Laporan Praktikum Hidrologi 8

LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLOGI

ANALISIS LAJU INFILTRASI MENGGUNAKAN PERSAMAAN PHILIP DAN HORTON

Disusun Oleh:

KELOMPOK : 4

Anggota Kelompok :1.Setia Shofi Pertiwi (240110110039) 2.Seruni Rara Jingga (240110110040) 3.Revana Permatasari (240110110046) 4.Reza Abel (240110110052) 5.Ricky Hasiholan (240110110057) Hari, Tanggal Praktikum: Rabu, 28 November 2012

Jam : 15.00 WIB - 16.40 WIB Asisten Praktikum : 1.Febri Primadani

2.Reza Radhian Rotasta 3.Rizky Ananda

4.Eva Febrianty Annisa 5.Dwi Pretty Sugiarti

JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN JATINANGOR

2012 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Laju Infiltrasi

Menurut ilmu hidrologi, infiltrasi merupakan aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Didalam infiltrasi dikenal dua istilah yaitu kapasitas infiltrasi dan laju infiltrasi, yang dinyatakan dalam mm/jam. Kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum yang ditentukan oleh jenis tanah dimana terjadinya ilfiltrasi, sedangkan laju infiltrasi adalah kecepatan infiltrasi yang nilainya tergantung pada kondisi tanah dan kapasitas hujan. Suatu tanah dalam kondisi kering memiliki daya serap yang tinggi sehingga laju infiltrasi semakin besar, dan akan berkurang perlahan-lahan apabila tanah tersebut jenuh terhadap air.

Laju infiltrasi ini sangat besar pengaruhnya di dalam rancangan-rancangan untuk cara pemberian air, periode dan lamanya pemberian air beserta besarnya air yang harus diberikan. Kemampuan tanah menyerap air akan semakin berkurang dengan makin bertambahnya waktu. Pada tingkat awal kecepatan penyerapan air cukup tinggi dan pada tingkat waktu tertentu kecepatan penyerapan air ini akan mendekati konstan.

Laju infiltrasi (f) ≤ kapasitas infiltrasi (fp). Hal ini dipengaruhi oleh intensitas hujan. Jika intensitas hujan < kapasitas infiltrasi maka laju infiltrasi akan < kapasitas infiltrasi, dan jika > maka laju infiltrasi akan = kapasitas infiltrasi.

Gambar 1. Kurva Infiltrasi

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

Adapun beberapa faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi yaitu kedalaman genangan dan tebal lapisan jenuh, kelembaban tanah, pemampatan oleh hujan, penyumbatan oleh butir halus, tanaman penutup, topografi, dan intensitas hujan.

 Kedalaman genangan dan tebal lapisan jenuh

Dapat dipahami pada saat awal turunnya hujan, penyerapan air oleh tanah (laju infiltrasi) terjadi dengan cepat. Sehingga semakin dalam genangan dan tebal lapisan jenuh maka laju infiltrasi semakin berkurang.

 Kelembaban tanah

Semakin lembab kondisi suatu tanah, maka laju infiltrasi akan semakin berkurang karena tanah tersebut semakin dekat dengan keadaan jenuh.

 Pemampatan oleh hujan dan penyumbatan oleh butir halus

Pemampatan tanah oleh hujan adalah keadaan turunnya hujan membuat tanah semakin padat. Sehingga pori-pori tanah mengecil, dan menghambat laju infiltrasi. Butiran halus yang terbentuk pada saat tanah kering juga menghambat laju infiltrasi karena pada saat terjadinya hujan, butiran tersebut masuk kedalam tanah dan memperkecil pori-pori tanah.

 Tanaman penutup

Banyaknya tanaman seperti rumput dan pohon-pohon besar yang terdapat pada daerah terjadinya hujan dapat memperbesar laju infiltrasi. Karena biasanya pada tanah seperti ini banyak terdapat tanah humus dan sarang serangga. Sehingga membantu masuknya air kedalam tanah.

 Topografi dan intensitas hujan

Topografi adalah keadaan pemukaan/ kontur tanah, dan intensitas hujan adalah besarnya hujan yang turun dalam satuan waktu. Apabila hujan yang turun

besar dan topografi tanah terjal, maka laju infiltrasi kecil. Karena topografi yang terjal akan mengalirkan air dengan cepat sehingga waktu infiltrasi kurang. Begitu juga sebaliknya, topografi yang landai bahkan datar dapat menghasilkan ilfiltrasi lebih besar.

Kapasitas infiltrasi dapat diukur dengan menggunakan infiltrometer dan analisis hidrograf. Infiltrometer ini dibedakan menjadi dua macam yaitu infiltrometer genangan dan simulator hujan (rainfall simulators).

2.3 Persamaan Philip

Rumus laju infiltrasi mengandung peubah atau kosntanta yang dipengatuhi kondisi lokal, penggunaan persamaan Philip mudah dicari di lapang.

fp = cpt-0,5 + c  fp = c_p (¿_t−0,5 +c)dt=c t+2 cpt −0,5

∫

0 t ¿ fp – c t = 2 cpt −0,5 fp1 t2 - c t1 t2 = 2 cpt1 −0,5 t2 fp2 t1 - c t2 t1 = 2 cpt2 −0,5 t1 fp1 t2 - fp2 t1 = = t1−0,5 2 c_p¿ t2 - t2 −0,5 t1) _-cp = f p 1 t 2−f p 2 t 1 2 cp(t1 −0,5 t 2−t2 −0,5 t 1)

Sehingga nilai c dapat dicari

2.4 Persamaan Horton

Kurva kapasitas infiltrasi merupakan kurva hubungan antara kapasitas infiltrasi dan waktu yang terjadi selama dan beberapa saat setelah hujan. Kapasitas infiltrasi secara umum akan tinggi pada awal terjadinya hujan, tetapi

semakin lama kapasitasnya akan menurun hingga mencapai konstan. Besarnya penurunan ini dipengaruhi bebagai faktor, seperti kelembaban tanah, kompaksi, penumpukan bahan liat dan lain-lain.

Menurut Knapp (1978) untuk megumpulkandata infiltrasi dapat dilakukan dengan tiga cara: (1) inflow-outflow (2) Analisis data hujan dan hidrograf, dan (3) menggunakan double ring infiltrometer. Cara yang terakhir sering digunakan karena mudah dalam pengukuran dan alatnya mudah dipindah-pindah.

Model persamaan kurva kapasitas infiltrasi (Infiltration Capacity Curve,,

IC-Curve) yang dikemukakan Horton adalah sebagai beri

Keterangan :

f = kapasitas infiltrasi pada saat t (cm/jam) fc = besarnya infiltrasi saat konstan (cm/jam)

fo = besarnya infiltrasi saat awal (cm/jam)

K = konstanta

t = waktu dari awal hujan e = 2,718

Untuk memperoleh nilai konstanta K untuk melengkapi persamaan kurva kapasitas infiltrasi, maka persamaan Horton diolah sebagai berikut :

f = fc + (fo - fc) e-Kt

f - fc = (fo - fc) e-Kt

dilogaritmakan sisi kiri dan kanan, log (f - fc ) =log (fo - fc) e-Kt atau log (f - fc ) =log (fo - fc)- Kt log e log (f - fc ) - log (fo - fc) = - Kt log e maka,

t = (-1/(K log e)) [log (f - fc ) - log (fo - fc)]

t = (-1/(K log e)) log (f - fc ) + (1/(K log e)) log (fo - fc)

Menggunakan persamaan umum liner, y = m X + C, sehingga : y = t

m = -1/(K log e) X = log (f - fc )

C = (1/K log e) log (fo - fc)

Mengambil persamaan, m = -1/(K log e), maka K = -1/(m log e) atau K = -1/(m log 2,718)

atau dimana m = gradien

2.4 Volume Infiltrasi

Untuk menghitung jumlah infiltrasi total (Vt) selama waktu (t) maka dari persamaan Horton tersebut dilakukan integral dari persamaan Horton yang menghasilkan luasan dibawah kurva, yaitu :

(fo – fc)

V(t) = fc.t + --- (1 – e-Kt₎

K

Satuan volume total (Vt) = tinggi kolom air (mm, cm dan inchi tergantung satuan pada parameter infiltrasi yang digunakan.

BAB IV HASIL

4.1 Hasil Laju Infiltrasi Menggunakan Persamaan Philips

Grafik Persamaan Horton -0.50 0.000 0.50 1.00 20 40 60 80 100 120 140 120 f(x) = - 138.75x + 92.98 R² = 0.96 line Linear (line) Log (F-Fc) Waktu (menit)

BAB V PEMBAHASAN

Pada praktikum kali ini praktikan menganalisis laju infiltrasi menggunakan persamaan Philip dan Horton. Tujuan dari menganalisis laju infiltrasi adalah untuk menghitung laju air yang meresap dalam tanah dalam mm/jam.Praktikan menghitung laju infiltrasi menggunakan ring infiltrometer yang berdiameter 50 cm dan mempunyai luas 1963,49 cm. Selain menggunakan ring infiltrometer praktikan juga dapat menghitung laju infiltrasi dengan menggunakan rain simulator. Ring infiltrometer mempunyai beberapa kekurangan dibandingan dengan rain simulator diantara nya adalah tidak memperhitungkan jumlah hujan yang sebenarnya dan area penyelidikan sangat kecil sehingga mengakibatkan nilai infiltrasi lebih besar.

Pertama kita akan menghitung nilai laju infiltrasi dengan menggunakan persamaan philip.Pada persamaan philip kita dapat menghitung nilai penambhaan air nya yang nanti nya akan kita gunakan untuk mendapatkan nilai dari persamaan Philips.Rumus laju infiltrasi nya adalah :

fp = cpt-0,5 + c  fp = cp (¿_t−0,5 +c)dt=c t+2 cpt −0,5

∫

0 t ¿ fp – c t = 2 cpt −0,5 fp1 t2 - c t1 t2 = 2 cpt1 −0,5 t2 fp2 t1 - c t2 t1 = 2 cpt2 −0,5 t1 fp1 t2 - fp2 t1 = = t1−0,5 2 c_p¿ t2 - t2 −0,5 t1) _-cp = f p 1 t 2−f p 2 t 1 2 cp(t1−0,5t 2−t2−0,5t 1)

Dari data yang kami hitung didapatkan persamaan laju infiltrasi menggunakan metode philips adalah Fp = - 0,15t-0,5 _{+ 0,49 . Dari persamaan}

sehingga nilai laju infiltrasi pada waktu tertentu dapat pratikan ketahui.Hasil data persamaan Philips dapat dilihat pada BAB IV Tabel 4.1.

Selanjutnya praktikan dapat menghitung laju infiltrasi dengan menggunkaan metode Horton.Rumus yang digunakan menggunakan persamaan Horton adalah :

f =f

c

+ (f

o

-f

c

)e

-K

Dari data yang kami hitung menggunakan persamaan Horton berdasarkan grafik didapatkan nilai persamaan nya adalah y = -138,7x + 92,98 dan R² = 0,964 sedangan dengan menggunakan kalkulator didapatkan persamaan y = -140,07 x + 93,113.Dari data terdapat perbedaan yang tidak terlalu signifikan tetapi hasil data menggunakan grafik adalah data yang lenih akurat.Setelah itu praktikan juga dapat menghitung nilai volume total dengan menggunakan rumus

(fo – fc)

V(t) = fc.t + --- (1 – e-Kt₎

K

Hasil data persamaan Philips dapat dilihat pada BAB IV Tabel 4.2.

Laju infiltrasi (f) dan kapasitas infiltrasi (fp) di pengaruhi oleh intensitas hujan. Jika Intensitas Hujan lebih kecil daripada kapasitas infiltrasi maka laju infiltrasi akan lebih kecil daripada kapasitas infiltrasi, dan jika lebih besar daripada maka laju infiltrasi akan sama dengan kapasitas infiltrasi.

Laju infiltrasi akan sangat besar ketika hujan terjadi jika sebelumnya tidak terjadi hujan, ini disebabkan karena tanah dalam keadaan kering sehingga akan menyerap lebih banyak air.Sedangkan jika terjadi hujan, kemudian berhenti dan beberapa saat hujan lagi laju infiltrasi belum tentu besar dikarenakan tanah sudah mengandung air sehingga laju infiltrasi nya tidak sebesar pada saat tanah kering.

BAB VI KESIMPULAN

Kesimpulan praktikum kali ini adalah :

1. Laju infiltrasi (f) dan kapasitas infiltrasi (fp) di pengaruhi oleh intensitas hujan. Jika Intensitas Hujan lebih kecil daripada kapasitas infiltrasi maka laju infiltrasi akan lebih kecil daripada kapasitas infiltrasi, dan jika lebih besar daripada maka laju infiltrasi akan sama dengan kapasitas infiltrasi. 2. Laju infiltrasi akan sangat besar ketika hujan terjadi jika sebelumnya tidak

terjadi hujan, ini disebabkan karena tanah dalam keadaan kering sehingga akan menyerap lebih banyak air.Sedangkan jika terjadi hujan, kemudian berhenti dan beberapa saat hujan lagi laju infiltrasi belum tentu besar dikarenakan tanah sudah mengandung air sehingga laju infiltrasi nya tidak sebesar pada saat tanah kering.

3. 4.

DAFTAR PUSTAKA

Dwiratna, Sophia. 2012. Penuntun Praktikum Hidrologi. Bandung. Jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian FTIP UNPAD.

Fisaini, Juliana. 2011. Infiltrasi Hidrologi. Available at

http://www.ilmusipil.com/infiltrasi-hidrologi ( Diakses pada Jumat, 30 November 2012 pukul 10.37 WIB ).

Mmahub. 2012. Infiltrasi dan Kurva Kapasitas Infiltrasi Menurut Model Horton. Available at mmahbub.files.wordpress.com ( Diakses pada Jumat, 30 November 2012 pukul 10.54 WIB ).