Evaluasi Jaringan Sistem Penyediaan Air Bersih Di PDAM Kota Lubuk Pakam

EVALUASI JARINGAN SISTEM PENYEDIAAN AIR BERSIH DI PDAM KOTA LUBUK PAKAM

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Memenuhi Ujian Sarjana Teknik Sipil

AHMAD SAFII 080404018

DISETUJUI OLEH: DOSEN PEMBIMBING

Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012

NIP. 19660417 199303 1 004

ABSTRAK

Suplai air bersih pada area kota Lubuk Pakam dikelola seluruhnya oleh pihak PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang, PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang berdiri pada Agustus 1999. Jaringan pemipaan distribusinya sendiri masih mengandalkan jaringan pemipaan yang lama dan hanya dilakukan penggantian terhadap beberapa jaringan pipa yang telah rusak. Air bersih yang didistribusikan ke rumah penduduk diberikan berdasarkan jumlah pelanggan suatu wilayah tersebut. Tujuan penelitian ini untuk menganalisa jaringan sistem penyediaan air bersih pada area kota Lubuk Pakam yang ada dengan cara pemodelan menggunakan software ALEID X 2004.

Tahapan-tahapan dalam penyelesaian tugas akhir ini yaitu terlebih dahulu mengumpulkan data yang dibutuhkan baik primer dan sekunder. Kemudian menghitung banyaknya penduduk yang ada di area pemukiman tersebut.. Tahapan berikutnya adalah menghitung kebutuhan air pada tiap titik layanan pada area pemukiman dan menghitung kebutuhan air pelanggan perjam. Dari data yang ada dan dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, kemudian dilakukan pemodelan dan analisa dengan menggunakan software ALEID X 2004. Setelah itu hasil analisa ALEID tersebut di evaluasi dengan metode Hardy Cross dengan mengambil sampel loop dalam jaringan pemipaan.

Berdasarkan hasil perhitungan didapat bahwa total pemakaian air sebesar 208299 m3/bulan, produksi air yang dikeluarkan adalah 264251 m3/bulan dan total pemakaian air tiap pelanggan adalah 0.045 m3/jam/pelanggan. Besarnya kebutuhan pada saat jam puncak terjadi pada pukul 07.00, kebutuhan air tertinggi sebesar 588,70 m3/jam berdasarkan pola penggunaan air selama 24 jam pada pemodelan menggunakan software ALEID X 2004. Pipa yang dipakai adalah jenis pipa PVC dengan diameter pipa utama 6’’, 8’’, 10’’ dan 12’’ (inchi).

Dari penelitian ini disimpulkan bahwa hasil analisa menggunakan software ALEID X 2004 sudah dapat mewakili perhitungan secara manual. Hal ini disimpulkan setelah dilakukan evaluasi hasil analisa ALEID X 2004 dengan menggunakan EPANET dan metode Hardy Cross pada contoh loop di wilayah 2 dan wilayah 5 pada daerah distribusi yang dianggap dapat mewakili kondisi perhitungan seluruh loop yang ada. Headloss yang terjadi pada jaringan pipa cukup besar yaitu 48,04 m, kecepatan maksimum pada pipa sebesar 2,31 m/s dan debit maksimum sebesar 0,164 m3/s. Head pompa setelah dilakukan evaluasi terhadap diameter pipa juga dapat diturunkan 55 meter menjadi 53,25 meter. Dengan adanya penggunaan meteran air pada area Lubuk Pakam semakin meningkatkan kesadaran konsumen dalam hal penghematan penggunaan air bersih.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Adapun judul dari Tugas Akhir ini adalah “EVALUASI JARINGAN SISTEM PENYEDIAAN AIR BERSIH DI PDAM KOTA LUBUK PAKAM”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (SI) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Penulis hanya dapat mengucapkan terima kasih atas segala jerih payah, motivasi dan doa yang diberikan hingga penulis dapat menyelesaikan studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, terutama kepada :

1. Ayahanda Jumari, Ibunda Legiatik, Adinda Suci lestari dan Fitri yang selalu mendukung, membimbing, dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, MSc, selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Faisal, ST,MT selaku Dosen Pembimbing II yang berperan penting sebagai orang tua bagi penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis hingga selesainya Tugas Akhir ini.

3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Syahrizal ST,MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Ir. Boas Hutagalung, MSc, Bapak Ivan Indrawan, ST,MT, Bapak Zaid Perdana, ST, MT, selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Bapak/Ibu Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Abang/Kakak pegawai Jurusan Kak Lince, Bg Zul, Bg Edi, Bg Amin, Kak Dina.

7. Bapak Nasib selaku pementor sekaligus guru privat penulis, yang telah memberikan ilmu tentang PDAM dan program ALEID.

8. Abang/Kakak stambuk ’05 (Bg Faiz, Bg Bibi, Bg Nasrul, Bg Widi, Bg Jevri, Bg Beni, Bg Bantam, Bg Bede, Kak Rhini, Kak Enny,dll), Abang/Kakak stambuk ’06, ’07 (Kak Afni, Kak Irin, Bg Andi, Bg Dhany, Bg Saki, Bg Juangga, Bg Icwan, Bg Alfri, dll).

9. Para asisten Lab. Hidrolika (Bg Fauzi, Bg Maulana, Kak Vina, Imam, Aris, Zhazha, Yusuf, Maulana), temen-temen seperjuangan ’08 (Khatab, Berry, Sidik, Ica, Eci, Ratih, Ade, Ayu, Dini, Roby, Gali,Fadhlan, Dedi, Arifin, Al, Muazzi, dll).

Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan penulis ucapkan terima kasih.

Medan,

DAFTAR ISI

ABSTRAK...i

KATA PENGANTAR...ii

DAFTAR ISI...iv

DAFTAR GAMBAR...viii

DAFTAR TABEL...xi

DAFTAR SIMBOL...xiii

BAB I PENDAHULUAN...1

1.1 Latar Belakang...1

1.2 Tujuan Penulisan...3

1.3 Manfaat Penulisan...3

1.4 Batasan Masalah...3

1.5 Metodologi Penelitian...4

1.6 Sistematika Penulisan...8

BAB II TINJAUAN PUSTAKA...10

2.1 Umum...10

2.2 Definisi Air Bersih...11

2.3 Persyaratan Dalam Penyediaan Air Bersih...12

2.3.1 Persyaratan Kualitas...12

2.3.2 Persyaratan Kuantitas (Debit)...13

2.3.3 Persyaratan Kontinuitas...13

2.3.4 Persyaratan Tekanan Air...14

2.4 Sumber Air...15

2.5.2 Sistem Pengaliran Air Bersih...19

2.6 Sistem dan Komposisi Sistem Penyediaan Air Minum...20

2.6.1 Sistem Penyediaan Air Minum...20

2.6.2 Komposisi Sistem Penyediaan Air Minum...20

2.7 Studi Kebutuhan Air Bersih...22

2.7.1 Kebutuhan Domestik...24

2.7.2 Kebutuhan Non Domestik...26

2.7.3 Kehilangan Air...28

2.7.4 Fluktuasi Kebutuhan Air...29

2.8 Konsep Dasar Aliran Fluida...29

2.9 Mekanisme Aliran Dalam Pipa...31

2.9.1 Pipa yang Dihubungkan Seri...31

2.9.2 Pipa yang Dihubungkan Paralel...32.

2.10 Sistem Jaringan Pipa...34

2.11 Penggunaan Software ALEID X 2004...36

2.11.1 Pengenalan Software ALEID X 2004...36

2.11.2 Langkah-langkah Menggunakan ALEID X 2004...37

2.11.3 Model Jaringan ALEID...39

BAB III METODOLOGI PENELITIAN...54

3. 1 Pengumpulan Data ...55

3. 2 Analisa Data…...56

BAB IV GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN...60

4.1 Sejarah Singkat PDAM Tirtanadi...60

4.2 Visi dan Misi PDAM Tirtanadi...63

4.2.1 Visi PDAM Tirtanadi...63

4.3 PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang...64

4.3.1 Sejarah Singkat PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang...64

4.3.2 Sumber Air Baku dan Kapasitas Produksi...65

4.3.3 Daerah Pelayanan...65

4.3.4 Jenis dan Jumlah Pelanggan...69

4.4 Profil Kecamatan Lubuk Pakam...69

4.4.1 Letak dan Geografis...69

4.4.2 Kependudukan...71

4.4.3 Mata Pencaharian...73

4.4.4 Skala Industri...74

4.4.5 Sarana Perhubungan...76

4.4.6 Kesejahteraan Penduduk Berdasarkan Tipe Bangunan Perumahan...77

BAB V DATA DAN PEMBAHASAN...79

5.1 Menghitung Jumlah Pelanggan...79

5.2 Menghitung Kebutuhan Air Pelanggan...82

5.3 Pemodelan Jaringan Dengan ALEID X 2004...84

5.4 Analisa Data Masukan...88

5.4.1 Penentuan Faktor Pengali Per Jam...88

5.4.2 Penentuan Faktor Pengali Per Hari...93

5.4.3 Pipa...95

5.4.4 Katup...96

5.4.5 Pompa...97

5.4.6 Reservoir...98

5.5 Memasukkan Kebutuhan Air Per Node...98

5.6 Hasil Pemodelan ALEID X 2004...101

5.6.1 Hasil Pemodelan ALEID X 2004 (Eksisting)...101

5.7 Evaluasi Hasil Pemodelan ALEID X 2004 Dengan EPANET Dan Metode

Hardy Cross...105

5.7.1 Perhitungan EPANET Pada Loop Wilayah 2 Dan 5...106

5.7.2 Perhitungan Hardy Cross Pada Loop Wilayah 2 Dan 5...109

5.8 Evaluasi Jaringan Pemipaan...117

5.8.1 Evaluasi Diameter Pipa...117

5.8.2 Evaluasi Head Pompa...121

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN...124

6.1 Kesimpulan...124

6.2 Saran...125

DAFTAR PUSTAKA...127 LAMPIRAN A PETA LOKASI ... LAMPIRAN B GAMBAR DAN GRAFIK HASIL PEMODELAN ALEID X 2004 PADA JAM PUNCAK ... LAMPIRAN C TABEL HASIL PEMODELAN ALEID X 2004 PADA JAM PUNCAK ... LAMPIRAN D DATA TEKANAN AIR, PEMAKAIAN AIR, DAN OPERASI

POMPA ... LAMPIRAN E FOTO DOKUMENTASI ... LAMPIRAN F SURAT PENGANTAR DARI FAKULTAS ... LAMPIRAN G SURAT PENGANTAR DARI PDAM TIRTANADI MEDAN ...

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kaitan Hubungan Antara Unsur-Unsur Fungsional Dari Suatu Sistem

Penyediaan Air Kota...21

Gambar 2.2 Aliran Steady dan Seragam...30

Gambar 2.3 Pipa yang Dihubungkan Seri...31

Gambar 2.4 Pipa yang Dihubungkan Secara Parallel...32

Gambar 2.5 Contoh Suatu Sistem Jaringan Pipa...34

Gambar 2.6 Memasukkan Data Umum Pada Node...37

Gambar 2.7 Memasukkan Nilai Kebutuhan Air Pada Node...38

Gambar 2.8 Hubungan Antar Komponen Fisik Dalam ALEID X 2004...39

Gambar 2.9 Properties Editor untuk input data pada Junction...41

Gambar 2.10 Input Data Umum Pada Reservoir...42

Gambar 2.11 Properties Editor Untuk Input Data Pada Reservoir...43

Gambar 2.12 Properties Editor Untuk Input Data Pada Pipa...44

Gambar 2.13 Input Data Umum Pada Reservoir...47

Gambar 2.14 Propertis Editor Untuk Input Data Pada Pompa...48

Gambar 2.15 Propertis Editor Untuk Input Data Pada Katup...49

Gambar 4.1 Peta Kecamatan Lubuk Pakam...70

Gambar 5.1 Skema Jaringan Pipa Dalam Bentuk Autocad...85

Gambar 5.2 Skema Jaringan Pipa Utama Dalam Bentuk Autocad...86

Gambar 5.3 Skema Jaringan Pipa Utama Dalam Bentuk ALEID X 2004...87

Gambar 5.4 Memasukkan Nilai Faktor Pengali Perjam...93

Gambar 5.5 Memasukkan Nilai Faktor Pengali Perhari...94

Gambar 5.6 Pipa PVC 6’’ (inchi)...95

Gambar 5.7 Gate Valve (Diameter 250 mm)...96

Gambar 5.8 Pompa Distribusi...97

Gambar 5.9 Reservoir...98

Gambar 5.10 Peta Wilayah 4...99

Gambar 5.11 Peta Wilayah 4 Dalam Bentuk ALEID X 2004...99

Gambar 5.12 Nilai Tekanan Pada Skema Jaringan Pemipaan (Eksisting)...102

Gambar 5.13 Nilai Tekanan Pada Skema Jaringan Pemipaan (Evaluasi)...103

Gambar 5.14 Skema Jaringan Pada Wilayah 2...106

Gambar 5.15 Skema Jaringan Pada Wilayah 5...108

Gambar 5.16 Sampel Loop Pada Wilayah 2...109

Gambar 5.18 Loop Pada Wilayah 5...112 Gambar 5.19 Besar Masing-Masing Debit Asumsi Pada Jaringan Perpipaan...113

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Unsur-Unsur Fungsional Dari Sistem Penyediaan Air Minum...21 Tabel 2.2 Penggunaan Air Rata-Rata Untuk Rumah Tangga...25 Tabel 2.3 Rata-Rata Kebutuhan Air Per Orang Per Hari (soufyan moh.

Noerbambang & takeo morimura, 2005)...26

Tabel 2.4 Koefisien Kekasaran Untuk Berbagai Jenis Pipa...46 Tabel 2.5 Penggunaan Pattern Demand Pada ALEID X 2004...52 Tabel 4.1 Pembagian Wilayah Distribusi PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang...66 Tabel 4.2 Luas Wilayah (Km2) dan Penggunaan Lahan (Hektar)...70 Tabel 4.3 Luas Desa/Kelurahan, Jumlah Penduduk dan Kepadatan Penduduk Per Km2 di Kecamatan Lubuk Pakam...72

Tabel 4.4 Penduduk Menurut Jenis Kelamin dan Kepadatan Penduduk di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang...72 Tabel 4.5 Mata Pencaharian Penduduk di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli

Serdang...73 Tabel 4.6 Skala Industri Penduduk di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli

Serdang...74

Tabel 4.7 Tenaga Kerja Skala Industri di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang...75 Tabel 4.8 Sarana Jalan di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang...76

Tabel 4.9 Jenis Kendaraan Angkutan di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang...77

Tabel 4.10 Bangunan Rumah Penduduk Menurut Tipe dan Jenis Perumahan di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang...78

Tabel 5.1 Pembagian Wilayah dan Jumlah Pelanggan PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang...79

Tabel 5.2 Pemakaian Air Per Wilayah...82

Tabel 5.3 Total Pemakaian Air Perjam...89

Tabel 5.4 Selisih Pemakaian Air Perjam Selama 24 Jam...90

Tabel 5.5 Nilai Faktor Pengali Selama 24 Jam...92

Tabel 5.6 Nilai Faktor Pengali Selama Seminggu...93

Tabel 5.7 Hasil Debit yang Mengalir Pada Pipa (EPANET)...107

Tabel 5.8 Hasil Debit Yang Mengalir Pada Pipa (EPANET)...108

Tabel 5.9 Hasil Debit Yang Mengalir Pada Pipa (Hardy Cross)...111

Tabel 5.10 Hasil Debit Yang Mengalir Pada Pipa (Hardy Cross)...114

Tabel 5.11 Selisih Antara ALEID X 2004 Dan EPANET. ...115

Tabel 5.12 Selisih Antara ALEID X 2004 Dan Hardy Cross. ...116

Tabel 5.13 Selisih Antara EPANET Dan Hardy Cross. ...116

Tabel 5.14 Hasil Evaluasi Diameter Pipa...121

DAFTAR SIMBOL

Q = Debit/laju aliran dalam pipa (m3/dtk)

A = luas penampang aliran (m2)

V = kecepatan aliran (m/s)

hf = kerugian gesekan dalam pipa (m)

L = panjang pipa (m)

C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams

d = diameter dalam pipa (m)

g = percepatan gravitasi (m2/s)

k = koefisien kerugian (dari lampiran koefisien minor losses peralatan pipa)

n = Koefisien kekasaran Manning

f = Faktor Gesekan

A = Luas penampang (m2)

γ 1

2 P

P −

= perbedaan head tekanan (m)

γ = Berat jenis air (9810 N/ m3)

Z2 – Z1 = perbedaan head statis (m)

Re = Bilangan Reynold

V1 = Kecepatan pada titik awal (m/s)

ABSTRAK

Suplai air bersih pada area kota Lubuk Pakam dikelola seluruhnya oleh pihak PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang, PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang berdiri pada Agustus 1999. Jaringan pemipaan distribusinya sendiri masih mengandalkan jaringan pemipaan yang lama dan hanya dilakukan penggantian terhadap beberapa jaringan pipa yang telah rusak. Air bersih yang didistribusikan ke rumah penduduk diberikan berdasarkan jumlah pelanggan suatu wilayah tersebut. Tujuan penelitian ini untuk menganalisa jaringan sistem penyediaan air bersih pada area kota Lubuk Pakam yang ada dengan cara pemodelan menggunakan software ALEID X 2004.

Tahapan-tahapan dalam penyelesaian tugas akhir ini yaitu terlebih dahulu mengumpulkan data yang dibutuhkan baik primer dan sekunder. Kemudian menghitung banyaknya penduduk yang ada di area pemukiman tersebut.. Tahapan berikutnya adalah menghitung kebutuhan air pada tiap titik layanan pada area pemukiman dan menghitung kebutuhan air pelanggan perjam. Dari data yang ada dan dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, kemudian dilakukan pemodelan dan analisa dengan menggunakan software ALEID X 2004. Setelah itu hasil analisa ALEID tersebut di evaluasi dengan metode Hardy Cross dengan mengambil sampel loop dalam jaringan pemipaan.

Berdasarkan hasil perhitungan didapat bahwa total pemakaian air sebesar 208299 m3/bulan, produksi air yang dikeluarkan adalah 264251 m3/bulan dan total pemakaian air tiap pelanggan adalah 0.045 m3/jam/pelanggan. Besarnya kebutuhan pada saat jam puncak terjadi pada pukul 07.00, kebutuhan air tertinggi sebesar 588,70 m3/jam berdasarkan pola penggunaan air selama 24 jam pada pemodelan menggunakan software ALEID X 2004. Pipa yang dipakai adalah jenis pipa PVC dengan diameter pipa utama 6’’, 8’’, 10’’ dan 12’’ (inchi).

Dari penelitian ini disimpulkan bahwa hasil analisa menggunakan software ALEID X 2004 sudah dapat mewakili perhitungan secara manual. Hal ini disimpulkan setelah dilakukan evaluasi hasil analisa ALEID X 2004 dengan menggunakan EPANET dan metode Hardy Cross pada contoh loop di wilayah 2 dan wilayah 5 pada daerah distribusi yang dianggap dapat mewakili kondisi perhitungan seluruh loop yang ada. Headloss yang terjadi pada jaringan pipa cukup besar yaitu 48,04 m, kecepatan maksimum pada pipa sebesar 2,31 m/s dan debit maksimum sebesar 0,164 m3/s. Head pompa setelah dilakukan evaluasi terhadap diameter pipa juga dapat diturunkan 55 meter menjadi 53,25 meter. Dengan adanya penggunaan meteran air pada area Lubuk Pakam semakin meningkatkan kesadaran konsumen dalam hal penghematan penggunaan air bersih.

BAB I PENDAHULUAN I.1 LATAR BELAKANG

Sistem distribusi air bersih umumnya merupakan suatu jaringan pemipaan yang tersusun atas sistem pipa, pompa, reservoir dan perlengkapan lainnya. Sistem penyediaan air bersih yang kompleks sering sekali bermasalah dalam distribusi debit dan tekanan yang berkaitan dengan kriteria hidrolis yang harus terpenuhi dalam sistem pengaliran air bersih.

Sistem penyediaan air bersih di Kota Lubuk Pakam di kelolah oleh PDAM Tirtanadi cabang Deli Serdang. Air diproses di WTP dan didistribusikan kepada pelanggan-pelangggan PDAM. Pada proses pendistribusiannya dilakukan pengukuran terhadap penggunaan air pada tiap-tiap rumah di seluruh area perumahan tersebut, sehingga dapat ditentukan kebutuhan air pada tiap-tiap titik layanan di area tersebut.

Oleh karena sistem pendistribusian air bersih kepada pelanggan merupakan hal yang penting, dan kita sebagai manusia tidak lepas dari kebutuhan akan air bersih maka diperlukan evaluasi terhadap jaringan sistem penyediaan air bersih yang ada di Kota Lubuk Pakam, terutama sistem jaringan pipa distribusinya. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kendala-kendala yang terjadi pada jaringan pipa distribusinya dalam rangka untuk optimalisasi pasokan air ke konsumen.

Suatu model sistem jaringan pipa distribusi air melibatkan pengetahuan yang menyangkut persamaan-persamaan dalam hidrolika saluran tertutup. Persamaan dasar yang terkait dengan hidrolika ini adalah persamaan kontinuitas, kekekalan energi dan kehilangan tekanan (headloss). Untuk menganalisa sistem jaringannya dapat diselesaikan dengan manual, namun untuk jaringan yang kompleks perangkat lunak seperti ALEID X 2004 dan EPANET akan sangat membantu.

Dalam penelitian ini digunakan software ALEID X 2004 untuk menganalisa sistem jaringan pemiipaan distribusi air bersih. Program ALEID X 2004 digunakan karena mempunyai hasil visualisasi yang lebih baik dari program EPANET yang biasa digunakan, selain itu juga penulis ingin memperkenalkan suatu software baru di bidang air dalam sistem jaringan pipa.

Untuk mendapatkan hasil yang akurat dan dapat diterima untuk perhitungan-perhitungan hidrolika tertutup pada pipa, penulis akan membandingkan hasil ALEID X 2004 ini dengan EPANET sebagai perwakilan dari suatu software dan perhitungan

Hardy Cross sebagai perwakilan dari perhitungan manualnya dengan mengambil suatu sampel loop jaringan pipa yang mewakili jaringan lainnya.

I.2 TUJUAN PENULISAN

Tujuan dari penulisan ini adalah mengevaluasi jaringan sistem penyediaan air bersih di PDAM Kota Lubuk Pakam. Parameter utama yang perlu dievaluasi adalah debit, tekanan, dan headloss.

I.3 MANFAAT PENULISAN

Dengan adanya penelitian ini diharapkan menambah pengetahuan dan wawasan akan jaringan pipa air bersih bagi mahasiswa teknik sipil dan pembaca. Tugas Akhir ini diharapkan dapat memberikan masukan kepada pihak PDAM Kota Lubuk Pakam dalam hal pengelolaan air bersih yang lebih baik.

I.4 BATASAN MASALAH

Agar pembahasan tidak terlalu luas sehingga dapat mengaburkan masalah yang sebenarnya maka perlu dibuat batasan masalah. Adapun permasalahan yang akan dibahas antara lain:

1. Jaringan pipa yang dianalisa adalah jaringan pipa utama atau primer. 2. Jumlah pelanggan dihitung berdasarkan wilayah distribusi. Ada 11

3. Analisa jaringan pipa menggunakan program ALEID X 2004 yang dicek kembali dengan EPANET dan metode Hardy Cross (pada contoh jaringan yang mewakili).

4. Parameter utama yang dianalisa adalah debit rata-rata, tekanan dan

headloss.

I.5 METODOLOGI PENELITIAN

Metodologi yang digunakan untuk mengolah data dalam penulisan ini adalah metode kuantitatif deskriptif, yaitu metode perhitungan dan penjabaran hasil pengolahan data lapangan dari lokasi yang ditinjau. Penelitian dilakukan sesuai urutan di bawah ini:

1. Studi Literatur

Rumusan-rumusan serta konsep-konsep teoritis dari berbagai literatur dipelajari dan dipahami agar landasan teoritis terpenuhi dalam mengembangkan konsep penelitian evaluasi jaringan sistem penyediaan air bersih di PDAM Kota Lubuk Pakam. Hal ini akan memudahkan untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang menentukan dari masalah air bersih dan pemipaan.

2. Pengumpulan Data

Pengumpulan data dalam penelitian ini meliputi: A. Data Primer

Data Primer adalah data yang diperoleh dengan pengamatan langsung di lapangan seperti tinjauan ke sumber air yaitu sungai, intake, operasional pompa dan pipa.

Secara umum pengertian data primer adalah data yang diperoleh dari sumber pertama/sumber data atau data yang dikumpulkan peneliti secara langsung melalui obyek penelitian dan data ini biasanya belum diolah seperti tinjauan ke sumber air yaitu sungai. Disini peneliti melihat keadaan sungai, intake, pompa dan pipa pada waktu beroperasi dalam mengalirkan air bersih ke pipa-pipa masyarakat. Serta mengetahui cara kerja dari operasional pompa dan pipa. Untuk jaringan pipa, peneliti didampingi mentor lapangan melihat jalur pipa air bersih.

B. Data Sekunder

Data sekunder adalah data yang mendukung penelitian dan memberikan gambaran umum tentang hal-hal yang mencakup penelitian. Pengumpulan data sekunder didapatkan melalui instansi-instansi yang terkait dalam permasalahan ini, seperti jurnal, buku literatur, internet dan PDAM Kota Lubuk Pakam. Secara umum pengertian data sekunder adalah data yang diperoleh

Dari PDAM Kota Lubuk Pakam peneliti mendapatkan data berupa antara lain dari laporan informasi, jumlah pelanggan, rata-rata pemakaian, tekanan air, sumber air masuk, pemakaian air pada jam puncak, panjang pipa, diameter pipa dan skema jaringan pipa. Serta data-data lain jika diperlukan.

3. Pengolahan Data

Setelah semua data yang dibutuhkan diperoleh, langkah selanjutnya adalah pengolahan data. Data-data yang diperoleh dari hasil survei lapangan di PDAM Kota Lubuk Pakam akan dievaluasi sistem jaringan pipa distribusi air bersihnya dengan menggunakan persamaan rumus dari

Darcy Weisbach untuk perhitungan kehilangan air, dan untuk analisa jaringan pipa menggunakan program ALEID X 2004. Persamaan Darcy Weibach adalah

...1.1 di mana: hf adalah kehilangan head akibat gesekan (m), f adalah faktor gesekan, d adalah diameter dalam pipa (m), L adalah panjang pipa (m), v adalah kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/dtk), dan g adalah percepatan gravitasi (m/dtk2).

Faktor gesekan (f) dapat dicari dengan menggunakan diagram Moody. Penjelasan lainnya dapat dilihat dalam penelitian ini.

4. Analisa Data

Dari hasil pengolahan, akan dilakukan analisa data sehingga dapat diperoleh kesimpulan akhir yang berarti. Beberapa analisa tersebut berupa:

a. Debit yang dibutuhkan

Data ini berguna untuk mengetahui berapa jumlah air bersih yang dibutuhkan konsumen pada saat ini.

b. Debit yang dibutuhkan berdasarkan pola jam-jaman

Data ini berguna untuk mengetahui jumlah air bersih yang dibutuhkan konsumen pada jam-jam tertentu.

c. Arah dan kecepatan aliran

Data arah dan kecepatan aliran ini berguna untuk perencanaan ulang pipa.

d. Analisa jaringan

Data ini dibuat dengan program ALEID X 2004 dan dilakukan evaluasi dengan mengambil satu sampel yang membentuk loop pada jaringan yang mewakili keseluruhan jaringan pipa distribusi dengan EPANET dan metode Hardy Cross.

5. Kesimpulan dan Rekomendasi

Penarikan kesimpulan dapat dilakukan setelah hasil pengolahan data diperoleh, ditambah dengan uraian dan informasi yang diperoleh di lapangan.

I.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Adapun sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah:

1. Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas latar belakang masalah, maksud dan tujuan penelitian, ruang lingkup atau batasan pembahasan, metodologi penulisan serta sistematika penulisan tugas akhir ini.

2. Tinjauan Pustaka

Pada bab ini akan diuraikan berbagai literature yang berkaitan dengan penelitian/pembahasan. Di dalamnya termasuk paparan tentang air bersih, pemipaan, pompa serta rumus-rumus yang berkaitan dengan judul tugas akhir ini.

3. Metodologi Penelitian

Bab ini akan menguraikan apa dan bagaimana metode yang akan digunakan dalam penelitian ini.

4. Gambaran Umum Lokasi Penelitian

Bab ini mendeskripsikan tentang gambaran umum lokasi penelitian, kondisi umum dari lokasi penelitian yang meliputi batas dan letak administratif, kependudukan, perekonomian, kondisi topografi, klimatologis, kondisi umum pelayanan air bersih.

5. Data dan Pembahasan

Bab ini akan memaparkan hasil penelitian dan analisa tentang hasil pemodelan ALEID X 2004 pada jaringan sistem penyediaan air bersih di lokasi penelitian.

6. Kesimpulan dan Saran

Pada bab ini akan ditampilkan kesimpulan dari penelitian yang dilakukan penulis di dalam Tugas Akhir ini, serta saran-saran yang diharapkan dapat menjadi poin tambahan bagi proses pengelolahan air bersih yang lebih baik.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Air adalah kebutuhan dasar untuk kehidupan manusia, terutama untuk digunakan sebagai air minum, memasak makanan, mencuci, mandi dan kakus. Ketersediaan sistem penyediaan air bersih merupakan bagian yang selayaknya diprioritaskan untuk memenuhi kebutuhan masyarakat baik di perkotaan maupun pedesaan. Hingga saat ini penyediaan oleh pemerintah menghadapi keterbatasan, baik sumber daya manusia maupun sumber daya lainnya.

Pelayanan air bersih di perkotaan di Indonesia sampai tahun 2000 baru mencapai 39% atau 33 juta penduduk, dan di pedesaan baru menjangkau 8% atau 9 juta penduduk, sehingga keseluruhan baru mencapai 47% atau 42 juta penduduk Indonesia. Keadaan ini berarti menggambarkan bahwa pelayanan air bersih belum dirasakan merata dan dinikmati oleh sebagian besar masyarakat. Sebagian besar masyarakat masih menggunakan air sungai, danau, sumber-sumber air, atau hanya mengandalkan air hujan.

Untuk di daerah perkotaan, pada umumnya sumber air bakunya dari sungai, yang makin hari tercemar oleh ulah masyarakat sendiri dengan membuang sampah sembarangan dan juga dari banyak barang bekas rumah tangga, pabrik dan lainnya. Selain itu juga dihadapkan kepada perubahan lingkungan yang dilakukan oleh manusia, di antaranya rawa, kolam, danau dan sungai yang diurug, serta penggunaan daerah resapan air untuk bangunan dan juga banyak kawasan tadah hujan berupa hutan terganggu.

Dengan keadaan yang demikian kemudian dihadapkan kepada kebutuhan air bersih yang meningkat karena penggunaan dan pertumbuhan penduduk, perlu ada upaya yang menyeluruh. Air bersih secara umum diartikan sebagai air yang layak untuk dijadikan air baku bagi air minum. Dengan kelayakan ini terkandung pula pengertian layak untuk mandi, cuci dan kakus.

Sebagai air yang layak untuk diminum, tidak diartikan bahwa air bersih itu dapat diminum langsung, artinya masih perlu dimasak atau direbus hingga mendidih. Sebagai air yang layak dipergunakan untuk pemenuhan kebutuhan hal tersebut di atas, diperlukan upaya penyediaan air bersih. Penyediaan air bersih hendaknya memperhatikan sumber, kualitas dan kuantitasnya. Sumber air bersih merupakan pemasok air bersih, oleh karena itu perlu dan harus diupayakan menjaga keberadaan dan keberlanjutannya. Sedangkan kualitas merupakan hal yang penting bagi kesehatan dan kuantitas penting bagi pencukupan jumlah pasokan air bersih.

2.2 Definisi Air Bersih

Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan akan menjadi air minum setelah dimasak terlebih dahulu. Sebagai batasannya, air bersih adalah air yang memenuhi persyaratan bagi sistem penyediaan air minum. Adapun persyaratan yang dimaksud adalah persyaratan dari segi kualitas air yang meliputi kualitas fisik, kimia, biologi, dan radiologis, sehingga apabila dikonsumsi tidak menimbulkan efek samping.

2.3 Persyaratan Dalam Penyediaan Air Bersih 2.3.1 Persyaratan Kualitas

Persyaratan kualitas menggambarkan mutu dari air baku air bersih. persyaratan kualitas air bersih adalah sebagai berikut :

1. Persyaratan fisik

Secara fisik air bersih harus jernih, tidak berbau dan tidak berasa. Selain itu juga suhu air bersih sebaiknya sama dengan suhu udara atau kurang lebih 250 C, dan apabila terjadi perbedaan maka batas yang diperbolehkan adalah 250 C ± 300 C.

2. Persyaratan kimiawi

Air bersih tidak boleh mengandung bahan-bahan kimia dalam jumlah yang melampaui batas. Beberapa persyaratan kimia antara lain adalah : pH, total solid, zat organik, CO2 agresif, kesadahan, kalsium (Ca), besi (Fe), mangan (Mn), tembaga (Cu), seng (Zn), chlorida (Cl), nitrit, flourida (F), serta logam.

3. Persyaratan bakteriologis

Air bersih tidak boleh mengandung kuman patogen dan parasitik yang mengganggu kesehatan. Persyaratan bakteriologis ini ditandai dengan tidak adanya bakteri E. coli atau fecal coli dalam air.

4. Persyaratan radioaktifitas

Persyaratan radioaktifitas mensyaratkan bahwa air bersih tidak boleh mengandung zat yang menghasilkan bahan-bahan yang mengandung radioaktif, seperti sinar alfa, beta dan gamma.

2.3.2 Persyaratan Kuantitas (Debit)

Persyaratan kuantitas dalam penyediaan air bersih adalah ditinjau dari banyaknya air baku yang tersedia. Artinya air baku tersebut dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan sesuai dengan kebutuhan daerah dan jumlah penduduk yang akan dilayani. Persyaratan kuantitas juga dapat ditinjau dari standar debit air bersih yang dialirkan ke konsumen sesuai dengan jumlah kebutuhan air bersih. Kebutuhan air bersih masyarakat bervariasi, tergantung pada letak geografis, kebudayaan, tingkat ekonomi, dan skala perkotaan tempat tinggalnya.

2.3.3 Persyaratan Kontinuitas

Air baku untuk air bersih harus dapat diambil terus menerus dengan fluktuasi debit yang relatif tetap, baik pada saat musim kemarau maupun musim hujan. Kontinuitas juga dapat diartikan bahwa air bersih harus tersedia 24 jam per hari, atau setiap saat diperlukan, kebutuhan air tersedia. Akan tetapi kondisi ideal tersebut hampir tidak dapat dipenuhi pada setiap wilayah di Indonesia, sehingga untuk menentukan tingkat kontinuitas pemakaian air dapat dilakukan dengan cara pendekatan aktifitas konsumen terhadap prioritas pemakaian air. Prioritas pemakaian air yaitu minimal selama 12 jam per hari, yaitu pada jam-jam aktifitas kehidupan, yaitu pada pukul 06.00 – 18.00.

Kontinuitas aliran sangat penting ditinjau dari dua aspek. Pertama adalah kebutuhan konsumen. Sebagian besar konsumen memerlukan air untuk kehidupan dan pekerjaannya, dalam jumlah yang tidak ditentukan. Karena itu, diperlukan pada

waktu yang tidak ditentukan. Karena itu, diperlukan reservoir pelayanan dan fasilitas energi yang siap setiap saat.

Sistem jaringan pemipaan didesain untuk membawa suatu kecepatan aliran tertentu. Kecepatan dalam pipa tidak boleh melebihi 0,6–1,2 m/dt. Ukuran pipa harus tidak melebihi dimensi yang diperlukan dan juga tekanan dalam sistem harus tercukupi. Dengan analisis jaringan pipa distribusi, dapat ditentukan dimensi atau ukuran pipa yang diperlukan sesuai dengan tekanan minimum yang diperbolehkan agar kuantitas aliran terpenuhi.

2.3.4 Persyaratan Tekanan Air

Konsumen memerlukan sambungan air dengan tekanan yang cukup, dalam arti dapat dilayani dengan jumlah air yang diinginkan setiap saat. Untuk menjaga tekanan akhir pipa di seluruh daerah layanan, pada titik awal distribusi diperlukan tekanan yang lebih tinggi untuk mengatasi kehilangan tekanan karena gesekan, yang tergantung kecepatan aliran, jenis pipa, diameter pipa, dan jarak jalur pipa tersebut.

Dalam pendistribusian air, untuk dapat menjangkau seluruh area pelayanan dan untuk memaksimalkan tingkat pelayanan maka hal wajib untuk diperhatikan adalah sisa tekanan air. Sisa tekanan air tersebut paling rendah adalah 5 mka (meter kolom air) atau 0,5 atm (satu atm = 10 m), dan paling tinggi adalah 22 mka (setara dengan gedung 6 lantai).

Menurut standar dari DPU, air yang dialirkan ke konsumen melalui pipa transmisi dan pipa distribusi, dirancang untuk dapat melayani konsumen hingga yang terjauh, dengan tekanan air minimum sebesar 10 mka atau 1atm. Angka tekanan ini harus dijaga, idealnya merata pada setiap pipa distribusi. Jika tekanan terlalu tinggi

akan menyebabkan pecahnya pipa, serta merusak alat-alat plambing (kloset, urinoir, faucet, lavatory, dll). Tekanan juga dijaga agar tidak terlalu rendah, karena jika tekanan terlalu rendah maka akan menyebabkan terjadinya kontaminasi air selama aliran dalam pipa distribusi.

2.4 Sumber Air

Sumber air baku bagi suatu penyediaan air bersih sangat penting, karena selain kuantitas harus mencukupi juga dari segi kualitas akan berpengaruh terhadap proses pengolahan. Disamping itu letak sumber air dapat mempengaruhi bentuk jaringan transmisi, distribusi dan sebagainya.

Secara umum sumber air dapat dikategorikan sebagai berikut : 1. Air Hujan

Air hujan adalah uap air yang sudah mengalami kondensasi, kemudian jatuh ke bumi berbentuk air. Air hujan juga merupakan sumber air baku untuk keperluan rumah tangga, pertanian, dan lain-lain. Air hujan dapat diperoleh dengan cara penampungan, air hujan dari atap rumah dialirkan ke tempat penampungan yang kemudian dapat dipergunakan untuk keperluan rumah tangga.

2. Air permukaan

Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya: oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, limbah industri kota dan sebagainya.

Air permukaan ada beberapa macam yaitu: a) Air rawa/danau

Kebanyakan dari air rawa ini berwarna, hal ini disebabkan oleh adanya zat-zat organis yang telah membusuk, misalnya: asam humus yang dalam air menyebabkan warna kuning kecoklatan. Dengan adanya pembusukan kadar zat organis tinggi, maka umumnya kadar Fe dan Mn akan tinggi pula. Jadi untuk pengambilan air sebaiknya pada kedalaman tertentu agar endapan-endapan Fe dan Mn tidak terbawa, demikian juga dengan lumut yang ada pada permukaan rawa.

b) Air sungai

Dalam penggunaannya sebagai air minum harus mengalami suatu pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali.

3. Air tanah

Air tanah merupakan air hujan atau air permukaan yang meresap kedalam tanah dan bergabung dalam pori-pori tanah yang terdapat pada lapisan tanah yang biasanya disebut aquifer. Air tanah dapat dibagi dalam beberapa jenis yaitu:

• Air Tanah Dangkal

Terjadi karena adanya daya proses peresapan air dari permukaan tanah. Lumpur akan tertahan, demikian pula dengan sebagian bakteri, sehingga air tanah akan jernih tetapi lebih banyak mengandung zat kimia (garam-garam yang terlarut).

• Air Tanah Dalam

Terdapat setelah lapis rapat air yang pertama. Pengambilan air tanah dalam tidak semudah pada air tanah dangkal. Dalam hal ini harus digunakan bor dan memasukkan pipa kedalamnya (biasanya antara 100-300 m) akan didapatkan suatu lapisan air.

• Mata Air

Adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah. Mata air yang berasal dari air tanah dalam hampir tidak terpengaruh oleh musim dan kualitas/kuantitasnya sama dengan keadaan air dalam.

2.5 Sistem Distribusi dan Sistem Pengaliran Air Bersih 2.5.1 Sistem Distribusi Air Bersih

Sistem distribusi adalah sistem yang langsung berhubungan dengan konsumen, yang mempunyai fungsi pokok mendistribusikan air yang telah memenuhi syarat ke seluruh daerah pelayanan. Sistem ini meliputi unsur sistem pemipaan dan perlengkapannya, hidran kebakaran, tekanan tersedia, sistem pemompaan (bila diperlukan), dan reservoir distribusi.

Sistem distribusi air minum terdiri atas pemipaan, katup-katup, dan pompa yang membawa air yang telah diolah dari instalasi pengolahan menuju pemukiman, perkantoran dan industri yang mengkonsumsi air. Juga termasuk dalam sistem ini adalah fasilitas penampung air yang telah diolah (reservoir distribusi), yang digunakan saat kebutuhan air lebih besar dari suplai instalasi, meter air untuk menentukan banyak air yang digunakan, dan keran kebakaran.

Dua hal penting yang harus diperhatikan pada sistem distribusi adalah tersedianya jumlah air yang cukup dan tekanan yang memenuhi (kontinuitas pelayanan), serta menjaga keamanan kualitas air yang berasal dari instalasi pengolahan. Tugas pokok sistem distribusi air bersih adalah menghantarkan air bersih kepada para pelanggan yang akan dilayani, dengan tetap memperhatikan faktor kualitas, kuantitas dan tekanan air sesuai dengan perencanaan awal. Faktor yang didambakan oleh para pelanggan adalah ketersedian air setiap waktu. Suplai air melalui pipa induk mempunyai dua macam sistem:

 Continuous system

Dalam sistem ini air minum yang disuplai ke konsumen mengalir terus menerus selama 24 jam. Keuntungan sistem ini adalah konsumen setiap saat dapat memperoleh air bersih dari jaringan pipa distribusi di posisi pipa manapun. Sedang kerugiannya pemakaian air akan cenderung akan lebih boros dan bila terjadi sedikit kebocoran saja, maka jumlah air yang hilang akan sangat besar jumlahnya.

 Intermitten system

Dalam sistem ini air bersih disuplai 2-4 jam pada pagi hari dan 2-4 jam pada sore hari. Kerugiannya adalah pelanggan air tidak bisa setiap saat mendapatkan air dan perlu menyediakan tempat penyimpanan air dan bila terjadi kebocoran maka air untuk fire fighter (pemadam kebakaran) akan sulit didapat. Dimensi pipa yang digunakan akan lebih besar karena kebutuhan air untuk 24 jam hanya disuplai dalam beberapa jam saja. Sedang keuntungannya adalah pemborosan air dapat dihindari dan juga sistem ini cocok untuk daerah dengan sumber air yang terbatas.

2.5.2 Sistem Pengaliran Air Bersih

Air merupakan hal yang sangat penting dalam kehidupan makhluk hidup umumnya dan manusia khususnya. Air sebagai pemenuh kebutuhan untuk berbagai kebutuhan sehari-hari, diantaranya untuk keperluan aktifitas domestik, keperluan industri, sosial, perkantoran dan kebutuhan-kebutuhan lainnya.

Untuk menngalirkan air minum kepada konsumen dengan kuantitas, kualitas dan tekanan yang cukup memerlukan sistem pemipaan yang baik, reservoir, pompa dan dan peralatan yang lain. Di dalam sistem transmisi ada beberapa cara pengaliran yang dapat dilakukan, antara lain :

• Sistem saluran terbuka, sistem ini hanya memperhatikan ketinggian tanah dan konstruksi saluran untuk dapat mengalirkan air dengan kapasitas besar sehingga biaya pembuatan dan operasionalnya murah. Saluran yang terbuka amat sensitif terhadap faktor eksternal yang dapat mempengaruhi kualitas air yang dialirkan.

• Sistem saluran tertutup, sistem ini mampu membawa air dengan kapasitas besar dan memungkinkan kehilangan air kecil bila dibandingkan dengan debitnya.

• Sistem pipa, pada sistem ini aliran tidak tergantung pada profil tanah. Kualitas air tidak mudah dipengaruhi oleh faktor luar, selain itu operasi dan pemeliharaannya mudah, walaupun biaya pembuatannya lebih mahal jika dibandingkan dengan sistem terbuka dan sistem tertutup.

2.6 Sistem dan Komposisi Sistem Penyediaan Air Minum 2.6.1 Sistem Penyediaan Air Minum

Dilihat dari sudut bentuk dan tekniknya, sistem penyediaan air minum dapat dibedakan atas 2 macam sistem, yaitu :

a. Penyediaan air minum untuk individual

Adalah sistem untuk penggunaan individual dan untuk pelayanan terbatas.

b. Penyediaan air minum komunitas atau perkantoran

Sistem pada metode ini ditujukan untuk suatu komunitas besar atau kota. Sistem penyediaan yang digunakan pada tugas akhir ini adalah sistem penyediaan air minum perkotaan.

2.6.2 Komposisi Sistem Penyediaan Air Minum

Menurut Linsey and Franzini (1985), unsur-unsur yang membentuk suatu sistem penyediaan air yang modern meliputi :

1. Sumber-sumber penyediaan 2. Sarana-sarana penampungan

3. Sarana-saran penyaluran (ke pengolahan) 4. Sarana-sarana pengolahan

5. Sarana-sarana penyaluran (dari pengolahan) tampungan sementara 6. Sarana-sarana distribusi

Gambar 2.1 Kaitan Hubungan Antara Unsur-unsur Fungsional Dari Suatu Sistem Penyediaan Air Kota.

Tabel 2.1 Unsur-unsur Fungsional Dari Sistem Penyediaan Air Minum.

Unsur fungsional

Masalah utama dalam perencanaan sarana

(utama / sekunder)

Uraian

Sumber penyediaan Jumlah / mutu

Sumber-sumber air permukaan bagi penyediaan, misalnya sungai, danau dan waduk atau sumber air tanah

Penampungan Jumlah / mutu

Sarana-sarana yang dipergunakan untuk menampung air permukaan biasanya terletak pada atau dekat sumber penyediaan

Penyaluran Jumlah / mutu Sarana-sarana untuk menyalurkan

air dari tampungan ke sarana pengolah

Sumber penyediaan air

Penampungan

Penyaluran

Pengolahan

Penyaluran dan Pengolahan

Pengolahan Jumlah / mutu Sarana-sarana yang dipergunakan

untuk memperbaiki atau merubah mutu air

Penyaluran & penampungan Jumlah / mutu

Sarana-sarana untuk menyalurkan air yang sudah diolahke sarana penampungan sementara serta ke satu atau beberapa titik distribusi

Distribusi Jumlah / mutu Sarana-sarana yang dipergunakan untuk membagi air ke masing-masing pemakai yang terkait di dalam system

Sumber : Ray K. Linsey and Joseph B. Franzini, 1985. Teknik Sumber Daya Air Jilid I . Erlangga. Jakarta.

2.7 Studi Kebutuhan Air Bersih

Untuk sebuah sistem penyediaan air minum, perlu diketahui besarnya kebutuhan dan pemakaian air. Kebutuhan air dipengaruhi oleh besarnya populasi penduduk, tingkat ekonomi dan faktor-faktor lainnya. Oleh karena itu, data mengenai keadaan penduduk daerah yang akan dilayani dibutuhkan untuk memudahkan permodelan evaluasi sistem distribusi air minum.

Kebutuhan air bersih berbeda antara kota yang satu dengan kota yang lainnya. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi penggunaan air bersih menurut Linsey and Franzini (1986) adalah :

1. Iklim

Kebutuhan air untuk mandi, menyiram taman, pengaturan udara dan sebagainya akan lebih besar pada iklim yang hangat dan kering daripada di iklim yang lembab. Pada iklim yang sangat dingin, air mungkin diboroskan di keran-keran untuk mencegah bekunya pipa-pipa.

2. Ciri-ciri Penduduk

Pemakaian air dipengaruhi oleh status ekonomi dari para langganan. Pemakaian perkapita di daerah miskin jauh lebih rendah daripada di daerah-daerah kaya. Di daerah-daerah tanpa pembuangan limbah, konsumsi dapat sangat rendah hingga hanya sebesar 10 gpcd (40 liter / kapita per hari).

3. Masalah Lingkungan Hidup

Meningkatnya perhatian masyarakat terhadap berlebihannya pemakaian sumber-sumber daya telah menyebabkan berkembangnya alat-alat yang dapat dipergunakan untuk mengurangi jumlah pemakaian air di daerah pemukiman. 4. Keberadaan Industri dan Perdagangan

Keberadaan industri dan perdagangan dapat mempengaruhi banyaknya kebutuhan air per kapita dari suatu kota.

5. Iuran Air dan Meteran

Bila harga air mahal, orang akan lebih menahan diri dalam pemakaian air dan industri mungkin mengembangkan persediaannya sendiri dengan biaya yang lebih murah. Para langganan yang jatah air diukur dengan meteran akan cenderung untuk memperbaiki kebocoran-kebocoran dan mempergunakan air dengan jarang. Pemasangan meteran pada beberapa kelompok masyarakat telah menurunkan pengguanaan air hingga sebanyak 40 persen.

6. Ukuran Kota

Penggunaan air per kapita pada kelompok masyarakat yang mempunyai jaringan limbah cenderung untuk lebih tinggi di kota-kota besar daripada di kota kecil. Secara umum, perbedaan itu diakibatakan oleh lebih besarnya

pemakaian air untuk perdagangan dan barang kali juga lebih banyak kehilangan dan pemborosan di kota-kota besar.

Untuk memproyeksi jumlah kebutuhan air bersih dapat dilakukan berdasarkan perkiraan kebutuhan air untuk berbagai macam tujuan ditambah perkiraan kehilangan air. Adapun kebutuhan air untuk berbagai macam tujuan pada umumnya dapat dibagi dalam :

a. Kebutuhan domestik - sambungan rumah - sambungan kran umum b. Kebutuhan non domestik

- Fasilitas sosial (Masjid, panti asuhan, rumah sakit dan sebagainya) - Fasilitas perdagangan/industri

- Fasilitas perkantoran dan lain-lainnya

Sedangkan kehilangan air dapat disebabkan oleh dua hal, yaitu :

a. Kehilangan air akibat faktor teknis, misalnya kebocoran dari pipa distribusi

b. Kehilangan air akibat faktor non teknis, antara lain sambungan tidak terdaftar. kerusakan meteran air, untuk kebakaran dan lain-lainnya.

2.7.1 Kebutuhan Domestik

Menurut Kindler and Russel (1984), kebutuhan air untuk tempat tinggal (kebutuhan domestik) meliputi semua kebutuhan air untuk keperluan penghuni. Meliputi kebutuhan air untuk mempersiapkan makanan, toilet, mencuci pakaian,

mandi (rumah ataupun apartemen), mencuci kendaraan dan untuk menyiram pekarangan. Tingkat kebutuhan air bervariasi berdasarkan keadaan alam di area pemukiman, banyaknya penghuni rumah, karakteristik penghuni serta ada atau tidaknya penghitungan pemakaian air.

Sedangkan menurut Linsey and Franzini (1986), penggunaan rumah tangga adalah air yang dipergunakan di tempat-tempat hunian pribadi, rumah-rumah apartemen dan sebagainya untuk minum, mandi, penyiraman taman, saniter dan tujuan-tujuan lainnya. Taman dan kebun-kebun yang luas mengakibatkan sangat meningkatnya konsumsi pada masa-masa kering.

Penggunaan air kota dan jumlah-jumlah yang dipakai di Amerika Serikat menurut Linsey and Franzini (1986), untuk keperluan rumah tangga berkisar antara 40-80 GPCD (gallon per kapita per hari) atau 150-300 LPCD (liter per kapita per hari) dan umumnya berkisar antara 65 GPCD (gallon per kapita per hari) atau 250 LPCD (liter per kapita per hari), sedangkan menurut Kindler and Russel (1984), penggunaan air rata-rata untuk rumah tangga adalah sebagai berikut :

Tabel 2.2 Penggunaan Air Rata-rata Untuk Rumah Tangga

Jenis Kegiatan Kebutuhan Air (liter / orang / hari)

Dapur 45

Kamar mandi 60

Toilet 70

Mencuci pakaian 45

Lainnya (termasuk keperluan diluar rumah) 75 Total 295

Sumber : J. Kindler and C.S. Russel, 1984. Modeling Water Demands.Academic Press Inc. London, hal 153.

2.7.2 Kebutuhan Non Domestik

Kebutuhan non domestik adalah kebutuhan air bersih selain untuk keperluan rumah tangga dan sambungan kran umum, seperti penyediaan air bersih untuk perkantoran, perdagangan serta fasilitas sosial seperti tempat-tempat ibadah, sekolah, hotel, puskesmas, serta pelayanan jasa umum lainnya.

Tabel 2.3. Rata-rata Kebutuhan Air Per Orang Per Hari (Soufyan Moh. Noerbambang & Takeo Morimura, 2005)

No. Jenis Gedung

Pemakaian air rata rata per hari (liter) Jangka waktu pemakaian air rata rata sehari (jam) Perbanding an luas lantai efektif/total (%) Keterangan

1 Perumahan

mewah 250 8-10 42-45 Setiap penghuni

2 Rumah biasa 160-250 8-10 50-53 Setiap penghuni

3 Apartemen 200-250 8-10 45-50

Mewah: 250 liter Menengah : 180 ltr Sendiri : 120 ltr

4 Asrama 120 8 45-48 Sendiri

5 Rumah sakit 1000 8-10 50-55

(setiap tempat tidur pasien) Pasien luar : 500 ltr

Staf/pegawai :120 ltr

Kelg.pasien : 160 ltr

6 SD 40 5 58 Guru : 100 liter

7 SLTP 50 6 58 Guru : 100 liter

8 SLTA dan

lebih tinggi 80 6 -

Guru/Dosen:100 liter

9 Rumah-toko 100-200 8 - Penghuninya: 160 ltr

10 Gedung kantor 100 8 60-70 Setiap pegawai

11

Toko serba ada

departement store

3 7 55-60 -

12 Pabrik/industri

Buruh pria: 60, wanita: 100

8 -

Per orang, setiap giliran (kalau kerja lebih dari 8 jam/hari)

13 Stasiun/termin

al 3 15 -

Setiap penumpang (yang tiba maupun berangkat

14 Restoran 30 5 - Untuk penghuni

160 ltr

15 Restoran

umum 15 7 -

Untuk penghuni: 160 ltr,

pelayan: 100 ltr 70% dari jumlahl tamu perlu 15 ltr/org untuk kakus, cuci tangan dsb.

16 Gedung

pertunjukan 30 5 53-55

Kalau digunakan siang dan malam, pemakaian air dihitung per penonton, jam pemakaian air dalam tabel adalah untuk satu kali pertunjukan

17 Gedung

bioskop 10 7 - -

18 Toko pengecer 40 6 -

Pedangan besar: 30 liter/tamu, 10 liter/staff atau, 5 liter per hari setiap m2 luas lantai Untuk setiap tamu,

Sumber : Soufyan Moh. Noerbambang & Takeo Morimura, 2005

2.7.3 Kehilangan Air

Menurut Linsey and Franzini (1986), kehilangan dan kebocoran air adalah air yang bocor dari sistem yang bersangkutan, kesalahan meteran, sambungan-sambungan yang tidak sah dan lain-lain hal yang tidak dihitung. Kategori kehilangan dan pemborosan ini sering dihitung kira-kira sebesar 20 gpcd (75/kapita per hari), tetapi jika konstruksinya tepat dan pemeliharaannya cermat, hal itu dapat diturunkan hingga kurang dari 5 gpcd (20 liter/kapita per hari).

200 liter

20 Gedung

peribadatan 10 2 -

Didasarkan jumlah jemaah per hari

21 Perpustakaan 25 6 -

Untuk setiap pembaca yang tinggal

22 Bar 30 6 - Setiap tamu

23 Perkumpulan

social 30 - - Setiap tamu

24 Kelab malam 120-350 - - Setiap tempat

duduk 25 Gedung

perkumpulan 150-200 - - Setiap tamu

2.7.4 Fluktuasi Kebutuhan Air

Kebutuhan air tidak selalu sama untuk setiap saat tetapi akan berfluktuasi. Fluktuasi yang terjadi tergantung pada suatu aktivitas penggunaan air dalam keseharian oleh masyarakat. Pada umumnya kebutuhan air dibagi dalam tiga kelompok :

1. Kebutuhan rerata

2. Kebutuhan harian maksimum 3. Kebutuhan pada jam puncak

Kebutuhan harian maksimum dan jam puncak sangat diperlukan dalam perhitungan besarnya kebutuhan air baku, karena hal ini menyangkut kebutuhan pada hari-hari tertentu dan pada jam puncak pelayanan. Sehingga penting mempertimbangkan suatu nilai koefisien untuk keperluan tersebut. Kebutuhan air harian maksimum dan jam puncak dihitung berdasarkan kebutuhan dasar dan nilai kebocoran dengan pendekatan sebagai berikut :

1. Kebutuhan harian maksimum = 1,15 x kebutuhan air rata-rata 2. kebutuhan pada jam puncak = 1,56 x kebutuhan harian maksimum (Sumber : PDAM kota Medan)

2.8 Konsep Dasar Aliran Fluida

Untuk aliran fluida dalam pipa khususnya untuk air terdapat kondisi yang harus diperhatikan dan menjadi prinsip utama, kondisi fluida tersebut adalah fluida merupakan fluida inkompresibel, fluida dalam keadaan steady dan seragam. Menurut Larry, Wiley dan Sons (2004), dijelaskan bahwa :

A V

Q= × (2.1) di mana: Q adalahlaju aliran (m3/s), Aadalah luas penampang aliran (m2), dan V adalah kecepatan aliran (m/s).

Menurut Larry (2004), untuk aliran steady dan seragam seperti yang tergambar pada gambar 2.2 dalam pipa dengan diameter pipa konstan pada waktu yang sama berlaku :

2 2 1

1 A V A

V × = ×

di mana: V1 adalah kecepatan awal di dalam pipa (m/s), A1 adalah luas penampang saluran pada awal pipa (m2), V2 adalah kecepatan akhir di dalam pipa (m/s), dan A2 adalah luas penampang saluran pada akhir pipa (m2).

Gambar 2.2 Aliran Steady dan Seragam

Gambar 2.2 menjelaskan bahwa aliran yang terjadi pada suatu sistem adalah seragam, dimana energi pada setiap titik adalah sama, besarnya kecepatan berbanding terbalik dengan luas penampang pipa. Semakin besar luas penampang maka kecepatan akan semakin kecil, begitu pula sebaliknya.

2.9 Mekanisme Aliran Dalam Pipa 2.9.1 Pipa yang Dihubungkan Seri

Jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara seri maka semua pipa akan dialiri oleh aliran yang sama. Total kerugian head pada seluruh sistem adalah jumlah kerugian pada setiap pipa dan perlengkapan pipa yang menurut White (1986), dapat dirumuskan sebagai berikut:

Q0 = Q1 = Q2 = Q3 = tetap (2.2) Q0 = A1V1 = A2V2 = A3V3 (2.3) ∑ hl = hl1 + hl2 + hl3 (2.4) di mana: Q0 adalah debit awal pada pipa (m3/s), V1adalah kecepatan awal di dalam pipa (m/s), A1 adalah luas penampang saluran pada awal pipa (m2), V2

adalah kecepatan akhir di dalam pipa (m/s), A2 adalah luas penampang saluran pada akhir pipa (m2), dan hl adalah headloss pada pipa (m).

Gambar 2.3 Pipa yang Dihubungkan Seri

Keterangan gambar 2.3:

H = Perbedaan tinggi muka air kolam A dan B

Hf = Headloss flow pada pipa

Persoalan yang menyangkut pipa seri sering dapat diselesaikan dengan menggunakan pipa ekuivalen, yaitu dengan menggantikan pipa seri dengan diameter yang berbeda-beda dengan satu pipa ekuivalen tunggal. Dalam hal ini, pipa tunggal tersebut memiliki kerugian head yang sama dengan system yang akan digantikannya untuk laju yang spesifik.

2.9.2 Pipa yang Dihubungkan Paralel

= arah aliran

Gambar 2.4 Pipa yang Dihubungkan Secara Parallel

Pada gambar 2.4, jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara paralel, total laju aliran sama dengan jumlah laju aliran yang melalui setiap cabang dan rugi head pada sebuah cabang sama dengan pada yang lain, dimana menurut White (1986), dapat dirumuskan sebagai :

... 2 2 2 2 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1

1  =

     Σ + =       Σ + =       Σ + g v K d L f g v K d L f g v K d L

f _{L L L}

2 2 2 2 1 1 1 1 1 2 kL d L f kL d L f v v Σ + Σ + = 3 2 1

0 Q Q Q

Q = + + (2.5)

3 3 2 2 1 1

0 A V A V A V

Q = ⋅ + _⋅⋅ + ⋅ (2.6)

3 2

1 h h

h

h=∆ =∆ =∆

∆ (2.7)

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa persentase aliran yang melalui setiap cabang adalah sama tanpa memperhitungkan kerugian head pada cabang tersebut.

Rugi head pada setiap cabang boleh dianggap sepenuhnya terjadi akibat gesekan atau akibat katup dan perlengkapan pipa, diekspresikan menurut panjang pipa atau koefisien losses kali head kecepatan dalam pipa yang menurut White (1986), dapat dirumuskan dalam persamaan 2.7 dan 2.8 berikut ini:

(2.8) Diperoleh hubungan kecepatan :

2.10 Sistem Jaringan Pipa

Sistem jaringan pipa merupakan komponen utama dari sistem distribusi air bersih/minum suatu perkotaan.

Gambar 2.5 Contoh Suatu Sistem Jaringan Pipa

Keterangan gambar 2.5:

Q1 = Debit aliran yang memasuki jaringan pipa Q2 = Debit aliran yang memasuki jaringan pipa Q3 = Debit aliran yang keluar dari jaringan pipa Q4 = Debit aliran yang keluar dari jaringan pipa

Dewasa ini, sistem jaringan pipa air minum yang ada di kota-kota besar kebanyakan dibangun sejak zaman Belanda. Hal demikian menimbulkan beberapa kemungkinan terjadinya permasalahan-permasalahan seperti:

- kebocoran

- lebih sering terjadi kerusakan pipa atau komponen lainnya - besarnya tinggi energi yang hilang

- penurunan tingkat layanan penyediaan air bersih untuk konsumen

permasalahan-permasalahan di atas diperparah lagi dengan meningkatnya sambungan-sambungan baru untuk daerah-daerah permukiman tanpa memperhatikan kemampuan ketersediaan air dan kemampuan sistem jaringan air minum tersebut.

Jaringan pipa pengangkut air kompleks dapat dianalisis dengan cepat menggunakan persamaan Hazen Williams atau rumus gesekan lainnya yang sesuai. Perhitungan distribusi aliran pada suatu jaringan biasanya rumit karena harus memecahkan serangkaian persamaan hambatan yang tidak linear melalui prosedur yang iteratif. Kesulitan lainnya adalah kenyataan bahwa kebanyakan jaringan, arah aliran pipa tidak diketahui sehingga losses antara dua titik menjadi sukar untuk ditentukan. Dalam perancangan sebuah jaringan, aliran dan tekanan diberbagai titik menjadi persyaratan utama untuk menentukan ukuran pipa, sehingga harus diselesaikan dengan cara berurutan dan iterasi.

Sebuah jaringan yang terdiri dari sejumlah pipa mungkin membentuk sebuah

loop, dimana pipa yang sama dipakai oleh dua loop yang berbeda, seperti terlihat pada gambar 2.5. Ada dua syarat yang harus diperhatikan agar aliran dalam jaringan tersebut setimbang, yaitu :

1. Aliran netto ke sebuah titik harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa laju aliran ke sebuah titik pertemuan harus dengan laju aliran dari titik pertemuan yang sama.

2. Headlosses netto diseputar sebuah loop harus sama dengan nol. Jika sebuah

atau losses yang lain, kita harus mendapatkan aliran yang setimbang ketika kembali ke kondisi semula (head dan tekanan) pada kondisi awal.

Prosedur untuk menentukan distribusi distribusi aliran dalam suatu jaringan meliputi penentuan aliran pada setiap sehingga kontinuitas pada setiap pertemuan terpenuhi (syarat 1). Selanjutnya Headlosses dari setiap loop dihitung dan jika tidak sama dengan nol maka aliran yang telah ditetapkan harus dikoreksi kembali dengan perkiraan dan metode iterasi yang disebut metode Hardy Cross.

2.11 Penggunaan Software ALEID X 2004. 2.11.1 Pengenalan Software ALEID X 2004.

ALEID X 2004 adalah salah satu software distribusi dari Belanda yang digunakan untuk menganalisa jaringan sistem distribusi. Aleid adalah program komputer yang berbasis windows yang merupakan program simulasi dari perkembangan waktu dari profil hidrolis dan perlakuan kualitas air bersih dalam suatu jaringan pipa distribusi, yang didalamnya terdiri dari titik/node/junction pipa, pompa, valve (asesoris) dan reservoir baik ground reservoar maupun reservoir menara. Output yang dihasilkan dari program ALEID X 2004 ini antara lain debit yang mengalir dalam pipa, tekanan air dari masing masing titik/node/junction yang dapat dipakai sebagai analisa dalam menentukan operasi instalasi, pompa dan reservoir serta besarnya konsentrasi unsur kimia yang terkandung dalam air bersih yang didistribusikan dan dapat digunakan sebagai simulasi penentuan lokasi sumber sebagai arah pengembangan.

ALEID X 2004 didesain sebagai alat untuk mengetahui perkembangan dan pergerakan air serta degradasi unsur kimia yang terkandung dalam air di pipa distribusi air bersih, yang dapat digunakan untuk analisa berbagai macam sistem distribusi, detail desain, model kalibrasi hidrolis. Analisa sisa khlor dan beberapa unsur lainnya.

2.11.2 Langkah-Langkah Menggunakan ALEID X 2004.

Langkah-langkah untuk mulai bekerja menggunakan ALEID X 2004 adalah sebagai berikut :

1. Gambarkan jaringan sistem distribusi yang akan dianalisa, atau import data dasar dari jaringan yang tersimpan dalam text file.

Pada gambar 2.6, data-data yang dimasukkan merupakan data-data umum node, seperti nama node, nama node dimasukkan sesuai keinginan kita, untuk mempermudah dalam mengingat nama node, penulis menggunakan notasi N115 yang berarti node ke 115, setelah itu masukkan elevasi node, elevasi node dihitung dari muka air laut dengan satuan meter, dan yang terakhir masukkan koordinat node.

Gambar 2.7 Memasukkan Nilai Kebutuhan Air Pada Node

Gambar 2.7 menjelaskan bahwa setelah data umum dimasukkan pilih consumption untuk memasukkan kebutuhan air per node/jam.

3. Gambarkan sistem operasi. 4. Pilih dan atur analisis option. 5. Run analisis hidrolik.

2.11.3 Model Jaringan ALEID

Komponen-komponen fisik

ALEID memodelkan sistem distibusi air sebagai kumpulan garis yang menghubungkan node-node. Garis tersebut menggambarkan pipa, pompa dan katub kontrol. Node menggambarkan sambungan, tangki, dan reservoir. Gambar mengilustrsikan bagaimana node-node dan garis dapat dihubungkan satu dengan lainnya untuk membentuk jaringan, seperti terlihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 Hubungan Antar Komponen Fisik Dalam ALEID X 2004

Komponen-komponen fisik dalam pemodelan sistem distribusi air dengan ALEID antara lain :

1. Sambungan (junction)

Sambungan (junction) adalah titik pada jaringan dimana link-link bertemu dan dimana air memasuki atau meninggalkan jaringan. Input dasar yang dibutuhkan bagi sambungan (junction) adalah:

• Kualitas air saat ini

Hasil komputasi buat sambungan (junction) pada seluruh periode waktu simulasi adalah :

• Head di atas permukaan tanah

• Head di atas permukaan laut

• Total kebutuhan air

Sambungan (junction) juga dapat :

• Mengandung kebutuhan air (demand) yang bervariasi terhadap waktu

• Memiliki harga kebutuhan negatif yang mengindikasikan air memasuki jaringan

• Menjadi sumber kualitas air dimana terdapat kandungan yang memasuki jaringan

• Memiliki lubang pengeluaran (atau sprinkler) yang menjadikan laju aliran bergantung kepada pressure.

Pada gambar 2.8 dapat dilihat tampilan dari input data pada software

Gambar 2.9 Properties Editor Untuk Input Data Pada Junction

Pada gambar 2.9, data yang dimasukkan berupa nama node, elevasi node dalam satuan meter, dan koordinat node.

2. Reservoir

Reservoir adalah node yang menggambarkan sumber eksternal yang terus menerus mengalir ke jaringan. Digunakan untuk menggambarkan seperti danau, sungai, akuifer air tanah, dan koneksi dari sistem lain. Reservoir juga dijadikan titik sumber kualitas air.

Input utama untuk reservoar adalah head hidrolis (sebanding dengan elevasi permukaan air jika bukan reservoir bertekanan) dan inisial kualitas air untuk analisa kualitas air. Karena sebuah reservoir adalah sebagai poin pembatas dalam jaringan, tekanan dan kualitas airnya tidak dapat dipengaruhi

oleh apa yang terjadi di dalam jaringan. Namun tekanan dapat dibuat bervariasi terhadap waktu yang di tandai dengan pola.

Gambar 2.10 Input Data Umum Pada Reservoir

Pada gambar 2.10 terlihat bahwa data yang dimasukkan berupa nama reservoir, elevasi reservoir dihitung dari muka air laut (meter) dan koordinat dari reservoir tersebut.

Gambar 2.11 Properties Editor Untuk Input Data Pada Reservoir

Gambar 2.11 menjelaskan bahwa setelah data-data umum dimasukkan maka pilih reservoir, kemudian pilih fixed head untuk type reservoir dan masukkan elevasi reservoir, dihitung dari muka air laut (meter).

3. Pipes

Pipes atau pipa adalah link yang digunakan untuk mengalirkan air dari suatu node ke node yang lainnya pada suatu sistem jaringan pemipaan. Aleid akan mengasumsikan bahwa pipa akan selalu terisi penuh. Arah aliran adalah dari titik yang memiliki head hidrolik lebih besar menuju titik yang lebih kecil head hidroliknya. Input data utama yang perlu diisikan, adalah :

1) Start node, merupakan titik awal atau pangkal pipa. 2) End node, merupakan titik akhir pipa atau ujung pipa.

4) Diameter, merupakan diameter atau garis tengah pipa. Satuan yang digunakan adalah inchi atau milimeter.

5) Roughness, koefisien kekasaran pipa untuk menghitung head loss. Input data lain yang dapat ditambahkan sebagai pelengkap adalah : Data output dari junction pipa adalah :

1) Pipe Name (nama pipa) 2) Flow (debit aliran)

3) Flow Direction (arah aliran) 4) Length (panjang pipa) 5) Velocity (kecepatan aliran) 6) Local Loss Coefficient 7) Hydraulic Grade Line

8) Wall Roughness (kekasaran saluran)

Pada gambar 2.12 dapat dilihat bahwa data-data yang dimasukkan pada pipa berupa nama pipa, panjang pipa (m), diameter pipa (mm), dan kekasaran dinding pipa (mm). Kehilangan tekanan (headloss) akibat gesekan air dengan dinding pipa dapat dihitung menggunakan persamaan Hazen Williams, Darcy Weisbach, Chezzy atau Manning.

Formula Hazen Williams banyak digunakan di Amerika Serikat. Persamaan ini dapat diterapkan untuk air dengan aliran turbulen. Secara teoritis, persamaan Darcy Weisbach adalah yang terbaik. Persamaan ini dapat diterapkan untuk cairan lain, selain air. Persamaan Chezzy dan Manning

banyak digunakan untuk aliran pada saluran terbuka.

Koefisien resistensi dan nilai eksponensial flow untuk masing-masing persamaan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :

Persamaan Chezzy-Manning 533 2 2 66 , 4 D LQ n

HL= (Pers 2.10)

di mana: HL adalah headloss (feet), Q adalah debit aliran (cfs), L adalah panjang pipa (feet), D adalah diameter pipa (feet), dan n adalah

koefisien kekasaran Manning. Persamaan Darcy-Weisbach

Menurut Kodoatie (2002), nilai Hf adalah: g d Lv f H_f 2 2

di mana : Hf adalah headloss (m), g adalah percepatan gravitasi (m2/s), L adalah panjang pipa (m), d adalah diameter pipa (m), v adalah kecepatan aliran (m/s), dan f adalah faktor gesekan (tanpa satuan)

Persamaan Hazen-Williams 871 , 4 852 , 1 852 , 1 727 , 4 D C LQ

HL= (Pers 2.12) di mana: HL adalah headloss (feet), Q adalah debit aliran (cfs), L adalah panjang pipa (feet), D adalah diameter pipa (feet), dan C adalah koefisien kekasaran (faktor Hazen Williams).

Setiap persamaan memiliki koefisien kekasaran masing-masing. Koefisien kekasaran untuk berbagai jenis pipa berdasarkan umur materialnya dapat dilihat dalam tabel berikut.

Tabel 2.4 Koefisien Kekasaran Untuk Berbagai Jenis Pipa Material Hazen-Williams C (unitless) Darcy-Weisbach e (milifeet) Manning’s n (unitless)

Cast iron 130-140 0.85 0.012-0.015

Concrete or concrete lined 120-140 1.0-10 0.012-0.017

Galvanized iron 120 0.5 0.015-0.017

Plastic 140-150 0.005 0.011-0.015

Steel 140-150 0.15 0.015-0.017

Vitrified clay 110 0.013-0.015

Minor Losses

Minor Head Losses, disebut juga local losses, atau dalam ALEID X 2004 sebagai loss coefficient, disebabkan oleh kehilangan tekanan pada pipa karena perlengkapan pemipaan seperti belokan-belokan, valve dan berbagai fitting lainnya. ALEID X 2004 akan menghitung minor losses dengan cara menambahkan data koefisien minor losses pada pipa. Minor losses sebanding dengan kecepatan air yang melewati pipa atau valve (V2/2g).

4. Pumps

Pumps atau Pompa adalah link yang memberi tenaga ke fluida untuk menaikkan head hidrolisnya. Input parameternya adalah node awal dan akhir, dan kurva pompa (kombinasi dari head dan aliran dimana pompa harus memproduksinya). Parameter output yang prinsip adalah aliran dan pencapaian head. Aliran melalui pompa adalah langsung dan ALEID tidak akan membolehkan pompa untuk beroperasi diluar range dari kurva pompa.

Pada gambar 2.13 diperlihatkan bahwa data-data umum pada pompa yang dimasukkan berupa nama pompa, titik awal dan akhir pompa, dan nomor pompa.

Gambar 2.14 Properties Editor Untuk Input Data Pada Pompa

Pada gambar 2.14, setelah data-data umum pompa dimasukkan, maka tentukan tinggi tekanan pompa (m) dan debit yang mengalir pada pompa (m3/hr) sehingga membentuk kurva karakteristik yang menggambarkan hubungan antara debit dan tinggi tekanan pada pompa.

Debit aliran pompa dan posisi serta bentuk dari pompa dapat diubah pada kurva pompa, Seperti halnya pipa, pompa dapat diatur hidup dan mati dalam pengaturan waktu atau dalam kondisi yang pasti muncul dalam jaringan. Operasional pompa dapat juga dijelaskan dengan menetapkannya dalam pola waktu atau relatif terhadap pengaturan kecepatan. Aliran melalui pompa adalah tidak langsung.

Jika pengkondisian sistem membutuhkan lebih banyak head daripada yang dihasilkan pompa,ALEID mematikan pompa. Jika kebutuhannya melebihi maksimum aliran, ALEID mengekstarpolasi kurva pompa kepada aliran yang dibutuhkan, jika tidak akan menghasilkan head negatif.

5. Valves

Valve adalah link yang membatasi pressure atau flow pada nilai tertentu dalam sebuah jaringan. Input yang penting dimasukkan adalah :

1) Start dan End node, untuk menentukan orientasi arah aliran air dalam pipa.

2) Diameter valve 3) Tipe valve 4) Setting valve

Pada gambar 2.15 diperlihatkan bahwa data-data yang dimasukkan berupa nama valve, diameter valve (mm), panjang valve (m), kekasaran dinding valve (mm) dan keterangan buka tutup valve. Input lainnya adalah loss coefficient. Output link valve adalah flow rate, velocity, length, wall roughness, hydraulic grade line, dan local loss coefficient.

Berbagai tipe link valve dalam ALEID X 2004 adalah : 1) Pressure Reducing Valve (PRV)

2) Pressure Sustaining Valve (PSV) 3) Pressure Breaker Valve (PBV) 4) Flow Control Valve (FCV) 5) Throttle Control Valve (TCV) 6) General Purpose Valve (GPV)

PSV dan PRV digunakan untuk membatasi pressure hingga nilai tertentu dalam suatu jaringan pipa. ALEID mengatur PRV dan PSV pada tiga kondisi yang berbeda, yaitu : terbuka sebagian, terbuka seluruhnya dan tertutup. PBV menentukan pressure loss tertentu yang melalui valve. Aliran yang melalui valve bisa dua arah. PBV dapat digunakan untuk simulasi jaringan distribusi, dimana penurunan yang terjadi diketahui. FCV akan membatasi flow yang lewat pada link. ALEID X 2004 akan memberikan warning message apabila flow yang terjadi tidak dapat dipertahankan tanpa menambah head pada valve.

TCV mensimulasikan valve yang tertutup sebagian dengan menyesuaikan minor headloss pada valve. Hubungan antara derajat tutupan valve dengan koefisien headloss yang terjadi dapat diperoleh dari produsen

pembuat valve. GPV mewakili link dimana pola hubungan flow dengan headloss yang terjadi tidak mengikuti formula standar. Biasa digunakan untuk memodelkan turbin atau sumur draw down.

Shut off valve atau gate valve dan non-return valve atau check valve bukan merupakan bagian dari link valve tersendiri, melainkan merupakan property dari pipa. Untuk gate valve dapat diatur dengan menentukan loss coefficient-nya.

Komponen-komponen non-fisik

ALEID memiliki 3 objek informasi yang menggambarkan aspek operasional dari sistem distribusi, yaitu : Pattern, Curve dan Control.

1) Pattern

Pattern adalah gabungan dari beberapa pola faktor pengali yang dapat berubah terhadap waktu. Demand tiap node, head reservoir dan jadwal operasi pompa dapat memiliki time pattern yang diatur khusus untuk masing-masing komponen fisik. Interval waktu pada pattern merupakan variabel utama yang dapat diset pada time option dalam project. Misalnya, demand pada sebuah node rata-rata 6 m3/hari, asumsikan interval time pattern diset 1 jam, dan faktor pengali untuk demand pada node sebagai berikut :

Tabel 2.5 Penggunaan Pattern Demand Pada ALEID X 2004

Period 1 2 3 4 5 6

multiplier 0.5 0.8 1 1.2 0.9 0.7

Period 7 8 9 10 11 12 13

multiplier 0.8 0.7 0.6 1.2 1 0.9 0.8

Sumber : Manual User Software ALEID X 2004

2) Curve

Curve adalah obyek yang mengandung rangkaian data yang menjelaskan tentang hubungan antara dua besaran. Dua atau lebih obyek dapat digabungkan dalam sebuah kurva. Model ALEID dapat menyediakan tipe kurva sebagai berikut:

1. Pump Curve 2. Flow Rate Curve 3. Time Series Pipe Curve 4. Time Series Node Curve

3) Control

Control adalah pernyataan yang menggambarkan bagaimana kontrol jaringan beroperasi sepanjang waktu. Kontrol men-spesifikasikan status link-link tertentu sebagai fungsi dari waktu, level air pada tangki atau tekanan pada point-point tertentu. Control juga mengatur penutupan dan pembukaan pompa pada jam-jam tertentu.

Model Simulasi Hidrolik

Model simulasi hidrolik ALEID akan menghitung head pada junction dan flow dalam link pada level reservoir, tangki dan water demand yang telah ditentukan selama periode waktu tertentu. Setiap waktunya level air dalam reservoir dan water demand diperbaharui sesuai dengan adanya time patern. Head dan flow pada setiap waktu merupakan hasil perhitungan dari persamaan aliran untuk setiap junction. Proses ini dikenal sebagai “Hydraulic Balancing” jaringan menggunakan teknik iterasi.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Metodologi yang digunakan untuk mengolah data dalam penulisan ini adalah metode kuantitatif deskriptif, yaitu metode perhitungan dan penjabaran hasil pengolahan data lapangan dari tiap lokasi yang ditinjau. Metode yang dilakukan pada studi ini terlebih dahulu melakukan tinjauan lokasi di kota Lubuk Pakam, kemudian mengumpulkan data-data yang berhubungan dengan sistem jaringan pemipaan dan menganalisa data sedemikian rupa untuk mendapatkan kesimpulan akhir. Alur pengerjaannya lebih jelas tergambar pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Metodologi Penelitian Mulai

Pengumpulan Data Data Jumlah

Pelanggan

Data Pemakaian Air Per wilayah

Ketersediaan Air PDAM

Pemodelan Skema Jaringan Distribusi Air Bersih dengan ALEID X 2004

Analisa Jaringan Pemipaan Dengan ALEID X 2004 dan dicheck dengan

EPANET dan Hardy-Cross (sampel yang mewakili)

Pembahasan Masalah Yang Terjadi Pada Jaringan

Pemipaan

Kesimpulan dan saran Hitung Jumlah

Pelanggan

Hitung Kebutuhan Air Pelanggan

3.1 Pengumpulan Data

Pengumpulan data merupakan hal yang harus dipenuhi sebelum melakukan sebuah penelitian, data-data yang terkait dengan kondisi lokasi studi sangat mendukung penyelesaian studi ini. Oleh karena itu, langkah awal yang dilakukan penulis adalah mencari informasi untuk mengetahui sumber-sumber data yang diperlukan, serta mengumpulkan data yang dibutuhkan. Adapun data yang diperlukan adalah sebagai berikut:

1. Data Primer

Secara umum pengertian data primer adalah data yang diperoleh dari sumber pertama/sumber data atau dengan kata lain data yang dikumpulkan peneliti secara langsung melalui obyek penelitian dan data ini biasanya belum diolah seperti tinjauan ke sumber air yaitu sumur bor. Disini peneliti melihat keadaan sumur bor pada waktu beroperasi dalam mengalirkan air bersih ke pipa-pipa masyarakat. Serta melakukan wawancara kepada seorang pegawai PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang mengenai pompa dan skema jaringan pemipaan.

2. Data sekunder

Secara umum pengertian data sekunder adalah data yang diperoleh dari pihak kedua, data ini biasanya sudah dalam keadaan diolah. Dari PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang peneliti mendapatkan data-data berupa laporan informasi jumlah pelanggan, rata-rata pemakaian, tekanan air, sumber air masuk, pemakaian air pada jam puncak (peak hour), panjang pipa, diameter

3.2 Analisa Data

Tahapan dalam menganalisa data dapat di dasarkan pada data-data yang diperoleh seperti:

1. Menghitung jumlah penduduk kota Lubuk Pakam yang menjadi pelanggan PDAM Cabang Deli Serdang. Berdasarkan data pelanggan PDAM Cabang Deli Serdang adapun yang menjadi pelanggan PDAM berjumlah 8092 pelanggan.

2. Menghitung jumlah kebutuhan air bersih pelanggan dalam satuan per liter per orang per hari.

3. Mengetahui berapa ketersediaan air PDAM dalam memenuhi kebutuhan air masyarakat. Berdasarkan data primer yang didapat dilapangan adapun besarnya air yang diambil oleh PDAM sebesar 120 l/detik.

4. Menganalisa skema jaringan pemipaan dengan menggunakan program ALEID X 2004. Program tersebut merupakan program komputer (Software) dengan tampilan Window yang dapat melakukan simulasi periode tunggal atau majemuk dari perilaku hidrolis dan kualitas air pada jaringan pipa bertekanan. Dengan analisis simulasi yaitu melacak aliran air (flow) pada pipa, tekanan ( pressure ) disetiap titik (node), kehilangan tenaga (Headloss) pada pipa serta konsentrasi bahan kimia dalam sistem distribusi penyediaan air bersih. Tahapan pemodelan disajikan pada gambar 3.2 berikut :

input data

Tidak ok Proses

Output

Gambar 3.2 Flow Chart Tahapan Pemodelan Menggunakan ALEID X 2004

Pada gambar 3.1, apabila hasil running tidak ok maka proses pengerjaan kembali ke proses edit sifat objek yang menyusun sistem distribusi tersebut. Setelah analisa data dengan menggunakan software ALEID X 2004 selesai, maka dilakukan evaluasi hasil analisa software tersebut dengan menggunakan EPANET dan metode

Hardy Cross. Adapun tahapan pengerjaan dari metode Hardy-Cross sendiri adalah sebagai berikut:

Edit sifat objek yang menyusun sistem distribusi tersebut

Pengaturan dan pengoperasian sistem

Memilih analisis yang dikehendaki

Program (Running)

Melihat hasil analisis

Membuat jaringan sistem distribusi atau mengimport file jaringan (dalam bentuk text file)

0 Q hf n hf Σ ⋅ Σ − = δ

1. Andaikan distribusi aliran yang paling wajar, baik besar maupun arahnya dalam setiap pipa sehingga total aliran ke setiap titik pertemuan mempunyai jumlah aljabar nol. Ini harus ditunjukkan dari diagram jaringan pipa yang bersangkutan. 2. Buat sebuah tabel untuk menganalisa setiap loop tertutup dalam jaringan yang

semi-independent.

3. Hitung head losses pada setiap pipa dengan menggunakan persamaan Hazen – Williams.

4. Untuk tiap loop, anggap bahwa laju aliran Q0dan head losses (hf) positif untuk aliran yang searah jarum jam dan negatif untuk aliran yang berlawanan arah jarum jam.

5. Hitung jumlah aljabar headloss (∑hf)dalam setiap pipa. 6. Hitung total headloss per satuan laju aliran

0

Q h_f

untuk tiap pipa. Tentukan jumlah

besaran _

     Σ 0 Q h_f

7. Dari definisi tentang head losses dan arah aliran, setiap suku dalam penjumlahan ini harus bernilai positif.

8. Tentukan koreksi aliran dari tiap loop, dengan menggunakan rumus :

di mana: δ adalah koreksi laju aliran untuk loop, Σhfadalahjumlah aljabar kerugian head untuk semua pipa dalam Loop dan n adalah harga yang bergantung pada persamaan yang digunakan untuk menghitung laju aliran.( n = 1,85 bila digunakan persamaan Hazen Williams dan n = 2 bila digunakan persamaan Darcy dan Manning).

Koreksi diberikan untuk setiap pipa dalam loop. Sesuai dengan kesepakatan, jika

Q

∆ bernilai positif ditambahkan ke aliran yang searah jarum jam dan dikurangkan jika berlawanan arah jarum jam. Untuk pipa yang digunakan secara bersama dengan loop lain, maka koreksi aliran untuk pipa tersebut adalah harga netto dari koreksi untuk kedua loop.

9. Tuliskan aliran yang telah di koreksi pada diagram jaringan pipa seperti pada langkah 1. untuk memeriksa koreksi pada langkah 7 perhatikan kontinuitas pada setiap pertemuan pipa.

BAB IV

GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN 4.1 Sejarah Singkat PDAM Tirtanadi

Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Tirtanadi Medan merupakan Badan Usaha Milik Daerah Propinsi Sumatera Utara yang telah berdiri pada zaman pemerintahan Belanda pada tanggal 23 September 1905 dengan nama NV. Waterleiding Maatschappij Ayer Bersih dan berkantor Pusat di Amsterdam, negeri Belanda. Meskipun telah melalui zaman penjajahan Belanda dan Jepang, dan selanjutnya memasuki masa kemerdekaan Republik Indonesia, Perusahaan masih mampu memberikan pelayanan kepada masyarakat secara berkelanjutan.

Status dan nama perusahaan telah berganti-ganti dan berdasarkan peraturan Pemerintah Propinsi Daerah Tingkat I Sumatera Utara No: 11 tahun 1979 yang berpedoman kepada Undang-undang No: 5 tahun 1962 telah ditetapkan nama dan status Perusahaan Daerah Air Minum Tirtanadi adalah milik Pemerintah Propinsi Sumatera Utara. Perda No: 11 tahun 1979 ini disempurnakan lagi dengan Perda Propinsi Sumatera Utara No: 25 tahun 1985, dan selanjutnya disempurnakan dengan Perda No: 6 tahun 1991, dilakukan perubahan Peraturan Daerah Propinsi Sumatera Utara yang mengatur bahwa Perusahaan Daerah Air Minum Tirtanadi selain mengelola air bersih juga mengelola air limbah.

PDAM Tirtanadi telah banyak mengalami perubahan-perubahan dan kemajuan, diantaranya, selain melayani kebutuhan air bersih di kota Medan dan sekitarnya, juga melakukan kerjasama operasi dan kerjasama manajemen dengan beberapa Pemerintah Daerah/PDAM di Propinsi Sumatra Utara. Kerjasama ini

dimaksudkan untuk meningkatkan pelayanan air bersih kepada masyarakat sebagaimana diatur dalam Perda No. 3 tahun 1999, direalisasikan pada tanggal 17 Juli 1999 dengan penandatanganan naskah perjanjian kerjasama pembentukan beberapa cabang PDAM Tirtanadi di daerah kabupaten, antara lain Kabupaten Deli Serdang, Simalungun, Toba Samosir, Mandailing Natal, Tapanuli Tengah, Nias dan Tapanuli Selatan.

Perjanjian kerjasama tersebut berbentuk Kerjasama Operasional (KSO) selama 25 tahun, serta Kerjasama Management (KSM) dengan Pemerintah kabupaten Labuhan Batu dan Pemerintah kabupaten Dairi. Diharapkan kerjasama ini akan meningkatkan mutu pelayanan air bersih di daerah tersebut. Selain memperluas daerah pelayanan PDAM Tiratanadi, baik di kota Medan dan sekitarnya maupun di daerah KSO/KSM, jumlah penduduk yang dilayani juga mengalami peningkatan yang cukup pesat.

Sebagai gambaran bahwa pada tahun 2004 PDAM Tirtanadi medan mempunyai 335,339 pelanggan yang melayani ± 53.4.% penduduk didaerah pelayanan, terdiri dari 294,821 pelanggan di kota Medan dan sekitarnya, serta 40,518 pelanggan di daerah pelayanan KSO/KSM. Khusus wilayah Kota Medan dan sekitarnya, PDAM Tirtanadi sudah melayani ± 79,5% dari jumlah penduduk yang ada.

Disamping mengelola air bersih, PDAM - Tirtanadi juga diberikan tugas untuk mengelola pembuangan air limbah (sewerage) di kota Medan yang pada akhir tahun 2004 telah melayani pelanggan sebanyak 9,957 sambungan. Secara garis besar daerah operasional PDAM – Tirtanadi dikelompokkan menjadi 2 bagian, yaitu :

1. Wilayah Pelayanan I (Kota Medan dan sekitarnya) yang terdiri dari cabang-cabang a. Cabang Utama

b. Cabang Sei Agul c. Cabang Padang Bulan d. Cabang Medan Denai e. Cabang Belawan f. Cabang Tuasan g. Cabang Sunggal h. Cabang Deli Tua i. Cabang H. M. Yamin j. Cabang Diski

k. Cabang Amplas

2. Daerah Kerjasama Operasi/Kerjasama Manajemen (Daerah Operasional 2), yang terdiri dari :

a. Kabupaten Deli Serdang. b. Simalungun.

c. Toba Samosir. d. Mandailing Natal. e. Tapanuli Tengah. f. Nias.

g. Tapanuli Selatan.

h. Kabupaten Labuhan Batu. i. Kabupaten Dairi.

LAMPIRAN E

FOTO DOKUMENTASI

Intake

Tangki

Ruang Pengoperasian Pompa

Empat Pompa Distribusi

Pipa 12’’ (Inchi)

Gate Valve (Diameter 250 mm)

Pipa 10’’ (Inchi)

Pipa 8’’ (Inchi)

Prasasti di Instalasi Pengolahan Air

Kantor PDAM Cabang Deli Serdang