PERENCANAAN SISTEM JARINGAN PERPIPAAN DISTRIBUSI AIR MINUM DI KAWASAN KALDERA TOBA DHINI SEVIANI

PERENCANAAN SISTEM JARINGAN PERPIPAAN DISTRIBUSI AIR MINUM DI KAWASAN KALDERA TOBA

TUGAS AKHIR

DHINI SEVIANI 13 0407 003

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2020

Pembimbing

Ivan Indrawan, S.T, M.T.

ABSTRAK

Kebutuhan air bersih masyarakat Desa Motung, Kabupaten Toba Samosir semakin hari semakin meningkat, belum lagi kawasan daerah ini termasuk dalam KSPN (Kawasan Strategis Pariwisata Nasional), dimana kawasan ini pastinya akan didatangi oleh banyak wisatawan baik dari dalam maupun luar negeri. Akan tetapi sumber mata air yang ada di daerah ini belum dimanfaatkan dengan baik karena belum adanya jaringan distribusi air bersih di desa tersebut. Tujuan dilakukannya penelitian Perencanaan Sistem Jaringan Perpipaan Distribusi Air Minum di Kawasan Kaldera Toba adalah untuk mengetahui jumlah kebutuhan air minum untuk penduduk dan wisatawan melalui proyeksi jumlah penduduk dan proyeksi kebutuhan air bersih tahun 2019-2029. Dari hasil proyeksi tersebut akan dilakukan perencanaan perpipaan yang tepat dengan menggunakan program EPANET 2.0 yang nantinya dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan air bersih di Desa Motung. Pipa distribusi berfungsi untuk mengalirkan air dari mata air Gibeon ke Desa Motung. Pipa air yang digunakan adalah jenis HDPE. Berdasarkan hasil pengolahan data-data dapat disimpulkan bahwa sistem perpipaan yang cocok adalah sistem pengaliran gravitasi, dan total kebutuhan air di Desa Motung di tahun 2029 adalah 1,0927 l/detik.

Kata Kunci: Kebutuhan air, distribusi, pipa, EPANET.

ABSTRACT

The drinking water necessity of Motung Village, Toba Samosir District is increasing day by day, not to mention this area is included in the KSPN (Kawasan Strategis Pariwisata Nasional), where this area will certainly be visited by many tourist from domesic and overseas. However, the drinking water source in this area have not been used properly because there is no drinking water distribution network in the village. The purpose of conducting research on the Planning of the Drinking Water Distribution Piping Network System in Caldera Toba Are is to determine the amount of drinking water needs for residents and tourist through population projections and water demand projection in 2019-2029. From the results of these projections, proper piping planning will be carried out using the program called EPANET 2.0 which can later be used to solve the problem to piping in Motung Village. The distribution pipe serves to drain water from the Gimbeon spring to Motung Village. The water pipe used is HDPE type.

Based on the results of data, it can be conclude that the suitable piping system is gravity flow water system, and the total water demand in Motung Village in 2029 is 1,0927 l/s.

Keywords: Water needs, distribution, pipes, EPANET.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan karunia-Nya yang begitu besar kepada penulis, maka pada kesempatan kali ini penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Perencanaan Sistem Jaringan Perpipaan Distribusi Air Minum di Kawasan Kaldera Toba .

Ucapan terimakasih atas bantuan dan motivasi sehingga Tugas Akhir dapat diselesaikan dengan baik dihaturkan kepada :

1. Ibu Ir. Netti Herlina, M. T, selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Lingkungan Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Dr. Amir Husain S.T M.T, selaku Sekretaris Jurusan Program Studi Teknik Lingkungan Sumatera Utara.

3. Ibu Isra Suryati, S.T., M.Si sebagai Koordinator Tugas Akhir, yang telah memberikan motivasi, dorongan, arahan, moril dan materil dalam penyelesaian Tugas Akhir.

4. Bapak Ivan Indrawan S.T M.T, sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan dorongan, arahan, moril dan materil dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

5. Bapak M. Faisal, ST, M.T sebagai dosen penguji saya yang telah menyisihkan waktu dan kesempatan untuk membimbing penulis disela-sela kesibukan beliau.

6. Ibu Isra Suryati, S.T., M.Si sebagai dosen penguji saya yang telah menyisihkan waktu dan kesempatan untuk membimbing penulis disela-sela kesibukan beliau.

7. Kedua Orang Tua yang tidak pernah berhenti memberikan dorongan, semangat, dan doa.

8. Kepada adik saya yang tidak pernah berhenti memberikan dorongan, semangat, dan doa.

9. Staf TU Teknik Lingkungan Universitas Sumatera Utara yang telah membantu dan memberikan bantuan, arahan kepada penulis.

10. Rekan-rekan seperjuangan TL 13.

11. Seluruh pihak yang telah membantu yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari paparan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, baik isi maupun sistematikanya. Oleh karna itu, terhadap segala kekurangan dengan tangan terbuka penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak demi perbaikan pada masa yang akan datang.

Semoga dengan dibuatnya Tugas Akhir ini, dapat menjadi landasan pemikiran baru untuk perkembangan ilmu pengetahuan.Akhirnya, segala daya upaya penulis serahkan kembali kehadirat-Nya karena pada hakikat-Nya tidak ada segala usaha yang menjumpai hasil tanpa kehendak-Nya.

Medan, Oktober 2020

Penulis

i KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI ... i DAFTAR TABEL ... i DAFTAR GAMBAR ... v BAB I PENDAHULUAN... I-1

1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Rumusan Masalah ... I-2 1.3 Tujuan Perancangan ... I-3 1.4 Ruang Lingkup ... I-3 1.5 Manfaat Perancangan ... I-3 1.6 Sistematika Penulisan... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1 2.1 Sistem Penyediaan Air Minum ... II-1 2.1.1 Sistem Perpipaan ... II-1 2.1.2 Sistem Non Perpipaan ... II-2 2.2 Sistem Pemipaan ... II-3 2.3 Sumber Air ... II-3 2.3.1 Air Laut ... II-4 2.3.2 Air Hujan ... II-4 2.3.3. Air Permukaan ... II-4 2.3.4. Air Tanah ... II-5 2.4 Kebutuhan Air Bersih ... II-5 2.4.1 Kebutuhan Domestik ... II-5 2.4.2 Kebutuhan Non Domestik ... II-6 2.4.3 Fluktuasi Kebutuhan Air ... II-7 2.5 Analisa Hidrolika Dalam Sistem Jaringan Distribusi Air Minum ... II-8 2.5.1 Hukum Bernoulli ... II-8 2.5.2 Hukum Kontinuitas ... II-8 2.5.3 Kehilangan Tekanan (Headloss) ... II-9 2.5.3.1 Kehilangan Tinggi Tekan Mayor (Major Losses)... II-9 2.5.3.2 Kehilangan Tinggi Tekan Minor (Minor Losses) ... II-10

ii 2.5.4 Kapasitas Aliran ... II-10 2.5.5 Tekanan ... II-11 2.6 Proyeksi Penduduk ... II-11 2.6.1 Metode Aritmatika/Linear ... II-11 2.6.2 Metode Geometri (Power) ... II-12 2.6.3 Metode Eksponensial ... II-12 2.6.4 Metode Logaritma ... II-14 2.7 Aplikasi EPANET 2.0 ... II-14 2.8 Perhitungan Hidrolisis Jaringan Perpipaan Distribusi ... II-16 BAB III METODOLOGI PERANCANGAN ... III-1 3.1. Konsep Metodologi Perancangan ... III-1 3.2 Lokasi dan Waktu Perancangan ... III-2 3.2.1 Lokasi ... III-2 3.2.2 Waktu Perancangan ... III-2 3.3 Pengolahan dan Analisis Data ... III-3 BAB IV GAMBARAN UMUM WILAYAH PERENCANAAN ... IV-1 4.1 Gambaran Umum Desa Motung ... IV-1 4.1.1 Letak Geografis ... IV-1 4.1.2 Kondisi Topografi ... IV-2 4.1.3 Kondisi Hidrologi ... IV-3 4.1.4 Kondisi Demografi ... IV-4 4.1.5 Kondisi Klimatologi ... IV-5 BAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... V-1 5.1 Analisis Unit Air Baku ... V-1 5.2 Analisis Daerah Pelayanan ... V-1 5.3 Analisis Kependudukan... V-1 5.3.1 Proyeksi Penduduk ... V-2 5.3.1.1 Metode Aritmatika/Linier ... V-2 5.3.1.2 Metode Geometri ... V-3 5.3.1.3 Metode Eksponensial ... V-4 5.3.1.4 Metode Logaritma ... V-6 5.3.1.5 Perbandingan Metode Proyeksi Penduduk Desa Motung ... V-7

iii 5.3.1.6 Pemilihan Metode Proyeksi Penduduk Desa Motung ... V-9 5.4 Analisa Kebutuhan Air Bersih ... V-9 5.4.1 Penentuan Kebutuhan Air Domestik ... V-9 5.4.2 Penentuan Kebutuhan Air Non Domestik ...V-12 5.4.2.1 Fasilitas Pendidikan...V-12 5.4.2.2 Fasilitas Peribadatan ...V-13 5.4.2.3 Fasilitas Kesehatan ...V-14 5.4.3 Kebutuhan Air Bersih Desa Motung ...V-15 5.5 Instalasi Pipa ...V-17 5.5.1 Perhitungan Diameter dan Sisa Tekan Pipa Transmisi Dengan EPANET...V-18 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... VI-1 6.1 Kesimpulan ... VI-1 6.2 Saran ... VI-1 DAFTAR PUSTAKA

iv DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Studi Penelitian Terdahulu I – 5

Tabel 2.1 Kebutuhan Air Bersih berdasarkan Kategori Kota II – 6 Tabel 2.2 Nilai Koefisien Kekasaran Pipa Chw II – 7 Tabel 2.3 Keuntungan dan Kelemahan EPANET II – 15

Tabel 4.1 Daerah Tangkapan Air Danau Toba IV – 3

Tabel 4.2 Jumlah Penduduk Desa Motung Tahun 2010-2019 IV – 4 Tabel 4.3 Data Curah Hujan Menurut Bulan di Kecamatan Ajibata IV – 5 Tabel 5.1 Proyeksi Penduduk Desa Motung dengan Metode Aritmatika V – 2 Tabel 5.2 Proyeksi Penduduk Desa Motung dengan Metode Geometri V – 3 Tabel 5.3 Proyeksi Penduduk Desa Motung dengan Metode Eksponensial V – 5 Tabel 5.4 Proyeksi Penduduk Desa Motung dengan Metode Logaritma V – 6

Tabel 5.5 Proyeksi Penduduk Desa Motung V – 7

Tabel 5.6 Pemilihan Metode Proyeksi V – 9

Tabel 5.7 Kebutuhan Air Untuk Sambungan Rumah V – 10

Tabel 5.8 Kebutuhan Air Untuk Hidran Umum V – 11

Tabel 5.9 Kebutuhan Air Untuk Fasilitas Pendidikan V – 13 Tabel 5.10 Kebutuhan Air Untuk Fasilitas Peribadatan V – 13 Tabel 5.11 Kebutuhan Air Untuk Fasilitas Kesehatan V – 14 Tabel 5.12 Jumlah Total Kebutuhan Air di Desa Motung 2019-2029 V – 16

v DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Distribusi dengan Pengaliran Gravitasi II – 2

Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan III – 1

Gambar 3.2 Kaldera Toba III – 4

Gambar 4.1 Peta Administrasi Kabupaten Toba Samosir IV – 1 Gambar 4.2 Peta Topografi Kabupaten Toba Samosir IV – 2 Gambar 5.1 Grafik Proyeksi Penduduk dengan Metode Aritmatika V – 3 Gambar 5.2 Grafik Proyeksi Penduduk dengan Metode Geometri V – 4 Gambar 5.3 Grafik Proyeksi Penduduk dengan Metode Eksponensial V – 5 Gambar 5.4 Grafik Proyeksi Penduduk dengan Metode Logaritma V – 7 Gambar 5.5 Grafik Proyeksi Penduduk Desa Motung V – 8 Gambar 5.6 Peta Situasi Jaringan Distribusi Air Minum IPA Kaldera V – 17 Gambar 5.7 Model Jaringan Distribusi Air Minum IPA Kaldera dengan EPANET

V – 19

I-1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan salah satu kebutuhan dasar yang sangat penting bagi kelangsungan hidup manusia. Tanpa air manusia tidak dapat bertahan hidup dan melaksanakan aktivitas sehari-hari. Kebutuhan air akan terus meningkat seiring dengan pertumbuhan manusia. Dimana pemanfaatannya tidak hanya terbatas untuk keperluan rumah tangga, tetapi juga untuk fasilitas umum, komersil dan sosial. (Darmono 2001)

Manusia memerlukan air bersih yang harus memenuhi syarat kualitas yang cukup sesuai dengan standar kualitas air minum yang telah ditetapkan oleh Pemerintah Republik Indonesia melalui Departemen Kesehatan Republik Indonesia yang ditetapkan dengan peraturan menteri kesehatan No. 492 Tahun 2010.Air minum adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. (Permenkes RI No.492/2010)

Dalam usaha memenuhi kebutuhan akan air bersih, jaringan distribusi merupakan hal yang sangat penting. Karena jaringan distribusi inilah yang menyalurkan air dari instalasi pengolahan air menuju ke masyarakat. Sistem jaringan distribusi yang di gunakan dapat menggunakan sistem jaringan perpipaan.(Enri, Damanhuri 1989)

Pada prinsip dasarnya fungsi dari perpipaan adalah untuk mendistribusikan atau mengalirkan air bersih ke tempat-tempat yang dikehendaki dengan tekanan yang cukup sehingga mencapai ke lokasi yang akan di tujuserta berfungsi membuang air kotor dari tempat-tempat tertentu tanpa mencemarkanbagian penting lainnya.(Dharmasetiawan, Martin 2004)

Pipa pada umumnya merupakan benda yang mempunyai bentuk lubang silinder dan berlubang pada bagian tengahnya yang berguna untuk menghantarkan fluida baik berupa gas ataupun cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain. Sistem pengaliran fluida menggunakan pipa dapat dilakukan dengan metode gravitasi ataupun dengan

I-2 sistem aliran bertekanan dengan menggunakan alat atau zat - zat bertekanan.

(Dharmasetiawan, Martin 2004)

Menurut Sustainable Development Goals (SDGs), selama tahun 2011-2015, persentase rumah di Indonesia yang memiliki akses air minum yang layak terus meningkat. Secara agregat (perkotaan+pedesaan), persentase rumah tangga yang memiliki akses air minum yang layak meningkat setiap tahunnya, yaitu 63,95% pada tahun 2011 menjadi 70,97%

pada tahun 2015. Dengan peningkatan yang konsisten, target SDGs untuk memberikan kemudahan bagi seluruh penduduk dan menjamin akses perumahan dengan pelayanan dasar yang layak pada tahun 2030 juga optimis akan tercapai.

Prasarana dan sarana air minum di sekitar kawasan Desa Motung, Kecamatan Ajibata, Kabupaten Toba Samosir belum ada yang mengelola dengan baik sehingga warga Desa Motung sangat sulit untuk mendapatkan air minum. Sumber air bersih yang digunakan oleh penduduk berasal dari sumur bor dan sumur gali dengan sistem non perpipaan disekitar area rumah penduduk tersebut. Dari uraian diatas, dinyatakan bahwa kondisi pelayanan air minum di Desa Motung tersebut belum memenuhi tingkat kebutuhan air minum sehingga diperlukan upaya dalam pengembangan sistem pelayanan air minum.Selain itu wilayah Kaldera Toba termasuk kedalam KSPN (Kawasan Strategis Pariwisata Nasional), dimana kawasan KSPN sendiri membutuhkan distribusi air minum yang baik bagi para wisatawan.

Melihat latar belakang diatas, maka peneliti akan mencoba meneliti Perencanaan Jaringan Pipa Distribusi Sistem Penyediaan Air Minum di Kawasan Kaldera Toba dan selanjutnya diserahkan kepada pemerintah setempat sebagai acuan pembangunan jalur perpipaan distribusi air minum.

1.2 Rumusan Masalah

Perumusan masalah dalam perancangan distribusi jaringan air minum di Desa Motung adalah :

1. Berapa proyeksi jumlah penduduk dan kebutuhan air bersih di Desa Motung sampai tahun 2029?

2. Bagaimana kebutuhan sistem jaringan pipa distribusi sampai tahun 2029?

I-3 3. Berapa diameter pipa yang dibutuhkan dalam perencanaan sistem distribusi air

bersih di Desa Motung berdasarkan hasil EPANET 2.0?

1.3 Tujuan Perancangan Tujuan Perancangan ini adalah :

1. Untuk menghitung besar kebutuhan total air bersih yang dibutuhkan oleh Desa Motung.

2. Untuk merancang suatu sistem pendistribusian air bersih melalui jaringan pipa.

3. Menganalisis aspek hidrolis dari sistem pendistribusian air bersih melaui jaringan pipa.

1.4 Ruang Lingkup

Adapun ruang lingkup yang akan dibahas adalah aspek hidrolisis berupa sistem distribusi, ukuran pipa, elevasi dan panjang pipa yang akan digunakan di Desa Motung.

1.5 Manfaat Perancangan Rancangan ini diharapkan dapat :

1. Mengembangkan penerapan ilmu pengetahuan di dalam bidang teknik lingkungan berdasarkan ilmu pengetahuan yang didapatkan di dalam perkuliahan.

2. Memberikan masukan dan acuan perancangan kepada pengembang untuk merencanakan sistem jaringan perpipaan distribusi air minum di Desa Motung.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, tujuan perancangan, rumusan masalah, manfaat perancangan, ruang lingkup perancangan, serta sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisi kajian teori dan pemahaman tentang sistem jaringan perpipaan distribusi air minum dan aspek hidrolisis berupa distribusi aliran, jenis

I-4 dan ukuran pipa, elevasi dan panjang pipa, debit air yang dibutuhkan serta dasar-dasar perhitungan perpipaan

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini menjelaskan metode perancangan yang mencakup diagram alir, lokasi perancangan, waktu perancanagan, langkah - langkah perancangan serta pengambilan data.

BAB IV : GAMBARAN UMUM WILAYAH PERENCANAAN

Memuat data-data pendukung dalam perencanaan sistem penyaluran air bersih di Desa Motung, keadaan topografi, hidrologi, kependudukan yang meliputi jumlah penduduk.

BAB V : ANALISA DAN PEMBAHASAN

Berisikan tentang proyeksi penduduk, perhitungan kebutuhan air bersih, perhitungan panjang saluran, penentuan dimensi pipa, dan hasil yang didapat dengan menggunakan EPANET.

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Berupa hasil rancangan yang menjawab permasalahan. Saran-saran atau hal-hal yang masih dapat dikerjakan dengan lebih baik dan dapat dikembangkan lebih lanjut.

I-5 Beberapa Peneliti telah melakukan penelitian dalam merancang perencanaan sistem jaringan distribusi air minum (Tabel 1.1).

Tabel 1. 1 Studi Penelitian Terdahulu

No Penulis Judul Metodologi Hasil

1 M.

Selintung, M. P. Hatta dan

Sudirman (2015)

Analisa Pipa Jaringan Distribusi Air Bersih Di Kabupaten Maros Dengan Menggunkan Software Epanet 2.0

Metode penelitian:

a. Pendefinisian Masalah dan Studi Literatur

b. Pengkajian Model Eksisting

c. Pengambilan Data d. Pengolahan Input

Data Model e. Penggambaran

Peta Jaringan Distribusi Simulasi Kondisi Desain

1. Besarnya kebutuhan air rata-rata harian (Qrh)

pelanggan PDAM

Kabupaten Maros yang tersebar di sembilan kecamatan yaitu 116,926 liter/detik masih dibawah total produksi air 2 IPA PDAM Kabupaten Maros yaitu IPA Batu Bassi Bantimurung dan IPA Lekopancing

Patontongan sebesar 130l iter/detik..

2. Dari hasil simulasi EPANET diperoleh bahwa untuk jam puncak pemakaian air pressure tertinggi yaitu 68,30 m sedangkan pressure terendah yaitu 1,08 m.

Kecepatan tertinggi yaitu 1,30 m/dtk sedangkan kecepatan terendah yaitu 0,03 m/dtk. Adapun untuk jam terendah pemakaian air, pressure tertinggi yaitu 71,81 m sedangkan pressure terendah yaitu 0,81 m.

Kecepatan tertinggi yaitu 1,6 m/dtk sedangkan kecepatan terendah yaitu 0,02 m/dtk.

2 A Saminu, Abubakar, Nasiru, dan L. Sagir (2015)

Design of NDA Water Distribution Network Using EPANET

Metode penelitian:

a. Menggambar jaringan distribusi.

b. Mengedit properti dari objek yang membentuk sistem.

c. Menganalisa

1.Setelah di analisis mengunakan program EPANET, hasil yang didapatkan bagus di setiap persimpangan pipa dengan tekanan air yang baik sehingga

I-6

No Penulis Judul Metodologi Hasil

hidrolik jaringan distribusi dengan EPANET

dapat melayani setiap daerah pelayaan dengan memadai.

3 Khadri, S.F.R dan Chaitanya Pande (2015)

Urban Water Supply

Systems - A Case Study On Water Network Distribution in

Chalisgaon City in Dhule District Maharashtra Using

Remote Sensing &

GIS

Techniques

Metode penelitian:

a.Pengumpulan data lapangan pada sistem distribusi pasokan air yang ada dan sistem jaringan transmisi, elevasi dengan berbagai metode survei & survei peralatan seperti Global Position System Garmin b.Mengedit properti

dari sistem sesuai

perencanaan

1. Dari hasil penelitian dapat di simpulkan GIS dan Remote Sensing adalah alat yang ampuh dalam mengembangkan sistem penyediaan air dan memfasilitasi distribusi air dengan menggunakan

bantuan gambar satelit dan pemetaan.

4 Dr. G.

Venkata Ramana, Ch. V. S. S.

Sudheer, dan B.

Rajasekharc (2016)

Network analysis of water

distribution system in rural areas using

EPANET.

Metode penelitian:

a. Menganalisis jaringan distribusi dengan

menggunakan program EPANET.

1. Tekanan yang di dapat pada setiap node sebesar 7,00 m.

2. Diameter pipa diasumsikan sebesar 63,50 mm dan dikatakan cukup untuk menahan tekanan yang ada diseluruh pipa.

3. Analisis dapat dilakukan dengan

EPANET dalam

jangka waktu untuk melihat seluruh jarigan distribusi yang ada.

5 Lambertus T dan Jeffry

S. F.

Sumarauw (2017)

Perencanaan Sistem Penyediaan Air Bersih di Desa Munte Kecamatan Likupang Barat Kabupaten Minahasa Utara

Metode penelitian:

a.Teknik pengambilan

data dengan

menggunakan teknik observasi dan teknik dokumentasi.

b.Teknik observasi dilakukan dengan pengamatan

langsung

dilapangan terhadap obyek penelitian.

1. Ketersediaan air yang bersumber dari sungai terdekat berdasarkan analisis debit andalan 90% bulanan adalah sebesar 4,491 liter/detik.

2. Kebutuhan air bersih penduduk Desa Munte sesuai tahun rencana yaitu hingga tahun 2024 dengan jumlah

I-7

No Penulis Judul Metodologi Hasil

c.Teknik dokumentasi adalah teknik pengambilan data dengan mengambil teori-teori, rumus-

rumus serta

peraturan dan ketetapan yang menunjang dalam penelitian.

2939 jiwa, diperoleh dari hasil analisa regresi polinomial di dapat sebesar 2,1564 liter/detik

3. Untuk penyaluran air dari sungai ke Desa Munte, direncanakan

dengan tipe

pengambilan langsung (free intake) dengan saluran pengambilan menuju IPA, dari IPA dengan menggunakan pipa HDPE diameter 2” menuju desa

dimana untuk

pelayanan bagi masyarakat dipasang 30 kran umum.

6 Bayu Kusumajati, Solichin, dan

Koosdayani (2017)

Analisis Distribusi Air pada Sistem Penyediaan Air Minum Kampus Universitas Sebelas Maret dengan Epanet

Metode Peneltian:

a. Lokasi penilitian adalah daerah layanan SPAM Kampus Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

b. Alat bantu survei menggunakan meteran, Global Positioning System (GPS), dan Total Station untuk menentukan elevasi pipa jaringan distribusi dan waterlap.

1. Kebutuhan air minum civitas akademika yang dapat dilayani oleh SPAM pada tahun 2015 sebanyak 52.500 liter/hari.

2. Hasil simulasi EPANET

menunjukkan tekanan terendah berada di titik Masjid Nurul Huda yaitu 21,12 mka dan titik tertinggi di Fakultas Pertanian gedung D yaitu 41,70 mka, maka dengan ketinggian reservoir 20m di atas muka tanah asli cukup menjangkau semua titik.

7 A. N.

Alkali, B.

Usman, dan

A. G.

Lawan (2018)

Design of A Water Supply Distribution Network Using

EPANET 2.0:

Metode Peneltian:

a. Lokasi Penelitian terletak di

Maiduguri, Nigeria Selatan. Terletak 300m diatas

1. Waktu pengaliran pompa air menuju reservoir di Zona 3 tidak boleh melebihi 7

jam untuk

mengurangi rusaknya

I-8

No Penulis Judul Metodologi Hasil

A Case Study of Maiduguri

Zone 3,

NIgeria

permukaan laut, luas daerah sebesar 543 km².

b. Menggunakan program EPANET untuk mengetahui panjang pipa dan kecepatan aliran.

bangunan tangki.

2. Harus dibangun lebih dari 2 reservoir untuk mencukupi pengaliran kebutuhan air bersih di Zona 3.

8 Alex Binilang dan Fuad Halim (2018)

Perencanaan Sistem Penyediaan Air Bersih di Desa

Kolongan dan Kolongan Satu Kecamatan Kombi Kabupaten Minahasa

Metode Penelitian:

a.Teknik pengambilan

data dengan

menggunakan teknik observasi dan teknik dokumentasi.

b.Teknik observasi dilakukan dengan pengamatan

langsung

dilapangan terhadap obyek penelitian.

c. Menganalisa ketersediaan air dari pengukuran debit mata air.

1. Kebutuhan air domestik pada tahun 2037 kebutuhannya adalah 55013,25 liter/hari. Kebutuhan air non domestik untuk tahun 2037 didapat sebesar 2750,66 liter/hari.

2. Dalam perencanaan sistem jaringan air bersih di Desa Kolongan Satu menggunakan tipe pengaliran gravitasi (gravity system).

Sumber air yang direncanakan berada pada elevasi ±444m.

9 G. Anisha, A. Kumar,

and P.

Suvarna Raju (2018)

Analysis and Design of Water

Distribution Network Using

EPANET for Chirala Municipality in Prakasam District.

Metode Penelitian:

a. Menggambar jaringan distribusi.

b. Melakukan survei dan wawancara dengan penduduk sekitar Chirala.

c. Menghitung panjang pipa dengan EPANET.

1. Hasil jaringan distribusi15,44 l/hari tidak melebihi kapasitas desain yaitu 19,08 l/hari.

2. Kapasitas reservoir yang dibutuhkan sebanyak 2 reservoir.

10 Arif

Kurniawan, Agus Priyanto, dan Salamun (2019)

Perencanaan Sistem Penyediaan Air Bersih PDAM Kota Salatiga

Metode Penelitian:

a. Melakukan survei langsung ke Kota Salatiga untuk melihat ketersediaan sumber air baku.

b. Melakukan observasi dan

1. Sumber air bersih yang ditampung di reservoir jetak diambil dari mata air Kalitanggi.

2. Debit rencana yang akan disalurkan ke wilayah studi sebesar 70 l/detik dari

I-9

No Penulis Judul Metodologi Hasil

pengamatan untuk mengetahui tingkat kebutuhan air bersih di Kota Salatiga dalam jangka waktu yang ditentukan.

reservoir Noborejo

dan mampu

memenuhi kebutuhan air bersih sampai tahun 2021.

3. Perencanaan jaringan pipa distribusi sepanjang 11.155 m menggunakan pipa jenis PE dengan diameter 300 mm, 250 mm, 150 mm, dan 100 mm.

II-1 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Penyediaan Air Minum

Dalam penyediaan air minum Ada 2 (dua) kategori sistem penyediaan air minum, yaitu : sistem perpipaan dan non perpipaan.

2.1.1 Sistem Perpipaan

Sistem ini menggunakan pipa sebagai sarana pendistribusian air. Unit pelayanannya dapat menggunakan Sambungan Rumah (SR), Sambungan Halaman dan Sambungan Umum. Untuk mendistribusikan air bersih dengan perpipaan terdapat beberapa sistem pengaliran, tergantung pada keadaan topografi, lokasi sumber air baku, beda tinggi daerah pengaliran atau daerah layanan. Sistem pengaliran tersebut antara lain :

1. Pengaliran Gravitasi

Sistem ini adalah sistem dimana pengaliran air dari reservoir ke daerah pelayanan dilakukan secara gravitasi karena lokasi reservoir distribusi terletak lebih tinggi dari daerah pelayanan, sebagaimana digambarkan pada Gambar 2.1. Hal ini dapat dilihat dari ketinggian titik awal pipa-pipa distribusi yang lebih tinggi dari pada titik akhir pipa-pipa distribusi dan beda tekanan yang tersedia lebih besar dari kehilangan tekanan sepanjang pipa-pipa distribusi. Oleh karena ketersediaan tekanan (head) tersebut, maka hanya diperlukan ground reservoir.

Penggunaan sistem ini sangat diutamakan karena sistem ini dianggap cukup ekonomis, hanya memanfaatkan perbedaan tinggi lokasi maka tekanan yang diperlukan bisa dipertahankan, serta dapat melayani pengaliran selama 24 jam. Karena selama pengaliran 24 jam tersebut terjadi fluktuasi pemakaian, maka dibutuhkan reservoir sebagai penyeimbang antara penyediaan (supply) dan kebutuhan (demand). Pada sistem gravitasi dimungkinkan untuk mensuplai air dari satu atau lebih reservoir dalam sistem.

Kerugian dari sistem ini adalah keterbatasan untuk pengembangan daerah pelayanan dan peningkatan konsumsi air karena head yang tersedia tetap. (Kusuma, 2011)

II-2 Gambar 2.1 Sistem Distribusi dengan Pengaliran Gravitasi

(Sumber: Ways, 2004) 2. Pengaliran Pemompaan dengan Elevated Reservoir

Pengaliran Pemompaan dengan elevated reservoir dilakukan untuk menampung air kedalam reservoir yang memiliki elevasi yang lebih tinggi dari daerah pelayanan.

Dimana apabila air yang sudah dipompa ke reservoir aka didistribusikan dengan memanfaatkan tekanan akibat elevasi reservoir yang lebih tinggi dari daerah pelayanannya (Rosadi, 2011)

3. Pengaliran Pemompaan Langsung

Distribusi air ke daerah layanan dengan mengandalkan tekanan dari pompa, yang

disesuaikan dengan tinggi tekanan minimum. Rangkaian pipa dalam distribusi air bersih/minum disebut jaringan pipa. Pada dasarnya ada 2 sistem jaringan distribusi yaitu jaringan terbuka dan tertutup.

a. Jaringan Terbuka

Jaringan Terbuka adalah jaringan pipa yang tidak saling berhubungan, dimana air akan mengalir dalam satu arah dan area layan disuplai melalui satu jalur pipa utama.

b. Jaringan Tertutup

Jaringan tertutup adalah jaringan pipa yang saling berhubungan, dimana air mengalir melalui beberapa jalur pipa utama sehingga konsumen disuplay dari beberapa jalur pipa (Rosadi, 2011).

2.1.2 Sistem Non Perpipaan

Sistem distribusi ini tidak menggunakan pipa dan unit pelayanannya adalah Sumur Umum, Hidran Umum (HU), kendaraan tangki air (water tank/TA) serta mata air (Rosadi, 2011).

II-3 2.2 Sistem Pemipaan

Analisis jaringan pipa perlu dilakukan dalam pengembangan suatu jaringan distribusi maupun perencanaan suatu jaringan pipa baru. Sistem jaringan perpipaan didesan untuk membawa suatu kecepatan aliran tertentu. Ukuran pipa harus tidak melebihi dimensi yang diperlukan dan juga tekanan dalam sistem harus tercukupi. Dengan analisis jaringan pipa yang diperlukan sesuai dengan tekanan minimum yang diperbolehkan sesuai dengan tekanan minimum yang diperbolehkan agar kuantitas aliran terpenuhi.

Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam analisis sistem jaringan pipa distribusi adalah : 1. Peta distribusi beban, berupa peta tata guna lahan, kepadatan dan batas wilayah. Juga

pertimbangan dari kebutuhan/beban (area pelayanan).

2. Daerah pelayanan sektoral dan besar beban. Juga titik sentral pelayanan (junction points).

3. Kerangka induk, baik pipa induk primer maupun pipa induk sekunder.

4. Untuk sistem induk, ditentukan distribusi alirannya berdasarka debit puncak.

5. Pendimensian, dengan besar debit diketahui dan kecepatan aliran yang diijinkan, dapat ditentukan diameter pipa yang diperlukan.

6. Kontrol tekanan dalam aliran distribusi, menggunakan prinsip kesetimbangan energi.

Kontrol atau analisa tekanan ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, diesuaikan dengan rangka distribusi.

7. Detail sistem pelayanan (sistem mikro dari distribusi) dan perlengkapan distribusi (gambar alat bantu).

8. Gambar seluruh sistem, berupa peta tata guna lahan, peta pembagian distribusi, peta kerangka, peta sistem induk lengkap, gambar detail sistem (Kusuma, 2011).

2.3 Sumber Air

Air yang berada dipermukaan bumi ini dapat berasal dari berbagai sumber. Berdasarkan letak sumbernya, air di bagi menjadi:

1. Air laut 2. Air hujan 3. Air permukaan 4. Air tanah

II-4 2.3.1 Air Laut

Air laut memiliki rasa asin karena mengandung garam murni (NaCl). Kadar garam NaCl dalam air laut 3% dari jumlah total keseluruhan air laut. Karena rasanya yang asin, untuk menjadikan air laut sebagai air minum diperlukan sebuah teknologi terapan untuk memfilter sekaligus destilasi (penyulingan) air untuk menghilangkan kadar garam yang tinggi (Alamsyah, 2007).

2.3.2 Air Hujan

Air hujan merupakan hasil proses penguapan air dipermukaan bumi akibat pemanasan oleh sinar matahari. Dalam keadaan ideal (tanpa pencemaran air), air hujan merupakan air bersih dan dapat langsung dikonsumsi oleh manusia, namun pada saat penguapan berlangsung air yang menguap sudah tercemar. Selain itu, air hujan yang turun juga

‘tercemar’ oleh polusi udara. Akibatnya air hujan tidak bersifat netral (pH = 7) lagi, melainkan bersifat asam. Hujan yang bersifat asam dapat menyebabkan korosi (karat) pada benda yang berbahan logam. Selain bersifat asam, air hujan cenderung bersifat sadah karena kandungan kalsium dan magnesiumnya cukup tinggi (Alamsyah, 2007).

2.3.3. Air Permukaan

Air permukaan adalah semua air yang terdapat di permukaan tanah, antara lain sumur, sungai, rawa, dan danau. Air permukaan berasal dari air hujan yang meresap dan membentuk mata air di gunung atau hutan, kemudian mengalir dipermukaan bumi dan membentuk sungai atau mengumpul di tempat cekung yang membentuk danau ataupun rawa. Pada umumnya, air permukaan tampak kotor dan berwarna (tidak bening). Hal itu akibat kotoran, pasir, dan lumpur yang ikut terbawa (hanyut) oleh aliran air.

Air permukaan banyak digunakan untuk berbagai kepentingan, antara lain untuk diminum, kebutuhan rumah tangga, irigasi, pembangkit listrik, industri, dansebagainya.

Agar dapat diminum air permukaan harus diolah terlebih dahulu,meliputi pengolahan fisika, kimia dan biologi (Alamsyah, 2007).

Air permukaan ada 2 macam yakni : a. Air sungai, dan

b. Air rawa/danau.

II-5 2.3.4. Air Tanah

Air tanah merupakan air yang terdapat di dalam lapisan tanah yang berasal dari air hujan yang meresap ke dalam tanah. Dalam peroses peresapan air tersebut air tanah mengalami penyaringan (filtrasi) oleh lapisan-lapisan tanah, sehingga air tanah lebih jernih dibandingkan air permukaan (Alamsyah, 2007).

Air Tanah terbagi atas : a. Air tanah dangkal b. Air tanah dalam c. Mata air

2.4 Kebutuhan Air Bersih

Kebutuhan air bersih dikelompokkan menjadi 2 bagian, yaitu kebutuhan domestik dan non domestik.

2.4.1 Kebutuhan Domestik

Kebutuhan domestik merupakan kebutuhan air yang digunakan untuk keperluan rumah tangga dan sambungan kran umum. Besar kebutuhan domestik yang diperlukan dihitung rerata kebutuhan air per satuan orang perhari. Kebutuhan air perorang perhari disesuaikan dengan dimana orang tersebut tinggal. Setiap kategori kota tertentu mempunyai kebutuhan akan air yang berbeda. Semakin besar kota maka tingkat kebutuhan air juga akan semakin besar.

Kebutuhan air bersih berdasarkan kategori kota dan jumlah penduduk dapat dilihat pada tabel 2.1.

II-6 Tabel 2. 1 Kebutuhan Air Bersih berdasarkan Kategori Kota dan Jumlah

Penduduk

N

O URAIAN

KATEGORI KOTA BERDASARKAN JUMLAH PENDUDUK (JIWA)

>

1.000.000

500.000 s/d 1.000.000

100.000 s/d 500.000

20.000 s/d 100.000

<

20.00 0

METRO BESAR SEDANG KECIL DES

A

1 Unit SR (l/o/hr) 190 170 150 130 30

2 Unit HU (l/o/hr) 30 30 30 30 30

3 Unit non

domestik 20 - 30 20 - 30 20 - 30 20 - 30 20 -

30 4 Kehilangan air

(%) 20 - 30 20 - 30 20 - 30 20 - m30 20

5 Faktor

Maximum Day 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1

6 Faktor Peak -

Hour 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

7 Jumlah Jiwa Per

SR 5 5 6 6 10

8 Jumlah Jiwa Per

HU 100 100 100 100 - 200 200

9 Sisa tekan di

jaringan 10 10 10 10 10

distribusi (mka)

10 Jam operasi 24 24 24 24 24

11 Volume

reservoir (%)

20 20 20 20 20

(Maks Day Demand)

12 SR : HU 50:50 s/d

80:20 50:50 s/d 80:20 80:20 70:30 70:30 13 Cakupan

Pelayanan (*) **) 90 **) 90 **) 90 **) 90 ***)

70 Sumber : Petunjuk Teknis Perencanaan Rancangan Teknik Sistem Penyediaan Air

Minum vol VI, 1998, Dept. PU.

2.4.2 Kebutuhan Non Domestik

Kebutuhan non domestik merupakan kebutuhan air selain untuk keperluan rumah tangga dan sambungan kran umum, seperti penyediaan air untuk sarana sosial, tempat ibadah, sekolah, rumah sakit, asrama, dan juga untuk keperluan komersil seperti industri, hotel, perdagangan, serta untuk pelayanan jasa umum.

II-7 2.4.3 Fluktuasi Kebutuhan Air

Pada umumnya, masyarakat indonesia melakukan aktifitas penggunaan air pada pagi dan sore hari dengan konsumsi air yang lebih banyak daripada waktu waktu lainnya.

Dari keseluruhan aktifitas dan konsumsi sehari tersebut dapat diketahui pemakaian rata- rata air. Dengan memasukkan besarnya faktor kehilangan air ke dalam kebutuhan dasar, maka selanjutnya dapat disebut sebagai fluktuasi kebutuhan air. Dan di dalam distribusi air minum, tolak ukur yang digunakan dalam perencanaan maupun evaluasinya adalah kebutuhan air hari maksimum dan kebutuhan air jam maksimum dengan mengacu pada kebutuhan air rata-rata.

Pada umumnya kebutuhan air dibagi dalam tiga kelompok : 1. Kebutuhan rata - rata

Pemakaian air rata-rata menggunakan persamaan berikut:

𝑄ℎ = ^𝑄𝑑

𝑇 (2.1)

Dimana : Qh = Pemakaiaan air rata-rata (m3/jam) Qd = Pemakaian air rata-rata sehari (m3) T = Jangka waktu pemakaian (jam) 2. Kebutuhan harian maksimum

Kebutuhan air harian dengan menggunakan rumus:

Kebutuhan air per hari = Jumlah penduduk x kebutuhan rata-rata per hari (2.2) 3. Kebutuhan pada jam puncak

Kebutuhan harian maksimum dan jam puncak sangat diperlukan dalam perhitungan besarnya kebutuhan air baku, karena hal ini menyangkut kebutuhan pada hari-hari tertentu dan pada jam puncak pelayanan. Sehingga penting mempertimbangkan suatu nilai koefisien untuk keperluan tersebut. Kebutuhan air harian maksimum dan jam puncak dihitung berdasarkan kebutuhan dasar dan nilai kebocoran dengan pendekatan sebagai berikut :

Qh-max = C1 . Qh (2.3)

Dimana : C1 = Konstanta (1,2 – 2,0).

(Soufyan & Takeo, 2005)

II-8 2.5 Analisa Hidrolika Dalam Sistem Jaringan Distribusi Air Minum

2.5.1 Hukum Bernoulli

Aliran dalam pipa memiliki tiga macam energi yang bekerja didalamnya, yaitu : 1. Energi Ketinggian

2. Energi Tekanan 3. Energi Kecepatan

Hal tersebut dikenal dengan prinsip Bernulli bahwa energi total pada sebuah penampang pipa adalah jumlah energi kecepatan, energi tekanan dan energi ketinggian yang dapat ditulis sebagai berkut :

ETot = Energi ketinggian + Energi kecepatan + Energi Tekanan (2.4) ETot =

𝑧 +

^P

𝛾_𝑤

+

^𝑉2

2g

(

^2.5)

Dimana : ^P

𝛾_𝑤 = tinggi tekan (m) 𝑉²

2g= tinggi energi (m) Z = elevasi (m) (Putra, 2012).

2.5.2 Hukum Kontinuitas

Pada aliran percabangan pipa juga berlaku hukum kontinuitas dimana debit yang masuk pada suatu pipa, sama dengan debit yang keluar pada pipa.

Q = A . V (2.6)

Dimana :

Q = debit yang mengalir pada suatu penampang pipa (m³/det) A = luas penampang (m²)

V = Kecepatan aliran (m/det) (Putra, 2012)

II-9 2.5.3 Kehilangan Tekanan (Headloss)

Kehilangan tinggi tekan dalam pipa dapat dibedakan menjadi kehilangan tinggi tekan mayor (major losses) dan kehilangan tinggi tekan minor (minor losses).

2.5.3.1 Kehilangan Tinggi Tekan Mayor (Major Losses)

Ada beberapa teori dan formula untuk menghitung besarnya kehilangan tinggi tekan mayor ini yaitu dari Hazen-Williams, Darcy-Weisbach, Manning, Chezy, Colebrook- White dan Swamme-Jain. Adapun besarnya kehilangan tinggi tekan mayor dalam kajian ini dihitung dengan persamaan Hazen-Williams ialah :

Hf = [ ^{Q x L}

0,54

0,2758 x Chw x D^2,63] (2.7)

Dimana :

Q = kapasitas aliran (m³/detik) L = panjang pipa (m)

Chw = koefisien kekasaran Hazen-Williams D = diameter pipa (m)

Untuk melihat nilai koefisien kekasaran pipa Chw (Hazen-William) dapat dilihat dalam tabel 2.2.

Tabel 2. 2 Nilai Koefisien Kekasaran Pipa Chw (Hazen-William) Jenis Pipa Nilai “C” Perencanaan Asbes Cement (ACP)

UPVC High HDPE Medium DPE Ductile (DCIP) Besi tuang (CIP)

GIP Baja Pre-streessm

120 120 130 130 110 110 110 110 120 Sumber : Nilai Koefisien kekasaran pipa pada rumusan Hazel-William

II-10 2.5.3.2 Kehilangan Tinggi Tekan Minor (Minor Losses)

Ada berbagai macam kehilangan tinggi tekan minor sebagai berikut:

1. Kehilangan tinggi minor karena pelebaran pipa

2. Kehilangan tinggi minor karena penyempitan mendadak pada pipa 3. Kehilangan tinggi minor karena mulut pipa

4. Kehilangan tinggi minor karena belokan pada pipa

5. Kehilangan tinggi minor karena sambungan dan katup pada pipa Secara umum rumus kehilangan tinggi tekan akibat minor losses : hl = kL ^V2

2𝑔 (2.8)

Dimana :

Hl = kehilangan tinggi tekan minor (m) L = panjang pipa (m)

k = koefisien karakteristik pipa (m) (Putra, 2012)

Kehilangan minor pada umumnya akan lebih besar bila terjadi perlambatan kecepatan aliran didalam pipa dibandingkan peningkatan kecepatan akibat adanya pusaran arus yang ditimbulkan oleh pemisahan aliran dari bidang batas pipa (Putri,dkk, 2014).

2.5.4 Kapasitas Aliran

Menghitung Kapasitas aliran yang terjadi di dalam pipa dengan mengunakan persamaan Hazen-William :

Q = 0,2785 . 𝐶ℎ𝑤 . 𝐷^2,63 . 𝑆^0,54 (2.9)

Dimana :

Q = Debit aliran pada pipa

Chw = koefisien kekasaran Hazen william R = jari-jari hidrolis

D = Diameter pipa

S = kemiringan garis energi

II-11 2.5.5 Tekanan

Analisa Perhitungan Besarnya Tekanan yang terjadi :

P = 𝑝 . 𝑔 . ℎ (2.10)

Diamana :

p = Masa Jenis air (Kg/m³) g = Percepatan gravitasi (N) h = Tinggi elevasi (m) 2.6 Proyeksi Penduduk

Proyeksi jumlah penduduk diperlukan dalam perancangan sistem jaringan perpipaan distribusi air minum. Hal ini penting dilakukan agar bangunan tersebut dapat digunakan sesuai dengan periode desain yang telah direncanakan dan tidak menimbulkan masalah pada masa yang akan datang. Begitu juga hal nya dalam mendesain bangunan distribusi air minum bagi penduduk suatu desa/kelurahan, maka jumlah penduduk kelurahan pada masa yang akan datang haruslah diketahui. Untuk mengetahui jumlah penduduk pada masa yang akan datang tersebut, digunakan metode proyeksi jumlah penduduk.

2.6.1 Metode Aritmatika/Linear

Metode ini didasarkan pada angka kenaikan penduduk rata-rata tiap tahun. Metode ini digunakan jika data berkala menunjukkan jumlah penambahan penduduk yang relatif sama setiap tahunnya. Persamaan umumnya adalah:

Y = a + bX……… (2.1)

a = ∑Yi – b(∑Xi)

𝑛 ………... (2.2)

b = n(∑XiYi)−( ∑Xi)( ∑Yi)

n(∑Xi2)−( ∑Xi)2 ………... (2.3)

dimana:

Y = nilai variabel Y berdasarkan garis regresi, populasi ke n X = nilai independen, bilangan yang dihitung dari tahun ke tahun a = konstanta

II-12 b = koefisien arah garis (gradien) regresi linear

2.6.2 Metode Geometri (Power)

Metode ini didasarkan pada rasio pertambahan penduduk rata-rata tahunan. Sering digunakan untuk meramal data yang perkembangannya melaju sangat cepat.

Pertumbuhan penduduk di plot pada semilog.

Persamaan umumnya adalah:

Y = aX^b………. (2.4)

Persamaan diatas dapat dikembalikan kepada model linear dengan mengambil logaritma napirnya (ln)

Sehingga persamaannya menjadi:

ln Y = ln a + b ln X………..… (2.5) Persamaan tersebut linear dalam ln X dan ln Y

ln a = ∑ln(Yi)−b∑ln(Xi)

n ……….………….. (2.6)

B = n∑(lnYi)(lnXi)−( ∑lnXi)( ∑lnYi)

n∑(lnXi)2−(∑lnXi)2 ……….. (2.7)

Dimana:

Y = Nilai variabel Y berdasarkan garis regresi, populasi ke-n X = Bilangan independen, bilangan yang dihitung dari tahun awal a = konstanta

b = koefisien arah garis (gradien) regresi linear 2.6.3 Metode Eksponensial

Pada metode ini persamaan yang digunakan adalah:

Y = ae^b………...……… (2.8)

II-13 ln a = ∑ln (Yi)−b(∑Xi)

n ……….. (2.9)

b = n∑(Xi ln Yi)−(∑Xi)( ∑lnYi)

n∑(Xi)2−(∑Xi)2 ………..(2.10)

Dimana:

Y = Nilai variabel Y berdasarkan garis regresi, populasi ke-n X = Bilangan independen, bilangan yang dihitung dari tahun awal a = konstanta

b = koefisien arah garis (gradien) regresi linear

Pemilihan metode proyeksi dilakukan dengan menghitung standar deviasi (simpangan baku) dan koefisien korelasi dengan persamaan sebagai berikut:

S = √n(∑Xi2)−(∑Xi)2

n(n−1) ……… (2.11)

Rumus koefisien korelasi:

r = ±√1 −^{∑(yi−y′)2} _{∑(yi−ˉy)2}………. (2.12)

dimana:

xi = P – P’

yi = P = jumlah penduduk awal ˉy = Pr = jumlah penduduk rata-rata

y’ = P’ = jumlah penduduk yang akan dicari

Metode pilihan ditentukan dengan cara melihat nilai S yang terkecil dan nilai R yang paling mendekati ± 1.

II-14 2.6.4 Metode Logaritma

Metode ini termasuk metode yang jarang digunakan karena lebih sesuai untuk memproyeksikan populasi binatang.

Rumus yang digunakan dalam metode logaritma:

Pn = r / Cre^-n+k……… (2.13)

Dimana:

Pn = Penduduk pada tahun n

n = waktu dalam tahun (periode proyeksi) r = angka pertumbuhan penduduk (%)

e = bilangan pokok sistem logaritma natural = 2,7182818 1/C = initial population size

r/k = upper limit of projection

2.7 Aplikasi EPANET 2.0

EPANET 2.0 merupakan salah satu software jaringan distribusi yang dikembangkan oleh water supply and water resources division USEPA’s National Risk Management Research Laboratory. EPANET adalah sebuah program komputer yang menggambarkan simulasi hidrolis dan kecenderungan kualitas air yang mengalir di dalam suatu jaringan pemipaan. Epanet menjajaki aliran air di tiap pipa, kondisi tekanan air di tiap titik dan kondisi konsentrasi bahan kimia yang mengalir di dalam pipa selama dalam periode pengaliran. Chiristianto (2017). Epanet juga dapat menggambarkan usia air (water age) dan pelacakan sumber air (Pebakirang, 2015).

Software ini berguna untuk menganalisa berbagai aplikasi jaringan distribusi air bersih dengan memasukkan data inputan berupa desain jaringan pemipaan dan komponen- komponen penting di dalamnya. Epanet dapat melakukan running simulasi dan melihat

II-15 hasil running ke dalam berbagai bentuk, seperti kode- kode yang berwarna pada peta, tabel data-data, grafik serta citra kontur (Rossman, 2000). Sama halnya dengan beberapa software simulasi yang lain, Epanet 2.0 memiliki beberapa keunggulan dan kelemahan. Keunggulan dari Epanet 2.0 antara lain, dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2. 3 Keuntungan dan Kelemahan Epanet 2.0

Keunggulan Kelemahan

1. Mampu menghitung besarnya nilai head loss pada suatu sistem hidrolis dengan menggunakan persamaan Darcy-Weisbach, Hazen-Williams dan Chezy-Manning

2. Merupakan software simulasi yang bersifat public domain (gratis)

3. Memungkinkan untuk dimasukkannya kategori kebutuhan (demand) ganda pada node, masing- masing dengan pola tersendiri bergantung pada variasi waktu

4. Mudah dalam pengoperasiannya

5. Mempunyai kemampuan dalam menyimulasi model kualitas air.

1. Perlu menghitung ulang besarnya head loss yang terjadi pada pipa ke dalam satuan meter

2. Tampilannya yang masih sederhana, sehingga dipandang kurang menarik.

Sumber: BPPSPAM Departemen Pekerjaan Umum (2014)

EPANET adalah program komputer yang menggambarkan simulasi hidrolis dan kecenderungan kualitas air yang mengalir di dalam jaringan pipa. Jaringan itu sendiri terdiri dari Pipa, Node (titik koneksi pipa), pompa, katub, dan tangki air atau reservoir (Wigati, dkk, 2013).

EPANET menjajaki aliran air ditiap pipa, kondisi tekanan air di tiap titik, dan konsentrasi bahan kimia yang mengalir di dalam pipa selama dalam periode pengaliran.

EPANET didesain sebagai alat untuk mencapai dan mewujudkan pemahaman tentang pergerakan dan nasib analisis berbagai aplikasi jaringan distribusi, sebagai contoh untuk pembuatan desain, kalibrasi model hidrolis, analisis sisa khlor, dan analisis pelanggan.

II-16 EPANET adalah alat bantu analisis hidrolisis yang didalamnya terkandung kemampuan seperti :

1. Kemampuan analisis yang tidak terbatas pada penempatan jaringan

2. Perhitungan harga kekasaran pipa menggunakan persamaan Hazen-Williams, Darcy Weisbach, atau chezy manning.

3. Termasuk juga minor head losses untuk bend, fitting, dsb

4. Pemodelan terhadap kecepatan pompa yang konstan maupun variabel 5. Menghitung energi pompa dan biaya

6. Pemodelan terhadap variasi tipe dari valve termasuk shitof, check, pressure regulating, dan flow kontrol valve.

7. Tersedia tangki penyimpanan dalam berbagai bentuk, termasuk diameter yang bervariasi terhadap tingginya.

8. Memungkinkan dimasukkannya kategori kebutuhan (demand) ganda pada node, masing masing dengan pola tersendiri bergantung pada variasi waktu

9. Model pressure yang bergantung pada pengeluaran aliran dari emitter (sprinkler head)

10. Dapat dioperasikan dengan sistem dasar tangki sederhana atau kontrol waktu yang lebih kompleks (Kusuma, 2011).

2.8 Perhitungan Hidrolisis Jaringan Perpipaan Distribusi

Pada perhitungan hidrolisis jaringan perpipaan distribusi, akan ditentukan dimensi dari perpipaan dan perlengkapan yang akan digunakan pada setiap alternatif. Perhitugan yang dilakukan berdasarkan pada pemakaian air pada saat jam puncak dengan dibantu dengan menggunakan program EPANET 2.0. Program ini menggunakan aplikasi matematis dari persamaan Hazem-williams.

Data masukan yang dibutuhkan dalam perhitungan diantaranya adalah : 1. Debit rata-rata (L/s) pada tiap tapping

2. Elevasi ketinggian (m) untuk tiap tapping 3. Panjang pipa (m)

4. Diameter pipa (m) yang digunakan

5. Koefisien kekasaran Hazen-Williams yang akan digunakan

6. Ketinggian level muka air pada reservoir distribusi yang digunakan

II-17 Dengan menggunakan data diatas, maka hasil yang diperoleh diantaranya adalah besarnya debit aliran pada tiap pipa, arah aliran, kehilangan tekanan, serta sisa tekan pada tiap tapping (Kusuma, 2011).

III-1 BAB III

METODOLOGI PERANCANGAN

3.1. Konsep Metodologi Perancangan

Langkah perancangan yang dilakukan dapat dilihat pada diagram alir penelitian pada Gambar 3.1.

Gambar 3. 1 Diagram Alir Perancangan

Mulai

Analisa a) Kebutuhan air bersih b) Diameter dan panjang

pipa yang dibutuhkan Pengumpulan Data

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Data Sekunder a) Peta topografi/site

plan b) Jumlah Penduduk c) c)Jumlah Fasilitas Umum

Tinjauan Pustaka Data Primer

a) Lokasi b) Data

kualitas Air

Identifikasi masalah

Survei y

III-2 Metode penelitian yang digunakan terlebih dahulu adalah:

1. Mengumpulkan data yang dibutuhkan yaitu data sekunder. Data awal yang di perlukan berupa lokasi, sumber air baku, kondisi eksisting di tempat penelitian serta permasalahan yang ada di tempat penelitian.

2. Kemudian menghitung banyaknya konsumen berupa sambungan rumah yang ada di Desa Motung.

3. Tahapan berikutnya adalah menghitung kebutuhan air minum sesuai proyeksi jumlah penduduk di Desa Motung.

4. Dari hasil perhitungan kebutuhan air minum yang telah di dapat, kemudian dilakukan analisa perhitungan dimensi pipa dan jenis pipa distribusi dengan menggunakan program EPANET 2.0.

5. Tahapan dalam proses analisis pada Program EPANET 2.0 adalah memilih dimensi pipa distribusi yang digunakan yaitu diameter pipa.

6. Dari hasil perhitungan Program EPANET 2.0 didapat sisa tekanan diujung pipa sehingga pipa aman terhadap tekanan.

7. Terakhir menggambar Peta Jaringan pipa distribusi yang akan di terapkan di Desa Motung, Kecamatan Ajibata.

3.2 Lokasi dan Waktu Perancangan 3.2.1 Lokasi

Perancangan akan dilakukan dengan mengumpulkan data sekunder di kawasan Kaldera Toba dan disertai dengan data perancangan air bersih yang di lakukan di penelitian sebelumnya.

3.2.2 Waktu Perancangan

Sesuai dengan Bagan Alir Penelitian yang telah direncanakan, maka waktu penelitian dapat dilaksanakan selama 8 minggu. Adapun urairan waktu dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Tinjauan Pustaka/Studi Literatur dapat dilaksanakan selama 1 minggu.

2. Perumusan Masalah dan Penentuan Metode dapat dilaksanakan selama 1 minggu.

3. Pengambilan data primer berupa:

- Mendata kondisi eksisting air minum masyarakat

III-3 - Mendata kondisi sumber air baku yang ada

- Mendata jalur pipa yang akan dipasang

Kegiatan ini dapat dilaksanakan selama 1 minggu 4. Pengambilan data skunder berupa:

- Peta topografi Desa Motung untuk kepentingan pembuatan siteplan SPAM yang direncanakan.

- Data jumlah konsumen atau rumah tangga yang akan memanfaatkan SPAM terbangun.

- Pengukuran jalur pipa dan elevasi daerah pelayanan memakai alat GPS.

Kegiatan ini dapat dilaksanakan selama 1 minggu.

5. Tahapan analisa berupa:

- Menghitung proyeksi jumlah penduduk dari tahun 2020 – 2029.

- Menghitung kebutuhan air minum yang dibutuhkan sampai tahun 2029.

- Mengambil profil memanjang jalur pipa distribusi yang direncanakan untuk perhitungan.

- Merencanakan sistem jaringan pipa distribusi air minum menggunakan Program EPANET 2.0.

Kegiatan ini dapat dilaksanakan selama 1 minggu.

6. Total seluruh kegiatan dapat dilaksanakan selama 8 minggu.

3.3 Pengolahan dan Analisis Data

Data yang sudah diperoleh kemudian diolah dan dianalisis kemudian dilakukan pembahasan sesuai dengan studi literatur. Adapun pengolahan dan analisis data pada penelitian ini yaitu sebagai berikut :

1. Menentukan Jumlah Penduduk yang ada di Desa Motung.

2. Menentukan debit yang dibutuhkan di Desa Motung.

3. Menentukan diameter pipa dengan menggunakan aplikasi EPANET 2.0 4. Perencanaan jaringan pipa dengan menggunakan aplikasi EPANET 2.0

III-4 Lokasi Perancangan

Gambar 3. 2 Kaldera Toba (Sumber: Google Earth, 2020)

IV-1 BAB IV

GAMBARAN UMUM WILAYAH PERENCANAAN

4.1 Gambaran Umum Desa Motung 4.1.1 Letak Geografis

Desa Motung merupakan salah satu desa yang terdapat di Kecamatan Ajibata, Kabupaten Toba Samosir, Provinsi Sumatera Utara. Menurut kondisi geografisnya, Kecamatan Ajibata terletak pada 2^o 23’- 2^o 40’ LU dan 98^o 56’ - 99^o 04’ BT. Adapun luas wilayah Kabupaten Toba Samosir adalah 72,80 km². Batas-batas wilayah Kecamatan Ajibata adalah sebagai berikut:

Sebelah Utara : Kabupaten Simalungun dan Danau Toba Sebelah Timur : Kabupaten Simalungun

Sebelah Selatan : Kecamatan Lumban Juju Sebelah Barat : Danau Toba

Gambar 4. 1 Peta Administrasi Kabupaten Toba Samosir

(Sumber: Dinas Tata Ruang dan Pemukiman Kabupaten Toba Samosir)

IV-2 4.1.2 Kondisi Topografi

Kabupaten Toba Samosir terletak pada wilayah dataran tinggi dengan ketinggian antara 800-2200 meter di atas permukaan laut, dengan topografi secara umum terdiri dari daerah bergelombang dan berbukit yang diselingi oleh dataran yang relatif rata serta berbatasan langsung dengan Danau Toba. Kondisi kelerengan atau topografi wilayah Kabupaten Toba Samosir sangat variatif, yaitu datar (0-8%), berombak (8-15%), bergelombang (15-25%), curam (25-40%), dan terjal/bergunung (>40%). Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 4.2 (Dinas Tata Ruang dan Pemukiman Kabupaten Toba Samosir)

Gambar 4. 2 Peta Topografi Kabupaten Toba Samosir

(Sumber: Dinas Tata Ruang dan Pemukiman Kabupaten Toba Samosir)

IV-3 4.1.3 Kondisi Hidrologi

Kabupaten Toba Samosir merupakan wilayah yang terdiri dari pegunungan dan memiliki potensi sumber daya air dengan keberadaan air permukaan seperti Danau Toba, sungai, dan mata air yang cukup tersebar di wilayah Kabupaten Toba Samosir.

Danau Toba memiliki luas permukaan perairan sebesar 110.260 Ha, dengan luas Daerah Tangkapan Air (DTA) lebih kurang 369.854 Ha, yang terdiri dari 190.314 Ha daratan di pulau Sumatera (keliling luar danau), dan 69.829 Ha daratan pulau Samosir (di tengah danau). Sungai-sungai yang terdapat di DTA Danau Toba dan mengalirkan airnya dari DTA ini kedalam Danau Toba terdiri dari 8 sungai, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4. 1 Daerah Tangkapan Air Danau Toba di Wilayah Kabupaten Toba Samosir

No Daerah Tangkapan Air (DTA) Kecamatan

1 Bolon

Borbor Laguboti

Porsea Siantar Narumonda

Sigumpar Silaen

2 Gopgopan

Lumban Julu Porsea

Uluan

3 Halian

Balige Laguboti Tampahan

4 Mandosi

Lumban Julu Porsea Siantar Narumonda

Uluan

5 Naborsahon Ajibata

IV-4 Sambungan Tabel 4.1

Sumber: BP DAS Asahan Barumun

4.1.4 Kondisi Demografi

Berdasarkan data Kabupaten Toba Samosir Dalam Angka Tahun 2019, jumlah penduduk di Desa Motung pada tahun 2019 tercatat sebanyak 859 jiwa. Kepadatan penduduk di Desa Motung 105,75 jiwa/km². Peningkatan jumlah penduduk di Desa Motung sendiri bisa terbilang cukup rendah dari tahun ke tahunnya.

Tabel 4. 2 Jumlah Penduduk Desa Motung Tahun 2010-2019

No Daerah Tangkapan Air (DTA) Kecamatan

6 Simare

Balige Borbor Laguboti

7 Sitobu Balige

Tampahan

8 Tongguran Ajibata

Lumban Julu

Tahun Jumlah penduduk (jiwa)

2010 800

2011 805

2012 818

2013 823

2014 835

2015 840

2016 846

2017 850

2018 855

2019 859

IV-5 4.1.5 Kondisi Klimatologi

Kecamatan Ajibata secara umum beriklim tropis. Musim kemarau biasanya terjadi pada bulan Juli sedangkan musim hujan berlangsung pada bulan November. Curah hujan berkisar diangka 1643 milimeter per tahun dengan rata-rata 136,92 milimeter per tahun.

Tingkat curah hujan tertinggi terjadi pada bulan Oktober yang mencapai 297 mm, sedangkan curah hujan terendah pada umumnya terjadi pada bulan Juli yaitu mencapai 48 mm. Untuk lebih jelasnya data-data curah hujan dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4. 3 Data Curah Hujan dan Hari Hujan Menurut Bulan di Kecamatan Ajibata Tahun 2019

Bulan Banyaknya Curah Hujan (mm)

Banyaknya Hari Hujan

Januari 83 18

Februari 160 17

Maret 187 18

April 109 17

Mei 119 16

Juni 60 9

Juli 48 7

Agustus 55 7

September 176 21

Oktober 297 23

November 246 17

Desember 153 14

IV-6 Sambungan Tabel 4.3

Sumber: Stasiun Klimatologi Sampali Deli Serdang

Total 1643 184

Rata-Rata 136,92 15,33

V-1

BAB V

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

5.1 Analisis Unit Air Baku

Sumber air baku utama yang terdapat di Kecamatan Ajibata adalah Mata Air Gibeon.

5.2 Analisis Daerah Pelayanan

Dalam perancanaan ini, wilayah yang direncanakan akan mendapatkan pelayanan air bersih adalah Desa Motung. Analisis hidrolika diperlukan untuk mengetahui seberapa besar tekanan air untuk menentukan desa-desa mana saja yang akan menjadi sasaran pelayanan air minum IPA Kaldera. Pengukuran di lapangan akan dilakukan dengan menggunakan alat theodolite dan GPS, yang kemudian akan disinkronkan menggunakan aplikasi google earth untuk mendapatkan elevasi dari pipa.

Secara umum, dalam melakukan tracking jalur perpipaan cukup dilakukan dengan menggunakan GPS. Dengan menggunakan GPS, maka akan didapatkan koordinat dari titik-titik yang ditandai, termasuk juga elevasi dari setiap titik tersebut. Selain menggunakan GPS, proses tracking jalur perpipaan juga dilakukan dengan bantuan alat theodolite. Meskipun proses tracking jalur perpipaan menjadi lebih lama, namun dengan menggunakan alat theodolite penandaan titik-titik pada jalur perpipaan menjadi lebih akurat.

5.3 Analisis Kependudukan

Salah satu dasar suatu perencanaan adalah perkiraan keadaan masa yang akan datang.

Hasil dari proyeksi ini yang akan menjadi panduan dalam mengambil keputusan. Hal pertama yang akan dilakukan adalah memproyeksi jumlah penduduk yang akan datang.

Perhitungan tingkat pertumbuhan penduduk ini dapat dilakukan dengan menggunakan 4 metode proyeksi penduduk yaitu metode aritmatik, metode geometrik, eksponensial dan logaritmik. Metode proyeksi yang akan digunakan adalah yang memiliki nilai regresi terbesar (mendekati nilai satu).