EVALUASI JARINGAN SISTEM PENYEDIAAN AIR BERSIH DI PDAM KOTA LUBUK PAKAM
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Memenuhi Ujian Sarjana Teknik Sipil
AHMAD SAFII 080404018
DISETUJUI OLEH: DOSEN PEMBIMBING
Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012
NIP. 19660417 199303 1 004
ABSTRAK
Suplai air bersih pada area kota Lubuk Pakam dikelola seluruhnya oleh pihak PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang, PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang berdiri pada Agustus 1999. Jaringan pemipaan distribusinya sendiri masih mengandalkan jaringan pemipaan yang lama dan hanya dilakukan penggantian terhadap beberapa jaringan pipa yang telah rusak. Air bersih yang didistribusikan ke rumah penduduk diberikan berdasarkan jumlah pelanggan suatu wilayah tersebut. Tujuan penelitian ini untuk menganalisa jaringan sistem penyediaan air bersih pada area kota Lubuk Pakam yang ada dengan cara pemodelan menggunakan software ALEID X 2004.
Tahapan-tahapan dalam penyelesaian tugas akhir ini yaitu terlebih dahulu mengumpulkan data yang dibutuhkan baik primer dan sekunder. Kemudian menghitung banyaknya penduduk yang ada di area pemukiman tersebut.. Tahapan berikutnya adalah menghitung kebutuhan air pada tiap titik layanan pada area pemukiman dan menghitung kebutuhan air pelanggan perjam. Dari data yang ada dan dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, kemudian dilakukan pemodelan dan analisa dengan menggunakan software ALEID X 2004. Setelah itu hasil analisa ALEID tersebut di evaluasi dengan metode Hardy Cross dengan mengambil sampel loop dalam jaringan pemipaan.
Berdasarkan hasil perhitungan didapat bahwa total pemakaian air sebesar 208299 m3/bulan, produksi air yang dikeluarkan adalah 264251 m3/bulan dan total pemakaian air tiap pelanggan adalah 0.045 m3/jam/pelanggan. Besarnya kebutuhan pada saat jam puncak terjadi pada pukul 07.00, kebutuhan air tertinggi sebesar 588,70 m3/jam berdasarkan pola penggunaan air selama 24 jam pada pemodelan menggunakan software ALEID X 2004. Pipa yang dipakai adalah jenis pipa PVC dengan diameter pipa utama 6’’, 8’’, 10’’ dan 12’’ (inchi).
Dari penelitian ini disimpulkan bahwa hasil analisa menggunakan software ALEID X 2004 sudah dapat mewakili perhitungan secara manual. Hal ini disimpulkan setelah dilakukan evaluasi hasil analisa ALEID X 2004 dengan menggunakan EPANET dan metode Hardy Cross pada contoh loop di wilayah 2 dan wilayah 5 pada daerah distribusi yang dianggap dapat mewakili kondisi perhitungan seluruh loop yang ada. Headloss yang terjadi pada jaringan pipa cukup besar yaitu 48,04 m, kecepatan maksimum pada pipa sebesar 2,31 m/s dan debit maksimum sebesar 0,164 m3/s. Head pompa setelah dilakukan evaluasi terhadap diameter pipa juga dapat diturunkan 55 meter menjadi 53,25 meter. Dengan adanya penggunaan meteran air pada area Lubuk Pakam semakin meningkatkan kesadaran konsumen dalam hal penghematan penggunaan air bersih.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Adapun judul dari Tugas Akhir ini adalah “EVALUASI JARINGAN SISTEM PENYEDIAAN AIR BERSIH DI PDAM KOTA LUBUK PAKAM”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (SI) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Penulis hanya dapat mengucapkan terima kasih atas segala jerih payah, motivasi dan doa yang diberikan hingga penulis dapat menyelesaikan studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, terutama kepada :
1. Ayahanda Jumari, Ibunda Legiatik, Adinda Suci lestari dan Fitri yang selalu mendukung, membimbing, dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, MSc, selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Faisal, ST,MT selaku Dosen Pembimbing II yang berperan penting sebagai orang tua bagi penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan penulis hingga selesainya Tugas Akhir ini.
3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Syahrizal ST,MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Boas Hutagalung, MSc, Bapak Ivan Indrawan, ST,MT, Bapak Zaid Perdana, ST, MT, selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
6. Bapak/Ibu Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Abang/Kakak pegawai Jurusan Kak Lince, Bg Zul, Bg Edi, Bg Amin, Kak Dina.
7. Bapak Nasib selaku pementor sekaligus guru privat penulis, yang telah memberikan ilmu tentang PDAM dan program ALEID.
8. Abang/Kakak stambuk ’05 (Bg Faiz, Bg Bibi, Bg Nasrul, Bg Widi, Bg Jevri, Bg Beni, Bg Bantam, Bg Bede, Kak Rhini, Kak Enny,dll), Abang/Kakak stambuk ’06, ’07 (Kak Afni, Kak Irin, Bg Andi, Bg Dhany, Bg Saki, Bg Juangga, Bg Icwan, Bg Alfri, dll).
9. Para asisten Lab. Hidrolika (Bg Fauzi, Bg Maulana, Kak Vina, Imam, Aris, Zhazha, Yusuf, Maulana), temen-temen seperjuangan ’08 (Khatab, Berry, Sidik, Ica, Eci, Ratih, Ade, Ayu, Dini, Roby, Gali,Fadhlan, Dedi, Arifin, Al, Muazzi, dll).
Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada kita semua, dan atas dukungan yang telah diberikan penulis ucapkan terima kasih.
Medan,
DAFTAR ISI
ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...iv DAFTAR GAMBAR...viii DAFTAR TABEL...xi DAFTAR SIMBOL...xiii BAB I PENDAHULUAN...1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Tujuan Penulisan...3 1.3 Manfaat Penulisan...3 1.4 Batasan Masalah...3 1.5 Metodologi Penelitian...4 1.6 Sistematika Penulisan...8BAB II TINJAUAN PUSTAKA...10
2.1 Umum...10
2.2 Definisi Air Bersih...11
2.3 Persyaratan Dalam Penyediaan Air Bersih...12
2.3.1 Persyaratan Kualitas...12
2.3.2 Persyaratan Kuantitas (Debit)...13
2.3.3 Persyaratan Kontinuitas...13
2.3.4 Persyaratan Tekanan Air...14
2.4 Sumber Air...15
2.5 Sistem Distribusi dan Sistem Pengaliran Air Bersih...17
2.5.2 Sistem Pengaliran Air Bersih...19
2.6 Sistem dan Komposisi Sistem Penyediaan Air Minum...20
2.6.1 Sistem Penyediaan Air Minum...20
2.6.2 Komposisi Sistem Penyediaan Air Minum...20
2.7 Studi Kebutuhan Air Bersih...22
2.7.1 Kebutuhan Domestik...24
2.7.2 Kebutuhan Non Domestik...26
2.7.3 Kehilangan Air...28
2.7.4 Fluktuasi Kebutuhan Air...29
2.8 Konsep Dasar Aliran Fluida...29
2.9 Mekanisme Aliran Dalam Pipa...31
2.9.1 Pipa yang Dihubungkan Seri...31
2.9.2 Pipa yang Dihubungkan Paralel...32.
2.10 Sistem Jaringan Pipa...34
2.11 Penggunaan Software ALEID X 2004...36
2.11.1 Pengenalan Software ALEID X 2004...36
2.11.2 Langkah-langkah Menggunakan ALEID X 2004...37
2.11.3 Model Jaringan ALEID...39
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...54
3. 1 Pengumpulan Data ...55
3. 2 Analisa Data…...56
BAB IV GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN...60
4.1 Sejarah Singkat PDAM Tirtanadi...60
4.2 Visi dan Misi PDAM Tirtanadi...63
4.2.1 Visi PDAM Tirtanadi...63
4.3 PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang...64
4.3.1 Sejarah Singkat PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang...64
4.3.2 Sumber Air Baku dan Kapasitas Produksi...65
4.3.3 Daerah Pelayanan...65
4.3.4 Jenis dan Jumlah Pelanggan...69
4.4 Profil Kecamatan Lubuk Pakam...69
4.4.1 Letak dan Geografis...69
4.4.2 Kependudukan...71
4.4.3 Mata Pencaharian...73
4.4.4 Skala Industri...74
4.4.5 Sarana Perhubungan...76
4.4.6 Kesejahteraan Penduduk Berdasarkan Tipe Bangunan Perumahan...77
BAB V DATA DAN PEMBAHASAN...79
5.1 Menghitung Jumlah Pelanggan...79
5.2 Menghitung Kebutuhan Air Pelanggan...82
5.3 Pemodelan Jaringan Dengan ALEID X 2004...84
5.4 Analisa Data Masukan...88
5.4.1 Penentuan Faktor Pengali Per Jam...88
5.4.2 Penentuan Faktor Pengali Per Hari...93
5.4.3 Pipa...95
5.4.4 Katup...96
5.4.5 Pompa...97
5.4.6 Reservoir...98
5.5 Memasukkan Kebutuhan Air Per Node...98
5.6 Hasil Pemodelan ALEID X 2004...101
5.6.1 Hasil Pemodelan ALEID X 2004 (Eksisting)...101
5.7 Evaluasi Hasil Pemodelan ALEID X 2004 Dengan EPANET Dan Metode
Hardy Cross...105
5.7.1 Perhitungan EPANET Pada Loop Wilayah 2 Dan 5...106
5.7.2 Perhitungan Hardy Cross Pada Loop Wilayah 2 Dan 5...109
5.8 Evaluasi Jaringan Pemipaan...117
5.8.1 Evaluasi Diameter Pipa...117
5.8.2 Evaluasi Head Pompa...121
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN...124 6.1 Kesimpulan...124
6.2 Saran...125
DAFTAR PUSTAKA...127 LAMPIRAN A PETA LOKASI ... LAMPIRAN B GAMBAR DAN GRAFIK HASIL PEMODELAN ALEID X 2004 PADA JAM PUNCAK ... LAMPIRAN C TABEL HASIL PEMODELAN ALEID X 2004 PADA JAM PUNCAK ... LAMPIRAN D DATA TEKANAN AIR, PEMAKAIAN AIR, DAN OPERASI
POMPA ... LAMPIRAN E FOTO DOKUMENTASI ...
LAMPIRAN F SURAT PENGANTAR DARI FAKULTAS ...
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kaitan Hubungan Antara Unsur-Unsur Fungsional Dari Suatu Sistem
Penyediaan Air Kota...21
Gambar 2.2 Aliran Steady dan Seragam...30
Gambar 2.3 Pipa yang Dihubungkan Seri...31
Gambar 2.4 Pipa yang Dihubungkan Secara Parallel...32
Gambar 2.5 Contoh Suatu Sistem Jaringan Pipa...34
Gambar 2.6 Memasukkan Data Umum Pada Node...37
Gambar 2.7 Memasukkan Nilai Kebutuhan Air Pada Node...38
Gambar 2.8 Hubungan Antar Komponen Fisik Dalam ALEID X 2004...39
Gambar 2.9 Properties Editor untuk input data pada Junction...41
Gambar 2.10 Input Data Umum Pada Reservoir...42
Gambar 2.11 Properties Editor Untuk Input Data Pada Reservoir...43
Gambar 2.12 Properties Editor Untuk Input Data Pada Pipa...44
Gambar 2.13 Input Data Umum Pada Reservoir...47
Gambar 2.14 Propertis Editor Untuk Input Data Pada Pompa...48
Gambar 2.15 Propertis Editor Untuk Input Data Pada Katup...49
Gambar 4.1 Peta Kecamatan Lubuk Pakam...70
Gambar 5.1 Skema Jaringan Pipa Dalam Bentuk Autocad...85
Gambar 5.2 Skema Jaringan Pipa Utama Dalam Bentuk Autocad...86
Gambar 5.3 Skema Jaringan Pipa Utama Dalam Bentuk ALEID X 2004...87
Gambar 5.4 Memasukkan Nilai Faktor Pengali Perjam...93
Gambar 5.5 Memasukkan Nilai Faktor Pengali Perhari...94
Gambar 5.6 Pipa PVC 6’’ (inchi)...95
Gambar 5.7 Gate Valve (Diameter 250 mm)...96
Gambar 5.8 Pompa Distribusi...97
Gambar 5.9 Reservoir...98
Gambar 5.10 Peta Wilayah 4...99
Gambar 5.11 Peta Wilayah 4 Dalam Bentuk ALEID X 2004...99
Gambar 5.12 Nilai Tekanan Pada Skema Jaringan Pemipaan (Eksisting)...102
Gambar 5.13 Nilai Tekanan Pada Skema Jaringan Pemipaan (Evaluasi)...103
Gambar 5.14 Skema Jaringan Pada Wilayah 2...106
Gambar 5.15 Skema Jaringan Pada Wilayah 5...108
Gambar 5.16 Sampel Loop Pada Wilayah 2...109
Gambar 5.18 Loop Pada Wilayah 5...112
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Unsur-Unsur Fungsional Dari Sistem Penyediaan Air Minum...21
Tabel 2.2 Penggunaan Air Rata-Rata Untuk Rumah Tangga...25
Tabel 2.3 Rata-Rata Kebutuhan Air Per Orang Per Hari (soufyan moh.
Noerbambang & takeo morimura, 2005)...26
Tabel 2.4 Koefisien Kekasaran Untuk Berbagai Jenis Pipa...46
Tabel 2.5 Penggunaan Pattern Demand Pada ALEID X 2004...52
Tabel 4.1 Pembagian Wilayah Distribusi PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang...66
Tabel 4.2 Luas Wilayah (Km2) dan Penggunaan Lahan (Hektar)...70
Tabel 4.3 Luas Desa/Kelurahan, Jumlah Penduduk dan Kepadatan Penduduk Per Km2 di Kecamatan Lubuk Pakam...72
Tabel 4.4 Penduduk Menurut Jenis Kelamin dan Kepadatan Penduduk di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang...72 Tabel 4.5 Mata Pencaharian Penduduk di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli
Serdang...73 Tabel 4.6 Skala Industri Penduduk di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli
Serdang...74
Tabel 4.7 Tenaga Kerja Skala Industri di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang...75 Tabel 4.8 Sarana Jalan di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang...76
Tabel 4.9 Jenis Kendaraan Angkutan di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang...77
Tabel 4.10 Bangunan Rumah Penduduk Menurut Tipe dan Jenis Perumahan di Kecamatan Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang...78
Tabel 5.1 Pembagian Wilayah dan Jumlah Pelanggan PDAM Tirtanadi Cabang Deli Serdang...79
Tabel 5.2 Pemakaian Air Per Wilayah...82
Tabel 5.3 Total Pemakaian Air Perjam...89
Tabel 5.4 Selisih Pemakaian Air Perjam Selama 24 Jam...90
Tabel 5.5 Nilai Faktor Pengali Selama 24 Jam...92
Tabel 5.6 Nilai Faktor Pengali Selama Seminggu...93
Tabel 5.7 Hasil Debit yang Mengalir Pada Pipa (EPANET)...107
Tabel 5.8 Hasil Debit Yang Mengalir Pada Pipa (EPANET)...108
Tabel 5.9 Hasil Debit Yang Mengalir Pada Pipa (Hardy Cross)...111
Tabel 5.10 Hasil Debit Yang Mengalir Pada Pipa (Hardy Cross)...114
Tabel 5.11 Selisih Antara ALEID X 2004 Dan EPANET. ...115
Tabel 5.12 Selisih Antara ALEID X 2004 Dan Hardy Cross. ...116
Tabel 5.13 Selisih Antara EPANET Dan Hardy Cross. ...116
Tabel 5.14 Hasil Evaluasi Diameter Pipa...121
DAFTAR SIMBOL
Q = Debit/laju aliran dalam pipa (m3/dtk)
A = luas penampang aliran (m2)
V = kecepatan aliran (m/s)
hf = kerugian gesekan dalam pipa (m)
L = panjang pipa (m)
C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams
d = diameter dalam pipa (m)
g = percepatan gravitasi (m2/s)
k = koefisien kerugian (dari lampiran koefisien minor losses peralatan pipa)
n = Koefisien kekasaran Manning
f = Faktor Gesekan A = Luas penampang (m2) γ 1 2 P P −
= perbedaan head tekanan (m)
γ = Berat jenis air (9810 N/ m3)
Z2 – Z1 = perbedaan head statis (m)
Re = Bilangan Reynold
V1 = Kecepatan pada titik awal (m/s)
