PERMODELAN SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI AIR MINUM:
STUDI KASUS DISTRIK MAJASEM,
CIREBON
Rahmat Danu Andika1 dan Idris Maxdoni Kamil2 Program Studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, Jl Ganesha 10 Bandung 40132
1
dika_70s@yahoo.com dan 2idris_kamil@yahoo.com
Abstrak : PDAM Cirebon telah beroperasi dan mendistribusikan air minum sejak tahun1958. Sistem distribusi air minum ini telah memenuhi kebutuhan air minum kota Cirebon selamapuluhan tahun kini mengalami permasalahan. Debit air mulai tidak mampu memenuhu kebutuhan air bersih yang meningkat seiring peningkatan jumlah penduduk. Dalam studi kasus jaringan distrik Majasem yang terisolasi, diketahui bahwa memang ada titik-titik dalam jaringan yang mengalami kekurangan tekanan pada jam-jam puncak sehingga menyebabkan air tidak mengalir dengan baik.pada penelitian ini digunakan software EPANET 2.0 sebagai alat permodelan sistemdistribusi. Permodelan dilakukan dengan data-data eksisting dan juga dua sekenario perencanaan. Dari permodelan yang dilakukan dapat terlihat bahwa jaringan distribusi Majasem masih mampu untuk dikembangkan mengingat pertumbuhan jumlah penduduk tak bisa dihindari. Namun secara umum ditemukan permasalahan kekurangan tekanan pada jaringan Majasem pada dua kenario pengembangan. Berdasarkan temuan yang didapat, perlu dilakukan sebuah upaya preventif untuk mengatasi permasalahan tekanan di waktu yang akan datang. Kata Kunci : Sistem Distribusi Air Minum, Permodelan, EPANET 2.0
Abstract : PDAM Cirebon has operated and distributed drinking water since the year 1958. This drinking water distribution system has fulfilled the clean water needs of Cirebon city for decades, but is now facing some issues. The debit of water slowly began to fail to fulfill the demand of clean water that increases proportionally with the increasing of population. Case study of the isolated piping network of Majasem district shows that there are points in the network that experiences inadequacy of pressure on peak hours, causing the water to run poorly. On this research, software EPANET 2.0 is used as tool to model the distribution system. Modeling is held using existing data and also a planning scenario. The performed modeling show that the distribution network of Majasem can be developed furthermore, considering the growth of population is unavoidable. Even so, generally it shows that the current existing debit will not suffice to serve the demand on both planning scenarios. Results suggest that there needs to be efforts to increase the debit of raw water, or a design of periodic shifting distribution for Majasem district.
PENDAHULUAN
Air sebagai kebutuhan dasar manusia memiliki peranan penting dalam menunjang kehidupan manusia. Ketersediaan air minum adalah harga mutlak yang harus dipenuhi. Dewasa ini, ketersediaan air minum untuk kebutuhan manusia mengalami berbagai kendala dari mulai permasalahan kualitas air, kuantitas dan kontinuitas air minum. Walaupun seperti kita ketahui bahwa sudah banyak kemajuan dan pengembangan teknologi dan ilmu pengetahuan yang membuat sistem disstribusai air minum modern yang murah dan dapat dipercaya seperti saat ini jika kita bandingkan dengan keadaan beberapa dekade ke belakang (Walsky, 2006).
PDAM sebagai BUMN yang bergerak di bidang penyediaan air minum dituntut untuk mampu penyediakan air minum untuk memenuhi kebutuhan air minum. PDAM Cirebon -yang berdiri sejak tahun 1890- yang melayani kebutuhan air minum untuk kodya Cirebon dewasa ini mengalami berbagai permasalahan untuk mampu memenuhi kebutuhan yang ada. Kuantitas air yang dihasilkan PDAM kota Cirebon sudah tidak mampu melayani dengan optimal kebutuhan yang ada. Penyebab permasalahan ini muncul adalah meningkatnya jumlah pelanggan seiring peningkatan jumlah penduduk dan perkembangan wilayah.
Distrik Majasem, Cirebon, memiliki jaringan pipa dirtribusi yang terisolasi. Reservoar Kepompongan yang dibangun pada tahun 1999 dikhususkan melayani kebutuhan untuk daerah Majasem ini. Pada tahun 2005 mulai muncul permasalahan ketersediaan air minum di daerah ini. Hal ini dikarenakan sumber air baku menurun debitnya dan juga pesatnya penambahan jumlah pelanggan. PDAM kota Cirebon dengan jumlah pelanggannya yang mencapai ±5000 sambungan, hingga saat ini masih belum menemukan solusi yang tepat untuk mengatasi permasalahan ini. Sejauh ini, upaya yang dilakukan pada reservoir Pompongan hanyalah dengan hanya membuka separuh pintu keluar air agar reservoir tidak mengalami kekosongan.
EPANET 2.0 adalah sebuah software yang dapat mensimulasikan sistem distribusi air minum pada wilayah tertentu. EPANET 2.0 memodelkan sistem distribusi air sebagai kumpulan node yang dihubungkan oleh link. Link yang dimaksud disini adalah pipa, pompa, dan valve. Dengan menggunakan EPANET 2.0, dapat terlihat secara menyeluruh gambaran aliran air yang terjadi pada perpipaan distribusi pada waktu yang kontinu. Sehingga dengan demikian bisa dilakukan sebuah evaluasi yang komprehensif terhadap sistem perpipaan distribusi. Untuk bisa menjalankan simulasi dengan software EPANET 2.0 diperlukan data-data pendukung seperti : Peta jaringan, letak-letak aksesoris, diameter dan panjang pipa, elevasi peta jaringan jenis-jenis valve, dan kebutuhan debit pada tiap node.
METODOLOGI
Studi Sistem Distribusi Eksisting
Pada pembuatan Tugas Akhir ini, studi kasus yang digunakan dalam melakukan permodelan adalah jaringan distribusi kecamatan Majasem, Cirebon yang terisolasi dari jaringan kota. Jaringan khusus ini baru dikembangkan pada tahun 1999 semenjak dibangunnya reservoir Kempompongan. Secara umum jaringan perpipaan distribusi majasem memiliki kontur yang
cukup baik untuk pengaliran secara gravitasi sehingga dapat menghemat biaya dan juga memudahkan dalam melakukan simulasi EPANET 2.0.
Pengumpulan Data Primer
Data-data primer yang digunakan pada pelaksanaan Tugas Akhir ini seperti tekanan di node, debit yang keluar dari reservoir, panjang pipa dalam sistem, elevasi node, diameter pipa, jenis valve, dan data-data lain yang dibutuhkan untuk melakukan simulasi menggunakan EPANET 2.0 didapat langsung dari bagian teknis dan bagian distribusi PDAM Cirebon.
Pengumpulan Data Sekunder
Sama halnya dengan data-data primer, data-data sekunder seperti : tata guna lahan, curah hujan , topografi, produksi air minum, kependudukan, dan jumlah pelangan, sebagian besar juga didapatkan dari kantor PDAM Cirebon. Selain itu, data-data sekunder juga didapat dari berbagai literatur, jurnal dan hasil diskusi dengan pembimbing maupun staf PDAM Cirebon sendiri. Inventarisasi Permasalahan
Tugas akhir ini disusun juga atas dasar adanya permasalahan eksisting di daerah studi. Inventarisasi permasalahan eksisting dilakukan dengan wawancara dan diskusi dengan Kepala Bagian Teknis dan Distrisbusi PDAM Cirebon. Ditemukan bahwa permasalah utama pada daerah studi adalah kuantitas air minum yang tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan pelanggan secara kontinu. Hal ini disebabkan oleh jumlah debit air baku yang menuruna akibat kondisi hidrologi yang berubah dan juga peningkatan jumlah pelanggan yang pesat serta kebocoran aliran. Untuk mengatasi hal itu PDAM Cirebon belum memiliki sebuah model untuk menggambarkan kondisi eksisting untuk bisa melakukan usaha perbaikan yang tepat sasaran. PDAM Cirebon membutuhkan sebuah model yang dapat menggambarkan kondisi jaringan eksisting sehingga dapat melakukan pengaturan aliran yang komprehensif. Karena selama ini sistem “buka-tutup” yang dilakukan masih berdasarkan permintaan pelanggan (pragmatis). Simulasi EPANET 2.0
Simulasi dilakukan menggunakan software EPANET 2.0 untuk memodelkan keadaan eksisting aliran perpipaan distribusi kecamatan Majasem, Cirebon. Dari simulasi ini dapat diketahui ragam aliran yang terjadi, tekanan dalam pipa, kecepatan aliran, tekanan pada node, head, dan debit aliran secara kontinu.
HASIL dan PEMBAHASAN
• Fluktuasi Debit Inlet Reservoir Kempompongan
Fluktuasi debit input akan mempengaruhi permodelan sehingga perlu dicari nilai yang paling mewakili keadaan di lapangan. Data nilai debit yang diperoleh mulai dari bulan januari 2009 sampai juni 2009, seperti yang ditampilkan tabel 1, akan dirata-ratakan untuk menetapkan nilai yang akan digunakan dalam simulasi EPANET 2.0. selain itu,
nilai maksimum dan minimum juga akan dipergunakan untuk melihat dua kondisi tersebut dalam simulasi
Tabel 1 Data bulanan debit Inlet Reservoir Kepompongan
Dari tabel 1 didapat debit rata-rata inlet reservoir Kepompongan yang akan digunakan untuk melayani kebutuhan Majasem. Diketahui juga debit maksimun dan minimum pada rentang data yaitu 54,21 L/s (max) dan 45,75 L/s (min).
• Fluktuasi Debit Outlet Reservoir Kepompongan
Nilai debit outlet menggambarkan air yang dialirkan ke dalam sistem. Nilai ini, seperti yang terlihat pada tabel 2, dapat menjadi acuan evaluasi sistem dstribusi karena akan menjadi pembanding nilai inflow yang akan muncul pada simulasi EPANET 2.0.
Tabel 2 Data Bulanan Debit Outlet Reservoik Kepompongan
• Konsumsi Air minum Majasem
Dalam mempersiapkan simulasi, perlu diketahui jumlah debit air minum yang dikonsumsi pelanggan. Data ini didapat dengan mengolah data dari meter air tiap
No Bulan (2009)
Debit rata-rata (L/dtk)
Pipa Ø150mm Pipa Ø300mm Total
1 Januari 10.68 37.38 48.06 2 Februari 13 32.75 45.75 3 Maret 18.33 35.88 54.21 4 April 18.8 30.99 49.79 5 Mei 21.1 31.7 52.8 6 Juni 22.64 30.2 52.84 Rata-rata 50.575 No Bulan (2009) Debit rata-rata (L/dtk) 1 Januari 43.13 2 Februari 47.2 3 Maret 54.58 4 April 51.27 5 Mei 53.45 6 Juni 49.72 rata-rata 49.89166667
pelanggan pada jaringan ini untuk kemudian dijumlahkan menjadi sebuah nilai konsumsi air jaringan distribusi Majasem.
Berdasarkan data yang didapat dari hasil pengukuran bulan Mei 1997,diketahui bahwa rata-rata pemakaian air besih total untuk jaringan distribusi Majasem adalah sebesar 42.282 L/s. Angka ini akan dipergunakan dalam simulasi EPANET 2.0 karena diasumsikan tidak banyak perubahan konsumsi sejak saat itu. Penambahan pelanggan yang tercatat sejak saat itu untuk jaringan majasem akan diasumsikan nol.
• Penggambaran Jaringan Distribusi menggunakan Software EPANET 2.0
Gambar peta jaringan distribusi pipa air minum di distrik Majasem digambar kembali kedalam software EPANET 2.0 dengan memasukkan input-input yang diminta seperti tampak pada gambar 1,2 dan 3. Jumlah Input junction, pipes, dan reservoir dapat diketahui sebagai berikut :
1. Number of Junctions 109 2. Number of Reservoirs 1 3. Number of Pipes 118
Gambar 2. Jaringan perpipaan distribusi Majasem dalam software EPANET 2.0
• Skenario-skenario pada simulasi dengan software EPANET 2.0 Skenario pertama
Menggambarkan simulasi jaringan eksisting. Simulasi ini menggunakan data-data yang didapat dari PDAM Cirebon sehingga akan menggambarkan keadaan distribusi air minum dalam jaringan perpipaan di distrik Majasem saat ini.
Skenario kedua
Menggambarkan simulasi jaringan 5 tahun ke depan dengan penyesuaian kebutuhan air minum masyarakat. Pada scenario ini daiasumsikan konsumsi air minum meningkat 30% dari sebenlumnya. Sehingga base demand di tiap node akan dikalikan dengan pengali 1,3. Skenario ketiga
Dengan peningkatan konsumsi air minum diasumsikan sama dengan scenario sebelumnya, scenario ketiga ini direncanakan dengan pengembangan jaringan pada dua daerah pengembangan didalam distrik Majasem. Namun pada scenario ini akan dihitung jumlah kebutuhan air minum pada daerah pengembangan dengan caara menghitung jumlah rumah yang direncanakan akan dibangun pada daerah pengembangan dan menghitung konsumsi air berdasarkan jumlah rumah berdasarkan standar standar yang ada.
Dari tiga skenario diatas akan dilihat kemampuan jaringan distribusi Majasem dalam melayani kebutuhan yang ada. Selain itu, akan terlihat apakan debit reservoir dan tekanan dalam pipa dan node masih mampu melayani Majasem dengan tiga skenario diatas.
• Konsumsi Air pada ketiga skenario Skenario satu
Skenario ini meggunakan data eksisting dalam simulasi yang dilakukan. Data data kebutuhan air minum distrik Majasem yang didapat dari PDAM Cirebon digunakan untuk me-running EPANET 2.0. scenario ini bertujuan untuk menggambarkan keadaan aliran distrik majasem eksisting dan mengevaluasinya.
Skenario dua
Pada skenario ini diambil asumsi kasar peningkatan jumlah konsumsi air masyarakat. Asumsi yang diambil didasari contoh daerah lain yang melakukan perencanaan proyeksi peningkatan kebutuhan secara detail. Asumsi yang diambil adalah peningkatan kebutuhan sebesar 30% dari konsumsi awal. Peningkatan kebutuhan masyarakat bisa didasari oleh peningkatan keadaan ekonomi maupun perkembangan budaya hidup masyarakat. Selain itu, peningkatan konsumsi air minum juga bisa didasari oleh perkembangan teknologi. Misalnya, bath tub membutuhkan air lebih banyak daripada aktifitas mandi dengan cara konvensional. Angka 30% diambil dengan merata-ratakan proyeksi peningkatan kebutuhan air minum setiap 5 tahun yang diambil dari studi yang pernah ada.
Skenario tiga
Dalam menghitung konsumsi air pada scenario ini ditetapkan jumlah rumah yang direncanakan akan dibangun. Pada area meter control C, akan dibangun sebuah realestate dengan fasilitas utama 100 unit rumah permanen dan dua buah masjid. Sementara di area meter control AF akan dibangun sebuah perumahan dengan fasilitas utama 100 unit rumah semi permanen dan satu buah masjid seperti dapat dilihat pada gambar 5. Dengan menetapkan bahwa satu unit rumah permanen terdiri dari 5 kepala, dan kebutuhannya sebesar 130 L/o/hari (PPSAB Jawa Barat,1997), sementara satu unit rumah semi permanen terdiri dari 5 kepala dengan kebutuhan air 90 L/o/hari (Direktorat Biro Teknik DirJen CK dept. PU, 1984), dan masjid dengan kebutuhan 32 L/m3/hari (Direktorat Biro Teknik DirJen CK dept. PU, 1984), maka dapa dihitung kebutuhan debit yang harus dipenuhi untuk area meter control C dan AH. Dari perhitungan yang dilakukan, didapatkan bahwa debit yang harus tersedia untuk area meter control C dan AF masing-masing sebesar 0.856 L/dtk dan 0.631 L/dtk.
Gambar 5. Arsiran area meter control AF dan C (Wilayah pengembangan jaringan)
• Hasil Simulasi
Simulasi scenario pertama dengan menggunakan data eksisting yang diperoleh dapat berjalan dengan baik. Simulasi menunjukkan jaringan mampu memberikan tekanan yang cukup pada setiap jamnya selama 24 jam. Walaupun pada jam puncak tekanan yang ada mendekati minimum. Lalu simulasi dengan scenario kedua dan ketiga menghasilkan negative preassure pada jam puncak seperti diperlihatkan gambar 6. Hal ini menunjukkan bahwa simulasi tidak berjalan dengan baik. Negative pressure menggambarkan bahwa pada jam puncak akan terjadi ketiadaan air pada pipa-pipa yang mengalami negative pressure tersebut.
Gambar 6. hasil permodelan pada scenario dua
Dari gambar 6 dapat dilihat node yang mengalami negative pressure. Node yang berwarna merah menunjukkan keadaan node yang memiliki pressure dibawah nol. Keadaan ini menunjukkan bahwa sistrem jaringan perpipaan Majasem ini tidak akan mampu melayani dengan baik kebutuhan konsumennya bia mengalami peningkatan kebutuhan seperti padas scenario 2 dan 3. Dan sebagai kota strategis yang memiliki pelabuhan, bukan tidak mungkin perekonomian Cirebon akan meningkat pesat dan konsumsi air pun akan meningkat pula. Hal ini menuntut upaya preventif yang harus dilakukan oleh PDAM Cirebon untuk mengatasi permasalahan ini. Berbagai upaya seperti modifikasi jaringan, penambahan pompa, dan yang lainnya bisa menjadi alternative solusi dari permasalahan. Namun, penggantian pipa dalam modifikasi desain perlu dirancang dengan cara yang ekonomis (Park and Loganathan, 2006). Selain itu, semua aspek yang akan mempengaruhi biaya harus dipertimbangkan secara menyeluruh (Engelhardh, et al 2002)
KESIMPULAN
Beberapa kesimpulan yang didapat dalam studi ini antara lain:
1. Permodelan software EPANET 2.0 dapat digunakan untuk memodelkan jaringan distribusi air minum pada distrik Majasem, Cirebon.
2. Simulasi dengan 3 sekenario dapat memberikan beberapa kemungkinan pemecahan masalah yang ada. Permasalahan yang dimaksud adalah permasalahan kurangnya debit dan tekanan untuk memenuhi kebutuhan yang ada.
3. Simulasi pertama, yaitu simulasi yang dilakukan dengan menggunakan input data yang didapat saja adalah simulasi yang menggambarkan kondisi eksisting di jaringan Majasem saat ini. Walaupun bisa dikatakan belum begitu akurat karena masih dipergunakan beberapa asumsi kasar dalam melakukan simulasi dengan software Epanet 2.0.
4. Skenario dua dan tiga menggambarkan hasil yang kurang baik. Negative pressure terjadi. Hal ini menunjukkan bahwa ada permasalah tekana yang akan dihadapi PDAM Cirebon bila terjadi peningkatan konsumsi air minum.
5. Perlu dilakukan tindakan preventif untuk menghadapi permasalahan yang akan muncul. Modivikasi jaringan dan penambahan pompa dapat menjadi alternative sousinya.
DAFTAR PUSTAKA
Babbitt, Harold E,,M,S,, Donald, James J,, M,S,, C,E,, D,Sc,, John L, cleasby, Ph,d, 1967, Water Supply Engineering, 6th ed, New York: McGraw-Hill Book Co,
Brater-William King, Handbook of Hidraulics , Mc Graw Hill Book Co,
Chatib, Dr, Ir, Benny, M,Sc, 1994, Sistem Penyediaan Air Minum, Bandung: ITB dan PERPAMSI,
Engelhardt, M., Skpiworth, p., Savic, D.A., Cashman, A., Walters, G.A., Saul, AJ., 2002. Determining maintenance requirements of a water distribution network using Whole Life Costing. ProQuest Science Journals, pg. 152
Park, B.S.W., Loganathan, G.V., 2002. Methodology for Economical Optimal Replacement of Pipes in Water Distribution Systems : 1. Theory. Water Engineering. Vol.6 pp 539-543
Prasuhn, Alan L,, Fundamentals of Fluid Mechanics, Prentice hall Inc, New Jersey, Standar Perencanaan Perkotaan, Dept, PU,
Walsky, Thomas, M., 2001,Water Distribution Modeling, Haestad Press,
