BAB VII PERHITUNGAN RINCI PENGEMBANGAN SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH UTAMA KOTA NIAMEY

Transkripsi

1 BAB VII PERHITUNGAN RINCI PENGEMBANGAN SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH UTAMA KOTA NIAMEY 7.1 Umum Perhitungan rinci perencanaan sistem distribusi air bersih utama wilayah pengembangan kota Niamey mencakup : a. Perhitungan dimensi perpipaan b. Profil hidrolis c. Perhitungan reservoir distribusi Perhitungan dimensi sistem perpipan dan pengaturan aliran dilakukan dengan menggunakan program komputer yaitu sebuah perangkat lunak EPANET. 7.2 Perhitungan Hidrolis Jaringan Perpipaan Perhitungan dimensi perpipaan hanya dilakukan untuk pipa-pipa yang termasuk dalam sistem distribusi utama kota yang dibutuhkan hingga akhir perencanaan. Perhitungan dimensi jaringan pipa distribusi dilakukan saat kondisi aliran sedang dalam kondisi maksimum atau pada jam-jam puncak. Untuk menghitung dimensi dari pengembangan jaringan distribusi air bersih di wilayah pengembangan kota Niamey diperlukan model hidrolis dari jaringan distribusi eksisting di kota tersebut. Peta jaringan distribusi air bersih dan laporan teknis mengenai instalasi distribusi air bersih di Niamey yang tersedia digunakan untuk menciptakan model tersebut dengan menggunakan program komputer EPANET. Langkah-langkah dalam menentukan dimensi perpipaan distribusi adalah sebagai berikut : 1. Membuat peta jaringan eksisting distribusi air bersih utama. 2. Menghitung jumlah kebutuhan air pada wilayah yang akan dilayani. 3. Besarnya debit yang digunakan dalam perhitungan adalah debit maksimum perjam. 4. Memasukkan nilai elevasi, kebutuhan air dan pola pemakaian air pada node. 5. Memasukkan nilai panjang pipa, kekasaran pipa dan diameter pipa pada link. VII-1

2 6. Menentukan status valve yang terpasang. 7. Membuat karakteristik pompa (jumlah, head, debit) yang dibutuhkan. 8. Memasukkan karakteristik kurva pompa dan pola operasi pompa pada pump characteristic. 9. Memasukkan nilai-nilai dari dimensi reservoir eksisting. 10. Mengkalibrasikan model yang dibuat dengan kondisi aktual. 11. Dengan mengasumsikan besarnya kecepatan aliran antara 0,3 3 m/s dan besarnya sisa tekan minimal 15 meter maka diameter pipa diperoleh dengan menggunakan trial and error untuk memperoleh diameter optimal. 12. Besarnya diameter disesuaikan dengan ukuran yang ada di pasaran. 7.3 Pengembangan Jaringan Agar dapat mensuplai kebutuhan air di Niamey pada tahun 2015, kapasitas transmisi dan dsitribusi harus ditingkatkan sebesar 26,250 m 3 /hari. Karena terdapat perbedaan waktu pembangunan wilayah pengembangan kota, maka tujuan dari pengembangan jaringan transmisi air di Niamey adalah membuat jalur pipa transmisi dan sebuah menara air baru di kawasan timur kota dengan kebutuhan air m 3 /hari Kapasitas produksi Goudel telah ditingkatkan dan peningkatan tersebut dapat mencukupi peningkatan ini. 7.4 Lokasi Menara Air R12 Lokasi dari menara air baru R12 akan dipilih dengan menggunakan peta GIS Niamey. Kriteria untuk menentukan lokasi terbaik dari R12 adalah: Untuk meminimalkan biaya konstruksi, menara air dibangun pada tempat yang tinggi; Untuk meminimalkan biaya konstruksi dari pipa transmisi, lokasi menara air sedemikian rupa pada suatu lokasi sehingga meminimalkan panjang pipa transmisi; Untuk meminimalkan biaya jaringan distribusi dan untuk mengoptimalkan sisa tekan di jaringan distribusi, menara air sebaiknya berada di dekat wilayah pengembangan. VII-2

3 Elevasi dari wilayah pengembangan di timur Niamey ini berkisar antara 215 hingga 225 diatas permukaan laut. Maka, berdasarkan kriteria diatas, R12 akan ditempatkan pada lokasi yang ditunjukan oleh Gambar 7-1, pada ketinggian 225 m. Lokasi R12 Gambar 7-1. Lokasi Menara air R 12 Dimensi dari menara air R12 didasarkan pada desain menara air R10 dan R11 yang memiliki bentuk gabungan antara silinder dan krucut. R10 dan R11 adalah empat buah menara air (masing-masing dua buah) yang memiliki volume masing-masing 2100 m 3. Dimensi dari R12 tidak jauh berbeda dengan R10 dan R11, hanya saja diperkecil volumenya. Berikut adalah dimensi dari R12: Diameter : 25 m Ketinggian Penahan Tangki : 20 m Elevasi Tanah : 225 m Level tangki kosong : 248 m Level tangki penuh : 254 m Volume : 2000 m 3 VII-3

4 Pada model jaringan, menara air R12 dimodelkan berbentuk silinder dengan diameter sebesar 20 m. Dengan demikian ketinggian muka air maksimum dan minimum dalam tangki dapat memenuhi kriteria diatas. 7.5 Pengembangan Jaringan Distribusi Utama Air Umum Desain dari pengembangan jaringan transmisi air harus baik, aman, efisien serta efektif. Sebuah jaringan disebut baik dan aman apabila jaringan tersebut dapat menjamin keberlangsungan suplai air. Untuk menjamin sebuah jaringan tetap beroperasi dengan efektif, jumlah sisa tekan yang tersedia harus memenuhi kebutuhan. Berdasarkan lay-out dari jaringan eksisting dan peta kota, dua buah alternatif jaringan akan dibuat Pengembangan Kapasitas Distribusi Wilayah Timur Kota Niamey Alternatif yang dapat diaplikasikan untuk pengembangan jaringan transmisi air menuju wilayah timur kota Niamey dibuat berdasarkan peta jaringan transmisi air eksisting kota Niamey. Pipa transmisi air yang baru menuju menara air R12 harus disambungkan dari jaringan transmisi air Goudel, seperti telah dijelaskan sebelumnya. Terlihat dari Gambar 7-2, dua buah alternatif memungkinkan untuk dibangun: - Alternatif 1: pembangunan jaringan pipa transmisi baru pararel dengan jaringan pipa eksisting sepanjang 9 km dari stasiun pompa Goudel menuju R10 lalu pembangunan pipa transmisi baru dari R10 mengitari kota Niamey menuju R12 sepanjang 10 km; - Alternatif 2: pembangunan jaringan pipa transmisi baru sepanjang 15 km, dari stasiun Goudel mengikuti jalur pipa eksisting menuju R9 lalu menuju R12 melewati tengah kota. VII-4

5 R10 Alternatif 1, dari Goudel -R10 - R12 mengitari Niamey R12 R9 Area pengembangan Timur Alternatif 2, dari Goudel -R9-R12, melalui Niamey Gambar 7-2. Alternatif pipa transmisi Wilayah Barat dan Utara Kota Niamey Lokasi pasti dari pengembangan di wilayah Barat dan Utara kota Niamey sampai saat ini belum ditentukan. Densitas dari populasi pada area tersebut masih rendah dan masih banyak jalan-jalan yang belum selesai dibangun. Jaringan distribusi di wilayah ini baru dibutuhkan dalam waktu yang masih cukup lama. Untuk memfasilitasi penyaluran air menuju area pengembangan di wilayah barat dan utara Niamey ini, peningkatan kapasitas pipa transmisi menuju R10 harus ditingkatkan. Peningkatan yang dilakukan akan memungkinkan dibangunnya sambungan dari R10 menuju area barat dan Utara kota Niamey di masa yang akan datang. VII-5

6 7.5.3 Desain Pengembangan Jaringan Desain dari pengembangan jaringan untuk kedua alternatif dilakukan dengan menggunakan model EPANET jaringan eksisiting. Untuk setiap alternatif jaringan, pembuatannya melalui empat langkah berikut: - penentuan diameter pipa yang dibutuhkan berdasarkan kebutuhan puncak di R12; - identifikasi masalah hidrolis yang disebabkan penambahan jaringan alternatif terhadap jaringan transmisi eksisting; - desain penyelesaian-penyelesaian masalah hidrolis; - perhitungan dengan menggunakan model EPAnet untuk membuktikan bahwa alternatif berjalan dengan baik Alternatif 1 Alternatif 1 adalah pembangunan jaringan pipa transmisi baru mengikuti jaringan pipa eksisting sepanjang 9 km dari stasiun pompa Goudel menuju R10 lalu pembangunan pipa transmisi baru dari R10 mengitari kota Niamey menuju R12 sepanjang 10 km. Tabel 7-1. Hasil perhitungan Alternatif 1 Pipa eksisting Goudel R 10 R 10 R 12 Panjang 9 km 9 km 10 km Diameter 500 mm 400 mm 400 mm Debit dasar 850 m 3 /jam 365 m 3 /jam 365 m 3 /jam Kecepatan alir rata-rata 1.15 m/detik 0.88 m/detik 1,15 m/detik Kecepatan alir maksimum 1.51 m/detik 1.12 m/detik 1,73 m/detik Faktor Puncak ,27 Sebagai kesimpulan, sistem transmisi keseluruhan dari R10 menuju R12 berdasarkan alternatif 1 adalah: - Pipa eksisting DN 500 dari Goudel menuju R10; - Pipa paralel baru DN 400 dari Goudel menuju R10; - Pipa transmisi baru DN 400 dari R10 ke R12 Perhitungan tekanan dan debit ditampilkan pada Lampiran C, dimana terlihat bahwa tekanan dalam sistem berada dalam kriteria desain yang dikehendaki. Untuk menyalurkan kebutuhan air di masa yang akan datang dibutuhkan penambahan kapasitas pompa di stasiun pompa Goudel. Pada Tabel 10 rangkuman dari VII-6

7 kebutuhan pompa di masa yang akan datang ditampilkan. Konfigurasi pompa pada stasiun pompa eksisting terdiri dari tiga buah pompa. Untuk peningkatan kapasitas pompa, dibutuhkan penambahan jumlah pompa. Konfigurasi tambahan pompa yang direncanakan untuk alternatif 1 ditampilkan pada Tabel 7-2. Tabel 7-2. Jumlah pompa tambahan Alternatif 1 Kapasitas total baru 365 m 3 /jam Jumlah pompa 2 (1+1 cadangan) Kapasitas pompa 370 m 3 /jam Head pompa 100 m Alternatif 2 Alternatif 2 adalah dengan membangun pipa transmisi paralel bersebelahan dengan pipa eksisting dari Goudel menuju R9 lalu diteruskan menuju R12. Selain itu, pipa eksisting hanya mentransmisikan air saja, tidak disadap untuk keperluan distribusi. Dengan cara ini operasi dari Menara R9 akan membaik dibandingkan sebelumnya dimana dilaporkan bahwa menara air R9 tidak pernah penuh. Satu kerugian dari alternatif ini yaitu pembangunan pipa yang akan dilakukan persis melalui pusat kota dari Barat sampai Timur. Tabel 7-3. Hasil Perhitungan Alternatif 2 Pipa eksisting Goudel R9 R9 R12 Panjang 9 km 9 km 6 km diameter 500 mm 400 mm 400 mm Debit dasar 708 m 3 /jam 365 m 3 /jam 365 m 3 /jam Kecepatan alir rata-rata 1.08 m/s 0.96 m/s 0,84 m/s Kecepatan alir maksimum 1.48 m/s 1.05 m/s 0,91 m/s Faktor puncak Sebagai kesimpulan, sistem transmisi keseluruhan menuju R9 dan R12 berdasarkan Alternatif 2 adalah: - pipa eksisting DN 500 dari Goudel menuju R9; - Jalur pipa baru DN 400 parallel dengan jalur eksisting dari Goudel menuju R9; - pipa transmisi baru DN 400 dari R9 menuju R12 VII-7

8 Alternatif 2 akan membutuhkan penambahan kapasitas pemompaan pada stasiun pompa Goudel. Untuk alternatif ini pengembangan stasiun pompa akan berupa penambahan pompa untuk mensuplai R9 dan R12. Konfigurasi pompa untuk stasiun pompa Goudel R9 terdiri dari tiga pompa. Konfigurasi pompa yang direncanakan ditampilkan pada tabel 7-4. Tabel 7-4. Jumlah pompa tambahan Alternatif 2 Kapasitas total baru Jumlah pompa Kapasitas pompa Head pompa 365 m 3 /jam 2 (1+1 cadangan) 370 m 3 /jam 85 m Perhitungan Hidrolis jam puncak. Tabel 7-5 menyajikan hasil perhitungan hidrolis dari kedua alternatif pada saat Tabel 7-5. Hasil perhitungan hidrolis kedua alternatif Alternatif Parameter 1 2 Goudel-R10-R12 Goudel-R9-R12 Panjang pipa baru + diameter 19 km (400 mm) 14 km (400 mm) Jumlah pompa tambahan Tekanan pada stasiun pompa 9.88 bar 9.07 bar Tekanan di R bar 2.7 bar Kecepatan alir pada jam puncak 1.73 m/detik 0.91 m/detik Kecepatan alir pada jam minimum 0.5 m/detik 0.77 m/detik Muka air terendah di R m 25.5 m Evaluasi Alternatif Evaluasi dari semua alternatif dilakukan berdasarkan kriteria dibawah ini; - Biaya konstruksi - Biaya operasi - Dampak lingkungan VII-8

9 Biaya pembangunan reservoir R 12 tidak dimasukkan ke dalam perbandingan biaya konstruksi kedua alternatif, karena masing-masing alternatif memiliki beban biaya pembangunan Menara R 12 yang sama Biaya Konstruksi Perkiraan biaya konstruksi dilakukan berdasarkan pada harga-harga [Denys, 2006] berikut: - Biaya pembelian pipa DIP DN 400 mm : EUR 50 per m - Biaya perlengkapan dan manajemen : EUR 100,000 per bulan Untuk menghitung biaya keseluruhan, lamanya masa konstruksi menjadi penting untuk diperhitungkan. Lamanya pengerjaan pembangunan bergantung pada lokasi dimana pipa tengah dibangun [Denys, 2006]: - Pembangunan di lahan terbuka : 150 m per hari; - Pembangunan di tengah kota : 50 m per hari. Tabel 7-6. Biaya konstruksi alternatif Alternatif 1 2 Pipa R10 - R12 Goudel - R10 R9 - R12 Goudel - R9 Diameter 400 mm 400 mm 400 mm 400 mm Panjang m m m m Waktu Pengerjaan 67 hari 60 hari 120 hari 180 hari Biaya Material Biaya Pengerjaan Sub-Total Pompa Tambahan 2 x (1+1) 2 x (1+1) Total Biaya pembangunan rumah pompa menurut laporan Perencanaan Jaringan Distribusi di Niamey [IBG, 2001] digunakan sebagai dasar dalam menentukan biaya pembangunan rumah pompa. Biaya total pengembangan stasiun pompa adalah sebagai berikut: - Pengembangan ke Timur, kapasitas 365 m 3 /jam : EUR 600,000 VII-9

10 Biaya Operasional Untuk memiliki gambaran mengenai besarnya biaya operasional yang harus dikeluarkan untuk menjalankan kedua alternatif, biaya listrik tahunan dihitung berdasarkan daya pompa. Beberapa hal yang menjadi dasar perhitungan biaya operasional : - Kapasitas pompa rata-rata digunakan tanpa modulasi. Pompa dioperasikan selama 24 jam sehari selama satu tahun; - Efisiensi hidrolis dan elektrik dari pompa adalah 70%; - Biaya listrik of 0.15 per kwh. - Jumlah pompa cadangan sebanyak satu buah dengan kapasitas yang sama Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai perbedaan biaya operasional kedua alternatif, maka dihitung biaya pengoperasian kedua alternatif selama sepuluh tahun. Tabel 7-7. Biaya operasional kedua alternatif Alternatif 1 2 Tekanan 100 m 85 m Kapasitas Pompa Baru 365 m 3 /jam 365 m 3 /jam Kebutuhan Energi 0,3196 kwh/m 3 0,3037 kwh/m 3 Konsumsi listrik Tahunan kwh kwh Biaya Listrik Tahunan Biaya Listrik 10 Tahun Dampak Lingkungan Dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh pengembangan jaringan ini terutama akan disebabkan selama masa konstruksi pipa. Selain itu, beberapa dampak terhadap lingkungan juga berpotensi untuk memberikan gangguan: - Polusi udara disebabkan oleh truk dan kendaraan berat berbahan bakar diesel lainnya; - Bising yang dihasilkan oleh truk dan peralatan berat; - Produksi sampah ketika penggalian parit dilakukan; - Gangguan terhadap manusia dikarenakan pemblokiran dan pengalihan rute jalan dan kemacetan yang mungkin ditimbulkan selama masa pembangunan. VII-10

11 Dampak lingkungan dari setiap alternatif diekspresikan dalam bentuk estimasi lamanya konstruksi pipa, semakin lama masa konstruksi pipa berlangsung, semakin tinggi dampak lingkungan yang ditimbulkan. Dampak lingkungan dari pembangunan alternatif 1 sangat terbatas karena sebagian besar dari pembangunan pipa akan dilakukan di luar wilayah pemukiman kota. Lamanya masa konstruksi pipa untuk alternatif 1 adalah 120 hari (4 bulan). Dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh alternatif 2 sangat tinggi karena hampir seluruh bagian dari konstruksi pipa dilakukan di tengah kota. Pekerjaan pembangunan di tengah kota akan menimbulkan kemacetan karena terdapat operasi pembongkaran dan perbaikan aspal serta pembuangan hasil galian tanah ke luar kota. Lamanya masa konstruksi pipa untuk Alternatif 1 adalah 300 hari (10 bulan) Perbandingan Alternatif Metode Perbandingan Alternatif Kedua alternatif akan dibandingkan pada tiga pembanding yang sama, yaitu biaya konstruksi, biaya operasional dan dampak lingkungan. Biaya (Konstruksi dan Operasional) Setelah melakukan perhitungan mengenai kriteria-kriteria yang diperlukan untuk membangun kedua alternatif, nilai 3 akan diberikan pada alternatif dengan nilai kriteria tertinggi. Nilai 3 merupakan nilai terbesar dalam skala 1 sampai 3. Alternatif dengan nilai kriteria yang lebih rendah akan diberikan nilai antara 1-2,9. Nilai ini bergantung pada perbedaan diantara kedua alternatif. Sebagai contoh, apabila Alternatif 1 memerlukan biaya konstruksi sebesar EUR , - dan Alternatif 2 sebesar EUR , -, Alternatif 2 akan diberi nilai 3 sementara Alternatif 1 akan diberi nilai 0,75. Contoh perhitungan : x 3 = 0, VII-11

12 Dampak Lingkungan Hal yang serupa akan dilakukan dalam membandingkan dampak lingkungan dari kedua alternatif. Alternatif yang memberikan dampak lingkungan terlama akan diberi nilai maksimum dalam skala 1 sampai 3. Sedangkan nilai alternatif yang dampak lingkungannya lebih singkat akan diberi nilai antara 1-3. Nilai ini juga bergantung pada perbedaan diantara kedua alternatif. Hasil perhitungan nilai kedua alternatif ditampilkan pada Tabel 7-8. Tabel 7-8. Nilai alternatif Kriteria Alternatif 1 Alternatif 2 Besar Nilai Besar Nilai Biaya Konstruksi , Biaya Operasional ,32 Dampak Lingkungan 127 hari 1,2 300 hari Perbandingan Alternatif Setiap alternatif akan dinilai berdasarkan pertimbangan ekonomis dengan menggunakan metode pembobotan. Dalam melakukan analisis pembobotan ini, kriteria ekonomis yang digunakan adalah biaya konstruksi, biaya operasional dan dampak lingkungan. Berikut nilai kepentingan kriteria yang digunakan untuk pemilihan alternatif. Nilai kepentingan kriteria (bobot) terhitung seperti pada Tabel 7-9. Tabel 7-9. Nilai kepentingan kriteria Parameter BK BO DL Bobot Biaya Konstruksi (BK) Biaya Operasi (BO) Dampak Lingkungan (DL) Hasil penilaian terhadap setiap alternatif dari masing-masing parameter dapat dilihat pada Tabel VII-12

13 Tabel Pemilihan alternatif jalur Parameter Bobot Alternatif 1 Alternatif 2 Nilai Total Nilai Total Biaya Konstruksi (BK) 3 2,48 7, Biaya Operasi (BO) 4 3 9/12 2,32 9,28 Dampak Lingkungan (DL) 3 1,2 3,6 3 9 TOTAL 23,04 27,28 Berdasarkan hasil perbandingan kedua alternatif, Alternatif 1 merupakan alternatif terbaik karena memiliki nilai terendah. VII-13