Dokumen ini membahas pelatihan operasi bendungan yang mencakup pengantar, tujuan pembelajaran, data yang dibutuhkan, persoalan operasi bendungan, klasifikasi penggunaan bendungan, metode penyusunan pola operasi, dan istilah terkait operasi bendungan."

1. SIMULASI OPERASI
BENDUNGAN
PELATIHAN OPERASI BENDUNGAN
KEMENTERIAN PEKERJAAN UMUM DAN PERUMAHAN RAKYAT
D I R E K T O R A T J E N D E R A L S U M B E R D A Y A A I R
D I R E K T O R A T B I N A O P E R A S I D A N P E M E L I H A R A A N

2. PENDAHULUAN
Latar belakang dari perencanaan dan pengelolaan sumber daya air adalah
untuk menentukan:
 Bagaimana mengelola sumber daya terbarukan dan terbatas .
 Bagaimana mencapai persediaan yang tidak pasti dan tuntutan yang
tidak pasti dan meningkat, dan akibatnya meningkatnya konflik di antara
individu yang memiliki kepentingan yang berbeda dalam pengelolaan
sungai dan cekungannya?

3. Deskripsi singkat
Mata pendidikan dalam pelatihan ini membekali peserta dengan
pengetahuan menyusun pola operasi waduk dengan teknik
simulasi yang disajikan dengan cara ceramah dan tanya jawab.
Pada modul ini dijelaskan tipe pola operasi waduk serta
penyusunan “Rule Curve”

4. Tujuan Pembelajaran
Kompetensi Dasar
Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta pelatihan diharapkan
mampu Menyusun pola operasi waduk dengan teknik simulasi.

5. Tujuan Pembelajaran
Indikator Keberhasilan
Setelah pembelajaran ini, peserta diharapkan mampu:
• Menyusun dan menyiapkan data yang diperlukan
• Memahami dan memanfaatkan teori operasi waduk
dengan teknik simulasi
• Menyusun “Rule Curve” pola operasi tipe operasi
pengendalian banjir banjir dan tipe konservasi.
• Memahami penggunaan perangkat lunak Ribasim dan
HECRESIM
• Menganalisis unjuk kerja operasi waduk.

6. DATA YANG DIPERLUKAN
• Peta Lokasi Waduk.
• Data Teknis Waduk.
• Data Hidrologi dan Monitoring;
1. Data Elevasi Waduk Harian
2. Evaporasi harian/2 mingguan
3. Karakteristik Waduk
4. Data Outflow Waduk Harian
• Pola Operasi Waduk.
• Kebutuhan Air Irigasi
• Kebutuhan Air Baku

7. DATA TEKNIS WADUK

8. PERMASALAHAN YANG ADA UNTUK MENGOPERASIKAN WADUK BERFUNGSI
TUNGGAL MAUPUN MULTI FUNGSI ADALAH SEBAGAI BERIKUT (ACANAL,
YURTAL, & HAKTANIR, 2000);
• Menetapkan volume air waduk setiap tahap/waktu karena
konflik diantara fungsinya seperti waduk pengendali banjir
diusahakan airnya tidak penuh sebagai ruang penampungan
debit banjir. Sedang waduk irigasi atau dan air baku, diusahakan
airnya tetap tersedia untuk dialirkan memenuhi kebutuhan.
• Menetapkan pola pengeluaran air sesuai kebutuhan merupakan
hal yang komplek terutama untuk waduk dengan multi fungasi.

9. • Memperkirakan besarnya inflow kedalam waduk untuk tahun
basah, tahun normal dan tahun kering.
• Memperkirakan besarnya inflow yang masuk waduk karena
banyak sungai yang masuk.
• Menentukan volume air waduk yang ada karena fluktuasi waduk
sangat tinggi akibat kapasitas tampungannya kecil.
• Melakukan koordinasi antara pengelola dari waduk-waduk dan
mempunyai multi fungsi.

10. KLASIFIKASI PENGGUNAAN WADUK
a) Waduk eka guna (single purpose)
Waduk eka guna adalah waduk yang dioperasikan untuk memenuhi satu kebutuhan,
misalnya kebutuhan air irigasi, air baku, atau PLTA. Pengoperasian waduk eka guna lebih
mudah karena tidak terjadi konflik dalam pengoperasiannya atau konflik kepentingan. Pada
waduk eka guna pengoperasian hanya mempertimbangkan pemenuhan satu kebutuhan.

11. b) Waduk multi guna (multi purpose)
Waduk multi guna adalah waduk yang dioperasikan untuk memenuhi berbagai kebutuhan,
misalnya memenuhi kebutuhan air irigasi, air baku, dan PLTA. Kombinasi dari berbagai kebutuhan
dimaksudkan untuk mengoptimumkan fungsi waduk dan meningkatkan kelayakan pembangunan
suatu waduk.

12. Hal yang harus diperhatikan dalam mengoperasikan waduk multiguna adalah konflik
kepentingan terutama bila potensi sumber airnya terbatas. Konflik kepentingan terjadi karena
setiap jenis kebutuhan memiliki persyaratan dalam mengoptimalkannya, misalnya :
PLTA mempertahankan muka air tinggi agar didapatkan energi listrik yang besar, sedangkan
irigasi tidak mempertimbangkan TMA tetapi volume air yang dikeluarkan.
Contoh lain konflik adalah waduk yang mempunyai fungsi pembangkitan tenaga listrik dan
pengendalian banjir. Pola operasi waduk untuk pengendalian banjir, mengusahakan agar
waduk sebelum musim penghujan dalam kondisi kosong sedangkan waduk yang berfungsi
untuk PLTA tetap mempertahankan tinggi muka air yang tetap.
Pola operasi yang digunakan dalam kondisi ini adalah kompromi antara berbagai kebutuhan
meskipun tidak akan diperoleh hasil yang maksimal.

13. OPERASI SISTEM WADUK DAPAT DIKATEGORIKAN SEBAGAI:
• operasi selama kondisi hidrologi
normal dari perspektif
pemeliharaan kemampuan untuk
menanggapi ekstrim hidrologi yang
jarang terjadi yang diperkirakan
akan terjadi pada waktu yang tidak
diketahui di masa depan
a. mempertahankan kapasitas
penyimpanan kontrol banjir
kosong
b. menjaga pasokan air yang dapat
diandalkan
• operasi selama kondisi hidrologi
normal dari perspektif
mengoptimalkan penggunaan
sistem waduk saat ini, musiman,
atau tahun-ke-tahun saat ini
• operasi selama hidrologi ekstrem
a. operasi selama peristiwa banjir
b. operasi selama kondisi aliran
rendah atau kekeringan

14. POLA OPERASI WADUK

15. DIAGRAM ALIR PERHITUNGAN INFLOW

16. KEBUTUHAN AIR DAPAT DIKATEGORIKAN MENJADI
• Kebutuhan Air Minum dan Kegiatan Perkotaan
• Kebutuhan Air untuk Industri
• Kebutuhan Air untuk Pemeliharaan Sungai
• Kebutuhan Air untuk Perikanan
• Kebutuhan Air untuk Peternakan
• Kebutuhan Air untuk Irigasi

17. PRAKIRAAN SEDIMENTASI
Permasalahan yang sering dialami
suatu waduk setelah beroperasi
adalah menurunnya kapasitas
tampung dari waduk karena laju
sedimentasi yang tinggi.
Sedimentasi ini disebabkan oleh:
• perubahan tata guna lahan di hulu
yang berakibat rusaknya daerah
pengaliran sungai;
• tidak optimalnya pengoperasian
waduk sehingga terjadi endapan
sedimentasi yang besar di waduk.
Untuk mengantisipasi menurunnya umur
waduk karena sedimentasi perlu dilakukan :
• pemantauan secara periodik besarnya
sedimentasi yang terbawa aliran masuk ke
waduk dengan melakukan pengambilan
contoh air dan butiran dari sedimen yang
masuk ke waduk secara rutin.
• pemeruman dari waduk.
• perbaikan daerah pengaliran sungai di hulu
waduk, misalnya melakukan reboisasi.

19. PERSAMAAN DASAR DALAM SIMULASI WADUK
Persamaan dasar dalam simulasi waduk
• I – O = ds/dt
dengan:
• I adalah masukan
• O adalah keluaran
• ds/dt = ΔS adalah perubahan tampungan

20. PERSAMAAN DASAR DALAM SIMULASI WADUK
Atau secara rinci dapat ditampilkan sebagai berikut:
• St+1 = St + It + Rt – Et – Lt – Ot – Ost
dengan:
• St adalah tampungan waduk pada periode t
• St+1 adalah tampungan waduk pada periode t+1
• It adalah masukan waduk pada periode t
• Rt adalah hujan yang jatuh di atas permukaan waduk, pada periode t
• Et adalah kehilangan air akibat evaporasi pada periode t
• Lt adalah kehilangan air akibat rembesan dan bocoran
• Ot adalah total kebutuhan air
• OSt adalah keluaran dari pelimpah

21. METODE DALAM PENYUSUNAN POLA OPERASI WADUK
Pola konvensional

22. METODE DALAM PENYUSUNAN POLA OPERASI WADUK
Pola konvensional
Pada pola konvensional waduk dioperasikan dengan ketentuan seperti pada Gambar
sebagai diatast:
• apabila tampungan di waduk pada kondisi I (antara tampungan minimum
pengoperasian dan kondisi awal kritis), keluaran air dari waduk lebih kecil dari target
(kebutuhan).
• apabila tampungan berada pada kondisi II, keluaran air dari waduk sesuai dengan
kebutuhan air yang diperlukan atau sesuai target
• apabila tampungan pada kondisi III dimana volume tampungan sama atau lebih besar
dari tampungan maksimum, keluaran air dari waduk besarnya sama dengan
kebutuhan/target ditambah dengan besarnya debit yang terbuang melalui pelimpah.
“Pola operasi yang optimal menjaga agar terjadi limpasan air di atas pelimpah dan tidak
adanya pengurangan kebutuhan akibat tampungan yang cenderung menurun di bawah
ambang kritis”.

23. METODE DALAM PENYUSUNAN POLA OPERASI WADUK
Pola Simulasi
Model Simulasi
Elevasi dari
Muka air waduk
Alternatif
Tipe Inflow
Berbagai Pola Outflow

24. METODE DALAM PENYUSUNAN POLA OPERASI WADUK
Pola Simulasi
Kelebihan dari metode simulasi adalah :
a) Dapat mensimulasi masukan data dalam jumlah yang cukup banyak.
b) Dapat membandingkan beberapa manajemen kebijaksanaan.
Sedangkan kekurangan dari metode ini adalah :
a) Proses harus dilakukan dengan cara coba-coba.
b) Memerlukan lebih banyak waktu dan dana.
c) Tidak dapat memberikan hasil yang optimal.

25. METODE DALAM PENYUSUNAN POLA OPERASI WADUK
Pola Optimasi
Model Simulasi
Solusi Terbaik
Sistim SDA
Yang ada
Algoritma Matematik

26. METODE DALAM PENYUSUNAN POLA OPERASI WADUK
Pola Optimasi
Ada tiga tahapan dalam mempersiapkan model optimasi, yaitu :
a) Mengidentifikasikan fungsi objektif.
Fungsi objektif mengukur efektivitas atau kegunaan yang menghubungkan beberap
kombinasi dari variabel. Fungsi objektif merupakan fungsi yang dioptimasi baik maksimum
atau minimum. Contoh fungsi objektif adalah minimum kekurangan (minimum shortage), atau
maksimum keuntungan.
b) Mengidentifikasikan decision variable secara kuantitatif dan menentukan ketelitiannnya.
c) Mengidentifikasikan faktor-faktor tertentu yang membatasi (decision variable ), tahapan ini
akan menghasilkan persamaan kendala (constraints) yaitu persamaan aljabar atau
ketidaksamaan atau dalam beberapa kasus sama dengan persamaan differensial dimana
persamaan tersebut harus dipenuhi dalam menentukan nilai maksimum atau minimum dari
fungsi objektif.

27. DAFTAR PUSTAKA
Acanal, N., Yurtal, R., & Haktanir, T. (2000). Multi-stage flood routing for gated reservoirs and conjunctive
optimization of hydroelectricity income with flood losses. Hydrological Sciences Journal, 45(5), 675–
688. https://doi.org/10.1080/02626660009492370
Adib, A., Reza, A., & Majd, M. (2009). Optimization of Reservoir Volume by Yield Model and Simulation of
it by Dynamic Programming and Markov Chain Method, 5(6), 796–803.
Anggraheni, D., & Jayadi, Rachmad, dan I. (2017). EVALUASI KINERJA POLA OPERASI WADUK (
POW ) WONOGIRI 2014. Jurnal Teknisia, Volume XXII, No. 1, XXII(1).
Aprizal, Suharyanto, and Nugroho, H. (2003). OPTIMASI WADUK MENGGUNAKAN PROGRAM
DINAMIK DAFTAR PUSTAKA

28. Klipsch, J. D., & Evans, T. a. (2010). RESERVOIR OPERATIONS MODELING WITH HEC-
RESSIM Joan. Reservoir Operations Modeling with HEC-ResSim. Retrieved from
http://www.gcmrc.gov/library/reports/physical/Fine_Sed/8thFISC2006/3rdFIHMC/7E_Klipsch.pdf
Lund, J. R., & Ferreira, I. (1996). Operating Rule Optimization for Missouri River Reservoir System.
Journal of Water Resources Planning and Management. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-
9496(1996)122:4(287)
Natalia P.R., K. (2008). Penyusunan Rule Curve Waduk Menggunakan Model Program Dinamik
Deterministik. Jurnal Teknik Sipil, 8(3), 225–236.
Reddy, M. J., & Kumar, D. N. (2006). Optimal Reservoir Operation Using Multi-Objective
Evolutionary Algorithm, 861–878. https://doi.org/10.1007/s11269-005-9011-1
Valdes, J. B., & Marco, J. B. (1995). Managing reservoirs for flood control. US–Italy Research
Workshop on the Hydrometeorology, Impacts, and Management of Extreme Floods,
(November), 1–13.
Wurbs, R. A. (2005). Comparative Evaluation of Generalized River / Reservoir System Models,
(April).

29. ISTILAH DAN DEFINISI
• Daerah pengaliran sungai (DPS) adalah suatu kesatuan wilayah tata air yang
terbentuk secara alamiah terutama dibatasi oleh punggung-punggung bukit
dimana air meresap dan atau mengalir dalam suatu sistem pengaliran melalui
lahan, anak sungai dan sungai induknya.
• Debit aliran adalah volume air yang mengalir melalui penampang melintang
sungai atau saluran dalam satuan waktu tertentu, dinyatakan dalam satuan l/det
atau m3/det.
• Kapasitas tampungan (storage capacity) adalah kemampuan suatu waduk
• menampung sejumlah air sampai pada tinggi normal.
• Tinggi normal adalah elevasi muka air sampai elevasi mercu, dinyatakan dalam
satuan meter (m).

30. ISTILAH DAN DEFINISI
• Tinggi muka air minimum adalah elevasi muka air terendah suatu waduk. Pada
elevasi ini waduk tidak dapat dioperasikan lagi. Satuan yang dipakai adalah
meter (m).
• Tinggi Muka Air (TMA) waduk adalah tinggi muka air waduk atau danau yang
diukur dengan alat ukur yang dipasang di tepinya. TMA waduk
berkaitan/dihubungkan dengan volume atau luas permukaan waduk atau danau.
• Luas genangan adalah luas permukaan genangan air dalam suatu waduk atau
danau. Satuan yang dipergunakan biasanya hektar (ha) atau kilometer persegi
(km2).

31. ISTILAH DAN DEFINISI
• Kurva elevasi–luas permukaan waduk–tampungan adalah kurva yang
menggambarkan hubungan antara Tinggi Muka Air (TMA), luas permukaan waduk
dan volume waduk.
• Pola operasi waduk adalah patokan operasional bulanan suatu waduk di mana debit
air yang dikeluarkan oleh waduk harus mengikuti ketentuan agar elevasinya terjaga
sesuai dengan rancangan.
• Tahun normal adalah tahun pada saat debit air yang masuk ke waduk merupakan
debit rata-rata dari data pengamatan yang terjadi, yang deviasinya berkisar antara
nilai ratarata + σ y sampai -σ y. Nilai σ adalah standar deviasinya dan y adalah suatu
besaran yang tergantung dari resiko dan tingkat akurasi yang diinginkan.