1 ANALISA SISTEM PEMIPAAN PENYEDIAAN AIR BERSIH PADA KECAMATAN MEDAN SUNGGAL KOTA MEDAN DAN KEBUTUHANNYA PADA TAHUN 2064 Rafuad Torumuda Siregar dan Terunajaya 2 1 Mahasiswa Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email : fuadsiregar@gmail.com 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email :irteruna@yahoo.com ABSTRAK Satu diantara pokok permasalahan di daerah perkotaan khususnya di kecamatan Medan Sunggal adalah tidak meratanya distribusi air bersih terutama pada jam-jam tertentu. Oleh sebab itu perlu diadakan evaluasi jaringan pipa di daerah tersebut dan proyeksi kebutuhan airnya dengan cara pemodelan menggunakan bantuan software EPANET 2.0. Untuk analisa jaringan pipa diambil sampel yaitu Perumahan Graha Sunggal yang mana jaringan pipanya dilakukan analisa menggunakan analisis Program EPANET 2.0, setelah itu dilakukan perbandingan menggunakan metode Hardy Cross. Berdasarkan hasil penelitain ini didapat proyeksi jumlah penduduk pada tahun 2064 sebanyak 154.380 jiwa dan debit air yang dibutuhkan untuk sektor domestik dan non domestik adalah sebesar 350,530 l/s. Didapat rata-rata selisih perbandingan antara perhitungan menggunakan EPANET 2.0 dan metode Hardy Cross untuk headloss adalah 0.61m dan untuk debit adalah 0,002271m 3 /s. Pada jaringan pipa Perumahan Graha sunggal headloss tertinggi yang terjadi adalah 0.62 m, kecepatan tertinggi adalah 0,12 m/s dan debit tertinggi adalah 0,68 L/s. Kata Kunci : Medan Sunggal, Air bersih, 2064, EPANET 2.0, Jaringan Pipa ABSTRACT One of the main issues in urban areas, especially in the district of Medan Sunggal is the uneven distribution of water, especially at certain hours. Therefore, there should be an evaluation of pipelines in the area and the projecting the water needs by way of modeling using statistical software EPANET 2.0. For pipelines analysis sample taken is Graha Sunggal which the pipeline is analyzed using EPANET Program 2.0 analysis, after it conducted a comparison using Hardy Cross method. Based on the results of the research obtained the projected total population in 2064 as many as 154.380 lives and discharge required for domestic and non domestic sector amounted to 350.530 l/s. Obtained an average difference of the comparison between the calculation using EPANET 2.0 and Hardy Cross method for headloss is 0.61m and for discharge is 0,002271m 3 /s. Graha Sunggal Pipelines highest headloss happens is 0.62 m, the highest speed is 0.12 m/s and the highest discharge was 0.68 L/s. Keywords: Medan Sunggal, Water, 2064, EPANET 2.0, Pipelines
2 I. PENDAHULUAN Sistem penyediaan air bersih di kecamatan Medan Sunggal di kelolah oleh PDAM Tirtanadi cabang Sunggal. Seiring dengan berkembangnya penduduk kota maka sistem penyediaan air minunm yang dilaksanakan PDAM-pun semakin rumit dan komlpleks, sehingga tubrukan dengan berbagai masalah pun tidak dapat dihindari. Salah satu yang terjadi dapat di lihat di daerah kecamatan Medan Sunggal, yang dimana pasokan air bersih yang disalurkan oleh PDAM masih dirasa kurang memuaskan dari segi kuantitas, terutama pada jam puncak antara jam 06.00 s/d 09.00 WIB dan 17.00 s/d 20.00 WIB. Sistem distribusi air bersih umumnya merupakan suatu jaringan pemipaan yang tersusun atas sistem pipa, pompa, reservoir dan perlengkapan lainnya. Sistem penyediaan air bersih yang kompleks sering sekali bermasalah dalam distribusi debit dan tekanan yang berkaitan dengan kriteria hidrolis yang harus terpenuhi dalam sistem pengaliran air bersih. Suatu model sistem jaringan pipa distribusi air melibatkan pengetahuan yang menyangkut persamaan-persamaan dalam hidrolika saluran tertutup. Persamaan dasar yang terkait dengan hidrolika ini adalah persamaan kontinuitas, kekekalan energi dan kehilangan tekanan (headloss). Untuk menganalisa sistem jaringannya dapat diselesaikan dengan manual, namun untuk jaringan yang kompleks perangkat lunak seperti EPAnet akan sangat membantu, namun penting juga untuk menggunakan perhitungan Hardy-cross sebagai pembanding. Permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana analisa distribusi aliran air pada pipa jaringan distribusi Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Tirtanadi cabang Sunggal dengan menggunakan program EPAnet dan perhitungan Hardy-cross sebagai pembanding dan juga analisa kebutuhan air bersih di Kecamatan Medan Sunggal pada tahun 2064. Tujuan dilaksanakannya kegiatan penelitian ini adalah untuk mengetahui Jumlah penduduk dan kebutuhan airnya pada kecamatan Medan Sunggal pada tahun 2064. Peta lokasi Lokasi Kota Medan dapat dilihat pada gambar 1.1. Gambar 1.1. Peta lokasi Lokasi Kota Medan
3 II. DESKRIPSI LOKASI STUDI & METODOLOGI PENELITIAN 2.1 Deskripsi Lokasi Studi Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Tirtanadi cabang Sunggal adalah sebuah perusahaan yang mengelola dan mensuplai kebutuhan air bersih untuk wilayah kecamatan Medan Sunggal. Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan seharihari dan akan menjadi air minum setelah dimasak terlebih dahulu. Sebagai batasannya, air bersih adalah air yang memenuhi persyaratan bagi sistem penyediaan air minum. Adapun persyaratan yang dimaksud adalah persyaratan dari segi kualitas air yang meliputi kualitas fisik, kimia, biologi dan radiologis, sehingga apabila dikonsumsi tidak menimbulkan efek samping (Ketentuan Umum Permenkes No. 416/Menkes/PER/IX/1990, Dalam Modul Gambaran Umum Penyediaan dan Pengolahan Air Minum Edisi Maret 2003 hal. 3 dari 41). Denah PDAM Tirtanadi Cabang Sunggal pada gambar 2.1. Gambar 2.1. Denah PDAM Tirtanadi Cabang Sunggal 2.2. Sistem Perpipaan Sederhana Sistem perpipaan sederhana memberikan gambaran awal untuk memahami sistem jaringan perpipaan. Adanya variasi total head yang melalui sebuah jaringan dapat dilihat pada rangkaian pipa yang disusun secara seri. Analisis pada pipa yang disusun secara paralel adalah merupakan aplikasi pertama dari kekekalan masa pada junction dan kekekalan energi pada pada rangkaian loop. Gambar 2.2. Rangkaian Pipa Seri pada gambar 2.2. Gambar 2.2. Rangkaian Pipa Seri
4 2.3 Desain Penelitian Kegiatan penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahap yaitu : Tahapan Pendahuluan, merupakan tahapan studi pustaka, yakni dengan cara mengumpulkan dan mempelajari literatur-literatur yang terkait dengan penelitian ini. Hasil dari tahapan ini berupa sketsa dan penafsiran sementara keadaan daerah penelitian yang akan digunakan pada tahap pengambilan data. Tahapan pendekatan evaluatif. yaitu untuk melihat seberapa baik kinerja jaringan distribusi PDAM dalam melayani pelanggan, serta seberapa tinggi tingkat kepuasan pelanggan terhadap sistem distribusi air bersih yang selama ini berjalan. Dalam penelitian ini tidak hanya data numerik saja yang akan dihimpun, tetapi juga informasi tentang apa yang menjadi keinginan dari masyarakat terhadap kinerja sistem distribusi air bersih, sehingga pendekatan studi penelitian ini menggunakan metode kombinasi pendekatan kuantitatif dan kualitatif. Tahapan analisa dan perhitungan data adalah untuk menganalisa, yaitu dalam penelitian ini adalah untuk melihat seberapa baik kinerja jaringan distribusi PDAM dalam melayani pelanggan, serta seberapa tinggi tingkat kepuasan pelanggan terhadap sistem distribusi air bersih yang selama ini berjalan. pendekatan studi penelitian ini menggunakan metode kombinasi pendekatan kuantitatif dan kualitatif. 2.4 Metode Penelitian Metode analisis yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode analisis hidrolis dan proyeksi penduduk serta kebutuhannya. Metode analisis hidrolis suatu model yang akan memberikan konfigurasi jaringan pipa existing yang diketahui dari asbuilt drawing dengan hasil survey lapangan yang dimasukan dalam analisis Perhitungan Metode Hardy Cross dan penggunaan software EPANET.Gambar 2.3. Diagram Metodologi Penelitian pada gambar 2.3. Hitung Kebutuhan Air Untuk Tahun 2064 Gambar 2.3. Diagram Metodologi Penelitian
5 III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Proyeksi Kebutuhan Air Bersih Kecamatan Medan Sunggal Untuk memenuhi kebutuhan air bersih, perlu diperhatikan beberapa faktor yakni : Jumlah penduduk yang dilayani, dimana disesuaikan dengan tahun jangka waktu pelayanan, Kebutuhan air bersih untuk rumah tangga dan Jumlah pemakaian air. Proyeksi kebutuhan air untuk sector domestik di Kecamatan Medan sunggal tabel 1. Tabel 3.1. Proyeksi Kebutuhan Air Sektor Domestik Kecamatan Medan Sunggal No Tahun Jumlah penduduk (Jiwa) Tingkat Pelayanan (ltr/hari/orang) Jumlah kebutuhan Air (ltr/hari) Dalam m 3 (kubik) 1 2014 113.644 190 21592360 21592.36 2 2019 117.405 190 22306887 22306.8866 3 2024 121.229 190 23033485 23033.4849 4 2029 125.119 190 23772558 23772.5583 5 2034 129.076 190 24524524 24524.524 6 2044 137.205 190 26068872 26068.8715 7 2054 145.632 190 27670152 27670.152 8 2064 154.380 190 29332237 29332.2365 Sumber: Hasil Analisa Setelah seluruh komponen yang berperan dalam penetuan kebutuhan air bersih Kecamatan Medan Sunggal telah di hitung secara terpisah, maka untuk mendapatkan jumlah kebutuhan air total, seluruh data akan direkaptulasi seperti tabel 2 Tabel 3.2 Total Proyeksi Kebutuhan Air Bersih di Kecamatan Medan Suggal Kebutuhan Air Jenis (L/Hari) 2014 2034 2064 Domestik 21592360 24524524 29332237 Fasilitas Pendidikan 361800 412674 502706.92 Fasilitas Kesehatan 19000 21671.66 26399.755 Saraana Ibadah 174500 199037 242461 Fasilitas Umum dan Rekreasi 119000 135733 160834 Kegiatan Industri 15200 17337 21120 Jumlah 22281860 25310977 30285758 Dalam L/s 257.892 292.951 350.530 Sumber: Hasil Analisa
6 3.2. Kehilangan Air Pada Sistem Pemipaan Perumahan Graha Sunggal Berdasarkan data yang di dapat dari PDAM Cabang Sunggal, diketahui bahwa di Perumahan Graha Sunggal terdapat 259 NPA. Maka dari Itu, untuk mengetahui kehilangan air yang terjadi di Perumahan Graha Sunggal dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut : Diasumsikan Bahwa 1 NPA = 4 Orang Standar Kebutuhan Air Bersih per Orang adalah = 120 L/orang/hari Maka konsumsi air bersih di Perumahan Graha Suggal Adalah: 259 x 4 x 120 x 30 = 3.729.600 L/Orang/Bulan = 3.729,6 m 3 /Orang/Bulan Dengan melihat data yang di dapat dari PDAM Tirtanadi Cabang Sunggal bahwa pemakaian rata-rata per bulan di Perumahan Graha Sunggal pada tahun 2014 adalah 5213 m 3. Maka dapat dihitung kehilangan airnya: Kehilangan Air = Produksi Konsumsi = 5213-3729,6 = 1483.4 m 3 Persentase kehilangan (%) = = (1483.3 / 5213) x 100% = 28.44% 3.3. Analisis Perhitungan Hardy Cross dengan Rumus Hazem Williams Dalam penulisan ini metode perhitungan Hardy Cross dengan menggunakan rumus Hazeam Williams dengan menghitung 1 loop jaringan pipa yakni pipa Sadap, pipa AB, pipa BD, pipa AC dan pipa CD. Penamaan Pipa Perumaha Graha Sunggal seperti gambar 3.1 Gambar 3.1, Penamaan Pipa Perumaha Graha Sunggal
7 Dalam pembahasan ini, metode perhitungan Hardy Cross sangat mengacu pada prinsip hitungan yang ditentukan oleh Hardy Cross. Data Eksisting yang digunakan untuk Analisa padatabel 3.3 Tabel 3.3 Data Eksisting yang digunakan untuk Analisa Data Yang Digunakan Jalur Pipa Q (m 3/detik) K h Diameter pipa Panjang Pipa Pipa Sadap 0.0227 150 152.4 17 AB 0.0068 150 101.6 10 AC 0.0064 150 76.2 48 CD 0.0018 150 76.2 9 BD 0.015 150 152.4 49 Dalam pembahasan ini, metode perhitungan Hardy Cross sangat mengacu pada prinsip hitungan yang ditentukan oleh Hardy Cross. Perhitungan Hardy Cross Iterasi Metode Rumus Hazem William padatabel 3.4 Tabel 3.4 Perhitungan Hardy Cross Iterasi Metode Rumus Hazem William Pengolahan Data Garis Q (m 3/detik) K (m) h gs (m) K*Q1.85 (m) Pipa Sadap -0.0227 162.210 0.147 0.147 AB 0.0068 687.3724 0.067194 0.067 AC 0.0064 13393.22 1.170356 1.170 CD -0.0018 2511.229 0.020996-0.021 BD -0.015 467.5453 0.197512-0.198 1.167 Karena beberapa pipa termasuk dalam lebih dari satu keliling pipa, maka yang digunakan adalah lebih dari satu koreksi terhadap pipa-pipa itu. Perhitungan Hardy Cross Iterasi 1,2 dan 3 seperti pada tabel 3.5., tabel 3.6. dan tabel 3.7.,
8 Tabel 3.5 Perhitungan Hardy Cross Iterasi 1 Garis Diameter pipa panjang pipa Q(dimisalkan) A K h K h gs (m) K*Q1.85 (m) K*Q0.85 (m) AB 101.6 10 0.0068 0.008103 150 687.3723804 0.067194 0.067 9.88154 AC 76.2 48 0.0064 0.004558 150 13393.21875 1.170356 1.170 182.8681 CD 76.2 9-0.0018 0.004558 150 2511.228516 0.020996-0.021 11.66455 BD 152.4 49-0.015 0.018232 150 467.5453327 0.197512-0.198 13.16744 1.019 217.582 ΔQ Q (m 3/detik) - 0.002813975 0.003986-0.002813975 0.003586-0.002813975-0.00461-0.002813975-0.01781 Tabel 3.6 Perhitungan Hardy Cross Iterasi 2 Garis Diameter pipa panjang pipa Q(dimisalkan) A K h K h gs (m) K*Q1.85 (m) K*Q0.85 (m) ΔQ Q (m 3/detik) AB 101.6 10 0.003986025 0.008103 150 687.3723804 0.025014 0.025014 6.275539-0.00011724 0.003869 AC 76.2 48 0.003586025 0.004558 150 13393.21875 0.400792 0.400792 111.7651-0.00011724 0.003469 CD 76.2 9-0.004613975 0.004558 150 2511.228516 0.119791-0.11979 25.96272-0.00011724-0.00473 BD 152.4 49-0.017813975 0.018232 150 467.5453327 0.271476-0.27148 15.23949-0.00011724-0.01793 0.035 159.243
9 Tabel 3.7 Perhitungan Hardy Cross Iterasi 3 Garis Diameter pipa panjang pipa Q(dimisalkan) A K h K h gs (m) K*Q1.85 (m) K*Q0.85 (m) ΔQ Q (m 3/detik) AB 101.6 10 0.003869 0.008103 150 687.3723804 0.02367 0.02367 6.118292-0.00000098 0.003868 AC 76.2 48 0.003469 0.004558 150 13393.21875 0.376888 0.376888 108.6514-0.00000098 0.003468 CD 76.2 9-0.004731 0.004558 150 2511.228516 0.125483-0.12548 26.52243-0.00000098-0.00473 BD 152.4 49-0.017931 0.018232 150 467.5453327 0.274791-0.27479 15.3247-0.00000098-0.01793 0.000 156.617 Karena sudah di dapat ΔQ mendekati 0 maka iterasi dihentikan
10 3.4. Tahapan menggunakan EPANET 2.0. Tahapan menggunakan EPANET 2.0. diagram alir analisa menggunakan epanet 2.0 pada Gambar 3.2. Gambar 3.2. Diagram Alir Analisa Menggunakan EPANET 2.0 Proses dilakukan setelah semua input yang diperlukan dimasukkan pada setiap komponen maka dilakukan proses eksekusi terhadap jaringan pemipaan yang telah dibuat. Eksekusi ini akan menunjukkan bisa atau tidaknya jaringan yang telah dibuat dapat beroperasi dengan baik Hasil proses tersebut seperti yang terdapat pada Tabel 3.8 Data Input Pipa dan Tabel 3.9 Data Input Node.
11 3.5 Perbandingan metode Hardy Cross dan analisis Program Epanet 2.0 3.5.1 Perbandingan Debit Perbandingan debit ini dimaksudkan untuk melihat perbedaan perhitungan manual yang dilakukan dengan menggunakan metode Hardy Cross dan analisis dengan menggunakan Program Epanet 2.0. Untuk lebih jelasnya perbandingan debit pada masing-masing pipa dapat dilihat pada tabel 4.19 berikut : Tabel 4.21 Perbandingan Debit Pada Hady Cross dan EPANET Debit (M 3 /s) Nama Pipa Hardy Epanet Selisih Cross AB 0.0032 0.003868 0.000668 AC 0.0028 0.003468 0.000668 CD 0.0055 0.004732 0.000768 BD 0.0186 0.017932 0.000668 Rata-Rata 0.00069275 3.5.2 Perbandingan Headloss (Kehilangan Energi) Perbandingan headloss ini dimaksudkan untuk melihat perbedaan perhitungan manual yang dilakukan dengan menggunakan metode Hardy Cross dan analisis dengan menggunakan Program Epanet 2.0. Untuk lebih jelasnya perbandingan headloss pada masing-masing pipa dapat dilihat pada tabel 4.20 berikut. Tabel 4.22 Perbandingan Head Loss Pada Hady Cross dan EPANET Headloss (m) Nama Pipa Hardy Epanet Selisih Cross AB 0.038 0.02367 0.01525 AC 0.592 0.376888 0.2152 CD 0.309 0.125483 0.1845 BD 0.470 0.274791 0.19583 Rata-Rata 0.152695
12 IV. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan 1. Dalam pemenuhan atas kebutuhan air bersih, Kecamatan Medan Sunggal bergantung terhadap pasokan air bersih yang diproduksi oleh IPA Sunggal. Jika dibandingkan antara kebutuhan air Kecamatan Medan Sunggal di tahun 2064 yang berjumlah 350,530 l/s dengan kapasitas produksi IPA Sunggal 1.800 l/s, maka pasokan air bersih di Kecamatan Medan Sunggal masih lebih dari cukup. 2. Melalui Perhitungan Proyeksi jumlah penduduk didapat bahwa Kecamatan Medan Sunggal mengalami pertumbuhan penduduk rata-rata setiap tahunnya sebanya 744 jiwa atau 0.66%. Pada tahun 2034 jumlah penduduk Medan Sunggal diprediksi mencapai 129.706 jiwa dan panda tahun 2064 diprediksi mencapai 154.380 jiwa 3. Dengan Perhitungan Melalui EPANET didapat bahwa kecepatan tertinggi pada pipa adalah 0.12 m/s, debit tertinggi 0.86 l/s dan Headloss Tertinggi 0.628 m. 4. Dengan membandingkan hasil perhitungan Hardy Cross dan EPANET didapat rata-rata selisih antara debit hasil perhitungan kedua metode adalah 0.002771 m 3 /s dan selisih Headloss yang di dapat adalah 0.61078m. Maka dapat disimpulkan bahwa pemakaian softeawre EPANET 2.0 sudah cukup baik. 4.2 SARAN 1. Dari perhitungan yang diperoleh didapat pasokan air bersih di Kecamatan Medan Sunggal masih lebih dari cukup. Ini disebabkan karena IPA Sunggal diperuntukan tidak hanya melayani kebutuhan air bersih di daerah pelayanan Medan Sunggal saja, namun juga daerah pelayanan di kecamatan-kecamatan kota medan lainnya. Maka dari itu masih diperlukan studi yang lebih spesifik mengenai hubungan antara produksi air bersih di IPA sunggal dengan kebutuhan air besih di daerah pelayanan Kecamatan Medan Sunggal. 2. Pemodelan dengan EPANET 2.0 dapat membantu keputusan manajerial dalam setiap kasus yang mungkin terjadi di lapangan. Untuk mendapatkan situasi yang lebih sesuai dengan kenyataan dan semakin mendekati kondisi sebenarnya perlu dilakukan pengembangan programing yang lebih intens. Bagaimanapun, software hanyalah sebuah program bantu analisis, sementara keadaan sebenarnya dilapangan merupakan keadaan yang sangat kompleks dan peluang setiap kejadian yang dimodelkan dapat terjadi secara acak dan tidak mudah ditebak. Maka dari itu kondisi lapangan sangat penting untuk dijadikan patokan dlama melaksanakan perhitungan 3. Sistem jaringan pendistribusian air yang baik adalah mengalirkan air dengan debit dan pressure yang cukup, serta melaksanakan pengendalian program jaringan pipa, dengan memperhatikan hal hal berikut a. Pengaliran air harus senantiasa dikendalikan secara terpadu, sehingga tekanan dan debit di daerah pelayanan lebih kurang akan sama. b. Bila tekanan dan debit terlalu tinggi, maka kebocoran air akan sering terjadi, idealnya air maksimum yang baik di jaringan pipa adalah 4,00 kg/cm 2
13 DAFTAR PUSTAKA Arnalich, Santiago. 2011. Epanet and Development. Arnalich. Lorca Barclay, George. 1983. Teknik Analisa Kependudukan. Penerbit PT. Bina Aksara. Jakarta K. Linsy, Ray. 1986. Teknik Sumber Daya air Jiid 2. Erlangga Jakarta Katalog, 2010. Kecamatan Medan Sunggal Dalam Anggka Tahun 2010. Badan Pusat Statistik Kota Medan, Medan. Katalog, 2011. Kecamatan Medan Sunggal Dalam Anggka Tahun 2011. Badan Pusat Statistik Kota Medan, Medan. Katalog, 2012. Kecamatan Medan Sunggal Dalam Anggka Tahun 2012. Badan Pusat Statistik Kota Medan, Medan. Katalog, 2013. Kecamatan Medan Sunggal Dalam Anggka Tahun 2013. Badan Pusat Statistik Kota Medan, Medan. Katalog, 2014. Kecamatan Medan Sunggal Dalam Anggka Tahun 2014. Badan Pusat Statistik Kota Medan, Medan. Klaas. 2009. Desain Jaringan Pipa Prinsip Dasar Dan Aplikasi. Mandar Maju. Kupang Naway, Ridwan. Mei 2013. Pengembangan Sistem Pelayanan Air Bersih, Jurnal...Sipil Statik vol.1 No.6. Universitas Sam Ratulangi Possman, Lewis A.2000. Epanet 2 Users Manual Versi Bhs Indonesia. Penerbit...Ekamitra Engineering. Bandung