Waduk

'Waduk (bahasa Inggris: reservoir, dari bahasa Prancis: réservoir, yang berarti "wadah", "tempat penyimpanan") adalah danau buatan atau danau alam yang diperbesar yang terbentuk dari pembendungan sungai yang bertujuan untuk menyimpan air. Waduk biasanya dibangun di lembah sungai. Waduk dibangun dengan cara seperti membangun sebuah bendungan, yaitu dengan menggali tanah atau menerapkan teknik konstruksi konvensional seperti pembuatan tembok atau menuang beton. Istilah reservoir' dapat juga digunakan untuk menjelaskan penyimpanan bawah tanah seperti sumber air bawah tanah, sumur minyak atau sumur air.

Jenis

Waduk lembah

Waduk Jatiluhur, Jawa Barat

Danau Stocks di Lancashire, Inggris.

Haweswater di Lake District, Inggris sebagai sumber air untuk Manchester.

Waduk lembah adalah waduk yang dibentuk dari aliran air di lembah yang dibendung. Bendungan dapat dibangun di lembah dengan memanfaatkan topografinya dan mendapatkan air untuk waduk. Bagian pinggir lembah dimanfaatkan sebagai tembok, sedangkan letak bendungan dibangun pada bagian yang paling sempit, yang akan memberikan kekuatan tekanan lebih besar dengan biaya yang lebih rendah. Di banyak tempat, pembangunan waduk lembah melibatkan pemindahan penduduk dan artefak bersejarah dari area lembah, seperti misalnya pemindahan kuil Abu Simbel saat pembangunan Bendungan Aswan.

Pembangunan waduk lembah juga melibatkan pemecahan sungai saat prosesnya, biasanya dengan membangun terowongan atau saluran khusus. Di wilayah berbukit, bendungan biasanya dibangun dengan memperluas danau yang sudah ada. Bila topografi lokasinya kurang cocok untuk waduk besar, beberapa waduk kecil biasanya dibangun menyerupai rantai seperti waduk lembah Sungai Taff yang terdiri atas tiga waduk: Waduk Llwyn-on, Waduk Cantref, dan Waduk Beacons.

Waduk sisi sungai

Waduk sisi sungai dibangun dengan memompa air dari sungai. Waduk seperti ini biasanya dibangun melalui ekskavasi dan konstruksi pada bagian tanggul yang biasanya mencakup lebih dari 6 km. Air yang disimpan di waduk seperti ini biasanya diendapkan selama beberapa bulan agar kontaminasi dan tingkat kekeruhanannya berkurang secara alami.

Waduk pelayanan

Waduk pelayanan adalah waduk yang dibangun dekat dengan titik distribusi, dengan air yang sudah dibersihkan. Waduk pelayanan biasanya dibangun berbentuk menara air yang dibangun di atas pilar beton di wilayah datar. Beberapa lainnya dibangun di bawah tanah, terutama untuk waduk pelayanan di negara-negara yang dipenuhi bukit atau pegunungan.

Sejarah

Sekitar lima ribu tahun yang lalu, kawah gunung berapi yang sudah tidak aktif di semenanjung Arab, digunakan sebagai waduk oleh petani untuk penampungan air irigasi mereka. Iklim kering dan kelangkaan air di India memunculkan inovasi pengelolaan sumber daya air seperti pembangunan waduk di Girnar pada 3000 SM.

Pembangunan waduk buatan

Pembangunan waduk buatan sendiri umumnya dilakukan di lahan yang bebas dari jangkauan warga atau pun jauh dari kawasan keramaian. Namun, setelah selesai, fungsi waduk ini dapat digunakan untuk menarik wisatawan atau pun menjadi objek wisata. Waduk ini biasanya dibangun menggunakan bahan timbunan di bagian sisi waduk. Iklim kering dan kelangkaan air di India menyebabkan perkembangan awal teknik pengelolaan air, termasuk pembangunan waduk di Girnar pada 3000 SM. Danau buatan yang dibuat pada abad ke-5 SM telah ditemukan di Yunani kuno.

Kegunaan

Penyedia air langsung

Banyak dari bagian sisi waduk digunakan untuk menyediakan bahan baku bagi instalasi pengolahan air yang mengirim air minum melalui pipa-pipa air. Waduk tidak hanya menahan air sampai tingkat yang dibutuhkan, namun dapat menjadi tempat utama dalam proses pengolahan air. Waktu ketika air ditahan sebelum dikeluarkan dikenal sebagai waktu retensi, merupakan salah satu fitur desain yang memudahkan partikel dan endapan lumpur untuk mengendap seperti ketika melakukan perawatan biologi alami menggunakan alga, bakteri, dan zooplankton yang hidup secara alami dengan air.

Namun proses alami limnologi dalam danau beriklim sedang menghasilkan stratifikasi suhu di dalam badan air yang cenderung membagi ke dalam beberapa elemen seperti mangan dan fosfor ke dalam air anoxic dingin selama bulan musim panas. Dalam musim gugur dan musim dingin danau menjadi bercampur lagi secara penuh. Selama kondisi kekeringan, danau kadang perlu menarik ke bawah air dingin dan terutama meningkatkan kadar mangan yang menyebabkan masalah dalam pengolahan air.

PLTA (Hidroelektrisitas)

Bendungan Hidroelektrisitas dalam bagian silang.

Sebuah waduk membangkitkan hidroelektrisitas termasuk turbin air yang terhubung dengan penahan badan air dengan pipa berdiameter besar. Turbin ini membangkitkan perangkat yang mungkin berada pada dasar bendungan atau lainnya yang jauh jaraknya. Beberapa waduk menghasilkan hidroelektrisitas menggunakan pompa yang diisi ulang seperti waduk tingkat tinggi yang diisi dengan air menggunakan pompa elektrik berkinerja tinggi pada waktu ketika permintaan listrik rendah dan kemudian menggunakan air yang tersimpan untuk membangkitkan elektrisitas dengan melepas air yang tersimpan ke dalam waduk tingkat rendah ketika permintaan listrik tinggi. Sistem seperti ini disebut skema pump-storage.

Kontrol sumber daya air

Waduk bisa digunakan dengan berbagai cara untuk mengontrol aliran air melalui saluran ke hilir.

• Suplai air ke hilir - Air bisa dilepaskan dari waduk yang lebih tinggi sehingga bisa disaring menjadi air minum di daerah yang lebih rendah, kadang bahkan ratusan mil lebih rendah dari waduk tersebut.
• Irigasi - Air di waduk untuk irigasi bisa dialirkan ke jaringan sejumlah kanal untuk fungsi pertanian atau sistem pengairan sekunder. Irigasi juga bisa didukung oleh waduk yang mempertahankan aliran air yang memungkinkan air diambil untuk irigasi di bagian yang lebih rendah dari sungai.
• Kontrol banjir - juga dikenal sebagai atenuasi atau penyeimbangan waduk, waduk sebagai pengendali banjir mengumpulkan air saat terjadi curah hujan tinggi, dan perlahan melepaskannya selama beberapa minggu atau bulan. Beberapa dari waduk seperti ini dibangun melintang tehadap aliran sungai dengan aliran air dikontrol melalui orrifice plate. Saat aliran sungai melewati kapasitas orrific plate di belakang waduk, air akan berkumpul di dalam waduk. Namun saat aliran air berkurang, air di dalam waduk akan dilepaskan secara perlahan sampai waduk tersebut kembali kosong. Dalam beberapa kasus waduk hanya berfungsi beberapa kali dalam satu dekade dan lahan di dalam waduk akan difungsikan sebagai tempat rekreasi dan berkumpulnya komunitas. Generasi baru dari bendungan penyeimbang dikembangkan untuk mengatasi konsekuensi perubahan iklim, yang disebut Flood Detention Reservoir (waduk penahan banjir). Karena waduk seperti ini bisa menjadi kering dalam waktu yang sangat lama, maka bagian intinya yang terbuat dari tanah liat terpengaruh dan mengurangi kekuatan strukturnya. Karena itu kini mulai dikembangkan penggunaan material daur ulang untuk menggantikan tanah liat.
• Kanal-kanal - Di tempat-tempat yang tidak memungkinkan aliran air alami dialirkan ke kanal, waduk dibangun untuk menjamin ketersediaan air ke sungai. Contohnya saat kanal dibangun memanjat melintasi barisan perbukitan untuk sarana transportasi lock.
• Rekreasi - Air bisa dilepaskan dari waduk untuk menciptakan atau memperkuat air bersih untuk olahraga kayak atau pun olahraga air lainnya. Di sungai yang dipenuhi ikan salmon seperti di Inggris, air secara khusus dilepaskan untuk mendorong aktivitas migrasi ikan dan menghasilkan variasi ikan bagi para pemancing.

Penyeimbang aliran

Waduk bisa digunakan untuk menyeimbangkan aliran air di tempat yang manajemennya sangat maju, dengan menampung air saat aliran air deras dan melepaskannya kembali saat aliran melambat. Untuk bisa menjalankan fungsi ini tanpa campur tangan pompa, waduk membutuhkan pengendalian secara hati-hati melalui pintu air di bendungan.

Saat badai besar datang, petugas waduk akan menghitung volume air yang akan bertambah selama badai ke waduk. Jika badai diramalkan akan melewati kapasitas waduk, air akan segera dilepaskan perlahan sebelum dan selama badai. Jika pengaturan dilakukan dengan akurat, maka badai besar tidak akan membuat waduk meluap dan daerah hilir tidak akan mengalami kerusakan besar akibat banjir. Perkiraan cuaca yang akurat sangat dibutuhkan agar petugas waduk bisa membuat perencanaan yang tepat untuk mengosongkan waduk saat hujan lebat terjadi. Dalam Banjir Queensland 2010-2011, petugas waduk menyalahkan perkiraan cuaca.

Contoh waduk yang manajemennya cukup maju adalah Burrendong Dam di Australia dan Llyn Tegid di North Wales. Llyn Tegid adalah danau alami yang ketinggian permukaan airnya ditingkatkan dengan dinding rendah dan diisi dengan aliran Sungai Dee atau dilepaskan tergantung kondisi sebagai bagian dari pengaturan Sungai Dee. Mode operasi seperti ini adalah bentuk dari sistem kapasitansi hidraulis dari sungai tersebut.

Rekreasi

Waduk Ria Rio sebagai salah satu waduk taman, tempat rekreasi di Jakarta

Badan air yang tercipta karena waduk dapat dimanfaatkan sebagai area rekreasi seperti pemancingan, kapal bebek, dan aktivitas lainnya. Aturan khusus dapat diterapkan untuk alasan keamanan serta melindungi kualitas air dan ekologi di daerah sekitarnya. Banyak waduk kini mendukung dan mendorong rekreasi lain seperti sejarah alam, pengamatan burung, lukisan lanskap, jalan kaki dan hiking.

Keamanan

Di beberapa negara besar, konstruksi waduk diatur dalam perundang-undangan. Banyak usaha yang dilakukan untuk memperbaiki titik terlemah dari suatu bendungan, namun tujuan ini hanya meminimalisasi air yang tidak terkendali. Waduk yang tidak kuat konstruksinya akan menyebabkan air membanjiri seluruh wilayah di sekitar bendungan dengan arus yang kuat dan menimbulkan korban jiwa, seperti yang terjadi di Llyn Eigiau yang menewaskan 17 orang atau jebolnya bendungan Waduk Situ Gintung yang menewaskan 100 orang sementara 902 orang harus mengungsi dan 100 orang hilang.

Perubahan lingkungan

Berdasarkan keadaan, waduk dibuat untuk pembangkit listrik tenaga air yang memiliki efek mengurangi atau pun menambah produksi dari gas rumah kaca. Tergantung dari perawatan, jika terdapat pembusukan material tumbuhan di daerah banjir, maka bakteri anaerobik akan melepaskan gas metana dan karbon dioksida akibat pembusukan tanaman-tanaman yang telah tumbang atau mati di waduk, khususnya selama dekade pertama setelah penutupan. Hal ini akan membuat dampak pemanasan global dari bendungan meningkat jauh lebih tinggi daripada pembangkit listrik yang menghasilkan kekuatan yang sama dari bahan bakar fosil. Menurut laporan World Commission on Dams, ketika bendungan relatif besar, emisi gas rumah kaca dari reservoir bisa lebih tinggi daripada pembangkit listrik berbahan bakar minyak konvensional. Sebagai contoh, pada tahun 1990, dampak impoundment di balik Waduk Balbina di Brasil (diresmikan pada 1987) pada pemanasan global 20 kali lebih besar dari pembangkit listrik yang menghasilkan kekuatan yang sama dari bahan bakar fosil.

Limnologi

Sebenarnya banyak kemiripan dari sudut pandang limnologi antara waduk dengan danau untuk ukuran yang sebanding. Hanya saja tetap ada perbedaan signifikan di antara keduanya. Banyak waduk memiliki perbedaan akibat variasi ketinggian air sehingga membuat beberapa daerah tidak digenangi air atau sama sekali kekeringan dalam rentang waktu yang signifikan. Hal ini sangat membatasi produktivitas atau margin air sehingga akhirnya membatasi pula jenis spesies yang mampu bertahan di kondisi tersebut.

Waduk di dataran tinggi cenderung memiliki umur residensi lebih singkat dibanding danau alami, sehingga mengalami siklus nutrisi yang lebih cepat melalui badan airnya sehingga lebih mudah lenyap dari sistem. Hal ini sering dianggap sebagai sumber selisih perhitungan antara kandungan kimiawi air dengan kandungan biologisnya, dengan kecenderungan komponen biologisnya lebih mampu bergantung kepada kondisi kandungan rendah nutrisi (oligotroph) dibanding yang seharusnya terjadi dalam perhitungan kimiawi. Sementara sebaliknya, waduk di dataran rendah mengumpulkan air dari sungai-sungai yang telah kaya dengan nutrisi yang memperlihatkan karakteristik eutrofis yang tinggi dan sistem biologisnya memiliki kesempatan yang besar untuk memanfaatkan kekayaan nutrisi yang ada.

Waduk yang dalam dengan menara penyedot memiliki ketinggian berbeda bisa melepaskan air dingin dari kedalaman ke arah hilir sehingga secara signifikan mengurangi bagian hypolimnion dari air. Hal ini akan mengurangi konsentrasi fosforus yang dilepaskan saat pencampuran yang terjadi setiap tahun, dan akhirnya mengurangi produktivitas. Dinding bendungan di bagian depan waduk berlaku sebagai sudut tajam (knickpoint) dari jatuhnya air sehingga pengikisan dan pengendapan adalah dampak yang terjadi di bagian bawah dinding.

Seismisitas

Proses pengisian (pembendungan) waduk sering dikaitkan dengan reservoir-triggered seismicity (RTS) sebagai kejadian gempa yang terjadi di sekitar dinding waduk atau di dalam waduk pada masa lalu. Kejadian ini dapat dipicu oleh pengisian atau operasi waduk tersebut dan jarang terjadi jika dibandingkan dengan jumlah waduk di seluruh dunia. Dari 100 kejadian yang tercatat, beberapa contoh yang terjadi pada masa lalu antara lain Marathon Dam di Yunani (1929) sedalam 60 m dan Hoover Dam di Amerika Serikat (1935) sedalam 221 m.

Kebanyakan kejadian gempa ini terjadi di bendungan besar dan hanya menghasilkan getaran kecil. Hanya empat kejadian tercatat di atas magnitudo 6.0 (Mw) yaitu Koyna Dam di India yang terdaftar magnitudo 6.3 , sedalam 103 m (338 kaki), begitu juga dengan Kremasta Dam di Yunani 120 m (394 kaki) tercatat sebanyak magnitudo 6.3 . Yang besar lainnya adalah Kariba Dam di Zambia sedalam 122 m (400 kaki) pada magnitudo 6.25 dan Xinfengjiang Dam di Tiongkok 105 m (344 kaki) pada magnitudo 6.1 . Kebanyakan sengketa yang muncul ketika RTS terjadi adalah akibat kekurangan pengetahuan hidrogeologi pada saat gempa-gempa tersebut terjadi. Bagaimanapun, disepakati bahwa infiltrasi air ke dalam pori-pori dan berat struktur waduk memang berkontribusi pada pola RTS.

Syarat terjadinya RTS adalah adanya struktur pemicu seismik di dekat bendungan atau waduk dan struktur tersebut yang hampir gagal. Sebagai tambahan, air harus dapat menginfiltrasi stratum dari sebuah deep rock karena struktur sebuah waduk dengan kedalaman 100 m (328 kaki) pun sebenarnya hanya menghasilkan sedikit dampak ketika dibandingkan bobot mati sebuah batu pada crustal stress field yang dialokasikan pada kedalaman 10 km (6 mi) atau lebih.

Iklim mikro

Waduk dapat mengubah iklim mikro lokal, meningkatkan kelembaban dan mengurangi temperatur yang ekstrem khususnya di daerah kering. Efek seperti ini pernah diklaim oleh sejumlah perkebunan anggur di Australia karena dianggap dapat meningkatkan kualitas produksi anggur.

Daftar waduk

Berikut adalah contoh beberapa waduk yang terdapat di Indonesia:

• Waduk Pacal
• Waduk Gondang
• Waduk Bunder
• Waduk Widas
• Waduk Pluit, Pluit, Jakarta
• Waduk Barat, Jakarta
• Waduk Grogol, Jakarta
• Waduk Ria Rio, Pulogadung, Jakarta
• Waduk Cengkareng, Jakarta
• Waduk Hankam, Jakarta
• Waduk Jelambar, Jakarta
• Waduk Kali Deres, Jakarta
• Waduk Meruya, Jakarta
• Waduk Brigif, Jakarta
• Waduk Jatiluhur, Purwakarta
• Waduk Gajah Mungkur, Wonogiri
• Waduk Saguling, Kabupaten Bandung Barat

Lihat pula

• Bendungan
• Embung
• Danau
• Daftar bendungan dan waduk di Indonesia
• Daftar daerah aliran sungai di Indonesia
• Balai Pengelolaan Daerah Aliran Sungai
• Wilayah sungai