laporan hidrologi acara 1 kukuh.docx
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUMHIDROLOGI
INFILTRASI & KURVA INFILTRASI MODEL HORTON
Oleh:Kukuh Hidayatullah
A1C015025
KEMENTRIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGIUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO
2016
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Infiltrasi merupakan suatu proses perjalanan air kedalam tanah sebagai akibat
gaya kapiler (gerakan air ke arah lateral) dan gravitasi (gerakan air ke arah
vertikal). Setalah keadaan jenuh pada lapisan tanah bagian atas terlampaui,
sebagian air tersebut mengalir ketanah yang lebih dalam sebagai akibat gaya
gravitasi bumi dan dikenal sebagai perkolasi. Laju maksimal gerakan air masuk
kedalam tanah dinamakan kapasitas infiltrasi. Kapasitas infiltrasi terjadi ketika
intensitas hujan melebihi kemampuan tanah dalam menyerap kelembaban tanah.
Sebaliknya, apabila intensitas hujan lebih kecil dari kapasitas infilttrasi, maka laju
infiltrasi sama dengan laju curah hujan, aitu milimeter per jam (mm/jam).
Presipitasi merupakan proses turunnya air dari atmosfer ke permukaan bumi,
letak tempat berdasarkan garis lintang dan topografi wilayah akan mempengaruhi
proses presipitasi sehingga yang turun dari atmosfer bisa dalam bentuk air, es,
salju ,dan kabut. Air yang jatuh ke permukaan bumi ada yang tertampung di rawa,
danau, waduk, sungai, terserap oleh tanah dan tumbuhan. Masuknya air kedalam
pori-pori tanah sebagai akibat gaya kapiler (gerakan air ke arah lateral) dan
gravitasi (gerakan air ke arah vertikal) disebut infiltrasi.
Proses infiltrasi melibatkan beberapa proses yaitu:
1. Proses masuknya air hujan melalui pori-pori permukaan tanah.
2. Tertampungnya air hujan di dalam tanah.
3. Proses mengalirnya air tersebut ke tempat lain (bawah, samping, atas)
Kurva kapasitas infiltrasi adalah kurva hubungan antara kapasitas infiltrasi
dan waktu yang terjadi selama hujan berlangsung dan setelah hujan. Kapasitas
infiltrasi secara umum akan tinggi pada awal terjadinya hujan, tetapi semakin
lama kapasitasnya akan menurun hingga konstan. Besarnya penurunan ini
dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti kelembaban tanah, kompaksi,
penumpukan bahan liat dan lain-lain.
Pengukuran infiltrasi sangat penting. Pengukuran infiltrasi menentukan
banyaknya air yang mampu di seram oleh tanah. Kebalikan dari infiltrasi adalah
rembesan (speege). Laju maksimal gerakan air masuk kedalam tanah dinamakan
kapasitas infiltrasi. Kapasitas infiltrasi terjadi ketika intensitas hujan melebihi
kemampuan tanah dalam menyerap kelembaban tanah. Sebaliknya apabila
intensitas hujan lebih kecil dari pada kapasitas infiltrasi hujan yang dapat diserap
kedalam tanah. Aplikasi praktis peranan air infiltrasi dalam kaitannya dengan
usaha pencagaran air, pencagaran air biasanya di prioritaskan di daerah resapan
(recharge area) yang umumnya terletak di daerah dengan karakteristik wilayah
yang didominasi vegetasi (hutan dan bentuk komunitas vegetasi lainnya) dan
dengan curah hujan besar.
Menurut knap (1978) untuk mengumpulkan data infiltrasi dapat dilakukan
dengan tiga cara yaitu:
Inflow-outflow
Analisis data hujan dan hidrograf
Double ring inflometer
Dari ketiga cara tersebut yang paling sering digunakan pengukuran infiltrasi
di lapangan 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.
B. Tujuan
1. Mengetahui cara kerja peralatan pengukur infiltrasi.
2. Mengetahui cara pengukuran infiltrasi.
3. Mampu menentukan nilai parameter infiltrasi : fo, fc dan K.
4. Mampu menetapkan persamaan penduga dan membuat kurva infiltrasi model
Horton.
5. Menghitung volume infiltrasi total selama waktu (t) tertentu.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Infiltrasi adalah air hujan atau air irigasi yang melalui permukaan tanah dan
membasahi bagian tanah yang relative kering merupakan salah satu proses
alamiah dasar. Habitat tanaman darat mencangkup zona tanah basah yang
bersiklus atau tetap ( Marsal and Holmes,1988).
Infiltrasi adalah proses aliran air (umumnya berasal dari curah hujan) masuk
ke dalam tanah. Perkolasi merupakan kelanjutan aliran air tersebut ke tanah yang
lebih dalam. Dengan kata lain, infiltrasi adalah aliran air masuk ke dalam tanah
sebagai akibat gaya kapiler (gerakan air ke arah lateral) dan gravitasi mengalir ke
tanah yang lebih dalam sebagai akibat gaya gravitasi bumi dan dikenal sebagai
proses perkolasi (Asdak, 2002).
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
(Hardjowigeno,1993).
Infiltrasi beragam secara terbalik dengan lengas tanah. Hal ini terjadi dalam
tiga cara yaitu : Kandungan air yang meningkat mengisi ruang pori dan
mengurang kapasitas tanah untuk infiltrasi air selanjutnya, bila hujan membasahi
suatu permukaan tanah yang kering, gaya kapiler yang kuat diciptakan yang
cenderung untuk menarik air ke dalam tanah dengan laju yang jenuh lebih tinggi
dibandingkan laju yang dihasilkan dari gaya gravitasi saja, meningkatkan air tanah
yang menyebabkan pengembangan koloid dan mengurangi ruang pori (Subagyo,
1990).
Infiltrasi sering didefenisikan artinya hampir sama dengan irigasi dan juga
transportasi air pada tanah. Irigasi merupakan upaya yang dilakukan manusia
untuk mengairi lahan pertaniannya. Dalam dunia modern saat ini sudah banyak
model irigasi yang dapat dilakukan manusia. Pada zaman dahulu jika persediaan
air melimpah karena tempat yang dekat dengan sungai atau sumber mata air, maka
irigasi dilakukan dengan mangalirkan air tersebut ke lahan pertanian. Namun
demikian irigasi juga biasa dilakukan dengan membawa air dengan menggunakan
wadah kemudian menuangkan pada tanaman satu-persatu. Untuk irigasi dengan
model seperti ini di Indonesia biasa disebut menyiram. Sebagaimana telah
diungkapkan, dalam dunia modern ini sudah banyak cara yang dapat dilakukan
untuk melakukan irigasi dan ini sudah berlangsung sejak Mesir Kuno.
Secara umum menjelaskan perkembangan mulai dari adanya usaha
pembuatan irigasi sangat sederhana, perkembangan irigasi di Mesir, Babilonia,
India,dll kemudian bagaimana perkembangan irigasi di Indonesia sampai saat
sekarang. Di Bali, irigasi sudah ada sebelum tahun 1343 M, hal ini terbukti
dengan adanya sedahan (petugas yang melakukan koordinasi atas subak-subak
dan mengurus pemungutan pajak atas tanah wilayahnya). Sedangkan pengertian
subak adalah “ Suatu masyarakat hukum adat di Bali yang bersifat sosio agraris
relegius yang secara historis tumbuh dan berkembang sebagai suatu organisasi di
bidang tata guna air di tingkat usaha tani” (PP. 23 tahun 1982, tentang Irigasi).
Di Indonesia irigasi tradisional telah berlangsung sejak nenek moyang kita. Hal
ini dapat dilihat juga cara bercocok tanam pada masa kerajaan-kerajaan yang ada
di Indonesia. Dengan membendung kali secara bergantian untuk dialirkan ke
sawah. Cara lain adalah mencari sumber air pegunungan dan dialirkan dengan
bambu yang bersambung. Ada juga dengan membawa dengan ember yang terbuat
dari daun pinang atau menimba dari kali yang dilemparkan ke sawah dengan
ember daun pinang juga. Pada tanah basah atau tanah yang tingkat kelembapan
nya tinggi maka tanah tersebut akan sedikit menyerap air atau dapat dikatakan
infiltrasi pada tanah tersebut rendah.
Salah satu proses yang berkaitan dengan distribusi air hujan yang jatuh
kepermukaan bumi adalah infiltrasi. Infiltrasi adalah proses masuk atau
meresapnya air dari atas permukaan tanah ke dalam bumi. Jika air hujan meresap
ke dalam tanah maka kadar lengas tanah meningkat hingga mencapai kapasitas
lapang. Pada kondisi kapasitas lapang air yang masuk menjadi perkolasi dan
mengisi daerah yang lebih rendah energi potensialnya sehingga mendorong
terjadinya aliran antara (interflow) dan aliran bawah permukaan lainnya (base
flow). Air yang berada pada lapisan air tanah jenuh dapat pula bergerak ke segala
arah (ke samping dan ke atas) dengan gaya kapiler atau dengan bantuan
penyerapan oleh tanaman melalui tudung akar.
Proses infiltrasi sangat ditentukan oleh waktu. Jumlah air yang masuk
kedalam tanah dalam suatu periode waktu disebut laju infiltrasi. Laju infiltrasi
pada suatu tempat akan semakin kecil seiring kejenuhan tanah oleh air. Pada saat
tertentu laju infiltrasi menjadi tetap. Nilai laju inilah yang kemudian disebut laju
perkolasi. Ketika air hujan jatuh diatas permukaan tanah, tergantung pada kondisi
biofisik permukaan tanah, sebagian atau seluruh air hujan tersebut akan mengalir
masuk kedalam tanah melalui pori-pori permukaan tanah. Proses mengalirnya air
hujan kedalam tanah disebabkan oleh tarikan gaya gravitasi dan gaya kapiler
tanah. Dibawah pengaruh gaya gravitasi air hujan mengalir vertikal kedalam
tanah, sedangkan pada gaya kapiler bersifat mengalirkan air tersebut tegak lurus
keatas, kebawah, dan kearah horizontal (lateral). Gaya kapiler bekerja nyata pada
tanah dengan pori-pori yang relative kecil.
Data laju infiltrasi dapat dimanfaatkan untuk menduga kapan suatu limpaan
permukaan (run-off) akan terjadi bila suatu jenis tanah telah menerima jumlah air
tertentu, baik melalui curah hujan ataupun irigasi dari suatu tandon air di
permukaan tanah. Oleh karna itu, informasi besarnya kapasitas infiltrasi tanah
tersebut berguna baik dalam pengelolaan irigasi (Noveras,2002), maupun dalam
perencanaan konservasi tanah dan air (Arsyad,1989). Dengan mengamati atau
menguji sifat ini dapat memberikan gambaran tentang kebutuhan air irigasi yang
diperlukan bagi suatu jenis tanah untuk jenis tanaman tertentu (Siraidz,et al,200).
Perpindahan air dari atas ke dalam permukaan tanah baik secara vertical
maupun secara horizontal disebut infiltrasi. Banyaknya air yang terinfiltrasi dalam
satuan waktu disebut laju infiltrasi. Besarnya laju infiltrasi dinyatakan dalam
mm/jam atau mm/hari dan mm/menit. Laju infiltrasi akan sama dengan intensitas
hujan, bila laju infiltrasi tersebut lebih kecil dari daya infiltrasinya. 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.
Beberapa faktor internal dan eksternal yang mempengaruhi laju infiltrasi adalah
sebagai berikut:
1. Tinggi genangan air diatas permukaan tanah dan tebal lapisan tanah yang
jenuh.
2. Kadar air atau lengas tanah.
3. Pemadatan tanah oleh curah hujan.
4. Penyumbatan pori tanah mikro oleh partikel tanah halus seperti bahan
endapan dari partikel liat.
5. Pemadatan tanah oleh manusia dan hewan akibat traffic line oleh alat olah.
6. Struktur tanah.
7. Kondisi perakaran tumbuhan baik akar aktif maupun akar mati (bahan
organik).
8. Roporsi udara yang terdapat dalam tanah.
9. Topografi atau kemiringan lahan.
10. Intensitas hujan.
11. Kekasaran permukaan tanah.
12. Kualitas air yang akan terinfiltrasi.
13. Suhu udara tanah dan udara sekitar.
Apabila semua faktor-faktor di atas dikelompokkan, maka dapat dikategorikan
menjadi dua faktor utama yaitu:
1. Faktor yang mempengaruhi air untuk tinggal di suatu tempat sehingga air
mendapat kesempatan untuk terinfiltrasi (oppurtunity time).
2. Faktor yang mempengaruhi proses masuknya air ke dalam tanah.
Selain dari beberapa faktor yang menentukan infiltrasi diatas terdapat pula sifat-
sifat khusus dari tanah yang menentukan dan membatasi kapasitas infiltrasi
sebagai berikut:
a. Ukuran pori
Laju masuknya hujan ke dalam tanah ditentukan terutama oleh ukuran pori
dan susunan pori-pori besar. Pori yang demikian itu dinamakan pori aerasi,
oleh karena pori-pori mempunyai diameter yang cukup besar yang
memungkinkan air keluar dengan cepat sehingga tanah beraerasi baik.
b. Kemantapan pori
Kapasitas infiltrasi hanya dapat terpelihara jika porositas semula tetap tidak
terganggu selama waktu tidak terjadi hujan.
c. Kandungan air
Laju infiltrasi terbesar terjadi pada kandungan air yang rendah dan sedang.
d. Profil tanah
Sifat bagian lapisan suatu profil tanah juga menentukan kecepatan masuknya
air ke dalam tanah. Ketika air hujan jatuh di atas permukaan tanah, maka
proses infiltrasi tergantung pada kondisi biofisik permukaan tanah, sebagian
atau seluruh air hujan tersebut akan mengalir masuk ke dalam tanah melalui
pori-pori permukaan tanah. Proses mengalirnya air hujan ke dalam tanah
disebabkan oleh tarikan gaya gravitasi dan gaya kapiler tanah. Oleh karena
itu, infiltrasi juga biasanya disebut sebagai aliran air yang masuk ke dalam
tanah sebagai akibat gaya kapiler dan gravitasi.
Laju air infiltrasi yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi dibatasi oleh
besarnya diameter pori-pori tanah. Tanah dengan pori-pori jenuh air mempunyai
kapasitas lebih kecil dibandingkan dengan tanah dalam keadaan kering.
Dibawah pengaruh gaya gravitasi, air hujan mengalir vertikal ke dalam
tanah melalui profil tanah. Dengan demikian, mekanisme infiltrasi melibatkan tiga
proses yang saling mempengaruhi :
a. Proses masuknya air hujan melalui pori-pori permukaan tanah.
b. Tertampungnya air hujan tersebut di dalam tanah.
c. Proses mengalirnya air tersebut ke tempat lain (bawah, samping dan atas).
Pengukuran laju infiltrasi dapat dilakukan pada permukaan tanah, pada
kedalam tertentu, pada lahan kosong atau pada lahan bervegetasi. Walaupun
satuan infiltrasi serupa dengan konduktivitas hidraulik, terdapat perbedaan antara
keduanya. Hal itu tidak bisa secara langsung dikaitkan kecuali jika kondisi batas
hidraulik diketahui,seperti kemiringan hidraulik dan aliran air lateral atau jika
dapat diperkirakan. Laju infiltrasi memiliki kegunaan seperti studi pembuangan
limbah cair, evaluasi potensilahan tanki septik, efisiensi pencucian dan drainase,
kebutuhan irigasi, penyebaran airdan imbuhan air tanah, dan kebocoran saluran
atau bendungan dan kegunaan lainnya.
Jumlah dan ukuran pori yang menentukan adalah jumlah pori-pori yang
berukuran besar. Makin banyak pori-pori besar maka kapasitas infiltrasi makin
besar pula. Atas dasar ukuran pori tersebut, liat kaya akan pori halus dan miskin
akan pori besar. Sebaliknya fraksi pasir banyak mengandung pori besar dan
sedikit pori halus. Dengan demikian kapasitas infiltrasi pada tanah-tanah pasir
jauh lebih besar dari pada tanah liat. Tanah-tanah yang bertekstur kasar
menciptakan struktur tanah yang ringan. Sebaliknya tanah-tanah yang terbentuk
atau tersusun dari tekstur tanah yang halus menyebabkan terbentuknya tanah-
tanah yang bertekstur berat. Tanah dengan struktur tanah yang berat mempunyai
jumlah pori halus yang banyak dan miskin akan pori besar. Sebaliknya tanah yang
ringan mengandung banyak pori besar dan sedikit pori halus. Dengan demikian
kapasitas infiltrasi dari kedua jenis tanah tanah tersebut akan berbeda pula, yaitu
tanah yang berstruktur ringan kapasitas infiltrasinya akan lebih besar
dibandingkan dengan tanah-tanah yang berstruktur berat.
Infiltrasi mempunyai arti penting terhadap beberapa hal berikut :
1. Proses limpasan
Daya infiltrasi menentukan banyaknya air hujan yang dapat diserap ke dalam
tanah. Makin besar daya infiltrasi, perbedaan antara intensitas hujan dengan
daya infiltrasi menjadi makin kecil. Akibatnya limpasan permukaannya
makin kecil, sehingga debit puncaknya juga akan lebih kecil.
2. Pengisian lengas tanah (Soil Moisture) dan air tanah
Pengisian lengas tanah dan air tanah penting untuk tujuan pertanian. Akar
tanaman menembus zone tidak jenuh dan menyerap air yang diperlukan untuk
evapotranspirasi dari zona tidak jenuh. Pengisian kebali lengas tanah sama
dengan selisih antara infiltrasi dan perkolasi (jika ada). Pada permukaan air
tanah yang dangkal dalam lapisan tanah yang berbutir tidak begitu besar,
pengisian kembali lengas tanah ini dapat pula diperoleh dari kenaikan kapiler
air tanah.
Dalam menentukan besarnya infiltrasi dapat dilakukan 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).
Beberapa model infiltrasi yang telah diusulkan dan digunakan pada
kebanyakan analisa hidrologi dan hidrolik yang berkaitan dengan sistem keairan.
Model-model tersebut dapat dikelompokkan ke dalam dua kelas yakni: (1) model
empiris, dan (2) model konseptual. Model empiris menyatakan kapasitas infiltrasi
sebagai fungsi waktu. Dimana kadar lengas tanah memiliki sifat dinamis terhadap
waktu, sehingga laju infiltrasi ditentukan oleh kondisi lengas tanah mula-mula
saat proses infiltrasi mulai terjadi. Adapun model-model empiris infiltrasi
diantaranya adalah Model Kostiakov, Model Horton, Model Holtan dan Model
Overton.
1. Model Kostiyakov
Model Kostiakov menggunakan pendekatan fungsi power dengan tidak
memasukkan kadar air awal dan kadar air akhir (saat laju infiltrasi tetap)
sebagai komponen fungsi. Fungsi infiltrasi dan laju infiltrasi yaitu:
F=atb , 0<b<1
F=dfdt
=ab t b−1
Dimana a dan b adalah konstanta. Konstanta a dan b tergantung pada
karakteristik tanah dan kadar air tanah awal. Konstanta ini tidak bisa
ditentukan sebelumnya dan biasanya ditentukan dengan penarikan sebuah
garis lurus pada kertas grafik untuk data empirik atau dengan menggunakan
metode pangkat terkecil. Karena kesederhanaannya, metode ini sering
diterapkan pada pelajaran irigasi permukaan.
2. Model Horton
Model Horton adalah salah satu model infiltrasi yang terkenal dalam
hidrologi. Horton mengakui bahwa kapasitas infiltrasi berkurang seiring
dengan bertambahnya waktu hingga mendekati nilai yang konstant. Ia
menyatakan pandangannya bahwa penurunan kapasitas infiltrasi lebih
dikontrol oleh faktor yang beroperasi di permukaan tanah dibanding dengan
proses aliran di dalam tanah. Faktor yang berperan untuk pengurangan laju
infiltrasi seperti penutupan retakan tanah oleh koloid tanah dan pembentukan
kerak tanah, penghancuran struktur permukaan lahan dan pengangkutan
partikel halus dipermukaan tanah oleh tetesan air hujan. Model Horton dapat
dinyatakan secara matematis mengikuti persamaan:
f =fc+(fo−fc ) e−kt ;i ≥ fc dan k=konstan
Keterangan:
f :laju infiltrasi nyata (cm/h)
fc : laju infiltrasi tetap (cm/h)
fo : laju infiltrasi awal (cm/h)
k : konstanta geofisik (k =-1/0,0434m)
e : 2,718
t : waktu dari awal hujan
Model ini sangat simpel dan lebih cocok untuk data percobaan.
Kelemahan utama dari model ini terletak pada penentuan parameternya fo, fc,
dan k dan ditentukan dengan data-fitting. Meskipun demikian dengan
kemajuan system komputer proses ini dapat dilakukan dengan program
spreadsheet sederhana.
3. Model Holtan
Model Holtan pada dasarnya serupa dengan model Horton, akan tetapi
pada model ini, Holtan menambahkan faktor vegetasi dalam persamaan
sehingga fungsi matematiknya berubah menjadi fungsi power dan bukan
fungsi eksponensial seperti pada Model Horton. Fungsi matematik model
Holtan disajikan sebagai berikut:
f − f c=a F pn
Dengan Fp adalah infiltrasi potensial , a dan n adalah konstanta untuk
vegetasi tanah. Holtan berpendapat bahwa kapasitas infiltrasi berbanding
lurus dengan ruang pori yang tersedia. Model Holtan agak cocok dimasukkan
untuk model batas airdalam ilmu tata air karena dia menghubungkan laju
infiltrasi (f) dengan kelembaban tanah. Kekurangan dari model ini adalah
spesifikasi kedalaman permukaan air tanah bebas. Kedalaman mempengaruhi
infiltrasi secara signifikan.
4. Model Overton
Overton pada tahun 1964 merumuskan kembali model Holtan. Dia
mencatat bahwa ruang pori-pori yang tersedia pada awal terjadinya hujan
tidaklah selalu terisi seluruhnya sebelum kapasitas infiltrasi menjadi tetap.
Jarak antar ruang pori-pori yang terisi tergantung pada tumbuh-tumbuhan
penutup tanah. Persamaan matematik infiltrasi dan laju infiltrasi Model
Overton:
F=b S0−d tan J t c−t
f =f c sec2 J t c−t
Keterangan:
D : (fc/a) 0.5
J : (afc) 0.5.
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.
Dengan persamaan neraca air (waterbalance) seperti berikut:
P+ I=D+E ± S
Keterangan :
I : pemberian (supply) air
D : air yang dikeluarkan
E : penguapan (evapotranspirasi)
S : tampungan air dalam tanah
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 raingauge) yang harus
ditempatkan 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. Komputer/laptop
7. Microsoft Excel
B. Prosedur Kerja
1. Pilih daerah yang mewakili untuk di ukur
2. Catat tentang :
a. Bekas pelakuan apa
b. Berbongkah, berkerak atau retak
3. Pasang tabung infiltrometer tegak lurus permukaan tanah dengan kedalaman
10 cm. jangan sampai merusak permukaan tanah.
4. Pasang silinder pelindung dengan kedalaman 5 cm.
5. Isi bagian luar (bagian pelindung) dengan air sampai setinggi 5 cm dan si
pertahankan mempunyai kedalaman tetap selama pengukuran.
6. Isi bagian silinder pengukur dengan air, cara pengisisan harus hati-hati jangan
sampai merusak lapisan permukaan tanah. Isi silinder pengukur sesuai dengan
kedalaman yang dikehendaki.
7. Catat jam dan waktu pengukuran.
8. Awasi penurunan air dengan interval tertentu (lihat tabel pengamatan
infiltrasi). Pengamatan dilakukan sampai infiltrasi hampir konstan.
9. Membuat tabel menggunakan Ms.Excel.
10. Menghitung data menggunakan Ms .Excel
11. Membuat grafik laju infiltrasi dan grafik model Horton menggunakan
Ms.Excel.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
1. Perhitungan praktikum grafik hubungan waktu dengan log (f-fc)
waktu (t) (menit)
Kapasitas infiltrasi (f) (cm/menit)
fc f - fc log (f-fc) K F
0 16 8.9 7.1 0.851258349 46.47465438 17.83 14.3 8.9 5.4 0.73239376 46.47465438 8.96 13.6 8.9 4.7 0.672097858 46.47465438 8.99 12.7 8.9 3.8 0.579783597 46.47465438 8.912 12 8.9 3.1 0.491361694 46.47465438 8.915 11.5 8.9 2.6 0.414973348 46.47465438 8.918 10.4 8.9 1.5 0.176091259 46.47465438 8.921 9.5 8.9 0.6 0.22184875 46.47465438 8.924 8.9 8.9 0 #NUM! 46.47465438 8.9
2. Kurva kapasitas infiltrasi
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 105
1015202530
f(x) = − 21.7335679957242 x + 20.9255202470265R² = 0.896459495759447
KURVA KAPASITAS INFILTRASI
KURVA KAPASITAS INFILTRASI
Linear (KURVA KAP-ASITAS INFILTRASI)
KAPASITAS INFILTRASI
WAK
TU
3. Kurva persamaan Horton
0 2 4 6 8 10 1202468
1012
f(x) = NaN x + NaNR² = 0 KURVA HORTON
PERSAMAAN HORTONLinear (PERSAMAAN HORTON)
HORTON
WAK
TU
B. Pembahasan
Infiltrasi adalah air hujan atau air irigasi yang melalui permukaan tanah dan
membasahi bagian tanah yang relative kering merupakan salah satu proses
alamiah dasar. Habitat tanaman darat mencangkup zona tanah basah yang
bersiklus atau tetap ( Marsal and Holmes,1988).
Infiltrasi adalah proses aliran air (umumnya berasal dari curah hujan) masuk
ke dalam tanah. Perkolasi merupakan kelanjutan aliran air tersebut ke tanah yang
lebih dalam. Dengan kata lain, infiltrasi adalah aliran air masuk ke dalam tanah
sebagai akibat gaya kapiler (gerakan air ke arah lateral) dan gravitasi mengalir ke
tanah yang lebih dalam sebagai akibat gaya gravitasi bumi dan dikenal sebagai
proses perkolasi (Asdak, 2002).
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
(Hardjowigeno,1993)
Infiltrasi adalah aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Di dalam
tanah air mengalir dalam arah lateral, sebagai aliran antara (interflow) menuju
mata air, danau, dan sungai, atau secara vertikal, yang dikenal dengan
perkolasi (percolation) menuju air tanah. Gerak air di dalam tanah melalui pori-
pori tanah dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya kapiler. Gaya gravitasi
menyebabkan aliran selalu menuju ke tempat yang lebih rendah, sementara gaya
kapiler menyebabkan air bergerak ke segala arah. Air kapiler selalu bergerak dari
daerah basah menuju ke daerah yang lebih kering. Tanah kering mempunyai gaya
kapiler lebih besar daripada tanah basah. Gaya tersebut berkurang dengan
bertambahnya kelembaban tanah. Selain itu, gaya kapiler bekerja lebih kuat pada
tanah dengan butiran halus seperti lempung dari pada tanah berbutir kasar pasir.
Apabila tanah kering, air terinfiltrasi melalui permukaan tanah karena pengaruh
gaya gravitasi dan gaya kapiler pada seluruh permukaan. Setelah tanah menjadi
basah, gerak kapiler berkurang karena berkurangnya gaya kapiler. Hal ini
menyebabkan penurunan laju infiltrasi. Sementara aliran kapiler pada lapis
permukaan berkurang, aliran karena pengaruh gravitasi berlanjut mengisi pori-
pori tanah. Dengan terisinya pori-pori tanah, laju infiltrasi berkurang secara
berangsur-angsur sampai dicapai kondisi konstan, di mana laju infiltrasi sama
dengan laju perkolasi melalui tanah. Dalam infiltrasi dikenal dua istilah yaitu
kapasitas infiltrasi dan laju infiltrasi, yang dinyatakan dalam mm/jam. Kapasitas
infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum untuk suatu jenis tanah tertentu,
sedang laju infiltrasi adalah kecepatan infiltrasi yang nilainya tergantung pada
kondisi tanah dan intensitas hujan. Pada grafik dibawah ini menunjukkan kurva
kapasitas infiltrasi (fp), yang merupakan fungsi waktu. Apabila tanah dalam
kondisi kering ketika infiltrasi terjadi, kapasitas infiltrasi tinggi karena kedua gaya
kapiler dan gravitasi bekerja bersama-sama menarik air ke dalam tanah. Ketika
tanah menjadi basah, gaya kapiler berkurang yang menyebabkan laju infiltrasi
menurun. Akhirnya kapasitas infiltrasi mencapai suatu nilai konstan, yang
dipengaruhi terutama oleh gravitasi dan laju perkolasi.
Faktor Yang Mempengaruhi Infiltrasi Tanah yaitu :
Tekstur Tanah
Tekstur tanah menunjukkan perbandingan butir-butir pasir ( 2 mm–50 μ),
debu (50-2μ), dan liat (<2μ) di dalam tanah. Kelas tekstur tanah dibagi dalam
12 kelas yaitu: pasir, pasir berlempung, lempung berpasir, lempung, lempung
berdebu, debu, lempung liat, lempung liat berpasir, lempung liat berdebu, liat
berpasir, liat berdebu, liat (Hardjowigeno, 1993). Berdasarkan ukurannya,
bahan padatan tanah digolongkan menjadi tiga partikel atau juga disebut
sebagai separat penyusun tanah yaitu pasir, debu, dan liat. Tanah berpasir
yaitu tanah dengan kandungan pasir > 70 %, porositasnya rendah (< 40 %),
sebagian besar ruang pori berukuran besar, sehingga aerasenya baik, daya
hantar air cepat tetapi kemampuan menahan air dan zat hara rendah. Tanah
disebut bertekstur liat jika kandungan liatnya > 35 %, porositasnya relatif
tinggi (60 %), tetapi sebagian besar merupakan pori berukuran kecil, daya
hantar air sangat lambat dan sirkulasi udara kurang lancar (Islami dan Utomo,
1995). Pada tekstur tanah pasir, laju infiltrasi akan sangat cepat, pada tekstur
lempung laju infiltrasi adalah sedang hingga cepat dan pada tekstur liat laju
infiltrasi tanah akan lambat (Serief, 1989).
Bulk Density Tanah
Kerapatan massa adalah suatu ukuran berat yang memperhitungkan
seluruh volume tanah. Kerapatan massa ditentukan baik oleh banyaknya pori,
maupun oleh butir-butir tanah padat. Tanah yang lepas dan bergumpal akan
mempunyai berat persatuan volume (kerapatan massa) rendah dan tanah yang
lebih tinggi kerapatan massanya (Buckman and Brady, 1982). Semakin tinggi
kepadatan tanah, maka infiltrasi akan semakin kecil. Kepadatan tanah ini
dapat disebabkan oleh adanya pengaruh benturan-benturan hujan pada
permuka an tanah. Tanah yang ditutupi oleh tanaman biasanya mempunyai
laju infiltrasi lebih besar dari pada permukaan tanah yang terbuka. Hal ini
disebabkan oleh perakaran tanaman yang menyebabkan porositas tanah lebih
tinggi, sehingga air lebih banyak dan meningkat pada permukaan yang
tertutupi oleh vegetasi, dapat menyerap energi tumbuk hujan dan sehingga
mampu mempertahankan laju infiltrasi yang tinggi (Serief, 1989). Kerapatan
isi adalah berat persatuan volume tanah kering oven, biasanya ditetapkan
sebagai g/m3. Contoh tanah yang ditetapkan untuk menentukan berat jenis
palsu harus diambil secara hati-hati dari dalam tanah, tidak boleh merusak
struktur asli tanah. Terganggunya struktur tanah dapat mempengaruhi pori-
pori tanah, demikian pula berat persatuan volume. Empat atau lebih bongkah
(gumpal) tanah biasanya diambil dari tiap horizon untuk memperoleh nilai
rata-rata. Kerapatan isi = Berat Tanah Kering Oven (gr) Volume Tanah (cm3)
(Hakim dkk, 1986).
Total Ruang Pori Tanah
Pada umumnya dalam tanah ada dua macam pori, pori makro dan pori
mikro. Meskipun tidak ada garis batas yang jelas, namun pori- pori makro
mempunyai ciri menunjukkan lalu lintas udara dan memudahkan perkolasi
air. Sebaliknya pori-pori mikro sangat menghambat lalul lintas udara sedang
gerak air sangat dibatasi menjadi gerak kapiler yang lambat. Jadi dalam tanah
pasir meskipun jumlah ruang pori rendah, lalu lintas udara sangat lancar
karena pori-pori makro yang menguasai tanah tersebut (Buckman and Brady,
1982). Kemampuan tanah menyimpan air tergantung dari porositas tanah.
Pada porisitas yang tinggi, maka tanah akan dapat menyimpan air dalam
jumlah yang besar, sehingga air hujan yang datang akan dapat meresap atau
mengalami infiltrasi dengan cepat tanpa terjadinya aliran permukaan
(Suryatmojo, 2006). Porisitas adalah proporsi ruang pori total (ruang kosong)
yang terdapat dalam satuan volume tanah yang dapat ditempati oleh udara
dan air, sehingga merupakan indikator kondisi drainase dan aerase tanah.
Tanah porous merupakan tanah yang cukup mempunyai ruang pori untuk
pergerakan air dan udara masuk keluar tanah secara leluasa dan sebaliknya
jika tanah tidak porous (Hanafiah, 2005).
Bahan Organik Tanah
Bahan organik tanah merupakan penimbunan, terdiri sebagian dari sisa
dan sebagian dari pembentukan dari sisa tumbuahan dan hewan. Bahan
organik yang dikandung oleh tanah hanya sedikit, kurang lebih hanya 3 %
sampai 5 % dari berat tanah dari topsoil tanah mineral yang mewakili. Baha
organik berperan sebagai pembentuk butir (granulator) dari butir-butir
mineral yang menyebabkan tejadinya keadaan gembur pada tanah produktif.
Bahan ini biasanya berwarna hitam atau coklat bersifat koloida. Daya
menahan air dan ion-ion hara jauh lebih besar dari pada lempung (Buckman
and Brady, 1982). Tidak adanya penambahan bahan organik dari hasil
pemangkasan akan menyebabkan bahan organik tanah akan menurun. Dengan
penurunan kandungan bahan organik, maka berakibat kurang terikatnya butir-
butir primer menjadi agregat oleh bahan organik sehingga porositas tanah
menurun, penurunan porositas dapat berakibat pada penurunan laju infiltrasi
(Anonimous, 2004). Sumber primer bahan organak adalah jaringan tanaman
berupa akar, batang, ranting, daun, bunga, dan buah. Jaringan tanaman ini
akan mengalami dekomposisi dan akan terangkut kelapisan bawah serta di
inkorporasikan dengan tanah. Tunbuhab bukan saja sumber bahan organik
tanah, tetapi sumber bahan organik dari seluruh makluk hidup (Hakim dkk,
1986).
Kadar Air Tanah
Dengan adanya vegetasi atau tanaman pada suatu lahan akan dapat
meningkatkan kadar air kapasitas lapang dan kadar air maksimum, hal ini
disebabkan oleh pemberian mulsa hasil pangkasan yang menjadi bahan
organik, dimana diketahui bahan organik dapat mengikat air sampai enam
kali beratnya sendiri sehingga kemampuan infiltrasipun tinggi (Hakim dkk,
1986). Berkurangnya laju infiltrasi karena bertambahnya kadar air dan
kelembaban dari tanah, sehingga menyebabkan butiran tanah berkembang,
dengan demikian menutup pori-pori tanah (Asdak, 2002).
Struktur Tanah
Struktur tanah adalah susunan agregat-agregat primer tanah secara alami
menjadi bentuk tertentu yang dibatasi oleh bidang-bidang. Struktur tanah
dapat dinilai dari stabilitas agregat, kerapatan lindak, dan porositas tanah.
Struktur tanah ditentukan oleh tiga group yaitu mineral-mineral liat, oksida-
oksida besi, dan mangan, serta bahan organik koloidal gum yang dihasilkan
oleh jasad renik (Anonimous, 2004).
Bentuk struktur tanah yang membulat (granular dan remah)
menghasilkan tanah dengan daya serap tinggi sehingga air mudah meresap
kedalam tanah. Struktur tanah remah (tidak mantap), sangat mudah hancur
oleh pukulan air hujan menjadi but ir-butir halus, sehingga menutup pori-pori
tanah. Akibatnya air infiltrasi terhambat dan aliran permukaan meningkat
(Anonimous, 2007).
Laju infiltrasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu kedalaman
genangan dan tebal lapis jenuh, kelembaban tanah, pemadatan oleh hujan,
tanaman penutup, intensitas hujan, dan sifat-sifat fisik tanah.
1. Kedalaman genangan dan tebal lapis jenuh
Perhatikan skema gambar di bawah ini !
Genangan Pada Permukaan Tanah
Dalam gambar di atas, 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 D+L. Tahanan terhadap aliran yang diberikan
oleh tanah adalah sebanding dengan tebal lapis jenuh air L. Pada awal
hujan, dimana L adalah kecil dibanding D, tinggi tekanan adalah besar
dibanding tahanan terhadap aliran, sehingga air masuk ke dalam tanah
dengan cepat. Sejalan dengan waktu, L bertambah panjang sampai
melebihi D, sehingga tahanan terhadap aliran semakin besar. Pada
kondisi tersebut kecepatan infiltrasi berkurang. Apabila L sangat lebih
besar daripada D, perubahan L mempunyai pengaruh yang hampir sama
dengan gaya tekanan dan hambatan, sehingga laju infiltrasi hampir
konstan.
2. Kelembaban tanah
Jumlah air tanah mempengaruhi kapasitas infiltrasi. 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. Karena adanya perbedaan tersebut, maka terjadi
gaya kapiler yang bekerja sama dengan gaya berat, sehingga air bergerak
ke bawah (infiltrasi) dengan cepat. Dengan bertambahnya waktu,
permukaan bawah tanah menjadi basah, sehingga perbedaan daya kapiler
berkurang, sehingga infiltrasi berkurang. Selain itu, ketika tanah menjadi
basah koloid yang terdapat dalam tanah akan mengembang dan menutupi
pori-pori tanah, sehingga mengurangi kapasitas infiltrasi pada periode
awal hujan.
3. 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.
4. 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.
5. Tanaman
Banyaknya tanaman yang menutupi permukaan tanah, seperti rumput
atau hutan, dapat menaikkan kapasitas infiltrasi tanah tersebut. 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.
6. Topografi
Kondisi topografi juga mempengaruhi infiltrasi. 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 mempunyai waktu cukup banyak untuk infiltrasi.
7. Intensitas hujan
Intensitas hujan juga berpengaruh terhadap kapasitas infiltrasi. Jika
intensitas hujan I 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. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi laju
infiltrasi adalah tekstur tanah, kerapatan massa (bulk density),
permeabilitas, kadar air tanah dan vegetasi. Semakin rendah nilai
kerapatan massa (bulk density) tanah, semakin besar volume pori tanah,
dan semakin remah tanahnya maka laju infiltrasi akan semakin besar.
Bila ditinjau dari sudut vegetasi maka semakin besar penetrasi akar,
semakin besar daya serap akar, semakin tinggi akumulasi bahan organik
tanah maka laju infiltrasi akan semakin besar.
Akibatnya tingkat kejenuhan pada permukaan tanah sangat tinggi, air
lambat meresap ke dalam tanah dan waktu yang diperlukan cukup lama.
Sesuai dengan pernyataan Hakim et al., (1986) bahwasanya pada tanah
dengan kondisi jenuh air, liat mengembang dan menyumbat pori
sehingga mengakibatkan infiltrasi turun mendekati nol. Disamping itu,
ditambahkan pula bahwa pukulan butir-butir hujan pada permukaan
tanah yang terbuka menghancurkan dan mendispersikan agregat tanah
yang mengakibatkan penyumbatan pori di permukaan. Hal ini akan
menurunkan laju infiltrasi
Secara umum laju infiltrasi tertinggi dijumpai pada tahap awal pengukuran,
kemudian secara perlahan mengalami penurunan sejalan dengan bertambahnya
waktu dan akhirnya akan mencapai kecepatan yang hamper konstan. Tanah yang
berbeda-beda menyebabkan air meresap dengan laju yang berbeda-beda. Setiap
tanah memiliki daya resap yang berbeda, yang diukur dalam millimeter per jam
(mm/jam). Jenis tanah berpasir umumnya cenderung mempunyai laju infiltrasi
tinggi akan tetapi tanah liat sebaliknya, cenderung mempunyai laju infiltrasi
rendah. Untuk satu jenis tanah yang sama dengan kepadatan yang berbeda
mempunyai laju infiltrasi yang berbeda pula. Makin padat makin kecil laju
infiltrasinya.
Kurva kapasitas merupakan hubungan antara kapasitas infiltrasi dengan
waktu yang terjadi selama dan beberapa saat setelah terjadinya hujan.Kapasitas
infiltrasi secara umum akan tinggi pada awal terjadi nya hujan ,akan tetapi
semakin lama kapasitas nya maka akan mencapai penurunan hingga mencapai
titik konstan.
Besarnya penurunan ini dipengaruhi oleh berbagai faktor yaitu:
Kelembapan tanah
Kompaksi
Penumpukan bahan liatan
Tekstur tanah
Struktur tanah
Menurut knaap (1978) untuk mengumpulkan data infiltrasi dapat dilakukan
dengan tiga cara yakni:
Inflow-outflow
Analisis data hujan dan hidrograf
Double ring inflometer
Model Horton adalah salah satu model infiltrasi yang terkenal dalam
hidrologi. Horton mengakui bahwa kapasitas infiltrasi berkurang seiring dengan
bertambahnya waktu hingga mendekati nilai yang konstant. Ia menyatakan
pandangannya bahwa penurunan kapasitas infiltrasi lebih dikontrol oleh faktor
yang beroperasi di permukaan tanah dibanding dengan proses aliran di dalam
tanah. Faktor yang berperan untuk pengurangan laju infiltrasi seperti penutupan
retakan tanah oleh koloid tanah dan pembentukan kerak tanah, penghancuran
struktur permukaan lahan dan pengangkutan partikel halus dipermukaan tanah
oleh tetesan air hujan. Model Horton dapat dinyatakan secara matematis
mengikuti persamaan
f = fc + (fo – fc)e−kt; i ≥ fc dan k = konstan
Keterangan;
f : laju infiltrasi nyata (cm/h)
fc : laju infiltrasi tetap (cm/h)
fo : laju infiltrasi awal (cm/h)
k : konstanta geofisik
t : waktu awal hujan
e : 2,718
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.
Berdasarkan hasil praktikum, kurva infiltrasi menjelaskan bahwa laju
infiltrasi adalah kecepatan air masuk kedalam tanah selama air di dalam
infiltrometer masuk ke tanah. Bila volume/jumlah air dalam petak percobaan
tersebut lebih besar dari kapasitas infiltrasi, maka kurva kapasitas infiltrasi akan
bervariasi sejalan dengan waktu. Dalam hal ini kurva kapasitas infiltrasi yang
berbeda dapat diperoleh untuk kelembaban tanah awal yang berbeda.
Sedangkan kurva Horton menunjukan bahwa laju infiltrasi pada awalnya
melebihi laju air dalam infiltrometer tersebut. Kemudian, sejalan dengan terisinya
pori-pori tanah oleh air tersebut dan penyumbatan yang terjadi pada pori-pori
permukaan tanah, laju infiltrasi menjadi berkurang. Pada gilirannya akan
mencapai keadaan yang tetap/konstan pada keadaan inilah laju infiltrasi
ditentukan. Kurva Horton juga menunjukan bahwa laju infiltrasi tidak menjadi
turun sama dengan laju air sampai beberapa menit setelah permulaan infiltrasi.
Selama periode awal infitrasi ini, laju infiltrasi sama dengan laju air yang meresap
dan lebih kecil dari pada kapasitas infiltrasi.
Kapilaritas tanah adalah kemampuan tanah untuk menahan/menyerap air.
Hubungan antara laju infiltrasi dengan kemampuan menahan air sangat erat
hubungannya. Tanah yang yang laju infiltrasinya baik dapat menahan air dalam
jumlah yang banyak, karena air yang berlebih akan diserap oleh tanah dan
menjadi air tanah (ground water). Tidak ada air yang tergenang dan menjadikan
tanah itu terlalu basah. Dan sebaliknya, semakin buruk laju infiltrasi suatu tanah
semakin buruk juga tanah tersebut menahan air. Jadi hubungannya berbanding
lurus.
Penerapan infiltrasi dalam pertanian yaitu sebagai irigasi. Kerena Irigasi
merupakan upaya yang dilakukan manusia untuk mengairi lahan pertaniannya.
Dalam dunia modern saat ini sudah banyak model irigasi yang dapat dilakukan
manusia. Pada zaman dahulu jika persediaan air melimpah karena tempat yang
dekat dengan sungai atau sumber mata air, maka irigasi dilakukan dengan
mangalirkan air tersebut ke lahan pertanian. Namun demikian irigasi juga biasa
dilakukan dengan membawa air dengan menggunakan wadah kemudian
menuangkan pada tanaman satu-persatu. Dengan cara tersebut tanaman dapat
melakukan proses penyerapan air yang berlangsung pada tanah yang dipengaruhi
oleh tingkat kelembapan suatu tanah dan juga kadar air tanah dan kandungan
bahan organik tanah.
Hubungan kapasitas infiltrasi dengan hujan sangatlah erat. Semakin baik
tanah menahan air semakin banyak air hujan yang masuk kedalam permukaan
tanah. Jika kekuatan infiltrasi sudah pada titik jenuh ,air yang berlebih di buang ke
bagian tanah lebih dalam untuk menjadi air tanah. Jadi tanah selalu lembab tidak
kelebihan air dan kondisi ini baik bagi penyediaan air bagi tanaman. Hubungan ini
berbanding lurus. Saat tanah sudah sampai pada titik jenuh sedangkan curah hujan
terlalu tinggi maka air akan meggenang diatas permukaan tanah karna tanah sudah
tidak mampu lagi menyerap. Namun dapat pula air yang berlebih akan di alirkan
menuju pori pori yang kurang air, setelah pori tanah penuh air yang tersisa akan
masuk makin dalam ketanah dan menjadi air tanah. Sewaktu pori tanah di
permukaan tanah mengering akan diisi oleh air pada pori di bawahnya karena ada
gaya kapilaritas. Pori pada bagian bawah akan menyerap air tanah, dan proses
kapilaritas terjadi berulang ulang.
Karena 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.
Berdasarkan hasil praktikum dapat diketahui bahwa kemampuan infiltrasi
tanah berbeda-beda tergantung pada jenis tanah, kompaksi, dan kelembaban
tanah. Kurva intensitas infiltrasi menunjukan berapa lama proses infiltrasi pada
suatu tanah. Hal ini berbanding lurus pada tabel. Jika kecepatan infiltrasinya cepat
maka waktu yang di butuhkan juga semakin cepat,tapi jumlah air yang berbanding
terbalik dengan kapasitas infiltrasi tanah atau bisa di katakan jumlah air lebih
banyak di banding kekuatan infiltrasi tanah menyebabkan tanah jenuh sehingga
airnya akan lama masuk bahkan akan tergenang.
Kendala yang terjadi pada saat praktikum yaitu :
1. Ketika melakukan pengukuran infiltrasi tanah setelah ada air hujan yang
cukup banyak masuk kedalam pori-pori tanah sehingga ketika pengukuran
infilrasi tanah dimulai,air yang di tuangkan kedalam double ring infiltrometer
tidak mau masuk kedalam pori-pori tanah karena tanah sudah dalam keadaan
jenuh.
2. Keterbatasan alat pengukuran membuat waktu praktikum kurang effektif.
3. Kesalahan teknis yang sering terjadi seperti salah memasukn air,salah
perhitungan,dan salah rumus membuat hasil yang di dapat kurang akurat.
4. Kurangnya penguasaan tentang pengoprasian ms.excel untuk mengolah data
infiltrasi membuat proses perhitungan memakan waktu cukup lama.
5. Pada saat praktikum terjadi hujan sehingga dalam mengolah data infiltrasi di
ms.exel kurang bisa diperhatikan dan kurang cepat mengerti karena assisten
yang terbatas tidak bisa memegang kendali semua kelompok jadi harus
memanggil asissten terlebih dahulu untuk membantu mengoperasikan ms.exel,
dan juga terganggu suara hujan yang bising dan hawa yang dingin.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Infiltrasi merupakan suatu proses perjalanan air kedalam tanah sebagai akibat
gaya kapiler (gerakan air ke arah lateral) dan gravitasi (gerakan air ke arah
vertikal). Setelah keadaan jenuh pada lapisan tanah bagian atas terlampaui,
sebagian air tersebut mengalir ketanah yang lebih dalam sebagai akibat gaya
gravitasi bumi dan dikenal sebagai perkolasi. Laju maksimal gerakan air masuk
kedalam tanah dinamakan kapasitas infiltrasi. Kapasitas infiltrasi terjadi ketika
intensitas hujan melebihi kemampuan tanah dalam menyerap kelembaban tanah.
Sebaliknya, apabila intensitas hujan lebih kecil dari kapasitas infilttrasi, maka laju
infiltrasi sama dengan laju curah hujan, aitu milimeter per jam (mm/jam).
Peralatan yang digunakan untuk pengukuran infiltrasi yang biasa atau sering
digunakan adalah double ring infiltrometer karena penggunaanya cukup mudah.
Oleh karena itu kami praktikum menggunakan itu cukup dengan menanamkannya
di atas tanah yang akan kita ukur infiltrasinya. Ada dua ring di dalamnya ring di
luar di masukkan air hingga penuh dengan tujuan ketika mengukur air di tengah
ring (ring kecil) airnya bisa masuk lurus kedalam.
Pengukuran infiltrasi dapat di lakukan dengan 3 cara:
1. Inflow-outflow
2. Analisis data hujan dan hidrograf
3. Double ring infiltrometer
Dari ketiga cara tersebut yang paling sering digunakan pengukuran infiltrasi
dilapangan yaitu dengan menggunakan double 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.
Dua faktor utama infiltrasi yaitu:
1. Faktor yang mempengaruhi air untuk tinggal di suatu tempat sehingga air
mendapat kesempatan untuk terinfiltrasi (oppurtunity time).
2. Faktor yang mempengaruhi proses masuknya air ke dalam tanah
Kemampuan infiltrasi tanah berbeda-beda tergantung pada jenis tanah,
kompaksi, dan kelembaban tanah. Kurva intensitas infiltrasi menunjukan berapa
lama proses infiltrasi pada suatu tanah. Hal ini berbanding lurus pada tabel. Jika
kecepatan infiltrasinya cepat maka waktu yang di butuhkan juga semakin
cepat,tapi jumlah air yang berbanding terbalik dengan kapasitas infiltrasi tanah
atau bisa di katakan jumlah air lebih banyak di banding kekuatan infiltrasi tanah
menyebabkan tanah jenuh sehingga airnya akan lama masuk bahkan akan
tergenang.
Semakin baik tanah menahan air semakin banyak air hujan yang masuk
kedalam permukaan tanah. Jika kekuatan infiltrasi sudah pada titik jenuh ,air yang
berlebih di buang ke bagian tanah lebih dalam untuk menjadi air tanah. Jadi tanah
selalu lembab tidak kelebihan air dan kondisi ini baik bagi penyediaan air bagi
tanaman.
Dari hasil pengukuran infiltrasi di dapat data berupa fc, fo, dan K. Diman fc
adalah besarnya infiltrasi saat konstan atau air tidak mau masuk lagi kedalam
tanah. Fo merupakan besarnya infiltrasi diawal dan K merupakan konstanta
sebesar -1/ 0,434 m.
Kurva persamaan infiltrasi di dapat dari hubungan waktu dengan log(f-fc)
yang merupakan hasil data infiltrasi dan kurva infiltrasi model horton di dapat dari
hubungan waktu dan persamaan horton. Persamaan horton di dapat dari
persamaan f=fc +( fo-fc)e-Kt.
B. Saran
Karena cuaca tidak bisa diprediksi alangkah baiknya praktikum
dilaksanakan pagi hari. Karena jika hujan tanah sudah mengandung banyak
air,akan mengganggu proses penyerapan.
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, Mahmud. 2011. Hidrologi tekhnik. Makassar. Fakultas Pertanian
Universitas Hasanuddin.
Asdak, Chay. 1995. Hidrologi dan Pengeloaan daerah Aliran Sungai.
Yogyakarta.Gadjah Mada Press.
Bambang Triatmodjo. 2010. Hidrologi Terapan. Yogyakarta : Beta Offset.
Hadisusanto, nugroho. 2011. Aplikasi hidrologi. Malang. Jogja media utama.
Januardi.2008. Pengukuran Laju Infiltrasi Pada Tata Guna Lahan yang
Berbeda di Desa Tanjung Selamat Kecamatan Medan Tuntungan Medan.
Medan. Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Khasanah. S.2013. Laporan Praktikum Hidrologi Infiltrasi. Purwokerto. Fakultas
Pertanian Universitas Jenderal Soedirman.
Loebis, joesron, dkk. 1993. Hidrologi sungai. Jakarta. Yayasan badan penerbit
pekerjaan umum.
Panjaitan. S.2010. sistem irigasi. Palembang. Fakultas Pertanian Universitas
Sriwijaya Indralaya.
Sastrodarsono Suyono dan Kensaku Takeda. 1999.Hidrologi untuk Pengairan.
BandungPradnya Paramitha.
Tim Asisten. 2016. Modul Praktikum Hidrologi: Infiltrasi & Kurva Infiltrasi
Model Horton. Puwokerto. Fakultas Pertanian UNSOED.