Bab v Studi Hidrologi Karai 1

Studi Kelayakan dan Disain Rinci PLTM. Karai 1

BAB V

STUDI HIDROLOGI

5.1 UMUM

Pekerjaan Studi Hidrologi dilakukan untuk mendapatkan besarnya debit andalan yang akan digunakan oleh pembangkit. Untuk maksud tersebut akan diperlukan pengumpulan semua data Hidro-Meteorologi yang ada untuk daerah lokasi proyek seperti data hujan, data Iklim, penguapan, data debit sungai dan sebagainya untuk periode waktu yang panjang (>10 tahun).

Lingkup pekerjaan mencakup : Pembuatan kurva debit (Flow Duration Curve – FDC) sebagai dasar

penentuan Debit Andalan Pembangkit Pengukuran Debit Sesaat dengan peralatan Current Meter pada lokasi

rencana Bendung dan Saluran Pembuang (Tail Race) Pengukuran Sedimentasi Suspensi Air Sungai (pengambilan contoh air di

lapangan dan pemeriksaan di laboratorium) Analisa Aliran Rendah (Low Flow) untuk mendapatkan karakteristik Debit

Jangka Panjang serta menentukan ketersediaan air untuk Pembangkit PLTM

Analisa Debit Banjir rencana dengan periode ulang 2 tahun, 5 tahun dan 100 tahun

5.2 DATA HIDROLOGI

Kualitas sebuah analisa hidrologi sangat bergantung kepada ketersediaan data. Dalam hal ini konsultan melakukan collecting data hidrologi dari stasiun hidrologi yang lokasinya terdapat pada wilayah studi. Stasiun penakar hujan yang berada pada wilayah studi adalah Stasiun Penakar Hujan Seribudolok dan Sideraya. Luas daerah aliran sungai karai / catchment area pada lokasi PLTM Karai 7 adalah 248,31 km2 dengan panjang sungai 37,25 km. Peta Daerah Aliran Sungai / DAS disajikan pada Gambar 5-1.

PT. Karai Energi Persada V - 1


Untuk menghitung curah hujan rerata daerah dengan metode poligon Thiessen, dengan koefisien thiessen sebagai berikut :

Tabel 5.1. Besaran Koefisien Thiessen

STASIUN KOEFISIEN

- Sinderaya

- Seribudolok

0,315

0,685

Data hujan yang digunakan adalah seri data hujan harian tahun 1978 hingga tahun 2007. Data hujan harian maksimum dapat dilihat pada tabel sebagai berikut :

Tabel 5.2 CURAH HUJAN HARIAN MAKSIMUM

PLTM KARAI 01 (1978 – 2007)


Curah Hujan Tgl. Bln (mm)

1978 11 May 64.491979 1 May 61.371980 1 Mar 58.111981 24 May 62.521982 21 Apr 73.331983 18 Sep 58.191984 11 May 76.541985 19 Jul 54.941986 18 Apr 63.981987 2 Jan 91.361988 20 Aug 43.841989 12 Aug 82.131990 17 Feb 76.711991 3 Feb 87.731992 16 Nov 78.981993 14 Nov 102.851994 13 May 85.071995 18 Oct 47.771996 9 Dec 73.241997 3 Nov 75.291998 21 Feb 67.821999 31 Mar 64.512000 21 Sep 73.492001 28 Dec 93.152002 8 Jan 57.122003 1 Nov 76.722004 20 Feb 90.082005 15 Oct 89.192006 4 Jan 65.782007 18 Nov 52.34

TahunKejadian


5.3 DATA KLIMATOLOGI

Stasiun Klimatologi yang terdekat adalah di Marihat, Kecamatan Siantar, dengan data tahun 2003 hingga 2007.

Pencatatan iklim di Marihat dilakukan oleh BMG yang mana hasil pendataan tersebut dapat dijabarkan mengenai data-data tentang suhu udara, kecepatan angin, curah hujan dan sinar matahari. Rerata setiap bulannya dapat dilihat pada Tabel 5.3 sebagai berikut :

Tabel 5-3 Data Klimatologi PLTM Karai 01

5.4 HUJAN RANCANGAN

Curah hujan rencana adalah hujan terbesar tahunan dengan peluang tertentu yang mungkin terjadi di suatu daerah, atau hujan dengan suatu kemungkinan periode ulang tertentu. Analisa curah hujan rancangan meliputi :

a. Uji konsistensi data : menggunakan uji lengkung massa ganda yaitu membandingkan akumulasi data curah hujan tahunan stasiun yang bersangkutan dengan akumulasi data curah hujan rata-rata sekelompok stasiun dalam periode yang sama.

b. Curah hujan harian maksimum : dihitung dengan metode Thiessen.c. Hujan rancangan : metode yang dipakai Log Pearson Type III, dan Iwai,

kemudian hasilnya dipilih yang paling realistis dan dilakukan uji kesuaian distribusi dengan memakai rumus Chi Square dan Smirnov Kolmogorof.

Dari hasil perhitungan curah hujan rancangan dengan metode Log Pearson Type III, dan Iwai, dipilih curah hujan rancangan metode Log Pearson Type III karena hasil lebih realistis.

Hasil perhitungan curah hujan rancangan metode Log Pearson Type III adalah sebagai berikut ini :


BULANUNSUR IKLIM

SUHU UDARA RATA - RATA (°C) 24.6 24.8 25.4 25.4 25.5 25.3 24.9 25.0 24.8 24.7 24.7 24.4PENYINARAN MATAHARI ( % ) 55 56 62 63 62 59 54 55 50 40 49 44KELEMBABAN UDARA ( % ) 84 83 83 83 83 82 82 82 84 86 85 86KEC.ANGIN (m/dt) 0.13 0.12 0.12 0.09 0.06 0.06 0.07 0.10 0.06 0.07 0.10 0.11

SEP OKT NOV DESMEI JUN JUL AGSTJAN FEB MAR APR


Tabel 5-4 Curah Hujan Rancangan (mm)

Kala Ulang Karai 01

2 70.91

5 83.83

10 90.96

20 96.12

25 98.80

50 104.00

100 108.72

Sumber: Perhitungan

5.5 BANJIR RANCANGAN

Analisa debit banjir rancangan dilakukan dengan menggunakan Hidrograf Satuan Sintetis dengan Metode Nakayasu.Hasil perhitungan selengkapnya debit banjir rancangan pada lokasi PLTM Karai 9 dapat dilihat pada Tabel 5-5, dan hidrograf banjir rancangan seperti pada Gambar 5-2.

Tabel 5-5 Debit Banjir Rancangan Metode Nakayasu PLTM Karai 1


LOKASI : PLTM KARAI 01

Panjang Sungai : 37.256 km

Luas DAS : 452.775 km2

Hujan Satuan : 1.28 jama : 2.00

No Waktu

2 5 10 20 25 50 100

tahun tahun tahun tahun tahun tahun tahun

(jam)

1 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

2 1 0.95 12.17 16.74 20.28 21.23 22.23 24.18 25.97

3 2 5.00 67.37 92.69 112.05 117.59 123.13 133.93 143.82

4 3 13.23 188.82 259.78 313.25 329.56 345.08 375.34 403.07

5 3.59 18.41 318.24 437.82 525.93 555.42 581.59 632.59 679.32

6 4 14.55 345.91 475.90 568.02 603.73 632.17 687.60 738.40

7 5 11.50 329.66 453.54 538.34 575.36 602.46 655.30 703.71

8 6 9.09 304.93 419.51 495.98 532.19 557.26 606.13 650.91

9 7 7.19 273.70 376.55 443.97 477.70 500.20 544.06 584.26

10 8 5.82 233.62 321.41 378.38 407.74 426.94 464.38 498.69

11 9 4.97 189.63 260.89 307.11 330.96 346.55 376.94 404.79

12 10 4.25 155.16 213.46 251.49 270.80 283.55 308.42 331.20

13 11 3.63 128.33 176.55 208.14 223.97 234.52 255.09 273.93

14 12 3.11 107.15 147.42 173.88 187.02 195.82 213.00 228.73

15 13 2.66 90.28 124.21 146.55 157.57 164.99 179.46 192.72

16 14 2.27 76.73 105.56 124.57 133.92 140.23 152.53 163.79

17 15 1.94 65.60 90.25 106.50 114.49 119.89 130.40 140.04

18 16 1.70 56.09 77.16 91.05 97.89 102.50 111.49 119.72

19 17 1.51 48.47 66.68 78.71 84.59 88.57 96.34 103.46

20 18 1.34 42.32 58.22 68.75 73.85 77.33 84.11 90.33

21 19 1.19 37.13 51.08 60.34 64.80 67.85 73.80 79.26

22 20 1.06 32.72 45.01 53.18 57.10 59.79 65.03 69.84

23 21 0.94 28.94 39.81 47.04 50.51 52.89 57.53 61.78

24 22 0.84 25.69 35.35 41.77 44.85 46.96 51.08 54.85

25 23 0.75 22.85 31.43 37.14 39.87 41.75 45.41 48.77

345.91 475.90 568.02 603.73 632.17 687.60 738.40Q maksimum (m3/ dt)

Qt PERIODE ULANG

(m3/ dt) (m3/ dt)



Gambar 5-2 Hidrograf Banjir Rancangan Metode Nakayasu PLTM Karai 01

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 1 2 3 4 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Debit, Q

(m3/d

t)

Waktu, t (jam)

GAMBAR 3.2 HIDROGRAF BANJ IR RANCANGAN PLTM 01 (Metode Nakayasu)

Q 2 th

Q 5 th

Q 10 th

Q 20 th

Q 25 th

Q 50 th

Q 100 th


5.6 DEBIT ANDALAN

Untuk mengetahui besarnya debit aliran rendah (ketersediaan air) perlu dilakukan analisa simulasi aliran rendah. Analisa debit andalan pada studi kelayakan PLTM Karai 1 dilakukan dengan menggunakan Model Mock. Berdasarkan simulasi model F J Mock tersebut besarnya debit andalan dengan keandalan 25%, 50%, 75% dan 100% (365 hari) disajikan pada Tabel 5-6 serta Flow Duration Curve disajikan pada Gambar 5-3 .



Kurva durasi debit (Flow duration curves) menunjukkan prosentase waktu dari debit yang sama atau lebih dari variasi selama periode pencatatan data. Kurva ini menunjukkan karakteristik dari aliran/debit dan dapat dibentuk dari data debit rata-rata harian dan bulanan.

Tabel 5-6 Perhitungan Debit Andalan

Dari perhitungan dapat disimpulkan hasil debit andalan adalah sebagai berikut :- Q 25 % : 28.18 m3/dt- Q 50 % : 22.67 m3/dt- Q 75 % : 20.47 m3/dt- Q 90 % : 18.58 m3/dt


NO

TAHUN m3/ dt m3/ dt P% TAHUN

1 1978 13.179 43.37 3.2% 2004

2 1979 20.025 37.68 6.5% 1987

3 1980 21.626 33.35 9.7% 1989

4 1981 22.620 31.92 12.9% 1984

5 1982 21.855 30.99 16.1% 1993

6 1983 27.204 30.97 19.4% 2005

7 1984 31.919 29.87 22.6% 1988

8 1985 20.203 27.65 25.8% 1994

9 1986 22.332 27.56 29.0% 2000

10 1987 37.677 27.20 32.3% 1983

11 1988 29.871 26.50 35.5% 1999

12 1989 33.354 25.32 38.7% 1996

13 1990 20.393 22.62 41.9% 1981

14 1991 19.615 22.43 45.2% 2003

15 1992 22.414 22.41 48.4% 1992

16 1993 30.990 22.33 51.6% 1986

17 1994 27.653 22.31 54.8% 2007

18 1995 20.087 21.85 58.1% 1982

19 1996 25.318 21.63 61.3% 1980

20 1997 19.338 21.59 64.5% 2006

21 1998 16.476 20.39 67.7% 1990

22 1999 26.499 20.25 71.0% 2001

23 2000 27.558 20.20 74.2% 1985

24 2001 20.247 20.09 77.4% 1995

25 2002 19.884 20.03 80.6% 1979

26 2003 22.431 19.88 83.9% 2002

27 2004 43.370 19.62 87.1% 1991

28 2005 30.972 19.34 90.3% 1997

29 2006 21.591 16.48 93.5% 1998

30 2007 22.306 13.18 96.8% 1978

#N/ A

DEBIT Q DIURUTKAN

y = -879.3x5 + 2179.x4 - 2013.x3 + 877.1x2 - 203.5x + 48.04R² = 0.985

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%

De

bit

Re

rata

Ta

hu

na

n,

Q (

m3/d

t) --

->

Probabilitas, P% --->

GAMBAR 5-3 PROBABILITAS DEBIT TAHUNAN PLTM 01


5.7 SEDIMENTASI

Pengambilan contoh sedimen dilakukan di lokasi as Bendung PLTM Karai 01 sebanyak 3 (tiga) titik lokasi. Hasil perhitungan ini berupa volume sedimen yang diendapkan pada tiap-tiap penampang melintang, perubahan elevasi dasar sungai. Sedangkan metode perhitungan angkutan sedimen yang digunakan adalah metode MPM, Yang (1973), Acker White (1973). Hasil laju sediment selama 50 tahun masing-masing metode dapat dilihat pada Tabel 5-8 berikut:

Tabel 5-7 : Hasil Perhitungan Sedimentasi

No Metode Volume Sedimen

Laju Sedimen Trap Efisiens

im3 m3/th mm/th

1 Metode MPM 1,346,143.54 0.0001153 0.1152234 82 %2 Metode Yang 1,262,954.33 0.0001082 0.1080415 78 %3. Metode Ackers

White 1,394,685.91 0.0001195 0.1195951 83 %

Rerata 81 %



Dari hasil perhitungan tersebut diatas laju sedimen pada DPS Karai sangat kecil, hal ini mengingat kondisi lapangan yaitu hutan di DPS masih rapat. Namun material sedimen tersebut juga mengandung bed load berbutir kasar.Untuk pengamanan turbin terhadap material sedimen berbutir kasar, maka direncanakan bangunan sediment trap di hulu saluran waterway.


Bab v Studi Hidrologi Karai 1

Documents

Transcript of Bab v Studi Hidrologi Karai 1