1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Air adalah kebutuhan manusia yang sangat penting, begitu juga dengan seluruh mahluk hidup yang ada di bumi ini. Dalam pemenuhan air tersebut manusia melakukan berbagai upaya untuk mendapatkannya. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang diiringi dengan pembangunan dan laju pertumbuhan penduduk yang tinggi membuat manusia dihadapkan pada berbagai persoalan yang menuntut adanya solusi tepat, cepat, dan mudah dari persoalan-persoalan tersebut. Salah satu persoalan yang dihadapi oleh masyarakat sekarang ini sebagai dampak dari pembangunan dan laju pertumbuhan penduduk ialah kebutuhan akan air bersih, tak terkecuali dengan masyarakat Desa Langgomali yang notabene juga sangat membutuhkan keberadaan air bersih tersebut. Kebutuhan air bersih di Desa Langgomali bukan karena kurangnya sumber air, namun yang menjadi persoalan ialah pengaturan dan cara pendistribusiannya. Kebutuhan akan air bersih terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun, sehingga kapasitas debit air yang diperlukan semakin meningkat pula. Olehnya analisia terhadap debit kemungkinan terjadinya kerugian tekanan harus diperhitungkan guna memperoleh hasil maksimal dalam pendistribusian air bersih. Desa Langgomali khususnya dan kebayakan desa-desa lainnya di Kab. Kolaka menggunakan Ketinggian Head untuk mendistribusikan air bersih, yaitu
Menggunakan Metode Hardy Cross dalam Membuat Jaringan Pipa di Desa Langgomali dan dengan Menggunakan EPANET 2.0
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air adalah kebutuhan manusia yang sangat penting, begitu juga dengan
seluruh mahluk hidup yang ada di bumi ini. Dalam pemenuhan air tersebut
manusia melakukan berbagai upaya untuk mendapatkannya. Perkembangan ilmu
pengetahuan dan teknologi yang diiringi dengan pembangunan dan laju
pertumbuhan penduduk yang tinggi membuat manusia dihadapkan pada
berbagai persoalan yang menuntut adanya solusi tepat, cepat, dan mudah dari
persoalan-persoalan tersebut.
Salah satu persoalan yang dihadapi oleh masyarakat sekarang ini
sebagai dampak dari pembangunan dan laju pertumbuhan penduduk ialah
kebutuhan akan air bersih, tak terkecuali dengan masyarakat Desa Langgomali
yang notabene juga sangat membutuhkan keberadaan air bersih tersebut.
Kebutuhan air bersih di Desa Langgomali bukan karena kurangnya sumber
air, namun yang menjadi persoalan ialah pengaturan dan cara
pendistribusiannya.
Kebutuhan akan air bersih terus mengalami peningkatan dari tahun ke
tahun, sehingga kapasitas debit air yang diperlukan semakin meningkat pula.
Olehnya analisia terhadap debit kemungkinan terjadinya kerugian tekanan harus
diperhitungkan guna memperoleh hasil maksimal dalam pendistribusian air
bersih. Desa Langgomali khususnya dan kebayakan desa-desa lainnya di Kab.
Kolaka menggunakan Ketinggian Head untuk mendistribusikan air bersih, yaitu
2
dengan membuat bak besar di tempat yang tinggi sehingga tidak perlu lagi
menggunakan pompa. Namun justru dengan tidak digunakannya pompa inilah
maka resiko akan kerugian head pada saluran air bersih ini menjadi lebih besar.
Bentuk-bentuk kerugian energi dapat dijumpai pada aliran dalam pipa.
Kerugian-kerugian tersebut diakibatkan oleh adanya gesekan dengan
dinding, perubahan luas penampang, sambungan, katup-katup, belokan pipa
dan kerugian-kerugian khusus lainnya. Pada belokan pipa atau lengkungan,
kerugian energi aliran yang terjadi lebih besar dibandingkan dengan pipa lurus.
Dengan mengetahui kehilangan atau kerugian energi dalam suatu sistem
atau instalasi perpipaan yang memanfaatkan fluida mengalir sebagai media,
efisiensi penggunaan energi dapat ditingkatkan sehingga diperoleh
keuntungan yang maksimal. Atas dasar inilah kami tertarik untuk mengadakan
penelitian sebagai tugas akhir dengan judul: “Perancangan Sistem Distribusi
Air Bersih Menggunakan Metode Hardy Cross (Single Loop Adjustment
Algorithm) Dengan Software Simulasi Epanet 2.0“ (Studi Kasus Di Desa
Langgomali Kab. Kolaka)
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui demand total air bersih yang dibutuhkan oleh warga desa
Langgomali untuk perkiraan waktu 10 tahun mendatang.
2. Mengetahui jenis dan ukuran pipa yang akan digunakan untuk
mendistribusikan air bersih pada desa Langgomali.
3
3. Membandingkan output dari metode Hardy Cross dan software Epanet 2.0
dalam perancangan sistem distribusi air bersih.
1.3. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagi penulis : Sebagai studi mahasiswa tentang mata kuliah Sistem
Perpipaan dan Mekanika Fluida yang didapat di kampus dengan aplikasi
di lapangan.
2. Bagi akademik : Sebagai mutu pembelajaran bagi pihak-pihak yang
membutuhkan.
3. Bagi masyarakat : Sebagai masukan yang dapat digunakan untuk
merencanakan sistem distribusi air bersih di Desa Langgomali dan Daerah-
daerah lain.
1.4. Batasan Masalah
Mengingat sangat luasnya permasalahan yang bisa didapatkan dalam
penelitian ini, maka kami membatasi ruang lingkup permasalahan pada :
1. Penelitian terbatas pada sistem jaringan distribusi air bersih di Desa
Langgomali Kabupaten Kolaka.
2. Menganalisa distribusi aliran pada tiap pipa antara lain kapasitas aliran
fluida, kerugian head yang terjadi pada tiap pipa dan ukuran pipa yang akan
digunakan.
3. Menggunakan perhitungan iterasi dengan Metode Hardy Cross pada tiap
loop rangkaian aliran pipa yang dirancang.
4
4. Menggunakan Epanet 2.0 sebagai kajian pembanding terhadap metode
Hardy Cross pada tiap loop rangkaian aliran pipa.
1.5. Sistematika Penulisan
Penulisan sistematika penelitian dibuat agar dapat memudahkan
pembahasan dari tugas akhir ini. Penjelasan mengenai sistematika penulisan
ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan
Bab ini memberikan gambaran awal mengenai latar belakang
masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian,
batasan serta sistematika penulisan yang digunakan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini menguraikan konsep serta teori yang berkaitan dengan
permasalahan yang akan dibahas seperti, konsep pemodelan dan
penggunan simulasi, prosedur penyelesaian secara manual dengan
model loop, langkah-langkah dan prosedur penyelesaian dalam
epanet, dan studi-studi lain yang berkaitan dengan sistem jaringan
distribusi air.
Bab III Metodologi Penelitian
Bab ini memuat gambaran terstruktur tahap demi tahap proses
pelaksanaan penelitian yang digambarkan dalam bentuk flow chart dan
penjelasan dari tiap tahap proses penelitian.
5
Bab IV Pengolahan Data Hasil Penelitian
Bab ini akan menjelaskan dan menganalisis hasil pengolahan data,
proses penyusunan model jaringan distribusi air dengan
menggunakan software Epanet 2.0, penyelesaiaan sistem-sistem
persamaan distribusi air dan menginterpretasikannya pada sistem yang
sedang diteliti.
Bab V Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi kesimpulan yang merupakan uraian target pencapaian
dari tujuan penelitian dan juga saran-saran yang berisi masukan
bagi kelanjutan penelitian yang telah dilakukan dan masukan untuk
penelitian selanjutnya.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Gambaran Umum Lokasi
Langgomali merupakan sebuah desa yang berada di wilayah kecamatan
Wolo, kabupaten Kolaka, dan berjarak ± 60 km dari kota Kolaka, ibukota
kabupaten Kolaka. Wilayah kabupaten Kolaka mencakup jazirah daratan dan
kepulauan yang memiliki wilayah daratan seluas ± 3.283,64 km2, dan wilayah
perairan (laut) diperkirakan seluas ± 15.000 km2 dan jumlah penduduk 213.064
jiwa (Badan Pusat Statistik Kabupaten Kolaka, 2011).
Dari luas wilayah tersebut Kabupaten Kolaka dibagi dalam 12 (dua belas)
kecamatan, 102 desa dan 24 kelurahan yang mana wilayah-wilayah tersebut
turut memainkan peran vital bagi kehidupan Kabupaten/Kota Kolaka baik
sebagai pusat pemerintahan maupun pusat perekonomian.
2.2. Aspek Lingkungan
2.2.1. Fasilitas Pendidikan
Fasilitas Pendidikan yang terdapat di Desa Langgomali saat ini telah
cukup memadai mulai dari tingkat taman kanak-kanak sampai dengan
Sekolah Dasar meskipun masih berstatus swasta, datanya sebagai berikut:
Tabel 2.1 Fasilitas-fasilitas pendidikan yang ada di Desa Langgomali
No Jenis Pendidikan Jumlah Jumlah Murid Jumlah Guru 1. 2. 3.
TK SD
SMP
1 1 -
40 124
-
3 7 -
Sumber : Pemerintah Desa Langgomali (2014)
7
2.2.2. Fasilitas Kesehatan dan Peribadatan
Sarana/fasilitas kesehatan dan peribadatan yang terdapat di Desa
Langgomali saat ini telah cukup memadai. Jenis dan fasilitas di desa
Langgomali dirinci dalam tabel berikut :
Tabel 2.2 Fasilitas Kesehatan dan Peribadatan di Desa Langgomali
No Jenis Fasilitas Jumlah 1. 2. 3. 4. 5.
Masjid Musholla
Puskesmas Posyandu
Klinik
1 1 - 1 2
Sumber : Pemerintah Desa Langgomali (2014)
2.3. Sistem Infrastruktur
Sistem infrastruktur merupakan pendukung utama fungsi sistem sosial dan
ekonomi dalam kehidupan masyarakat. Sistem infrastruktur didefinisikan sebagai
fasilitas-fasilitas atau struktur-struktur dasar, peralatan-peralatan, instalasi-
instalasi yang dibangun dan yang dibutuhkan untuk berfungsinya sistem sosial
dan ekonomi masyarakat (Agustina : 2007, Bab II hal 8).
Secara lebih spesifik oleh American Public Works Association infrastruktur
didefinisikan sebagai fasilitas-fasilitas fisik yang dikembangkan oleh agen-agen
publik untuk fungsi pemerintahan dalam penyediaan air, tenaga listrik,
pembuangan limbah, transportasi dan pelayanan seimbang untuk memfasilitasi
tujuan ekonomi dan sosial. Dari definisi tersebut infrastruktur dibagi dalam 13
kategori (Agustina : 2007, Bab II hal 8).
8
Namun Tiga belas kategori dari pendapat diatas dapat lebih diperkecil
pengelompokannya yaitu :
1. Grup transportasi (jalan, jalan raya dan jembatan);
2. Grup pelayanan transportasi (transit, bandara dan pelabuhan);
3. Grup komunikasi;
4. Grup keairan (air, air buangan, sistem keairan termasuk jalan air yaitu
sungai, saluran terbuka, pipa);
5. Grup pengelolaan limbah (sistem pengelolaan limbah padat);
6. Grup bangunan;
7. Grup distribusi dan produksi energi.
2.4. Metode Perkiraan Jumlah Penduduk
Perkiraan dan pertambahan jumlah penduduk erat sekali hubungannya
dengan perencanaan suatu sistem penyediaan air bersih pada suatu daerah.
Perkembangan dan pertambahan jumlah penduduk akan menentukan
besarnya kebutuhan air bersih dimasa yang akan datang dimana hasilnya
merupakan merupakan harga pendekatan dari hasil sebenarnya.
Dalam memperkirakan jumlah penduduk pada masa yang akan datang ada
beberapa cara atau metode yang umum digunakan,diantaranya :
1. Metode Aritmetika
2. Metode Geometri
3. Metode Least-Square
9
2.4.1. Metode Aritmatika
Metode perhitungan dengan cara aritmetika didasarkan pada kenaikan
rata-rata jumlah penduduk dengan menggunakan data terakhir dan rata-rata
sebelumnya. Dengan cara ini perkembangan dan pertambahan jumlah
penduduk akan bersifat linier. Perhitungan ini menggunakan
persamaan berikut (Gustave, 2008) :
Pn = Po + en.l ……………… (1)
Dimana :
l = Po – Pt ……………… (2) t
Keterangan:
Pn = jumlah penduduk pada tahun ke n;
Po = jumlah penduduk pada tahun dasar;
n = tahun ke n;
l = laju pertumbuhan;
t = jumlah tahun
Metode ini sangat sesuai digunakan untuk daerah yang mempunyai
angka pertumbuhan penduduk yang rendah atau pada daerah - daerah
dengan derajat pertumbuhan penduduk mantap apabila jumlah dan
kepadatan penduduk menjadi maksimum.
2.4.2. Metode Geometri
Perhitungan perkembangan populasi berdasarkan pada angka
kenaikan penduduk rata – rata pertahun. Persentase pertumbuhan
10
penduduk rata - rata dapat dihitung dari data sensus tahun sebelumnya.
Persamaan yang digunakan untuk metode geometri ini adalah sebagai
berikut (Gustave, 2008):
Pn = Po (1 + r )n ……………… (3)
Keterangan:
Pn = Jumlah penduduk pada tahun ke n perencanaan (jiwa)
Po = Jumlah penduduk pada awal tahun perencanaan (jiwa)
r = Ratio angka pertumbuhan tiap tahun (%)
n = Periode tahun perencanaan
Metode ini akan menghasilkan nilai yang lebih tinggi , karenanya
presentasepertambahan sesungguhnya tidak pernah tetap, tetapi
presentase tersebut akan menurun bilamana suatu daerah mencapai
batas optimum. Sehingga metode ini sangat sesuai untuk daerah yang
mempunyai pertambahan penduduk yang tetap.
2.4.3. Metode Least-Square
Metode ini umumnya digunakan pada daerah yang tingkat
pertambahan penduduknya cukup tinggi. Perhitungan dengan metode
ini didasarkan pada data tahun- tahun sebelumnya dengan
menganggap bahwa pertambahan jumlah penduduk suatu daerah
disebabkan oleh kematian, kelahiran, dan migrasi. Persamaan untuk
metode ini adalah sebagai berikut (Gustave, 2008):
Y = a. X + b ……………… (4)
11
Keterangan :
Y = nilai variabel berdasarkan garis regresi;
X = variabel independen;
a = konstanta;
b = koefisien arah regresi linear
Pada hasil percobaan perhitungan standar deviasi akan
memperlihatkan angka yang berbeda untuk ketiga metoda proyeksi.
Angka terbesar dari hasil perhitungan proyeksi adalah yang paling
memungkinkan untuk dipilih karena angka terbesar adalah antisipasi itu
sendiri, meskipun nilai terkecil standar deviasi merupakan yang paling
realistis.
2.5. Definisi dan Persyaratan Air Bersih
Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan akan
menjadi air minum setelah dimasak terlebih dahulu. Sebagai batasannya, air
bersih adalah air yang memenuhi persyaratan bagi sistem penyediaan air minum.
Adapun persyaratan yang dimaksud adalah persyaratan dari segi kualitas air
yang meliputi kualitas fisik, kimia, biologi dan radiologis, sehingga apabila
dikonsumsi tidak menimbulkan efek samping (Ketentuan Umum Permenkes
No. 416/Menkes/PER/IX/1990. Dalam Modul Gambaran Umum Penyediaan dan
Pengolahan Air Minum Edisi Maret 2003 hal. 3 dari 41).
2.5.1. Persyaratan Kualitas
Persyaratan kualitas menggambarkan mutu dari air baku air bersih.
Dalam Modul Gambaran Umum Penyediaan dan Pengolahan Air Minum
12
Edisi Maret 2003 hal. 4-5 dinyatakan bahwa persyaratan kualitas air bersih
adalah sebagai berikut:
1. Persyaratan fisik
Secara fisik air bersih harus jernih, tidak berbau dan tidak berasa. Selain
itu juga suhu air bersih sebaiknya sama dengan suhu udara atau kurang
lebih 25°C, dan apabila terjadi perbedaan maka batas yang
diperbolehkan adalah 25°C ± 3°C.
2. Persyaratan kimiawi
Air bersih tidak boleh mengandung bahan-bahan kimia dalam jumlah
yang melampaui batas. Beberapa persyaratan kimia antara lain adalah :
pH, total solid, zat organik, CO2 agresif, kesadahan, kalsium (Ca), besi
(Fe), mangan (Mn), tembaga (Cu), seng (Zn), chlorida (Cl), nitrit,
flourida (F), serta logam berat.
3. Persyaratan Bakteriologis
Air bersih tidak boleh mengandung kuman patogen dan parasitik yang
mengganggu kesehatan. Persyaratan bakteriologis ini ditandai dengan
tidak adanya bakteri E. coli atau fecal coli dalam air.
4. Persyaratan Radioaktif
Persyaratan radioaktifitas mensyaratkan bahwa air bersih tidak boleh
mengandung zat yang menghasilkan bahan-bahan yang mengandung
radioaktif, seperti sinar alfa, beta dan gamma.
2.5.2. Persyaratan Kuantitas (Debit)
Persyaratan kuantitas dalam penyediaan air bersih adalah ditinjau dari
banyaknya air baku yang tersedia. Artinya air baku tersebut dapat
13
digunakan untuk memenuhi kebutuhan sesuai dengan kebutuhan daerah
dan jumlah penduduk yang akan dilayani. Persyaratan kuantitas juga dapat
ditinjau dari standar debit air bersih yang dialirkan ke konsumen sesuai
dengan jumlah kebutuhan air bersih. Kebutuhan air bersih masyarakat
bervariasi, tergantung pada letak geografis, kebudayaan, tingkat ekonomi,
dan skala perkotaan tempat tinggalnya.
2.6. Sistem Distribusi dan Pengaliran Air Bersih
2.6.1. Sistem Distribusi Air Bersih
Sistem distribusi adalah sistem yang langsung berhubungan dengan
konsumen, yang mempunyai fungsi pokok mendistribusikan air yang telah
memenuhi syarat ke seluruh daerah pelayanan. Sistem ini meliputi unsur
sistem perpipaan dan perlengkapannya, hidran kebakaran, tekanan
tersedia, sistem pemompaan (bila diperlukan), dan reservoir distribusi
(Agustina, 2007).
Sistem distribusi air minum terdiri atas perpipaan, katup-katup, dan
pompa yang membawa air yang telah diolah dari instalasi pengolahan
menuju pemukiman, perkantoran dan industri yang mengkonsumsiair.
Juga termasuk dalam sistem ini adalah fasilitas penampung air yang telah
diolah (reservoir distribusi), yang digunakan saat kebutuhan air lebih besar
dari suplai instalasi, meter air untuk menentukan banyak air yang
digunakan, dan keran kebakaran.
Dua hal penting yang harus diperhatikan pada sistem distribusi adalah
tersedianya jumlah air yang cukup dan tekanan yang memenuhi
14
(kontinuitas pelayanan), serta menjaga keamanan kualitas air yang berasal
dari instalasi pengolahan.
Tugas pokok sistem distribusi air bersih adalah menghantarkan air
bersih kepada para pelanggan yang akan dilayani, dengan tetap
memperhatikan faktor kualitas, kuantitas dan tekanan air sesuai dengan
perencanaan awal. Faktor yang didambakan oleh para pelanggan adalah
ketersedian air setiap waktu.
Suplai air melalui pipa induk mempunyai dua macam sistem; yaitu
(Agustina, 2007) :
Continuous System
Dalam sistem ini air minum yang disuplai ke konsumen mengalir terus
menerus selama 24 jam. Keuntungan sistem ini adalah konsumen
setiap saat dapat memperoleh air bersih dari jaringan pipa distribusi di
posisi pipa manapun. Sedang kerugiannya pemakaian air akan
cenderung akan lebih boros dan bila terjadi sedikit kebocoran saja,
maka jumlah air yang hilang akan sangat besar jumlahnya.
Intermitten System
Dalam sistem ini air bersih disuplai 2-4 jam pada pagi hari dan 2-4
jam pada sore hari. Kerugiannya adalah pelanggan air tidak bisa setiap
saat mendapatkan air dan perlu menyediakan tempat penyimpanan air
dan bila terjadi kebocoran maka air untuk fire fighter (pemadam
kebakaran) akan sulit didapat. Dimensi pipa yang digunakan akan
lebih besar karena kebutuhan air untuk 24 jam hanya disuplai dalam
beberapa jam saja. Sedang keuntungannya adalah pemborosan air
15
dapat dihindari dan juga sistem ini cocok untuk daerah dengan
sumber air yang terbatas.
2.6.2. Sistem Pengaliran Air Bersih
Untuk mendistribusikan air minum kepada konsumen dengan
kuantitas, kualitas dan tekanan yang cukup memerlukan sistem perpipaan
yang baik, reservoir, pompa dan dan peralatan yang lain. Metode dari
pendistribusian air tergantung pada kondisi topografi dari sumber air dan
posisi para konsumen berada. Menurut Howard S Peavy et.al (1985, Bab
6 hal. 324-326) sistem pengaliran yang dipakai adalah sebagai berikut;
a. Cara Gravitasi
Cara pengaliran gravitasi digunakan apabila elevasi sumber air
mempunyai perbedaan cukup besar dengan elevasi daerah pelayanan,
sehingga tekanan yang diperlukan dapat dipertahankan. Cara ini
dianggap cukup ekonomis, karena hanya memanfaatkan beda
ketinggian lokasi.
Gambar 2.1 Sistem Pengaliran Air Bersih Cara Gravitasi