalam ajang ”parang ladiang”..wkwkwk... berarti awak telah gagal menjalankan ”visi-misi” UKM secara global yaitu UKM merupakan keluarga besar yang mana di dalamnya terdiri dari keluarga2 kecil yang sejahtera..SESAT SEKALI!!! :beer: Anak2 Rileks ITB (Included Admin, Smod, Momod, Junker, Flamer, Aploder, Dan Nubi2 atau Licer2 gak Sopan) especially para penghuni Tret Internazionale Milano, Urang Awak, Junker Paradiso, IGLOW dan masi banyak lagi tret2 aneh bin ajaib yang suka awak maenkan dengan junk2 mutu awak ..maafkan ya..kalian emang baik2 orangnya☺. Makasi atas waktu yang setaon lebih ini (teritung sejak tanggal 6 April 2006) buat mengenal kalian semua lewat forum yang paling rame dikunjungi anak2 se-ITB itu...salutlah..kalian semua pengisi hari2 awak yang suntuk dikala harus menghadapi beban kuliah yang maha berat..disini awak menemukan teman2 baru yang menurut awak sangat menyenangkan dalam berinteraksi..walaupun terkadang sakit hati juga dengan perlakuan orang2 di dalamnya..tapi ga papalah..ga ada gunanya memasang dendam..thx for caring kk (^_^) ~genthripad_02FK~ Enigma aka Nurul Retno Nurwulan, makasi atas semuanya ya kk...Awak tak bisa cakap papa lagilah, terlalu banyak kenangan manis dan buruk kalo situ dah masuk ke dalam hidup awak..keknya banyak yang ga betolnya deh?? :hmmm: ..nyampah aja kutengok dimana2 kow..sakit gigik awak hihihi...maafkan awak yang ga betol juga ini..mintak dibetolin si :shy: eh anu kk, rikues lagunya GNR – Don’t Cry dunk..ato BLUE NIGHT-MLTR juga bole deh...ga pake lama -_Teman2 HMS 2002 semuanya yang gak bisa aku sebutin satu persatu..maafkan aku ga bisa berkontribusi banyak buat angkatan kita. Tapi kenangan yang singkat bersama kalian itu cukup bisa membuatku bangga menjadi anggota HMS.Aku bukan orang hebat tapi aku punya teman orang hebat. Karena itu Aku percaya kalian semua orang2 hebat, BOS – BIS!!! HIDUP HMS ITB.. Temen2 kuliah spesial buat UKSI’ers 2002 : Susman ”Tinggi”, Andri Yanuar, Agung”Sok Ganteng Gak Mutu” Maryana (tetangga kosan yang aneh tapi ramelah :P), Gin-gin, Pierre, Gugun, Fajar Hendrik, Erikson Daniel, Agroma, Encos, Macky, Usman, Aqri, Indra Haedar, Azis, Wildan, Niki fajar, Reynold, Tewi, Dani Cahyono, Eka Susanto, Tri, Cecep Muhtaj, Aster, Jaim, dan Herland. Terima Kasih untuk persahabatan kita selama ini, bro !!! ^_^ V Oya makasi buat pak Wilyon selaku penjaga UKSI yang senantiasa bersabar sampek jam4an menjaga UKSInya..nasib awak ngerileks tergantung bapak tutupnya mo kapan.. makin lama makin baek buat awak pastinyalah...OH SENANGNYA :rofl: Pokonya ga ada tempat yang lebih adem pas onlen dan browsing selain UKSI terutama kalo menggunakan kompie bernomer user 10..(hehe paling kenceng soalnya si ☺). Eh anu pak..login AI3 awak abis nih pak..mau perpanjang awaknya biar bisa aplot2 apalah..putu2 buat IGLOW hehe..piss. Makasi bantuannya selama ini ya, pak..akhirnya awak bisa pensiun jadi kuncen UKSI dengan tenang ☺☺☺ Pihak2 lain yang belum awak sebutin satu persatu, terkait selama proses studi di Program Studi Teknik Sipil ITB. Thx a lot ya...GOMEN NE Created By :FERIKARDO (150 02 054) – Oktober 2007
HAJI ABDUR ROVI LEMSA NATA PRAJA NIM : 150 01 105 UNTUK PUJAAN HATIKU SELALU DAN SELAMANYA : ALLAH SUBHANAHU WATA’ALA PANUTAN HIDUPKU SEPANJANG MASA : ROSULULLOH MUHAMMAD SOLALLOHU ‘ALAIHI WASSALAM TERUNTUK KELUARGAKU YANG PALING KUCINTA : PAPAKU, KOLONEL CAJ. DRS. HAJI EMACK SYADZILY (BAIS TNI, ALUMNI SARJANA SASTRA ARAB IKIP JAKARTA 1977-1980) MAMAKU, DRA. HAJJAH SUCI RIYANI (GURU KIMIA SMAN 34 JAKARTA, ALUMNI SARJANA ILMU KIMIA IKIP JAKARTA 19761980) EYANG PUTRIKU, HAJJAH SRI SUMARNI EYANG KAKUNGKU, HAJI SOEPADI KOESOEMA (ALM.) EYANG KAKUNGKU, HAJI MUHAMMAD HERI RAMLI (ALM.) ADIKKU YANG WANITA, HAJJAH NOVA SOVININGRAT CLEFIENA, SSN (SARJANA DESAIN KOMUNIKASI VISUAL ITB, DESAIN KOMUNIKASI VISUAL ITB 2002, WISUDA JULI 2006) ADIKKU YANG PRIA, VAGHWA HASIB NATA PRAJA (CALON SARJANA TEKNIK GEODESI ITB, TEKNIK GEODESI ITB 2004, INSYA ALLAH WISUDA MARET 2008 / 3,5 TAHUN DI TEKNIK GEODESI ITB)
RINGKASAN Indonesia memiliki potensi sumber daya air yang sangat besar. Hal ini dapat dibuktikan dengan banyaknya sungai (besar atau kecil) yang dapat mengalirkan air hampir sepanjang tahunnya dan tersebar hampir di seluruh kepulauan Negara Kesatuan Republik Indonesia. Melihat fakta tersebut, pemerintah mengambil kebijakan untuk memanfaatkan potensi sumber daya air ini sebagai sumber energi alternatif yang cukup besar dan belum tersentuh, sehingga akan dapat mengurangi bahkan jika memungkinkan bisa menggantikan pemakaian energi dari sumber daya alam gas atau bahan bakar minyak yang ketersediaannya sangat terbatas serta tidak dapat diperbaharui lagi. Tugas Akhir ini membahas kajian pemanfaatan sumber daya air Sungai Sidutan, khususnya untuk kepentingan Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTM) dengan studi kasus yang ditinjau adalah PLTM Santong – Nusa Tenggara Barat (NTB) yang terletak di Kampung Santong, Desa Sesait, Kecamatan Gangga, Kabupaten Lombok Barat, Propinsi NTB. Dalam Tugas Akhir ini juga disusun kriteria-kriteria desain yang diperoleh dari berbagai referensi, lalu dilakukan analisa hidrologi dari data-data yang tersedia, sehingga dapat diketahui potensi sumber daya air yang dapat dimanfaatkan untuk pengoperasian PLTM Santong. Dari studi hidrologi tersebut didapatkan debit banjir dan debit rencana PLTM. Kedua parameter tersebut dijadikan landasan dalam perhitungan bangunanbangunan utama PLTM Santong. Debit banjir digunakan untuk perencanaan Bendung (Weir), sedangkan debit rencana PLTM digunakan untuk merencanakan bangunan sipil utama lainnya seperti Kolam Olak, Bangunan Pengambilan (Intake), Bangunan Pembilas, Bangunan Kantong Lumpur, Saluran Penghantar, Kolam/Bak Penenang, Pipa Pesat (penstock), dan Saluran Pembuang (Tail Race). Dalam Tugas Akhir ini juga dibahas mengenai gambaran umum lokasi pekerjaan seperti kondisi topografi, hujan dan iklim, geologi dan geologi teknik, kelistrikan, serta kondisi sosial ekonomi dan lingkungannya. Dalam perencanaan PLTM Santong, kualitas air dan pengaruh sedimen perlu diperhitungkan. Secara umum dapat disimpulkan bahwa kualitas air Sungai Sidutan di lokasi rencana Bendung PLTM Santong cukup baik untuk keperluan pembangkit PLTM. Dan kandungan sedimen dasar pada Sungai Sidutan didominasi oleh pasir dengan diameter lebih kecil dari 5 mm, sedangkan kadar sedimen layangnya sangat rendah. Dimensi bangunan Bendung PLTM Santong ditetapkan dari Hidrograph banjir Sungai Sidutan berdasarkan analisa frekuensi curah hujan harian maksimum menurut analisis frekuensi metode E.J. Gumbel. Tujuan dari analisis frekuensi curah hujan ini adalah untuk memperoleh curah hujan dengan beberapa perioda ulangnya (return period) yaitu 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200, dan 1000 tahun. Debit banjir rencana yang akan
v
digunakan sebagai dasar penentuan dimensi Bendung yaitu Q50 tahun = 159 m3/detik yang dihitung dengan menerapkan model matematik hidrologi menggunakan model SSARR (Streamflow Synthesis And Reservoir Regulation). Untuk penentuan tipe turbin yang dipakai pada perencanaan PLTM Santong berdasarkan pada data-data tinggi jatuh (head) dan kapasitas debit air (Q). Dalam kasus Tugas Akhir ini didapatkan harga kecepatan spesifik sebesar 90.06. Berdasarkan Tabel jenis-jenis Turbin berdasarkan putaran spesifiknya, maka jenis turbin yang digunakan adalah jenis Turbin Francis kecepatan rendah. PLTM Santong diharapkan dapat dibangun dengan kapasitas daya terpasang sebesar 841 kW dengan memanfaatkan debit Sungai Sidutan. Untuk penentuan debit rencana yang akan digunakan pada PLTM Santong harus melalui tahapan analisa biaya konstruksi PLTM Santong secara keseluruhan. Berbagai aspek yang menjadi pertimbangan dalam kajian optimasi disini antara lain : energi yang dapat dihasilkan untuk dijual, skema PLTM Santong, tinggi jatuh (head), operasional turbin, dan pembiayaan pekerjaan sipil (Civil Work) beserta peralatan elektro-mekanikal yang paling rendah. Berdasarkan studi optimasi yang dilakukan, maka didapatkan debit rencana PLTM Santong sebesar 1.4 m3/det dengan total biaya proyek sebesar Rp. 17.630.339.983,9 atau Rp. 20.963.543,4 per kW. Berdasarkan hasil studi optimasi yang didapatkan sebelumnya, maka setelah itu dilakukan analisa ekonomi dan finansial dengan maksud untuk menilai apakah proyek pembangunan PLTM Santong layak atau tidak layak dilaksanakan dari segi tingkat keberhasilannya. Selanjutnya juga dilakukan analisa sensitivitas untuk mengetahui apakah proyek masih layak dilaksanakan jika terjadi perubahan-perubahan pada ongkos dan pendapatan. Berdasarkan perhitungan pada analisa ekonomi, didapatkan hasil EIRR sebesar 21,52% dan BCR sama dengan 2,37. Dan pada analisa finansial didapatkan hasil FIRR sebesar 20,26% dan BCR 1,68. Begitu juga setelah dilakukan analisa sensitivitas berdasarkan kondisi terburuk yang akan terjadi nantinya. Hasil perhitungan tersebut menunjukkan bahwa proyek layak dilaksanakan, dimana nilai IRRnya lebih besar daripada nilai suku bunga investasi 12 % dan nilai BCRnya yang lebih besar daripada 1. Sehingga pembangunan PLTM Santong akan mendatangkan profit bagi negara.
vi
KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat, rahmat, dan karunia-Nya kami akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. Laporan ini dibuat sebagai syarat kelulusan mata kuliah Tugas Akhir (SI-40Z1) dan kelulusan Tahap Sarjana di Program Studi Teknik Sipil - Institut Teknologi Bandung. Laporan ini berisikan uraian mengenai pemanfaatan sumber daya air pada Sungai Sidutan khususnya untuk kepentingan pembangkit tenaga listrik skala kecil yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTM). Pada kesempatan ini, kami selaku penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. Secara khusus kami ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Mulyana Wangsadipoera, M.Eng selaku Dosen Pembimbing penyusunan Laporan Tugas Akhir kami. 2. Bapak Ir. Ii Sutaryan, Dipl.HE dan Bapak Ir. Joko Nugroho, M.T, Ph.D selaku Dosen Penguji Tugas Akhir kami. 3. Ibu Dr.Ir. Herlien D. Setio selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung. 4. Bapak Dr.Ir. Bigman M. Hutapea, MSc dan Ibu Dr.Ir. NR Reini Djuhraeni W. selaku Dosen wali penulis yang telah memberi perhatian selama menuntut ilmu di ITB. 5. Semua Dosen-dosen Program Studi Teknik Sipil ITB yang telah memberi ilmu yang sangat berharga bagi penulis selama menuntut ilmu di ITB. 6. Bu Tiktik, Pak Dede Koswara, Pak Mien, Pak Agus Gendut, Pak Agus Solihin, dan Pak Oon yang telah membantu kami dalam administrasi Tugas Akhir ini. 7. Pak Lilik yang senantiasa membantu kami dalam peminjaman buku-buku literatur yang berhubungan dengan Tugas Akhir kami. 8. Kedua Orang Tua kami tercinta yang telah membantu dorongan moril dan materiil selama kami menempuh pendidikan di ITB. 9. Teman-teman Teknik Sipil ITB terutama angkatan 2001 dan 2002 yang telah banyak membantu dan memberikan saran-saran berharganya bagi penulis. Penulis menyadari adanya keterbatasan kemampuan dan kendala yang dihadapi selama penyusunan laporan Tugas Akhir ini, sehingga masih terdapat banyak kekurangan dan belum sepenuhnya sempurna. Untuk itu, saran dan kritik sangat kami harapkan. Akhir kata, kami berharap semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak yang membacanya. Wassalam. Bandung, September 2007
Penulis ii
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR RINGKASAN DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
i ii v vii xi xiii xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG 1.2. MAKSUD DAN TUJUAN TUGAS AKHIR 1.3. RUANG LINGKUP PEMBAHASAN 1.4. LOKASI DAERAH KAJIAN 1.5. METODOLOGI 1.6. SISTEMATIKA PENULISAN TUGAS AKHIR
I-1 I-2 I-2 I-2 I-4 I-5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. HIDROLOGI 2.1.1. Hujan (Presipitasi) 2.1.1.1. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Terjadinya Presipitasi 2.1.1.2. Data Curah Hujan 2.1.2. Klasifikasi Iklim 2.1.3. Evapotranspirasi 2.1.4. Penetapan Debit Rencana 2.1.5. Analisis Debit Banjir 2.1.6. Analisis Frekuensi Curah Hujan Harian 2.2. HIDRAULIS 2.2.1. Umum 2.2.2. Aliran Pada Saluran Terbuka 2.2.2.1. Tipe Aliran 2.2.2.2. Keadaan Aliran 2.2.3. Aliran Pada Saluran Tertutup 2.3. STUDI KELAYAKAN
II-1 II-1 II-1 II-1 II-2 II-4 II-5 II-7 II-8 II-10 II-10 II-11 II-11 II-11 II-13 II-13
vii
BAB III DAERAH STUDI DAN KAJIAN HIDROLOGI 3.1. GAMBARAN UMUM LOKASI PEKERJAAN 3.1.1. Topografi 3.1.2. Hujan dan Klimatologi 3.1.3. Geologi dan Geologi Teknik 3.1.4. Kelistrikan 3.1.5. Sosial Ekonomi dan Lingkungan 3.2. SKEMA PLTM 3.3. STUDI HIDROLOGI 3.3.1. Aliran/Debit Sungai Sidutan 3.3.2. Kualitas Air dan Sedimentasi 3.3.2.1. Kualitas Air 3.3.2.2. Sedimentasi 3.3.3. Distribusi Aliran/Debit Harian 3.3.4. Kurva Durasi Debit 3.3.5. Perkiraan Debit Rencana 3.3.6. Penentuan Banjir Rencana 3.3.6.1. Metodologi 3.3.6.1.1. Konsep Dasar Model 3.3.6.1.2. Curah Hujan dan Faktor Bobot 3.3.6.1.3. Ekses Limpasan dan Indeks Kelengasan Tanah 3.3.6.1.4. Aliran Dasar (Base Flow) 3.3.6.1.5. Aliran Permukaan dan Aliran Dasar Permukaan 3.3.6.1.6. Penelusuran (Routing) Aliran Permukaan dan Aliran Dasar 3.3.6.1.7. Simulasi Curah Hujan dan Debit Aliran 3.3.6.2. Analisis Banjir Rencana BAB IV KRITERIA PERENCANAAN PLTM 4.1. KRITERIA PERENCANAAN BANGUNAN AIR 4.1.1. Bendung 4.1.2. Kolam Olak 4.1.3. Bangunan Pengambilan (Intake) 4.1.4. Bangunan Pembilas 4.1.5. Bangunan Kantong Lumpur 4.1.6. Saluran Penghantar 4.1.7. Kolam Penenang
III-1 III-1 III-1 III-7 III-10 III-10 III-12 III-16 III-16 III-21 III-21 III-22 III-23 III-27 III-29 III-31 III-31 III-31 III-32 III-33 III-33 III-34 III-34 III-35 III-38
IV-1 IV-4 IV-5 IV-6 IV-8 IV-10 IV-11 viii
4.1.8. Pipa Pesat 4.1.9. Saluran Pembuang (Tail Race) 4.1.10. Kehilangan Tinggi Tekan 4.1.11. Analisis Stabilitas 4.2. KAJIAN TURBIN 4.2.1. Jumlah Pemakaian Turbin 4.2.2. Pemilihan Jenis Turbin BAB V DESAIN RINCI PLTM 5.1. UMUM 5.2. PERENCANAAN TEKNIS BANGUNAN UTAMA 5.2.1. Bendung 5.2.1.1. Lokasi Bendung 5.2.1.2. Mercu Bendung 5.2.1.3. Lebar Bendung 5.2.1.4. Kolam Olak 5.2.1.5. Analisa Stabilitas 5.2.1.5.1. Rembesan dan Tekanan Air Tanah 5.2.1.5.2. Stabilitas Bendung 5.2.1.6. Bangunan Pengambilan (Intake) dan Pembilas 5.2.1.6.1. Bangunan Pengambilan 5.2.1.6.1. Bangunan Pembilas 5.2.1.7. Dinding Penahan Tanah 5.2.2. Desain Saluran 5.2.2.1. Umum 5.2.2.2. Bangunan Kantong Lumpur 5.2.2.2.1. Dimensi Kantong Lumpur 5.2.2.2.2. Efisiensi Kantong Lumpur 5.2.2.3. Saluran Penghantar 5.2.2.3.1. Intake 5.2.2.3.2. Saluran 5.2.2.4. Analisis Kestabilan Lereng 5.2.3. Bak Penenang 5.2.3.1. Analisa Stabilitas 5.2.3.2. Perhitungan Struktur Kolam Penenang 5.2.4. Pipa Pesat 5.2.4.1. Dimensi
IV-12 IV-12 IV-12 IV-15 IV-24 IV-24 IV-24
V-1 V-1 V-1 V-1 V-2 V-2 V-3 V-4 V-4 V-7 V-15 V-15 V-16 V-18 V-36 V-36 V-36 V-36 V-39 V-40 V-40 V-40 V-41 V-42 V-43 V-44 V-45 V-45 ix
5.2.4.2. Perhitungan Pondasi Pipa Pesat 5.2.5. Saluran Pembuang (Tail Race) 5.2.6. Kehilangan Tinggi Tekan/Energi Bangunan Hidraulik PLTM 5.3. PEMILIHAN TURBIN 5.3.1. Jumlah Pemakaian Turbin Di PLTM Santong 5.3.2. Prosedur Perancangan Dimensi Turbin 5.3.3. Prosedur Perhitungan Dimensi Dasar Turbin 5.3.3.1. Penentuan Jenis/Tipe Turbin Di PLTM Santong
V-46 V-48 V-49 V-52 V-52 V-52 V-52 V-52
BAB VI STUDI OPTIMASI 6.1. PENENTUAN SKEMA PLTM SANTONG 6.2. OPTIMASI
VI-1 VI-3
BAB VII ANALISA EKONOMI DAN FINANSIAL 7.1. UMUM 7.2. ANALISA EKONOMI 7.3. ANALISA FINANSIAL 7.3. ANALISA SENSITIVITAS
VII-1 VII-1 VII-3 VII-3
BAB VIII KESIMPULAN DAN SARAN 8.1. KESIMPULAN 8.2. SARAN
VIII-1 VIII-2
DAFTAR PUSTAKA
xix
LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Peta Indonesia Gambar 1.2. Peta Lombok Gambar 1.3. Peta Lokasi PLTM Santong – NTB Gambar 1.4. Diagram Alir Kegiatan Tugas Akhir
I-3 I-3 I-4 I-5
Gambar 2.1. Bagan Alir Proses Pengolahan Data Curah Hujan Menjadi Debit Banjir
II-8
Gambar 3.1. Penggunaan Nomogram Koppen Untuk Daerah Santong Gambar 3.2. Skema PLTM Santong - NTB Gambar 3.3. Potongan Memanjang Skema PLTM Santong - NTB Gambar 3.4. Penampang Sungai Sidutan Pada Lokasi-lokasi Bendung PLTM Santong Gambar 3.5. Lengkung Debit S.Sidutan Di Lokasi Rencana Bendung Santong Gambar 3.6. Catchment Area Daerah Aliran Sungai Sidutan Kabupaten Lombok Barat – NTB Gambar 3.7. Perbandingan Debit Hasil AWLR Santong Dengan Hasil Pengukuran Gambar 3.8. Distribusi Aliran Sungai Sidutan (1991 – 1997) Gambar 3.9. Distribusi Aliran Sungai Sidutan (1998 – 2005) Gambar 3.10. Kurva Durasi Debit Sungai Sidutan Pada Lokasi Rencana Bendung PLTM Santong Gambar 3.11. Penggunaan Kurva Durasi Debit Untuk Perhitungan Energi Yang Dibangkitkan Oleh PLTM Santong Gambar 3.12. Skema Model SSARR Gambar 3.13. Karakteristik Aliran Sungai Sidutan Gambar 3.14. Hidrograf Banjir Sungai Sidutan Pada Rencana Bendung PLTM Santong
III-4 III-13 III-14 III-18 III-20
Gambar 4.1. Harga-harga Koefisien C0 Untuk Bendung Gambar Bulat Sebagai Fungsi Perbandingan H1/r Gambar 4.2. Koefisien C1 Sebagai Fungsi Perbandingan p/H1 Gambar 4.3. Tekanan Pada Mercu Bendung Bulat Sebagai Fungsi Perbandingan H1/r Gambar 4.4. Pangkal Bendung Gambar 4.5. Jari-Jari Minimum Bak Tenggelam Gambar 4.6. Batas Minimum Tinggi Air Hilir Gambar 4.7. Sketsa Pintu Pengambilan Gambar 4.8. Grafik Pembilasan Sedimen Camp Untuk Aliran Turbulen (Camp, 1945)
III-24 III-24 III-27 III-27 III-29 III-30 III-32 III-37 III-42
IV-2 IV-2 IV-2 IV-4 IV-5 IV-5 IV-6 IV-8 xiii
Gambar 4.9. Hubungan Antara Diameter Ayak Dan Kecepatan Endap Untuk Air Tenang Gambar 4.10 Penampang Kolam Penenang dan Intake ke Pipa Pesat Gambar 4.11. Gaya Angkat Untuk Bangunan Yang Dibangun Pada Pondasi Batuan Gambar 4.12. Gaya Angkat Pada Pondasi Bendung Gambar 4.13.Unsur-Unsur Persamaan Distribusi Tekanan Pada Pondasi Gambar 4.14. Tebal Lantai Kolam Olak Gambar 4.15. Metode Angka Rembesan Lane Gambar 5.1. Penampang Mercu Bendung PLTM Santong Gambar 5.2. Dimensi Kolam Olak Gambar 5.3. Jalur Rembesan Bendung PLTM Santong Gambar 5.4. Beban Mati dan Tekanan Air Selama Debit Rendah Gambar 5.5. Potongan Melintang Bangunan Pengambilan Gambar 5.6. Potongan Melintang Kantong Lumpur Dalam Keadaan Penuh Pada Qn Gambar 5.7. Potongan Melintang Kantong Lumpur Dalam Keadaan Kosong Pada Qs Gambar 5.8. Kantong Lumpur Dalam Keadaan Penuh Gambar 5.9. Penampang Saluran Penghantar Gambar 5.10. Gaya Geser Tanah Gambar 6.1. Grafik Hubungan Debit Terhadap Biaya Konstruksi Per-kW
IV-9 IV-11 IV-16 IV-17 IV-19 IV-22 IV-23 V-3 V-4 V-5 V-7 V-16 V-37 V-38 V-39 V-41 V-41 VI-4
xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Harga Yn dan Sn Perhitungan Metoda Distribusi Gumbel Tabel 2.2. Harga Yт Perhitungan Metoda Distribusi Gumbel
II-9 II-10
Tabel 3.1. Hujan Bulanan Stasiun Hujan Santong Tabel 3.2. Data Klimatologi Rata-rata Daerah Santong Tabel 3.3. Perhitungan Evapotranspirasi Dengan Metoda Penman Stasion Meteorologi Selaparang Mataram Tabel 3.4. Besarnya Evaporasi Potensial dan Evapotranspirasi Aktual Stasiun Klimatologi Sopak Bayan Tabel 3.5. Pengukuran Hidrometri Sungai Sidutan Tabel 3.6. Perhitungan Persamaan Lengkung Debit S.Sidutan Pada Lokasi Rencana Bendung PLTM Santong Tabel 3.7. Hubungan Antara Tinggi Muka Air Dengan Debit Sungai Sidutan Pada Lokasi Rencana Bendung PLTM Santong Tabel 3.8. Hasil Pemeriksaan Kualitas Air Tabel 3.9. Hasil Pemeriksaan Sedimen Layang Tabel 3.10. Hasil Pemeriksaan Sedimen Dasar Tabel 3.11. Data Debit Sungai Sidutan Dari AWLR Santong Tabel 3.12. Data Debit Sungai Sidutan Pada Rencana Bendung Tabel 3.13. Hubungan Debit Dengan Probabilitas Durasi Sungai Sidutan Tabel 3.14. Perhitungan Energi Yang Dihasilkan Setiap Debit Rencana PLTM Santong Tabel 3.15. Karakteristik Aliran Sungai Sidutan Tabel 3.16. Hubungan Nomor Tabel Dengan Karakteristik Aliran Tabel 3.17. Analisa Frekuensi Metode Gumbel Stasiun Hujan Santong (1991 - 2005) Tabel 3.18. Hidrograf Banjir Rencana Sungai Sidutan Di Lokasi Rencana Bendung PLTM Santong
III-2 III-5 III-6 III-7 III-17 III-18 III-20 III-21 III-23 III-23 III-24 III-25 III-28 III-30 III-36 III-36 III-39 III-40
Tabel 4.1. Harga Koefisien Kontraksi Tabel 4.2. Ukuran Partikel Rencana Sedimen Tabel 4.3. Harga-harga x Tabel 4.4. Harga-harga Perkiraan Untuk Koefisien Gesekan Tabel 4.5. Harga-harga Minimum Angka Rembesan Lane (CL) Tabel 4.6. Jenis-jenis Turbin Berdasarkan Putaran Spesifiknya
IV-3 IV-8 IV-15 IV-21 IV-24 IV-26
Tabel 5.1. Perhitungan Desain Mercu Bendung PLTM Santong Tabel 5.2. Perhitungan Jalur Rembesan dan Tekanan Air Metoda Lane
V-2 V-6 xi
Tabel 5.3.a. Gaya Horizontal Tabel 5.3.b. Gaya Vertikal (Akibat Berat Sendiri) Tabel 5.3.c. Gaya Vertikal (Akibat Tekanan Air) Tabel 5.4. Tekanan Air Selama Terjadi Banjir Rencana (Lane) Tabel 5.5.a. Gaya Horizontal Tabel 5.5.b. Gaya Vertikal (Akibat Berat Sendiri) Tabel 5.5.c. Gaya Vertikal (Akibat Tekanan Air) Tabel 5.6. Analisis Rangkaian Parsial Untuk Menentukan Debit Pembilasan
V-8 V-8 V-9 V-12 V-13 V-14 V-14 V-16
Tabel 6.1. Optimasi Biaya Konstruksi Per kW PLTM Santong-NTB Tabel 6.2. Perkiraan Biaya PLTM Santong-Nusa Tenggara Barat
VI-4 VI-5
Tabel 7.1. Analisa Ekonomi PLTM Santong Tabel 7.2. Analisa Ekonomi PLTM Santong (Investasi Naik 10 %) Tabel 7.3. Analisa Ekonomi PLTM Santong (Harga Jual/kWh Rp.125) Tabel 7.4. Analisa Ekonomi PLTM Santong (Investasi Naik 10 % dan Harga Jual/kWh Rp.125) Tabel 7.5. Analisa Finansial PLTM Santong Tabel 7.6. Analisa Finansial PLTM Santong (Investasi Naik 10 %) Tabel 7.7. Analisa Finansial PLTM Santong (Harga Jual/kWh Rp.125) Tabel 7.8. Analisa Finansial PLTM Santong (Investasi Naik 10 % dan Harga Jual/kWh Rp.125)
VII-2 VII-4 VII-5 VII-6 VII-7 VII-8 VII-9 VII-10
xii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN NOTASI ET = Evapotranspirasi, dalam mm/hari. RH = Kelembaban nisbi, dalam %. n = Penyinaran matahari, dalam %. T = Temperatur, dalam °C. u = Kecepatan angin, dalam km/hari. Rs = Radiasi rata-rata, dalam kal/cm²/hari. r = Koefisien refleksi. ea = Tekanan uap jenuh tergantung dari temperatur. ed = Tekanan uap rata-rata aktual dari udara. P = Daya, dalam kW. ρ = Berat jenis air, dalam ton/m³. g = Gravitasi bumi, dalam m/det². Q = Debit, dalam m³/det. Qf = Firm Flow (Aliran yang tersedia sepanjang tahun). Pf = Firm Power (Daya andalan), dalam kW. Ef = Energy andalan, dalam kWh. Qs = Secondary Flow (Aliran tambahan yang kejadiannya lebih dari 6 bulan dalam satu tahun). Ps = Secondary Power (Daya tambahan), dalam kW. Es = Energy tambahan, dalam kWh. Qd = Dump Flow (Aliran tambahan yang kejadiannya kurang dari 6 bulan dalam satu tahun). Pd = Dump Power (Daya sisa), dalam kW. Ed = Energy tambahan sisa, dalam kWh. RT = Curah hujan untuk periode ulang T tahun, dalam mm.
X = Curah hujan maksimum rata-rata, dalam mm. S = Standar deviasi. YT = Reduced variate. Y N = Reduced mean. S N = Reduced standar deviasi. K T = Faktor frekuensi.
BTR = Koefisien standar error. SE = Standar error. xv
SDU = Upper Limit Confidence (Batas Atas Kepercayaan). SDD = Lower Limit Confidence (Batas Bawah Kepercayaan). V = Kecepatan aliran, dalam m/s. L = Panjang karakteristik, dalam m. υ = Kekentalan kinematik air, dalam m²/s. Fr = Bilangan Froude. D’ = Kedalaman hidrolis. hf = Kehilangan geseran untuk aliran dalam pipa, dalam m. F = Faktor geser. d 0 = Garis tengah pipa, dalam m. γm = Berat volume, dalam t/m³. Wn = Kadar air, dalam %. Gs = Berat spesifik. qu = Unconfined Compression Strength / kekuatan tekan, dalam kg/cm². C = Kohesi / kekuatan geser tanah, dalam kg/cm². Wopt = Optimum Maksimum Content, dalam %. γdmaks = Maksimum Dry Density, dalam t/m³. θ = Sudut geser dalam, dalam °. Cc = Compression Index. h = Tinggi muka air, dalam m. Cd = Koefisien debit. Be = Lebar efektif Bendung, dalam m. H1 = Tinggi energi hulu, dalam m. Kp = Koefisien kontraksi pilar. Ka = Koefisien kontraksi pangkal bendung. hc = Kedalaman kritis, dalam m. Bsc = Lebar bersih bangunan pembilas, dalam m. a = ukuran sedimen layang yang terkandung dalam air, dalam mm. LB = Luas permukaan rata-rata. in = Kemiringan pada saat kantong lumpur hampir penuh. is = Kemiringan pada saat kantong lumpur kosong. w = Kecepatan endapan partikel-partikel yang ukurannya di luar ukuran partikel yang direncanakan, dalam m/det. wo = Kecepatan endapan rencana, dalam m/det. A = Luas basah, dalam m². P = Keliling basah, dalam m. R = Jari-jari hidraulik, dalam m. S = Kemiringan saluran. m = Kemiringan talud. xvi
y = Kedalaman saluran, dalam m. w = Tinggi jagaan (Freeboard), dalam m. n = Koefisien kekasaran Manning. Ks = Koefisien Strikler. b = Lebar Saluran Penghantar, dalam m. D = Diameter Pipa Pesat, dalam m. c = Koefisien saringan jeruji. β = Koefisien baja. s = Tebal jeruji, dalam m. b = Jarak antar jeruji, dalam m. δ = Inklinasi saringan, dalam °. µ = Koefisien debit. Wu = Gaya tekan ke atas resultante, dalam kN. γ s = Berat volume kering tanah, dalam kN/m3. Γ = Berat volume butir. p = Tekanan vertikal pondasi, dalam kN/m². Ka = Koefisien tekanan aktif Rankine. Pa = Tekanan aktif tanah. Kp = Koefisien tekanan pasif Rankine. Pp = Tekanan pasif tanah. Mo = Momen menggulingkan. Mr = Momen menahan. qult = Daya dukung tanah, dalam kg/m2 . Nc, Nq, Nγ = Parameter daya dukung tanah Terzaghi. I = Momen of Inertia. e = Eksentrisitas pembebasan. CL = Angka rembesan Lane. ad = Percepatan gempa rencana, dalam cm/det². aC = Percepatan gempa dasar, dalam cm/det2. E = Koefisien gempa. Kh = Percepatan horizontal akibat gempa ≈ 0.12 Kv = Percepatan koefisien vertikal akibat gempa ≈ 0 Kae = Koefisien tekanan aktif akibat gempa. ns = Kecepatan spesifik berdasarkan daya keluar. nq = Kecepatan spesifik berdasarkan laju aliran. H = Tinggi jatuh (head), dalam m. n = Kecepatan putar turbin yang direncanakan, dalam rpm. N = Daya turbin, dalam kW. η = Efisiensi turbin dan generator. xvii
SINGKATAN DAS = Daerah Aliran Sungai. TGHK = Tata Guna Hutan Kesepakatan. AWLR = Automatice Water Level Recorder. SSARR = Streamflow Synthesis And Reservoir Regulation. ROP = Run-Off Percent. SMI = Soil Moisture Index. RGP = Generated run-off untuk satu periode yang diambil (cm). ETI = Evapotranspiration Index. KE = Faktor yang mereduksi ETI pada hari-hari hujan. BII = Baseflow Infiltration Index. Ts BII = Time of storage untuk perhitungan BII. RS = Surface Run-off. RGS = Sub Surface Run-off. PMP = Kemungkinan curah hujan maksimum. NPV = Net Present Value. IRR = Internal Rate of Return. BCR = Benefit Cost Ratio.
xviii
