Bahan Ajar Hidrologi -Revisi 0 -Update 02 Februari 2010 JURUSAN TEKNIK & MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJADJARAN

M ahasiswa mampu mel akukan anal isis

I nf il trasi

Kompetensi dasar

proses

proses dandan definisidefinisi infiltrasiinfiltrasi faktor

faktor22 _{yang yang mempengaruhimempengaruhilajulajuinfiltrasiinfiltrasi}

laju

laju infiltrasiinfiltrasi pengukuran

pengukuranlajulajuinfiltrasiinfiltrasi analisis

analisis data data lajulajuinfiltrasiinfiltrasi hubungan

hubunganintensitasintensitasCH CH dandanlajulaju infiltrasi

infiltrasi

JURUSAN TEKNIK & MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

J umlah air yang dapat disimpan oleh t anah t er gant ung dar i por osit as t anah Por osit as t anah mer upakan

per bandingan ant ar a volume por i t anah dengan volume t ot al t anah, sedangkan por osit as ef ekt if mer upakan per bandingan volume por i yang ber hubungan dengan volume t ot al t anah.

Jenis Tanah Lempung Liat

Pasir Berliat Pasir Berlempung Pasir

Porositas (%) 45 - 50

35 - 45 40 - 50 35 - 40 25 - 30

Porositas Efektif (%)

5 - 10 5 - 8

20 - 25

Pr oses

Pr oses

dan

dan

Dif inisi

Dif inisi

I nf ilt r asi

I nf ilt r asi

Neraca Air Proses Infiltrasi

P = RO + f + SS

Presipitasi

Infiltrasi Infiltrasi

Run o_ff Cekungan =

Faktor

Faktor

22

Yang

Yang

Mempengaruhi

Mempengaruhi

Laju

Laju

Infiltrasi

Infiltrasi

Karakteristik permukaan tanah

Transmisi lapisan tanah

Pengatusan dari kapasitas penampungan

Karakteristik permukaan tanah yang

mempengaruhi proses infiltrasi adalah:

Kepadatan tanah (curah hujan, debu dan liat yang terbawa aliran vertikal, kandungan liat, lalu lintas hewan),

Sifat dan jenis tanaman penutup tanah

(tumbuhan mengurangi efek curah hujan, akar tumbuhan akan menyebabkan struktur tanah gembur, dan di atas permukaan tanah

mengurangi laju aliran) dan

Cara bercocok tanam (terasering dan sejajar garis kountour)

Horizon A, yang teratas, sebagian bahan organik tanaman

Horizon B,merupakan akumulasi dari bahan koloidal A, ketebalan permeabilitas sangat menentukan laju infiltrasi

Horizon C, kadang2 disebut sub soil, terbentuk dari pelapukan bahan induk Horizon D,merupakan bahan induk (bed rock)

Sifat transmissi lapisan tanahtergantung pada lapisan2

dalam tanah. Lapisan tanah dibedakan 4 horizon:

Jenuh air

Jenuh air

Jika kapasitas perkolasi >kapasitas infiltrasi maka lapisan di bawah lapisan permukaan tidak akan jenuh air dan laju infiltrasi ditentukan oleh infiltrasi

Jika kapasitas perkolasi

<

kapasitas infiltrasi maka lapisan bawah akan jenuh air dan laju infiltrasi ditentukan oleh laju perkolasi

Pengatusan

Pengatusan

Kapasitas

Kapasitas

Penampungan

Penampungan

Porositas Tanah akan menentukan kapasitas

penampungan untuk air infiltrasi, juga

menahan terhadap aliran. Semakin besar

porositas maka kapasitas menampung air

infiltrasi semakin besar.

Proses infiltrasi akan meningkatkan kadar air

pada kondisi kapasitas lapang, di mana

kandungan air dalam tanah maksimum yang

dapat ditahan oleh partikel tanah terhadap

gaya tarik bumi.

Jumlah air yang diperlukan untuk mencapai

kondisi kapasitas lapang disebut “

soil

Laju

Laju

Infiltrasi

Infiltrasi

Laju infiltrasi (f) ≤ kapasitas infiltrasi (f_p). Hal ini di pengaruhi oleh intensitas hujan.

Jika Intensitas Hujan < kapasitas infiltrasi maka laju infiltrasi akan < kapasitas infiltrasi, dan jika > maka laju infiltrasi akan = kapasitas infiltrasi.

I > f_p I < f_p

f_c f₀

la

ju

infi

lt

ras

i

(c

m

/j

a

m

)

Waktu (menit)

Horton (1930) : f = f

_c

+ (f

₀

-f

_c

) e

(-kt) f = laju infiltrasi pada waktu t

f_c = laju infiltrasi pada saat konstan f₀ = laju infiltrasi awal

k = konstanta t = waktu

Secara teori f_c : konstan untuk suatu jenis dan lokasi tanah tertentu, tetapi akan bervariasi pada setiap intensitas hujan yang tidak sama. Kesulitan Horton menentukan hubungan f₀, f_c dan k dengan sifat2 _{dari daerah alirannya.}

Laju

Laju

Laju

I nf il trasi

I nf il trasi

Kostiakov merupakan rumus infiltrasi yang

sederhana.

F = c ta

F = infiltrasi akumulatip untuk suat u waktu t ertent u c dan a = konstanta

Laju Infiltrasi (f) dari Kostiakov dideferensialkan terhadap waktu (t): f = dF/dt= a c t(a-1)= A tn

Horton, Philip, dan Kostiakov merupakan persamaan infiltrasi berdasarkan peubah waktu, sedangkan peubah bukan waktu sepertiGreen-Amp, dan Holtan dan

memerlukan beberapa asumsi, sehingga kurang tepat di dalam pendugaannya

Philip : f = (s t-0,5_{)/2 + C}

f = laju infiltrasi

s dan C = konstanta yang dipengaruhi oleh faktor tanah dan kelembaban tanah mula2

Jenis Tanah

Tanah ringan (sandy soil) Tanah Sedang (loam clay, loam silt)

tanah berat (clay, cay loam)

Laju I nfiltrasi (mm/ menit)

Ring infiltrometer: alat pengukur infiltrasi di lapang. Pada umumnya pengukuran infiltrasi dengan ring ada beberapa kelemahan jika dibandingkan rain-stimulator:

(1) tidak memperhitungkan pengaruh hujan sebenarnya (2) area penyelidikan sangat kecil, hambatan lebih kecil hal ini mengakibatkan nilai infiltrasi lebih besar (3) Struktur tanah akan berubah pada saat memasuk- kan pipa ke dalam tanah.

Pengukuran

Pengukuran

laju

laju

infiltrasi

infiltrasi

di

di

lapang

lapang

Analisis

Analisis

data

data

untuk

untuk

laju

laju

infiltrasi

infiltrasi

(

)

5 . 0 5 , 0 0 5 , 0 5 , 0 2 2 t c t c F t c t c d c t c F c t c f p p p t t p p p p = − + = + = ⇒ + =

∫

− − Persamaan Philip

(

)

(

1

)

5 , 0 2 2 5 , 0 1 1 2 2 1 1 5 , 0 2 2 5 , 0 1 1 2 2 1 1 5 , 0 2 1 2 1 2 2 5 , 0 1 2 1 2 1 2 2 2 2 t t t t t F t F c t t t t c t F t F t t c t t c t F t t c t t c t F p p p p p p p p p p − − = − = − = − = −

C dapat diper oleh dar i

Analisis

Analisis

data

data

untuk

untuk

laju

laju

infiltrasi

infiltrasi

Persamaan Kostiakov : F_k = (c_k/(n+1)) t(n+1)_,

dilogkan

(

n

)

t

n c

F k

k 1 log

1 log

log  + +

  

 

+ =

[image:8.612.127.487.100.372.2]

Jika persamaan digambarkan dalam kertas

grafik double logaritma, maka akan didapat

garis lurus.

WaktuŁ 10

0,1 1 0,01

100 1000 10000 0,1

10

1 100 10000

1000

Tangen ataukem

iringan

n+1

     

+1

n ck

Tangen atau kemiringan dari grafik (n+1)

t = 1 _

    

+1 n

c_k

Contoh Soal :

Data pengukuran laju infiltrasi di petak sawah Jenggawah pada tanggal 23 September 2004 dengan menggunakan ring infiltrometer φ50 cm seperti Tabel.

No

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Waktu (menit)

0 5 10 20 30 45 90 120 240

Volume

air (cm3₎ 0

400 400 1000 1100 1500 3000 2500 8000

Penambaha n air (mm)

Akumulatif Penambahan air (mm)

[image:8.612.126.488.415.691.2]

Penyelesaian:

Luas penampang ring infiltrometer = π φ2 _{/4 cm}2

= 1963,495 cm2

No . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Waktu (menit) 0 5 10 20 30 45 90 120 240 Volume

air (cm3₎

0 400 400 1000 1100 1500 3000 2500 8000 Penambahan air (mm) 0,0 2,0 2,0 5,1 5,6 7,6 15,3 10,2 40,7 Akumulatif Penambahan air (mm)

0,0 2,0 4,1 9,2 14,8 22,4 37,7 47,9 88,6

t

₁

= 5 menit ; f

₁

= 2,0 mm

t

₂

= 240 menit ; f

₂

= 88,6 mm

0 0,5 1 1,5 2 2,5

0 0,5 1 1,5 2 2,5

wakt u

a

k

u

m

u

lt

if

I

n

fi

lt

ra

s

i

n+ 1= 0,63/ 0,66 = 0,955 dan C_k/ (n+ 1) = 0,6 Ł

n = - 0,045 dan C_k = 0,573 Ł f_k = 0,573 t- 0,045

Berdasarkan persamaan Kostiakov :

Jenis Tanah petak sawah Jenggawah

mempunyai laju infiltrasi setelah satu jam = 0,369 mm/menit termasuk jenis tanah ringan (sandy loam)

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

0 100 200 300

waktu

la

ju

I

n

fi

lt

ra

s

i

(m

m

/

m

e

n

it

Hubungan

Hubungan

intensitas

intensitas

curah

curah

hujan

hujan

dan

dan

laju

laju

infiltrasi

infiltrasi

dalam

dalam

menentukan

menentukan

aliran

aliran

permukaan

permukaan

Berdasarkan neraca air infiltrasi yang

ditunjukkan pada persamaan

P = RO+ f +

∆

S

, maka curah hujan

(presipitasi) berfungsi sebagai

inflow

,

sedang

outflow

adalah, runoff, infiltrasi

dan delta storage

faktor evaporasi diabaikan karena pada

saat hujan evaporasi dianggap kecil

jika intensitas hujan dan laju infiltrasi

mempunyai satuan yang sama maka

hubungannya dapat dilihat pada

Gambar.

15,5 16 16,5 17 17,5 18

0 50 100 150 200 250 300

surface storage

Waktu (menit) Ł

Aliran permukaan

t_p tRo

Cont oh

Cont oh

Soal

Soal

:

:

Laju infiltrasi dari petak sawah

Jenggawah berdasarkan rumus

Philip mempunyai persamaan

f

_P

=12,43+6,54 t

-0,5

mm/jam.

Tanah tersebut mendapatkan hujan

dengan intensitas 20 mm/jam

selama 2,0 jam. Hitung aliran

permukaan dan waktu terjadi, jika :

(i) surface storage = 0 dan

(ii) surface storage = 0,5 cm ?

Penyelesaian :

i) surface storage = 0, intensitas hujan akan = laju infiltrasi akan terjadi pada saat : I = f_p pada saat t_p, akan diperoleh 20= 12,43 + 6,54 t_p-0,5 _Ł

t_p0,5 ₌ 6,54_/

(20-12,43) Ł tp= 0,746 jam

Akumulatip infiltrasi adalah sebagai berikut:

(

)

(

)

(

)

(

)

mm RO RO t t t d t d d f

F _{p t t t}

ii)surface storage = 0,5, karena surface storage tidak

samadengan 0, maka t_Pakan berbeda dengan t_ro,

t_Ptelah didapat 0,746 jam, sedangkan untuk mencari t_rodiasumsikan aliran permukaan = 0,

sehingga persamaan P = RO + F + ∆S [ P = 0 + F

+ 0,5 [ P – F = 0,5