Studi Perencanaan Jaringan Distribusi Air Bersih Desa Sumberdadi Kecamatan Bakung, Kabupaten Blitar Handika Putrawan1, Ery Suhartanto2, Riyanto Haribowo2 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-mail:
[email protected]
1)
ABSTRAK Desa Sumberdadi merupakan salah satu desa di Kabupaten Blitar yang mengalami bencana kekeringan. Jumlah penduduk yang mengalami kekeringan sebesar 84.1% dari total penduduk keseluruhan. Studi ini bertujuan untuk mendapatkan jaringan distibusi air bersih yang mampu melayani kebutuhan air penduduk yang mengalami kekeringan hingga tahun 2029. Metode yang digunakan dalam proyeksi penduduk dan kebutuhan air adalah metode aritmatik dengan kehilangan air sebesar 25 %. Berdasarkan letaknya pada peta hidrogeologi Desa Sumberdadi mempunyai potensi air tanah sebesar 5 l/s. Analisa jaringan distribusi air bersih pada studi ini menggunakan metode hazen-williams dengan bantuan program Watercad V8 XM Edition. Kondisi hidraulis pada jaringan distribusi air menggunakan Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 18/PRT/M/2007 sebagai acuan untuk nilai minimum dan maksimum kecepatan, headloss gradient, dan tekanan. Berdasarkan hasil simulasi program Watercad V8 XM Edition alternatif 2 merupakan alternatif yang terbaik dari ketiga alternatif yang ada, dengan nilai tekanan antara 0,5-5,47 atm, headloss gradient 0,5-8,394 m/km, dan kecepatan 0,139-0.5 m/detik. Kata kunci: kekeringan, air, jaringan distribusi, Watercad V8 XM Edition ABSTRACT Sumberdadi village is one of village in Blitar District which struck by drought. Population who got struck by drought was 84,1% from total population. The purpose of this study is to design clean water distribution network that can fulfill water requirement for people who got struck by drought until 2029. The method used for population projection and water requirement is aritmatic method with 25 % water loss. Based on location in hydrogeology maps, Sumberdadi Village had ground water potency with 5 l/s discharge. To analysis clean water distribution network in this study using hazen-williams method with assistance Watercad V8 XM Edition program. Hydraulic condition in this study using Regulation of Minister of Public Works Number 18/PRT/M/2007 as standard of minimum and maximum for velocity, headloss gradient, and pressure value. Based on simulation results of Watercad V8 XM Edition alternative 2 was the best alternative among 3 alternatives, with value of pressure between 0,5-5,47 atm, headloss gradient 0,58,394 m/km, and velocity 0,139-0,5 m/second. Keywords: drought, water, distribution network, Watercad V8 XM Edition
1.
PENDAHULUAN Air merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang diperlukan untuk menunjang kegiatan manusia. Namun ada beberapa bencana yang dapat diakibatkan oleh air salah satunya adalah kekeringan. Kekeringan dapat terjadi akibat musim kemarau yang berkepanjangan dengan intensitas curah hujan yang kecil. Di Indonesia sendiri masih terdapat banyak wilayah yang mengalami kekeringan. Kekeringan sendiri dapat merugikan pada sektor ekonomi maupun sosial. Desa Sumberdadi terletak dibagian selatan dari Kabupaten Blitar sering mengalami kekeringan. Pada tahun 2014 jumlah penduduknya sebanyak 1166 jiwa. Dengan penduduk yang mengalami kekeringan sebanyak 980 jiwa atau sama dengan 84,1% dari jumlah keseluruhan penduduk. Tidak adanya PDAM dan bantuan pemerintah dalam suplai air belum mencukupi. Dari kondisi diatas, BPBD Kabupaten Blitar mengupayakan dengan membuat jaringan distribusi air bersih memanfaatkan potensi air tanah yang ada. Proyeksi penduduk dan kebutuhan air pada studi ini direncanakan hingga 2029. Analisa jaringan distribusi air bersih ini dibantu dengan program Watercad V8 XM Edition. Membuat beberapa alternatif untuk medapatkan alternatif yang memenuhi ketentuan yang berlaku. Tujuan dari diadakannya studi ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui debit kebutuhan dan ketersediaan air bersih di Desa Sumberdadi Kecamatan Bakung Kabupaten Blitar hingga tahun 2029. 2. Memperoleh alternatif perencanaan sistem jaringan distribusi air bersih sampai tahun 2029 dengan menerapkan model simulasi dengan bantuan program WaterCad V8 XM Edition. 3. Memperoleh kondisi hidrolis sistem jaringan distribusi air bersih dari alternatif yang terbaik.
2.
BAHAN DAN METODE Lokasi Studi ini terketak pada Desa Sumberdadi, Kecamatan Bakung, Kabupaten Blitar.
Gambar 1. Lokasi Desa Sumberdadi Sumber: Badan Perencanaan Nasional Daerah Kabupaten Blitar Metode yang digunakan pada proyeksi penduduk pada studi ini adalah metode aritmatik. Metode aritmatik dapat dirumuskan sebagai berikut (Muliakusuma, 2007:250):
Pn P0 1 rn dengan: Pn = jumlah penduduk pada akhir tahun ke-n (jiwa) P0 = jumlah penduduk pada tahun yang ditinjau (jiwa) r = angka pertambahan penduduk per tahun (%) n = jumlah tahun proyeksi (tahun) Proyeksi jumlah penduduk pada studi ini dilakukan 15 tahun dari tahun 2014 hingga tahun 2029. Dalam perencanaan jaringan distibusi air bersih dan analisa kondisi hidraulisnya menggunakan bantuan program Watercad V8 XM Edition. Dengan
menggunakan Peraturan Menteri Pekerjaan Umum 18/PRT/M/2007 sebagai acuan dalam menentukan nilai minimum dan maksimum kecepatan, headloss gradient dan tekanan pada pipa. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Proyeksi Jumlah Penduduk Perhitungan proyeksi penduduk dapat dilakukan dengan 3 metode, yaitu metode geometrik, metode aritmatik, dan metode eksponensial. Dari ketiga metode tersebut dipilih metode aritmatik dikarenakan nilai standar deviasinya lebih kecil dari yang lain. Proyeksi penduduk dilakukan sampai dengan 15 tahun kedepan mulai dari tahun 2014 sampai dengan tahun 2029. Tabel 1. Proyeksi Penduduk Desa Sumberdadi No.
Tahun
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029
Jumlah Penduduk Aritmatik 1152 1152 1160 1166 1171 1175 1180 1185 1189 1194 1199 1203 1208 1212 1217 1222 1226 1231 1236
Sumber: Hasil Perhitungan
Dari tabel diatas didapat jumlah penduduk tahun 2029 sebanyak 1236 jiwa. Penduduk yang mengalami kekeringan 84,1 %, maka total penduduk yang mengalami kekeringan sebanyak 1040 jiwa. 3.2. Proyeksi Kebutuhan Air Bersih Berdasarkan jumlah penduduknya Desa Sumberdadi termasuk dalam golongan desa kecil dengan kebutuhan air bersih sebesar 60 liter/orang/hari (DPU, 1994:40). Berdasarkan peta hidrogeologi Desa Sumberdadi mempunyai potensi air tanah sebesar 5 l/s. Menurut Permen PU
18/PRT/M/2007 tingkat pelayanan air untuk kebutuhan non domestik sebesar 15% dari kebutuhan domestik. a. 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. b. Kehilangan Air Kehilangan air merupakan besar air yang hilang selama proses pendistribusian air. Berdasarkan Permen PU Tentang Penyelenggaraan Pengembangan SPAM kehilangan air karena faktor teknis sebesar 25% dan faktor nonteknis mendekati nol. Berikut perhitungan kebutuhan air Desa Sumberdadi tahun hingga 2029 dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Kebutuhan Air Desa Sumberdadi Analisa Proyeksi Kebutuhan Air Bersih 100 % Terlayani Berdasarkan jumlah penduduk daerah kekeringan 84,1% Sumber : Hasil Perhitungan
Q Sumber
Q Kebutuhan
(L/s)
RataRata (L/s)
Harian Maksimum (L/s)
Jam Puncak (L/s)
5.0
1.23
1.42
1.92
5.0
1.04
1.19
1.62
Sumber: Hasil Perhitungan
3.3. Alternatif Skenario Operasi Jaringan Distribusi Air Bersih Dalam studi ini menggunakan 3 alternatif yang berbeda. Pada alternatif 1 menggunakan 2 (dua) buah pompa yang beroperasi selama 6 jam/hari dengan pola operasi pompa menyala per 3 (tiga) jam-an. Pompa mulai beroperasi pukul 10.00 dengan tandon ditutup pada pukul 22.00 dan dibuka kembali pada pukul 03.00.
Gambar 2. Grafik fluktuasi muka air dalam tandon pada alternatif 1 RD sumur bor 1
3.250
2.750 2.500 2.250
Vol air Efektif
Water Level (m)
Volume (m³)
3.000 95.000 90.000 85.000 80.000 75.000 70.000 65.000 60.000 55.000 50.000 45.000 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000
2.000 1.750 1.500 1.250 1.000
Vol air Total
0.750 0.500 0.250 0.000 00.00 0
2
4
6
8
10
12 14 Waktu (jam)
16
18
20
22
02.00
04.00
06.00
08.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18,00
20.00
22.00
24.00
Time (hour)
24
Gambar 6. Grafik fluktuasi muka air dalam tandon pada Alternatif 2 RD sumur bor 1
Gambar 3. Grafik perbandingan volume air total dengan volume air efektif dalam tandon pada alternatif 1 RD sumur bor 1
50.000 45.000
6
40.000 35.000
Volume (m³)
5
Debit (ltr/dtk)
4
30.000 25.000
Vol air Efektif Vol air Total
20.000 15.000
3
inflow
10.000
outflow
5.000
2 0.000 00.00 02.00 04.00 06.00 08.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18,00 20.00 22.00 24.00 Waktu (jam)
1
0 00.00 02.00 04.00 06.00 08.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18,00 20.00 22.00 24.00 Waktu (jam)
Gambar 4. Grafik debit tandon pada alternatif 1RD sumur bor 1
Gambar 7. Grafik perbandingan volume air total dengan volume air efektif dalam tandon pada alternatif 2 sumur bor 1 6
5
Debit (ltr/dtk)
4
3
inflow outflow
2
1
0 00.00 02.00 04.00 06.00 08.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18,00 20.00 22.00 24.00 Waktu (jam)
Gambar 5. Grafik komulatif debit inflow dan outflow pada alternatif 1 RD sumur bor 1 Dalam alternatif 2 menggunakan 1 (satu) buah pompa yang beroperasi selama 6 jam/hari dengan pola operasi pompa menyala per 3 (tiga) jam-an. Pompa mulai beroperasi pukul 10.00 dengan tandon ditutup pada pukul 22.00 dan dibuka kembali pada pukul 03.00.
Gambar 8. Grafik debit tandon pada alternatif 2 sumur bor 1
Gambar 9. Grafik komulatif debit inflow dan outflow pada Alternatif 2 RD sumur bor 1
Dalam alternatif 3 menggunakan 1 (satu) buah pompa yang beroperasi selama 6 jam/hari dengan pola operasi pompa menyala per 2 (dua) jam-an. Pompa mulai beroperasi pukul 08.00 dengan tandon ditutup pada pukul 22.00 dan dibuka kembali pada pukul 03.00. Gambar 13. Grafik komulatif debit inflow dan outflow pada alternatif 3 RD sumur bor 1
Gambar 10. Grafik fluktuasi muka air dalam tandon pada alternatif 3 RD sumur bor 1
3.4. Hasil Simulasi Watercad V8 XM Edition Besarnya kehilangan tinggi tekan mayor pada studi ini dihitung dengan menggunakan metode Hazen-Williams (Priyantoro, 1991:21). Metode ini sering digunakan oleh para teknisi dalam analisa sistem perpipaan (Bentley, 2007:934). Dalam studi ini penggunaan metode HazenWilliams dalam perhitungan kondisi hidraulis akan disimulasikan dengan program watercad. Simulasi watercad dilakukan pada ketiga alternatif yang berbeda. Pada jaringan distribusi alternatif 1 berikut hasilnya:
Gambar 11. Grafik perbandingan volume air total dengan volume air efektif dalam tandon pada alternatif 3 RD sumur bor 1
Gambar 12. Grafik debit tandon pada alternatif 3 RD sumur bor 1
Gambar 14. Grafik Fluktuasi Pressure J-12 alternatif 1 Sumber: WaterCAD V8 XM Edition Dari simulasi yang dilakukan juga dapat dilihat besar tekanan pada titik simpul J-12. Semakin besar debit permintaan maka tekanan yang terjadi semakin kecil. Pada kebutuhan tertinggi akan air bersih pukul 07.00 tekanan yang terjadi pada J-12 sebesar 1,638 atm. Sedangkan pada kebutuhan terendah pukul 03.00 sebesar 2,42 atm.
Pada jaringan distribusi alternatif 2 berikut hasilnya:
Gambar 15. Grafik Fluktuasi Velocity P-10 Alternatif 1 Sumber: WaterCAD V8 XM Edition Dari simulasi yang dilakukan juga dapat dilihat kecepatan dalam pipa. Kecepatan yang terjadi pada pipa 10 (P-10) berkisar antara 0,151 – 0,427 m/detik. Kecepatan tertinggi terjadi pada saat pukul 07.00 sebesar 0,427 m/detik dan kecepatan yang terjadi pada pukul 03.00 sebesar 0,151 m/detik dimana kebutuhan akan air bersih dimulai. Dengan diameter pipa dan debit permintaan yang berubah-ubah maka kecepatan aliran yang terjadi juga akan berubah.
Gambar 16. Grafik Fluktuasi Headloss Gradient P-10 Alternatif 1 Sumber: WaterCAD V8 XM Edition Headloss gradient pada pipa 10 (P-10) mengalami peningkatan yang cukup besar pada pukul 03.00 - 07.00 yaitu dari 0,62 m/km menjadi 4,276 m/km. Penurunan terjadi pukul 07.00 – 22.00 dari headloss gradient 4,276 m/km menjadi 0,366 m/km. Headloss gradient terbesar terjadi pada pukul 07.00 sebesar 4,276 m/km. Penurunan dan kenaikan besar Headloss gradient disebabkan oleh berfluktuasinya permintaan debit pada tiap jam,
Gambar 17. Grafik Fluktuasi Pressure J-27 Alternatif 2 Sumber: WaterCAD V8 XM Edition Dari simulasi yang dilakukan juga dapat dilihat besar tekanan pada titik simpul J-27. Semakin besar debit permintaan maka tekanan yang terjadi semakin kecil. Pada kebutuhan tertinggi akan air bersih pukul 07.00 tekanan yang terjadi pada J-27 sebesar 4,434 atm. Sedangkan pada kebutuhan terendah pukul 03.00 sebesar 4,904 atm.
Gambar 18. Grafik Fluktuasi Velocity P-12 Alternatif 2 Sumber: WaterCAD V8 XM Edition Dari simulasi yang dilakukan juga dapat dilihat kecepatan dalam pipa. Kecepatan yang terjadi pada pipa 12 (P-12) berkisar antara 0,17 – 0,5 m/detik. Kecepatan tertinggi terjadi pada saat pukul 07.00 sebesar 0,504 m/detik dan kecepatan yang terjadi pada pukul 03.00 sebesar 0,1778 m/detik dimana kebutuhan akan air bersih dimulai. Dengan diameter pipa dan debit permintaan yang berubah-ubah maka kecepatan aliran yang terjadi juga akan berubah.
Gambar 19. Grafik Fluktuasi Headloss Gradient P-12 Alternatif 2 Sumber: WaterCAD V8 XM Edition Headloss gradient pada pipa 12 (P-12) mengalami peningkatan yang cukup besar pada pukul 03.00 - 07.00 yaitu dari 0,648 m/km menjadi 4,463 m/km. Penurunan terjadi pukul 07.00 – 22.00 dari headloss gradient 4,463 m/km menjadi 0,382 m/km. Headloss gradient terbesar terjadi pada pukul 07.00 sebesar 4,463 m/km. Penurunan dan kenaikan besar Headloss gradient disebabkan oleh berfluktuasinya permintaan debit pada tiap jam.
Gambar 21. Grafik Fluktuasi Velocity P-12 Alternatif 3 Sumber:WaterCAD V8 XM Edition Dari simulasi yang dilakukan juga dapat dilihat kecepatan dalam pipa. Kecepatan yang terjadi pada pipa 12 (P-12) berkisar antara 0,17 – 0,50 m/detik. Kecepatan tertinggi terjadi pada saat pukul 07.00 sebesar 0,504 m/detik dan kecepatan yang terjadi pada pukul 03.00 sebesar 0,178 m/detik dimana kebutuhan akan air bersih dimulai. Dengan diameter pipa dan debit permintaan yang berubah-ubah maka kecepatan aliran yang terjadi juga akan berubah.
Pada jaringan distribusi alternatif 3 berikut hasilnya:
Gambar 20. Grafik Fluktuasi Pressure J-27 Alternatif 3 Sumber: WaterCAD V8 XM Edition Dari simulasi yang dilakukan juga dapat dilihat besar tekanan pada titik simpul J-27. Semakin besar debit permintaan maka tekanan yang terjadi semakin kecil. Pada kebutuhan tertinggi akan air bersih pukul 07.00 tekanan yang terjadi pada J-27 sebesar 4,268 atm. Sedangkan pada kebutuhan terendah pukul 03.00 sebesar 4,88 atm.
Gambar 22. Grafik Fluktuasi Headloss Gradient P-12 Alternatif 3 Sumber:WaterCAD V8 XM Edition Headloss gradient pada pipa 12 (P-12) mengalami peningkatan yang cukup besar pada pukul 03.00 - 07.00 yaitu dari 0,845 m/km menjadi 5,817 m/km. Penurunan terjadi pukul 07.00 – 22.00 dari headloss gradient 5,817 m/km menjadi 0,499 m/km. Headloss gradient terbesar terjadi pada pukul 07.00 sebesar 5,817 m/km. Penurunan dan kenaikan besar Headloss gradient disebabkan oleh berfluktuasinya permintaan debit pada tiap jam
3.5. Perbandingan Jaringan Distribusi Air Bersih Tiap Alternatif Berikut perbedaan taip alteratif dapa dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel 3. Perbedaan Jaringan Distribusi Tiap Alternatif Komponen Pipa
Alternatif 1
Alternatif 2
PVC
-
PVC
-
HDPE
-
Diameter
-
Diameter
-
Diameter
4",2",1" Tandon
4",2.5",1"
4",2.5",1"
-
Elevasi +173 m
-
Elevasi +182 m
- Elevasi +182 m
-
Dimensi (m)
-
Dimensi (m)
- Dimensi (m)
4x4x3
Pompa
Alternatif 3
-
3.25 x 3 x4
-
2 diparalelkan
-
2 pompa
-
6
jam
operasi
(Transmisi) -
3x3x3
-
1 pompa
-
1 pompa
-
6 jam operasi
-
6 jam operasi
-
Operasi
-
Operasi per 2 jam
19 jam operasi
per
3
jam (Transmisi)
(Transmisi)
(Distribusi) -
Operasi per 3 jam (Transmisi)
Tekanan
-
Pipa Distribusi
-
Semua titik
-
Pipa Disribusi
J-4 dan J-14 tidak
simpul
J-2, J-5, dan J-16
memenuhi syarat
memenuhi syarat
tidak memenuhi
(Jam Puncak)
syarat (Jam Puncak)
Kecepatan
-
Pipa Distribusi
-
Pipa Distribusi
-
Pipa Distribusi
Memenuhi syarat
Memenuhi
Memenuhi syarat
saat pukul 07.00
syarat saat pukul
saat pukul 07.00
dan
07.00 dan tidak
dan tidak
Tidak memenuhi
memenuhi
memenuhi syarat
syarat saat pukul
syarat saat pukul
saat pukul 03.00
03.00
03.00
Sumber:Hasil Analisa
Dari Tabel 3. dapat diketahui pada alternatif 1 menggunakan 2 pompa, sehingga untuk biaya pengoperasian dan pemeliharaannya lebih tinggi. Untuk alternatif 3 pada jaringan distribusi terdapat titik simpul yang tidak memenuhi kriteria, selain itu biaya yang digunakan untuk pipa jenis HDPE lebih besar daripada pipa PVC. Jadi dapat disimpulkan alternatif 2 merupakan alternatif yang terbaik. 4.
KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil pada studi ini adalah sebagai berikut: 1. a. Hasil perhitungan jumlah penduduk yang mengalami kekeringan di Desa Sumberdadi pada tahun 2029 sebesar 1040 jiwa dengan debit kebutuhan rata-rata sebesar 1,04 liter/detik. b. Dari peta hidrogeologi didapat debit sumur bor sebesar 5 liter/detik dan kebutuhan rata-rata penduduk 1,04 liter/detik, dengan menggunakan tandon yang direncanakan mampu
melayani 1040 penduduk yang mengalami kekeringan dengan kehilangan air sebesar 25%. 2. Ada 3 alternatif yang digunakan dalam perencanaan jaringan yaitu: - alternatif 1 : skenario 2 pompa, operasi pompa 6 jam (pompa menyala bergantian per 3 jam) - alternatif 2 : skenario 1 pompa, operasi pompa 6 jam (pompa menyala per 3 jam) - alternatif 3 : skenario 1 pompa, operasi pompa 6 jam (pompa menyala per 2 jam) Dengan ketiga alternatif operasi tandon ditutup pada pukul 22.00 dan dibuka kembali pukul 03.00. dari ketiga alternatif tersebut, alternatif 2 merupakan skenario yang paling sesuai untuk pola operasi karena disamping hanya menggunakan 1 pompa, pompa juga hanya menyala 2 kali yang dimana jarak antar menyala 6 jam, sehingga memudahkan dalam pengoperasian pompa dan dari hasil simulasi alternatif 2 memenuhi syarat ketentuan yang ada. 3. Hasil simulasi program WaterCAD V8 XM Edition pada alternatif 2 sebagai berikut: Tekanan pada titik simpul antara 0,5 – 5,47 atm Headloss Gradient berkisar antara 0,5 – 8,394 m/km. Velocity atau kecepatan 0,139 – 0,5 m/detik. Adapun kecepatan yang kurang dari kriteria perencanaan disebabkan karena debit yang melewati pipa kecil. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan kondisi hidraulis pada alternatif 2 memenuhi kriteria yang berlaku. DAFTAR PUSTAKA Anonim 1994. Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU. Jakarta: Dinas Pekerjaan Umum
Anonim 2007. Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No: 18/PRT/M/2007 Tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum. Bentley Methods. 2007. User’s Guide WaterCAD v8 for Windows WATERBUY CT. USA: Bentley. Press. Muliakusumah, Sutarsih. 2007. Proyeksi Penduduk. Jakarta: Fakultas Ekonomi UI. Priyantoro, Dwi. 1991. Hidraulika Saluran Tertutup. Malang: Jurusan Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.
