PT. MAHAYASASTUDI KELAYAKANPLTM PONJU KABUPATEN DONGGALAPROPINSI SULAWESI UTARA - INDONESIA
BAB IIIHIDROLOGI
[Pick the date]
Page BAB III-1
Page 2
Page BAB III- 3
3.1 UMUM
Secara umum hidrologi merupakan satu bagian analisis awal dalam perancangan bangunan-bangunan pengairan, dalam rangka pengembangan proyek pembangunan sumber daya air, salah satunya adalah pembangunan PLTM. Hal ini memberi pengertian bahwa informasi dan besaran-besaran yang diperoleh dalam analisis hidrologi merupakan masukan penting dalam analisis selanjutnya. Pada dasarnya bangunan pengairan harus dirancang berdasar suatu patokan perancangan yang benar yang nantinya akan menghasilkan rancangan yang sesuai dengan kaidah-kaidah yang dapat dipertanggung jawabkan.Di dalam hidrologi, salah satu aspek analisis yang diharapkan dapat menunjang perancangan adalah penetapan besaran rancangan (desain), baik hujan, banjir, ketersediaan air, maupun unsur hidrologi lainnya.
3.2 RUANG LINGKUP ANALISA HIDROLOGI
Lingkup pekerjaan analisa Hidrologi meliputi : Pembuatan kurva debit (Flow Duration Curve FDC) sebagai dasar penentuan Debit Andalan Pembangkit. Pengukuran Debit Sesaat dengan peralatan Current Meter pada lokasi rencana Bendung. Analisa Debit Banjir rencana dengan periode ulang 2 tahun, 5 tahun, 10 tahun, 20 tahun, 50 tahun, dan 100 tahun.
3.3 ANALISA LUAS DAERAH TANGKAPAN AIR (DAS)Luas daerah tangkapan air untuk PLTM PONJU berdasarkan hubungan sungai-sungai yang mengisi sungai Ponju mulai dari hulu hingga rencana bendung.Dari gambar tersebut dapat dilakukan estimasi bahwa akibat hubungan sungai-sungai dengan berbagai macam tingkat orde mulai yang terendah (nilai orde terbesar) hingga tertinggi (nilai orde terkecil) diperoleh sebuah garis hubungan yang membatasi areal dimana sungai-sungai tersebut berada. Bidang inilah yang selanjutnya ditentukan sebagai daerah tangkapan air (DAS).Dengan menggunakan peta Rupa Bumi skala 1 : 50.000 dari Bakosutanal, luas DAS PLTM PONJU didapat 27.2 km peta DAS tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Das PLTM PONJU pada peta Bakosurtanal
3.4 ANALISA DEBIT SESAATMetode yang digunakan dalam menentukan kecepatan rata-rata pada suatu aliran penampang sungai dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut:1. Metode Satu TitikMetode ini digunakan bila kedalaman air yang dangkal (< 75 cm) dan digunakan juga untuk pengukuran arus deras. Metode ini memberikan hasil yang baik pada distribusi kecepatan normal. Pengukuran kecepatan dilakukan pada kedalaman 0,6 d dari permukaan air, dimana d adalah kedalaman air pada titik pengukuran.Kecepatan rata-rata aliran adalah V=V0,6 d
1. Metode Dua TitikMetode ini digunakan pada kedalaman air d > 0,75 m dan metode ini memberikan hasil yang baik pada distribusi kecepatan normal.Pengukuran kecepatan dilakukan dua kali yaitu pada kedalaman 0,2 d dan 0,8 d, sehingga kecepatan rata-rata alirannya adalah:
1. Metode Tiga TitikMetode ini digunakan pada suatu penampang yang lebar. Pengukuran kecepatan dilakukan tiga kali pada kedalaman 0,2 d; 0,6 d; dan 0,8 d.Berdasarkan teori yang ada, maka kecepatan arus rata-rata adalah:
1. Perhitungan Debit SesaatSetelah didapat hasil pengukuran kecepatan aliran dan luas penampang sungai, maka perhitungan debit dapat dilakukan dengan metode Mid Section Dimana lebar satu sub bagian ditentukan oleh jarak pengukuran vertical disebelah kiri dan jarak pengukuran vertical disebelah kanan.Untuk mengetahui debit aliran pada suatu Penampang sungai digunakan persamaan :Q= V x ADimana :Q= Debit Aliran sungai (m/dt)V= Kecepatan Aliran (m/dt)A= Luas Penampang (m)
1. Pengukuran Debit SesaatUntuk mengetahui kondisi debit sesaat sungai Balukang dilakukan pengukuran langsung dilapangan. Untuk pengukuran debit pada sungai Balukang ini alat yang digunakan adalah Current meter tipe FL-03.
Gambar 3.2 Alat Ukur Current meter tipe FL-03
Sistem pengukuran debit sesaat dilakukan sebagai berikut:1. Lebar sungai dibagi dalam 2 bagian.1. Masing-masing bagian dibagi kedalamanya.Dari hasil pengukuran dilapangan didapatkan debit sesaat sebesar 5.5 m/dtk. Analisa Perhitungan Debit sesaat Sungai Balukang dapat di lihat pada table 3.1
Tabel 3.1 Perhitungan Debit Sesaat Sungai Balukang SectionKedalamanKecepatanRata"
0.40.60.8
Section 10.7800.40.40.30.366667
Section 21.6500.40.50.40.433333
Section 31.5000.80.90.70.800000
Section 41.2000.90.90.80.866667
Section 50.9000.80.80.70.766667
Section 60.7000.70.70.60.666667
Section 70.3600.40.40.30.366667
Jumlah Rata"1.0128571430.609524
3.5 ANALISA DEBIT ANDALAN
Metode yang paling ideal untuk memperkirakan potensi air permukaan adalah dengan melakukan kajian berdasarkan data catatan debit sungai yang diperoleh dari hasil pengukuran langsung pada titik yang ditinjau untuk durasi pengukuran yang lama.Karena data debit sungai Balukang sepanjang tahun dalam rentang tahun yang dibutuhkan tidak tersedia, maka dalam studi ini digunakan metode empiris untuk mengetahui besarannya debit andalan yaitu dengan membuat Flow-Duration-Curve (FDC) berdasarkan data curah hujan. Selanjutnya FDC yang dihasilkan digunakan sebagai dasar penentuan debit desain. Metode empiris yang digunakan dalam penentuan debit desain dengan menggunakan Metode FJ Mock. Metode FJ Mock adalah suatu metode untuk memperkirakan keberadaan air berdasarkan konsep water balance. Keberadaan air yang dimaksud disini adalah besarnya debit suatu Daerah Aliran Sungai (DAS).
Pada prinsipnya, metode FJ Mock memperhitungkan volume air yang masuk, keluar dan yang disimpan dalam tanah (Soil storage). Volume air yang masuk adalah hujan. Air yang keluar adalah infiltrasi, perkolasi, dan yang dominan adalam akibat evapotranspirasi. Sementara Soil storage adalah volume air yang disimpan dalam pori-pori tanah, hingga kondisi tanah menjadi jenuh. Secara keseluruhan perhitungan debit dengan Metode FJ Mock ini mengacu pada water balance, dimana volume air total yang ada di bumi adalah tetap, hanya sirkulasi, dan distribusinya yang bervariasi.Poses perhitungan berdasarkan Metode FJ Mock dapat dilihat pada gambar 3.7
Perhitungan Evapotranspirasi PotensialPerhitungan Evapotranpirasi AktualPerhitungan Water SurplusPerhitunganBase Flow, Direct Run Off, dan Storm Run OffGambar 3.3 Bagan Alir Perhitungan Debit Metode FJ Mock
Untuk keperluan analisis dengan metode ini dibutuhkan beberapa masukan data data seperti di bawah ini:
a.Luas Daerah Aliran Sungai (DAS)b.Data Curah Hujan dan Hari hujanc.Evapotranspirasi
Berdasarkan metoda FJ Mock, perhitungan evapotranspirasi terbagi atas evapotranspirasi potensial dan evapotranspirasi aktual. Evapotranspirasi potensial adalah evapotranspirasi yang mungkin terjadi pada kondisi air yang tersedia berlebihan. Jika jumlah air selalu tersedia berlebihan dari yang diperlukan oleh tanaman yang diperlukan oleh tanaman selama proses tranpirasi, maka jumlah air yang ditranspirasikan akan relatif lebih besar bila dibandingkan apabila tersedianya air dibawah dari keperluan. Sedangkan evapotranspirasi aktual adalah evapotranspirasi yang terjadi pada kondisi air yang tersedia terbatas. Evapotranspirasi aktual dipengaruhi oleh proporsi permukaan luar yang tidak tertutupi oleh tumbuhan hijau (exposed surface) pada musim kemarau.Perhitungan debit andalan dengan menggunakan metoda FJ Mock menggunakan rumus sebagai berikut :Q =(BF + DR) x ADimana :Q=Debit andalan (m/detik)BF=Base Flow (mm)DR=Direct run off (mm)A=Catchment area (km)
3.6ANALISA HUJAN RENCANAData yang digunakan pada analisa hidrologi ini adalah data hujan harian max tahunan. Berdasarkan data hidroklimatologi yang dianalisa diperoleh besaran dengan periode ulang 2, 5, 25, dan 50, dan 100 tahun.
Perhitungan curah hujan maksimum yang sering digunakan adalah dengan menggunakan Metode Gumbel, Harpers, dan Log Pearson III.
Metoda perhitungan adalah sebagai berikut:3.7.1 Metode GumbelPerhitungan dengan metoda Gumbel didasarkan pada data curah hujan harian maksimum. Persamaan yang dipergunakan adalah sebagai berikut:RT = X+ KT. SnSn = KT = RT = Hujan rencana dengan periode ulang T tahunX = Nilai Rata-rata dari data hujan (x)Sn = Standar deviasi dari data hujan (x)KT= Faktor Frekuensi Gumbel
Tabel 3.2. Nilai Yt Gumbel
Tabel 3.3 Nilai Yn Gumbel
3.7.2 Log Person IIIPerhitungan hujan rencana berdasarkan distribusi probabilitas Log Pearson Type III dilakukan dengan rumus-rumus sebagai berikut:Log Xt = Log x + Kt . SDLog x = SD = Log Xt = Nilai logaritma hujan rencanan dengan periode ulang TLog x = Nilai Rata-rata dari log XSD = Standar deviasi dari log xKt = Faktor Frekuensi, Nilai tergantung dari T
Tabel 3.4 Tabel Log person III
3.7.3 Metode HaspersPerhitungan hujan rencana berdasarkan distribusi probabilitas Log Pearson Type III dilakukan dengan rumus-rumus sebagai berikut:RT = R + mt. SnSn = 0.5 . ((R1-R)/M(t+1))+(Rii-R)/(M(t+2))KT = RT = Hujan rencana dengan periode ulang T tahunR = Nilai Rata-rata dari data hujan (x)
Sn = Standar deviasi dari data hujan (x)Mt = Faktor Frekuensi Haspers
Tabel 3.5 NIlai M haspers
3.8 ANALISA DEBIT BANJIRDengan Luasan Daerah tangkapan Sungai yang diperoleh kurang dari 100 km menurut kriteria Perencanaan (KP-1) di sebutkan metode yang sesuai dengan luasan daerah aliran yang kurang dari 100 km adalah metode Rasional. Debit banjir ini digunakan dalam simulasi perilaku hidrolik untuk mengetahui tinggi muka air maksimum sungai atau saluran. Untuk membuat analisa debit banjir dengan metode Rasional ini diperlukan parameter daerah pengaliran tersebut terlebih dulu, antara lain:- Intensitas Curah Hujan (rt), - Luas Daerah Tangkapan Sungai (A),- Angka Pengaliran ( C ).
3.8.1 Intensitas Curah Hujan ( rt )Perhitungan Intensitas hujan dapat di hitung dengan menggukan rumus:Rt= (R/24) x (24/t)^(2/3)Dimana:Rt= Intensitas hujan selama t (mm/jam)R = Hujan sehari (mm)t = Waktu konsentrasi (jam) Waktu konsentrasi sendiri diperoleh dengan menggunaka rumus:t = (0.87x L)/(1000 x I)Dimana:L = Panjang sungaiI = Kemiringan sungai
