Optimal reservoir operation in Sermo Reservoir for irrigation water utilization

KO, Wai Yan, Dr. Ir. Rachmad Jayadi, M.Eng

2009 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Program Dinamik dengan inflow deterministic dan juga inflow implicit stochastic telah digunakan di dalam operasi optimal Waduk Sermo . Waduk Sermo adalah sebuah waduk serbaguna yang memenuhi kebutuhan air irigasi, air minum, dan air gelontor kota Wates di Derah Istimewa Yogyakarta, Indonesia. Waduk Sermo bukan merupakan satu-satunya sumber utama air irigasi untuk daerah irigasi, karena daerah irigasi yang airnya disuplai dari Waduk Sermo mendapat air dari sistem sumber daya air lain juga, yaitu Sistem Saluran Kalibawang. Karena perkembangan kedua sistem suplai dan kebutuhan air irigasi itu, maka diperlukan sebuah pembaharuan dari rule curve, supaya keluaran air irigasi mencapai kebutuhan-kebutuhan di hilir waduk. Tujuan penelitian ini adalah membuat model program dinamik yang digunakan di dalam Sistem Waduk Sermo supaya pemanfaatan air optimal untuk irigasi. Selain itu, penelitian ini juga untuk mendapatkan sebuah pembaharuan rule curve yang diperoleh dari hasil model program dinamis tersebut. Fungsi objektif untuk model program dinamis adalah menghitungkan nilai rata-rata maksimal dari reliabilitas waduk. Dalam mengeluarkan air untuk memenuhi kebutuhan air irigasi, rasio antara pengeluaran air sebenarnya dan kebutuhan air, disebut faktor k. Simulasi berdasarkan Standard Operating Rule digunakan untuk mencari variable keluaran air yang sesuai dengan kendala di dalam model program dinamis. Menurut studi ini, ketersediaan air dari Waduk Sermo dapat memenuhi kebutuhan air irigasi hilir termasuk air portabel dan air untuk penggelontoran kota Wates dan sekitarnya dengan menggunakan rule curve yang berasal dari keluaran ISDP sebagai pedoman pengoperasian waduk. Hasil program dinamik dengan beberapa state dan decision, semakin banyak state dan decision, maka semakin besar juga nilai faktor reliabilitas k. Perbandingan hasil program dinamik menunjukkan bahwa di dalam kasus Waduk Sermo, aplikasi optimasi stochastic implicit dengan inflow synthetic memberikan nilai k yang bagus dari pada aplikasi optimasi deterministik dengan inflow historical. Nilai rata-rata k adalah 99.76%, menurut hasil stochastic. Selain itu, rule curve Waduk Sermo diperoleh dari hasil stochastic yang disediakan untuk manajemen operasi waduk.

Dynamic programming with deterministic as well as implicit stochastic nature of inflow has been applied for the optimal operation of Sermo reservoir, which is a multipurpose reservoir to supply for irrigation, portable water and city flushing in Wates City of Yogyakarta Province, Indonesia. The reservoir is not a main source for its irrigated cultivation areas because they also obtain water from other water resources system called Kalibawang channel system. Due to the development of both supply systems and the irrigation water demand, an updated rule curve is needed to achieve the irrigation water release which close to the demand. This study is aimed to apply the dynamic programming model to the Sermo reservoir system to obtain the optimal water utilization for irrigation purpose. Then, an updated rule curve is derived out by using the dynamic programming results. The objective function of the dynamic programming model has been taken as maximization of the reservoir reliability. In releasing water to meet the irrigation demands, the ratio between actual releases and the demands namely factor k is used to measure the reliability. Simulation, based on the standard operating rule, is used to find the feasible release variable in the dynamic programming model. According to this study, water availability from Sermo Reservoir can fulfill the downstream irrigation water demand including the portable water and city flushing water for Wates and surrounding areas by using the rule curve derived from ISDP output as the guideline to the operation of reservoir. Dynamic Programming Runs with some value of states as well as decisions showed that larger the number of states and decisions, greater the value of reservoir reliability factor, k. The comparison of dynamic programming results showed that, in the case of Sermo reservoir, the application of implicit stochastic optimization by using synthetic inflow gives the better values of k than the application of deterministic optimization by using the historical inflows. The mean value of k is 99.76% according to the stochastic results. Then the rule curve derived from the generated data is suggested for reservoir operation management.

Kata Kunci : operasi waduk, optimasi, program dinamik, rule curve, reservoir operation, optimization, dynamic programming, rule curve