No. 12232/0708/P/2008
PEMODELAN PENGEMBANGAN JARINGAN DISTRIBUSI PDAM KOTA BANDUNG DENGAN EPANET 2.0 (Kajian Penambahan Intake Dago Bengkok)
LAPORAN TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Oleh: Putri Setiani NIM : 15304038
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Lembar Pengesahan Tugas Akhir Sarjana PEMODELAN PENGEMBANGAN JARINGAN DISTRIBUSI PDAM KOTA BANDUNG DENGAN EPANET 2.0 (Kajian Penambahan Intake Dago Bengkok)
Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya.
Bandung, 24 Juni 2008 Penulis,
Putri Setiani NIM 15304038
Bandung, 24 Juni 2008 Pembimbing
Dr. Eng. Rofiq Iqbal NIP 132320057
Mengetahui: Program Studi Teknik Lingkungan Ketua,
Dr.Ir.Agus Jatnika Effendi NIP 132061764
ABSTRAK PDAM Badaksinga merupakan pemasok utama air bersih untuk memenuhi kebutuhan masyarakat Kota Bandung. Dalam pengoperasiannya, pelayanan air bersih masih belum dapat memenuhi kebutuhan masyarakat secara keseluruhan. Salah satu upaya yang ditempuh oleh PDAM Badaksinga untuk meningkatkan mutu pelayanannya adalah dengan menambah sumber air baku dari Dago Bengkok, dengan debit 300 l/detik yang ditransmisikan langsung ke IPA Badaksinga. Pada penelitian ini, dilakukan pemodelan mengenai peningkatan kualitas pelayanan di jaringan distribusi eksisting dan kemungkinan perluasan wilayah pelayanan dengan adanya peningkatan kapasitas produksi PDAM Badaksinga. Perluasan dilakukan ke daerah tekanan di pipa primer distribusinya masih relatif tinggi. Hal ini dilakukan dengan pertimbangan bahwa dengan sisa tekan yang masih tinggi, suplai air masih dapat disalurkan ke wilayah yang lebih luas. Dengan menggunakan EPANET 2.0, simulasi dibuat dengan 4 alternatif skenario berdasarkan perbedaan persentase alokasi untuk peningkatan pelayanan di jaringan eksisting dan untuk perluasan. Dari hasil simulasi dengan kondisi hidrolis yang paling optimal, dikembangkan desain untuk penerapan sistem pelayanan secara intermittent.
Kata kunci : penyediaan air bersih, jaringan distribusi, pemodelan, EPANET 2.0
i
ABSTRACT PDAM Badaksinga is the main clean water supplier to fulfill the need of clean water in Bandung. Operationally, clean water service that PDAM Badaksinga provide has not yet complete the need of the society altogether. In terms of increasing its service quality, PDAM Badaksinga add a new source of water intake that is derived from Dago Bengkok. As much as 300 lps water will be directly transmitted to Badaksinga water treatment plant, which then will increase the production capacity of PDAM Badaksinga. This research is done to model the quality improvement on existing water distribution system and to model the possible extension of the system. Extension is made to the service areas with relatively high pressure residue; this is considering that service area with high pressure residue makes it possible to supply water to further area. Simulation made in this model is done with extension to East Bandung service zone. Using EPANET 2.0, simulations of hydraulic condition are made in several scenarios. These scenarios are differed based on the varying allocation provided for the existing distribution network and for the extension. From the scenario with most optimum result, intermittent water supply system then developed.
Key words: water supply, distribution system, modeling, EPANET 2.0
ii
KATA PENGANTAR Segala syukur, puji dan puja penulis panjatkan pada Allah SWT atas segala curahan rahmat, hidayah dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pemodelan Pengembangan Jaringan Distribusi PDAM Kota Bandung dengan EPANET 2.0 (Kajian Penambahan Intake Dago Bengkok)” ini. Hanya atas izin-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, sebagai salah satu persyaratan kelulusan sarjana di Program Studi Teknik Lingkungan ITB. Dalam proses pengerjaan dan penulisan tugas akhir ini, penulis mendapat bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini penulis ingin menghaturkan terima kasih pada: 1. Apa dan Ibu, untuk segala dukungan dan doanya yang tidak henti untuk penulis, untuk limpahan kasih sayangnya, untuk segala pengertiannya. Semua kerja keras ini penulis persembahakan untuk beliau berdua, yang semua jasanya tidak akan pernah mampu terbalaskan sepanjang masa. Untuk Teteh, Teh Ayu dan Owi, terima kasih untuk semua dukungannya. 2. Dr. Eng. Rofiq Iqbal selaku dosen pembimbing selama pengerjaan tugas akhir ini, untuk semua bimbingannya, untuk kepercayaannya bahwa penulis bisa menyelsaikan tugas akhir ini tepat waktu. Juga untuk segala bantuan, nasihat dan pengetahuan yang diberikan pada penulis selama proses pengerjaan. Terima kasih banyak, Pak. 3. Semua dosen pengajar di Teknik Lingkungan ITB, terima kasih untuk semua ilmu yang telah diberikan. 4. Semua staf Tata Usaha dan Perpustakaan TL ITB, terutama untuk Mba Titi dan Ibu Sri. Mohon maaf penulis haturkan karena sudah banyak merepotkan, terima kasih atas segala bantuannya. 5. Astrid Ayuningtyas, Suci Wulandari, Miranti Mayangsari, Dilla Satya Ekaputri, dan Lulus Wisudantara Muhammad, terima kasih sebanyakbanyaknya untuk segala bentuk bantuan, kerja sama, kepercayaan dan dukungannya selama pengerjaan tugas akhir ini. Terima kasih untuk kesediaannya
direpotkan,
untuk
kesediaannya
mendengarkan,
untuk
iii
kehadirannya saat penulis sedang patah semangat. Tanpa kalian, mungkin tugas akhir ini baru selesai tahun depan, sekali lagi terima kasih banyak. 6. Pak Agung di Litbang PDAM Badak Singa, terima kasih untuk segala kemudahan dan bantuan, juga dukungan yang diberikan. Maaf, Pak, banyak merepotkan.. 7. Rahmat Satria Dewangga, terima kasih atas kesediaannya berdiskusi dan mengajarkan ilmu-ilmu yang sudah lebih dahulu didapatkan. Hatur nuhun.. 8. Vita, Cink, Icha, Anggi, Imma, Rahot, Iin, Hendrik, Bos, Tegar, Iqbal, Sapi, Cinta, Christy dan semua rekan-rekan Sequel’04, terima kasih untuk kebersamaan 4 tahun yang tak terlupakan. Ayo segera menyusul! 9. Ida, Puput, Galih, Oboy, Budi, Putew, Nope, Sanchi, Aski, Gian, Bayu, Jali dan semua teman seperjuangan kepengurusan XXXVII LSS ITB. Maaf untuk ketidakhadiran
setahun
terakhir
ini,
terimakasih
untuk
kerelaannya
mengijinkan saya tidak banyak berkontribusi sebagai swasta, terima kasih untuk saat-saat penuh pembelajaran yang dijalani bersama. 10. Kang Heri, Kang Iqbal, Kang Aji dan Kang Oonx untuk segala nasihat dan masukannya yang menginspirasi, yang terabadikan dalam catatan perjalanan tugas akhir penulis, semoga tidak dituntut royalti. Juga untuk Kang Revi dan Kang Wildan, untuk keyakinannya di awal semester 8 bahwa penulis tidak bisa menyelesaikan studinya pada periode Juli 2008. Hayo, sekarang mau bilang apa? 11. Semua pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini, masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Namun demikian, penulis berharap bahwa tugas ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan kebaikan umat manusia.
Bandung, 24 Juni 2008
Putri Setiani
iv
DAFTAR ISI ABSTRAK
i
ABSTRACT
ii
KATA PENGANTAR
iii
DAFTAR ISI
v
DAFTAR TABEL
x
DAFTAR GAMBAR
xi
xiii
NOMENKLATUR
BAB I PENDAHULUAN
1
I.1. Latar Belakang
1
I.2. Maksud Dan Tujuan
2
I.3. Ruang Lingkup
3
I.3.1
Ruang Lingkup Wilayah
3
I.3.2 Ruang Lingkup Pembahasan
3
I.4. Sistematika Pembahasan
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
II.1. Gambaran Umum Sistem Distribusi Air Bersih
5
II.2. Hidrolika Aliran Dalam Pipa
7
II.2.1 Viskositas
8
II.2.2 Kehilangan Tekanan
10
II.2.2.1 Headloss mayor
10
II.2.2.2 Headloss minor
11
II.2.3 Persamaan Kontinuitas
12
v
II.2.4 Persamaan Momentum
12
II.2.5 Persamaan Energi
13
II.3 Hidrolika Jaringan Perpipaan
14
II.3.1 Karakteristik Hidrolis Node
15
II.3.2 Karakteristik Hidrolis Pipa dalam Jaringan
15
II.3.3 Jaringan Distribusi Air Bersih
16
II.4 Komponen Distribusi
16
II.4.1 Jaringan perpipaan
18
II.4.1.1 Cara pengaliran
18
II.4.1.2 Pola Jaringan Pipa
19
II.4.1.3 Kelangsungan Suplai Air
21
II.5 Pemodelan Jaringan Distribusi Air Bersih
21
II.5.1 Peta dan Dokumen Pendukung
22
II.5.2 Representasi Model
23
II.5.3 Pemilihan Software untuk Pengembangan Model
26
II.6 II.6 Aplikasi EPANET 2.0 dalam Pemodelan Jaringan Distribusi Air Bersih
28
II.6.1 Kemampuan model hidrolis
28
II.6.2 Model jaringan
29
II.6.2.1 Sambungan (junction)
30
II.6.2.2 Reservoir
30
II.6.2.3 Tangki
31
II.6.2.4 Emitter
31
II.6.2.5 Pipa
32
II.6.2.6 Pompa
32
II.6.2.7 Valve
33
II.6.3 Model simulasi hidrolis
34
II.7 Sistem Distribusi Air Secara Intermittent
36
BAB III METODOLOGI PENGERJAAN
38
III.1 Pendefinisian Masalah Dan Pengkajian Model Jaringan Eksisting
39
III.2 Studi Literatur Dan Pengumpulan Data Sekunder
40
III.3 Perhitungan Pemakaian Dan Kebutuhan Air
41
vi
III.3 1 Penentuan Node Loading
42
III.3.2 Perhitungan Nilai Kebutuhan Air per Subzona untuk Desain Intermittent System
43
III.4 Penentuan Nilai C (Koefisien Kekasaran Pipa)
43
III.5 Perhitungan Headloss
44
III.6 Pembuatan Skenario, Sistem dan Jaringan Distribusi
44
III.7 Pembuatan Simulasi Jaringan Distribusi Baru
44
III.8 Analisis Output Model
45
BAB IV KONDISI EKSISTING JARINGAN DISTRIBUSI PDAM 46
KOTA BANDUNG IV.1 Sumber Air Baku
46
IV. 2 Kondisi Pelayanan dan Sistem Distribusi
46
IV.2.1. Kondisi Pelayanan
46
IV.2.2. Sistem Distribusi
49
IV. 3 Jaringan Perpipaan Primer Distribusi Pdam Kota Bandung
53
IV.3.1 Zona Pelayanan
53
IV.3.2 Suplai dan Zona Tekanan
54
IV.3.3 Faktor Aliran Puncak dan Faktor Aliran Malam
56
IV.3.4 Gambaran Sistem Jaringan Distribusi Primer untuk Zona Utara
57
IV.3.4.1 Batas Zona Utara
58
IV.3.4.2 Produksi Air
58
IV.3.4.3 Tekanan dan Zona Tekanan
58
IV.3.4.4 Kebutuhan Air
59
IV.3.4.5 Reservoir dan Tanki
59
IV.3.5 Gambaran Sistem Jaringan Distribusi Primer untuk Zona Selatan
59
IV.3.5.1 Batas Zona Selatan
60
IV.3.5.2 Tekanan dan Zona Tekanan
60
IV.3.5.3 Kebutuhan Air
61
IV.3.5.4 Reservoir dan Tanki
61
vii
BAB V ANALISIS HASIL SIMULASI HIDROLIS JARINGAN 63
DISTRIBUSI PDAM BADAKSINGA V.1 Analisis Skenario
67
V.1.1 Analisis Skenario 1
68
V.1.2 Analisis Skenario 2
66
V.1.3 Analisis Skenario 3
71
V.1.4 Analisis Skenario 4
73
V.2 Desain Intermittent Water System
75
V.2.1 Desain Intermittent Water System untuk Sub-zona Selatan-Barat
79
V.2.2 Desain Intermittent Water System untuk Subzona SelatanTengah
83
V.2.3 Desain Intermittent Water System untuk Subzona Selatan-Timur
85
V.2.4 Pengoperasian Intermittent Water System
88
92
BAB VI KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Lampiran-1 Peta Lokasi Node L-2
Lampiran-2 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Kondisi Eksisting Jaringan Distribusi PDAM Kota Bandung Lampiran-3 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 1
L-3
Lampiran-4 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 2
L-4
Lampiran-5 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 3
L-5
Lampiran-6 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 4
L-6
Lampiran-7 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System
L-7
Subzona Selatan-Barat untuk Kondisi Eksisting L-8
Lampiran-8 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System Subzona Selatan-Barat (proposed piping)
L-9
Lampiran-9 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System
viii
Subzona Selatan-Tengah L-10
Lampiran-10 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System Subzona Selatan-Tengah dengan posisi gate valve Lampiran-11 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System
L-11
Subzona Selatan-Timur untuk Kondisi Eksisting
L-12
Lampiran-12 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System Subzona Selatan-Timur (proposed piping)dengan posisi gate valve Lampiran-13 Karakteristik Pipa di Jaringan Distribusi
L-13
Lampiran-14 Node demand dan elevasinya
L-21
Lampiran-15 Penambahan Pipa untuk Intermittent System untuk
L-28
Subzona Selatan-Timur
ix
DAFTAR TABEL Tabel IV.1
Klasifikasi pelanggan tahun 2006
49
Tabel IV.2
Klasifikasi Jenis Pipa Berdasarkan Diameter
54
Tabel IV.3
Suplai Utama Masing-Masing Zona Suplai Sebelum BWSAI Phase 2
54
Tabel IV.4
Suplai Utama Masing-Masing Zona Suplai Setelah BWSAI Phase 2
55
Tabel IV.5
Sumber Air untuk Masing-Masing Reservoir
56
Tabel IV.6
Perencanaan Faktor Aliran Puncak dan Faktor Aliran Malam
57
Tabel IV.7
Kapasitas Produksi dan Daya Tampung Reservoir Zona Utara
59
Tabel IV.8
Kapasitas Produksi dan Daya Tampung Reservoir Zona Selatan
61
Tabel V.1
Persentase kehilangan air PDAM Badak Singa
65
Tabel V.2
Data karakteristik node tambahan dalam perluasan jaringan
69
Tabel V.3
Data karakteristik penambahan pipa dalam perluasan jaringan
69
Tabel V.4
Data node tambahan dalam perluasan jaringan
74
Tabel V.5
Data pipa tambahan dalam perluasan jaringan
74
Tabel V.6
Jumlah penduduk di Wilayah Pelayanan Reservoir Badak Singa
76
Tabel V.7
Persentase distribusi air bersih
77
Tabel V.8
Kebutuhan air di zona selatan
78
Tabel V.9
Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona selatan-
79
barat Tabel V.10
Data pipa paralel di subzona selatan-barat
82
Tabel V.11
Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona selatan-
83
tengah Tabel V.12
Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona selatan-
85
timur Tabel V.13
Pipa dan status gate valve
90
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Energi dalam Aliran Fluida
13
Gambar II.2 Komponen fisik pada sistem distribusi air
29
Gambar III.1 Bagan alir metodologi pengerjaan tugas akhir
39
Gambar III.2 Penentuan node demand berdasarkan data PMA
41
Gambar III.3 Penentuan node loading berdasarkan kebutuhan air per
42
kapita Gambar IV.1 Peta daerah pelayanan PDAM Kota Bandung
47
Gambar IV.2 Peta penyebaran pelanggan PDAM Kota Bandung
48
Gambar IV.3 Peta jaringan pipa induk PDAM Kota Bandung
51
Gambar IV.4 Pola distribusi air bersih PDAM Kota Bandung
52
Gambar V.1 Time pattern penggunaan air
64
Gambar V.2 Peta perluasan jaringan distribusi PDAM Badak Singa
67
Gambar V.3 Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 1
68
Gambar V.4 Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 2
70
Gambar V.5 Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 2- modifikasi
71
Gambar V.6 Fluktuasi flow terhadap waktu di daerah Mengger
73
Gambar V.7 Batas wilayah per subzona
78
Gambar V.8 Profil elevasi sub-zona selatan-barat
80
Gambar V.9 Profil tekanan di sub-zona selatan-barat pada kondisi aliran 80 puncak Gambar V.10 Nilai angka kehilangan tekanan pada kondisi aliran
81
puncak Gambar V.11 Profil tekanan setelah modifikasi perpipaan
82
Gambar V.12 Profil sisa tekan dari reservoir Badak Singa-67 B
84
Gambar V.13 Distribusi tekanan di subzona selatan-tengah
84
Gambar V.14 Kehilangan air di subzona selatan-timur
86
Gambar V.15 Profil kehilangan tekanan di subzona selatan-timur
86
Gambar V.16 Distribusi sisa tekan di subzona selatan-timur
87
xi
Gambar V.17 Kehilangan air di subzona selatan-timur setelah
88
modifikasi jaringan distribusi
xii
NOMENKLATUR Viskositas (kg/ms) Tegangan geser (N.m2) Viskositas kinematis (m2/s) Massa jenis (kg/m3) Debit aliran (m3/s) Faktor kekasaran dinding pipa Diameter pipa (m) Kemiringan hidrolis Kehilangan tekan (m/m atau m/km) Panjang pipa (m atau km) K
Koefisien kehilangan minor
f
Faktor friksi pipa lurus
m
Massa (kg)
a
Percepatan (m2/s)
t
Waktu (s)
V
Kecepatan (m/s)
z
Elevasi (m)
P
Tekanan (mka)
F
Gaya (kg.m2/s)
E
Energi
W
Energi luar
g
Percepatan gravitasi (m/s2)
xiii
