STUDI PERENCANAAN JARINGAN DISTRIBUSI AIR BERSIH DI KELURAHAN MULYOREJO KECAMATAN SUKUN KOTA MALANG Jayanti Putri Kiswandhi 1, Donny Harisuseno 2, Runi Asmaranto 2 1 Mahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya 2 Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Jalan MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia Email: putrikiswandhi@gmail.com ABSTRAK Kelurahan Mulyorejo merupakan daerah berkembang. Di wilayah ini terdapat perkembangan pemanfaatan lahan dengan dominasi industri, pemukiman, dan pengolahan sampah. Berdasarkan pendataan kebutuhan peningkatan kualitas lingkungan perkotaan oleh masyarakat Kelurahan Mulyorejo, pemenuhan kebutuhan air bersih adalah salah satu permasalahan yang belum dapat teratasi. Penurunan kualitas air dan semakin mahalnya tarif penggunaan air, mendorong masyarakat untuk mencari alternatif penyediaan air bersih. Pemerintah Kota Malang melalui Dinas Cipta Karya memberikan bantuan berupa pembangunan sumur bor. Studi ini bertujuan untuk mendapatkan analisa jaringan distribusi air bersih yang sesuai dengan kebutuhan dan kriteria yang ada. Debit yang tersedia sebesar 3,5 liter/detik nantinya akan digunakan untuk melayani kebutuhan warga RW 05 sebanyak 290 Kepala Keluarga (KK). Setelah dilakukan analisa, didapatkan debit kebutuhan rata rata sebesar 2,244 liter/detik yang hanya mampu melayani sebesar 85,34% dari total keseluruhan penduduk. Analisa jaringan distribusi ini menggunakan program WaterCAD ver8 XM Edition. Dimana terdapat 3 kontrol parameter, yaitu tekanan, kecepatan, dan headloss gradient. Hasil analisa menunjukkan bahwa kecepatan air tertinggi terjadi pukul 07.00 dikarenakan jam tersebut adalah pemakaian air maksimum terjadi. Sedangkan untuk tekanan dan headloss gradient berbanding terbalik dengan kecepatan. Tekanan terendah terjadi saat air mencapai jam maksimum. Kata kunci : air tanah, perencanaan, WaterCAD ver8 XM Edition ABSTRACT Mulyorejo District is a growing area. In this region there is the development of land use with the dominance of industrial, residential, and waste management. Based on the data for the requirement of quality improvement of the urban environment for Mulyorejo Districtresident, the availability of clean water is one of the problems yet to be resolved. Water quality degradation and the increasingly high rates of water use, encourage people to seek alternative water supply. Malang government through the Dinas Cipta Karya is providing assistance in the form of construction of artesian well. This study aimed to obtain clean water distribution network analysis in accordance with the requirements and criteria. Dischargeavailable is at 3.5 liters / sec and will be used to serve the residents of RW 05 which include 290 families. After analyzing it, the result of average flow requiredis 2,244 liters / second which is only capable of serving for 85.34% of the total population. This distribution network analyzer is using WaterCAD program ver8 XM Edition. And there are three control parameters which is pressure, speed, and headloss gradient. The analysis shows that the water velocity is highest at 07.00 am because it is the peak hours of water usage occurs. As for the pressure and headloss gradient is inversely with speed. The lowest pressure occurs when the water reaches the peak hours. Keyword : groundwater, planning, WaterCAD program ver8 XM Edition
1. PENDAHULUAN Latar Belakang Air merupakan sumber daya alam yang dibutuhkan oleh setiap makhluk hidup, baik untuk memenuhi kebutuhan secara langsng maupun tidak langsung. Banyak masalah yang muncul pada penyedia air bersih, diantaranya meresapnya limbah cair TPA ke dalam air tanah dan terbuangnya limbah pabrik di sungai. Faktor yang bisa dikaitkan dengan permasalahan tersebut adalah jumlah populasi penduduk yang cenderung meningkat di suatu wilayah yang mengakibatkan semakin meningkatnya kebutuhan air di wilayah tersebut. Disamping itu itu, perindustrian yang semakin berkembang mengakibatnya semakin sempitnya lahan terbuka untuk resapan air sehingga berpengaruh pada keberadaan air dalam tanah. Pemanfaatan air tanah merupakan upaya untuk memenuhi kebutuhan air di masa sekarang dan masa yang akan datang, serta merupakan alternatif yang terbaik apabila air di permukaan sudah tidak mencukupi atau sudah tidak terjangkau lagi. Untuk itu diperlukan adanya penyediaan air bersih yang secara kualitas memenuhi standar yang berlaku dan secara kuantitas dan kontinuitas harus dapat memenuhi kebutuhan masyarakat di suatu wilayah sehingga aktivitas dapat berjalan dengan baik. Identifikasi Masalah Kebutuhan air bersih di wilayah Kelurahan Mulyorejo masih sangat jauh dari sasaran pelayanan. Penurunan kualitas air dan mahalnya harga air menjadi permasalahan pokok di setiap tahunnya yang mendorong masyarakat untuk mencari alternatif penyediaan air bersih yang dapat menjangkau wilayah yang kekurangan pasokan air bersih. Salah satu usaha yang dilakukan untuk dapat memenuhi kebutuhan air bersih di wilayah ini adalah dengan adanya pembangunan sumur bor yang memanfaatkan potensi air tanah yang ada. Pemerintah Kota Malang melalui Dinas Cipta Karya merealisasikan pembangunan tersebut. Untuk mengurangi adanya kecurangan dalam pendistribusian air, penulis memberikan masukan berupa perencanaan jaringan distribusi air bersih dari sumur bor, tandon sampai ke jaringan utama. Perencanaan distribusi air bersih ini menggunakan program WaterCad V8 XM Edition yang memiliki kemampuan untuk menganalisavsekaligus mensimulasikan jaringan perpipaan. Tujuan Memperoleh debit kebutuhan air bersih di RW 05 Kecamatan Mulyorejo Kecamatan Sukun Kota Malang yang sesuai dengan kebutuhan. Merencanakan sistem jaringan perpipaan untuk pemenuhan kebutuhan air bersih sampai tahun 2034 dengan menggunakan bantuan program WaterCad V8 XM Edition. Agar penulis mempunyai keahlian dalam menyelesaikan suatu permasalahan jaringan air bersih dengan menggunakan software WaterCAD. 2. KAJIAN PUSTAKA Proyeksi Penduduk Pertumbuhan penduduk merupakan salah satu faktor penting dalam perencanaan kebutuhan air bersih. Ada 3 metode untuk menghitung proyeksi penduduk, yaitu: 1) Metode Aritmatik
2) Metode Geometrik 3) Metode Eksponensial Kemudian dilakukan uji kesesuaian proyeksi dengan menggunakan perhitungan Standar Deviasi dengan nilai terkecil dan Koefisien Korelasi dengan nilai yang mendekati +1. Kebutuhan Air Bersih Kebutuhan air bersih dikelompokkan menjadi 2 bagian, yaitu kebutuhan domestik dan non domestik. Kebutuhan domestik merupakan kebutuhan air yang digunakan untuk keperluan rumah tangga dan sambungan kran umum. Besar kebutuhan domestik yang diperlukan dihitung rerata kebutuhan air per satuan orang perhari. Kebutuhan air perorang perhari disesuaikan dengan dimana orang tersebut tinggal. Setiap kategori kota tertentu mempunyai kebutuhan akan air yang berbeda. Semakin besar kota maka tingkat kebutuhan air juga akan semakin besar. Tabel 1. Kebutuhan Air Bersih berdasarkan Kategori Kota dan Jumlah Penduduk Kategori kota I II III IV V VI Keterangan Kota Metropolitan Kota Besar Kota Sedang Kota Kecil Desa Desa Kecil Jumlah Penduduk Kebutuhan air (ltr/org/hr) Diatas 1 juta 190 500.000-1 juta 100.000-500.000 20.000-100.000 10.000-20.000 3.000-10.000 170 150 130 100 Sumber: Departemen Pekerjaan Umum RI Ditjen Cipta Karya (1994 : 40) Kebutuhan non domestik merupakan kebutuhan air selain untuk keperluan rumah tangga dan sambungan kran umum, seperti penyediaan air untuk sarana sosial, tempat ibadah, sekolah, rumah sakit, 60 asrama, dan juga untuk keperluan komersil seperti industri, hotel, perdagangan, serta untuk pelayanan jasa umum. Analisa Hidrolika 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 energy ketinggian yang dapat ditulis sebagai berikut: E Tot = Energi ketinggian + Energi kecepatan + Energi tekanan V 2 p E Tot = h + + 2g γ w 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 dijelaskan pada gambar di bawah ini: 2 V1 2g P1 a Gambar 1.Garis Tenaga dan Tekanan Sumber: Priyantoro (1991:7) Adapun Persamaan Bernoulli dalam gambar diatas dapat ditulis sebagai berikut (Priyantoro, 1991:8): 2 2 p 1 v1 P2 v2 h1 h 2 hl γ 2g γ 2g HGL EGL V2 2g h 1 b V1 b h L h 2 a 2 P 2 V2
p γ p 1, 2 w γ w V 2 1 = Tinggi tekan di titik 1,2 (m) V 2 2, = Tinggi energi dititik 1 dan 2g 2g 2 (m) p 1, p 2 =Tekanan di titik 1 dan 2 (kg/m 2 ) w = Berat jenis air (kg/m 3 ) V 1,V 2 =Kecepatan aliran di titik 1 dan 2 (m/dt) g = Percepatan gravitasi (m/det 2 ) h 1, h 2 = Tinggi elevasi di titik 1 dan 2 dari garis yang ditinjau (m) H f = Kehilangan tinggi tekan dalam pipa (m) b. Hukum Kontinuitas Q masuk = Q keluar A 1. V 1 = A 2. V 2 Q 1 = debit pada potongan 1 (m 3 /det) Q 2 = debit pada potongan 2 (m 3 /det) A 1 = luas penampang pada potongan 1 A 2 = luas penampang pada potongan 2 V 1 = kecepatan pada potongan 1 V 2 = kecepatan pada potongan 2 Pada aliran percabangan pipa jugaberlakuhukum kontinuitas dimana debit yangmasuk pada suatu pipa sama dengan debityang keluar pipa. Hal tersebut diilustrasikansebagai berikut: Q1 = Q2 + Q3 A1.V1 = (A2.V2) + (A3.V3) Q1,Q2,Q3 = Debit yang mengalir pada penampang 1, 2 dan 3 (m 3 /det) V1,V2,V3 = Kecepatan pada penampang 1,2 dan 3 (m/det) c. Kehilangan Tekanan (Headloss) Kehilangan tinggi tekan dalam pipa dapat dibedakan menjadi kehilangan tinggi tekan mayor (major losses) dan kehilangan tinggi tekan minor (minor losses). Kehilangan Tinggi Tekan Mayor (Major Losses) 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. Adapun besarnya kehilangan tinggi tekan mayor dalam kajian ini dihitung dengan persamaan Hazen-Williams (Priyantoro 1991 : 21): 0,63 0,54 Q 0.85 Chw A R S 0,63 0,54 V 0.85 Chw R S V = kecepatan aliran pada pipa C hw =koefisien kekasaran pipa Hazen- Williams A = luas penampang aliran (m 2 ) Q = debit aliran pada pipa (m 3 /det) S = kemiringan hidraulis = h f / L R = jari-jari hidrolis (m) = D / 4 Untuk Q = V / A, didapat persamaan kehilangan tinggi tekan mayor menurut Hazen-Williams sebesar (Webber 1971 : 121): 1,85 h f k.q 10,67L k 1,85 4,87 Chw. D h = kehilangan tinggi tekan mayor (m) f D = diameter pipa (m) K = koefisien karakteristik pipa L = panjang pipa (m) Q = debit aliran pada pipa (m 3 /det) Chw = koefisien kekasaran Hazen-Will Kehilangan Tinggi Tekan Minor (Minor Losses) 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). Pompa Pompa adalah komponen system yang mampu memberikan tambahan tekanan dalam suatu sistem jaringan distribusi air bersih. Karateristik pompa ditunjukkan oleh debit yang dihasilkan pada berbagai jenis variasi tinggi tekan (head). Semakin tinggi head yang ditambahkan, maka semakin kecil debit yang diproduksi dan sebaliknya. Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan sejumlah air seperti yang direncanakan dapat ditentukan berdasarkan kondisi instalasi yang akan dilayani pompa. Perhitungan head total pompa dapat dihitung berdasarkan persaman berikut (Sularso, 2000:28): v 2 H hf hlm Zb 2g H = head total pompa (m) H f = kehilangan tinggi tekan major losses (m) h lm = kehilangan tinggi tekan minor losses (m) Zb = merupakan perbedaan tinggi muka air di sisi keluar dan sisi isap v 2 /2g = head kecepatan keluar (m) Tandon Secara umum tandon merupakan tempat tampungan sementara air baku dari sumber air. Bahan acuan dalam menentukan lokasi dan perhitungan dimensi tandon harus memenuhi pedoman berikut. Tandon harus dekat dengan pusat daerah layanan, kecuali tidak dimungkinkan. Tinggi tandon minimal 5 m dari permukaan tanah, hal tersebut disesuaikan dengan peraturan Permen PU 18 tahun 2007. Volume efektif tandon ditentukan berdasarkan keseimbangan aliran keluar dan aliran masuk pada tandon. Kapasitas tandon bergantung pada fluktuasi kebutuhan masuk dan keluar, kapasitas pemompaan dan kegunaan dari tandon tersebut. Volume tandon ditentukan dengan memperhitungkan debit dan perkiraan lama jam puncak. Berdasarkan perhitungan volume tandon tersebut, diperoleh dimensi tandon dengan persamaan berikut: V = T x L x P V = volume tandon (m 3 ) T = tinggi tandon (m) L = lebar tandon (m) P = panjang tandon (m) 3. METODOLOGI PENELITIAN Kelurahan Mulyorejo merupakan sebuah kelurahan yang berada di Kecamatan Sukun, Kota Malang. Kecamatan ini berada di 112 o 36 14-112 o 40 42 BT dan 077 o 36 38-008 o 01 57 LS.
4. Referensi yang berkaitan dengan studi ini. Gambar 2. Peta Kota Malang Sumber: Bakosurtanal Gambar 3. Peta Lokasi Studi Sumber: Bakosurtanal Pengumpulan Data Adapun data yang diperlukan yaitu: 1. Peta Topografi, didapatkan dari Bakosurtanal. Peta ini digunakan untuk menentukan letak pipa yang akan digunakan untuk mendistribusi air bersih. 2. Data Jumlah Penduduk, didapatkan dari Kantor Kelurahan setempat. Data yang diperlukan berupa jumlah penduduk Kelurahan Mulyorejo yang nantinya akan digunakan untuk menghitung proyeksi penduduk selama 20 tahun mendatang. 3. Data Ketersediaan Air, didapatkan dari hasil pengeboran air tanah. Pengolahan Data 1. Analisa Kebutuhan Air Bersih - Melakukan perhitungan penduduk dengan proyeksi 20 tahun. - Perhitungan dimulai dengan perhitungan nilai standar deviasi dan koefisien korelasi. Kemudian dapat dipilih proyeksi penduduk yang paling mendekati kenyataan. - Perhitungan kebutuhan penduduk dengan membagi kebutuhan air menjadi 3 bagian, yaitu kebutuhan domestik, non domestik, dan kehilangan air. 2. Analisa Penyediaan Air Bersih - Melakukan perencanaan jaringan perpipaan pada wilayah studi. Perencanaan dimaksudkan untuk mengetahui kondisi hidrolis dari jaringan perpipaan yang telah direncanakan. - Melakukan running jaringan perpipaan dengan menggunkan WaterCAD V8 XM Edition. - Menganalisa hasil WaterCAD V8 XM Edition dengan standar jaringan distribusi air bersih. 3. Analisa Biaya Konstruksi - Menghitung biaya yang dikeluarkan dalam keseluruhan perencanaan jaringan distribusi air bersih. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan Proyeksi Penduduk Perhitungan proyeksi penduduk merupakan dasar perhitungan kebutuhan air bersih. Proyeksi jumlah penduduk di suatu daerah dan pada tahun tertentu dapat dilakukan apabila diketahui tingkat pertumbuhan penduduknya. Ada beberapa cara untuk menentukan proyeksi penduduk, yaitu metode Aritmatik, Geometrik, dan Eksponensial. Berikut data
Tahun pertumbuhan penduduk Kelurahan Mulyorejo. Tabel 2. Hasil Perhitungan Proyeksi Penduduk Jumlah Penduduk Jumlah Penduduk (Metode) Aritmatik Geometrik Eksponensial 2010 1200 1214 1199 1193 2011 1290 1265 1257 1253 2012 1345 1321 1318 1315 2013 1432 1383 1383 1381 2014 1450 1450 1450 1450 Jumlah 6717 6632 6607 6592 Dalam menetukan metode proyeksi penduduk yang mendekati kebenaran harus dilakukan uji kesesuaian proyeksi berdasarkan standar deviasi dan koefisien korelasi. Berdasarkan perhitungan uji kesesuaian proyeksi penduduk, metode aritmatik yang mendekati kebenaran karena memiliki standar deviasi terkecil dan koefisien korelasi mendekati 1. Metode tersebut akan digunakan untuk menghitung proyeksi penduduk selama 20 tahun. Perlu diperhatikan bahwa studi ini hanya terbatas pada lingkup lebih kecil, yaitu Rukun Warga (RW). Mengingat data yang kurang lengkap pada studi ini, maka proyeksi penduduk disesuaikan dengan data yang tersedia. Studi ini terfokus pada RW.05 yang ada di Kelurahan Mulyorejo, Kecamatan Sukun, Kota Malang. Berdasarkan hasil survey, data jumlah penduduk yang pasti tidak ada, melainkan yang tersedia adalah data jumlah KK. Menurut keterangan dari Ketua RW setempat, pada RW 05 terdapat 290 KK yang terbagi atas 9 Rukun Tetangga (RT). Pada perencanaan ini diasumsikan 1 (satu) KK terdapat 5 jiwa penduduk. Sehingga jumlah penduduk wilayah studi didapatkan 1450 jiwa penduduk. Jumlah penduduk inilah yang nantinya digunakan dalam perhitungan proyeksi penduduk. Berikut merupakan hasil No. Tabel 3. Proyeksi Penduduk Metode Aritmatik Tahun 2014 1450 Jumlah Penduduk No. Tahun Jumlah Penduduk 1 2015 1521 11 2025 2227 2 2016 1591 12 2026 2298 3 2017 1662 13 2027 2368 4 2018 1733 14 2028 2439 5 2019 1803 15 2029 2510 6 2020 1874 16 2030 2580 7 2021 1945 17 2031 2651 8 2022 2015 18 2032 2722 9 2023 2086 19 2033 2792 10 2024 2156 20 2034 2863 perhitungan proyeksi penduduk selama 20 tahun mendatang. Hasil proyeksi penduduk selama 20 tahun akan digunakan untuk menghitung kebutuhan air bersih. Berikut merupakan rekap hasil perhitungan kebutuhan air bersih: Tabel 4. Rekapitulasi Kebutuhan Air Bersih Analisa Kebutuhan berdasarkan Pelayanan Q Kebutuhan Q Sumber Keb. Ratarata Keb. Keb. Jam Maksimum Puncak (lt/dtk) (lt/dtk) (lt/dtk) (lt/dtk) pelayanan 100 % 3,5 2,629 3,024 4,102 pelayanan sesuai dengan jam puncak 3,5 2,244 2,580 3,500 pelayanan 80 % 3,5 2,103 2,419 3,281 pelayanan 60 % 3,5 1,315 1,512 2,051 pelayanan 40 % 3,5 1,052 1,209 1,641 pelayanan 20 % 3,5 0,526 0,605 0,820 Berdasarkan hasil perhitungan kebutuhan air yang telah dilakukan, didapatkan total debit yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan di Kelurahan Mulyorejo sampai tahun 2034 dengan pelayanan 100% sebesar 4,102 lt/dtk. Dengan debit yang tersedia sebesar 3,5 liter/detik dan dari
hasil perhitungan yang ada maka tahun 2034, kemampuan pelayanan debit sumber terhadap kebutuhan air bersih pada saat jam puncak adalah sebesar 85,34%. Sehingga tidak memerlukan alternatif alternatif skenario pelayanan untuk memenuhi kebutuhan. Perencanaan Jaringan Distribusi Air Bersih. Tahapan awal pengerjaan jaringan distribusi air bersih pada lokasi studi dilakukan dengan melihat kondisi topografi wilayah. Hal ini untuk memudahkan dalam perletakan reservoir, tandon, junction, dan pipa. Setelah selesai memasukkan background layer dilanjutkan memasang titik titik pada setiap komponen (reservoir, tandon, junction, pipa). Perencanaan jaringan pipa distribusi air bersih ini direncanakan dengan tidak menggunakan jaringan yang sudah ada atau jaringan eksisting, melainkan pembuatan jaringan awal dari sumber air tanah. Dengan adanya pembuatan jaringan dari awal ini diharapkan dapat memanfaatkan secara optimal kapasitas sumber yang telah tersedia, dan diharapkan mampu melayani kebutuhan penduduk. Adapun kriteria perencanaan jaringan pipa pada sistem distribusi air bersih dapat dikatakan memenuhi syarat atau tidak adalah sebagai berikut: - Tekanan yang terdapat di titik simpul (junction) 0,5 8 atm. - Kecepatan dalam pipa 0,3 4,5 m/dt. - Kemiringan garis hidrolis (headloss gradien) 0-15 m/km. Apabila tekanan yang terjadi tidak sesuai dengan syarat perencanaan sistem jaringan distribusi air bersih maka dapat dilakukan perbaikan jaringan pipa dengan kondisi: 1. Tekanan kurang dari 0,5 atm, dilakukan perbaikan dengan cara: - Penggantian pipa dengan diameter yang lebih besar - Pemompaan - Menaikan tinggi tandon 2. Tekanan lebih besar 8 atm, dilakukan perbaikan dengan cara: - Pembuatan bak pelepas tekan - Pemasangan Pressure Reducer Valve (PRV) - Menurunkan tinggi tandon Analisa Penyediaan Air Bersih Studi ini direncanakan sesuai dengan kondisi daerah studi. Dalam skenario ini menggunakan 1 buah pompa yang beroperasi selama 17 jam/hari dengan pola operasi 6 (enam) jam-an. Pompa dimulai operasi pukul 04.00. Gambar 4. Skema Jaringan Distribusi Air Bersih Perencanaan Tandon Fungsi tandon adalah untuk memenuhi kebutuhan akibat naik turunnya pemakaian air yang akan dilirkan dalam sistem distribusi. Dimensi tandon direncanakan secara coba coba sehingga didapat dimensi dengan kapasitas yang efektif. Berikut merupakan rencana kapasitas tandon yang akan dipakai: H minumum = 0,500 m H initial = 3,000 m Panjang = 4,000 m Lebar = 4,000 m H jagaan = 0,500 m Pada jam ke 24.00 tandon harus pada tinggi muka air yang sama seperti di awal pengoperasian (H initial) agar pola pengoperasiannya dapat terus berlanjut pada hari berikutnya dan tandon tidak kehabisan air.
Tabel 5. Kondisi Muka Air dalam Tandon Pompa submersible bekerja dengan mendorong air yang berada dalam tanah menuju permukaan. Jenis dan spesifikasi pompa tergantung dari kebutuhan air di wilayah studi. Berikut tahapan perhitungannya. Gambar 5. Grafik Fkultuasi Muka Air dalam Tandon. Gambar 6. Perbandingan Vol. Air Total dan Vol. Air Efektif dalam Tandon. Perencanaan Pompa Pompa yang digunakan dalam air tanah adalah pompa submersible. Gambar 7. Sketsa Perhitungan Head Pompa Berdasarkan perhitungan pompa, didapatkan head total sebagai berikut: h p = h f + h Lm + Zb + v2 2g h p = 0,9232 + 0,0240 + (8,5) +, 2 2x9,81 h p = 0,9232 + 0,0240 + 8,5 + 0,0301 h p = 9,4773 m 9,5 m
Dari hasil analisa perhitungan hidrolika pompa tersebut maka diperlukan head pompa sebesar 9,5 m untuk dapat mengalirkan kapasitas debit sebesar 3,5 lt/dtk. Jenis pompa yang akan digunakan dalam perencanaan jaringan pipa untuk lokasi studi ini adalah pompa submersible merk GRUNDFOS dengan data sebagai berikut: Material : Stainless Steel Tipe Pompa : SP 14A-3 Tipe Motor : MS 402 Daya Motor : 1,5 kw Diameter Pipa : 95 mm Berat : 16 kg Hasil Simulasi Program WaterCAD V8 XM Edition pada Junction Junction merupakan titik bayangan yang berguna sebagai titik kontrol dalam perencanaan. Data yang diperlukan adalah data elevasi dan data kebutuhan air penduduk. Penempatan patok junction ini berjarak 50 m. Berikut ini sebaran junction pada daerah studi: 1. Jalur pipa transmisi dari J-1 sampai J-3. 2. Jalur pipa distribusi dari J-4 sampai J-30. Dari hasil simulasi yang dilakukan dengan menggunakan program WaterCAD V8 XM Edition dapt diketahui: Contoh titik simpul J-30 merupakan titik simpul yang tekanannya paling tinggi dengan kriteria perencanaan maksimum 16 bars. Tekanan maksimum terjadi saat kebutuhan air minimal pada pukul 00.00 yaitu sebesar 0,969 bars. Dan tekanan minimum terjadi saat kebutuhan air maksimal yaitu pada pukul 07.00 yitu sebesar 0,759 bars. Tekanan rendah dimulai saat kebutuhan air meningkat yaitu pukul 00.00 sampai 07.00. Tekanan meningkat saat kebutuhan air menurun yaitu pukul 08.00 sampai 13.00. Kemudian tekanan kembali menurun pukul 14.00 sampai 17.00. Berikut disajikan contoh hasil titik simpul J-30 dengan bantuan program WaterCAD V8 XM Edition: Gambar 8. Grafik Fluktuasi Tekanan J-30 Berikut merupakan penyajian grafik tekanan pada sistem transmisi dan distribusi: Gambar 9. Grafik Tekanan pada Pipa Transmisi Pukul 00.00 Gambar 10. Grafik Tekanan pada Pipa Distribusi Pukul 07.00
Hasil Simulasi Program WaterCAD V8 XM Edition pada Pipa Dari hasil simulasi dengan menggunakan bantuan program WaterCAD V8 XM Edition pada saat kebutuhan maksimal (pukul 07.00) dapat diketahui sebagai berikut: Pada simulasi sistem jaringan distribusi air bersih ini diperoleh headloss gradient yang berbeda beda pada semua pipa. Kemiringan garis gradien hidrolis, misalkan pada pipa 30 (P-30) mengalami peningkatan yang cukup besar pada pukul 04.00 07.00 yaitu 2,223 m/km menjadi 6,112 m/km. Penurunan terjadi pukul 07.00 13.00 yaitu 6,112 m/km menjadi 3,569 m/km. Headloss Gradient terbesar terjadi pada pukul 07.00 sebesar 6,112 m/km, hal ini terjadi karena menurunnya tekanan pada titik simpul tersebut yang disebabkan karena jumlah permintaan air bersih yang meningkat dibandingkan pada jam jam sebelumnya. Gambar 12. Grafik Fluktuasi Kecepatan P-30 Rencana Anggaran Biaya Rencana Anggaran Biaya dilakukan untuk mengetahui besarnya biaya yang dikeluarkan dari awal persiapan proyek hingga proyek tersebut selesai. Berikut merupakan hasil rekapan dari rencana anggaran biaya: Tabel 6. Rekapitulasi Rencana Anggaran Biaya Gambar 11. Grafik Fluktuasi Headloss Gradient P-30 Kecepatan yang terjadi pada pipa 30 (P-30) berkisar antara 0,082 0,450 m/detik. Kecepatan tertinggi terjadi pada saat pukul 07.00 sebesar 0,450 m/detik dan kecepatan terendah terjadi pada pukul 00.00 sebesar 0,082 m/detik dimana kebutuhan air yang paling rendah. Kondisi kecepatan untuk pipa 30 (P-30) disajikan berikut: 5. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Hasil yang didapat dari perhitungan kebutuhan air bersih, didapatkan debit kebutuhan rata rata sebesar 2,244 lt/dtk untuk keseluruhan daerah pelayanan. Dengan menggunakan tandon mampu melayani kebutuhan penduduk sebesar 85,34% dengan kehilangan air sebesar 15%. Dapat disimpulkan bahwa besarnya debit sumber yang tersedia mampu mencukupi kebutuhan air bersih sampai tahun 2034. 2. Skenario perencanaan jaringan distribusi air bersih menggunakan jenis pipa HDPE dengan 2 variasi diameter,
yaitu 3 inch untuk jaringan utama dan 2 inch untuk jaringan sekunder. 3. Hasil simulasi WaterCAD V8 XM Edition adalah sebagai berikut: Kecepatan tertinggi terjadi pada pukul 07.00 yaitu sebesar 0,450 m/dtk dan kecepatan terendah terjadi pada pukul 00.00 yaitu sebesar 0,082 m/dtk. Kecepatan tertinggi terjadi pukul 07.00 dikarenakan jam tersebut adalah jam dimana pemakaian air maksimum terjadi dan sebaliknya. Tekanan berbanding terbalik dengan kecepatan. Tekanan maksimum terjadi pada saat kebutuhan air minimum pada jam 00.00 yaitu sebesar 0,969 bars. sedangkan tekanan minimum terjadi pada saat kebutuhan air maksimum pada pukul 07.00 yaitu sebesar 0,759 bars. Headloss Gradient mengalami peningkatan yang cukup besar pada pukul 04.00 07.00 yaitu 2,223 m/km menjadi 6,112 m/km. Penurunan terjadi pukul 07.00 13.00 yaitu 6,112 m/km menjadi 3,569 m/km. Headloss Gradient terbesar terjadi pada pukul 07.00 sebesar 6,112 m/km, hal ini terjadi karena menurunnya tekanan pada titik simpul tersebut yang disebabkan karena jumlah permintaan air bersih yang meningkat dibandingkan pada jam jam sebelumnya. Dari hasil perencanaan diatas, didapatkan rencana anggaran biaya (RAB) sebesar Rp. 631.447.346,00 (Terbilang: Enam Ratus Tiga Puluh Satu Juta Empat Ratus Empat Puluh Tujuh Ribu Tiga Ratus Empat Puluh Enam Rupiah). Saran Untuk mendapatkan hasil yang baik dalam suatu perencanaan jaringan pipa, maka hal hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut: 1. Ketersediaan data yang sangat membantu dalam perencanaan distribusi jaringan perpipaan. 2. Sebaiknya digunakan pemilihan alternatif yang sesuai dengan kondisi daerah studi dan juga pertimbangan dari berbagai aspek. 3. Adanya kerjasama dari berbagai pihak untuk menjaga kelestarian dan fasilitas yang sudah ada. UCAPAN TERIMA KASIH 1. Dr. Eng. Donny Harisuseno, ST., MT dan Dr. Runi Asmaranto, ST., MT selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dan waktunya. 2. Dian Sisinggih, ST., MT., Ph.D; Anggara WWS, ST., M.Tech; dan Linda Prasetyorini, ST., MT selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan kritik. 3. Kedua orang tua dan semua pihak yang telah memberikan bantuan. DAFTAR PUSTAKA Anonim. 1994. Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, Jakarta: Dinas Pekerjaan Umum. Muliakusumah, Sutarsih. 2000. Proyeksi Penduduk. Jakarta: Fakultas Ekonomi UI. Priyantoro, Dwi. 1991. Hidraulika Saluran Tertutup. Malang: Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya. Linsley, Ray K, dan Yoseph B. Franzini. 1996. Teknik Sumber Daya Air. Jilid I. Jakarta: Erlangga. Sularso, & Tahara, Haruo. 2000. Pompa dan Kompresor. Jakarta : PT. Pradnya Paramita. Triatmodjo, Bambang. 2008. Hidraulika II. Yogyakarta: Beta Offset. Webber, N. B. 1971. Fluid Mechanics For Civil Engineering, S.I Edition. London: Chapman and Hall Ltd.