ANALISA SISTEM PEMIPAAN PENYEDIAAN AIR BERSIH PADA KECAMATAN MEDAN SUNGGAL KOTA MEDAN DAN KEBUTUHANNYA PADA TAHUN 2064 TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil RAFUAD TORUMUDA SIREGAR 090404034 Dosen Pembimbing Ir. Terunajaya, M.Sc NIP. 195008171984111001 BIDANG STUDI SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSTAS SUMATRA UTARA 2016
ABSTRAK Satu diantara pokok permasalahan di daerah perkotaan dalam hal pengadaan air bersih adalah ketidakseimbangan pelayanan pengadaan air yang tidak merata di berbagai tempat. Sebagaimana terjadi di daerah Kecamatan Medan Sunggal yang pada saat beban puncak, yakni antara jam-jam tertentu pelayanan air bersih dirasa kurang memuaskan. Oleh sebab itu perlu diadakan evaluasi jaringan pipa di daerah tersebut dan proyeksi kebutuhan airnya dengan cara pemodelan menggunakan bantuan software EPANET 2.0. Metode penelitian yang digunakan adalah, terlebih dahulu mengumpulkan data yang dibutuhkan baik primer dan sekunder, kemudian menghitung banyaknya penduduk yang ada di kecamatan medan sunggal dengan menggunakan persamaan geometrik setelah itu ditentukan kebutuhan airnya untuk sektor domestik dan non domestik sampai tahun 2064. 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. Dalam analisa yang dilakukan untuk mencari kebutuhan air bersih Kecamatan Medan Sunggal pada tahun 2064, seluruh proyeksi jumlah pengguna air bersih di sektor domestik dan non domestik dikalikan dengan standard pemakaian yang telah ditetapkan oleh Dirjen Cipta Karya. Untuk analisa hidrolik dengan mengunakan metode Hardy Cross menggunakan rumus koefisien Hanzen William. 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. Jika dibandingkan dengan kapasitas produksi air bersih IPA Sunggal yang sebesar 1.800 l/s maka pasokan air bersih untuk kecamatan medan sunggal masih terbilang aman. Didapat rata-rata selisih perbandingan antara perhitungan menggunakan EPANET 2.0 dan metode Hardy Cross untuk headloss adalah 0.61 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 i
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum.wr.wb. Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah member karunia kesehatan dan kesempatan kepada pebulis untuk menyelesaikan Skripsi ini. Shalawat dan salam kepada Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang telah member keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan Skripsi ini. Penulisan Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik. Adapun judul skripsi yang digunakan adalah : Analisa Sistem Pemipaan Penyediaan Air Bersih Pada Kecamatan Medan Sunggal Kota Medan dan Kebutuhannya Pada Tahun 2064. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Skripsi ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku dosen pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan yang tegas, nasehat yang selalu mendidik, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. ii
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Bapak Ir. Alferido Malik dan Bapak Ivan Indrawan ST,MT selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 6. Teristimewa kedua orang tua saya, serta adik saya Daulay yang telah memberi doa, motivasi, semangat dan nasehat. 7. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (kak Lince, Kak Dewi, Kak Dina, Bang Zul, Bang Edi, Bang Amin dan Mas Bandi). 9. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut disini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. iii
Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Juni 2015 Penulis, ( Rafuad Torumuda Siregar ) 09 0404 034 iv
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR NOTASI... x BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 4 1.3 Batasan Masalah... 4 1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian... 4 1.5 Metode Penelitian... 5 1.6 Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7 2.1 Gambaran Pelayanan Air Bersih Di Kota Medan... 7 2.1.1 Data Cakupan Pelayanan... 8 2.1.2 Data Sistem Kapasitas dan Hidrolis... 9 2.2 PDAM Tirtanadi Cabang Sunggal... 13 2.3 Definisi dan Persyaratan Air Bersih... 14 2.3.1 Definisi Air Bersih... 14 2.3.2 Persyaratan Kualitas... 16 2.3.3 Persyaratan Kuantitas (Debit)... 17 2.3.4 Persyaratan Kontinuitas... 17 2.3.5 Persyaratan Tekanan Air... 18 2.4 Bagian-bagian Sarana Air Bersih... 19 2.5 Model Jaringan Distribusi Air... 26 2.5.1 Pengertian Model Secara Umum... 26 2.5.2 Aliran Fluida... 27 2.5.3 Jaringan Hidrolik... 27 2.5.4 Sistem Perpipaan Sederhana... 28 2.6 EPANET... 32 v
2.6.1 Kemampuan model hidrolis... 33 2.7 Penggunaan dan Kebutuhan Jumlah Air... 34 BAB III METODOLOGI... 38 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian... 38 3.2 Pendekatan Studi... 38 3.3 Metode Analisa Data... 39 3.4 Sumber Data dan Teknik Pengumpulan Data... 41 3.5 Tahapan Penelitian... 42 3.6 Prosedur Penelitian... 42 BAB IV ANALISA DATA... 45 4.1 Proyeksi Kebutuhan Air Bersih Kecamatan Medan Sunggal... 45 4.1.1 Proyeksi Pertumbuhan Penduduk Kecamatan Medan Sunggal... 45 4.1.2 Proyeksi Kebutuhan Air Sektor Domestik... 48 4.1.3 Proyeksi Kebutuhan Air Sektor Non Domestik... 49 4.1.4 Proyeksi Total Kebutuhan Air Bersih di Kecamatan Medan Sunggal.. 53 4.2 Analisis Hidrolis Sistem Jaringan Pipa di Kecamatan Medan Sunggal... 55 4.2.1 Pemilihan Lokasi Analisa Hidrolis Sistem Pemipaan Medan Sunggal 55 4.2.2 Kehilangan Air Pada Sistem Pemipaan Perumahan Graha Sunggal... 57 4.2.3 Analisis Perhitungan Hardy Cross Dengan Rumus Hazem Williams.. 58 4.3 Analisis Jaringan dengan Program EPANET 2.0... 69 4.3.1 Tahapan menggunakan EPANET 2.0... 69 4.3.2 Masukan Data (Input)... 70 4.3.3 Proses Ekesekusi Program... 76 4.3.4 Keluaran Data ( Output )... 77 4.4. Perbandingan metode Hardy Cross dan analisis Program Epanet 2.0... 82 4.4.1 Perbandingan Debit... 82 4.4.2 Perbandingan Headloss (Kehilangan Energi)... 82 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 84 5.1 Kesimpulan... 84 5.2 Saran... 85 DAFTAR PUSTAKA... xii LAMPIRAN... xiii vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Lokasi Kota Medan...7 Gambar 4.2 Lokasi Kecamatan Medan Sunggal...11 Gambar 4.3 Peta Pelayanan PDAM Tirtanadi Cabang Sunggal...12 Gambar 2.1 Denah PDAM Tirtanadi Cabang Sunggal...13 Gambar 2.2 Bak Penampung...19 Gambar 2.3 Bak Penangkap Air...20 Gambar 2.4 Pipa Transmisi...20 Gambar 2.5 Pipa Distribusi...21 Gambar 2.6 Jembatan Pipa...21 Gambar 2.7 Reservoir...22 Gambar 2.8 Water Meter...23 Gambar 2.10 Katup Isolasi...25 Gambar 2.12 Rangkaian Pipa Seri...28 Gambar 2.13 Rangkaian Pipa Paralel...29 Gambar 2.14 Analisis Pipa Bercabang...29 Gambar 2.15 Contoh sistem jaringan pipa...30 Gambar 3.1 Diagram Metodologi Penelitian...44 Gambar 3.2 Jadwal Penelitian...44 Gambar 4.4 Pertumbuhan Penduduk Kec. Medan Sunggal Tahun 2010-2015...46 Gambar 4.5 Grafik Pertumbuhan Penduduk Berdasarkan Metode Geometrik...48 Gambar 4.6 Denah Lokasi Perumahan Graha Sunggal...56 Gambar 4.7 Skema Jaringan pipa Perumahan Graha Sunggal...56 Gambar 4.8 Tapping Perumahan Graha Sunggal Terhadap Pipa Transmisi...57 Gambar 4.9 Penamaan Pipa Perumaha Graha Sunggal...59 Gambar 4.10 Jaringan Pipa Loop Perumahan Graha Sunggal...60 Gambar 4.11 Diagram Alir Analisa Menggunakan EPANET 2.0...69 Gambar 4.12 Tampilan Map Dimensions...72 Gambar 4.13 Tampilan Map Options...72 Gambar 4.14 Latar belakang peta...73 Gambar 4.15 Tampilan ReservoiR...74 vii
Gambar 4.16 Tampilan Junction...75 Gambar 4.17 Tampilan Pipa...76 Gambar 4.18 Visualisasi Jaringan distribusi...77 Gambar 4.19 Tahap Dalam Menampilkan Data Hasil Olahan EPANET 2.0...77 Gambar 4.20 Data Hasil Output EPANET 2.0...78 Gambar 4.21 Menu Browser...80 Gambar 4.22 Peta Headloss Pada Jaringan Pipa Perumahan Graha Sunggal...80 Gambar 4.22 Peta Flow Pada Jaringan Pipa Perumahan Graha Sunggal...81 Gambar 4.22 Peta Velocity Pada Jaringan Pipa Perumahan Graha Sunggal...81 viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Penentuan Tingkat Layanan Air Baku... 35 Tabel 2.2 Kebutuhan Air Non Domestik... 37 Tabel 2.3 Kebutuhan Air Bersih Domestik Kategori Lain... 37 Tabel 4.1 Data Kelurahan pada Kecamatan Medan Sunggal... 45 Tabel 4.2 Jumlah Penduduk Kecamatan Medan Sunggal Kota Medan... 46 Tabel 4.3 Pertumbuhan Aritmatik dan Geometrik penduduk Kecamatan Sunggal... 47 Tabel 4.4 Perkiraan Pertumbuhan Penduduk dari Tahun ketahun... 48 Tabel 4.5 Proyeksi Kebutuhan Air Sektor Domestik Kecamatan Medan Sunggal49 Tabel 4.6 Proyeksi Kebutuhan Air Bersih Untuk Fasilitas Pendidikan... 50 Tabel 4.7 Proyeksi Kebutuhan Air Bersih Untuk Fasilitas Kesehatan... 51 Tabel 4.8 Proyeksi Kebutuhan Air Bersih Untuk Fasilitas Ibadah... 51 Tabel 4.9 Proyeksi Kebutuhan Air Bersih Untuk Fasilitas Umum dan Rekreasi. 52 Tabel 4.10 Proyeksi Kebutuhan Air Bersih Untuk Kegiatan Industri... 53 Tabel 4.11 Total Proyeksi Kebutuhan Air Bersih di Kecamatan Medan Suggal.. 53 Tabel 4.12 Data Umum Pipa Perumahan Graha Sunggal... 56 Tabel 4.13 Data Eksisting Yang Digunakan Untuk Analisa... 64 Tabel 4.14 Perhitungan Hardy Cross Iterasi 1 Kolom 1, 4, 7, 8 & 9 dengan Metode Rumus Hazem William... 65 Tabel 4.15 Perhitungan Hardy Cross Iterasi 1... 67 Tabel 4.16 Perhitungan Hardy Cross Iterasi 2... 67 Tabel 4.17 Perhitungan Hardy Cross Iterasi 3... 68 Tabel 4.18 Data Input Pipa... 71 Tabel 4.19 Data Input Node... 71 Tabel 4.20 Nilai Flow, Velocity, Headloss dan Friction Factor output EPANET 78 Tabel 4.21 Perbandingan Debit Pada Hady Cross dan EPANET... 82 Tabel 4.22 Perbandingan Head Loss Pada Hady Cross dan EPANET... 83 ix
DAFTAR NOTASI g = Percepatan Gravitasi Bumi (m/dtk 2 ) γ = Berat Jenis (kg/m3) hgs = Hilang Tinggi Tekanan Karena Gesekan (m) λ = Koefisien Gesekan (Faktor Gesekan) v = Kekentalan Kinematik Fluida Dalam Ks = Kekasaran Mutlak (mm) Rh = Radius Hidrolik (m) IE = Kemiringan Garis Energi Kst = Koefisien Gerakan Strickler S = Kemiringan Garis Energi Kh = Koefisien Gesekan Hazem Williams hl = Hilang tinggi tekanan disebabkan hilang tinggi tekanan kecil (m) ζ = Koefisien hilang tinggi tekanan tergantung jenis perlengkapan pipa yang dipakai. k = Konstanta Untuk Pipa Q = Debit (liter/detik atau m3/detik) n = Konstanta Numerik V = Kecepatan Cairan dalam Pipa (m/dtk) Ɵ = Diameter (mm) x