Optimasi Pemanfaatan Air Waduk Wonogiri Menggunakan Program Dinamik Stokastik

DINIA ANGGRAHENI, Dr. Ir. Rachmad Jayadi, M.Eng.

2015 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Perubahan karakteristik tampungan Waduk Wonogiri perlu diperhitungkan dalam penetapan pola operasi waduk. Pemenuhan kebutuhan air irigasi menjadi faktor utama dalam operasi Waduk Wonogiri. Pada tahun 2014, Waduk Wonogiri mengalami kondisi ekstrem kering yang menyebabkan pemenuhan kebutuhan air irigasi pada tahun tersebut tidak tercapai secara sempurna sesuai pola operasi. Hal tersebut melatarbelakangi penelitian ini untuk menyusun dan menerapkan model optimasi pemanfaatan air Waduk Wonogiri menggunakan program dinamik stokastik dengan keluaran berupa operating rule untuk pemenuhan kebutuhan air optimum. Langkah penyusunan model diawali dengan diskritisasi data inflow menjadi tiga kelas yaitu rendah, sedang, dan tinggi. Langkah selanjutnya adalah diskritisasi volume tampungan dan release air irigasi dengan nilai diskrit 1% sehingga terdapat 101 kelas tampungan dan release yang diperhitungkan. Fungsi tujuan dari optimasi adalah memaksimalkan nilai rerata tahunan perbandingan antara actual release dengan kebutuhan air irigasi atau disebut faktor k sebagai ukuran ketercapaian pemenuhan kebutuhan air irigasi. Faktor k sama dengan 1 berarti pemenuhan kebutuhan air irigasi mencapai 100%. Langkah terakhir adalah melakukan verifikasi dengan simulasi terhadap pola operasi optimum yang dihasilkan. Hasil optimasi menunjukkan bahwa faktor k rata-rata mencapai 0,999 dan berhenti pada siklus ke-3 iterasi pada masing-masing kelas. Pola operasi optimum yang dihasilkan kemudian diverifikasi menggunakan data debit inflow aktual tahun 2014 dan data debit inflow bangkitan sepanjang 20 tahun dari data historis 2005-2014. Nilai faktor k rata-rata hasil simulasi menunjukkan nilai 1, ketika pola operasi optimum diterapkan pada data debit inflow aktual tahun 2014 yang artinya pemenuhan kebutuhan air irigasi mencapai 100%. Ketika diterapkan pada debit inflow bangkitan, nilai faktor k rata-rata tahunan selama 20 tahun adalah 1 yang artinya pemenuhan kebutuhan air irigasi mencapai 100%. Oleh karena hasil simulasi menunjukkan nilai faktor k rata-rata seluruhnya 1, dapat disimpulkan bahwa pola operasi optimum mempunyai unjuk kerja yang cukup baik dan dapat dipertimbangkan sebagai masukan dalam pemutakhiran pola operasi Waduk Wonogiri.

The change of Wonogiri Reservoir characteristic had to be considered to determine the operating rule of reservoir. Fulfillment of irrigation water demand is the major factor in operating system of Wonogiri Reservoir. In 2014, there was a extreme dry condition in Wonogiri Reservoir. That condition caused the fulfillment of irrigation water demand could not succeed. Therefore, this research had a goal to optimize water usage of Wonogiri Reservoir using stochastic dynamic programming to get optimum operating rule. The first step was discretization of inflow into three categories, low, medium, and high. The next step was discretization of storage and release into 1% discrete difference, so there was 101 discretes. Objective function of this study was maximization of mean ratio of actual release to target release of irrigation water demand. The ratio of actual release to target release of irrigation water demand is called k factor. If k factor value was 1, it meant water irrigation demand was fulfilled successfully 100%. The last step was verification of optimum operating rules using simulation programming for historical inflow data in 2014 and generated inflow data throughout 20 years. The result of optimization showed that ratio of actual release to target release of irrigation water demand was 0.999 and stopped in 3rd cycle iteration for each inflow categories. Operating rule that was obtained had to verify using simulation programming. The result of simulation for historical inflow data in 2014 showed that k factor value was 1. It meant irrigation water demand should be fulfilled successfully 100%. Furthermore, the result of simulation for generated inflow throughout 20 years showed that k factor value was 1. It meant water irrigation demand was fulfilled successfully 100%. Accordingly, performance of the optimum operating rules which was produced by optimization method using stochastic dynamic programming was good enough and can be used for renewing the existing operating rule.

Kata Kunci : optimasi, program dinamik stokastik, optimasi pemanfaatan air waduk