Bahan Ajar Hidrologi -Revisi 0 -Update 02 Februari 2010 JURUSAN TEKNIK & MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJADJARAN
Kompetensi dasar
M ahasiswa mampu mel akukan anal isis
I nf il trasi
proses dan definisi infiltrasi
faktor2 yang mempengaruhi laju infiltrasi
laju infiltrasi
pengukuran laju infiltrasi
analisis data laju infiltrasi
hubungan intensitas CH dan laju
infiltrasi
JURUSAN TEKNIK & MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJADJARAN
Distribusi Air Dalam Tanah
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
1
J umlah air yang dapat disimpan oleh t anah
t er gant ung dar i por osit as t anah
Por osit as t anah mer upakan
per bandingan ant ar a volume
por i t anah dengan volume
t ot al
t anah,
sedangkan
por osit as ef ekt if mer upakan
per bandingan volume por i
yang ber hubungan dengan
volume t ot al t anah.
Jenis Tanah
Lempung
Liat
Pasir Berliat
Pasir Berlempung
Pasir
Porositas
Porositas (%) Efektif (%)
45 - 50
5 - 10
35 - 45
5- 8
40 - 50
20 - 25
35 - 40
25 - 30
Pr oses dan Dif inisi I nf ilt r asi
Presipitasi
Infiltrasi
Cekungan =
SS
Infiltrasi
Run
of f
Neraca Air Proses Infiltrasi
P = RO + f + SS
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
2
Faktor2 Yang Mempengaruhi Laju
Infiltrasi
Karakteristik permukaan tanah
Transmisi lapisan tanah
Pengatusan dari kapasitas penampungan
yang
Karakteristik permukaan tanah
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) dan
Cara bercocok tanam (terasering dan sejajar
garis kountour)
Sifat transmissi lapisan tanah tergantung pada lapisan2
dalam tanah. Lapisan tanah dibedakan 4 horizon:
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)
Laju infiltrasi umumnya tergantung dari horizon A dan B,
karena kapasitas infiltrasi C tidak akan terpenuhi oleh laju
infitrasi, sedangkan D tidak tertembus air, sehingga sifat
transmissi lapisan tanah dikelompokkan menjadi 2 fenomena.
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
3
Jika kapasitas perkolasi > kapasitas infiltrasi maka lapisan di
bawah lapisan permukaan tidak akan jenuh air dan laju
infiltrasi ditentukan oleh infiltrasi
Jenuh air
Jika kapasitas perkolasi < kapasitas infiltrasi maka
lapisan bawah akan jenuh air dan laju infiltrasi
ditentukan oleh laju perkolasi
Jenuh air
Pengatusan Kapasitas Penampungan
Porositas 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 - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
4
Laju Infiltrasi
Laju infiltrasi (f) ≤ kapasitas infiltrasi (fp). Hal
ini di pengaruhi oleh intensitas hujan.
laju infiltrasi (cm/jam)
Jika Intensitas Hujan < kapasitas infiltrasi
maka laju infiltrasi akan < kapasitas infiltrasi,
dan jika > maka laju infiltrasi akan = kapasitas
infiltrasi.
f0
fc
I < fp
I > fp
Waktu (menit)
Laju Infiltrasi
Horton (1930) :
f = fc + (f0-fc) e(-kt)
f = laju infiltrasi pada waktu t
fc = laju infiltrasi pada saat konstan
f0 = laju infiltrasi awal
k = konstanta
t = 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.
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
5
Laju I nf il trasi
Philip : f = (s
t-0,5)/2
+C
f
= laju infiltrasi
s dan C = konstanta yang dipengaruhi oleh faktor
tanah dan kelembaban tanah mula2
Kostiakov merupakan rumus infiltrasi yang
sederhana.
F = c ta
F = infiltrasi akumulatip untuk suat u waktu t ertent u
c 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
Jenis Tanah
Tanah ringan (sandy soil)
Tanah Sedang (loam clay,
loam silt)
tanah berat (clay, cay loam)
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
Laju I nfiltrasi (mm/ menit)
0,212 - 0,423
0,042 - 0,212
0,004 - 0,042
6
Pengukuran laju infiltrasi di lapang
Ring 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 memasukkan pipa ke dalam tanah.
Analisis data untuk laju infiltrasi
Rumus laju infiltrasi mengandung peubah atau konstanta
yang dipengaruhi kondisi lokal, penggunaan persamaan
Philip dan Kostiakov mudah dicari di lapang.
f p = c p t −0 , 5 + c ⇒
Fp =
∫ (c
t
0
p
Persamaan Philip
)
t − 0 ,5 + c d t = c t + 2 c p t 0,5
F p − c t = 2 c p t 0.5
F p 1 t 2 − c t 1 t 2 = 2 c p t10 , 5 t 2
F p 2 t1 − c t 2 t1 = 2 c p t 20 , 5 t 1
(
F p 1 t 2 − F p 2 t 1 = 2 c p t 10 , 5 t 2 − t 20 , 5 t1
cp =
F p 1 t 2 − F p 2 t1
(
2 t 10 , 5 t 2 − t 20 , 5 t1
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
)
) C dapat diper oleh dar i
7
Analisis data untuk laju infiltrasi
Persamaan Kostiakov : Fk = (ck/(n+1)) t(n+1),
dilogkan
c
log Fk = log k + (n + 1)log t
n +1
Jika persamaan digambarkan dalam kertas
grafik double logaritma, maka akan didapat
garis lurus.
10000
Tangen atau
kemiringan dari
grafik (n+1)
1000
100
Tan
10
1
ke
atau
gen
an
ing
mir
ck
n +1
n+1
0,1
0,01
0,1
1
10
100
1000
t=1
ck
n +1
10000
Waktu Ł
Contoh Soal :
Data pengukuran laju infiltrasi di petak sawah
Jenggawah pada tanggal 23 September 2004
dengan menggunakan ring infiltrometer φ 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 Penambaha
Akumulatif
air (cm3) n air (mm) Penambahan air (mm)
0
400
400
1000
1100
1500
3000
2500
8000
Carilah persamaan infiltrasi untuk Philip dan Kostiakov
?, dan termasuk jenis tanah apa?
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
8
Penyelesaian:
Luas penampang ring infiltrometer = π φ2 /4 cm2
= 1963,495 cm2
Waktu
(menit)
0
5
10
20
30
45
90
120
240
No .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Akumulatif
Volume Penambahan
Penambahan air (mm)
air (cm3)
air (mm)
0,0
0,0
0
2,0
2,0
400
4,1
2,0
400
9,2
5,1
1000
14,8
5,6
1100
22,4
7,6
1500
37,7
15,3
3000
47,9
10,2
2500
88,6
40,7
8000
t1 =
5 menit ; f1 = 2,0 mm
t2 = 240 menit ; f2 = 88,6 mm
2 ∗ 240 − c ∗ 5 ∗ 240 = 2 ∗ c P ∗ 5 0 , 5 ∗ 240
88 , 6 ∗ 5 − c ∗ 240 ∗ 5 = 2 ∗ c P ∗ 240
0 ,5
∗5
480 − 443 = 2 ∗ c P ∗ (536 , 656 − 77 , 460
)
37
= 0 , 040
918 , 392
480 − 1200 ∗ c = 2 ∗ 0 , 040 ∗ 536 , 656
cP =
c=
480 − 42 , 932
437 , 068
=
= 0 , 364
1200
1200
berdasar
pers . Philip :
f P = 0 , 364 + 0 , 040 t − 0 , 5
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
mm
menit
9
Berdasarkan persamaan Kostiakov :
akumult if I nfilt rasi
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
wakt u
laju I nfiltrasi
( mm/ menit)
n+ 1= 0,63/ 0,66 = 0,955 dan Ck/ (n+ 1) = 0,6 Ł
n = - 0,045 dan Ck = 0,573 Ł f k = 0,573 t - 0,045
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
100
200
300
waktu
Jenis Tanah petak sawah Jenggawah
mempunyai laju infiltrasi setelah satu jam =
0,369 mm/menit termasuk jenis tanah ringan
(sandy loam)
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
10
Hubungan intensitas curah hujan dan
laju infiltrasi dalam menentukan aliran permukaan
Berdasarkan neraca air infiltrasi yang
ditunjukkan pada persamaan
P = RO+ f + ∆S, maka curah hujan
(presipitasi) berfungsi sebagai inflow,
sedang outflow adalah, runoff, infiltrasi
dan delta storage
faktor evaporasi diabaikan karena pada
saat hujan evaporasi dianggap kecil
jika intensitas hujan dan laju infiltrasi
mempunyai satuan yang sama maka
hubungannya dapat dilihat pada
Gambar.
18
17,5
17
surface storage
16,5
Aliran
permukaan
16
15,5
tp
0
tRo
50
100
150
200
250
300
Waktu (menit) Ł
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 permukaan
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
11
Cont oh 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 Ł
tp0,5 = 6,54/(20-12,43) Ł tp = 0,746 jam
Akumulatip infiltrasi adalah sebagai berikut:
0 , 746
2
F=
∫f
p
dt =
0
∫
20 d t +
0
0 , 746
= 20 ∗ t 0
∫ (12 ,43 + 6,54 t )d
2
− 0,5
t
0 , 746
2
+ 12 , 43 ∗ t 0 , 746 + 2 ∗ 6,54 ∗ t 0 , 5
2
0 , 746
(
= (20 ∗ 0,746 ) + 12 , 43 ∗ (2 − 0,746 ) + 13,08 ∗ 2 0 , 5 − 0,746 0 , 5
)
= 14 ,92 + 15 ,59 + 7 , 201 = 37 ,711
20 ∗ 2 = RO + 37 ,711 + 0 ⇒ RO = 2, 289 mm
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
12
ii) surface storage = 0,5, karena surface storage tidak
samadengan 0, maka tP akan berbeda dengan tro,
tP telah didapat 0,746 jam, sedangkan untuk
mencari tro diasumsikan aliran permukaan = 0,
sehingga persamaan P = RO + F + ∆S [ P = 0 + F
+ 0,5 [
P – Ft = 0,5
20 ∗ t RO − ∫
RO
0
(12,43 + 6,54 ∗ t )d
− 0,5
t RO
t RO
0
0
20 ∗ t RO − ∫ 12 , 43 d t − ∫
t
= 0,5
6,54 ∗ t − 0 , 5 d t = 0,5
20 ∗ t RO − 12 , 43 ∗ t 0RO − 6,54 ∗ 2 ∗ t 0 , 5
t
t RO
0
= 0,5
0,5
20 ∗ t RO − 12 , 43 ∗ t RO − 13,08 ∗ t RO
= 0,5
0 ,5
7 ,57 ∗ t RO − 13,08 ∗ t RO
− 0,5 = 0
dengan coba 2 t RO = 3,1 jam berarti
→
semua meresap tidak ada run off
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
13
M ahasiswa mampu mel akukan anal isis
I nf il trasi
proses dan definisi infiltrasi
faktor2 yang mempengaruhi laju infiltrasi
laju infiltrasi
pengukuran laju infiltrasi
analisis data laju infiltrasi
hubungan intensitas CH dan laju
infiltrasi
JURUSAN TEKNIK & MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJADJARAN
Distribusi Air Dalam Tanah
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
1
J umlah air yang dapat disimpan oleh t anah
t er gant ung dar i por osit as t anah
Por osit as t anah mer upakan
per bandingan ant ar a volume
por i t anah dengan volume
t ot al
t anah,
sedangkan
por osit as ef ekt if mer upakan
per bandingan volume por i
yang ber hubungan dengan
volume t ot al t anah.
Jenis Tanah
Lempung
Liat
Pasir Berliat
Pasir Berlempung
Pasir
Porositas
Porositas (%) Efektif (%)
45 - 50
5 - 10
35 - 45
5- 8
40 - 50
20 - 25
35 - 40
25 - 30
Pr oses dan Dif inisi I nf ilt r asi
Presipitasi
Infiltrasi
Cekungan =
SS
Infiltrasi
Run
of f
Neraca Air Proses Infiltrasi
P = RO + f + SS
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
2
Faktor2 Yang Mempengaruhi Laju
Infiltrasi
Karakteristik permukaan tanah
Transmisi lapisan tanah
Pengatusan dari kapasitas penampungan
yang
Karakteristik permukaan tanah
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) dan
Cara bercocok tanam (terasering dan sejajar
garis kountour)
Sifat transmissi lapisan tanah tergantung pada lapisan2
dalam tanah. Lapisan tanah dibedakan 4 horizon:
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)
Laju infiltrasi umumnya tergantung dari horizon A dan B,
karena kapasitas infiltrasi C tidak akan terpenuhi oleh laju
infitrasi, sedangkan D tidak tertembus air, sehingga sifat
transmissi lapisan tanah dikelompokkan menjadi 2 fenomena.
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
3
Jika kapasitas perkolasi > kapasitas infiltrasi maka lapisan di
bawah lapisan permukaan tidak akan jenuh air dan laju
infiltrasi ditentukan oleh infiltrasi
Jenuh air
Jika kapasitas perkolasi < kapasitas infiltrasi maka
lapisan bawah akan jenuh air dan laju infiltrasi
ditentukan oleh laju perkolasi
Jenuh air
Pengatusan Kapasitas Penampungan
Porositas 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 - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
4
Laju Infiltrasi
Laju infiltrasi (f) ≤ kapasitas infiltrasi (fp). Hal
ini di pengaruhi oleh intensitas hujan.
laju infiltrasi (cm/jam)
Jika Intensitas Hujan < kapasitas infiltrasi
maka laju infiltrasi akan < kapasitas infiltrasi,
dan jika > maka laju infiltrasi akan = kapasitas
infiltrasi.
f0
fc
I < fp
I > fp
Waktu (menit)
Laju Infiltrasi
Horton (1930) :
f = fc + (f0-fc) e(-kt)
f = laju infiltrasi pada waktu t
fc = laju infiltrasi pada saat konstan
f0 = laju infiltrasi awal
k = konstanta
t = 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.
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
5
Laju I nf il trasi
Philip : f = (s
t-0,5)/2
+C
f
= laju infiltrasi
s dan C = konstanta yang dipengaruhi oleh faktor
tanah dan kelembaban tanah mula2
Kostiakov merupakan rumus infiltrasi yang
sederhana.
F = c ta
F = infiltrasi akumulatip untuk suat u waktu t ertent u
c 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
Jenis Tanah
Tanah ringan (sandy soil)
Tanah Sedang (loam clay,
loam silt)
tanah berat (clay, cay loam)
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
Laju I nfiltrasi (mm/ menit)
0,212 - 0,423
0,042 - 0,212
0,004 - 0,042
6
Pengukuran laju infiltrasi di lapang
Ring 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 memasukkan pipa ke dalam tanah.
Analisis data untuk laju infiltrasi
Rumus laju infiltrasi mengandung peubah atau konstanta
yang dipengaruhi kondisi lokal, penggunaan persamaan
Philip dan Kostiakov mudah dicari di lapang.
f p = c p t −0 , 5 + c ⇒
Fp =
∫ (c
t
0
p
Persamaan Philip
)
t − 0 ,5 + c d t = c t + 2 c p t 0,5
F p − c t = 2 c p t 0.5
F p 1 t 2 − c t 1 t 2 = 2 c p t10 , 5 t 2
F p 2 t1 − c t 2 t1 = 2 c p t 20 , 5 t 1
(
F p 1 t 2 − F p 2 t 1 = 2 c p t 10 , 5 t 2 − t 20 , 5 t1
cp =
F p 1 t 2 − F p 2 t1
(
2 t 10 , 5 t 2 − t 20 , 5 t1
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
)
) C dapat diper oleh dar i
7
Analisis data untuk laju infiltrasi
Persamaan Kostiakov : Fk = (ck/(n+1)) t(n+1),
dilogkan
c
log Fk = log k + (n + 1)log t
n +1
Jika persamaan digambarkan dalam kertas
grafik double logaritma, maka akan didapat
garis lurus.
10000
Tangen atau
kemiringan dari
grafik (n+1)
1000
100
Tan
10
1
ke
atau
gen
an
ing
mir
ck
n +1
n+1
0,1
0,01
0,1
1
10
100
1000
t=1
ck
n +1
10000
Waktu Ł
Contoh Soal :
Data pengukuran laju infiltrasi di petak sawah
Jenggawah pada tanggal 23 September 2004
dengan menggunakan ring infiltrometer φ 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 Penambaha
Akumulatif
air (cm3) n air (mm) Penambahan air (mm)
0
400
400
1000
1100
1500
3000
2500
8000
Carilah persamaan infiltrasi untuk Philip dan Kostiakov
?, dan termasuk jenis tanah apa?
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
8
Penyelesaian:
Luas penampang ring infiltrometer = π φ2 /4 cm2
= 1963,495 cm2
Waktu
(menit)
0
5
10
20
30
45
90
120
240
No .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Akumulatif
Volume Penambahan
Penambahan air (mm)
air (cm3)
air (mm)
0,0
0,0
0
2,0
2,0
400
4,1
2,0
400
9,2
5,1
1000
14,8
5,6
1100
22,4
7,6
1500
37,7
15,3
3000
47,9
10,2
2500
88,6
40,7
8000
t1 =
5 menit ; f1 = 2,0 mm
t2 = 240 menit ; f2 = 88,6 mm
2 ∗ 240 − c ∗ 5 ∗ 240 = 2 ∗ c P ∗ 5 0 , 5 ∗ 240
88 , 6 ∗ 5 − c ∗ 240 ∗ 5 = 2 ∗ c P ∗ 240
0 ,5
∗5
480 − 443 = 2 ∗ c P ∗ (536 , 656 − 77 , 460
)
37
= 0 , 040
918 , 392
480 − 1200 ∗ c = 2 ∗ 0 , 040 ∗ 536 , 656
cP =
c=
480 − 42 , 932
437 , 068
=
= 0 , 364
1200
1200
berdasar
pers . Philip :
f P = 0 , 364 + 0 , 040 t − 0 , 5
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
mm
menit
9
Berdasarkan persamaan Kostiakov :
akumult if I nfilt rasi
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
wakt u
laju I nfiltrasi
( mm/ menit)
n+ 1= 0,63/ 0,66 = 0,955 dan Ck/ (n+ 1) = 0,6 Ł
n = - 0,045 dan Ck = 0,573 Ł f k = 0,573 t - 0,045
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
100
200
300
waktu
Jenis Tanah petak sawah Jenggawah
mempunyai laju infiltrasi setelah satu jam =
0,369 mm/menit termasuk jenis tanah ringan
(sandy loam)
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
10
Hubungan intensitas curah hujan dan
laju infiltrasi dalam menentukan aliran permukaan
Berdasarkan neraca air infiltrasi yang
ditunjukkan pada persamaan
P = RO+ f + ∆S, maka curah hujan
(presipitasi) berfungsi sebagai inflow,
sedang outflow adalah, runoff, infiltrasi
dan delta storage
faktor evaporasi diabaikan karena pada
saat hujan evaporasi dianggap kecil
jika intensitas hujan dan laju infiltrasi
mempunyai satuan yang sama maka
hubungannya dapat dilihat pada
Gambar.
18
17,5
17
surface storage
16,5
Aliran
permukaan
16
15,5
tp
0
tRo
50
100
150
200
250
300
Waktu (menit) Ł
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 permukaan
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
11
Cont oh 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 Ł
tp0,5 = 6,54/(20-12,43) Ł tp = 0,746 jam
Akumulatip infiltrasi adalah sebagai berikut:
0 , 746
2
F=
∫f
p
dt =
0
∫
20 d t +
0
0 , 746
= 20 ∗ t 0
∫ (12 ,43 + 6,54 t )d
2
− 0,5
t
0 , 746
2
+ 12 , 43 ∗ t 0 , 746 + 2 ∗ 6,54 ∗ t 0 , 5
2
0 , 746
(
= (20 ∗ 0,746 ) + 12 , 43 ∗ (2 − 0,746 ) + 13,08 ∗ 2 0 , 5 − 0,746 0 , 5
)
= 14 ,92 + 15 ,59 + 7 , 201 = 37 ,711
20 ∗ 2 = RO + 37 ,711 + 0 ⇒ RO = 2, 289 mm
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
12
ii) surface storage = 0,5, karena surface storage tidak
samadengan 0, maka tP akan berbeda dengan tro,
tP telah didapat 0,746 jam, sedangkan untuk
mencari tro diasumsikan aliran permukaan = 0,
sehingga persamaan P = RO + F + ∆S [ P = 0 + F
+ 0,5 [
P – Ft = 0,5
20 ∗ t RO − ∫
RO
0
(12,43 + 6,54 ∗ t )d
− 0,5
t RO
t RO
0
0
20 ∗ t RO − ∫ 12 , 43 d t − ∫
t
= 0,5
6,54 ∗ t − 0 , 5 d t = 0,5
20 ∗ t RO − 12 , 43 ∗ t 0RO − 6,54 ∗ 2 ∗ t 0 , 5
t
t RO
0
= 0,5
0,5
20 ∗ t RO − 12 , 43 ∗ t RO − 13,08 ∗ t RO
= 0,5
0 ,5
7 ,57 ∗ t RO − 13,08 ∗ t RO
− 0,5 = 0
dengan coba 2 t RO = 3,1 jam berarti
→
semua meresap tidak ada run off
Bahan Ajar Hidrologi - Revisi 0 - Update 02 Februari 2010
13