Asisten
:
1. Sisi
2. Siti
Komariyah
INFILTRASI
 |
TEKNIK
DAN MANAJEMEN LINGKUNGAN
PROGRAM
DIPLOMA
INSTITUT
PERTANIAN BOGOR
2013
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Infiltrasi adalah proses aliran air (umumnya
berasal dari curah hujan) masuk kedalam tanah. Menurut Jury dan Horton (2004) 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. Sedangkan Soemarto (1999) dalam Sofyan M
(2006) menyebutkan bahwa perpindahan air dari atas ke dalam permukaan tanah
baik secara vertikal maupun secara horizontal disebut infiltrasi. Haridjaja,
Murtilaksono, dan Rachman (1991) 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. Laju infiltrasi umumnya dinyatakan dalam satuan yang
sama dengan satuan intensitas curah hujan, yaitu millimeter per jam (mm/jam).
Proses infiltrasi
dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain, tekstur dan struktur tanah,
persediaan air awal (kelembaban awal), kegiatan biologi, dan unsur organic,
jenis dan kedalaman serasah, dan tumbuhan bawah atau tajuk penutup tanah
lainnya (Asdak 1995). Infiltrasi
berubah-ubah sesuai dengan intensitas curah hujan. Akan tetapi setelah mencapai
limitnya, banyaknya infiltrasi akan berlangsung terus sesuai dengan kecepatan
absorbsi setiap tanah. Pada tanah yang sama kapasitas infiltrasinya berbeda-
beda, tergantung dari kondisi permukaan tanah, struktur tanah, tumbuh-tumbuhan
dan lain-lain. Di samping intensitas curah hujan, infiltrasi berubah-ubah
karena dipengaruhi oleh kelembaban tanah dan udara yang terdapat dalam tanah
(Maryono 2004 dalam Sofyan M 2006).
Terdapat beberapa
rumus persamaan untuk memformulasikan laju infiltrasi. Horton merupakan salah
satu pioner yang mempelajari laju infiltrasi di lapangan dan mengembangkan
persamaan laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi. Model infiltrasi Horton
dipercaya dapat menjelaskan infiltrasi pada berbagai jenis tanah dan konsisten
terhadap proses infiltrasi itu sendiri.
Tujuan
Tujuan dari praktikum infiltrasi adalah
untuk menghitung kapasitas infiltrasi tanah dan memahami konsep kehilangan air
sebagai akibat adanya air hujan yang meresap ke dalam tanah.
METODE
Praktikum ini hanya melakukan
penghitungan dengan data yang telah tersedia tanpa adanya pengamatan secara
langsung. Alat-alat yang diperlukan dalam praktikum ialah alat tulis, penggaris
dan kalkulator sebagai alat bantu hitung. Perhitungan dapat juga menggunakan aplikasi
pengolah angka di computer (lap top).
Adapun langkah-langkah dalam melakukan
perhitungan sebagai berikut:
o
Alat
dan bahan yang digunakan disiapkan terlebih dahulu
o
Membuat
tabel dengan 10 kolom dan 29 baris
o
Tiap
– tiap kolom diberi nama seperti kolom 1(No), kolom 2(waktu), kolom 3(waktu
kumulatif), kolom 4( tinggi air), kolom 5 (f mm/s), kolom 6 (f m/jam), kolom 7
( fc – fa), kolom 8(fo – fa), kolom 9 (Ln(fc-fa)/(fo-fa) x (-1)), kolom 10(K)
o
Data
yang dimasukkan ke dalam tabel ada 27 data
o
Kolom
waktu dan kolom tinggi diisi dengan waktu dan tinggi yang telah ditentukan oleh
asisten
o
Hitung
nilai waktu kumulatif dengan rumus
(waktu 1 + waktu 2)
o
Hitung
nilai f(mm/s) dengan rumus Tinggi / waktu(s)
o
Hitung
nilai f(mm.jam) dengan rumus f(mm/s) x 3600
o
Hitung
nilai rata – rata fa dengan mengambil nilai f(mm/jam) di nomor 25 sampai 27
pada tabel
o
Hitung
nilai fc – fa dengan rumus f(mm/jam) –
fa rata – rata
o
Hitung
nilai fo – fa dengan rumus f(mm/jam) – fa rata – rata
o
Hitung
nilai Ln(fc-fa)/(fo-fa) x (-1)
o
Hitung
nilai K dengan rumus Ln(fc-fa)/(fo-fa) x (-1) / t(kolom 1)
o
Buat
grafik dengan memplotkan waktu kumulatif sebagai X dan f(mm/s) sebagai Y
o
Dari
grafik tersebut dicari persamaan Ln dengan trendline
HASIL
Tabel 1. Hubungan
antara Waktu dan Laju Infiltrasi
No
|
Waktu
|
Waktu kumulatif
|
Tinggi air
|
f
|
fc - fa
|
f0 - fa
|
LN((fc - fa)/(f0-fa))*-1
|
k
|
||||
(sekon)
|
(sekon)
|
(mm)
|
(mm/sekon)
|
(mm/jam)
|
||||||||
1
|
36
|
36
|
20
|
0.556
|
2000.000
|
786.441
|
786.441
|
0.000
|
0.000
|
|||
2
|
38
|
74
|
20
|
0.526
|
1894.737
|
681.178
|
681.178
|
0.144
|
0.004
|
|||
3
|
42
|
116
|
20
|
0.476
|
1714.286
|
500.726
|
500.726
|
0.451
|
0.011
|
|||
4
|
42
|
158
|
20
|
0.476
|
1714.286
|
500.726
|
500.726
|
0.451
|
0.011
|
|||
5
|
47
|
205
|
20
|
0.426
|
1531.915
|
318.356
|
318.356
|
0.904
|
0.019
|
|||
6
|
43
|
248
|
20
|
0.465
|
1674.419
|
460.859
|
460.859
|
0.534
|
0.012
|
|||
7
|
44
|
292
|
20
|
0.455
|
1636.364
|
422.804
|
422.804
|
0.621
|
0.014
|
|||
8
|
47
|
339
|
20
|
0.426
|
1531.915
|
318.356
|
318.356
|
0.904
|
0.019
|
|||
9
|
46
|
385
|
20
|
0.435
|
1565.217
|
351.658
|
351.658
|
0.805
|
0.017
|
|||
10
|
49
|
434
|
20
|
0.408
|
1469.388
|
255.828
|
255.828
|
1.123
|
0.023
|
|||
11
|
50
|
484
|
20
|
0.400
|
1440.000
|
226.441
|
226.441
|
1.245
|
0.025
|
|||
12
|
48
|
532
|
20
|
0.417
|
1500.000
|
286.441
|
286.441
|
1.010
|
0.021
|
|||
13
|
50
|
582
|
20
|
0.400
|
1440.000
|
226.441
|
226.441
|
1.245
|
0.025
|
|||
14
|
52
|
634
|
20
|
0.385
|
1384.615
|
171.056
|
171.056
|
1.526
|
0.029
|
|||
15
|
48
|
682
|
20
|
0.417
|
1500.000
|
286.441
|
286.441
|
1.010
|
0.021
|
|||
16
|
51
|
733
|
20
|
0.392
|
1411.765
|
198.205
|
198.205
|
1.378
|
0.027
|
|||
17
|
52
|
785
|
20
|
0.385
|
1384.615
|
171.056
|
171.056
|
1.526
|
0.029
|
|||
18
|
52
|
837
|
20
|
0.385
|
1384.615
|
171.056
|
171.056
|
1.526
|
0.029
|
|||
19
|
49
|
886
|
20
|
0.408
|
1469.388
|
255.828
|
255.828
|
1.123
|
0.023
|
|||
20
|
53
|
939
|
20
|
0.377
|
1358.491
|
144.931
|
144.931
|
1.691
|
0.032
|
|||
21
|
54
|
993
|
20
|
0.370
|
1333.333
|
119.774
|
119.774
|
1.882
|
0.035
|
|||
22
|
57
|
1050
|
20
|
0.351
|
1263.158
|
49.599
|
49.599
|
2.764
|
0.048
|
|||
23
|
57
|
1107
|
20
|
0.351
|
1263.158
|
49.599
|
49.599
|
2.764
|
0.048
|
|||
24
|
58
|
1165
|
20
|
0.345
|
1241.379
|
27.820
|
27.820
|
3.342
|
0.058
|
|||
25
|
59
|
1224
|
20
|
0.339
|
1220.339
|
|||||||
26
|
60
|
1284
|
20
|
0.333
|
1200.000
|
|||||||
27
|
59
|
1343
|
20
|
0.339
|
1220.339
|
|||||||
fa
|
1213.559
|
K rata-rata
|
0.024
|
|||||||||
Contoh Perhitungan
= 
= 
=
1213.559
Data nomor 5:
f
(mm/sekon) = 
= 0,426
mm/sekon
= 0,426
mm/sekon
f
(mm/jam) = 0,426 x 3600 = 1531.915 mm/jam
fc
– fa =1531.915–
1213,2 = 318.356
fo
– fa = 2001,6 – 1213,2 = 318.356
Ln{(fc-fa)/(f0-fa)
x (-1) = Ln {(320,4)/(788,4)} x (-1) = 0,900
k
= 
= 
= 0,019
Grafik
1. Kurva Infiltrasi Persamaan Model Horton
PEMBAHASAN
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 tersebutlah yang digunakan dalam
praktikum ini. 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. Hasil di atas menyatakan bahwa nilai kapasitas infiltrasi maksimum
sebesar 0.556 mm/sekon atau 2000.000 mm/jam terjadi di waktu kumulatif 36 sekon
dengan tinggi air 20 mm. Dan fa atau
nilai kapasitas infiltrasi yang konstan adalah sebesar 1213.59 mm/jam. Berdasarkan
grafik yang diperoleh (Grafik 1. Kurva Infiltrasi Persamaan Model Horton)
terlihat bahwa waktu kumulatif yang bertambah menyebabkan kapasitas infiltrasi
yang berkurang. Hal itu sesuai dengan model infiltrasi yang diperkenalkan oleh
Horton bahwa kapasitass infiltrasi berkurang seiring bertambahnya waktu. Hal
itu dapat disebabkan oleh beberapa faktor, mulai dari kondisi
permukaan tanah, struktur tanah, tumbuh-tumbuhan, kelembaban tanah dan udara
yang terdapat dalam tanah.
Nilai k yang didapat adalah sebesar
0.024. Nilai tersebut menunjukkan nilai parameter tanah (konstanta) yang
berpengaruh dalam proses infiltrasi. Nilai k maksimum adalah 0.058. Laju
infiltrasi dapat diketahui dari nilai tersebut. Menurut Boedi Susanto (2008),
laju infiltrasi berbeda menurut jenis tanahnya seperti pada tabel berikut:
Tabel 2. Laju
Infiltrasi Menurut Jenis Tanah
Jenis Tanah
|
Laju Infiltrasi (mm/menit)
|
Tanah ringan (sandy soil)
|
0,212 – 0,423
|
Tanah sedang (loam clay, loam silt)
|
0,042 – 0,212
|
Tanah berat (clay, clay loam)
|
0,004 – 0,042
|
Berdasarkan tabel,
tanah yang di pakai dalam praktikum termasuk ke dalam jenis tanah berat (clay,
clay loam). Saifuddin (1986) dalam Seyhan, E. (1990) menyebutkan bahwa tanah-tanah
yang bertekstur kasar menciptakan struktur tanah yang ringan. Sebaliknya
tanah-tanah yang terbentuk atau tersusun dari tekstur tanah yang halus
menyebabkan terbentuknya tanah-tanah yang bertekstur berat. Tanah dengan
struktur tanah yang berat mempunyai jumlah pori halus yang banyak dan miskin
akan pori besar. Sebaliknya tanah yang ringan mengandung banyak pori besar dan
sedikit pori halus. Dengan demikian kapasitas infiltrasi dari kedua jenis tanah
tanah tersebut akan berbeda pula, yaitu tanah yang berstruktur ringan kapasitas
infiltrasinya akan lebih besar dibandingkan dengan tanah-tanah yang berstruktur
berat.
Data yang
didapat tidak beraturan dapat disebabkan karena waktu kumulatif pengukuran
kapasitas infiltrasi berbeda untuk mencapai tinggi air yang sama yakni 20 mm.
Waktu dan tinggi air mempengaruhi perhitugan kapasitas infiltrasi, jika waktu
dan tinggi air berbeda di beberapa kondisi menyebabkan nilai kapasitas infiltrasinya
pun berbeda. Selain itu infiltrasi terjadi karena adanya air, misalnya air
hujan. Air hujan yang jatuh ke tanah dengan intensitas yang berbeda menyebabkan
air yang terinfiltrasikan pun berbeda.
Model empiris menyatakan kapasitas
infiltrasi sebagai fungsi waktu. Dimana kadar lengas tanah memiliki sifat
dinamis terhadap waktu, sehingga laju infiltrasi ditentukan oleh kondisi lengas
tanah mula-mula saat proses infiltrasi mulai terjadi. Adapun model- model
empiris infiltrasi diantaranya adalah Model Kostiakov, Model Horton, Model
Holtan dan Model Overton. Model-model tersebut telah banyak digunakan dalam
beberapa penelitian. Akan tetapi, model Horton cukup untuk mewakili bagaimana
cara menghitung laju infiltrasi beserta konsepnya yang digunakan dalam
praktikum kali ini.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil didapatkan
kesimpulan bahwa harga kapasitas infiltrasi maksimum yaitu 0.556 mm/sekon atau
2000 mm/jam dan kapasitas infiltrasi konstan yaitu 1213.559 mm/jam. Infiltrasi
merupakan alah satu faktor dalam siklus hidrologi sebagai proses hilangnya air
hujan yang meresap ke dalam tanah.
DAFTAR PUSTAKA
Asdak
Chay. 1995. Hidrologi dan Pengeloaan
daerah Aliran Sungai. Yogyakarta: Gadjah Mada Press.
Haridjaja,
O., Murtilaksoo, K. dan Rachman, LM. 1991. Hidrologi Pertanian. Jurusan
Tanah, Faperta IPB. Bogor.
Jury,
WA, dan Horton, R. 2004. Soil Physics.
John Willey & Sons. New Jersey. 370 p.
Seyhan,
E. 1990. Dasar-dasar Hidrologi. Sentot Subagyo, penerjemah. Gajah Mada
University Press. Yogyakarta.
Sofyan,
M. 2006. Pengaruh Berbagai Penggunaan
Lahan terhadap Laju Infiltrasi Tanah. Skripsi. Program Studi Ilmu Tanah,
Fakultas Pertanian IPB. Bogor
0 comments:
Post a Comment