PERANCANGAN SISTEM IRIGASI PERPIPAAN PADA PERKEBUNAN KURMA BARBATE ACEH BESAR MENGGUNAKAN SOFTWARE EPANET DAN DATA
DIGITAL ELEVATION MODEL
TUGAS AKHIR
Diajukan Oleh:
KHAIRUDDIN SYAH NIM. 160702064
Mahasiswa Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Sains dan Teknologi
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI AR-RANIRY
DARUSSALAM - BANDA ACEH 2022 M / 1443 H
v
ABSTRAK
Nama : Khairuddin Syah
NIM : 160702064
Program Studi : Teknik Lingkungan Fakultas Sains dan Teknologi (FST) Judul : Perancangan Sistem Irigasi Perpipaan Pada Perkebunan
Kurma Barbate Aceh Besar Menggunakan Software Epanet Dan Data Digital Elevation Model
Tanggal Sidang : 19 Juli 2022 Tebal Skripsi : 87 Halaman
Pembimbing I : Mulyadi Abdul Wahid, M.Sc Pembimbing II : Malahayati, M.T
Kata Kunci : Irigasi Perpipaan, data DEMNAS, peta topografi, software Arcgis, software Epanet, perhitungan Hardy-Cross
Irigasi menggunakan pipa adalah sebuah hal yang lumrah di temukan pada pertanian. Pada penelitian ini, sebelum perancangan pipa dilakukan terlebih dahulu pembutan peta topografi untuk mendapati titik pada setiap jalur keluarnya air pada masing-masing pipa. Data topografi diperoleh dari data DEMNAS, kemudian data tersebut diolah pada aplikasi Arcgis untuk didapatkan peta Topografi secara utuh. Dari topografi pada wilayah studi, didapati ketinggian mulai dari 295 mdpl hingga titik tertinggi yaitu 312 mdpl. Setelah itu jaringan pipa dirancang dengan menggunakan software Epanet dengan titik keluar sebanyak 115 tapping dengan tingkat layanan 100% selama waktu keluaran berdurasi 1 jam. Maka didapati asumsi perhitungan kebutuhan rata-rata tanaman sebanyak 25,9 liter/jam atau 0,99250000 liter/detik. Setelah didapati hasil rata-rata maka direncankan kebutuhan pipa dengan ukuran pipa utama 50 mm dan pipa distrubusi 12 mm. Selanjutnya dilakukan perhitungan Hardy Cross pada tiap-tiap pipa dan didapati hasil iterasi sebersar – 0,0005015656. Adapun hasil yang didapat dari metode Hardy Cross disandingkan dengan hasil output dari program epanet. Perencanaan pipa pada perkebunan kurma barbate terbilang sangat membantu petani jika rancangan tersebut dapat di aplikasikan dan akan lebih efektif.
vi
ABSTRACT
Name : Khairuddin Syah
NIM : 160702064
Study Program : Environmental Engineering Faculty of Science and Technology (FST)
Title : System Design Piping Irrigation On Plantation Aceh Besar Barbate Dates Using Software Epanet and Data Digital Elevation Model
Session Date : 19 July 2022 Thesis Thickness : 87 Pages
Supervisor I : Mulyadi Abdul Wahid, M.Sc Advisor II : Malahayati, MT
Keywords : Piping Irrigation, DEMNAS data, topographic maps, software Arcgis, Epanet software , Hardy-Cros
Irrigation using pipes is a common thing found in agriculture. In this study, before designing the pipe, a topographic map was made first to find the point at each water outlet in each pipe. Topographic data is obtained from DEMNAS data, then the data is processed in the Arcgis application to obtain a complete topographic map. From the topography of the study area, it is found that the altitude starts from 295 masl to the highest point, which is 312 masl. After that, the pipeline network was designed using Epanet software with 115 tapping exit points with a service level of 100% during the output time of 1 hour. Then it is found that the assumption of calculating the average plant requirement is 25.9 liters/hour or 0.99250000 liters/second. After finding the average results, the pipe needs are planned with a main pipe size of 50 mm and a distribution pipe of 12 mm.
Furthermore, the Hardy Cross calculation is carried out on each pipe and the iteration results of Q are found to be -0.0005015656. The results obtained from the Hardy Cross method are juxtaposed with the output results from the epanet program. Pipe planning on barbate date palm plantations is very helpful for farmers if the design can be applied and will be more effective.
vii
Kata Pengantar
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadiran ALLAH SWT. Serta shalawat dan salam semoga tercurahkan kepada Nabi Besar Muahammad SAW, dengan pertolongan dan Hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir sebagai salah satu syarat kelulusan di Prodi Teknik Lingkungan, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Ar - Raniry.
Tugas khusus dalam laporan ini di konsentrasikan pada perencanaan sistem perpipaan untuk kebutuhan penyiraman kebun kurma di Lembah Barbate Aceh Besar selama persiapan dan pelaksanaan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak oleh karena itu, penulisan tak lupa mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Eng. Nur Aida, M.Si Selaku ketua prodi Teknik Lingkungan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Ar-Raniry.
2. Ibu Husnawati Yahya, M.Sc. Selaku koordinator tugas akhir prodi Teknik Lingkungan, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Ar-Raniry.
3. Bapak Mulyadi Abdul Wahid, M.Sc. Selaku pembimbing I dan Ibu Malahayati, M.T Selaku pembimbing II tugas akhir Prodi Teknik Lingkungan, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Ar-Raniry.
4. Bapak T. Muhammad Ashari, M.Sc Selaku Penguji I dan Bapak M. Faisi Ikhwali M.Eng, Selaku Penguji II tugas akhir Prodi Teknik Lingkungan, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Ar-Raniry.
5. Bapak Dr. Muslim Adjalil M,Ba, dan Azhari, SE, M.Si. selaku pemilik kapling dan donatur dalam Perencaan sistem perpipaan
6. Ibunda Nur Asyiah S.Pd tercinta serta Keluarga saya yang selalu memberikan dukungan dan do‟a selama ini.
viii 7. M. Azhar (Alm) yang selama ini telah membantu dan mensupport dari
awal sampai akhir hidupnya dalam pengerjaan tugas akhir saya.
8. Bapak Fachrul Hadi ST yang telah memfasilitasi segala kebutuhan perkuliahan dan kegiatan dilapangan.
9. Sahabat Remaja Masjid Baitul Musyahadah yang telah membantu dalam pengambilan data di lapangan.
10. Doa semua pihak yang telah membatu dalam proses tugas akhir yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Akhir kata dalam penulis berharap ALLAH SWT, berkenaan membalas segala kebaikan dan semua pihak yang telah membantu. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi berbagai pihak khususnya bagi perkembangan ilmu pengetahuan di prodi teknik Lingkungan, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Ar-Raniry, penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih terdapat banyak kekurangan, oleh kerena itu, kritik dan saran yang membangun tetap penulis harapan untuk lebih menyempurnakan laporan ini.
Banda Aceh, 19 Juli 2022 Penulis,
Khairuddin Syah
ix
DAFTAR ISI
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii
ABSTRACT ... vii
ABSTRACT ... viii
Kata Pengantar... vix
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL... xxiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan penelitian ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Irigasi 4 2.1.1 Permasalahan Irigasi di Indonesia ... 4
2.1.2 Metode Sistem Irigasi ... 5
2.1.3 Irigasi bertekanan... 6
2.1.4 Irigasi Pipa ... 6
2.2 Pipa ... 7
2.2.1 Hal Yang Perlu Diperhatikan Pada Perancangan Pipa ... 7
2.2.2 Sambungan Pipa ... 8
2.2.3 Sistem Non Perpipaan ... 8
2.3 Sistem Perpipaan ... 8
2.3.1 Sistem Distribusi ... 9
2.4 Sistem Pemipaan Analisis ... 10
2.5 Sumber Air ... 11
2.5.1 Air Laut ... 11
2.5.2 Air Hujan ... 11
x
2.5.3. Air Permukaan ... 12
2.5.4. Air Tanah ... 12
2.6 Sistem Jaringan Analisa Hidrolika Dalam Mendistribusi Air Bersih ... 13
2.6.1 Hukum Bernoulli ... 13
2.6.2 Hukum Kontinuitas ... 14
2.6.3 Kehilangan Tekanan (Headloss) ... 14
2.6.3.1 Kehilangan Tinggi Tekan Minor (Minor Losses) ... 14
2.6.3.2 Kehilangan Tinggi Tekan Mayor (Major Losses) ... 15
2.6.4 Kapasitas Aliran ... 16
2.6.5 Tekanan ... 16
2.7 Jaringan Pipa dengan Analisa Metode Hardy Cross ... 17
2.8 Perhitungan Hidrolis Jaringan Perpipaan Distribusi... 18
2.8.1. Pengaliran Gravitasi ... 18
2.8.2. Pengaliran Pemompaan dengan Elevated Reservoir ... 19
2.9 Pengertian Pompa ... 19
2.10 Aplikasi EPANET ... 19
2.11 Pembuatan Peta ... 20
2.11.1 Peta Orthofhoto ... 20
2.11.2 Peta Topografi ... 21
2.12 Digital Elevation Model ... 23
2.12.1 DSM (Digital Surface Model), ... 24
2.12.2 DTM (Digital Terrain Model), ... 24
2.12.3 Teknik Pembuatan dan Jenis Produk DEM ... 25
2.13 Software ArcGIS ... 25
BAB III METODE PENELITIAN ... 27
3.1 Jenis dan Pendekatan Penelitian ... 27
3.2 Teknik Pengumpulan Data ... 27
3.2.1 Data pengamatan lapangan (data primer) ... 27
3.2.2 Data instansi yang terkait (data sekunder) ... 27
3.2.3 Analisa Perencanaan ... 28
xi
3.3 Waktu dan Lokasi Penelitian ... 29
3.3.1 Peta Ortophoto Lokasi Penelitian ... 30
3.4 Alat dan Bahan ... 30
3.5 Pengolahan dan Analisis Data ... 30
3.5.1. Menentukan Jumlah Tanaman kurma yang akan di aliri ... 30
3.5.2. Menentukan Elevasi Menggunakan data DEMNAS ... 31
3.5.3 Menentukan supply air yang dibutuhkan Tanaman kurma ... 31
3.5.4. Perencanaan jaringan pipa dengan menggunakan aplikasi ... 32
3.5.5. Nilai objeck yang terdapat pada penelitian ... 34
3.6 Tahapan Penelitian... 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 36
4.1 HASIL PENELITIAN ... 36
4.1.1 Letak dan Geografis Kecamatan Masjid Raya ... 36
4.1.2 Pembuatan Peta Topografi ... 36
4.1.3 Peta Topografi Lahan Kebun Kurma Barbate ... 38
4.2 Perhitungan tingkat Elevasi menggunakan Software ArcGis ... 39
4.2.1 Peta Topografi Barbate Hasil Aplikasi Arc-Gis ... 39
4.3 Perencanaan sistem Perpipaan jaringan air bersih dengan program EPANET 2.0 ... 40
4.3.1 Tahapan Perencanaan Jaringan Pipa menggunakan EPANET ... 53
4.3.1.1 Mengganti Dimensi Pada Lembar Kerja ... 53
4.3.1.2 Pengaturan Metode Analisis ... 54
4.3.1.3 Input Nilai Pada Object ... 54
4.3.1.5 Proses Ekesekusi Program ... 56
4.3.1.6 Keluaran Data ( Output ) ... 57
4.3.2 Analisa Perhitungan Dengan Metode Hardy Cross ... 60
4.3.3 Analisis Kebutuhan Air Bersih ... 60
4.3.5 Kehilangan Air... 62
4.3.6 Instalasi Pipa ... 63
4.3.7 Analisa Perhitungan Dengan Metode Hardy Cross ... 64
4.4 Perbandingan Metode Hardy Cross Dan Program Epanet 2.0 ... 71
xii 4.5 Perbandingan Efektifitas Antara Jaringan Pipa dan Konvensional . 72
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 73
5.1 Kesimpulan ... 73
5.2 Saran ... 73
DAFTAR PUSTAKA ... 74
LAMPIRAN ... 76
RIWAYAT HIDUP PENULIS ... 82
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Permukaan Bumi dan Garis Kontur ... 30
Gambar 2.2 Sifat dan Garis Kontur ... 31
Gambar 3.1 Awal Tampilan Epanet EPANET ... 44
Gambar 3.2 Gambar Jaringan Pipa ... 44
Gambar 3.3 Edit Junction/Node ... 45
Gambar 3.4 Menu dari running ... 45
Gambar 4.1 Grid indeks data DEMNAS di wilayah Aceh ... 46
Gambar 4.2 Tampilan data DEMNAS pada grid indeks yang akan diunduh ... 47
Gambar 4.3 Tampilan data DEMNAS yang dibuka melalui perangkat lunak ArcGIS ... 47
Gambar 4.4 Peta Kountur Kebun Kurma Barbate ... 48
Gambar 4.5 Tingkat elevasi di Perkebunan Kurma Barbate ... 49
Gambar 4.6 Peta Topografi Barbate Hasil Aplikasi ArcGis ... 50
Gambar 4.7 Perancangan perpipaan Perkebunan Kurma Barbate... 50
Gambar 4.8 Tampilan Map Dimension ... 53
Gambar 4.9 Tampilan Defaults ... 54
Gambar 4.1 Tampilan Properties Reservoir ... 55
Gambar 4.11 Tampilan Junction ... 55
Gambar 4.12 Tampilan pipe ... 56
Gambar 4.13 Eksekusi Perencanaan Jaringan Aplikasi EPANET 2.0 ... 57
Gambar 4.14 Eksekusi Perencanaan Jaringan Perpipan Perkebunan Kurma Barbate ... 57
Gambar 4.15 Flow Perencanaan Jaringan Perpipan Perkebunan Kurma Barbate ... 58
Gambar 4.16 Pressure Perencanaan Jaringan Perpipan Perkebunan Kurma 58
xiv Gambar 4.17 Headloss Perencanaan Jaringan Perpipan Perkebunan Kurma
Barbate ... 59
Gambar 4.18 Elevasi Perencanaan Jaringan Perpipan Perkebunan Kurma Barbate ... 59
Gambar 4.19 Perpipan Perkebunan Kurma Barbate ... 61
Gambar 4.20 Panjang Pipa ... 63
Gambar 4.21 Pembagian Loop Dan Tekanan Aliran Dalam Pipa ... 63
Gambar 5.1 Pengukuran Ketinggian Reservoir dari permukaan yang paling rendah ... 83
Gambar 5.2 Pengukuran jarak tanaman kurma ... 83
Gambar 5.3 Salah satu dari reservoir untuk distribusi air pada tanaman Kurma ... 84
Gambar 5.4 Wawancara dengan Narasumber salah satu pengiat dari terbentukanya kebun kurma barbate ... 84
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Nilai koefisien kekasaran pipa Chw (Hazen-William) ... 25
Tabel 2 Jumlah tanaman kurma sesuai usia ... 40
Tabel 3 Kebutuhuan debit air pada tamanan kurma ... 42
Tabel 4 Nilai objeck penelitian ... 44
Tabel 5 Asumsi perhitungan rata – rata kebutuhan air per Tanaman ... 60
Tabel 6 Keterangan gambar perencanaan pipa menggunakan aplikasi ... Epanet ... 62
Tabel 7 Perhitungan Loop 1 Iterasi I ... 62
Tabel 8 Perhitungan Loop 1 Iterasi II ... 65
Tabel 9 Perhitungan Loop 2 Iterasi I ... 67
Tabel 10 Perhitungan Loop 2 Iterasi II ... 68
Tabel 11 Perbandingan hf Loop 1 Loop 2 ... 69
Tabel 12 Perbandingan Q Loop 1 Loop 2 ... 70
Tabel 13 Perbadingan antara proses penyiraman Pohon Kurma ... 71
xiv
LAMPIRAN
Lampiran Network Table - Links... 75 Lampiran Junction Table - Links ... 78 Lampiran Jaringan Pipa Distribusi Pada Kebun Kurma Barbate ... 80 Lampiran Elevasi dan Headloss Jaringan Pipa Pada Kebun Kurma Barbate .. 81 Lampiran Pressure dan Flow Jaringan Pipa Pada Kebun Kurma Barbate ... 81
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan negara beriklim tropis yang mempunyai dua musim yaitu musim kemarau serta penghujan. Pada musim kemarau jumlah air yang terdapat tentu tidak sebesar seperti pada musim penghujan. Di musim kering inilah petani perlu berusaha lebih keras untuk mendapatkan air. Salah satunya yaitu dengan cara membangun saluran-saluran air yang dapat mengairi lahan pertanian. Kebun Kurma Barbate merupakan sebuah perkebunan kurma yang terletak di Desa Meurandeh Kecamatan Montasik Kabupaten Aceh Besar. Kurma dibudidayakan dilahan yang tandus, kekurangan air merupakan salah satu masalah yang dihadapi pada perkebunan kurma.
Dahulu kawasan di Lembah Barbate merupakan sebuah ekosistem hutan yang sangat lebat dengan beberpa jenis pohon yang bervarisi dengan ukuran 20 Meter ke atas. Tetapi karena aktifitas penebangan hutan secara besar-besaran di wilayah ini, maka tanah pada wilayah ini berubah menjadi asam yaitu dengan pH 4. Sementara, pohon kurma termasuk salah satu tanaman yang kuat dalam menyerap air, dan memiliki akar tunggal yang panjangnya dua kali lebih tinggi dari tinggi pohon kurma itu sendiri untuk mendukung budidaya Tanaman Kurma ini, Petani harus memastikan ketersediaan air yang cukup.
Sumber air pada Lembah Barbate terbilang sangat susah didapatkan karena terletak pada ketinggian > 300 meter diatas permukaan laut. Oleh sebab itu tananan kurma harus menerima suplay air yang banyak untuk kelangsungan hidupnya. Sebagian petani dahulu sulit untuk mendistibusikan air ke tanaman kurma oleh karena bentuk lahan yang berbukit dan sumber air yang jauh. Sumber air hanya akan di dapat apabila hujan turun dan hanya dapat menampung tidak kurang dari sekali penyiram saja, beberapa petani telah membuat embung atau
2 waduk sebagai tempat reservoir menampung air dalam jumlah sesuai dari ukuran lahan yang mereka miliki. Kendala selanjutnya ialah cara mendistribusikan air untuk tanaman kurma, penggunaan selang tidak efektif dan sangat merepotkan para petani, dikarenakan selang memiliki bobot relatif besar yang ditambah dengan bobot air yang berada di dalamnnya. Selang harus selalu dalam keadaan bertekanan selama proses penyiraman berlangsung, tetapi tekanan sepanjang selang tidak bisa dikontrol karena kedudukan selang mengikuti kontur tanah. Ini sangat tidak efektif dari segi waktu, tenaga dan jumlah air pada setiap tamanan kurma.
Penggunaaan pipa dinilai suatu cara yang lebih efektif dan efesien dalam mendistribusikan air ketanaman Kurma dari segi waktu, tenaga, dan teknologi yang digunakan. Kontur lahan elevasinya yang bervariasi memerlukan strategi dalam perancangan pengairan, air dari alur dipompa ke tangki atau tandon/torem untuk kemudian dialirkan secara gravitasi. Akibatnya air akan turun ke titik terendah dalam hal ini peneliti berusaha bagaimana cara air ini dapat terdistribusikan secara merata dengan waktu yang lebih hemat.
Penggunan pipa sebagai sistem penyiraman dinilai lebih efektif karena pipa memiliki alur yang tidak terbatas selagi sumber air masih terjaga, penelitian ini sangat menarik oleh karena itu, peneliti akan meneliti bagaimana mendesain sistem perpipaan aliran air pada setiap tanaman kurma di Lembah Barbate Aceh Besar dengan dibantu aplikasi Epanet.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana merancang sistem perpipaan untuk memenuhi kebutuhan dan pendistribusian air pada tanaman kurma di Lembah Barbate yang lebih efektif.
1.3 Tujuan penelitian
1. Mendapatkan desain jaringan pipa air penyiraman tanaman kurma di Lembah Barbate Aceh Besar.
2. Mengetahui perbandigan menggukan Pipa, Selang dan Galon air pada proses penyiraman Pohon Kurma.
3 1.4 Batasan Masalah
Ruang lingkup atau batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
Peneliti membatasi ruang lingkup penelitian ini pada kawasan Kebun Kurma di Lembah Barbate Aceh Besar pada lahan seluas 11.300 m2. Jenis penelitian dilakukan merupakan jenis experimental research ( penelitian percobaan ).
Sistem distribusi air dengan menggunakan pengaliran gravitasi merupakan sistem yang tepat, dinilai kontur yang berbukitan pada penelitian di lokasi tersebut.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Irigasi
Berdasarkan Undang-Undang Nomor 7 tahun 2004, yang dimaksud irigasi adalah usaha penyediaan, pengaturan dan pembuangan air untuk menunjang pertanian yang jenisnya meliputi irigasi permukaan, irigasi rawa, irigasi air bawah tanah, irigasi pompa dan irigasi tambak. Adapun Peraturan Pemerintah No. 23 / 1998 tentang irigasi, bahwa irigasi ialah usaha untuk penyedian dan pengaturan air untuk menunjang pertanian. Menurut PP No. 22 / 1998 irigasi juga termasuk dalam pengertian drainase, yaitu mengatur air terlebih dari media tumbuh tanaman atau petak agar tidak mengganggu pertumbuhan maupun produksi tanaman.
Dalam bidang pertanian irigasi merupakan kegiatan-kegiatan yang bertujuan untuk menyediakan air melalui sarana dan prasarana yang dapap menyalurkan air dari badan air ke tanaman yang ada dilahan pertanian selama masa pertumbuhan tanaman, untuk melakukan pengendalian lingkungan maka diperlukan adanya rekayasa irigasi sebagai langkah pengendalian kelebihan air pada tanaman yang ada dilahan pertanian, dan juga untuk Ginting (2014).
2.1.1 Permasalahan Irigasi di Indonesia
Ada banyak permasalahan yang timbul dalam usaha pembangunan fasilitas pertanian, baik faktor alam maupun manusianya. Indonesia adalah negara yang sebagian besar penduduknya bekerja pada sektor pertanian, maka pembangunan irigasi sangatlah krusial bagi bangsa ini. Adapun ulasan wacana permasalahan irigasi yang ada di Indonesia diantara nya adalah :
1. Fluktuasi Ketersediaan Jumlah Air.
Pada musim penghujan jumlah air sangat melimpah sampai harus dibuang melalui saluran drainase menuju laut. Indonesia adalah negara beriklim tropis dengan dua musim. Secara umum kebutuhan air akan meningkat drastis di
5 musim kemarau padahal jumlah air yang tersedia pada musim kering bisa dibilang sedikit. Adapun tantanganya adalah bagaimana cara menyimpan jumlah air yang berlebihan ketika musim penghujan agar bisa di distribusikan pada musim kering, maka dibutuhkan bangunan penampung air seperti bendungan, waduk, situ, embung disamping itu saluran air pun sangat diperlukan untuk mendistribusikan air ke tanaman seperti irigasi perpipaan.
2. Permasalahan Topografi.
Sifat air adalah mengalir dari dataran tinggi ke rendah. Disini terdapat masalah, jika ketersediaan sumber air tidak sinkron dengan kebutuhan. Sering kali dibutuhkan lahan perkebunan berada pada dataran yang jauh lebih tinggi dari pada sumber air. Dibutuhkan bangunan atau metode yang mampu mempertinggi muka air semacam bendungan atau reservoir. Investasi yang besar dibutuhkan untuk mengatasi persoalan ini. Masalah berikutnya adalah sumber air yang terletak sangat jauh sehingga jika didesain jaringan irigasi akan sangat mahal sekali.
3. Keadaan Tanah.
Tanah yang baik merupakan tanah yang subur buat tanaman, serta tanah wajib bisa menyimpan air dalam waktu yang relatif lama agar tidak meresap hilang kedalam bumi. Jenis tanah akan menjadi faktor penting dalam usaha pembangunan irigasi. Maka jenis tanah tertentu ada yang tak cocok untuk dijadikan wilayah pertanian.
4. Sumber Daya Manusia.
Faktor yang paling utama untuk mendapatkan keberhasilan pembangunan irigasi ialah Sumber Daya Manusia, yaitu Petani yang berkerja di lahan pertanian. Sikap petani dalam mengelola sarana dan prasarana irigasi masih minim (rasa memiliki sangatlah kurang), SDM Petani kita masih rendah, sebagian besarnya.
2.1.2 Metode Sistem Irigasi
Ada beberapa metode pada penyaluran air irigasi yaitu metode irigasi permukaan (surface irrigation) dan irigasi bertekanan (pressurized irrigation)
6 Ginting (2014). Irigasi permukaan atau surface irrigation ialah salah satu berasal metode irigasi yang pengaplikasiannya menggunakan cara memberikan air pada tumbuhan yang dilakukan dengan cara menggenangi permukaan tanah sampai saat tertentu. Untuk pengisi rongga zona perakaran tumbuhan dalam memenuhi kebutuhan air tanaman, di Indonesia metode irigasi permukaan tak jarang digunakan pada tanaman padi sawah dengan sistem basin. Terdapat tiga sistem pada metode irigasi permukaan ini diantaranya sistem basin, border, dan furrow.
(Ginting, 2014).
2.1.3 Irigasi bertekanan
Salah satu cara alternatif pada teknologi sistem irigasi, yang mempunyai nilai efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan irigasi permukaan, teknologi sistem ini dapat diterapkan di lahan-lahan kering yang mempunyai air terbatas sebagai akibatnya penghematan pada penggunaan air menurut Direktorat Pengendalian Air (2010).
2.1.4 Irigasi Pipa
Berdasarkan Banks (2012), irigasi pipa ialah salah satu metode pemberian air tanaman yang mengurangi penggunaan air berlebihan dengan cara membiarkan air mengalir secara menetes perlahan menuju ke akar tumbuhan yang bisa melalui permukaan tanah atau pun langsung ke zona perakaran. Irigasi pipa ini menyalurkan air ke tanaman melalui katup, serta pipa. Terdapat banyak keuntungan dari irigasi pipa ini anatara lain menghemat air, mengurangi limpasan dan evaporasi, mengurangi petumbuhan gulma dan bisa dirancang untuk seluruh kondisi lahan. Irigasi pipa merupakan sistem pemberian air ke tanaman menggunakan alat aplikasi (applicator, emission device) yang bisa menyuplai air dengan debit yang rendah serta pada frekuensi secara terus- menerus di zona perakaran tanaman, irigasi pipa ialah salah satu jenis dari sistem irigasi bertekanan rendah (Sapei, 2006).
Unit komponen Irigasi terdiri dari unit utama (head unit), pipa utama, pipa pembagi (manifold), pipa lateral serta alat aplikasi yang terdiri beberapa unit
7 komponen untuk dapat menyalurkan air ke tanaman berasal emitter (Ridwan, 2013). komponen-komponen irigasi meliputi :
1. Head unit atau unit utama, terdiri dari, tangki air, pompa, filter utama, dan katup pengendali.
2. Main line atau pipa utama pipa ini berfungsi buat menyalurkan air dari sumber air ke pipa pembagi. Pada umumnya pipa ini terbuat dari pipa PVC (polyvinylchlorida) yang berdiameter 75-250 mm, pipa ini dapat dipasang diatas ataupun dibawah permukaan tanah.
3. Manifol, Sub-Main atau Pipa pembagi, berfungsi untuk membagikan air yang dialirkan asal pipa utama ke pipa-pipa lateral, umumnya terbuat dari pipa PVC yang berdiameter 50-75 mm. Terdiri dari filter yang lebih halus serta pula katup pengendali.
2.2 Pipa
Pipa berfungsi untuk mengalirkan fluida dari satu tempat ke tempat lainya.
Fluida bisa berupa gas, air, ataupun Vapour yang mempunyai temperatur tertentu. Sedangkan sambungan dapat berupa sambungan penampang tetap, sambungan penampang berubah, belokan (elbow) atau sambungan bentuk T (Tee). Saringan dilengkapi dengan katup searah (foot valve) yang fungsinya mencegah aliran kembali ke lokasi awal atau tandon.
2.2.1 Hal Yang Perlu Diperhatikan Pada Perancangan Pipa
Pemilihan material sangat krusial karena menentukan reliabilitas keseluruhan sistem, faktor biaya, safeti, umur pakai Standar code mana yang sesuai untuk diaplikasikan pada sistem perpipaan yang akan dirancang.
Pemilihan standar kode yang benar akan menentukan arah perancangan secara keseluruhan, baik dari segi biaya, reliabilitas, safety designe, dan stressm analisis perhitungan dan pemilihan ketebalan pipa tidak bisa dilakukan secara sembarangan, atau hanya berdasrakan intuisi. Penting juga diketahui dengan cara bagaimana sistem perpipaan akan dikoneksikan satu sama lain, jenis sambungan dan material sambungan seperti apa yang sesuai.
Pemilihan ketebalan pipa (schedule number) sebaiknya memenuhi kriteria
8 cukup, aman, dan ketersediaan stok di pasaran. Pipa dengan schedule 10, 20, 30, mungkin akan dengan mudah didapatkan di pasaran eropa, tetapi belom tentu dapat dibeli dengan cepat dan dalam jumlah besar di pasaran Asia.
2.2.2 Sambungan Pipa
Pada jaringan pipa, dibutuhkan banyak sekali sambungan, baik sambungan antara pipa menggunakan pipa maupun sambungan-sambungan antara pipa menggunakan alat-alat yang dibutuhkan antara lain (valve) katup, instrumentasi, (nozle) nozel dan alat-alat atau sambungan buat merubah arah aliran fluida.
2.2.3 Sistem Non Perpipaan Sistem distribusi ini tidak menggunakan pipa dan unit pelayanannya
adalah Sumur Umum, Hidran Umum (HU), kendaraan tangki air (water tank/TA) serta mata air (Rosadi,2011).
2.3 Sistem Perpipaan
Sistem perpipaan meliputi semua komponen dari lokasi awal sampai dengan lokasi tujuan antara lain, saringan, kran atau katup, sambungan, nosel dan sebagainya. Untuk sistem perpipaan yang fluidanya liquid, umumnya dari lokasi awal fluida, dipasang saringan untuk menyaring kotoran agar tidak menyumbat aliran fluida. Sistem ini menggunakan pipa sebagai wahana pendistribusian air, tergantung pada keadaan topografi, lokasi asal air, beda tinggi wilayah pengaliran atau daerah layanan.
Adapun sistem pengaliran gravitasi dipergunakan apabila sumber air mempunyai elevasi yang lebih tinggi dari wilayah pelayanan, sebagai akibatnya bisa membentuk tekanan yang tinggi yang dapat mengalirkan air tanpa menggukanan pompa. Pengaliran gravitasi relatif irit karena memanfaatkan ketinggian ke daerah pelayanan (Kusuma, 2011). Untuk mendistribusikan air bersih dengan perpipaan terdapat beberapa sistem pengaliran, tergantung pada keadaan topografi, lokasi sumber air baku, beda tinggi daerah pengaliran atau daerah layanan. Sistem pengaliran tersebut antara lain :
a. Pengaliran Gravitasi
9 Pengaliran gravitasi digunakan apabila sumber air memiliki elevasi yang lebih tinggi dari pada daerah pelayanan, sehingga dapat menghasilkan tekanan yang tinggi yang dapat mengalirkan air tanpa menggukanan pompa. Pengaliran gravitasi ini cukup ekonomis karena memanfaatkan ketinggian dari sumber ke daerah pelayanan. (Kusuma, 2011).
b. Pengaliran Pemompaan dengan Elevated Reservoir
Pengaliran Pemompaan dengan elevated reservoir dilakukan untuk menampung air kedalam reservoir yang memiliki elevasi yang lebih tinggi dari daerah pelayanan. Dimana apabila air yang sudah dipompa ke reservoir aka didistribusikan dengan memanfaatkan tekanan akibat elevated reservoir yang lebih tinggi dari daerah pelayanannya (Rosadi, 2011)
c. Pengaliran Pemompaan Langsung
Distribusi air ke daerah layanan dengan mengandalkan tekanan dari pompa, yang disesuaikan dengan tinggi tekanan minimum.Rangkaian pipa dalam distribusi air bersih/minum disebut jaringan pipa. Pada dasarnya ada 2 sistem jaringan distribusi yaitu jaringan terbuka dan tertutup.
a) Jaringan Terbuka
Jaringan Terbuka adalah jaringan pipa yang tidak saling berhubungan, dimana air akan mengalir dalam satu arah dan area layan disuplai melalui satu jalur pipa utama.
b) Jaringan Tertutup
Jaringan tertutup adalah jaringan pipa yang saling berhubungan, dimana air mengalir melalui beberapa jalur pipa utama sehingga konsumen disuplay dari beberapa jalur pipa (Rosadi,2011).
2.3.1 Sistem Distribusi
Sistem distribusi air bisa dilakukan dengan cara pemompaan, gravitasi, ataupun cara kombinasi keduanya. Berikut penjelasan pengaliran sistem distribusi air (Al Layla,1980).
10 2.3.1.1 Cara Gravitasi
Apabila elevasi sumber air memiliki perbedaan relatif besar dengan elevasi daerah pelayanan, akibatnya tekanan yang diharapkan bisa dipertahankan dengan mengunakan cara gravitasi.
2.3.1.2 Cara Pemompaan
Pompa digunakan untuk meningkatkan tekanan sehingga dapat mendistribusikan air dari reservoir ke masing masing pelayanan.
2.3.1.3 Cara Gabungan
Cara gabungan, mengedepankan reservoir untuk mempertahankan tekanan yang diperlukan selama periode pemakaian puncak dan pada kondisi darurat, contohnya waktu terjadi pemadaman listrik, atau tidak adanya energi. Reservoir distribusi dipergunakan sebagai cadangan air selama periode pemakaian tinggi atau pemakaian puncak, sedangkan pompa dapat dioperasikan pada kapasitas debit rata-rata.
2.4 Sistem Pemipaan Analisis
Analisis jaringan pipa perlu dilakukan dalam pengembangan suatu jaringan distribusi maupun perencanaan suatu jaringan pipa baru. Sistem jaringan perpipaan didesan untuk membawa suatu kecepatan aliran tertentu. Ukuran pipa harus tidak melebihi dimensi yang diperlukan dan juga tekanan dalam sistem harus tercukupi. Dengan analisis jaringan pipa yang diperlukan sesuai dengan tekanan minimum yang diperbolehkan sesuai dengan tekanan minimum yang diperbolehkan agar kuantitas aliran terpenuhi.
Dalam analisis sistem jaringan pipa distribusi hal-hal yang perlu diperhatikan ialah :
1. Peta tata guna lahan, berupa peta distribusi beban, kepadatan dan batas wilayah juga pertimbangan sebagai area pelayanan (kebutuhan/beban).
2. Titik sentral pelayanan (junction points) wilayah pelayanan sektoral serta besar beban.
3. Pipa induk utama juga pipa induk sekunder merupakan kerangka induk
11 4. Pengaruhi distribusi alirannya berdasarkan debit puncak pada sistem
induk.
5. Pompa dengan debit besar agar diketahui kecepatan peredaran yang diijinkan, sehingga dapat diketahui pula diameter pendimensian pipa yang dibutuhkan.
6. Reservoir guna mempertahankan aliran distribusi, memakai prinsip kesetimbangan agar tenaga dapat kontrol.
7. Analisa tekanan ini dapat kontrol atau dilakukan dengan beberapa metode, menggunakan rangka distribusi yang telah disesuaikan.
8. Gambar berupa peta tata guna lahan, peta pembagian distribusi, peta kerangka, dan peta sistem induk lengkap yang telah diesuaikan dengan lebih jelasnya (Kusuma, 2011).
2.5 Sumber Air
Air yang berada dipermukaan bumi ini dapat berasal dari berbagai sumber.
Berdasarkan letak sumbernya, air di bagi menjadi:
1. Air laut 2. Air Hujan 3. Air permukaan 4. Air tanah 2.5.1 Air Laut
Air laut memiliki rasa asin karena mengandung garam murni (NaCl).
Kadar garam NaCl dalam air laut 3% dari jumlah total keseluruhan air laut.
Karena rasanya yang asin, untuk menjadikan air laut sebagai air minum diperlukan sebuah teknologi terapan untuk memfilter sekaligus destilasi (penyulingan) air untuk menghilangkan kadar garam yang tinggi (Alamsyah, 2007).
2.5.2 Air Hujan
Air hujan merupakan hasil proses penguapan air dipermukaan bumi akibat pemanasan oleh sinar matahari. Dalam keadaan ideal (tanpa pencemaran air), air hujan merupakan air bersih dan dapat langsung
12 dikonsumsi oleh manusia, namun pada saat penguapan berlangsung air yang menguap sudah tercemar. Selain itu, air hujan yang turun juga „tercemar‟
oleh polusi udara. Akibatnya air hujan tidak bersifat netral (pH = 7) lagi, melainkan bersifat asam. Hujan yang bersifat asam dapat menyebabkan korosi (karat) pada benda yang berbahan logam. Selain bersifat asam, air hujan cenderung bersifat sadah karena kandungan kalsium dan magnesiumnya cukup tinggi (Alamsyah, 2007).
2.5.3 Air Permukaan
Air permukaan adalah semua air yang terdapat di permukaan tanah, antara lain sumur, sungai, rawa, dan danau. Air permukaan berasal dari air hujan yang meresap dan membentuk mata air di gunung atau hutan, kemudian mengalir dipermukaan bumi dan membentuk sungai atau mengumpul di tempat cekung yang membentuk danau ataupun rawa. Pada umumnya, air permukaan tampak kotordan berwarna (tidak bening). Hal itu akibat kotoran, pasir, dan lumpur yang ikut terbawa (hanyut) oleh aliran air.
Air permukaan banyak digunakan untuk berbagai kepentingan, antara lain untuk diminum, kebutuhan rumah tangga, irigasi, pembangkit listrik, industri, dansebagainya. Agar dapat diminum air permukaan harus diolah terlebih dahulu, meliputi pengolahan fisika, kimia dan biologi (Alamsyah, 2007).
2.5.4 Air Tanah
Air tanah merupakan air yang terdapat di dalam lapisan tanah yang berasal dari airhujan yang meresap ke dalam tanah. Dalam proses peresapan air tersebut air tanah mengalami penyaringan (filtrasi) oleh lapisan-lapisan tanah, sehingga air tanah lebih jernih dibandingkan air permukaan (Alamsyah, 2007). Air Tanah terbagi atas :
a. air tanah dangkal b. air tanah dalam c. mata air
13 2.6 Sistem Jaringan Analisa Hidrolika Dalam Mendistribusi Air Bersih
2.6.1 Hukum Bernoulli
Aliran dalam pipa memiliki tiga macam energi yang bekerja didalamnya, antara lain :
1. Energi Ketinggian
h = ketinggian titik tersebut dari garis referensi yang ditinjau (m) 2. Energi Tekanan
g = percepatan gravitasi (m/det2) v = kecepatan (m/det)
3. Energi Kecepatan
= berat jenis air (kg/m3) p = tekanan (kg/m2)
Prinsip Bernoulli dikenal bahwa energi total pada sebuah penampang pipa adalah jumlah energi tekanan, energi kecepatan, dan energi ketinggian yang dapat ditulis sebagai berkut :
ETot = Energi ketinggian + Energi kecepatan + Energi Tekanan
ETot = Z + + ………2-1
Dengan :
= tinggi tekan (pascal) = tinggi energi (m/s)
Z = elevasi (m) (Putra, 2012)
14 Persamaan 2-1 diatas berdasarkan Prinsip Bernoulli bahwa energi total pada sebuah penampang pipa adalah jumlah energi tekanan, energi kecepatan, dan energi ketinggian
2.6.2 Hukum Kontinuitas
Percabangan pada pipa juga terdapat aliran yang berlaku hukum kontinuitas dimana debit yang masuk dan keluar pada suatu pipa, memiliki hasil yang sama.
Q = A . V ……… 2-2
di mana :
Q = debit yang mengalir pada suatu penampang pipa (m3/det) A = luas penampang (m2)
V = Kecepatan aliran (m/det) (Putra, 2012)
2.6.3 Kehilangan Tekanan (Headloss)
Dalam pipa Kehilangan tinggi tekanan dapat dibedakan menjadi kehilangan tinggi major losses (tekanan mayor) dan kehilangan tinggi minor losses (tekanan minor).
2.6.3.1 Kehilangan Tinggi Tekan Minor (Minor Losses)
Ada berbagai macam kehilangan tinggi tekan minor sebagai berikut:
1. Kehilangan tinggi minor karena penyempitan mendadak pada pipa 2. Kehilangan tinggi minor karena pelebaran pipa
3. Kehilangan tinggi minor karena sambungan dan katup pada pipa 4. Kehilangan tinggi minor karena belokan pada pipa
5. Kehilangan tinggi minor karena mulut pipa
Rumus kehilangan tinggi tekan akibat minor losses secara umum :
hf = S x L ………. ..… 2-3 keterangan :
15 S = Garis kemiringan energi (m)
hf = Kehilangan tinggi tekanan (m) L = Panjang pipa (m)
Pada umumnya kehilangan minor akan lebih besar bila terjadi perlambatan kecepatan aliran didalam pipa dibandingkan peningkatan kecepatan akibat adanya pemisahan aliran dari bidang batas pipa pusaran arus yang ditimbulkan nya (Putri,dkk, 2014).
2.6.3.2 Kehilangan Tinggi Tekan Mayor (Major Losses)
Adapun besarnya kehilangan tinggi tekan mayor dalam kajian ini dihitung dengan persamaan Hazen-Williams terdapat beberapa teori dan formula untuk menghitung besarnya kehilangan tinggi tekan mayor ini yaitu dari Hazen Williams, Manning, Chezy, Darcy-Weisbach, Colebrook White dan Swamme lain. Berikut perhitungan menggunakan metode Hazen Williams :
Hf =
dengan :
Q = Merupakan kapasitas aliran (m3/detik) L = Merupakan panjang pipa (m)
Chw = Sebagai koefisien kekasaran Hazen-Williams D = Merupakan diameter pipa (m)
Nilai koefisien kekasaran pipa Chw (Hazen-William) dapat dilihat pada tabel 1 berikut :
16 Tabel 1. Nilai dari koefisien kekasaran pada pipa Chw (Hazen-William)
Jenis Pipa Nilai “C” Perencanaan Baja
Besi tuang (CIP) Ductile (DCIP)
UPVC Pre-streessm (ACP)
Asbes Cement Medium DPE
High HDPE
110 110 110 120 120 120 130 130
Sumber : Nilai Koefisien kekasaran pipa pada rumusan Hazel-William
2.6.4 Kapasitas Aliran
Kapasitas aliran yang terjadi di dalam pipa dengan mengunakan persamaan Hazen-William dapat dihitung :
Q = 0,2785 . C . D2,63 . S0,54 dengan :
S = 1,85 ………2-5
Dimana :
Q = Debit aliran pada pipa (m3/detik) C = Koefisien kekasaran Hazen william D = Diameter pipa
S = Kemiringan garis energi (m) L = Merupakan panjang pipa (m)
2.6.5 Tekanan
Perhitungan Besarnya Tekanan yang terjadi dapat di Analisa:
P = …….……2-6
Diamana :
P = Tekanan (Kg/m3)
17 g = Percepatan gravitasi (N)
h = Tinggi elevasi (m) p = Masa Jenis air (Kg/m3)
2.7 Jaringan Pipa dengan Analisa Metode Hardy Cross
Jika tekanan di semua jaringan juga dihitung maka tinggi tekanan pada satu titik wajib diketahui (Triatmodjo, 2010). Dianggap bahwa karakteristik pipa serta peredaran yang masuk serta meninggalkan jaringan pipa diketahui dan akan dihitung debit di setiap elemen dari jaringan tadi. Prosedur perhitungan dengan metode Hardy Cross adalah sebagai berikut :
1. Hitung kehilangan tenaga pada tiap pipa dengan rumus : hf = K.Q2
2. Pilih pembagian debit melalui tiap-tiap pipa Q0 hingga terpenuhi syarat kontinuitas.
3. Hitung jumlah kerugian tinggi tenaga sekeliling tiap-tiap jaring, yaitu Σ hf.
4. Jika pengaliran seimbang maka Σ hf = 0.
5. Jaringan pipa dibagi menjadi sejumlah jaring tertutup sedemikian sehingga tiap pipa termasuk dalam paling sedikit satu jaring.
6. Pada tiap jaring diadakan koreksi debit ΔQ, supaya kehilangan tinggi tenaga dalam jaring seimbang. Adapun koreksinya adalah sebagai berikut: Δ Q= k Q02
|2k Q0|
7. Hitung nilai Σ |2kQ| untuk tiap jaring.
8. Dengan debit yang telah dikoreksi sebesar Q = Q0 + ΔQ, prosedur dari 1 sampai 6 diulangi hingga akhirnya ΔQ ≈ 0, dengan Q adalah debit sebenarnya, Q0 adalah debit yang dimisalkan dan ΔQ adalah debit koreksi.
Pada jaringan pipa harus dipenuhi persamaan kontinuitas dan tenaga yaitu : 1. Jumlah aljabar dari kehilangan tenaga dalam satu jaringan tertutup harus sama
dengan Σhf = 0
2. Aliran di dalam pipa harus memenuhi hukum-hukum gesekan pipa untuk aliran dalam pipa tunggal : hf = 8ƒLg𝝅2D5Q2
3. Aliran masuk ke dalam tiap-tiap titik simpul harus sama dengan aliran yang keluar. ΣQ = 0.
18 2.8 Perhitungan Hidrolis Jaringan Perpipaan Distribusi
Pada perhitungan hidrolis jaringan perpipaan distribusi, akan ditentukan dimensi dari perpipaan dan perlengkapan yang akan digunakan pada setiap alternatif. Perhitugan yang dilakukan berdasarkan pada pemakaian air pada saat jam puncak dengan dibantu dengan menggunakan program EPANET 2.0.
Program ini menggunakan aplikasi matematis dari persamaan Hazen-williams.
Data masukan yang dibutuhkan dalam perhitungan diantaranya adalah : 1. Koefisien kekasaran Hazen-Williams yang akan dipergunakan
2. Ketinggian level muka air pada reservoir distribusi yang dipergunakan 3. Diameter pipa (m) yang digunakan
4. Panjang pipa (m)
5. Debit rata-homogen (L/s) di tiap tapping 6. Elevasi ketinggian (m) buat tiap tapping
Dengan memakai data diatas, maka akibat yang diperoleh antara lain merupakan besarnya debit aliran di tiap pipa, arah peredaran, kehilangan tekanan, dan sisa tekan di tiap tapping (Kusuma, 2011).
Pada prinsip dasarnya fungsi dari perpipaan adalah mendistribusikan atau mengalirkan air bersih ke daerah-tempat yang dikehendaki menggunakan tekanan yang cukup sehingga mencapai ke lokasi yang akan pada tujuserta berfungsi membuang air kotor dari kawasan-tempat eksklusif tanpa mencemarkan bagian krusial lainnya (Dharmasetiawan, Martin 2004).
Sistem pengaliran fluida menggunakan pipa bisa dilakukan menggunakan metode gravitasi ataupun dengan sistem sirkulasi bertekanan dengan memakai alat atau zat - zat bertekanan (Dharmasetiawan, Martin 2004). Pada umumnya pipa merupakan benda yang mempunyai bentuk lubang silinder serta berlubang pada bagian tengahnya yang berguna buat menghantarkan fluida baik berupa gas ataupun cairan asal suatu tempat ke tempat yang lain.
2.8.1. Pengaliran Gravitasi
Pengaliran gravitasi ini relatif irit karena memanfaatkan ketinggian asal sumber ke daerah pelayanan (Kusuma, 2011). Pengaliran gravitasi digunakan
19 jika sumber air mempunyai elevasi yang lebih tinggi dari pada wilayah pelayanan, sehingga bisa menghasilkan tekanan yang tinggi yang bisa mengalirkan air tanpa menggukanan pompa.
2.8.2 Pengaliran Pemompaan dengan Elevated Reservoir
Jika air yang sudah dipompa ke reservoir aka didistribusikan menggunakan memanfaatkan tekanan dampak elevasi reservoir yang lebih tinggi asal wilayah pelayanannya (Rosadi, 2011). Pengaliran Pemompaan menggunakan elevated reservoir dilakukan untuk menampung air kedalam reservoir yang mempunyai elevasi yang lebih tinggi berasal daerah pelayanan.
2.9 Pengertian Pompa
Pada dasarnya fluida cair dapat mengalir berasal suatu tempat ke tempat lain secara alami karena adanya disparitas ketinggian, yaitu asal daerah yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah. Pompa adalah mesin kerja fluida yang berfungsi mengalirkan fluida cair berasal suatu kawasan ke tempat lain.
Diperlukan pompa untuk menaikan energi tekan tenaga kecepatan serta energi potensialnya supaya fluida bisa mengalir kerana adanya perbedaan tekanan.
Pada keadaan tertentu diperlukan pemindahan fluida dari kawasan yang lebih rendah ke kawasan yang lebih tinggi namun hal ini tidak bisa terjadi secara alami karena adanya gaya gravitasi.
2.10 Aplikasi EPANET
EPANET adalah sebuah program komputer yang menggambarkan simulasi hidrolis dan kecenderungan kualitas air yang mengalir pada pada jaringan pipa.
EPANET merupakan salah satu aplikasi jaringan distribusi yang dikembangkan oleh Water Supply and Water Resources Division USEPA’s National Risk Management Research Laboratory. EPANET adalah program komputer yang menggambarkan simulasi hidrolis dan kesamaan kualitas air yang mengalir di dalam jaringan pipa.
20 EPANET menjajaki peredaran air ditiap pipa, kondisi tekanan air pada tiap titik, serta konsentrasi bahan kimia yang mengalir di dalam pipa selama pada periode pengaliran. Jaringan itu sendiri terdiri dari Pipa, Node (titik koneksi pipa), pompa, katub, serta tangki air atau reservoir (Wigati, dkk, 2013).
EPANET didesain sebagai alat untuk mencapai dan mewujudkan pemahaman tentang pergerakan dan nasib analisis berbagai perangkat lunak jaringan distribusi, menjadi contoh untuk pembuatan desain, kalibrasi model hidrolis, analisis residu khlor, serta analisis pelanggan. EPANET adalah analisis hidrolisis yang didalamnya terkandung kemampuan diantara lain :
1. Perhitungan analisis kekasaran pipa menggunakan persamaan Hazen Williams, Darcy Weisbach, atau chezy manning.
2. Kemampuan analisis yang tidak terbatas di penempatan jaringan 3. Menghitung energi pompa dan biaya
4. Pemodelan terhadap kecepatan pompa yang konstan maupun variabel 5. Termasuk pula minor head losses untuk bend, fitting, dsb
6. Tersedia tangki penyimpanan pada berbagai bentuk, termasuk diameter yang bervariasi terhadap tingginya.
7. Pemodelan terhadap variasi tipe asal valve termasuk shitof, check, pressure regulating, dan flow kontrol valve.
8. Model pressure yang bergantung pada pengeluaran aliran berasal emitter (sprinkler head)
9. Memungkinkan dimasukkannya kategori kebutuhan (demand) ganda di node, masing masing menggunakan pola tersendiri bergantung pada variasi ketika 10.Dapat dioperasikan dengan sistem dasar tangki sederhana atau kontrol waktu
yang lebih kompleks (Kusuma, 2011).
2.11 Pembuatan Peta 2.11.1 Peta Orthofhoto
Orthofhoto secara geometrik ekuivalen terhadap peta garis konvensional serta peta simbol planimetrik yang pula menyajikan posisi orthografik objek secara benar. Peta Orthofhoto bisa didefinisikan sebagai foto yang menyajikan
21 ilustrasi objek di posisi orthografik yang benar. Beda primer antara Orthofhoto serta peta artinya bahwa Orthofhoto terbentuk gambar kenampakan, sedangkan peta memakai garis serta simbol yang digambarkan sinkron dengan skala buat mencerminkan kenampakan (Wolf, P. R., 1983).
Pada proses peniadaan pergeseran letak oleh relief di sembarang foto, variasi skala harus dihapus sehingga skala menjadi sama bagi seluruh foto (Wolf, P. R., 1983). Pada akhirnya taraf kebenaran Orthofhoto artinya sama dengan peta planimetrik (Hadi, B.S., 2007). Orthofhoto dapat dipergunakan menjadi peta buat melakukan pengukuran langsung atas jeda, sudut, posisi, serta wilayah tanpa melakukan koreksi bagi pergeseran letak gambar (Julzarika, A., 2009).
Orthofhoto merupakan proses rektifikasi diferensial dengan memakai alat stereo Orthofhoto. Input yang dipergunakan adalah model (foto stereo), yang sebab itu proses pembuatan dilakukan contoh demi model. Tujuan proses Orthofhoto ialah:
1. Menghilangkan kemiringan kamera.
2. Menghilangkan pergeseran relief.
3. Menyamakan skala.
Othofoto digital diperoleh malalui digital yaitu menggunakan menggunakan perangkat lunak, dimana melakukan koreksi ketinggian Digital Elevation Model (DEM). Pembuatan DEM pada software asal asal data-data yaitu titik kontrol, garis kontur dan kombinasi antara garis kontur dengan ketinggian bangunan.
Proses Orthofhoto didesain buat melengkapi atau menggantikan peta-peta garis yang konvensial. Proses Orthofhoto bisa dilakukan dengan dua cara yaitu menggunakan cara konvensional dan cara digital, disparitas antara Orthofhoto manual serta digital artinya di proses digital kita tidak mampu melihat proses restitusi secara eksklusif seperti di proses manual.
2.11.2 Peta Topografi
Peta topografi ialah peta yang memuat informasi umum tentang keadaan permukaan tanah beserta informasi ketinggiannya memakai garis kontur, yaitu garis pembatas bidang yang merupakan tempat kedudukan
22 titik-titik dengan ketinggian sama terhadap bidang surat keterangan (panduan/acuan) tertentu.
Gambar 2.1 Permukaan Bumi dan Garis Kontur
Pada gambar 1 terlihat gambar garisketinggian di peta (bidang 2 dimensi) dan di lapangan (ruang 3 dimensi). Garis ketinggian pada peta membentuk garis yang berbelok-belok dan tertutup serta merupakan rangkaian berasal titik-titik. Kegunaan berasal garis ketinggian artinya buat mengetahui berapa tingginya suatu daerah berasal atas permukaan laut.
Karakteristik Garis ketinggian dibagi menjadi:
1. Garis ketinggian yang lebih rendah selalu mengelilingi garis ketinggian yang lebih tinggi.
2. Garis ketinggian tidak akan saling berpotongan dan tidak akan bercabang.
3. Daerah yang landai garis ketinggianya berjauhan, kebalikannya di daerah yang terjal akan saling merapat. Untuk kondisi wilayah yang spesifik (kawah, mirip tebing, jurang), garis ketinggiannya digambarkan secara spesifik pula.
4. Garis ketinggian adalah punggung bukit dan selalu seperti bentuk huruf „U‟. Garis ketinggian yang kedalam, merupakan lembah dan selalu seperti bentuk huruf „V‟.
23 5. Selisih tinggi antara 2 garis ketinggianyang berurutan (interval)
adalah 1/2 dari bilangan ribuan skala, (model: 1/2000 x 50.000 = 25 meter). Kecuali Jika dinyatakan dengan ketentuan lain.
6. Garis ketinggian pembantu, menyatakan ketinggian antara dua garis ketinggian yang berurutan.
7. Rona garis-garis ketinggian di peta digambarkan dengan rona coklat.
Model 3D mempermudah pembacaan kontur pada suatu tempat diatas permukaan bumi karena langsung terlihat ketinggian dari tiap garis ketinggiannya, contoh 3D seperti pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Sifat dan Garis Kontur 2.12 Digital Elevation Model
Informasi tentang ketinggian suatu tempat (elevasi) merupakan elemen yang fundamental dari suatu data Geospatial serta digunakan hampir sebagian besar pengguna. Data Elevasi tersebut digunakan di banyak software, misalnya:
pemetaan luas genangan banjir, perencanaan wilayah, perencanaan jaringan jalan, jaringan irigasi, pembuatan peta jaringan sungai, dll. Data elevasi tadi umumnya disimpan dalam bentuk Digital Elevation contoh (DEM). DEM selanjutnya bisa diintegrasikan menggunakan data Geospasial lainya di pada GIS buat banyak sekali keperluan.
DEM sudah sering dikenal serta diaplikasikan buat riset, pendidikan, juga dunia komersial. Pada prinsipnya, DEM artinya suatu model digital yang merepresentasikan bentuk bagian atas bumi kita pada bentuk tiga dimensi (3D).
Penelitian dan publikasi tentang DEM bisa dijumpai pada poly literatur,
24 contohnya di pada: O'Callaghan and Mark (1984), Jenson and Domingue (1988), Fairfield and Leymarie (1991), Costa-Cabral and Burges (1994), Garbrecht and Martz (1997), Quinn et. al., (1991), Tarboton (1997). Definisi lain, menyatakan bahwa DEM artinya suatu arsip atau database yang menampung titik-titik ketinggian berasal suatu bagian atas (Jensen, 2007). DSM dan DTM menurut, Jensen (2007), membedakan DEM menjadi dua, antara lain sebagai berikut : 2.12.1 DSM (Digital Surface Model),
Digital Surface Model yang memuat informasi ketinggian semua fitur dipermukaan bumi menliputi: gedung-gedung, vegetasi dan fitur lainnya.
2.12.2 DTM (Digital Terrain Model),
Digital terrain model memuat informasi ketinggian permukaan tanah (bareearth surface) tanpa melibatkan fitur buatan manusia lainnya atau vegetasi.
Model perangkat lunak yang menggunakan DEM, misalnya: pemodelan wilayah peredaran Sungai, perencnaan teknik sipil, penempatan titik-titik korodinat untuk antena BTS, simulasi dan pelatihan dibidang militer, penerbangan dan perencaan tata kota, kartografi serta pembuatan peta dasar, dan pertambangan. Sepanjang dasawarsa terakhir, penelitian dan software memberikan bahwa DEM telah menyampaikan akibat yang cukup signifikan serta bisa diterima secara ilmiah. Proses pembuatan DEM biasanya dimulai berasal pembuatan peta topografi yang terproyeksi dengan baik. Selanjutnya, garis kontur, titik ketinggian serta batas wilayah perairan darat dan garis pantai dikonversi ke layer vektor digital menggunakan koordinat yang setara.
Selanjutnya, proses interpolasi menggunakan algorithma eksklusif akan menghasilkan layer raster/grid.
Beberapa model format arsip buat data DEM antara lain: USGS ASCII (.dem), ESRI GRID, ESRI BIL with HDR, Digital Terrain Elevation Data (.dted), Generic ASCII, Generic BIL, ERDAS Imagine (.img), ER-Mapper (.ers) serta GeoTIFF. DEM juga dapat dinyatakan menggunakan grid teratur, jaringan triangulasi (TIN/Triangluation Irreguler Network) serta kontur. Arsip DEM
25 akan tergantung pada skala serta interval kontur yang dijadikan menjadi asal, format file dan ketelitian spasial yang diinginkan.
2.12.3 Teknik Pembuatan dan Jenis Produk DEM
Umumnya proses pembuatan DEM membutuhkan layer: kontur, datum dan jaringan sungai. Poly metode interpolasi sudah digunakan untuk proses pembuatan DEM. Poly paket software GIS atau ektension (plugin) telah dikembangkan serta bisa dimanfaatkan buat membuat dan mengolah DEM.
Isu lain dapat dibubuhi untuk membuat DEM yang lebih baik dan hal ini tergantung pada software atau cara yang dipakai dalam proses pembuatan DEM. Menurut Bossler et al., (2002) dan Jensen (2007), terdapat empat macam kategori teknologi yang digunakan buat memperoleh berita ketinggian, meliputi:
(1) Pengukuran eksklusif pada lapangan (in situ surveying), (2) Photogrammetri atau Remote sensing,
(3) IF-SAR dan (4) LIDAR.
In-situ surveying pengukuran langung di lapangan menggunakan GPS akan membentuk data titik-titik ketinggian menggunakan koordinat lokasi- nya. Selanjutnya, data tadi diimport ke dalam software GIS serta dilakukan interpolasi data untuk memilih ketinggian titik-titik lain yang tidak terukur pada daerah yang dimaksud.
2.13 Software ArcGIS
Aplikasi ini terdiri dari beberapa aplikasi antara lain Desktop GIS, Server GIS, ESRI Data, dan Mobile GIS, namun penggunaan ArcGIS Desktop lebih umum serta luas dibandingkan dengan software lainnya. ArcGIS ialah perangkat lunak (aplikasi) yang dimuntahkan oleh perusahaan geospasial ESRI (Environmental System Research Institute).
Raharjo serta Ikhsan (2015), perangkat lunak yang ada pada ArcGIS Desktop yaitu ArcMap, ialah perangkat lunak utama pada ArcGIS Desktop.
Perangkat lunak yang berfungsi buat melakukan input data, analisis, serta output
26 data spasial. dua). ArcCatalog, yaitu perangkat lunak yang berfungsi buat pengelolaan data spasial mencakup input, konversi, dan analisis data. software ini dapat dianalogikan sebagai file explorer di OS Windows. tiga). ArcScene serta ArcGlobe, yaitu perangkat lunak yang dipergunakan buat visualisasi 3D mencakup tampilan perspektif, bernavigasi, serta berinteraksi dengan data fitur 3D dan raster. disparitas asal kedua perangkat lunak ini yaitu terletak di cakupan datanya.
ArcGIS ialah perangkat yang sangat terkenal dan tangguh dalam melakukan tugas-tugas sistem berita Geografis (GIS). Keandalan ArcGIS tidak saja dalam hal menghasilkan peta, melainkan yang lebih primer ialah membantu praktisi SIG melakukan analisis, pemodelan, serta pengelolaan data spasial secara efektif serta efisien. Salah satu bentuk data yang bisa diolah dari ArcGIS adalah data DEM yang bisa menggambarkan geometri muka bumi.
ArcScene menampilkan visualisasi menggunakan cakupan lebih kecil, seperti kota kecil, daerah hutan, bendungan dll. Sedangkan ArcGlobe menampilkan visualisasi menggunakan cakupan lebih besar ArcReader, perangkat lunak ini berfungsi buat membaca proyek GIS yang sudah didesain oleh Publisher pada ArcMap. (Bauer,2004; Smith and Pain,2009) pesatnya penggunaan teknologi pengindraan jauh, terutama di setiap satelit sumber daya alam yang memiliki saluran (band) serta resolusi sensor yang tinggi, Oleh sebab itu kultur pada permukaan tanah termasuk kenampakan geomorfologi dan kenampakkan akibat gambaran menggambarkan kenampakan fisik
27
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Jenis dan Pendekatan Penelitian
Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif yaitu penelitian yang bersifat naratif serta lebih menggunakan analisis. Landasan teori dimanfaatkan menjadi pemandu agar penelitian sesuai menggunakan fakta pada lapangan.
Selain itu landasan teori ini, berguna buat memberikan gambaran umum tentang latar penelitian dan menjadi bahan pembahasan hasil penelitian
3.2 Teknik Pengumpulan Data
Data dalam penelitian ini didapatkan dari pengamatan langsung ke lapangan kawasan penelitian berlangsung dan data-data tersebut diperoleh berkaitan menggunakan tugas akhir adapun data-data yang dikumpulkan berupa data utama dan sekunder.
3.2.1 Data pengamatan lapangan (data primer)
Peneliti mengetahui kondisi Eksisting Lokasi selanjutkan mengidentifikasi debit sumber, mengetahui kondisi sumber air kemudian mendata jalur pipa yang akan dipasang.
3.2.2 Data instansi yang terkait (data sekunder)
Data statistik meliputi wilayah studi Data kondisi geografis, luas wilayah, topografi lokasi meliputi elevasi wilayah pelayanan memakai data Digital Elevation Model National (DEMNAS) dan pengukuran jalur pipa. dan uji akurasi data DEMNAS serta contoh data tinggi lainnya. Data DEMNAS, DTM dan DSM (IFSAR, TERRASAR-X dan ALOS-PALSAR) untuk daerah Sumatera (untuk wilayah lain, grafik tidak ditampilkan) mempunyai Root Mean Square Error (RMSE) masing-masing sebanyak 2.79m, 3.71m dan 3.24m dengan bias error 2.21m , -0.13m, serta -0.63m buat data, DSM, DTM dan DEMNAS.
Hasil validasi menunjukkan bahwa akurasi DEMNAS lebih baik dibandingkan
28 dengan model data tinggi yang dibentuk berasal masspoint, spotheight dan breakline (selanjutnya akan dianggap DTM).
3.2.3 Analisa Perencanaan
Melihat kebutuhan air yang dipergunakan dan untuk merencanakan sistem pengembangan jaringan air kemudian dilakukan analisa perencanaan sistem jaringan pipa distribusi air dengan perhitungan dimensi pipa serta jenis pipa dengan memakai aplikasi EPANET. Kemampuan yang dimiliki aplikasi ini yaitu pemodelan terhadap kecepatan pompa, kemampuan menganalisa di penempatan jaringan, menghitung tenaga pompa serta biaya, memungkinkan dimasukkannya kategori kebutuhan (demand) ganda pada node, contoh pressure yang bergantung di pengeluaran aliran, dan dapat dioperasikan menggunakan sistem dasar tangki serta kontrol saat yang komplek.
3.2.4 Jaringan Pipa
Metode Hardy-Cross dalam suatu jaringan pipa tertentu juga untuk menentukan nilai debit optimum pada masing-masing pipa dalam suatu jaringan pipa besarnya debit air pada masing-masing pipa. Analisis sebagian jaringan pipa distribusi pada perkebunan kurma dengan Metode Hardy-Cross menggunakan rumus Hazel-Williams dalam perhitungan konstanta hambatan pipa (k) dibatasi oleh hal-hal sebagai berikut:
1) Debit masuk (Q masuk) 2) Debit keluar (Q keluar) 3 ) Diameter pipa PVC
4 ) Koefisien Hazel-Williams (CHW)
5) Kehilangan energi yang diperhitungkan hanya kehilangan energi primer, sedangkan kehilangan energi sekunder tidak diperhitungkan.
29 3.3 Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian berlangsung pada Maret - Mei tahun 2022, berlokasi Perkebunan kurma di Lembah Barbate Kabupaten Aceh Besar (16 km dari Bandar Udara Sultan Iskandar Muda).
Peta Ortophoto lahan kebun kurma dengan area pemotretan seluas 11.300 m2. Sebagai lingkup penelitan meliputi daerah yang ditandai garis merah. Adapun lahan penelitian pemotretan menggunakan Drone Phantom 4 dengan luas area pemotretan sebesar 11 ha dan durasi 1 Flight dengan sekali ambil gambar meliputi luas area penelitian seluas 1,13 ha ( garis merah ), tanggal pemotretan 16 Februari 2022. Peta Ortophoto kebun Kurma Barbate dapat dilihat pada gambar 3.1.
30 3.3.1 Peta Ortophoto Lokasi Penelitian
Peta Ortophoto lahan kebun kurma dengan area pemotretan seluas 11.300 m2. Sebagai lingkup penelitan meliputi daerah yang ditandai garis merah dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Peta Orthophoto Lahan Kurma Barbate – Kab. Aceh Besar 3.4 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitain ini adalah :
1. Software ArcGIS untuk mendukung pembuatan peta Kontur yang di peroleh dari data DEMNAS dalam penelitian ini.
2. Software Epanet 2.0 untuk menggambarkan simulasi hidrolis dan kecenderungan kualitas air yang mengalir di dalam jaringan pipa.
Bahan yang digunakan pada penelitain ini adalah : 1. Data jumlah tanaman kurma di lapangan 3.5 Pengolahan dan Analisis Data
Data diolah dan dianalisis kemudian dilakukan pembahasan sesuai dengan studi literatur yang ada. Adapun pada penelitian ini pengolahan serta analisis data diapat antara lain :
3.5.1. Menentukan Jumlah Tanaman kurma yang akan di aliri
Pada penelitian ini, terdapat beberapa jumlah tanamanan kurma pada lahan seluas 11.300 m2 pada kapling yang akan dilakukan penelitian percobaan sebagai sarana untuk proses pembuatan irigasi menggunakan perpipaan di lembah Barbarte Aceh Besar. Untuk melihat usia tanaman kurma dapat dilihat pada tabel 2.
` Tabel 2. Jumlah jumlah tanaman kurma sesuai usia
Usia ( Bulan ) 5-12 12-18 18-24 24-32
Jumlah 32 46 12 25
Total 115 Batang Kurma
31 3.5.2. Menentukan Elevasi Menggunakan data DEMNAS
DEM Nasional dibangun dari beberapa sumber data meliputi data ALOS PALSAR (resolusi 11.25m), TERRASAR-X (resolusi 5m), dan IFSAR (resolusi 5m), dengan menambahkan data Masspoint hasil stereo- plotting. Resolusi DEMNAS adalah 0.27- arcsecond, dengan menggunakan datum vertikal EGM 2008. Berikut dapat dilihat peta citra
satelit oleh DEMNAS pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 Citra satelit oleh aplikasi DEMNAS
3.5.3 Menentukan supply air yang dibutuhkan Tanaman kurma
Kebutuhan air digunakan untuk keperluan penyiraman tanaman kurma, Besar kebutuhan dihitung rata-rata kebutuhan air per usia tanaman perhari.
Kebutuhan air tanaman perhari disesuaikan dengan usia tanaman. Berikut jumlah kebutuhan air yang di perlukan tanaman kurma dapat dilihat pada tabel 3.
32 Tabel 3. Kebutuhuan debit air pada tamana kurma
Sumber : Zakir, Pengurus pertanian kurma Barbate
3.5.4. Perencanaan jaringan pipa dengan menggunakan aplikasi
Dalam perencanaan suatu sistem distribusi membutuhkan beberapa tahapan sebelum model tersebut dapat dipakai. Perencanaan ini harus didahului beberapa tahap persiapan yang menunjang dalam pembuatan suatu model, seperti pengumpulan data, pemilihan program pemodelan, pengecekan data, kalibrasi data dan lain-lain. Adapun langkah-langkah dapat dilihat sebagai berikut:
1. Untuk memulai program Epanet terlebih dahulu buka program Epanet di Windows, setelah membuka program Epanet dan didapatkan gambar seperti terlihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Awal Tampilan Epanet EPANET Usia ( Bulan ) Jumlah Kebutuhan Air ( ) untuk
sekali penyiraman Priode Penyiraman
5-12 8- 10 Pagi dan Sore
12-18 8 - 15 Pagi dan Sore
18-24 15- 30 Sore
24-32 25 - 35 Sore
33 2. Pada program Epanet menggambar jaringan yang telah disediakan beberapa tools untuk mempermudah gambar Jaringan. Pada Epanet juga bisa menggambar jaringan. Contoh gambar jaringan pada aplikasi Epanet dapat dilihat pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Gambar Jaringan Pipa
3. Edit Junction/Node untuk Fasilitas edit node atau junction untuk memasukkan nilai demand pada tipa node maka klik dua kali pada node yang akan diedit. Kemudian akan muncul gambar seperti gambar 3.5.
Gambar 3.5 Edit Junction/Node
