PENENTUAN KEBUTUHAN AIR DAN DEBIT AIR BAKU
2
Program Studi
Teknik Lingkungan
Nama Mata Kuliah
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum
Jumlah SKS
3
Pengajar
1. Prof. Dr. Ir. Mary Selintung, MSc. 2. Dr. Eng. Ir. Hj. Rita Tahir Lopa, MT 3. Ir. Achmad Zubair, MSc. 4. Dr. Eng. Bambang Bakri, ST., MT. 5. Roslinda Ibrahim, SP., MT
Sasaran Belajar
Setelah lulus mata kuliah ini mahasiswa mampu membuat perencanaan dan perancangan bangunan pengolahan air minum
Mata Kuliah Prasyarat
Penyediaan Air Minum
Deskripsi Mata Kuliah
Mata Kuliah bangunan pengolahan air Minum merupakan mata kuliah yang diwajibkan bagi mahasiswa semester VI yang telah mengikuti materi perkuliahan penyediaan air minum. Materi perkuliahan mencakup pembahasan mengenai pengertian dan metode perencanaan bangunan pengolahan air minum; penentuan kebutuhan air dan debit air baku, analisis kualitas air baku, perencanaan bangunan unit pengolahan: intake, prasedimentasi, koagulasi dan flokulasi, sedimentasi, filtrasi, disinfeksi, pengolahan lumpur, reservoir dan pengolahan lumpur.
1
I PENDAHULUAN 1.1 CAKUPAN ATAU RUANG LINGKUP MATERI PEMBELAJARAN Materi pembahasan pada pertemuan ke-2 (dua) ini meliputi: Kebutuhan Air Pergukuran Debit Air Baku 1.2 SASARAN PEMBELAJARAN Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan air, cara perhitungan kebutuhan air dan pengukuran debit air baku. 1.3 PRILAKU AWAL MAHASISWA Mahasiswa telah membaca bahan ajar dan memahami bahan kuliah terdahulu dengan baik 1.4 MANFAAT Manfaat yang didapatkan setelah mengikuti pertemuan ini adalah meningkatkan pengetahuan dan wawasan mahasiswa mengenai perhitungan kebutuhan air dan pengukuran debit air baku 1.5 URUTAN PEMBAHASAN Materi pembahasan dimulai dengan penjelasan secara umum mengenai kebutuhan air dan faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan air. Kemudian dilanjutkan dengan materi cara perhitungan jumlah penduduk dan kebutuhan air.materi terakhir mengenai pengukuran debit air dengan menggunakan beberapa metode. 1.6 PETUNJUK BELAJAR Mahasiswa diharapkan membaca isu terkait melalui media massa yang menambah wawasan secara umum. Membaca bahan yang akan dikuliahkan pada minggu berikut agar dapat lebih siap dan dapat didiskusikan pada pertemuan berikut.
2
II PENYAJIAN
2.1 KEBUTUHAN AIR Faktor yang berpengaruh pada kebutuhan air yaitu jumlah penduduk dan konsumsi perkapita. Dimana kecendrungan populasi dan sejarah populasi digunakan sebagai dasar perhitungan kebutuhan air domestik terutama dalam penentuan kecenderungan laju pertumbuhan (growth rate trends). Pertumbuhan ini juga tergantung dari rencana pengembangan dari tata ruang. Faktor-faktor lain yang perlu menjadi pertimbangan adalah adanya perkembangan industriindustri baru atau perkembangan sosial ekonomi serta fasilitas-fasilitas lainnya yang menggunakan air. Faktor-Faktor yang mempengaruhi Kebutuhan Air Pemakaian air rata-rata liter/orang/hari berbeda di suatu negara dengan negara lainnya, kota dengan kota lainnya, desa dengan desa lainnya. Hal tersebut dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain: Besar kecilnya daerah Tingkat kehidupan penduduk Harga air Iklim Tekanan air Sistem penyambungan Kualitas air Sistem manajemen penyediaan air Kebutuhan air minum yang diperlukan untuk suatu daerah pelayanan ditentukan berdasarkan 2 (dua) parameter, yaitu: jumlah penduduk dan tingkat konsumsi air.
3
1. Perhitungan jumlah penduduk Penentuan jumlah dan kepadatan penduduk dipakai untuk menentukan daerah pelayanan dengan perhitungan sebagai berikut: Cari data jumlah penduduk saat ini di daerah pelayanan sebagai tahun awal perencanaan Tentukan nilai pertumbuhan penduduk per tahun Hitung pertambahan jumlah penduduk sampai akhir tahun perencanaan, misal 5 tahun, dengan menggunakan salah satu metode proyeksi, diantaranya metode geometrik seperti persamaan di bawah berikut ini:
P = Po (1+r)n ---------------------------------------------------------- (1)
dengan pengertian: P = jumlah penduduk sampai akhir tahun perencanaan (jiwa) P o = jumlah penduduk pada awal tahun perencanaan (jiwa) r = tingkat pertambahan penduduk per tahun (%) n = umur perencanaan (tahun) 2. Perhitungan kebutuhan air Kebutuhan air total dihitung berdasarkan jumlah pemakai air yang telah diproyeksikan untuk 5-10 tahun mendatang dan kebutuhan rata-rata setiap pemakai setelah ditambahkan 20% sebagai faktor kehilangan air (kebocoran). Kebutuhan total ini dipakai untuk mengetahui apakah sumber air yang dipilih dapat digunakan. Kebutuhan air ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut: Hitung kebutuhan air dengan persamaan berikut:
Q = P x q ---------------------------------------------------------------- (2) Qmd = Q x f md ------------------------------------------------------- (3)
4
dengan pengertian: Qmd = kebutuhan air (liter/hari) q = konsumsi air per orang per hari (liter/orang/hari) P = jumlah jiwa yang akan dilayani sesuai tahun perencanaan (jiwa) f = faktor maksimum (1,05—1,15) Hitung kebutuhan air total dengan persamaan: Qt = Q md x 100/80 --------------------------------------------------- (4) dengan pengertian: Q t = kebutuhan air total dengan faktor kehilangan air 20% (liter/hari) Bandingkan dengan hasil pengukuran debit sumber air baku apakah dapat mencukupi kebutuhan ini. Jika tidak, cari alternatif sumber air baku lain. 3. Contoh Perhitungan Kebutuhan Air Pada tahun 2014 jumlah penduduk daerah A adalah 10.000 jiwa dengan angka pertumbuhan penduduk 2%. Hitung kebutuhan air bersih domestik dan non domestik pada tahun 2018 dan 2022. Jika diasumsikan konsumsi air bersih untuk kebutuhan penduduk sebesar 120 liter/orang/hari dan untuk kebutuhan non domestik diasumsikan sebesar 30% dari kebutuhan penduduk. Jawab : Tahun rencana 2018 Proyeksi jumlah penduduk tahun 2018 Pn = Po (1+r)n = 10.000 (1+0,02)4 = 10.000 (1,02)4 = 10.824 orang Kebutuhan domestik Q = Pn X q = 10.824 X 120 liter/orang/hari = 1.298.880 liter/hari Kebutuhan non domestik = 1.298.880 X 30% = 389.664 liter/hari
5
Tahun rencana 2022 Poyeksi jumlah penduduk tahun 2022 Pn = Po (1+r)n = 10.000 (1+0,02)8 = 10.000 (1,02)8 = 11.717 orang Kebutuhan domestik Q = Pn X q = 11.717 X 120 liter/orang/hari = 1.406.040 liter/hari Kebutuhan non domestik = 1.406.040 X 30% = 421.812 liter/hari 2.2 PENGUKURAN DEBIT AIR BAKU Sumber air yang dapat digunakan sebagai sumber air baku meliputi: Mata air Air permukaan Air tanah Air hujan Pengukuran debit air baku dilakukan untuk menghitung potensi sumber air yang akan digunakan. Metoda yang digunakan tergantung dari jenis sumber air sebagai berikut: 1. Mata air/ sungai/ irigasi Dengan ambang trapesium (alat ukur Cipoletti) o Alat yang diperlukan: − Sekat trapesoidal yang sisi-sisi dalam sekat itu meruncing, dibuat dari pelat logam (baja, aluminium, dan lain-lain) atau dari kayu lapis. Sekat ini tetap dipasang pada lokasi pengukuran atau hanya sementara saja. − Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur
6
o Cara pengukuran: − Tempatkan sekat pada aliran (sungai kecil, pelimpah mata air, dan sebagainya) yang akan diukur, pada posisi yang baik sehingga sekat betul-betul mendatar atau “h” pada kedua sisinya adalah sama − Ukur h dengan penggaris, tongkat ukur atau pita ukur o Perhitungan debit, debit dihitung dengan persamaan: Q = 0,0186 . bh3/2 Dengan: Q dalam liter/detik b dalam cm h dalam cm o Keadaan untuk pengukuran − Aliran di hulu dan di hilir sekat harus tenang − Aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atau samping sekat − Air harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat
Dengan V-notch (alat ukur Thompson) o Alat yang diperlukan - Sekat V-notch, dibuat dari pelat logam (baja, aluminium atau dari kayu lapis - Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur o Cara pengukuran
7
- Tempatkan sekat pada aliran yang akan diukur, pada posisi yang baik sehingga sekat betul-betul mendatar atau “h” pada kedua sisinya sama - Ukur h dengan penggaris, tongkat ukur atau pita ukur o Perhitungan debit - Debit dihitung dengan persamaan: Q = 0,0134 . h Dengan: Q: dalam liter/detik h: dalam cm o Keadaan untuk pengukuran - Aliran di hulu dan di hilir sekat harus tenang - Aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atau samping sekat Air harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat
8
Dengan metoda benda apung o Alat yang diperlukan - Bahan yang dapat mengapung di air (bola pingpong, gabus, dan lainlain) - Alat ukur panjang (penggaris, tongkat ukur atau pita ukur) - Alat ukur waktu (stopwatch) Cara pengukuran - Pilih lokasi yang baik pada beban air dengan lebar, kedalaman, kemiringan dan kecepatan yang dianggap tetap sepanjang + 2 meter. Harus diperhatikan agar tidak ada rintangan, halangan atau gangguan lain di sepanjang lintasan pengamatan. - Tetapkan titik awal (T1) dan titik akhir (T2) pengukuran. Catat panjang lintasan yang akan digunakan (L) (lihat Gambar 2.3) - Jatuhkan bahan yang terapung pada T1. Pada waktu bersamaan, hidupkan alat ukur waktu (stopwatch) - Hentikan alat ukur waktu pada saat benda terapung mencapai titik T2. Catat waktu yang terhitung (t)
- Antara T1 dan T2 dibagi menjadi beberapa titik penampang (misalnya Ta, Tb, Tc… Tn). Hitung luas penampang aliran pada titik-titik tersebut (lihat Gambar2.3).
- Pada titik-titik ini hitung luas penampang aliran - Ukur kedalaman air pada beberapa titik penampang aliran, juga lebar penampang itu. tepi dan tengah saluran di masing-masing titik penampang (h1, h2, h3)
- Lakukan di beberapa tempat
Perhitungan debit
- Hitung luas penampang basah di setiap titik penampang dengan persamaan: A = (b1 + b2)/2 . (h1 + h2 + h3)/3 dengan: A = luas penampang basah (m2) b1; b2 = lebar penampang atas; bawah (m) h1;h2;h3 = kedalaman air (m)
9
- Luas penampang basah rata-rata dihitung dengan menggunakan persamaan:
Dengan: Arata-rata
= (AT1+ AT2+ A) = luas penampang basah rata (m2)
AT1,T2,Ta,Tb,Tc
= luas penampang basah di T1, T2, Ta, Tb, Tc (m2)
5
= jumlah titik pengukuran mulai T1 sampai T2
- Debit dihitung dengan persamaan: Q = Arata-rata x L x t x 1000 Dengan: Q
= debit aliran (L/dt)
Arata-rata = luas penampang basah rata (m2) L
= panjang lintasan dari T1 ke T2 (m)
t
= waktu tempuh dari T1 ke T2 (detik)
Keadaan untuk pengukuran
Pengukuran dilakukan pada ruas yang relatif lurus
Lakukan di beberapa ruas lurus untuk mendapatkan nilai debit ratarata
2. Air Permukaan lainnya Sungai / irigasi Selain pengukuran dengan metode yang disebutkan di atas, pengukuran debit air sungai/irigasi juga dapat dilakukan dengan mengumpulkan data dan informasi lain yang diperoleh dari penduduk, meliputi debit aliran, pemanfaatan sungai, tinggi muka air minimum dan tinggi muka air maksimum. Danau Perhitungan debit air danau dilakukan berdasarkan pengukuran langsung. Cara ini dilakukan dengan pengamatan atau pencatatan fluktuasi tinggi muka air selama minimal 1 tahun. Besarnya fluktuasi debit dapat diketahui dengan mengalikan perbedaan tinggi air maksimum dan minimum dengan
10
luas muka air danau. Pengukuran ini mempunyai tingkat ketelitian yang optimal bila dilakukan dengan periode pengamatan yang cukup lama. Data di atas dapat diperoleh dari penduduk setempat tentang fluktuasi yang pernah terjadi (muka air terendah). Embung Pengukuran debit yang masuk ke dalam embung dapat dilakukan pada saat musim penghujan, yaitu dengan mengukur luas penampang basah sungai/parit yang bermuara di embung dan dikalikan dengan kecepatan aliran. Sedangkan volume tampungan dapat dihitung dengan melihat volume cekungan untuk setiap ketinggian air. Volume cekungan dapat dibuat pada saat musim kering (embung tidak terisi air) yaitu dari hasil pemetaan topografi embung dapat dibuat lengkung debit (hubungan antara tinggi air dan volume). 3. Air tanah Perkiraan potensi air tanah dangkal dapat diperoleh melalui survei terhadap 10 buah sumur gali yang bisa mewakili kondisi air tanah dangkal di desa tersebut Perkiraan potensi air tanah dalam dapat diperoleh melalui informasi data dari instansi terkait meliputi kedalaman lapisan air tanah, jenis tanah/batuan, kualitas air, serta kuantitas.
11
III PENUTUP
3.1 RANGKUMAN Kebutuhan air minum yang diperlukan untuk suatu daerah pelayanan ditentukan berdasarkan pada dua
parameter, yaitu jumlah penduduk dan
tingkat konsumsi air. Pengukuran debit air baku dilakukan untuk menghitung potensi sumber air yang akan digunakan. Pengukuran dapat dilakukan dengan ambang trapesium (alat ukur Cipoletti), V-notch (alat ukur Thompson) dan meode benda apung. 3.2 SOAL TES FORMATIF Untuk mengetahui tingkat penguasaan pengetahuan yang diperoleh mahasiswa, maka dosen sebagai fasilitator memberikan tes formatif berupa pertanyaan sebagai berikut: 1. Jumlah penduduk suatu daerah pada tahun 2016 adalah 12.000 jiwa dengan angka pertumbuhan penduduk 3%. Hitung kebutuhan air bersih domestik dan non domestik pada sepuluh tahun mendatang. Jika diasumsikan konsumsi air bersih untuk kebutuhan penduduk sebesar 150 liter/orang/hari dan untuk kebutuhan non domestik diasumsikan sebesar 25% dari kebutuhan penduduk. 2. Sebutkan dan jelaskan metode yang digunakan untuk pengukuran debit air baku! 3.3 UMPAN BALIK Diskusi dan memberikan pertanyaan untuk memonitor penerimaan mahasiswa akan bahan kuliah yang disajikan. 3.4. DAFTAR PUSTAKA Asmadi dkk, 2011. Teknologi Pengolahan Air Minum, Gosyen Publishing, Yokyakarta Direktoral Jenderal Cipta Karya (2007), Petunjuk Teknis Pengembangan SPAM sederhana. Jakarta. Selintung,
Pelaksanaan
Selintung, Mary 2011. Pengenalan Sistem Penyediaan Air Minum, AS Publishing
12
