EVALUASI DEBIT AIR DAN DIAMETER PIPA DISTRIBUSI AIR BERSIH DI PERUMAHAN KAMPUNG NELAYAN KELURAHAN NELAYAN INDAH BELAWAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan melengkapi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
SEPTIAN PRATAMA 06 0404 070
DOSEN PEMBIMBING : Ir. Sufrizal, M.Eng NIP 19520310 198003 1 001
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2011 1 Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Suplai air bersih di Kota Medan dan sejumlah wilayah kota sekitarnya dilayani oleh PDAM Tirtanadi sebuah perusahaan yang dimiliki oleh Pemerintah Daerah Propinsi Sumatera Utara, dan dikenal sebagai perusahaan air yang efisien operasinya, baik secara teknis maupun fungsional di Indonesia. Namun penambahan jumlah konsumen yang tidak diikuti dengan peningkatan kapasitas jaringan, penyediaan dan pelayanan air bersih, telah menimbulkan suatu kesulitan dimana air bersih yang tersedia tidak cukup bagi penduduk yang membutuhkannya. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui kinerja jaringan distribusi, dilokasi yang dikelola oleh PDAM Tirtanadi kantor cabang Belawan, tepatnya di Kelurahan Nelayan Indah, Perumahan Kampung Nelayan dengan menganalisis kemampuan jaringan dalam memenuhi kebutuhan minimum pelanggan meliputi debit, diameter pipa, dan sebagainya. Metode penelitian yang digunakan adalah dengan menghitung terlebih dahulu jumlah tiap jenis pelanggan kemudian menghitung kebutuhan air masing-masing pelanggan, lalu menghitung kehilangan air serta menghitung diameter pipa yang dipakai Sehingga bisa didapat suatu kesimpulan akhir. Berdasarkan hasil perhitungan didapat bahwa total kebutuhan air untuk masyarakat Kampung Nelayan Belawan sebesar 263,2 liter/menit. Adapun kebutuhan maksimal terjadi pada pukul 17.00-20.00 WIB sebesar 42.046 liter / hari atau sama dengan
0,0038931 m3/detik yang berdasarkan perhitungan pada
pemakaian 24 jam. Pipa yang dipakai adalah pipa jenis PVC dengan diameter 4 inci, 3,5 inci, dan 3 inci. Sedangkan kualitas air dari hasil tes laboratorium menunjukkan kualitas air di Kampung Nelayan sudah layak untuk dikonsumsi dimana kadar kekeruhan sebesar 0.296 NTU dan kadar besi (Fe) sebesar 0.07 mg/l serta mangan (Mn) yaitu 0.031 mg/l dan nilai PH sebesar 7.6. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pelayanan distribusi air bersih sudah cukup baik dalam hal kualitas air dan pelayanan ke masyarakat di Kampung Nelayan Belawan dan diharapkan selalu ada perbaikan dan peningkatan mutu dan kualitas air bersih. Kata Kunci : air bersih, , debit air, diameter pipa, kualitas air.
2 Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi Robbil ‘Alamin, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan segala rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “EVALUASI DEBIT AIR DAN DIAMETER PIPA DISTRIBUSI AIR BERSIH DI PERUMAHAN KAMPUNG NELAYAN KELURAHAN NELAYAN INDAH BELAWAN” Sehubungan dengan selesainya Tugas Akhir ini, maka penulis menyampaikan terima kasih sebesar-besarnya kepada: 1. Ketua Departemen Teknik Sipil USU Bapak Prof. Dr.Ing. Johanes Tarigan dan Sekretaris Departemen Teknik Sipil Bapak Ir. Syahrizal, MT 2. Dosen pembimbing penulis, Bapak Ir.Sufrizal, M.Eng 3. Dosen penguji penulis, Bapak Ir. Boas Hutagalung, M.Sc 4. Dosen penguji penulis, Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc 5. Dosen penguji penulis, Bapak Ivan Indrawan, ST.MT 6. Mentor lapangan, Bapak Ir.Rawaluddin Siregar, MM 7. Mentor lapangan, Bapak Anton Dharma Putra 8. Kapala Cabang PDAM Belawan, Bapak Ir.Teddy Sutedja, MT 9. Kedua orang tua saya, Khairul Margolang, SH dan Nurfah Nizar Chaniago serta kedua adik saya dan seluruh keluarga besar saya selalu memberikan semangat, cinta dan doanya di tengah-tengah kejenuhan yang terjadi . 10. Seluruh teman-teman saya sipil 06 yang tidak dapat disebutkan satu-satu nama nya, yang telah ikut membantu saya selama proses penulisan Tugas Akhir saya ini. Terima kasih atas doa dan dukungan nya.
3 Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari bahwa penulisan atau penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun sehingga dapat menyempurnakan penulisan selanjutnya. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Medan,
Septian Pratama
4 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI ABSTRAK .......................................................................................................... i KATA PENGANTAR ........................................................................................ ii DAFTAR ISI ..................................................................................................... iii DAFTAR TABEL ............................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... x DAFTAR NOTASI ........................................................................................... xi BAB I.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ………………………………………………….. 1 1.2. Tujuan dan Manfaat ……………………………………………… 3 1.3. Ruang Lingkup Pembahasan …………………………………….
3
1.4. Perumusan Masalah ……………………………………………… 4 1.5. Pembatasan Masalah ……………………………………………… 4 1.6. Sistematika Penulisan …………………………………………….
4
1.7. Metodologi Penelitian ……………………………………………. 5 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Umum ……………………………………………………………11 2.2. Defenisi dan Persyaratan Air Bersih ………………………….. 12 2.2.1. Defenisi Air Bersih ……………………………………..
12
2.2.2 Persyaratan dalam Penyediaan air Bersih ………… 12
5 Universitas Sumatera Utara
2.2.2.1. Persyaratan Kualitas …………………….......12 2.2.2.2. Persyaratan Kuantitas (Debit)…………………14 2.2.2.3. Pesyaratan Kontinuitas ……………………… 14 2.2.2.4. Persyaratan Tekanan Air ………………………15 2.3. Kebutuhan Air Bersih …………………………………………… 16 2.3.1. Kebutuhan Domestik ………………………………………17 2.3.2. Kebutuhan Non Domestik …………………………………18 2.3.3. Kehilangan Air …………………………………………… 21 2.3.4. Fluktuasi Kebutuhan Air ……………………………….......21 2.4. Sumber Air ……………………………………………………… 22 2.5. Sistem Distribusi dan Sistem Pengaliran Air Bersih …………… 23 2.5.1. Sistem Distribusi Air Bersih ………………………………23 2.5.2. Sistem Pengaliran Air Bersih …………………………… 24 2.6. Hidraulika Aliran Dalam Perpipaan …………………………… 26 2.6.1. Pipa Bertekanan ………………………………………… 26 2.6.2. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida ………………… 26 2.6.3. Aliran Laminer dan Turbulen ……………………………28 2.6.4. Kehilangan Tinggi Tekan ……………………………… 29 2.6.4.1.Kehilangan Tinggi Tekan Minor (Minor Losses )… 31
6 Universitas Sumatera Utara
2.6.4.2. Kehilangan Tinggi Tekan Mayor (Major Losses) …… 34 2.7. Persamaan Empiris Untuk Aliran Dalam Pipa ………………… 38 2.8. Mekanisme Aliran Dalam Pipa ………………………………… 40 2.8.1. Pipa Hubungan Seri ………………………………………40 2.8.2. Pipa Hubungan Pararel ………………………………… 41 2.8.3. Pipa Dengan Turbin ………………………………………42 2.8.4. Pipa Dengan Pompa ………………………………………44 2.9. Sistem Jaringan Pipa …………………………………………… 46 2.10. Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Pipa ……………………………51 2.10.1. Tekanan Dari Dalam ……………………………………51 2.10.2. Pukulan Air …………………………………………… 51 2.10.3. Gaya-gaya Pada Belokan dan Perubahan Penampang …..52 2.10.4. Beban Luar Pada Pipa yang Terbenam ………………… 53 2.11. Dasar Pemilihan Pompa …………………………………………53
7 Universitas Sumatera Utara
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tujuan Penelitian …………………………………………………58 3.2. Permasalahan …………………………………………………… 58 3.3. Pengumpulan Data ……………………………………………….58 3.4. Analisis Data ……………………………………………………..60 BAB IV. GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN 4.1. Letak dan Batas Administratif ……………………………………61 4.2. Kondisi Demografi ………………………………………………...63 4.3. Kondisi Fisik Wilayah ……………………………………………..63 4.3.1. Topografi …………………………………………………………63 4.3.2. Klimatologi ………………………………………………………63 4.3.3. Kondisi Umum Pelayanan Distribusi Air Bersih ………………...64 4.3.3.1. Daerah Pelayanan …………………………………………64 4.3.3.2. Jumlah Pelanggan dan Tingkat Pelayanan ………………..66 4.3.3.3. Sumber Air Baku dan Kapasitas Produksi ………………...67 BAB V. DATA DAN PEMBAHASAN 5.1. Sumber Air ………………………………………………………… 69 5.2. Penggunaan Rata-rata Air Bersih …………………………………… 70
8 Universitas Sumatera Utara
5.3. Perhitungan Kebutuhan Air ………………………………………. 72 5.3.1. Kebutuhan Air Untuk Blok A-A dan 1-1 ………………….73 5.3.2. Kebutuhan Air Untuk Blok B-B dan 2-2 …………………..73 5.3.3. Kebutuhan Air Untuk Blok 3-3 dan 4-4 ……………………74 5.3.4. Kebutuhan Air Untuk Blok G-G ………………………….. 74 5.3.5. Kebutuhan Air Untuk Blok F-F …………………………… 74 5.3.6. Kebutuhan Air Untuk Blok E-E ……………………………75 5.3.7. Kebutuhan Air Untuk Blok D-D ……………………………75 5.3.8. Kebutuhan Air Untuk Blok C-C ……………………………75 5.3.9. Kebutuhan Air Untuk Mesjid ……………………………… 76 5.3.10. Kebutuhan Air Untuk Puskesmas …………………………. 76 5.3.11. Kebutuhan Air Untuk Blok 5-5 …………………………… 77 5.3.12. Kebutuhan Air Untuk Blok 6-6 dan 7-7 ……………………77 5.3.13. Kebutuhan Air Untuk Blok 8-8 dan 9-9 ……………………77 5.4. Estimasi Beban Puncak ……………………………………………..78 5.5. Perancangan Reservoir …………………………………………….. 82 5.6. Perhitungan Pipa Distribusi …………………………………………83 5.7. Head Kerugian Gesek Dalam Pipa ………………………………… 90
9 Universitas Sumatera Utara
5.7.1. Kerugian Pipa Lurus dan Kecepatan Aliran …………………90 5.7.2. Kerugian Head Dalam Jalur Pipa ……………………………99 5.8. Head Pompa ……………………………………………………… 101 5.8.1. Pemilihan Pompa …………………………………………...101 BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan ……………………………………………………….. 103 6.2. Saran ……………………………………………………………… 104 DAFTAR PUSTAKA
10 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Tabel 2.1
Standar Kebutuhan Air Bersih
18
Table 2.2
Rata-rata Kebutuhan Air Bersih Per Orang Per Hari
19
Table 2.3
Rumus Pada Saluran Bertekanan
31
Table 2.4
Kehilangan Minor Dalam Pipa Akibat Pelebaran
32
Tabel 2.5
Kehilangan Minor Dalam Pipa Akibat Penyempitan
33
Tabel 2.6
Kehilangan Minor di Jaringan Pipa Akibat Belokan
33
Tabel 2.7
Kehilangan Minor di Jaringan Pipa Akibat Katup
34
Table 2.8
Nilai Kekerasan Dinding untuk Berbagai Pipa Komersil
36
Table 2.9
Koefisien Kekasaran Pipa Hazen-William
39
Table 4.1
Jumlah Penduduk Berdasarkan Mata Pencaharian
63
Table 4.2
Wilayah Pelayanan PDAM Kota Medan
65
Table 5.1
Pressure Gauge Yang Terbaca Selama 24 jam
78
Table 5.2
Estimasi Pemakaian Per Hari
79
Table 5.3
Pemakaian Periode I (05.00-08.00 WIB)
79
Tabel 5.4
Pemakaian Periode II (08.00-11.00 WIB)
79
Table 5.4
Pemakaian Periode III (11.00-14.00 WIB)
80
Table 5.5
Pemakaian Periode IV (14.00-17.00 WIB)
80
Table 5.6
Pemakaian Periode V (17.00-20.00 WIB)
80
Table 5.7
Pemakaian Periode VI (20.00-24.00 WIB)
80
Table 5.8
Pemakaian Periode VII (24.00-05.00 WIB)
81
Table 5.9
Total Pemakaian Selama 24 jam
81
Table 5.10
Diameter Pipa
85
Table 5.11 100
kerugian Pada Belokan Pipa
11 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1
Profil Kecepatan fluida pada saluran tertutup
27
Gambar 2.2
Profil Kecepatan fluida pada saluran terbuka
27
Gambar 2.3
Diagram Moody
36
Gambar 2.4
Pipa Yang di Hubungkan Seri
41
Gambar 2.5
Pipa Yang di Hubungkan Pararel
41
Gambar 2.6
Pipa Dengan Curat
43
Gambar 2.7
Pipa Dengan Pompa
45
Gambar 2.8
Contoh Suatu Sistem Jaringan Pipa
46
Gambar 3.1
Diagram Metodologi Penelitian
57
Gambar 4.1
Peta Daerah Kampung Nelayan
62
Gambar 4.2
Peta Udara Daerah Kampung Nelayan
62
Gambar 5.1
Data Sumber Air Bersih Masyarakat Kampung Nelayan
70
Gambar 5.2
Jumlah Penggunaan Air Tiap Bulan
71
Gambar 5.3
Lokasi Sumur Bor Serta Bak Penyaringan
71
Gambar 5.4
Air Compressor
72
Gambar 5.5
Kerugian Gesek Dalam Pipa
84
12 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN Qh
= Pemakaiaan air rata-rata (m3/jam)
Qd
= Pemakaian air rata-rata sehari (m3)
Qs
= Kapasitas pipa dinas (m3/jam)
VR
= Volume tangki air (m3)
T
= Jangka waktu pemakaian (jam)
Qh-max
= Pemakaian air pada jam puncak (m3/jam)
Qm – max
= Pemakaian air pada menit puncak(m3/menit)
c1
= Konstanta pemakaian air pada jam puncak
c2
= Konstanta pemakaian air pada menit puncak
VE
= Kapasitas efektif tangki atas (m3)
Qp
= Kebutuhan puncak (liter/menit)
Qmax
= Kebutuhan jam puncak (liter/menit)
Qpu
= Kapasitas pompa pengisi (liter/menit)
Tp
= Jangka waktu kebutuhan puncak (menit)
Tpu
= jangka waktu kerja pompa pengisi (menit)
Re
= Bilangan Reynolds (tak berdimensi)
ν
= Kecepatan rata-rata aliran didalam pipa (m/s)
D
= Diameter dalam pipa (m)
v
= Viskositas kinematik zat cair (m2/s)
Q
= Laju aliran (m3/jam)
C
= Koefisien pipa
L
= Panjang pipa (m)
hf
= Kerugian head (m)
13 Universitas Sumatera Utara
ν
= Kecepatan rata-rata dalam pipa (m/s)
f
= Koefisisen kerugian
g
= Percepatan grafitasi (9,8 m/s2)
hf
= Kerugian head (m)
C
= Koefisien gesek pipa
A
= Luas penampang
H
= Head total pompa (m)
ha
= Head statis total (m)
Δhp
= Perbedaan head tekanan
hl
= Kerugian head dipipa (m)
14 Universitas Sumatera Utara
