7 analisis infiltrasi
DESCRIPTION
infiltrasiTRANSCRIPT
-
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 --
Update 15/08/10Update 15/08/10
Proses dan Difinisi InfiltrasiProses dan Difinisi Infiltrasi
Neraca Air Proses Infiltrasi
P = RO + f + SS
Presipitasi
InfiltrasiInfiltrasi
Cekungan = SS
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
-
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)
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
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.
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
-
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
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
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 .
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
-
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
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
-
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
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
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
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
-
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
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
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.
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
-
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
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
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 --
Update 15/08/10Update 15/08/10
( )
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
-+=
==-
=
**=*-
==
-**=-***=**-*
***=**-*
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
-
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 :
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
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
)
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
-
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.
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
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 ?
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
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
=++=*=++=
-*+-*+*=
**+*+*=
++== -
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10
-
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
Bahan Ajar Hidrologi Bahan Ajar Hidrologi -- Rev 1 Rev 1 --Update 15/08/10Update 15/08/10