Waduk

Waduk atau reservoir (etimologi: bahasa Prancis réservoir, "wadah") adalah danau alam atau danau buatan, kolam penyimpan atau pembendungan sungai yang bertujuan untuk menyimpan air. Waduk dapat dibangun di lembah sungai pada saat pembangunan sebuah bendungan atau penggalian tanah atau teknik konstruksi konvensional seperti pembuatan tembok atau menuang beton. Istilah 'reservoir' dapat juga digunakan untuk menjelaskan penyimpanan air di dalam tanah seperti sumber air di bawah sumur minyak atau sumur air.

Waduk lembah

Bendungan juga dibangun di lembah dengan memanfaatkan topografinya dan mendapatkan air untuk waduk. Bagian pinggir lembah dimanfaatkan sebagai tembok dan bendungannya terletak di bagian yang paling sempit, yang biasanya memberikan kekuatan lebih besar dengan biaya yang lebih rendah. Di banyak tempat, pembangunan waduk lembah melibatkan pemindahan penduduk dan artifak bersejarah, 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 dan dibikin rantai seperti lembah Sungai Taff ketika 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 eskavasi 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 kontaminanan dan tingkat kekeruhannya berkurang secara alami.

Waduk pelayanan

Waduk pelayanan adalah waduk yang dibangun dekat dengan titik distribusi, dengan air yang sudah disterilkan dan 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

Di Arab, lima ribu tahun yang lalu sebuah kawah gunung berapi yang sudah tidak aktif digunakan sebagai waduk oleh petani untuk penampungan air irigasi mereka.

Pembangunan waduk buatan

Pembangunan waduk buatan sendiri umumnya dilakukan di lahan yang bebas dari jangkauan warga ataupun jauh dari kawasan keramaian. Namun, setelah selesai, fungsi waduk ini dapat digunakan untuk menarik wisatawan ataupun menjadi objek wisata. Waduk ini biasanya dibangun mengunakan semen dibagian 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.

Penyedia air langsung

Banyak sungai yang dibendung dan kebanyakan bagian sisi waduk digunakan untuk menyediakan pakan air baku instalasi pengolahan air yang mengirim air minum melalui pipa-pipa air. Waduk tidak hanya menahan air sampai tingkat yang dibutuhkan, waduk juga dapat menjadi bagian pertama dalam proses pengolahan air. Waktu ketika air ditahan sebelum dikeluarkan dikenal sebagai waktu retensi. Ini 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 limnologis dalam danau beriklim sedang menghasilkan stratifikasi suhu di dalam badan air yang cenderung membagi kedalam beberapa elemen seperti mangan dan fosfor kedalam 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.

Hidroelektrisitas

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 kerika permintaan listrik rendah dan kemudian menggunakan air yang tersimpan untuk membangkitkan elektrisitas dengan melepas air yang tersimpan kedalam waduk tingkat rendah ketika permintaan listrik tinggi. Sistem seperti ini disebut skema pump-storage.

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 hidrolis dari sungai tersebut.

Rekreasi

Badan air yang tercipta karena waduk seringkali bisa memfasilitasi rekreasi seperti pemancingan, kapal boat, dan aktivitas lainnya. Aturan-aturan khusus bisa diterapkan untuk alasan keamanan dan melindungi kualitas air dan ekologi di daerah sekitarnya. Banyak waduk kini mendukung dan mendorong rekreasi yang lebih informal dan tidak terlalu berstrukur seperti sejarah alam, pengamatan burung, lukisan lanskap, jalan kaki dan hiking, serta juga sering memberikan papan informasi dan materi interpretasi untuk penggunaan manfaat secara lebih bertanggung jawab.

Keamanan

Di beberapa negara besar, 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 Waduk Situ Gintung yang menewaskan 100 orang sementara 902 orang harus mengungsi dan 100 orang hilang.

Perubahan lingkungan

Berdasarkan keadaan, waduk dibuat untuk generasi hidro-elektrik juga dapat mengurangi atau menambah produksi bersih dari gas rumah kaca. Peningkatannya dapat terjadi jika terdapat pembusukan material tumbuhan di daerah banjir di anaerobik melepaskan lingkungan (metana dan karbon dioksida).
Siswa dari Institut Nasional untuk penelitian dari Amazon menemukan bahwa waduk hidroelektrik melepas karbondioksida dalam jumlah besar akibat membusuknya pohon-pohon yang telah tumbang di waduk, khususnya selama dekade pertama setelah penutupan. Hal ini 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 Balbina Dam 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 waku 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 mmanfaatkan kekayaan nutrisi yang ada.
Waduk yang dalam dengan menara penyedot berketinggian 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, contoh-contoh yang terjadi pada masa lalu antara lain Marathon Dam di Yunani (1929) sedalam 60 m (197 kaki) dan Hoover Dam di AS (1935) sedalam 221 m (725 kaki).
Kebanyakan kejadian gempa ini terjadi di bendungan besar danhanya menghasilkan getaran kecil. Hanya empat kejadian tercatat di atas 6.0-magnitude (Mw) yaitu Koyna Dam di India yang terdaftar Mw of 6.3, sedalam 103 m (338 kaki), begitu juga dengan Kremasta Dam di Yunani 120 m (394 kaki) tercatat sebanyak 6.3-Mw. Yang besar lainnya adalah Kariba Dam di Zambia sedalam 122 m (400 kaki) pada 6.25-Mw dan Xinfengjiang Dam di China 105 m (344 kaki) pada 6.1-Mw. 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 sruktur 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 dilokasikan 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.