Model optimasi manajemen pelayanan air wilayah perkotaan dengan teknik simulasi

SOETOPO, Widandi, Promotor Prof.Dr.Ir. Sudjarwadi, M.Eng

2005 | Disertasi | S3 Ilmu Teknik

Masalah manajemen pelayanan air bersih PDAM adalah bagaimana mencapai tujuan penggunaan air yang optimal. Penelitian disertasi ini akan memanfaatkan sifat-sifat stokastik yang ada pada populasi pelanggan dan sistem jaringan pipa distribusi PDAM untuk mencapai tujuan tersebut. Untuk tujuan tersebut maka ditinjau mengenai hubungan individu stokastik dan hubungan kolektif stokastik antara pelanggan dan pasokan air dari pihak PDAM. Hubungan individu stokastik diwakili oleh Fungsi Tangggapan, sedangkan hubungan kolektif stokastik diwakili oleh Model Spasial Stokastik dan Model Temporal Stokastik. Ketiga model hubungan stokastik tersebut selanjutnya digunakan dalam suatu model optimasi manajemen pelayanan distribusi air PDAM. Metode analisis terhadap model-model stokastik ini adalah cara simulasi dengan menggunakan dua teknik simulasi, yaitu Random Search dan Genetic Algorithm. Fungsi Tanggapan merupakan hubungan stokastik antara variabel pemakaian air pelanggan secara individual dengan sejumlah variabel-variabel domestik dari pelanggan. Fungsi Tanggapan ini diestimasi berdasarkan data sekunder dan dikalibrasi berdasarkan data primer, dengan menggunakan teknik simulasi Random Search. Model Spasial Stokastik menghubungkan variabel-variabel pasokan-kebutuhan secara kolektif dalam dimensi spasial yang dalam hal ini diwakili oleh pembagian sub-wilayah. Model Spasial Stokastik ini diestimasi dan dikalibrasi berdasarkan data sekunder, dengan menggunakan kombinasi dari teknik-teknik simulasi Random Search dan Genetic Algorithm. Keluaran model Spasial Stokastik ini menjadi masukan untuk model Temporal Stokastik. Model Temporal Stokastik menghubungkan variabel-variabel pasokan-kebutuhan secara kolektif dalam dimensi temporal, sehingga model ini mempunyai kemampuan untuk memproyeksikan nilai-nilai variabel pemakaian air pelanggan secara kolektif dalam dimensi temporal ke depan. Model Temporal Stokastik juga diestimasi dan dikalibrasi berdasarkan data sekunder, dengan menggunakan cara Regresi Linier. Dengan menggunakan Fungsi Tanggapan dan model Spasial-Temporal Stokastik, disusunlah suatu model optimasi manajemen pelayanan distribusi dengan tujuh alternatif fungsi tujuan, yang selanjutnya diselesaikan dengan teknik simulasi Random Search. Optimasi terhadap alternatif fungsi tujuan yang meminimumkan kehilangan air bulanan di jaringan pipa distribusi selama tahun 2001 dan 2002 selalu menghasilkan nilai yang lebih kecil bila dibandingkan dengan data historis, dengan kehilangan maksimum sebesar 26,52% untuk hasil optimasi dibanding dengan 43,89% untuk data historis. Nilai rerata kehilangan air selama 2 tahun tersebut adalah 20,36% untuk hasil optimasi dibanding dengan 36,37% untuk data historis, yang menunjukkan adanya perbaikan rerata sebesar 16,01%. Hal ini menunjukkan prospek yang menjanjikan untuk pengembangan yang selanjutnya dalam hal manajemen distribusi air PDAM.

The problem in municipal water service management is how to utilize water in an optimal way. This dissertation research will utilize the stochastic characteristics in the population of customers and in the water distribution networks to accomplish the purpose. Accordingly, the stochastic individual and collective relationships between the customers and the municipal water supply is being observed. The stochastic individual relationship is represented by the Response Function, while the stochastic collective relationship is represented by the stochastic spatial model and the stochastic temporal model. The three stochastic models are then used in the optimization of municipal water distribution service management. The method being used are two simulation techniques, Random Search and Genetic Algorithm. The Response Function is a stochastic relationship between the variable of individual customer water consumption and a number of domestic variables of customer. The Response Function is estimated according to secondary data and is calibrated according to primary data, by using the Random Search simulation technique. The Stochastic Spatial model is associated the variables of supplydemand collectively in spatial dimension which in this case is represented by the partition of sub-areas. The Stochastic Spatial model is estimated and calibrated according to secondary data, by using a combination of Random Search and Genetic Algorithm simulation techniques. The output of the Stochastic Spatial model will be used as an input for the Stochastic Temporal model. The Stochastic Temporal model is associated the variables of supply-demand collectively in temporal dimension, therefore this model has the capability for projecting the values of variable of water consumption by consumers collectively forward in time. The Stochastic Temporal model is also estimated and calibrated according to secondary data by using Linear Regression method. By using the Response Function and the Stochastic Spatial-Temporal model, a distribution service management optimization model is conceived with seven alternatives of the objective function. To solve the optimization model, the Random Search simulation technique is employed. The optimization for the objective function alternative for minimizing the monthly water losses in the distribution network during the year of 2001 and 2002 are always produce values smaller than that of the historical data, with maximum losses of 26.52% for optimization as compared to 43.89% for hictorical data. The average losses during the 2 years is 20.36% for optimization as compared to 36.37% for hictorical data, which mean a 16.01% improvement. These results show a promising prospect for further developments in the municipal water distribution management.

Kata Kunci : Manajemen Distribusi Air, Model Optimasi