No. 12232/0708/P/2008
PEMODELAN PENGEMBANGAN JARINGAN
DISTRIBUSI PDAM KOTA BANDUNG DENGAN
EPANET 2.0
(Kajian Penambahan Intake Dago Bengkok)
LAPORAN TUGAS AKHIR
Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Oleh:
Putri Setiani
NIM : 15304038
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2008
Lembar Pengesahan
Tugas Akhir Sarjana
PEMODELAN PENGEMBANGAN JARINGAN DISTRIBUSI PDAM KOTA BANDUNG DENGAN EPANET 2.0
(Kajian Penambahan Intake Dago Bengkok)
Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain,
baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya.
Bandung, 24 Juni 2008 Penulis, Putri Setiani NIM 15304038 Bandung, 24 Juni 2008 Pembimbing
Dr. Eng. Rofiq Iqbal NIP 132320057
Mengetahui:
Program Studi Teknik Lingkungan Ketua,
Dr.Ir.Agus Jatnika Effendi NIP 132061764
i
ABSTRAK
PDAM Badaksinga merupakan pemasok utama air bersih untuk memenuhi kebutuhan masyarakat Kota Bandung. Dalam pengoperasiannya, pelayanan air bersih masih belum dapat memenuhi kebutuhan masyarakat secara keseluruhan. Salah satu upaya yang ditempuh oleh PDAM Badaksinga untuk meningkatkan mutu pelayanannya adalah dengan menambah sumber air baku dari Dago Bengkok, dengan debit 300 l/detik yang ditransmisikan langsung ke IPA Badaksinga. Pada penelitian ini, dilakukan pemodelan mengenai peningkatan kualitas pelayanan di jaringan distribusi eksisting dan kemungkinan perluasan wilayah pelayanan dengan adanya peningkatan kapasitas produksi PDAM Badaksinga. Perluasan dilakukan ke daerah tekanan di pipa primer distribusinya masih relatif tinggi. Hal ini dilakukan dengan pertimbangan bahwa dengan sisa tekan yang masih tinggi, suplai air masih dapat disalurkan ke wilayah yang lebih luas. Dengan menggunakan EPANET 2.0, simulasi dibuat dengan 4 alternatif skenario berdasarkan perbedaan persentase alokasi untuk peningkatan pelayanan di jaringan eksisting dan untuk perluasan. Dari hasil simulasi dengan kondisi hidrolis yang paling optimal, dikembangkan desain untuk penerapan sistem pelayanan secara intermittent.
ii
ABSTRACT
PDAM Badaksinga is the main clean water supplier to fulfill the need of clean water in Bandung. Operationally, clean water service that PDAM Badaksinga provide has not yet complete the need of the society altogether. In terms of increasing its service quality, PDAM Badaksinga add a new source of water intake that is derived from Dago Bengkok. As much as 300 lps water will be directly transmitted to Badaksinga water treatment plant, which then will increase the production capacity of PDAM Badaksinga. This research is done to model the quality improvement on existing water distribution system and to model the possible extension of the system. Extension is made to the service areas with relatively high pressure residue; this is considering that service area with high pressure residue makes it possible to supply water to further area. Simulation made in this model is done with extension to East Bandung service zone. Using EPANET 2.0, simulations of hydraulic condition are made in several scenarios. These scenarios are differed based on the varying allocation provided for the existing distribution network and for the extension. From the scenario with most optimum result, intermittent water supply system then developed.
iii
KATA PENGANTAR
Segala syukur, puji dan puja penulis panjatkan pada Allah SWT atas segala curahan rahmat, hidayah dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pemodelan Pengembangan Jaringan Distribusi PDAM Kota Bandung dengan EPANET 2.0 (Kajian Penambahan Intake Dago Bengkok)” ini. Hanya atas izin-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, sebagai salah satu persyaratan kelulusan sarjana di Program Studi Teknik Lingkungan ITB.
Dalam proses pengerjaan dan penulisan tugas akhir ini, penulis mendapat bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini penulis ingin menghaturkan terima kasih pada:
1. Apa dan Ibu, untuk segala dukungan dan doanya yang tidak henti untuk penulis, untuk limpahan kasih sayangnya, untuk segala pengertiannya. Semua kerja keras ini penulis persembahakan untuk beliau berdua, yang semua jasanya tidak akan pernah mampu terbalaskan sepanjang masa. Untuk Teteh, Teh Ayu dan Owi, terima kasih untuk semua dukungannya.
2. Dr. Eng. Rofiq Iqbal selaku dosen pembimbing selama pengerjaan tugas akhir ini, untuk semua bimbingannya, untuk kepercayaannya bahwa penulis bisa menyelsaikan tugas akhir ini tepat waktu. Juga untuk segala bantuan, nasihat dan pengetahuan yang diberikan pada penulis selama proses pengerjaan. Terima kasih banyak, Pak.
3. Semua dosen pengajar di Teknik Lingkungan ITB, terima kasih untuk semua ilmu yang telah diberikan.
4. Semua staf Tata Usaha dan Perpustakaan TL ITB, terutama untuk Mba Titi dan Ibu Sri. Mohon maaf penulis haturkan karena sudah banyak merepotkan, terima kasih atas segala bantuannya.
5. Astrid Ayuningtyas, Suci Wulandari, Miranti Mayangsari, Dilla Satya Ekaputri, dan Lulus Wisudantara Muhammad, terima kasih sebanyak-banyaknya untuk segala bentuk bantuan, kerja sama, kepercayaan dan dukungannya selama pengerjaan tugas akhir ini. Terima kasih untuk kesediaannya direpotkan, untuk kesediaannya mendengarkan, untuk
iv kehadirannya saat penulis sedang patah semangat. Tanpa kalian, mungkin tugas akhir ini baru selesai tahun depan, sekali lagi terima kasih banyak. 6. Pak Agung di Litbang PDAM Badak Singa, terima kasih untuk segala
kemudahan dan bantuan, juga dukungan yang diberikan. Maaf, Pak, banyak merepotkan..
7. Rahmat Satria Dewangga, terima kasih atas kesediaannya berdiskusi dan mengajarkan ilmu-ilmu yang sudah lebih dahulu didapatkan. Hatur nuhun.. 8. Vita, Cink, Icha, Anggi, Imma, Rahot, Iin, Hendrik, Bos, Tegar, Iqbal, Sapi,
Cinta, Christy dan semua rekan-rekan Sequel’04, terima kasih untuk kebersamaan 4 tahun yang tak terlupakan. Ayo segera menyusul!
9. Ida, Puput, Galih, Oboy, Budi, Putew, Nope, Sanchi, Aski, Gian, Bayu, Jali dan semua teman seperjuangan kepengurusan XXXVII LSS ITB. Maaf untuk ketidakhadiran setahun terakhir ini, terimakasih untuk kerelaannya mengijinkan saya tidak banyak berkontribusi sebagai swasta, terima kasih untuk saat-saat penuh pembelajaran yang dijalani bersama.
10. Kang Heri, Kang Iqbal, Kang Aji dan Kang Oonx untuk segala nasihat dan masukannya yang menginspirasi, yang terabadikan dalam catatan perjalanan tugas akhir penulis, semoga tidak dituntut royalti. Juga untuk Kang Revi dan Kang Wildan, untuk keyakinannya di awal semester 8 bahwa penulis tidak bisa menyelesaikan studinya pada periode Juli 2008. Hayo, sekarang mau bilang apa?
11. Semua pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini, masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Namun demikian, penulis berharap bahwa tugas ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan kebaikan umat manusia.
Bandung, 24 Juni 2008
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR xi
NOMENKLATUR xiii
BAB I PENDAHULUAN 1
I.1. Latar Belakang 1
I.2. Maksud Dan Tujuan 2
I.3. Ruang Lingkup 3
I.3.1 Ruang Lingkup Wilayah 3
I.3.2 Ruang Lingkup Pembahasan 3
I.4. Sistematika Pembahasan 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
II.1. Gambaran Umum Sistem Distribusi Air Bersih 5
II.2. Hidrolika Aliran Dalam Pipa 7
II.2.1 Viskositas 8
II.2.2 Kehilangan Tekanan 10
II.2.2.1 Headloss mayor 10
II.2.2.2 Headloss minor 11
vi
II.2.4 Persamaan Momentum 12
II.2.5 Persamaan Energi 13
II.3 Hidrolika Jaringan Perpipaan 14
II.3.1 Karakteristik Hidrolis Node 15
II.3.2 Karakteristik Hidrolis Pipa dalam Jaringan 15
II.3.3 Jaringan Distribusi Air Bersih 16
II.4 Komponen Distribusi 16
II.4.1 Jaringan perpipaan 18
II.4.1.1 Cara pengaliran 18
II.4.1.2 Pola Jaringan Pipa 19
II.4.1.3 Kelangsungan Suplai Air 21
II.5 Pemodelan Jaringan Distribusi Air Bersih 21
II.5.1 Peta dan Dokumen Pendukung 22
II.5.2 Representasi Model 23
II.5.3 Pemilihan Software untuk Pengembangan Model 26 II.6 II.6 Aplikasi EPANET 2.0 dalam Pemodelan Jaringan Distribusi Air Bersih 28
II.6.1 Kemampuan model hidrolis 28
II.6.2 Model jaringan 29
II.6.2.1 Sambungan (junction) 30
II.6.2.2 Reservoir 30 II.6.2.3 Tangki 31 II.6.2.4 Emitter 31 II.6.2.5 Pipa 32 II.6.2.6 Pompa 32 II.6.2.7 Valve 33
II.6.3 Model simulasi hidrolis 34
II.7 Sistem Distribusi Air Secara Intermittent 36
BAB III METODOLOGI PENGERJAAN 38
III.1 Pendefinisian Masalah Dan Pengkajian Model Jaringan Eksisting 39 III.2 Studi Literatur Dan Pengumpulan Data Sekunder 40
vii
III.3 1 Penentuan Node Loading 42
III.3.2 Perhitungan Nilai Kebutuhan Air per Subzona untuk Desain
Intermittent System 43
III.4 Penentuan Nilai C (Koefisien Kekasaran Pipa) 43
III.5 Perhitungan Headloss 44
III.6 Pembuatan Skenario, Sistem dan Jaringan Distribusi 44
III.7 Pembuatan Simulasi Jaringan Distribusi Baru 44
III.8 Analisis Output Model 45
BAB IV KONDISI EKSISTING JARINGAN DISTRIBUSI PDAM
KOTA BANDUNG 46
IV.1 Sumber Air Baku 46
IV. 2 Kondisi Pelayanan dan Sistem Distribusi 46
IV.2.1. Kondisi Pelayanan 46
IV.2.2. Sistem Distribusi 49
IV. 3 Jaringan Perpipaan Primer Distribusi Pdam Kota Bandung 53
IV.3.1 Zona Pelayanan 53
IV.3.2 Suplai dan Zona Tekanan 54
IV.3.3 Faktor Aliran Puncak dan Faktor Aliran Malam 56 IV.3.4 Gambaran Sistem Jaringan Distribusi Primer untuk Zona
Utara 57
IV.3.4.1 Batas Zona Utara 58
IV.3.4.2 Produksi Air 58
IV.3.4.3 Tekanan dan Zona Tekanan 58
IV.3.4.4 Kebutuhan Air 59
IV.3.4.5 Reservoir dan Tanki 59
IV.3.5 Gambaran Sistem Jaringan Distribusi Primer untuk Zona
Selatan 59
IV.3.5.1 Batas Zona Selatan 60
IV.3.5.2 Tekanan dan Zona Tekanan 60
IV.3.5.3 Kebutuhan Air 61
viii BAB V ANALISIS HASIL SIMULASI HIDROLIS JARINGAN
DISTRIBUSI PDAM BADAKSINGA 63
V.1 Analisis Skenario 67
V.1.1 Analisis Skenario 1 68
V.1.2 Analisis Skenario 2 66
V.1.3 Analisis Skenario 3 71
V.1.4 Analisis Skenario 4 73
V.2 Desain Intermittent Water System 75
V.2.1 Desain Intermittent Water System untuk Sub-zona Selatan-Barat 79 V.2.2 Desain Intermittent Water System untuk Subzona Selatan-
Tengah 83
V.2.3 Desain Intermittent Water System untuk Subzona Selatan-Timur 85 V.2.4 Pengoperasian Intermittent Water System 88
BAB VI KESIMPULAN 92
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Lampiran-1 Peta Lokasi Node
Lampiran-2 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Kondisi Eksisting Jaringan Distribusi PDAM Kota Bandung
L-2
Lampiran-3 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 1 L-3
Lampiran-4 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 2 L-4
Lampiran-5 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 3 L-5
Lampiran-6 Sisa Tekan dan Flow dari Hasil Simulasi Skenario 4 L-6
Lampiran-7 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System Subzona Selatan-Barat untuk Kondisi Eksisting
L-7
Lampiran-8 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System Subzona Selatan-Barat (proposed piping)
L-8
ix Subzona Selatan-Tengah
Lampiran-10 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System Subzona Selatan-Tengah dengan posisi gate valve
L-10
Lampiran-11 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System
Subzona Selatan-Timur untuk Kondisi Eksisting L-11 Lampiran-12 Sisa Tekan dan Flow dari Simulasi Intermittent System
Subzona Selatan-Timur (proposed piping)dengan posisi gate valve
L-12
Lampiran-13 Karakteristik Pipa di Jaringan Distribusi L-13
Lampiran-14 Node demand dan elevasinya L-21
Lampiran-15 Penambahan Pipa untuk Intermittent System untuk Subzona Selatan-Timur
x
DAFTAR TABEL
Tabel IV.1 Klasifikasi pelanggan tahun 2006 49 Tabel IV.2 Klasifikasi Jenis Pipa Berdasarkan Diameter 54 Tabel IV.3 Suplai Utama Masing-Masing Zona Suplai Sebelum BWSAI Phase 2 54 Tabel IV.4 Suplai Utama Masing-Masing Zona Suplai Setelah BWSAI Phase 2 55 Tabel IV.5 Sumber Air untuk Masing-Masing Reservoir 56 Tabel IV.6 Perencanaan Faktor Aliran Puncak dan Faktor Aliran Malam 57 Tabel IV.7 Kapasitas Produksi dan Daya Tampung Reservoir Zona Utara 59 Tabel IV.8 Kapasitas Produksi dan Daya Tampung Reservoir Zona Selatan 61 Tabel V.1 Persentase kehilangan air PDAM Badak Singa 65 Tabel V.2 Data karakteristik node tambahan dalam perluasan jaringan 69 Tabel V.3 Data karakteristik penambahan pipa dalam perluasan jaringan 69 Tabel V.4 Data node tambahan dalam perluasan jaringan 74 Tabel V.5 Data pipa tambahan dalam perluasan jaringan 74 Tabel V.6 Jumlah penduduk di Wilayah Pelayanan Reservoir Badak Singa 76 Tabel V.7 Persentase distribusi air bersih 77 Tabel V.8 Kebutuhan air di zona selatan 78 Tabel V.9 Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona
selatan-barat
79
Tabel V.10 Data pipa paralel di subzona selatan-barat 82 Tabel V.11 Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona
selatan-tengah
83
Tabel V.12 Wilayah pelayanan dan perhitungan kebutuhan air subzona selatan-timur
85
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Energi dalam Aliran Fluida 13
Gambar II.2 Komponen fisik pada sistem distribusi air 29 Gambar III.1 Bagan alir metodologi pengerjaan tugas akhir 39 Gambar III.2 Penentuan node demand berdasarkan data PMA 41 Gambar III.3 Penentuan node loading berdasarkan kebutuhan air per
kapita
42
Gambar IV.1 Peta daerah pelayanan PDAM Kota Bandung 47 Gambar IV.2 Peta penyebaran pelanggan PDAM Kota Bandung 48 Gambar IV.3 Peta jaringan pipa induk PDAM Kota Bandung 51 Gambar IV.4 Pola distribusi air bersih PDAM Kota Bandung 52
Gambar V.1 Time pattern penggunaan air 64
Gambar V.2 Peta perluasan jaringan distribusi PDAM Badak Singa 67 Gambar V.3 Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 1 68 Gambar V.4 Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 2 70 Gambar V.5 Distribusi tekanan untuk skenario pelayanan 2- modifikasi 71 Gambar V.6 Fluktuasi flow terhadap waktu di daerah Mengger 73
Gambar V.7 Batas wilayah per subzona 78
Gambar V.8 Profil elevasi sub-zona selatan-barat 80 Gambar V.9 Profil tekanan di sub-zona selatan-barat pada kondisi aliran
puncak
80
Gambar V.10 Nilai angka kehilangan tekanan pada kondisi aliran puncak
81
Gambar V.11 Profil tekanan setelah modifikasi perpipaan 82 Gambar V.12 Profil sisa tekan dari reservoir Badak Singa-67 B 84 Gambar V.13 Distribusi tekanan di subzona selatan-tengah 84 Gambar V.14 Kehilangan air di subzona selatan-timur 86 Gambar V.15 Profil kehilangan tekanan di subzona selatan-timur 86 Gambar V.16 Distribusi sisa tekan di subzona selatan-timur 87
xii Gambar V.17 Kehilangan air di subzona selatan-timur setelah
modifikasi jaringan distribusi
xiii
NOMENKLATUR
Viskositas (kg/ms) Tegangan geser (N.m2) Viskositas kinematis (m2/s) Massa jenis (kg/m3) Debit aliran (m3/s)Faktor kekasaran dinding pipa Diameter pipa (m)
Kemiringan hidrolis
Kehilangan tekan (m/m atau m/km) Panjang pipa (m atau km)
K Koefisien kehilangan minor f Faktor friksi pipa lurus m Massa (kg) a Percepatan (m2/s) t Waktu (s) V Kecepatan (m/s) z Elevasi (m) P Tekanan (mka) F Gaya (kg.m2/s) E Energi W Energi luar g Percepatan gravitasi (m/s2)
