BAB V ANALISIS HASIL SIMULASI HIDROLIS JARINGAN DISTRIBUSI PDAM BADAKSINGA
Kondisi air pada jaringan distribusi terbagi menjadi dua parameter penting, yaitu berkaitan dengan kualitasnya dan kondisi hidrolisnya. Pada bagian ini akan dibahas analisa kondisi hidrolis dari simulasi-simulasi jaringan yang telah dibuat dengan menggunakan EPANET 2.0, untuk melihat pengaruh dari penambahan sumber air baku sebanyak 300 l/detik dari Dago Bengkok. Penambahan sumber air baku ini meningkatkan kapasitas produksi air bersih yang dihasilkan oleh PDAM Badaksinga, yang mengakibatkan penambahan volume air yang didistribusikan di jaringan eksisting. Penambahan debit air ini menyebabkan perubahan pada kondisi hidrolis aliran distribusi di jaringan perpipaan yang telah ada, seperti perubahan pada fluktuasi tekanan saat aliran puncak dan distribusi kecepatan aliran dalam pipa. Pengoperasian sistem distribusi air bersih dapat dilakukan berdasarkan 2 pola, yaitu demand driven dan supply driven. Pola demand driven adalah pola sistem distribusi yang besar suplainya berdasarkan pada besarnya kebutuhan konsumsi air bersih di daerah-daerah pelayanannya. Pola ini dapat diterapkan untuk sistem distribusi yang memiliki sumber air yang memadai. Sedangkan pola supply driven adalah pola sistem distribusi yang besar suplainya berdasarkan kemampuan produksi air bersih dari bangunan pengolahan air. PDAM Badak Singa menerapkan pola supply driven, dimana pembagian suplai ke daerah-daerah pelayanan dilakukan dengan pembobotan berdasarkan total kebutuhan konsumsi dan kepadatan penduduk. Dalam pelaksanaannya, pengoperasian distribusi air masih harus dilaksanakan secara intermittent, peningkatan kapasitas produksi air bersih PDAM Badak Singa masih belum cukup untuk memenuhi kebutuhan pelayanan secara kontinyu selama 24 jam. Pada simulasi dengan EPANET 2.0, di waktu 63
pelayanan puncak masih didapati nilai tekanan yang negatif di beberapa ujung wilayah pelayanan. Hal ini mengisyaratkan bahwa di daerah-daerah tersebut, pada waktu pelayanan puncak, tidak dapat mengakses air bersih karena keterbatasan suplai. Untuk time pattern penggunaan air dalam 24 jam, digunakan pola penggunaan air Kota Bogor (Dewangga, 2003). Hal ini dilakukan karena untuk Kota Bandung belum ada pencatatan mengenai pola penggunaan air bersih. Untuk mengetahui pola penggunaan air oleh konsumen dalam satu hari, kapasitas produksi dari PDAM harus mampu memenuhi kebutuhan dari masyarakat yang dilayani. Pola konsumsi air bersih diantaranya dapat dilihat dari kondisi reservoir yang digunakan untuk menampung produksi air bersih. Kapasitas produksi air bersih dari Kota Bandung hingga saat ini masih belum dapat memenuhi kebutuhan seluruh masyarakat akan air bersih, sehingga untuk belum dapat ditentukan time pattern untuk penggunaan air selama24 jam. Time pattern Kota Bogor dipilih karena secara sosio-ekonomi, Kota Bogor memiliki kondisi yang kurang lebih sama dengan Kota Bandung. Time pattern yang digunakan dalam simulasi-simulasi yang dilakukan untuk analisa kondisi jaringan pada tugas akhir ini ditunjukkan pada Gambar V.1.
Gambar V.1. Time pattern penggunaan air (Dewangga, 2003)
Pada bagian ini, dibuat beberapa kemungkinan untuk skenario jaringan distribusi air bersih. Semua skenario dibuat dengan asumsi kehilangan air terjadi
64
secara merata di seluruh bagian jaringan, dengan nilai kehilangan 51%. Angka 51% ini didapat dari rata-rata perhitungan yang membandingkan antara data produksi air bersih dari PDAM Badak Singa, dengan data total konsumsi air di seluruh wilayah jaringan pelayanan pada tahun 2007. Data produksi rata-rata dan volume konsumsi air bersih PDAM dapat dilihat pada Tabel V.1.
Tabel V.1. Persentase kehilangan air PDAM Badak Singa
Januari
Produksi (m3) 6,945,065
6,668,476
Penggunaan (m3) 2,891,704
Kehilangan Air (m3) 3,776,772
Persentase kehilangan 56.64%
Pebruari
6,223,220
5,974,850
2,826,281
3,148,569
52.70%
Maret
7,002,578
6,724,610
3,245,766
3,478,844
51.73%
April
6,969,804
6,702,955
3,495,101
3,207,854
47.86%
Mei
7,343,727
7,061,770
3,233,637
3,828,133
54.21%
Juni
7,152,303
6,876,203
3,400,867
3,475,337
50.54%
Juli
7,402,395
7,115,726
3,361,107
3,754,619
52.77%
Agustus
7,428,670
7,142,898
3,395,886
3,747,012
52.46%
September
7,058,811
6,791,062
3,387,125
3,403,938
50.12%
Oktober
7,164,409
6,884,841
3,110,062
3,774,779
54.83%
Nopember
7,031,159
6,758,870
3,666,362
3,092,508
45.75%
Desember
7,158,393
6,887,984
3,460,616
3,427,367
49.76%
Distribusi (m3)
Sumber: PDAM Kota Bandung, 2007
Dari tabel di atas, didapat angka rata-rata kehilangan air berada pada kisaran 51%. Pada kenyataan di lapangan, kehilangan air tidak terjadi secara merata sebesar 51% di seluruh jaringan perpipaan. Hal ini mengingat bahwa angka kehilangan air tergantung juga pada faktor-faktor fisik dari pipa, seperti misalnya umur pipa yang menentukan nilai koefisien kekasaran. Namun demikian, karena masih terbatasnya kapasitas produksi, pada saat ini pola pelayanan yang diterapkan oleh PDAM Badak Singa adalah supply driven, dimana besarnya suplai air ke suatu daerah
sangat tergantung pada banyaknya suplai air yang tersedia, bukan
berdasarkan jumlah air sebenarnya yang dibutuhkan di suatu wilayah pelayanan. Oleh karena itu, jumlah air yang seharusnya disuplai ke suatu daerah juga menjadi
65
tidak dapat ditentukan, sehingga angka kehilangan air spesifik untuk daerah pelayanan tertentu belum dapat ditentukan. Penambahan sumber air baku dengan debit 300 l/detik dari Dago Bengkok akan ditransmisikan ke IPA Badak Singa. Oleh karena itu, wilayah pelayanan PDAM Kota Bandung yang akan terpengaruhi dengan adanya penambahan ini hanya darerah yang distribusinya berasal dari reservoir Badak Singa, yaitu wilayah selatan. Sementara itu, untuk wilayah pelayanan utara tidak akan mengalami perubahan, karena untuk kondisi eksisting pun pelayanan air bersih di bagian utara telah dapat dilakukan secara kontinyu. Skenario pertama dibuat dengan menambahkan nilai node demand, sebanding dengan nilai peningkatan kapasitas produksi, tanpa adanya modifikasi terhadap kondisi jaringan eksisting. Sedangkan untuk skenario-skenario selanjutnya, dibuat perluasan (extension) terhadap jaringan distribusi yang ada. Skenario dibuat berdasarkan perbedaan alokasi air yang digunakan untuk perluasan. Pada skenario kedua proporsinya adalah 70% dari penambahan kapasitas produksi (210 l/detik) digunakan untuk meningkatkan kuantitas pelayanan di jaringan eksisting, sedangkan 30% sisanya (90 l/detik) digunakan untuk perluasan jaringan. Pada skenario ketiga, peningkatan kapasitas produksi dibagi secara merata untuk peningkatan pelayanan di jaringan eksisting dan untuk perluasan jaringan distribusi ke wilayah yang saat ini belum terlayani, masingmasing mendapatkan alokasi debit 150 l/detik. Sedangkan pada skenario keempat, 30% (90 l/detik) peningkatan kapasitas produksi dialokasikan untuk peningkatan pelayanan di jaringan eksisting, sedangkan 70% (210 l/detik) sisanya digunakan untuk perluasan jaringan distribusi. Perluasan jaringan dilakukan sebagai perwujudan dari upaya PDAM Badak Singa untuk meningkatkan cakupan pelayanan air bersih. Jaringan perluasan dibuat untuk daerah pelayanan zona timur (Kecamatan Kiaracondong). Pemilihan daerah untuk perluasan dilakukan berdasarkan beberapa pertimbangan. Zona
pelayanan
timur
dipilih
sebagai
daerah
perluasan
dengan
mempertimbangkan bahwa sisa tekan di ujung pipa primer jaringan distribusinya masih relatif tinggi, sehingga memungkinkan air untuk disuplai ke daerah yang lebih jauh (Dewangga, 2003). Di samping itu, dari segi pelayanan, zona timur
66
merupakan daerah kritis dimana angka pelayanan air bersih di daerah ini relatif lebih rendah dibandingkan dengan angka pelayanan di daerah lain. Gambar V.2 menunjukkan wilayah perluasan jaringan distribusi air bersih PDAM Badak Singa.
Penambahan air baku 300 l/detik
Rencana wilayah pengembangan
Gambar V.2. Peta perluasan jaringan distribusi PDAM Badak Singa
Berbagai skenario ini dibuat untuk menganalisa skenario mana yang dapat beroperasi dengan lebih optimal, ditinjau dari kondisi hidrolis aliran dalam jaringan distribusi. Keoptimalan skenario penyaluran air juga dilihat dari sedikitnya modifikasi yang perlu dilakukan terhadap jaringan eksisting.
V.1. Analisis Skenario V.1.1 Analisis Skenario 1 Pada skenario pertama ini, kapasitas produksi air bersih PDAM Badak Singa sebanyak 1800 l/detik didistribusikan seluruhnya ke jaringan pelayanan
67
eksisting. Dengan adanya peningkatan nilai node demand di ujung pipa pelayanan primer, terjadi perubahan pada distribusi tekanan pada pipa. Perubahan yang paling signifikan terjadi pada saat waktu pelayanan puncak, yang berdasarkan time pattern yang digunakan, terjadi pada kisaran pukul 6-7 pagi. Dari time pattern dapat dilihat bahwa waktu puncak, yang diindikasikan dengan faktor pengali yang paling tinggi, terjadi pada pukul 06.00. Distribusi tekanan pada waktu pelayanan puncak ditujukkan pada Gambar V.3.
Gambar V.3. Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 1
Untuk kondisi jaringan pelayanan eksisting, dengan peningkatan debit produksi hingga 1800 l/detik tanpa adanya perluasan jaringan, didapati kurang lebih 10% wilayah pelayanan memiliki tekanan yang rendah (kurang dari 15 mwc). Tekanan yang rendah ini menyebabkan air mengalir dengan debit yang rendah atau bahkan tidak mengalir sama sekali. Wilayah dengan tekanan rendah terdapat di ujung zona pelayanan timur bagian utara, yaitu di daerah Babakan Sari, Maleer dan sekitarnya. Hal ini dapat terjadi karena di daerah-daerah tersebut, elevasinya mengalami peningkatan sehingga menyebabkan penurunan tekanan secara signifikan.
V.1.2 Analisis skenario 2
68
Untuk skenario kedua penambahan kapasitas produksi dibagi untuk dua kepentingan, yaitu untuk peningkatan pelayanan di jaringan eksisting yang dialokasikan sebesar 70% (210 l/detik) dan untuk perluasan jaringan distribusi ke daerah yang belum terlayani sebesar 30% (90 l/detik). Perluasan jaringan ini menyebabkan penurunan nilai tekanan di node-node ujung pipa primer. Penurunan terjadi dengan lebih signifikan dibandingkan dengan saat penambahan kapasitas produksi tidak disertai oleh perluasan jaringan. Hal ini dikarenakan jaringan yang bertambah luas menyebabkan peningkatan nilai headloss, akibat penambahan friksi di sepanjang jalur distribusi. Untuk pipa baru yang diperlukan di daerah perluasan, nilai koefisien kekasarannya adalah 130. Penentuan angka ini dilakukan berdasarkan pada nilai koefisien kekasaran C untuk pipa baru dengan diameter sekitar 300mm, dengan jenis uncoated cast iron (Walski, 2001). Data-data mengenai node loading dan karakteristik pipa yang digunakan dalam perluasan jaringan dapat dilihat pada Tabel V.2 dan Tabel V.3.
Tabel V.2. Data karakteristik node tambahan dalam perluasan jaringan Node ID
Elevasi (m)
Node demand (l/detik)
1c
671.6
4.98
2c
671
6.60
3c
672.1
5.82
4c
665.6
6.17
5c
665.3
7.07
6c
664.3
5.60
7c
670
7.87
Tabel V.3. Data karakteristik penambahan pipa dalam perluasan jaringan Pipe ID
Panjang pipa (m)
Diameter pipa (mm)
Koefisien kekasaran
Status pipa
1c
765
246
130
Open
2c
1071
224
130
Open
3c
1000
180
130
Open
7c
1576
256
130
Open
8c
1354
248
130
Open
9c
867
226
130
Open
10c
1243
224
130
Open
69
Dengan penambahan debit air yang dialirkan pada jaringan distribusi eksisting, dengan penerapan skenario 2 ini menyebabkan adanya tekanan negatif di beberapa titik node. Terjadinya tekanan bernilai negatif dalam simulasi jaringan hidrolis dengan EPANET 2.0 merupakan hal yang harus dihindari. Tekanan negatif tidak benar-benar terjadi di lapangan. Apabila dilakukan pengukuran lapangan di lokasi node yang pada simulasi ditemukan bernilai negatif, akan terukur bahwa tekanan di titik tersebut adalah 0. Nilai negatif untuk tekanan menandakan bahwa daerah tersebut tidak teraliri oleh air. Namun demikian, walaupun dengan penambahan luas jaringan, untuk skenario 2 ini kondisi tekanan kritis hanya terjadi pada saat waktu pelayanan puncak. Sedangkan untuk waktu-waktu pelayanan lainnya, sisa tekan di nodenode masih mencukupi untuk mengalirkan air hingga ke ujung jaringan pipa primer distribusi. Distribusi tekanan di waktu pelayanan puncak untuk skenario 2 ditunjukkan pada Gambar V.4.
Gambar V.4. Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 2
Persentase node dengan sisa tekan di bawah 15 mwc mengalami peningkatan menjadi sekitar 23%. Daerah dengan sisa tekan rendah terdapat di zona pelayanan timur bagian utara dan selatan, mencakup wilayah Maleber, Padasuka, Mandala Jati, Suka Sari dan sekitarnya. Untuk mengatasi masalah node yang memiliki tekanan negatif dalam simulasi, dan juga mengatasi node dengan
70
tekanan yang sangat rendah, dalam simulasi skenario 2 ini dipasang pompa tambahan dengan nilai power konstan senilai 60 kw di daerah Cicadas. Pompa dengan nilai power konstan dipilih karena pada wilayah ini, kondisi tekanannya relatif rendah sepanjang hari. Selain itu, beban demand dari node 192b yang memiliki tekanan negatif dipindahhkan ke node 191b yang masih terletak di wilayah pelayanan yang sama, yaitu di daerah Babakan Sari. Dengan melakukan modifikasi-modifikasi yang telah disebutkan, masalah tekanan negatif di zona pelayanan timur dapat teratasi. Pemasangan pompa juga menurunkan persentase node dengan tekanan kritis (kurang dari 15 mwc) hingga 12%. Distribusi tekanan setelah dilakukan penambahan pompa dan pemindahan beban demand di node yang bernilai negatif, pada waktu pelayanan puncak, ditunjukkan pada Gambar V.5.
Gambar V.5. Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 2 setelah modifikasi jaringan
Dengan modifikasi yang dilakukan, air dapat disuplai ke titik pelayanan terjauh pada jaringan primer bahkan pada saat kondisi aliran puncak.
V.1.3. Analisis skenario 3 Dalam skenario 3, proporsi pembagian air yang dialokasikan untuk perluasan jaringan distribusi dan peningkatan pelayanan di jaringan eksisting dilakukan secara merata, masing-masing 150 l/detik. Adanya peningkatan alokasi
71
kapasitas produksi di daerah perluasan, menyebabkan wilayah tersebut rawan terhadap kondisi aliran kritis yang disebabkan oleh meningkatnya nilai demand di masing-masing node. Data karakteristik perluasan yang dilakukan pada skenario 3 ini sama dengan yang dilakukan pada skenario 2. Dari hasil simulasi, terlihat bahwa dalam kondisi jaringan perluasan yang sama dengan jaringan perluasan pada skenario 2, terjadi tekanan negatif di beberapa node. Sedangkan untuk kondisi tekanan jaringan secara umum, terjadi penurunan persentase wilayah dengan nilai tekanan kritis dibandingkan dengan pada skenario 2. Persentase wilayah dengan tekanan kritis (kurang dari 15 mwc) berada pada kisaran 19% pada kondisi aliran puncak. Namun demikian, pada skenario 3 ini wilayah-wilayah yang mengalami tekanan negatif lebih tersebar, sehingga perlu dilakukan lebih banyak modifikasi untuk mengatasi masalah node dengan tekanan negatif atau sisa tekan yang sangat rendah. Agar sisa tekanan di ujung pipa primer distribusi mencukupi untuk mengalirkan air saat kondisi puncak, dalam skenario 3 ini diperlukan pemasangan 2 buah pompa. Satu pompa, seperti pada skenario 2, adalah pompa dengan nilai power minimal 60 kW dan ditempatkan di daerah Cicadas. Satu pompa lainnya perlu dipasang di daerah Mengger, dengan nilai power minimal 70 kW. Pompa yang dipilih adalah pompa dengan energi konstan. Pertimbangan untuk menggunakan pompa dengan nilai konstan di daerah Cicadas sama dengan pertimbangan di skenario 2. Sedangkan untuk pompa di daerah Mengger, pertimbangan memilih pompa fixed-speed (pompa dengan nilai power konstan) adalah karena nilai flow saat aliran puncak lebih tinggi dibandingkan dengan pada kondisi aliran normal. Pada pompa variable-speed pompa, semakin kecil aliran semakin besar nilai head yang disuplai oleh pompa. Kondisi sisa tekan di daerah ini sudah sangat tinggi pada kondisi normal, yaitu berada pada kisaran 60 mwc, sehingga peningkatan tekanan pada kondisi akibat pemasangan pompa justru akan membahayakan kondisi jaringan. Fluktuasi flow terhadap waktu di wilayah Mengger dapat dilihat pada Gambar V.6.
72
Gambar V.6. Fluktuasi flow terhadap waktu di daerah Mengger Namun demikian, pemasangan pompa juga harus memperhatikan kondisi sisa tekan pada waktu aliran normal. Pompa fixed—speed terus memompakan air dengan nilai power yang sama selama pompa tersebut menyala, sedangkan daerah Mengger memiliki sisa tekan yang tinggi pada waktu pelayanan normal. Oleh karena itu, untuk mencegah terjadinya kerusakan pada jaringan pipa akibat tekanan yang terlalu tinggi, pompa diatur untuk hanya beroperasi pada pukul 05.00-08.00. Hal ini dilakukan dengan asumsi bahwa efisiensi kinerja pompa selama beroperasi adalah 100%. Selain pemasangan pompa, modifikasi yang dilakukan pada skenario 3 juga adalah dengan memindahkan beban demand dari beberapa node yang bertekanan negatif ke node lain yang masih satu wilayah dan sisa tekannya masih relatif tinggi. Dengan adanya modifikasi-modifikasi tersebut, skenario 3 dapat digunakan untuk mengoperasikan sistem distribusi PDAM Badak Singa.
V.1.4. Analisis skenario 4 Untuk pengoperasian sistem distribusi dengan skenario 4, 30% dari peningkatan kapasitas produksi PDAM Badak Singa, yaitu sebanyak 90 l/detik, dialokasikan untuk peningkatan pelayanan di jaringan distribusi eksisting. Sementara itu, 70% sisanya atau sebanyak 210 l/detik digunakan untuk suplai air di daerah perluasan. Untuk skenario ini, karakteristik perluasan tidak dapat disamakan dengan skenario-skenario sebelumnya. Dengan porsi alokasi yang lebih besar untuk 73
perluasan jaringan, nilai demand yang dialokasikan untuk masing-masing node pun menjadi lebih besar. Hal ini menyebabkan terjadinya sisa tekan negatif yang sangat rendah, sehingga untuk mengatasinya dibuat node pelayanan baru ke daerah yang belum terlayani. Pembuatan node baru ini lebih memperluas cakupan pelayanan suplai air bersih. Seperti pada skenario 2 dan skenario 3, dengan pertimbangan dan dasar pemikiran yang sama, nilai C yang digunakan untuk pipa baru di wilayah perluasan adalah 130. Data perluasan jaringan dengan penerapan skenario 4 ditunjukkan pada Tabel V.4 dan Tabel V.5
Tabel V.4. Data node tambahan dalam perluasan jaringan Node ID
Elevasi (m)
Node demand (l/detik)
1c
671.6
11.63
2c
671
15.39
3c
672.1
8.57
4c
665.6
7.39
5c
665.3
5.50
6c
664.3
3.07
7c
670
8.36
8c 9c
670 670.8
17 13
Tabel V.5. Data pipa tambahan dalam perluasan jaringan Pipe ID 1c 2c 3c 7c 8c 9c 10c 12c 13c
Panjang pipa (m) 765 1071 1000 1576 1354 867 1243 1000 1000
Diameter pipa (mm) 246 224 380 256 248 216 224 380 380
Koefisien kekasaran 130 130 130 130 130 130 130 130 130
Status pipa Open Open Open Open Open Open Open Open Open
Dalam skenario 4 ini, untuk mengatasi masalah sisa tekan yang negatif dipasang 2 buah pompa fixed-speed di wilayah Kecamatan Cicadas dengan tenaga 60 kW dan di wilayah Mengger dengan tenaga 55 kW. Pertimbangan pemilihan
74
pompa dalam skenario ini sama dengan yang diterapkan pada skenario sebelumnya, yaitu berkaitan dengan kondisi tekanan rata-rata sepanjang hari di masing-masing node dan fluktuasi aliran di daerah yang dilayani oleh pompa. Untuk efisiensi penggunaan energi dan mengurangi kemungkinan kerusakan jaringan akibat tekanan dalam pipa yang terlalu tinggi, pompa di wilayah Mengger hanya dioperasikan selama 3 jam pada waktu aliran puncak, yaitu pada pukul 05.00 hingga pukul 08.00. Dalam analisa dengan simulasi EPANET 2.0 ini, diasumsikan pompa beroperasi dengan efisiensi kinerja 100%.
V.2. Desain Intermittent Water Supply System Pembahasan mengenai intermittent water system didasarkan pada skenario hasil modifikasi di atas, dimana kapasitas produksi dari PDAM Badak Singa telah mengalami peningkatan menjadi 1800 l/detik. Dari keempat skenario di atas, yang dikembangkan desain intermittent-nya adalah skenario kedua, dimana 70% peningkatan kapasitas produksi dialokasikan untuk peningkatan kualitas pelayanan di jaringan eksisting dan 30% sisanya dialokasikan untuk perluasan ke wilayah yang belum terlayani. Skenario 2 dipilih sebagai dasar pembuatan desain intermittent water system berdasarkan beberapa pertimbangan, diantaranya adalah disesuaikan dengan perencanaan pengembangan kegiatan distribusi air bersih PDAM Badak Singa. Hingga tahun 2008 ini, yang menjadi prioritas untuk ditingkatkan kualitasnya adalah pelayanan di jaringan distribusi eksisting (PDAM Kota Bandung, 2007). Penambahan debit produksi sebesar 300 l/detik tidak akan berpengaruh terlalu signifikan dalam perluasan jaringan distribusi. Di samping itu, dari skenario 3 dan skenario 4 juga dapat dilihat bahwa untuk kondisi eksisting, semakin besar alokasi yang disediakan untuk perluasan jaringan mengakibatkan semakin banyaknya modifikasi yang perlu dilakukan terhadap jaringan distribusi yang sudah ada saat ini. Modifikasi ini terutama berkaitan dengan pemenuhan kondisi tekanan yang ideal di jaringan perpipaan primer. Seperti yang telah dibahas pada Bab IV, wilayah yang dilayani oleh reservoir Badak Singa adalah wilayah selatan. Daerah pelayanan yang bersumber dari Reservoir Badak Singa meliputi Kecamatan Bandung Wetan, Cicendo, Andir,
75
Sumur Bandung, Bandung Kulon, Babakan Ciparay, Bojongloa Kaler, Astana Anyar, Bojongloa Kidul, Sumur Bandung, Lengkong, Bandung Kidul, Cibeunying Kidul, Kiaracondong, Margacinta, Arcamanik, Batununggal dan Cicadas. Berdasarkan data dari Dinas Kependudukan, jumlah total penduduk di wilayah zona pelayanan air bersih reservoir Badak Singa adalah 1.793.190 jiwa (Dinas Kependudukan, 2006). Rincian jumlah penduduk per kecamatan dapat dilihat pada Tabel V.6. Sedangkan pada Tabel V.7 diperlihatkan persentase distribusi air dari reservoir Badak Singa untuk berbagai keperluan kegiatan.
Tabel V.6. Jumlah penduduk di Wilayah Pelayanan Reservoir Badak Singa Kecamatan Bandung Wetan Cicendo Andir Sumur Bandung Bandung Kulon Babakan Ciparay Bojongloa Kaler Astana Anyar Bojongloa Kidul Regol Lengkong Bandung Kidul Kiaracondong Margacinta Batununggal Cibeunying Kidul TOTAL
Jumlah Penduduk 54,421 107,634 139,101 60,688 148,300 111,606 133,569 91,500 87,065 121,918 102,609 57,802 144,026 127,303 155,611 150,037 1,793,190
Sumber : Dinas Kependudukan, 2006
76
Tabel V.7. Persentase distribusi air bersih Kegiatan Konsumsi RT Konsumsi komersil Konsumsi industri TOTAL
Persentase (%) 82 18 1 100
Sumber : PDAM Kota Bandung, 2007
Dari pembagian di atas, dengan asumsi bahwa kegiatan komersil dan kegiatan industri memiliki trend kenaikan yang sama dengan kenaikan jumlah penduduk, maka debit air bersih yang harus disuplai untuk dapat memenuhi angka kebutuhan tersebut adalah 2489,73 l/detik pada kondisi aliran normal, dan 4.431,73 l/detik pada kondisi aliran puncak. Angka kebutuhan ini didapat dengan mengambil nilai kebutuhan perkapita sebesar 100 l/o/h, sebagai nilai rata-rata kebutuhan air bersih masyarakat Indonesia untuk keperluan domestik (Dirjen CK, 1989). kebutuhan Kapasitas produksi air bersih PDAM Badak Singa adalah 1800 l/detik, sehingga dengan demikian sistem pelayanan intermittent harus diterapkan agar kebutuhan air di semua wilayah pelayanan PDAM Badak Singa terpenuhi. Pelayanan dengan sistem intermittent ini dapat berjalan dengan baik, dengan asumsi bahwa semua pelanggan memiliki bak penampung air dengan ukuran yang cukup untuk memenuhi kebutuhannya selama distribusi air ke wilayahnya dimatikan. Dalam melakukan simulasi untuk intermittent water system ini, zona pelayanan selatan yang suplai airnya berasal dari reservoir Badak Singa dibagi menjadi 3 sub zona yaitu sub-zona selatan-timur, selatan-tengah dan selatan barat. Metode yang digunakan untuk perhitungan kebutuhan air adalah seperti dijelaskan pada bagian III.3.1. Kebutuhan air untuk masing-masing zona yang diperoleh dari hasil perhitungan dapat dilihat lebih rinci pada Tabel V.8, sedangkan batas wilayah untuk masing-masing subzona ditunjukkan pada Gambar V.7.
77
Gambar V.7. Batas wilayah per subzona
Tabel V.8. Kebutuhan air di zona selatan Wilayah selatan-barat selatan-tengah selatan-timur TOTAL
Kebutuhan Air (l/detik) 968.21 703.78 882.31 2554.31
Kebutuhan puncak (l/detik) 1723.42 1252.74 1570.52 4546.67
Simulasi dilakukan dengan asumsi nilai kehilangan air yang terjadi adalah 51%, dengan nilai faktor puncak 1,78 (PDAM, 2006). Simulasi untuk sistem distribusi air secara intermittent ini dilakukan pada dua kondisi, yaitu kondisi aliran puncak dan aliran normal. Aliran puncak untuk penerapan sistem ini terjadi pada saat air awal air didistribusikan kembali ke suatu wilayah pelayanan, setelah sebelumnya aliran ke daerah tersebut dimatikan. Misalnya, apabila di suatu daerah waktu pelayanannya adalah dari pukul 08.00 hingga 12.00, maka pada pukul 08.00 diasumsikan kebutuhan air mencapai
78
puncak karena semua keran air terbuka penuh untuk mengisi kembali bak penampung air di masing-masing ujung sambungan langsung. Kondisi aliran puncak menjadi parameter penilaian apakah suatu jaringan distribusi dapat dioperasikan atau tidak. Pada umumnya, apabila suatu jaringan distribusi air bersih dapat beroperasi dengan baik pada kondisi aliran puncak, jaringan tersebut juga akan dapat mengantarkan suplai air dengan baik ke seluruh zona pelayanannya pada kondisi normal.
V.2.1 Desain Intermittent Water Supply System untuk Sub-zona Selatan-Barat Wilayah yang termasuk daerah pelayanan sub-zona selatan-barat serta perhitungan kebutuhan dapat dilihat pada Tabel V.9. Metode yang digunakan untuk perhitungan kebutuhan domestik dan kebutuhan total adalah seperti yang dijelaskan pada bagian III.3.1, dengan data alokasi distribusi untuk kebutuhan domestik dan non-domestik yang dapat dilihat pada Tabel V.7.
Tabel V.9. Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona selatanbarat Kecamatan Cicendo Andir Bandung Kulon Babakan Ciparay Bojongloa Kaler sebagian Astana Anyar TOTAL
Jumlah Penduduk 107,634 139,101 148,300 111,606 133,569 45,750 685,960
Kebutuhan (l/o/h) 100 100 100 100 100 100 100
Kebutuhan Domestik (l/dtk) 124.58 161.00 171.64 129.17 154.59 52.95 793.94
Kebutuhan Total (l/detik) 151.92 196.34 209.32 157.53 188.53 64.57 968.21
Berdasarkan hasil perhitungan, dengan faktor puncak 1,78, didapat bahwa kebutuhan air di daerah ini pada saat kondisi puncak adalah 1.732,42 l/detik. Untuk pelaksanaan sistem intermitent pada kondisi eksisting di sub-zona pelayanan selatan-barat, kehilangan tekan yang terjadi sangat tinggi. Apabila dilihat dari segi perbedaan elevasi, selisih ketinggian antara reservoir Badak Singa dengan titik terjauh node pelayanan di sub-zona selatan-barat ini adalah 59 m, yang terbentang sejauh 2600 km. Gambar V.8 memperlihatkan profil ketinggian 79
dari reservoir Badak Singa, hingga node 46 B yang merupakan salah satu titik terjauh reservoir.
Gambar V.8. Profil elevasi sub-zona selatan-barat
Sedangkan untuk angka kehilangan tekan yang terjadi di sepanjang jaringan distribusi pada sub-zona selatan-barat dapat dilihat pada Gambar V.9.
GambarV.9. Profil tekanan di sub-zona selatan-barat pada kondisi aliran puncak
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa angka kehilangan tekan yang terjadi di sepanjang jalur distribusi sub zona selatan-barat pada kondisi aliran puncak
80
sangat tinggi. Dari hasil simulasi, dapat diketahui bahwa pada kondisi aliran puncak, 43 dari 50 node di sub zona selatan-barat bernilai negatif. Hal ini mengindikasikan bahwa sebagian besar wilayah pelayanan di sub zona selatan barat tidak mendapat suplai air saat peak flow karena kondisi tekanan yang tidak memungkinkan. Angka kehilangan yang terjadi dalam pipa pada kondisi eksisting ini dapat mencapai 60 m/km, seperti ditampilkan pada Gambar V.10.
Gambar V.10. Nilai angka kehilangan tekanan pada kondisi aliran puncak
Salah satu penyebab utama tingginya angka kehilangan tekanan air dalam jaringan perpipaan adalah karena tingginya kehilangan energi akibat gesekan air di sepanjang pipa. Kondisi eksisting dari sub-zona selatan barat ini terlalu kecil untuk aplikasi penyaluran air dengan sistem intermittent. Hal ini menyebabkan besarnya debit yang dialirkan ke masing-masing node pelayanan, yang juga sebanding dengan peningkatan kecepatan aliran dalam pipa. Peningkatan kecepatan aliran ini menyebabkan tingginya angka kehilangan tekanan. Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah kehilangan tekan yang sangat tinggi ini dapat dilakukan modifikasi jaringan perpipaan dengan memasang pipa paralel di beberapa wilayah. Pemasangan pipa paralel ini mengurangi beban debit yang dialirkan pada pipa eksisting, sehingga dapat mengurangi angka kehilangan tekan. Data dan karakteristik pipa paralel yang dipasang dapat dilihat pada Tabel V.10.
81
Tabel V.10. Data pipa paralel di subzona selatan-barat ID pipa 5b' 6b' 39b' 10b' 19b' 28b' 86b' 29b' 12b' 13b' 7b' 100b' 101b' 48b' 47b' 4b' 8b' 25b' 42b' 34b' 17b'
Panjang Pipa (m) Diameter Pipa (m) 657 762 438 762 1500 304.8 804 203.2 750 406.8 1150 457.2 390 1016 754 406.4 600 699 650 690 220 558 905 712 366 610 762 965 1090 965 1028 761 765 395 300 348 1017 101.6 900 378 500 479
Koef. Kekasaran 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130
Dengan pemasangan pipa paralel, tingginya angka kehilangan tekan pada kondisi aliran puncak dapat dikurangi. Profil tekanan setelah modifikasi kondisi perpipaan ditampilkan pada Gambar V.11.
Gambar V.11. Profil tekanan setelah modifikasi perpipaan 82
Dari grafik di atas, dapat dilihat bahwa modifikasi jaringan perpipaan memperbaiki masalah kehilangan tekanan yang terjadi. Angka kehilangan tekanan dapat diturunkan hingga menjadi 3 m/km dan pada kondisi puncak tidak terjadi tekanan negatif sehingga semua node di seluruh subzona selatan-barat dapat terlayani.
V.2.2 Desain Intermittent Water System untuk Subzona Selatan-Tengah Wilayah yang termasuk daerah pelayanan sub-zona selatan-tengah serta perhitungan kebutuhan dapat dilihat pada Tabel V.11. Metode yang digunakan untuk perhitungan kebutuhan domestik dan kebutuhan total adalah seperti yang dijelaskan pada bagian III.3.1, dengan data alokasi distribusi untuk kebutuhan domestik dan non-domestik yang dapat dilihat pada Tabel V.7.
Tabel V.11. Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona selatantengah Kecamatan Bandung Wetan Sumur Bandung sebagian Lengkong sebagian Bandung Kidul Regol sebagian Astana Anyar Bojongloa Kidul TOTAL
Jumlah Penduduk 54,421 60,688 71,826 40,461 121,918 91,500 57,802 498,617
Kebutuhan (l/o/h)
Kebutuhan Domestik (l/dtk)
100 100 100 100 100 100 100 100
62.99 70.24 83.13 46.83 141.11 105.90 66.90 577.10
Kebutuhan Total (l/detik) 76.81 85.66 101.38 57.11 172.08 129.15 81.59 703.78
Dari hasil perhitungan, didapat angka debit air yang diperlukan untuk mensuplai kebutuhan penduduk di wilayah tersebut untuk kondisi puncak adalah 1.252,74 l/detik, dengan faltor puncak yang digunakan adalah 1,78. Dari hasil simulasi, didapat bahwa kehilangan tekanan pada kondisi jaringan distribusi eksisting rata-rata berada pada kisaran 10-11 m/km. Angka ini relatif tinggi, namun dari hasil simulasi juga dapat diliat bahwa sisa tekan yang ada masih cukup untuk mengantarkan suplai air hingga titik terjauh. Profil sisa 83
tekan di hingga ujung jaringan pelayanan subzona selatan-tengah dapat dilihat pada Gambar V.12.
Gambar V.12. Profil sisa tekan dari reservoir Badak Singa-67 B Untuk wilayah subzona selatan-tengah ini, sistem pelayanan intermittent dapat diterapkan pada kondisi jaringan eksisting, tanpa perlu melakukan modifikasi. Dengan kondisi jaringan distribusi yang ada, suplai air masih dapat mencapai wilayah terjauh dari subzona selatan-tengah pada saat kondisi aliran puncak. Distribusi tekanan pada saat peak flow dapat dilihat pada Gambar V.13.
Gambar V.13. Distribusi tekanan di subzona selatan-tengah
84
Dari grafik di atas, dapat dilihat bahwa wilayah dengan nilai tekanan kritis (di bawah 15 mwc) pada saat kondisi aliran puncak kurang dari 5% dari seluruh wilayah pelayanan di subzona selatan-tengah. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa untuk penerapan sistem suplai secara intermittent di subzona selatan-tengah tidak diperlukan modifikasi pada jaringan perpipaannya. Pada jaringan distribusi eksisting, untuk wilayah ini pelaksanaan sistem pelayanan intermittent dapat dioperasikan.
V.2.3 Desain Intermittent Water System untuk Subzona Selatan-Timur Wilayah yang termasuk daerah pelayanan sub-zona selatan-timur serta perhitungan kebutuhannya dapat dilihat pada Tabel V.12. Metode yang digunakan untuk perhitungan kebutuhan domestik dan kebutuhan total adalah seperti yang dijelaskan pada bagian III.3.1, dengan data alokasi distribusi untuk kebutuhan domestik dan non-domestik yang dapat dilihat pada Tabel V.7.
Tabel V.12. Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona selatantimur Kecamatan sebagian Lengkong sebagian Bandung Kidul Kiaracondong Batununggal Cibeunying Kidul Margacinta TOTAL
Jumlah Penduduk 30,783 17,341 144,026 155,611 150,037 127,303 625,100
Kebutuhan (l/o/h)
Kebutuhan Domestik (l/dtk)
100 100 100 100 100 100 100
35.63 20.07 166.70 180.11 173.65 147.34 723.50
Kebutuhan Total (l/detik) 43.45 24.48 203.29 219.64 211.77 179.68 882.31
Untuk subzona selatan-timur ini, kebutuhan air bersih adalah 1.570,52 l/detik pada kondisi puncak, dengan faktor puncaknya adalah 1,78. Pada kondisi jaringan seperti yang ada sekarang, pengoperasian sistem pelayanan intermittent tidak memungkinkan karena kehilangan tekan yang terjadi sangat tinggi. Pada kondisi aliran puncak, 66 node dari keseluruhan 76 node yang ada pada subzona selatan-timur ini bernilai negatif. Hal ini berarti kehilangan tekan yang terjadi sangat tinggi untuk penerapan sistem intermittent untuk kondisi
85
eksisting. Kehilangan air yang terjadi di jaringan distribusi subzona selatan-timur mencapai 25 m/km, seperti diperlihatkan pada Gambar V.14. Sedangkan profil kehilangan tekanan di subzona selatan-timur diperlihatkan pada Gambar V.15.
Gambar V.14. Kehilangan air di subzona selatan-timur
Gambar V.15. Profil kehilangan tekanan di subzona selatan-timur
Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa sebagian besar node memiliki sisa tekan negatif, yang mengindikasikan bahwa sebagian besar subzona selatan-timur tidak mendapat suplai air bersih secara memadai, terutama pada saat kondisi aliran puncak.
86
Untuk itu, perlu dilakukan perbaikan pada kondisi jaringan distribusi yang ada saat ini. Perbaikan dilakukan dengan memasang pipa yang paralel dengan pipa yang telah ada saat ini di beberapa lokasi, terutama di lokasi-lokasi yang diameter pipa eksistingnya relatif kecil dan yang nilai node yang dihubungkan oleh pipa-pipa tersebut negatif. Permasalahan tekanan yang rendah atau nilainya negatif pada simulasi hidrolis dengan EPANET 2.0 pada umumnya juga dapat diselesaikan dengan pemasangan pompa. Namun, untuk kondisi jaringan distribusi di subzona selatantimur yang ada saat ini, pemasangan pompa menjadi kurang efektif karena node yang memiliki tekanan negatif tersebar di seluruh subzona. Apabila masalah tekanan rendah akan diselesaikan dengan memasang pompa, pemasangan tidak cukup dilakukan hanya di satu lokasi, dengan nilai power pompa di atas 250 kW. Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah tekanan negatif di subzona selatantimur ini dipilih metode penambahan pipa yang dipasang paralel. Data dan karakteristik pipa tambahan yang dipasang pada subzona C untuk pengoperasian sistem pelayanan intermittent dapat dilihat pada lampiran 15. Dengan pemasangan pipa tambahan, sisa tekan di seluruh node di subzona selatan-timur ini mendapat suplai air karena memiliki sisa tekan yang cukup untuk mengalirkan air ke lokasi-loaksi pelayanan. Dengan penambahan pipa paralel ini, wilayah yang memiliki kondisi sisa tekan kritis (di bawah 15 mwc) di bawah 10% dari seluruh wilayah pelayanan. Distribusi sisa tekan di subzona selatan-timur pada kondisi aliran puncak dapat dilihat pada Gambar V.16.
Gambar V.16. Distribusi sisa tekan di subzona selatan-timur 87
Tingginya tingkat kehilangan tekan juga menurun hingga 9 m/km, seperti dapat dilihat pada Gambar V.17.
Gambar V.17. Kehilangan air di subzona selatan-timur setelah modifikasi jaringan distribusi Dapat disimpulkan bahwa setelah dilakukan modifikasi jaringan distribusi dengan memasang pipa paralel di beberapa lokasi, sistem pelayanan air bersih secara intermittent dapat dilakukan untuk subzona selatan-timur.
V.2.4 Pengoperasian Intermittent System Pada bagian-bagian di atas, telah digambarkan desain hidrolis jaringan perpipaan untuk ketiga subzona pelayanan yang akan dilakukan secara intermittent. Pada bagian ini akan dilakukan pembahasan mengenai pengoperasian sistem distribusi air secara intermittent yang akan menggabungkan ketiga subzona yang telah dibahas di atas. Untuk pengoperasian intermittent water system ini, wilayah pelayanan air bersih yang bersumber dari reservoir Badak Singa dibagi menjadi 3 subzona pelayanan sebagaimana telah dijelaskan di atas, yaitu subzona selatan-barat, selatan-tengah dan selatan-timur. Penggiliran pelayanan air bersih dilakukan selama 8 jam per hari di masing-masing subzona, dengan pengaturan waktu pelayanan yang dapat disesuaikan. Dengan pengaplikasian intermittent water system ini, perlu dilakukan beberapa penyesuaian berkaitan dengan pengoperasian sistem distribusi air bersih. Penyesuaian yang dilakukan ada yang bersifat permanen dan temporer. 88
Penyesuaian permanen dalam hal ini berarti penyesuaian tersebut berlangsung untuk seterusnya, selama sistem intermittent ini diberlakukan. Salah satu bentuk dai penyesuaian permanen adalah penutupan saluran pipa secara permanen (dalam EPANET 2.0, hal ini dapat dilakukan dengan mengubah status pipa menjadi closed), atau dalam pelaksanaannya di lapangan, pipa tersebut dapat dilepaskan dari jaringan distribusi. Hal ini dilakukan untuk pipa-pipa yang terletak di batas sub-zona yang jauh dari sumber suplai air, agar suplai air ke masing-masing subzona dapat dibagi secara adil dan pelanggan di masing-masing wilayah dapat terlayani secara optimal. Sedangkan untuk penyesuaian temporer, yang dimaksud dalam hal ini adalah pengubahan status pipa yang semula terbuka menjadi dapat disesuaikan, terbuka atau tertutup tergantung pada waktu penggiliran suplai air bersih. Aplikasi penyesuaian temporer di lapangan dilakukan dengan memasang gate valve di beberapa pipa yang terletak di batas sub-zona, yang letaknya relatif dekat dengan sumber suplai. Gate valve diatur pada posisi terbuka saat daerah tersebut mendapat giliran suplai air bersih. Sedangkan pada saat waktunya wilayah lain yang mendapat suplai, maka gate valve harus diatur pada posisi tertutup. Data mengenai pipa yang dipasangi gate valve untuk dan status gate valve pada saat waktu pelayanan air di masing-masing subzona tersebut dapat dilihat pada Tabel V.13.
89
Tabel V.13. Pipa dan status gate valve Node ID 86b 104b 102b 112b 103b 107b 118b 232b 136b 137b 138b
selatan-barat open closed closed closed closed closed closed closed closed closed closed
Waktu Pelayanan selatan-tengah closed open open open open open open closed closed closed closed
selatan-timur closed closed closed closed closed closed closed open open open open
Keterangan: lokasi node dan posisi gate valve dapat dilihat pada Lampiran-1, Lampiran-10 dan Lampiran-12
Dengan melakukan penyesuaian-penyesuaian di atas, sistem pelayanan intermittent dapat dioperasikan untuk wilayah-wilayah yang sumber distribusinya berasal dari reservoir Badak Singa. Untuk optimasi pelayanan pada pelanggan, waktu penggiliran dapat diatur sedemikian sehingga kebutuhan pelanggan terhadap air bersih dapat terpenuhi secara lebih maksimal. Dalam aplikasi suplai air bersih dengan sistem intermittent, harus dipastikan sedemikian bahwa pelayanan untuk masing-masing subzona berlangsung secara terpisah. Saat waktunya pelayanan air bersih untuk subzona Selatan-Timur misalnya, akses air bersih ke daerah lain harus dipastikan terhenti dengan memposisikan gate valve pada kondisi tertutup. Hal ini dilakukan agar pelayanan air terbagi merata secara adil untuk masing-masing subzona pelayanan. Masalah yang sering terjadi pada penerapan sistem intermittent adalah tingginya angka kehilangan tekan dan tingginya fluktuasi tekanan dalam pipa. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menetapkan pembagian waktu suplai yang jelas untuk masing-masing subzona pelayanan. Selain itu, waktu pelayanan yang ditetapkan sebaiknya disosialisasikan dengan baik pada pelanggan. Ketidakpastian waktu pelayanan
90
menyebabkan pelanggan pada umumnya memposisikan keran airnya pada kondisi terbuka, sehingga memperbesar kemungkinan terjadinya pemborosan penggunaan air. Namun demikian, tetap perlu diperhatikan bahwa penerapan sistem pelayanan intermittent dapat meningkatkan fluktuasi tekanan yang tajam pada pipa pelayanan karena adanya perubahan tekanan yang signifikan pada saat terjadi pergantian wilayah suplai air bersih, sehingga meningkatkan kemungkinan kerusakan pipa.
91
