5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pertumbuhan Jumlah Penduduk

Proyeksi jumlah penduduk digunakan sebagai dasar untuk menghitung tingkat kebutuhan

air bersih pada masa mendatang. Proyeksi jumlah penduduk di masa mendatang dapat

dilakukan dengan menggunakan beberapa metode yaitu :

1. Metode Eksponensial

2. Metode Aritmatik

3. Metode Geometrik

2.1.1 Metode Eksponensial

Proyeksi jumlah penduduk dengan metode eksponensial menggunakan persamaan

berikut: (Muliakusumah, 2000:255).

nr

n ePP .

0 . (2 - 1)

Dengan :

Pn = jumlah penduduk pada akhir tahun ke-n (jiwa)

P0 = jumlah penduduk pada tahun yang ditinjau (jiwa)

r = angka pertambahan penduduk (%)

n = periode tahun yang ditinjau (tahun)

e = bilangan logaritma natural (2,7182818)

2.1.2 Metode Aritmatik

Proyeksi jumlah penduduk dengan metode aritmatik menggunakan persamaan berikut:

(Muliakusumah, 2000:255).

rnPPn 10 (2 - 2)

Dengan :

Pn = jumlah penduduk pada akhir tahun ke-n (jiwa)

P0 = jumlah penduduk pada tahun yang ditinjau (jiwa)

r = angka pertambahan penduduk per tahun (%)

n = jumlah tahun proyeksi (tahun)

2.1.3 Metode Geometrik

Proyeksi jumlah penduduk dengan metode aritmatik menggunakan persamaan berikut:

(Muliakusumah, 2000:255).

nn rPP 10 (2 - 3)

Dengan :

Pn = jumlah penduduk pada akhir tahun ke-n (jiwa)

6

P0 = jumlah penduduk pada tahun yang ditinjau (jiwa)

r = angka pertambahan penduduk tiap tahun (%)

n = jumlah tahun proyeksi (tahun)

2.2 Uji Kesesuaian Metode Proyeksi

2.2.1. Standar deviasi

Standar deviasi dapat diartikan sebagai niali atau standar yang menunjukkan besar jarak

sebaran terhadap nilai rata-rata. Jadi semakin besar nilai standar deviasi, maka data menjadi

kurang akurat. Berikut merupakan rumusan dari perhitungan standar deviasi (Soewarno,

1995:75).

1

)(1

2

n

XX

S

n

i

i

(2 - 4)

dimana:

S = standar deviasi

Xi = nilai varian (penduduk proyeksi)

X = nilai rata-rata

2.2.2. Koefisien korelasi

Koefisien korelasi merupakan koefisien yang sesuai bila variabel Y dianggap sebagai

dependen terhadap X. Nilai korelasi dapat bervariasi dari -1 melalui nol hingga terbesar

mendekati +1. Semakin besar nilai korelasi (r = +1 atau mendekati 1) maka korelasi antara

dua variabel dapat dikatakan positif dan sangat kuat. Adapun rumusan untuk menentukan

besarnya koefesien korelasi sebagai berikut (Dejan, 1974:301).

2222 YYnXnX

YXXYnr

(2 - 5)

Dengan :

r = koefisien korelasi

X = jumlah penduduk data (jiwa)

Y = jumlah penduduk hasil proyeksi (jiwa)

2.3 Kebutuhan Air Bersih

Kebutuhan air bersih adalah jumlah air yang diperlukan secara wajar untuk keperluan

pokok manusia (domestik) dan kegiatan-kegiatan lainnya yang memerlukan air (non

domestik). Sebuah perencanaan sistem jaringan distribusi air bersih harus berdasarkan pada

standar yang ada dengan mempertimbangkan kondisi yang ada di sekitarnya seperti

7

perkembangan daerah, kondisi daerah dan penduduknya. Dengan demikian dapat dilakukan

perencanaan yang mendekati besarnya tingkat kebutuhan air bersih sehari-hari ditambah

dengan faktor kehilangan air. Secara umum, kehilangan air atau kebocoran yang terjadi pada

suatu system jaringan distribusi air bersih dapat dibedakan menjadi dua factor (DPUD

Jenderal Cipta Karya Direktorat Air Bersih, 1987 : 158) yaitu :

1.Kehilangan air akibat faktor teknis

Adanya lubang atau celah pada pipa dan sambungan.

Pipa pada jaringan distribusi pecah.

Meter yang dipasang pada pipa konsumen kurang baik.

Kehilangan air pada instalasi pengolahan.

Pemasangan pipa di rumah konsumen yang kurang baik

2.Kehilangan air akibat faktor non teknis

Kesalahan membaca meter air

Kesalahan pencatatan hasil pembacaan meter air

Kesalahan pemindahan atau pembuatan rekening air

Angka yang ditunjukkan oleh meter air berkurang akibat adanya aliran udara

pada pipa distribusi ke rumah konsumen melalui meter air tersebut.

2.3.1 Fluktuasi Kebutuhan Air Bersih

Besarnya pemakaian air oleh masyarakat pada sistem jaringan distribusi air bersih

tidak berlangsung konstan tetapi terjadi fluktuasi antara satu jam dengan jam yang lainnya,

begitu pula dengan satu hari dengan hari lainnya. Fluktuasi yang terjadi tergantung pada

suatu aktivitas penggunaan air dalam keseharian oleh masyarakat.

Adapun kriteria tingkat kebutuhan air pada masyarakat dapat digolongkan sebagai

berikut :

1. Kebutuhan air rata-rata, yaitu penjumlahan kebutuhan total (domestik dan non domestik)

ditambah dengan kehilangan air.

2. Kebutuhan harian maksimum, yaitu kebutuhan air terbesar dari kebutuhan rata-rata harian

dalam satu minggu.

3. Kebutuhan air pada jam puncak, yaitu pemakaian air tertinggi pada jam-jam tertentu

selama periode satu hari.

Untuk perhitungan kebutuhan pada hari tertentu serta pada jam puncak, PDAM Kota

Malang menggunakan pendekatan angka koefisien sebagai berikut (Pedoman/Petunjuk

Teknik dan Manual Bagian: 6 (Volume IV, V & VI) Air Minum Perkotaan, 2002 ):

- Kebutuhan harian maksimum = 1,15 x kebutuhan air rata-rata (2- 1)

8

- Kebutuhan jam puncak = 1,56 x kebutuhan air rata-rata (2-2)

Gambar 2. 1 Grafik Fluktuasi Load Factor Pemakaian Air Bersih Harian

Sumber : DPUD Jendral Cipta Karya Direktorat Air Bersih

Berdasarkan grafik fluktuasi load factor kebutuhan air bersih dari DPUD Jendral

Cipta Karya Direktorat Air Bersih didapatkan nilai sebagai berikut :

Tabel 2. 1 Faktor Pengali (Load Factor) Terhadap Kebutuhan Air Bersih

Jam 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Load Factor 0.3 0.37 0.45 0.64 1.15 1.4 1.53 1.56 1.41 1.38 1.27 1.2

Jam 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Load Factor 1.14 1.17 1.18 1.22 1.31 1.38 1.25 0.98 0.62 0.45 0.37 0.25

(Pedoman/Petunjuk Teknik dan Manual Bagian: 6 (Volume IV, V & VI) Air Minum Perkotaan, 2002)

2.3.2 Kebutuhan Domestik

Kebutuhan Domestik adalah kebutuhan air bersih yang digunakan untuk keperluan

rumah tangga dan sambungan kran umum. Penggunaan air bersih oleh konsumen rumah

tangga tidak hanya terbatas untuk memasak dan mandi saja, namun juga hampir untuk setiap

aktivitas yang memerlukan air.

2.3.3 Kebutuhan Non Domestik

Kebutuhan non domestik adalah kebutuhan air bersih selain untuk keperluan rumah

tangga dan sambungan kran umum, seperti penyediaan air bersih untuk perkantoran,

perdagangan serta fasilitas sosial seperti tempat ibadah, sekolah, hotel, puskesmas, militer,

serta pelayanan jasa umum lainnya.

9

Tabel 2. 2. Nilai Kebutuhan Air Bersih untuk Bangunan Tempat Tinggal

Kategori Kota Keterangan Jumlah Penduduk Kebutuhan Air Bersih

(l/org/hari)

Kategori I Kota Metropolitan > 1.000.000 190

Kategori II Kota Besar 500.000 s.d 1.000.000 170

Kategori III Kota Sedang 100.000 s.d 500.000 150

Kategori IV Kota Kecil 20.000 s.d 100.000 130

Kategori V Desa 10.000 s.d 20.000 100

Kategori VI Desa Kecil 3.000 s.d 10.000 60

Sumber: DPUD Jendral Cipta Karya Direktorat Air Bersih

2.3.4 Kehilangan Air

Kehilangan air merupakan kehilangan air pada pipa distribusi dan tidak termasuk dalam

katagori pemakaian air, akan tetapi dalam perencanaannya besarnya angka kehilangan air

harus diperhitungkan. Faktor kehilangan air dibedakan menjadi dua, yaitu :

1.Kehilangan air akibat faktor teknis

Adanya lubang atau celah pada pipa atau pada sambungan.

Pipa pada jaringan distribusi pecah.

Meter yang dipasang pada pipa konsumen kurang baik.

Kehilangan air pada instalasi pengolahan.

Pemasangan perpipaan yang kurang baik.

2.Kehilangan air akibat faktor non teknis

Kesalahan membaca meter teknis

Kesalahan dalam penjumlahan atau pengurangan data

Kesalahan pencatatan hasil pembacaan meter air

Pencurian air atau pemasangan sambungan air

2.3.5 Rencana Alokasi Air bersih

Berdasarkan Peraturan Menteri Pekerjaan Umum nomor 18/PRT/M/2007 tentang

Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum Lampiran I, maka

perencanaan kebutuhan air bersih dapat dihitung sebagai berikut:

Tabel 2.3 Kriteria Pemakaian Air bersih

No. Parameter Kota

Metro Besar Sedang Kecil

1 Kebutuhan Domestik (tingkat pemakaian air) :

Sambungan Rumah (liter/orang/hari) 190 170 150 130

Kran Umum (liter/orang/hari) 30 30 30 30

2 Kebutuhan Non domestik :

Industri (liter/detik/hektar)

10

- Berat 0,5 - 1,00

- Sedang 0,25 - 0,50

- Ringan 0,15 - 0,25

Komersial (liter/detik/hektar)

- Pasar 0,10 - 1,00

- Rumah Makan (liter/unit/hari) 15

- Hotel (liter/kamar/hari)

Lokal 400

Internasional 1000

Sosial dan Institusi

- Sekolah (liter/siswa/hari) 15

- Rumah Sakit (m3/unit/hari) -

- Puskesmas (liter/hari) 400

3 Kebutuhan Air Rata-rata Kebutuhan domestik + non domestik

4 Kebutuhan Air Maksimum Kebutuhan rata-rata x 1,15 -1,2

(faktor kehilangan jam maksimum)

5 Kehilangan Air 25% x Kebutuhan rata-rata

Kota Metro dan Besar

Kota Sedang dan Kecil 30% x Kebutuhan rata-rata

6 Kebutuhan Jam Puncak Kebutuhan rata-rata x Faktor jam

puncak (165% - 200%)

Sumber : Departemen Pekerjaan Umum Ditjen Cipta Karya Direktorat Air Bersih (1994 : 38)

Kebutuhan air bersih domestik berdasarkan jumlah proyeksi penduduk dan tingkat pemakaian

per orang per hari.

1. Kebutuhan air non domestik diperhitungkan sebesar 15 % dari kebutuhan domestik.

2. Kehilangan air diperhitungkan sebesar 15 % dari total kebutuhan domestik dan non

domestik

3. Kebutuhan hari maksimum, diperhitungkan sebesar 1,15 kebutuhan air total.

Faktor perkalian tersebut diambil untuk mengimbangi kebocoran pipa.

4. Kebutuhan jam puncak, diperhitungkan sebesar 1,56 kebutuhan air total.

Kebutuhan ini merupakan kebutuhan puncak di mana akan terjadi laju maksimum

pada sistem distribusi air. Angka ini penting untuk menentukan ukuran pipa dan

sistem distribusi yang akan direncanakan.

Selanjutnya kebutuhan air bersih penduduk dapat dirumuskan sebagai berikut :

Keb. Total = Kebutuhan Domestik + Kebutuhan non domestik + kehilangan air

2.4 Hidraulika Aliran pada Jaringan Pipa

2.4.1 Kecepatan Aliran

Kecepatan aliran dalam pipa yang diijinkan adalah 0,3 – 6 m/det, dimana hal ini akan

disesuaikan dengan kondisi setempat mengenai kemiringan lahan maupun adanya

penambahan tekanan dari adanya pemompaan. Kecepatan tidak boleh terlalu kecil sebab

11

dapat menyebabkan endapan dalam pipa tidak terdorong, selain itu juga diameter pipa jadi

berkurang karena adanya endapan itu, dan itu akan membebani biaya perawatan. Sebaliknya,

jika kecepatan aliran terlalu tinggi, maka akan berakibat korosi pada pipa dan juga menambah

nilai headloss yang berakibat elevasi reservoirnya harus tinggi. Untuk menghitung kecepatan

digunakan rumus sebagai berikut :

VAQ . (2 - 6)

VDQ ...4

1 2 (2 - 7)

Dimana :

Q : debit aliran (m3/det) V : kecepatan aliran (m/det)

A : luas basah (m2) D : diameter pipa (m)

2.4.2 Hukum Bernoulli

Air pada pipa selalu mengalir dari tempat yang memiliki tinggi energi yang lebih

besar ke tempat yang memiliki energi yang lebih kecil. Hal tersebut dikenal dengan prinsip

Bernoulli.

Hukum Bernoulli menyatakan bahwa tinggi energi total pada sebuah penampang pipa

adalah jumlah energi kecepatan, energi tekanan dan energi ketinggian yang dapat ditulis

sebagai berikut :

ETot = Energi ketinggian + Energi kecepatan + Energi tekanan

ETot = w

p

g

Vh

2

2

(2 - 8)

Menurut teori Kekekalan Energi dari hukum Bernoulli apabila tidak ada energi yang

lolos atau diterima antara dua titik dalam satu sistem tertutup, maka energi totalnya tetap

konstan. Hal tersebut dapat dijelaskan pada gambar 2.2. berikut :

HGL

EGLV1

2

2g

a

P1

V2

2

2g

P 2

a

b b

V1

V2h1

h 2

h L

Gambar 2.2 Diagram Energi dan Garis Tekanan

Sumber : Priyantoro (1991:7)

12

Hukum Kekekalan Bernoulli pada Gambar 2.2. dapat ditulis sebagai berikut

(Priyantoro, 1991 : 8) :

(2 – 9)

Dengan :

γ

p1 , γ

p 2 = tinggi tekan di titik 1 dan 2 (m)

2g

v2

1 , 2g

v2

2 = tinggi energi di titik 1 dan 2 (m)

P1, P2 = tekanan di titik 1 dan 2 (kg/m2)

w = berat jenis air (kg/m3)

v1, v2 = kecepatan aliran di titik 1 dan 2 (m/det)

g = percepatan gravitasi (m/det2)

h1, h2 = tinggi elevasi di titik 1 dan 2 dari garis yang ditinjau (m)

hL = kehilangan tinggi tekan dalam pipa (m)

Pada gambar di atas, terlihat garis yang menunjukkan besarnya tinggi tekan air pada

titik tinjauan yang dinamakan garis gradien hidrolis atau garis kemiringan hidrolis. Jarak

vertikal antara pipa dengan gradien hidrolis menunjukkan tekanan yang terjadi dalam pipa.

Perbedaan ketinggian antara titik 1 dan 2 merupakan kehilangan energi yang terjadi

sepanjang penampang 1 dan 2.

2.4.3 Hukum Kontinuitas

Air yang mengalir dalam suatu pipa secara terus menerus yang mempunyai luas

penampang dan kecepatan akan memiliki debit yang sama pada setiap penampangnya. Dalam

persamaan hukum kontinuitas dinyatakan bahwa debit yang masuk ke dalam pipa sama

dengan debit yang keluar.

Q

V

1

1

A1

1

2

Q

V

2

2

A2

Gambar 2.3 Aliran dengan Penampang Pipa yang Berbeda

Sumber : Triatmodjo (1996:137)

L 2

2

2 2

2 1

1 1 h

2g v

γ P

h 2g v

γ p

h

13

Sehingga dapat dituliskan persamaan:

A1.V1 = A2.V2 (2 - 10)

atau,

Q = A.V = konstan (2 - 11)

dengan :

Q1, Q2 = debit pada potongan 1 dan 2 (m3/det)

V1, V2 = kecepatan pada potongan 1 dan 2 (m/det)

A1, A2 = luas penampang pada potongan 1 dan 2 (m2)

Pada aliran percabangan pipa juga berlaku hukum kontinuitas dimana debit yang masuk

pada suatu pipa sama dengan debit yang keluar pipa. Hal tersebut diilustrasikan sebagai

berikut :

V1Q 1

A1

V 2

Q 2

A 2

V3Q 3

A3

1

2

3

Gambar 2.4 Persamaan Kontinuitas pada Pipa Bercabang

Sumber Triatmodjo (1996 : 137)

Sedangkan hukum kontinuitas pada pipa bercabang dapat diuraikan sebagai berikut

(Triatmodjo, 1996 : 137) :

Q1= Q2 + Q3

Atau

A1.V1 = (A2.V2) + (A3.V3) (2 - 12)

dengan :

Q1, Q2, Q3 = debit pada potongan 1, 2 dan 3 (m3/det)

V1, V2, V3 = kecepatan pada potongan 1, 2 dan 3 (m/det)

A1, A2, A3 = luas penampang pada potongan 1, 2 dan 3 (m2)

2.4.4 Kehilangan Tinggi Tekan (Head Loss)

2.4.4.1 Kehilangan Tinggi Tekan Mayor (Major Losses)

Fluida yang mengalir di dalam pipa akan mengalami tegangan geser dan gradien

kecepatan pada seluruh medan. Tegangan geser tersebut akan menyebabkan terjadinya

kehilangan tenaga selama pengaliran (Triatmodjo 2003:25). Tegangan geser yang terjadi

pada dinding pipa merupakan penyebab utama menurunnya garis energi pada suatu aliran

(major losses) selain bergantung pada jenis pipa. Ada beberapa teori untuk menghitung

14

besarnya kehilangan tinggi tekan mayor, tetapi dalam kajian ini digunakan persamaan Hazen-

Williams sebagai berikut: (Priyantoro 1991 : 21).

54,063,0 ...85,0 SRCV hw (2 – 13)

dimana :

Q = debit aliran pada pipa (m3/det)

V = kecepatan pada pipa (m/det)

0.85 = konstanta

Chw = koefisien kekasaran Hazen-Williams

A = Luas penampang aliran (m2)

R = Jari-jari hidrolis (m)

= πD

D 41

P

A 2

R = D / 4

S = kemiringan garis energi (m/m)

= fh / L

Untuk Q = V / A, didapat persamaan kehilangan tinggi tekan mayor menurut Hazen-

Williams sebesar (Webber 1971 : 121) :

85,1.Qkh f (2 – 14)

k 87,485,1

.

7,10

DC

L

hw

(2 – 15)

Dengan :

fh = kehilangan tinggi tekan mayor (m) Chw = koefisien kekasaran Hazen-Williams

k = koefisien karakteristik pipa D = Diameter pipa (m)

Q = debit aliran pada pipa (m3/det) L = panjang pipa (m)

Tabel 2.4 Koefisien Kekasaran Pipa Menurut Hazen-Williams

Jenis Pipa Nilai Koefisien

Hazen-Williams (Chw)

PVC 140 - 150

Pipa Asbes 120 -150

Pipa berlapis semen 100 - 140

Pipa besi digalvani 100 - 120

Cast iron 90 - 125 Sumber : DPUD Jenderal Cipta Karya Direktorat Air Bersih (1987 : 8 dari 14)

15

2.4.4.2 Kehilangan Tinggi Tekan Minor (Minor Losses)

Faktor lain yang juga ikut menambah besarnya kehilangan tinggi tekan pada suatu

aliran adalah kehilangan tinggi tekan minor. Kehilangan tinggi tekan minor ini disebabkan

oleh adanya perubahan mendadak dari ukuran penampang pipa yang menyebabkan

turbulensi, belokan-belokan, adanya katup dan berbagai jenis sambungan. Kehilangan tinggi

tekan minor semakin besar bila terjadi perlambatan kecepatan aliran di dalam pipa

dibandingkan peningkatan kecepatan akibat terjadi pusaran arus yang ditimbulkan oleh

pemisahan aliran dari bidang batas pipa. Untuk jaringan pipa sederhana, kehilangan tinggi

tekan minor ini tidak boleh diabaikan karena nilainya cukup berpengaruh. Namun untuk pipa-

pipa yang panjang atau L/D>>1000, kehilangan tinggi tekan minor ini dapat diabaikan

(Priyantoro, 1991 : 37).

Kehilangan energi ditempat-tempat tersebut disebut sebagai kehilangan energi

minor. Tidak menutup kemungkinan kehilangan energi minor dapat berpengaruh lebih besar

daripada mayor. Dengan demikian kehilangan energi minor juga harus diperhatikan dan dapat

ditulis sebagai berikut (Triatmodjo, 2008: 109):

gA

Qkh f 22

(2 - 16)

Atau

g

vkh f

2

2

(2 - 17)

dengan:

hf = kehilangan energi minor (m)

v = kecepatan aliran (m/detik)

g = percepatan gravitasi (m/detik2)

k = koefisien kehilangan energi minor

Koefisien k sangat bervariasi tergantung dari bentuk fisik saluran, bisa dikarenakan

belokan, pengecilan, katup, dan sebagainya. Oleh karena itu Triatmodjo (2008 : 110) sudah

memberikan range dari setiap parameter k itu tentu saja angka yang ditujukan masih berupa

pendekatan dikarenakan harga k masih bergantung juga dari bahan, umur, pembuatan fitting,

dan faktor manusia.

16

Tabel 2.5 Koefisien Kehilangan Tinggi Tekan Berdasarkan Perubahan Bentuk Pipa (k)

Jenis Perubahan Bentuk

Pipa

k Jenis Perubahan

Bentuk Pipa

k

Inlet

Bell mounth

Rounded

Sharp Edged

Projecting

Pengecilan Tiba-tiba

D2/D1 = 0,80

D2/D1 = 0,50

D2/D1 = 0,20

Pengecilan Mengerucut

D2/D1 = 0,80

D2/D1 = 0,50

D2/D1 = 0,20

Pembesaran Tiba-tiba

D2/D1 = 0,80

D2/D1 = 0,50

D2/D1 = 0,20

Pembesaran Mengerucut

D2/D1 = 0,80

D2/D1 = 0,50

D2/D1 = 0,20

0,03 – 0,05

0,12-0,25

0,50

0,80

0,18

0,37

0,49

0,05

0,07

0,08

0,16

0,57

0,92

0,03

0,08

0,13

Belokan 90o

R/D = 4

R/D = 2

R/D = 1

Belokan Tertentu

θ = 15o

θ = 30o

θ = 45o

θ = 60o

θ = 90o

T (Tee)

Aliran searah

Aliran bercabang

Persilangan

Aliran searah

Aliran bercabang

45o Wye

Aliran searah

Aliran bercabang

0,16-0,18

0,19-0,25

0,35-0,40

0,05

0,10

0,20

0,35

0,80

0,03-0,04

0,75-1,80

0,50

0,75

0,30

0,50

Sumber : Haestad, 2001

2.5 Area Bermeter (District Metered Area atau DMA)

District Metered Area merupakan sebuah area dalam sistem distribusi yang pada

umumnya dibangun dari penutupan katub sehingga terisolasi sempurna, dimana air yang

masuk dan keluar dari area diukur melalui meter induk.

Prinsip utama dalam pemanfaatan DMA adalah menggunakan aliran untuk

menentukan tingkat kehilangan air pada satu wilayah tertentu. Apabila tingkat kehilangan air

bisa ditentukan, maka menemukan dan memperbaiki kebocoran dalam DMA mudah

dilaksanakan.

17

2.5.1.1 Desain Kriteria DMA

Faktor-faktor yang harus diperhitungkan dalam mendesain suatu DMA agar dicapai

hasil yang optimal adalah :

1. Target atau tingkat kebocoran yang ingin dicapai.

2. Ukuran.

3. Tipe Bangunan.

4. Variasi ketinggian tanah.

5. Pertimbangan kualitas air.

6. Tekanan.

7. Jumlah valve yang harus ditutup.

8. Jumlah meter induk DMA.

9. Kondisi infrastruktur.

Wilayah geografis DMA tidak terlalu luas sehinnga memudahkan pemantauan.

Jumlah sambungan ideal antara 500-2000, semakin kecil ukuran DMA semakin mahal

biayanya karena semakin banyak meter air dan valve yang harus dipasang. Tetapi

keuntungannya, semakin mudah untuk mendeteksi dan memperbaiki kebocoran di area yang

lebih kecil

Pembuatan DMA menyebabkan lebih banyak ujung pipa mati akibat ditutup dengan

valve atau diputus pipanya. Biasanya akan menurunkan kualitas air karena terjadi endapan,

terutama di awal-awal opresional DMA. Hal ini dapat diatasi dengan lebih sering melakukan

penggelontoran/pengurasan (flushing) jaringan distribusi.

Dalam merencanakan DMA sebaiknya mempertimbangkan dan memahami tekanan

dalam jaringan distribusi. Tekanan yang semula terlalu rendah dalam tahap awal

pengoprasian mungkin akan mengakibatkan tekanan lebih rendah lagi, apabila dibuat DMA.

Namun dengan perbaikan-perbaikan kebocoran pipa, tekanan akan kembali meningkat.

Sebagai pemutus hubungan antara satu jaringan DMA dengan jaringan lain, penggunaan

valve lebih dianjurkan daripada pemutusan pipa, supaya lebih mudah dilakukan perubahan

apabila dalam perkembangannya batasan DMA harus disesuaikan. Batas DMA tidak perlu

terlalu kaku, sehingga mudah untuk disesuaikan saat diperlukan perubahan.

Jumlah meter induk DMA yang digunakan sebaiknya dibatasi seminimal mungkin.

Semakin banyak materi induk yang digunakan, semakin rumit oprasi DMA. Kondisi

infrastrktur yang baik, kualitas bahan (pipa dan perlengkapanya) dan cara pemasangan yang

baik, tentu lebih memudahkan dalam membangun dan mengoprerasikan DMA. Kondisi

infrastruktur yang buruk akan mengakibatkan pendeteksian dan perbaikan yang melelahkan.

18

Demikian pula apabila meter pelanggan tidak akurat karena terlalu tua akan mengakibatkan

kesalahan dalam analisis.

2.5.2 Perencanaan DMA

DMA pada satu sistem penyediaan air minum berbeda dengan sistem penyediaan air

minum yang lain. Umumnya perencanaan dimulai dari pipa induk lalu menuju kearah pipa

lain yang lebih kecil. Tujuannya adalah sedapat mungkin memisahkan suatu DMA dari pipa

induk, jadi pengendalian tanpa dampak yang berarti pada sistem secara keseluruhan.

Prinsip pendekatan pembentukan DMA adalah :

1. Pembagian jaringan perpipaan distribusi menjadi zona hidrolik yang lebih kecil.

2. Pengukuran tekanan dan aliran secara berkelanjutan untuk mengetahui kebocoran

pipa dan memperbaikinya.

Manfaat yang dapat diperoleh dengan pembentukan DMA antara lain :

1. Untuk prioritasisasi kegiatan deteksi kebocoran.

2. Pengaturan tekanan yang ideal.

3. Pengendalian kehilangan air sekaligus berguna untuk perbaikan kualitas air dan

pelayanan

DMA harus dipandang sebagai bagian sistem yang besar dalam konteks saat ini

maupun pada masa yang akan datang, untuk memonitor aliran dari sumber (pengelolaan air).

Sistem dibagi dalam beberapa sektor, setiap sektor dianalisis secara terpisah kehilangan

airnya dengan menggunakan neraca air. Dari analisis ini bisa diketahui sektor mana saja yang

paling memiliki kehilangan air yang tinggi, sehingga bisa dibuat prioritas awal pembentukan

DMA. Batas-batas sektor atau DMA sebaiknya menggunakan batas alami, seperti sungai,

jalan raya, rel kereta api dan lain sebagainya untuk mengurangi katup yang harus ditutup.

Pengendalian tekanan saat ini merupakan cara yang paling efektif dalam pengelolaan

kebocoran, sehingga harus dipertimbangkan dari awal saat merencanakan DMA, karena :

1. Mengurangi tingkat kebocoran.

2. Mengurangi resiko kebocoran baru terjadi ketika perbaikan pipa yang bocor sedang

dilakukan.

3. Memperpanjang usia jaringan perpipaan.

Data awal yang diperlukan dalam merencanakan DMA adalah :

1. Gambar nyata jaringan perpipaan, terutama untuk zona DMA tersebut.

2. Jumlah pelanggan.

3. Jumlah konsumsi air atau penjualan air.

19

4. Jumlah sambungan aktif dan diputus, dimana pipa dinas masih terpasang.

5. Rincian biaya produksi.

6. Rincian biaya oprasional.

7. Kehilangan air 5 tahun terakhir.

8. Target kehilangan air 5 tahun kedepan (bila ada).

9. Data dasar untuk penyusunan neraca air.

Setelah data awal terkumpul, maka survey calon lokasi DMA. Data yang

dikumpulkan khusus untuk calon DMA yaitu :

1. Jumlah sambungan di lokasi DMA antara 500-2000 sambungan.

2. Titik inlet (diusahakan single inlet).

3. Kelengkapan yang ada (meter air, valve, dll).

4. Karakteristik pelanggan di DMA.

5. Kondisi topografi.

6. Analisis kemungkinan dilakuakan lokalisir sumber kebocoran fisik.

2.6 Komponen pada Jaringan Distribusi Air Bersih

Suatu jaringan distribusi air bersih umumnya memiliki fasilitas perpipaan, pompa,

katub dan meter air. Fungsi utama jaringan distribusi air minum adalah mengirimkan debit

penyediaan air yang dibutuhkan ke semua bagian dari daerah layanan dengan tingkat tekanan

yang layak.

2.6.1 Pipa

Pada suatu sistem jaringan distribusi air bersih, pipa merupakan komponen yang

utama. Dalam pelayanan penyediaan air bersih lebih banyak digunakan pipa bertekanan

karena lebih sedikit kemungkinan tercemar dan biayanya lebih murah dibandingkan

menggunakan saluran terbuka atau talang.

2.6.1.1 Jenis Pipa

Dalam studi perencanaan ini pipa yang dipakai untuk sistem jaringan distribusi air

adalah : Pipa Polyethyline (PE), merupakan pipa plastik berwarna hitam dan fleksibel. Desain

tangguh pipa PE menghasilkan pipa yang memiliki kekuatan maksimum dan menghasilkan

aliran yang optimum, sehingga menjadikan pipa ini sebagai pilihan yang baik untuk

kebutuhan distribusi air minum yang besar dan kebutuhan drainase.

Pipa PE terbuat dari bahan PERT (Polyethyline of Raised Temperature). Tersedia dalam

beberapa ukuran 6m, 10m, 12m per batang dengan diameter 6”, 4”, 3”, 2”, 1.5”, 1”, 3/4”.

20

Gambar 2.5. Pipa Polyethyline (PE) Sumber : hdpe100.blog.com

Tabel 2.6. Karakteristik dan Keuntungan Pipa Polyethyline (PE)

Karakteristik Keuntungan

Memiliki fleksibilitas tinggi (kekuatan

tensil > 22 mPa dan elasitias >700%)

Memiliki kemampuan menahan benturan

(impact Strength)

Memiliki ketahanan terhadap temperatur

remdah bahkan temperature air beku

Ringan (mengapung di air) dengan

densitas = 0.940 gr/cm3, sehingga mudah

dalam penanganan dan transportasi

Tahan terhadap korosi dan abrasi

Sangat disarankan untuk distribusi air

minum (ramah lingkungan)

Umur relatif panjang, 50 tahun

Memiliki koefisien kekasaran 140 yang

termasuk halus dan sangat baik untuk

mengurangi headloss gradient

Dapat mengalirkan air dalam pipa sampai

kecepatan 5,5 m/dt

Kemiringan garis hidrolis (headloss

gradient) sampai 25 m/km

Kuat terhadap beban berat

Tahan panas hingga 95 C

dan temperatur rendah

Mudah dalam pemasangan

Ekonomis

Tahan terhadap bahan kimia

dan abrasi

Memiliki fleksibilitas tinggi

sehingga tahan terhadap

gempa bumi

21

2.6.2 Sarana Penunjang

Pipa yang bisa digunakan dalam distribusi air minum harus dilengkapi dengan alat

bantu agar bisa berfungsi dengan baik, seperti :

1. Sambungan antar pipa :

Giboult Joint

Giboult Joint adalah salah satu aksesoeris sambungan pipa PDM yang berfungsi sebagai

penutup kebocoran saluran pipa saluran air bersih.

Gambar 2.6. Flange Joint Sumber : http://jualalatperpamsi.blogspot.com

Increaser dan Reducer

Increaser digunakan untuk menyambung pipa dari diameter kecil ke pipa yang

berdiameter lebih besar. Sedangkan reducer digunakan untuk menyambung pipa dari

diameter besar ke diameter yang lebih kecil.

Gambar 2.7. Increaser Gambar 2.8 Reducer Sumber : www.beritaiptek.com Sumber : www.alibaba.com

Perlengkapan “T”

Untuk pipa sekunder dipasang tegak lurus (90o) pada pipa primer berbentuk T. Pada

ujung-ujungnya perlengkapan dapat terdiri dari kombinasi spigot, socket dan flens.

Gambar 2.9. Sambungan T Sumber : www.minhaipipe-fitting.com

22

Belokan (bend/elbow/knee)

Belokan (Bend) digunakan untuk mengubah arah dari lurus dengan sudut perubahan

standar yang merupakan sudut dari belokan tersebut. Besar belokan standar di bawah

90º biasa disebut elbow dan belokan 90o biasa disebut knee.

Gambar 2.10. Belokan 450 Sumber : www.fandisc.com

2. Katup (valve)

FCV (Flow Control Valve) atau katup pengatur aliran.

Digunakan untuk membatasi aliran maksimum rata-rata yang melalui katup dari hulu ke

hilir. Dimaksudkan untuk melindungi suatu komponen tertentu yang letaknya di hilir

agar tidak rusak akibat lairan yang terlalu besar.

Gambar 2.11. Katup Pengatur Aliran Sumber : www.proces-controls.com

GPV (General Purpose Valve) atau katup biasa.

Katup biasa (GPV) dapat digunakan untuk menyatakan sebuah ikatan jika hubungan

antara aliran dan kehilangan tinggi dapat disediakan oleh penggunaan, sebagai

pengganti dari salah satu rumus standar hidrolika.

Gambar 2.12. Katup Biasa Sumber : www.snap-tite.com

23

Air Relief Valve/BR (Katup Udara)

Katup udara dipasang pada jaringan pipa transmisi pada bagian elevasi tertinggi

misalnya pada jembatan – jembatan pipa dimaksudkan guna membuang udara yang ada

di dalam pipa hal ini guna menjamin kelancaran aliran air. Katup udara ini yang umum

digunakan adalah model tunggal dan model ganda yang biasa dikenal dengan nama air

vent valve.

Gambar 2.13. Katup Udara Sumber : www.woojini.com

3. Meter Air

Meter air digunakan untuk mengetahui debit atau jumlah aliran yang mengalir dalam

pipa. Salah satu manfaat penggunaan meter air pada sistem jaringan penyediaan air bersih

adalah untuk mengetahui jumlah air yang mengalir ke konsumen.

Gambar 2.14. Meter Air Sumber : www.beritaiptek.com

4. Hydrant

Hydrant berfungsi sebagai pengambilan air oleh Dinas Pemadam Kebakaran sebagai

pemadam api/kebakaran di tempat yang terdekat dengan letak hydrant tersebut.

Sedangkan oleh PDAM hydrant digunakan sebagai pembuang udara sekaligus penguras

air.

Gambar 2.15. Hydrant Sumber : www.hardwarestore.com

24

2.6.2 Pompa

Pompa adalah perangkat yang mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga hidrolis

(linsley II,1996 :17) penggunaan pompa mampu memberikan tambahan tekanan dalam

suatu sistem jaringan distribusi air bersih. Dengan adanya pompa tinggi tekanan yang

berkurang dapat dinaikkan kembali sehingga sistem dapat mengalirkan air ketempat

pelayanan yang lebih tinggi dan jauh. Sehingga dalam operasinya pompa harus dapat

memenuhi tinggi tekan yang dibutuhkan sistem. Apabila sebelum pompa dipasang telah ada

aliran, maka pompa dapat digunakan untuk menambah kapasitas debitnya.

Pompa dapat dipasang secara seri atau pararel. Pada pemasangan seri, debit yang

dihasilkan sama dengan satu unit pompa saja, namun tinggi tekan menjadi dua kali lipat.

Sedangkan pada pemasangan secar pararel debit yang dihasilkan dua kali lipat, namun tinggi

tekannya sama dengan satu unit pompa.

Pompa 1 Pompa1 Pompa2

Pompa 2

(a) (b)

Q 2Q Q

Gambar 2.16. (a) Pemasangan pompa pararel dan (b) secara seri Sumber: Sularso, 2006 : 94

Dalam hal pemilihan pompa untuk suatu maksud tertentu terlebih dahulu harus

diketahui kapasitas aliran, head total pompa, jenis aliran yang akan dipompa dan kondisi

pemasangannya. Selain itu agar pompa dapat bekerja tanpa menaglami kavitasi, maka perlu

ditaksir berapa tekanan minimum yang tersedia pada sisi masuk pompa yang terpasang pada

instalasinya. (Sularso, 2000 : 13)

Karakteristik pompa ditunjukkan oleh debit yang dihasilkan pada berbagai variasi

tinggi tekan (head). Kapasitas pompa merupakan debit dan tinggi tekan hasil pemompaan

yang diperoleh pada efisiensi pompa akan berkurang. Besarnya tinggi tekan sistem, yaitu

tinggi tekan yang diperoleh untuk mengalirkan air melalui sistem pipa adalah sama dengan

tinggi tekan untuk mengatasi kehilangan akibat gesekan ditambah tinggi tekan statis dari

2H

H H

25

sistem. Titik perpotongan antara kurva karakteristik sistem merupakan titik kerja dari pompa

dan sistem pada titik ini tinggi tekan yang dapat diperlukan oleh sistem sama dengan tinggi

tekan yang dapat diberikan oleh pompa pada aliran yag sama. Kurva mengenai kurva head-

kapasitas dari pompa dan sistem disajikan pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.17. Kurva Head-Kapasitas dari Pompa (P) dan Sistem (S) Sumber: Sularso, 2000 : 91

2.6.3 Tandon (Water Tank)

Tandon merupakan komponen dari sistem jaringan distribusi air bersih yang

memiliki fungsi menampung dan menyimpan air untuk digunakan pada kondisi tertentu.

Pengisian tampungan tandon dilakukan apabila kebutuhan air bersih tidak mencapai puncak

atau menurun. Disamping fungsi untuk memenuhi fluktuasi permintaan pada keadaan darurat,

tandon juga berfungsi meratakan tekanan untuk operasi.

Gambar 2.18. Water Tank Sumber : http://www.oakharbor.org

2.6.4 Titik Simpul (Junction)

Titik simpul merupakan titik-titik pada sistem jaringan pipa dimana air akan masuk

dan keluar dari jaringan melalui titik terebut, sedangkan yang dimaksud dengan titik simpul

persimpangan adalah titik simpul yang merupakan penghubung dua pipa atau lebih. Titik

simpul mempunyai kondisi tetap jika tekanan dan elevasi tetap.

2.6.5 Penghubung (link)

Penghubung adalah elemen yang menghubungkan titik-titik simpul dimana bagian

awal dan akhir dari link merupakan titik simpul itu sendiri. Penghubung dapat berupa pipa

maupun katup.

26

2.7 Mekanisme Pengaliran dalam Pipa

2.7.1 Sistem Pipa

Sistem pemipaan berfungsi untuk mengalirkan zat cair dari satu tempat ke tempat

yang lain. Aliran terjadi karena adanya perbedaan tinggi tekanan di kedua tempat, yang bisa

terjadi karena adanya perbedaan elevasi muka air atau karena digunakannya pompa.

Beberapa contoh sistem pemipaan adalah pengaliran minyak antar kota/daerah, pipa

pembawa dan pipa pesat dari waduk ke turbin pembangkit listrik tenaga air, jaringan air

minum di perkotaan, dan sebagainya. (Triatmojo, 1996:69)

Sistem pengaliran dalam pipa pada jaringan distribusi air bersih dapat dibagi menjadi

dua yaitu hubungan seri dan hubungan paralel.

2.7.1.1 Pipa Hubungan Seri

Pada hubungan seri, debit aliran di semua titik adalah sama sedangkan kehilangan

tekanan di semua titik berbeda. Hal tersebut ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

H

Hf3

Hf2

Hf1

H2

L3

L2

L1

pipa 3

pipa 2

pipa 1

D3

D2

D1

Tandon B

Tandon A

H1

Gambar 2.19. Hubungan Pipa Seri

Sumber : Triatmojo, 1996 :74

Adapun persamaan kontinuitasnya dapat dituliskan sebagai berikut (Triatmodjo, 1996 : 78) :

Q = Q1 = Q2 = Q3 (2-1)

Sedangkan untuk total kehilangan tekanan pada pipa yang terpasang secara seri

dirumuskan sebagai berikut (Triatmodjo, 1996 : 74) :

H = Hf1 + Hf2 + Hf3 (2-2)

dengan :

Q = total debit pada pipa yang terpasang secara seri (m3/det)

Q1,Q2,Q3 = debit pada tiap pipa (m3/det)

H = total kehilangan tekan pada pipa yang terpasang secara seri (m)

Hf1, Hf2, Hf3 = kehilangan tekan pada tiap pipa (m)

Keterangan :

------ Garis kehilangan tekan pada pipa

------ Garis total kehilangan tekan pipa

27

2.7.1.2 Pipa Hubungan Pararel

Pada keadaan dimana aliran melalui dua atau lebih pipa dihubungkan secara paralel

seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.10. maka persamaan kontinuitasnya dapat dituliskan

sebagai berikut (Triatmojo, 1996 : 78) :

Q = Q1 + Q2 + Q3 (2-3)

(Persamaan energi untuk pipa sambungan paralel :

H = Hf1 = Hf2 = Hf3 (2-4)

dengan :

Q = total debit pada pipa yang terpasang secara paralel (m3/det)

Q1,Q2,Q3 = debit pada tiap pipa (m3/det)

H = total kehilangan tekan pada pipa yang terpasang secara paralel (m)

Hf1, Hf2, Hf3 = kehilangan tekan pada tiap pipa (m)

pipa 3

pipa 2

pipa 1

Tandon B

Tandon AH

Gambar 2.20. Hubungan Pipa Paralel Sumber : Triatmojo, 1996 : 79

2.8 Metode Analisa dalam Jaringan Pipa

Analisis jaringan pipa cukup rumit dan memerlukan perhitungan yang besar yang

tentu saja juga memerlukan waktu yang lama, oleh karena itu pemakaian perangkat komputer

untuk analisis ini akan sangat membantu. Dalam perhitungan sistem jaringan pipa metode

Hardy Cross banyak digunakan.

Untuk melakukan perhitungan dengan menggunakan metode Hardy Cross ada dua

kondisi dasar yang wajib dipenuhi :

1. Hukum Kontinuitas

Menurut hukum kontinuitas, dalam tiap-tiap titik simpul aliran yang masuk harus

sama dengan aliran yang keluar (Triatmodjo, 1996 : 92) :

0iQ (2-5)

dengan :

Qi = debit eksternal yang masuk/keluar dari titik simpul

Keterangan :

------ Garis perbedaan tinggi pada pipa

------ Garis total kehilangan tekan pipa

28

2. Jumlah aljabar dari kehilangan energi dalam setiap jaringan pipa tertutup harus sama

dengan nol.

0fH (2-6)

dengan :

Hf = kehilangan tinggi tekan

2.8.1 Metode Titik Simpul (Node Method)

Dalam persamaan titik simpul digunakan persamaan kontinuitas aliran dengan lebih

mempertimbangkan besarnya debit aliran dengan lebih mempertimbangkan besarnya debit

aliran pada pipa seperti yang dipakai dalam metode jaringan tertutup (loop method). Pada

gambar 2.11. ditunjukkan suatu skema jaringan dengan menggunakan metode titik simpul.

Gambar 2.26. Contoh Skema Jaringan Sederhana

Penggunaan sistem keseimbangan debit ini merupakan modifikasi yang diusulkan

oleh R.J. Connish dengan langkah sebagai berikut (Webber, 1971 : 126) :

1. Asumsi tinggi tekan ha pada tiap-tiap titik pertemuan yang tekanannya belum diketahui.

2. Memilih salah satu dari titik-titik pertemuan ini dan hitung nilai Hfa untuk masing –

masing percabangan.

3. Hitung dan cocokkan debit Qa dengan menggunakan rumus (2-13).

4. Jika tinggi tekanan yang telah diasumsikan pada awal perhitungan tidak sesuai dengan

jumlah debit pada titik pertemuan atau tidak sama dengan nol, maka hitung kelebihan

atau kekurangan pada debit ΣQa.

5. Menghitung nilai (Σhfa/Qa) untuk tiap-tiap jaringan tertutup.

6. Menentukan koreksi ΔH pada pipa pertemuan dengan persamaan :

)/( faa

a

hQ

Qmh (2-7)

7. Kehilangan tinggi tekan pada titik-titik pertemuan dihitung dengan menggunakan

persamaan :

hhH a (2-8)

29

8. Hasil perhitungan tinggi tekanan untuk titik-titik pertemuan ditetapkan di dalam jaringan

pipa yang diperoleh dari kehilangan tinggi tekan sebelumnya.

9. Ulangi langkah-langkah diatas sampai didapatkan keseimbangan seperti yang

diharapkan.

2.8.2 Metode Jaringan Tertutup (Loop Method)

Pada gambar 2.12. menunjukkan suatu sistem kecil yang terdiri dari dua jaringan

tertutup (loop). Jika di dalam sistem sudah terjadi keseimbangan maka kehilangan gesekan

pipa 1 dan pipa 2 sama dengan kehilangan di pipa 3 dan pada pipa 4. Dengan perumpamaan

arah jarum jam, kehilangan gesekan dinyatakan positif bila searah dengan arah jarum jam dan

sebaliknya. Kemudian jaringan tersebut dapat dikatakan seimbang apabila besarnya

kehilangan gesekan pada pipa sama dengan nol (Σhf = 0), syarat tersebut berlaku untuk

keseluruhan jaringan dari tiap-tiap pipa yang terangkai menjadi sebuah jaringan tertutup.

Gambar 2.27. Ilustrasi Persamaan Kontinuitas Dalam Jaringan Tertutup Sumber : Hasil Analisa

Prosedur perhitungan dengan metode Hardy Cross adalah sebagai berikut ini

(Triatmodjo, 1996 : 93)

1. Pilih pembagian debit melalui tiap-tiap Q0 hingga memenuhi syarat kontinuitas.

2. Hitung kehilangan tenaga pada tiap pipa dengan rumus 2kQhf

3. Jaringan pipa dibagi menjadi sejumlah jaringan tertutup sedemikian sehingga tiap pipa

termasuk dalam paling sedikit satu jaring.

4. Hitung jumlah kehilangan tekanan (hf) pada tiap-tiap jaringan pipa. Jika pengaliran

seimbang maka hf0 = 0

5. Menghitung nilai | 2kQ | untuk tiap-tiap jaringan tertutup.

6. pada tiap jaring diadakan koreksi debit Q, supaya kehilangan tekanan dalam jaring

seimbang. Adapun koreksinya adalah sebagai berikut :

0

2

0

2kQ

kQQ

30

7. Dengan debit yang telah dikoreksi sebesar QQQ 0 , prosedur 1 sampai 6 diulangi

hingga akhirnya Q 0, dengan Q adalah debit sebenarnya, Q0 adalah debit misalkan

dan Q adalah debit koreksi.

2.9 Simulasi aliran pada Sistem Jaringan Distribusi

Dalam kajian ini hanya dibahas analisa tekanan dan aliran di sistem jaringan distribusi

pada kondisi tidak permanen.

2.9.1 Analisa pada Kondisi Permanen

Analisa pada kondisi permanen akan mengevaluasi kondisi aliran, tekanan dan

kapasitas dari komponen sistem distribusi air bersih termasuk sistem pipa, penampungan dan

sistem pompa pada corak permintaan tunggal. Simulasi ini dilakukan pada saat kondisi kritis

pada harian maksimum, jam puncak, kebutuhan puncak dan pengisian tampungan sehingga

memberikan suatu informasi dari kondisi jaringan pada waktu yang diberikan.

2.9.2 Analisa pada Kondisi Tidak Permanen

Analisa pada kondisi tidak permanen akan mengevaluasi kondisi aliran, tekanan dan

kapasitas dari komponen sistem distribusi air bersih termasuk sistem pipa, penampungan dan

sistem pompa pada corak rangkaian permintaan serial dengan permintaan sistem berubah-

ubah. Dalam simulasi ini terdapat beberapa parameter yang digunakan seperti : karakteristik

tandon, kontrol operasi, pompa, durasi dan nilai tahap waktu, rasio dan faktor beban (loading

factor). Beberapa kriteria dan asumsi yang digunakan yaitu : simulasi didasarkan pada

perhitungan fluktuasi beban titik simpul sebagai akibat corak perubahan permintaan yang

dilakukan pada kondisi normal dimana variasi kebutuhan titik simpul disebabkan oleh

fluktuasi kebutuhan pelanggan tiap jam dengan durasi 24 jam.

2.10 Penggunaan Software pada Analisa Sistem Jaringan Distribusi Air Bersih

2.10.1 Pengertian EPANET v 2.0

EPANET (Environmental Protection Agency Networks) dikembangkan oleh Water

Supply and Water Resources Division of U.S Environmental Protection Agency’s National

Risk Management Research Laboratory, Cincinnati Ohio (1995). EPANET adalah suatu

perangkat lunak yang bekerja dengan menggunakan sistem Windows 95/98/NT yang dapat

menghasilkan simulasi tingkat lanjut dengan sistem periodik atas kualitas air dan sifat

hidrolis pipa dalam jaringan pipa yang bertekanan. Sebuah jaringan atau sistem dapat terdiri

dari pipa, node/titik (sambungan pipa), pompa, katup dan bak penyimpan (reservoir).

EPANET dapat mengidentifikasikan aliran atau debit pada tiap-tiap pipa, tekanan pada tiap-

31

tiap titik simpul, ketinggian air tandon dan perubahan konsentrasi senyawa kimia yang

ditambahkan pada jaringan dalam sebuah system distribusi selama periode simulasi.

EPANET menyediakan paket sistem analisis hidrolika lengkap yang termasuk di

dalamnya kemampuan untuk :

1. Menangani segala ukuran sistem jaringan.

2. Menghitung kehilangan tinggi energi akibat gesekan berdasarkan rumus Hazen –

William, Darcy – Weisbach atau Chezy – Manning .

3. Menghitung kehilangan tinggi energi akibat belokan, sambungan dan sebagainya.

4. Permodelan kecepatan konstan atau variasi untuk aliran pompa.

5. Perhitungan energi pompa serta biaya operasinya.

6. Permodelan untuk berbagai variasi tipe katup termasuk di dalamnya katup penutup,

katup cek, katup pengatur tekanan dan katup pengatur aliran.

7. Merancang beragam ukuran tangki atau bak penyimpanan.

8. Menentukan bermacam-macam kategori kebutuhan pada tipe titik atau node, yang

memiliki variasi pola waktu tersendiri.

9. Permodelan tekanan aliran bebas seperti pada sprinkler.

10. Melakukan sistem yang operasinya berbasis pada tingkatan sederhana atau dengan

pengaturan waktu pada sistem kontrol operasi yang kompleks.

Dalam menghitung kehilangan tekan, Epanet menggunakan 3 rumus yaitu sebagai

berikut :

• Rumus Hazen-Williams

• Rumus Darcy-Weisbach

• Rumus Chezy-Manning

EPANET yang berbasiskan sistem Windows menyediakan editor jaringan secara

visual yang menyederhanakan proses pembangunan model jaringan pipa dan mengganti-ganti

spesifikasinya (vizualisation tools) digunakan untuk membantu menginterpretasikan hasil

dari analisa jaringan. Termasuk di dalamnya tampilan grafis (skala, profil, kontur dan

sebagainya), tampilan tabulasi dan tambahan informasi tentang penggunaan energi, reaksi

dan kalibrasi.

EPANET dikembangkan khusus untuk mempermudah pemeliharaan ultilitas air dan

meningkatkan kualitas pengiriman air ke pengguna (konsumen) melalui sistem jaringan

distribusinya. Selain itu dapat digunakan untuk merencanakan serta meningkatkan kinerja

sistem hidrolis. Peletakan dan penentuan ukuran pipa, pompa dan katup serta meminimalkan

penggunaan energi adalah beberapa aktifitas yang dapat dibantu oleh EPANET.

32

EPANET mengidealiskan sebuah sistem distribusi air sebagai suatu kumpulan dari

hubungan titik-titik yang menyambung. Hubungan tersebut menunjukkan berbagai pipa,

pompa dan katup pengontrol.

2.10.2 Ruang Lingkup Paket Program EPANET Versi 2.0

EPANET dapat digunakan untuk berbagai macam aplikasi dalam menganalisis sistem

distribusi air bersih, misalkan untuk merencanakan sistem distribusi, analisis kandungan

chlorine pada aliran dalam sistem distribusi, menganalisis arah aliran pada sistem distribusi

air bersih, menganalisis ketinggian air tandon, menganalisis arah aliran pada pipa distribusi

dan lain sebagainya. Secara umum, paket program EPANET terdiri atas tiga program tama

yang saling berhubungan, yaitu :

a. Program simulasi (Simulation Routine) yaitu program yang mensimulasikan kondisi

hidrolik pada semua komponen sistem distribusi air bersih, tidak hanya untuk kondisi

permintaan permanen namun juga dapat dilakukan simulasi hidrolik non permanen.

EPANET menggunakan metode simultan (Simutaneous Node Adjusment Method) yaitu

program yang menghitung analisa kondisi hidrolik semua komponen sistem distribusi air

bersih pada kondisi kebutuhan air yang berubah sepanjang waktu dengan

mempertimbangkan perubahan fluktuasi muka air tandon (tank/reservoir) dan operasi

kontrol pompa, sebagai metode penyelesaian numerik pada analisa jaringan pipa dengan

persamaan Hazen – William atau Darcy – Weisbach untuk mencari kehilangan tinggi

tekan pada jaringan pipa.

b. Program simulasi kualitas air meruakan program simulasi dinamik untuk kualitas air

yang dapat melacak senyawa kimia yang ditambahkan dalam aliran pada suatu sistem

jaringan.

c. Program lama air dan arah aliran, disamping untuk simulasi hidrolik dan kualitas air,

EPANET dapat digunakan untuk mengetahui lama air dalam pengalirannya pada suatu

sistem distribusi air bersih dan juga dapat melacak sumber atau asal dari suatu pengaliran

di dalam suatu pipa berasal dari mana.

2.10.3 Batasan Permodelan Sistem Distribusi Air Bersih dengan Paket Program

EPANET Versi 2.0

Paket program EPANET dapat menganalisa suatu sistem jaringan distribusi jaringan

dengan denah (lay-out) tidak terbatas untuk sistem jaringan tertutup (looped networks) atau

sistem percabangan (branced networks). Batasan jumlah titik simpulnya dari 1 sampai

214783647 buah titik simpul maksimum, dengan adanya pengoperasian stasiun pompa, katup

peubah tekanan (PRV) dan katup kontrol dengan sedikitnya 1 buah titik simpul kondisi tetap

(tank/reservoir) dan beberapa sumber air. Paket program EPANET menggunakan satuan

33

British maupun satuan internasional, tergantung mana yang akan digunakan dalam

perencanaan.

2.10.4 Struktur Umum Paket Program EPANET Versi 2.0

Operasional paket program EPANET dikendalikan dari menu program kontrol utama.

Dari program kontrol ini dapat diakses 6 menu utama yang saling terkait, yaitu : file, edit,

view, project, report dan windows. Struktur menu dari masing-masing program utama pada

program kontrol ini sangat interaktif.

2.10.5 Parameter Permodelan dengan Paket Program EPANET Versi 2.0

Paramater permodelan dimasukkan ke dalam program EPANET secara interaktif

dengan menggunakan kata kunci (keywords) yang berupa masukan data atau modifikasi data.

a. TITLE (nama proyek), akan dicetak pada awal setiap keluaran maksimal 80 karakter.

b. JUNCTION (titik simpul), yaitu nomor titik simpul, elevasi (m), debit kebutuhan (liter

per sekon).

c. TANK (data tandon), merupakan kata kunci penugasan suatu titik simpul dengan

tinggi tekan yang dapat berubah, yaitu nomor identitas, elevasi (m), tinggi air rerata,

tinggi air minimal, ketinggian air maksimal, diameter (m).

d. PIPE (data pipa), yaitu nomor pipa, titik simpul awal dan akhir, panjang (m),

diameter (mm) dan koefisien kekasaran.

e. PUMP (data pompa), yaitu nomor penghubung (link) pompa dan titik simpul di awal

dan akhir pompa, tinggi tekan (m), kemampuan debit (ltr/dt). Dapat pula diikuti

dengan pola pengoperasian pompanya, misalkan pompa on bila ketinggian air tandon

telah mencapai ketinggian tertentu.

f. VALVES (katub), yaitu nomor identitas, titik simpul awal dan akhir katup, diameter

katup (mm), jenis katup, setting dan koefisien kehilangan.

g. REPORT (output), yaitu nama file, pilihan (yes, full or no), lines (nomor garis pada

halaman dalam hasil keluaran), nomor titik simpul, nomor pipa, variabel dan value

(nilai tertentu).

h. STATUS, yaitu nomor pipa pada kedua ujung dan setting.

i. CONTROLS, yaitu nomor pipa, setting (close atau open) dan waktu

pengoperasiannya.

j. PATTERNS, (pola operasi) pattern (pola periodik) nilai tertentu dan seterusnya.

k. TIMES (variasi waktu dalam simulasi), yaitu nilai tertentu , units (satuan waktu).

l. QUALITY (kualitas air dalam jaringan), yaitu nomor titik pada kedua ujungnya,

kualitas (konsentrasi senyawa kimia).

34

m. OPTIONS (ketetapan nilai untuk pola karakteristik dan ketentuan simulasi), option

(pilihan untuk mengeset optimasi), nama file, nilai atau angka tertentu.

n. DEMAND (besar debit yang harus dipenuhi), value (nilai tertentu), besar pembebanan

(ltr/dt).

o. ROUGHNESS (angka koefisien kekasaran pipa) nomor pipa, nilai koefisien

kekasaran.

p. END, pertanda berakhirnya file input.

2.10.6 Tahapan-tahapan dalam penggunaan Program EPANET v 2.0

Berikut ini tahapan dari penggunaan EPANET untuk mengerjakan model sebuah

sistem distribusi air :

1. Menggambarkan jaringan sistem distribusi air atau memasukkan deskripsi dasar

jaringan dengan menggunakan file text, seperti terlihat pada gambar berikut ini.

Gambar 2.28. Contoh Jaringan Sistem Distribusi Perpipaan Sumber : EPANET User Manual

2. Meng-edit spesifikasi dari obyek-obyek yang membentuk jaringan seperti pipa, katup

dan lain sebagainya. Obyek utama yang harus ada dalam jaringan adalah pipe,

junction dan reservoir. Sedangkan tank serta pump bisa ditambahkan sesuai

keinginan. Spesifikasi (properties) yang harus dimasukkan dalam ketiga obyek di atas

adalah koordinat X dan Y, junction base demand, pipe length, pipe diameter, pipe

roughness dan junction elevation.

3. Mengatur bagaimana sistem bekerja, apakah menggunakan kurva, pola waktu atau

kontrol-kontrol yang ada. Penggunaan pola waktu dipakai bila ingin membandingkan

antara analisa statis dan dinamis.

35

Gambar 2.29. Pengaturan Cara Kerja Sistem Sumber : EPANET User Manual

4. Menentukan pilihan/option pengaturan analisa yang dapat dilihat pada gambar

berikut:

Gambar 2.30. Pengaturan Pilihan Analisa Hidraulis Sumber : EPANET User Manual

5. Menjalankan analisa hidrolis. Dilakukan dengan menekan ikon run , apabila

proses ini berjalan dengan benar maka tanda katup bukaan di bawah akan

mengeluarkan air . Tanda tersebut juga menandakan bahwa logika pengisian

spesifikasi seluruh obyek telah benar dan tidak terjadi tekanan negatif.

6. Menampilkan hasil analisa. Hasil analisa yang diinginkan bermacam-macam. Bisa

berupa tampilan dinamis atau statis. Tampilan dinamis bisa dilihat pada peta yang

nantinya akan berubah-ubah warna sesuai dengan skala warna yang telah ditentukan

(dipojok kiri atas). Kotak browser harus berada pada pilihan map dan diposisi play.

36

Tampilan statis ditampakkan dengan memilih menu Report dan akan tampak tampilan

seperti Network table – Links at 0 : 00 Hrs

Gambar 2.31. Tampilan Hasil Analisa

Sumber : EPANET User Manual

2.10.7 Menampilkan Hasil Epanet v2.0

Banyak cara untuk menampilkan hasil dari simulasi dan nilai database pada map,

salah satunya melalui grafik. Beberapa tipe grafik dapat digunakan untuk melihat nilai dari

parameter yang terpilih :

No Tipe Plot Penjelasan Digunakan untuk

1 Time Series

Plot Mem-plot nilai vs waktu

Node atau link khusus pada semua

periode waktu

2 Profile Plot Mem-plot nilai vs jarak Daftar dari node pada waktu yang khusus

3 Contour Plot Memperlihatkan area dari

peta Semua node pada waktu yang khusus

dengan interval nilai yang

khusus

4 Frequency

Plot

Mem-plot nilai vs sedikit

objek Semua node atau link pada waktu khusus

atau nilai dibawahnya

5 System

Flow

Mem-plot keseluruhan

sistem Kebutuhan air untuk semua node

37

Berikut merupakan beberapa contoh grafik :

Gambar 2.32. Contoh dari bermacam-macam tipe grafik

Sumber : Epanet User Manual

Untuk membuat grafik :

1. Pilih Report>>Graph atau klik pada Standard Toolbar.

2. Isi pilihan pada kotak dialog Graph Selection yang muncul 3. Klik OK untuk membuat grafik

Gambar 2.33. Dialog Graph Section

38

2.10. Rencana Anggaran Biaya

Sebuah konsep estimasi anggaran biaya yang terstruktur sehingga menghasilkan nilai

estimasi rancangan yang tepat dalam arti ekonomis yang selanjutnya dikenal dengan istilah

Rencana Anggaran Biaya (RAB) Proyek, yang mempunyai fungsi dan manfaat lebih lanjut

dalam hal mengendalikan sumberdaya material, tenaga kerja, peralatan dan waktu

pelaksanaan proyek sehingga pelaksanaan kegiatan proyek yang dilakukan akan mempunyai

nilai efisiensi dan efektivitas.

Konsep penyusunan Rencana Anggaran Biaya (RAB) Proyek, pada pelaksanaannya

didasarkan pada sebuah analisa masing-masing komponen penyusunnya (material, upah dan

peralatan) untuk tiap-tiap item pekerjaan yang terdapat dalam keseluruhan proyek. Hasil

analisa komponen tersebut pada akhirnya akan menghasilkan Harga Satuan Pekerjaan (HSP)

per item yang menjadi dasar dalam menentukan nilai estimasi biaya pelaksanaan proyek

keseluruhan dengan mengonversikannya kedalam total volume untuk tiap item pekerjaan

yang dimaksud.

2.10.1. Harga Satuan Pekerjaan (HSP)

Harga Satuan Pekerjaan (HSP) terdiri atas biaya langsung dan biaya tidak langsung.

Biaya langsung terdiri atas upah, alat, dan bahan. Biaya tidak langsung terdiri atas biaya

umum dan keuntungan. Biaya langsung masing-masing perlu ditetapkan harganya sebagai

Harga Satuan Dasar (HSD) untuk setiap satuan pengukuran standar, sehingga hasil rumusan

analisis yang diperoleh mencerminkan harga aktual di lapangan. Biaya tidak langsung dapat

ditetapkan sesuai dengan asumsi pelaksanaan/penyediaan yang aktual (sesuai dengan kondisi

lapangan) dan mempertimbangkan harga pasar setempat waktu penyusunan Harga Perkiraan

Sendiri (HPS) atau Harga Perkiraan Perencana (HPP).

Dalam penerapannya, perhitungan harga satuan pekerjaan harus disesuaikan dengan

spesifikasi teknis yang digunakan, asumsi-asumsi yang secara teknis mendukung proses

analisis, penggunaan alat secara mekanis atau manual, peraturanperaturan dan ketentuan-

ketentuan yang berlaku, serta pertimbangan teknis (engineering judgment) terhadap situasi

dan kondisi lapangan setempat. (Kementerian Pekerjaan Umum, 2012: 10).

2.10.2. Harga Satuan Dasar

Harga komponen dari mata pembayaran dalam satuan tertentu, misalnya bahan (m,

m2, m3, kg, ton, zak, dsb.), peralatan (unit, jam, hari, dsb.), dan upah tenaga kerja (jam, hari,

bulan, dsb). (Kementerian Pekerjaan Umum, 2012: 4).

39

2.10.3. Harga Satuan Dasar Tenaga Kerja

Komponen tenaga kerja berupa upah yang digunakan dalam mata pembayaran

tergantung pada jenis pekerjaannya. Faktor yang mempengaruhi harga satuan dasar tenaga

kerja antara lain jumlah tenaga kerja dan tingkat keahlian tenaga kerja. Penetapan jumlah dan

keahlian tenaga kerja mengikuti produktivitas peralatan utama.

Biaya tenaga kerja standar dapat dibayar dalam sistem hari orang standar atau jam

orang standar. Besarnya sangat dipengaruhi oleh jenis pekerjaan dan lokasi pekerjaan. Secara

lebih rinci faktor tersebut dipengaruhi antara lain oleh:

• Keahlian tenaga kerja

• Jumlah tenaga kerja

• Faktor kesulitan pekerjaan

• Ketersediaan peralatan

• Pengaruh lamanya kerja, dan

• Pengaruh tingkat persaingan tenaga kerja.

2.10.4. Harga Satuan Dasar Bahan

Faktor yang mempengaruhi harga satuan dasar bahan antara lain adalah kualitas,

kuantitas, dan lokasi asal bahan . Faktor-faktor yang berkaitan dengan kuantitas dan kualitas

bahan harus ditetapkan dengan mengacu pada spesifikasi yang berlaku. Data harga satuan

dasar bahan dalam perhitungan analisis ini berfungsi untuk control terhadap harga penawaran

kontraktor. Harga satuan dasar bahan dikelompokkan menjadi tiga bagian yaitu:

• Harga satuan dasar bahan baku, misal: batu, pasir, semen, baja, tulangan, dan lain-lain.

• Harga satuan dasar bahan olahan, misal: agregat kasar dan agregat halus, campuran

beton semen, campuran beraspal, dll.

• Harga satuan dasar bahan jadi, misal: tiang pancang beton pracetak, geosintetik dan

lain-lain.