MANUAL SINGKAT PENGGUNAAN PROGRAM EPANET 2.0 Oleh: Jefry Budiman Municipal Water Supply and Sanitation Specialist ESP-USAID Central Java/DIY Mobile: 0811977414
1. PENGANTAR EPANET adalah sebuah program simulasi model hidrolis sistem jaringan perpipaan (distribusi) yang dikembangkan oleh The Water Supply and Water Resources Division of the U.S. Environmental Protection Agency’s National Risk Management Research Laboratory. Adalah sebuah program yang dikatagorikan sebagai “public domain software” sehingga boleh dicopy dan didistribusikan secara bebas. Segala sesuatu informasi mengenai EPANET berikut file setup-nya lebih jauh dapat di akses melalui internet internet di : http://www.epa.gov/ORD/NRMRL/w http://www.epa.gov/ORD/NRMRL/wswrd/epanet.html swrd/epanet.html Sama halnya dengan metoda pemahaman program komputer lainnya, pemahaman aplikasi EPANET paling ideal adalah dengan sambil mempraktekannya langsung di depan komputer. Karena itu manual ini disusun dengan mengangkat contoh kasus yang cukup sederhana.
2. CONTOH KA SUS SEDERHANA Dalam contoh berikut kita akan menganalisis sebuah jaringan perpipaan distribusi yang sederhana seperti dalam gambar berikut.
1
Sistem tersebut terdiri dari sebuah sumber reservoir (dalam hal ini berupa clearwell/bak pengumpul sebuah IPA) dimana kemudian airnya dipompakan ke sebuah jaringan perpipaan yang terdiri dari 2 buah loop. Disamping itu terdapat pula sebuah pipa yang menghubungkan sistem jaringan dengan sebuah tangki berbentuk silinder yang berfungsi sebagi balancing reservoir. Pompa distribusi (link 9) memiliki kapasitas 40 L/det dengan head 45 m, reservoir balance (node 8) memiliki diameter 15 m dengan ketinggian muka air awal (saat ini) 1 meter dan ketinggian muka air maksimum 6 meter. Adapun data Node dan Pipa adalah sebagai berikut :
Data Node : Node Elevasi Tanah (m) Kebutuhan Air (L/det) -------------------------------------------------------------------------------------------------1 200 0 2 200 0 3 210 10 4 200 10 5 195 15 6 200 5 7 200 0 8 242 0 --------------------------------------------------------------------------------------------------
Data Pipa : Pipa Panjang pipa (m) Diameter (mm) Factor C (gesekan) -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 1000 350 100 2 1500 300 100 3 1500 200 100 4 1500 200 100 5 1500 200 100 6 2000 250 100 7 1500 150 100 8 2000 150 100 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2
3. Persiapan Program Pertama-tama yang harus kita lakukan adalah membuat proyek baru dalam EPANET dan memastikan bahwa pilihan standar (default option) sudah kita tentukan. •
•
•
•
•
Buka program EPANET, kemudian dari menu bar pilih File >> New untuk membuat proyek baru. Kemudian pilih Project >> Default akan terlihat sebuah jendela dialog project default seperti berikut :
Pada halaman ID Labels (label identitas), hapus semua isi ID Prefix jika ada kemudian isi ID Increment dengan angka 1, ini akan membuat EPANET secara otomatis mengurutkan penomoran object baru. Pada halaman Hydraulics pilih LPS (L/det) sebagai satuan aliran (flow units) dan Hazen Williams (H-W) sebagai formula perhitungan kehilangan tekanan (headloss formula) Isi/cek kotak “Save as defauls for all new projects” untuk menyimpan pilihanpilihan di atas sebagai standar proyek-proyek berikutnya. Kemudian klik OK.
Kemudian kita akan mengatur pilihan tampilan peta sehingga label ID akan muncul setiap kita menambahkan obyek kedalam gambar jaringan. Pilih View >> Option pada menu bar untuk memunculkan jendela dialog pilihan peta (map option) Pilih halaman Notation dan isi/cek kotak “Display Node ID’s” dan “Display Link ID’s” untuk memunculkan label identitas node dan pipa
•
•
3
Pilih halaman Symbols dan pastikan isi/cek seluruh kotak yang ada Klik OK untuk menyetujui pilihan-pilihan tersebut dan menutup jendela dialog
• •
4. Menggambar Jarin gan Pipa Sekarang kita telah siap untuk memulai menggambar jaringan perpipaan kita dengan menggunakan tombol-tombol yang terdapat dalam Toolbar. •
•
Pertama masukkan sebuah reservoir dengan mengklik tombol reservoir kemudian klik mouse pada peta dimana reservoir tersebut akan ditempatkan Lalu kita akan menambahkan beberapa buah node dengan mengklik tombol node dan mengklik mouse pada peta di lokasi node 2 hingga node 7
•
Kemudian tambahkan tangki dengan mengklik tombol tangki mouse pada peta di lokasi reservoir balance.
dan mengklik
Langkah selanjutnya kita akan menambahkan pipa, mulai dengan pipa 1 yang menghubungkan node 2 dan 3.
•
• •
•
Pertama klik tombol pipa kemudian klik mouse pada node 2 lalu node 3. terlihat bahwa sebuah garis terbentuk menghubungkan node 2 dan 3. Ulangi prosedur tersebut untuk pipa 2 hingga 7. Pipa 8 jalurnya berbelok, untuk menggambarnya, klik pada node 5 kemudian pada saat mouse digerakkan ke arah node 6 klik beberapa kali sesuai perubahan arah garis pipa hingga node 6. Terakhir kita akan menambahkan sebuah pompa. Klik tombol pompa node 1 kemudian node 2.
dan klik
4
Untuk melengkapi peta jaringan, kita akan memberikan label pada reservoir, pompa dan tangki. •
•
Klik tombol text kemudian klik pada tempat dimana kita akan menempatkan teks tersebut dan sebuah kotak teks akan tampil untuk diisikan kata-kata sesuai dengan yang kita inginkan. Ketik SUMBER atau IPA di dekat Reservoir (node 1), ketik POMPA di dekat pompa dan ketik RESERVOIR BALANCE di dekat Tangki. Lalu klik tombol Selection
untuk mengaktifkan mode seleksi obyek pada peta.
Sampai di sini kita telah menyelesaikan gambar peta jaringan perpipaan. Jika obyek yang kita inginkan belum sesuai posisinya kita dapat memindahkannya dengan cara mengklik obyek yang bersangkutan kemudian sambil terus menekan tombol kiri mouse kita dapat menggeser obyek tersebut ke posisi yang kita inginkan.
5. PENGATURAN KARAKTERISTIK OBYEK (OBJECT PROPERTIES) Setiap obyek yang ditambahkan ke dalam proyek telah disediakan karakeristik awal tertentu (default properties). Nilai dari obyek tertentu tersebut dapat diubah dengan memunculkan Property Editor. Ada beberapa cara untuk memunculkan Property Editor yaitu : Klik ganda pada obyek di dalam peta jaringan Klik kanan mouse pada obyek tertentu dan pilih Properties dalam menu pop-up yang muncul. Klik ganda pada obyek di halaman Data dalam jendela Browser Pilih obyek dari halaman Data dalam jendela Browser kemudian klik tombol Edit • •
• •
Browser
.
Kita mulai dengan mengedit Node 2, setelah jendela Property Editor muncul, kita dapat memasukkan nilai elevasi dan kebutuhan air untuk node ini. Kita dapat menggunakan panah ke atas dan ke bawah pada keyboard atau menggunakan mouse untuk pindah dari kotak isian satu ke yang lain. Kita dapat pula menggunakan tombol pindah halaman (page up / page down) untuk pindah dari satu obyek ke obyek yang lain.
5
Untuk jalur pipa (links) kita harus memasukkan nilai panjang pipa, diameter pipa dan nilai kekasaran pipa (C-factor). Perhatikan contoh kasus di atas, untuk Sumber / Reservoir kita harus memasukkan elevasinya 200 dalam isian Total Head, Untuk Reservoir Balance / Tangki masukkan angka 242 pada isian Elevation , masukkan angka 1 pada isian initial level, angka 6 pada isian maximum l evel, dan angka 15 pada isian diameter . Untuk Pompa, kita harus menentukan karakteristik kurva pompa (hubungan antara head dan kapasitas). Masukkan angka 1 sebagai label identitas dalam isian Pump Curve. Berikutnya kita akan membuat kurva pompa 1 (pump curve 1). Dari halaman Data Page dalam jendela Browser pilih Curves dalam daftar “dropdown” dengan terlebih dahulu mengklik tombol dropdown list , kemudian klik tombol Add . Sebuah kurva baru akan ditambahkan ke dalam data base dan jendela edit kurva (Curve Editor) akan muncul.
Masukkan kapasitas pompa 40 dalam isian flow dan head pompa 45 dalam isian head. EPANET akan secara otomatis menciptakan sebuah kurva pompa dari satu titik yang telah kita masukkan tersebut. Klik OK untuk menutup jendela editor.
6. MENYIMPAN DAN MEMBUKA PROYEK Setelah kita menyelesaikan rancangan awal dari jaringan perpipaan, sebaiknya kita segera menyimpan pekerjaan tersebut kedalam hardisk ataupun disket. Dari menu pilih File lalu Save As Setelah jendela Save As muncul, pilih Folder dan nama file yang akan di simpan. Klik OK untuk eksekusi penyimpanan
• • •
6
Data proyek tersebut akan tersimpan dalam format binary khusus, jika kita ingin menyimpan dalam bentuk text yang dapat dibaca langsung, gunakan perintah File >> Export >> Network. Jika suatu saat kita ingin memanggil atau membuka proyek tersebut kembali, dapat dilakukan dengan memilih File lalu Open.
7.
MENJALA NKAN PROGRAM ANAL ISIS SESAAT
Sekarang kita telah memiliki informasi yang cukup untuk melakukan analisis hidrolis sesaat. Untuk menjalankan program analisis pilih Project >> Run >> An aly si s atau klik tombol Run Analysis
pada Toolbar.
Jika analisis yang dilakukan bermasalah, maka sebuah jendela laporan status (Status Report) akan muncul dan menjelaskan masalah apa yang terjadi. Jika analisis berjalan sukses maka kita dapat melihat hasil perhitungan analisis tersebut dengan beberapa cara: •
•
•
Pilih Halaman Map pada jendela Browser lalu pilih Pressure, perhatikan bahwa nilai tekanan merubah tiap node menjadi berwarna khusus. Untuk melihat keterangan peta (legend) untuk kode warna, Pilih : View >> Legends >> Node (atau klik kanan mouse pada ruang kosong dalam peta lalu pilih Node Legend). Kita dapat pula merubah interval ukuran dan warnanya, klik kanan pada keterangan peta (legend) untuk memunculkan jendela editornya. Memunculkan jendela Property Editor (klik ganda pada salah satu obyek atau jalur) dan hasil perhitungan dapat dilihat pada bagian akhir dari jendela tersebut. Menciptakan tabulasi perhitungan, dengan memilih Report >> Table atau klik tombol tabel (table) pada toolbar. Setelah jendela Pilihan Tabel (table selection) muncul isi/cek tipe tabel mana yang akan dimunculkan apakah Tabel Node (network node) atau Tabel Jalur Pipa (network link). Kemudian pilih halaman kolom untuk memilih jenis data/perhitungan apa saja yang akan dimunculkan pada tiap kolom. Kemudian klik OK, kita akan mendapatkan hasinya kurang lebih seperti berikut.
7
Perhatikan bahwa angka dengan tanda negatif pada kolom kapasitas aliran (flow) menyatakan aliran yang berlawanan arah dengan arah penggambaran jalur pipa pertama kali.
8. MENJALA NKA N ANALISIS MENERUS (EXTENDED PERIODE) Pada kenyataannya sistem distribusi berlangsung tidak sesaat tetapi berlangsung menerus selama 24 jam dalam sehari. Dengan demikian kita memerlukan pengamatan hidrolis secara menerus dalam sistem kita dimana perubahan tekanan dalam sistem ditimbulkan oleh berubahnya kebutuhan air (pemakaian air) oleh konsumen setiap saat. Dalam contoh berikut, kita akan melakukan simulasi hidrolis dengan perubahan pola kebutuhan air setiap 2 jam, sehingga dalam 1 hari terdapat 12 perubahan pemakaian air. Pertama-tama kita harus memasukkan pola perubahan kebutuhan air dengan memilih halaman Data pada Browser kemudian klik tombol daftar dropdown , pilih Option kemudian pilih Time. Kemudian isi angka 2 pada Pattern Time Step. Kita juga dapat memilih berapa jam total waktu yang akan kita amati, misalnya kita akan mengamati selama 2 hari atau 48 jam, jadi kita harus mengisi angka 48 dalam Total Duration.
8
Untuk mengatur pilihan pola kebutuhan air, pilih Pattern dalam daftar dropdown kemudian klik tombol Add kemudian isi faktor pemakaian (faktor pengali) dengan angka berikut (sebagai contoh perhitungan) : 0.5 ; 0.6 ; 1.6 ; 1.3 ; 1 ; 0.8 ; 0.9 ; 1 ; 1.4 ; 1.2 ; 1 ; 0.7 lalu klik OK. Selanjutnya untuk menjalankan program analisis kembali kita pilih Project >> Run >> An aly si s atau klik tombol Run Analysis
pada Toolbar.
Untuk melihat hasil simulasi analisis menerus ada beberapa cara yaitu : •
•
•
•
Pilih halaman Map dalam Browser kemudian gunakan tombol scrollbar pada Kontrol Waktu (time control). Coba cara di atas dengan terlebih dahulu memilih Pressure (tekanan) pada isian Node dan Flow (aliran) pada isian Link. Menggunakan tombol ala video player (play dan stop) yang terdapat pada bagian bawah scrollbar.Tombol play untuk memulai animasi perubahan kondisi dari jam ke jam dan tombol stop untuk menghentikannya.
Tambahkan arah aliran air pada tiap jalur pipa dengan memilih View >> Option pada menu, kemudian pilih halaman Flow Arrows pada jendela Map Option, isi/cek pada arrow style selain “None”. Lalu kita dapat menjalankan kembali animasi dengan tombol play seperti telah dijelaskan sebelumnya. Membuat grafik “time series” untuk node atau link yang mana saja. Sebagai contoh untuk mengamati perubahan tinggi muka air pada reservoir balance terhadap waktu: 1. Klik pada reservoir balance (tanki) 2. Pilih Report >> Graph atau kilk tombol grafik sehingga akan muncul jendela pilihan grafik. 3. Isi/cek Time Series pada pilihan Graph Type. 4. Pilih Pressure pada pilihan Parameter 5. Klik OK, lalu kita akan mendapatkan tampilan grafik seperti berikut.
9
LATIHAN KASUS : Kita akan mencoba contoh kasus sederhana pada sistem yang sudah dibangun di atas dimana diasumsikan pada node 3, 4, 5 dan 6 terjadi perubahan demand karena pertumbuhan penduduk dan migrasi sebagai berikut: Node 3 : Node 4 : Node 5 : Node 6 :
10 L/det 10 L/det 15 L/det 5 L/det
15
L/det 20 L/det 25 L/det 10 L/det
Dengan kasus tersebut, hitung kembali sistem hidrolis / tekanan yang terjadi di setiap node. Caranya dengan meng-edit data pada tiap node yang berubah demand-nya dengan meng-klik 2x node yang besangkutan dan merubah angka Base Demand-nya sesuai dengan perubahan yang terjadi. Selanjutnya klik Run Analysis
dan lihat apa yang terjadi…
Kita akan menemukan peringatan pada jendela Run Status bahwa terjadi tekanan yang sangat rendah pada waktu-waktu tertentu, Klik OK untuk melihat dimana dan kapan terjadinya tekanan yang terlalu rendah tersebut yang akan ditampilkan secara otomatis pada jendela Status Report. Disini terlihat bahwa pada waktu-waktu jam puncak terjadi tekanan yang sangat rendah pada node 5. Pertanyaan selanjutnya apa yang harus dilakukan untuk memperbaiki keadaan tersebut? Dalam kasus ini yang pertama harus kita pertimbangkan adalah bahwa kebutuhan yang berubah/bertambah membutuhkan kapasitas pompa yang sesuai pula.
10
Kita akan mencoba untuk mengganti pompa distribusi dengan kapasitas yang sesuai yaitu dengan kapasitas 70 L/det dengan head 45 m. Klik jendela Browser-Data, kemudian klik tombol dropdown list , lalu pilih Curves, kemudian klik 2x pada angka 1 (kurva 1), lalu ubah karakteristik pompa dengan kapasitas 70 L/det dan Head 45 m (head tidak berubah). Selanjutnya kita coba lagi simulasinya, klik Run Analysis
dan lihat apa yang terjadi…
Ternyata masih ada pesan peringatan terjadinya tekanan sangat rendah, perhatikan dimana terjadinya tekanan yang sangat rendah tersebut. Terlihat pada hasil perhitungan bahwa tekanan yang rendah masih terjadi pada node 5. Selanjutnya kita akan mencoba mengatasinya dengan memasang satu jalur pipa dengan diameter 150 mm yang dipasang paralel dengan pipa no. 7 yang menghubungkan node 4 dan node 5. Klik tombol tambah pipa dan pasang dari node 4 ke node 5, lakukan sedemikian sehingga tidak terjadi gambar yang tumpang tindih dengan pipa no.7.
Kemudian edit pipa tersebut (jangan lupa klik dulu tombol sellection dan klik 2x pipa no.10) dan rubah data panjang pipa dan diameternya. Selanjutnya lak ukan Run Analysis lagi, lihat kembali hasilnya. Kali ini simulasi berhasil dengan baik. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa modifikasi yang harus dilakukan apabila kebutuhan air di wilayah distribusi bertambah seperti kasus di atas adalah dengan mengganti pompa dengan kapasitas yang sesuai dan memasang pipa distribusi paralel menuju node yang tekananya rendah.
11
