PEMODELAN PENGEMBANGAN JARINGAN DISTRIBUSI PDAM KOTA BANDUNG DENGAN EPANET 2.0 (Kajian Penambahan Intake Dago Bengkok)

Transkripsi

1 No /0708/P/2008 PEMODELAN PENGEMBANGAN JARINGAN DISTRIBUSI PDAM KOTA BANDUNG DENGAN EPANET 2.0 (Kajian Penambahan Intake Dago Bengkok) LAPORAN TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh: Putri Setiani NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 Lembar Pengesahan Tugas Akhir Sarjana PEMODELAN PENGEMBANGAN JARINGAN DISTRIBUSI PDAM KOTA BANDUNG DENGAN EPANET 2.0 (Kajian Penambahan Intake Dago Bengkok) Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, 24 Juni 2008 Penulis, Putri Setiani NIM Bandung, 24 Juni 2008 Pembimbing Dr. Eng. Rofiq Iqbal NIP Mengetahui: Program Studi Teknik Lingkungan Ketua, Dr.Ir.Agus Jatnika Effendi NIP

3 ABSTRAK PDAM Badaksinga merupakan pemasok utama air bersih untuk memenuhi kebutuhan masyarakat Kota Bandung. Dalam pengoperasiannya, pelayanan air bersih masih belum dapat memenuhi kebutuhan masyarakat secara keseluruhan. Salah satu upaya yang ditempuh oleh PDAM Badaksinga untuk meningkatkan mutu pelayanannya adalah dengan menambah sumber air baku dari Dago Bengkok, dengan debit 300 l/detik yang ditransmisikan langsung ke IPA Badaksinga. Pada penelitian ini, dilakukan pemodelan mengenai peningkatan kualitas pelayanan di jaringan distribusi eksisting dan kemungkinan perluasan wilayah pelayanan dengan adanya peningkatan kapasitas produksi PDAM Badaksinga. Perluasan dilakukan ke daerah tekanan di pipa primer distribusinya masih relatif tinggi. Hal ini dilakukan dengan pertimbangan bahwa dengan sisa tekan yang masih tinggi, suplai air masih dapat disalurkan ke wilayah yang lebih luas. Dengan menggunakan EPANET 2.0, simulasi dibuat dengan 4 alternatif skenario berdasarkan perbedaan persentase alokasi untuk peningkatan pelayanan di jaringan eksisting dan untuk perluasan. Dari hasil simulasi dengan kondisi hidrolis yang paling optimal, dikembangkan desain untuk penerapan sistem pelayanan secara intermittent. Kata kunci : penyediaan air bersih, jaringan distribusi, pemodelan, EPANET 2.0 i

4 ABSTRACT PDAM Badaksinga is the main clean water supplier to fulfill the need of clean water in Bandung. Operationally, clean water service that PDAM Badaksinga provide has not yet complete the need of the society altogether. In terms of increasing its service quality, PDAM Badaksinga add a new source of water intake that is derived from Dago Bengkok. As much as 300 lps water will be directly transmitted to Badaksinga water treatment plant, which then will increase the production capacity of PDAM Badaksinga. This research is done to model the quality improvement on existing water distribution system and to model the possible extension of the system. Extension is made to the service areas with relatively high pressure residue; this is considering that service area with high pressure residue makes it possible to supply water to further area. Simulation made in this model is done with extension to East Bandung service zone. Using EPANET 2.0, simulations of hydraulic condition are made in several scenarios. These scenarios are differed based on the varying allocation provided for the existing distribution network and for the extension. From the scenario with most optimum result, intermittent water supply system then developed. Key words: water supply, distribution system, modeling, EPANET 2.0 ii

5 KATA PENGANTAR Segala syukur, puji dan puja penulis panjatkan pada Allah SWT atas segala curahan rahmat, hidayah dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Pemodelan Pengembangan Jaringan Distribusi PDAM Kota Bandung dengan EPANET 2.0 (Kajian Penambahan Intake Dago Bengkok) ini. Hanya atas izin-nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, sebagai salah satu persyaratan kelulusan sarjana di Program Studi Teknik Lingkungan ITB. Dalam proses pengerjaan dan penulisan tugas akhir ini, penulis mendapat bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini penulis ingin menghaturkan terima kasih pada: 1. Apa dan Ibu, untuk segala dukungan dan doanya yang tidak henti untuk penulis, untuk limpahan kasih sayangnya, untuk segala pengertiannya. Semua kerja keras ini penulis persembahakan untuk beliau berdua, yang semua jasanya tidak akan pernah mampu terbalaskan sepanjang masa. Untuk Teteh, Teh Ayu dan Owi, terima kasih untuk semua dukungannya. 2. Dr. Eng. Rofiq Iqbal selaku dosen pembimbing selama pengerjaan tugas akhir ini, untuk semua bimbingannya, untuk kepercayaannya bahwa penulis bisa menyelsaikan tugas akhir ini tepat waktu. Juga untuk segala bantuan, nasihat dan pengetahuan yang diberikan pada penulis selama proses pengerjaan. Terima kasih banyak, Pak. 3. Semua dosen pengajar di Teknik Lingkungan ITB, terima kasih untuk semua ilmu yang telah diberikan. 4. Semua staf Tata Usaha dan Perpustakaan TL ITB, terutama untuk Mba Titi dan Ibu Sri. Mohon maaf penulis haturkan karena sudah banyak merepotkan, terima kasih atas segala bantuannya. 5. Astrid Ayuningtyas, Suci Wulandari, Miranti Mayangsari, Dilla Satya Ekaputri, dan Lulus Wisudantara Muhammad, terima kasih sebanyakbanyaknya untuk segala bentuk bantuan, kerja sama, kepercayaan dan dukungannya selama pengerjaan tugas akhir ini. Terima kasih untuk kesediaannya direpotkan, untuk kesediaannya mendengarkan, untuk iii

6 kehadirannya saat penulis sedang patah semangat. Tanpa kalian, mungkin tugas akhir ini baru selesai tahun depan, sekali lagi terima kasih banyak. 6. Pak Agung di Litbang PDAM Badak Singa, terima kasih untuk segala kemudahan dan bantuan, juga dukungan yang diberikan. Maaf, Pak, banyak merepotkan.. 7. Rahmat Satria Dewangga, terima kasih atas kesediaannya berdiskusi dan mengajarkan ilmu-ilmu yang sudah lebih dahulu didapatkan. Hatur nuhun.. 8. Vita, Cink, Icha, Anggi, Imma, Rahot, Iin, Hendrik, Bos, Tegar, Iqbal, Sapi, Cinta, Christy dan semua rekan-rekan Sequel 04, terima kasih untuk kebersamaan 4 tahun yang tak terlupakan. Ayo segera menyusul! 9. Ida, Puput, Galih, Oboy, Budi, Putew, Nope, Sanchi, Aski, Gian, Bayu, Jali dan semua teman seperjuangan kepengurusan XXXVII LSS ITB. Maaf untuk ketidakhadiran setahun terakhir ini, terimakasih untuk kerelaannya mengijinkan saya tidak banyak berkontribusi sebagai swasta, terima kasih untuk saat-saat penuh pembelajaran yang dijalani bersama. 10. Kang Heri, Kang Iqbal, Kang Aji dan Kang Oonx untuk segala nasihat dan masukannya yang menginspirasi, yang terabadikan dalam catatan perjalanan tugas akhir penulis, semoga tidak dituntut royalti. Juga untuk Kang Revi dan Kang Wildan, untuk keyakinannya di awal semester 8 bahwa penulis tidak bisa menyelesaikan studinya pada periode Juli Hayo, sekarang mau bilang apa? 11. Semua pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini, masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Namun demikian, penulis berharap bahwa tugas ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan kebaikan umat manusia. Bandung, 24 Juni 2008 Putri Setiani iv

7 DAFTAR ISI ABSTRAK i ABSTRACT ii KATA PENGANTAR iii DAFTAR ISI v DAFTAR TABEL x DAFTAR GAMBAR xi NOMENKLATUR xiii BAB I PENDAHULUAN 1 I.1. Latar Belakang 1 I.2. Maksud Dan Tujuan 2 I.3. Ruang Lingkup 3 I.3.1 Ruang Lingkup Wilayah 3 I.3.2 Ruang Lingkup Pembahasan 3 I.4. Sistematika Pembahasan 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5 II.1. Gambaran Umum Sistem Distribusi Air Bersih 5 II.2. Hidrolika Aliran Dalam Pipa 7 II.2.1 Viskositas 8 II.2.2 Kehilangan Tekanan 10 II Headloss mayor 10 II Headloss minor 11 II.2.3 Persamaan Kontinuitas 12 v

8 II.2.4 Persamaan Momentum 12 II.2.5 Persamaan Energi 13 II.3 Hidrolika Jaringan Perpipaan 14 II.3.1 Karakteristik Hidrolis Node 15 II.3.2 Karakteristik Hidrolis Pipa dalam Jaringan 15 II.3.3 Jaringan Distribusi Air Bersih 16 II.4 Komponen Distribusi 16 II.4.1 Jaringan perpipaan 18 II Cara pengaliran 18 II Pola Jaringan Pipa 19 II Kelangsungan Suplai Air 21 II.5 Pemodelan Jaringan Distribusi Air Bersih 21 II.5.1 Peta dan Dokumen Pendukung 22 II.5.2 Representasi Model 23 II.5.3 Pemilihan Software untuk Pengembangan Model 26 II.6 Aplikasi EPANET 2.0 dalam Pemodelan Jaringan Distribusi Air Bersih 28 II.6.1 Kemampuan model hidrolis 28 II.6.2 Model jaringan 29 II Sambungan (junction) 30 II Reservoir 30 II Tangki 31 II Emitter 31 II Pipa 32 II Pompa 32 II Valve 33 II.6.3 Model simulasi hidrolis 34 II.7 Sistem Distribusi Air Secara Intermittent 36 BAB III METODOLOGI PENGERJAAN 38 III.1 Pendefinisian Masalah Dan Pengkajian Model Jaringan Eksisting 39 III.2 Studi Literatur Dan Pengumpulan Data Sekunder 40 III.3 Perhitungan Pemakaian Dan Kebutuhan Air 41 vi

9 III.3 1 Penentuan Node Loading 42 III.3.2 Perhitungan Nilai Kebutuhan Air per Subzona untuk Desain Intermittent System 43 III.4 Penentuan Nilai C (Koefisien Kekasaran Pipa) 43 III.5 Perhitungan Headloss 44 III.6 Pembuatan Skenario, Sistem dan Jaringan Distribusi 44 III.7 Pembuatan Simulasi Jaringan Distribusi Baru 44 III.8 Analisis Output Model 45 BAB IV KONDISI EKSISTING JARINGAN DISTRIBUSI PDAM KOTA BANDUNG 46 IV.1 Sumber Air Baku 46 IV. 2 Kondisi Pelayanan dan Sistem Distribusi 46 IV.2.1. Kondisi Pelayanan 46 IV.2.2. Sistem Distribusi 49 IV. 3 Jaringan Perpipaan Primer Distribusi Pdam Kota Bandung 53 IV.3.1 Zona Pelayanan 53 IV.3.2 Suplai dan Zona Tekanan 54 IV.3.3 Faktor Aliran Puncak dan Faktor Aliran Malam 56 IV.3.4 Gambaran Sistem Jaringan Distribusi Primer untuk Zona Utara 57 IV Batas Zona Utara 58 IV Produksi Air 58 IV Tekanan dan Zona Tekanan 58 IV Kebutuhan Air 59 IV Reservoir dan Tanki 59 IV.3.5 Gambaran Sistem Jaringan Distribusi Primer untuk Zona Selatan 59 IV Batas Zona Selatan 60 IV Tekanan dan Zona Tekanan 60 IV Kebutuhan Air 61 IV Reservoir dan Tanki 61 vii

10 BAB V ANALISIS HASIL SIMULASI HIDROLIS JARINGAN DISTRIBUSI PDAM BADAKSINGA 63 V.1 Analisis Skenario 67 V.1.1 Analisis Skenario 1 68 V.1.2 Analisis Skenario 2 66 V.1.3 Analisis Skenario 3 71 V.1.4 Analisis Skenario 4 73 V.2 Desain Intermittent Water System 75 V.2.1 Desain Intermittent Water System untuk Sub-zona Selatan-Barat 79 V.2.2 Desain Intermittent Water System untuk Subzona Selatan- Tengah 83 V.2.3 Desain Intermittent Water System untuk Subzona Selatan-Timur 85 V.2.4 Pengoperasian Intermittent Water System 88 BAB VI KESIMPULAN 92 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Lampiran-1 Peta Lokasi Node Lampiran-2 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Kondisi Eksisting L-2 Jaringan Distribusi PDAM Kota Bandung Lampiran-3 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 1 L-3 Lampiran-4 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 2 L-4 Lampiran-5 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 3 L-5 Lampiran-6 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 4 L-6 Lampiran-7 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System L-7 Subzona Selatan-Barat untuk Kondisi Eksisting Lampiran-8 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System L-8 Subzona Selatan-Barat (proposed piping) Lampiran-9 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System L-9 viii

11 Subzona Selatan-Tengah Lampiran-10 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System L-10 Subzona Selatan-Tengah dengan posisi gate valve Lampiran-11 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System Subzona Selatan-Timur untuk Kondisi Eksisting L-11 Lampiran-12 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System L-12 Subzona Selatan-Timur (proposed piping)dengan posisi gate valve Lampiran-13 Karakteristik Pipa di Jaringan Distribusi L-13 Lampiran-14 Node demand dan elevasinya L-21 Lampiran-15 Penambahan Pipa untuk Intermittent System untuk L-28 Subzona Selatan-Timur ix

12 DAFTAR TABEL Tabel IV.1 Klasifikasi pelanggan tahun Tabel IV.2 Klasifikasi Jenis Pipa Berdasarkan Diameter 54 Tabel IV.3 Suplai Utama Masing-Masing Zona Suplai Sebelum BWSAI Phase 2 54 Tabel IV.4 Suplai Utama Masing-Masing Zona Suplai Setelah BWSAI Phase 2 55 Tabel IV.5 Sumber Air untuk Masing-Masing Reservoir 56 Tabel IV.6 Perencanaan Faktor Aliran Puncak dan Faktor Aliran Malam 57 Tabel IV.7 Kapasitas Produksi dan Daya Tampung Reservoir Zona Utara 59 Tabel IV.8 Kapasitas Produksi dan Daya Tampung Reservoir Zona Selatan 61 Tabel V.1 Persentase kehilangan air PDAM Badak Singa 65 Tabel V.2 Data karakteristik node tambahan dalam perluasan jaringan 69 Tabel V.3 Data karakteristik penambahan pipa dalam perluasan jaringan 69 Tabel V.4 Data node tambahan dalam perluasan jaringan 74 Tabel V.5 Data pipa tambahan dalam perluasan jaringan 74 Tabel V.6 Jumlah penduduk di Wilayah Pelayanan Reservoir Badak Singa 76 Tabel V.7 Persentase distribusi air bersih 77 Tabel V.8 Kebutuhan air di zona selatan 78 Tabel V.9 Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona selatanbarat 79 Tabel V.10 Data pipa paralel di subzona selatan-barat 82 Tabel V.11 Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona selatantengah 83 Tabel V.12 Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona selatantimur 85 Tabel V.13 Pipa dan status gate valve 90 x

13 DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Energi dalam Aliran Fluida 13 Gambar II.2 Komponen fisik pada sistem distribusi air 29 Gambar III.1 Bagan alir metodologi pengerjaan tugas akhir 39 Gambar III.2 Penentuan node demand berdasarkan data PMA 41 Gambar III.3 Penentuan node loading berdasarkan kebutuhan air per 42 kapita Gambar IV.1 Peta daerah pelayanan PDAM Kota Bandung 47 Gambar IV.2 Peta penyebaran pelanggan PDAM Kota Bandung 48 Gambar IV.3 Peta jaringan pipa induk PDAM Kota Bandung 51 Gambar IV.4 Pola distribusi air bersih PDAM Kota Bandung 52 Gambar V.1 Time pattern penggunaan air 64 Gambar V.2 Peta perluasan jaringan distribusi PDAM Badak Singa 67 Gambar V.3 Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 1 68 Gambar V.4 Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 2 70 Gambar V.5 Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 2- modifikasi 71 Gambar V.6 Fluktuasi flow terhadap waktu di daerah Mengger 73 Gambar V.7 Batas wilayah per subzona 78 Gambar V.8 Profil elevasi sub-zona selatan-barat 80 Gambar V.9 Profil tekanan di sub-zona selatan-barat pada kondisi aliran 80 puncak Gambar V.10 Nilai angka kehilangan tekanan pada kondisi aliran 81 puncak Gambar V.11 Profil tekanan setelah modifikasi perpipaan 82 Gambar V.12 Profil sisa tekan dari reservoir Badak Singa-67 B 84 Gambar V.13 Distribusi tekanan di subzona selatan-tengah 84 Gambar V.14 Kehilangan air di subzona selatan-timur 86 Gambar V.15 Profil kehilangan tekanan di subzona selatan-timur 86 Gambar V.16 Distribusi sisa tekan di subzona selatan-timur 87 xi

14 Gambar V.17 Kehilangan air di subzona selatan-timur setelah modifikasi jaringan distribusi 88 xii

15 NOMENKLATUR Viskositas (kg/ms) Tegangan geser (N.m 2 ) Viskositas kinematis (m 2 /s) Massa jenis (kg/m 3 ) Debit aliran (m 3 /s) Faktor kekasaran dinding pipa Diameter pipa (m) Kemiringan hidrolis Kehilangan tekan (m/m atau m/km) Panjang pipa (m atau km) K Koefisien kehilangan minor f Faktor friksi pipa lurus m Massa (kg) a Percepatan (m 2 /s) t Waktu (s) V Kecepatan (m/s) z Elevasi (m) P Tekanan (mka) F Gaya (kg.m 2 /s) E Energi W Energi luar g Percepatan gravitasi (m/s 2 ) xiii