BAB 5 INFILTRASI DAN PERKOLASI
DEFINISI INFILTRASI Proses masuknya lapisan air kedalam tanah lewat permukaan tanah, sehingga besarnya Infiltrasi ini dipengaruhi oleh keadaan lapisan permukaan tanah. PERKOLASI Proses mengalirnya air kebawah secara gravitasi dari suatu lapisan tanah kelapisan dibawahnya, sehingga mencapai permukaan air tanah pada lapisan jenuh air. 2
MOISTURE TANAH Kandungan air yang ada didalam lapisan tanah dimana air dapat bergerak keatas permukaan tanah sebagai air kapiler dan juga dapat bergerak kebawah sebagai air gravitasi disebut Moisture Tanah. Gerakan air ini dimungkinkan karena adanya texture tanah pada lapisan tanah tersebut. Dengan adanya gerakan air pada lapisan tanah ini maka keseimbangan air moisture tanah mengalami perubahan. 3
MOISTURE TANAH Perubahan moisture tanah dapat ditulis seperti dalam persamaan dibawah ini: M c f c d e Dimana: Mc = perubahan moisture content. f = kapasitas infiltrasi (besarnya peresapan dari permukaan tanah) c = besarnya volume air yang merembes dari daerah kapiler d = kapasitas perkolasi (besarnya perembesan ke lapisan tanah dibawahnya e = besarnya evapotranspirasi permukaan tanah terbuka atau tertutup tumbuhan 4
MOISTURE TANAH Yang terpenting didalam moisture content ini adalah: 1. Kemampuan tanah untuk meresap air permukaan (kapasitas infiltrasi) 2. Kemampuan tanah untuk menyimpan moisture dan banyaknya yang disimpan 3. Pengaliran air dari permukaan tanah ke permukaan air tanah dan sebaliknya (gerak moisture tanah) 5
INFILTRASI Setiap permukaan tanah mempunyai daya serap yang kemampuannya berbeda-beda dilihat dari kondisi tanah dan lapisan penutup permukaannya Kemampuan permukaan tanah untuk menyerap air hujan yang jatuh diatasnya disebut kapasitas infiltrasi yang dinotasikan sebagai (f) Bila intensitas hujan (I) lebih kecil dari kapasitas infiltrasi awal (f o ) maka seluruh air hujan yang jatuh di atas permukaan tanah akan meresap kedalam tanah sebesar f o dan tidak terjadi aliran di atas permukaan tanah 6
INFILTRASI Sedangkan bila intensitas hujan (I) lebih besar dari kapasitas infiltrasi awal (f o ) maka sebagian air hujan akan meresap kedalam tanah sebesar f o dan sisanya akan mengalir di atas permukaan tanah Pada keadaan pertama besarnya f sama dengan I, sedang pada keadaan kedua besarnya f sama dengan fo pada awal hujan. Bila hujan masih terjadi maka besarnya f akan turun terhadap waktu dan intensitas hujan 7
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KAPASITAS INFILTRASI Ketinggian lapisan air diatas permukaan tanah Macam tanah (tanah liat, tanah berpasir, dlsb) Banyaknya moisture tanah yang sudah ada dalam lapisan tanah Keadaan permukaan dan penutup tanah Transmisibiliti massa tanah 8
9
10
PERKOLASI Akibat adanya gaya gravitasi dan texture tanah yang memungkinkan untuk mengalirnya air ke lapisan dibawahnya. Besarnya perkolasi ini akan mempengaruhi keseimbangan moisture content infiltrasi awal. Lihat gambar bila f > d maka selang t, f o akan turun, sedang bila f < d maka selang t, f o akan naik. 11
PERKOLASI 12
INFILTROMETER 13
LENGKUNG KAPASITAS INFILTRASI 14
PERSAMAAN HORTON Dimana: 15 Untuk memberikan gambaran besarnya kapasitas infiltrasi akibat hujan pada suatu daerah aliran dengan segala karakternya maka Horton mengemukakan persamaan sebagai berikut: f f = kapasitas infiltrasi pada saat t (mm/jam) f c = kapasitas infiltrasi pada t besar (mm/jam) f o = kapasitas infiltrasi pada saat t=0 (mm/jam) t = waktu mulai terjadi hujan (menit) f c f f. e K. t K = konstanta untuk jenis tanah dan permukaannya (menit -1 ) f KI Untuk I < f o f f. t c 2 1 c
PENGGUNAAN INDEX Dengan melihat pada intensitas hujan dan lengkung kapasitas infiltrasi dapat disimpulkan bahwa bagian intensitas hujan dibawah lengkung f adalah besar kapasitas infiltrasi yang sama besarnya hujan yang masuk kedalam tanah (recharge). Sedangkan bagian intensitas hujan diatas lengkung f adalah besarnya hujan yang tidak masuk kedalam tanah atau yang menjadi aliran permukaan (discharge). Lengkung f dapat dicari harga rata-ratanya yang disebut sebagai index yang didefinisikan sebagai besarnya intensitas hujan rata-rata dimana bagian atas volume dari hujan sama dengan volume aliran permukaan. 16
PENGGUNAAN INDEX 17
PENGGUNAAN W INDEX Besarnya recharge selama hujan disebut sebagai Windex yang dinyatakan dalam persamaan: R V W r. o index tr Dimana: R = total volume hujan (mm) V ro = total volume run off (mm) t r = lama hujan (jam) Untuk hujan dengan intensitas uniform maka besarnya W index adalah sama dengan index 18
KOEFISIEN ALIRAN Dalam mengestimasi besarnya aliran yang terjadi akibat hujan dikenal bilangan koefisien aliran yang dinyatakan sebagai berikut: Dan bila dinyatakan dalam W index maka besarnya adalah sebagai berikut: 19 Dimana: I = intensitas rata-rata selama hujan (mm/jam) V ro R i W i index
CONTOH PERHITUNGAN Dengan data hujan seperti gambar disamping dan diketahui data lain sebagai berikut: f o = 25 mm/jam f c = 15 mm/jam k = 8.10-3 menit -1 Diminta untuk menghitung: Φ index = W index I (mm/jam) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 HYETOGRAPH HUJAN 45 75 150 170 200 t (menit) 20
PENYELESAIAN Untuk dapat menjawab persoalan diatas terlebih dahulu dapat digambarkan lengkung kapasitas infiltrasi pada hyetograph hujan dengan menggunakan persamaan Horton. t: 0-45, maka f 45 = 25 8.10-3 (20 15).45 = 23,2 mm/jam t: 45-75, maka f 75 = 15 + (23,2 15) = 21,45 mm/jam e 8.10 3 x 30 t: 75-150, maka f 150 = 21,45 8.10-3 (0 15).75 = 30,45 mm/jam t: 150-200, maka f 170 = 15 + (30,45 15) = 28,17 mm/jam e 8.10 3 x 20 21
PENYELESAIAN I (mm/jam) HYETOGRAPH HUJAN 50 45 45 40 35 35 30 25 20 20 15 10 20 Bagian hyetograph yang diatas garis biru adalah besarnya volume aliran langsung (V ro ) index 25,2 mm/jam 5 0 0 45 75 150 170 200 t (menit) 22
PENYELESAIAN Vro= 1 30 20 2 60 2 60 35 23,2 (35 21,45) 1 (45 30,45) (45 28,17) = 0,25 (11,8 + 13,55) + 0,167 (14,55 + 16,83) = 11,58 mm Menghitung : 11,58 = 11,58 = 17,5-0,5 + 15 0,33 0,83 = 32,5 11,58 = 23,2 mm/jam 23 index 30 20 (35 ) 45 60 60
PENYELESAIAN Menghitung W : R = 45 60 x 20 30 60 x35 20 60 x 45 20 x20 72,5 mm 60 W index = (72,5 11,58) / 3,33 = 18,28 mm/jam Menghitung Koefisien Aliran: = 11,58/72,5 = 0,16 Atau: I = 72,5/3,33 = 21,75 mm/jam = (21,75-18,28)/21,75 = 0,16 24