Post on 21-Dec-2015
1
EVALUASI DEBIT AIR DAN DIAMETER PIPA DISTRIBUSI AIR BERSIH DI PERUMAHAN KAMPUNG NELAYAN
KELURAHAN NELAYAN INDAH BELAWAN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan melengkapi syarat untuk menempuh
Ujian Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
SEPTIAN PRATAMA
06 0404 070
DOSEN PEMBIMBING : Ir. Sufrizal, M.Eng
NIP 19520310 198003 1 001
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2011
Universitas Sumatera Utara
2
ABSTRAK
Suplai air bersih di Kota Medan dan sejumlah wilayah kota sekitarnya dilayani
oleh PDAM Tirtanadi sebuah perusahaan yang dimiliki oleh Pemerintah Daerah
Propinsi Sumatera Utara, dan dikenal sebagai perusahaan air yang efisien operasinya,
baik secara teknis maupun fungsional di Indonesia. Namun penambahan jumlah
konsumen yang tidak diikuti dengan peningkatan kapasitas jaringan, penyediaan dan
pelayanan air bersih, telah menimbulkan suatu kesulitan dimana air bersih yang
tersedia tidak cukup bagi penduduk yang membutuhkannya. Tujuan penelitian ini
untuk mengetahui kinerja jaringan distribusi, dilokasi yang dikelola oleh PDAM
Tirtanadi kantor cabang Belawan, tepatnya di Kelurahan Nelayan Indah, Perumahan
Kampung Nelayan dengan menganalisis kemampuan jaringan dalam memenuhi
kebutuhan minimum pelanggan meliputi debit, diameter pipa, dan sebagainya.
Metode penelitian yang digunakan adalah dengan menghitung terlebih dahulu
jumlah tiap jenis pelanggan kemudian menghitung kebutuhan air masing-masing
pelanggan, lalu menghitung kehilangan air serta menghitung diameter pipa yang
dipakai
Sehingga bisa didapat suatu kesimpulan akhir.
Berdasarkan hasil perhitungan didapat bahwa total kebutuhan air untuk
masyarakat Kampung Nelayan Belawan sebesar 263,2 liter/menit. Adapun
kebutuhan maksimal terjadi pada pukul 17.00-20.00 WIB sebesar 42.046 liter / hari
atau sama dengan 0,0038931 m3/detik yang berdasarkan perhitungan pada
pemakaian 24 jam. Pipa yang dipakai adalah pipa jenis PVC dengan diameter 4 inci,
3,5 inci, dan 3 inci. Sedangkan kualitas air dari hasil tes laboratorium menunjukkan
kualitas air di Kampung Nelayan sudah layak untuk dikonsumsi dimana kadar
kekeruhan sebesar 0.296 NTU dan kadar besi (Fe) sebesar 0.07 mg/l serta mangan
(Mn) yaitu 0.031 mg/l dan nilai PH sebesar 7.6.
Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa pelayanan distribusi air bersih
sudah cukup baik dalam hal kualitas air dan pelayanan ke masyarakat di Kampung
Nelayan Belawan dan diharapkan selalu ada perbaikan dan peningkatan mutu dan
kualitas air bersih.
Kata Kunci : air bersih, , debit air, diameter pipa, kualitas air.
Universitas Sumatera Utara
3
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi Robbil ‘Alamin, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah
SWT yang telah memberikan segala rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis
sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “EVALUASI DEBIT
AIR DAN DIAMETER PIPA DISTRIBUSI AIR BERSIH DI PERUMAHAN
KAMPUNG NELAYAN KELURAHAN NELAYAN INDAH BELAWAN”
Sehubungan dengan selesainya Tugas Akhir ini, maka penulis menyampaikan terima
kasih sebesar-besarnya kepada:
1. Ketua Departemen Teknik Sipil USU Bapak Prof. Dr.Ing. Johanes Tarigan dan
Sekretaris Departemen Teknik Sipil Bapak Ir. Syahrizal, MT
2. Dosen pembimbing penulis, Bapak Ir.Sufrizal, M.Eng
3. Dosen penguji penulis, Bapak Ir. Boas Hutagalung, M.Sc
4. Dosen penguji penulis, Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc
5. Dosen penguji penulis, Bapak Ivan Indrawan, ST.MT
6. Mentor lapangan, Bapak Ir.Rawaluddin Siregar, MM
7. Mentor lapangan, Bapak Anton Dharma Putra
8. Kapala Cabang PDAM Belawan, Bapak Ir.Teddy Sutedja, MT
9. Kedua orang tua saya, Khairul Margolang, SH dan Nurfah Nizar Chaniago serta
kedua adik saya dan seluruh keluarga besar saya selalu memberikan semangat,
cinta dan doanya di tengah-tengah kejenuhan yang terjadi .
10. Seluruh teman-teman saya sipil 06 yang tidak dapat disebutkan satu-satu nama
nya, yang telah ikut membantu saya selama proses penulisan Tugas Akhir saya
ini. Terima kasih atas doa dan dukungan nya.
Universitas Sumatera Utara
4
Penulis menyadari bahwa penulisan atau penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh
dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya
membangun sehingga dapat menyempurnakan penulisan selanjutnya. Semoga Tugas
Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Medan,
Septian Pratama
Universitas Sumatera Utara
5
DAFTAR ISI
ABSTRAK .......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ........................................................................................ ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... x
DAFTAR NOTASI ........................................................................................... xi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ………………………………………………….. 1
1.2. Tujuan dan Manfaat ……………………………………………… 3
1.3. Ruang Lingkup Pembahasan ……………………………………. 3
1.4. Perumusan Masalah ……………………………………………… 4
1.5. Pembatasan Masalah ……………………………………………… 4
1.6. Sistematika Penulisan ……………………………………………. 4
1.7. Metodologi Penelitian ……………………………………………. 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum ……………………………………………………………11
2.2. Defenisi dan Persyaratan Air Bersih ………………………….. 12
2.2.1. Defenisi Air Bersih …………………………………….. 12
2.2.2 Persyaratan dalam Penyediaan air Bersih ………… 12
Universitas Sumatera Utara
6
2.2.2.1. Persyaratan Kualitas …………………….......12
2.2.2.2. Persyaratan Kuantitas (Debit)…………………14
2.2.2.3. Pesyaratan Kontinuitas ……………………… 14
2.2.2.4. Persyaratan Tekanan Air ………………………15
2.3. Kebutuhan Air Bersih …………………………………………… 16
2.3.1. Kebutuhan Domestik ………………………………………17
2.3.2. Kebutuhan Non Domestik …………………………………18
2.3.3. Kehilangan Air …………………………………………… 21
2.3.4. Fluktuasi Kebutuhan Air ……………………………….......21
2.4. Sumber Air ……………………………………………………… 22
2.5. Sistem Distribusi dan Sistem Pengaliran Air Bersih …………… 23
2.5.1. Sistem Distribusi Air Bersih ………………………………23
2.5.2. Sistem Pengaliran Air Bersih …………………………… 24
2.6. Hidraulika Aliran Dalam Perpipaan …………………………… 26
2.6.1. Pipa Bertekanan ………………………………………… 26
2.6.2. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida ………………… 26
2.6.3. Aliran Laminer dan Turbulen ……………………………28
2.6.4. Kehilangan Tinggi Tekan ……………………………… 29
2.6.4.1.Kehilangan Tinggi Tekan Minor (Minor Losses )… 31
Universitas Sumatera Utara
7
2.6.4.2. Kehilangan Tinggi Tekan Mayor (Major Losses) …… 34
2.7. Persamaan Empiris Untuk Aliran Dalam Pipa ………………… 38
2.8. Mekanisme Aliran Dalam Pipa ………………………………… 40
2.8.1. Pipa Hubungan Seri ………………………………………40
2.8.2. Pipa Hubungan Pararel ………………………………… 41
2.8.3. Pipa Dengan Turbin ………………………………………42
2.8.4. Pipa Dengan Pompa ………………………………………44
2.9. Sistem Jaringan Pipa …………………………………………… 46
2.10. Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Pipa ……………………………51
2.10.1. Tekanan Dari Dalam ……………………………………51
2.10.2. Pukulan Air …………………………………………… 51
2.10.3. Gaya-gaya Pada Belokan dan Perubahan Penampang …..52
2.10.4. Beban Luar Pada Pipa yang Terbenam ………………… 53
2.11. Dasar Pemilihan Pompa …………………………………………53
Universitas Sumatera Utara
8
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tujuan Penelitian …………………………………………………58
3.2. Permasalahan …………………………………………………… 58
3.3. Pengumpulan Data ……………………………………………….58
3.4. Analisis Data ……………………………………………………..60
BAB IV. GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN
4.1. Letak dan Batas Administratif ……………………………………61
4.2. Kondisi Demografi ………………………………………………...63
4.3. Kondisi Fisik Wilayah ……………………………………………..63
4.3.1. Topografi …………………………………………………………63
4.3.2. Klimatologi ………………………………………………………63
4.3.3. Kondisi Umum Pelayanan Distribusi Air Bersih ………………...64
4.3.3.1. Daerah Pelayanan …………………………………………64
4.3.3.2. Jumlah Pelanggan dan Tingkat Pelayanan ………………..66
4.3.3.3. Sumber Air Baku dan Kapasitas Produksi ………………...67
BAB V. DATA DAN PEMBAHASAN
5.1. Sumber Air ………………………………………………………… 69
5.2. Penggunaan Rata-rata Air Bersih …………………………………… 70
Universitas Sumatera Utara
9
5.3. Perhitungan Kebutuhan Air ………………………………………. 72
5.3.1. Kebutuhan Air Untuk Blok A-A dan 1-1 ………………….73
5.3.2. Kebutuhan Air Untuk Blok B-B dan 2-2 …………………..73
5.3.3. Kebutuhan Air Untuk Blok 3-3 dan 4-4 ……………………74
5.3.4. Kebutuhan Air Untuk Blok G-G ………………………….. 74
5.3.5. Kebutuhan Air Untuk Blok F-F …………………………… 74
5.3.6. Kebutuhan Air Untuk Blok E-E ……………………………75
5.3.7. Kebutuhan Air Untuk Blok D-D ……………………………75
5.3.8. Kebutuhan Air Untuk Blok C-C ……………………………75
5.3.9. Kebutuhan Air Untuk Mesjid ……………………………… 76
5.3.10. Kebutuhan Air Untuk Puskesmas …………………………. 76
5.3.11. Kebutuhan Air Untuk Blok 5-5 …………………………… 77
5.3.12. Kebutuhan Air Untuk Blok 6-6 dan 7-7 ……………………77
5.3.13. Kebutuhan Air Untuk Blok 8-8 dan 9-9 ……………………77
5.4. Estimasi Beban Puncak ……………………………………………..78
5.5. Perancangan Reservoir …………………………………………….. 82
5.6. Perhitungan Pipa Distribusi …………………………………………83
5.7. Head Kerugian Gesek Dalam Pipa ………………………………… 90
Universitas Sumatera Utara
10
5.7.1. Kerugian Pipa Lurus dan Kecepatan Aliran …………………90
5.7.2. Kerugian Head Dalam Jalur Pipa ……………………………99
5.8. Head Pompa ……………………………………………………… 101
5.8.1. Pemilihan Pompa …………………………………………...101
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan ……………………………………………………….. 103
6.2. Saran ……………………………………………………………… 104
DAFTAR PUSTAKA
Universitas Sumatera Utara
11
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar Kebutuhan Air Bersih 18
Table 2.2 Rata-rata Kebutuhan Air Bersih Per Orang Per Hari 19
Table 2.3 Rumus Pada Saluran Bertekanan 31
Table 2.4 Kehilangan Minor Dalam Pipa Akibat Pelebaran 32
Tabel 2.5 Kehilangan Minor Dalam Pipa Akibat Penyempitan 33
Tabel 2.6 Kehilangan Minor di Jaringan Pipa Akibat Belokan 33
Tabel 2.7 Kehilangan Minor di Jaringan Pipa Akibat Katup 34
Table 2.8 Nilai Kekerasan Dinding untuk Berbagai Pipa Komersil 36
Table 2.9 Koefisien Kekasaran Pipa Hazen-William 39
Table 4.1 Jumlah Penduduk Berdasarkan Mata Pencaharian 63
Table 4.2 Wilayah Pelayanan PDAM Kota Medan 65
Table 5.1 Pressure Gauge Yang Terbaca Selama 24 jam 78
Table 5.2 Estimasi Pemakaian Per Hari 79
Table 5.3 Pemakaian Periode I (05.00-08.00 WIB) 79
Tabel 5.4 Pemakaian Periode II (08.00-11.00 WIB) 79
Table 5.4 Pemakaian Periode III (11.00-14.00 WIB) 80
Table 5.5 Pemakaian Periode IV (14.00-17.00 WIB) 80
Table 5.6 Pemakaian Periode V (17.00-20.00 WIB) 80
Table 5.7 Pemakaian Periode VI (20.00-24.00 WIB) 80
Table 5.8 Pemakaian Periode VII (24.00-05.00 WIB) 81
Table 5.9 Total Pemakaian Selama 24 jam 81
Table 5.10 Diameter Pipa 85
Table 5.11 kerugian Pada Belokan Pipa 100
Universitas Sumatera Utara
12
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Profil Kecepatan fluida pada saluran tertutup 27
Gambar 2.2 Profil Kecepatan fluida pada saluran terbuka 27
Gambar 2.3 Diagram Moody 36
Gambar 2.4 Pipa Yang di Hubungkan Seri 41
Gambar 2.5 Pipa Yang di Hubungkan Pararel 41
Gambar 2.6 Pipa Dengan Curat 43
Gambar 2.7 Pipa Dengan Pompa 45
Gambar 2.8 Contoh Suatu Sistem Jaringan Pipa 46
Gambar 3.1 Diagram Metodologi Penelitian 57
Gambar 4.1 Peta Daerah Kampung Nelayan 62
Gambar 4.2 Peta Udara Daerah Kampung Nelayan 62
Gambar 5.1 Data Sumber Air Bersih Masyarakat Kampung Nelayan 70
Gambar 5.2 Jumlah Penggunaan Air Tiap Bulan 71
Gambar 5.3 Lokasi Sumur Bor Serta Bak Penyaringan 71
Gambar 5.4 Air Compressor 72
Gambar 5.5 Kerugian Gesek Dalam Pipa 84
Universitas Sumatera Utara
13
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN
Qh = Pemakaiaan air rata-rata (m3/jam)
Qd = Pemakaian air rata-rata sehari (m3)
Qs = Kapasitas pipa dinas (m3/jam)
VR = Volume tangki air (m3)
T = Jangka waktu pemakaian (jam)
Qh-max = Pemakaian air pada jam puncak (m3/jam)
Qm – max = Pemakaian air pada menit puncak(m3/menit)
c1 = Konstanta pemakaian air pada jam puncak
c2 = Konstanta pemakaian air pada menit puncak
VE = Kapasitas efektif tangki atas (m3)
Qp = Kebutuhan puncak (liter/menit)
Qmax = Kebutuhan jam puncak (liter/menit)
Qpu = Kapasitas pompa pengisi (liter/menit)
Tp = Jangka waktu kebutuhan puncak (menit)
Tpu = jangka waktu kerja pompa pengisi (menit)
Re = Bilangan Reynolds (tak berdimensi)
ν = Kecepatan rata-rata aliran didalam pipa (m/s)
D = Diameter dalam pipa (m)
v = Viskositas kinematik zat cair (m2/s)
Q = Laju aliran (m3/jam)
C = Koefisien pipa
L = Panjang pipa (m)
hf = Kerugian head (m)
Universitas Sumatera Utara
14
ν = Kecepatan rata-rata dalam pipa (m/s)
f = Koefisisen kerugian
g = Percepatan grafitasi (9,8 m/s2)
hf = Kerugian head (m)
C = Koefisien gesek pipa
A = Luas penampang
H = Head total pompa (m)
ha = Head statis total (m)
Δhp = Perbedaan head tekanan
hl = Kerugian head dipipa (m)
Universitas Sumatera Utara