PERENCANAAN PENGEMBANGAN JARINGAN DISTRIBUSI AIR BERSIH DI KELURAHAN TASIKMADU DAN TUNGGUL WULUNG KECAMATAN LOWOKWARU KOTA MALANG
JURNAL
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik
.
Disusun oleh : ABDUL KARIM JAELANI NIM. 0810640016
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK MALANG 2015
PERENCANAAN PENGEMBANGAN JARINGAN DISTRIBUSI AIR BERSIH DI KELURAHAN TASIKMADU DAN TUNGGUL WULUNG KECAMATAN LOWOKWARU KOTA MALANG
JURNAL Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik
Disusun oleh: ABDUL KARIM JAELANI NIM. 0810640016
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. M. Janu Ismoyo, MT NIP. 19580102 1986 1 001
Dian Sisinggih, ST, MT., PhD. NIP. 19701119 199512 1 001
PERENCANAAN PENGEMBANGAN JARINGAN DISTRIBUSI AIR BERSIH KECAMATAN KEDUNGKANDANG KOTA MALANG Abdul Karim Jaelani1, Ir. M. Janu Ismoyo 2, Dian Sisinggih 2 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya e-mail:
[email protected]
1
ABSTRAK Seiring dengan kebutuhan dasar masyarakat akan air bersih khususnya di Kota Malang, maka PDAM Kota Malang terus melakukan peningkatan kapasitas maupun pengembangan jaringan distribusi air bersih. PDAM kota Malang melakukan peningkatan pelayanan khususnya di daerah kelurahan Tasikmadu dan Tunggul Wulung Kecamatan Lowokwaru yang masih belum maksimum. Pada lokasi studi memiliki ketersediaan air bersih sebesar 51 lt/det dan yang terpakai sebesar 15,56 lt/det untuk 13.228 pelanggan di wilayah studi. Untuk menganalisa besarnya ketersediaan air bersih pada kondisi eksisting dan daerah pengembangan maka dilakukan evaluasi kondisi hidrolis pipa dengan bantuan Paket Program WaterCAD v.8 XM Edition. Melalui analisis tersebut diharapkan jaringan distribusi dilokasi studi dapat beroperasi secara maksimal. Pada kondisi pengembangan memiliki 42.050 penduduk di daerah Kelurahan tasikmadu dan Kelurahan Tunggul Wulung Kecamatan Lowokwaru Kota Malang. Langkah awal yang dilakukan adalah dengan menghitung kebutuhan air bersih dan ketersediaan air. Langkah selanjutnya dengan menganalisa menggunakan rumusan Hazen-Williams dengan menggunakan Paket Progam WaterCAD v.8 XM Edition. Dari semua langkah yang dihasilkan menunjukkan kebutuhan debit rata – rata 32,191 lt/det, kebutuhan jam puncak 50,218 lt/det pada tahun 2033. Tekanan yang dihasilakan pada daerah pengembangan sebesar 5,9-4,1 atm pada jam 06.00 WIB. Biaya yang diperlukan untuk perencanaan pengembangan sebesar Rp. 3.180.000.000,00. Hasil dari rekonstruksi diharapkan jaringan distribusi dapat memberikan kebutuhan air kepada masyarakat sesuai ketentuan yang berlaku. Kata kunci : jaringan pipa, air bersih, WaterCAD v.8 XM Edition. . ABSTRACT The human population has been growing every year, implying that demand of raw water is increasing in Malang city. Therefore, PDAM is increasing the capacity and developing the distribution network of raw water especially in Tasikmadu villages and Tunggul Wulung villages, Lowokwaru subdistrict. The available raw water at this research area is 51 lt/s has been using up to 15,56 lt/s for 13.228 populations in this area. For analyzing the available of raw water and evaluating the condition of hydraulic pipe using WaterCad v.8 XM Edition in the existing area and the development area. Through the analysis, the researcher expected that distribution network could be operate maximally. In the development area has 42.050 populations in Tasikmadu Villages and Tunggul Wulung Villages, Lowokwaru Subdistrict, Malang City. The first step to solve the problem is calculating the availability of the raw water and the water demand. Furthermore, using Hazen-Williams and WaterCad v.8 XM Edition to analize water supply network and hydraulic of pipes. According to the analysis, the results show that the average of the water demand is 32.191 lt/s, water demand at peak time is 50.218 lt/s at 2033. Based on simulation, the pressure at development area is 5.9-4,1 atm at 06.00 WIB. The cost of development construction is Rp.3.180.000.000,00-. The new network expected that could give better services to the citizens appropriate the regulation. Keywords : pipe network, raw water, WaterCAD v.8 XM Edition.
1. PENDAHULUAN Air merupakan kebutuhan manusia untuk berbagai keperluan hidupnya. Terutama air bersih yang merupakan kebutuhan pokok bagi manusia. Seiring berkembangnya peradaban manusia, tingkat kebutuhan akan air bersih semakin meningkat. Air bersih sangat dibutuhkan bagi masyarakat, khususnya daerah perkotaan. Perencanaan pengembangan di bidang penyediaan air bersih sangat-sangat diperlukan karena masalah pada pendistribusian air bersih yang belum merata masih sering menjadi kendala bagi masyarakat di daerah perkotaan. Seiring dengan kebutuhan dasar masyarakat akan air bersih khususnya di Kota Malang, maka PDAM Kota Malang terus melakukan peningkatan kapasitas maupun pengembangan jaringan dalam rangka peningkatan pelayanan kepada masyarakat. PDAM kota Malang telah melakukan peningkatan pelayanan yang khususnya di Kelurahan Tasikmadu dan Kelurahan Tunggul Wulung Kecamatan Lowokwaru yang masih belum maksimum. Keter-sediaan air di daerah tersebut masih mencukupi untuk rencana pengembangan yang memiliki ketersediaan air sebesar 51 lt/det dan yang terpakai sebesar 15,56 lt/det untuk 1.130 SR di wilayah studi. Semakin pesatnya pertumbuhan penduduk di Provinsi Jawa Timur khususnya Kota Malang menyebabkan kebutuhan akan air bersih meningkat. Dengan memperhatikan hal tersebut, sehingga dibutuhkan upaya penanganan dengan cara peningkatan sarana dan prasarana terutama air bersih. Cakupan di daerah pelayanan pada tahun 2011 pada Kecamatan Kedungkandang sekitar 40%, sehingga diperlukan pengembangan jaringan distribusi pipa agar dapat memenuhi kebutuhan masyarakat akan air bersih pada daerah tersebut. Sesuai
dengan tujuan dari PDAM Kota Malang, dikembangkannya jaringan distribusi air bersih bertujuan untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas pelayanan terhadap konsumen. Dari kondisi di atas, diperlukan suatu kegiatan perencanaan jaringan distribusi air bersih supaya memenuhi kebutuhan penduduk secara optimal dan merata. Studi ini akan membahas perencanaan pengembangan jaringan distribusi air bersih yang terdapat pada daerah studi. Analisa yang dilakukan mengenai kondisi hidrolika mencakup pengaruh tekanan setiap titik simpul, besarnya debit dan kehilangan tinggi tekan pada setiap pipa dalam jaringan distribusi pada daerah studi. Dalam laporan ini menggunakan program paket WaterCAD v.8 XM Edition dimana program tersebut dapat menganalisa sekaligus mensimulasikan pada suatu jaringan perpipaan. Tujuan studi ini untuk mengevaluaisai jaringan pipa pada kondisi eksisting, merencanakan pengembangan jaringan distribusi air bersih, sebaga, dan untuk mengetahui biaya yang dibutuhkan dalam perencenaan pengembangan jaringan distribusi air bersih di wilayah studi. Manfaat studi ini adalah terpenuhinya kebutuhan air bersih yang di Kelurahan Tasikmadu dan Tunggul Wulung Kecamatan Lowokwaru Kota Malang dan memberikan masukan kepada PDAM Kota Malang dalam upaya memenuhi kebutuhan dan meningkatkan kuatitas pelayanan kepada masyarakat Kecamatan Lowokwaru. 2. KAJIAN PUSTAKA Pertumbuhan Penduduk Pertumbuhan penduduk merupakan faktor yang penting dalam perencanaan pengembangan jaringan. Pada kajian ini proyeksi penduduk digunakan sebagai dasar menghitung kebutuhan air pada masyarakat. Untuk menghitung jumlah
penduduk suatu daerah pada masa yang akan datang dapat dihitung/ditentukan dengan metode Geometri, Aritmatik, Eksponensial. Kebutuhan Air Bersih Kebutuhan air bersih adalah jumlah air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan manusia akan air (domestik) dan kegiatan-kegiatan lainnya yang memerlu-kan air (non domestik). 1. Fluktuasi Kebutuhan Air Bersih Tingkat pemakaian air bersih oleh masyarakat suatu wilayah tidak konstan. Akan tetapi terjadi fluktuasi pada jamjam tertentu yang sesuai dengan aktivitas masyarakat daerah tersebut. 2. Kriteria Pemakaian Air Bersih Pemakaian air bersih pada suatu daerah juga berbeda-beda sesuai dengan kegunaannya. Berikut klasifikasinya: Tabel 1. Kriteria Pemakaian Air Bersih No
N Kategori
Jumlah Penduduk
Tingkat Pemakain Air
1
1 Kota Metropolitan
> 1.000.000
120 lt/org/hari
2
2 Kota Besar
1.000.000
100 lt/org/hari
3
3 Kota Sedang
500.000
90 lt/org/hari
4
4 Kota Kecil
100.000
60 lt/org/hari
5
5 Kota Kecamatan
3.000 - 20.000
45 lt/org/hari
Sumber: DPU Ditjen Cipta Karya. 2007: 30
Hidrolika Aliran Pada Jaringan Pipa 1. Kehilangan Tinggi Tekan Mayor (Major Losses) Fluida yang mengalir ke dalam sebuah pipa akan mengalami tegangan geser dan gradient kecepatan pada penampang disebabkan adanya kekentalan kinematik. Tegangan tersebut akan menimbulkan kehilangan tenaga pengaliran (Triatmodjo II, 2003:25). Tegangan geser yang terjadi pada dinding pipa merupakan penyebab utama menurunnya garis energi pada suatu alir-
an (major losses) selain bergantung juga pada jenis pipa. Persamaan kehilangan tinggi tekan mayor menurut Hazen-Williams adalah sebagai berikut (Webber, 1997:121) (1) h f k.Q1,85 dimana 10,7 L K 1,85 C hw .D 4,87
(2)
Dengan: h f = kehilangan tinggi tekan mayor (m) k = koefisien karakteristik pipa Q = debit aliran pada pipa (m3/det) Chw= koef. Hazen – Williams D = Diameter pipa (m) L = Panjang pipa (m) Tabel 2. Koefisien Kekasaran pipa Nilai Koefisien Jenis Pipa Hazen-Williams (Chw) PVC
140 - 150
Pipa Asbes
120 -150
Pipa berlapis semen
100 - 140
Pipa besi digalvani
100 - 120
Cast iron
90 - 125
Sumber : DPU Ditjen Cipta Karya Direktorat Air Bersih (1987 : 8 dari 14)
2. Kehilangan Tinggi Tekan Minor (Minor Losses) Penyebab kehilangan tinggi tekan minor disebabkan adanya perubahan mendadak pada ukuran penampang pipa yang menyebabkan turbulensi, belokan, adanya katup dan berbagai jenis sambungan. Tidak menutup kemungkinan bahwa kehilangan tinggi tekan minor dapat berpengaruh lebih besar dari kehilangan tinggi tekan mayor. Dengan demikian kehilang-an tinggi tekan minor juga harus diperha-tikan dan dapat ditulis sebagai berikut (Triatmodjo II, 2003:109): hf k
atau
Q 2A2 g
(3)
hf k
v2 2g
(4)
Dengan: hf = kehilangan energi minor (m) v = kecepatan aliran (m/detik) g = percepatan gravitasi (m/detik) k = koefisien kehilangan energi minor Koefisien k sangat berfariasi tergantung dari bentuk fisik pada pipa, bisa dikarenakan belokan, pengecilan, katup (Triatmodjo II, 2003: 110). 3. METODOLOGI PENELITIAN Lokasi Studi Lowokwaru adalah kecamatan yang berada di Kota Malang, Provinsi Jawa Timur, Indonesia. Kecamatan ini memiliki Luas daerah sebesar 22,6 km2, yang terbagi dalam 12 kelurahan. Terletak pada ketinggian 440-460 meter dpl. Jumlah penduduk pada Kecamatan Lowokwaru tahun 2013 sebanyak 18.7102 jiwa dengan kepadatan 364 jiwa/km2. untuk memenuhi kebutuhan air bersih di daerah Kecamatan Kedungkandang, sumber yang digunakan adalah Mata Air Sumbersari dan Mata Air Banyuning dengan kapasitas masing-masing 40 l/dt dan 100 l/dt. Data yang Diperlukan Dalam pengerjaan studi ini diperlukan data-data pendukung kajian. Adapun data-data yang dibutuhkan adalah: Data penduduk dan jumlah pelanggan. Data luas daerah studi Data ketersediaan air Skema dan data teknis jaringan pipa Daftar satuan harga upah dan bahan Pengolahan Data Untuk mencapai suatu tujuan maka di-perlukan suatu langkah pengerjaan secara sistematis. Berikut ini merupakan langkah pengerjaan studi: 1. Mengumpulan data-data sekunder
2. 3. 4. 5.
6. 7.
berupa data teknis dan data pendukung lain yang digunakan dalam analisa jaringan. Menghitung data jumlah penduduk dan jumlah layanan. Menghitung kebutuhan air bersih. Merencanakan sistem pada jaringan distribusi air bersih. Mensimulasikan jaringan distribusi air bersih menggunakan program WaterCAD ver 8 XM Edition. Melakukan perhitungan kehilangan energi mayor dan minor. Menghitung besar biaya agar dapat diketahui biaya yang dikeluarkan.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN Proyeksi Pertumbuhan Penduduk Perhitungan proyeksi penduduk pada studi ini menggunakan tiga metode, yaitu metode aritmatik, metode geometri dan metode eksponensial. Tabel 3. Perhitungan mundur penduduk Kelurahan Tasikmadu Tahun
Jumlah penduduk asli
aritmatik
geometrik
eksponensial
2009
5.025
5.12
5.02
4.98
2010
5.272
5.38
5.33
5.30
2011
5.679
5.68
5.68
5.64
2012
6.173
6.00
6.00
5.99
2013
6.374
6.37
6.37
6.37
jumlah
28.523
28.55
28.39
28.29
Jumlah penduduk (metode)
Sumber: Hasil perhitungan
Tabel 4. Perhitungan mundur penduduk Kelurahan Tunggul Wulung Tahun
Jumlah penduduk
Jumlah penduduk (metode)
asli
aritmatik
geometrik
eksponensial
2009
5.478
5.57
5.48
5.44
2010
5.844
5.84
5.79
5.76
2011
6.199
6.14
6.13
6.10
2012
6.571
6.48
6.48
6.47
2013
6.854
6.85
6.85
6.85
jumlah
30.946
30.89
30.73
30.64
Sumber: Hasil perhitungan
Berdasarkan perhitungan uji kesesuaian proyeksi penduduk, adalah metode
geometrik yang digunakan dan paling mendekati kebenaran karena memiliki nilai standar deviasi sebesar 535,047 untuk Kelurahan Tasikmadu dan 544,343 untuk Kelurahan Tunggul Wulung serta memiliki nilai koefisien korelasi sebesar 0,99092 untuk Kelurahan Tasikmadu dan 0,99723 untuk Kelurahan Tunggul Wulung mendekati 1. (Muliakusumah, 2000: 255). Perhitungan proyeksi pertumbuhan penduduk dengan metode geometrik, sebagai contoh Kelurahan Tasikmadu. P0 = 6.854 (tahun 2013) r = 0,06148 n = 20 (proyeksi tahun ke-n) Maka jumlah penduduk pada tahun 2031 adalah: Pn = Po (1+r)n P2033 = P2013 (1 + 0,06148)20 = 6.854 x 3,246 = 21,019 Tabel 5. Proyeksi penduduk Geometrik 1
2013
Jumlah penduduk (jiwa) 6.374
12
2024
Jumlah penduduk (jiwa) 12.286
2
2014
6.766
13
2025
13.042
3
2015
7.182
14
2026
13.843
4
2016
7.623
15
2027
14.694
5
2017
8.182
16
2028
15.598
6
2018
8.589
17
2029
16.557
7
2019
9.117
18
2030
16.575
8
2020
9.678
19
2031
18.655
9
2021
10.273
20
2032
19.802
10
2022
10.904
21
2033
21.019
11
2023
11.575
No
N Tahun
No
N Tahun
non domestic 15% dari kebutuhan domestik. Berikut merupakan rekapitulasi hasil perhitungannya. Dari perhitungan yang telah dilakukan, disimpulkan bahwa untuk tahun 2033 debit yang tersedia sebesar 51 lt/det, dan masih mencukupi untuk memenuhi kebutuhan rata-rata penduduk pada wilayah studi sebesar 32,191 lt/det. Sehingga alternatif-alternatif untuk menambah debit tersedia masih belum dibutuhkan. Kebutuhan Air Daerah Layanan Daerah layanan digunakan agar dapat mempermudah distribusi kebutuhan air yang dibutuhkan pada masing-masing pelayanan. Dalam hal ini daerah layanan yang terdapat pada kondisi existing ada 7 Zona dan 10 zona pada pengembangan. Hasil simulasi untuk kondisi existing menunjukan bahwa aliran di dalam pipa tidak berjalan dengan baik karena kecepatan alirannya kurang dari 0,3 m/det baik pada pukul 00.00 WIB dan pada pukul 06.00 WIB, sehinnga diperlukan perencanaan ulang dengan cara mengganti diameter pipa sehingga memenuhi syarat-syarat dalam perencanaan jaringan perpipaan Berikut merupakan gambaran kondisi existing dan pengembangan:
Sumber: Hasil perhitungan
Proyeksi penduduk Kelurahan Tasikmadu selama 20 tahun diketahui sejumlah 21.019 jiwa, dengan cara yang sama didapatkan hasil proyeksi Kelurahan Tunggul Wulung sejumlah 21.031 yang nantinya digunakan sebagai dasar dalam perhitungan kebutuhan air bersih
Gambar 5. Zona Pelayanan existing pada dearah studi Sumber: Google earth
Perhitungan Kebutuhan Air Bersih Perhitungan pada kebutuhan air bersih dengan tingkat pelayanan mencapai 100%, kebutuhan domestik di daerah layanan adalah 100 liiter/jiwa/hari, tingkat kebocoran 15% dan kebutuhan
Gambar 6. Zona Pelayanan pengembangan pada dearah studi Sumber: Google earth
Hasil Simulasi Dengan paket program waterCAD ver. 8 XM edition, simulasi disesuaikan dengan kebutuhan di daerah layanan. syarat yang diperoleh dapat memenuhi kriteria sebagai berikut: Tekanan pada titik simpul 0,5 – 8 atm. Kecepatan pada pipa 0,3 – 4,5 m/det. Kemiringan garis hidrolis 0–15 m/km. Contoh hasil simulasi sebagai berikut:
Gambar diatas menunjukkan data sebagai berikut: Kemiringan garis hidrolis pada jam minimum dan jam puncak tetap memenuhi kriteria yang ditentukan, ya-itu 0,04 m/km (pukul 00.00) sampai 8,265 m/km (pukul 07.00). Kecepatan pada jaringan perpipaan antara 0,06 m/det sampai 1,23 m/det. Ke-cepatan tertinggi pukul 07.00 dan ke-cepatan terendah pukul 00.00. Hasil simulasi di J-34 sebagai berikut:
Gambar 9. Tipikal Tekanan di Junction 24 Sumber: Program WaterCad
Gambar 7. Tipikal kecepatan dalam Pipa 17 Sumber: Program WaterCad
Hasil simulasi diatas dapat disimpulkan sebagai berikut: Titik simpul J-24 (titik simpul terjauh pada skema jaringan pengembangan) diperoleh tekanan sisa sesuai dengan kriteria. Tekanan maksimum terjadi pada saat kebutuhan air maksimum, sedangkan tekanan minimum terjadi pada saat jam puncak. Dari keseluruhan titik simpul, semua telah memenuhi syarat perencanaan. 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Gambar 8. Tipikal Kemiringan Garis Hidrolis dalam Pipa 17 Sumber: Program WaterCad
Kesimpulan Berdasarkan rumusan masalah dan hasil dari perhitungan yang telah dilakukan maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Berdasarkan hasil evaluasi jaringan pipa eksisiting menggunakan program WaterCAD v.8 XM Edition, adanya masalah velocity dan headloss Gradient, sehingga diperlukan adanya
perubahan diameter pipa dari jaringan eksisting, sehingga dapat dilakukan perencanaan pengembangan. Terjadi perubahan diameter pipa P – 4 dan P – 6 pada saat perencanaan pengembangan karena permasalahan kemiringan garis hidrolis serta pipa P 8, P 13, P 14, P 15, P 17, P 23 karna permasalahan kecepatan aliran.
2. Debit kebutuhan air bersih hasil proyeksi penduduk tahun 2033 dengan tingkat pelayanan sebesar 100% dan kebutuhan 100 liter/orang/hari sebagai berikut: Kebutuhan rata – rata : 32,191 liter/detik Kebutuhan harian maksimum : 37,020 liter/detik Kebutuhan jam puncak : 50,218 liter/detik Sedangkan hasil analisa jaringan perpipaan yang dilakukan dengan program WaterCAD v.8 XM Edition sebagai berikut: Pressure Head pada jam 06.00 WIB berkisar antara 5,9 – 4,1 atm. Velocity atau kecepatan pada jam 06.00 WIB 1,17 – 0,33 m/detik. Kemiringan garis hidrolis pada jam 06.00 WIB antara 7,49 – 1,039 m/km. 3. Anggaran Biaya untuk perencanaan pengembangan jaringan distribusi air bersih membutuhkan biaya sebesar Rp. 3.180.000.000,00 (tiga miliyar seratus delapan puluh juta rupiah). Saran Untuk mendapatkan hasil yang baik dalam suatu perencanaan sistem jaringan pipa, maka perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut : 1. Laju pertumbuhan penduduk yang tinggi sebaiknya disertai dengan perubahan tata guna lahan yang baik sehingga keterdapatan airtanah, sumber air yang terjaga kuantitasnya. 2. Sejalan dengan semakin pesatnya perkembangan penduduk di Kota Malang, secepatnya agar mencari
alternatif sumber-sumber air baru sehingga kebutuhan air penduduk dapat terlayani dengan baik secara maksimal dan merata. DAFTAR PUSTAKA Ditjen Cipta Karya. 2007. Pedoman Penyusunan Perencanaan Teknis Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum Lampiran III. Jakarta : Ditjen Cipta Karya. Muliakusumah, Sutarsih. 2000. Proyeksi Penduduk. Jakarta : Erlangga. Triatmodjo, Bambang. 2003 Hidraulika II. Yogyakarta : Penerbit Beta Offset. Webber, N. B. 1971. Fluids Mechanics For Engineering S-I Edition. London : Chapman and Hallman Ltd.
