BAB III METODOLOGI PENGERJAAN
Tugas akhir ini merupakan pengembangan dari tugas akhir dari Rahmat Satria Dewangga yang berjudul “Pemodelan Jaringan dan Sistem Distribusi Air Minum pada Pipa Primer dengan menggunakan EPANET 2.0 (studi kasus: PDAM Kota Bandung)” (2003). Tugas akhir yang telah dibuat tersebut memodelkan kondisi eksisting dari jaringan distribusi PDAM Kota Bandung yang ada saat ini. Pengembangan yang akan dilakukan dalam tugas akhir ini adalah dalam bentuk peningkatan kualitas pelayanan di jaringan eksisting, dan perluasan ke wilayah yang saat ini berlum terlayani. Untuk melakukan simulasi hidrolis pada proses pengembangan yang akan dilakukan, diperlukan data-data untuk diinput ke software EPANET2.0. Data-data yang berkaitan dengan kondisi jaringan eksisting, seperti diameter pipa, panjang pipa, koefisien kekasaran pipa (C) dan elevasi node mengacu pada data-data yang digunakan pada pemodelan kondisi jaringan eksisting yang telah dibuat (Dewangga, 2003). Sementara itu, untuk perluasan jaringan,diperlukan data-data input tambahan. Data baru yang ditambahkan diantaranya adalah data-data mengenai karakteristik pipa dan node di daerah yang dijadikan wilayah rencana perluasan. Karakteristik pipa yang diperlukan untuk melakukan pemodelan dengan EPANET 2.0 adalah panjang, diameter dan koefisien kekasaran. Sementara itu, input data yang diperlukan untuk karakteristik node adalah elevasi dan nilai demand-nya. Untuk menentukan nilai dari data-data baru yang diperlukan ini, metode yang digunakan mengacu pada panduan dari literatur, beserta penggunaan asumsi-asumsi yang diperlukan. Secara umum, metodologi pengkajian teknis mengenai perubahan yang terjadi pada jaringan distribusi air bersih dari PDAM Kota Bandung, sebagai akibat dari penambahan sumber air baku dari Dago Bengkok dapat digambarkan sebagai berikut:
38
Pendefinisian masalah dan studi literatur
Pengambilan data
Penentuan node loading
Perhitungan pemakaian dan kebutuhan air
Penentuan harga koefisien C
Input data ke software EPANET 2.0
Pembuatan skenario sistem dan jaringan distribusi
Simulasi model
Analisis output model
Penyusunan laporan
Gambar III.1 Bagan alir metodologi pengerjaan tugas akhir
III.1
PENDEFINISIAN
MASALAH
DAN
PENGKAJIAN
MODEL
JARINGAN EKSISTING Tahap pertama yang dilakukan dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah pendefinisian masalah dan pengkajian model eksisting yang telah ada. Pendefinisian masalah diperlukan untuk menyelaraskan tujuan akhir tugas akhir dengan tujuan PDAM Kota Bandung, sehingga diketahui ruang lingkup permasalahan dan wilayah kajian yang perlu dibahas. Selain itu, lingkup
39
permasalahan yang akan dibahas menjadi lebih jelas dan fokus. Pengkajian model jaringan eksisting diperlukan untuk mengetahui kondisi jaringan distribusi air bersih PDAM Kota Bandung yang saat ini dioperasikan, mencakup daerah dan kapasitas pelayanannya. Model eksisiting telah dibuat, dan tugas akhir ini merupakan pengembangan dari model eksisting. Pengembangan yang dilakukan adalah berdasarkan model sebelumnya (Dewangga, 2003).
III.2 STUDI LITERATUR DAN PENGUMPULAN DATA SEKUNDER Studi literatur diperlukan untuk memperoleh dasar teori yang mencukupi selama pengerjaan TA. Studi literatur akan diperoleh dari berbagai sumber, diantaranya jurnal, internet dan buku referensi. Data sekunder diperlukan sebagai input data pada model yang akan dibuat. Data sekunder yang diperlukan antara lain jumlah penduduk, rencana tata ruang wilayah, peta Kota Bandung, peta jaringan pipa primer, peta densitas jaringan, data produksi air bersih, data pencatatan meter air bersih, rencana pengembangan jaringan distribusi PDAM Kota Bandung dan data inventarisir sistem distribusi PDAM Kota Bandung. Pengambilan data sekunder dari pihak terkait antara lain PDAM Kota Bandung, BAPPEDA Kota Bandung, Dinas Kependudukan Kota Bandung dan Badan Koordinasi Survey dan Pemetaan Nasional.
Data Karakteristik Jaringan Perpipaan Karakteristik jaringan perpipaan merupakan salah satu faktor penting yang harus diinput ke EPANET 2.0 untuk dapat mensimulasikan kondisi hidrolis dari jaringan perpipaan. Data karakteristik pipa yang diperlukan adalah panjang pipa, diameter pipa dan koefisien kekasarannya. Tidak dilakukan pengubahan karakteristik untuk kondisi jaringan perpipaan eksisting. Data-data yang digunakan pada pemodelan ini didasarkan pada data dari model eksisting yang mengacu pada tugas akhir dengan judul yang telah disebutkan di atas. Sementara itu, data-data yang diinput untuk perluasan jaringan perpipaan merupakan data baru yang ditambahkan. Penentuan panjang dan diameter pipa dilakukan berdasarkan kondisi hidrolis pada wilayah tersebut, dan diupayakan agar tidak menyebabkan banyak modifikasi atau pemasangan aksesoris.
40
Data Karakteristik Node Karakteristik node dalam pemodelan dengan EPANET 2.0 meliputi elevasi dan nilai demand. Metode standar dalam penentuan elevasi node adalah dengan mengacu pada peta kontur yang menunjukkan ketinggian suatu wilayah. Sedangkan dalam tugas akhir ini, elevasi dari node-node dalam pemodelan mengacu pada model sebelumnya (Dewangga, 2003). Metode penentuan nilai node demand dalam tugas akhir ini dijelaskan pada bagian III.3.1.
III.3 PERHITUNGAN PEMAKAIAN DAN KEBUTUHAN AIR Dengan menggunakan data konsumsi air dari bagian Pencatatan Meter Air (PMA) PDAM Kota Bandung maka akan dilakukan perhitungan besarnya konsumsi air setiap kelurahan yang kemudian dipecah berdasarkan densitas jaringan pipa sehingga diperoleh besarnya konsumsi air untuk masing-masing junction/node. Gambar III.2 menunjukkan diagram alir perhitungan node loading berdasarkan data pencatatan meter air.
Data Pencatatan Meter Air
Alokasi Pemakaian Air per Kelurahan
Penentuan Beban Node di tiap Kelurahan
Alokasi Node Demand
Gambar III.2 Penentuan node demand berdasarkan data PMA
41
Sedangkan dengan data kebutuhan air per kapita, sebesar 100 l/o/h, maka dengan metode yang sama dapat diketahui besarnya kebutuhan air yang harus disuplai untuk masing-masing junction. Dari perhitungan tersebut maka dapat dianalisis berbagai skenario yang mungkin muncul pasca analisis sebagai input bagi operasional PDAM Kota Bandung dimasa depan, baik dalam bentuk pengoperasian sistem, perluasan daerah pelayanan, peningkatan kapasitas produksi, perbaikan jaringan ataupun masukan lainnya. Langkah-langkah yang dilakukan untuk menentukan nilai node loading berdasarkan data kebutuhan air perkapita ditunjukkan pada Gambar III.3.
Perhitungan Jumlah Penduduk per Kelurahan
Perhitungan Kebutuhan Air Desain
Penentuan Beban Node di tiap Kelurahan
Alokasi Node Loading
Gambar III.3 Penentuan node loading berdasarkan kebutuhan air per kapita
III.3.1 Penentuan Node Loading Penentuan angka node loading pada tugas akhir ini dilakukan adalah dengan mendasarkan pembobotan pembagian suplai air pada model sebelumnya (Dewangga, 2003). Metode tersebut dilakukan dengan asumsi bahwa peningkatan jumlah kebutuhan di setiap wilayah pelayanan adalah sama. Dengan demikian,
42
persentase kenaikan nilai node loading adalah sama untuk setiap node di semua wilayah pelayanan eksisting. Untuk wilayah perluasan, penentuan angka node loading disesuaikan dengan kondisi hidrolis dari jaringan tersebut. Peningkatan kapasitas produksi yang dialokasikan untuk perluasan, dibagi sedemikian sehingga kondisi hidrolis di jaringan perluasan tersebut memungkinkan dan layak untuk diaplikasikan. Salah satu faktor yang menjadi parameter kelayakan dari jaringan perluasan yang dibuat adalah sisa tekan yang memadai untuk mengalirkan air hingga sampai ke pelanggan.
III.3.2 Perhitungan Nilai Kebutuhan Air per Subzona untuk Desain Intermittent System Desain intermittent system yang dimodelkan dalam tugas akhir ini dibuat dengan tujuan agar kapasitas produksi dari PDAM mampu memenuhi kebutuhan konsumen dengan nilai kebutuhan per kapita 100 l/o/h. Perhitungan angka kebutuhan air dilakukan dengan menghitung total jumlah penduduk di daerah pelayanan dari masing-masing subzona. Jumlah tersebut kemudian dikalikan dengan angka kebutuhan per kapita, lalu angka kebutuhan airnya dikonversikan agar sesuai dengan satuan yang digunakan dalam software EPANET 2.0 (l/detik). Dari perhitungan tersebut, didapatkan nilai kebutuhan domestik dari suatu zona pelayanan. Dengan mengetahui perbandingan antara alokasi distribusi untuk keperluan domestik dan non-domestik, kebutuhan total dapat dihitung dengan menjumlahkan kebutuhan domestik dan kebutuhan non-domestik.
III.4 PENENTUAN NILAI C (KOEFISIEN KEKASARAN PIPA) Nilai koefisien kekasaran dari pipa merupakan salah satu faktor yang perlu diinput untuk menghitung nilai kehilangan tekan yang terjadi dalam jaringan. Dalam tugas akhir ini, nilai C pada jaringan eksisting didasarkan pada model sebelumnya (Dewangga, 2003). Sementara untuk jaringan baru yang merupakan hasil perluasan, nilai C ditetapkan berdasarkan literatur “Water Distribution Modeling” dengan karakteristik yang sesuai, yaitu untuk pipa baru dengan diameter yang sesuai dengan hasil perhitungan.
43
III.5 PERHITUNGAN NILAI HEADLOSS EPANET 2.0 dilengkapi dengan perangkat untuk menghitung kehilangan tekan (headloss) yang terjadi dalam jaringan perpipaan. EPANET 2.0 menyediakan beberapa alternatif persamaan yang digunakan untuk menghitung nilai kehilangan tekan. Dalam pengerjaan tugas akhir ini, nilai kehilangan tekan mayor dihitung dengan menggunakan persamaan Hazen-Williams yang umum digunakan untuk menghitung kehilangan tekan pada aliran air yang turbulen. Persamaan ini dipilih karena nilai koefisien kekasaran pipa yang digunakan dalam persamaan ini lebih umum dibandingkan dengan nilai faktor koefisien kekasaran untuk persamaan lain. Nilai kehilangan tekan minor, yang diakibatkan oleh pemasangan aksesori pada jaringan perpipaan, tidak diperhitungkan dalam pemodelan di tugas akhir ini. Hal ini dikarenakan nilai kehilangan tekan minor dianggap sangat kecil apabila dibandingkan dengan nilai kehilangan tekan mayor, sehingga dapat diabaikan.
III.6 PEMBUATAN SKENARIO, SISTEM DAN JARINGAN DISTRIBUSI Pembuatan skenario dilakukan sebagai dasar pembuatan simulasi jaringan distribusi. Skenario juga dibuat sebagai revisi dari simulasi jaringan distribusi yang telah dibuat, apabila simulasi tersebut memerlukan perbaikan. Perbaikan simulasi ini dilakukan setelah sebelumnya menganalisa perubahan-perubahan yang terjadi terhadap kondisi eksisting operasional, dengan adanya penambahan intake Dago Bengkok. Skenario usulan diajukan setelah menganalisis output dari beberapa skenario yang telah dilakukan.
III.7 PEMBUATAN SIMULASI JARINGAN DISTRIBUSI BARU Simulasi jaringan dibuat dengan input data-data sekunder yang diperoleh, dilakukan dengan menggunakan sofware EPANET 2.0. Dari data-data sekunder yang telah didapat, kemudian menjadi dasar pengembangan dari simulasi yang dibuat. Simulasi dibuat dengan penambahan kapasitas produksi PDAM Kota Bandung dengan adanya penambahan sumber air baku dari Dago Bengkok sebanyak 300 liter/detik. Dalam simulasi, dilakukan juga perluasan jaringan distribusi. Pemilihan daerah untuk perluasan dilakukan berdasarkan beberapa
44
pertimbangan. Salah satu pertimbangan yang utama adalah daerah yang sisa tekan di ujung jaringan distribusi primernya masih relatif tinggi, sehingga masih memungkinkan untuk mengalirkan suplai air ke lokasi yang lebih jauh.
III.8 ANALISIS OUTPUT MODEL Analisis terhadap perubahan yang terjadi antara kondisi jaringan distribusi yang ada saat ini dengan hasil pemodelan jaringan distribusi sebagai akibat dari penambahan sumber air baku dari Dago Bengkok. Beberapa parameter yang menjadi kriteria desain dari jaringan distribusi air minum, seperti tekanan dalam pipa dan kecepatan aliran merupakan hal-hal yang menjadi perhatian utama. Parameter-parameter tersebut harus memenuhi kriteria desain untuk memastikan bahwa jaringan distribusi yang dibuat dapat beroperasi secara optimal.
45
