PERMODELAN SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI AIR MINUM

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
[email protected] dan [email protected]
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.
Key Words : Drinking Water Distribution System, Modeling, EPANET 2.0
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
No
Bulan
(2009)
1
2
3
4
5
6
Januari
Februari
Maret
April
Mei
Juni
Debit rata-rata (L/dtk)
Pipa Ø150mm
10.68
13
18.33
18.8
21.1
22.64
Pipa Ø300mm
37.38
32.75
35.88
30.99
31.7
30.2
Rata-rata
Total
48.06
45.75
54.21
49.79
52.8
52.84
50.575
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
No
Bulan
(2009)
1
2
3
4
5
6
Januari
Februari
Maret
April
Mei
Juni
rata-rata
•
Debit rata-rata
(L/dtk)
43.13
47.2
54.58
51.27
53.45
49.72
49.89166667
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
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 1. Peta Wilayah Majasem
Gambar 2. Jaringan perpipaan distribusi Majasem dalam software EPANET 2.0
Gambar 3. Running simulation pada peak hour (06:00 AM)
•
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 masingmasing 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,
Walsky, Thomas, M.,2006. A History of Water Distribution. ProQuest Science Journals. Pg.110