4 BAB II
TINJAUAN PUSKATA
2.1 Tinjauan Umum
Sistem distribusi air merupakan sistem penyaluran air yang berhubungan langsung kepada pelanggan atau pengguna air, yang berfungsi membagikan atau mendistribusikan air melewati jaringan perpipaan dari bangunan pengolahan menuju tempat pelayanan, tentunya air yang didistribusikan telah memenuhi persyaratan. Mengenai hal yang mendapat perhatian khusus sistem distribusi ialah ketersediaan jumlah atau sumber air dan tekanan yang terdapat pada pipa dapat memenuhi dari persyaratan.
Menurut Peraturan Pemerintah (Nomor 122 Tahun 2015 Tentang Sistem Penyediaan Air Minum), menjelaskan bahwa kegiatan mengembangkan sistem penyediaan air minum berkaitan dengan ketersediaan dan kesiapan sarana prasarana SPAM dalam mencukupi kuantitas, kadar air, dan berkelanjutan. SPAM jaringan perpipaan meliputi:
1. Unit Air Baku
Media atau tempat pengambilan air baku disebut unit air baku, air yang dikonsumsi oleh masyarakat secara tidak langsung berasal dari air unit air baku.
Unit air baku yang dimaksud ialah tempat penampung air, tempat pengambilan, sistem pompa, bangunan pembawa dan penunjang lainnya.
2. Unit Produksi
Infrastruktur yang digunakan pada pemembuatan air baku yang berubah keadaan menjadi air minum merupakan unit produksi. Unit produksi mencakup bangunan pengolahan, alat perlengkapan operasional, bangunan penampung, perlengkapan pengukuran hingga pemantauan.
3. Unit Distribusi
Sarana atau media yang digunakan untuk pengaliran air minum dari suatu tempat penampungan kepada unit pelayanan merupakan pengertian dari unit distribusi.
Unit distribusi mencakup bangunan atau tempat penampung, jaringan distribusi, perlengkapan pengukuran hingga pemantauan dan perlengkapan.
4. Unit Pelayanan
Titik pengambilan air disebut unit pelayanan, pada titik tersebbut pelanggan atau konsumen langsung memperoleh air, seperti pada sambungan langsung, hidran umum, dan hidran kebakaran.
Menurut Peraturan Menteri PU (Nomor 18 Tahun 2007 Tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air minum), merancang suatu denah (lay-out) pada sistem distribusi sudah semestinya memenuhi beberapa ketetapan berikut:
1. Denah atau skema suatu sistem distribusi bisa ditentukan oleh kondisi topografi dan lokasi instansi pengolahan air.
2. Jenis sistem pengaliran air yang digunakan harus berdasarkan topografi wilayah.
3. Jika kondisi studi tersebut tidak dapat dipasang sistem gravitasi, maka sebaiknya menggunakan gabungan sistem gravitasi dan pompa. Apabila seluruh wilayah memiliki permukaan datar, digunakan sistem pompa kemudian dikombinasikan dengan menara air, atau dengan menambahkan pipa penguat.
4. Apabila terdapat perbedaan permukaan tanah yang sangat besar, maka daerah pelayanan bisa dibagi menjadi bagian-bagian yang kecil.
2.2 Sumber-sumber Air Bersih
Menurut Undang-undang RI (No. 17 Tahun 2019 Tentang Sumber Daya Air), sumber air adalah tempat alami maupun yang dibuat oleh manusia, letaknya berada di atas atau di bawah permukaan tanah.
Menurut Peraturan Pemerintah (No. 122 tahun 2015 Tentang Sistem Penyediaan Air Minum), air baku merupakan air yang asalnya dari air permukaan, seperti air tanah, air hujan serta air laut, tentunya air tersebut harus memenuhi persyaratan air minum.
Menurut Sutrisno dan Suciastuti (1991:14) terdapat jenis-jenis sumber air yang dapat dipergunakan masyarakat, sumber-sumber air tersebut adalah sebagai berikut:
1. Air Laut
Air laut bersifat asin, air ini memiliki kandungan NaCl. Air laut memiliki kandungan garam sebesar 3%, kondisi ini membuat air laut tidak dapat
dikonsumsi langsung oleh masyarakat, tentu juga air tersebut tidak memenuhi persyaratan apabila digunakan sebagai air minum.
2. Atmosfir (Hujan)
Air hujan sangat bersih jika dalam kondisi murni, namun air hujan dapat menjadi tercemar akibat pencemeran udara, jika menyediakan air hujan sebagai sumber air sepatutnya saat hujan turun airnya harus langsung ditampung.
3. Air Permukaan
Air yang melewati permukaan bumi ini umumnya mendapatkan banyak pencemaran saat air tersebut sedang mengalir, baik itu akibat kotoran industri, batang kayu, lumpur. Ada beberapa macam air permukaan yaitu:
a. Air sungai, pada umumnya memiliki kualitas air yang sangat kotor, jika air tersebut digunakan maka perlu melewati proses pengolahan yang baik dan benar.
b. Air danau atau rawa, mayoritas air danau atau rawa memiliki warna, hal tersebut karena ada lumut yang membuat warnanya hijau.
4. Air Tanah
Air yang terdapat di lapisan tanah atau batuan disebut air tanah. Air tanah adalah salah satu dari beberapa sumber air yang memiliki fungsi dapat menjaga keseimbangan kehidupan di muka bumi, hingga memiliki peran penting untuk menjaga ketersediaan air baku.
Menurut Sutrisno dan Suciastuti (1991:16) beberapa macam air tanah antara lain:
a. Air tanah dangkal, terjadi akibat meresapnya air dari permukaan tanah. Air tanah akan jernih akibat proses peresapan dimana lumpur dan benda lain akan tertahan diatas tanah. Air tanah dangkal lumayan baik ditinjau dari kualitasnya, namun dari segi kuantitas termasuk kurang karena harus bergantung pada musim.
b. Air tanah dalam, harus diambil dengan menggunakan bor dan memasukan pipa ke dalam tanah sekitar 100 meter-300 meter. Jika tidak terdapat keluar sendiri, maka air dalam tanah dikeluarkan menggunakan pompa.
c. Mata air, keluar dengan sendirinya menuju permukaan tanah. Mata air asalnya dari tanah dalam yang nyaris tidak berpengaruh akibat musim..
2.3 Pertumbuhan Penduduk
Menurut Peraturan Menteri PU (No 18 Tahun 2007 tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum), proyeksi penduduk menentukan pemakaian kebutuhan air. Proyeksi penduduk yang dilakukan dengan interval 5 tahun dalam periode perencanaan. Ada beberapa metode untuk memprediksi berapa jumlah penduduk diantaranya dengan menggunakan metode aritmatik, geometrik, regresi linier, eksponensial.
2.3.1 Metode Aritmatik
Menurut Handiyatmo, dkk (2010:5) pada metode aritmatik pertumbuhan penduduk terus bertambah tiap tahunnya secara konstan.
Persamaan metode aritmatik adalah:
Pn = Po+ Ka( 𝑇𝑛 − To) (2.1) Ka = Pa−P1
T2−T1 (2.2)
Dimana:
Pn = jumlah penduduk pada tahun ke n Po = jumlah penduduk pada tahun dasar Tn = tahun ke n
To = tahun dasar
Ka = konstanta arithmatik
P1 = jumlah penduduk yang diketahui pada tahun ke I P2 = jumlah penduduk yang diketahui pada tahun terakhir T1 = tahun ke I yang diketahui
T2 = tahun ke II yang diketahui 2.3.2 Metode Geometrik
Pada metode ini pertumbuhan penduduk bertambah secara geometrik dengan berdasar pada perhitungan bunga majemuk. Persamaan yang digunakan pada metode geometrik yaitu:
Pn = Po(1 + R)n (2.3) R = (Po
Pt)(
1 n−1)
− 1 (2.4)
Dimana:
R = Raio kenaikan penduduk rata-rata per tahun Pn = Jumlah penduduk pada data awal
Po = Jumlah penduduk pada akhir data n = Selang waktu
t = Jumlah data diurang 1
2.3.3 Metode Regresi Linear (Least Square)
Menurut Handiyatmo, dkk (2010:5) Rumus dari metode regresi linier yaitu:
Y = a + bX (2.5)
Dimana:
Y = Nilai variabel berdasarkan garis regresi X = Variabel independen
a = Konstanta
b = Koefisien arah regresi linier
Adapun persamaan a dan persamaan b sebagai berikut:
a =∑ Y.∑ X2−∑ X.∑ Y
n.∑ X2−(∑ X)2 (2.6)
b = ∑ X.Y−∑ X.∑ Y
n.∑ X2−(∑ X)2 (2.7)
a = Y̅ − bX̅ (2.8)
X̅ dan Y̅ merupakan rata-rata pada variabel X dan Y.
2.4 Kebutuhan Air
Kodoatie dan Sjarief (2008:174) dalam bukunya menyatakan bahwa kebutuhan air dimanfaatkan untuk semua aktivitas manusia, terdiri atas air domestik dan non domestik, air irigasi, dan air penggelontoran kota. Kebutuhan air bersih terdiri atas:
a. Kebutuhan air domestik, merupakan kebutuhan air yang digunakan untuk kebutuhan rumah.
b. Kebutuhan air non domestik, merupakan kebutuhan air yang digunakan pada tempat komersial atau tempat umum seperti kebutuhan air industri, pariwisata, tempat sosial, tempat ibadah dan lain-lain.
2.4.1 Kebutuhan Domestik
Menurut Kodoatie dan Sjarief (2008:174) banyaknya penduduk suatu pemukiman dan konsumsi mereka perkapita menentukan suatu kebutuhan air domestik. Dasar perhitungan kebutuhan air ini adalah kecenderungan dan sejarah populasi, terutama untuk menentukan pertumbuhan penduduk.
Kebutuhan air setiap orang selama satu hari disesuaikan dengan standar, iklim, topografi dan kategori kota. Dalam suatu kategori tertentu dapat berbeda-beda kebutuhan air per orangnya.
Tabel 2.1 Kebutuhan Air Bersih (Domestik dan Non Domestik)
No Uraian
Kategori Kota Berdasarkan Jumlah Jiwa
>1.000.000
500.000 s/d 1.000.000
100.000 s/d 500.000
20.000 s/d 100.000
<20.000 Metro Besar Sedang Kecil Desa 1 Konsumsi unit sambungan
(SR) l/o/h 190 170 150 130 100
2 Konsumsi unit hidran umum
(HU) l/o/h 30 30 30 30 30
3 Konsumsi unit non domestik
l/o/h 20-30 20-30 20-30 20-30 10-20
4 Kehilangan air (%) 20-30 20-30 20-30 20-30 20
5 Faktor hari maksimum 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1
6 Faktor jam puncak 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 penyediaan
distribusi (mka) 10 10 10 10 10
10 Jam operasi 24 24 24 24 24
11 Volume reservoir (% max
day demand) 20 20 20 20 20
12 SR : HR
50:50 s/d 80:20
50:50 s/d 80:20
8:20 70:30 70:30
13 Cakupan pelayanan (%) 90 90 90 90 70
Sumber: Cipta Karya, 1997
2.4.2 Kebutuhan Non Domestik
Menurut Kodoatie dan Sjarief (2008:175) kebutuhan air non domestik meliputi pemanfaatan kebutuhan air untuk tempat umum, kebutuhan lembaga dan industri. Besar kebutuhan air komersial yaitu 20 sampai 25% dari total air. Kebutuhan air komersial satu daerah dengan daerah lain meningkat seiring dengan meningkatnya penduduk dan perubahan tataguna lahan. Kebutuhan air suatu lembaga digunakan pada
sekolah, gedung pemerintah, gedung tempat merawat orang sakit, tempat sembahyang dan lain-lain. Kebutuhan industri saat mudah untuk diketahui, akan tetapi untuk kebutuhan dimasa depan sulit, hal tersebut karena banyaknya jenis industri yang ada.
2.5 Kebocoran Air
Salah satu komponen major adalah kebocoran air. Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang kebocoran air masih lebih dari 30% kebocorannya, untuk negara maju dapat dikecilkan menjadi 15% ke bawah. (Kodoatie dan Sjarief, 2008).
Peristiwa bocornya air karena adanya perbedaan air saat diproduksi dengan air yang terjual. Kehilangan air terbagi menjadi kebocoran fisik dan non fisik, secara fisik disebabkan oleh beberapa macam persoalan seperti adanya kebocoran jaringan distribusi, reservoir yang melimpas keluar, penguapan, kebocoran meter pelanggan. Umumnya untuk kehilangan air non fisik disebabkan karena konsumsi yang tidak resmi, dan meteran air yang tidak teregistrasi.
2.6 Fluktuasi Kebutuhan Air
Menurut Triatmadja (2016:13) kebutuhan air untuk pemenuhan kebutuhan tidak selalu sama, tapi berfluktuasi. Kebutuhan air tergantung pada musim dan pola hidup manusia. Keluarga satu dengan keluarga lain koefisien fluktuasi hariannya berbeda. Dalam suatu zona distribusi melayani berbagai macam fluktuasi kebutuhan air, oleh karena itu fluktuasi kebutuhan air tiap keluarga perlu diratakan untuk perencanaan pipa distribusi. Rerata fluktuasi kebutuhan air tiap jam sebagai berikut:
Tabel 2.2 Fluktuasi Kebutuhan Air Zona Distribusi
Jam Koefisien Jam Koefisien Jam Koefisien
1.00 0.24 9.00 1.18 17.00 1.80
2.00 0.40 10.00 1.18 18.00 0.98
3.00 0.60 11.00 1.39 19.00 1.09
4.00 1.14 12.00 1.28 20.00 0.98
5.00 1.40 13.00 1.40 21.00 0.47
6.00 1.95 14.00 1.45 22.00 0.40
7.00 1.50 15.00 1.00 23.00 0.15
8.00 1.09 16.00 1.25 24.00 0.13
Sumber: Triatmadja,2016
Kebutuhan air mencapai puncak pukul 06.00 pagi, dimana aktivitas mandi, mencuci, bersih-bersih meningkat. Pukul 7.00 pagi sebagian warga masyarakat meninggalkan rumah untuk melakukan aktivitas lain saat di luar rumah. Pada pukul 8 pagi sampai 4 sore tidak memerlukan air yang banyak karena berada di luar rumah, sehingga kebutuhan air di jam tersebut relatif rendah. Pada jam 5 sore ketas masyarakat mandi dan melakukan kegiatan bersih-bersih sehingga kebutuhan air meningkat kembali.
2.7 Sistem Pengaliran
Menurut Joko (2010:15) pengaliran air bersih dilakukan melalui sejumlah pengaliran yang ada, harus sesuai pada keadaan maupun letak sumber air dengan wilayah pelayanan. Berikut macam-macam cara sistem pengaliran distribusi:
1. Sistem Gravitasi
Pengaliran dengan cara gravitasi dilakukan jika elevasi atau ketinggian sumber dengan ketinggian daerah pelayanan memiliki perbedaan yang besar, hal tersebut membuat tekanan mampu dipertahankan.
Gambar 2.1 Sistem Gravitasi Sumber : Joko,2010
2. Sistem Pompa
Sistem pompa digunakan apabila daerah layanan termasuk tidak memiliki bukit dan daerah tersebut memiliki permukaan yang datar, pompa dipakai untuk meningkatkan tekanan dalam menyalurkan air dari reservoir kepada masyarakat.
Gambar 2.2 Sistem Pompa Sumber: Joko,2010
3. Sistem Gabungan
Pengaliran dengan sistem gabungan menggunakan reservoir dengan tujuan tekanan dapat dipertahankan. Kemudian pada saat pemakaian air masyarakat rendah, sisa air di pompa dapat disimpan pada reservoir. Peran reservoir sendiri digunakan sebagai tempat cadangan air dalam pemakaian puncak, dan pompa dioperasikan pada saat kapasitas debit rata-rata.
Gambar 2.3 Sistem Gabungan Sumber : Joko,2010 2.7.1 Jaringan Distribusi
Jaringan distribusi merupakan bagian dari pipa yang membawa air dari penampung untuk sampai kepada wilayah pelayanan. Berdasarkan Joko (2010:17) terdapat macam-macam bentuk sistem jaringan distribusi antara lain:
1. Sistem Cabang (Branch)
Berbentuk cabang dimana terdapat jalur yang buntu seperti cabang pada pohon. Pipa utama dan pipa cabang saling terhubung langsung satu sama lain ke penyediaaan air gedung. Pada pipa yang jalurnya buntu aliran selalu sama.
Gambar 2.4 Sistem Cabang (Branch) Sumber : Joko,2010
Tabel 2.3 Kelebihan dan Kekurangan Sistem Cabang
Kelebihan Kekurangan
Sistem dan desain pipanya sederhana Air tidak tersedia sementara saat terjadi kerusakan Digunakan didaerah yang masih
berkembang sangat sepadan
Untuk memadamkan kebakaran air tidak cukup, disebabkan persediaan air cuma berasal dari pipa tunggal
Mudah menghitung pengambilan dan tekanannya dimanapun titik itu berada.
Memungkinkan terjadinya pencemaran pada jalur yang buntu
Mudah menambahkan pipa jika
diperlukan Ketika ada penambalan area tekanan tidak mencukupi Dimensi pipa yang digunakan bisa lebih
kecil
Sumber: Joko,2010
2. Sistem Gridiron
Pipa induk utama dan pipa induk sekunder terdapat dalam kotak, pipa- pipa tersebut dengan pipa pelayanan utama saling terhubung.
Gambar 2.5 Sistem Gridiron Sumber: Joko,2010
Tabel 2.4 Kelebihan dan Kekurangan Sistem Gridiron
Kelebihan Kekurangan
Terjadi aliran air bebas tanpa tidak terjadi stagnasi
Lebih rumit dalam menghitung ukuran dan diameter pipa
Jika terjadi perbaikan pada pipa, tetap mendapatkan air dari sisi lain
Membutuhkan biaya mahal akibat penggunaan pipa dan sambungan.
Jika kebakaran terjadi, air dapat tersedia dari
seluruh arah
Membuat minimnya terjadi kehilangan
tekanan
Sumber: Joko,2010
3. Sistem Melingkar (Loop)
Pada pipa induk utama membuat bentuk seperti mengelilingi daerah pelayanan dan terdapat dua sisi pengambilan. Pipa pelayanan utama terhubung pada pipa induk utama.
Gambar 2.6 Sistem Melingkar (Loop) Sumber : Joko,2010
Tabel 2.5 Kelebihan dan Kekurangan Sistem Loop
Kelebihan Kekurangan
Tiap titik memperoleh persediaan sebanyak dua arah Memerlukan pipa yang lebih banyak Jika terjadi kerusakan pada pipa, air dari arah lain tersedia
Air tersedia ke segala arah jika terjadi kebakaran
Mudah dalam desain pipanya
Sumber: Joko,2010
2.8 Perpipaan
2.8.1 Jenis Pipa
Menurut Joko (2010:154-157) jenis pipa ditetukan menurut material dari pipanya sendiri, seperti CI (cast iron), baja, beton, GI, AC, plastik dan PVC.
1. Cast-Iron Pipe
Pipa Cast-Iron disediakan dengan diameter 50 mm sampai 900 mm, dengan panjang 3,7 m sampai 5,5 m. Pipa CI mampu menahan tekanan sampai 240 m tergantung dari besarnya diameter pipa
Tabel 2.6 Kelebihan dan Kekurangan Cast-Iron Pipe
Kelebihan Kekurangan
Harga yang terjangkau Lama kelamaan pipa menjadi kasar membuat kapasitas pengangkutan berkurang.
Ekonomis Pipa CI diproduksi dengan diameter yang besar sehingga membuat pipa ini berat.
Tahan terhadap korosi jika dilapisi
dengan bahan anti korosi. Cenderung atau terlihat patah saat pengangkutan.
Dalam proses menyambungkan pipa
tergolong sangat mudah
Mampu menahan tekanan air tanpa ada
yang rusak.
Sumber: Joko,2010
2. Steel Pipe
Jika menggunakan pipa berdiameter besar dan tekanan yang tinggi maka digunakan pipa baja.
Tabel 2.7 Kelebihan dan Kekurangan Steel Pipe
Kelebihan Kekurangan
Pipa yang tergolong kuat. Pipa hanya bertahan 25-30 tahun Apabila dibandingkan dengan pipa CI,
pipa ini lebih ringan.
Gampang rusak karena kadar dari baja sendiri terdapat air asam dan basa.
Bersifat mudah untuk dipasang maupun
untuk disambung.
Dapat menahan tekanan hingga 70 mka.
Sumber: Joko,2010
3. Concrete Pipe
Biasanya pipa beton dipergunakan apabila tidak dalam tekanan yang tinggi serta masalah akan kebocoran tidak dipersoalkan.
Tabel 2.8 Kelebihan dan Kekurangan Concrete Pipe
Kelebihan Kekurangan
Bagian pipa yang sangat halus membuat sedikit kehilangan akibat friksi.
Pipa beton berat yang membuat sulit diangkat maupun dipindahkan.
Sangat tahan lama minimal sekitar 75 tahun. Cenderung patah saat pengangkutan.
Tidak mudah karatan. Sulit untuk diperbaiki.
Murah untuk biaya pemeliharaannya.
Sumber: Joko,2010
4. Galvanised-Iron Pipe
Pipa GI (Galvanised-Iron) sering digunakan pada saluran di dalam bangunan, yang disediakan dengan diameter 6-75 cm.
Tabel 2.9 Kelebihan dan Kekurangan Galvanised-Iron Pipe
Kelebihan Kekurangan
Memiliki berat yang sangat ringan. Umur yang cukup pendek sekitar 7-10 tahun.
Dalam melakukan proses penyambungan pipa tergolong mudah.
Gampang rusak akibat terdapat sifat atau kadar asam dan basa.
Pemukaan dalam yang halus membuat kecilnya kehilangan tekanan.
Mahal dan sering digunakan untuk kebutuhan pipa yang kecil.
Sumber: Joko,2010
5. Asbestos-Cement Pipe
Pipa AC (Asbestos-Cement) berdiameter 5-9 cm sehingga mampu menahan tekanan sampai dengan 250 mka, namun disesuaikan dengan tipe dari pipa dan pembuatannya, Pembuatan pipa ini dilakukan dengan mencampur antara bahan serat asbes dan semen.
Tabel 2.10 Kelebihan dan Kekurangan Asbestos-Cement Pipe
Kelebihan Kekurangan
Mudah digunakan dan ringan. Mudah patah dan rapuh.
Dapat tahan terhadap air yang asam dan basa. Tidak dapat digunakan pada tekanan tinggi.
Permukaan dalam yang halus dan tahan akan proses korosi.
Tersedia dengan ukuran yang lebih panjang.
Dapat dipotong-potong menjadi beberapa ukuran panjang
yang diinginkan.
Sumber: Joko,2010
6. Plastic Pipe
Kelebihan pipa plastik tidaklah sekidit, beberapa keunggulan misalnya dapat meminimalisir agar tidak terjadi proses korosi di pipa, murah serta ringan. Pipa Polytene disediakan warna hitam, lebih tahan akan suatu bahan kimia, namun tidak bisa tahan terhadap asam nitrat dan minyak. Berikut dapat dilihat dua jenis pipa plastic:
1) Low-Density Polytene Pipe, merupakan pipa yang materialnya fleksibel atau mudah disesuaikandan dibentuk, tersedia ukuran diameter sampai 6,3 cm, dimanfaatkan untuk jalur yang panjang, namun tidak disarankan untuk penyediaan air pada gedung.
2) High-Density Polytene Pipe, pipa ini lebih kuat dari Low-Density Polytene Pipe dan diameter pipa yang tersedia antara 1,6-40 cm.
7. PVC Pipe (Unplasticised)
Pipa PVC lebih kuat dan mampumenahan tekanan karena memiliki kekakuan tiga kali lebih besr dari Polytene biasa, untuk melakukan penyembungan juga lebih mudah. Pipa ini tahan terhadap asam organik, senyawa organik, dan korosi.
2.8.2 Perpipaan Distribusi
Menurut Peraturan Menteri PU (No 18 Tahun 2007 tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum)
Perpipaan distribusi merupakan pipa yang digunakan untuk menyalurkan air dari bak penampung sampai kepada pemakainya. Berikut dapat dilihat tabel kriteria perpipaan:
Tabel 2.11 Kriteria Pipa Distribusi
No Uraian Notasi Kriteria
1 Debit perencanaan Q puncak Kebutuhan air jam puncak Qpeak = F peak × Q rata-rata
2 Faktor jam puncak F.puncak 1,15 - 3
3 Kecepatan aliran dalam pipa a) Kecepatan minimum b) Kecepatan maksimum
Pipa PVC atau ACP Pipa baja atau DCIP
V min V.max V.max
0,3 – 0,6 m/det 3,0 – 4,5 m/det 6,0 m/det 4 Tekanan air dalam pipa
a) Tekanan minimum b) Tekanan maksimum
- Pipa PVC atau ACP - Pipa baja atau DCIP - Pipa PE 100 - Pipa PE 80
h min
h max h max h max h max
(0,5 - 1,0) atm, pada titik jangkauan pelayanan terjauh.
6 – 8 atm 10 atm 12.4 Mpa 9.0 Mpa Sumber:Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No.18 Tahun 2007
1. Diameter Pipa Distribusi
Pipa distribusi air bersih untuk ukuran diameternya didasarkan pada aliran jam puncak dengan sisa tekanan minimum. Berikut dapat dilihat tabel ukuran diameter pipa distribusi:
Tabel 2.12 Dimensi Pipa Distribusi
Cakupan Sistem
Pipa Distribusi Utama
Pipa Distribusi Pembawa
Pipa Distribusi Pembagi
Pipa Pelayanan Sistem
Kecamatan ≥ 100 mm 75-100 mm 75 mm 50 mm
Sistem
Kota ≥ 150 mm 100-150 mm 75-100 mm 50-75 mm
Sumber:Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No.18 Tahun 2007
Tabel 2.13 Dimensi Pipa HDPE (PE-100)
Dimensi Tekanan Kerja
Maksimal (Bar) Outer Diameter
(mm)
Outer Diameter (inch)
20 1/2“
16
25 3/4”
32 1”
40 1 1/4”
50 1 1/2”
63 2”
75 2 1/2”
90 3”
110 4”
125 5”
140
160 6”
180
200 8”
225
250 10”
280
315 12”
355 14”
400 16”
500 20”
560 22”
630 24”
Keterangan:
16 Bar = 163,16 m
Sumber:Katalog Pipa PT. Wahana Duta Jaya Rucika
2. Perlengkapan Pipa Distribusi
Dalam menyangga suatu sistem distribusi yang teratur, diperlukan perlengkapan tambahan antara lain:
a. Katup / Valve
Menurut Nugroho dalam jurnalnya (2020:397) katup merupakan salah satu kelengkapan atau aksesoris pada jaringan perpipaan.
Kelengkapan tersebut membuat kerugian tekanan akibat gesekan pada jaringan perpipaan, hal tersebut tidak dapat diabaikan, karena akibat gesekan tersebut mengakibatkan head loss. Katup mempunyai fungsi untuk membuka atau metutup aliran padapipa.
Katup dipasang pada lokasi ujung pipa, setiap percabangan, pipa outlet pompa, dan pipa penguras. Jaringan pipa distribusi biasanya menggunakan jenis gate velve dan butterly velve.
b. Katup Penguras
Peletakan katup penguras yang benar yaitu pada tempat yang memiliki elevasi muka tanah yang rendah, pada ujung pipa yang datar hingga menurun, dan pada suatu titik awal jembatan.
c. Katup Udara
Peletakan katup udara dipasang pada titik atau elevasi muka tanah yang tertinggi, di jembatan pipa dengan perletakan ¼ panjang bentang pipa, serta diletakan pada jalur tertentu yang lurus.
d. Hidran Kebakaaran
Hidran kebakaran dipasang dengan jarak antar hidran kebakaran maksimal tidak lebih dari 300 meter di depan gedung kantor kran komersil.
2.9 Reservoir
Menurut Peraturan Menteri Pekerjaan Umum (No 18 Tahun 2007 tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum) Reservoir merupakan tempat penampungan air smentara sebelumm didistribusikan kepada pelanggan atau konsumen.
2.9.1 Lokasi dan Tinggi Reservoir
Menurut Peraturan Menteri PU (No 18 Tahun 2007 tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum) Terdapat beberapa pertimbangan dalam memilih lokasi dan tinggi reservoir, pertimbangan-pertimbangan tersebut antara lain:
1. Reservoir pelayanan ditempatkan didekat pusat daerah pelayanan, kecuali karena keadaan yang tidak memungkinkan. Terlebih lagi saaat pemasangan pipa secara paralel lebih dipertimbangkan.
2. Tinggi reservoir sistem gravitasi ditentukan agar tekanan minimum sesuai dengan hitungan kriteria perencanaan. Muka air rencana diperhitungkan dengan tinggi muka air minimum.
3. Apabila terdapat elevasi yang bervariasi, maka wilayah pelayanan dibagi beberapa zona yang dilayani satu reservoir masing-masingnya.
2.9.2 Reservoir Penyeimbang
Reservoir penyeimbang merupakan reservoir yang gunanya untuk menampung air jika terdapat kelebihan, saat masyarakat menggunakan kebutuhan air yang relatif kecil daripada air yang masuk, air tersebut akan disalurkan kembali saat pemakaian konsumen relatif besar.
Volume dari reservoir penyeimbang dapat disesuaikan dari aliran yang keluar dan masuk. Sistem pompa maupun gravitasi bisa dijadikan dalam mengisi reservoir.
2.9.3 Reservoir Pelayanan
Volume reservoir pelayanan ditentukan berdasarkan:
1. Volume air maksimum wajib ditampung saat pemakaian air minimum, kemudian ditambah volume air pada jam puncak, kerena terdapat fluktuasi.
2. Air cadangan yang digunkan untuk pemadam kebakaran kota harus sesuai pada peraturan Dinas Kebakaran setempat.
3. Kebutuhan air khusus, yaitu pengurasan reservoir, taman dan peristiwa khusus.
2.10 Hukum Kontinuitas
Menurut Triatmodjo (1993:136) keadaan hukum kontinuitas pada aliran zat cair contohnya seperti zat cair yang tidak mengalir secara berkelanjutan melewati saluran terbuka atau pipa, dengan aliran konstan atau tidak, maka volume zat cair yang dilalui tiap waktu adalah sama pada seluruh penampang.
Gambar 2.7 Saluran Pipa pada Diameter Berbeda Sumber: Triatmadja,2016
A1. V1 = A2. V2 (2.9)
Dimana:
V1 = Kecepatan aliran pejampang 1 (m/detik) A1 = Luas penampang 1 (m2)
V2 = Kecepatan aliran pejampang 2 (m/detik) A2 = Luas penampang 2 (m2)
Pada pipa bercabang, besarnya debit yang masuk ke cabang harus sama besar dengan debit yang ditinggalkan.
Gambar 2.8 Persamaan Kontinuitas Pipa Bercabang Sumber: Triatmodjo, 1993
Q1 = Q2 + Q3 (2.10) 2.11 Kecepatan Rerata
Menurut Triatmodjo (2008:33) ketika debit aliran Q melalui pipa berdiameter D, maka kecepatan V yaitu:
V = Q
A (2.11)
Dimana:
V = Kecepatan aliran (m/detik) Q = Debit aliran (m3/detik) A = Luas penampang (m2)
2.12 Kehilangan Tenaga Aliran Melalui Pipa
Menurut Triatmodjo (2008:25-26) pada pipa atau saluran terbuka yang mengalir suatu zat cair akan terjadi gradient kecepatan dan tegangan geser di seluruh tempat aliran, hal tersebut terjadi karena adanya kekentalan.
Pipa dengan kemiringan tertentu seperti pada gambar diatas hanya terjadi kehilangan tenaga. Gaya-gaya yang terdapat dalam pipa yaitu gaya tekanan, gaya berat, dan gaya geser. Berikut persamaan Bernoulli untuk aliran pada pipa:
ZA +PA
ρg+VA2
2g = ZB +PB
ρg+VB2
2g + Hf (2.12)
Dimana:
ZA = Elevasi pipa 1 dari datum (m)
ZB = Elevasi pipa 2 dari datum (m) PA = Tekana pada titik 1 (m)
VB = Kecepatan aliran pada titik 2 (m) 𝜌 = Massa jenis air (kg/m3)
g = Gravitasi = 9,81 m/detik2 Hf = Head loss (m)
Gambar 2.9 Garis Energi dan Hidrolis Zat Cair Sumber : Triatmodjo, 2008
2.13 Kehilangan Energi
Menurut Triatmadja (2016:228-229) air dalam perjalanannya melewati pipa akan mengalami kehilangan energi. Hal tersebut diakibatkan karena gesekan pada dinding pipanya.
2.13.1 Mayor Losses
Mayor losses merupakan kehilangan tekanan akibat gesekan atau friksi yang terjadi antara air dan dinding pipa. Friksi tersebut terjadi karena cairan yang kental dan dinding pipa yang tidak licin. Pada umumnya kehilangan tekanan akibat gesek dihitung dengan kedua persamaan berikut:
1. Persamaan Darcy Weisbach hf = fL.V2
D.2g (2.13)
Dimana:
hf = Kehilangan energi (m)
f = Koefisien gesek Darcy Weisbach
L = Pajang pipa (m)
V = Kecepatan aliran (m/detik) D = Diameter pipa (m)
g = Gravitasi 9,81 m/detik2
Nilai f diperoleh dengan menggunakan diagram moody. Nilai f didapat dengan memplot nilai reynold (Re) dengan koefisien kekasaran relative (r) pada diagram moody.
Gambar 2.10 Diagram Moody Sumber : Triatmadja,2016
2. Persamaan Hazen Williams
Menurut Triatmadja (2016:233) Persamaan Hazen Williams terkenal di Amerika Serikat, dan dalam pengerjaanya lebih sederhana dibandingkan dengan persamaan Darcy Weisbach namun persamaan ini hanya untuk air saja.
hf = Q1,85
(0,2785.D2,63.C)1,85× L (2.14)
Dimana:
hf = Kehilangan energi (m) Q = Debit (m3/detik) D = Diameter pipa (m)
C = Koefisien Hazen Williams
L = Pajang pipa (m)
Tabel 2.14 Nilai Koefisien Hazen William Setiap Jenis Pipa
Jenis Pipa Nilai C
Asbes cement (ACP) 120
U-PVC 120
Polyethylene (PE) 130
Ductile (DCIP) 110
Besi tulang (CIP) 110
GIP 110
Baja 110
Pre-stress Concrete (PSC) 120
Sumber: SNI 7509 Tahun 2011
2.13.2 Minor Losses
Menurut Triatmadja (2016:234) kehilangan energi sekunder atau minor losses relatif lebih kecil daripada mayor losses. Minor losses terjadi karena hambatan saat air mengalir, seperti perubahan penampang tiba-tiba, katup, belokan, dan lain-lain.
hf = KV2
2g (2.15)
Dimana:
hf = Kehilangan energi (m)
K = Konstanta konstraksi (berdasarkan karakteristik pipa) V = Kecepatan aliran (m/detik)
g = Gravitasi = 9,81 m/detik2
2.14 Analisa Jaringan dengan EPANET Versi 2.2 2.14.1 Deskripsi
Menurut Rossman A (2020:1) EPANET merupakan satu dari beberapa program komputer yang digunakan untuk simulasi pergerakan air dan kualitas air. Komponen fisik EPANET terdiri atas junction, pipa, tangki, reservoir, pompa, dan valve, sedangkan komponen non fisik meliputi kurva, pola waktu (time pattern), dan kontrol. Epanet merupakan program yang akurat sehingga memebuat efektif dalam pemodelan pengaliran serta kualitas air. EPANET memiliki kemampuan antara lain:
1. Kemampuan analisa yang tidak terbatas.
2. Terdapat tiga macam metode dalam menghitung kekasaran pipa yaitu persamaan Hazen-Williams, Darcy Weisbach, dan Chezy-Manning 3. Dapat memodelkan pompa dengan kecepatan yang konstan maupun
variabel
4. Dapat menghitung energi pompa dan biaya 5. Tersedia beberapa variasi tipe dari valve
6. Memungkinkan dimasukkannya kategori kebutuhan air ganda.
2.14.2 Tahap-tahap Penggunaan EPANET Versi 2.2
Berikut tahap-tahap dalam dalam menggunakan program EPANET:
1. Membuka dan Mengatur program
a) Jalankan program EPANET dengan klik ganda (double click) pada software EPANET, sehingga menampilkan tampilan awal seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.11 Tampilan Awal Sumber: Program EPANET 2.2
b) Setelah program EPANET muncul, kemudian klik File lalu klik New jika membuat project yang baru, namun jika sudah ada project yang telah dibuat maka klik Open pada file yang sudah ada.
c) Sebelum membuka program EPANET sebaiknya terlebih dahulu membuat gambar dasar yang akan menjadi tempat pipa eksisting disimpan, file gambar tersebut bisa berupa BMP, EMF, maupun WMF.
d) Masukkan gambar bentuk BMP dilakukan dengan klik View – Backdroop – Load – tekan file gambar rencana
Gambar 2.12 Memasukan Gambar Backdroop Sumber: Program EPANET 2.2
e) Mengatur satuan debit dan metode kehilangan energi yaitu klik pada toolbar browser: Data – Options – Hydraulics
Jika menggunakan satuan liter/detik maka pada Flow Units diisi dengan LPS, kemudian jika memilih metode kehilangan energi dengan persamaan Hazen Williams maka pada Headloss Formula diisi (H-W)
Gambar 2.13 Pengaturan Satuan Debit Sumber: Program EPANET 2.2
Setelah mengatur satuan debit, isi Total duration 24 jam dengan cara klik Data – Options – Times
Gambar 2.14 Pengaturan Total Waktu Sumber: Program EPANET 2.2
2. Membuat Gambar Jaringan
Pemodelan suatu sistem jaringan dibuat dengan Toolbars Map pada EPANET Versi 2.2 ini, komponen Toolbars Map pada EPANET disajikan dalam tabel berikut:
Tabel 2.15 Toolbars Map EPANET Versi 2.2
Simbol Keterangan
Reservoar, klik toolbar reservoar dan letakkan pada gambar rencana
Junction, klik toolbar junction atau node dan letakkan pada gambar rencana
Pipa, klik toolbar pipa kemudian hubungkan antara junction Tank, klik toolbar tank untuk memamba tangka dan letakkan pada gambar rencana
Pompa, klik toolbar pompa kemudian letakkan antara dua junction
Valve, klik toolbar valve kemudian letakkan antara dua junction
Klik toolbar Add Label jika ingin menambah label pada gambar rencana
Select Object berfungsi untuk memilih objek pada gambar rencana, dengan cara klik toolbar tersebut
Klik toolbar Select Vertex dapat memilih point vertex link atau pipa
Pan, toolbar pan dapat menggeser peta atau gambar rencana Select Region digunakan dalam memilih area pada gambar renana
Zoon In, digunakan untuk memperbesar gambar Zoom Out, digunakan untuk memperkecil gambar Full Extent, klik toolbar full extent sehingga menampilkan gambar secara menyeluruh
Sumber: Rossman A (2020: IV-6)
3. Memasukkan Data
a) Time Patterns diisi dengan faktor jam puncak fluktuasi pemakaian air tiap jam. Memasukkan faktor jam puncak dengan klik Data – Pattern – Add
Gambar 2.15 Membuat Time Patterns Sumber: Program EPANET 2.2
b) Mengisi data junction, data yang dimasukkan yaitu elevasi (elevation), dan debit (base demand). Untuk mengisi data junction dilakukan dengan klik dua kali pada junction yang akan diisi.
Gambar 2.16 Mengisi Data Junction Sumber: Program EPANET 2.2
c) Mengisi data pipa (pipe). Pada pipa data yang harus diisikan yaitu panjang pipa (length), diameter pipa dan koefisien kekasaran pipa (roughness). Diameter dalam program epanet hanya menggunakan satuan mm, untuk koefisien kekasaran
Hazen William pada pipa HDPE adalah 130, dan 110 untuk pipa CI. Untuk mengisi data pipa dilakukan dengan double click kali pada pipa.
Gambar 2.17 Mengisi Data Pipa Sumber: Program EPANET 2.2
d) Mengisi data reservoir pada EPANET cukup dengan memasukkan tinggi total reservoir tersebut berada dalam Head Total.
Gambar 2.18 Mengisi Data Reservoir Sumber: Program EPANET 2.2
e) Mengisi data katup (valve) dengan memasukkan diameter, jenis valve, setting dan status. Diameter yang dimaksud yaitu diameter pipa dimana katup tersebut dipasang. Terdapat beberapa tipe valve pada program EPANET, tipe-tipe tersebut antara lain adalah PRV, PSV, PBV, FCV, TCV, dan GPV.
Gambar 2.19 Mengisi Data Katup Sumber: Program EPANET 2.2
f) Bila sistem memerlukan pompa terlebih dulu membuat kurva pompa dengan cara klik Data – Curves – Add. Untuk Curve Type dipilih pump kemudian isi debit (flow) dan tekanan.
Gambar 2.20 Mengisi Kurva Pompa Sumber: Program EPANET 2.2
Dalam mengisi data pompa data yang dimasukkan yaitu nama pompa, kurva pompa, dan status. Kurva pompa disesuai dengan spesifikasi pompa yang ada.
Gambar 2.21 Mengisi Data Pompa Sumber: Program EPANET 2.2
4. Running Data
Setelah semua data selesai diisi tekan Run. Jika analisa berlangsung sukses ikon kran yang mengalirkan air akan muncul dan terdapat tulisan Run Succesfull dilanjutkan dengan menampilkan hingga pengecekan dat. Menampilkan data dengan cara klik Report – Table – Type – Columns– OK.
Gambar 2.22 Hasil Running Sumber: Program EPANET 2.2
Gambar 2.23 Cara Report Sumber: Program EPANET 2.2
2.15 Analisa Jaringan Metode Hardy Cross
Menurut Triatmadja (2016:237) pada tahun 1936 Hardy Cross memperkenalkan metode perhitungan jaringan perpipaan dalam loop, Hardy Cross menggunakan dua persamaan yaitu persamaan kontinuitas dan persamaan energi.
Cara ini mudah dilakukan dengan manual, namun cara ini sudah ketinggalan zaman.
Menurut Agus Susanto dan Kanjalia Rusli (2009:1-91) memaparkan bahwa pada metode Hardy Cross dapat digunakan untuk menentukan debit optimum pada suatu jaringan perpipaan. Metode Hardy Cross untuk nilai konstanta hambatan (k) sangat bergantung pada rumus gesekan pipa, karakteristik pipa serta pembuatan jaringan pipa.
Dengan menggunakan program Microsoft Excel metode Hardy Cross dapat terselesesaikan dengan cepat karena akan terus mengulang (interasi) debit untuk mencapai debit yang optimum. Rumus umum dari metode Hardy Cross sebagai berikut:
∆Q =∑|nkQ∑ kQ0n
0n−1|≤ 5%Qterkecil (2.16)
Tabel 2.16 Kelebihan dan Kekurangan Hardy Cross
Metode Hardy Cross
Kelebihan Kekurangan
Untuk melakukan analisis jaringan yang terlalu besar dapat dilakukan pemecahan menjadi loop yang lebih kecil.
Proses iterasi cukup panjang sehingga memakan waktu yang lebih lama dalam memperoleh nilai debit sebenarnya.
Perhitungan dapat menjadi lebih gampang. Memiliki peluang besar akan kekeliruan dalam mengoreksi debit
Tanpa menggunakan cara matriks.
Sumber: Amin, M. (2019:3-19)
