BAB VII PERHITUNGAN RINCI PENGEMBANGAN · PDF filePerhitungan dimensi jaringan pipa distribusi...

Evaluasi dan Pengembangan Sistem Distribusi Air Bersih Utama Kota Niamey, Niger

Muhammad Taufik-15303029

VII-1

BAB VII

PERHITUNGAN RINCI PENGEMBANGAN

SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH UTAMA KOTA NIAMEY

7.1 Umum

Perhitungan rinci perencanaan sistem distribusi air bersih utama wilayah

pengembangan kota Niamey mencakup :

a. Perhitungan dimensi perpipaan

b. Profil hidrolis

c. Perhitungan reservoir distribusi

Perhitungan dimensi sistem perpipan dan pengaturan aliran dilakukan dengan

menggunakan program komputer yaitu sebuah perangkat lunak EPANET.

7.2 Perhitungan Hidrolis Jaringan Perpipaan

Perhitungan dimensi perpipaan hanya dilakukan untuk pipa-pipa yang termasuk

dalam sistem distribusi utama kota yang dibutuhkan hingga akhir perencanaan.

Perhitungan dimensi jaringan pipa distribusi dilakukan saat kondisi aliran sedang dalam

kondisi maksimum atau pada jam-jam puncak.

Untuk menghitung dimensi dari pengembangan jaringan distribusi air bersih di

wilayah pengembangan kota Niamey diperlukan model hidrolis dari jaringan distribusi

eksisting di kota tersebut. Peta jaringan distribusi air bersih dan laporan teknis mengenai

instalasi distribusi air bersih di Niamey yang tersedia digunakan untuk menciptakan

model tersebut dengan menggunakan program komputer EPANET.

Langkah-langkah dalam menentukan dimensi perpipaan distribusi adalah sebagai

berikut :

1. Membuat peta jaringan eksisting distribusi air bersih utama.

2. Menghitung jumlah kebutuhan air pada wilayah yang akan dilayani.

3. Besarnya debit yang digunakan dalam perhitungan adalah debit maksimum per-

jam.

4. Memasukkan nilai elevasi, kebutuhan air dan pola pemakaian air pada node.

5. Memasukkan nilai panjang pipa, kekasaran pipa dan diameter pipa pada link.



VII-2

6. Menentukan status valve yang terpasang.

7. Membuat karakteristik pompa (jumlah, head, debit) yang dibutuhkan.

8. Memasukkan karakteristik kurva pompa dan pola operasi pompa pada pump

characteristic.

9. Memasukkan nilai-nilai dari dimensi reservoir eksisting.

10. Mengkalibrasikan model yang dibuat dengan kondisi aktual.

11. Dengan mengasumsikan besarnya kecepatan aliran antara 0,3 – 3 m/s dan

besarnya sisa tekan minimal 15 meter maka diameter pipa diperoleh dengan

menggunakan trial and error untuk memperoleh diameter optimal.

12. Besarnya diameter disesuaikan dengan ukuran yang ada di pasaran.

7.3 Pengembangan Jaringan

Agar dapat mensuplai kebutuhan air di Niamey pada tahun 2015, kapasitas

transmisi dan dsitribusi harus ditingkatkan sebesar 26,250 m3/hari. Karena terdapat

perbedaan waktu pembangunan wilayah pengembangan kota, maka tujuan dari

pengembangan jaringan transmisi air di Niamey adalah membuat jalur pipa transmisi dan

sebuah menara air baru di kawasan timur kota dengan kebutuhan air 8.750 m3/hari

Kapasitas produksi Goudel telah ditingkatkan dan peningkatan tersebut dapat

mencukupi peningkatan ini.

7.4 Lokasi Menara Air R12

Lokasi dari menara air baru R12 akan dipilih dengan menggunakan peta GIS

Niamey. Kriteria untuk menentukan lokasi terbaik dari R12 adalah:

� Untuk meminimalkan biaya konstruksi, menara air dibangun pada tempat yang

tinggi;

� Untuk meminimalkan biaya konstruksi dari pipa transmisi, lokasi menara air

sedemikian rupa pada suatu lokasi sehingga meminimalkan panjang pipa

transmisi;

� Untuk meminimalkan biaya jaringan distribusi dan untuk mengoptimalkan sisa

tekan di jaringan distribusi, menara air sebaiknya berada di dekat wilayah

pengembangan.



VII-3

Lokasi R12

Elevasi dari wilayah pengembangan di timur Niamey ini berkisar antara 215

hingga 225 diatas permukaan laut. Maka, berdasarkan kriteria diatas, R12 akan

ditempatkan pada lokasi yang ditunjukan oleh Gambar 7-1, pada ketinggian 225 m.

Gambar 7-1. Lokasi Menara air R 12

Dimensi dari menara air R12 didasarkan pada desain menara air R10 dan R11

yang memiliki bentuk gabungan antara silinder dan krucut. R10 dan R11 adalah empat

buah menara air (masing-masing dua buah) yang memiliki volume masing-masing 2100

m3. Dimensi dari R12 tidak jauh berbeda dengan R10 dan R11, hanya saja diperkecil

volumenya. Berikut adalah dimensi dari R12:

Diameter : 25 m

Ketinggian Penahan Tangki : 20 m

Elevasi Tanah : 225 m

Level tangki kosong : 248 m

Level tangki penuh : 254 m

Volume : 2000 m3



VII-4

Pada model jaringan, menara air R12 dimodelkan berbentuk silinder dengan

diameter sebesar 20 m. Dengan demikian ketinggian muka air maksimum dan minimum

dalam tangki dapat memenuhi kriteria diatas.

7.5 Pengembangan Jaringan Distribusi Utama Air

7.5.1 Umum

Desain dari pengembangan jaringan transmisi air harus baik, aman, efisien serta

efektif. Sebuah jaringan disebut baik dan aman apabila jaringan tersebut dapat menjamin

keberlangsungan suplai air. Untuk menjamin sebuah jaringan tetap beroperasi dengan

efektif, jumlah sisa tekan yang tersedia harus memenuhi kebutuhan.

Berdasarkan lay-out dari jaringan eksisting dan peta kota, dua buah alternatif

jaringan akan dibuat.

7.5.2 Pengembangan Kapasitas Distribusi

7.5.2.1 Wilayah Timur Kota Niamey

Alternatif yang dapat diaplikasikan untuk pengembangan jaringan transmisi air

menuju wilayah timur kota Niamey dibuat berdasarkan peta jaringan transmisi air

eksisting kota Niamey.

Pipa transmisi air yang baru menuju menara air R12 harus disambungkan dari

jaringan transmisi air Goudel, seperti telah dijelaskan sebelumnya.

Terlihat dari Gambar 7-2, dua buah alternatif memungkinkan untuk dibangun:

- Alternatif 1: pembangunan jaringan pipa transmisi baru pararel dengan jaringan

pipa eksisting sepanjang 9 km dari stasiun pompa Goudel menuju R10 lalu

pembangunan pipa transmisi baru dari R10 mengitari kota Niamey menuju R12

sepanjang 10 km;

- Alternatif 2: pembangunan jaringan pipa transmisi baru sepanjang 15 km, dari

stasiun Goudel mengikuti jalur pipa eksisting menuju R9 lalu menuju R12

melewati tengah kota.



VII-5

Gambar 7-2. Alternatif pipa transmisi

7.5.2.2 Wilayah Barat dan Utara Kota Niamey

Lokasi pasti dari pengembangan di wilayah Barat dan Utara kota Niamey sampai

saat ini belum ditentukan. Densitas dari populasi pada area tersebut masih rendah dan

masih banyak jalan-jalan yang belum selesai dibangun. Jaringan distribusi di wilayah ini

baru dibutuhkan dalam waktu yang masih cukup lama. Untuk memfasilitasi penyaluran

air menuju area pengembangan di wilayah barat dan utara Niamey ini, peningkatan

kapasitas pipa transmisi menuju R10 harus ditingkatkan. Peningkatan yang dilakukan

akan memungkinkan dibangunnya sambungan dari R10 menuju area barat dan Utara kota

Niamey di masa yang akan datang.

R10

R9

Area pengembangan Timur

Alternatif 1, dari Goudel -R10 - R12 mengitari Niamey

R12

Alternatif 2, dari Goudel -R9-R12, melalui Niamey



VII-6

7.5.3 Desain Pengembangan Jaringan

Desain dari pengembangan jaringan untuk kedua alternatif dilakukan dengan

menggunakan model EPANET jaringan eksisiting.

Untuk setiap alternatif jaringan, pembuatannya melalui empat langkah berikut:

- penentuan diameter pipa yang dibutuhkan berdasarkan kebutuhan puncak di R12;

- identifikasi masalah hidrolis yang disebabkan penambahan jaringan alternatif

terhadap jaringan transmisi eksisting;

- desain penyelesaian-penyelesaian masalah hidrolis;

- perhitungan dengan menggunakan model EPAnet untuk membuktikan bahwa

alternatif berjalan dengan baik.

7.5.3.1 Alternatif 1

Alternatif 1 adalah pembangunan jaringan pipa transmisi baru mengikuti jaringan

pipa eksisting sepanjang 9 km dari stasiun pompa Goudel menuju R10 lalu pembangunan

pipa transmisi baru dari R10 mengitari kota Niamey menuju R12 sepanjang 10 km.

Tabel 7-1. Hasil perhitungan Alternatif 1

Pipa eksisting Goudel – R 10 R 10 – R 12 Panjang 9 km 9 km 10 km Diameter 500 mm 400 mm 400 mm Debit dasar 850 m3/jam 365 m3/jam 365 m3/jam Kecepatan alir rata-rata 1.15 m/detik 0.88 m/detik 1,15 m/detik Kecepatan alir maksimum 1.51 m/detik 1.12 m/detik 1,73 m/detik Faktor Puncak 1.31 1.27 1,27

Sebagai kesimpulan, sistem transmisi keseluruhan dari R10 menuju R12

berdasarkan alternatif 1 adalah:

- Pipa eksisting DN 500 dari Goudel menuju R10;

- Pipa paralel baru DN 400 dari Goudel menuju R10;

- Pipa transmisi baru DN 400 dari R10 ke R12

Perhitungan tekanan dan debit ditampilkan pada Lampiran C, dimana terlihat

bahwa tekanan dalam sistem berada dalam kriteria desain yang dikehendaki.

Untuk menyalurkan kebutuhan air di masa yang akan datang dibutuhkan

penambahan kapasitas pompa di stasiun pompa Goudel. Pada Tabel 10 rangkuman dari



VII-7

kebutuhan pompa di masa yang akan datang ditampilkan. Konfigurasi pompa pada

stasiun pompa eksisting terdiri dari tiga buah pompa. Untuk peningkatan kapasitas

pompa, dibutuhkan penambahan jumlah pompa. Konfigurasi tambahan pompa yang

direncanakan untuk alternatif 1 ditampilkan pada Tabel 7-2.

Tabel 7-2. Jumlah pompa tambahan

Alternatif 1 Kapasitas total baru 365 m3/jam Jumlah pompa 2 (1+1 cadangan) Kapasitas pompa 370 m3/jam Head pompa 100 m

7.5.3.2 Alternatif 2

Alternatif 2 adalah dengan membangun pipa transmisi paralel bersebelahan

dengan pipa eksisting dari Goudel menuju R9 lalu diteruskan menuju R12. Selain itu,

pipa eksisting hanya mentransmisikan air saja, tidak disadap untuk keperluan distribusi.

Dengan cara ini operasi dari Menara R9 akan membaik dibandingkan sebelumnya

dimana dilaporkan bahwa menara air R9 tidak pernah penuh.

Satu kerugian dari alternatif ini yaitu pembangunan pipa yang akan dilakukan

persis melalui pusat kota dari Barat sampai Timur.

Tabel 7-3. Hasil Perhitungan Alternatif 2

Pipa eksisting Goudel – R9 R9 – R12 Panjang 9 km 9 km 6 km diameter 500 mm 400 mm 400 mm Debit dasar 708 m3/jam 365 m3/jam 365 m3/jam Kecepatan alir rata-rata 1.08 m/s 0.96 m/s 0,84 m/s Kecepatan alir maksimum 1.48 m/s 1.05 m/s 0,91 m/s Faktor puncak 1.36 1.09 1.09

Sebagai kesimpulan, sistem transmisi keseluruhan menuju R9 dan R12

berdasarkan Alternatif 2 adalah:

- pipa eksisting DN 500 dari Goudel menuju R9;

- Jalur pipa baru DN 400 parallel dengan jalur eksisting dari Goudel menuju R9;

- pipa transmisi baru DN 400 dari R9 menuju R12



VII-8

Alternatif 2 akan membutuhkan penambahan kapasitas pemompaan pada stasiun

pompa Goudel. Untuk alternatif ini pengembangan stasiun pompa akan berupa

penambahan pompa untuk mensuplai R9 dan R12.

Konfigurasi pompa untuk stasiun pompa Goudel – R9 terdiri dari tiga pompa.

Konfigurasi pompa yang direncanakan ditampilkan pada tabel 7-4.

Tabel 7-4. Jumlah pompa tambahan

Alternatif 2

Kapasitas total baru 365 m3/jam

Jumlah pompa 2 (1+1 cadangan)

Kapasitas pompa 370 m3/jam

Head pompa 85 m

7.5.3.3 Perhitungan Hidrolis

Tabel 7-5 menyajikan hasil perhitungan hidrolis dari kedua alternatif pada saat

jam puncak.

Tabel 7-5. Hasil perhitungan hidrolis kedua alternatif

Parameter Alternatif

1 2 Goudel-R10-R12 Goudel-R9-R12

Panjang pipa baru + diameter 19 km (400 mm) 14 km (400 mm) Jumlah pompa tambahan 1+1 1+1 Tekanan pada stasiun pompa 9.88 bar 9.07 bar Tekanan di R 12 2.95 bar 2.7 bar Kecepatan alir pada jam puncak 1.73 m/detik 0.91 m/detik Kecepatan alir pada jam minimum 0.5 m/detik 0.77 m/detik Muka air terendah di R 12 28.5 m 25.5 m

7.5.4 Evaluasi Alternatif

Evaluasi dari semua alternatif dilakukan berdasarkan kriteria dibawah ini;

- Biaya konstruksi

- Biaya operasi

- Dampak lingkungan



VII-9

Biaya pembangunan reservoir R 12 tidak dimasukkan ke dalam perbandingan

biaya konstruksi kedua alternatif, karena masing-masing alternatif memiliki beban biaya

pembangunan Menara R 12 yang sama.

7.5.4.1 Biaya Konstruksi

Perkiraan biaya konstruksi dilakukan berdasarkan pada harga-harga [Denys,

2006] berikut:

- Biaya pembelian pipa DIP DN 400 mm : EUR 50 per m

- Biaya perlengkapan dan manajemen : EUR 100,000 per bulan

Untuk menghitung biaya keseluruhan, lamanya masa konstruksi menjadi penting

untuk diperhitungkan. Lamanya pengerjaan pembangunan bergantung pada lokasi

dimana pipa tengah dibangun [Denys, 2006]:

- Pembangunan di lahan terbuka : 150 m per hari;

- Pembangunan di tengah kota : 50 m per hari.

Tabel 7-6. Biaya konstruksi alternatif

Alternatif 1 2 Pipa R10 - R12 Goudel - R10 R9 - R12 Goudel - R9 Diameter 400 mm 400 mm 400 mm 400 mm Panjang 10.000 m 9.000 m 6.000 m 9.000 m Waktu Pengerjaan 67 hari 60 hari 120 hari 180 hari Biaya Material € 500.000 € 450.000 € 300.000 € 450.000 Biaya Pengerjaan € 220.000 € 200.000 € 400.000 € 600.000 Sub-Total € 720.000 € 650.000 € 700.000 € 1.050.000 Pompa Tambahan 2 x € 600.000 (1+1) 2 x € 600.000 (1+1) Total € 2.570.000 € 2.950.000

Biaya pembangunan rumah pompa menurut laporan Perencanaan Jaringan

Distribusi di Niamey [IBG, 2001] digunakan sebagai dasar dalam menentukan biaya

pembangunan rumah pompa. Biaya total pengembangan stasiun pompa adalah sebagai

berikut:

- Pengembangan ke Timur, kapasitas 365 m3/jam : EUR 600,000



VII-10

7.5.4.2 Biaya Operasional

Untuk memiliki gambaran mengenai besarnya biaya operasional yang harus

dikeluarkan untuk menjalankan kedua alternatif, biaya listrik tahunan dihitung

berdasarkan daya pompa.

Beberapa hal yang menjadi dasar perhitungan biaya operasional :

- Kapasitas pompa rata-rata digunakan tanpa modulasi. Pompa dioperasikan selama

24 jam sehari selama satu tahun;

- Efisiensi hidrolis dan elektrik dari pompa adalah 70%;

- Biaya listrik of € 0.15 per kWh.

- Jumlah pompa cadangan sebanyak satu buah dengan kapasitas yang sama

Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai perbedaan biaya

operasional kedua alternatif, maka dihitung biaya pengoperasian kedua alternatif selama

sepuluh tahun.

Tabel 7-7. Biaya operasional kedua alternatif

Alternatif 1 2 Tekanan 100 m 85 m Kapasitas Pompa Baru 365 m3/jam 365 m3/jam Kebutuhan Energi 0,3196 kWh/m3 0,3037 kWh/m3 Konsumsi listrik Tahunan 458440 kWh 355490 kWh Biaya Listrik Tahunan € 68.766 € 53.323 Biaya Listrik 10 Tahun € 687.660 € 533.230

7.5.4.2 Dampak Lingkungan

Dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh pengembangan jaringan ini terutama

akan disebabkan selama masa konstruksi pipa. Selain itu, beberapa dampak terhadap

lingkungan juga berpotensi untuk memberikan gangguan:

- Polusi udara disebabkan oleh truk dan kendaraan berat berbahan bakar diesel

lainnya;

- Bising yang dihasilkan oleh truk dan peralatan berat;

- Produksi sampah ketika penggalian parit dilakukan;

- Gangguan terhadap manusia dikarenakan pemblokiran dan pengalihan rute jalan

dan kemacetan yang mungkin ditimbulkan selama masa pembangunan.



VII-11

Dampak lingkungan dari setiap alternatif diekspresikan dalam bentuk estimasi

lamanya konstruksi pipa, semakin lama masa konstruksi pipa berlangsung, semakin

tinggi dampak lingkungan yang ditimbulkan.

Dampak lingkungan dari pembangunan alternatif 1 sangat terbatas karena

sebagian besar dari pembangunan pipa akan dilakukan di luar wilayah pemukiman kota.

Lamanya masa konstruksi pipa untuk alternatif 1 adalah 120 hari (4 bulan).

Dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh alternatif 2 sangat tinggi karena

hampir seluruh bagian dari konstruksi pipa dilakukan di tengah kota. Pekerjaan

pembangunan di tengah kota akan menimbulkan kemacetan karena terdapat operasi

pembongkaran dan perbaikan aspal serta pembuangan hasil galian tanah ke luar kota.

Lamanya masa konstruksi pipa untuk Alternatif 1 adalah 300 hari (10 bulan).

7.5.5 Perbandingan Alternatif

7.5.5.1 Metode Perbandingan Alternatif

Kedua alternatif akan dibandingkan pada tiga pembanding yang sama, yaitu biaya

konstruksi, biaya operasional dan dampak lingkungan.

Biaya (Konstruksi dan Operasional)

Setelah melakukan perhitungan mengenai kriteria-kriteria yang diperlukan untuk

membangun kedua alternatif, nilai 3 akan diberikan pada alternatif dengan nilai kriteria

tertinggi. Nilai 3 merupakan nilai terbesar dalam skala 1 sampai 3. Alternatif dengan nilai

kriteria yang lebih rendah akan diberikan nilai antara 1-2,9. Nilai ini bergantung pada

perbedaan diantara kedua alternatif. Sebagai contoh, apabila Alternatif 1 memerlukan

biaya konstruksi sebesar EUR 50.000.000, - dan Alternatif 2 sebesar EUR 200.000.000, -,

Alternatif 2 akan diberi nilai 3 sementara Alternatif 1 akan diberi nilai 0,75.

Contoh perhitungan : 50.000.000 x 3 = 0,75

200.000.000



VII-12

Dampak Lingkungan

Hal yang serupa akan dilakukan dalam membandingkan dampak lingkungan dari

kedua alternatif. Alternatif yang memberikan dampak lingkungan terlama akan diberi

nilai maksimum dalam skala 1 sampai 3. Sedangkan nilai alternatif yang dampak

lingkungannya lebih singkat akan diberi nilai antara 1-3. Nilai ini juga bergantung pada

perbedaan diantara kedua alternatif. Hasil perhitungan nilai kedua alternatif ditampilkan

pada Tabel 7-8.

Tabel 7-8. Nilai alternatif

Kriteria Alternatif 1 Alternatif 2

Besar Nilai Besar Nilai Biaya Konstruksi € 2.570.000 2,48 € 2.950.000 3 Biaya Operasional € 687.660 3 € 533.230 2,32 Dampak Lingkungan 127 hari 1,2 300 hari 3

7.5.5.2 Perbandingan Alternatif

Setiap alternatif akan dinilai berdasarkan pertimbangan ekonomis dengan

menggunakan metode pembobotan. Dalam melakukan analisis pembobotan ini, kriteria

ekonomis yang digunakan adalah biaya konstruksi, biaya operasional dan dampak

lingkungan. Berikut nilai kepentingan kriteria yang digunakan untuk pemilihan alternatif.

Nilai kepentingan kriteria (bobot) terhitung seperti pada Tabel 7-9.

Tabel 7-9. Nilai kepentingan kriteria

Parameter BK BO DL Bobot Biaya Konstruksi (BK) 1 2 3 Biaya Operasi (BO) 3 1 4 Dampak Lingkungan (DL) 2 1 3

Hasil penilaian terhadap setiap alternatif dari masing-masing parameter dapat

dilihat pada Tabel 7-10.



VII-13

Tabel 7-10. Pemilihan alternatif jalur

Parameter Bobot Alternatif 1 Alternatif 2

Nilai Total Nilai Total

Biaya Konstruksi (BK) 3 2,48 7,44 3 9

Biaya Operasi (BO) 4 3 9/12 2,32 9,28

Dampak Lingkungan (DL) 3 1,2 3,6 3 9

TOTAL 23,04 27,28

Berdasarkan hasil perbandingan kedua alternatif, Alternatif 1 merupakan

alternatif terbaik karena memiliki nilai terendah.

BAB VII PERHITUNGAN RINCI PENGEMBANGAN · PDF filePerhitungan dimensi jaringan pipa distribusi...

Documents

Transcript of BAB VII PERHITUNGAN RINCI PENGEMBANGAN · PDF filePerhitungan dimensi jaringan pipa distribusi...