4 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Umum
Sistem distribusi air adalah pendistribusian atau penyediaan air melalui sistem perpipaan dari fasilitas pengolahan ke masyarakat konsumen. Dalam suatu perencanaan sistem distribusi air bersih, beberapa faktor harus dipertimangkan sebelum merencanakan sistem perencanaan distribusi air bersih antara lain daerah pelayanan, jumlah penduduk, kebutuhan air, letak topografi, jenis sambungan sistem, pipa distribusi, pendeteksi kebocoran, pola jaringan.
Sistem penyediaan air bersih harus menyediakan air yang cukup untuk memenuhi semua kebutuhan yang diperlukan. Berdasarkan Peraturan Pemerintah No.16 Tahun 2005 tentang pengembangan system penyediaan air minum menyebit sistem penyediaan air minum dapat meliputi:
1. Unit air baku 2. Unit Produksi 3. Unit distribusi 4. Unit pengelolaan 2.2. Sumber-sumber Air Bersih
Sumber air yang dapat digunakan sebagai air bersih adalah:
1. Air Laut
Air laut memiliki kandungan garam (NaCl), kadar garam yang dimiliki oleh air laut rata-rata sekitar 3,5%. Yang artinya di setiap 1 liter air laut memilki kadar garam sebesar 35 gram. Dalam kondisi ini air laut tidak mempunyai syarat untuk air bersih. Dikarenakan untuk menjadikan air laut menjadi air bersih perlu dilakukan proses Desalinasi terlebih dahulu untuk menghilangkan kadar garam yang berada di air laut.
2. Atmosfir
Air atmosfir adalah air yang merupakan hasil dari proses penyubliman atau uap air, air atmosfir dengan keadaan yang murni merupakan air hujan yang sangat bersih, namun pencemaran udara yang disebabkan oleh sektor industri dan
lainnya membuat air ini menjadi tercemar. Dengan demikian, bila hendak menampung air hujan, sebaiknya tidak dilakukan pada saat hujan baru saja turun dikarenakan air yang juga membawa limbah pencemar udara.
3. Air Permukaan
Air permukaan adalah air yang berkumpul pada permukaan tanah baik dalam kondisi mengalir atau diam dan merupakan salah satu sumber yang bisa digunakan dan dipakai untuk bahan baku air bersih, pada umumnya kondisi di lapangan air permukaan lebih muda tercemar dan mengalami pengotoran karena beberapa faktor, misalnya oleh limbah industri, kotoran organik, lumpur, dan sebagainya. Air permukaan terdiri dari beberapa macan, yaitu:
a. Air Sungai
Sebelum pengunaan nya menjadi bahan baku air bersih air sungai harus melalui pengolahan dengan sempurna terlebih dahulu di Instalasi Pengolahan Air (IPA), karena kandungan tingkat kotoran pada air sungai umumnya memilki tingkat yang tinggi.
b. Air Danau atau Rawa
Air danau atau rawa kebanyakan pada umumnya berwarna dan kualitas air nya pun dipengaruhi oleh musim, hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti pembusukan material organic seperti tumbuhan alga yang menimbulkan air menjadi bewarna hijau.
4. Air Tanah
Air tanah adalah air yang berada dan berasal dari tanah, baik air yang berada dan berasal dari lapisan tanah, baik air yang berada pada lapisan tanah tak jenuh maupun air yang berada pada lapisan jenuh.
5. Air Tanah Dangkal
Air tanah dangkal adalah air yang berada di bawah permukaan tanah yang terdapat pada pori-pori dan partikel tanah yang terjadi karena adanya proses peresapan air dari permukaan tanah. Air tanah dangkal biasa terdapat pada kedalaman ±15 meter dari permukaan tanah.
6. Air Tanah Dalam
Air tanah dalam adalah air tanah yang terletak di belakang lapisan air pertama, pada proses mengambil air tanah dalam tidak seperti air tanah dangkal.
Pengambilan harus menggunakan bor dan pipa yang akan dimasukkan 100 himgga 300 meter kedalamannya.
7. Mata Air
Mata air adalah air yang keluar mengalir dari dalam tanah secara alami atau dengan sendirinya menuju permukaan tanah. Pada umumnya mata air muncul di daerah seperti daerah lereng atau perbukitan, lembah, dan di daerah dataran
2.3. Perkembangan Penduduk
Menurut BPSDM Kementrian PUPR (2018) dalam merencanakan sistem distribusi air bersih, sejumlah kriteria harus digunakan sebagai dasar perencanaan.
Tujuan dari beberapa kriteria perencanaan adalah untuk mencapai hasil perencanaan yang sesuai dan bersyarat untuk wilayah perencanaan. Kebutuhan akan air bersih sendiri akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya laju pertumbuhan penduduk pada suatu daerah di masa yang akan datang. Untuk itu sangat penting untuk menrencanaan dan memperkitakan populasi untuk tahun rencana. Meski bersifat prediksi dan subyektif, bukan berarti tanpa pertimbangan dan metode. Beberapa metode proyeksi penduduk yang dapat digunakan untuk perencanaan, yaitu:
2.3.1. Metode Aritmatika
Berdasarkan dari BPSDM Kementrian PUPR (2018) metode ini sesuai dan dapat digunakan dan sesuai untuk daerah yang perkembangan penduduknya selalu mengalami peningkatan secara konstan atau sama setiap tahunnya. Rumus perhitungan yang digunakan :
(2. 1) (2. 2) Pn = Po + Ka (Tn-To)
𝐾𝑎 =𝑃𝑎 − 𝑃1 𝑇2 − 𝑇1
2.3.2. Metode Geometri
Berdasarkan dari BPSDM Kementrian PUPR (2018) metode ini mengasumsikan bahwa laju pertumbuhan suatu daerah diasumsikan sama di setiap tahunnya. Rumus perhitungan yang digunakan:
(2. 3) (2. 4) Dimana :
Dimana :
Pn : Jumlah penduuduk pada tahun proyeksi (jiwa) Po : Jumlah penduduk pada awal tahun dasar (jiwa) Tn : Tahun ke n
To : Tahun dasar
Ka : Konstanta aritmtaik
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 dikeahui
Pn = Po (1+R) n
r = (𝑃𝑜
𝑃𝑡)(𝑛 −11 )− 1
Pn : Jumlah penduduk pada tahun proyeksi (jiwa) Po : Jumlah penduduk pada awal tahun dasar (jiwa) R : rata-rata tingkat pertambahan penduduk (%)
n : selisih antara tahun proyeksi dengan tahun dasar (tahun) t : Jumlah data di tahun 1
2.3.3. Metode Least Square (Regresi Linier)
Berdasarkan dari BPSDM Kementrian PUPR (2018) penggunaan metode ini dapat digunakan untuk wilayah dengan laju perkembangan penduduk yang memiliki kecenderungan garis linear meskipun laju perkembangan penduduk tidak selalu mengalami pertambahan. Rumus perhitungan yang digunakan :
(2. 5) Dimana :
(2. 6)
(2. 7)
2.4. Kebutuhan Air Bersih
Berdasarkan BPSDM Kementrian PUPR (2018) kebutuhan air adalah kebutuhan jumlah air baik untuk kebutuhan pokok maupun kebutuhan suatu unit konsumsi air, dimana kebutuhan dan kehilangan air untuk instasi dinas pemadam kebakaran juga harus diperhitungkan. Kebutuhan pokok dasar dan kehilangan air akan berfluktuasi dari waktu ke waktu selama kurun waktu satu tahun dengan skala jam, hari, minggu dan bulan. Besarnya jumlah air yang dibutuhkan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:
• Ketersediaan air baik dari segi kualitas, kuantitas dan kontiunitas
• Kebiasaan masyarakat
• Pola dan tingkat kehidupan
• Harga air
Pn = a+b. x
Pn = jumlah penduduk pada tahun proyeksi (jiwa) a = Konstanta
b = Koefisien arah regresi linier x = Variabel Independen
𝒂 = 𝒑. 𝒙𝟐− 𝒙. 𝑷. 𝒙𝟐 𝑵. 𝑿𝟐 − ( 𝒙)𝟐
𝒃 =𝑵. 𝒑. 𝒙 − 𝒙. 𝑷 𝑵. 𝑿𝟐 − ( 𝒙)𝟐
• Teknis ketersediaan air seperti fasilitas distribusi, fasilitas pembuangan limbah yang dapat mempengaruhi kualitas air bersih dan kemudahan dalam mendapatkannya.
• Keadaan sosial ekonomi masyarakat setempat
Penentuan dalam kebutuhan air domestik ataupun non domestik untuk setiap kota dapat dibagi dalam beberapa kategori:
1. Kategori I (Metro) 2. Kategori II (Kota Besar) 3. Kategori III (Kota Sedang) 4. Kategori IV (Kota Kecil) 5. Kategori V (Desa)
2.4.1. Kebutuhan Domestik
Kebutuhan air domestik adalah kebutuhan air yang digunakan pada tempat-tempat hunian pribadi untuk memenuhi keperluan kebutuhan sehari-hari.
Standar kebutuhan air domestic dapat diketahui dengan jumlah konsumen yang ada dan dapat diketahui melalui data jumlah penduduk. Standar penyediaan kebutuhan domestik ini biasa meliputi masak, mandi, minum, dan lain-lain Kecenderungan meningkatnya kebutuhan air dipengaruhi oleh faktor kebiasaan pula hidup masyarakat setempat dan didukung oleh kondisi sosial ekonomi. Maka untuk bisa mengetahui jumlah kebutuhan air di masa yang akan datang, sangat perlu mengetahui jumlah penduduk pada masa yang akan datang. Faktor lain yang perlu diketahui :
• Jumlah penduduk pada saat ini
• Kenaikan penduduk
Untuk mengetahui kriteria yang akan dipakai pada setiap kategori dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut :
Tabel 2. 1 Kriteria Kebutuhan Perencanaan Air Bersih
No 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
< 20.000
Metro Besar Sedang Kecil Desa
1 Konsumsi Unit Sambungan
Rumah (SR) (liter/org/hari) >150 150-120 90-120 80-120 60-80 2 Konsumsi Unit Hidran (HU)
(liter/org/hari) 20-40 20-40 20-40 20-40 20-40
3 Konsumsi unit non domestik :
a. Niaga Kecil (liter/unit/hari) 600-900 600-900 600 b. Niaga Besar (liter/unit/hari) 1000-5000 1000-5000 1500 c. Industri Besar
(liter/detik/ha) 0,2-0,8 0,2-0,8 0,2-0,8
d. Pariwisata (liter/detik/ha 0,1-0,3 0,1-0,3 0,1-0,3
4 Kehilangan Air (%) 20-30 20-30 20-30 20-30 20-30
5 Faktor Hari Maksimum 1,15-1,25 1,15-1,25 1,15-1,25 1,15-1,25 1,15-1,25
*harian
6 Faktor Jam Puncak 1,75-2,0 1,75-2,0 1,75-2,0 1,75 1,75
*hari maks
7 Jumlah Jiwa Per SR (Jiwa) 5 5 5 5 5
8 Jumlah Jiwa Per HU (Jiwa) 100 100 100 100 100
9 Jam Operasi (Jam) 24 24 24 24 24
10 Sisa Tekan di Penyediaan
Distribusi (meter) 10 10 10 10 10
11 Volume Reservoir (% Max
Day Demand) 15-25 15-25 15-25 15-25 15-25
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 : Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996
2.4.2. Kebutuhan Non Domestik
Kebutuhan air non domestik yaitu kebutuhan konsumsi air yang keperluannya di luar kebutuhan rumah tangga. Kebutuhan air non domestik sendiri banyak dipergunakan untuk penggunaan komersial, industri, maupun sarana dan prasarana kepentingan umum yang penggunaan nya sendiri seperti penggunaan air untuk bangunan pemerintah, rumah sakit, pasar, pendidikan, dan tempat ibadah.
Semakin banyak jumlah sarana yang membutuhkan air, maka kebutuhan air sendiri juga akan makin banyak pula.
Rencana pengembangan kota serta aktifitasnya dapat digunakan untuk memprediksi perkembangan konsumsi kebutuhan air non domestik. Apabila rencana pengembangan kota tidak diketahui, perkiraan yang digunakan dapat digunakan dapat didasarkan pada jumlah penduduk, dimana konsumsi kebutuhan non domestik dapat dihitung sesuai dengan perkembangan kriteria standar penyediaan kebutuhan air non domestik.
2.5. Kebocoran Air
Menurut Peraturan Pemerintah no. 26 tahun 2014 kebocoran air dalam SPAM yang diakibatkan faktor fisik maupun non fisik atau administrasi sehingga tidak tercatat dalam penggunaan air kepada konsumen dapat menganggu pelayanan kinerja dari pengelolaan dan pelayanan SPAM itu sendiri. Kebocoran air sendiri ada dua jenis yaitu:
1. Kebocoran Fisik
Kebocoran fisik adalah kebocoran yang dapat dilihat langsung oleh mata secara visual yang biasa disebabkan oleh bocornya pipa, transmisi dan kebocoran pipa induk, serta kebocoran perlengkapan SPAM seperti luapan pada tangka reservoir dan kerusakan meter pelanggan. Kebocoran fisik disebabkan pada awalnya diakibatkan kurangnya kepedulian dalam tiap tahap pembangunan awal sistem distribusi air.
2. Kebocoran Non Fisik atau Administrasi
Kebocoran Non Fisik adalah kehilangan air yang dipakai yang biasanya disebabkan oleh pencurian air, sambungan liar, kesalahan pembacaan meteran air, dan akurasi meter yang rendah.
2.6. Fluktuasi Kebutuhan Air Bersih
Menurut Triatmadja (2016) kebutuhan pemakaian air untuk pemenuhan tidak selalu sama setiap waktunyanya tapi berfluktuasi, umumnya pemakaian air akan meningkat bergantung pada musim, pada musim kemarau pemakaian air akan meningkat pada musim panas dikarenakan suhu yang relatif panas, setiap harinya di beberapa tempat di Indonesia sendiri kebutuhan pemakaian air pada tiap pagi atau sore nya bisa lebih besar dari waktu lainnya hal ini dikarenakan aktivitas kegiatan pemakaian air dilakukan pada waktu-waktu tersebut seperti mandi, bersih- bersih, mencuci dan kegiatan lainnya.
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 1,90 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
2.7. Sistem Pengaliran
Menurut Joko (2010:15) distribusi air dapat dilakukan dengan beberapa cara, tergantung kondisi topografi yang menghubungkan sumber air dengan konsumen. Berikut masing-masing sistem pada pengaliran distribusi air bersih :
1. Sistem Gravitasi
Sistem pengaliran air gravitasi dapat digunakan jika elevasi dari sumber air memiliki perbedaan elevasi yang cukup besar dengan lokasi reservoir atau area pelayanan dengan memanfaatkan energi potensial gravitasi yang dimiliki dari perbedaan elevasi.
Gambar 2. 1 Sistem Gravitasi
Sumber: Joko,2010
2. Sistem Pemompaan
Sistem pepompaan sering digunakan untuk menambah energi pada aliran air sehingga distribusi air dapat mencapai tempat yang lebih tinggi, dengan pertimbangan lokasi distribusi yang dituju dan lokasi sumber tidak memiliki perbedaan tinggi elevasi yang cukup untuk mengalirkan air ke lokasi distribusi.
Gambar 2. 2 Sistem Pompa Sumber: Joko,2010
3. Sistem Gabungan (pompa dan gravitasi)
Sistem ini digunakan untuk mempertahankan tekanan yang diperlukan pada saat permintaan tinggi dan keadaan darurat, misalnya tidak adanya energi dan saat terjadi kondisi darurat kebakaran. Selama periode pemakaian air rendah maka air akan dipompa dari sumber ke reservoir distribusi untuk disimpan dan digunakan sebagai cadangan air nantinya.
Gambar 2. 3 Sistem Gabungan Sumber: Joko,2010
2.7.1. Sistem Jaringan Distribusi
Jaringan pipa distribusi berfungsi untuk mengalirkan air dari reservoir ke masyarakat. Jaringan distribusi menggunakan pipa dengan aliran yang bertekanan, di mana sepanjang jaringan perpipaannya dihubungkan dengan sambungan pelanggan. Sambungan ke pelanggan air biasanya berupa Sambungan Rumah, Hidran Umum, dan sabungan usaha komersial. Tata letak distribusi jaringan pipa biasanya ditanam dengan mengikuti jalur yang sudah ada atau ditentukan oleh kondisi topografi ke konsumen. Pada dasarnya sistem perpipaan jaringan distribusi air bersih yang banyak digunakan, yaitu:
1. Sistem Cabang (Branch)
Sistem ini menggunakan pengaliran menyerupai cabang sebuah pohon yang hanya menuju ke satu arah dan terdapat titik akhir yang merupakan ujung pipa. Pada sistem ini pipa induk utama tersambung dengan pipa induk
sekunder, sedangkan pipa induk sekunder terhubung dengan pipa pelayanan utama ke penyediaan air gedung.
Gambar 2. 4 Sistem Cabang (Branch) Sumber: Joko,2010
Tabel 2. 3 Kelebihan dan Kekurangan Sistem Cabang (Branch)
Kelebihan Kekurangan
Sistem desain perpipaan nya sederhana.
Saat terjadi kerusakan pada pipa, aliran air tidak tersedia untuk sementara.
Sistem ini digunakan untuk daerah yang masih atau sedang berkembang.
Sering terjadinya sedimentasi dan pencemaran pada jalur buntu.
Tekaanan dan pengambilan di setiap titiknya dapat dihitung dengan mudah.
Ketika dilakukan penambahan area tekanan tidak mencukupi.
Penambahan pipa mudah dilakukan jika diperlukan.
Untuk kebutuhan memadamkan kebaran tidak mencukui, karena suplai hanya dari pipa tunggal pada tiap titiknya.
Diameter pipa yang digunakan bisa lebih kecil.
Sumber: Joko,2010
2. Sistem Gridiron
Pada sistem gridiron, jalur utama dan pipa induk sekunder ditempatkan sebuah dalam kotak, dalam sistem ini pipa-pipa induk utama, sekunder, serta pelayanan saling berhubungan.
Gambar 2. 5 Sistem Gridiron Sumber: Joko,2010
Tabel 2. 4 Kelebihan dan Kekurangan Sistem Gridiron
Kelebihan Kekurangan
Aliran air dalam sistem mengalir bebas dan tidak terjadi stagnasi.
Perencanaan perhitungan ukuran dan pipa lebih rumit.
Ketika terjadi perbaikan pada pipa, tetap mendapatkan aliran air dari sisi lain.
Membutuhkan biaya yang lebih mahal dikarenakan membutuhkan lebih banyak pipa dan sambungan pipa.
Jika terjadi kebakaran, air tersedia dari segala arah.
Minim nya terjadi kehilangan tekanan pada semua titik.
Sumber: Joko,2010
3. Sistem Melingkar (Loop)
Sistem melingkar (Loop) pada jaringan distribusi biasa digunakan di wilayah pelayanannya sangat luas seperti wilayah perkotaan. Pada sistem melingkar ini jaringan distribusi pipa akan saling berhubungan satu dengan yang lain membentuk lingkaran-lingkaran, sehingga pada sistem ini pipa induk masing-masing mengelilingi batas daerah layanan, dan kembali bertemu di ujung.
Gambar 2. 6 Sistem Melingkar (Loop)
Sumber: Joko,2010
Tabel 2. 5 Kelebihan dan Kekurangan Sistem Melingkar (Loop)
Kelebihan Kekurangan
Pada titik titiknya mendapatkan suplai dari dua arah.
Jumlah pipa yang digunakan lebih banyak
Saat terjadi kerusakan atau perbaikan pipa, air tetap didapatkan dari arah lain.
Mudah dalam desain jaringan pipa Saat kondisi untuk memadamkan kebakaran, air tersedia dan disediakan dari arah lain
Sumber: Joko,2010
2.8. Perpipaan 2.8.1. Jenis Pipa
Pemilihan jenis pipa tergantung pada kondisi yang ada di lapangan karena masing-masing jenis pipa memiliki kelebihan dan kekurangan. Pemilihan jenis pipa juga memiliki pengaruh yang sangat besar pada layanan jaringan, daya tahan, serta biaya investasi dan pengoperasian. Beberapa jenis pipa yang biasa digunakan untuk mengangkut air baku, yaitu:
1. Cast-Iron Pipe
Pipa Cast-Iron yang tersedia memiliki ukuran diameter mulai dari 50 hingga 900 mm dan panjang dari 3,7 hingga 5,5 m. Pipa Cast-Iron dapat menahan tekanan air hingga sebesar 20 m, tergantung pada diameter.
Tabel 2. 6 Kelebihan dan Kekurangan Cast-Iron Pipe
Kelebihan Kekurangan
Harga yang terjangkau. Lama kelamaan kapasitas Pengangkutan berkurang di karenakan bagian dalam pipa menjadi kasar.
Ekonomis. Pipa dengan diameter besar berat
Dan tidak ekonomis.
Tahan terhadap korosi, jika dilapisi dengan bahan anti korosi.
Ketika penyambungan dan
pengangkutan cenderung mengalami patah.
Proses penyambungan antar pipa mudah.
Menahan tekanan tanpa mengalami Kerusakan.
Sumber: Joko,2010
2. Concrete Pipe
Pipa beton (Concrete pipe) sering digunakan apabila pada pipa tidak terkena tekanan tinggi dan kebocoran yang tinggi bukan masalah yang serius.
Tabel 2. 7 Kelebihan dan Kekurangan Concrete Pipe
Kelebihan Kekurangan
Kehilangan akibat friksi paling sedikit dan dan bagian pada dalam pipa halus.
Pengangkutan yang sulit maupun dipindahkan dikarenakan beratnya pipa.
Tahan lama, sekurangnya 75 tahun. Selama pengangkutan cenderung patah.
Pipa tidak berkarat. Sulit diperbaiki ketika terjadi kerusakan.
Biaya pemeliharaan yang murah.
Sumber: Joko,2010
3. Steel Pipe
Jika untuk kebutuhan pipa yang berdiameter besar dan bertekanan tinggi maka pipa baja yang digunakan.
Tabel 2. 8 Kelebihan dan Kekurangan Steel Pipe
Kelebihan Kekurangan
Tergolong pipa yang kuat. Mudah rusak dikarenakan air yang asam dan basa.
Dibandingkan dengan pipa cast-iron pipe pipa ini tergolong lebih ringan.
Daya tahan pipa hanya berkisar antara 25-30 tahun
Mudah dalam segi pemasangan dan penyambungan.
Pipa dapat menahan tekanan hingga 70 mka.
Sumber: Joko,2010
4. Asbestos-Cement Pipe
Pipa-pipa ini tersedia berdiameter berkisar 50 hingga 900 mm dan dapat menahan tekanan dari 20-250mka tergantung pada kualitas dan produksi pembuatannya. Pembuatan pipa ini terbuat dari campuran semen dan serat asbes.
Tabel 2. 9 Kelebihan dan Kekurangan Asbestos-Cement Pipe
Kelebihan Kekurangan
Tahan terhadap air yang bersifat asam dan basa.
Tergolong pipa yang rapuh dan mudah patah.
Tahan terhadap korosi dan bagian dalam pipa yang halus.
Pipa tidak dapat digunakan untuk tekanan tinggi.
Ringan dan mudah dalam penggunaan.
Sambungan tergolong sedikit dikarenakan ukuran pipa yang panjang.
Dapat dipotong sesuai ukuran yang dibutuhkan dan disambung seperti pipa cast-iron pipe.
Sumber: Joko,2010
5. Galvanised-Iron Pipe
Pipa Gakvanised-Ireon Pipe peng aplikasian nya banyak digunakan untuk saluran perpipaan dalam gedung, pipa ini tersedia dengan diameter 60- 750mm.
Tabel 2. 10 Kelebihan dan Kekurangan Galvanised-Iron Pipe
Kelebihan Kekurangan
Berat pipa yang sangat ringan Umur pipa yang cukup pendek, berkisar 7-10 tahun.
Mudah dalam penyambungan pipa Tergolong mudah rusak akibat air yang bersifat asam dan basa.
Kehilangan tekanan akibat gesekan kecil dikarenakan bagian dalam pipa yang halus.
Harga mahal dan sering digunakan untuk kebutuhan pipa dengan diameter kecil.
Sumber: Joko,2010
6. Plastic Pipe
Pipa Plastik terdiri atas dua jenis tipe:
1) Low-Density Polythene Pipe. Pipa jenis ini lebih fleksibel, dan tersedia hingga diameter 63 mm, biasa digunakan untuk jalur yang panjang namun tidak cocok untuk penyediaan air minum pada gedung.
2) High-Density Polythene Pipe. Pipa ini lebih kuat dari pipa jenis Low- Density Polythene Pipe, Pipa ini bisa digunakan untuk mengangkut air dalam jalur panjang dan diameter yang tersedia berkisar antara 16-400 mm
7. PVC Pipe (Unplasticised)
Pipa PVC memiliki kekakuan tiga kali lebih besar dari pipa polyhene biasa, pipa PVC lebih mudah dalam melakukan penyambungan dan dapat menahan tekanan yang lebih tinggi. Pipa PVC memiliki ketahanan terhadap asam organik, garam, alkali, senyawa organik serta terhadap korosi.
2.8.2. Perpipaan Distribusi
Menurut Peraturan Menteri PU (No.18 tahun 2007 tentang Penyelenggaraan pengembangan SPAM) Jaringan pipa distribusi merupakan jaringan perpipaan yang digunakan untuk menyalurkan kebutuhan air dari bak penampung hingga sampai kepada pemakainya. Tabel Kriteria perpipaan distribusi dapat dilihat sebagai berikut:
Tabel 2. 11 Kriteria Pipa Distribusi
No Uraian Notasi Kriteria
1 Debit Perencanaan Q max Kebutuhan air hari maksimum Q max = F max xQ rata-rata 2 Faktor hari maksimum F max 1,10 – 1,50
3 Jenis Saluran - Pipa atau saluran terbuka
4
Kecepatan aliran air dalam pipa a) Kecepatan minimum b) Kecepatan maksimum
- Pipa PVC - Pipa DCIP
V min
V max V max
0,3 – 0,6 m/det
3,0 – 4,5 m/det 6,0 m/det
5
Tekanan air dalam pipa a) Tekanan Minimum b) Tekanan maksimum
- Pipa PVC - Pipa DCIP - Pipa PE 100 - Pipa PE 80
H min
H max
1 atm
6 – 8 atm 10 atm 12,4 Mpa 9,0 Mpa
Sumber: Joko,2010
1. Diameter Pipa Distribusi
Diameter pada pipa air bersih di tentukan dengan berdasarkan pada aliran pada jam puncak dengan tekanan minimum pada pipa jalur distribusi. Untuk ukuran diameter pada pipa distribusi dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
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 50-5 mm
Sumber:Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No.18 Tahun 2007
Tabel 2. 13 Dimensi Pipa HDPE (PE-100) Dimensi
Tekanan Maksimal (Bar) Outer Diameter
( mm)
Outer Diameter (inch)
20 1/2”
16
25 3/4”
32 1”
40 1 ¼”
50 1 ½”
63 2”
75 2 ½”
90 3”
110 4”
125 5”
140
160 6”
180
200 8”
225
250 10”
280
315 12”
355 14”
400 16”
500 20”
Tabel 2.13 (Lanjutan)
Dimensi
Tekanan Maksimal (Bar) Outer Diameter
( mm)
Outer Diameter (inch)
560 22”
16
630 24”
Keterangan : 16 Bar =163,16 m
Sumber:Katalog Pipa PT. Wahana Duta Jaya Rucika
2. Perlengkapan Pipa Distribusi
Selain pipa, diperlukan juga perlengkapan tambahan untuk menunjang sistem distribusi air bersih secara konstan, adalah sebagai berikut:
a. Monhole
Berfungsi sebagai titik akses untuk inspeksi, pemeliharaan dan peningkatan sistem. Monhole biasa ditempatkan pada jalur pipa.
b. Katup Udara
Katup udara berfungsi untuk mengeluarkan atau melepaskan udara yang berapa pada dalam pipa. Katup udara dipasang pada jalur pipa yang apabila bergelombang. Untuk pemasangan pada jalur pipa yang relative datar, maka katup udara biasanya diletakkan di dekat gate atau stop valve yang lebih tinggi.
c. Penguras
Peralatan ini berfungsi untuk menghilangkan kotoran atau sedimentasi yang ada pada dalam pipa. Alat ini dipasang pada posisi terendah dari sistem perpipaan distribusi dan jembatan pipa. Untuk sistem distribusi pipa yang relative datar, penguras juga perlu dipasang pada jarak interval setiap 1000 m. Diameter penguras dilipih berdasarkan pertimbangan kemungkinan pembentukan endapan sedimentasi yang perlu dibuang. Biasanya diameter saluran penguras yang akan dipasang berkisar antara (1/4 - ½) dari diameter pipa.
d. Hidran Kebakarann
Unit hidran kebakaran merupakan unit yang disediakan dalam sistem distribusi pipa, dengan peran umum penggunaan hidran untuk unit pemadam kebakaran Ketika terjadi kebarakan. Hidran kebakaran juga bisa berfungsi sebagai penguras, dan ditempatkan di tempat yang rendah. Dalam hal ini umumnya jarak interval adala 300 m.
diameter pipa distribusi yang terhubung pada hidran kebakaran memiliki minimum diameter 80 mm.
e. Stop Valve
Stop valve digunakan untuk mengisolasi pipa yang diperlukan selama masa perawatan atau perbaikan, pada saluran transmisi stop valve dipasang maksimum setiap 2000 m. Saat memasang gate valve juga mempertimbangkan dengan kondisi lokasi dan letak penguras.
Gate valve biasa biasanya dipasang setelah dan sebelum penyeberangan jalan pipa, siphon dan jembatan pipa.
f. Check Valve
Pemasangan check valve dipasang sesuai keperluan transmisi pipa dan di fungsi kan untuk menahan aliran balik dari air atau meredam kemungkinan terjadinya Water hammer pada pipa transmisi.
Pemasangan check valve dipasang seriap jarak 1000 m atau tergantung kondisi dilapangan.
g. Fitting
Fitting pipa perlu dipasang pada transmisi pipa distribusi sesuai dengan kebutuhan di lapangan. Memiliki fungsi sebagai penahan dari blok beton yang diperlukan disetiap perubahan arah jalur transmisi pipa percabangan. Selama sambungan dibelokkan sesuai kebutuhan untuk jenis pipa tersebut, Fitting Bend mungkin tidak diperlukan jika saluran transmisi pipa memiliki belokan dengan radius yang sangat besar.
h. Peralatan Kontrol Air
Pada setiap jarak 200-300 m pada jalur pipa transmisi jika dianggap perlu harus dipasang peralatan control untuk menanggulangi kemungkinan terjadinya penyumbatan dalam pipa transmisi yang diakibatkan oleh kotoran yang terendapkan. Dalam unit ini akan terdiri dari gate valve, dan fitting sebagai tempat memasukkan alat pembersih yang akan dimasukkan didalam pipa transmisi serta tempat penggelontoran yang nantinya direncanakan akan dilindungi dalam bak kontrol.
2.9. Reservoir
Reservoir adalah tempat penampungan dan penyimpanan air bersih, pada sistem penyediaan air bersih. Reservoir sendiri pada umumnya sangat diperlukan pada suatu system penyediaan air yang melayani suatu daerah atau wilayah. Fungsi utama dari reservoir adalah menyeimbangkan antara debit produksi dan debit konsumsi pemakaian air agar tidak terjadi kelebihan atau kekurangan kebutuhan air pada waktu tertentu selain itu agar tekanan air pada pipa distribusi relatif stabil pada jam puncak. Umumnya pada waktu tertentu, jumlah debit produksi air yang tersedia tidak selalu sama dengan bersarnya debit konsumsi pemakaian air. Pada saat jumlah produksi air lebih besar dari besarnya konsumsi pemakaian, maka kelebihan produksi air dapat disimpan sementara di reservoir, dan bisa digunakan kembali ketika produksi air bersih lebih kecil daripada jumlah konsumsi pemakaian.(BPSDMM, 2010).
2.9.1. Lokasi dan Tinggi Reservoir
Menurut Peraturan Menteri PU (No 18 Tahun 2007) Pertimbangan dalam pemilihan lokasi dan tinggi reservoir ditentukan berdasarkan pertimbangan sebagai berikut:
1. Penempatan reservoir pelayanan disarankan di tempat yang sedekat mungkin dengan daerah pelayanan.
2. Tinggi reservoir harus ditentukan sedemikian rupa agar tekanan minimum dan sesuai dengan hasil perhitungan hidrolis pada jaringan pipa distribusi jika menggunakan sistem gravitasi.
3. Wilayah pelayanan dapat dibagi menjadi beberapa zona yang akan dilayani oleh masing-masing reservoir jika elevasi muka tanah pada zona pelayanan bervariasi.
2.9.2. Reservoir Pelayanan
Volume pada reservoir pelayanan ditentukan berdasarkan:
1. Volume air pada reservoir pelayanan dengan jumlah volume yang sesuai pada saat saat pengunaan air pada kondisi minimum, kemudian diisi kembali pada saat kondisi jam puncak karena fluktuasi pengunaan air.
2. Jumlah cadangan air pada reservoir pelayanan digunakan untuk pemadam kebakaran dengan peraturan yang sesuai dari masing-masing pemadam kebakaran setempat.
3. Kebutuhan air khusus, seperti kebutuhan pengosongan reservoit, taman dan acara khusus.
2.9.3. Reservoir Penyeimbang
Reservoir Penyeimbang adalah reservoir yang digunakan untuk menampung jumlah kelebihan air pada saat konsumsi air relatif kecil dari pada air yang masuk, dan akan kembali di distribusikan kembali pada saat konsumsi pemakaian air relatif besar. Volume pada tangka reservoir penyeimbang dapat diatur sesuai dengan aliran masuk dan keluar selama konsumsi air pada area layanan.
2.10. Hukum Kontinuitas
Faktor yang penting dalam studi hidraulika adalah debit aliran (Q) atau kecepatan (V). Dengan perhitungan praktis, rumus yang banyak digunakan adalah persamaan kontinuitas. (Triatmodjo, 1993)
Gambar 2. 7 Saluran Pipa pada Diameter Berbeda
(2. 8)
Pada pipa cabang, jumlah debit air yang masuk ke pipa cabang harus sama dengan debit yang tersisa.
Gambar 2. 8 Persamaan Kontinuitas Pipa Bercabang
(2. 9) Sumber: Tiratmadja, 1993
A1.V1 = A1.V2
Sumber: Tiratmadja, 1993 Q1 = Q2 + Q3
2.11. Kecepatan Rerata
Menurut Triatmodjo (2008:33) ketika debit aliran Q melalui pipa berdiameter D, maka kecepatan V yaitu:
(2. 10)
2.12. Kehilangan Tenaga Aliran Melalui Pipa
Pada zat cair diam, gaya yang bekerja pada mereka dapat dengan mudah diperkirakan karena hidrostatik bekerja dengan gaya tekanan yang sederhana.
Permasalahan menjadi lebih sulit jika pada zat cait mengalir. Faktor yang sering dipertimbangkan tidak hanya arah partikel dan kecepatan aliran, tetapi pengaruh kekentalan juga menyebabkan geseran antara partikel cair cair dan dinding batas.
Nilai tekanan sisa minimum yang direncanakan adalah sebesar 10 meter kolam air (mka).
Tekanan sisa maksimum 10 meter kolam air (mka) dapat digunakan dengan rumus Darcy-Weisbach dengan persamaan Bernoulli, yang membuat asumsi bahwa aliran air kontinu..(Triatmodjo, 1993).
(2. 11) Dimana:
ZA = Elevasi Pipa 1 dari datum (m) ZB = Elevasi Pipa 2 dari datum (m) PA = Tekanan di titik 1 (m)
VB = Kecepatan aliran di titik 2 𝜸 = Berat Jenis (kg/m3) g = Gravitasi (9,81 m/detik) Hf = Head Loss (m)
V = 𝑸
𝑨
𝐙𝐀 +𝐏𝐀 𝛄 +𝐕𝐀𝟐
𝟐𝐠 = 𝐙𝐁 +𝐏𝐁 𝛄 +𝐕𝐁𝟐
𝛄 + 𝐇𝐟
Gambar 2. 9 Garis Energi dan Hidrolis Zat Cair Sumber: Tiratmadja, 2008
2.13. Kehilangan Energi
Kehilangan tekananan (hf) dalam pipa disebabkan oleh gesekan antara cairan dan permukaan pipa. Penurunan tekanan maksimum adalah 10m/km dari Panjang pipa. Ada dua jenis kehilangan tekanan:
2.13.1. Mayor Losses
Kehilangan tekanan di sepanjang pipa karena gesekan yang terjadi di dalam air dan dinding pipa.
1. Persamaan Darcy Weisbach
(2. 12)
Rumus Darcy 𝒉𝒇 = 𝒇 𝑳. 𝑽𝟐
𝑫. 𝟐𝒈 (2. 13)
𝑯𝒇 = 𝑸𝟏,𝟖𝟓
(𝟎, 𝟐𝟕𝟖𝟓. 𝑫𝟐,𝟔𝟑. 𝑪)𝟏,𝟖𝟓
Dimana:
Hf = Mayor Losses sepanjang pipa lurus (m) L = Panjang Pipa (m)
Q = Debit (m3/detik) D = Diameter (m)
Gambar 2. 10 Diagram Moody
2. Persamaan Hazen Williams
Menurut Triatmadja (2016:233) Persamaan Hazen Williams ini sangat begitu dikenal di Amerika Serikat, dikarenakan persamaan ini memiliki kehilangan energy yang sedikit lebih sederhana daripada Darcy Weisbec karena koefisien kehilangan energi tidak berubah terhadap angka Reynold namim persamaan ini hanya dapat digunakan untuk air, tidak untuk fluida jenis lainnya seperti minyak.
(2. 14)
Sumber: Tiratmadja, 2016
ℎ𝑓 = 𝑄1,85
(0,2785. 𝐷2,63. 𝐶)1,85 × 𝐿
Tabel 2. 14 Nilai Koefisien Hazen William Pada Setiap Jenis Pipa
2.13.2. Minor Losses
Perubahan karakteristik aliran akibat kehilangan tekanan, seperti perubahan dimensi penampang pipa, sambungan antar pipa, belokan pada jaringan dan lain- lain.
(2. 15) ℎ𝑓 = 𝐾𝑉2
2𝑔
2.14. Analisa Jaringan dengan Epanet 2.2 2.14.1. Program Epanet
Program Epanet 2.2 memodelkan sistem distribusi air menggunakan simulasi hidrolik dan tren kualitas air yang mengalir di jaringan distribusi pipa. Jaringan distribusi pipa terdiri dari pipa, node (titik di mana pipa menghubungkan), pompa, katup, dan tangki air atau reservoir. Epanet memonitor tekanan air di setiap tempat, kandungan kimia yang mengalir melalui pipa, dan keadaan aliran air setiap pipa.
Program Epanet 2.2 adalah perangkat lunak yang dibuat untuk membantu memahami bagaimana air minum bergerak melalui jaringan distribusi dan apa yang terjadi padanya. Ini juga dapat diterapkan pada aplikasi dan analisis jaringan distribusi lainnya. Misalnya, desain, kalibrasi model hidrolik, pengukuran sisa klorin, dan analisis pelanggan. Epanet diharapkan dapat mendukung pengelolaan metode untuk meningkatkan kualitas air sistem, seperti:
1. Alternatif penggunaan beberapa jenis data pada sistem jaringan yang sama.
2. Pemompaan alternatif digunakan untuk merencanakan kapan harus mengisi atau mengosongkan tangki.
3. Menggunakan klorin untuk mendisinfeksi tangka penyimpanan
4. Pentargetan dan brekosentrasi pada pembersihan dan penggantian pipa.
2.14.2. Kelebihan Program Epanet
Pemodelan kualitas air yang efektif membutuhkan pemodelan hidraulik yang akurat dan berfitur lengkap. Alat analisis hidrolik Epanet 2.0 memiliki fitur sebagai berikut:
1. Kapasitas untuk menggunakan tuntutan yang bergantung pada tekanan dalam analisis hidraulik.
2. Kontrol level tangka, pengatur waktu dasar, dan operasi sistem berbaris aturan yang kompleks.
3. Tidak ada Batasan ukuran jaringan yang akan di analisis.
4. Menghitung headloss gesekan menggunakan rumus Hazen-Williams, Darcy- Weisbach atau Chezy-Manning.
5. Termasuk kerugian headloss untuk tikungan, fitting, dll 6. Menentkan pengunaan energi dan biaya pada pompa.
7. Model berbagai jenis katup termasuk penutup, periksa, pengatur tekanan, dan kontrol aliran.
8. Memungkinkan tangka penyimpanan memiliki bentuk apapun dan diameter dapat bervariasi dengan ketinggian.
9. Mempertimbangkan beberapa jenis permintaan node, masing-masing dengan pola variasi waktu yang berbeda.
10. Untuk konvergensi hidrolik dan aliran rendah atau nihil, ini memberikan hasil yang kuat.
