Studi Perencanaan Jaringan Distribusi Air Bersih Desa Sumberdadi Kecamatan Bakung, Kabupaten Blitar

Transkripsi

1 Studi Perencanaan Jaringan Distribusi Air Bersih Desa Sumberdadi Kecamatan Bakung, Kabupaten Blitar Handika Putrawan 1, Ery Suhartanto 2, Riyanto Haribowo 2 1) 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 Indonesia handikasparda@gmail.com 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 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, 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 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 0,5-8,394 m/km, and velocity 0,139-0,5 m/second. Keywords: drought, water, distribution network, Watercad V8 XM Edition

2 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 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 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 P 1 rn 0 dengan: P n = jumlah penduduk pada akhir tahun ke-n (jiwa) P 0 = 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 Dalam perencanaan jaringan distibusi air bersih dan analisa kondisi hidraulisnya menggunakan bantuan program Watercad V8 XM Edition. Dengan

3 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 Tabel 1. Proyeksi Penduduk Desa Sumberdadi No. Tahun Jumlah Penduduk Aritmatik 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 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 Q Kebutuhan Q Analisa Proyeksi Kebutuhan Sumber Rata- Jam Rata Harian Maksimum Puncak Air Bersih (L/s) (L/s) (L/s) (L/s) 100 % Terlayani Berdasarkan jumlah penduduk daerah kekeringan 84,1% 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 dengan tandon ditutup pada pukul dan dibuka kembali pada pukul Gambar 2. Grafik fluktuasi muka air dalam tandon pada alternatif 1 RD sumur

4 3.250 Volume (m³) Waktu (jam) Vol air Efektif Vol air Total Gambar 3. Grafik perbandingan volume air total dengan volume air efektif dalam tandon pada alternatif 1 RD sumur Water Level (m) , Gambar 6. Grafik fluktuasi muka air dalam tandon pada Alternatif 2 RD sumur Time (hour) Volume (m³) Vol air Efektif Vol air Total Debit (ltr/dtk) , Waktu (jam) Gambar 4. Grafik debit tandon pada alternatif 1RD sumur inflow outflow , Waktu (jam) Gambar 7. Grafik perbandingan volume air total dengan volume air efektif dalam tandon pada alternatif 2 sumur Debit (ltr/dtk) 3 2 inflow outflow , Waktu (jam) Gambar 5. Grafik komulatif debit inflow dan outflow pada alternatif 1 RD sumur 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 dengan tandon ditutup pada pukul dan dibuka kembali pada pukul Gambar 8. Grafik debit tandon pada alternatif 2 sumur Gambar 9. Grafik komulatif debit inflow dan outflow pada Alternatif 2 RD sumur

5 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 dengan tandon ditutup pada pukul dan dibuka kembali pada pukul Gambar 13. Grafik komulatif debit inflow dan outflow pada alternatif 3 RD sumur Gambar 10. Grafik fluktuasi muka air dalam tandon pada alternatif 3 RD sumur 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 Hazen- Williams 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 Gambar 12. Grafik debit tandon pada alternatif 3 RD sumur Gambar 14. Grafik Fluktuasi Pressure J-12 alternatif 1 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 tekanan yang terjadi pada J-12 sebesar 1,638 atm. Sedangkan pada kebutuhan terendah pukul sebesar 2,42 atm.

6 Pada jaringan distribusi alternatif 2 berikut hasilnya: Gambar 15. Grafik Fluktuasi Velocity P-10 Alternatif 1 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 sebesar 0,427 m/detik dan kecepatan yang terjadi pada pukul 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 17. Grafik Fluktuasi Pressure J-27 Alternatif 2 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 tekanan yang terjadi pada J-27 sebesar 4,434 atm. Sedangkan pada kebutuhan terendah pukul sebesar 4,904 atm. Gambar 16. Grafik Fluktuasi Headloss Gradient P-10 Alternatif 1 Headloss gradient pada pipa 10 (P-10) mengalami peningkatan yang cukup besar pada pukul yaitu dari 0,62 m/km menjadi 4,276 m/km. Penurunan terjadi pukul dari headloss gradient 4,276 m/km menjadi 0,366 m/km. Headloss gradient terbesar terjadi pada pukul sebesar 4,276 m/km. Penurunan dan kenaikan besar Headloss gradient disebabkan oleh berfluktuasinya permintaan debit pada tiap jam, Gambar 18. Grafik Fluktuasi Velocity P-12 Alternatif 2 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 sebesar 0,504 m/detik dan kecepatan yang terjadi pada pukul 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.

7 Gambar 19. Grafik Fluktuasi Headloss Gradient P-12 Alternatif 2 Headloss gradient pada pipa 12 (P-12) mengalami peningkatan yang cukup besar pada pukul yaitu dari 0,648 m/km menjadi 4,463 m/km. Penurunan terjadi pukul dari headloss gradient 4,463 m/km menjadi 0,382 m/km. Headloss gradient terbesar terjadi pada pukul sebesar 4,463 m/km. Penurunan dan kenaikan besar Headloss gradient disebabkan oleh berfluktuasinya permintaan debit pada tiap jam. Pada jaringan distribusi alternatif 3 berikut hasilnya: Gambar 21. Grafik Fluktuasi Velocity P-12 Alternatif 3 Sumber:WaterCAD V8 XM Edition 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 sebesar 0,504 m/detik dan kecepatan yang terjadi pada pukul 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. Gambar 20. Grafik Fluktuasi Pressure J-27 Alternatif 3 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 tekanan yang terjadi pada J-27 sebesar 4,268 atm. Sedangkan pada kebutuhan terendah pukul 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 yaitu dari 0,845 m/km menjadi 5,817 m/km. Penurunan terjadi pukul dari headloss gradient 5,817 m/km menjadi 0,499 m/km. Headloss gradient terbesar terjadi pada pukul sebesar 5,817 m/km. Penurunan dan kenaikan besar Headloss gradient disebabkan oleh berfluktuasinya permintaan debit pada tiap jam

8 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 Alternatif 1 Alternatif 2 Alternatif 3 Pipa - PVC - Diameter 4",2",1" Tandon - Elevasi +173 m - Dimensi (m) 4 x 4 x 3-2 diparalelkan Pompa - 2 pompa - 6 jam operasi (Transmisi) - 19 jam operasi (Distribusi) - Operasi per 3 jam (Transmisi) Tekanan - Pipa Distribusi J-4 dan J-14 tidak memenuhi syarat (Jam Puncak) Kecepatan - Pipa Distribusi Memenuhi syarat saat pukul dan Tidak memenuhi syarat saat pukul PVC - Diameter 4",2.5",1" - Elevasi +182 m - Dimensi (m) 3.25 x 3 x4-1 pompa - 6 jam operasi - Operasi per 3 jam (Transmisi) - Semua titik simpul memenuhi syarat - Pipa Distribusi Memenuhi syarat saat pukul dan tidak memenuhi syarat saat pukul HDPE - Diameter 4",2.5",1" - Elevasi +182 m - Dimensi (m) 3 x 3 x 3-1 pompa - 6 jam operasi - Operasi per 2 jam (Transmisi) - Pipa Disribusi J-2, J-5, dan J-16 tidak memenuhi syarat (Jam Puncak) - Pipa Distribusi Memenuhi syarat saat pukul dan tidak memenuhi syarat saat pukul 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 dan dibuka kembali pukul 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 Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU. Jakarta: Dinas Pekerjaan Umum

9 Anonim Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No: 18/PRT/M/2007 Tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum. Jakarta: Departemen Pekerjaan Umum. Bentley Methods User s Guide WaterCAD v8 for Windows WATERBUY CT. USA: Bentley. Press. Muliakusumah, Sutarsih Proyeksi Penduduk. Jakarta: Fakultas Ekonomi UI. Priyantoro, Dwi Hidraulika Saluran Tertutup. Malang: Jurusan Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.