4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Umum

Air Baku adalah sarana dan prasarana pengambilan dan penyedia air baku,

meliputi bangunan penampungan air, bangunan pengambilan/penyadap dan atau

bangunan sarana pembawa serta pelengkapnya.

Sistem Transmisi air bersih adalah suatu cara/metode pengendalian

pergerakan air dari sumbernya (danau, sungai, waduk, dll) hingga mencapai

bangunan pengolahan air dalam sistem transmisi. Ini dimulai dari bangunan

penyadap air baku yang akan digunakan dalam sistem penyediaan air minum dari

sumber. Air kemudian dialirkan melalui saluran terbuka atau melalui saluran

tertutup (pipa).

Sistem distribusi air bersih adalah pendistribusian atau pembagian air melalui

sistem perpipaan dari bangunan pengolahan (reservoir) ke daerah pelayanan

(konsumen). Dalam perencanaan sistem distribusi air bersih, beberapa faktor yang

harus diperhatikan antara lain daerah layanan dan jumlah penduduk yang akan

dilayani, kebutuhan air, letak topografi daerah layanan, jenis sambungan sistem,

pipa distribusi, tipe pengaliran, pola jaringan, perlengkapan sistem distribusi air

bersih, dekteksi kebocoran.

2.3 Perkembangan Penduduk

Merencanakan perkembangan penduduk disuatu kota untuk kedepannya

adalah salah satu faktor yang sangat penting, karena akan adanya keterkaitan

dengan permintaan air bersih untuk kedepannya. Kebutuhan air bersih di suatu kota

akan meningkat sesuai dengan meningkatnya jumlah penduduk dan kegiatan yang

dilakukan dari tahun ke tahun.

Perkembangan penduduk adalah salah satu faktor yang penting dalam

merencanakan kebutuhan air minum dimasa yang akan datang. Untuk mengatasi

kebutuhan air yang terus meningkat, maka perlunya antisipasi dengan

merencanakan prediksi laju pertumbuhan penduduk dan prediksi kebutuhan air

5

bersih. Metode yang digunakan untuk memproyeksikan penduduk di masa yang

akan datang adalah metode matematika ada beberapa metode proyeksi secara

matematika, yaitu:

2.3.1 Metode Proyeksi Penduduk

Proyeksi penduduk adalah suatu metode yang dipakai untuk

memperkirakan jumlah penduduk dimasa yang akan datang dengan dasar

kondisi perkembangan penduduk dari tahun ke tahun. Pendekatan (Metode)

untuk memperkirakan laju pertumbuhan penduduk ada beberapa cara.

Dimana dasar penyelesaiannya, dengan melakukan kajian terhadap data yang

ada sebelumnya, untuk memperoleh rumus-rumus proyeksi yang akan

digunakan.

Beberapa metode proyeksi yang sering digunakan untuk

memproyeksikan jumlah penduduk dalam tahun perencanaan ini antara

lain :

a. Metode Aritmatik

Persamaan yang digunakan :

𝑃𝑛 = 𝑃𝑜 + 𝑟(𝑑𝑛) …………………… (2.1)

Keterangan :

Pn = jumlah penduduk tahun ke-n

Po = jumlah penduduk tahun awal

r = rata-rata pertumbuhan penduduk pertahun

dn = kurun waktu tahun perencanaan

b. Metode Geometrik

Persamaan yang digunakan :

𝑃𝑛 = 𝑃𝑜 + (1 + 𝑟)𝑑𝑛…………………..(2.2)

Keterangan :

Pn = jumlah penduduk tahun ke-n

Po = jumlah penduduk tahun awal

r = rata-rata persentase pertambahan penduduk pertahun

dn = kurun waktu tahun perencanaan

6

c. Metode Regresi Linier (Last Square)

Metode ini digunakan jika suatu daerah mempunyai tingkat

pertumbuhan penduduk yang tetap. Rumus yang digunakan:

Y = a + bx ……………………………………… (2.3)

Dimana :

a =∑ y ∑ x2 − ∑ x ∑(xy)

n ∑ x2 − ( ∑ x)2 b =

n ∑(xy) − ∑ x ∑ y

n ∑ x2 − ( ∑ x)2

Dengan :

y = Populasi dengan tahun ke x setelah tahun dasar

(tahun ke0)

x = Tahun dihitung dari tahun dasar

a & b = Variabel data

2.4 Standard Penyediaan Air Domestik

Standard Penyediaan Air Domestik ditentukan oleh jumlah konsumen

domestik yang dapat diketahui dari data penduduk yang ada. Standard Penyediaan

Kebutuhan air domestik ini meliputi minum, mandi, masak dan lain-lain.

Kecenderungan meningkatnya kebutuhan dasar air ditentukan oleh kebiasaan pola

hidup masyarakat setempat dan didukung oleh kondisi sosial ekonomi.

Jadi, kebutuhan air domestik adalah kebutuhan air yang digunakan untuk

keperluan rumah tangga seperti :

minum dan memasak

cuci pakaian dan perabotan mandi dan kebersihan diri

menyiram tanaman dan halaman mencuci mobil dan kendaraan lain

Faktor-faktor yang mempengaruhi perkiraan besar kebutuhan air yang

digunakan untuk keperluan domestik adalah :

ketersediaan air kebiasaan hidup

perkembangan sosial ekonomi

pola dan tingkat hidup masyarakat perbedaan iklim

jumlah penduduk

7

Jenis pelayanan air memberikan pengaruh terhadap konsumsi air. Ada 2

kategori fasilitas penyediaan air minum yaitu :

a. Fasilitas perpipaan, meliputi :

Sambungan rumah dimana kran disediakan di dalam bangunan

Sambungan halaman dimana kran hanya disediakan hingga halaman

rumah saja

Sambungan umum yakni berupa kran umum atau bak air yang

digunakan bersama oleh sekelompok rumah/bangunan.

b. Fasilitas non perpipaan, meliputi sumur umum, mobil air dan mata air

Jumlah penduduk suatu kota sangat mempengaruhi kebutuhan air perorangan.

Hal tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2 1 Kriteria Perencanaan Air Bersih Berdasarkan SNI tahun 1997

No Uraian

Kategori Kota Berdasarkan Jumlah Penduduk ( Jiwa )

> 1.000.000 500.000-

1.000.000

100.000-

500.000

20.000-

100.000 < 20.000

Metro Besar Sedang Kecil Desa

1.

Konsumsi Unit

Sambungan Rumah (SR)

l/org/hari

190 170 150 130 30

2. Konsumsi Unit Hidran

Umum (HU) l/org/hri 30 30 30 30 30

3. Konsumsi Unit Non

Domestik (%) 20-30 20-30 20-30 20-30 10-20

4. Kehilangan Air (%) 20-30 20-30 20-30 20-30 20

5. Faktor Maksimum Perhari 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1

6. Faktor Pada Jam Puncak 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

7. Jumlah Jiwa Per SR 5 5 6 6 10

8. Jumlah Jiwa Per HU 100 100 100 100-200 200

9. Sisa tekan di Jaringan

Distribusi ( meter ) 10 10 10 10 10

10. Jam Operasi ( jam ) 24 24 24 24 24

11. Volume Reservoir (%) 20 20 20 20 20

8

12. SR : HU 50:50 s/d

80:20

50:50 s/d

80:20 80:20 70:30 70:30

13. Cakupan Pelayanan (%) 90 90 90 90 70

Sumber: Dirjen Cipta Karya, 1997

2.5 Standard Penyediaan Air Non Domestik

Standard Penyediaan air non domestik ditentukan oleh banyaknya konsumen

non domestik yang meliputi fasilitas seperti perkantoran, kesehatan, industri,

komersial, umum dan lainnya. Konsumsi non domestik terbagi menjadi beberapa

kategori yaitu :

Umum, meliputi : tempat ibadah, rumah sakit, sekolah, terminal,

kantor dan lain sebagainya

Komersil, meliputi : hotel, pasar, pertokoan, rumah makan dan

sebagainya

Industri, meliputi : peternakan, industri dan sebagainya

Kategori konsumsi non domestik diatas tidak meningkat karena pembagian

tersebut berdasarkan atas pertimbangan operasional lain.

Untuk memprediksi perkembangan kebutuhan air non domestik perlu

diketahui rencana pengembagan kota serta aktifitasnya. Apabila tidak diketahui,

maka prediksi dapat didasarkan pada satuan ekivalen penduduk, dimana konsumen

non domestik dapat dihitung mengikuti perkembangan Standard Penyediaan air

domestik.

2.6 Fluktuasi Kebutuhan Air

Kebutuhan air akan selalu berfluktuasi sesuai dengan kondisinya dari sumber

air yang ada maupun dari aktifitas masyarakat. Pada umumnya kebutuhan air dibagi

dalam tiga kelompok:

1. Kebutuhan harian rata-rata

Untuk kebutuhan air rata-rata yakni menyangkut pada kebutuhan domestik

maupun non domestik, yang dihitung berdasarkan kebutuhan air rata-rata per

orang per hari dihitung dari pemakaian air setiap jam selama 24 jam.

9

2. Kebutuhan pada jam puncak

Yang dimaksud kebutuhan pada jam puncak adalah pemakaian air tertinggi

dalam satu hari. Kebutuhan air pada jam puncak dihitung berdasarkan

kebutuhan air rata-rata dengan menggunakan faktor pengali sebagai berikut:

Kebutuhan jam puncak : (1,4 – 2,00 x kebutuhan air bersih)

(Dirjen Cipta Karya Departemen Pekerjaan umum 1996 : III-6)

3. Kebutuhan harian maksimum

Kebutuhan harian maksimum adalah kebutuhan dari banyaknya air dalam

satu tahun yang diambily paling besar. Kebutuhan harian maksimum dihitung

berdasarkan kebutuhan harian rata-rata dengan menggunakan faktor pengali

sebagai berikut:

Kebutuhan harian maksimum dipakai : (1,5 x kebutuhan air bersih)

(Dirjen Cipta Karya Pekerjaan Umum 1996 : III-6)

2.7 Sistem Pengaliran

Menurut Sarwoko M, (1985) dalam siahaya is mayosa 2010:16. “Untuk

mendistribusikan air bersih pada dasarnya dapat dipakai salah satu sistem diantara

tiga sistem pengaliran”, yaitu:

1. Sistem pengaliran gravitasi

Sistem ini digunakan bila elevasi sumber air baku atau pengolahan berada

jauh diatas elevasi daerah layanan dan sistem ini dapat memberikan energi

potensial yang cukup tinggi sehingga pada daerah layanan yang paling

menguntungkan karena pengoperasian dan pemeliharaannya lebih murah.

Pada sistem perencanaan ini menggunakan sistem pengaliran gravitasi.

2. Sistem pemompaan

Sistem ini digunakan bila elevasi antara sumber air atau instalasi dan daerah

pelayanan tidak dapat memberikan tekanan air yang cukup. Untuk debit dan

tekanan yang diinginkan, air akan langsung ke jaring pipa distribusi. Sistem

ini biasanya diterapkan pada daerah yang perbedaan elevasinya kecil.

10

3. Sistem pengolahan pengaliran kombinasi

Sistem ini merupakan pengaliran dimana air bersih dari sumber atau instalasi

pengolahan akan dialirkan ke jaringan dengan menggunakan pompa dan

reservoir distribusi baik dioprasikan secara berganti atau bersama-sama.

Reservoir ini berfungsi menampung air pada saat kebutuhan air minimum dan

mendistribusikannya pada sat dibutuhkan (biasanya pada saat kebutuhan air

maksimum). Tinggi reservoir yang cukup akan dapat menambah tinggi tekan.

2.7.1 Sistem Jaringan dan Perpipaan

Jaringan distribusi adalah rangkaian pipa yang berhubungan dan digunakan

untuk mengalirkan air ke konsumen. Tata letak distribusi ditentukan oleh kondisi

topografi daerah layanan dan lokasi pengolahan biasanya diklasifikasikan sebagai

berikut :

1. Sistem Cabang (branch)

Sistem ini adalah sistem jaringan perpipaan dimana pengaliran air hanya

menuju kesatu arah dan pada setiap ujung akhir daerah pelayanan terdapat titik

mati.

Gambar 2.1 Sistem Cabang

Keterangan:

1. Reservoir

2. Pipa distribusi air

3. Simpul layanan

11

Sistem ini biasanya digunakan pada daerah dengan sifat-sifat berikut:

Perkembangan kota kearah memanjang.

Sarana jaringan jalan induk saling berhubungan.

Keadaan topogrfi dengan kemiringan medan yang menuju kesatu arah.

Keuntungan sistem cabang

Sistem lebih sederhana sehingga perhitungan dimensi pipa lebih mudah.

Pemasangan lebih mudah dan sederhana.

Peralatan lebih sedikit.

Perpiaan lebih ekonomis karena menggunakan pipa lebih sedikit (pipa

distribusi hanya dipasang didaerah yang padat penduduk).

Kerugian sistem cabang :

Kemungkinan terjadinya penimbunan kotoran dan pengendapan di ujung

pipa tidak dapat dihindari, sehingga diperlukan pembersihan yang

intensial untuk mencegah timbulnya bau dan perubahan rasa.

Bila terjadi kerusakan, pengaliran air dibawahnya akan berhenti.

Kemungkinan tekanan air yang diperlukan tidak cukup bila ada

sambugan baru.

Keseimbangan sistem pengaliran kurang terjamin, terutama terjadinya

tekanan kiritis pada bagian pipa terjauh.

Suplay air akan terganggu apabila terjadi kebakaran atau kerusakan pada

salah satu bagian sistem.

2. Sistem Melingkar (Loop)

Sistem cabang adalah sistem jaringan perpipaan dimana didalam sistem ini

jaringan pipa induk distribusi saling berhubungan satu dengan yang lain

membentuk loop-loop, sehingga pada pipa induk tidak ada titik msti (dead end).

12

Gambar 2.2 Gambar Sistem Melingkar

Keterangan:

1. Reservoir

2. Pipa distribusi air

3. Simpul layanan

Pada sistem melingkar biasanya digunakan pada:

Daerah yang mempunyai jaringan jalan yang berhubungan.

Daerah yang perkembangannya kesegala arah.

Daerah dengan topografi ang relatif datar.

Keuntungan pada sistem melingkar adalah:

Alirannya tersirkulasi secara bebas, sehingga genangan atau endapan

dapat dihindari.

Keseimbangan aliran mudah dicapai.

Kerugian pada sistem melingkar adalah:

Pipa yang digunakan relatif lebih banyak.

Jaringan perpipaan lebih rumit.

Perengkapan yang digunakan akan lebih banyak.

Umumnya yang tersedia pada sistem jaringan distribusi air bersih adalah:

1. Pipa primer atau pipa induk

Pipa primer adalah pipa yang berfungsi membawa air dari instalasi

pengolahan atau reservoir distribusi, dimana mempunyai diameter yang

relatif besar.

13

2. Pipa Sekunder

Pipa sekuder adalah pipa yang disambungkan pada pipa primer, dimana

mempunyai diameter yang kurang dari atau sama dengan pipa primer

3. Pipa tersier

Pipa tersier adalah pipa yang gunanya menghubungkan langsung dari

pipa sekunder atau primer untuk melayani pipa service ke induk sangat

tidak menguntungkan, disamping dapat mengganggu lalu lintas

kendaraan.

4. Pipa Service

Pipa sevice adalah pipa yang berfungsi untuk menghubungkan kepada

pipa pengguna, pipa disambungkan langsung pada pipa sekunder atau

tersier, yang mempunyai diameter relatif lebih kecil.

2.8 Perhitungan Kebutuhan Air

Langkah awal dalam suatu perencanaan penyediaan air bersih adalah

memperkirakan jumlah kebutuhan air. Sulit untuk mendapatkan angka yang pasti

jumlah pemakaian air suatu daerah, karena banyak faktor yang mempengaruhinya.

Pendekatan yang dapat dilakukan adalah menghitung rata-rata pemakaian setiap

orang perhari, memperkirakan jumlah penduduk pada jangka waktu tertentu dan

umur rencana konstruksi.

Data masa lalu tentang suatu daerah merupakan petunjuk yang baik dalam

pemilihan suatu angka tentang penggunaan air perkapita bagi tujuan-tujuan

perencanaan. Disamping itu data-data mengenai jumlah penduduk sangat

membantu memperkirakan jumlah penduduk pada jangka waktu tertentu.

2.9 Perencanaan Teknis Unit Transmisi Air Baku

Perencanaan teknis unit transmisi harus mengoptimalkan jarak antara unit air

baku menuju unit produksi dan/atau dari unit produksi menuju reservoir/jaringan

distribusi sependek mungkin, terutama untuk sistem transimisi distribusi (pipa

transmisi dari unit produksi menuju reservoir). Hal ini terjadi karena transmisi

distribusi pada dasarnya harus dirancang untuk dapat mengalirkan debit aliran

14

untuk kebutuhan jam puncak, sedangkan pipa transmisi air baku dirancang

mengalirkan kebutuhan maksimum.

Pipa transmisi sedapat mungkin harus diletakkan sedemikian rupa dibawah

level garis hidrolis untuk menjamin aliran sebagaimana diharapkan dalam

perhitungan agar debit aliran yang dapat dicapai masih sesuai dengan yang

diharapkan. Dalam pemasangan pipa transmisi, perlu memasang angker penahan

pipa pada bagian belokan baik dalam bentuk belokan arah vertical maupun belokan

arah horizontal untuk menahan gaya yang ditimbulkan akibat tekanan internal

dalam pipa dan energi kinetik dari aliran air dalam pipa yang mengakibatkan

kerusakan pipa maupun kebocoran aliran air dalam pipa tersebut secara berlebihan.

Sistem transmisi harus menerapkan metode-metode yang mampu

mengendalikan pukulan air (water hammer) yaitu bilamana sistem aliran tertutup

dalam suatu pipa transmisi terjadi perubahan kecepatan aliran air secara tiba-tiba

yang menyebabkan pecahnya pipa transmisi atau berubahnya posisi pipa transmisi

dari posisi semula.

Sistem pipa transmisi air baku yang panjang dan berukuran diameter relatif

besar dari diameter nominal ND-600 mm sampai dengan ND-1000 mm perlu

dilengkapi dengan aksesoris dan perlengkapan pipa yang memadai.

Tabel 2.2 Kriteria Pipa Transmisi

No Uraian Notasi Kriteria

1 Debit Perencanaan Q max Kebutuhan air hari maksimum

Qmax= Fmax x Qrata-rata

2 Faktor hari maksimum F max 1,10 – 1,50

No Uraian Notasi Kriteria

3 Jenis Saluran Pipa atau saluran terbuka

4 Kecepatan aliran air dalam

pipa

a. Kecepatan minimum V min 0,3 – 0,6 m/det

b. Kecepatan maksimum

15

- Pipa PVC V max 3,0 – 4,5 m/det

- Pipa DCIP V max 6,0 m/det

5 Tekanan air dalam pipa

a. Tekanan minimum H min 1 atm

b. Tekanan maksimum

- Pipa PVC H max 6 – 8 atm

- Pipa DCIP 10 atm

- Pipa PE 100 12,4 MPa

- Pipa PE 80 9,0 MPa

6 Kecepatan Saluran Terbuka

a. Kecepatan minimum V.min 0,6 m/det

b. Kecepatan maksimum V.maks 1,5 m/det

7 Kemiringan saluran terbuka S (0,5 – 1) 0/00

8 Tinggi bebas saluran

terbuka Hw 15 cm (minimum)

9 Kemiringan tebing

terhadap dasar saluran - 45° (untuk bentuk trapesium)

Sumber: Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No.18/PRT/M/2007

2.10 Perencanaan Teknis Unit Distribusi

Perencanaan teknis pengembangan SPAM unit distribusi dapat berupa

jaringan perpipaan yang terkoneksi satu dengan lainnya membentuk jaringan

tertutup (loop), sistem jaringan distribusi bercabang (dead-end distribution system),

atau kombinasi dari kedua sistem tersebut (grade system). Bentuk jaringan pipa

distribusi ditentukan oleh kondisi topografi, lokasi reservoir, luas wilayah

pelayanan, jumlah pelanggan dan jaringan jalan dimana pipa akan dipasang. Pada

Tabel 2.3 dijelaskan kriteria tentang pipa distribusi.

16

Tabel 2.3 Kriteria Pipa Distribusi

No Uraian Notasi Kriteria

1 Debit Perencanaan Q

puncak

Kebutuhan air jam puncak

Q peak = F peak x Q rata -rata

2 Faktor jam puncak F.puncak 1.1 - 3

3 Kecepatan aliran air dalam pipa

a) Kecepatan Minimum V min 0.3 - 0.6 m/det

b) Kecepatan Maksimum

- Pipa PVC atau ACP V. max 3 - 4.5 m/det

- Pipa baja atau DCIP V. max 6 m/det

4 Tekanan air dalam pipa

a) Tekanan Minimum h min (0.5 - 1) atam, pada titik

jangkauan pelayanan terjauh.

b) Tekanan Maksimum

- Pipa PVC atau ACP h max 6 - 8 atm

- Pipa baja atau DCIP h max 10 atm

- Pipa PE 100 h max 12.4 Mpa

- Pipa PE 80 h max 9.0 MPa

Sumber: Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No.18/PRT/M/2007

2.11 Struktur Reservoir

Reservoir berasal dari bahasa perancis (reservoa) yang berarti tempat

penampungan (persediaan) air. Istilah ini tentunya sangat akrab di PDAM, baik itu

ground reservoir (ditanah) atau elevated reservoir (menara), kegunaan reservoir

adalah untuk menampung air pada saat pemakaian di bawah rata-rata dari debit

yang dialirkan IPA dan pada saat jam-jam puncak air yang telah tertampung tadi

akan dialirkan ke pelanggan.

Tujuan pembuatan reservoir ini adalah untuk menampung air baku dari hasil

pemompaan. Selain itu reservoir juga berfungsi sebagai tempat pengolahan air baku

sehingga aman untuk dikonsumsi yaitu diberi disinfektan, kemudian air siap

didistribusikan. Volume reservoir dihitung dengan dua cara:

17

1. Volume reservoir dihitung sebesar 20% dari kebutuhan air harian maksimum.

2. Volume reservoir dihitung sebesar 20% dari kolam tandon harian (KTH).

2.11 Tandon

Secara umum tandon adalah tempat penampungan sementara air baku dari

sumber. Adapun fungsi yang sangat penting dai tandon diantaranya sebagai berikut:

Menampung kelebihan air pada pemanfaatn atau pemakaian air

Mensuplay air pada saat pemakaian puncak pada daerah pelayanan

Menambah tekanan pada jaringan pipa

Tempat pengendapan kotoran

Tempat penumbuhan desinfektan

Elevasi pada tandon diidentifikasikan sebagai elevasi dasar tandon. Elevasi

muka air tendon adalah jarak vertical dari dasar tendon muka air bebas, sehingga

tekanannya lebih besar dari nol. Letak tandon diusahaan sdekat ungkin dengan

daerah layanan, selain itu permukaan air tendon harus cukup tinggi untuk

memungkinkan aliran gravitasi dengan tekanan yang cukup memadai dan

mencukupi ke sistem layanan.

Besarnya kapasitas tendon bergantung pada variasi kebutuhan air

minimum,maksimum,kapasitas konstan pemompaan dan faktor kegunaan dari

tandon tersebut. Rencana volume tandon ditentukan dengan memperhitungkan

debit pada jam puncak dan erkiraan lama jam puncak.

Volume = jumlah jam puncak dalam 1 hari x debit jam puncak

Untuk keamanan diberikan voume untuk ruang udara dalam tandon yang

diambil sebesar 10% dari volume tandon. Kemudian volume tandon ditambah

dengan volume udara dijadikan sebagai volume rencana dalam pembuatan tandon.

Dengan demikian diperoleh dimensi tandon dengan persamaan :

18

V = T.L.P……………………………………………….………….(2.6)

Dengan :

V = volume tendon (m3)

T = tinggi tandon (m)

L = lebar tandon (m)

P = panjang tandon (m)

2.12 Persamaan Hukum Kontinuitas

Apabila zat cair tak kompresibel mengalir secara kontinyu melalui pipa atau

saluran, dengan tampang aliran konstan ataupun tidak konstan, maka volume zat

cair yang lewat tiap satuan waktu adalah sama disemua tampang. Keadaan ini

disebut dengan hukum kontinuitas aliran zat cair. Atau lebih sederhananya debit

yang masuk kedalam penampang sama dengan debit yang keluar.

Qmasuk = Qkeluar

A₁ x V₁

= A₂ x V₂. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.7)

Dimana:

Q₁,Q₂ = Debit aliran (m3/det)

A₁,A₂ = Luas penampang (m3)

V₁,V₂ = Kecepatan aliran (m/det)

(Bambang Triatmodjo, 1995, Hidraulika I, halaman 116, Beta Offset,

Yogyakarta)

2.12 Kecepatan Aliran

Dalam sistem perencanaan ini menggunakan nilai kecepatan aliran dalam

pipa yang diijinkan adalah 0,3-0,6 m/detik pada jam puncak. Kecepatan yang terlalu

kecil menyebabkan endapan yang ada dalam pipa tidak dapat terdorong. Selain itu

pemborosan biaya, karena diameter pipa besar, sedangkan pada kecepatan terlalu

19

tinggi mengakibatkan pipa cepat rusak dan mempunyai head loss yang tinggi,

sehingga biaya pembuatan reservoir naik. Untuk menntukan kecepatan aliran dalam

pipa digunakan rumus kontinuitas.

Q = A. V =1

4πD2. V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.8)

V =Q

πD2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.9)

Dimana:

Q = Debit Aliran (m2/detik)

V = Kecepatan Aliran (m/detik)

D = Diameter Pipa (m)

(Bambang Triatmodjo, 2014, Hidraulika I, halaman 136, Beta Offset,

Yogyakarta)

2.13 Persamaan Hukum Bernoulli

Pada zat cair diam, gaya-gaya yang bekerja dapat dihitung dengan mudah,

karena dalam hidrostatika hanya bekerja gaya tekanan yang sederhana. Pada zat

cair mengalir, permasalahan menjadi lebih sulit. Faktor-faktor yang diperhitungkan

tidak hanya kecepatan dan arah partikel, tetapi juga pengaruh kekentalan yang

menyebabkan geseran antara partikel-partikel zat cair dan juga antara zat cair dan

dinding batas. Gerak zat cair tidak mudah diformulasikan secara matematik,

sehingga diperlukan anggapan-anggapan dan percobaan-percobaan untuk

mendukung penyelesaian secara teoritis.

Aplikasi persamaan Bernouli untuk kedua titik di dalam medan aliran akan

memberikan:

ZA +PA

γ+

VA2

2g= ZB +

PB

γ+

VB2

2g+ Hf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.10)

Dimana:

Z1,Z2 = Tinggi elevasi di titik 1 dan 2 (m)

P1,P2 = Tekanan di titik 1 dan 2 (kg/m2)

V1,V2 = Kecepatan aliran di titik 1 dan 2 (m/det)

20

𝛾w = Berat jenis air (kg/m2)

Hf = kehilangan energi pada pipa (m)

“Yang menunjukan bahwa jumlah tinggi elevasi, tinggi tekanan dan tinggi tekanan

dan tinggi kecepatan dikedua titik adalah sama. Dengan demikian garis tenaga pada

aliran zat cair ideal adalah konstan.”

(Bambang Triatmodjo, 1995, Hidraulika I, halaman 124, Beta Offset, Yogyakarta)

2.14 Kehilangan Tekanan Air

Kehilangan tekanan maksimum 10 m/km panjang pipa. Kehilangan tekanan

(hf) dalam pipa terjadi akibat adanya friction antara fluida dengan permukaan pipa.

Kehilangan tekanan ada dua macam:

2.14.1 Mayor loses

Yaitu kehilangan tekanan sepanjang pipa lurus. Perhitungan

menggunakan rumus Hanzen William: (Ronald V. Giles, 1986 :121 dalam

Is Mayosa 2010:34)

Hf =Q1,85

(0,2785. D2,63. C)1,85× L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.11)

Dimana:

Hf = Mayor Losses sepanjang pipa lurus (m)

L = Panjang pipa (m)

Q = Debit (m3/detik)

C = Konstanta Hasen William

D = Diameter (m)

(Bambang Triatmodjo, 2008, Hidraulika II, halaman 28, Beta Offset,

Yogyakarta)

2.14.2 Minor Loses

Yaitu kehilangan tekanan yang terjadi pada tempat yang

memungkinkan adanya perubahan karakteristik aliran, misalnya perubahan

21

penampang pipa, sambungan, belokan, dan katub (kehilangan tenaga

sekunder).

Hf = KV2

2g. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.12)

Dimana:

K = Konstanta kontraksi (sudah terterntu) untuk setiap jenis pipa

berdasarkan diameternya

(Bambang Triatmodjo, 2008, Hidraulika II, halaman 58-64, Beta Offset,

Yogyakarta)

2.15 Program Waternet

Program ini waternet ini dirancang untuk melakukan simulasi aliran air atau

fluida lainnya (bukan gas) dalam pipa baik dengan jaringan tertutup (loop) maupun

jaringan terbuka dan sistem pengaliran (distribusi) fuida dapat menggunakan

sistem gravitasi, sistem pompanisasi maupun keduanya. WaterNet dirancang

dengan memberikan banyak kemudahan sehingga pengguna dengan pengetahuan

minimal tentang jaringan distribusi (aliran dalam pipa) dapat menggunakannya

juga. Input data dibuat interaktif sehingga memudahkan dalam simulasi jaringan

dan memperkecil kesalahan pengguna saat menggunakan WaterNet. Hasil hitungan

yang tidak dapat diedit, ditampilkan dan dilindungi agar tidak diedit oleh pengguna.

Secara umum pointer mouse akan menunjukkan karakteristik apakah data dapat

diubah, diganti atau tidak.

Fasilitas WaterNet dibuat agar proses editing dan analisa pada perancangan

dan optimasi jaringan distribusi air dapat dilakukan dengan mudah. Output

WaterNet dibuat dalam bentuk database, text maupun grafik yang memudahkan

pengguna untuk selanjutnya memprosesnya langsung menjadi hardcopy atau proses

lebih lanjut dengan program lain sebagai laporan yang menyeluruh.

Kemampuan dan fasilitas WaterNet dalam simulasi jaringan pipa secara garis

besar adalah sebagai berikut :

22

Menghitung debit dan tekanan di seluruh jaringan pipa pada setiap node yang

merupakan titik dengan elevasi tidak berubah dengan instalasi reservoir,

pompa, katup, dan tangki.

Menghitung demand atau air yang dapat diambil pada sebuah node jika

tekanan pada node tersebut telah ditentukan.

Fasilitas pompa dengan persamaan Q - H (debit terhadap head) mengikuti

persamaan daya tetap (constant power), Parabola (satu titik) dan Parabola (3

titik). Pengguna menentukan debit dan tekanan (head) rencana pompa

tersebut atau menggunakan power pompa pada tipe pompa daya tetap.

Fasilitas pompa dilengkapi dengan waktu saat pompa bekerja (on) dan tidak

bekerja (off). Pompa dapat diatur penggunaan waktunya pada jam-jam

tertentu oleh pengguna, atau bekerja terus sepanjang simulasi. Pompa juga

dapat diatur sistem kerjanya berdasarkan elevasi tangki yang disuplai,

sehingga pompa secara otomatis tidak berkerja pada saat tangki telah penuh

dan bekerja kembali saat tangki hampir kosong.

Fasilitas default diberikan untuk memudahkan pengguna dalam input data.

Data default akan digunakan untuk setiap pipa, pompa, node yang ditentukan

oleh pengguna.

Fasilitas pustaka untuk kekasaran pipa dan kehilangan tinggi tenaga sekunder.

Fasilitas ini mempermudah pengguna untuk menentukan atau memperkirakan

nilai diameter kekasaran pipa serta kehilangan tinggi tenaga sekunder di

setiap belokan, sambungan dan lain-lain.

Fasilitas katup PRV (Pressure Reducing Valve), FCV (Flow Control Valve),

PBV (Pressure Breaking Valve) dan TCV (Throttling Control Valve) yang

sangat diperlukan oleh jaringan pipa.

Fasilitas tipe aliran BERUBAH yang sangat berguna untuk simulasi

perubahan elevasi di dalam tangki akibat fluktuasi pemakaian air oleh

masyarakat yang dipengaruhi oleh jumlah pemakaian air berdasarkan jam –

jaman. Pada akhirnya fasilitas ini dapat digunakan untuk menghitung volume

tangki yang optimal serta menguji kinerja jaringan untuk debit yang

fluktuatif. Pengguna dapat memeriksa tinggi tekanan dan debit di setiap node,

23

serta debit dan kecepatan aliran di setiap pipa, untuk mengoptimalkan

jaringan. Fasilitas tipe aliran BERUBAH menghitung distribusi aliran dan

tekanan di seluruh jaring pipa setiap time step (interval waktu) 60 menit, 30

menit, 15 menit dan 6 menit.

Fluktuasi kebutuhan air di setiap node dapat ditentukan oleh pengguna.

Fasilitas ini membuat simulasi jaringan distribusi menjadi lebih realistis

karena kebutuhan setiap node dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan

sebenarnya pada lokasi perencanan, misalnya kebutuhan air untuk

perumahan, pabrik, rumah sakit, sekolah, hydran kebakaran dan lain lain yang

berbeda setiap jamnya. Kebutuhan di setiap node tidak hanya terbatas pada

satu tipe kebutuhan sesuai dengan kondisi yang mungkin terjadi di lapangan.

Waternet menyediakan tipe campuran dengan berbagai kebutuhan untuk tiap

tipe.

Fasilitas editing dalam bentuk grafik interaktif sangat memudahkan pengguna

dalam merencanakan jaringan pipa. Fasilitas ini meliputi menggambar dan

menentukan pipa baik arah maupun hubungan (sambungan) antara pipa satu

dengan pipa lainnya dalam jaringan, menentukan letak pompa, reservoir,

tangki dan katup. Menghapus pipa, reservoir, tangki, pompa dan katup yang

tak dikehendaki. Fasilitas notasi node dan pipa yang memudahkan pengguna

mengingat lokasi yang dimaksud dan secara sepintas melihat data jaringan

maupun hasil hitungan. Editing dapat juga dilakukan dengan berfokus pada

tabel misalnya tabel data node atau pipa. Pada saat yang sama lokasi yang

diedit pada tabel ditunjukkan pada gambar jaringan pipa. Dengan demikian

pengguna dapat mengenali pipa atau node yang sedang diedit dan bukan

sekedar berhadapan dengan angka-angka seperti nomer node dan pipa.

Hasil hitungan secara keseluruhan dapat ditampilkan dengan fasilitas lain

baik dalam bentuk grafik maupun tabel. WaterNet menyediakan fasilitas

untuk menampilkan grafik tekanan, kebutuhan maupun perubahan elevasi

atau kedalaman dalam tangki serta fasilitas untuk menampilkan hasil dalam

tabel berformat text. Hasil tampilan tersebut akan dengan mudah dianalisis,

24

dan jika hasil menunjukkan bahwa jaringan belum memuaskan, jaringan

dapat dengan mudah diedit kembali.

Fasilitas mengubah posisi node dan pipa yang tidak diinginkan dapat

dilakukan dengan sangat mudah mengikuti gambar peta yang ada. Dalam hal

ini, jika penggambaran pipa dipilih dengan tipe skalatis (pilihan diberikan

oleh WaterNet), maka perpindahan node juga merupakan perubahan panjang

pipa yang berhubungan dengan node tersebut.

Fasilitas penggambaran secara skalatis juga merekam panjang pipa baik pipa

lurus maupun belok, berdasarkan koordinat x,yz. Maksudnya panjang pipa

dihitung berdasarkan lokasi x,y serta ketinggian atau elevasi kedua ujung

pipa.

Fasilitas Link Importance sangat dibutuhkan untuk melihat tingkat layanan

tiap pipa terhadap keseluruhan jaringan sehingga jumlah pipa dalam suatu

jaringan distribusi dapat dihemat (dikurangi), atau sebaliknya, jika Link

Importance dari sebuah pipa terlalu tinggi maka perlu dipikirkan

kemungkinan pipa parallel.

Kontur dapat dibuat berdasarkan peta kontur topografi yang dapat

mempermudah input elevasi node mengikuti kontur yang dibuat.

Masih banyak fasilitas lain yang tersedia yang dirasakan sangat membantu

dalam usaha menghitung dan merencanakan jaringan distribusi air atau fluida

dalam pipa.