1

DRAINASE PERKOTAAN TSI-437

03. Waktu Konsentrasi

Ir. Bambang Adi Riyanto, M.EngFakultas Teknik Jurusan Sipil UNPAR Bandung

Jalan Ciumbuleuit No. 94 Bandung, Telp. 2033691-92

2

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 kadang-kadang diambil nilai rata-ratanya.

3

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.

4

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.

5

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 rata-rata pada kurva Intensitas-Durasi-Frekuensi (IDF)

Rumus waktu konsentrasi :

dimana :tc : Waktu konsentrasiti : Waktu aliran limpasan permukaantt : Waktu untuk mengalir dalam saluran

tic ttt +=

6

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:

7

Waktu Konsentrasi Banyak formula empiris untuk menghitung ti, antara

lain : Formula Kirpich :

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

385,0

77,006628,0S

Lti =

8

Waktu Konsentrasi Formula Hathaway:

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

( )234,0

467,0606,0S

nLti×

=

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

9

Waktu Konsentrasi Formula Kerby (1959):

324,0

5,0

216,7

=

SLnti

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.

10

Formula Izzard (1944):

3/13/2

3/1)0007,0(75,202SI

LCIt ri ×

×+××=

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, Cr

Description Cr

Very smooth asphalt 0.007Tar and sand pavement 0.0075Crushed-slate roof 0.0082Concrete 0.012Tar and gravel pavement 0.017Closely clipped sod 0.046Dense bluegrass 0.06

11

Metode Kinematik:

4,03,0

6,06,0

116,0eff

i ISnLt =

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

permukaanIeff : 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

hasilnya sama

12

Waktu Konsentrasi Formula untuk menghitung tt :

2/10

3/21;60

SRn

VV

Ltt ==

dimana :tt : Waktu untuk mengalir dalam saluran [menit]L : Panjang saluran [m]V : Kecepatan aliran dalam saluran [m/s]n : Koefisien ManningR : Radius hidraulik [m] = A/PA : Luas penampang basah aliran [m2]P : Keliling basah alilran [m]

13

Waktu Kelambatan (Lag-time) Banyak formula untuk menghitung tL, antara lain :

Formula Snyder (1938):3,0)(75,0 ctL LLCt ×××=

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/√SS : Kemiringan lahan [m/m]

14

Formula SCS:

rLp

L

tttSCNCNLt

5,014104

86,2225405,07,0

8,0

+=

−=

dimana :tL : Waktu kelambatan [jam]L : Panjang sungai utama dari titik terjauh sampai outlet

[km]S : Kemiringan lahan [m/m]CN: Curve Numbertp : Waktu puncaktr : Satuan durasi hujan [jam]

15

Formula Nakayasu:

L

L

L

tLt

Lt

6,1tkm 15 Luntuk 058,0527,0km 15 Luntuk 21,0

p

7,0

=≥+=<=

dimana :tL : Waktu kelambatan [jam]L : Panjang sungai utama dari titik terjauh sampai outlet

[km]tp : Waktu puncak [jam]