Laju Infiltrasi Sumber Daya Air Tanah

LABORATORIUM HIDROGEOLOGI DAN HIDROGEOKIMIA TA 4117 SUMBERDAYA AIR TANAH

LAPORAN PRAKTIKUM MODUL 03 MENGUKUR LAJU INFILTRASI

Oleh :

Ahmad Dhani Santoso 12119028

Shift Jumat Pkl 14.00 WIB

Asisten :

Muhammad Farabbi. As 12118004 Muhamad Luthfi Luthansyah 12118023

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN

FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2022

2

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ... 2

BAB I ... 3

PENDAHULUAN ... 3

II.1 Latar Belakang ... 3

II.2 Tujuan ... 3

II.3 Alat dan Bahan ... 3

II.4 Langkah Kerja ... 4

BAB II ... 5

DASAR TEORI ... 5

II.1 Infiltrasi ... 5

II.2 Kapasitas Infiltrasi ... 6

BAB III ... 7

DATA DAN PENGOLAHAN ... 7

BAB IV ... 11

ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 11

BAB V ... 11

KESIMPULAN DAN SARAN ... 12

V.1 Kesimpulan ... 12

V.2 Saran ... 12

DAFTAR PUSTAKA ... 13

LAMPIRAN ... 14

3

BAB I

PENDAHULUAN

II.1 Latar Belakang

Infiltrasi adalah proses peresapan air dari permukaan tanah kedalam tanah (soil). Dalam banyak situasi dan kondisi, hampir sebagian besar curah hujan yang jatuh pada permukaan tanah akan meresap ke dalam tanah melalui proses infiltrasi. Besarnya infiltrasi dipengaruhi oleh intensitas hujan, kemiringan permukaan tanah, kondisi penutupan permukaan tanah (vegatasi), kelembaban tanah dan permeabilitas tanah, yaitu daya resap tanah. Permeabilitas tanah dipengaruhi oleh tekstur tanah, kepadatan tanah, struktur tanah, porositas dan sistem perakaran dari tanaman.

Laju air infiltrasi pada tanah dibatasi oleh besarnya diameter pori-pori tanah. Tanah dengan pori- pori yang rapat akan mempunyai kapasitas infiltrasi yang kecil dibanding dengan tanah yang memilki pori-pori besar. Tanah dengan poripori yang kecil/rapat dimiliki pada yanah dalam keadaan padat.

Daerah yang telah mengalami pengembangan terutama pada perutukan perumahan terntunya sudah mengalami pemadatan sehingga perlu adanya pengkajian pengaruh kepadatan tanah terhadap besarnya laju infiltrasi.

II.2 Tujuan

Tujuan dari praktikum modul adalah menghitung laju infiltrasi berdasarkan metode dobel ring yang di laksanakan di daerah sekitar kampus ITB.

II.3 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan selama praktikum:

No. Alat Gambar

1 Double Ring

4 2 Ember

3 Penggaris 50 cm

II.4 Langkah Kerja

Langkah-langkah kerja selama praktikum ini yaitu sebagai berikut:

a. Persiapan double ring

1. Tanam double ring ke tanah dengan kedalaman kurang lebih 20 cm.

2. Pastikan double ring dalam keadaan sejajar.

3. Isikan air pada ring bagian luar hingga hampir penuh.

4. Masukkan air pada double ring yang dalam.

5. Masukkan penggaris pada bagian dalam ring untuk mengukur penurunan air.

b. Pengukuran

1. Lihat ketinggian air awal dengan menggunakan penggaris.

2. Hitung waktu dengan menggunakan stopwatch dengan interval 30, 60, 120, dan 300 detik.

3. Ukur data ketinggian berdasarkan interval.

4. Lakukan perhitungan.

5

BAB II DASAR TEORI

II.1 Infiltrasi

Air hujan yang jatuh dipermukaan bumi dalam siklus hidrologi terbagi menjadi dua bagian, pertama sebagai aliran limpasan (overland flow) dan kedua bagian air yang terinfiltrasi. Jumlah bagian air yang mengalir sebagai aliran limpasan dan yang terinfiltrasi tergantung dari banyak faktor. Makin besar bagian air hujan yang mengalir sebagai aliran limpasan, maka bagian air yang terinfiltrasi akan menjadi makin kecil, demikian pula sebaliknya. Aliran limpasan selanjutnya akan mengisi tampungan- cekungan (depression storage). Apabila tampungan ini telah terpenuhi, selebihnya akan menjadi limpasan permukaan (surface runoff) dalam bentuk aliran sungai dan anak sungai yang bermuara di laut.

Air yang terinfiltrasi, bila keadaan formasi geologi memungkinkan, sebagian dapat mengalir lateral pada lapisan tidak jenuh air (unsaturated zone) sebagai aliran antara (sub surface flow/interflow), sebagian yang lain mengalir pada arah vertikal sebagai perkolasi (percolation) yang akan mencapai lapisan jenuh air (saturated zone/aquifer). Air dalam aquifer ini akan mengalir sebagai aliran air tanah (ground water flow/base flow), aliran sungai atau ke tampungan dalam deep storage.

Infiltrasi adalah proses peresapan air dari permukaan tanah kedalam tanah (soil). Infiltrasi merupakan bagian yang sangat penting dalam siklus hidrologi. Dalam banyak situasi dan kondisi, hampir sebagian besar curah hujan yang jatuh pada permukaan tanah akan meresap ke dalam tanah melalui proses infiltrasi.

Besarnya infiltrasi dipengaruhi oleh :

1. Permeabilitas tanah, yaitu daya resap tanah. Permeabilitas tanah dipengaruhi oleh tekstur tanah, struktur tanah, porositas dan sistem perakaran dari tanaman.

2. Kesempatan air untuk meresap ke dalam tanah, dipengaruhi oleh kemiringan permukaan tanah, kondisi penutupan permukaan tanah (oleh vegetasi dan bangunan-bangunan lainnya) dan konfigurasi permukaan tanah.

3. Kelembaban tanah, dipengaruhi oleh hujan yang turun sebelumnya, ada atau tidaknya air yang meresap dari permukaan tanah.

6 II.2 Kapasitas Infiltrasi

Kapasitas infiltrasi adalah kemampuan tanah dalam merembeskan (menginfiltrasikan) air yang terdapat di (Kartasapoetra, 1989). Kapasitas infiltrasi terjadi ketika intensitas hujan melebihi kemampuan tanah dalam menyerap kelembaban tanah. Sebaliknya, apabila intensitas hujan lebih kecil dari pada kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi sama dengan laju curah hujan. Kapasitas infiltrasi dapat digambarkan dengan menggunakan kurva kapasitas infiltrasi dan menggunakan diagram intensitas curah hujan. Untuk menentukan bentuk kurva kapasitas infiltrasi harus diketahui :

1. Kapasitas infiltrasi pada permulaan hujan

2. Variasi kurva kapasitas infiltrasi selama periode hujan juka intensitas hujan lebih kecil dari kapasitas infiltrasi.

3. Besarnya perubahan dan kapasitas infiltrasi selama hujan berhenti.

4. Variasi musiman kapasitas infiltrasi.

5. Besarnya perkiraan yang diperlukan untuk detensi permukaan.

Menurut Horton infiltrasi sangat mempengaruhi perubahan dari bentuk hidrograf aliran dasar.

Model Horton adalah salah satu model infiltrasi yang terkenal dalam hidrologi. Menurut Horton kapasitas infiltrasi berkurang seiring dengan bertambahnya waktu hingga mendekati nilai konstan. Persamaan kurva kapasitas infiltrasi menurut Horton sebagai berikut :

𝑓 = 𝑓_𝑐 + (𝑓₀− 𝑓_𝑐)𝑒^−𝐾𝑡 dimana :

f = kapasitas infiltrasi pada saat t (cm/jam) f0 = kapasitas infiltrasi permulaan

fc = kapasitas infiltrasi setelah mencapai harga tetap K = konstanta

t = waktu dihitung dari permulaan hujan

Penentuan besarnya infiltrasi dapat dilakukan dengan melalui tiga cara, yaitu:

1. Menentukan perbedaan volume air hujan buatan dengan volume air larian pada percobaan labolatorium menggunakan simulasi hujan buatan (metode simulasi laboratorium).

2. Menggunakan alat ring infiltrometer atau Turftech infiltrometer (metode pengukuran lapangan)

3. Teknik pemisahan hidrograf aliran dari data aliran air hujan (metode separasi hidrograf).

7

BAB III

DATA DAN PENGOLAHAN

Dari hasil pengamatan, diperoleh data sebagai berikut:

Dilakukan pengambilan data perubahan ketinggian air pada bagian dalam ring dengan data yang diperoleh sebagai berikut

30s 60s 120s 300s

0

1 29

2 28

3 27.4

4 26.9

5 26.2

6 25.4

7 24.8

8 24.2

9 23.6

10 22.4

11 21.3

12 20.2

13 19.3

14 17.3

15 15.6

16 13.9

17 12.3

18 11

19 9.7

20 8.7

21 7.5

22 6.5

23 5.5

24 16.5

25 11

26 7.5

27 4.9

28 2.6

30 Interval (cm) Pengukuran

Ke-…

Pengisian ulang hingga 17,5 cm

8

Kemudian dari hasil tersebut dapat dihitung laju infiltrasi pada masing-masing intervalnya

Jika data laju infiltrasi di atas dilakukan plotting maka didapatkan hasil grafik sebagai berikut

No Waktu (s)

Penurunan tinggi air (cm)

Laju infiltrasi aktual (mm/jam)

0 0

1 30 1 1200

2 60 1 1200

3 90 0.6 720

4 120 0.5 600

5 150 0.7 840

6 180 0.8 960

7 210 0.6 720

8 240 0.6 720

9 270 0.6 720

10 330 1.2 720

11 390 1.1 660

12 450 1.1 660

13 510 0.9 540

14 630 2 600

15 750 1.7 510

16 870 1.7 510

17 990 1.6 480

18 1110 1.3 390

19 1230 1.3 390

20 1350 1 300

21 1470 1.2 360

22 1590 1 300

23 1710 1 300

24 1830 1 300

25 2130 5.5 660

26 2430 3.5 420

27 2730 2.6 312

28 3030 2.3 276

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Laju infiltrasi (mm/jam)

Waktu (s)

Laju Infiltrasi

9

Dapat dilihat pada grafik, dimana pada empat data terakhir dengan interval waktu 300 sekon didapatkan laju infiltrasi yang tidak konstan sehingga keempat data tersebut dihilangkan. Dengan dihilangkannya keempat data itu maka didapatkan nilai fc sebesar 300 mm/jam. Selanjutnya dilakukan perhitungan dengan menggunakan persamaan Horton. Dari persamaan ini akan dicari nilai dari f0 dan k dengan menggunakan regresi logaritmik.

𝑓 = 𝑓_𝑐+ (𝑓₀ − 𝑓_𝑐)𝑒^−𝑘𝑡 𝑓 − 𝑓_𝑐 = (𝑓₀ − 𝑓_𝑐)𝑒^−𝑘𝑡 ln(𝑓 − 𝑓_𝑐) = 𝑙𝑛(𝑓₀− 𝑓_𝑐) − 𝑘𝑡

Nilai (f0-fc) dan nilai k akan didapat dari persamaan yang ditemukan melalui grafik ln(f-fc)

No Waktu (s)

Laju infiltrasi aktual

(mm/jam) f-fc ln(f-fc)

0 0

1 30 1200 900 6.802394763

2 60 1200 900 6.802394763

3 90 720 420 6.040254711

4 120 600 300 5.703782475

5 150 840 540 6.29156914

6 180 960 660 6.492239835

7 210 720 420 6.040254711

8 240 720 420 6.040254711

9 270 720 420 6.040254711

10 330 720 420 6.040254711

11 390 660 360 5.886104031

12 450 660 360 5.886104031

13 510 540 240 5.480638923

14 630 600 300 5.703782475

15 750 510 210 5.347107531

16 870 510 210 5.347107531

17 990 480 180 5.192956851

18 1110 390 90 4.49980967

19 1230 390 90 4.49980967

20 1350 300 0 -

21 1470 360 60 4.094344562

22 1590 300 0 -

23 1710 300 0 -

24 1830 300 0 -

10

Didapatkan hasil seperti tabel di atas, yang mana pada percobaan ke-20 nilai dari ln(f-fc) tidak dapat definisikan karena nilai ln(0) itu tidak ada. Maka data yang digunakan untuk membuat plotting grafik adalah data hingga pengukuran ke-19 dan didapatkan grafik sebagai berikut.

Dari grafik diatas didapatkan persamaan, yaitu:

𝑦 = −6,3025𝑥 + 6,4767 Dengan nilai 𝑘 = 6,3025 dan ln(𝑓₀− 𝑓_𝑐) = 6,4767, sehingga

𝑓₀− 𝑓_𝑐 = 𝑒^6,4767

𝑓₀− 300 𝑚𝑚/𝑗𝑎𝑚 = 649,387 𝑚𝑚/𝑗𝑎𝑚 𝑓₀ = 949,387 𝑚𝑚/𝑗𝑎𝑚

Maka didapatkan persamaan yang didapatkan pada praktikum ini adalah 𝑓 = 300 + 649,387𝑒^{−6,3025𝑡}

Jika kita melakukan plotting menggunakan laju infiltrasi horton didapatkan grafik sebagai berikut.

y = -6,3025x + 6,4767

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

ln (f-fc)

Waktu (jam)

Diagram ln (f-fc)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Laju infiltrasi (mm/jam)

Waktu (s)

Laju Infiltrasi Metode Horton

11

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Praktikum yang berjudul “Mengukur Laju Infiltrasi” dilakukan di area Parkir Utara Gedung Teknik Pertambangan ITB.

Dalam praktikum ini digunakan persamaan Horton untuk mendapatkan laju infiltrasi, berdasarkan hasil pengolahan data yang dilakukan, maka laju infiltrasi dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

𝑓 = 300 + 649,387𝑒^{−6,3025𝑡}

Dalam tabel yang terlampir pada bab pengolahan data, diketahui bahwa laju infiltrasi cenderung menurun seiring dengan waktu pengukuran. Hal ini menunjukkan bahwa laju infiltrasi air dipengaruhi oleh konsidi kejenuhan tanah. Dapat diketahui jika tanah semakin jenuh, maka laju infiltrasi akan semakin berkurang.

Selama proses praktikum pada modul 3 ini, terjadi terdapat kesalahan dalam pengambilan data sehingga ada kemungkinan jika tanah sudah sempat jenuh dan data infiltrasi yang didapatkan seharusnya bisa mencapai angka yang lebih tinggi dari data yang digunakan dalam pengolahan data. Penanaman double ring juga tidak sampai di kedalaman 20 cm, hal ini disebabkan oleh tanah yang keras sehingga sulit untuk ditembus oleh double ring. Dapat yang diakibatkan drai hal ini yaitu membuat infiltrasi tidak sepenuhnya terjadi secara vertikal. Selain itu, terjadi proses penuangan air pada saat pengukuran ke bagian dalam double ring, sehingga terdapat kemungkinan yang mengakibatkan laju infiltrasi bertambah akibat adanya gaya dorong dari proses penuanagan air. Karena keterbatasan waktu yang ada, maka praktikan tidak bisa mendapatkan data laju infiltrasi yang konstan pada interval waktu 5 menit.

12

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dalam praktikum ini digunakan persamaan Horton untuk mendapatkan laju infiltrasi, berdasarkan hasil pengolahan data yang dilakukan, maka laju infiltrasi dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

𝑓 = 300 + 649,387𝑒^{−6,3025𝑡}

V.2 Saran

Saran dari penulis terkait praktikum modul 3 ini adalah dapat memperhatikan langkah-langkah dari praktikum ini dengan membaca modul.

13

DAFTAR PUSTAKA

Arsyad, M. (2017). MODUL GEOLOGI DAN HIDROGEOLOGI PELATIHAN PERENCANAAN AIR TANAH. Bandung: Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi.

Trihatmojo, Bambang. (2010). HIDROLOGI TERAPAN. Beta Offset: Yogyakarta.

Maulana, R. A., Lubis, K. S. & Marbun, P., 2014. Uji Korelasi antara Debit Aliran Sungai dan Konsentrasi Sedimen Melayang pada Muara Sub DAS Padang di Kota Tebing Tinggi. Jurnal Online Agroekoteknologi, II(4), pp. 1518-1528.

14

LAMPIRAN

Pengambilan data ketinggian

Penuangan air pada ring luar

15 Pengambilan data pada beberapa interval