10
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Umum
Definisi Sistem Jaringan Distribusi Air Bersih adalah rangkaian sistem perpipaan untuk mendistribusikan air reservoir distribusi ke konsumen (BSN, 2011). Dalam perencanaan sistem distribusi air bersih, beberapa faktor yang harus diperhatikan antara lain daerah layanan dan jumlah penduduk yang akan dilayani, kebutuhan air, letak topografi daerah layanan, jenis sambungan sistem, pipa distribusi, tipe pengaliran, pola jaringan, perlengkapan sistem distribusi air bersih, deteksi kebocoran. Sistem penyediaan air bersih harus dapat menyediakan jumlah air yang cukup untuk kebutuhan yang diperlukan. Peraturan Pemerintah No. 16 Tahun 2005 tentang sistem pengembangan air minum menyebutkan bahwa sistem penyediaan air minum terdiri dari :
1. Unit Air Baku 2. Unit Produksi 3. Unit Distribusi 4. Unit Pelayanan 5. Unit Pengelolaan
Dalam sistem penyediaan air bersih, hal yang sangat penting adalah kualitas dan kuantitas air (Joko, 2010:9). Unsur-unsur sistem terdiri dari sumber air, fasilitas penyimpanan, fasilitas transmisi ke unit pengolahan, fasilitas pengolahan, fasilitas transmisi dan fasilitas distribusi.
2.2 Perkembangan Penduduk
Berdasarkan BPSDM Kementerian PUPR (2018) dalam perencanaan suatu jaringan distribusi air bersih, diperlukan beberapa kriteria sebagai dasar perencanaan. Tujuan dari pengajuan beberapa kriteria perencanaan adalah untuk mendapat suatu hasil perencanaan yang tepat dan terkondisi untuk suatu wilayah perencanaan. Kebutuhan air bersih semakin lama semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk di masa yang akan datang. Untuk itu diperlukan proyeksi penduduk untuk tahun perencanaan. Walaupun proyeksi bersifat ramalan, dimana kebenarannya bersifat subyektif, namun bukan berarti tanpa pertimbangan dan metode. Ada beberapa metode proyeksi penduduk yang digunakan untuk perencanaan, yaitu:
2.2.1 Metode Aritmatik
Menurut BPSDM Kementerian PUPR (2018) metode ini menganggap bahwa perkembangan penduduk yang selalu naik secara konstan / jumlah yang sama setiap tahun. Rumus yang digunakan :
Pn = Po + a . n ………(2-1) Dimana :
Pn = Jumlah penduduk pada tahun proyeksi (jiwa) Po = Jumlah penduduk pada awal tahun dasar (jiwa) a = Rata-rata pertambahan penduduk (jiwa/tahun) n = Kurun waktu proyeksi (tahun)
2.2.2 Metode Regresi Linier ( Least Square )
Menurut BPSDM Kementerian PUPR (2018) metode ini digunakan berdasar pertumbuhan rata – rata tahunan dari populasi. Rumus yang digunakan :
Pn = a + b . x ………(2-2) Dimana :
Pn = Jumlah penduduk pada tahun proyeksi (jiwa)
a = ∑𝑃∑𝑥 2− ∑𝑥∑𝑃𝑥 𝑁∑𝑥2− (∑𝑥)2
b = 𝑁∑𝑃𝑥− ∑𝑥∑𝑃 𝑁∑𝑥2−(∑𝑥)2 2.2.3 MetodeGeometrik
Menurut BPSDM Kementerian PUPR (2018) metode ini menganggap perkembangan penduduk dianggap sama setiap tahun. Rumus yang digunakan :
Pn = Po . ( 1 + r ) n ………(2-3) Dimana :
Pn = Jumlah penduduk pada tahun proyeksi (jiwa) Po = Jumlah penduduk pada awal tahun dasar (jiwa)
n = selisih antara tahun proyeksi dengan tahun dasar (tahun) r = Tingkat pertumbuhan penduduk (%)
2.3 Kebutuhan Air Bersih
Menurut BPSDM Kementerian PUPR (2018) kebutuhan air merupakan jumlah air yang diperlukan bagi kebutuhan dasar/suatu unit konsumsi air, dimana kehilangan air dan kebutuhan air untuk pemadam kebakaran juga diperhitungkan. Kebutuhan dasar dan kehilangan tersebut berfluktuasi dari waktu ke waktu, dengan skala jam, hari, minggu, bulan selama kurun waktu satu tahun. Besarnya air yang digunakan untuk berbagai jenis penggunaan tersebut dikenal dengan pemakaian air. Besarnya konsumsi air yang digunakan dipengaruhi oleh faktor seperti :
• Kebiasaan penduduk setempat • Pola dan tingkat kehidupan • Harga air
• Teknis ketersediaan air seperti fasilitas distribusi, fasilitas pembuangan limbah yang dapat mempengaruhi kualitas air bersih dan kemudahan dalam mendapatkannya.
• Kedaan sosial ekonomi penduduk setempat.
Menurut BPSDM Kementerian PUPR (2018) penentuan jumlah kebutuhan kran umum didasari dari hasi survey dilapangan mengenai sosial didaerah pelayanan. Kebutuhan air domestik atau non domestik untuk kota dapat dibagi dalam beberapa kategori antara lain :
1. Kota Kategori I ( Metro ) 2. Kota Kategori II ( Kota Besar ) 3. Kota Kategori III ( Kota Sedang ) 4. Kota Kategori IV ( Kota Kecil ) 5. Kota Kategori V ( Desa )
Proyeksi kebutuhan air bersih diperoleh berdasarkan perkiraan kebutuhan air bersih dikurangi perkiraan kehilangan air. Pada umumnya kebutuhan air untuk berbagai macam tujuan, seperti :
2.3.1 Kebutuhan Domestik
Standar Penyediaan Air domestik ditentukan oleh jumlah konsumen domestik yang dapat diketahui dari data penduduk yang ada. Standar penyediaan kebutuhan domestik ini meliputi minum, mandi, masak, dan lain-lain.
Kecenderungan meningkatnya kebutuhan dasar air ditentukan oleh kebiasaan pola hidup masyarakat setempat dan didukung oleh kondisi sosial ekonomi. Dengan demikian untuk dapat mengetahui kebutuhan air pada masa yang akan datang, antara lain kita perlu mengetahui jumlah penduduk pada masa yang akan datang. Dengan kata lain kita perlu mengetahui :
• Jumlah penduduk pada saat ini, perlu diketahui sebagai dasar untuk menghitung jumlah penduduk pada saat yang akan datang.
• Kenaikan penduduk.
Dengan adanya data tersebut, maka kita dapat menghitung/memperkirakan jumlah penduduk pada masa yang akan datang. Sehingga kita dapat mengetahui kebutuhan air pada masa yang akan datang (BPSDM Kementerian PUPR).
Kebutuhan air perorangan perhari disesuaikan dengan standar yang biasa digunakan serta kriteria pelayanan berdasarkan kategori kotanya. Dalam setiap kategori tertentu, kebutuhan air perorangan perhari berbeda – beda. Untuk mengetahui kriteria perencanaan air bersih pada tiap-tiap kategori dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Kriteria Perencanaan Air Bersih
No. Uraian
Kategori Kota Berdasarkan Jumlah Penduduk ( Jiwa ) > 1.000.000 500.000-1.000.000 100.000-500.000 20.000-100.000 < 20.000
Metro Besar Sedang Kecil Desa
1. Konsumsi Unit Sambungan
Rumah (SR) l/org/hari >150 120 – 150 90 – 120 80 - 120 60 – 80
2. Konsumsi Unit Hidran Umum
Tabel 2.1 Kriteria Perencanaan Air Bersih
3. Konsumsi Unit Non Domestik (%)
a.Niaga kecil (liter/unit/hari) b.Niaga besar (liter/unit/hari) c.Industri besar (liter/detik/ha) d.Pariwisata (liter/detik/ha) 600-900 1000-5000 0,2 – 0,8 0,1 – 0,3 600-900 1000-5000 0,2 – 0,8 0,1 – 0,3 600 1500 0,2 – 0,8 0,1 – 0,3 4. Kehilangan Air (%) 20-30 20-30 20-30 20-30 20-30
5. Faktor Maksimum Perhari 1,15-1,25 1,15-1,25 1,15-1,25 1,15-1,25 1,15-1,25 6. Faktor Pada Jam Puncak 1,75-2,0 1,75-2,0 1,75-2,0 1,75 1,75
7. Jumlah Jiwa Per SR 5 5 5 5 5
8. Jumlah Jiwa Per HU 100 100 100 100 - 200 200
9. Sisa tekan di Jaringan
Distribusi ( meter ) 10 10 10 10 10
10. Jam Operasi ( jam ) 24 24 24 24 24
11. Volume Reservoir (%) 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 70 70
Sumber : Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996
2.3.2 Kebocoran Air
Berdasarkan Peraturan Pemerintah no. 26 tahun 2014 menjelaskan bahwa kebocoran air dalam SPAM akibat faktor fisik maupun non fisik/administrasi sehingga tidak tercatat sebagai penggunaan/penjualan air ke konsumen yang juga dapat mengganggu kinerja pelayanan dan pengelolaan SPAM.
Ada dua jenis kebocoran air yaitu : Kebocoran Fisik
Kebocoran fisik adalah Kebocoran air yang dapat dilihat secara visual dengan komponen utama penyebab kebocoran air pada pipa transmisi dan
pipa induk, kebocoran dan luapan pada tangki reservoir serta kebocoran pada pipa dinas hingga meter pelanggan.
Kebocoran Administrasi
Kebocoran administrasi meliputi kehilangan air yang dipakai oleh konsumen akan tetapi tidak bayar, atau disebabkan oleh meteran air tanpa registrasi, juga temasuk kesalahan didalam sistem pembaca.
Tahap Penanganan kebocoran meliputi : Penanganan kebocoran fisik/teknis
a. Memperkecil area dan/ atau jalur penanganan kebocoran dengan mengembangkan sistem zoning, step test, menangkap suara atau metode lainnya sesuai dengan kondisi yang ada.
b. Pemasangan meter zona/District Meter Area (DMA) atau meter induk pada setiap sistem pengaliran/pelayanan.
c. Mengganti/merehabilitasi pipa dan aksesorisnya yang sudah tua, rusak dan bocor yang masih beroperasi.
Penanganan kebocoran Non Teknis/Administrasi
a. Mengoreksi dan menindaklanjuti ketidaksesuaian data pembacaan meter dilapangan dengan data base yang masuk ke bagian administrasi dan keuangan.
b. Merotasi tim pembaca dan pencatat meter air konsumen secara berkala.
c. Melakukan kalibrasi dan penggantian meter konsumen secara periodik.
d. Mengganti meter air konsumen yang rusak, buram, tertimbun dan sudah berusia di atas 5 tahun.
e. Membuat data/laporan administrasi terkait dengan kegiatan kalibrasi dan penggantian meter konsumen berkala dan meter konsumen rusak. f. Membuat/ mengembangkan sistem informasi untuk billing sistem. g. Mengembangkan teknologi informasi untuk mengurangi ketidak
akuratan data.
2.3.3 Kebutuhan Non Domestik
Menurut BPSDM Kementrian PUPR (2018) standar penyediaan air non domestik ditentukan oleh banyaknya konsumen non domestik yang meliputi fasilitas seperti perkantoran, kesehatan, industri, komersial, umum, dan lainnya. Konsumsi non domestik terbagi menjadi beberapa kategori yaitu :
• Umum, meliputi : tempat ibadah, rumah sakit, sekolah, terminal, kantor dan lain sebagainya
• Komersil, meliputi : hotel, pasar, pertokoan, rumah makan dan sebagainya • Industri, meliputi : peternakan, industri dan sebagainya
Untuk memprediksi perkembangan kebutuhan air non domestik perlu diketahui rencana pengembangan kota serta aktifitasnya. Apabila tidak diketahui, maka prediksi dapat didasarkan pada suatu ekivalen penduduk, dimana konsumen non domestik dapat dihitung mengikuti perkembangan standar penyediaan air domestik. Kebutuhan air non domestik menurut kriteria perencanaan pada Dinas PU dapat dilihat dalam Tabel 2.2 dan Tabel 2.3.
Tabel 2.2. Kebutuhan air non domestik kota kategori I, II, III, dan IV
No. Sektor Besaran Satuan
1. Sekolah 10 Liter/ murid / hari
2. Rumah Sakit 200 Liter / Bed / hari
3. Puskesmas 2000 Liter / hari
4. Masjid 3000 Liter / hari
5. Kantor 10 Liter / pegawai / hari
6. Pasar 12000 Liter / hektar / hari
7. Hotel 150 Liter / Bed / hari
8. Rumah Makan 100 Liter / Tempat Duduk / hari 9. Kompleks Militer 60 Liter / orang / hari
10. Kawasan Industri 0,2 – 0,8 Liter / orang / hari 11. Kawasan Pariwisata 0,1 – 0,3 Liter / detik / hari
Sumber: Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996
Tabel 2.3. Kebutuhan air bersih kategori V ( Desa )
No. Sektor Besaran Satuan
1. Sekolah 5 liter / murid / hari
2. Rumah Sakit 200 liter / bed / hari
3. Puskesmas 1200 liter / unit / hari
4. Masjid 3000 liter / unit / hari
5. Mushola 2000 liter / unit / hari
6. Pasar 12000 liter / unit / hari
7. Komersil / Industri 10 liter / hari
2.3.4 Fluktuasi Konsumsi Kebutuhan Air Yang dimaksud dengan fluktuasi kebutuhan air adalah :
• Pada jam-jam tertentu dalam satu hari, kebutuhan air akan memuncak yang disebut “waktu puncak” (peak hour) (BPSDM Kementerian PUPR 2018). • Dalam hari-hari tertentu untuk setiap minggu, bulan atau tahun akan terdapat kebutuhan air yang lebih besar dari kebutuhan rata-rata yang disebut “hari maksimum” (maximum day) (BPSDM Kementerian PUPR 2018).
Menurut BPSDM Kementerian PUPR 2018, pada umumnya kebutuhan air bersih akan meningkat terus menerus. Untuk itu perlu diperkirakan kebutuhan air bersih pada masa yang akan datang. Hal ini dimaksudkan untuk mempersiapkan segala sarana yang dibutuhkan sesuai dengan peningkatan kebutuhan air bersih pada masa yang akan datang dengan baik,efisien dan ekonomis. Dalam memperhitungkan jumlah air yang diproduksi dan tingkat pelayanan air bersih pada masa yang akan datang perlu diperhatikan: • Jenis dan jumlah fasilitas yang membutuhkan air
• Kebutuhan air tiap jenis pemakai air • Sumber air lain yang ada
• Kemampuan masyarakat untuk membeli air 2.3.5 Perhitungan Kebutuhan Air
Langkah pertama dalam suatu perencanaan penyediaan air bersih adalah memperkirakan jumlah kebutuhan air. Sulit untuk mendapatkan angka yang pasti jumlah pemakaian air suatu daerah, karena banyak faktor yang mempengaruhinya. Pendekatan yang biasa dilakukan adalah memperhitungkan rata – rata pemakaian
pemakaian air (lt/dt)
maksimum
Rata - rata minimum
t / jam
setiap orang perhari, memperkirakan jumlah penduduk pada jangka waktu tertentu dan umur rencana.
Data masa lalu tentang suatu daerah merupakan petunjuk yang baik dalam pemilihan suatu angka tentang penggunaan air perkapita bagi tujuan – tujuan perencanaan. Disamping itu data – data megenai jumlah penduduk sangat sangat membantu memperkirakan atau meramalkan jumlah penduduk pada jangka waktu tertentu. Diagram penggunaan air harian bias dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Penggunaan Air Dalam 24 jam 2.4. Kualitas Air Baku
Departemen kesehatan Republik Indonesia telah mengeluarkan standar kualitas air baku sesuai dengan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 173/MenKes/Per/VII tanggal 3 Agustus 1977. Standar kualitas air baku dibedakan menjadi :
1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu.
2. Golongan B, yaitu air yang digunukan sebagai bahan baku air minum melalui suatu pengolahan untuk kebutuhan air minum dan keperluan rumah tangga. 3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan
4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian dan juga untuk usaha perkotaan, industri dan PLTA.
2.5. Sistem Pendistribusian
Sistem distribusi adalah sistem yang langsung berhubungan dengan konsumen, yang mempunyai fungsi pokok mendistribusikan air yang telah memenuhi syarat ke seluruh daerah pelayanan. Dua hal penting yang harus diperhatikan pada sistem distribusi adalah tersedianya jumlah air yang cukup dan tekanan yang memenuhi (kontinuitas pelayanan), serta menjaga keamanan kualitas air yang berasal dari instalasi pengolahan (Joko, 2010:14 ).
2.6. Sistem Hidrolika dan Perpipaan
Menurut Joko (2010:15) distribusi air dapat dilakukan dengan beberapa cara, tergantung kondisi topografi yang menghubungkan sumber air dengan konsumen. Berikut penjelasan dari masing masing sistem pengaliran distribusi air bersih :
1. Secara Gravitasi Cara geravitasi dapat digunakan apabila elevasi sumber air mempunyai perbedaan cukup besar dengan elevasi daerah pelayanan, sehingga tekanan yang diperlukan dapat dipertahankan.
2. Cara Pemompaan Pada cara ini pompa digunakan untuk meningkatkan tekanan yang diperlukan untuk mendistribusikan air dari reservoir distribusi ke konsumen. Cara ini digunakan jika daerah pelayanan merupakan daerah yang datar dan tidak ada daerah yang berbukti.
3. Cara Gabungan Pada cara gabungan, reservoir digunakan untuk mempertahankan tekanan yang diperlukan selama periode pemakaian tinggi dan
pada kondisi darurat, misalnya saat terjadi kebakaran, atau tidak adanya energi. Selama periode pemakaian rendah, sisa air dipompakan dan disimpan dalam reservoir distribusi. Karena reservoir distribusi digunakan sebagai cadangan air selama periode pemakaian tinggi atau pemakaian puncak, maka pompa dapat dioperasikan pada kapasitas debit rata-rata.
2.6.1 Sistem Jaringan Distribusi
Jaringan distribusi adalah rangkaian pipa yang berhubungan dan digunakan untuk mengalirkan air ke konsumen. Tata letak distribusi ditentukan oleh kondisi topografi daerah layanan dan lokasi instalasi pengolahan biasanya diklasifikasikan sebagai :
1. Sistem cabang (branch)
Meunurut Joko (2010:17) bentuk cabang dengan jalur buntu (dead-end) menyerupai cabang sebuah pohon. Pada pipa induk utama (primary feeders), tersambung pipa induk sekunder (secondary feeders), dan pipa induk sekunder tersambung pipa pelayanan utama (small distribution mains) yang terhubung dengan penyediaan air minum dalam gedung. Dalam pipa dengan jalur buntu, arah aliran air selalu sama dan suatu areal mendapat suplai air dari pipa tunggal.
Contoh jaringan pipa dengan Sistem Bercabang (branch) bisa dilihat pada gambar 2.2.
Keterangan : 1.Pipa penghantar 2.Reservoir
3.Pipa induk
4.Pipa induk cabang 5.Katup
Sistem cabang ini bisanya diterapkan pada : Perkembangan kota ke arah memanjang. Sarana jaringan jalan saling berhubungan.
Keadaan topografi dengan kemiringan medan yang menuju kesatu arah. Kelebihan sistem cabang adalah :
Sistem ini sederhana dan desain jaringan perpipaanya juga sederhana. Cocok untuk daerah yang sedang berkembang.
Pengambilan dan tekanan pada titik manapun dapat dihitung dengan mudah.
Pipa dapat ditambahkan bila diperlukan (pengembangan kota) Kekurangan sistem cabang adalah :
Saat terjadi kerusakan, air tidak tersedia untuk sementara waktu. Tidak cukup air untuk memadamkan kebakaran karena suplai hanya dari
pipa tunggal.
Pada jalur buntu, mungkin terjadi pencemaran dan sedimentasi jika tidak ada penggelontoran.
Tekanan tidak mencukupi ketika dilakukan penambahan areal ke dalam sistem penyediaan air minum.
2. Sistem melingkar (loop)
Menurut Joko (2010:19) dalam sistem melingkar pipa induk utama terletak mengelilingi daerah layanan. Pengambilan dibagi menjadi dua dan masing-masing mengelilingi batas daerah layanan, dan keduanya bertemu kembali di ujung. Pipa perlintasan (cross) menghubungkan kedua pipa induk utama. Di dalam daerah layanan, pipa pelayanan utama terhubung dengan pipa induk utama. Sistem ini paling ideal.
Contoh jaringan pipa dengan sistem melingkar bisa dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Jaringan pipa sistem melingkar
Keterangan : 1. Sumber air
2. Pipa penghantar air bersih 3. Reservoir
4. Pipa induk lingkaran 5. Pipa induk cabang 6. Katup
Sistem melingkar ini bisanya diterapkan pada :
Daerah yang mempunyai jaringan jalan yang berhubungan. Daerah yang arah perkembangannya kesegala arah.
Kelebihan sistem melingkar adalah :
Setiap titik mendapat suplai dari dua arah.
Saat terjadi kerusakan pipa, air dapat disediakan dari arah lain. Untuk memadamkan kebakaran, air tersedia dari segala arah. Desain pipa mudah.
Kekurangan sistem melingkar adalah : Membutuhkan lebih banyak pipa. 2.6.2 Sistem Pendistribusian
Menurut Joko (2010:14) sistem distribusi adalah sistem yang langsung berhubungan dengan konsumen, yang mempunyai fungsi pokok mendistribusikan air yang telah memenuhi syarat ke seluruh daerah pelayanan. Sistem ini meliputi unsur sistem perpipaan dan perlengkapannya, hidran kebakaran, tekanan tersedia, sistem pemompaan (bila diperlukan), dan reservoir distribusi.
Sistem pendistribusian air ke masyaraka, dapat dilakukan secara langsung dengan gravitasi maupun dengan sistem pompa. Pembagian air dilakukan melalui pipa-pipa distribusi, seperti :
1. Pipa primer atau pipa induk
Pipa primer, tidak diperkenankan tapping. 2. Pipa sekunder
Pipa sekunder, diperkenankan tapping untuk keperluan tertentu, seperti: fire hidran, bandara, pelabuhan dan lain-lain.
3. Pipa tersier
Pipa tersier, diperkenankan tapping untuk kepentingan pendistribusian air ke masyarakat melalui pipa kuarter.
Dua hal penting yang harus diperhatikan pada sistem distribusi adalah tersedianya jumlah air yang cukup dan tekanan yang memenuhi (kontinuitas pelayanan), serta menjaga keamanan kualitas air yang berasal dari instalasi pengolahan (Joko 2010:15).
2.6.3 Jenis Pipa
Menurut Triatmadja (2017:116) jenis pipa sangat besar pengaruhnya pada layanan jaringan, keawetan, dan biaya investasi maupun operasinya. Selain itu, jenis pipa juga menentukan tekanan air dalam pipa yang dapat ditahan. Pengguna berbagai jenis pipa sangat bergantung pada kebutuhan, misalnya terkait dengan tekanan, kualitas air, reaksi kimia, pengaruh sinar matahari, pencurian, keamanan terhadap tekanan dari luar (pipa yang melintas jalan dan terkena beban kendaraan), dan sebagainya. Beberapa jenis pipa yang ada di pasaran dan umum di Indonesia adalah sebagai berikut :
a) Bambu
Keuntungan : Murah, terdapat di pelosok Kerugian : Cepat rusak, banyak bocoran b) PVC
Keuntungan : Riongan, mudah diangkut,dan dipasang, tidak bereaksi dengan air
Kerugian : Tekanan rendah c) HDPE
Keuntungan : Ringan, mudah diangkut dan dipasang, tidak bereaksi dengan air, panjang mencapai 100 m tanpa sambungan untuk diameter kecil.
Kerugian : Tekanan rendah d) Baja, galvanized iron
Keuntungan : Tekanan tinggi, tahan terhadap cuaca dan tekanan langsung, lebih baik untuk pipa diluar tanah dibandingkan yang lain, lebih tahan terhadap benturan/gesdekan atau terhadap pengeboran untuk pengambilan air ilegal
Kerugian : Lebih berat, investasi, transportasi, dan ionstalasi lebih mahal
Pemilihan pipa tergantung pada permasalahan dan kondisi yang ada di lapangan karena setiap pipa mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing.
2.6.4 Perlengkapan Pipa
Menurut Joko (2010:24) selain pipa distribusi, diperlukan juga perlengkapan tambahan untuk pengaliran air dalam sistem ini. Perlengkapan pipa distribusi antara lain :
a) Katup Udara (air valve)
Kecuali pada jembatan pipa dan pada jalur distribusi utama yang relatif panjang, pada umunya peralatan ini tidak diperlukan pada perpipaan distribusi. Hal ini disebabkan karena selain pada umumnya jalur pipa tidak terlalu panjang, juga sambungan rumah dapat berfungsi sebagai pelepas udara yang ada dala pipa.
Perlengkapan penguras diperlukan untuk mengeluarkan kotoran/endapan yang terdapat di dalam pipa. Biasa dipasang di tempat yang paling rendah pada perpipaan distribusi dan pada jembatan pipa.
c) Hidran Kebakaran (fire hydrant)
Unit ini perlu disediakan pada perpipaan distribusi sebagai tempat (sarana) pengambilan air yang diperlukan pada saat terjadi kebakaran. Biasa ditempatkan di tempat-tempat yng menjadi pusat keramaian/kegiatan, seperti halnya pusat pertokoan, pasar, perumahan, dan lain-lain. Hidran kebakaran juga bisa berfungsi sebagai penguras. Dalam hal ini penempatannya di tempat-tempat yang rendah, umumnya dengan interval jarak 300 m, atau bergantung pada kondisi daerah/peruntukan dan kepadatan bangunannya. Diameter pipa distribusi di mana unit hidran kebakaran disambungkan minimum 80 mm.
d) Stop/Gate Valve
Dalam suatu daerah perencanaan yang terbagi atas blok-blok pelayanan, tergantung dari kondisi topografi dan prasarana yang ada, perlu dipasang
gate valve. Perlengkapan ini diperlukan untuk melakukan pemisaha/melokalisasi suatu blok pelayanan/jalur tertentu yang sangat berguna pada saat perawatan. Biasanya gate valve dipasang pada setiap percabangan pipa selain itu perlengkapan ini biasa dipasang sebelum dan sesudah jembatan pipa, siphon, dan persimpangan jalan raya.
e) Perkakas (fitting)
Perkakas (tee, bend, reducer, dan lain-lain) perlu disediakan dan dipasang pada perpipaan distribusi sesuai dengan keperluan di lapangan.
Apabila pada suatu jalur pipa terdapat lengkungan yang memiliki radius yang sangat besar, penggunaan perkakas belokan (bend) boleh tidak dilakukan selama defleksi pada sambungan pipa tersebut masih sesuai dengan yang disyaratkan untuk jenis pipa tersebut.
f) Peralatan Kontrol Aliran
Kalau dianggap perlu, pada setiap jarak 200-300 m pada jalur pipa distribusi harus dipasang alat kontrol untuk menanggulangi terjadinya penyumbatan (clogging) dalam pipa akibat kotoran yang terendap. Unit peralatan ini terdiri dari atas gat valve dan perkakas tempat memasukkan alat pembersih ke dalam pipa serta tempat penggelontoran. Penempatan peralatan ini harus dipilih pada tempat yang relatif luas dan ada saluran/tempat yang lebih rendah untuk membuang air dari penggelontoran tersebut.
g) Jalur Pipa Sekunder/Tersier
Sambungan rumah/sambungan ke bangunan lain tidak boleh dilakukan terhadap pipa induk distribusi yang diameternya lebih besar dari 150 mm. Untuk itu diperlukan perpipaan sekunder/tersier yang berdiameter 80 mm atau 50 mm yang dipasang sejajar (sesuai dengan keperluan) dengan diameter pipa induk tadi untuk tempat pemasangan sambungan rumah tersebut. Apabila pada kedua tepi jalan posisi bangunan cukup rapat, maka diperlukan pemasangan pipa sekunder/tersier di kedua tepi jalan tersebut untuk mengurangi terjadinya penyeberangan pipa terhadap jalan. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi/menghindarkan
kemungkinan banyaknya kebocoran yang sering atau biasa terjadi pada penyeberangan pipa akibat pecahnya pipa tersebut.
2.7.Kecepatan Aliran
Di dalam praktek, factor penting dalam studi hidraulika adalah kecepatan ( V ) atau debit aliran ( Q ). Dengan Hitungan praktis, rumus yang banyak digunakan adalah persamaan kontinuitas (Triatmodjo, 1993)
Q = A . V = ¼ π D² .V ………....(2-5) V = 𝜋D24𝑄 Dimana : Q = Debit aliran (m/dt) V = Kecepatan aliran (m/dt) D = Diameter pipa (m)
Untuk pipa yang mengalirkan air, rumus kecepatan mempunyai bentuk umum berikut :
V = a Dx Iy ………(2-6)
Dengan I adalah kemiringan garis tenaga hf
L
,
dan koefisien a dan pangkat x dany adalah empiris. Kemiringan garis tenaga dapat dihitung dari persamaan Darcy-Weisbach, yang mempunyai bentuk berikut :
I = hf L
= f
V 2gD 2………..………(2-7)
Subsitusi persamaan tersebut ke persamaan (2-6) didapat :
V = a Dx ( 𝑓V
2gD 2
Dengan a adalah koefisien yang tergantung pada kekasaran bidang batas kekentalan zat cair. Persamaan (2-8) adalah persamaan umum dan berdasarkan persamaan tersebut dapat dicari beberapa rumus empiris.
2.8.Sisa Tekanan
Pada setiap titik dalam jaringan pipa induk nilai sisa tekanan minimum yang direncanakan adalah sebesar 10 meter kolam air (mka).
Dengan persamaan Bernoulli yang mengasumsikan bahwa aliran air berada pada kondisi konstan, maka sisa tekanan maksimum sebesar 10 meter kolam air (mka) dapat diusahakan dengan Rumus Darcy-Weisbach (Triatmodjo, 1993) :
Z1 + g
P
1 + gV
2 2 1 = Z2 + gP
2 + gV
2 2 2 + hf ……….(2-9)Apabila pipa mempunyai penampang konstan, maka V1 = V2, dan persamaan di
atas dapat ditulis dalam bentuk yang lebih sederhana untuk kehilangan tenaga akibat gesekan. hf = (Z1 + g
P
1) – (Z 2 + gP
2) ……….…(2-10) Atau hf = ∆z +
……….……….(2-11) Dimana :Z1 = Elevasi pipa 1 dari datum (m)
Z2 = Elevasi pipa 2 dari datum (m)
g
P
g
P
2 = Tinggi tekanan dititik 1 (m)
g
V
2
1 = Tinggi kecepatan aliran dititik 1 (m)
g
V
2
2 = Tinggi kecepatan aliran dititik 2 (m)
g = Gravitasi (9,81 = m/dt²) ρ = Massa jenis air (kg/m³)
hf = Head loos/kehilangan energi (m)
Kehilangan tenaga sama dengan jumlah dari perubahan tekanan dan tinggi tempat.
2.9.Kehilangan Tekan
Kehilangan tekanan (hf) dalam pipa terjadi akibat adanya friction antara fluida dengan permukaan pipa. Kehilangan tekanan maksimum 10 m/km panjang pipa.
Kehilangan tekanan ada dua macam : 1. Mayor losses
Yaitu kehilangan energi tekanan utama/primer yang diakibatkan adanya gesekan. Hal yang mempengaruhi mayor loses biasanya diakibatkan oleh kekasaran penampang air ( friction ) dan tergantung bahan material yang digunakan. Sebagai contoh dengan menggunakan persamaan Darcy-Weisbach untuk aliran melalui pipa lingkaran (Triatmodjo, 1993) :
hf = f D L g V 2 2 ……….…………..……(2-12)
hf = f D L g V 2 2 ……….…………..……(2-13) Dimana : hf = Mayor losses (m) f = koef. kekasaran pipa L = Panjang pipa
Q = Debit (m³ /dt)
V = Kecepatan Aliran (m/dt) D = Diameter (m)
g = percepatan gravitasi ( 9,81 = m/dt² )
Dalam persamaan (2-11) f adalah koefisien gesekan Darcy-Weisbach yang tidak berdimensi.
2. Minor Losses
Yaitu kehilangan tekanan yang terjadi pada tempat yang memungkinkan terjadinya perubahan penampang pipa, sambungan, belokan, dan katub ( kehilangan tenaga sekunder ). Apabila kehilangan tenaga sekunder kurang dari 5% dari kehilangan tenaga primer, maka kehilangan tenaga sekunder tersebut bisa diabaikan. (Triatmodjo, 1993) :
he = K g
V
2 2 ……….………...………(2-14) Dimana :K =Konstanta konstraksi (sudah tertentu) untuk setiap jenis pipa berdasarkan diameter pipa.
V = Kecepatan Aliran (m/dt).
2.10. Dimensi Pipa
2.10.1 Metode Hardy Croos Dengan Cara Manual
Metode Hardy Cross ini digunakan dengan perhitungan : Keakuratan perhitungan.
Kemudahan dalam perhitungan. Umum digunakan.
Persamaan yang digunakan antara lain : a. Persamaan mass Balance
Contoh sistem jaringan perpipaan bisa dilihat pada Gambar 2.4. Q1 Q2 Q3 Q4 a b e f c d i h g
Gambar 2.4 Contoh Suatu Sistem Jaringan Pipa
Q in = Q out
` Q1 + Q2 = Q3 + Q4 ………...…...……(2-15)
b. Persamaan Kontinuitas
Aliran masuk ke dalam tiap – tiap titik simpul harus sama dengan aliran yang keluar. (Triatmodjo, 1993) :
∑Q i = 0 ………...…...……(2-16)
Pada tiap jaring diadakan koreksi debit ∆Q, supaya kehilangan tinggi tenaga dalam jaring seimbang. Adapun koreksinya adalah sebagai berikut (Triatmodjo, 1993) : ∆Q =
|2 | 2 kQo kQo ………...………(2-17)d. Persamaan Debit Sebenarnya
Q = Q0 + ∆Q ………...……...…(2-18)
Dimana : Q = debit sebenarnya. Q0 = debit asumsi.
∆Q = koreksi debit. 2.11. Instalasi Pengolahan Air baku 2.11.1 Bangunan Pengambilan
Bangunan pengambilan berfungsi untuk menyadap, menampung, serta mengalirkan air baku sebelum diolah dalam unit – unit bangunan pengolahan selanjutnya. Bangunan pengambilan direncanakan dengan menggunakan pipa sadap. Perencanaan pipa sadap :
Kapasitas debit : Q = V . A ………...………(2-19) V = A Q ………...………(2-20)
Dimana : Q = Kapasitas debit yang diperlukan (m3/detik)
A = Luas penampang pipa (m)
V = Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik) 2.11.2 Reservoir
Reservoir adalah elemen dalam jaringan pipa yang berfungsi menyimpan air sementara. Reservoir pelayanan atau reservoir penyeimbang dalam Permenpu No. 18 Tahun 2007, khusus yang elevasi muka airnya berfluktuasi secara signifikan akibat pengambilan dan pengisian. Tujuan pembuatan reservoir ini adalah untuk menampung air baku dari hasil pemompaan. Selain itu reservoir juga berfungsi sebagai tempat pengolahan air baku sehingga aman untuk dikonsumsi yaitu diberi disinfektan, kemudian air siap didistribusikan (Triatmadja, 2017). 2.11.3 Kapasitas Reservoir
Reservoir dapat berupa tangki atau bak diatas permukaan tanah maupun berupa bak atau tangki di atas bangunan bak penampung.Untuk mengetahui kapasitas volume dimenensi reservoir yang dibutuhkan untuk menghasilkan produksi yang besarnya tertentu dapat menggunakan rumus :
V = P x L x D ...………...………(2-22) Dimana : V = Volume (m3) L = Lebar (m) P = Panjang (m) D = Kedalaman (m) 2.12 Waternet 2.12.1 Deskripsi
Waternet merupakan program komputer yang dirancang untuk melakukan simulasi aliran air atau fluida lainya (bukan gas) dalam pipa baik dengan jaringan tertutup (loop) maupun jaringan terbuka. Sistem pengaliran (distribusi) fluida dapat mnggunakan sistem gravitasi, sistem pompanisasi maupun keduanya.
Waternet dibuat agar proses editing dan analisa pada perancangan dan optimasi jaringan distribusi air dapat dilakukan. Kelebihan Waternet dalam membantu pengambilan keputusan adalah fasilitas path atau jalur. Dengan Waternet kita dapat mengetahui pipa mana yang terlalu besar dan perlu diganti atau pipa yang terlalu kecil dan perlu diganti. Waternet tidak hanya dapat merencanakan pipa saja tapi juga dapat menghitung debit dan tekanan di seluruh jaringan pipa. 2.12.2 Konsep Perhitungan Dengan Waternet
Membuka file waternet
Untuk memulai running WaterNet, klik Start pada Windows (di bagian pojok kiri bawah), klik program, dan temukan program WaterNet. Ada dua aplikasi yang tersedia yaitu WaterNet dan report. Aplikasi WaterNet digunakan untuk perencanaan dan optimasi jaringan distribusi fluida dalam pipa, sedang file report adalah file untuk melaporkan hasil running program WaterNet dengan jaringan yang telah dibuat. Setelah program WaterNet diklik, pengguna langsung terhubung dengan WaterNet, pertama-tama akan terlihat tampilan Selamat Datang seperti terlihat pada (Gambar 2.5).
Gambar 2.5 Tampilan Selamat Datang pada Waternet
Setelah pengguna mengklik tombol setuju, maka pengguna akan dihadapkan pada jendela pembuatan lembar kerja baru.
Pembuatan lembar kerja baru
Pembuatan lembar kerja baru dalam program WaterNet dilakukan dengan menggunakan pilihan new pada menu file, yang meliputi : menamai file kerja dan
mengisi identitas pipa, node seperti pada (Gambar 2.6).
Gambar 2.6 Jendela default pipa pada Waternet Menggambarkan jaringan pipa
Penggambaran jaringan pipa dengan menggunakan tools (tombol –tombol) yang ada pada samping kiri jendela utama WaterNet. Buatlah gambar jaringan pipa sederhana dengan tombol “pipa lurus“ maupun “pipa belok“ sesuai dengan kebutuhan anda. Untuk memasukkan sumber air pada jaringan, gunakan tombol “ reservoir “ dan klik kiri pada titik yang anda kehendaki. Anda dapat merubah lokasi atau menghapus reservoir dengan klik kanan. Seperti pada (Gambar 2.7).
Gambar 2.7 Contoh jaringan pipa sederhana Editing Pipa, Node
Untuk melakukan perubahan spesifikasi pipa , node yang berkaitan dengan panjang pipa, diameter pipa, koefisien gesekan, elevasi titik dan seterusnya.
Melakukan simulasi sistem jaringan distribusi air bersih
Setelah kondisi pipa, node, dan reservoir sesuai keinginan atau dengan data, berarti jaringan telah siap untuk di-run. Kondisi aliran yang ditetapkan sebagai default adalah aliran tetap, dimana kebutuhan yang ada pada tiap node adalah sama setiap saat. Sedangkan kondisi aliran berubah dimaksudkan untuk mensimulasi jaringan dengan dengan kondisi kebutuhan berubah terhadap waktu (umumnya perubahan tiap jam). Klik tombol “Go“ untuk mensimulasi (me-running) jaringan, dan jika jaringan yang anda rencanakan benar, dalam hal ini memenuhi syarat – syarat standart dalam WaterNet, maka akan terlihat seperti pada (Gambar 2.8).
Gambar 2.8 Hasil Running Program Jaringan pipa sederhana Data hasil simulasi jaringan distribusi jaringan air bersih
Setelah hasilnya sesuai yang diharapkan buatlah output untuk hasil running jaringan sederhana dengan aliran tetap yang telah dibuat. Klik menu “buat output” , pilih file text, dan pilih output di word atau di excel.
