INFILTRASI DAN KURVA KAPASITAS
INFILTRASIMENURUT MODEL HORTON
Oleh :
Irwan Eka Saputra
05111002038
PROGRAM
STUDI TEKNIK PERTANIAN
JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS
PERTANIAN
UNIVERSITAS
SRIWIJAYA
INDRALAYA
2013
I.PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Infilrasi
merupakan proses masuknya air dari permuakan kedalam tanah. Infiltarasi
berpengaruh terhadap saat mulai terjadinya aliran permukaan atau run off.
Infiltrasi dari segi hidrologi penting, karena hal ini menandai peralihan air
permukaan yang bergerak cepat ke air tanah yang bergerak lambat dari air
tanah.( Hardjowigeno,1993)
Kapasitas
infiltrasi suatu tanah dipengaruhi sifat – sifat fisiknya drajat kemapatannya,
kandungan air dan permiabilitas lapisan bawah permukaan nisbi air dan iklim
mikro tanah. Air yang berinfiltrasi pada suatu tanah hutan karena pengaruh
gravitasi dan daya tarik kapiler atau disebabkan pula oleh tekanan dari pukulan
air hujan pada permukaan tanah.Proses berlangsungnya air masuk ke permuakan
tanah kita kenal dengan infiltrasi. Laju infiltrasi dipengaruhi oleh tekstur
dan struktur, kelengasan tanah, kadar materi tersuspensi dalam air juga
waktu.(Suripin, 2001)
Dengan
mempelajari proses terjadinya dan faktor yang mempengaruhi dalam proses
infiltrasi terutama pada infiltrasi dibawah tegakan hutan, mahasiswa memahami
berbagi fungsi penting dari hutan sebagai salah satu media untuk meningkatkan
proses masuknya air dalam tanah sehingga peran hutan dalam mengendalikan aliran
permukaan nampak lebih jelas. Dengan memahami proses dan cara pengukurannya,
mahasiswa dapat melakukan analisis dan medesain pembangunan atau pengelolaan
suatu kawasan hutan dengan memperhatikan peran proses infiltrasi didalamnya.
Setelah
mempelajari kita akan mengerti dan memahami proses infiltrasi, faktor – faktor
yang mempengaruhi, mampu melakukan pengukuran dan perhitung untuk analisis
hidrologi suatu kawasan.Perkolasi merupakan proses kelanjutan aliran air
tersebut ke tanah yang lebih dalam.Setelah lapisan tanah bagian atas jenuh,
kelebihan air tersebut mengalir ke tanah yang lebih dalam sebagai akibat gaya
gravitasi bumi dan dikenal sebagai proses perkolasi. Penentuan laju perkolasi
dapat dilakukan dengan memperhatikan kondisi fisik tanah
(permeabilitas,porositas dan tekstrur tanah), kedalaman air tanah dan topografi
daerah tinjauan serta sifat geomorfologi secara umum (Sudjarwadi, 1983).
Dari singkat
uraian diatas, maka diperluka percobaan atau pengamatan laju infiltrasi dan
perkolasi.Infiltrasi adalah proses meresapnya air atau proses
meresapnya air dari permukaan tanah melalui pori-pori tanah. Dari siklus
hidrologi, jelas bahwa air hujan yang jatuh di permukaan tanah sebagianakan
meresap ke dalam tanah, sabagian akan mengisi cekungan permukaan dan sisanya
merupakan overland flow. Sedangkan yang dimaksud dengan daya infiltrasi (Fp)
adalah laju infiltrasi maksimum yang dimungkinkan, ditentukan oleh kondisi
permukaan termasuk lapisan atas dari tanah.Besarnya daya infiltrasi dinyatakan
dalam mm/jam atau mm/hari.Laju infiltrasi (Fa) adalah laju infiltrasi yang
sesungguhnya terjadi yang dipengaruhi oleh intensitas hujan dan kapasitas
infiltrasi.Kurva kapasitas merupakan hubungan antara kapasitas infiltrasi
dengan waktu yang terjadi selama dan beberapa saat setelah terjadinya
hujan.Kapasitas infiltrasi secara umum akan tinggi pada awal terjadi nya hujan
,akan tetapi semakin lama kapasitas nya maka akan mencapai penurunan hingga
mencapai titik konstan. Besarnya penurunan ini dipengaruhi oleh berbagai faktor
yaitu:
• Kelembapan tanah
• Kompaksi
• Penumpukan bahan liatan
• Tekstur tanah
• Struktur tanah
Menurut knaap(1978) untuk mengumpulkan
data infiltrasi dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu:
• Inflow-outflow
• Analisis data hujan dan hidrograf
• Double ring inflometer
Dari ketiga cara tersebut yang paling sering
digunakan pengukuran infiltrasi dilapangan yaitu dengan menggunakan doble ring
inflometer.double ring infiltometer merupakan cara yang termudah dilakukan
dimana selain pengukuran yang mudah dilakukan juga bahan untuk membuat alatnya
mudah dicari,inilah yang menjadi alasan mengapa cara ini paling sering
dilakukan
B.Tujuan Praktikum
Adapun
tujuan dari praktikum ini yaitu :
1.Untuk mengetahui laju masuknya air
kepermukaan dengan satuan cm/jam dan menetahui laju masuknya air kedalam tanah
(rembesan air kedalam tanah) dengan satuan cm/jam.
2.Mahasiswa mampu menentukan nilai
parameter inflitrasi yaitu fo, fc, dan K.
3.Mahasiswa mampu menetapkan persamaan
penduga dan membuat kurva inflitrasi model Horton
4..Mahasiswa dapat menghitung volume
inflitrasi total selamawaktu (t) tertentu.
II.TINJAUAN
PUSTAKA
1.1
Pengertian Infiltrasi
Infiltrasi didefinisikan sebagai
proses masuknya air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Umumnya, infiltrasi
yang dimaksud adalah infiltrasi vertikal, yaitu gerakan ke bawah dari permukaan
tanah (Jury dan Horton, 2004). Infiltrasi tanah meliputi infiltrasi kumulatif,
laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi. Infiltrasi kumulatif adalah jumlah
air yang meresap ke dalam tanah pada suatu periode infiltrasi. Laju infiltrasi
adalah jumlah air yang meresap ke dalam tanah dalam waktu tertentu. Sedangkan
kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum air meresap ke dalam tanah
(Haridjaja, Murtilaksono dan Rachman, 1991).
Laju infiltrasi tertinggi dicapai saat air pertama
kali masuk ke dalam tanah dan menurun dengan bertambahnya waktu (Philip, 1969 dalam
Jury dan Horton, 2004). Pada awal infiltrasi, air yang meresap ke dalam
tanah mengisi kekurangan kadar air tanah. Setelah kadar air tanah mencapai
kadar air kapasitas lapang, maka kelebihan air akan mengalir ke bawah menjadi
cadangan air tanah (ground water) (Jury dan Horton, 2004).
1.2 Kapasitas Infiltrasi
Kapasitas Infiltrasi adalah kurva batas yang menggambarkan laju peresapan
air maksimum dengan waktu untuk jenis tanah tertentu (termasuk jenis penutup
tanahnya).
Faktor-faktor yang
mempengaruhi kapasitas infiltrasi :
f =
fC + me- kt
Rumus
Horton :
F = laju
infiltrasi pada waktu t (mm/jam)
fc = kapasitas
infiltrasi pada waktu t (mm/jam)
m = f0
- fc
f0 = kapasitas infiltrasi awal pada t=0 mm/jam)
t = waktu terhitung mulainya hujan (menit)
K = konstanta
untuk jenis tanah dan penutup tertentu
(1/menit)
1.3 Perhitungan Infiltrasi dan Laju Infiltrasi
Penentukan besarnya infiltrasi dapat dilakukna dengan
melalui tiga cara yaitu:
1. Menentukan perbedaan volume air hujan
buatan dengan volume air larian pada percobaan laboratorium menggunakan
simulasi hujan buatan (metode simulasi laboratorium).
2. Menggunakan alat ring infiltrometer
(metode pengukuran lapangan).
3. Teknik pemisahan hidrograf aliran dari data aliran
air hujan (metode separasi hidrograf).
1.4 Pengukuran Infiltrasi
Infiltrasi dapat diukur dengan cara
berikut :
a. Dengan infiltrometer
Infiltrometer dalam bentuk yang
paling sederhana terdiri atas tabung baja yang ditekankan kedalam
tanah.Permukaan tanah di dalam tabung diisi air.Tinggi air dalam tabung akan
menurun, karena proses infiltrasi. Kemudian banyaknya air yang ditambahkan
untuk mempertahankan tinggi air dalam tabung tersebut harus diukur. Makin kecil
diameter tabung makin besar gangguan akibat aliran ke samping di bawah tabung.
Dengan cara ini infiltrasinya dapat dihitung dari banyaknya air yang
ditambahkan kedalam tabung sebelah dalam per satuan waktu.
b. Dengan testplot
Pengukuran
infiltrasi dengan infiltrometer hanya dapat dilakukan terhadap luasan yang
kecil saja, sehingga sukar untuk mengambil kesimpulan terhadap besarnya
infiltrasi bagi daerah yang lebih luas.
Untuk mengatasi hal
ini dipilih tanah datar yang dikelilingi tanggul dan digenangi air. Daya
infiltrasinya didapat dari banyaknya air yang ditambahkan agar permukaannya
konstan. Jadi testplot sebenarnya adalah infiltrometer yang berskala besar.
c. Lysimeter
Lysimeter merupakan
alat pengukur berupa tangki beton yang ditanam dalam tanah diisi tanah dan
tanaman yang sama dengan sekelilingnya, dilengkapi dengan fasilitas drainage
dan pemberian air. Untuk mencapai tujuan ini lebih baik digunakan lysimeter
timbang, dengan lysimeter timbang besarnya infiltrasi dengan kondisi curah
hujan yang sebenarnya dapat dipelajari. Curah hujan harus diukur dengan alat
pencatat hujan (recording rain gauge) yang harus ditemptkan di dekat lysimeter
tersebut.
1.5 Model Horton
Model Horton adalah salah satu model infiltrasi yang
terkenal dalam hidrologi. Horton mengakui bahwa kapasitas infiltrasi berkurang
seiring dengan bertambahnya waktu hingga mendekati nilai yang konstant. Ia
menyatakan pandangannya bahwa penurunan kapasitas infiltrasi lebih dikontrol
oleh faktor yang beroperasi di permukaan tanah dibanding dengan proses aliran
di dalam tanah. Faktor yang berperan untuk pengurangan laju infiltrasi seperti
penutupan retakan tanah oleh koloid tanah dan pembentukan kerak tanah, penghancuran
struktur permukaan lahan dan pengangkutan partikel halus dipermukaan tanah oleh
tetesan air hujan. Model Horton dapat dinyatakan secara matematis mengikuti
persamaan 6.3:
f = fc + (fo – fc)e-kt ; i ≥ fc dan k = konstan …………….. (6.3)
Keterangan;
f : laju
infiltrasi nyata (cm/h)
fc : laju
infiltrasi tetap (cm/h)
fo : laju
infiltrasi awal (cm/h)
k :
konstanta geofisik
Model ini sangat simpel dan lebih cocok untuk data
percobaan. Kelemahan utama dari model ini terletak pada penentuan parameternya f0,
fc, dan k dan ditentukan dengan data-fitting. Meskipun demikian
dengan kemajuan sistem komputer proses ini dapat dilakukan dengan program
spreadsheet sederhana.
1.6 Model Philip Tanah Dua-Lapis
Pada
satu seri dari papernya, Philip memperkenalkan analisis dari infiltrasi
berdasarkan persamaan Fokker-Planck, atau persamaan aliran untuk tanah homogen
dengan kadar lengas tanah awal dan suplai air yang berlebihan dipermukaan.
Kurva
Kapasitas Infiltrasi
Kurva
kapasitas merupakan hubungan antara kapasitas infiltrasi dengan waktu yang
terjadi selama dan beberapa saat setelah terjadinya hujan.Kapasitas infiltrasi
secara umum akan tinggi pada awal terjadi nya hujan ,akan tetapi semakin lama
kapasitas nya maka akan mencapai penurunan hingga mencapai titik konstan.
Besarnya
penurunan ini dipengaruhi oleh berbagai faktor yaitu:
•
Kelembapan tanah
•
Kompaksi
•
Penumpukan bahan liatan
•
Tekstur tanah
•
Struktur tanah
Menurut
knaap(1978) untuk mengumpulkan data infiltrasi dapat dilakukan dengan tiga cara
yakni:
•
Inflow-outflow
•
Analisis data hujan dan hidrograf
•
Double ring inflometer
Dari
ketiga cara tersebut yang paling sering digunakan pengukuran infiltrasi
dilapangan yaitu dengan menggunakan doble ring inflometer.Double ring
infiltometer merupakan cara yang termudah dilakukan dimana selain pengukuran
yang mudah dilakukan juga bahan untuk membuat alatnya mudah dicari,inilah yang
menjadi alasan mengapa cara ini paling sering dilakukan.
III. METEODOLOGI
A. Tempat
dan Waktu
Pratikum infiltrasi dan kurva
kapasitas inflitrasi menurut model horton dilaksanakan di lahan jurusan
teknologi pertanian, pada tanggal 28 Mei 2013 tepat pada pukul 15.00 s/d selesai
B. Alat dan
Bahan
Alat
yang dipakai pada pratikum ini adalah 1).Penggaris, 2).Ring sample, 3).Single
ring, 5).Martil besar (batem), 6).Papan, 7).Stop watch, dan 8).ember. sedangkan
Bahan yang digunakan adalah 1).Air
C.
Prosedur kerja
Prosedur kerja yang dilakukan pada
pratikum ini adalah sebagai berikut :
1. Siapkan terlebih dahulu bahan-bahan yang diperlukan
dalam praktikum pegukuran infiltrasi
2. Ambil ring sample ,kemudian tancapkan kedalam
tanah sedalam ¾ dari ring sample tersebut.
3. Tancapkan ring sample dengan perlahan dengan
bantuan papan diatas nya,kemudian
ketok papan tersevut dengan menggunakan martil
hingga kedalaman ring sample ¾
4. Kemudian ambil single ring ,dan tancapkan kedalam
tanah posisikan ring sample
ditengah-tengah single ring
5. Lakukan jkerjaan ini dengan baik jangan sampai
mengganggu posisi daripada ring sample
6. Isikan air kedalam ring sample hingga penuh
7. Tempelkan penggaris disamping ring sample tengah
untuk mengetahui
seberapa banyak air yang serap oleh
tanah
8. Hidupkan stop watch untuk menghitung laju
infiltrasi
9. Catat hail yang diperoleh dari praktikum ini
setelah melewati interval waktu(t) yang telah ditentukan.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Tabel
A.1
Data
inflitrometer (single ring)
T(jam)
|
0
|
0,16
|
0,33
|
0,5
|
0,66
|
0,83
|
1
|
f(cm/jam)
|
10.5
|
10.3
|
9.8
|
9.1
|
8.6
|
8.3
|
7.9
|
Tabel A.2
perhitungan parameter inflitrasi
No
|
Waktu (t)
|
Kapsitas infitrasi (f) (cm/jam)
|
fc
|
f-fc
|
Log(f-fc)
|
1
|
0
|
10.5
|
1
|
9.5
|
0.977723605
|
2
|
0.166667
|
10.3
|
1
|
9.3
|
0.968482949
|
3
|
0.333333
|
9.8
|
1
|
8.8
|
0.944482672
|
4
|
0.5
|
9.1
|
1
|
8.1
|
0.908485019
|
5
|
0.666667
|
8.6
|
1
|
7.6
|
0.880813592
|
6
|
0.833333
|
8.3
|
1
|
7.3
|
0.86332286
|
7
|
1
|
7.9
|
1
|
6.9
|
0.838849091
|
Persamaan liner regresi y=mX+C atau
y=t dan X= log (f-fc) dengan mempolt hubungan t dan log (f-fc) pada kertas grafik
atau menggunakan kalkulator maka diperoleh persamaan sebagai berikut y =
-6,6582x + 6,5666,
Gambar A.1
kurva mencari gradien m
Dari persamman liner
tersbutdiperolehgradient , m= -6.658, denganmenggunakanrumus K= -1/0.434m, maka
K= 0.34
dengan diketahuinya nilai pada tabel
A.2, maka peramaasn kurva kapasitas inffiltrasinya adalah , dimana f=fc+(fo-fc)e-Kt
T
|
fc
|
fo
|
f
|
K
|
0
|
1
|
10,5
|
10,5
|
0,34
|
0,16
|
1
|
10,3
|
9,807595
|
0,34
|
0,33
|
1
|
9,8
|
8,866016
|
0,34
|
0,5
|
1
|
9,1
|
7,833685
|
0,34
|
0,66
|
1
|
8,6
|
7,072366
|
0,34
|
0,83
|
1
|
8,3
|
6,505097
|
0,34
|
1
|
1
|
7,9
|
5,911215
|
0,34
|
Volume
inflitrasi
untuk menghitung jumlah inflirasi
total (Vt) selama waktu (t) maka dari persamaan horton tersebut dilakukan
integral dari persamaan horton yang menghasilkan luasan dibawah kurva, yaitu :
V(t)=
fc.t+
(1-
(1-
Satuan volume total (Vt) = tinggikolom
air (mm, cm daninchitergantungsatuanpada parameter infiltrasi yang digunakan.
Contoh :
Dari
perhitunganpersamaankurva Horton di atasdiperoleh, fc = 1.0 cm/jam; fo= 10,5cm/jam dan K = 0.34 . Hitung volume total infiltrasiselama1 jam untuk areal 1 ha?.
Penyelesaian :
(10,5 – 1,0)
a.
Jumlahtinggi air (1 jam)
= 1,0 . 2 + --------------- (1 – -3,06.2)
0.34
= 5,07 cm = 0,0507 m
b.
Volume air
infiltrasipada areal 1 ha selama 2 jam adalah
V = 0,0507 x 104m3 =
507 m3
B.Pembahasan
Berdasarkan hasil
praktikum yang telah dilakukan dilahan penelitian Jurusan Teknologi Pertanian
bahwa untuk mengukur laju infiltrasi pada tanah dapat digunakan alat yang
bernama infiltrometer, infiltrometer itu sendiri dibagi menjadi 2 jenis yaitu :
Single ring infiltrometer dan double ring infiltrometer. Pada praktikum ini
digunakan alat single ring infiltrometer. Pengunaan alat ini cukup mudah dalam
penggunaannya dan dapat dipindah pindahkan.
Pada
lahan tersebut terjadinya penurunan pada laju infiltrasi setiap 10 menit. Hal
ini terjadi karena adanya pengaruh dari bahan organic yang terkandung didalam
tanah tersebut. Pada lahan tersebut hanya sedikit mengandung bahan organik dan
mengakibatkan pori-pori pada tanah hanya sedikit. Sehingga daya serap tanah
pada air membutuhkan waktu yang cukup lama.
Pada praktikum ini tinggi air yang
diperoleh selama 1jam dengan luas lahan 1ha yaitu 0.0088232 m dan Volume air
infiltrasi pada areal 1 ha selama 1 jam adalah V = 0,0088232 x 104 m3 = 88.232 m3.
Pengukuran
kemudian dilakukan pada tempat yang tidak berbeda jauh dari areal pertama dengan
selang waktu pertama lima menit dan volume air yang diukur dengan jangka waktu
satu jam. Pengukuran menggunakan metode Horton untuk mendapatkan jumlah tinggi
air dan volume air infiltrasi, dimana jumlah tinggi air dalam waktu satu jam
adalah 0,0507 m. Kemudian hasil tersebut dimasukkan kedalam tabel excell untuk
ditentukan menggunakan persamaan Horton. Hasil tersebut menggunakan data (f),
(fc), (t), (k) kemudian data tersebut digunakan untuk menentukan kurva gradien
M.
Infiltrasi
pada areal tersebut berlangsung lama hal ini dikarenakan pada areal tersebut
lebih padat daripada areal pertama sehingga kapasitas air masuk kedalam tanah
lebih sulit dibandingkan pada percobaan pertama. Proses pemukulan juga
berpengaruh dalam kapasitas infiltrasi yang terjadi. Jika pemukulan tidak rata
maka infiltrasi akan lebih sulit terjadi. Tanah pada areal tersebut juga
berpengaruh terutama keadatan tanah. Semakin padat tanah maka laju infiltrasi
semakin sulit untuk terjadi.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
1.Perhitungan
kapasitas infiltrasi dapat ditentukan dengan menggunakan model Horton
f
= fc + (fo-fc) e –kt
2. Kurva kapasitas infiltrasi merupakan
kurva hubungan antara kapasitas infiltrasi dan waktu yang terjadi selama dan
beberapa saat setelah hujan.
3.
Infiltrasi adalah proses aliran air (umumnya berasal dari curah hujan) masuk ke
dalam tanah.
4.
Infiltrasi merupakan penyerapan air oleh tanah yang berlangsung pada waktu
tertentu
5.
Kita dapat menghitung volume infiltrasi dengan cara persamaan Horton
6.
Double ring inflometer salah satu cara yang paling sering dilakukan dalam
pengukuran infiltrasi dilapangan,hal ini disebabkan pembuatan dan cara kerjanya
yang simple.
7.Single
ring infiltrometer merupakan alat yang dapat digunakan untuk mendapatkan data
pengukuran infiltrasi pada suatu areal.
8. Kerapatan tanah mempengaruhi laju
infiltrasi pada suatu areal.
9. Kecepatan laju infiltrasi berpengaruh
terhadap volume air yang masuk kedalam tanah.
B.Saran
Perlunya
konsentrasi dan keseriusan dalam praktikum agar praktikan dapat memahami dan
mengerti pengukuran laju infiltrasi dengan metode Horton.
DAFTAR
PUSTAKA
http://kuliahitukeren.blogspot.com/2011/03/pengertian-definisi-infiltrasi-dan-laju.html
Diakses tanggal 03 Juni 2013
http://www.ilmusipil.com/infiltrasi-hidrologi
Diakses tanggal 03 Juni 2013
http://www.artikata.com/arti-330694-infiltrasi.html
Diakses tanggal 03 Juni 2013
http://sartikahikaru.blogspot.com/2011/10/laju-infiltrasi.html
Diakses tanggal 03 Juni 2013
trims infonya.. membantu sekali :D
BalasHapusgan... gambarnya nggak muncul tolong diperbaiki dong...
BalasHapus