INFILTRASI DAN
PERKOLASI
DEFINISI :
• Infiltrasi adalah proses aliran air (umumnya berasal dari curah hujan) yang masuk kedalam tanah melalui pori – pori tanah sebagai akibat gaya kapiler (gerakan air ke arah lateral) dan gravitasi (gerakan air ke arah vertikal). • Perkolasi adalah proses mengalirnya air ke bawah secara
gravitasi dari suatu lapisan tanah ke lapisan di bawahnya, sehingga mencapai permukaan air tanah pada lapisan jenuh air.
PROSES INFILTRASI
proses masuknya air kebawah permukaan tanah
P
Muka tanah
PERKOLASI
INFILTRASI
ZONE PERAKARAN
• Gerak air di dalam tanah melalui pori-pori tanah dipengaruhi oleh:
1. gaya gravitasi 2. gaya kapiler
• Gaya gravitasi menyebabkan aliran selalu menuju ke tempat yang lebih rendah, sementara gaya kapiler menyebabkan air bergerak ke segala arah. Gaya kapiler pada tanah kering lebih besar daripada tanah basah. Selain itu gaya kapiler bekerja lebih kuat pada tanah dengan lapisan lebih halus seperti lempung daripada tanah berbutir kasar seperti pasir.
PENGERTIAN UMUM
• Laju infiltrasi adalah kecepatan infiltrasi yang nilainya tergantung pada kondisi tanah dan intensitas hujan. • Daya Infiltrasi (Fp) adalah laju infiltrasi maksimum
yang dimungkinkan, ditentukan oleh kondisi permukaan termasuk lapisan atas dari tanah
• Daya perkolasi (Pp) adalah laju perkolasi maksimum yang dimungkinkan
KASUS DILAPANGAN
Besar kecilnya daya infiltrasi (fp) dan daya perkolasi (Pp) tergantung jenis tanah, berikut gambara kondisi dilapangan :
Pada Gambar A akan menghasilkan daya infiltrasi yang besar, tetapi daya perkolasinya kecil, karena lapisan atasnya terdiri dari lapisan kerikil yang mempunyai permeabilitas tinggi dan lapisan bawahnya terdiri dari lapisan tanah liat yang relatif kedap air. Demikian juga sebaliknya pada Gambar B akan menghasilkan daya infiltrasi yang kecil, tetapi daya perkolasinya besar, karena lapisan atasnya terdiri dari lapisan kedap air dan lapisan bawahnya tiris.
9
LAJU INFILTRASI & KUMULATIF INFILTRASI
LAJU INFILTRASI
t mm/
jam LAJU INFILTRASI KUMULATIF INFILTRASI
t1 t2
LAJU INFILTRASI PADA to
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
INFILTRASI
1. Kedalaman genangan dan tebal lapis jenuh
2. Kelembaban Tanah
3. Pemampatan oleh hujan
4. Penyumbatan oleh butir halus
5. Tanaman penutup
6. Topografi
KEDALAMAN GENANGAN DAN TEBAL LAPIS JENUH
• Genangan air yang tergenang di atas permukaan tanah terinfiltrasi ke dalam tanah, yang menyebabkan suatu lapisan di bawah permukaan tanah menjadi jenuh air. Apabila tebal dari lapisan jenuh air adalah L,
dapat dianggap bahwa air mengalir ke bawah melalui sejumlah tabung kecil. ALiran melalui lapisan tersebut serupa dengan aliran melalui pipa. Kedalaman genangan di atas permukaan tanah (D) memberikan tinggi tekanan pada ujung atas tabung, sehingga tinggi tekanan total yang menyebabkan aliran adalah
KELEMBABAN TANAH
Ketika air jatuh pada tanah kering, permukaan atas dari tanah tersebut menjadi basah, sedang bagian bawahnya relatif masih kering. Dengan demikian terdapat perbedaan yang besar dari gaya kapiler antara permukaan atas tanah dan yang ada di bawahnya sehingga air bergerak ke bawah (infiltrasi) dengan cepat. Dengan bertambahnya waktu, permukaan bawah tanah menjadi basah, sehingga perbedaan daya kapiler berkurang dan infiltrasipun berkurang.
PEMAMPATAN OLEH HUJAN
• Ketika hujan jatuh di atas tanah, butir tanah mengalami pemadatan oleh butiran air hujan. Pemadatan tersebut mengurangi pori-pori tanah yang berbutir halus (seperti lempung), sehingga dapat mengurangi kapasitas infiltrasi. Untuk tanah pasir, pengaruh tersebut sangat kecil.
PENYUMBATAN OLEH BUTIR HALUS
• Ketika tanah sangat kering, permukaannya sering terdapat butiran halus. Ketika hujan turun dan infiltrasi terjadi, butiran halus tersebut terbawa masuk ke dalam tanah, dan mengisi pori-pori tanah, sehingga mengurangi kapasitas infiltrasi.
TANAMAN PENUTUP
• Dengan adanya tanaman penutup, air hujan tidak dapat memampatkan tanah, dan juga akan terbentuk lapisan humus yang dapat menjadi sarang/tempat hidup serangga. Apabila terjadi hujan lapisan humus mengembang dan lobang-lobang (sarang) yang dibuat serangga akan menjadi sangat permeabel. Kapasitas infiltrasi bisa jauh lebih besar daripada tanah yang tanpa penutup tanaman.
TOPOGRAFI
• Pada lahan dengan kemiringan besar, aliran permukaan mempunyai kecepatan besar sehingga air kekurangan waktu infiltrasi. Akibatnya sebagian besar air hujan menjadi aliran permukaan. Sebaliknya, pada
lahan yang datar air menggenang sehingga
INTENSITAS HUJAN
• Jika intensitas hujan lebih kecil dari kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi aktual adalah sama dengan intensitas hujan. Apabila intensitas hujan lebih besar dari kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi aktual sama dengan kapasitas infiltrasi.
PENGUKURAN INFILTRASI
1. Dengan infiltrometer
2. Dengan testplot
3. Lysimeter
1. 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.
2. 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.
3. 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.
PERHITUNGAN INFILTRASI
RUMUS HORTON
• Laju infiltrasi sebagai fungsi waktu diberikan dalam persamaan
• dengan :
f(t) = laju infiltrasi pada saat t diukur dari awal percobaan,
fc = laju infiltrasi konstan,
f0 = laju infiltrasi pada saat awal pengukuran,
k = konstanta penurunan laju infiltrasi. e = 2,718 t k
e
fc
fo
fc
t
f
(
)
(
).
.• Total infiltrasi (infiltrasi kumulatif) selama waktu T dirumuskan sebagai berikut:
PERHITUNGAN INFILTRASI
RUMUS PHILIP
• Infiltrasi kumulatif F(t) dapat didekati dengan :
• Laju infiltrasi
t
K
t
S
t
F
(
)
.
12
.
K
t
S
t
f
.
.
12
2
1
)
(
PERHITUNGAN INFILTRASI
RUMUS GREEN-AMPT
• Laju infiltrasi f (t) dapat dinyatakan dengan:
• Infiltrasi kumulatif F (t), dapat dihitung dengan:
1 ) ( . . ) ( t F K t f
. ) ( 1 ln . . . ) (t K t F t FPENENTUAN PERKOLASI
Untuk menentukan besarnya perkolasi, belum ada cara empiris yang ditemukan. Namun di Indonesia diperkirakan sebesar 2 sd 5 mm/hari
CONTOH PERHITUNGAN
• Diketahui kapasitas infiltrasi awal (f0) dari suatu luas tangkapan hujan adalah 4,5 mm/jam, konstanta waktu K adalah 0,35/jam, dan kapasitas infiltrasi akhir (fc) sebesar 0,4 mm/jam. Gunakan persamaan Horton untuk menentukan kapasitas infiltrasi pada t = 10 menit, 30 menit, 1 jam, 2 jam, dan 6 jam.Tentukan pula infiltrasi total selama selang waktu 6 jam tsb. Diasumsikan kondisi permukaan tanah tergenang secara kontinyu.
•
Penyelesaian:
Dari persamaan Horton: f(t) = fc + (fo – fc).e-k.t
f(t) = 0,4 + (4,5 – 0,4).2,718-0,35t
f(1/6) = 0,4 + (4,5 – 0,4).2,718-0,35(1/6) f(1/6) = 4,27 mm/jam
• Dengan demikian, kapasitas infiltrasi untuk setiap waktu (t) adalah:
t (jam) 1/6 1/2 1 2 6
