Lebih Fokus, Bagaimana Peran AWLR di Hilir Bendungan?

 Jika sebelumnya aku membahas tentang bagaimana pentingnya AWLR (Automatic Water Level Recorder), kali ini aku akan sedikit membahas tentang peletakkan alat pengukur tinggi muka air ini dengan lebih spesifik. Yaitu bagaimana pentingnya dan fungsi dari AWLR yang diletakkan di Hilir bendungan. 

Ada Apa di Hilir Bendungan?

Hilir bendungan atau bagian sisi lain waduk adalah bagian yang sedikit kurang diperhatikan oleh orang awam. umumnya akan hanya tampak rumah - rumah seperti kantor dan pipa - pipa yang mengeluarkan air di bagian hilirnya. selain itu, pada beberapa bendungan, bagian ini memang menjadi bagian yang dilarang untuk didekati oleh pengunjung ataupun wisatawan tanpa adanya tujuan yang jelas. tapi biar aku ceritakan sedikit bahwa di hilir bendungan menjadi jiwa dari fungsi bendungan itu sendiri. air keluar dari bagian hilir bendungan melalui pipa yang tersambung pada bangunan pengambilan. di dalam sana tampungan waduk dikelola dan diatur sedemikian rupa sehingga dapat memenuhi fungsi waduk itu sendiri.

secara garis besar sebenarnya pembuatan waduk memberikan air tambahan ketika musim kemarau, sehingga pengeluaran air yang ada di waduk harus diatur sedemikian rupa oleh petugas. entah difungsikan sebagai irigasi, air baku, pembangkit listrik, atau yang lainnnya, ketika pengelolaan waduk tidak dijaga, maka fungsi bendungan akan terganggu. 

Outlet Bendungan Cileunca (Situ Cileunca), Tampak Pipa yang Mengeluarkan Air di Bagian Hilir Bendungan
Sumber: PalayanganRiver.com - Google Maps

pengeluaran air ini akan diatur sedemikian rupa dan biasanya dapat dikontrol dengan katup (valve). seperti keran air dimana dapat dibuka dan ditutup serta diatur besar/ kecil air yang keluar. begitu juga pada bendungan yang mana katup tersebut disediakan untuk mengatur seberapa besar air yang harus keluar dari waduk. ketika musim kemarau misalnya, air harus diatur sedemikian rupa sehingga katup tidak boleh dibuka terlalu besar yang menyebabkan air di waduk banyak terbuang. namun pada kondisi musim hujan, katup akan lebih sering dibuka untuk memberikan tampungan tambahan yang dapat mereduksi banjir untuk bagian hilir. sehingga katup ini mempunyai perananan yang sangat penting dalam mengoperasikan waduk. di hilir bendungan tentunya sangat kompleks dan akan bergantung pada jenis dan fungsi bendungan itu sendiri. namun pengelolaan dan pengoperasian katup atau pintu air ini menjadi hal yang mutlak diketahui dalam pengoperasian bendungan sehingga bendungan dapat bermanfaat sesuai dengan fungsinya. 

Mengenal Katup dan Pintu Air Bendungan

Katup dan pintu air bendungan akan sangat beragam jenisnya sesuai dengan fungsi dan tipe bendungan serta bangunan pelengkapnya. secara teknis, masing - masing bendungan yang unik akan memberikan dampak yang berbeda pula. kali ini aku akan sedikit menjelaskan mengapa hal ini unik dan desainer tidak bisa hanya mengcopy paste bendungan lain hanya karena tingginya mirip. secara umum perhitungan debit yang keluar dari katup atau pintu air di bendungan dihitung dengan persamaan hidrolika aliran tertutup yang diturunkan dari persamaan bernoulli sebagai berikut:

berdasarkan persamaan diatas, langsung saja fokus pada Hloss atau headloss yang artinya kehilangan tinggi energi atau tinggi tekan. pada persamaan bernoulli diatas, hal tersebutlah yang menjadikan setiap bendungan itu unik. headloss dihitung berdasarkan berbagai aspek dan secara umum dibagi menjadi 2 yaitu mayor dan minor. headloss mayor dihitung berdasarkan gesekan yang bisa didekati sesuai pada panjang pipa, geometri pipa, dan jenis pipa. pada bagian kedua adalah headloss minor yang sangat bervariasi seperti karena belokan, penyempitan, dan lain sebagainya. headloss ini akan membuat perbedaan besar dalam setiap desain bendungan serta bangunan pelengkapnya.

Gate Valve pada Pipa Bottom Outlet

misalkan ada 2 bendungan yang memiliki tinggi yang sama, baik inlet dan outletnya. sehingga jika disandingkan maka tinggi tekan akan sama. namun nyatanya jika dipecah dalam persamaan bernoulli dan perhitungan hidrolika aliran tertutup, maka 2 bendungan ini bisa saja sangat berbeda walaupun tingginya sama. misalkan bendungan A menggunakan pipa diameter 1 m dengan bahan besi, dan bendungan B menggunakan pipa diameter 1 m dengan bahan Galvanis. maka karena 2 jenis pipa tersebut berbeda, tentunya headloss akan berbeda untuk keduanya. fakta lapangan menunjukkan bahwa dengan bahan yang sama, teknik penyambungan dan pemasangan pipa yang berbeda juga mempengaruhi nilai kekasaran suatu pipa yang menjadi parameter tersendiri. sehingga jika kembali ke kaidah desain, maka parameter yang digunakan perlu setelah menggunkan berbagai pendekatan perlu untuk dilakukan kalibrasi.

ada berbagai tipe pintu air dan valve yang bisa digunakan dan masing - masing memberikan kehilangan tinggi tekan yang berbeda ebrgantung pada jenis dan ukurannya. perhitungan yang dilakukan akan sangat berpengaruh pada masing - masing koefisien yang diambil. namun tanpa parameter akhir, kalibrasi ini sangat susah untuk dilakukan. perhitungan besaran bukaan pintu air maupun valve pada akhirnya memiliki output debit. kalibrasi yang bisa dilakukan adalah kalibrasi debit. pada dasarnya debit dipengaruhi oleh tinggi muka air di waduk dan besaran bukaan yang oleh pabrik/vendor hidromekanikal telah disediakan tabel. namun kembali lagi tabel tersebut berdasarkan pendekatan empiris yang perlu untuk dikalibrasi.

Pintu Stoplog Terowongan T Bendungan Paselloreng

Kalibrasi dengan AWLR di Hilir Bendungan

desain dari pintu dan bangunan pengambilan tentunya menggunakan parameter pendekatan. namun pada akhirnya terlalu banyak faktor yang bisa membuat hasil analisa tersebut jauh dari kondisi lapangan. head loss menjadi salah satu faktor yang sangat menentukan perubahan tersebut. karena itu kalibrasi sangat dibutuhkan entah karena faktor pengambilan koefisien headloss maupun karena faktor konstruksi yang dapat mengubah parameter analisa. lalu apa fungsi dari kalibrasi ini?

aku sudah menjelaskan di awal bahwa bendungan perlu dikelola dengan baik sehingga sesuai dengan fungsi dari bendungan itu sendiri. dalam pengelolaannya, maka pembukaan dan penutupan pintu operasi menjadi salah satu faktor kunci. keakuratan prosentase bukaan pintu dengan debit yang dikeluarkan akan menjadi modal dalam mengoperasikan bendungan lebih akurat. sehingga petugas dapat memperkirakan dengan lebih akurat berapa lama dan berapa besar pintu perlu untuk dibuka atau ditutup untuk mendapatkan operasi yang optimal. karena itu kalibrasi debit perlu untuk dilakukan.

AWLR menyediakan pencatatan tinggi muka air di sungai dan ketika diletakkan di outlet atau bagian hilir dari bendungan, maka AWLR akan mencatat air yang keluar dari bendungan, termasuk air yang keluar karena membuka pintu air. setelah dibuka, air tersebut akan berubah sesuai dengan berapa persen bukaannya dan berapa tinggi muka air waduk sehingga didapatkan tabel dan grafik hubungan antara tinggi muka air waduk, prosentase bukaan pintu, dan tinggi muka air di hilir (AWLR). maka dengan pembuatan rating curve pada AWLR, kita akan bisa mendapatkan hubungan antara tinggi muka air di AWLR dengan debit. parameter debit inilah yang bisa digunakan sebagai dasar kalibrasi.

Hasil dan Manfaat Kalibrasi

pada akhirnya setelah dilakukan kalibrasi menggunakan rating curve, tujuan akhirnya adalah pengelolaan waduk dan bendungan yang lebih baik dan bendungan dan waduk dapat berfungsi optimal sesuai dengan fungsinya. petugas akan lebih mudah dalam pengoperasian waduk. aku akan memberikan contoh sebagai berikut:

Bendungan A sedang pada musim hujan sehingga tinggi muka air di waduk cukup tinggi. petugas perlu mengeluarkan sebesar 2000 m3 air dari dalam waduk dengan waktu 10 jam. sehingga petugas bisa melakukan:

1. pembukaan pintu air atau valve dengan prosentase tertentu kemudian mengecek tinggi muka air pada AWLR
2. melihat rating curve dan menunjukkan debit 100 m3/jam.
3. dengan demikian petugas bisa memperkirakan bahwa 2000 m3 air akan bisa keluar dengan lama waktu sekitar 20 jam. karena masih dibawah target, maka petugas menambah prosentase bukaan pintu/valve.
4. ulangi poin nomor 1 dan 2 sampai mendapatkan debit 200 m3/jam untuk mendapatkan waktu pengeluaran 2000 m3 selama 10 jam.

angka tersebut akan lebih akurat karena telah dilakukan kalibrasi dengan menggunakan AWLR yang dipasang di bagian hilir. berbeda dengan pengoperasian valve yang dilakukan tanpa kalibrasi dari prosentase bukaan valve itu sendiri.