ABSTRAK Peningkatan kebutuhan air di wilayah Kabupaten Badung terutama Kecamatan Kuta dan Kota Denpasar terutama Kecamatan Denpasar Barat disebabkan oleh peningkatan jumlah penduduk yang pesat. Sehingga dibangun instalasi pengolahan air yang memanfaatkan sumber air permukaan yang berasal dari Tukad Penet yang terletak di Desa Cemagi, Kecamatan Mengwi, Kabupaten Badung (SPAM IPA Penet) dengan kapasitas produksi sebesar 300 L/dt. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis hidrolik jaringan distribusi utama sistem penyediaan air minum dan instalasi pengolahan air Tukad Penet yang didistribusikan sebagai suplesi dari sumber yang ada sebesar 150 L/dt untuk Badung dan 150 L/dt untuk Denpasar. Data yang diperlukan meliputi data skunder yaitu data jumlah penduduk Kecamatan Kuta dan Denpasar Barat, peta topgrafi wilayah Kabupaten Badung dan Kota Denpasar. Dari data terkumpul dilakukan perhitungan proyeksi jumlah penduduk dari tahun 2014 sampai dengan tahun 2033. Setelah mendapatkan hasil proyeksi tersebut digunakan untuk mendapatkan kebutuhan air minum penduduk daerah layana yaitu Kecamatan Kuta dan Denpasar Barat setra membuat skema jaringan pipa distribusi utama untuk menganalisis hidrolik jaringan dari sekema tersebut. Untuk membantu mengoptimalkan perhitungan hidrolik dari skema perpipaan distribusi utama digunakan software WaterNet. Hasil analisis jaringan distribusi utama SPAM IPA Penet dapat diketahui kebutuhan air minum pada wilayah layanan Kecamatan Kuta (Desa Kerobokan Kelod, Seminyak, Kuta dan Legian) dapat terpenuhi oleh suplesi dari IPA Penet sampai tahun rencana 2033 sedangkan pada wilayah layanan layanan Kecamatan Denpasar Barat (Padangsambian Kaja, Padangsambian dan Padangsambian Kelod) belum dapat terpenuhi oleh suplesi dari IPA Penet sampai tahun rencana 2033maka dari itu perlu penambahan beberapa sumber lain untuk memenuhi kebutuhan air di wilayah Denpasar Barat. Jaringan pipa distribusi utama SPAM IPA Penet dapat mengalir secara konstan dari reservoir menuju daerah layanan menggunakan sistem gravitasi dengan diameter pipa sebesar 0,6 m sepanjang 7900 m dan 0,5 m sepanjang 2700 m dimana terdapat sisa tekanan terbesar yaitu 46,765 meter kolom air dan terendah sebesar 3,881 meter kolom air. Kata Kunci : IPA Penet, Daerah Layanan, Jaringan Distribusi Utama, Suplesi dan software WaterNet i
DAFTAR ISI ABSTRAK... i UCAPAN TERIMA KASIH... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... vii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penelitian... 4 1.4 Manfaat Penelitian... 4 1.5 Batasan Masalah... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 2.1 Sistem Penyediaan Air Minum... 5 2.1.1 Pengertian... 5 2.1.2 Komponen Sistem Penyediaan Air Minum Perpipaan... 7 2.2 Kualitas Air... 8 2.3 Kebutuhan Air Minum... 9 2.3.1 Kebutuhan Air Domestik... 10 2.3.2 Kebutuhan Air Non Domestik... 11 2.3.3 Fluktuasi Kebutuhan Air... 12 2.3.4 Proyeksi Kebutuhan Air Bersih... 13 2.3.5 Proyeksi Jumlah Penduduk... 15 2.4 Kriteria Perencanaan Pipa dan Jenis-jenis Pipa... 17 2.5 Unit Produksi... 19 2.6 Unit Distribusi... 20 2.7 Analisis Hidraulika... 21 2.7.1 Kecepatan Aliran... 21 2.7.2 Persamaan Energi... 22 2.7.3 Kehilangan Tekanan Dalam Pipa... 22 2.7.4 Kehilangan Energi Sekunder Akibat Sambungan dan Fitting... 29 2.8 Aplikasi WaterNet... 30 2.8.1 Gambaran Umum Program WaterNet... 31 2.8.2 Teori Dasar WaterNet... 32 2.8.3 Cara Pengoprasian Program WaterNet... 34 BAB III METODE PENELITIAN... 39 3.1 Objek Penelitian... 39 3.2 Lokasi Penelitian... 39 3.3 Pengumpulan Data... 40 3.4 Analisis Data... 40 3.5 Perencanaan Sistem Distribusi Air Minum... 41 3.6 Bagan Alir Penelitian... 43 iii
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN... 45 4.1 Kondisi Existing Pelayanan Air Minum pada Wilayah Layanan SPAM IPA Penet... 45 4.1.1 Sumber Air Baku pada Sistem Penyediaan Air Minum Kota Denpasar... 46 4.1.2 Sumber Air Baku pada Sistem Penyediaan Air Minum Kabupaten Badung... 47 4.1.3 Cakupan Pelayanan PDAM Kota Denpasar... 49 4.1.4 Cakupan Pelayanan PDAM Kabupaten Badung... 50 4.2 Daerah Pelayanan SPAM IPA Penet... 50 4.3 Proyeksi Jumlah Penduduk... 51 4.3.1 Proyeksi Jumlah Penduduk Desa Pelayanan di Kecamatan Kuta... 51 4.3.1.1 Metode Aritmatik... 52 4.3.1.2 Metode Geometrik... 52 4.3.1.3 Metode Least Square... 53 4.3.1.4 Pemilihan Metode Proyeksi Jumlah Penduduk... 53 4.3.1 Proyeksi Jumlah Penduduk Desa Pelayanan di Kecamatan Denpasar Barat... 56 4.3.2.1 Metode Aritmatik... 57 4.3.2.2 Metode Geometrik... 57 4.3.2.3 Metode Least Square... 57 4.3.2.4 Pemilihan Metode Proyeksi Jumlah Penduduk... 58 4.4 Analisis Kebutuhan Air... 61 4.4.1 Konsumsi Air Rumah Tangga... 61 4.4.1.1 Wilayah Kecamatan Kuta... 61 4.4.1.2 Wilayah Kecamatan Denpasar Barat... 62 4.4.2 Kebutuhan Air Bersih... 62 4.4.2.1 Wilayah Kecamatan Kuta... 62 4.3.2.2 Wilayah Kecamatan Denpasar Barat... 64 4.3.2.3 Daya Layanan Sistem Penyediaan Air Minum Kuta dan Denpasar Barat... 65 4.5 Kapasitas Reservoar... 66 4.6 Profil Hidraulis... 67 4.6.1 Estimasi Dimensi Pipa... 67 4.6.2 Kehilangan Energi Mayor... 72 4.6.3 Kehilangan Energi Minor... 72 4.6.4 Sisa Tekanan... 74 4.7 Pengoprasian Jaringan Perpipaan Dengan Program WaterNet... 76 4.7.1 Data Node... 76 4.7.2 Data Pipa... 76 iv
4.7.3 Data Sumber Air, Reservoar dan Pompa... 78 4.7.4 Hasil Running WaterNet... 78 4.7.5 Evaluasi Hasil Output WaterNet... 82 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 84 5.1 Objek Penelitian... 84 5.2 Lokasi Penelitian... 85 DAFTAR PUSTAKA... 86 LAMPIRAN Lampiran A : Proyeksi Jumlah Penduduk... 88 Lampiran B : Proyeksi Kebutuhan Air... 99 Lampiran C : Output dan Hasil Running WaterNet... 106 Lampiran D : Surat Keputusan dan Surat Keterangan Telah Menyelesaikan Tugas Akhir v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Persamaan Bernoulli... 22 Gambar 2.2 Aliran dalam pipa dengan kehilangan tinggi tenaga mayor dan minor. Semua energi air saat keluar dalam bentuk energy kinetik.... 24 Gambar 2.3 Aliran dalam pipa dengan kehilangan tinggi tenaga mayor dan minor. Air keluar dengan masih menyisakan energi potensial terhadap datum.... 24 Gambar 2.4 Tampilan awal aplikasiwaternet... 34 Gambar 2.5 Tampilan menu Default... 35 Gambar 2.6 Tampilan menu ukuran kertas... 35 Gambar 2.7 Contoh gambar rencana suatu jaringan pipa... 36 Gambar 2.8 Jendela informasi variable... 37 Gambar 2.9 Hasil simulasidari program Waternet... 38 Gambar 2.10 Hasil simulasidari program Waternet yang telah berhasil... 38 Gambar 3.1 Peta lokasi penelitian... 39 Gambar 3.2 Jalur Pipa Transmisi dan Distribusi Utama IPA Penet... 40 Gambar 3.4 Bagan alir penyelesaian penelitian... 43 Gambar 3.5 Baganalir program WaterNet... 44 Gambar 4.1 Jaringan perpipaan pada program WaterNet... 76 Gambar 4.2 Jendela informasi variabel yang diganakan dalam simulasi... 78 Gambar 4.3 Jendela report simulasi aliran Constant... 79 Gambar 4.4 Hasil simulasi jaringan tipe Constant... 79 Gambar 4.5 Fluktuasi kebutuhan rumah tangga... 80 Gambar 4.6 Fluktuasi kebutuhan sekolah dan perkantoran... 81 Gambar 4.7 Jendela Flow Type... 81 Gambar 4.8 Hasil simulasi jaringan tipe Extended... 82 vi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Standar Kebutuhan Air Domestik dan Non Domestik... 11 Tabel 2.2 Koefisien Fluktuasi Harian... 12 Tabel 2.3 Koefisien Fluktuasi Harian Sekolah dan Perkantoran... 13 Tabel 2.4 Variasi Diameter Kekasaran... 26 Tabel 2.5 Koefisien Hazen-William... 27 Tabel 4.1 Sumber Air Baku PDAM Denpasar... 47 Tabel 4.2 Sumber Air Baku PDAM Kabupaten Badung... 48 Tabel 4.3 Cakupan Pelayanan PDAM Kota Denpasar... 49 Tabel 4.4 Cakupan Pelayanan PDAM Kabupaten Badung... 50 Tabel 4.5 Daerah Pelayanan Kecamatan Kuta... 51 Tabel 4.6 Daerah Pelayanan Kecamatan Denpasar Barat... 51 Tabel 4.7 Data jumlah dan pertumbuhan penduduk desa Pelayanan Kecamatan Kuta... 51 Tabel 4.8 Perhitungan metode Least Square... 53 Tabel 4.9 Tabel 4.10 Tabel 4.11 Hasil perhitungan mundur penduduk kec. Kuta... 54 Standar deviasi dari hasil perhitungan Aritmatik... 54 Standar deviasi dari hasil perhitungan Geometrik... 55 Tabel 4.12 Standar deviasi dari hasil perhitungan Least Square 55 Tabel 4.13 Perkiraan jumlah penduduk 20 tahun mendatang dengan metode Least Square... 56 Tabel 4.14 Data jumlah dan pertumbuhan penduduk desa Pelayanan Kecamatan Denpasar Barat... 56 Tabel 4.15 Perhitungan metode Least Square... 58 Tabel 4.16 Tabel 4.17 Tabel 4.18 Tabel 4.19 Hasil perhitungan mundur penduduk kec. Denpasar Barat... 59 Standar deviasi dari hasil perhitungan Aritmatik... 59 Standar deviasi dari hasil perhitungan Geometrik... 60 Standar deviasi dari hasil perhitungan Least Square... 60 Tabel 4.20 Perkiraan jumlah penduduk 20 tahun mendatang dengan metode Aritmatik... 61 vii
Tabel 4.21 Konsumsi air rumah tangga daerah layanan... 61 Tabel 4.22 Konsumsi air rumah tangga daerah layanan... 62 Tabel 4.23 Kebutuhan air tiap desa pada tahun 2013... 63 Tabel 4.24 Kebutuhan air tiap desa pada tahun 2033... 64 Tabel 4.25 Kebutuhan air tiap desa pada tahun 2013... 65 Tabel 4.26 Kebutuhan air tiap desa pada tahun 2033... 65 Tabel 4.27 Perbandingan kebutuhan dan produksi air baku tahun 2013 dan 2033... 66 Tabel 4.28 Estimasi dimensi pipa... 69 Tabel 4.29 Kehilangan tekanan mayor... 71 Tabel 4.30 Kehilangan tekanan minor... 73 Tabel 4.31 Perhitungan diameter pipa pada program WaterNet... 77 viii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Peningkatan kebutuhan air disebabkan oleh peningkatan jumlah penduduk, peningkatan derajat kehidupan warga serta perkembangan kota/kawasan pelayanan ataupun hal-hal yang behubungan dengan peningkatan kondisi sosial ekonomi warga yang diimbangi dengan peningkatan kebutuhan air per kapita. Peningkatan kebutuhan air tersebut perlu diimbangi dengan peningkatan kapasitas produksi air bersih. Sebagaimana yang terjadi di daerah yang sedang berkembang, hal ini pun terjadi di Kabupaten Badung dan Kota Denpasar. Wilayah Kabupaten Badung terletak di tengah-tengah pulau Bali dengan luas wilayah 418,52 km² atau sekitar 7,43% dari luas pulau Bali dengan jumlah penduduk 589.000 jiwa dimana laju pertubuhan penduduk tahun 2013 yaitu 2.23% sedangkan Kota Depasar dengan luas wilayah 127,78 km 2 atau sekitar 2,27% dari luas pulau Bali dengan jumlah penduduk 846.200 jiwa dengan laju pertumbuhan penduduk tahun 2013 yaitu 2.09%. (Badan Pusat Statistik Badung dan Denpasar Dalam Angka, 2014). Pemanfaatan sumber air (air permukaan, mata air, dan air tanah) dapat dikembangkan untuk berbagai macam keperluan guna dapat dimanfaatkan sebesar-besarnya untuk kesejahteraan hidup masyarakat salah satunyan yaitu pembangunan IPA Penet dengan kapasitas 300 L/dt memanfaatkan air permukaan yang berasal dari Tukad Penet yang terletak di Desa Cemagi, Kecamatan Mengwi, Kabupaten Badung. Dengan kapasitas 300 L/dt nantinya akan didistribusikan sebagai suplesi ke Denpasar dan Badung, dimana Denpasar akan memperoleh sebesar 150 L/dt dan Badung sebesar 150 L/dt. (Direktorat Jendral Cipta Karya, 2014) Pada penulisan tugas akhir ini mengambil objek penelitian pada jaringan distribusi utama SPAM IPA Penet wilayah layanan Badung yaitu Kecamatan Kuta (Desa Kerobokan Kelod, Seminyak, Legian dan Kuta) dan wilayah layanan 1
Denpasar yaitu Kecamatan Denpasar Barat (Padangsambian Kaja, Padangsambian dan Padangsambian Kelod). Saat ini sumber air baku untuk pelayanan air di wilayah Kabupaten Badung berasal dari IPA Belusung dengan kapasitas 450 L/dt dan Extuari DAM 300 L/dt. Pada saat ini debit air terpenuhi untuk Kecamatan Kuta yaitu 92.44 L/dt atau 7.986.816 L/hari dengan jumlah penduduk 163.007 jiwa dan kebutuhan air penduduk 169,11 L/org/hari. Dari data tersebut maka dilakukan perhitungan perbandingan antara kapasitas sistem dengan kebutuhan wilayah layanan maka diperoleh hasil yaitu jumlah penduduk lebih besar dari debit air yang dapat memenuhi daerah tersebut. Wilayah pelayanan air bersih Kecamatan Kuta sebesar 69.045 jiwa, yang terlayani sebesar 57.378 jiwa. (Laporan Bidang Teknik PDAM Tirta Mangutama Kabupaten Badung Bulan Desember 2014). Begitu pula untuk wilayah Kecamatan Denpasar Barat pada saat ini debit air terpenuhi yaitu 1.514.672 L/hari dengan jumlah penduduk 168.881 jiwa dan kebutuhan air penduduk 139.94 L/org/hari. (Laporan Bidang Teknik PDAM Tirta Mangutama Kabupaten Badung Bulan Desember 2014). Dari data tersebut maka dilakukan perhitungan perbandingan antara kapasitas system dengan kebtuhan wilayah layanan maka diperoleh hasil yaitu jumlah penduduk lebih besar dari debit air yang dapat memenuhi daerah tersebut. Untuk pelayanan air bersih Kota Denpasar terutama Kecamatan Denpasar Barat pelayanan air saat ini sebesar 234.182 jiwa, yang terlayani sebesar 215.324 jiwa, air berasal dari IPA Ayung dengan kapasita 500 L/dt, dan 16 Sumur Bor. Kebutuhan air di wilayah ini diperkirakan akan bertambah sangat pesat seiring perkembangan pariwisata dan pertambahan jumlah penduduknya. (Laporan Bidang Teknik PDAM Kota Denpasar Bulan Desember 2014). Dalam upaya memenuhi kebutuhan air pada wilayah layanan maka harus dibangun sarana unit distribusi merupakan jaringan perpiapan distribusi yang berfungsi untuk mengalirkan air dari unit peroduksi ke konsumen. Jaringan distribusi menggunakan pipa dengan aliran yang bertekanan, dimana disepanjang perpipaannya dihubungkan dengan sambungan pelanggan. Perhitungan hidrolis aliran distribusi dilakukan berdasarkan besarnya aliran puncak pada akhir tahun perencanaan yang dipengaruhi oleh jarak sumber dengan daerah pelayanan, 2
tekanan yang tersedia pada sumber, tekanan yang harus disediakan di setiap blok pelayanan, besar diameter pipia yang digunakan, kehilangan tekanan akibat perlengkapan pipa. Jenis sambungan pelanggan dapat berupa sambungan rumah (SR), sambungan hidran (HU), maupun sambungan untuk pelanggan usaha komersial. Jalur pipa distribusi biasanya ditanam mengikuti jalur jalan yang sudah ada. Pada perencanakan jaringan distribusi utama perlu dilakukan analisis hidraulika yaitu perhitungan dan rumus-rumus yang akan digunakan untuk rencana sistem jaringan air minum. Selain itu untuk melakukan perencanaan perpipaan jaringan distribusi, maka beberapa data yang perlu disiapkan yaitu peta wilayah pelayanan, kebutuhan air pada masing-masing wilayah pelayanan, baik untuk domestik maupun non domestik, jenis pipa yang digunakan, perhitungan kebutuhan kapasitas pelayanan. Dengan demikian penelitian ini dapat mengetahui kebutuhan air minum wilayah layanan serta dapat mengetahui hidrolika jaringan pipa distribusi utama seperti dimensi pipa yang digunakan, kehilangan energi mayor dan minor serta sisa tekana dalam pipa pada sistem penyediaan air minum IPA Penet. Dalam pengoptimalan analisis jaringan air minum dibutuhkan program komputer yang dapat menghitung jaringan pipa dengan proses perhitungan yang cepat dan kesalahan yang relatif kecil. Salah satu program yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah program Waternet. Adapun program Waternet adalah suatu aplikasi yang digunakan untuk memodelkan dan menganalisis sistem jaringan pipa transmisi dan distribusi air dengan operasional under windows. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut di atas, maka dibuat suatu rumusan masalah yaitu: 1. Dapatkah perencanaan jaringan distribusi utama SPAM IPA Penet dalam upaya memenuhi kebutuhan air minum wilayah Kuta (Desa Kerobokan Kelod, Seminyak, Legian, dan Kuta) dan Denpasar Barat (Padangsambian Kaja, Padangsambian dan Padangsambian Kelod) dalam 20 tahun rencana? 3
2. Bagaimanakah perencanaan hidrolis jaringan pipa distribusi utama SPAM IPA Penet? 1.3 Tujuan Penelitian Secara spesifik tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Menganalisa perencanaan jaringan distribusi utama SPAM IPA Penet dalam upaya memenuhi kebutuhan air minum wilayah Kuta (Desa Kerobokan Kelod, Seminyak, Legian, dan Kuta) dan Denpasar Barat (Padangsambian Kaja, Padangsambian dan Padangsambian Kelod) dalam 20 tahun rencana. 3. Menganalisa perencanaan hidrolis jaringan pipa distribusi utama SPAM IPA Penet. 1.4 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat antara lain : 1. Penelitian ini sebagai sarana untuk menerapkan teori yang telah diperoleh selama masa perkuliahan ke dalam permasalahan yang bersifat praktis. Dengan memakai metode alikasi WaterNet diharapkan dapat memudahkan para perencana untuk merencanakan penjaringan pemipaan yang sangat rumit jika direncanakan secara manual. 2. Mengurangi permasalahan dalam pemenuhan kebutuhan penyediaan air minum sesuai dengan standar kebutuhan perhari masyarakat. 1.5 Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada penelitian yang akan dilakukan yaitu : 1. Tidak memperhitungkan aspek lingkungan dan aspek sosial. 2. Perhitungan struktur pada sistem tidak ditinjau. 3. Tidak memperhitungkan sistem keseimbangan air (water balance) pada sumber air baku Tukad Penet. 4. Perencanaan jaringan hanya pada jaringan distribusi utama saja. 5. Rancangan Anggaran Biaya (RAB) pada perencanaan bangunan dan sisrem penjaringannya tidak ditinjau. 4