EVALUASI DEBIT AIR DAN DIAMETER PIPA DISTRIBUSI AIR BERSIH DI PERUMAHAN KAMPUNG NELAYAN KELURAHAN NELAYAN INDAH BELAWAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan melengkapi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun oleh : SEPTIAN PRATAMA 06 0404 070 DOSEN PEMBIMBING : Ir. Sufrizal, M.Eng NIP 19520310 198003 1 001 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2011 1
ABSTRAK Suplai air bersih di Kota Medan dan sejumlah wilayah kota sekitarnya dilayani oleh PDAM Tirtanadi sebuah perusahaan yang dimiliki oleh Pemerintah Daerah Propinsi Sumatera Utara, dan dikenal sebagai perusahaan air yang efisien operasinya, baik secara teknis maupun fungsional di Indonesia. Namun penambahan jumlah konsumen yang tidak diikuti dengan peningkatan kapasitas jaringan, penyediaan dan pelayanan air bersih, telah menimbulkan suatu kesulitan dimana air bersih yang tersedia tidak cukup bagi penduduk yang membutuhkannya. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui kinerja jaringan distribusi, dilokasi yang dikelola oleh PDAM Tirtanadi kantor cabang Belawan, tepatnya di Kelurahan Nelayan Indah, Perumahan Kampung Nelayan dengan menganalisis kemampuan jaringan dalam memenuhi kebutuhan minimum pelanggan meliputi debit, diameter pipa, dan sebagainya. Metode penelitian yang digunakan adalah dengan menghitung terlebih dahulu jumlah tiap jenis pelanggan kemudian menghitung kebutuhan air masing-masing pelanggan, lalu menghitung kehilangan air serta menghitung diameter pipa yang dipakai Sehingga bisa didapat suatu kesimpulan akhir. Berdasarkan hasil perhitungan didapat bahwa total kebutuhan air untuk masyarakat Kampung Nelayan Belawan sebesar 263,2 liter/menit. Adapun kebutuhan maksimal terjadi pada pukul 17.00-20.00 WIB sebesar 42.046 liter / hari atau sama dengan 0,0038931 m 3 /detik yang berdasarkan perhitungan pada pemakaian 24 jam. Pipa yang dipakai adalah pipa jenis PVC dengan diameter 4 inci, 3,5 inci, dan 3 inci. Sedangkan kualitas air dari hasil tes laboratorium menunjukkan kualitas air di Kampung Nelayan sudah layak untuk dikonsumsi dimana kadar kekeruhan sebesar 0.296 NTU dan kadar besi (Fe) sebesar 0.07 mg/l serta mangan (Mn) yaitu 0.031 mg/l dan nilai PH sebesar 7.6. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pelayanan distribusi air bersih sudah cukup baik dalam hal kualitas air dan pelayanan ke masyarakat di Kampung Nelayan Belawan dan diharapkan selalu ada perbaikan dan peningkatan mutu dan kualitas air bersih. Kata Kunci : air bersih,, debit air, diameter pipa, kualitas air. 2
KATA PENGANTAR Alhamdulillahi Robbil Alamin, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan segala rahmat dan hidayah-nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul EVALUASI DEBIT AIR DAN DIAMETER PIPA DISTRIBUSI AIR BERSIH DI PERUMAHAN KAMPUNG NELAYAN KELURAHAN NELAYAN INDAH BELAWAN Sehubungan dengan selesainya Tugas Akhir ini, maka penulis menyampaikan terima kasih sebesar-besarnya kepada: 1. Ketua Departemen Teknik Sipil USU Bapak Prof. Dr.Ing. Johanes Tarigan dan Sekretaris Departemen Teknik Sipil Bapak Ir. Syahrizal, MT 2. Dosen pembimbing penulis, Bapak Ir.Sufrizal, M.Eng 3. Dosen penguji penulis, Bapak Ir. Boas Hutagalung, M.Sc 4. Dosen penguji penulis, Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc 5. Dosen penguji penulis, Bapak Ivan Indrawan, ST.MT 6. Mentor lapangan, Bapak Ir.Rawaluddin Siregar, MM 7. Mentor lapangan, Bapak Anton Dharma Putra 8. Kapala Cabang PDAM Belawan, Bapak Ir.Teddy Sutedja, MT 9. Kedua orang tua saya, Khairul Margolang, SH dan Nurfah Nizar Chaniago serta kedua adik saya dan seluruh keluarga besar saya selalu memberikan semangat, cinta dan doanya di tengah-tengah kejenuhan yang terjadi. 10. Seluruh teman-teman saya sipil 06 yang tidak dapat disebutkan satu-satu nama nya, yang telah ikut membantu saya selama proses penulisan Tugas Akhir saya ini. Terima kasih atas doa dan dukungan nya. 3
Penulis menyadari bahwa penulisan atau penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun sehingga dapat menyempurnakan penulisan selanjutnya. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin. Medan, Septian Pratama 4
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR NOTASI... xi BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang.. 1 1.2. Tujuan dan Manfaat 3 1.3. Ruang Lingkup Pembahasan. 3 1.4. Perumusan Masalah 4 1.5. Pembatasan Masalah 4 1.6. Sistematika Penulisan. 4 1.7. Metodologi Penelitian. 5 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Umum 11 2.2. Defenisi dan Persyaratan Air Bersih.. 12 2.2.1. Defenisi Air Bersih.. 12 2.2.2 Persyaratan dalam Penyediaan air Bersih 12 5
2.2.2.1. Persyaratan Kualitas...12 2.2.2.2. Persyaratan Kuantitas (Debit) 14 2.2.2.3. Pesyaratan Kontinuitas 14 2.2.2.4. Persyaratan Tekanan Air 15 2.3. Kebutuhan Air Bersih 16 2.3.1. Kebutuhan Domestik 17 2.3.2. Kebutuhan Non Domestik 18 2.3.3. Kehilangan Air 21 2.3.4. Fluktuasi Kebutuhan Air...21 2.4. Sumber Air 22 2.5. Sistem Distribusi dan Sistem Pengaliran Air Bersih 23 2.5.1. Sistem Distribusi Air Bersih 23 2.5.2. Sistem Pengaliran Air Bersih 24 2.6. Hidraulika Aliran Dalam Perpipaan 26 2.6.1. Pipa Bertekanan 26 2.6.2. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida 26 2.6.3. Aliran Laminer dan Turbulen 28 2.6.4. Kehilangan Tinggi Tekan 29 2.6.4.1.Kehilangan Tinggi Tekan Minor (Minor Losses ) 31 6
2.6.4.2. Kehilangan Tinggi Tekan Mayor (Major Losses) 34 2.7. Persamaan Empiris Untuk Aliran Dalam Pipa 38 2.8. Mekanisme Aliran Dalam Pipa 40 2.8.1. Pipa Hubungan Seri 40 2.8.2. Pipa Hubungan Pararel 41 2.8.3. Pipa Dengan Turbin 42 2.8.4. Pipa Dengan Pompa 44 2.9. Sistem Jaringan Pipa 46 2.10. Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Pipa 51 2.10.1. Tekanan Dari Dalam 51 2.10.2. Pukulan Air 51 2.10.3. Gaya-gaya Pada Belokan dan Perubahan Penampang..52 2.10.4. Beban Luar Pada Pipa yang Terbenam 53 2.11. Dasar Pemilihan Pompa 53 7
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tujuan Penelitian 58 3.2. Permasalahan 58 3.3. Pengumpulan Data.58 3.4. Analisis Data..60 BAB IV. GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN 4.1. Letak dan Batas Administratif 61 4.2. Kondisi Demografi...63 4.3. Kondisi Fisik Wilayah..63 4.3.1. Topografi 63 4.3.2. Klimatologi 63 4.3.3. Kondisi Umum Pelayanan Distribusi Air Bersih...64 4.3.3.1. Daerah Pelayanan 64 4.3.3.2. Jumlah Pelanggan dan Tingkat Pelayanan..66 4.3.3.3. Sumber Air Baku dan Kapasitas Produksi...67 BAB V. DATA DAN PEMBAHASAN 5.1. Sumber Air 69 5.2. Penggunaan Rata-rata Air Bersih 70 8
5.3. Perhitungan Kebutuhan Air. 72 5.3.1. Kebutuhan Air Untuk Blok A-A dan 1-1.73 5.3.2. Kebutuhan Air Untuk Blok B-B dan 2-2..73 5.3.3. Kebutuhan Air Untuk Blok 3-3 dan 4-4 74 5.3.4. Kebutuhan Air Untuk Blok G-G.. 74 5.3.5. Kebutuhan Air Untuk Blok F-F 74 5.3.6. Kebutuhan Air Untuk Blok E-E 75 5.3.7. Kebutuhan Air Untuk Blok D-D 75 5.3.8. Kebutuhan Air Untuk Blok C-C 75 5.3.9. Kebutuhan Air Untuk Mesjid 76 5.3.10. Kebutuhan Air Untuk Puskesmas. 76 5.3.11. Kebutuhan Air Untuk Blok 5-5 77 5.3.12. Kebutuhan Air Untuk Blok 6-6 dan 7-7 77 5.3.13. Kebutuhan Air Untuk Blok 8-8 dan 9-9 77 5.4. Estimasi Beban Puncak..78 5.5. Perancangan Reservoir.. 82 5.6. Perhitungan Pipa Distribusi 83 5.7. Head Kerugian Gesek Dalam Pipa 90 9
5.7.1. Kerugian Pipa Lurus dan Kecepatan Aliran 90 5.7.2. Kerugian Head Dalam Jalur Pipa 99 5.8. Head Pompa 101 5.8.1. Pemilihan Pompa...101 BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan.. 103 6.2. Saran 104 DAFTAR PUSTAKA 10
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Standar Kebutuhan Air Bersih 18 Table 2.2 Rata-rata Kebutuhan Air Bersih Per Orang Per Hari 19 Table 2.3 Rumus Pada Saluran Bertekanan 31 Table 2.4 Kehilangan Minor Dalam Pipa Akibat Pelebaran 32 Tabel 2.5 Kehilangan Minor Dalam Pipa Akibat Penyempitan 33 Tabel 2.6 Kehilangan Minor di Jaringan Pipa Akibat Belokan 33 Tabel 2.7 Kehilangan Minor di Jaringan Pipa Akibat Katup 34 Table 2.8 Nilai Kekerasan Dinding untuk Berbagai Pipa Komersil 36 Table 2.9 Koefisien Kekasaran Pipa Hazen-William 39 Table 4.1 Jumlah Penduduk Berdasarkan Mata Pencaharian 63 Table 4.2 Wilayah Pelayanan PDAM Kota Medan 65 Table 5.1 Pressure Gauge Yang Terbaca Selama 24 jam 78 Table 5.2 Estimasi Pemakaian Per Hari 79 Table 5.3 Pemakaian Periode I (05.00-08.00 WIB) 79 Tabel 5.4 Pemakaian Periode II (08.00-11.00 WIB) 79 Table 5.4 Pemakaian Periode III (11.00-14.00 WIB) 80 Table 5.5 Pemakaian Periode IV (14.00-17.00 WIB) 80 Table 5.6 Pemakaian Periode V (17.00-20.00 WIB) 80 Table 5.7 Pemakaian Periode VI (20.00-24.00 WIB) 80 Table 5.8 Pemakaian Periode VII (24.00-05.00 WIB) 81 Table 5.9 Total Pemakaian Selama 24 jam 81 Table 5.10 Diameter Pipa 85 Table 5.11 100 kerugian Pada Belokan Pipa 11
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Profil Kecepatan fluida pada saluran tertutup 27 Gambar 2.2 Profil Kecepatan fluida pada saluran terbuka 27 Gambar 2.3 Diagram Moody 36 Gambar 2.4 Pipa Yang di Hubungkan Seri 41 Gambar 2.5 Pipa Yang di Hubungkan Pararel 41 Gambar 2.6 Pipa Dengan Curat 43 Gambar 2.7 Pipa Dengan Pompa 45 Gambar 2.8 Contoh Suatu Sistem Jaringan Pipa 46 Gambar 3.1 Diagram Metodologi Penelitian 57 Gambar 4.1 Peta Daerah Kampung Nelayan 62 Gambar 4.2 Peta Udara Daerah Kampung Nelayan 62 Gambar 5.1 Data Sumber Air Bersih Masyarakat Kampung Nelayan 70 Gambar 5.2 Jumlah Penggunaan Air Tiap Bulan 71 Gambar 5.3 Lokasi Sumur Bor Serta Bak Penyaringan 71 Gambar 5.4 Air Compressor 72 Gambar 5.5 Kerugian Gesek Dalam Pipa 84 12
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN Qh Qd Qs VR T Qh-max Qm max c1 c2 VE Qp Qmax Qpu Tp Tpu Re ν D v Q C L hf = Pemakaiaan air rata-rata (m3/jam) = Pemakaian air rata-rata sehari (m3) = Kapasitas pipa dinas (m3/jam) = Volume tangki air (m3) = Jangka waktu pemakaian (jam) = Pemakaian air pada jam puncak (m3/jam) = Pemakaian air pada menit puncak(m3/menit) = Konstanta pemakaian air pada jam puncak = Konstanta pemakaian air pada menit puncak = Kapasitas efektif tangki atas (m3) = Kebutuhan puncak (liter/menit) = Kebutuhan jam puncak (liter/menit) = Kapasitas pompa pengisi (liter/menit) = Jangka waktu kebutuhan puncak (menit) = jangka waktu kerja pompa pengisi (menit) = Bilangan Reynolds (tak berdimensi) = Kecepatan rata-rata aliran didalam pipa (m/s) = Diameter dalam pipa (m) = Viskositas kinematik zat cair (m2/s) = Laju aliran (m3/jam) = Koefisien pipa = Panjang pipa (m) = Kerugian head (m) 13
ν f g hf C A H ha Δhp hl = Kecepatan rata-rata dalam pipa (m/s) = Koefisisen kerugian = Percepatan grafitasi (9,8 m/s2) = Kerugian head (m) = Koefisien gesek pipa = Luas penampang = Head total pompa (m) = Head statis total (m) = Perbedaan head tekanan = Kerugian head dipipa (m) 14