PENGEMBANGAN SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI AIR BERSIH DENGAN TINJAUAN UNSTEADY DI KECAMATAN LOWOKWARU KOTA MALANG (Kasus Tandon Mojolangu) TUGAS AKHIR Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
Oleh ; PHY GAMMA CAPADA MULYADI 06520010
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2010
i
ii
iii
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan Tugas Akhir. Penulisan Tugas Akhir yang berjudul “ Pengembangan sistem jaringan distribusi air bersih dengan tinjauan unsteady Di Kecamatan Lowokwaru kota Malang ” ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik pada jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. Dalam penyusun Tugas Akhir ini, penulis tidak lepas dari bantuan dan motivasi yang kuat dari beberapa pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kepada yang sangat saya hormati dan sayangi yaitu kedua orang tua yang telah banyak memberikan dukungan melalui doa dan memberikan spirit untuk tidak perna putus asa sehingga penulis dapat berhasil meraih gelar Sarjana. 2. Bapak Ir. Khoirul Abadi, MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Bapak Ir. Ernawan Setiono, MT. Selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Malang, sekaigus Dosen Pembimbing II yang selalu membimbing dan memberikan arahan kepada penyusun dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. HE. Meiyanto, MT. Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan dalam judul tugas akhir ini dan meluangkan waktu
iv
serta pikirannya untuk membantu menyelesaikan tugas akhir ini tepat waktu. 5. Bapak Ir. Sulianto, MT. Selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan arahan dalam judul tugas akhir ini dan meluangkan waktu serta pikirannya untuk membantu menyelesaikan tugas akhir ini tepat waktu. akademik mahasiswa angkatan 2004 B. 6. Bapak Zamzami Septiropa, ST, MT. Selaku dosen pembimbing akademik mahasiswa angkatan 2006 A. 7. Teman – teman Teknik Sipil angkatan 2006 B, yang telah memberikan dorongan semangat dan kerjasama ”Salam Seperjuangan”. 8. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir. Penulis menyadari bahwa penulisan laporan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan, mengingat keterbatasan wawasan penulis. Untuk itu besar harapan akan adanya masukan yang membangun demi kesempurnaan hasil penyusunan laporan selanjutnya. Akhirnya semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya, amien.
Malang,
Oktober 2010
Penulis
v
LEMBAR PERSEMBAHAN
Segala puji dan syukur yang teramat dalam kupanjatkan kepada Allah SWT atas segala nikmat dan karuniaNya yang tak terhingga selama ini. Sehingga aku dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dan memperoleh gelar sarjana yang telah lama kuimpikan. Semua ini aku persembahkan : - Papa Mulyadi dan Mama Suparmi orang tua terbaiku Terima Kasih yang tak terhingga atas semua, kasih sayang, dukungan, nasehat dan motivasi akhirnya saya dapat lulus sesuai waktu yang diinginkan. - Kakakku Phy Gantara Capada Mulyadi yang telah memberi dukungannya. - Special thanks to Tunanganku Mas Taufiki Ardi makasih atas kasih sayang dan dukungannya selama ini itu modal penting bagiku, dan yang telah banyak membantu baik itu melalui motivasi dan materi untuk melancarkan jalannya skripsiku ini. - Elyarsih widya ningsih, Lelian sekar merah dan Mba’ Ayu yang telah selama beberapa tahun menjadi My Best Sister’s di jurusan teknik sipil, dan tak lupa ucapan terima kasih banyak atas semua support kalian. Satu kata untuk kalian ”SEMANGAT”. - Tsurayya ilmi, Mitha, dan Virlika sahabat - sahabatku yang telah menjadi semangatku untuk kita bisa wisuda dalam waktu yang bersamaan. Akhirnya doa kita di KKN dulu bisa terwujud. - Teman – teman civil 06 B yang banyak membantu proses belajarku selama kuliah, makasih kebersamaan kita, tetap kompak dan sukses buat kita semua, Amin. ”Salam Perjuangan” - Semua orang yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini sampai terselesaikan, yang tidak bisa aku sebutin satu persatu.. Allah Bless You All.
vi
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... i SURAT PERNYATAAN .............................................................................. ii KATA PENGANTAR .................................................................................. iii LEMBAR PERSEMBAHAN ....................................................................... v ABSTRAKSI ................................................................................................ vi DAFTAR ISI ................................................................................................ vii DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1 1.2 Identifikasi Masalah ........................................................................ 3 1.3 Rumusan Masalah ........................................................................... 3 1.4 Batasan Masalah ............................................................................. 4 1.5 Maksud dan Tujuan ......................................................................... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum ............................................................................................. 6 2.2 Kebutuhan Air Bersih .................................................................... 6 2.2.1 Kebutuhan Domestik .............................................................. 7 2.2.2 Kebutuhan Non Domestik ...................................................... 8 2.2.3 Fluktuasi Kebutuhan Air ......................................................... 8 1. Kebutuhan harian rata – rata .............................................. 8 2. Kebutuhan pada jam puncak .............................................. 8
vii
3. Kebutuhan harian maksimum .............................................. 9 3. Kebutuhan air pada tiap titik simpul .................................... 9 2.2.4 Perhitungan Kebutuhan Air ..................................................... 10 2.3 Kualitas Air Baku ............................................................................ 11 2.4 Kehilangan Air ................................................................................ 12 a. Kehilangan air rencana (unaccounted for water) .......................... 12 b. Kehilangan air percuma (leakage atau wastage) .......................... 12 c. Kehilangan air incidental ............................................................. 12 2.5 Sistem Hidrolika dan Perpipaan ...................................................... 12 a. Sistem pengaliran gravitasi ................................................ 13 b. Sistem pemompaan ............................................................ 13 c. Sistem pengaliran kombinasi ............................................. 13 2.5.1 Sistem Air Disuplai Melalui Pipa Induk .................................. 13 a. Conuntinous sistem ............................................................ 13 b. Intermitten sistem .............................................................. 14 2.5.2 Sistem Jaringan Induk Distribusi ............................................ 15 1. Sistem cabang .................................................................... 15 2. Sistem melingkar ............................................................... 16 2.6 Perpipaan Distribusi ........................................................................ 18 1. Pipa primer atau pipa induk ......................................................... 18 2. Pipa sekunder .............................................................................. 18 3. Pipa tersier .................................................................................. 18 4. Pipa service ................................................................................. 18 2.7 Jenis Pipa dan Perlengkapannya ...................................................... 19
viii
2.8.1. Jenis Pipa .............................................................................. 19 2.8.2. Perlengkapan ......................................................................... 20 2.8 Kecepatan Aliran ............................................................................ 24 2.9 Sisa Tekanan ................................................................................... 24 2.10 Hidrolika Aliran Pada Sistem Jaringan Air Bersih ......................... 25 2.10.1 Aliran Melalui Elemen Pipa ................................................ 25 2.10.2 Kehilangan Tekanan ........................................................... 27 2.10.2.1 Kehilangan Tinggi Mayor ( Mayor Losses )............ 28 2.10.2.2 Kehilangan Tinggi Minor ( Minor Losses ) ............ 30 2.11 Dimensi Pipa ..................................................................................30 2.11.1 Metode Hardy Croos Dengan Cara Manual ........................ 30 a. Persamaan MassBalance ................................................ 30 b. Persamaan Kontinuitas ................................................... 31 c. Persamaan Williams ....................................................... 31 d. Koreksi Debit (∆Q) ........................................................ 31 e. Persamaan Debit Sebenarnya ......................................... 32 2.12 Instalasi Pengolahan Air Baku........................................................ 33 2.12.1 Bangunan Pengambilan ...................................................... 33 2.12.2 Sumur Pengumpul .............................................................. 33 2.12.3 Reservoir ............................................................................ 34 2.13 Waternet ........................................................................................ 35 2.13.1 Deskripsi ............................................................................ 35 2.13.2 Konsep Perhitungan Menggunakan Waternet ..................... 36 2.13.2.1 Membuka file waternet ........................................ 36
ix
2.13.2.2 Pembuatan lembar kerja baru .............................. 37 2.13.2.3 Menggambarkan jaringan pipa ............................ 38 2.13.2.4 Editing Pipa, Node .............................................. 38 2.13.2.5 Perubahan Flow Type ......................................... 38 2.13.2.6 Melakukan simulasi sistem jaringan distribusi air bersih ............................................................. 39 2.13.2.7 Data hasil simulasi sistem jaringan distribusi air bersih ............................................................. 40 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Kondisi Umum Daerah Studi ........................................................... 41 3.2 Potensi Sumber Air ........................................................................ 42 3.2.1 Sistem Yang Ada (Existing) ................................................... 42 3.3 Jumlah Penduduk ............................................................................ 43 3.4 Jumlah Konsumsi Air ...................................................................... 43 3.5 Data Pipa ........................................................................................ 44 3.6 Data Teknik Pipa ............................................................................. 65 3.8 Jalur Pipa Transmisi ........................................................................ 65 3.9 Fasilitas Kecamatan ........................................................................ 66 3.10 Penelitian Pengembangan Jaringan Distribusi Air Bersih Unsteady Flow ............................................................................................... 67 3.11 Jaringan Pipa Distribusi Air bersih ................................................ 69 3.12 Diagram Alur ................................................................................ 70 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan Kebutuhan Air Bersih .................................................. 72
x
4.1.1 Kebutuhan Domestik .............................................................. 72 4.1.2 Kebutuhan Non Domestik ..................................................... 73 4.1.3 Kehilangan Air ...................................................................... 73 4.1.4 Fluktuasi Kebutuhan Air Bersih ............................................. 73 4.1.5 Kebutuhan Air Pada Tiap Titik Simpul ................................. 76 4.2 Analisis Kinerja Pompa.................................................................... 100 4.3 Analisis Kinerja Tandon .................................................................. 102 4.4 Analisis Kinerja per Jam SUB 1 ...................................................... 105 4.5 Analisis Kinerja per Jam SUB 2 ...................................................... 108 4.6 Analisis Kinerja per Jam SUB 3 ...................................................... 112 4.7 Analisis Kinerja per Jam SUB 4 ...................................................... 115 4.8 Pembahasan Hasil Analisa ............................................................... 119 4.8.1 Analisa Kinerja Pompa dan Tandon ........................................ 119 4.8.2 Analisa Kinerja per Jam SUB 1 .............................................. 119 4.8.3 Analisa Kinerja per Jam SUB 2 ............................................... 119 4.8.4 Analisa Kinerja per Jam SUB 3 ............................................... 120 4.8.5 Analisa Kinerja per Jam SUB 4 ............................................... 123
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 126 5.2 Saran ............................................................................................... 127 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
2.1
Standart Kebutuhan Air Bersih .............................................................. 7
2.2
Faktor Pengali (load faktor) Kebutuhan Titik Simpul ............................ 10
2.3
Kebutuhan Air Bersih Untuk Berbagai Tujuan .......................................11
2.4
Nilai C Hazem William Setiap Jenis Pipa ..............................................29
3.1. Sumber Penyediaan Air Bersih ..............................................................42 3.2. Jumlah Penduduk ..................................................................................43 3.2. Jumlah Konsumsi Air ............................................................................43 3.3. Data Teknik Pipa existing Sub 1 ..........................................................44 3.4. Data Teknik Pipa existing Sub 2 ..........................................................48 3.5. Data Teknik Pipa existing Sub 3 ..........................................................49 3.6. Data Teknik Pipa existing Sub 4 ..........................................................56 3.7. Ukuran & Standart Ketebalan Pipa ........................................................65 3.8. Fasilitas Kecamatan Lowokwaru............................................................66 4.1. Kebutuhan Air Bersih Masing - masing Titik Tahun 2009 Bagian SUB 1 ...................................................................................................78 4.2. Kebutuhan Air Bersih Masing - masing Titik Tahun 2009 Bagian SUB 2 .................................................................................................83 4.3. Kebutuhan Air Bersih Masing - masing Titik Tahun 2009 Bagian SUB 3....................................................................................................84 4.4. Kebutuhan Air Bersih Masing - masing Titik Tahun 2009 Bagian SUB 4....................................................................................................92
xii
4.5. Kinerja Pompa Selama 24 Jam ..............................................................101 4.6. Kinerja Tandon Selama 24 Jam ............................................................103
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1. Fluktuasi Pemakaian Harian................................................................. 9 2.2. Jaringan Pipa Bercabang ..................................................................... 15 2.3. Jaringan Pipa Sistem Melingkar .......................................................... 17 2.4. Diagram Energi Pada Dua Tempat ...................................................... 26 2.5. Tampilan Selamat Datang pada Waternet ............................................ 36 2.6. Jendela Password pada Waternet.......................................................... 37 2.7. Jendela default Pipa pada Waternet ...................................................... 37 2.8. Jaringan Pipa Sederhana ..................................................................... 38 2.9. Flow Type sistem Jaringan .................................................................. 39 2.10. Laporan Singkat Hasil Running .......................................................... 39 3.1. Peta kecamatan Lowokwaru................................................................. 42 3.2. As Built Resorvir Mojolangu ............................................................... 69 3.3. Alur Penyelesaian Skripsi ................................................................... 70 3.4. Alur Simulasi jaringan Distribusi Air Bersih Dengan WaterNet .......... 71 4.1. Jaringan Pipa Existing.......................................................................... 100 4.2. Grafik Distribusi Debit dari Pompa...................................................... 100 4.3. Jaringan Pipa Existing.......................................................................... 102 4.4. Grafik Kedalaman Tangki.................................................................... 102 4.5. Tandon ................................................................................................ 104 4.6. Jaringan Pipa Existing SUB 1 .............................................................. 105 4.7. Laporan Hasil Running ........................................................................ 105
xiv
4.8. Tekanan Energi Pada Tiap Node ........................................................ 106 4.9. Grafik Tekanan Energi Relatif Tiap Node ........................................... 106 4.10. Grafik Debit (l/s) di Masing-Masing Node per Jam.............................. 107 4.11. Grafik Grafik Discharge (lt/s) di Masing - Masing Pipa per Jam.....................................................................................................107 4.12. Grafik Kehilangan Energi (m/100m) di Masing - Masing Pipa per Jam ................................................................................................ 108 4.13. Jaringan Pipa Existing SUB 2 .............................................................. 108 4.14. Laporan Hasil Running ........................................................................ 109 4.15. Tekanan Energi Pada Tiap Node ........................................................ 109 4.16 Grafik Tekanan Energi Relatif Tiap Node ........................................... 110 4.17 Grafik Debit (l/s) di Masing-Masing Node per Jam.............................. 110 4.18 Grafik Grafik Discharge (lt/s) di Masing - Masing Pipa per Jam.....................................................................................................111 4.19. Grafik Kehilangan Energi (m/100m) di Masing - Masing Pipa per Jam ................................................................................................ 111 4.20. Jaringan Pipa Existing SUB 3 .............................................................. 112 4.21. Laporan Hasil Running ........................................................................ 112 4.22. Tekanan Energi Pada Tiap Node ........................................................ 113 4.23. Grafik Tekanan Energi Relatif Tiap Node ........................................... 113 4.24. Grafik Debit (l/s) di Masing-Masing Node per Jam.............................. 114 4.25. Grafik Grafik Discharge (lt/s) di Masing - Masing Pipa per Jam.....................................................................................................114 4.26. Grafik Kehilangan Energi (m/100m) di Masing - Masing Pipa per Jam ....................................................................................................115 4.27. Jaringan Pipa Existing SUB 4 .............................................................. 115
xv
4.28. Laporan Hasil Running ........................................................................ 116 4.29. Tekanan Energi Pada Tiap Node ........................................................ 116 4.30. Grafik Tekanan Energi Relatif Tiap Node ........................................... 117 4.31. Grafik Debit (l/s) di Masing-Masing Node per Jam.............................. 117 4.32 Grafik Grafik Discharge (lt/s) di Masing - Masing Pipa per Jam.....................................................................................................118 4.33. Grafik Kehilangan Energi (m/100m) di Masing - Masing Pipa per Jam ....................................................................................................118 4.34. Tekanan Energi Relatif Node 4 ........................................................... 120 4.35. Tekanan Energi Relatif Node 4 ........................................................... 120 4.36. Tekanan Energi Relatif Node 5 ........................................................... 121 4.37. Tekanan Energi Relatif Node 6 ........................................................... 121 4.38. Tekanan Energi Relatif Node 7 ........................................................... 121 4.39. Tekanan Energi Relatif Node 8 ........................................................... 122 4.40. Tekanan Energi Relatif Node 62 ......................................................... 122 4.41. Tekanan Energi Relatif Node 63 ......................................................... 122 4.42. Tekanan Energi Relatif Node 64 ......................................................... 123 4.43. Tekanan Energi Relatif Node 4 ........................................................... 123 4.44. Tekanan Energi Relatif Node 5 ........................................................... 124 4.45. Tekanan Energi Relatif Node 6 ........................................................... 124 4.46. Tekanan Energi Relatif Node 7 ........................................................... 124 4.47. Tekanan Energi Relatif Node 8 ........................................................... 125 4.48. Tekanan Energi Relatif Node 10 ......................................................... 125
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar Peta Topografi Daerah Study
Gambar Peta Tata Guna Lahan Kelurahan Tunjungsekar
Gambar Peta Tata Guna Lahan Kelurahan Mojolangu
Gambar Peta Tata Guna Lahan Kelurahan Tulusrejo
Gambar Jaringan Pipa Existing Bagian SUB 1
Gambar Jaringan Pipa Existing Bagian SUB 2
Gambar Jaringan Pipa Existing Bagian SUB 3
Gambar Jaringan Pipa Existing Bagian SUB 4
xvii
DAFTAR PUSTAKA
Ali, Moh. Abdullah, 2010. Pengembangan Sistem Jaringan Distribusi Air Bersih di Kecamatan Turen. Skripsi Tidak Diterbitkan, Malang, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Muhammadiyah Malang.
Anggrahini, 1983, Hidrolika, ITS, Surabaya.
Giles V, Ronal, Joseph, Soemitro, 1986, Mekanika Fluida dan Hidrolika, Angkasa, Erlangga, Jakarta.
Kodoatie, Robert J, 2002, Hidrolika Terapan Aliran Pada Saluran Terbuka dan Pipa, Andi, Yogyakarta.
Lucio Canonica, 1991, Memahami Hidrolika, Angkasa, Bandung.
Ray K, Linsley, Joseph B Franzini, Teknik Sumber Daya Air, Jilid I dan II, Terjemahan oleh Sasongko, PT Erlangga, Jakarta.
Sutrisno Totok L, Sucias Tuti Eni, Teknologi Penyediaan Air Bersih, Aneka Cipta.
Triatmojo, Bambang, 1985, Hidrulika II, Beta off set, Yogyakarta.
xviii
