INFILTRASI DAN KURVA HORTON

LAPORAN PRAKTIKUM

HIDROLOGI

INFILTRASI DAN KURVA HORTON

Oleh:

Sofiatun Khasanah

A1H013011

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN

PURWOKERTO

2014

I.                   PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Bumi terdiri atas daratan dan lautan. Air yang terdapat dalam permukaan bumi berputar melalui siklus hidrologi. Dalam siklus hidrologi, ada beberapa tahapan, yaitu:

1.      Evaporasi adalah penguapan oleh lautan, danau maupun sungai.

2.      Traspirasi adalah penguapan oleh tumbuhan.

3.      Kondensasi adalah pengendapan uap air yang menyublim di awan.

4.      Presipitasi adalah turunnya air dari atmosfer ke permukaan bumi yang berupa hujan salju, kabut, embun, dan hujan.

Saat terjadi presipitasi sebagaian air, terserap kedalam tanah, menjadi salju dan ada juga yang jatuh kembali kelaut, danau maupun sungai. Infilrasi merupakan proses masuknya air dari permuakan kedalam tanah. Infiltarasi berpengaruh terhadap saat mulai terjadinya aliran permukaan atau run off. Infiltrasi dari segi hidrologi penting, karena hal ini menandai peralihan air permukaan yang bergerak cepat ke air tanah yang bergerak lambat dari air tanah.

Infiltrasi tanah meliputi infiltrasi kumulatif, laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi. Ada berbagai macam model untuk menghitung infiltrasi diantaranya, Model Horton, Model Philip Tanah Dua-Lapis dan lain sebagainya. Model Horton adalah salah satu model infiltrasi yang terkenal dalam hidrologi.

B.     Tujuan

Tujuan praktikum ini adalah :

1.      Melatih mahasiswa agar mengetahui peralatan dan cara kerja pengukuran infiltrasi.

2.      Melatih mahasiswa agar mengetahui cara pengukuran infiltrasi.

3.      Mahasiswa mampu menentukan nilai para meter infiltrasi: fo, fc, dan K.

4.      Mahasiswa mampu menetapkan persamaan penduga dan membuat kurva ifiltrasi model Horton.

5.      Mahasiswa dapat menghitung volume infiltrasi total selama waktu (t) tertentu.

II.                TINJAUAN PUSTAKA

            Infiltrasi didefinisikan sebagai proses masuknya air ke dalam tanah melalui permukaan tanah, atau proses meresapnya air dari permukaan tanah melalui pori-pori tanah. Infiltrasi ialah air hujan atau air irigasi yang melalui permukaan tanah dan membasahi bagian tanah yang relative kering merupakan salah satu proses salami dasar. Dari siklus hidrologi, jelas bahwa air hujan yang jatuh di permukaan tanah sebagian akan meresap ke dalam tanah, sabagian akan kembali lagi kelaut, danau maupun sungai serta sisanya merupakan overland flow.

Ketika mempelajari infiltrasi kita akan menemukan istilah-istilah 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.

Kapasitas Infiltrasi adalah kurva batas yang menggambarkan laju peresapan air maksimum dengan waktu untuk jenis tanah tertentu (termasuk jenis penutup tanahnya). 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 beberapa faktor, seperti kelembaban tanah, kompaksi, penumpukan bahan liat dan lain-lain.

Laju infiltrasi dipengaruhi oleh tekstur dan struktur, kelengasan tanah, kadar materi tersuspensi dalam air juga waktu. Laju infiltrasi tertinggi dicapai saat air pertama kali masuk ke dalam tanah dan menurun dengan bertambahnya waktu. Laju infitrasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus Model Horon.

f = fc + (fo – fc)e-kt ; i ≥ fc

Keterangan;

f : laju infiltrasi nyata (cm/h)

fc : laju infiltrasi tetap (cm/h)

fo : laju infiltrasi awal (cm/h)

k : konstanta geofisik

t  : waktu terhitung mulainya hujan (menit)

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.

Data laju infiltrasi dapat dimanfaatkan untuk menduga kapan suatu limpasan permukaan(ruun-off) akan terjadi bila suatu jenis tanah telah menerima sejumlah air tertentu, baik melalui curah hujan ataupun irigasi dari suatu tandon air di permukaan tanah. Menurut knaap(1978) untuk mengumpulkan data infiltrasi dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu:

1. Inflow-outflow

2. Analisis data hujan dan hidrograf

3.  Double ring inflometer

Dari ketiga cara tersebut yang paling sering digunakan pengukuran infiltrasi dilapangan yaitu dengan menggunakan doble ring inflometer.double ring infiltometer merupakan cara yang termudah dilakukan dimana selain pengukuran yang mudah dilakukan juga bahan untuk membuat alatnya mudah dicari,inilah yang menjadi alasan mengapa cara ini paling sering dilakukan.

Penentukan besarnya infiltrasi dapat dilakukna dengan melalui tiga cara yaitu:

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

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

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

            Infiltrasi dapat diukur dengan cara berikut :

a. 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.

b. 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.

c. 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.

III.             METODOLOGI

A.    Alat dan Bahan

1. Double ring infiltrometer
2. Ember/jerigen
3. Pengukur tinggi muka air (penggaris)
4. Stopwatch
5. Alat tulis
6. Papan kayu
7. Computer/laptop
8. Microsoft excel
9. Palu

10.  Air

B.     Prosedur Kerja

1.      Pilih daerah yang mewakili untuk diukur.

2.      Catat tentang:

a.       Bekas pelapukan.

b.      Berbongkah, berkerak, atau retak.

3. Pasang tabung infiltrometer tegak lurus permukaan tanah dengan kedalaman 10 cm. Dalam pemasangan ini diusahakan jangan sampai merusak kondisi permukaan tanah.
4. Pasang silinder pelindung dengan kedalaman 5 cm.
5. Isi bagian luar (bagian pelindung) dengan air setinggi 5 cm dan dipertahankan mempunyai kedalaman tetap selama pengukuran.
6. Isi bagian silinder pengukur dengan air, cara pengisian harus hati-hati jangan sampai merusak lapisan permukaan tanah. Isi silinder pengukur sesuai dengan kedalaman yang dikehendaki.
7. Catat waktu pengukuran.
8. Awasi pengukuran dengan interval tertentu .
9. Pengamatan dilakukan sampai infiltrasi hamper konstan

IV.             HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Hasil

Hasil terlampir.

2. Pembahasan

Infiltrasi adalah proses aliran air (umumnya berasal dari curah hujan) yang masuk kedalam tanah. Infilrasi merupakan aliran air masuk kedalam tanah sebagai akibat gaya kapiler (gerakan air kearah lateral) dan grafitasi (gerakan air kearah vertical).  Infiltrasi ialah air hujan atau air irigasi yang melalui permukaan tanah dan membasahi bagian tanah yang relative kering merupakan salah satu prose alami dasar. Infilrasi merupakan proses masuknya air dari permuakan kedalam tanah. Infiltarasi berpengaruh terhadap saat mulai terjadinya aliran permukaan atau run off. Infiltrasi dari segi hidrologi penting, karena hal ini menandai peralihan air permukaan yang bergerak cepat ke air tanah yang bergerak lambat dari air tanah. Infiltrasi tanah meliputi infiltrasi kumulatif, laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi. Infiltrasi kumulatif adalah jumlah air yang meresap ke dalam tanah pada suatu periode infiltrasi.

Perlokasi merupakan proses kelanjutan aliran air tersebut ke tanah yang lebih dalam. Proses perlokasi terjadi setelah lapisan tanah bagian atas jenuh. Laju infiltrasi umumnya dinyatakan dalam satuan yang sama dengan satuan infiltrasi arah hujan, yaitu millimeter per jam (mm/jam). Air hujan yang masuk kedalam tanah dalam batas tertentu bersifat mengendalikan ketersediaan air untuk berlangsungnya proses evapotraspirasi. Dalam perjalanannya air juga mengalami peyebaran ke arah lateral akibat tarikan gaya kapiler tanah. Terutama kea rah tanah dengan pori-pori yang lebih sempit dan tanah lebih kering.

Kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum air meresap ke dalam tanah. Kapasitas infiltrasi suatu tanah dipengaruhi sifat – sifat fisiknya drajat kemapatannya, kandungan air dan permiabilitas lapisan bawah permukaan nisbi air dan iklim mikro tanah. Air yang berinfiltrasi pada suatu tanah hutan karena pengaruh gravitasi dan daya tarik kapiler atau disebabkan pula oleh tekanan dari pukulan air hujan pada permukaan tanah. Laju infiltrasi tertinggi dicapai saat air pertama kali masuk ke dalam tanah dan menurun dengan bertambahnya waktu. Laju infiltrasi dipengaruhi oleh tekstur dan struktur, kelengasan tanah, kadar materi tersuspensi dalam air juga waktu.

Kapasitas Infiltrasi adalah kurva batas yang menggambarkan laju peresapan air maksimum dengan waktu untuk jenis tanah tertentu (termasuk jenis penutup tanahnya). 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 berbagai faktor seperti kelembabam tanah, kompaksi, penumpukan bahan liat dan lain-lain.

Kapasitas infiltrasi terjadi ketika intensitas hujan melebihi kemampuan tanah dalam menyerap kelembaban tanah. Sebaliknya apabila intensitas hujan lebih kecil daripada kapasitas infiltrasi, maka laju infiltrasi sama dengan laju curah hujan. Data laju infiltrasi dapat dimanfaatkan utuk menduga kapan suatu limpasan permukaan (run-off) akan terjadi bila suatu jenis tanah telah menerima sejumlah air tertentu, baik melalui aliran hujan ataupun irigasi dari suatu tandon air dipermukaan tanah.

Hal yang harus di siapkan pertama kali sebelum praktiku adalah alat-alat praktikum. Alat-alat yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah double ring infiltrometer, ember/jerigen, papan kayu, penggaris, stopwatch, alat tulis, kamputer atau laptop, Microsoft excel, palu, sedangkan bahan yang digunakan dalam praktikum adalah air. Pertama ambil infiltrometer ,kemudian tancapkan kedalam tanah sedalam 10 cm. Tancapkan infiltrometer dengan perlahan dengan bantuan papan diatasnya, kemudian ketuk papan tersebut dengan menggunakan palu hingga kedalaman 10 cm. Kemudian ambil silinder pelindung dan tancapkan kedalam tanah hingga kedalaman 5 cm. Tuang air kedalam bagian pelindung sampai ketinggian 5 cm dan di pertahankan mempunyai kedalaman tetap selama pengukuran. Selanjutnya isi bagian silinder pengukur dengan air sesuai selera misalkan 50 cm. Tuangkan air secara perlahan-lahan agar tidak merusak lapisan permukaan tanah. Nyalahkan stopwatch dan ukur perubahan ketinggian air pada silinder pengukur dengan penggaris. Catat hasil pengukuran yang diperoleh dari praktikum ini setelah melewati interval waktu(t) yang telah ditentukan.

Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan dilahan penelitian Jurusan Teknologi Pertanian bahwa untuk mengukur laju infiltrasi pada tanah dapat digunakan alat yang bernama infiltrometer. Pada lahan tersebut terjadinya penurunan pada laju infiltrasi setiap 25 menit. Hal ini terjadi karena adanya pengaruh dari bahan organic yang terkandung didalam tanah tersebut. Pada lahan tersebut hanya sedikit mengandung bahan organik dan mengakibatkan pori-pori pada tanah hanya sedikit. Sehingga daya serap tanah pada air membutuhkan waktu yang cukup lama.

Pada praktikum in tinggi air yang diperoleh pada 25 menit pertama adalah 6,6 dari tinggi semula 12,4cm. 25 menit yang kedua tinggi air menjadi 3,6 cm, pada 25 menit ke tiga, ke empat, ke lima, ke enam dan ke tinggi air menjadi 2 cm, 1,4 cm, 1,2 cm, 1,1 cm, 0,9 cm dan 0,9 cm. Pada 25 menit ke enam dan ke tujulah penurunah tinggi permukaan air mulai konstan.

Dari data tersebut diperolehlah kurva infiltrasi. Kurva kapasitas infiltrasi merupakan kurva hubungan antara kapasitas infiltrasi dan waktu yang terjadi selama dan beberapa saat setelah hujan. Persamaan liner regresi y=mX+C atau y=t dan X= log(f-fc) dengan memplot hubungan t dan log(f-fc) pada microsofx exel pada praktikum kali ini gradientnya adalah y= -0,8075x + 0,8384 dan nilai R2nya adalah 0,9885. Setelah itu cari nilai K, dan nilai K pada praktikum kali ini adalah 1,860599.  Maka peramaasn kurva kapasitas infiltrasinya adalah  f=f_c+(f_o-f_c)e^-Kt .

            Proses infiltrasi dipengerahui beberapa faktor, antara lain, tekstur dan struktur tanah, persediaan air awal (kelembaban awal), kegiatan biologis dan unsur organik, jenis dan kedalaman seresah, dan tumbuhan bawah atau tajuk penutup tanah lainnya. Tanah remah akan memberikan kapasitas infiltrasi lebih besar daripada tanah liat. Tanah dengan pori-pori jenuh air mempunyai kapasitas lebih kecil dibandingkan dengan tanah dalam keadaan kering. Keadaan tajuk penutup tanah yang rapat dapat mengurangi jumlah air hujan yang sampai ke permukaan tanah, dan dengan demikian mengurangi besarnya air infiltrasi. Sementara sistem perakaran vegetasi dan seresah yang dihasilkannya dapat membantu menaikkan permeabilitas tanah, dan dengan demikian dapat meningkatkan laju infiltrasi. Secara teoritis, bila kapasitas air tanah diketahui, volume air larian dari suatu curah hujan dapat dihitung dengan cara mengurangi besarnya curah hujan dengan air infiltrasi ditambah oleh genangan air oleh cekungan permukaan tanah (surface detention) dan air intersepsi.

            Laju iinfiltrasi ditentuhkan oleh:

1. Jumlah air yang tersedia dipermukaan tanah.
2. Sifat permukaan tanah.
3. Kemampuan tanah untuk mengosongkan air diatas permukaan tanah.

Dari ketiga unsure diatas, ketersediaan air (kelembaban tanah) adalah yang terpenting karena ia akan menentukan besarnya tekanan potensial pada permukaan tanah. Berkurangnya laju infiltrasi dapat terjadi karena dua alasan. Pertama, bertambahnya kelembaban tanah menyebabkan butiran tanah berkembang, dan dengan demikian menutup ruang pori-pori tanah. Kedua, aliran air kebawah tertahan oleh gaya tarik butir-butir tanah. Gaya tarik ini bertambah besar dengan kedalaman tanah, dengan demikian, laju kecepatan air di bagian tanah yang lebih dalam berkurang sehingga akan menghambat masuknya air berikunya dari permukaan tanah.

V.                KESIMPULAN DAN SARA

A.    Kesimpulan

1.      Infilrasi merupakan proses masuknya air dari permuakan kedalam tanah.

2.      Perlokasi merupakan proses kelanjutan aliran air tersebut ke tanah yang lebih dalam.

3.      Kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum air meresap ke dalam tanah.

4.      Kapasitas infiltrasi terjadi ketika intensitas hujan melebihi kemampuan tanah dalam menyerap kelembaban tanah.

5. Laju infitrasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus Model Horon,    f = fc + (fo – fc)e-kt ; i ≥ fc

6.      Laju infiltrasi di pengaruhi oleh tekstur dan struktur tanah, persediaan air awal (kelembaban awal), kegiatan biologis dan unsur organik, jenis dan kedalaman seresah, dan tumbuhan bawah atau tajuk penutup tanah lainnya.

2. Saran

Apabila praktikum di lakukan di ruang terbuka sebaiknya pelaksanaan praktikum jangan terlalu sore, karena  pada sore hari sering terjadi hujan.

DAFTAR PUSTAKA

            Asdak, Chay. 2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gajah Mada Univercity press. Yogyakarta.

Ibnu Pamungkas, Azam, Aditiya Priambodo. 2014. Modul Praktikum Hidrologi. Universitas Jendral Soedirman Fakultas Pertanian. Purwokerto.

Sosrodarsono, Ir. Suyono, Cs. 1985. Hidrologi Untuk Pengairan. Pradnya Paramita. Jakarta.