03 Waktu Konsentrasi Rev-2 [PDF]

Citation preview

DRAINASE PERKOTAAN TSI-437



03. Waktu Konsentrasi



Ir. Bambang Adi Riyanto, M.Eng Fakultas Teknik Jurusan Sipil UNPAR Bandung Jalan Ciumbuleuit No. 94 Bandung, Telp. 2033691-92 1



Respon Waktu dari DTH 



 











Debit maksimum dari suatu daerah tangkapan hujan (catchment area) pada titik outlet dipengaruhi oleh waktu yang diperlukan oleh seluruh DTH untuk berkontribusi terhadap aliran tersebut. Titik outlet pada drainase perkotaan dapat berupa titik inlet atau titik tinjau lain yang akan dikaji. Respon waktu ini bisa beberapa menit, jam bahkan beberapa hari tergantung luas DTH dan jarak terpanjang lintasan limpasan air hujan sampai titik outlet. Limpasan dari lokasi yang berbeda di DTH akan mempunyai waktu tempuh ke titik outlet berbeda pula, tergantung jaraknya. Respon waktu dari DTH umumnya adalah waktu terbesar dari seluruh kemungkinan waktu tempuh, walaupun kadangkadang diambil nilai rata-ratanya. 2



Respon Waktu dari DTH 















Perkiraan debit puncak dari suatu kejadian hujan sangat sensitif terhadap perkiraan respon waktu dari DTH dan berbanding terbalik. Dengan demikian bila semua faktor yang lain sama, respon waktu yang lama akan menghasilan debit puncak yang kecil dan sebaliknya. Dua ukuran respon waktu DTH adalah:  waktu konsentrasi yang diberi notasi tc dan  waktu kelambatan (lag time) dengan notasi tL. Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan oleh hujan efektif yang jatuh di tempat terjauh dari DTH sampai titik outlet. Waktu ini penting karena menentukan waktu minimum bagi seluruh DTH untuk berkontribusi terhadap aliran di titik outlet. 3



Respon Waktu dari DTH  



Waktu kelambatan adalah waktu rata-rata dari semua kemungkinan waktu tempuh limpasan permukaan pada DTH. Secara praktis waktu kelambatan adalah waktu antara pusat massa hujan efektif sampai waktu puncak hidrograf aliran seperti diperlihatkan pada gambar berikut.



4



Waktu Konsentrasi 











Adalah waktu yang diperlukan oleh limpasan hujan untuk mengalir dari daerah yang paling jauh sampai ke lokasi yang ditinjau (outlet). Diperlukan untuk menentukan intensitas hujan ratarata pada kurva Intensitas-Durasi-Frekuensi (IDF) Rumus waktu konsentrasi :



tc = ti + tt dimana : tc : Waktu konsentrasi ti : Waktu aliran limpasan permukaan tt : Waktu untuk mengalir dalam saluran 5



Waktu Konsentrasi 







Waktu limpasan permukaan, ti , tergantung dari karakteristik DAS seperti: kekasaran permukaan, kemiringan dan panjang aliran permukaan dan karakteristik hujan. Umumnya ti dihitung dengan beberapa rumus empiris, atau bisa digunakan pendekatan seperti diberikan pada tabel berikut:



6



Waktu Konsentrasi 



Banyak formula empiris untuk menghitung ti, antara lain :  Formula Kirpich :



ti =



0,06628 L0,77 S 0,385



dimana : ti : Waktu konsentrasi aliran permukaan [jam] L : Panjang lintasan aliran [Km] S : Kemiringan lahan [m/m]



7



Waktu Konsentrasi  Formula Hathaway:



0,606(L × n )0, 467 ti = S 0, 234 dimana : ti : Waktu konsentrasi aliran permukaan [jam] L : Panjang lintasan aliran [Km] S : Kemiringan lahan [m/m] n : Koefisien kekasaran sbb : Jenis Permukaan



Nilai n



Halus, kedap air



0,02



Halus, tanah terbuka



0,10



Berumput jarang, tanaman berjajar atau tanah kosong bergelombang



0,20



Padang rumput



0,40



Hutan kayu berdaun rontok



0,60



Hutan cemara



0,80



8



Waktu Konsentrasi  Formula Kerby (1959):



 7,216 n L  ti =  0,5  S 



0 , 324



dimana : ti : Waktu konsentrasi aliran permukaan [menit] L : Panjang lintasan aliran [m] S : Kemiringan lahan [m/m] n : Koefisien kekasaran Manning untuk aliran di atas permukaan Catatan:  Rumus Kerby dikembangkan untuk DAS kecil, L maksimum adalah 365 m.  Rumus Kerby dikembangkan untuk aliran di atas permukaan saja, tidak termasuk aliran dalam saluran.



9



 Formula Izzard (1944):



202,75 × (0,0007 × I + Cr ) × L1/ 3 ti = I 2 / 3 × S 1/ 3 dimana : ti : Waktu konsentrasi aliran permukaan [menit] I : Intensitas hujan [mm/jam] L : Panjang lintasan aliran [m] S : Kemiringan lahan [m/m] Cr : Retardance coefficient, lihat tabel di bawah Retardance Coefficient, C r Description



Cr



Very smooth asphalt



0.007



Tar and sand pavement



0.0075



Crushed-slate roof



0.0082



Concrete



0.012



Tar and gravel pavement



0.017



Closely clipped sod



0.046



Dense bluegrass



0.06



10



 Metode Kinematik:



L0, 6 n 0, 6 ti = 0,116 0,3 0, 4 S I eff dimana : ti : Waktu konsentrasi aliran permukaan [jam] L : Panjang lintasan aliran [m] S : Kemiringan lahan [m/m] n : Koefisien kekasaran Manning untuk aliran di atas permukaan Ieff : Intensitas hujan efektif [mm/jam] Catatan: Ieff dipengaruhi oleh waktu konsentrasi (via kurva IDF) sehingga solusinya dilakukan secara iterasi sbb:  Nilai awal Ieff diasumsi sembarang harga, hitung ti dari rumus di atas.  Dari kurva IDF, cari Ieff* sesungguhnya untuk durasi hujan ti  Jika Ieff* tidak sama dengan Ieff maka iterasi diulang lagi sampai 11 hasilnya sama



Waktu Konsentrasi 



Formula untuk menghitung tt :



L 1 2 / 3 1/ 2 tt = ; V = R S0 60 V n dimana : tt : Waktu untuk mengalir dalam saluran [menit] L : Panjang saluran [m] V : Kecepatan aliran dalam saluran [m/s] n : Koefisien Manning R : Radius hidraulik [m] = A/P A : Luas penampang basah aliran [m2] P : Keliling basah alilran [m] 12



Waktu Kelambatan (Lag-time) 



Banyak formula untuk menghitung tL, antara lain :  Formula Snyder (1938):



t L = 0,75 × Ct × ( L × Lc )



0,3



dimana : tL : Waktu kelambatan [jam] L : Panjang sungai utama dari titik terjauh sampai outlet [km] Lc : Panjang sungai dari titik berat DAS sampai outlet [km] Ct : Koefisien empiris Snyder, nilainya 1,8 untuk DAS curam dan 2,2 untuk DAS landai, atau 0,6/√S S : Kemiringan lahan [m/m] 13







Formula SCS: 0 ,8  2540 − 22,86 CN   t L = L  0, 7 0,5   14104 CN S  t p = t L + 0,5 t r dimana : tL : Waktu kelambatan [jam] L : Panjang sungai utama dari titik terjauh sampai outlet [km] S : Kemiringan lahan [m/m] CN: Curve Number tp : Waktu puncak tr : Satuan durasi hujan [jam]



14







Formula Nakayasu: t L = 0,21 L0, 7



untuk L < 15 km



t L = 0,527 + 0,058 L untuk L ≥ 15 km t p = 1,6 t L dimana : tL : Waktu kelambatan [jam] L : Panjang sungai utama dari titik terjauh sampai outlet [km] tp : Waktu puncak [jam]



15