Studi Evaluasi dan Perencanaan Sistem Penyediaan Air Bersih PDAM Unit Pakis Menggunakan Paket Program WaterCAD Suci Rahmawati1, Ussy Andawayanti2, Linda Prasetyorini2 Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya 2) Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Teknik Pengairan Universitas Brawijaya-Malang, Jawa Timur, Indonesia Jln. MT.Haryono 167 Malang 65145 Indonesia e-mails:
[email protected]
1)
ABSTRAK PDAM Unit Pakis Kabupaten Malang saat ini masih menjumpai beberapa hambatan dalam memenuhi kebutuhan air bersih pada konsumen. Salah satunya adalah kehilangan air cukup besar yaitu 32% dari jumlah produksi. Kajian evaluasi ini bertujuan untuk mengetahui kondisi existing dan kondisi pengembangan sampai dengan tahun 2029 dengan kondisi hidrolis yang ada. Simulasi jaringan pipa dilakukan dengan bantuan program WaterCAD V8i. Besarnya kebutuhan air disesuaikan dengan permintaan daerah yang dilayani. Perencanaan yang akan dilakukan adalah meningkatkan pelayanan dengan meminimalkan kehilangan air, mengoptimalkan debit dari Sumber Jengglong, pemasangan pipa baru untuk penambahan jaringan daerah pelayanan, serta direncanakan perubahan diameter pipa pada pipa yang memiliki headloss yang cukup besar. Berdasarkan hasil analisis, metode yang digunakan untuk proyeksi jumlah penduduk adalah Metode Aritmatik, dengan metode tersebut didapatkan bahwa pelayanan sistem jaringan pipa distribusi air bersih yang dikaji hingga tahun 2029 mengalami perkembangan signifikan sebesar 69,62%. Dari hasil simulasi dengan bantuan program WaterCAD v8i, menunjukkan bahwa komponen-komponen sistem distribusi pada kondisi existing maupun pada kondisi pengembangan telah memenuhi persyaratan teknis perencanaan sistem jaringan distribusi pada umumnya yaitu kecepatan 0,1-2,5 m/dt, headloss gradient 0-15 m/km dan tekanan 0,5-16 bars. Kata kunci: air bersih, jaringan pipa, jaringan perpipaan, simulasi program ABSTRACT PDAM Unit Pakis of Malang this time is face some problem to fulfill the need of clean water from the consumer. One of them is the amount of water losses is about 32% from the production. The purpose of this assessment is to determine the condition of existing and increase the availability of water in Jengglong source with the existing hydraulic condition until the year of 2029. To apply the simulation of the pipeline by using WaterCAD V8i program. The amount of clean water need is adjusted to the demand of the served area. The plan of develop stage is increase the service by minimizing lose water optimize discharge from Jengglong source, the installation of new pipe to expand the regional network services, and devise to change the diameter of the pipe which have large headloss. Based on the results of the analysis methods used to population projection is a method of Aritmatik, with the methods were obtained system that service pipe network clean water distribution examined until 2029 year undergo development significantly by 69,62%. From the result with Watercad V8i program, show the result of distribution components system on the existing and the development conditions fulfill the requirement based from The Technical Planning of distribution systems generally that is speed 0,1-2,5 m/s, headloss gradient 0-15 m/km and pressure 0,5-16 bars. Keywords: clean water, pipelines, piping, simulation program
1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penggunaan air bersih sangat penting untuk konsumsi rumah tangga, kebutuhan industri dan tempat umum. Karena pentingnya kebutuhan akan air bersih, maka penyediaan air bersih menjadi perhatian khusus. Hal ini menjadikan kualitas layanan perusahaan penyedia dan pengelola air bersih sangat dibutuhkan oleh masyarakat. Sampai saat ini penyediaan air bersih untuk masyarakat di Indonesia masih dihadapkan pada beberapa permasalahan yang cukup kompleks dan sampai saat ini masih belum dapat diatasi sepenuhnya. Salah satu masalah yang dihadapi sampai saat ini yakni masih tingginya kehilangan air. Studi evaluasi pada kondisi existing bertujuan untuk mengevaluasi kondisi jaringan distribusi serta mengoptimalkan debit untuk rencana pengembangan jaringan distribusi yang ada pada Sumber Jengglong. Debit existing pada Sumber Jengglong 300 lt/dt dan PDAM Unit Pakis sendiri saat ini mendapat debit sebesar 90 lt/dt. 1.2. Identifikasi Masalah Kondisi existing dengan debit terpasang di Tandon Ireng sebesar 90 lt/dt belum memenuhi kriteria perencanaan yang bertumpu pada kebutuhan pelanggan, karena masih ada beberapa permasalahan antara lain : 1. Ada beberapa pelanggan yang masih belum mendapatkan jumlah air yang cukup sehingga masih perlu mengoperasikan pompa sumur milik pribadi. 2. Cakupan pelayanan masih 90%, hal ini disebabkan karena masih ada daerah pelayanan yang sulit dijangkau. 3. Kehilangan air masih lebih dari 30% dari total produksi yaitu 32%, padahal harapan PDAM untuk kehilangan air maksimal harus 20% dari total produksi. Oleh karena itu, dengan semakin bertambahnya penduduk Kecamatan Pakis, maka PDAM Unit Pakis melakukan upaya perencanaan pengembangan maupun perbaikan jaringan distribusi air bersih
supaya memenuhi kebutuhan penduduk secara optimal dan merata. Pengembangan jaringan dilakukan pada Desa Saptorenggo. . 1.3. Tujuan Tujuan dari diadakannya studi ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui proyeksi kebutuhan air bersih di daerah yang dikaji hingga tahun 2029. 2. Mengetahui kondisi sistem jaringan distribusi air bersih dengan menggunakan WaterCAD V8i pada kondisi existing. 3. Mengetahui kondisi sistem jaringan distribusi air bersih dengan menggunakan WaterCAD V8i tahap pengembangan. 2. KAJIAN PUSTAKA 2.1. Proyeksi Pertumbuhan Jumlah Penduduk Agar dapat menentukan kebutuhan air bersih pada masa mendatang perlu terlebih dahulu diperhatikan keadaan yang ada pada saat ini dan proyeksi jumlah penduduk di masa mendatang Metode yang digunakan untuk memproyeksikan jumlah penduduk di masa mendatang yaitu: 1. Metode Eksponensial 2. Metode Geometrik 3. Metode Aritmatik 2.2. Analisa Hidrolika Pada Sistem Jaringan Pipa Air Bersih a. Hukum Bernoulli Aliran dalam pipa memiliki tiga macam energi yang bekerja didalamnya, yaitu : 1. Energi ketinggian 2. Energi tekanan 3. Energi kecepatan Hal tersebut dikenal dengan prinsip Bernoulli bahwa tinggi energi total pada sebuah penampang pipa adalah jumlah energi kecepatan, energi tekanan dan energi ketinggian yang dapat ditulis sebagai berikut : ETot = Energi ketinggian + Energi kecepatan + Energi tekanan
V2 p =h+ + 2g γw
ETot
Menurut teori kekekalan energi dari hukum Bernoulli yakni apabila tidak ada energi yang lolos atau diterima antara dua titik dalam satu sistem tertutup, maka energi totalnya tetap konstan. Hal tersebut dapat dijelaskan pada gambar di bawah ini: a 2
V1 2g
EGL
hL a
HGL
P1
2
V2 2g
V2 = kecepatan pada potongan 2 (m/det) Pada aliran percabangan pipa juga berlaku hukum kontinuitas dimana debit yang masuk pada suatu pipa sama dengan debit yang keluar pipa. Hal tersebut diilustrasikan sebagai berikut: Q1 = Q2 + Q3 A1.V1 = (A2.V2) + (A3.V3) dengan: Q1, Q2, Q3 = Debit yang mengalir pada penampang 1, 2 dan 3 (m3/det) V1, V2, V3 = Kecepatan pada penampang 1,2 dan 3 (m/det)
V1 P2
V2
h1
h2 b
b
Gambar 2.1. Garis Tenaga dan Tekanan Sumber: Priyantoro (1991:7)
Adapun Persamaan Bernoulli dalam gambar diatas dapat ditulis sebagai berikut (Priyantoro, 1991:8): 2 2 h 1 p1 v1 h 2 P2 v 2 h L γ 2g γ 2g dengan: p1 p 2 , = Tinggi tekan di titik 1 dan 2 (m) γw γw 2
2
V1 V2 , =Tinggi energi dititik 1 dan 2 (m 2g 2g p1, p2 = Tekanan di titik 1 dan 2 (kg/m2) w = Berat jenis air (kg/m3) V1,V2=Kecepatan aliran di titik 1 dan 2 (m/dt); g = Percepatan gravitasi (m/det2); h1, h2 = Tinggi elevasi di titik 1 dan 2 dari garis yang ditinjau (m); Hf = Kehilangan tinggi tekan dalam pipa (m) b. Hukum Kontinuitas Hukum kontinuitas yang dituliskan : Q1 = Q2 A1.V1 = A2.V2 dengan: Q1 = debit pada potongan 1(m3/det) Q2 = debit pada potongan 2 (m3/det) A1 = luas penampang pada potongan 1 (m2) A2 = luas penampang pada potongan 2 (m2) V1 = kecepatan pada potongan 1 (m/det)
c.
Kehilangan Tekanan ( Head Loss) Secara umum didalam suatu instalasi jaringan pipa dikenal dua macam kehilangan energi : - Kehilangan Tinggi Tekan Mayor Ada beberapa teori dan formula untuk menghitung besarnya kehilangan tinggi tekan mayor ini yaitu dari Hazen-Williams, Darcy-Weisbach, Manning, Chezy, Colebrook-White dan Swamme-Jain. Dalam kajian ini digunakan persamaan HazenWilliams yaitu: Q 0.354 C hw A R 0,63 S 0,54 V 0.354 C hw R 0,63 S 0,54 dengan: V = Kecepatan aliran pada pipa (m/det) Chw = Koefisien kekasaran A = Luas penampang aliran (m2) Q = Debit aliran pada pipa (m3/det) S = Kemiringan hidraulis = hf / L R = Jari-jari hidrolis (m) Untuk Q = V/A, didapat Kehilangan Tinggi Tekan Mayor menurut HazenWilliams sebesar (Webber 1971:121) h f k.Q1,85
k
10,7 L 1,85
C hw .D 4,87
dengan: h f = Kehilangan tinggi tekan mayor (m) D = Diameter pipa (m) k = Koefisien karakteristik pipa L = Panjang pipa (m)
Q = Debit aliran pada pipa (m3/det) - Kehilangan Tinggi Tekan Minor Ada berbagai macam kehilangan tinggi tekan minor sebagai berikut: 1. Kehilangan Tinggi Minor karena Pelebaran Pipa 2. Kehilangan Tinggi Minor karena Penyempitan Mendadak pada Pipa 3. Kehilangan Tinggi Minor karena Mulut Pipa 4. Kehilangan Tinggi Minor karena Belokan pada Pipa 5. Kehilangan Tinggi Minor karena Sambungan dan Katup pada Pipa Pada pipa-pipa yang panjang, kehilangan minor ini sering diabaikan tanpa kesalahan yang berarti (L/D >>1000), tetapi dapat menjadi cukup penting pada pipa yang pendek (Priyantoro,1991:37). Kehilangan minor pada umumnya akan lebih besar bila terjadi perlambatan kecepatan aliran didalam pipa dibandingkan peningkatan kecepatan akibat adanya pusaran arus yang ditimbulkan oleh pemisahan aliran dari bidang batas pipa (Linsley, 1989:273). 2.3. Kriteria Jaringan Pipa Air Bersih Dalam perencanaan jaringan pipa harus memenuhi kriteria-kriteria agar pada saat pengoperasian dapat berjalan sesuai dengan standar yang ada. Adapun kriteria jaringan pipa ditampilkan pada tabel di bawah ini: Tabel 2.1. Kriteria jaringan pipa
Perubahan
1. Kecepatan 0,1-2,5 m/detik - Kecepatan kurang dari 0,1 m/detik a. Diameter pipa diperkecil b. Ditambahkan pompa c. Elevasi hulu pipa hendaknya lebih tinggi (disesuaikan di lapangan) - Kecepatan lebih dari 2,5 m/detik a. Diameter pipa diperbesar b. Elevasi pipa bagian hulu terlalu besar dibandingkian dengan hilir 2. Headloss Gradient 0 – 15 m/km - Headloss Gradient lebih dari 15 m/km a. Diameter pipa diperbesar b. Elevasi pipa bagian hulu terlalu besar dibandingkan dengan hilir pipa 3. Tekanan 16 Bar (163,2 mH2O) - Tekanan kurang dari 0 Bar a. Diameter pipa diperbesar b. Ditambahkan pompa c. Pemasangan pipa yang kedua di bagian atas, sebagian atau keseluruhan dari panjang pipa - Tekanan lebih dari 16 Bar (163,2 mH2O) a. Diameter pipa diperkecil b. Ditambahkna bangunan bak pelepas tekan c. Pemasangan Pressure Reducer Valve (PRV)
Sumber: SNI 06-4829-2005
3.
METODOLOGI PENELITIAN Untuk mencapai tujuan yang diharapkan maka diperlukan suatu langkah pengerjaan secara sistematis. Adapun langkah-langkah pengerjaan studi sebagai berikut: a. Melakukan pengumpulan data-data sekunder yang berupa data teknis dan data pendukung lainnya yang digunakan dalam analisa sistem jaringan distribusi air bersih. b. Mengolah data penduduk dan jumlah layanan. c. Menghitung kebutuhan air bersih. d. Batas kondisi hidrolis yang akan diuji adalah headloss, tekanan, dan kecepatan aliran. e. Melakukan simulasi sistem jaringan distribusi air bersih dengan menggunakan program WaterCAD V8i. Untuk simulasi sistem jaringandistribusi air bersih pada WaterCAD V8i diperlukan tahapan-tahapan sebagai berikut: a. Membuka dan memberi nama file baru sistem jaringan distribusi air bersih dalam format WaterCAD (xxx.wtg). b. Mengisi tahap pembuatan file baru dengan cara: - Memilih Satuan yang digunakan dalam sistem operasi program. - Memilih rumus kehilangan tinggi tekan. Program WaterCAD V8i menyediakan beberapa pilihan rumus kehilangan tinggi tekan diantaranya: Darcy-Weisbach, Hazen-Williams dan Manning. - Penggambaran pipa dapat secara Schematic (skema) dan Schalatic (sebenarnya sesuai dengan skala). c. Menggambar sistem jaringan distribusi air bersih dengan memodelkan komponen seperti reservoir, titik simpul, pipa dan katup. d. Melakukan simulasi sistem jaringan distribusi air bersih serta menganalisa hasil yang diperoleh dan apabila hasil yang didapat tidak sesuai maka dapat dilakukan perbaikan pada komponen sistem jaringan
distriusi air bersih sehingga didapatkan hasil yang sesuai. Parameter yang diperlukan pada simulasi kondisi tidak permanen pada program WaterCAD V8i adalah: a. Start Time, waktu yang digunakan untuk memulai melakukan simulasi. b. Duration, sistem akan disimulasikan selama 24 jam. c. Hydraulic Time Step, tahapan waktu untuk simulasi adalah 24 jam dengan interval 1 jam. Komponen-komponen jaringan distribusi air bersih mempunyai beberapa kata kunci dalam pemrogramannya, yaitu: a. Presure Pipe, data pipa, nomer titik, titik simpul awal dan akhir, panjang, diameter, koefisien kekasaran serta bahan pipa. b. Pressure Junction, titik simpul, nomer titik, elevasidebit kebutuhan. c. Tank, data tandon, nomer identitas, elevasi dasar, dimensi tandon, elevasi HWL dan LWL. d. Reservoir, data sumber, elevasi, diasumsikan konstan. e. Pump, data pompa, elevasi, tinggi tekan, kapasitas pompa, nomer titik simpul awal dan akhir. f. Valve, data katup, diameter, jenis, koefisien kekasaran, nomer titik simpul awal dan akhir. g. Compute, melakukan proses simulasi. h. Report, hasil dari simulasi, titik simpul, pipa. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Proyeksi Jumlah Penduduk Perhitungan proyeksi penduduk dapat dilakukan dengan 3 metode, yaitu metode geometrik, metode aritmatik, dan metode eksponensial. Setelah diketahui hasil dari perhitungan masing-masing metode, ditentukan nilai standart deviasi terkecil dari masing-masing metode, untuk menentukan metode mana yang akan di pakai untuk menghitung proyeksi kebutuhan air. Sehingga pada studi ini metode yang digunakan adalah metode aritmatik. Pada studi ini perhitungan
proyeksi penduduk dilakukan sampai dengan 15 tahun kedepan mulai dari tahun 2014 sampai dengan tahun 2029. Tabel 4.1. Proyeksi Pertumbuhan Penduduk Metode Aritmatik Tahun 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029
Sukoanyar 6114 6114 6126 6126 6130 6134 6138 6142 6146 6150 6154 6158 6162 6166 6170 6174 6178 6182 6186 6190
Sumber Pakis Pasir Kembar 5706 7607 5706 7607 5750 7620 5750 7620 5765 7624 5779 7629 5794 7633 5809 7637 5823 7642 5838 7646 5853 7650 5867 7655 5882 7659 5897 7663 5911 7668 5926 7672 5941 7676 5955 7681 5970 7685 5985 7689
Standart 23,735 87,030 Deviasi Sumber: Hasil Perhitungan
25,713
Desa Pakis Bunut Sumber Ampeldento Saptorenggo Jajar Wetan Kradenan 9680 8622 5251 5201 11874 9680 8622 5251 6105 11874 9685 8948 5338 6120 12112 9685 8948 5338 6120 12112 9687 9057 5367 6423 12191 9688 9165 5396 6729 12271 9690 9274 5425 7035 12350 9692 9383 5454 7340 12429 9693 9491 5483 7646 12509 9695 9600 5512 7951 12588 9697 9709 5541 8257 12667 9698 9817 5570 8563 12747 9700 9926 5599 8868 12826 9702 10035 5628 9174 12905 9703 10143 5657 9479 12985 9705 10252 5686 9785 13064 9707 10361 5715 10090 13143 9708 10469 5744 10396 13223 9710 10578 5773 10702 13302 9712 10687 5802 11007 13381 Metode Aritmatik 9,890
644,81
172,08
1746,96
470,75
4.2. Proyeksi Kebutuhan Air Bersih Perhitungan Proyeksi kebutuhan air bersih pada PDAM Unit Pakis Kecamatan Pakis Kabupaten Malang: a. Kebutuhan Domestik dan Non Domestik Macam kebutuhan air bersih terdiri dari 2 macam yaitu, kebutuhan domestik dan kebutuhan non domestik. Berdasarkan asumsi PDAM Unit Pakis kebutuhan air bersih sebesar 90 liter/orang/hari. Berdasarkan Permen PU Tentang Penyelenggaraan Pengembangan SPAM tingkat pelayanan air untuk kebutuhan non domestik sebesar 15% dari kebutuhan domestik. b. Fluktuasi Kebutuhan Air Besarnya pemakaian air pada daerah studi berbeda pada setiap jamnya, hal ini dikarenakan terjadinya fluktuasi pada setiap jam dipengaruhi oleh pemakaian/faktor beban konsumen. c. Kehilangan Air Kehilangan air memiliki 2 jenis, yaitu: Kehilangan Non Fisik (Komersial) dan Kehilangan Fisik/Teknis. Angka kehilangan air yang dianggap wajar atau dalam batas toleransi adalah 20%. Berdasarkan hasil perhitungan kebutuhan air bersih yang telah dilakukan, dengan debit yang tersedia sebesar 90
liter/detik pada kondisi existing, debit terpasang ditandon mampu memenuhi kebutuhan air bersih rata-rata bagi penduduk dengan pelayanan 90% terlayani, namun pelayanan pada jam puncak hanya mampu melayani 72,64% dari total jumlah penduduk 90% terlayani. 4.3. Evaluasi Hasil Simulasi Program WaterCAD V8i untuk Kondisi Existing (Tahun 2014) Dari hasil simulasi dengan bantuan program WaterCAD V8i didapat headloss yang cukup bervariasi dan kecepatan yang cukup tinggi pada setiap pipa dalam sistem jaringan distribusi. Hal ini terjadi karena debit yang mengalir pada pipa mengalami perubahan baik dari diameter pipa maupun topografi daerah studi yang relatif naik turun dan curam. 4.3.1. Evaluasi Tekanan pada Titik Simpul Kondisi Existing Dari hasil simulasi tekanan pada titik simpul secara keseluruhan telah memenuhi kriteria perencanaan yaitu tekanan minimal 0,5 bars dan tidak lebih dari 16 bars. Tekanan rendah dimulai saat kebutuhan akan air meningkat yaitu pada pukul 00.0007.00. Tekanan meningkat saat kebutuhan air mulai menurun yaitu pada pukul 08.0013.00. Kemudian tekanan menurun pada pukul 14.00-17.00. Berikut ini contoh hasil simulasi pada titik simpul jaringan distribusi air bersih kondisi existing pada titik simpul J-89:
Gambar 4.1. Grafik Fluktuasi Tekanan J-89 Sumber: Hasil Perhitungan WaterCAD V8i
Dari hasil simulasi program WaterCAD V8i dapat diketahui:
Contoh titik simpul J-89 diperoleh tekanan maksimum terjadi pada saat kebutuhan air minimal yaitu pukul 00.00 yaitu sebesar 7,64 bars. Sedangkan tekanan minimum terjadi pada saat jam puncak yaitu pukul 07.00 sebesar 5,45 bars. Berikut ini contoh hasil simulasi pipa kondisi existing pada P-10: Kemiringan garis gradien hidrolis mengalami peningkatan pada pukul 00.00-07.00 yaitu dari 0,222 m/km menjadi 5,243 m/km. Penurunan terjadi pukul 07.00-13.00 dari headloss gradient 5,243 m/km menjadi 3,80 m/km. Headloss gradient terbesar terjadi pada pukul 07.00 sebesar 3,058 m/km, hal ini terjadi seiring dengan menurunnya tekanan pada titik simpul tersebut yang disebabkan karena jumlah permintaan air bersih yang meningkat dibandingkan pada jam-jam sebelumnya.
Gambar 4.2. Grafik Fluktuasi Headloss Gradient P-10 Sumber: Hasil Perhitungan WaterCAD V8i
Kecepatan yang terjadi pada P-10 berkisar antara 0,27-1,48 m/dt. Kecepatan tertinggi terjadi pada saat pukul 07.00 sebesar 1,48 dan kecepatan terendah terjadi pada pukul 00.00 sebesar 0,27 m/detik dimana kebutuhan akan air bersih paling rendah. Dengan luas penampang yang tetap dan debit yang berubah tiap jamnya maka kecepatan aliran yang terjadi juga akan berubah.
Gambar 4.3. Grafik Fluktuasi Kecepatan Sumber: Hasil Perhitungan WaterCAD V8i
Gambar 4.4. Grafik Fluktuasi Muka Air Dalam Tandon Kondisi Existing Sumber: Hasil Perhitungan
dan tahap III pada tahun 2029. Kondisi existing (Tahun 2014), daerah studi mampu memenuhi 90% dari total jumlah penduduk, pada tahap pengembangan ini akan direncanakan 100% penduduk terlayani dan pengembangan jaringan pada Desa Saptorenggo. Dalam setiap pengembangan, kapasitas air bersih yang tersedia saat kondisi existing dipergunakan seluruhnya hingga kebutuhan pada tahap I terpenuhi. Jika terjadi kekurangan air bersih pada tahap pengembangan, maka perlu dilakukan upaya-upaya dalam memenuhi kebutuhan air bersih, yaitu dengan penambahan, perubahan maupun penggantian elemenelemen sistem jaringan distribusi air bersih. 4.4.1. Analisa Perencanaan Jaringan Pipa Distribusi Tahap Pengembangan I (Tahun 2019) Perencanaan pengembangan tahap I (Tahun 2019) debit yang akan ditambahkan adalah sebesar 40 liter/detik, penggantian pipa pada pipa yang memiliki headloss besar (pipa 129-pipa 133) dari diameter 10 inchi menjadi 12 inchi, dan pada tahap pengembangan I ini akan ditambahkan jaringan baru untuk pelayanan Desa Saptorenggo. Berikut hasil simulasi dengan bantuan program WaterCAD V8i sebelum dan sesudah penggantian pipa: Tabel 4.2. Hasil Simulasi pada Junction Sebelum dan Sesudah Penggantian Pipa Pukul 07.00 Tahap I (Tahun 2019) Sebelum Penggantian Pipa (10in) Titik Simpul Elevasi (m)
Gambar 4.5. Grafik Inflow Dan Outflow Kondisi Existing Sumber: Hasil Perhitungan
4.4. Evaluasi Kondisi Tahap Pengembangan Sistem Jaringan Distribusi Air Bersih Pada tahap pengembangan terjadi penambahan jumlah pelanggan, sehingga pengembangan daerah yang dikaji direncanakan berdasarkan kondisi daerah existing yang ada, dengan tahap pengembangan lima tahun yaitu tahap I pada tahun 2019, tahap II pada tahun 2024,
J129 J130 J131 J132 J133
Sesudah Penggantian Pipa (12in)
Tinggi Hidrolis (m) Tekanan (bars) Tinggi Hidrolis (m) Tekanan (bars)
543 543 540 540 537
589,11 588,20 587,29 586,38 585,47
4,51 4,42 4,63 4,54 4,74
589,64 589,27 588,89 588,52 588,14
4,56 4,53 4,79 4,75 5,01
Sumber: Hasil Perhitungan Program WaterCAD V8i
Tabel 4.3. Hasil Simulasi Pipa Sebelum dan Sesudah Penggantian Diameter Pipa Pukul 07.00 Tahap I (Tahun 2019) HazenPanjang Bahan Williams (m) C P129 50 PVC 150 P130 50 PVC 150 P131 50 PVC 150 P132 50 PVC 150 P133 50 PVC 150 Sumber: Hasil Perhitungan Pipa
Flow (L/s) 130,66 130,66 130,66 130,66 130,66
Sebelum Penggantian Pipa (10 in) Sesudah Penggantian Pipa (12 in) Kecepatan Headloss Gradient Kecepatan Headloss Gradient (m/s) (m/km) (m/s) (m/km) 2,58 18,20 1,79 7,49 2,58 18,20 1,79 7,49 2,58 18,20 1,79 7,49 2,58 18,20 1,79 7,49 2,58 18,20 1,79 7,49
Tabel 4.4. Pemasangan Pipa Baru Pada Pengembangan Tahap I (Tahun 2019) No. Pipa
Panjang (m)
Diameter (in)
P252
50
P253 P254
Titik Simpul Dari
Ke
8
J250
J252
50
8
J252
J253
50
8
J253
J254
P255
50
8
J254
J255
P256
50
8
J255
J256
P257
50
8
J256
J257
P258
50
8
J257
J258
P259
50
8
J258
J259
P260
50
8
J259
J260
P261
50
8
J260
J261
P262
50
8
J261
J262
P263
50
8
J262
J263
P264
50
8
J263
J264
P265
50
8
J264
J265
P266
50
8
J265
J266
P267
50
8
J266
J267
P268
50
8
J267
J268
P269
50
8
J268
J269
P270
50
8
J269
J270
P271
50
8
J270
J271
P272
50
8
J271
J272
P273
50
8
J272
J273
P274
50
8
J273
J274
P275
50
8
J274
J275
P276
36
8
J275
J276
Sumber: Hasil Perhitungan Program WaterCAD V8i
(pipa 135-pipa 181) dari diameter 10 inchi menjadi 12 inchi. Berikut hasil simulasi dengan bantuan program WaterCAD V8i sebelum dan sesudah penggantian pipa: Tabel 4.5. Rekapitulasi Hasil Simulasi pada Junction Sebelum dan Sesudah Penggantian Pipa Pukul 07.00 Tahap II (Tahun 2024) Sebelum Penggantian Pipa (10in) Titik Simpul Elevasi (m)
Sesudah Penggantian Pipa (12in)
Tinggi Hidrolis (m) Tekanan (bars) Tinggi Hidrolis (m) Tekanan (bars)
J156 519 J157 518 J158 517 J159 516 J160 515 J161 515 J162 514 J163 514 J164 513 J165 512 J166 511 J167 511 J168 511 J169 510 J170 509 J171 509 J172 508 J173 508 J174 508 J175 507 J176 506 J177 505 J178 505 J179 503 J180 502 J181 501 Sumber: Hasil Perhitungan
569,30 568,47 567,65 566,83 566,01 565,19 564,37 563,55 562,73 561,91 561,09 560,27 559,45 558,62 557,80 556,98 556,16 555,34 554,52 553,70 552,88 552,06 551,24 550,42 549,59 548,77
4,92 4,94 4,96 4,97 4,99 4,91 4,93 4,85 4,87 4,88 4,90 4,82 4,74 4,76 4,78 4,70 4,71 4,63 4,55 4,57 4,59 4,61 4,53 4,64 4,66 4,68
579,92 579,59 579,25 578,91 578,57 578,23 577,90 577,56 577,22 576,88 576,55 576,21 575,87 575,53 575,20 574,86 574,52 574,18 573,84 573,51 573,17 572,83 572,49 572,16 571,82 571,48
5,96 6,03 6,09 6,16 6,22 6,19 6,25 6,22 6,29 6,35 6,41 6,38 6,35 6,41 6,48 6,45 6,51 6,48 6,44 6,51 6,57 6,64 6,61 6,77 6,83 6,90
Tabel 4.6. Rekapitulasi Hasil Simulasi Pipa Sebelum dan Sesudah Penggantian Diameter Pipa Pukul 07.00 Tahap II HazenPanjang Bahan Williams (m) C P156 50 PVC 150 P157 50 PVC 150 P158 50 PVC 150 P159 50 PVC 150 P160 50 PVC 150 P161 50 PVC 150 P162 50 PVC 150 P163 50 PVC 150 P164 50 PVC 150 P165 50 PVC 150 P166 50 PVC 150 P167 50 PVC 150 P168 50 PVC 150 P169 50 PVC 150 P170 50 PVC 150 P171 50 PVC 150 P172 50 PVC 150 P173 50 PVC 150 P174 50 PVC 150 P175 50 PVC 150 P176 50 PVC 150 P177 50 PVC 150 P178 50 PVC 150 P179 50 PVC 150 P180 50 PVC 150 P181 50 PVC 150 Sumber: Hasil Perhitungan Pipa
Gambar 4.6. Grafik Fluktuasi Muka Air Dalam Tandon Tahap Pengembangan I Sumber: Hasil Perhitungan
Flow (L/s) 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58 123,58
Sebelum Penggantian Pipa (10 in) Sesudah Penggantian Pipa (12 in) Kecepatan Headloss Gradient Kecepatan Headloss Gradient (m/s) (m/km) (m/s) (m/km) 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,75 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76 2,44 16,42 1,69 6,76
Gambar 4.7. Grafik Inflow Dan Outflow Tahap Pengembangan I Sumber: Hasil Perhitungan
4.4.2. Analisa Perencanaan Jaringan Pipa Distribusi Tahap Pengembangan II Perencanaan pengembangan tahap II (Tahun 2024) debit yang akan ditambahkan adalah sebesar 5 liter/detik dan penggantian pipa yang memiliki headloss cukup besar
Gambar 4.8. Grafik Fluktuasi Muka Air Dalam Tandon Tahap Pengembangan II Sumber: Hasil Perhitungan
Tabel 4.7. Contoh Hasil Simulasi Junction J-275 Tahap III (Tahun 2029)
Gambar 4.9. Grafik Inflow Dan Outflow Tahap Pengembangan II Sumber: Hasil Perhitungan
4.4.3. Analisa Perencanaan Jaringan Pipa Distribusi Tahap Pengembangan III (Tahun 2029) Untuk perencanaan pengembangan pada tahap III adalah hanya penambahan debit pada tandon sebesar 5 liter/detik, saat ini debit terpasang ditandon sebesar 140 liter/detik untuk memenuhi konsumsi air bersih sesuai dengan target konsumsi rata-rata, karena hasil evaluasi dari perencanaan tahap I maupun tahap II sudah memenuhi kriteria untuk tahap pengembangan III, yaitu jaringan pipa untuk pipa distribusi tekanan minimal yang diijinkan adalah sebesar 0,5 bars dan Headloss tidak lebih dari 15 m/km.
Gambar 4.10. Grafik Fluktuasi Muka Air Dalam Tandon Tahap Pengembangan III Sumber: Hasil Perhitungan
Gambar 4.11. Grafik Inflow Dan Outflow Tahap Pengembangan III Sumber: Hasil Perhitungan
Waktu (jam) Tinggi Hidrolis (m) Tekanan (bars) 0,00 595,49 12,28 1,00 594,55 12,19 2,00 593,26 12,06 3,00 590,21 11,76 4,00 578,99 10,67 5,00 561,69 8,97 6,00 551,14 7,94 7,00 546,32 7,47 8,00 549,66 7,80 9,00 554,89 8,31 10,00 559,03 8,71 11,00 563,75 9,18 12,00 566,98 9,49 13,00 567,71 9,56 14,00 566,74 9,47 15,00 565,51 9,35 16,00 562,21 9,02 17,00 557,95 8,61 18,00 559,57 8,77 19,00 569,60 9,75 20,00 582,49 11,01 21,00 590,46 11,79 22,00 593,26 12,06 23,00 595,04 12,24 24,00 595,49 12,28 Sumber: Hasil Perhitungan Program WaterCAD V8i
Tabel 4.8. Contoh Hasil Simulasi Pada Pipa P-10 Selama 1 Hari Tahap III (Tahun 2029) Waktu Debit Headloss Gradient Kecepatan (Jam) (L/s) (m/km) (m/s) 0 28,07 0,43 0,38 1 34,09 0,62 0,47 2 41,11 0,88 0,56 3 54,64 1,49 0,75 4 89,73 3,73 1,23 5 127,83 7,19 1,75 6 146,88 9,30 2,01 7 154,90 10,26 2,12 8 149,39 9,60 2,05 9 140,36 8,55 1,92 10 132,84 7,72 1,82 11 123,82 6,78 1,70 12 117,30 6,13 1,61 13 115,80 5,99 1,59 14 117,81 6,18 1,61 15 120,31 6,43 1,65 16 126,83 7,09 1,74 17 134,85 7,94 1,85 18 131,84 7,61 1,81 19 111,79 5,61 1,53 20 80,21 3,03 1,10 21 53,64 1,44 0,74 22 41,11 0,88 0,56 23 31,08 0,52 0,43 24 28,07 0,43 0,38 Sumber: Hasil Perhitungan Program WaterCAD V8i
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Berdasarkan rumusan masalah dan hasil analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. a. Metode yang digunakan untuk prediksi jumlah penduduk dan jumlah kebutuhan air bersih dengan jangka waktu 5 tahun adalah Metode Aritmatik.
b. Proyeksi jumlah penduduk terlayani didaerah pelayanan sistem jaringan pipa distribusi air bersih yang dikaji hingga tahun 2029 mengalami perkembangan yang signifikan yaitu sebesar 69,62 %. 2. a. Hasil evaluasi kebutuhan air bersih pada kondisi existing (tahun 2014) dengan debit sebesar 90 liter/detik PDAM Unit Pakis hanya mampu melayani 90% dari jumlah penduduk, dan pada jam puncak mampu melayani 72,64% dari jumlah penduduk yang terlayani. b. Hasil evaluasi sistem jaringan pipa pada kondisi existing (tahun 2014) dengan bantuan program Watercad V8i didapatkan bahwa sistem jaringan distribusi pada daerah studi masih layak dan berfungsi dengan baik sehingga mampu memenuhi kebutuhan pelanggan. Hal ini ditunjukkan dengan nilai tekanan yang menunjukkan angka minimal untuk standar nilai tekanan minimum yaitu sebesar 0,5 bars yang berarti aliran air mengalir 24 jam/hari dengan tekanan yang cukup. 3. a. Untuk tahap pengembangan jaringan distribusi air bersih PDAM Unit Pakis direncanakan berdasarkan kondisi daerah existing yang ada, dengan tahap pengembangan lima tahun yaitu tahap I pada tahun 2019, tahap II pada tahun 2024, dan tahap III pada tahun 2029, direncanakan daerah terlayani mampu melayani 100% dari jumlah konsumen, dengan meminimalisir jumlah kehilangan air yaitu kehilangan air maksimal direncanakan sebesar 20% sesuai dengan target PDAM, penambahan debit pada konsumsi rata-rata sesuai dengan target konsumsi rata-rata, pengembangan jaringan dan penggantian diameter pipa dengan diameter yang lebih besar. Berikut adalah tahap pengembangan yang dilakukan:
Pada tahap pengembangan tahap I (tahun 2019) dilakukan penambahan debit sebesar 40 liter/detik dari debit existing sebesar 90 liter/detik menjadi sebesar 130 liter/detik, dengan debit sebesar 130 liter/detik mampu melayanai 89,21% jumlah penduduk pada waktu jam puncak, dan penggantian pipa dari diameter 10 inchi menjadi diameter 12 inchi (pipa 129 – pipa 133). Pada tahap pengembangan tahap II (tahun 2024) dilakukan penambahan debit sebesar 5 liter/detik, dengan debit terpasang pada tahap pengembangan II sebesar 135 liter/detik mampu melayanai 88,90% jumlah penduduk pada waktu jam puncak, dan penggantian pipa dari diameter 10 inchi menjadi diameter 12 inchi (pipa 135 – pipa 181). Pada tahap pengembangan tahap III (tahun 2029) hanya dilakukan penambahan debit pada tandon sebesar 5 liter/detik, kini debit terpasang ditandon sebesar 140 liter/detik untuk memenuhi konsumsi air bersih sesuai dengan target konsumsi rata-rata, karena hasil evaluasi dari perencanaan tahap I maupun tahap II sudah memenuhi kriteria untuk tahap pengembangan III b. Hasil evaluasi sistem jaringan pipa pada kondisi pengembangan tahap I (tahun 2019), tahap II (tahun 2024) dan tahap III (tahun 2029) setelah direncanakan pengembangan jaringan dan penggantian pipa dengan diameter lebih besar dengan bantuan program Watercad V8i didapatkan bahwa sistem jaringan distribusi pada daerah studi layak dan dapat berfungsi dengan baik sehingga mampu memenuhi kebutuhan pelanggan. Hal ini ditunjukkan dengan headloss yang kurang dari 15 m/km serta nilai tekanan yang
menunjukkan angka minimal untuk standar nilai tekanan minimum pada pipa distribusi yaitu sebesar 0,5 bars yang berarti aliran air telah mengalir 24 jam/hari dengan tekanan yang cukup. 5.2. Saran Kualitas pada suatu perencanaan sistem jaringan pipa ditentukan oleh tingkat akurasi data-data pendukung yang diperlukan. Guna mendapatkan hasil yang lebih baik, maka PDAM Unit Pakis sebaiknya melakukan pendataan tentang penyambungan pipa, titik-titik pengambilan data, dan fluktuasi pemakaian air harian setiap jamnya oleh pelanggan secara berkala. Pendataan tersebut sangat berguna karena PDAM Unit Pakis dapat menggunakan data tersebut untuk perencanaan pada masa mendatang. Dalam perencanaan suatu sistem jaringan distribusi air bersih untuk mendapatkan hasil yang optimal akan lebih baik untuk mempertimbangkan suatu program seperti WaterCAD. DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2005. SNI 06-4829-2005, Jakarta: Badan Standarisasi Nasional Priyantoro, Dwi. 1991. Hidraulika Saluran Tertutup. Malang: Jurusan Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Linsley, Ray K, dan Yoseph B. Franzini. 1996. Teknik Sumber Daya Air. Jilid I. Jakarta: Erlangga. Webber, N. B. 1971. Fluid Mechanics For Civil Engineering, S. I Edition. London: Chapman and Hall Ltd.
