PERENCANAAN PENYEDIAAN AIR BERSIH ALTERNATIF DENGAN AIR TANAH DANGKAL DI KELURAHAN KATANGKA, KABUPATEN GOWA OLEH FAKULTAS TEKNIK

(1)

PERENCANAAN PENYEDIAAN AIR BERSIH ALTERNATIF DENGAN AIR TANAH DANGKAL DI KELURAHAN KATANGKA, KABUPATEN

GOWA

OLEH

FIRDAUS PATAU

105810120810

ERWIN DWY SYAPUTRA

105810124310

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN SIPIL PENGAIRAN DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2017

GOWA

OLEH

FIRDAUS PATAU

105810120810

105810124310

FAKULTAS TEKNIK

2017

GOWA

OLEH

FIRDAUS PATAU

105810120810

105810124310

FAKULTAS TEKNIK

2017

(2)

(3)

(4)

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena rahmat dan hidayah-Nyalah sehingga penulis dapat menyusun proposal ini, dan dapat kami selesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan penelitian akademik yang harus ditempuh dalam rangka menyelesaikan Program Studi pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar. Adapun Judul Tugas akhir kami adalah:

“PERENCANAAN PENYEDIAAN AIR BERSIH ALTERNATIF DENGAN

AIR TANAH DANGKAL DI KELURAHAN KATANGKA, KABUPATEN GOWA”

Tugas akhir ini terwujud berkat adanya bantuan, arahan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, kami mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:

1. Bapak Hamzah Al Imran, ST., MT. sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

2. Bapak Muh. Syafaat S. Kuba, ST. sebagai Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

3. Ibu Dr.Ir. Hj. Sukmasari Antaria ,M.Sc selaku pembimbing I dan Ibu Hj.

Arsyuni Ali Mustari, ST.,MT selaku pembimbing II, yang telah banyak meluangkan waktu, memberikan bimbingan dan pengarahan sehingga terwujudnya Tugas akhir ini.

(5)

4. Bapak dan Ibu dosen serta staf pegawai Fakultas Teknik atas segala waktunya telah mendidik dan melayani penulis selama mengikuti proses belajar mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.

5. Ayahanda, Ibunda dan Saudara-saudaraku yang tercinta, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas segala limpahan kasih sayang, do’a, dorongan dan pengorbanannya.

6. Rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik, terkhusus Saudaraku Angkatan 2010 dengan keakraban dan persaudaraannya banyak membantu dalam menyelesaikan Tugas akhir penelitian ini.

Semoga semua pihak tersebut di atas mendapat pahala yang berlipat ganda di sisi Allah SWT dan tugas akhir yang sederhana ini dapat bermanfaat bagi penulis, rekan-rekan, masyarakat serta bangsa dan negara. Amin.

Makassar,……

Penulis

(6)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...i

HALAMAN PENGASAHAN ...ii

KATA PENGANTAR ...iii

DAFTAR ISI ...iv

DAFTAR TABEL ...v

DAFTAR GAMBAR ...vi

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ...vii

DAFTAR LAMPIRAN ...vii

INTISARI ...viii

ABSTRACT ... ix

BAB 1 PENDAHULUAN A. Latar Belakang ...1

B. Rumusan Masalah ...3

C. Tujuan Perencanan ...3

D. Batasan Masalah ...4

E. Manfaat Perencanaan ...4

F. Sistematika Penulisan ...5

BAB II. DASAR TEORI A. Sumber Air Bersih ...6

B. Standar Kualitas Air Bersih ...8

C. Pengambilan Air Tanah ...9

D. Kebutuhan air Bersih ...12

E. Sistem Penyediaan Air Bersih ...20

F. Analisis Jaringan Pipa ... 21

(7)

G. Sistem Jaringan Transmisi ...35

H. Sistem Jaringan Distribusi ...38

I. Pemilihan Pipa ...39

BAB III. METODELOGI PERENCANAAN A. Lokasi Perencanaan ...41

B. Pelaksanaan Perencanaan ...42

1. Tahap Persiapan ... 42

2. Pengumpulan Data ... 42

3. Analisis Data ... 43

C. Flow Chart Perencanaan ...54

BAB IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN A. Perhitungan Debit Potensi Sumber air ...55

B. Analisis Kualitis Sumber Air ... 58

C. Proyeksi Jumlah Penduduk ...59

D. Perhitungan Kebutuhan Air Bersih ... 61

E. Analisis Hidrolika Jaringan Pipa ...63

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ...74

B. Saran ... ..75 DAFTAR PUSTAKA

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Besaran Hubungan Koefesien Korelasi ... 13

Tabel 2 Jumlah Kebutuhan Air Sehari-hari ... 14

Tabel 3 Kriteria kebutuhan Air Bersih ... 15

Tabel 4 Kekentalan Kinematik ... 24

Tabel 5 Koefesien Kekasaran Pipa Hazen-Williams ... 25

Tabel 6 Koefesien Kekasaran Pipa Hazen-Williams (CH) ... 26

Tabel 7 Koefesien Kekasaran Mutlak, ... 28

Tabel 8 Koefesien Kehilangan Tinggi Tekan (K)... 30

Tabel 9 Nilai keSebagai Fungsi Dari ... 32

Tabel 10 Koefesien Untuk Kehilangan Penyempitan Tiba-tiba ... 33

Tabel 11 Koefesien Kehilangan Pada Belokan Pipa, Kb... 39

Tabel 12 Jenis Pipa, Tanah dan Pemasangan Pipa ... 39

Tabel 13 Dalam air yang dipulihkan sesudah pemompaan berhenti... 50

Tabel 14 Jumlah Penduduk Kelurahan Katangka RW 07 dan 08 ... 52

Tabel 15 Besarnya penurunan Permukaan Air yang tersisa dari Air yang Semula ... 59

Tabel 16 Hasil Uji Kualitas Air ... 60

Tabel 17 Penduduk Derngan Metode Arimatik dan Geometrik ... 63

Tabel 18 Kebutuhan Air Bersih Keluarahan Katangka RW 07 dan RW 08... 66

Tabel 19 Analisis Hidrolika jaringan pipa transmisi (sistem pompa) ... 71

Tabel 20 Analisis Hidrolika jaringan pipa transmisi (sistem gravitasi) ... 76

DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Garis tenaga dan garis tekanan ... 21

(9)

Gambar 2 Diagram moody ... 29

Gambar 3 Pembesaran penampung berangsur-angsur ... 32

Gambar 4 Belokan pipa sebagai fungsi sebagai sudut belokan a ... 33

Gambar 5 Sistem transmisi gravitasi ... 34

Gambar 6 Sistem transmisi pompa ... 35

Gambar 7 Pipa dengan pompa ... 36

Gambar 8 Peta lokasi perencaan ... 46

Gambar 9 Peta Lokasi Penelitian Keluarahan Katangka... 47

Gambar 10 Laju Penduduk ...52

Gambar 11 Flow Chart Penelitian... 55

Gambar 12 Foto Sumber Air Rencana... 57

Gambar 13 Grafik Laju Penduduk... 64

(10)

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

Q : Debit air (m3/det)

K : Koefisien permeabilitas (m/jam) s : Besar penurunan permukaan air (m) rw : Jari – jari sumur (m)

R : Jari – jari lingkaran pengaruh (m)

h : Dalam dari permukaan air yang dipompa ke permukaan lapisan kedap air di bawah (m)

hs : Dalam air di sumur pada waktu pemompaan d : Jarak dari sumur ke tepi sungai (m)

m : Tebal akuifer (m)

α : Kapasitas spesifik yakni banyaknya air yang keluar per-satuan dalam dari sumur (m2/jam)

Pt : Jumlah penduduk tahun proyeksi Po : Jumlah penduduk tahun ke 0 t : Periode perencanaan

Pn : Jumlah penduduk pada tahun ke-n Pn+1 : Jumlah penduduk pada tahun ke-n+1 r : Persen pertambahan penduduk tiap tahun n : Tahun proyeksi

JP : Jumlah penduduk saat ini (jiwa)

pl% : Prosentase pelayanan yang akan dilayani qD : Kebutuhan air domestik (lt/org/hari)

(11)

S : Standar kebutuhan air rata-rata (lt/org/hari) qnD : Kebutuhan air non domestik (lt/org/hari) nD% : Prosentase kebutuhan air non domestik qD : Kebutuhan air domestik (lt/org/hari) qT : Kebutuhan air total (lt/hari) qHL : Kebocoran atau kehilangan air

Kt% : Prosentase kehilangan atau kebocoran qRH : Kebutuhan air rata-rata (lt/hari) qm : Kebutuhan air maksmum (lt/hari)

F : Faktor hari maksimum (antara 1,15 - 1,7) z1 : Energi statis batas (m)

h : Kehilangan tenaga selama pengaliran dalam sistem (m) V : Kecepatan aliran (m/det)

A : Tampang saluran (m2) D : Diameter pipa (m) Re : bilangan Reynold tak berdimensi,

υ : kekentalan kinematik (m2/dt) (Tabel 2.4) Rh : Jari-jari hidrolis (m)

I : Kemiringan gradien hidrolis n : Koefisien kekasaran pipa Manning hf : Kehilangan tenaga akibat gesekan (m) L : Panjang pipa (m)

CH : Koefisien gesekan Hazen – Williams S : Kemiringan garis energi

(12)

f : Koefisien tahananan permukaan pipa atau dikenal dengan koefisien gesekan Darcy-Weisbach (faktor gesekan) yang nilainya ditentukan oleh bilangan Reynolds

P : Keliling basah (m)

g : Percepatan gravitasi (m/det2)

K : Koefisien kehilangan tinggi tekan minor (tabel)

hm : Kehilangan tenaga minor akibat lubang masuk pipa (m) km : Koefisien kehilangan energi minor

he : Kehilangan tenaga minor akibat pembesaran penampang (m) V1 : Kecepatan aliran di pipa pertama (m/det)

A1, A2 : Luas penampang pipa pertama dan pipa kedua (m2)

hc : Kehilangan tenaga minor akibat pengecilan penampang (m) kc : Koefisien kehilangan energi akibat penyempitan

ε : Kekasaran pipa Darcy-Weisbach (mm) Mu : Momen maksimal penampang struktur (N.m) Ø/D : Diameter tulangan pada struktur (mm)

h : Ukuran tebal/ tinggi penampang struktur (mm) b : Ukuran lebar penampang struktur (mm) be : Ukuran lebar efektif pada balok L/T (mm) Sb : Tebal selimut beton (mm)

d : Tebal efektif penampang struktur (mm) a : Tinggi blok tekan ekivalen (mm)

Mn : Momen nominal penampang struktur (N.mm) K : Faktor momen pikul (Mpa)

As : Luas tulangan tarik (mm2)

(13)

S : Jarak penulangan (mm) As : Luas tulangan tarik (mm2) As’ : Luas tulangan tekan (mm2) As,u : Luas tulangan perlu (mm2) Mr : Momen rencana (N.mm)

f’c : Kuat tekan beton yang disyaratkan pada umur beton 28 hari (Mpa) ρ : Ratio penulangan pada struktur

n : Jumlah tulangan (batang)

fy : Kuat tarik atau kuat leleh baja tulangan (Mpa) Cl : Koefisien momen pelat lapangan dari PBI 1971 Ct : Koefisien momen pelat tumpuan dari PBI 1971 Mlx : Momen lapangan arah x (kg.m)

Mly : Momen lapangan arah y (kg.m) Mtx : Momen tumpuan arah x (kg.m) Mty : Momen tumpuan arah y (kg.m)

(14)

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Air bersih merupakan kebutuhan pokok manusia dan setiap kehidupan lainnya selain makanan. Lebih luas dari sekedar makanan dan minuman, air diperlukan untuk berbagai kepentingan yang saat ini merupakan kebutuhan pokok seperti memasak, mandi dan mencuci atau berbagai bentuk kebersihan lingkungan lainnya. Kesehatan lingkungan dapat terwujud jika didukung oleh kesehatan air di lingkungan tersebut.

Oleh karenanya air benar-benar menjadi kebutuhan pokok dalam kehidupan yang sehat.

Bagi daerah permukiman yang permukaan tanahnya lebih rendah dari sumber air, kebutuhan air bersih mungkin tidak akan menjadi masalah karena air akan mengalir dari permukaan yang lebih tinggi ke permukaan yang lebih rendah. Pada daerah permukiman yang permukaan tanahnya jauh lebih tinggi dari sumber air, tentu akan mengalami kesulitan yang cukup berarti untuk mensuplai air tersebut ke permukiman penduduk, oleh karena itu diperlukan suatu rancangan agar mampu menaikkan air tersebut.

Kondisi seperti ini dialami oleh masyarakat Kecamatan Somba Opu,Kabupaten Gowa. Tidak adanya sumber air seperti mata air, air

(15)

2

permukaan (air sungai, waduk maupun danau) yang mengalir sehingga satu-satunya untuk memenuhi kebutuhan akan air bersih, penduduk menggunakan air tanah yang diambil dari sumur-sumur gali yang berada di sekitar rumah mereka . Keberadaan air sumur di daerah ini berfluktuasi berdasarkan musim, jika pada musim hujan semua sumur-sumur gali sekitar rumah warga terisi oleh air tanah. Namun ketika musim kemarau, sumursumur tersebut menjadi kering sehingga penduduk perlu membeli air sumur dengan harga Rp. 150.000/1100 liter dan air sungai Rp.

100.000/1100 liter untuk memenuhi kebutuhan akan air bersih. Bagi masyarakat yang kurang mampu mungkin membeli air akan terasa sangat sulit sehingga sebagian masyarakat masih harus turun perbukitan menuju sumur-sumur dangkal yang merupakan satusatunya sumber air terdekat.

Daerah permukiman penduduk yang jauh berada di atas sumber air serta kondisi topografi yang kurang mendukung, sehingga dimusim kemarau masyarakat kesulitan mendapatkan pasokan air dan sampai saat ini masyarakat masih kekurangan air bersih.

Oleh karena itu, perlu ada upaya bagaimana air tersebut dapat dinaikkan sehingga pengambilannya menjadi lebih mudah dan operasionalnya sederhana. Untuk kasus ini, perlu ada rancangan bagaimana air sumur dapat dinaikkan. Selain itu data debit keluaran sumur perlu direncanakan sebagai data dasar penyediaan air untuk potensi air baku masyarakat. Data topografi dan jalur pipa juga diperlukan untuk desain, agar rancangan menjadi lengkap. Dengan data-data

(16)

3

tersebut diharapkan rancangan dapat dimanfaatkan oleh masyarakat setempat

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka hal ini perlu dicarikan solusi terbaik didalam merancang suatu pemanfaatan air sumur dangkal untuk jaringan pipa air bersih dengan menggunakan teknologi yang tepat, agar distribusi jaringan air bersih bisa mencukupi dan terbagi secara merata ke permukiman penduduk di Kelurahan Katangka,Kecamatan Somba Opu,Kabupaten Gowa

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian sebelumnya, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

1. Berapa besar debit potensi sumur dangkal yang akan dijadikan sumber air bersih masyarakatkelurahan Katangka?

2. Berapa besar kebutuhan air bersih penduduk di Kelurahan katangka khususnya RW 07 dan RW 08?

3. Bagaimana sistem jaringan pengambilan dan distribusi air bersih serta bangunan pelengkap yang akan digunakan di Kelurahan Katangka?

C. Tujuan Perencanaan

Pada dasarnya tujuan dari perancangan ini adalah sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui besar debit potensi air sumur dangkal untuk kebutuhan air bersih masyarakat Kecamatan Somba Opu,Kabupaten Gowa

(17)

4

2. Untuk mengetahui kebutuhan air bersih penduduk Kelurahan Katangka Kecamatan Somba Opu?

3. Mengetahui sistem jaringan pipa air bersih dan bangunan pelengkap yang akan digunakan di Kelurahan Katangka Kecamatan Somba Opu.

D. Manfaat Perancanaan

Hasil yang diperoleh dari perencanaan ini nantinya dapat diketahui tahapan-tahapan dalam menganalisis dan merencanakan sistem jaringan perpipaan untuk mendistribusi air bersih masyarakat serta memberikan solusi bagi masyarakat Kelurahan Katangka ,Kecamatan Somba Opu ,Kabupaten Gowa dalam mengatasi masalah kekurangan atau kelangkaan air bersih secara tepat berdasarkan kondisi topografi daerah setempat.

E. Batasan Masalah

Untuk membatasi permasalahan yang terlalu luas maka diperlukan batasan-batasan permasalahan sebagai berikut :

1. Analisis yang dilakukan membahas perencanaan jaringan air bersih.

2. Data debit air bersih yang digunakan untuk perencanaan adalah data debit pada sumur dangkal existing,

3. Perhitungan kebutuhan air bersih hanya diproyeksi sampai 5 tahun mendatang yaitu sampai tahun 2021,

4. Perencanaan skema jaringan pipa transmisi dan distribusi dengan menggunakan pipa konvensional,

(18)

5

5. Pengujian kualitas air yang bersifat fisik dan kimiawi

F. Sistematika Penulisan

Untuk mendapatkan gambaran umum isi tulisan, penulis membuat sistematika penulisan sebagai berikut :

Bab I Pendahuluan mencakup pembahasan latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.

Bab II Kajian Pustaka mencakup, pengolahan kualitas air bersih, hubungan air dengan kesehatan serta pengaruhnya, dan analisa kualitas air.

Bab III Metodologi Penelitian mencakup lokasi penelitian, jenis penelitian dan sumber data, teknik analisa data, deskripsi kualitas air bersih dan peralatan yang dapat digunakan dalam penelitian tentang pengolahan kualitas air bersih.

Bab IV Hasil Analisa Dan Pembahasan mencakup mengenai isi yang akan dibahas pada uji model unit pengolahan yang dilaksanakan sesuai uji laboratorium dan uji model sederhana.

Bab V Penutup mencakup kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian, serta harapan yang ditujukan oleh pembaca atau si penulis.

(19)

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Sumber Air Bersih

Air yang dapat kita manfaatkan bagian dari daur hidrologi (Hydrology Cycle) dibagi menjadi 3 golongan sebagai berikut ini.

a. Air permukaan, seperti air danau, air rawa, air sungai dan sebagainya, b. Air tanah, seperti mata air, air tanah dalam atau air tanah dangkal, c. Air atmosfer, seperti hujan, es atau salju

Beberapa sumber air baku yang dapat digunakan untuk penyediaan air bersih dikelompokkan sebagai berikut:

1 Air Hujan Air hujan

disebut dengan air angkasa. Beberapa sifat kualitas dari air hujan adalah sebagai berikut:

a. Bersifat lunak karena tidak mengandung larutan garam dan zat-zat mineral dan air hujan pada umumnya bersifat lebih bersih

b. Dapat bersifat korosif karena mengandung zat-zat yang terdapat di udara seperti , , ataupun .

2 Air Permukaan

Linsley dan Franzini (1991), Air permukaan adalah air yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan akan mengalami pengotoran selama pengalirannya, pengotoran tersebut disebabkan oleh lumpur, batangbatang kayu, daun-daun, limbah industri,

(20)

7

kotoran penduduk dan sebagainya. Air permukaan yang biasanya dimanfaatkan sebagai sumber atau bahan baku air bersih adalah:

a. Air waduk (berasal dari air hujan)

b. Air sungai (berasal dari air hujan dan mata air)

c. Air danau (berasal dari air hujan, air sungai atau mata air) 3 Air tanah

Linsley dan Franzini (1991), Air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan tanah, yang dibedakan menjadi:

a. Air tanah dangkal

Air ini terdapat pada kedalaman sekitar 15 m dari permukaan tanah dangkal sebagai sumber air bersih, dari segi kualitas agak baik namun dari segi kuantitas sangat tergantung pada musim.

b. Air tanah dalam Air ini memiliki kualitas yang agak baik dibandingkan dengan air tanah dangkal, karena penyaringannya lebih sempurna dan bebeas dari bakteri, sedangkan kuantitasnya tidak dipengaruhi oleh musim.

4 Mata air

Dari segi kualitas, mata air sangat baik bila dipakai sebagai air baku. Karena berasal dari dalam tanah yang muncul ke permukaan tanah akibat tekanan, sehingga belum terkontaminasi oleh zat-zat pencemar. Biasanya lokasi mata air merupakan daerah terbuka, sehingga mudah terkontaminasi oleh lingkungan sekitar. Contohnya banyak ditemui bakteri E.–coli pada air tanah.

(21)

8

Dilihat dari segi kuantitasnya, jumlah dan kapasitas mata air sangat terbatas sehingga hanya mampu memenuhi kebutuhan sejumlah penduduk tertentu.

B. Standar Kualitas Air Bersih

Berdasarkan SNI 6773:2008 tentang Spesifikasi unit paket Instalasi pengolahan air dan SNI 6774:2008 tentang Tata cara perencanaan unit paket instalasi pengolahan air pada bagian Istilah dan Definisi yang disebut dengan Air Baku adalah : “Air yang berasal dari sumber air pemukaan, cekungan air tanah dan atau air hujan yang memenuhi ketentuan baku mutu tertentu sebagai air baku untuk air minum” Sumber air baku bisa berasal dari sungai, danau, sumur air dalam, mata air dan bisa juga dibuat dengan cara membendung air buangan atau air laut.

Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor:

492/MENKES/PER/IV /2010 Tentang ”Syarat-syarat Dan Pengawasan Kualitas Air “ Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari- hari yang kualitasnya memenuhi syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak. Adapun syarat –syarat air bersih yaitu:

1. Persyaratan Biologis

Persyaratan biologis berarti air bersih itu tidak mengandungmikroorganisme yang nantinya menjadi infiltran tubuh manusia. Mikroorganisme itu dapat dibagi dalam empat group, yakni

(22)

9

parasit, bakteri, virus, dan kuman. Dari keempat jenis mikroorganisme tersebut umumnya yang menjadi parameter kualitas air adalah bakteri seperti Eschericia coli.

2. Persyaratan Fisik

Persyaratan fisik air bersih terdiri dari kondisi fisik air pada

umumnya,yakni derajat keasaman, suhu, kejernihan, warna, bau. Aspek fisik ini sesungguhnya selain penting untuk aspek kesehatan langsung yang terkait dengan kualitas fisik seperti suhu dan keasaman tetapi juga penting untuk menjadi indikator tidak langsung pada persyaratan biologis dan kimiawi, seperti warna air dan bau.

3. Persyaratan Kimia

Persyaratan kimia menjadi penting karena banyak sekali kandungan kimiawi air yang memberi akibat buruk pada kesehatan karena tidak sesuai dengan proses biokimiawi tubuh. Bahan kimiawi seperti nitrat, arsenic, dan berbagai macam logam.

C. Pengambilan Air Tanah

Sosrodarsono dan Takeda (2003), menjelaskan bahwa air tanah dapat diambil melalui sumur atau serambi infiltrasi. Besarnya air yang keluar dalam sumur dapat diketahui dengan 2 cara yaitu sebagai berikut.

a.Perhitungan dengan rumus

1. Untuk akuifer yang tebal dan air keluar dari dasar sumur. Jika dasar sumur itu berbentuk bola, maka:

1

9

1

9

1

(23)

10

dengan :

Q = banyaknya air yang keluar (m³/jam) K = koefisien permeabilitas (m/jam) s = besar penurunan permukaan air (m)

= jari – jari sumur (m)

. 2. Rumus Forchheimer : Jika akuifer itu tidak terlalu tebal dan air keluar dari dasar dan sisi sumur, maka

2

dengan :

Q = banyaknya air yang keluar (m³/jam) R = jari – jari lingkaran pengaruh (m) H = tebal akuifer (m)

h = dalam dari permukaan air yang dipompa ke permukaan lapisan kedap air di bawah (m)

hs = dalam air di sumur pada waktu pemompaan (m)

3.Sumur-sumur lain : jika sumur itu digali dalam dataran banjir di tepi sungai, maka aliran di dalam tanah dari sungai itu langsung masuk ke dalam sumur. Banyak air yang keluar untuk air tanah bebas adalah sebagai berikut:

3

dengan :

10

dengan :

2

dengan :

3

dengan :

10

dengan :

2

dengan :

3

dengan :

(24)

11

Q = banyaknya air yang keluar (m³/jam) d = jarak dari sumur ke tepi sungai (m) H = tebal akuifer (m)

h = dalam dari permukaan air yang dipompa ke permukaan lapisan kedap air (m).

b. Perhitungan dengan pemompaan langsung

Konsep perhitungan pemompaan langsung yaitu diumpamanya air keluar dari dasar sumur dan waktu yang diperlukan untuk pemulihan permukaan air sampai setengahnya setelah pemompaan dihentikan.

Persamaan yang digunakan adalah:

4 dengan :

ℎ = Pemulihan permukaan air sampai ke permukaanya semula sebelum pemompaan dimulai (m)

h = Dalam air yang dipulihkan sesudah pemompaan berhenti (m) S = Penurunan permukaan air yang tersisa dari air semula (m) α = Kapasitas spesifik yakni banyaknya air yang keluar per-satuan

dalam dari sumur (m2/jam)

t = Waktu yang diperlukan untuk mencapai setengah kedalaman air sampai ke permukaan semula (jam)

A = Luas dasar sumur (m2) Q = α.H

11

4 dengan :

11

4 dengan :

(25)

12

D Kebutuhan Air Bersih

1 Perhitungan Proyeksi Jumlah Penduduk

Metode proyeksi jumlah penduduk yang digunakan dalam perencanaan sistem penyediaan air bersih sebagai berikut

a. Metode Rata-rata Aritmatik Pn=Po+(Tn-To) Ka

5 dengan:

Pn = jumlah penduduk pada tahun ke n Po = jumlah penduduk pada tahun dasar Tn = tahun ke n

To = tahun dasar

Ka = konstanta aritmatik

P1 = jumlah penduduk yang diketahui pada tahun pertama P2 = jumlah penduduk yang diketahui pada tahun terakhir T1 = tahun ke I yang diketahui

T2 = tahun ke II yang diketahui B Metode Geometrik

Metode ini banyak dipakai karena mudah dan mendekati kebenaran.

= (1 + ) 6

dengan :

12

5 dengan:

To = tahun dasar

= (1 + ) 6

dengan :

12

5 dengan:

To = tahun dasar

= (1 + ) 6

dengan :

(26)

13

Po = jumlah penduduk tahun yang diketahui r = persen pertambahan penduduk tiap tahun n = tahun proyeksi

Untuk menentukan pilihan rumus proyeksi jumlah penduduk yang akan digunakan dengan hasil perhitungan yang paling mendekati kebenaran harus dilakukan analisis dengan menghitung koefisien korelasi (Pearson Correlation Coefficient). Rumus koefisien korelasi adalah sebagai berikut :

7 Pengujian hipotesis atau model mengenai korelasi adalah sebagai berikut :

r = 0, maka tidak ada hubungan antara dua variabel tersebut r > 0, maka ada hubungan positif

r < 0, maka ada hubungan negatif Tabel 1 Besaran hubungan koefisien korelasi

No r (Koefisien korelasi) Ukuran tingkat hubungan

1. 0,0 < r < 0,2 Sangat rendah

2. 0,2 < r < 0,4 Rendah

3. 0,4< r < 0,6 Sedang

4. 0,6< r < 0,8 Kuat

5. 0,8< r < 1,0 Sangat Kuat

Sumber : Dillon dan Goldstein (1984)

13

2. 0,2 < r < 0,4 Rendah

3. 0,4< r < 0,6 Sedang

4. 0,6< r < 0,8 Kuat

13

2. 0,2 < r < 0,4 Rendah

3. 0,4< r < 0,6 Sedang

4. 0,6< r < 0,8 Kuat

(27)

14

Metode perhitungan proyeksi jumlah penduduk yang paling mendekati 1 adalah metode yang terpilih

2) Macam Kebutuhan Air Bersih Kebutuhan air per orang menurut SNI :

Lokasi Liter/Hari

Rumah Tinggal 120 Liter / Penghuni / hari

Asrama 120 Liter / Penghuni / hari

Kantor 50 Liter / Pengawai / hari

Stasium , Terminal 3 Liter / Penumpang Tiba & Pergi

Masjid 5 Liter / Orang

Standar Kebutuhan Air SNI

Clark (1977 dalam Radianta Triatmadja,2006), memperkirakan kebutuhan manusia akan air untuk kegiatan sehari-hari sebagai beriku Tabel 2 Jumlah kebutuhan air sehari-hari

Kegunaan

Jumlah yang dikomsumsi

liter/orang/hari %total

Minum Memasak Ablution Bersih-bersih Cucipakaian WC

Mandi Lain-lain

5 5 10 10 30 45 70 25

2,5 2,5 5 5 15 22,5

35 12,5

(28)

15

Total 200 100%

Sumber : Radianta Triatmadja (2006)

R.Triatmadja (2006), Kebutuhan air berfluktuasi berdasarkan musim. Kebutuhan air maksimum pada hari puncak mencapai 20% lebih banyak dibanding kebutuhan rerata harian. Berikut tabel kriteria kebutuhan air bersih Dirjen Cipta Karya, 1998 (dalam D. Sumartoro, 2013 Tabel 3 Kriteria Kebutuhan Air Bersih

n

o Uraian

Kategori Kota Berdasarkan Jumlah Penduduk ( Jiwa )

kota Kota kota kota

Metropolita Desa

n Besar sedang kecil

>

1.000.000

500.000 s/d

100.000 s/d

20.000 s/d <

20.00 1.000.00 0

0 500.000

100.00 0

1

Konsumsi Unit Sambungaan

190 170 150 130 100

Rumah (SR) (liter/orang/har i)

2

Konsumsi Unit Hindran

Umum 30 30 30 30 30

(HU)

(liter/orang/har i)

3

Konsumsi unit non domestik a. Niaga Kecil (liter/orang/har

i) 600 – 900

600 -

900 600

b. Niaga Besar (liter/orang/har i)

1000 - 5000

1000 –

5000 1500

c. Industri Besar

(liter/orang/har

i) 0,2 - 0,8 0,2 - 0,8

0,2 - 0,8

(29)

16

d. Pariwisata (liter/orang/har

i) 0,1 - 0,3 0,1 - 0,3

0,1 - 0,3

4

Persentase kehilangan air

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

5

Faktor Jam

Puncak 1,5 - 1,7 1,5 - 1,7 1,5 - 1,7

1,5 - 1,7

1,5 - 1,7 6

Jumlah Jiwa

Per SR (Jiwa) 5 5 5 5 5

7

Jumlah Jiwa

Per HU ( Jiwa) 100 100 100 100 100

8

Jam Operasi

(Jam) 24 24 24 24 24

9 SR : HU

50 : 50 50 : 50

s/d s/d 80 : 20

70 : 30

70 : 30 80 : 20 80 : 20

1 0

Cakupan

Pelayanan (%) 90 90 90 90 90

Sumber : Direktorat Jendral Cipta Karya (1998)

Secara teoritis perbedaan karakter pemanfaatan air dan kebutuhan air tergantung pada beberapa hal berikut :

1. Usia pengguna (anak, pertumbuhan dan produktifitas, lanjut usia) 2. Adat istiadat, kebiasaan serta agama

3. Ketersediaan air dari jaringan pemberi layanan dan kualitas air 4. Cuaca dan iklim

5. Harga layanan Air

6. Tingkat pendapatan (individual atau keluarga)

7. Tingkat kesadaran masyarakat akan air bersih yang sehat Untuk mengetahui jumlah kebutuhan air yang harus disediakan tergantung dari jenis pemakaian air untuk berbagai macam keperluan, yang pada umumnya terbagi dalam :

(30)

17

1 Kebutuhan air domestik Kebutuhan air domestik adalah kebutuhan air rumah tangga untuk berbagai keperluan seperti memasak, mandi, mencuci, dan lain-lain.

2 Kebutuhan air non-domestik Kebutuhan air non-domestik adalah kebutuhan air yang digunakan untuk beberapa kegiatan meliputi kebutuhan air untuk:

a. Kebutuhan institusional seperti perkantoran dan tempat pendidikan, b. Industri dan komersial seperti pasar, rumah makan, hotel dan lain- lain, c. Kebutuhan fasilitas umum yaitu tempat ibadah, rekreasi dan terminal

1. Perhitungan Jumlah Kebutuhan Air

Anonim (2005 dalam D. Sumartoro,2013), Langkah-langkah yang perlu dilakukan dalam menghitung jumlah kebutuhan air bersih, antara lain:

1. Kebutuhan Air Domestik

Untuk jumlah kebutuhan air domestik dihitung berdasarkan jumlah penduduk yang dilayani dikalikan dengan standar kebutuhan air perorang perhari (S), sedangkan jumlah penduduk yang dilayani dapat dihitung dengan jumlah penduduk dikalikan dengan prosentase pelayanan yang akan dilayani (pl%), dihitung dengan persamaan berikut:

8 dengan :

JP = Jumlah penduduk saat ini (jiwa)

17

8 dengan :

17

8 dengan :

(31)

18

p1% = Prosentase pelayanan yang akan dilayani

=Kebutuhan air domestik (lt/org/hari) S = Standar kebutuhan air rata-rata 2. Kebutuhan Air Non Domestik

Untuk keperluan air non-domestik dihitung dengan cara kebutuhan air domestik dikalikan dengan prosentase kebutuhan air non- domestik. Dihitung menggunakan persamaan berikut :

9 dengan :

= Kebutuhan air non domestik (lt/org/hari) nD% = Prosentase kebutuhan air non domestik

= Kebutuhan air domestik (lt/org/hari) 3. Kebutuhan Air Total

Kebutuhan air total adalah kebutuhan air domestik yang ditambahkan dengan kebutuhan air non domestik, dihitung dengan persamaan berikut

10 dengan :

= Kebutuhan air total (lt/hari)

= Kebutuhan air non domestik (lt/org/hari)

= Kebutuhan air domestik (lt/org/hari) 4. Kehilangan dan Kebocoran

18

9 dengan :

10 dengan :

18

9 dengan :

10 dengan :

(32)

19

Kehilangan air akibat kebocoran dapat dihitung dengan persamaan berikut:

11 dengan :

= Kebocoran atau kehilangan air

% = Prosentase kehilangan atau kebocoran 5.Kebutuhan Air Rata-rata

Dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

dengan :

= Kebutuhan air rata-rata (lt/hari)

= Kebocoran atau kehilangan air (lt/hari) 6. Kebutuhan Air Jam Maksimum/puncak

Kebutuhan air jam maksimum yaitu besar air maksimum yang dibutuhkan pada jam tertentu pada kondisi kebutuhan air maksimum.

Didapatkan dalam bentuk persamaan sebagai berikut :

12

dengan :

= Kebutuhan air maksmum (lt/hari)

F = Faktor hari maksimum = 1,2 (Radianta Triadmadja, 2006) 19

11 dengan :

dengan :

12

dengan :

F = Faktor hari maksimum = 1,2 (Radianta Triadmadja, 2006) 19

11 dengan :

dengan :

12

dengan :

F = Faktor hari maksimum = 1,2 (Radianta Triadmadja, 2006)

(33)

20

E. Sistem Penyediaan Air Bersih

Anonim (1980 dalam L. Turmuji, 1999), secara garis besar bangunan dan perlengkapan yang mungkin terdapat pada sistem penyediaan air bersih sebagai berikut.

1. Bangunan penangkap (pengambilan)

air Bangunan penangkap air adalah suatu bangunan dibuat sedemikian rupa sehingga dapat menangkap air dari sumber air agar dapat digunakan sebagai sumber air baku pada sistem penyediaan air bersih. Secara garis besar bangunan penangkap air ini dapat digolongkan menjadi 3 yaitu:

a. Bangunan penangkap air dari mata air yang disebut broundcaptering

b. Bangunan penangkap air dari air permukaan yang disebut intake c. Bangunan penangkap air dari air tanah dangkal/air tanah dalam

yang disebut sumur dangkal atau sumur bor.

2. Jaringan perpipaan

Jaringan pipa yang umunya terdapat pada sistem penyediaan air bersih adalah sebagai berikut ini.

a. Jaringan pipa transmisi (pipa pembawa air), yaitu pipa yang mengalirkan air dari bangunan penangkap air ke bangunan pengolah air atau reservoir (bila tidak ada bangunan pengolah air).

(34)

21

b. Jaringan pipa distribusi (pipa pembagi air), yaitu jaringan pipa yang mengalirkan air dari unit pengolahan atau reservoir pembagi menuju konsumen dan semua perlengkapan yang ada untuk menjaga kelancaran pembagian dan kualitas air.

Linsley dan Franzini (1991), syarat pipa untuk sistem distribusi adalah cukupnya kekuatan dan ketahanan terhadap karat setinggi mungkin. Besi tuang, baja berlapis semen, plastik dan semen asbes dapat diandalkan untuk ukuran kecil, sedangkan baja dan beton bertulang lebih kompetitip untuk ukuran besar.

3. Perlengkapan jaringan pipa

Yang dimaksud dengan perlengkapan jaringan pipa adalah seluruh peralatan yang dipasang pada jaringan pipa, antara lain sambungan- sambungan pipa seperti kran, valve (katup pengatur aliran) dan sebagainya.

4.Fasilitas mesin

Fasilitas mesin pada sistem penyediaan air bersih ini adalah pompa.

F. Analisis Jaringan Pipa

Robert J. Kodoatie (2001), Perbedaan mendasar antara aliran pada saluran terbuka dan aliran pada pipa adalah adanya permukaan yang bebas yang (hampir selalu) berupa udara pada saluran terbuka. Jadi seandainya pada pipa alirannya tidak penuh sehingga masih ada rongga

(35)

22

yang berisi udara maka sifat dan karakteristik alirannya sama dengan aliran pada saluran terbuka. Oleh karena itu konsep analisis aliran pada pipa harus pada kondisi pipa terisi penuh dengan air.

1. Teori kekekalan energi (Hukum Bernoulli)

Bambang triatmodjo (2008), sesuai dengan prinsip bernoulli, tinggi tenaga total di setiap titik pada saluran pipa adalah jumlah dari tinggi elevasi, tinggi tekanan, dan tinggi kecepatan.

Gambar 1 Garis tenaga dan garis tekanan

Energi total adalah jumlah energi karena ketinggian elevasi (potensial energy), energi tekanan (pressure energy), dan energi kecepatan (velocityhead). Prinsip energi kekal ini lebih dikenal dengan Theorema Bernoulli dan dengan persamaan dapat ditulis :

13

Persamaan ini berlaku untuk zat cair ideal. Dalam suatu sistem yang mengalirkan zat cair selalu diikuti dengan kehilangan energi/tenaga.

Dengan memperhitungan kehilangan tenaga ini, maka persamaan tersebut menjadi :

22

13

22

13

(36)

23

14 dengan :

= energi statis batas (m)

= energi tekanan (m)

= energi kecepatan (m)

h = kehilangan tenaga selama pengaliran dalam sistem (m) 2. Kehilangan Energi Pada Pipa (friction loss)

Douglas (1986 dalam Klaas,2009), menyebut tahanan hf sebagai kehilangan tinggi besar dan hm sebagai kehilangan tinggi kecil seperti dalam uraian berikut :

a. Kehilangan tinggi besar (major losses), hf Walau menggunakan teorema bernoulli untuk kondisi ideal tanpa gesekan (frictionless), setiap pipa memiliki tahanan gesekan terhadap gerak air (frictional resistance) oleh karena kekasaran pipa.

b. Kehilangan tinggi kecil (minor losses), hm Kehilangan tinggi ini disebabkan oleh gangguan lokal terhadap aliran normal dalam pipa.

Beberapa contoh gangguan lokal tersebut adalah:

1. Lubang masuk dan keluar ke dan dari dalam pipa

2. Perubahan bentuk penampang tiba-tiba (pembesaran dan penyempitan)

3. Belokan pipa

4. Halangan (tirai, pintu air)

23

14 dengan :

3. Belokan pipa

23

14 dengan :

3. Belokan pipa

(37)

24

5. Perlengkapan pipa (sambungan, katup, percabangan, dan lain-lain) Bilangan Reynolds menunjukkan bahwa aliran dapat diklasifikasikan berdasarkan suatu angka tertentu. Angka tersebut diturunkan dengan membagi kecepatan aliran didalam pipa dengan nilai kekentalan zat cair dibagi rapat massa zat cair dikali diameter pipa. Angka Reynolds mempunyai bentuk berikut (B. Triatmodjo,2008):

15 dengan :

= bilangan Reynold tak berdimensi, D = diameter pipa (m),

V = kecepatan rerata aliran (m/dt), v = kekentalan kinematik (m2/dt)

Nilai batas Reynold untuk kondisi aliran pada saluran tertutup (pipa) adalah sebagai berikut :

< 2000 = aliran laminer

> 4000 = aliran turbulen 2000 < < 4000 = aliran transisi Tabel 4 Kekentalan Kinematik (ν)

Kekentalan Kinematik Kekentalan Kinematik

(m²/dt) (m²/dt)

0 40

5 50

10 60

15 70

20 80

25 90

30 100

suhu (ºc) suhu (ºc)

24

15 dengan :

(m²/dt) (m²/dt)

0 40

5 50

10 60

15 70

20 80

25 90

30 100

24

15 dengan :

(m²/dt) (m²/dt)

0 40

5 50

10 60

15 70

20 80

25 90

30 100

(38)

25

Sumber: Radianta Triatmadja (2006:3-39) a. Kehilangan Energi Primer (Major Losses)

Untuk menentukan besarnya kehilangan tenaga akibat gesekan (Mayor loss) didasarkan pada persamaan kontinuitas

= . = 16

Untuk mengetahui kebutuhan tinggi tekan yang sesuai dengan karakteristik sistem pemasangan dan dimensi pipa serta bangunan pelengkap yang diperlukan dengan pendekatan Formulasi Hazen-Williams (Streeter dan Wylie, 1998) sesuai persamaan berikut

17

dengan :

= Kehilangan tinggi tekan/tenaga (m)

= Koefisien gesekan Hazen – Williams L = Panjang pipa (m)

D = Diameter pipa (m)

Linsley dan Franzini (1991), debit aliran pada pipa dalam satuan metrik SI dapat dihitung dengan persamaan berikut.

= 0,2785 ^, ^, 18

dengan :

Q = Debit aliran pada pipa (m3/dt) S = ∆h/jarak (2.28)

= Koefisien gesekan Hazen – Williams

25

= . = 16

17

dengan :

= 0,2785 ^, ^, 18

dengan :

25

= . = 16

17

dengan :

= 0,2785 ^, ^, 18

dengan :

(39)

26

Sedangkan untuk mengetahui kecepatan aliran dalam pipa dapat dihitung dengan

= 0,85 ^, ^, 19

dengan : V = Kecepatan aliran (m/dt)

R = D/4 = Jari-jari hidrolis pipa (m)

= Koefisien gesekan Hazen – Williams S = ∆h/jarak (2.28)

Nilai CH tergantung pada kekasaran masing-masing jenis pipa seperti pada Tabel-tabel berikut

Tabel 5 Koefisien Kekasaran Pipa Hazen – Williams

Sumber:Spesifikasi Teknis Konstruksi Bangunan Pengambil Air Baku, Departemen PU 2015

Tabel 6 Koefisien Kekasaran Pipa Hazen-Williams ( )

NO jenis Bahan Pipa Koefisien Kekasara

1 AC 130

2 Ductile, Cart Iron, GIP 120

3 PVC 130

4 ^{DICL, MSCL} 130

(40)

27

Sumber : Hazen-Williams

Bambang Triatmodjo (2008), kecepatan aliran dalam pipa dapat dihitung dengan menggunakan rumus Manning yang dalam bentuk persamaan dapat ditulis sebagai berikut :

= . . 1 20

dengan :

V = kecepatan aliran (m/det) Rh = radius hidraulik (m) =

n = koefisien kekasaran pipa Manning

Sedangkan untuk kemiringan gradien hidrolis (I) digunakan persamaan :

No Bahan Pipa

1 ^Alumunium ^130-150

2 Asbes semen 140

3 Lapisan aspal 130 - 140

4 Polivinil klorida, PVC, CPVC 130

5 ^{Pipa halus} 140

6 ^HDPE ¹³⁰