Studi Metode Infiltrasi Falling Head dan Constant Head pada Beberapa Variasi Ketinggian Genangan Air
STUDI METODE INFILTRASI FALLING HEAD DAN
CONSTANT HEAD PADA BEBERAPA VARIASI
KETINGGIAN GENANGAN AIR
AHMAD FADHLI
A14080001
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Studi Metode Infiltrasi
Falling Head dan Constant Head pada Beberapa Variasi Ketinggian Genangan
Air adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2013
Ahmad Fadhli
NIM A14080001
ABSTRAK
AHMAD FADHLI. Studi Metode Infiltrasi Falling Head dan Constant Head pada
Beberapa Variasi Ketinggian Genangan Air. Dibimbing oleh WAHYU
PURWAKUSUMA dan ENNI DWI WAHJUNIE.
Pengukuran laju infiltrasi di lapang menggunakan metode falling head dan
constant head berpeluang mendapatkan nilai kapasitas infiltrasi yang berbeda
karena perbedaan kondisi genangan dan cara penambahan air pada infiltrometer.
Tujuan penelitian ini adalah membandingkan kapasitas infiltrasi hasil pengukuran
di lapang menggunakan metode falling head dan constant head, serta melihat
pengaruh variasi ketinggian genangan air pada infiltrometer terhadap kapasitas
infiltrasi. Pengukuran laju infiltrasi dilakukan di tanah Latosol. Pengukuran laju
infiltrasi menggunakan metode falling head dilakukan dengan dua cara yaitu,
berdasarkan selang waktu yang sudah ditentukan dan berdasarkan penurunan
tinggi genangan air yang sudah ditentukan. Variasi ketinggian genangan air yang
digunakan adalah 10 cm, 15 cm, dan 20 cm. Pengukuran menggunakan metode
falling head dan constant head menunjukkan nilai kapasitas infiltrasi yang
berbeda. Pengukuran menggunakan metode falling head, pada pengukuran cara
pertama menunjukkan nilai kapasitas infiltrasi pada tinggi genangan awal 10 cm,
15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah 5.07 cm/jam, 6.13 cm/jam, dan
4.67 cm/jam. Sedangkan pada cara kedua berturut-turut adalah 17.47 cm/jam,
17.18 cm/jam, dan 20.60 cm/jam. Pengukuran menggunakan metode constant
head menunjukkan nilai kapasitas infiltrasi pada tinggi genangan 10 cm, 15 cm,
dan 20 cm berturut-turut adalah 15.77 cm/jam, 24.17 cm/jam, dan 25.90 cm/jam.
Pengukuran menggunakan metode falling head dengan kedua cara secara umum
tidak menunjukkan kecenderungan peningkatan kapasitas infiltrasi dengan
semakin tinggi genangan awal. Namun pengukuran menggunakan metode
constant head menunjukkan kecenderungan peningkatan kapasitas infiltrasi
dengan semakin tinggi genangan.
Kata kunci: laju infiltrasi, kapasitas infiltrasi, falling head, constant head
ABSTRACT
AHMAD FADHLI. The Study of Infiltration Field Measurement Method of
Falling Head and Constant Head in Various Hydraulic Head. Supervised by
WAHYU PURWAKUSUMA and ENNI DWI WAHJUNIE.
Field measurement of infiltration rate using both of falling head and
constant head method has an opportunity to generate different infiltration capacity
values due to the different of hydraulic head and the way of water being added to
infiltrometer. The purpose of this study was to compare the infiltration capacity
based on falling head and constant head method and to see the effect of various
hydraulic head in the infiltrometer on the infiltration capacity. Infiltration field
measurement was done in Latosol Darmaga, Bogor. Falling head method was
done in two different ways, namely within a certain time interval and within a
certain water drop interval. Hydraulic head used during measurement were 10 cm,
15 cm, and 20 cm. The falling head and constant head method generated different
infiltration capacity values. The falling head method based on time interval
generated different values of infiltration capacity at 10 cm, 15 cm, and 20 cm
hydraulic head of respectively 5.07 cm/hour, 6.13 cm/hour, and 4.67 cm/hour.
The falling head method based on water drop interval at 10 cm, 15 cm, and 20 cm
hydraulic head generated infiltration capacity values of respectively
17.47 cm/hour, 17.18 cm/hour, and 20.60 cm/hour. The constant head method at
10 cm, 15 cm, and 20 cm hydraulic head generated infiltration capacity values of
respectively 15.77 cm/hour, 24.17 cm/hour, and 25.90 cm/hour. Infiltration field
measurement using the falling head method either based on time interval or water
drop interval did not show an increasing trend of infiltration capacity values due
to the increase of hydraulic head. However, the infiltration field measurement
using constant head showed an increasing trend of the infiltration capacity values
due to the increase of hydraulic head.
Key words: infiltration rate, infiltration capacity, falling head, constant head
STUDI METODE INFILTRASI FALLING HEAD DAN
CONSTANT HEAD PADA BEBERAPA VARIASI
KETINGGIAN GENANGAN AIR
AHMAD FADHLI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Penelitian
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
: Studi Metode Infiltrasi Falling Head dan Constant Head
pada Beberapa Variasi Ketinggian Genangan Air
: Ahmad Fadhli
: A14080001
Disetujui oleh
Ir. Wahyu Purwakusuma, MSc
Dosen Pembimbing I
Dr. Ir. Enni Dwi Wahjunie, MSi
Dosen Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. Syaiful Anwar, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2012 ini ialah infiltrasi, dengan
judul Studi Metode Infiltrasi Falling Head dan Constant Head pada Beberapa
Variasi Ketinggian Genangan Air.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir. Wahyu Purwakusuma, MSc
dan Ibu Dr. Ir. Enni Dwi Wahjunie, MSi selaku pembimbing, serta
Bapak Dr. Ir. Yayat Hidayat, MSi yang telah banyak memberi saran. Di samping
itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Saefullah yang telah
membantu selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih juga disampaikan
kepada bapak, ibu, seluruh keluarga, serta teman-teman atas segala doa dan kasih
sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2013
Ahmad Fadhli
i
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... vii
PENDAHULUAN ...................................................................................................1
Latar Belakang .....................................................................................................1
Tujuan Penelitian .................................................................................................1
Hipotesis...............................................................................................................2
METODE PENELITIAN .........................................................................................2
Waktu dan Tempat Penelitian ..............................................................................2
Bahan dan Alat .....................................................................................................2
Metode Penelitian.................................................................................................2
HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................................6
Sifat Fisik Tanah ..................................................................................................6
Laju Infiltrasi Metode Falling Head ....................................................................7
Laju Infiltrasi Metode Constant Head ...............................................................10
Perbandingan Pengukuran Laju Infiltrasi Metode Falling Head dengan
Constant Head....................................................................................................11
Model Infiltrasi...................................................................................................13
SIMPULAN DAN SARAN ...................................................................................14
Simpulan ............................................................................................................14
Saran ...................................................................................................................14
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................15
LAMPIRAN ...........................................................................................................16
RIWAYAT HIDUP ................................................................................................34
ii
DAFTAR TABEL
1 Sifat fisik tanah dan metode analisisnya ........................................................... 4
2 Sifat fisik tanah di lokasi penelitian .................................................................. 6
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
Pengukuran infiltrasi menggunakan metode falling head ................................. 3
Pengukuran infiltrasi menggunakan metode constant head.............................. 3
Laju infiltrasi metode falling head cara pertama .............................................. 8
Laju infiltrasi metode falling head cara kedua .................................................. 9
Kapasitas infiltrasi metode falling head cara pertama dan cara kedua ............. 9
Laju infiltrasi metode constant head ............................................................... 10
Kapasitas infiltrasi metode constant head....................................................... 11
Kapasitas infiltrasi metode falling head dan constant head............................ 12
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
Permeabilitas dan indeks stabilitas tanah ........................................................ 16
Bobot isi, bobot jenis partikel, dan porositas .................................................. 16
Kadar air pada pF 0, pF 1, pF 2, pF 2.54, dan pF 4.2 ..................................... 16
Kadar air awal pada titik pengukuran infiltrasi metode falling head .............. 17
Kadar air awal pada titik pengukuran infiltrasi metode constant head ........... 17
Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara pertama ulangan 1 .......................................................................... 18
7 Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara pertama ulangan 2 .......................................................................... 19
8 Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara pertama ulangan 3 .......................................................................... 20
9 Laju infiltrasi rata-rata, StD, dan CV pada berbagai tinggi genangan awal
metode falling head cara pertama................................................................... 21
10 Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara kedua ulangan 1 dan 2 .................................................................... 22
11 Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara kedua ulangan 3 dan 4 .................................................................... 23
12 Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara kedua ulangan 5 dan 6 .................................................................... 24
13 Laju infiltrasi rata-rata, StD, dan CV pada berbagai tinggi genangan awal
metode falling head cara kedua ...................................................................... 25
14 Pengukuran infiltrasi metode constant head pada berbagai tinggi
genangan konstan ulangan 1 dan 2 ................................................................. 26
15 Pengukuran infiltrasi metode constant head pada berbagai tinggi
genangan konstan ulangan 3 dan 4 ................................................................. 27
iii
16 Pengukuran infiltrasi metode constant head pada berbagai tinggi
genangan konstan ulangan 5 dan 6 ....................................................................28
17 Laju infiltrasi rata-rata, StD, dan CV pada berbagai tinggi genangan
konstan metode constant head ..........................................................................29
18 Penentuan persamaan infiltrasi terbaik berbagai tinggi genangan metode
falling head cara pertama ..................................................................................30
19 Penentuan persamaan infiltrasi terbaik berbagai tinggi genangan metode
falling head cara kedua......................................................................................32
20 Penentuan persamaan infiltrasi terbaik berbagai tinggi genangan metode
constant head .....................................................................................................33
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Infiltrasi merupakan proses masuknya air ke dalam tanah melalui
permukaan tanah. Banyaknya air per satuan waktu yang masuk melalui
permukaan tanah disebut laju infiltrasi, sedangkan kemampuan tanah untuk
menyerap air melalui infiltrasi pada suatu saat disebut kapasitas infiltrasi (Arsyad
2006). Laju infiltrasi dipengaruhi oleh persediaan air awal (kelembaban awal)
(Asdak 2007). Kapasitas infiltrasi tanah dipengaruhi oleh sifat fisik tanah, yaitu
struktur dan tekstur tanah (Arsyad 2010).
Informasi infiltrasi dapat digunakan sebagai salah satu dasar pertimbangan
dalam perencanaan bidang pertanian yang berhubungan dengan pemanfaatan
sumberdaya lahan dan sumberdaya air. Data infiltrasi dapat memberikan
informasi untuk perencanaan penggunaan lahan, perencanaan irigasi, dan
pemilihan komoditas (Haridjaja, Murtilaksono, dan Rachman1991).
Pengukuran laju infiltrasi di lapang dapat dilakukan menggunakan double
ring infiltrometer dengan metode falling head dan constant head. Pada metode
constant head tinggi genangan air di dalam ring infiltrometer tetap, sedangkan
pada metode falling head tinggi genangan air di dalam ring infiltrometer berubah
atau dibiarkan terjadi penurunan tinggi genangan air. Penambahan air ke dalam
ring infiltrometer pada metode falling head dilakukan secara manual
menggunakan gayung, sedangkan pada metode constant head penambahan air ke
dalam ring infiltrometer menggunakan permeameter. Perbedaan kondisi genangan
maupun cara penambahan air yang dilakukan pada saat pengukuran, memberikan
dampak yang berbeda terhadap sifat fisik permukaan tanah. Hal tersebut dapat
berpengaruh terhadap hasil pengukuran kapasitas infiltrasi.
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode falling head dan constant
head berpeluang mendapatkan nilai kapasitas infiltrasi yang berbeda. Perbedaan
tersebut dapat disebabkan oleh terjadinya pemadatan tanah pada bagian
permukaan akibat penambahan air. Perbedaan tinggi genangan air menyebabkan
perbedaan tekanan air terhadap permukaan tanah. Tekanan air di atas permukaan
tanah berpengaruh terhadap kemudahan air untuk berinfiltrasi. Dengan demikian,
penelitian mengenai perbandingan kapasitas infiltrasi hasil pengukuran
menggunakan metode falling head dan constant head pada beberapa variasi
ketinggian genangan air perlu dilakukan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan membandingkan hasil pengukuran kapasitas
infiltrasi di lapang menggunakan metode falling head dan constant head, serta
melihat pengaruh variasi ketinggian genangan air pada infiltrometer terhadap
kapasitas infiltrasi tanah.
2
Hipotesis
Nilai kapasitas infiltrasi tanah hasil pengukuran menggunakan metode
falling head lebih rendah dibandingkan dengan hasil pengukuran menggunakan
metode constant head. Variasi ketinggian genangan air pada infiltrometer
berpengaruh terhadap kapasitas infiltrasi.
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan April-November 2012 di Kebun Percobaan
Cikabayan IPB, Bogor, Jawa Barat. Analisis sifat fisik tanah dilakukan di
Laboratorium Fisika dan Konservasi Tanah dan Air, Departemen Ilmu Tanah dan
Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah contoh tanah
utuh, contoh tanah agregat utuh, dan contoh tanah terganggu dari tanah Latosol
Cikabayan, air, double ring infiltrometer berdiameter 32 cm dan 16 cm dengan
tinggi 27 cm dan 16 cm, permeameter, stopwatch, ember, gayung, gunting,
penggaris, alat tulis, papan, palu, keramik, ring sampler, kantong plastik, cangkul,
sekop, cutter, dan peralatan laboratorium untuk menetapkan sifat fisik tanah.
Metode Penelitian
Pengukuran Laju Infiltrasi
Pengukuran laju infiltrasi dilakukan dengan metode falling head dan
constant head. Luas lahan yang digunakan untuk pengukuran laju infiltrasi adalah
10 m x 7.5 m. Pada lokasi penelitian dilakukan 45 pengukuran laju infiltrasi yang
terdiri dari 27 menggunakan metode falling head dan 18 menggunakan metode
constant head. Jarak antar titik pengukuran yaitu 10-50 cm. Satu titik pengukuran
hanya digunakan untuk satu nilai infiltrasi. Pengukuran dilakukan sampai laju
infiltrasi konstan (sekitar 3-4 jam).
Pada masing-masing metode pengukuran laju infiltrasi digunakan perlakuan
tinggi genangan air di dalam infiltrometer yang berbeda. Tinggi genangan air
yang digunakan adalah 10 cm, 15 cm, dan 20 cm.
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode falling head dilakukan
dengan dua cara, yaitu pertama berdasarkan pengukuran tinggi penurunan
genangan air setiap selang waktu yang sudah ditentukan dan kedua berdasarkan
waktu yang dibutuhkan untuk setiap penurunan genangan setinggi 18 cm (tinggi
genangan awal 20 cm), 13 cm (tinggi genangan awal 15 cm), dan 8 cm (tinggi
genangan awal 10 cm). Pengukuran cara pertama dilakukan ulangan sebanyak 3
3
kali untuk setiap tinggi genangan. Sedangkan pada cara kedua dilakukan ulangan
sebanyak 6 kali untuk setiap tinggi genangan. Penambahan air dilakukan secara
manual menggunakan gayung.
Gambar 1. Pengukuran infiltrasi menggunakan metode falling head
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode constant head dilakukan
berdasarkan penurunan tinggi air di permeameter yang sudah ditentukan dan
waktu yang dibutuhkan. Pengukuran dengan metode ini dilakukan ulangan
sebanyak 6 kali untuk setiap tinggi genangan. Penambahan air dilakukan
menggunakan permeameter.
Gambar 2. Pengukuran infiltrasi menggunakan metode constant head
Pengambilan Contoh Tanah
Contoh tanah yang diambil adalah contoh tanah utuh, agregat utuh, dan
terganggu. Contoh tanah utuh digunakan untuk menetapkan nilai permeabilitas,
bobot isi, dan kadar air pada beberapa pF (pF 1, pF 2, pF 2.54, dan pF 4.2).
Contoh tanah agregat utuh untuk menetapkan nilai stabilitas agregat. Contoh
tanah terganggu untuk menetapkan nilai kadar air awal.
4
Pengambilan contoh tanah dilakukan di sekitar titik pengukuran laju
infiltrasi. Pengambilan contoh tanah utuh dan terganggu dilakukan pada
kedalaman 0-10 cm. Pengambilan contoh tanah agregat utuh dilakukan pada
kedalaman 0-20 cm. Pengambilan contoh tanah terganggu dilakukan sebelum
pengukuran laju infiltrasi.
Pengukuran Sifat Fisik Tanah
Sifat fisik tanah yang dianalisis adalah sifat fisik yang dapat mempengaruhi
laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi, yaitu kadar air awal, permeabilitas,
kemantapan agregat, bobot isi, dan kadar air pada pF 1, pF 2, pF 2.54, dan pF 4.2
(Tabel 1).
Tabel 1. Sifat fisik tanah dan metode analisisnya
No.
1
2
3
4
5
Parameter sifat fisik
Kadar air awal
Permeabilitas
Kemantapan agregat
Bobot isi
Distribusi ukuran pori
Metode
Gravimetri
Constant head permeameter
Pengayakan kering dan basah
Gravimetri
Pressure plate apparatus
Pengolahan Data
Pengolahan data dilakukan untuk memperoleh nilai laju infiltrasi rata-rata,
koefisien variasi, dan persamaan infiltrasi terbaik. Software yang digunakan untuk
membantu pengolahan data adalah Microsoft Office Excel 2007.
Data hasil pengukuran laju infiltrasi metode constant head adalah data
penurunan tinggi air di permeameter, sehingga dikonversi terlebih dahulu menjadi
tinggi penurunan air pada ring infiltrometer bagian dalam untuk memperoleh nilai
laju infiltrasi. Tinggi penurunan air pada ring infiltrometer bagian dalam
diperoleh melalui persamaan sebagai berikut:
ℎ1 =
[ �2 . ℎ2 − �3 . ℎ2 ) + (�4 . ℎ2 )
�1
keterangan:
ℎ1 = tinggi penurunan air pada ring infiltrometer bagian dalam (cm)
ℎ2 = tinggi penurunan air pada permeameter (cm)
�1 = luas permukaan dalam ring infiltrometer bagian dalam (cm2 )
�2 = luas permukaan dalam tabung permeameter (cm2 )
�3 = luas permukaan luar pipa yang berada di dalam permeameter (cm2 )
�4 = luas permukaan dalam pipa yang berada di luar permeameter (cm2 )
5
Besarnya variasi nilai laju infiltrasi rata-rata dan kadar air awal pada
beberapa ulangan dilihat dari nilai koefisien variasi. Nilai koefisien variasi
diperoleh melalui persamaan sebagai berikut:
CV = (s / x ) 100 %
keterangan:
CV = koefisien variasi (%)
s = standar deviasi
x = nilai rata-rata
Pendugaan nilai kapasitas infiltrasi dilakukan menggunakan persamaan
Horton, Kostiakov, dan Philips. Persamaan yang digunakan untuk menduga
kapasitas infiltrasi adalah persamaan infiltrasi terbaik. Persamaan infiltrasi terbaik
adalah persamaan dengan jumlah kuadrat selisih terkecil antara laju infiltrasi hasil
pengukuran lapang dengan laju infiltrasi berdasarkan persamaan infiltrasi
(Horton, Kostiakov, dan Philips).
Persamaan Horton:
f = fc +(fo – fc)e−��
keterangan:
f = laju infiltrasi (cm/menit)
t = waktu (menit)
fo = laju infiltrasi awal (cm/menit)
fc = laju infiltrasi konstan (cm/menit)
k = konstanta yang menunjukkan penurunan laju infiltrasi
e = bilangan alam 2.71828
Persamaan Kostiakov:
f = ca� � −1
keterangan:
f = laju infiltrasi (cm/menit)
t = waktu (menit)
c = konstanta
a = parameter yang mencerminkan sifat fisik tanah
Persamaan Philips:
f = 0.5Sp� −0.5 + Ap
keterangan:
f = laju infiltrasi (cm/menit)
t = waktu (menit)
Sp = parameter yang menunjukkan sorpsivitas tanah
Ap = parameter yang menunjukkan hantaran hidrolik
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisik Tanah
Laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi dipengaruhi oleh sifat fisik tanah. Sifat
fisik tanah yang dimaksud diantaranya stabilitas agregat, kadar air awal, distribusi
ukuran pori, dan permeabilitas. Agregat yang stabil dapat mempertahankan
kapasitas infiltrasi (Arsyad 2010). Semakin rendah kadar air tanah awal maka
semakin tinggi laju infiltrasi awal (Bhineka 1990). Pori aerasi atau pori drainase
cepat sampai sangat cepat sangat menentukan laju infiltrasi dan permeabilitas
(Idkham 2005). Sifat fisik tanah di lokasi penelitian disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat fisik tanah di lokasi penelitian
Sifat fisik tanah
Bobot isi (gram/cm3 )
Porositas (% v)
Pori drainase sangat cepat (% v)
Pori drainase cepat (% v)
Pori drainase lambat (% v)
Pori air tersedia (% v)
Pori air tidak tersedia (% v)
Indeks stabilitas
Permeabilitas (cm/jam)
Kadar air awal (% b)
Nilai
1.03
61.22
8.66
6.03
3.69
6.31
36.54
351.42
8.21
48.52
Bobot Isi dan Porositas
Bobot isi atau bulk density menunjukkan perbandingan berat tanah kering
dengan volume tanah termasuk volume pori-pori tanah yang dinyatakan dalam
gram/cm3 . Bobot isi tanah di lokasi penelitian adalah 1.03 gram/cm3 . Sedangkan
menurut Winarti (2010), bobot isi tanah Latosol pada penggunaan lahan sawit
lebih kecil dari bobot isi tanah di lokasi penelitian yaitu 0.92 gram/cm3 . Hal itu
diduga karena rendahnya vegetasi penutup pada lahan di lokasi penelitian
dibandingkan dengan penggunaan lahan sawit, sehingga efek pukulan butir hujan
berpengaruh terhadap bobot isi. Bobot isi tanah dipengaruhi oleh struktur, ruang
pori, dan padatan tanah, serta kandungan bahan organik (Soepardi 1983).
Bobot isi tanah menunjukkan kepadatan suatu tanah, semakin tinggi bobot
isi tanah maka tanah akan semakin padat. Menurut Andayani (2009) semakin
tinggi bobot isi tanah maka laju infiltrasi akan semakin kecil.
Porositas adalah persentase ruang pori total. Ruang pori total merupakan
volume dari tanah yang ditempati oleh air dan udara (Foth 1994). Berdasarkan
Tabel 2 nilai porositas tanah di lokasi penelitian adalah 61.22 %. Menurut
Andayani (2009) semakin besar porositas maka laju infiltrasi akan semakin besar.
Distribusi Ukuran Pori
Pori-pori tanah terbagi menjadi pori makro dan pori mikro. Pori makro biasa
disebut sebagai pori drainase, yang terbagi menjadi beberapa kelas yaitu pori
drainase sangat cepat, pori drainase cepat, dan pori drainase lambat. Pori drainase
7
sangat cepat berdiameter lebih dari 300 mikron dan akan kosong pada pF 1. Pori
drainase cepat berdiameter antara 300 sampai 30 mikron dan akan kosong pada
pF 1 sampai pF 2. Pori drainase lambat berdiameter 30 sampai 9 mikron dan akan
kosong pada pF 2 sampai pF 2.54 (Haridjaja 1980).
Berdasarkan Tabel 2 pori drainase sangat cepat, pori dranase cepat, pori
drainase lambat, pori air tersedia, dan pori air tidak tersedia tanah di lokasi
penelitian berturut-turut adalah 8.66 %, 6.03 %, 3.69 %, 6.31%, dan 36.54%. Pori
drainase tersebut tergolong rendah. Jumlah pori drainase dapat mempengaruhi
kemudahan pergerakan air.
Stabilitas Agregat
Berdasarkan Tabel 2 nilai indeks stabilitas tanah di lokasi penelitian adalah
351.42. Nilai tersebut tergolong tinggi, sehingga memungkinkan kapasitas
infiltrasi terpelihara selama infiltrasi berlangsung. Nilai indeks stabilitas
menggambarkan tingkat stabilitas tanah. Semakin tinggi nilai indeks stabilitas
maka tanah akan semakin stabil.
Stabilitas agregat tidak dapat meningkatkan kapasitas infiltrasi, tetapi dapat
mempertahankan kapasitas infiltrasi tanah dengan mempertahakan jumlah poripori di dalam tanah. Tanah dengan stabilitas agregat yang tinggi dapat memelihara
pori-pori tanah dari penyumbatan partikel tanah yang terdispersi.
Permeabilitas
Permeabilitas adalah kecepatan bergeraknya air pada media berpori (tanah)
dalam keadaan jenuh. Berdasarkan Tabel 2 nilai permeabilitas tanah di lokasi
penelitian adalah 8.21 cm/jam. Permeabilitas tersebut tergolong agak cepat
(Uhland dan O’Neal 1951 dalam Haridjaja 1980). Permeabilitas tanah
dipengaruhi oleh porositas total dan distribusi ukuran pori (Hillel 1980). Menurut
Andayani (2009) semakin tinggi nilai permeabilitas maka laju infiltrasi semakin
tinggi.
Kadar Air Awal
Kadar air awal di lokasi penelitian rata-rata 48.52 % b (Tabel 2). Kadar air
awal pada masing-masing titik pengukuran laju infiltrasi tidak begitu bervariasi,
koefisien variasi berkisar dari 2.24 % - 9.54 % (Lampiran 4 dan Lampiran 5).
Semakin kecil nilai koefisien variasi maka variasi data semakin kecil.
Laju Infiltrasi Metode Falling Head
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode falling head prinsipnya
mengukur laju infiltrasi dengan tinggi genangan dibiarkan menurun. Penurunan
tinggi genangan pada saat pengukuran menyebabkan penurunan besarnya tekanan
air terhadap permukaan tanah. Penurunan besarnya tekanan air dapat menurunkan
laju infiltrasi tanah. Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode falling head
dilakukan dengan dua cara.
8
Pengukuran Cara Pertama
Pengukuran cara pertama menunjukkan adanya fluktuasi laju infiltrasi
(Gambar 3). Fluktuasi laju infiltrasi yang terjadi diduga karena pengukuran laju
infiltrasi dilakukan pada ketinggian genangan yang berbeda pada infiltrometer.
Tinggi genangan yang berbeda berdampak pada perbedaan besarnya tekanan air
terhadap permukaan tanah. Fluktuasi laju infiltrasi tersebut cenderung semakin
kecil. Hal itu diduga karena kondisi tanah yang semakin jenuh seiring
bertambahnya waktu. Selain itu, pengukuran dengan cara ini dapat mendeteksi
laju infiltrasi awal karena pengukuran berdasarkan selang waktu yang sudah
ditentukan.
Laju infiltrasi (cm/jam)
70.00
FHTGA20
FHTGA15
52.50
FHTGA10
35.00
17.50
0.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
Waktu (jam)
Keterangan:
FHTGA20 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 20 cm
FHTGA15 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 15 cm
FHTGA10 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 10 cm
Gambar 3. Laju infiltrasi metode falling head cara pertama
Pengukuran Cara Kedua
Gambar 4 tidak menunjukkan adanya fluktuasi laju infiltrasi seperti laju
infiltrasi pada Gambar 3. Selain itu, laju infiltrasi pada Gambar 4 cenderung lebih
tinggi dibandingkan dengan laju infiltrasi pada Gambar 3. Gambar 4 juga
menunjukkan tidak terukurnya laju infiltrasi awal pada tinggi genangan awal
15 cm dan 20 cm. Hal itu diduga karena cara pengukuran laju infiltrasi hanya
berdasarkan waktu yang dibutuhkan untuk meresapkan sejumlah tinggi genangan
air ke dalam tanah.
9
Laju infiltrasi (cm/jam)
70.00
FHTGA20
FHTGA15
52.50
FHTGA10
35.00
17.50
0.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
Waktu (jam)
Keterangan:
FHTGA20 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 20 cm
FHTGA15 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 15 cm
FHTGA10 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 10 cm
Kapasitas infiltrasi (cm/jam)
Gambar 4. Laju infiltrasi metode falling head cara kedua
30
20
LMFHC1
10
LMFHC2
0
10
15
20
Tinggi genangan awal (cm)
Keterangan:
LMFHC1 = Kapasitas infiltrasi metode falling head cara pertama
LMFHC2 = Kapasitas infiltrasi metode falling head cara kedua
Gambar 5. Kapasitas infiltrasi metode falling head cara pertama dan cara kedua
Gambar 5 menunjukkan bahwa kapasitas infiltrasi pada metode falling head
cara kedua cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan kapasitas infiltrasi pada
metode falling head cara pertama. Hal itu diduga karena pengukuran cara pertama
dilakukan berdasarkan selang waktu yang sudah ditentukan sehingga pengukuran
dilakukan beberapa kali sampai tinggi genangan tersisa kurang lebih 2 cm,
sedangkan pengukuran cara kedua dilakukan berdasarkan penurunan tinggi
genangan yang sudah ditentukan sehingga pengukuran hanya dilakukan sekali
sampai tinggi genangan tersisa 2 cm. Selain itu, kapasitas infiltrasi pada
pengukuran cara kedua berpeluang diperoleh pada saat kondisi tanah sudah jenuh
dan tidak jenuh, sedangkan kapasitas infiltrasi pada pengukuran cara pertama
diperoleh pada saat tanah sudah jenuh. Kapasitas infiltrasi lapang pada
10
pengukuran cara pertama dengan tinggi genangan awal 10 cm, 15 cm, dan 20 cm
berturut-turut adalah 5.07 cm/jam, 6.13 cm/jam, dan 4.67 cm/jam. Sedangkan
pada cara kedua adalah 17.47 cm/jam, 17.18 cm/jam, dan 20.60 cm/jam.
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode falling head dengan dua
cara secara umum tidak menunjukkan kecenderungan peningkatan kapasitas
infiltrasi dengan bertambahnya tinggi genangan air awal (Gambar 5). Hal itu
diduga karena tinggi genangan yang tidak konstan di dalam infiltrometer yang
menyebabkan tekanan air di atas permukaan tanah juga tidak konstan. Penurunan
tinggi genangan air menyebabkan penurunan besarnya tekanan air. Tekanan air
dapat mempengaruhi kemudahan air untuk meresap kedalam tanah. Semakin
besar tekanan air maka semakin besar dorongan air untuk meresap ke dalam
tanah.
Laju Infiltrasi Metode Constant Head
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode constant head merupakan
pengukuran laju infiltrasi dengan tinggi genangan air di dalam infiltrometer
dipertahankan atau tinggi genangan air konstan. Tinggi genangan yang konstan
menyebabkan besarnya tekanan air di dalam infiltrometer konstan.
Gambar 6 menunjukkan kecenderungan semakin tinggi genangan konstan
maka laju infiltrasi semakin tinggi. Hal itu diduga karena pengaruh tekanan air di
atas permukaan tanah. Semakin tinggi genangan konstan maka semakin besar
tekanan air, sehingga air akan mudah meresap ke dalam tanah.
Laju infiltrasi (cm/jam)
70.00
CHTGK20
CHTGK15
52.50
CHTGK10
35.00
17.50
0.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
Waktu (jam)
Keterangan:
CHTGK20 = Pengukuran menggunakan metode constant head dengan tinggi genangan konstan 20 cm
CHTGK15 = Pengukuran menggunakan metode constant head dengan tinggi genangan konstan 15 cm
CHTGK10 = Pengukuran menggunakan metode constant head dengan tinggi genangan konstan 10 cm
Gambar 6. Laju infiltrasi metode constant head
Kapasitas infiltrasi (cm/jam)
11
30
20
10
LMCH
0
10
15
20
Tinggi genangan konstan (cm)
Keterangan:
LMCH = Kapasitas infiltrasi metode constant head
Gambar 7. Kapasitas infiltrasi metode constant head
Kapasitas infiltrasi lapang pada tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm
berturut-turut adalah 15.77 cm/jam, 24.17 cm/jam, dan 25.90 cm/jam. Variasi
ketinggian genangan yang digunakan saat pengukuran menunjukkan
kecenderungan peningkatan kapasitas infiltrasi dengan bertambahnya tinggi
genangan (Gambar 7). Hal itu diduga karena tinggi genangan yang konstan.
Semakin tinggi genangan konstan menyebabkan semakin besar tekanan air di atas
permukaan tanah.
Perbandingan Pengukuran Laju Infiltrasi Metode Falling Head
dengan Constant Head
Pengukuran laju infiltrasi dengan metode falling head dan constant head
pada beberapa ulangan diperoleh nilai laju infiltrasi yang bervariasi. Besarnya
variasi tersebut dapat dilihat dari nilai koefisien variasi (Lampiran 9, Lampiran
13, dan Lampiran 17). Hal itu diduga karena ada variasi yang relatif kecil dari
permeabilitas, stabilitas agregat, bobot isi, dan kadar air awal. Menurut Abdullah
(1988) variasi laju infiltrasi hasil pengukuran dari beberapa ulangan disebabkan
oleh sifat tanah itu sendiri, yang berubah kesegala arah.
Gambar 8 menunjukkan nilai kapasitas infiltrasi yang berbeda pada metode
falling head dan constant head pada ketinggian genangan 10 cm, 15 cm, dan
20 cm. Hal itu diduga karena perbedaan kondisi genangan air dan cara
penambahan air pada infiltrometer.
Kapasitas infiltrasi (cm/jam)
12
30
20
LMFH
10
LMCH
0
10
15
20
Tinggi genangan air (cm)
Keterangan:
LMFH = Kapasitas infiltrasi metode falling head
LMCH = Kapasitas infiltrasi metode constant head
Gambar 8. Kapasitas infiltrasi metode falling head dan constant head
Perbedaan kondisi genangan air berdampak pada perbedaan besarnya
tekanan air. Tinggi genangan air yang tidak konstan pada pengukuran infiltrasi
menggunakan metode falling head menyebabkan besarnya tekanan air juga tidak
konstan, sedangkan tinggi genangan air yang konstan pada pengukuran infiltrasi
menggunakan metode constant head menyebabkan besarnya tekanan air juga
konstan. Tekanan air di atas permukaan tanah dapat mempengaruhi kemudahan
air untuk berinfiltrasi. Semakin besar tekanan air maka air akan semakin mudah
untuk berinfiltrasi.
Perbedaan cara penambahan air berdampak pada perbedaan peluang
terjadinya dispersi partikel tanah pada bagian permukaan. Penambahan air pada
pengukuran infiltrasi menggunakan metode falling head dilakukan secara manual
menggunakan gayung, sedangkan penambahan air pada pengukuran infiltrasi
menggunakan metode constant head dilakukan secara otomatis menggunakan
permeameter. Hal itu menyebabkan peluang dispersi pada pengukuran infiltrasi
menggunakan metode falling head lebih besar dibandingkan dengan pengukuran
infiltrasi menggunakan metode constant head. Partikel tanah yang terdispersi pada
bagian permukaan di dalam ring infiltrometer menyebabkan penurunan kapasitas
infiltrasi.
Penambahan air menggunakan permeameter harus secara perlahan agar
tinggi muka air pada infiltrometer tidak melebihi tinggi muka air pada
permeameter. Penurunan air pada permeameter tidak terjadi jika tinggi muka air
pada infiltrometer melebihi tinggi muka air pada permeameter, yang berdampak
pada tidak terukurnya laju infiltrasi.
Nilai kapasitas infiltrasi yang diperoleh dari pengukuran menggunakan
double ring infiltrometer bukan nilai yang sebenarnya melainkan nilai pendekatan
(Sosrodarsono dan Takeda 2006). Menurut Abdullah (1988) nilai kapasitas
infiltrasi yang relatif tinggi yang didapat dari pengukuran dengan double ring
infiltrometer, kemungkinan disebabkan oleh beberapa faktor. Pertama, tidak
adanya pengaruh gaya pukul oleh butir-butir hujan, sehingga pemadatan
13
permukaan tanah kecil sekali. Kedua, tingginya permukaan air yang diberikan
dalam silinder. Permukaan air yang tinggi dalam silinder mengakibatkan tekanan
air terhadap permukaan tanah lebih besar, sehingga kapasitas infiltrasi lebih
tinggi. Ketiga, kedalaman pemasangan silinder ke dalam tanah belum memadai
untuk mencegah terjadinya aliran air ke arah lateral. Keempat, sering
terbentuknya suatu bidang vertikal antara dinding ring dengan tanah. Bidang
tersebut dapat memperbesar kapasitas infiltrasi hasil pengukuran. Dengan
demikian, data hasil pengukuran laju infiltrasi menggunakan double ring
infiltrometer kurang akurat jika digunakan untuk memprediksi banyaknya
limpasan air dalam skala DAS. Akan tetapi, data laju infiltrasi dan kapasitas
infiltrasi hasil pengukuran menggunakan double ring infiltrometer dapat
digunakan untuk membandingkan laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi pada
perbedaan penggunaan lahan, jenis tanah, dan kemiringan lereng.
Infiltrasi yang terjadi pada pengukuran infiltrasi dengan cara penggenangan,
pada prinsipnya mirip infiltrasi yang terjadi ketika hujan dengan intensitas
melebihi kapasitas infiltrasi tanah. Genangan dapat bertambah tinggi jika hujan
berlangsung dengan intensitas yang melebihi kapasitas infiltrasi tanah. Pada
kondisi yang sebenarnya di lapangan, intensitas hujan bisa bertambah dan
berkurang secara bergantian, pada suatu saat bisa melebihi kapasitas infiltrasi dan
pada saat yang lain bisa kurang dari kapasitas infiltrasi (Hillel 1980).
Pengukuran dengan metode falling head dapat menggambarkan infiltrasi
yang terjadi ketika hujan, karena tinggi genangan yang tidak konstan pada saat
pengukuran. Intensitas hujan yang berubah-ubah selama terjadinya hujan
menyebabkan adanya variasi tinggi genangan air.
Pengukuran infiltrasi dengan cara penggenangan seperti pada double ring
infiltrometer hanya dapat dilakukan pada lahan-lahan relatif datar. Untuk lahan
berlereng pengukuran infiltrasi dapat dilakukan dengan simulasi curah hujan.
Nilai kapasitas infiltrasi pada pengukuran dengan simulasi curah hujan dihitung
berdasarkan banyaknya aliran permukaan dan laju pemberian air.
Model Infiltrasi
Model infiltrasi digunakan untuk menduga nilai kapasitas infiltrasi di
lapangan dalam penelitian ini. Model infiltrasi ditentukan dengan menggunakan
persamaan infiltrasi terbaik. Penentuan persamaan infiltrasi terbaik dilakukan
berdasarkan jumlah kuadrat selisih terkecil (Lampiran 18, Lampiran 19, dan
Lampiran 20). Persamaan infiltrasi dengan jumlah kuadrat selisih terkecil berarti
memiliki nilai laju infiltrasi paling mendekati dengan pengukuran lapang.
Model infiltrasi untuk pengukuran infiltrasi metode falling head cara
pertama dengan tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah
persamaan Kostiakov (f = 0.18� −0.14 ), persamaan Kostiakov (f = 0.39� −0.23 ), dan
persamaan Horton (f = 0.08 + 0.20e−0.02� ).
Model infiltrasi untuk pengukuran infiltrasi metode falling head cara kedua
dengan tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah persamaan
Horton (f = 0.29 + 0.74e−0.03� ), persamaan Horton (f = 0.29 + 0.76e−0.02� ), dan
persamaan Horton (f = 0.34 + 0.81e−0.02� ).
14
Model infiltrasi untuk pengukuran infiltrasi metode constant head dengan
tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah persamaan Horton
(f = 0.26 + 0.62e−0.02� ), persamaan Horton (f = 0.40 + 0.77e−0.02� ), dan
persamaan Horton (f = 0.43 + 0.97e−0.02� ).
Kapasitas infiltrasi metode falling head pada pengukuran cara pertama
berdasarkan model infiltrasi dengan tinggi genangan awal 10 cm, 15 cm, dan
20 cm berturut-turut adalah 4.8 cm/jam, 6 cm/jam, dan 4.8 cm/jam. Sedangkan
pada cara kedua adalah 17.4 cm/jam, 17.4 cm/jam, dan 20.4 cm/jam.
Kapasitas infiltrasi metode constant head berdasarkan model infiltrasi pada
tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah 15.6 cm/jam,
24 cm/jam, dan 25.8 cm/jam.
Nilai kapasitas infiltrasi berdasarkan model infiltrasi tidak jauh berbeda
dengan nilai kapasitas infiltrasi hasil pengukuran di lapang. Dengan demikian,
model infiltrasi tersebut dapat digunakan untuk menduga nilai kapasitas infiltrasi
pada tanah dengan sifat fisik seperti tanah pada lokasi penelitian.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kapasitas infiltrasi pada metode falling head dan constant head
menunjukkan nilai yang berbeda.
Variasi tinggi genangan awal yang digunakan pada pengukuran infiltrasi
menggunakan metode falling head dengan dua cara secara umum tidak
menunjukkan kecenderungan peningkatan kapasitas infiltrasi dengan semakin
tinggi genangan awal. Pengukuran cara pertama menunjukkan nilai kapasitas
infiltrasi pada genangan awal 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah
5.07 cm/jam, 6.13 cm/jam, dan 4.67 cm/jam. Sedangkan pada cara kedua adalah
17.47 cm/jam, 17.18 cm/jam, dan 20.60 cm/jam.
Variasi tinggi genangan pada metode constant head menunjukkan
kecenderungan peningkatan kapasitas infiltrasi dengan semakin tinggi genangan.
Kapasitas infiltrasi pada tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut
adalah 15.77 cm/jam, 24.17 cm/jam, dan 25.90 cm/jam.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan tinggi genangan, diameter ring
infiltrometer, dan jenis tanah yang berbeda.
Pengukuran laju infiltrasi pada lahan yang relatif miring sebaiknya
dilakukan dengan simulasi curah hujan.
15
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah R. 1988. Perilaku Infiltrasi di Sub-DAS Genteng [tesis]. Bogor (ID):
Institut Pertanian Bogor.
Andayani WS. 2009. Laju Infiltrasi Tanah pada Tegakan Jati (Tectona grandis
Linn F) di BKPH Subah KPH Kendal Unit Jawa Tengah [skripsi]. Bogor
(ID): Institut Pertanian Bogor.
Arsyad S. 2010. Konservasi Tanah dan Air. Bogor (ID): IPB Press.
Arsyad S. 2006. Konservasi Tanah dan Air. Bogor (ID): IPB Press.
Asdak C. 2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta
(ID): Gadjah Mada University Press.
Bhineka M. 1990. Karakteristik Infiltrasi di Sub DAS Cibogo, DAS Ciliwung
Hulu [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Foth HD. 1994. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Ed ke-6. Terjemahan. S. Adi
Soemarto. Jakarta (ID): Erlangga.
Haridjaja O, Murtilaksono K, Rachman LM. 1991. Hidrologi Pertanian. Bogor
(ID): Jurusan Tanah, Faperta IPB.
Haridjaja O. 1980. Pengantar Fisika Tanah. Bogor (ID): Jurusan Tanah, IPB.
Hillel D. 1980. Pengantar Fisika Tanah. Terjemahan Susanto HR, et al.
Palembang (ID): Universitas Sriwijaya.
Idkham M. 2005. Analisis Debit dan Pola Penyebaran Aliran Air (Seepage) Serta
Pengaruhnya Terhadap Stabilitas pada Model Tanggul dengan Bahan
Tanah Latosol Dramaga, Bogor [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian
Bogor.
Soepardi G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Bogor (ID): IPB Press.
Sosrodarsono, Takeda. 2006. Hidrologi untuk Pengairan. Jakarta (ID):
Pradnya Paramita.
Winarti E. 2012. Karakteristik Fisik Tanah dan Dinamika Kadar Air Tanah pada
Berbagai Penggunaan Lahan (Studi Kasus: Kebun Percobaan Cikabayan)
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
16
Lampiran 1. Permeabilitas dan indeks stabilitas tanah
Ulangan
Permeabilitas
(cm/jam)
Kelas
permeabilitas
Indeks stabilitas tanah
1
2
8.23
6.33
Agak cepat
Agak cepat
370.40
344.80
3
4
7.30
10.99
Agak cepat
Agak cepat
344.80
384.60
5
Rata-rata
312.50
351.42
8.21
Lampiran 2. Bobot isi, bobot jenis partikel, dan porositas
Ulangan
Berat
tanah
(gram)
Volume
ring
(cm3 )
Kadar air
(% b)
Bobot Isi
(gram/cm3 )
Bobot jenis
partikel
(gram/cm3 )
Porositas
(%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Rata-rata
142.89
143.02
140.03
136.98
137.82
132.13
135.43
149.48
142.25
142.80
141.82
144.90
94.24
94.24
94.24
90.43
94.24
94.24
90.43
94.24
94.24
94.24
94.24
94.24
44.93
41.03
47.67
44.84
47.75
49.12
49.29
48.65
46.62
45.36
44.32
47.49
1.05
1.08
1.01
1.05
0.99
0.94
1.00
1.07
1.03
1.04
1.04
1.04
1.03
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
60.52
59.39
62.03
60.54
62.65
64.52
62.14
59.74
61.15
60.66
60.65
60.66
61.22
Lampiran 3. Kadar air pada pF 0, pF 1, pF 2, pF 2.54, dan pF 4.2
pF
0
1
2
2.54
4.2
Kadar air (% v)
61.22
52.57
46.54
42.85
36.54
17
Lampiran 4. Kadar air awal pada titik pengukuran infiltrasi metode falling head
Tinggi
genangan
(cm)
Ulangan
1
Ulangan
2
10
15
20
47.07
47.28
45.04
38.66
43.27
45.07
Kadar air awal (% b)
Ulangan Ulangan Ulangan
3
4
5
48.16
45.77
47.64
49.34
48.08
46.63
48.59
44.15
45.47
Ulangan
6
43.37
45.18
45.60
Rata-rata
kadar air
awal
(% b)
45.86
45.62
45.91
Standar
deviasi
Koefisien
variasi
(%)
4.11
1.83
1.03
8.96
4.00
2.24
Lampiran 5. Kadar air awal pada titik pengukuran infiltrasi metode constant head
Tinggi
genangan
(cm)
Kadar air awal (% b)
Standar
deviasi
Koefisien
variasi(%)
43.79
Rata-rata
kadar air
awal
(% b)
50.85
4.31
8.47
50.27
46.27
51.54
3.26
6.32
53.43
48.56
51.31
4.90
9.54
Ulangan
1
Ulangan
2
Ulangan
3
Ulangan
4
Ulangan
5
Ulangan
6
10
50.82
49.89
56.35
54.17
50.07
15
50.20
54.79
54.41
53.30
20
43.42
50.68
54.69
57.11
18
Lampiran 6. Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi
genangan awal cara pertama ulangan 1
t
(menit)
Tinggi genangan awal
∆t
(menit)
10 cm
15 cm
20 cm
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
2
3
0.10
0.40
0.10
0.30
3.00
6.00
0.40
0.70
0.40
0.30
12.00
6.00
0.80
1.80
0.80
1.00
24.00
20.00
10
5
0.80
0.40
4.80
1.30
0.60
7.20
3.40
1.60
19.20
20
10
1.50
0.70
4.20
2.20
0.90
5.40
5.90
2.50
15.00
30
10
2.10
0.60
3.60
3.00
0.80
4.80
7.30
1.40
8.40
45
15
2.90
0.80
3.20
4.00
1.00
4.00
9.40
2.10
8.40
60
15
3.70
0.80
3.20
4.90
0.90
3.60
11.10
1.70
6.80
75
15
4.50
0.80
3.20
5.70
0.80
3.20
12.60
1.50
6.00
90
15
5.20
0.70
2.80
6.40
0.70
2.80
13.90
1.30
5.20
105
15
6.00
0.80
3.20
7.10
0.70
2.80
15.00
1.10
4.40
120
15
6.70
0.70
2.80
7.80
0.70
2.80
17.00
2.00
8.00
135
15
0.90
0.90
3.60
8.50
0.70
2.80
1.80
1.80
7.20
150
15
1.90
1.00
4.00
9.10
0.60
2.40
3.00
1.20
4.80
165
15
0.90
0.90
3.60
9.80
0.70
2.80
4.30
1.30
5.20
180
15
1.80
0.90
3.60
10.50
0.70
2.80
5.40
1.10
4.40
195
15
2.60
0.80
3.20
11.10
0.60
2.40
6.30
0.90
3.60
210
15
3.30
0.70
2.80
11.80
0.70
2.80
7.30
1.00
4.00
225
15
4.00
0.70
2.80
12.50
0.70
2.80
8.10
0.80
3.20
240
15
4.70
0.70
2.80
13.10
0.60
2.40
8.80
0.70
2.80
2
5
Keterangan:
t = waktu (menit)
∆t = selisih waktu (menit)
F = akumulasi penurunan air (cm)
∆F = penurunan air (cm)
f = laju infiltrasi (cm/jam)
19
Lampiran 7. Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi
genangan awal cara pertama ulangan 2
t
(menit)
Tinggi genangan awal
∆t
(menit)
10 cm
15 cm
20 cm
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
2
2
0.40
0.40
12.00
1.20
1.20
36.00
0.30
0.30
9.00
5
3
0.90
0.50
10.00
2.40
1.20
24.00
0.70
0.40
8.00
10
5
1.60
0.70
8.40
4.30
1.90
22.80
1.30
0.60
7.20
20
10
3.00
1.40
8.40
7.30
3.00
18.00
2.60
1.30
7.80
30
10
4.20
1.20
7.20
9.40
2.10
12.60
3.90
1.30
7.80
45
15
5.80
1.60
6.40
3.70
3.70
14.80
5.50
1.60
6.40
60
15
7.30
1.50
6.00
6.10
2.40
9.60
7.00
1.50
6.00
75
15
2.00
2.00
8.00
9.20
3.10
12.40
8.40
1.40
5.60
90
15
3.80
1.80
7.20
11.50
2.30
9.20
9.70
1.30
5.20
105
15
5.30
1.50
6.00
3.40
3.40
13.60
1.40
1.40
5.60
120
15
6.80
1.50
6.00
6.20
2.80
11.20
2.80
1.40
5.60
135
15
8.10
1.30
5.20
8.70
2.50
10.00
4.10
1.30
5.20
150
15
2.00
2.00
8.00
11.00
2.30
9.20
5.30
1.20
4.80
165
15
3.60
1.60
6.40
3.30
3.30
13.20
6.50
1.20
4.80
180
15
5.10
1.50
6.00
6.20
2.90
11.60
7.60
1.10
4.40
195
15
6.50
1.40
5.60
8.70
2.50
10.00
8.70
1.10
4.40
210
15
1.80
1.80
7.20
10.90
2.20
8.80
1.40
1.40
5.60
225
15
3.40
1.60
6.40
12.90
2.00
8.00
2.70
1.30
5.20
240
15
4.90
1.50
6.00
2.10
2.10
8.40
4.00
1.30
5.20
Keterangan:
t = waktu (menit)
∆t = selisih waktu (menit)
F = akumulasi penurunan air (cm)
∆F = penurunan air (cm)
f = laju infiltrasi (cm/jam)
20
Lampiran 8. Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi
genangan awal cara pertama ulangan 3
t
(menit)
Tinggi genangan awal
∆t
(menit)
10 cm
15 cm
20 cm
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
2
2
0.60
0.60
18.00
0.90
0.90
27.00
0.90
0.90
27.00
5
3
1.30
0.70
14.00
2.00
1.10
22.00
2.10
1.20
24.00
10
5
2.10
0.80
9.60
3.70
1.70
20.40
3.80
1.70
20.40
20
10
3.50
1.40
8.40
6.70
3.00
18.00
6.40
2.60
15.60
30
10
1.30
1.30
7.80
9.20
2.50
15.00
8.50
2.10
12.60
45
15
2.30
2.30
9.20
12.30
3.10
12.40
11.00
2.50
10.00
60
15
4.30
2.00
8.00
3.70
3.70
14.80
13.20
2.20
8.80
75
15
6.10
1.80
7.20
6.60
2.90
11.60
15.00
1.80
7.20
90
15
7.60
1.50
6.00
9.20
2.60
10.40
3.10
3.10
12.40
105
15
9.20
1.60
6.40
11.50
2.30
9.20
5.60
2.50
10.00
120
15
2.40
2.40
9.60
2.90
2.90
11.60
7.70
2.10
8.40
135
15
4.10
1.70
6.80
5.40
2.50
10.00
9.60
1.90
7.60
150
15
6.00
1.90
7.60
7.70
2.30
9.20
11.40
1.80
7.20
165
15
7.40
1.40
5.60
9.80
2.10
8.40
13.00
1.60
6.40
180
15
8.90
1.50
6.00
11.80
2.00
8.00
1
CONSTANT HEAD PADA BEBERAPA VARIASI
KETINGGIAN GENANGAN AIR
AHMAD FADHLI
A14080001
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Studi Metode Infiltrasi
Falling Head dan Constant Head pada Beberapa Variasi Ketinggian Genangan
Air adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2013
Ahmad Fadhli
NIM A14080001
ABSTRAK
AHMAD FADHLI. Studi Metode Infiltrasi Falling Head dan Constant Head pada
Beberapa Variasi Ketinggian Genangan Air. Dibimbing oleh WAHYU
PURWAKUSUMA dan ENNI DWI WAHJUNIE.
Pengukuran laju infiltrasi di lapang menggunakan metode falling head dan
constant head berpeluang mendapatkan nilai kapasitas infiltrasi yang berbeda
karena perbedaan kondisi genangan dan cara penambahan air pada infiltrometer.
Tujuan penelitian ini adalah membandingkan kapasitas infiltrasi hasil pengukuran
di lapang menggunakan metode falling head dan constant head, serta melihat
pengaruh variasi ketinggian genangan air pada infiltrometer terhadap kapasitas
infiltrasi. Pengukuran laju infiltrasi dilakukan di tanah Latosol. Pengukuran laju
infiltrasi menggunakan metode falling head dilakukan dengan dua cara yaitu,
berdasarkan selang waktu yang sudah ditentukan dan berdasarkan penurunan
tinggi genangan air yang sudah ditentukan. Variasi ketinggian genangan air yang
digunakan adalah 10 cm, 15 cm, dan 20 cm. Pengukuran menggunakan metode
falling head dan constant head menunjukkan nilai kapasitas infiltrasi yang
berbeda. Pengukuran menggunakan metode falling head, pada pengukuran cara
pertama menunjukkan nilai kapasitas infiltrasi pada tinggi genangan awal 10 cm,
15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah 5.07 cm/jam, 6.13 cm/jam, dan
4.67 cm/jam. Sedangkan pada cara kedua berturut-turut adalah 17.47 cm/jam,
17.18 cm/jam, dan 20.60 cm/jam. Pengukuran menggunakan metode constant
head menunjukkan nilai kapasitas infiltrasi pada tinggi genangan 10 cm, 15 cm,
dan 20 cm berturut-turut adalah 15.77 cm/jam, 24.17 cm/jam, dan 25.90 cm/jam.
Pengukuran menggunakan metode falling head dengan kedua cara secara umum
tidak menunjukkan kecenderungan peningkatan kapasitas infiltrasi dengan
semakin tinggi genangan awal. Namun pengukuran menggunakan metode
constant head menunjukkan kecenderungan peningkatan kapasitas infiltrasi
dengan semakin tinggi genangan.
Kata kunci: laju infiltrasi, kapasitas infiltrasi, falling head, constant head
ABSTRACT
AHMAD FADHLI. The Study of Infiltration Field Measurement Method of
Falling Head and Constant Head in Various Hydraulic Head. Supervised by
WAHYU PURWAKUSUMA and ENNI DWI WAHJUNIE.
Field measurement of infiltration rate using both of falling head and
constant head method has an opportunity to generate different infiltration capacity
values due to the different of hydraulic head and the way of water being added to
infiltrometer. The purpose of this study was to compare the infiltration capacity
based on falling head and constant head method and to see the effect of various
hydraulic head in the infiltrometer on the infiltration capacity. Infiltration field
measurement was done in Latosol Darmaga, Bogor. Falling head method was
done in two different ways, namely within a certain time interval and within a
certain water drop interval. Hydraulic head used during measurement were 10 cm,
15 cm, and 20 cm. The falling head and constant head method generated different
infiltration capacity values. The falling head method based on time interval
generated different values of infiltration capacity at 10 cm, 15 cm, and 20 cm
hydraulic head of respectively 5.07 cm/hour, 6.13 cm/hour, and 4.67 cm/hour.
The falling head method based on water drop interval at 10 cm, 15 cm, and 20 cm
hydraulic head generated infiltration capacity values of respectively
17.47 cm/hour, 17.18 cm/hour, and 20.60 cm/hour. The constant head method at
10 cm, 15 cm, and 20 cm hydraulic head generated infiltration capacity values of
respectively 15.77 cm/hour, 24.17 cm/hour, and 25.90 cm/hour. Infiltration field
measurement using the falling head method either based on time interval or water
drop interval did not show an increasing trend of infiltration capacity values due
to the increase of hydraulic head. However, the infiltration field measurement
using constant head showed an increasing trend of the infiltration capacity values
due to the increase of hydraulic head.
Key words: infiltration rate, infiltration capacity, falling head, constant head
STUDI METODE INFILTRASI FALLING HEAD DAN
CONSTANT HEAD PADA BEBERAPA VARIASI
KETINGGIAN GENANGAN AIR
AHMAD FADHLI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Penelitian
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
: Studi Metode Infiltrasi Falling Head dan Constant Head
pada Beberapa Variasi Ketinggian Genangan Air
: Ahmad Fadhli
: A14080001
Disetujui oleh
Ir. Wahyu Purwakusuma, MSc
Dosen Pembimbing I
Dr. Ir. Enni Dwi Wahjunie, MSi
Dosen Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. Syaiful Anwar, MSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2012 ini ialah infiltrasi, dengan
judul Studi Metode Infiltrasi Falling Head dan Constant Head pada Beberapa
Variasi Ketinggian Genangan Air.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir. Wahyu Purwakusuma, MSc
dan Ibu Dr. Ir. Enni Dwi Wahjunie, MSi selaku pembimbing, serta
Bapak Dr. Ir. Yayat Hidayat, MSi yang telah banyak memberi saran. Di samping
itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Saefullah yang telah
membantu selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih juga disampaikan
kepada bapak, ibu, seluruh keluarga, serta teman-teman atas segala doa dan kasih
sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2013
Ahmad Fadhli
i
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... vii
PENDAHULUAN ...................................................................................................1
Latar Belakang .....................................................................................................1
Tujuan Penelitian .................................................................................................1
Hipotesis...............................................................................................................2
METODE PENELITIAN .........................................................................................2
Waktu dan Tempat Penelitian ..............................................................................2
Bahan dan Alat .....................................................................................................2
Metode Penelitian.................................................................................................2
HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................................6
Sifat Fisik Tanah ..................................................................................................6
Laju Infiltrasi Metode Falling Head ....................................................................7
Laju Infiltrasi Metode Constant Head ...............................................................10
Perbandingan Pengukuran Laju Infiltrasi Metode Falling Head dengan
Constant Head....................................................................................................11
Model Infiltrasi...................................................................................................13
SIMPULAN DAN SARAN ...................................................................................14
Simpulan ............................................................................................................14
Saran ...................................................................................................................14
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................15
LAMPIRAN ...........................................................................................................16
RIWAYAT HIDUP ................................................................................................34
ii
DAFTAR TABEL
1 Sifat fisik tanah dan metode analisisnya ........................................................... 4
2 Sifat fisik tanah di lokasi penelitian .................................................................. 6
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
Pengukuran infiltrasi menggunakan metode falling head ................................. 3
Pengukuran infiltrasi menggunakan metode constant head.............................. 3
Laju infiltrasi metode falling head cara pertama .............................................. 8
Laju infiltrasi metode falling head cara kedua .................................................. 9
Kapasitas infiltrasi metode falling head cara pertama dan cara kedua ............. 9
Laju infiltrasi metode constant head ............................................................... 10
Kapasitas infiltrasi metode constant head....................................................... 11
Kapasitas infiltrasi metode falling head dan constant head............................ 12
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
Permeabilitas dan indeks stabilitas tanah ........................................................ 16
Bobot isi, bobot jenis partikel, dan porositas .................................................. 16
Kadar air pada pF 0, pF 1, pF 2, pF 2.54, dan pF 4.2 ..................................... 16
Kadar air awal pada titik pengukuran infiltrasi metode falling head .............. 17
Kadar air awal pada titik pengukuran infiltrasi metode constant head ........... 17
Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara pertama ulangan 1 .......................................................................... 18
7 Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara pertama ulangan 2 .......................................................................... 19
8 Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara pertama ulangan 3 .......................................................................... 20
9 Laju infiltrasi rata-rata, StD, dan CV pada berbagai tinggi genangan awal
metode falling head cara pertama................................................................... 21
10 Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara kedua ulangan 1 dan 2 .................................................................... 22
11 Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara kedua ulangan 3 dan 4 .................................................................... 23
12 Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi genangan
awal cara kedua ulangan 5 dan 6 .................................................................... 24
13 Laju infiltrasi rata-rata, StD, dan CV pada berbagai tinggi genangan awal
metode falling head cara kedua ...................................................................... 25
14 Pengukuran infiltrasi metode constant head pada berbagai tinggi
genangan konstan ulangan 1 dan 2 ................................................................. 26
15 Pengukuran infiltrasi metode constant head pada berbagai tinggi
genangan konstan ulangan 3 dan 4 ................................................................. 27
iii
16 Pengukuran infiltrasi metode constant head pada berbagai tinggi
genangan konstan ulangan 5 dan 6 ....................................................................28
17 Laju infiltrasi rata-rata, StD, dan CV pada berbagai tinggi genangan
konstan metode constant head ..........................................................................29
18 Penentuan persamaan infiltrasi terbaik berbagai tinggi genangan metode
falling head cara pertama ..................................................................................30
19 Penentuan persamaan infiltrasi terbaik berbagai tinggi genangan metode
falling head cara kedua......................................................................................32
20 Penentuan persamaan infiltrasi terbaik berbagai tinggi genangan metode
constant head .....................................................................................................33
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Infiltrasi merupakan proses masuknya air ke dalam tanah melalui
permukaan tanah. Banyaknya air per satuan waktu yang masuk melalui
permukaan tanah disebut laju infiltrasi, sedangkan kemampuan tanah untuk
menyerap air melalui infiltrasi pada suatu saat disebut kapasitas infiltrasi (Arsyad
2006). Laju infiltrasi dipengaruhi oleh persediaan air awal (kelembaban awal)
(Asdak 2007). Kapasitas infiltrasi tanah dipengaruhi oleh sifat fisik tanah, yaitu
struktur dan tekstur tanah (Arsyad 2010).
Informasi infiltrasi dapat digunakan sebagai salah satu dasar pertimbangan
dalam perencanaan bidang pertanian yang berhubungan dengan pemanfaatan
sumberdaya lahan dan sumberdaya air. Data infiltrasi dapat memberikan
informasi untuk perencanaan penggunaan lahan, perencanaan irigasi, dan
pemilihan komoditas (Haridjaja, Murtilaksono, dan Rachman1991).
Pengukuran laju infiltrasi di lapang dapat dilakukan menggunakan double
ring infiltrometer dengan metode falling head dan constant head. Pada metode
constant head tinggi genangan air di dalam ring infiltrometer tetap, sedangkan
pada metode falling head tinggi genangan air di dalam ring infiltrometer berubah
atau dibiarkan terjadi penurunan tinggi genangan air. Penambahan air ke dalam
ring infiltrometer pada metode falling head dilakukan secara manual
menggunakan gayung, sedangkan pada metode constant head penambahan air ke
dalam ring infiltrometer menggunakan permeameter. Perbedaan kondisi genangan
maupun cara penambahan air yang dilakukan pada saat pengukuran, memberikan
dampak yang berbeda terhadap sifat fisik permukaan tanah. Hal tersebut dapat
berpengaruh terhadap hasil pengukuran kapasitas infiltrasi.
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode falling head dan constant
head berpeluang mendapatkan nilai kapasitas infiltrasi yang berbeda. Perbedaan
tersebut dapat disebabkan oleh terjadinya pemadatan tanah pada bagian
permukaan akibat penambahan air. Perbedaan tinggi genangan air menyebabkan
perbedaan tekanan air terhadap permukaan tanah. Tekanan air di atas permukaan
tanah berpengaruh terhadap kemudahan air untuk berinfiltrasi. Dengan demikian,
penelitian mengenai perbandingan kapasitas infiltrasi hasil pengukuran
menggunakan metode falling head dan constant head pada beberapa variasi
ketinggian genangan air perlu dilakukan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan membandingkan hasil pengukuran kapasitas
infiltrasi di lapang menggunakan metode falling head dan constant head, serta
melihat pengaruh variasi ketinggian genangan air pada infiltrometer terhadap
kapasitas infiltrasi tanah.
2
Hipotesis
Nilai kapasitas infiltrasi tanah hasil pengukuran menggunakan metode
falling head lebih rendah dibandingkan dengan hasil pengukuran menggunakan
metode constant head. Variasi ketinggian genangan air pada infiltrometer
berpengaruh terhadap kapasitas infiltrasi.
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan April-November 2012 di Kebun Percobaan
Cikabayan IPB, Bogor, Jawa Barat. Analisis sifat fisik tanah dilakukan di
Laboratorium Fisika dan Konservasi Tanah dan Air, Departemen Ilmu Tanah dan
Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah contoh tanah
utuh, contoh tanah agregat utuh, dan contoh tanah terganggu dari tanah Latosol
Cikabayan, air, double ring infiltrometer berdiameter 32 cm dan 16 cm dengan
tinggi 27 cm dan 16 cm, permeameter, stopwatch, ember, gayung, gunting,
penggaris, alat tulis, papan, palu, keramik, ring sampler, kantong plastik, cangkul,
sekop, cutter, dan peralatan laboratorium untuk menetapkan sifat fisik tanah.
Metode Penelitian
Pengukuran Laju Infiltrasi
Pengukuran laju infiltrasi dilakukan dengan metode falling head dan
constant head. Luas lahan yang digunakan untuk pengukuran laju infiltrasi adalah
10 m x 7.5 m. Pada lokasi penelitian dilakukan 45 pengukuran laju infiltrasi yang
terdiri dari 27 menggunakan metode falling head dan 18 menggunakan metode
constant head. Jarak antar titik pengukuran yaitu 10-50 cm. Satu titik pengukuran
hanya digunakan untuk satu nilai infiltrasi. Pengukuran dilakukan sampai laju
infiltrasi konstan (sekitar 3-4 jam).
Pada masing-masing metode pengukuran laju infiltrasi digunakan perlakuan
tinggi genangan air di dalam infiltrometer yang berbeda. Tinggi genangan air
yang digunakan adalah 10 cm, 15 cm, dan 20 cm.
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode falling head dilakukan
dengan dua cara, yaitu pertama berdasarkan pengukuran tinggi penurunan
genangan air setiap selang waktu yang sudah ditentukan dan kedua berdasarkan
waktu yang dibutuhkan untuk setiap penurunan genangan setinggi 18 cm (tinggi
genangan awal 20 cm), 13 cm (tinggi genangan awal 15 cm), dan 8 cm (tinggi
genangan awal 10 cm). Pengukuran cara pertama dilakukan ulangan sebanyak 3
3
kali untuk setiap tinggi genangan. Sedangkan pada cara kedua dilakukan ulangan
sebanyak 6 kali untuk setiap tinggi genangan. Penambahan air dilakukan secara
manual menggunakan gayung.
Gambar 1. Pengukuran infiltrasi menggunakan metode falling head
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode constant head dilakukan
berdasarkan penurunan tinggi air di permeameter yang sudah ditentukan dan
waktu yang dibutuhkan. Pengukuran dengan metode ini dilakukan ulangan
sebanyak 6 kali untuk setiap tinggi genangan. Penambahan air dilakukan
menggunakan permeameter.
Gambar 2. Pengukuran infiltrasi menggunakan metode constant head
Pengambilan Contoh Tanah
Contoh tanah yang diambil adalah contoh tanah utuh, agregat utuh, dan
terganggu. Contoh tanah utuh digunakan untuk menetapkan nilai permeabilitas,
bobot isi, dan kadar air pada beberapa pF (pF 1, pF 2, pF 2.54, dan pF 4.2).
Contoh tanah agregat utuh untuk menetapkan nilai stabilitas agregat. Contoh
tanah terganggu untuk menetapkan nilai kadar air awal.
4
Pengambilan contoh tanah dilakukan di sekitar titik pengukuran laju
infiltrasi. Pengambilan contoh tanah utuh dan terganggu dilakukan pada
kedalaman 0-10 cm. Pengambilan contoh tanah agregat utuh dilakukan pada
kedalaman 0-20 cm. Pengambilan contoh tanah terganggu dilakukan sebelum
pengukuran laju infiltrasi.
Pengukuran Sifat Fisik Tanah
Sifat fisik tanah yang dianalisis adalah sifat fisik yang dapat mempengaruhi
laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi, yaitu kadar air awal, permeabilitas,
kemantapan agregat, bobot isi, dan kadar air pada pF 1, pF 2, pF 2.54, dan pF 4.2
(Tabel 1).
Tabel 1. Sifat fisik tanah dan metode analisisnya
No.
1
2
3
4
5
Parameter sifat fisik
Kadar air awal
Permeabilitas
Kemantapan agregat
Bobot isi
Distribusi ukuran pori
Metode
Gravimetri
Constant head permeameter
Pengayakan kering dan basah
Gravimetri
Pressure plate apparatus
Pengolahan Data
Pengolahan data dilakukan untuk memperoleh nilai laju infiltrasi rata-rata,
koefisien variasi, dan persamaan infiltrasi terbaik. Software yang digunakan untuk
membantu pengolahan data adalah Microsoft Office Excel 2007.
Data hasil pengukuran laju infiltrasi metode constant head adalah data
penurunan tinggi air di permeameter, sehingga dikonversi terlebih dahulu menjadi
tinggi penurunan air pada ring infiltrometer bagian dalam untuk memperoleh nilai
laju infiltrasi. Tinggi penurunan air pada ring infiltrometer bagian dalam
diperoleh melalui persamaan sebagai berikut:
ℎ1 =
[ �2 . ℎ2 − �3 . ℎ2 ) + (�4 . ℎ2 )
�1
keterangan:
ℎ1 = tinggi penurunan air pada ring infiltrometer bagian dalam (cm)
ℎ2 = tinggi penurunan air pada permeameter (cm)
�1 = luas permukaan dalam ring infiltrometer bagian dalam (cm2 )
�2 = luas permukaan dalam tabung permeameter (cm2 )
�3 = luas permukaan luar pipa yang berada di dalam permeameter (cm2 )
�4 = luas permukaan dalam pipa yang berada di luar permeameter (cm2 )
5
Besarnya variasi nilai laju infiltrasi rata-rata dan kadar air awal pada
beberapa ulangan dilihat dari nilai koefisien variasi. Nilai koefisien variasi
diperoleh melalui persamaan sebagai berikut:
CV = (s / x ) 100 %
keterangan:
CV = koefisien variasi (%)
s = standar deviasi
x = nilai rata-rata
Pendugaan nilai kapasitas infiltrasi dilakukan menggunakan persamaan
Horton, Kostiakov, dan Philips. Persamaan yang digunakan untuk menduga
kapasitas infiltrasi adalah persamaan infiltrasi terbaik. Persamaan infiltrasi terbaik
adalah persamaan dengan jumlah kuadrat selisih terkecil antara laju infiltrasi hasil
pengukuran lapang dengan laju infiltrasi berdasarkan persamaan infiltrasi
(Horton, Kostiakov, dan Philips).
Persamaan Horton:
f = fc +(fo – fc)e−��
keterangan:
f = laju infiltrasi (cm/menit)
t = waktu (menit)
fo = laju infiltrasi awal (cm/menit)
fc = laju infiltrasi konstan (cm/menit)
k = konstanta yang menunjukkan penurunan laju infiltrasi
e = bilangan alam 2.71828
Persamaan Kostiakov:
f = ca� � −1
keterangan:
f = laju infiltrasi (cm/menit)
t = waktu (menit)
c = konstanta
a = parameter yang mencerminkan sifat fisik tanah
Persamaan Philips:
f = 0.5Sp� −0.5 + Ap
keterangan:
f = laju infiltrasi (cm/menit)
t = waktu (menit)
Sp = parameter yang menunjukkan sorpsivitas tanah
Ap = parameter yang menunjukkan hantaran hidrolik
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisik Tanah
Laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi dipengaruhi oleh sifat fisik tanah. Sifat
fisik tanah yang dimaksud diantaranya stabilitas agregat, kadar air awal, distribusi
ukuran pori, dan permeabilitas. Agregat yang stabil dapat mempertahankan
kapasitas infiltrasi (Arsyad 2010). Semakin rendah kadar air tanah awal maka
semakin tinggi laju infiltrasi awal (Bhineka 1990). Pori aerasi atau pori drainase
cepat sampai sangat cepat sangat menentukan laju infiltrasi dan permeabilitas
(Idkham 2005). Sifat fisik tanah di lokasi penelitian disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat fisik tanah di lokasi penelitian
Sifat fisik tanah
Bobot isi (gram/cm3 )
Porositas (% v)
Pori drainase sangat cepat (% v)
Pori drainase cepat (% v)
Pori drainase lambat (% v)
Pori air tersedia (% v)
Pori air tidak tersedia (% v)
Indeks stabilitas
Permeabilitas (cm/jam)
Kadar air awal (% b)
Nilai
1.03
61.22
8.66
6.03
3.69
6.31
36.54
351.42
8.21
48.52
Bobot Isi dan Porositas
Bobot isi atau bulk density menunjukkan perbandingan berat tanah kering
dengan volume tanah termasuk volume pori-pori tanah yang dinyatakan dalam
gram/cm3 . Bobot isi tanah di lokasi penelitian adalah 1.03 gram/cm3 . Sedangkan
menurut Winarti (2010), bobot isi tanah Latosol pada penggunaan lahan sawit
lebih kecil dari bobot isi tanah di lokasi penelitian yaitu 0.92 gram/cm3 . Hal itu
diduga karena rendahnya vegetasi penutup pada lahan di lokasi penelitian
dibandingkan dengan penggunaan lahan sawit, sehingga efek pukulan butir hujan
berpengaruh terhadap bobot isi. Bobot isi tanah dipengaruhi oleh struktur, ruang
pori, dan padatan tanah, serta kandungan bahan organik (Soepardi 1983).
Bobot isi tanah menunjukkan kepadatan suatu tanah, semakin tinggi bobot
isi tanah maka tanah akan semakin padat. Menurut Andayani (2009) semakin
tinggi bobot isi tanah maka laju infiltrasi akan semakin kecil.
Porositas adalah persentase ruang pori total. Ruang pori total merupakan
volume dari tanah yang ditempati oleh air dan udara (Foth 1994). Berdasarkan
Tabel 2 nilai porositas tanah di lokasi penelitian adalah 61.22 %. Menurut
Andayani (2009) semakin besar porositas maka laju infiltrasi akan semakin besar.
Distribusi Ukuran Pori
Pori-pori tanah terbagi menjadi pori makro dan pori mikro. Pori makro biasa
disebut sebagai pori drainase, yang terbagi menjadi beberapa kelas yaitu pori
drainase sangat cepat, pori drainase cepat, dan pori drainase lambat. Pori drainase
7
sangat cepat berdiameter lebih dari 300 mikron dan akan kosong pada pF 1. Pori
drainase cepat berdiameter antara 300 sampai 30 mikron dan akan kosong pada
pF 1 sampai pF 2. Pori drainase lambat berdiameter 30 sampai 9 mikron dan akan
kosong pada pF 2 sampai pF 2.54 (Haridjaja 1980).
Berdasarkan Tabel 2 pori drainase sangat cepat, pori dranase cepat, pori
drainase lambat, pori air tersedia, dan pori air tidak tersedia tanah di lokasi
penelitian berturut-turut adalah 8.66 %, 6.03 %, 3.69 %, 6.31%, dan 36.54%. Pori
drainase tersebut tergolong rendah. Jumlah pori drainase dapat mempengaruhi
kemudahan pergerakan air.
Stabilitas Agregat
Berdasarkan Tabel 2 nilai indeks stabilitas tanah di lokasi penelitian adalah
351.42. Nilai tersebut tergolong tinggi, sehingga memungkinkan kapasitas
infiltrasi terpelihara selama infiltrasi berlangsung. Nilai indeks stabilitas
menggambarkan tingkat stabilitas tanah. Semakin tinggi nilai indeks stabilitas
maka tanah akan semakin stabil.
Stabilitas agregat tidak dapat meningkatkan kapasitas infiltrasi, tetapi dapat
mempertahankan kapasitas infiltrasi tanah dengan mempertahakan jumlah poripori di dalam tanah. Tanah dengan stabilitas agregat yang tinggi dapat memelihara
pori-pori tanah dari penyumbatan partikel tanah yang terdispersi.
Permeabilitas
Permeabilitas adalah kecepatan bergeraknya air pada media berpori (tanah)
dalam keadaan jenuh. Berdasarkan Tabel 2 nilai permeabilitas tanah di lokasi
penelitian adalah 8.21 cm/jam. Permeabilitas tersebut tergolong agak cepat
(Uhland dan O’Neal 1951 dalam Haridjaja 1980). Permeabilitas tanah
dipengaruhi oleh porositas total dan distribusi ukuran pori (Hillel 1980). Menurut
Andayani (2009) semakin tinggi nilai permeabilitas maka laju infiltrasi semakin
tinggi.
Kadar Air Awal
Kadar air awal di lokasi penelitian rata-rata 48.52 % b (Tabel 2). Kadar air
awal pada masing-masing titik pengukuran laju infiltrasi tidak begitu bervariasi,
koefisien variasi berkisar dari 2.24 % - 9.54 % (Lampiran 4 dan Lampiran 5).
Semakin kecil nilai koefisien variasi maka variasi data semakin kecil.
Laju Infiltrasi Metode Falling Head
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode falling head prinsipnya
mengukur laju infiltrasi dengan tinggi genangan dibiarkan menurun. Penurunan
tinggi genangan pada saat pengukuran menyebabkan penurunan besarnya tekanan
air terhadap permukaan tanah. Penurunan besarnya tekanan air dapat menurunkan
laju infiltrasi tanah. Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode falling head
dilakukan dengan dua cara.
8
Pengukuran Cara Pertama
Pengukuran cara pertama menunjukkan adanya fluktuasi laju infiltrasi
(Gambar 3). Fluktuasi laju infiltrasi yang terjadi diduga karena pengukuran laju
infiltrasi dilakukan pada ketinggian genangan yang berbeda pada infiltrometer.
Tinggi genangan yang berbeda berdampak pada perbedaan besarnya tekanan air
terhadap permukaan tanah. Fluktuasi laju infiltrasi tersebut cenderung semakin
kecil. Hal itu diduga karena kondisi tanah yang semakin jenuh seiring
bertambahnya waktu. Selain itu, pengukuran dengan cara ini dapat mendeteksi
laju infiltrasi awal karena pengukuran berdasarkan selang waktu yang sudah
ditentukan.
Laju infiltrasi (cm/jam)
70.00
FHTGA20
FHTGA15
52.50
FHTGA10
35.00
17.50
0.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
Waktu (jam)
Keterangan:
FHTGA20 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 20 cm
FHTGA15 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 15 cm
FHTGA10 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 10 cm
Gambar 3. Laju infiltrasi metode falling head cara pertama
Pengukuran Cara Kedua
Gambar 4 tidak menunjukkan adanya fluktuasi laju infiltrasi seperti laju
infiltrasi pada Gambar 3. Selain itu, laju infiltrasi pada Gambar 4 cenderung lebih
tinggi dibandingkan dengan laju infiltrasi pada Gambar 3. Gambar 4 juga
menunjukkan tidak terukurnya laju infiltrasi awal pada tinggi genangan awal
15 cm dan 20 cm. Hal itu diduga karena cara pengukuran laju infiltrasi hanya
berdasarkan waktu yang dibutuhkan untuk meresapkan sejumlah tinggi genangan
air ke dalam tanah.
9
Laju infiltrasi (cm/jam)
70.00
FHTGA20
FHTGA15
52.50
FHTGA10
35.00
17.50
0.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
Waktu (jam)
Keterangan:
FHTGA20 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 20 cm
FHTGA15 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 15 cm
FHTGA10 = Pengukuran menggunakan metode falling head dengan tinggi genangan awal 10 cm
Kapasitas infiltrasi (cm/jam)
Gambar 4. Laju infiltrasi metode falling head cara kedua
30
20
LMFHC1
10
LMFHC2
0
10
15
20
Tinggi genangan awal (cm)
Keterangan:
LMFHC1 = Kapasitas infiltrasi metode falling head cara pertama
LMFHC2 = Kapasitas infiltrasi metode falling head cara kedua
Gambar 5. Kapasitas infiltrasi metode falling head cara pertama dan cara kedua
Gambar 5 menunjukkan bahwa kapasitas infiltrasi pada metode falling head
cara kedua cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan kapasitas infiltrasi pada
metode falling head cara pertama. Hal itu diduga karena pengukuran cara pertama
dilakukan berdasarkan selang waktu yang sudah ditentukan sehingga pengukuran
dilakukan beberapa kali sampai tinggi genangan tersisa kurang lebih 2 cm,
sedangkan pengukuran cara kedua dilakukan berdasarkan penurunan tinggi
genangan yang sudah ditentukan sehingga pengukuran hanya dilakukan sekali
sampai tinggi genangan tersisa 2 cm. Selain itu, kapasitas infiltrasi pada
pengukuran cara kedua berpeluang diperoleh pada saat kondisi tanah sudah jenuh
dan tidak jenuh, sedangkan kapasitas infiltrasi pada pengukuran cara pertama
diperoleh pada saat tanah sudah jenuh. Kapasitas infiltrasi lapang pada
10
pengukuran cara pertama dengan tinggi genangan awal 10 cm, 15 cm, dan 20 cm
berturut-turut adalah 5.07 cm/jam, 6.13 cm/jam, dan 4.67 cm/jam. Sedangkan
pada cara kedua adalah 17.47 cm/jam, 17.18 cm/jam, dan 20.60 cm/jam.
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode falling head dengan dua
cara secara umum tidak menunjukkan kecenderungan peningkatan kapasitas
infiltrasi dengan bertambahnya tinggi genangan air awal (Gambar 5). Hal itu
diduga karena tinggi genangan yang tidak konstan di dalam infiltrometer yang
menyebabkan tekanan air di atas permukaan tanah juga tidak konstan. Penurunan
tinggi genangan air menyebabkan penurunan besarnya tekanan air. Tekanan air
dapat mempengaruhi kemudahan air untuk meresap kedalam tanah. Semakin
besar tekanan air maka semakin besar dorongan air untuk meresap ke dalam
tanah.
Laju Infiltrasi Metode Constant Head
Pengukuran laju infiltrasi menggunakan metode constant head merupakan
pengukuran laju infiltrasi dengan tinggi genangan air di dalam infiltrometer
dipertahankan atau tinggi genangan air konstan. Tinggi genangan yang konstan
menyebabkan besarnya tekanan air di dalam infiltrometer konstan.
Gambar 6 menunjukkan kecenderungan semakin tinggi genangan konstan
maka laju infiltrasi semakin tinggi. Hal itu diduga karena pengaruh tekanan air di
atas permukaan tanah. Semakin tinggi genangan konstan maka semakin besar
tekanan air, sehingga air akan mudah meresap ke dalam tanah.
Laju infiltrasi (cm/jam)
70.00
CHTGK20
CHTGK15
52.50
CHTGK10
35.00
17.50
0.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
Waktu (jam)
Keterangan:
CHTGK20 = Pengukuran menggunakan metode constant head dengan tinggi genangan konstan 20 cm
CHTGK15 = Pengukuran menggunakan metode constant head dengan tinggi genangan konstan 15 cm
CHTGK10 = Pengukuran menggunakan metode constant head dengan tinggi genangan konstan 10 cm
Gambar 6. Laju infiltrasi metode constant head
Kapasitas infiltrasi (cm/jam)
11
30
20
10
LMCH
0
10
15
20
Tinggi genangan konstan (cm)
Keterangan:
LMCH = Kapasitas infiltrasi metode constant head
Gambar 7. Kapasitas infiltrasi metode constant head
Kapasitas infiltrasi lapang pada tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm
berturut-turut adalah 15.77 cm/jam, 24.17 cm/jam, dan 25.90 cm/jam. Variasi
ketinggian genangan yang digunakan saat pengukuran menunjukkan
kecenderungan peningkatan kapasitas infiltrasi dengan bertambahnya tinggi
genangan (Gambar 7). Hal itu diduga karena tinggi genangan yang konstan.
Semakin tinggi genangan konstan menyebabkan semakin besar tekanan air di atas
permukaan tanah.
Perbandingan Pengukuran Laju Infiltrasi Metode Falling Head
dengan Constant Head
Pengukuran laju infiltrasi dengan metode falling head dan constant head
pada beberapa ulangan diperoleh nilai laju infiltrasi yang bervariasi. Besarnya
variasi tersebut dapat dilihat dari nilai koefisien variasi (Lampiran 9, Lampiran
13, dan Lampiran 17). Hal itu diduga karena ada variasi yang relatif kecil dari
permeabilitas, stabilitas agregat, bobot isi, dan kadar air awal. Menurut Abdullah
(1988) variasi laju infiltrasi hasil pengukuran dari beberapa ulangan disebabkan
oleh sifat tanah itu sendiri, yang berubah kesegala arah.
Gambar 8 menunjukkan nilai kapasitas infiltrasi yang berbeda pada metode
falling head dan constant head pada ketinggian genangan 10 cm, 15 cm, dan
20 cm. Hal itu diduga karena perbedaan kondisi genangan air dan cara
penambahan air pada infiltrometer.
Kapasitas infiltrasi (cm/jam)
12
30
20
LMFH
10
LMCH
0
10
15
20
Tinggi genangan air (cm)
Keterangan:
LMFH = Kapasitas infiltrasi metode falling head
LMCH = Kapasitas infiltrasi metode constant head
Gambar 8. Kapasitas infiltrasi metode falling head dan constant head
Perbedaan kondisi genangan air berdampak pada perbedaan besarnya
tekanan air. Tinggi genangan air yang tidak konstan pada pengukuran infiltrasi
menggunakan metode falling head menyebabkan besarnya tekanan air juga tidak
konstan, sedangkan tinggi genangan air yang konstan pada pengukuran infiltrasi
menggunakan metode constant head menyebabkan besarnya tekanan air juga
konstan. Tekanan air di atas permukaan tanah dapat mempengaruhi kemudahan
air untuk berinfiltrasi. Semakin besar tekanan air maka air akan semakin mudah
untuk berinfiltrasi.
Perbedaan cara penambahan air berdampak pada perbedaan peluang
terjadinya dispersi partikel tanah pada bagian permukaan. Penambahan air pada
pengukuran infiltrasi menggunakan metode falling head dilakukan secara manual
menggunakan gayung, sedangkan penambahan air pada pengukuran infiltrasi
menggunakan metode constant head dilakukan secara otomatis menggunakan
permeameter. Hal itu menyebabkan peluang dispersi pada pengukuran infiltrasi
menggunakan metode falling head lebih besar dibandingkan dengan pengukuran
infiltrasi menggunakan metode constant head. Partikel tanah yang terdispersi pada
bagian permukaan di dalam ring infiltrometer menyebabkan penurunan kapasitas
infiltrasi.
Penambahan air menggunakan permeameter harus secara perlahan agar
tinggi muka air pada infiltrometer tidak melebihi tinggi muka air pada
permeameter. Penurunan air pada permeameter tidak terjadi jika tinggi muka air
pada infiltrometer melebihi tinggi muka air pada permeameter, yang berdampak
pada tidak terukurnya laju infiltrasi.
Nilai kapasitas infiltrasi yang diperoleh dari pengukuran menggunakan
double ring infiltrometer bukan nilai yang sebenarnya melainkan nilai pendekatan
(Sosrodarsono dan Takeda 2006). Menurut Abdullah (1988) nilai kapasitas
infiltrasi yang relatif tinggi yang didapat dari pengukuran dengan double ring
infiltrometer, kemungkinan disebabkan oleh beberapa faktor. Pertama, tidak
adanya pengaruh gaya pukul oleh butir-butir hujan, sehingga pemadatan
13
permukaan tanah kecil sekali. Kedua, tingginya permukaan air yang diberikan
dalam silinder. Permukaan air yang tinggi dalam silinder mengakibatkan tekanan
air terhadap permukaan tanah lebih besar, sehingga kapasitas infiltrasi lebih
tinggi. Ketiga, kedalaman pemasangan silinder ke dalam tanah belum memadai
untuk mencegah terjadinya aliran air ke arah lateral. Keempat, sering
terbentuknya suatu bidang vertikal antara dinding ring dengan tanah. Bidang
tersebut dapat memperbesar kapasitas infiltrasi hasil pengukuran. Dengan
demikian, data hasil pengukuran laju infiltrasi menggunakan double ring
infiltrometer kurang akurat jika digunakan untuk memprediksi banyaknya
limpasan air dalam skala DAS. Akan tetapi, data laju infiltrasi dan kapasitas
infiltrasi hasil pengukuran menggunakan double ring infiltrometer dapat
digunakan untuk membandingkan laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi pada
perbedaan penggunaan lahan, jenis tanah, dan kemiringan lereng.
Infiltrasi yang terjadi pada pengukuran infiltrasi dengan cara penggenangan,
pada prinsipnya mirip infiltrasi yang terjadi ketika hujan dengan intensitas
melebihi kapasitas infiltrasi tanah. Genangan dapat bertambah tinggi jika hujan
berlangsung dengan intensitas yang melebihi kapasitas infiltrasi tanah. Pada
kondisi yang sebenarnya di lapangan, intensitas hujan bisa bertambah dan
berkurang secara bergantian, pada suatu saat bisa melebihi kapasitas infiltrasi dan
pada saat yang lain bisa kurang dari kapasitas infiltrasi (Hillel 1980).
Pengukuran dengan metode falling head dapat menggambarkan infiltrasi
yang terjadi ketika hujan, karena tinggi genangan yang tidak konstan pada saat
pengukuran. Intensitas hujan yang berubah-ubah selama terjadinya hujan
menyebabkan adanya variasi tinggi genangan air.
Pengukuran infiltrasi dengan cara penggenangan seperti pada double ring
infiltrometer hanya dapat dilakukan pada lahan-lahan relatif datar. Untuk lahan
berlereng pengukuran infiltrasi dapat dilakukan dengan simulasi curah hujan.
Nilai kapasitas infiltrasi pada pengukuran dengan simulasi curah hujan dihitung
berdasarkan banyaknya aliran permukaan dan laju pemberian air.
Model Infiltrasi
Model infiltrasi digunakan untuk menduga nilai kapasitas infiltrasi di
lapangan dalam penelitian ini. Model infiltrasi ditentukan dengan menggunakan
persamaan infiltrasi terbaik. Penentuan persamaan infiltrasi terbaik dilakukan
berdasarkan jumlah kuadrat selisih terkecil (Lampiran 18, Lampiran 19, dan
Lampiran 20). Persamaan infiltrasi dengan jumlah kuadrat selisih terkecil berarti
memiliki nilai laju infiltrasi paling mendekati dengan pengukuran lapang.
Model infiltrasi untuk pengukuran infiltrasi metode falling head cara
pertama dengan tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah
persamaan Kostiakov (f = 0.18� −0.14 ), persamaan Kostiakov (f = 0.39� −0.23 ), dan
persamaan Horton (f = 0.08 + 0.20e−0.02� ).
Model infiltrasi untuk pengukuran infiltrasi metode falling head cara kedua
dengan tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah persamaan
Horton (f = 0.29 + 0.74e−0.03� ), persamaan Horton (f = 0.29 + 0.76e−0.02� ), dan
persamaan Horton (f = 0.34 + 0.81e−0.02� ).
14
Model infiltrasi untuk pengukuran infiltrasi metode constant head dengan
tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah persamaan Horton
(f = 0.26 + 0.62e−0.02� ), persamaan Horton (f = 0.40 + 0.77e−0.02� ), dan
persamaan Horton (f = 0.43 + 0.97e−0.02� ).
Kapasitas infiltrasi metode falling head pada pengukuran cara pertama
berdasarkan model infiltrasi dengan tinggi genangan awal 10 cm, 15 cm, dan
20 cm berturut-turut adalah 4.8 cm/jam, 6 cm/jam, dan 4.8 cm/jam. Sedangkan
pada cara kedua adalah 17.4 cm/jam, 17.4 cm/jam, dan 20.4 cm/jam.
Kapasitas infiltrasi metode constant head berdasarkan model infiltrasi pada
tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah 15.6 cm/jam,
24 cm/jam, dan 25.8 cm/jam.
Nilai kapasitas infiltrasi berdasarkan model infiltrasi tidak jauh berbeda
dengan nilai kapasitas infiltrasi hasil pengukuran di lapang. Dengan demikian,
model infiltrasi tersebut dapat digunakan untuk menduga nilai kapasitas infiltrasi
pada tanah dengan sifat fisik seperti tanah pada lokasi penelitian.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kapasitas infiltrasi pada metode falling head dan constant head
menunjukkan nilai yang berbeda.
Variasi tinggi genangan awal yang digunakan pada pengukuran infiltrasi
menggunakan metode falling head dengan dua cara secara umum tidak
menunjukkan kecenderungan peningkatan kapasitas infiltrasi dengan semakin
tinggi genangan awal. Pengukuran cara pertama menunjukkan nilai kapasitas
infiltrasi pada genangan awal 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut adalah
5.07 cm/jam, 6.13 cm/jam, dan 4.67 cm/jam. Sedangkan pada cara kedua adalah
17.47 cm/jam, 17.18 cm/jam, dan 20.60 cm/jam.
Variasi tinggi genangan pada metode constant head menunjukkan
kecenderungan peningkatan kapasitas infiltrasi dengan semakin tinggi genangan.
Kapasitas infiltrasi pada tinggi genangan 10 cm, 15 cm, dan 20 cm berturut-turut
adalah 15.77 cm/jam, 24.17 cm/jam, dan 25.90 cm/jam.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan tinggi genangan, diameter ring
infiltrometer, dan jenis tanah yang berbeda.
Pengukuran laju infiltrasi pada lahan yang relatif miring sebaiknya
dilakukan dengan simulasi curah hujan.
15
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah R. 1988. Perilaku Infiltrasi di Sub-DAS Genteng [tesis]. Bogor (ID):
Institut Pertanian Bogor.
Andayani WS. 2009. Laju Infiltrasi Tanah pada Tegakan Jati (Tectona grandis
Linn F) di BKPH Subah KPH Kendal Unit Jawa Tengah [skripsi]. Bogor
(ID): Institut Pertanian Bogor.
Arsyad S. 2010. Konservasi Tanah dan Air. Bogor (ID): IPB Press.
Arsyad S. 2006. Konservasi Tanah dan Air. Bogor (ID): IPB Press.
Asdak C. 2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta
(ID): Gadjah Mada University Press.
Bhineka M. 1990. Karakteristik Infiltrasi di Sub DAS Cibogo, DAS Ciliwung
Hulu [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Foth HD. 1994. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Ed ke-6. Terjemahan. S. Adi
Soemarto. Jakarta (ID): Erlangga.
Haridjaja O, Murtilaksono K, Rachman LM. 1991. Hidrologi Pertanian. Bogor
(ID): Jurusan Tanah, Faperta IPB.
Haridjaja O. 1980. Pengantar Fisika Tanah. Bogor (ID): Jurusan Tanah, IPB.
Hillel D. 1980. Pengantar Fisika Tanah. Terjemahan Susanto HR, et al.
Palembang (ID): Universitas Sriwijaya.
Idkham M. 2005. Analisis Debit dan Pola Penyebaran Aliran Air (Seepage) Serta
Pengaruhnya Terhadap Stabilitas pada Model Tanggul dengan Bahan
Tanah Latosol Dramaga, Bogor [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian
Bogor.
Soepardi G. 1983. Sifat dan Ciri Tanah. Bogor (ID): IPB Press.
Sosrodarsono, Takeda. 2006. Hidrologi untuk Pengairan. Jakarta (ID):
Pradnya Paramita.
Winarti E. 2012. Karakteristik Fisik Tanah dan Dinamika Kadar Air Tanah pada
Berbagai Penggunaan Lahan (Studi Kasus: Kebun Percobaan Cikabayan)
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
16
Lampiran 1. Permeabilitas dan indeks stabilitas tanah
Ulangan
Permeabilitas
(cm/jam)
Kelas
permeabilitas
Indeks stabilitas tanah
1
2
8.23
6.33
Agak cepat
Agak cepat
370.40
344.80
3
4
7.30
10.99
Agak cepat
Agak cepat
344.80
384.60
5
Rata-rata
312.50
351.42
8.21
Lampiran 2. Bobot isi, bobot jenis partikel, dan porositas
Ulangan
Berat
tanah
(gram)
Volume
ring
(cm3 )
Kadar air
(% b)
Bobot Isi
(gram/cm3 )
Bobot jenis
partikel
(gram/cm3 )
Porositas
(%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Rata-rata
142.89
143.02
140.03
136.98
137.82
132.13
135.43
149.48
142.25
142.80
141.82
144.90
94.24
94.24
94.24
90.43
94.24
94.24
90.43
94.24
94.24
94.24
94.24
94.24
44.93
41.03
47.67
44.84
47.75
49.12
49.29
48.65
46.62
45.36
44.32
47.49
1.05
1.08
1.01
1.05
0.99
0.94
1.00
1.07
1.03
1.04
1.04
1.04
1.03
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
2.65
60.52
59.39
62.03
60.54
62.65
64.52
62.14
59.74
61.15
60.66
60.65
60.66
61.22
Lampiran 3. Kadar air pada pF 0, pF 1, pF 2, pF 2.54, dan pF 4.2
pF
0
1
2
2.54
4.2
Kadar air (% v)
61.22
52.57
46.54
42.85
36.54
17
Lampiran 4. Kadar air awal pada titik pengukuran infiltrasi metode falling head
Tinggi
genangan
(cm)
Ulangan
1
Ulangan
2
10
15
20
47.07
47.28
45.04
38.66
43.27
45.07
Kadar air awal (% b)
Ulangan Ulangan Ulangan
3
4
5
48.16
45.77
47.64
49.34
48.08
46.63
48.59
44.15
45.47
Ulangan
6
43.37
45.18
45.60
Rata-rata
kadar air
awal
(% b)
45.86
45.62
45.91
Standar
deviasi
Koefisien
variasi
(%)
4.11
1.83
1.03
8.96
4.00
2.24
Lampiran 5. Kadar air awal pada titik pengukuran infiltrasi metode constant head
Tinggi
genangan
(cm)
Kadar air awal (% b)
Standar
deviasi
Koefisien
variasi(%)
43.79
Rata-rata
kadar air
awal
(% b)
50.85
4.31
8.47
50.27
46.27
51.54
3.26
6.32
53.43
48.56
51.31
4.90
9.54
Ulangan
1
Ulangan
2
Ulangan
3
Ulangan
4
Ulangan
5
Ulangan
6
10
50.82
49.89
56.35
54.17
50.07
15
50.20
54.79
54.41
53.30
20
43.42
50.68
54.69
57.11
18
Lampiran 6. Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi
genangan awal cara pertama ulangan 1
t
(menit)
Tinggi genangan awal
∆t
(menit)
10 cm
15 cm
20 cm
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
2
3
0.10
0.40
0.10
0.30
3.00
6.00
0.40
0.70
0.40
0.30
12.00
6.00
0.80
1.80
0.80
1.00
24.00
20.00
10
5
0.80
0.40
4.80
1.30
0.60
7.20
3.40
1.60
19.20
20
10
1.50
0.70
4.20
2.20
0.90
5.40
5.90
2.50
15.00
30
10
2.10
0.60
3.60
3.00
0.80
4.80
7.30
1.40
8.40
45
15
2.90
0.80
3.20
4.00
1.00
4.00
9.40
2.10
8.40
60
15
3.70
0.80
3.20
4.90
0.90
3.60
11.10
1.70
6.80
75
15
4.50
0.80
3.20
5.70
0.80
3.20
12.60
1.50
6.00
90
15
5.20
0.70
2.80
6.40
0.70
2.80
13.90
1.30
5.20
105
15
6.00
0.80
3.20
7.10
0.70
2.80
15.00
1.10
4.40
120
15
6.70
0.70
2.80
7.80
0.70
2.80
17.00
2.00
8.00
135
15
0.90
0.90
3.60
8.50
0.70
2.80
1.80
1.80
7.20
150
15
1.90
1.00
4.00
9.10
0.60
2.40
3.00
1.20
4.80
165
15
0.90
0.90
3.60
9.80
0.70
2.80
4.30
1.30
5.20
180
15
1.80
0.90
3.60
10.50
0.70
2.80
5.40
1.10
4.40
195
15
2.60
0.80
3.20
11.10
0.60
2.40
6.30
0.90
3.60
210
15
3.30
0.70
2.80
11.80
0.70
2.80
7.30
1.00
4.00
225
15
4.00
0.70
2.80
12.50
0.70
2.80
8.10
0.80
3.20
240
15
4.70
0.70
2.80
13.10
0.60
2.40
8.80
0.70
2.80
2
5
Keterangan:
t = waktu (menit)
∆t = selisih waktu (menit)
F = akumulasi penurunan air (cm)
∆F = penurunan air (cm)
f = laju infiltrasi (cm/jam)
19
Lampiran 7. Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi
genangan awal cara pertama ulangan 2
t
(menit)
Tinggi genangan awal
∆t
(menit)
10 cm
15 cm
20 cm
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
2
2
0.40
0.40
12.00
1.20
1.20
36.00
0.30
0.30
9.00
5
3
0.90
0.50
10.00
2.40
1.20
24.00
0.70
0.40
8.00
10
5
1.60
0.70
8.40
4.30
1.90
22.80
1.30
0.60
7.20
20
10
3.00
1.40
8.40
7.30
3.00
18.00
2.60
1.30
7.80
30
10
4.20
1.20
7.20
9.40
2.10
12.60
3.90
1.30
7.80
45
15
5.80
1.60
6.40
3.70
3.70
14.80
5.50
1.60
6.40
60
15
7.30
1.50
6.00
6.10
2.40
9.60
7.00
1.50
6.00
75
15
2.00
2.00
8.00
9.20
3.10
12.40
8.40
1.40
5.60
90
15
3.80
1.80
7.20
11.50
2.30
9.20
9.70
1.30
5.20
105
15
5.30
1.50
6.00
3.40
3.40
13.60
1.40
1.40
5.60
120
15
6.80
1.50
6.00
6.20
2.80
11.20
2.80
1.40
5.60
135
15
8.10
1.30
5.20
8.70
2.50
10.00
4.10
1.30
5.20
150
15
2.00
2.00
8.00
11.00
2.30
9.20
5.30
1.20
4.80
165
15
3.60
1.60
6.40
3.30
3.30
13.20
6.50
1.20
4.80
180
15
5.10
1.50
6.00
6.20
2.90
11.60
7.60
1.10
4.40
195
15
6.50
1.40
5.60
8.70
2.50
10.00
8.70
1.10
4.40
210
15
1.80
1.80
7.20
10.90
2.20
8.80
1.40
1.40
5.60
225
15
3.40
1.60
6.40
12.90
2.00
8.00
2.70
1.30
5.20
240
15
4.90
1.50
6.00
2.10
2.10
8.40
4.00
1.30
5.20
Keterangan:
t = waktu (menit)
∆t = selisih waktu (menit)
F = akumulasi penurunan air (cm)
∆F = penurunan air (cm)
f = laju infiltrasi (cm/jam)
20
Lampiran 8. Pengukuran infiltrasi metode falling head pada berbagai tinggi
genangan awal cara pertama ulangan 3
t
(menit)
Tinggi genangan awal
∆t
(menit)
10 cm
15 cm
20 cm
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
F (cm)
∆F (cm)
f (cm/jam)
2
2
0.60
0.60
18.00
0.90
0.90
27.00
0.90
0.90
27.00
5
3
1.30
0.70
14.00
2.00
1.10
22.00
2.10
1.20
24.00
10
5
2.10
0.80
9.60
3.70
1.70
20.40
3.80
1.70
20.40
20
10
3.50
1.40
8.40
6.70
3.00
18.00
6.40
2.60
15.60
30
10
1.30
1.30
7.80
9.20
2.50
15.00
8.50
2.10
12.60
45
15
2.30
2.30
9.20
12.30
3.10
12.40
11.00
2.50
10.00
60
15
4.30
2.00
8.00
3.70
3.70
14.80
13.20
2.20
8.80
75
15
6.10
1.80
7.20
6.60
2.90
11.60
15.00
1.80
7.20
90
15
7.60
1.50
6.00
9.20
2.60
10.40
3.10
3.10
12.40
105
15
9.20
1.60
6.40
11.50
2.30
9.20
5.60
2.50
10.00
120
15
2.40
2.40
9.60
2.90
2.90
11.60
7.70
2.10
8.40
135
15
4.10
1.70
6.80
5.40
2.50
10.00
9.60
1.90
7.60
150
15
6.00
1.90
7.60
7.70
2.30
9.20
11.40
1.80
7.20
165
15
7.40
1.40
5.60
9.80
2.10
8.40
13.00
1.60
6.40
180
15
8.90
1.50
6.00
11.80
2.00
8.00
1