7 analisis infiltrasi

1Mahasiswa mampu melakukan analisis Infiltrasi

Kompetensi dasar

proses dan definisi infiltrasiproses dan definisi infiltrasifaktorfaktor22 yang mempengaruhi laju infiltrasiyang mempengaruhi laju infiltrasilaju infiltrasilaju infiltrasipengukuran laju infiltrasipengukuran laju infiltrasianalisis data laju infiltrasianalisis data laju infiltrasihubungan intensitas CH dan laju infiltrasihubungan intensitas CH dan laju infiltrasi

JURUSAN TEKNIK & MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIANFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARANBahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --

Update 15/08/10Update 15/08/10

Distribusi Air Dalam Tanah

Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10

2Jumlah air yang dapat disimpan oleh tanah tergantung dari porositas tanah

Porositas tanah merupakanperbandingan antara volumepori tanah dengan volumetotal tanah, sedangkanporositas efektif merupakanperbandingan volume poriyang berhubungan denganvolume total tanah.Jenis TanahLempung Liat Pasir Berliat Pasir Berlempung Pasir

Porositas (%)45 - 5035 - 4540 - 50 35 - 40 25 - 30

Porositas Efektif (%)

5 - 105 - 8

20 - 25Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --


Proses dan Difinisi InfiltrasiProses dan Difinisi Infiltrasi

Neraca Air Proses Infiltrasi

P = RO + f + SS

Presipitasi

InfiltrasiInfiltrasi

Cekungan = SS


3FaktorFaktor22 Yang Mempengaruhi Laju InfiltrasiYang Mempengaruhi Laju InfiltrasiKarakteristik permukaan tanahTransmisi lapisan tanahPengatusan dari kapasitas penampungan

Karakteristik permukaan tanah yang mempengaruhi proses infiltrasi adalah: Kepadatan tanah (curah hujan, debu dan liat yang terbawa aliran vertikal, kandungan liat, lalu lintas hewan), Sifat dan jenis tanaman penutup tanah(tumbuhan mengurangi efek curah hujan, akar tumbuhan akan menyebabkan struktur tanah gembur, dan di atas permukaan tanah mengurangi laju aliran) danCara bercocok tanam (terasering dan sejajar garis kountour)


Horizon A, yang teratas, sebagian bahan organik tanaman

Horizon B,merupakan akumulasi dari bahan koloidal A, ketebalan permeabilitas sangat menentukan laju infiltrasi

Horizon C, kadang2 disebut sub soil, terbentuk dari pelapukan bahan induk

Horizon D,merupakan bahan induk (bed rock)

Sifat transmissi lapisan tanah tergantung pada lapisan2 dalam tanah. Lapisan tanah dibedakan 4 horizon:

Laju infiltrasi umumnya tergantung dari horizon A dan B, karena kapasitasinfiltrasi C tidak akan terpenuhi oleh laju infitrasi, sedangkan D tidak tertembus air,sehingga sifat transmissi lapisan tanah dikelompokkan menjadi 2 fenomena.


4Jenuh air

Jenuh air

Jika kapasitas perkolasi > kapasitas infiltrasi maka lapisan di bawah lapisan permukaan tidak akan jenuh air dan laju infiltrasi ditentukan oleh infiltrasi

Jika kapasitas perkolasi < kapasitas infiltrasi maka lapisan bawah akan jenuh air dan laju infiltrasi ditentukan oleh laju perkolasi


Pengatusan Kapasitas PenampunganPengatusan Kapasitas PenampunganPorositas Tanah akan menentukan kapasitas penampungan untuk air infiltrasi, juga menahan terhadap aliran. Semakin besar porositas maka kapasitas menampung air infiltrasi semakin besar.

Proses infiltrasi akan meningkatkan kadar air pada kondisi kapasitas lapang, di mana kandungan air dalam tanah maksimum yang dapat ditahan oleh partikel tanah terhadap gaya tarik bumi.

Jumlah air yang diperlukan untuk mencapai kondisi kapasitas lapang disebut soil moisture difienciency .


5Laju InfiltrasiLaju InfiltrasiLaju infiltrasi (f) kapasitas infiltrasi (fp). Hal ini di pengaruhi oleh intensitas hujan.Jika Intensitas Hujan < kapasitas infiltrasi maka laju infiltrasi akan < kapasitas infiltrasi, dan jika > maka laju infiltrasi akan = kapasitas infiltrasi.

I > fpI < fpfc

f0

laju

infil

trasi

(cm

/jam

)

Waktu (menit)Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10

Horton (1930) : f = fc + (f0-fc) e(-kt) f = laju infiltrasi pada waktu t

fc = laju infiltrasi pada saat konstanf0 = laju infiltrasi awalk = konstantat = waktu

Secara teori fc : konstan untuk suatu jenis dan lokasi tanah tertentu, tetapi akan bervariasi pada setiap intensitas hujan yang tidak sama. Kesulitan Horton menentukan hubungan f0, fc dan k dengan sifat2 dari daerah alirannya.

Laju InfiltrasiLaju Infiltrasi


6Laju InfiltrasiLaju Infiltrasi

Kostiakov merupakan rumus infiltrasi yang sederhana.F = c ta

F = infiltrasi akumulatip untuk suatu waktu tertentuc dan a = konstanta

Laju Infiltrasi (f) dari Kostiakov dideferensialkan terhadap waktu (t): f = dF/dt = a c t(a-1) = A tn

Horton, Philip, dan Kostiakov merupakan persamaan infiltrasi berdasarkan peubah waktu, sedangkan peubah bukan waktu seperti Green-Amp, dan Holtan dan memerlukan beberapa asumsi, sehingga kurang tepat di dalam pendugaannya

Philip : f = (s t-0,5)/2 + Cf = laju infiltrasis dan C = konstanta yang dipengaruhi oleh faktor tanah dan kelembaban tanah mula2


Jenis TanahTanah ringan (sandy soil) Tanah Sedang (loam clay, loam silt)tanah berat (clay, cay loam)

Laju Infiltrasi (mm/menit)0,212 - 0,4230,042 - 0,212

0,004 - 0,042


7Ring infiltrometer: alat pengukur infiltrasi di lapang. Pada umumnya pengukuran infiltrasi dengan ring ada beberapa kelemahan jika dibandingkan rain-stimulator:

(1) tidak memperhitungkan pengaruh hujan sebenarnya (2) area penyelidikan sangat kecil, hambatan lebih kecil

hal ini mengakibatkan nilai infiltrasi lebih besar (3)Struktur tanah akan berubah pada saat memasuk-kan pipa ke dalam tanah.

Pengukuran laju infiltrasi di lapangPengukuran laju infiltrasi di lapang


Analisis data untuk laju infiltrasiAnalisis data untuk laju infiltrasi

( )5.0

5,0

0

5,0

5,0

2

2

tctcF

tctcdctcF

ctcf

pp

pt

t

pp

pp

=-

+=+=

+=

-- Persamaan Philip

( )

( )15,0225,011221

15,0

225,0

11221

15,0

21212

25,0

12121

2

2

2

2

tttttFtF

c

ttttctFtF

ttcttctF

ttcttctF

ppp

ppp

pp

pp

-

-=

-=-

=-

=-

C dapat diperoleh dari

Rumus laju infiltrasi mengandung peubah atau konstanta yang dipengaruhi kondisi lokal, penggunaan persamaan Philip dan Kostiakov mudah dicari di lapang.


8Analisis data untuk laju infiltrasiAnalisis data untuk laju infiltrasiPersamaan Kostiakov : Fk = (ck/(n+1)) t(n+1), dilogkan

( ) tnncF kk log11

loglog ++

+=

Jika persamaan digambarkan dalam kertas grafik double logaritma, maka akan didapat garis lurus.

Waktu 100,1 10,01 100 1000 10000

0,1

10

1

100

10000

1000

n+1

+1nck

Tangen atau kemiringan dari grafik (n+1)

t = 1

+1nck


Contoh Soal :Data pengukuran laju infiltrasi di petak sawah Jenggawah pada tanggal 23 September 2004 dengan menggunakan ring infiltrometer f 50 cm seperti Tabel.

No

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Waktu (menit) 0 5 10 20 30 45

90 120 240

Volume air (cm3) 0 400

400 1000 1100 1500 3000 2500

8000

Penambahan air (mm)

Akumulatif Penambahan air (mm)

Carilah persamaan infiltrasi untuk Philip dan Kostiakov ?, dan termasuk jenis tanah apa?Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10

9Penyelesaian: Luas penampang ring infiltrometer = p f2 /4 cm2

= 1963,495 cm2

No .

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Waktu (menit)

0 5

10 20 30 45 90 120 240

Volume air (cm3)

0 400 400

1000 1100 1500 3000 2500 8000

Penambahan air (mm) 0,0

2,0 2,0 5,1 5,6 7,6

15,3 10,2 40,7

Akumulatif Penambahan air (mm)

0,0 2,04,19,214,822,437,747,988,6

t1 = 5 menit ; f1 = 2,0 mm t2 = 240 menit ; f2 = 88,6 mmBahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --


( )

menitmm

P

P

P

P

P

tfPhilippersberdasar

c

c

c

ccccc

5,0

5,0

5,0

040,0364,0:.

364,01200

068,4371200

932,42480656,536040,021200480

040,0392,918

37460,77656,5362443480

52402524056,882405224052402

-+=

==-

=

**=*-

==

-**=-***=**-*

***=**-*


10

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 0,5 1 1,5 2 2,5

waktu

aku

mul

tif

Infil

tras

i

n+1= 0,63/0,66 = 0,955 dan Ck/(n+1) = 0,6 n = - 0,045 dan Ck = 0,573 fk = 0,573 t - 0,045

Berdasarkan persamaan Kostiakov :


Jenis Tanah petak sawah Jenggawah mempunyai laju infiltrasi setelah satu jam = 0,369 mm/menit termasuk jenis tanah ringan (sandy loam)

00,10,20,30,40,50,6

0 100 200 300waktu

laju

In

filt

rasi

(m

m/m

enit

)


11

Hubungan intensitas curah hujan dan Hubungan intensitas curah hujan dan laju infiltrasi dalam menentukan aliran permukaanlaju infiltrasi dalam menentukan aliran permukaan

Berdasarkan neraca air infiltrasi yang ditunjukkan pada persamaan P = RO+ f + DS, maka curah hujan (presipitasi) berfungsi sebagai inflow, sedang outflow adalah, runoff, infiltrasi dan delta storage faktor evaporasi diabaikan karena pada saat hujan evaporasi dianggap keciljika intensitas hujan dan laju infiltrasi mempunyai satuan yang sama maka hubungannya dapat dilihat pada Gambar.


15,5

16

16,5

17

17,5

18

0 50 100 150 200 250 300

surface storage

Waktu (menit)

Aliran permukaan

tp tRo

Selang waktu antara 0 - tp, intensitas curah hujan lebih kecil daripada laju infiltrasi, seluruh air meresap ke dalam tanah dan pada saat tp mulai terjadi kelebihan air. Kelebihan air akan mengisi surface storage, setelah penuh akan mengalir sebagai aliran permukaanBahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10

12

Contoh Soal :Contoh Soal :

Laju infiltrasi dari petak sawah Jenggawah berdasarkan rumus Philip mempunyai persamaan fP=12,43+6,54 t-0,5 mm/jam. Tanah tersebut mendapatkan hujan dengan intensitas 20 mm/jam selama 2,0 jam. Hitung aliran permukaan dan waktu terjadi, jika : (i) surface storage = 0 dan

(ii) surface storage = 0,5 cm ?


Penyelesaian :

i) surface storage = 0, intensitas hujan akan = laju infiltrasi akan terjadi pada saat : I = fp pada saat tp, akan diperoleh 20= 12,43 + 6,54 tp -0,5

tp0,5 = 6,54/(20-12,43) tp = 0,746 jam

Akumulatip infiltrasi adalah sebagai berikut:

( )

( ) ( ) ( )

mmRORO

ttt

dtddfF tttp

289,20711,37220711,37201,759,1592,14

746,0208,13746,0243,12746,020

54,6243,1220

54,643,1220

5,05,0

2

746,0

5,02

746,0

746,0

0

2

0

746,0

0

2

746,0

5,0

=++=*=++=

-*+-*+*=

**+*+*=

++== -


13

ii)surface storage = 0,5, karena surface storage tidak samadengan 0, maka tP akan berbeda dengan tro, tPtelah didapat 0,746 jam, sedangkan untuk mencari trodiasumsikan aliran permukaan = 0, sehingga persamaan P = RO + F + DS [ P = 0 + F + 0,5 [ P F = 0,5

( )

offrunadatidakmeresapsemuajamtcobadengan

ttttt

ttt

dtdt

dtt

berartiRO

RORO

RORORO

ttRO

t

t t

tRO

t

t

RO

RORO

RO RO

RO

=

=-*-*

=*-*-*

=**-*-*

=*--*

=*+-*

-

-

1,3

05,008,1357,7

5,008,1343,1220

5,0254,643,1220

5,054,643,1220

5,054,643,1220

2

5,0

5,00

5,00

0 0

5,0

0

5,0


7 analisis infiltrasi

Documents

Transcript of 7 analisis infiltrasi