Evaluasi Persamaan Infiltrasi Kostiakov dan Philip secara Empirik untuk Tanah Regosol Coklat Kekelabuan

"-.

r

/

EV ALUASI PERSAMAAN INFIL TRASI KOSTIAKOV DAN PHILIP
SECARA E1VIPIRIK UNTUK
T ANAH REGOSOL COKLAT KEKELABUAN

'.

Oleh
M.RIZA JANUAR
F 27.1068

JURUSANTEKNIK PERTANIAN
FAKUL TAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
1998

FAKULTASTEKNOLOGIPERTANIAN
INSTITUT PERT ANI AN BOGOR

EVALUASI PERSAMAAN INFILTRASI KOSTlAKOV DAN PHILIP
SECARA EMPIRlK UNTUK
TANAH REGOSOL COKLAT KEKELABUAN

SKRlPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada
Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor

M. RIZAJANUAR
F27.1068

JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
1998

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANTAN BOGOR

EV ALUASI PERSAMAAN INFILTRASI KOSTIAKOV DAN PHILIP
SECARA EMPIRIK UNTUK
T ANAH REGOSOL COKLAT KEKELABUAN

SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada
Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor

M. RIZA JANUAR
F 27.1068

Tanggal Lulus : 29 Agustus 1998
Disetujui :
September 1998

Bogor,
ｾ＠

"

\

" . :'-

Ｍｾ＠

• '.

ＧＮＭｾＺ＠

Of. ITAsep SapeL MS
Pembimbing II

...
i

'._/

/

Of. If. Nora H Pandjaitan, DEA
Pembimbing I

M. Riza Januar. F 27.1068. Evaluasi Persamaan lnfiltrasi Kostiakov Dan Philip
Secara Empirik Untuk Tanah Regosol Coklat Kekelabuan. Pembimbing: Dr. Ir
Nora H.Pandjaitan, DEA dan Dr. Ir. Asep Sapei, MS.

RINGKASAN
Infiltrasi penting diketahui karena dapat digunakan untuk memprediksi besarnya
air hujan yang berpotensi mempengaruhi besarnya limpasan permukaan, banjir, erosi,

ketersediaan air untuk tanaman. air tanah dan ketersediaall aliran sungai selama
musim kemarau. Namun, karena persamaan kapasitas infiltrasi yang ada sekarang ini
hanya berlaku pada suatu waktu dan kondisi tanah tertentu yang dilakukan pada
waktu pengukuran, maka perlu dilakukan pengumpulan data dari berbagai kondisi
tanah. Dari berbagai data tersebut kemudian ditentukan suatu persamaan infiltrasi
yang berlaku secara umum

Dalam penulisan ini, persamaan infiltrasi yang dipakai

adalah Persamaan infiltrasi Kostiakov dan Philip.
Penelitian ini bertujuan mengevaluasi konstanta-konstanta persamaan infiltrasi
Kostiakov dan Philip terhadap kadar air tanah awal. Pengukllran infiltrasi tersebut
dilakukan pada lahan bervegetasi dan lahan yang tidak bervegetasi (Iahan terbuka).
Perhitllngan kapasitas infiltrasi dilakllkan dengan mengukur intiltrasi kumulatif
Pada perhitungan infiltrasi dengan persamaan Kostiakov, persamaan infiltrasi tersebut
dilogaritmakan dan diplotkan pada kertas grafik guna memperoleh persamaan regresi
linier. Besarnya konstanta Kostiakov dapat dihitung dari regresi linier tersebut. Pada
perhitungan infiltrasi Philip, digunakall data dari dua interval waktu dan dua nilai
infiltrasi kumulatif pada interval tersebut. Kedua persamaan yang diperoleh pad a
interval tersebut kemudian digabullg ulltuk mengevaluasi konstantanya ｳ･ｨｩｾｧ｡＠

11

akhirnya diperoleh persamaan infiltrasinya
konstanta

Kemudian hasil perhitungan konstanta-

persamaan Kostiakov dan Philip tersebut dievaluasi terhadap berbagai

kadar air tanah awal dan porositas tanah.
Dari hasil analisa terhadap hubungan konstanta (yaitu konstanta K dan n pada
persamaan Kostiakov, dan konstanta C dan D pada persamaan Philip 1 dengan kadar
air tanah awal, maka

hubungan erat terdapat dengan (al konstanta K pada lahan

bervegetasi dan pada lahan terbuka di kedalaman rata-rata;

(b 1 konstanta D pada

lahan bervegetasi di kedalaman rata-rata, dan pada lahan terbuka di kedalaman
0-10 em.

Di antara semua hubungan

tersebut, hubungan yang paling erat antara

konstanta dengan kadar air tanah awal ditunjukkan oleh persamaan konstanta K
dengan kadar air tanah awal pad a kedalaman rata-rata di lahan bervegetasi

KATA PEl'IGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWTyang telah melimpahkan
Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi berjudul
"EVALUASI PERSAMAAN INFILTRASI KOSTIAKOV DAN PHILIP SECARA
EMPIRIK UNTUK TANAH REGOSOL COKLAT KEKELABUAN" ini dengan
baik.
Penulis mengucapkan terima kasih yang tiada terhingga kepada
1. Dr. Ir. Nora Herdiana Pandjaitan, DEA selaku Dosen Pembimbing Akademik

utama yang telah memberikan perhatian dai1 bimbingan

1. Dr. Ir. Asep Sapei, MS selaku pel11bil11bing kedua yang juga telah l11emberikan
pengarahan dalam penulisan ini
3. Ir. AriefSabdo Yuwono, MSc atas kesediaannya untuk menjadi penguji
4. Dr. Ir. H. M. Azron Dhalhar, MSAE at as kesediaannya memberikan konsultasi
dan saran pada awal penelitian ini
5. Bapak M. Ali Nuriwan yang telah tUrtlt membantu peralatan lapang
6. Bapak, ibu, kakak, serta adik penulis yang telah memberikan dukungan moral yang
tiada nilainya
7. Rekan Ir. Setia Daryat beserta keluarga, dan rekan-rekan lain yang tidak dapat
disebutkan satu per satu yang turut memberi motivasi.
Penulisan ini mertlpakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Teknologi Pertanian pada Program Studi Teknik Pertanian, Jurusan Teknik Pertanian,
Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Diharapkan tulisan ini dapat
bermanfaat.

Bogor,

Agustus 1998

Penulis

DAFTAR lSI
RINGKASAN.
KATAPENGANTAR ....

III

DAFTAR lSI.

IV

DAFT AR T ABEL.
DAFT AR GAMBAR ..
DAFT AR LAMPIRAN
I.

V

VI

VII

PENDAHULUAN ..
A
B.

Latar Belakang .
Tujuan ..

II. TtNJAUAN PUSTAKA .....
A
B.
C
D.
E.

Inftltrasi .

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Infiltrasi ... .
Porositas Tanah......
............ .
Persamaan Inft ltrasi
Pengukuran Inftltrasi ........ .

III METODOLOGI.

A
B.
C

Tempat dan Waktu .
Bahan dan Alat
Metode Penelitian ................ .

IV. HASIL DAl"< PEMBAHASAN ....
A
Kalibrasi Alat Ukur Kelembaban Tanah (Gypsum Block) .
B.
Analisis Sifat Fisik Tanah....
C
Pengukuran Inftltrasi
D.
Pengepasan (Filling) Persamaan Infiltrasi..
E.
Hubungan Antara Nilai Konstanta Dari Persamaan Infiltrasi Kostiakov
dan Philip Dengan Faktor Kadar Air Tanah Awal (8) . .

V KESIMPULAN DAN SARAN
A
Kesimpulan . ............ ........ .
B.
Saran.
................................ .

2
2
3
3
3
8
10

13
15

15
15
17

23
25
28
30
36

44
44
45

DAFT AR PUST AKA ..... .

46

LAMPIRAN ..

47

DAFT AR T ABEL

Tabel I

Kalibrasi gypsum block pada lahan bervegetasi.... .

23

Tabel 2.

Kalibrasi gypsum block pada lahan terbuka .

24

Tabel3.

Hasil anal isis tekstur tanah dalam 3 fraksi .....

25

Tabel4.

Hasil anal isis porositas total tanah

26

Tabel5.

Hasil analisis porositas drainase tanah .

28

Tabel6.

Hasil perhitungan konstanta K dan n pad a persamaan infiltrasi
Kostiakov untuk lahan bervegetasi ............ .

31

Tabel7.

Hasil perhitungan konstanta K dan n pada persamaan infiltrasi
Kostiakov untuk lahan terbuka. . . . . . ...... .

32

Tabel 8.

Hasil perhitungan konstanta C dan D pada persamaan infiltrasi
Philip untuk lahan bervegetasi

34

Hasil perhitungan konstanta C dan D pada persamaan infiltrasi
Philip untllk lahan terbuka ...

35

Hubungan antara konstanta K dengan kadar air tanah
awal .

36

Hubllngan antara konstanta n dengan kadar air tanah
...............
.. ...
.........
awal ..

38

Tabel9.

Tabel 10.

Tabel II.

'

"

Tabel 12.

Tabel13.

Hubungan
awal..

antara

Hubungan
awal..

antara

konstanta

C

dengan

kadar

aIr

tanah
40

.............

konstanta

D

dengan

kadar

aIr

tanah
42

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.

Peta lokasi penelitian dan jenis tanah ..

Gambar 2.

Alat double ring infiltrometer (a) pemasangan di
dan (b) penampang melintang pemasanganya ...

16

lahan terbuka,
18

Gambar 3.

Kalibrasi alat gipsum dengan sampel tanah .....

19

Gambar 4.

Kurva hasil kalibrasi hubungan antara skala dengan kadar air tanah
awal (% berat) pada lahan bervegetasi .

23

Kurva hasil kalibrasi hubungan antara skala dengan kadar air tanah
awal (% berat) pad a lahan terbuka

24

Kurva hubungan antara konstanta K dan rata-rata kadar air tanah
... . . . . . . . . . .
awal

37

Kurva hubungan antara konstanta n dan rata-rata kadar air tanah
awal
... .......

39

Gambar 8.

Kurva hubungan konstanta C dan rata-rata kadar air tanah awal .

41

Gambar 9.

Kurva hubungan konstanta D dan rata-rata kadar air tanah awal .

43

Gambar 5.

Gambar 6

Gambar 7.

DAITAR LAl\IPIRAN

Lampiran I.

Regresi hasil kalibrasi gypsllm block.

48

Lampiran :2

Hasil pengukuran infiltrasi pada lahan bervegetasi

49

Lampiran 3.

Hasil pengukuran infiltrasi pada lahan terbuka

51

Lampiran 4.

Contoh grafik hubungan Log t dan Log F pada persamaan
infiltrasi Kostiakov ......

53

Contoh grafik hubungan an tara waktu dan infiltrasi kumulatif
dengan menggunakan persamaan yang dihasilkan dari kombinasi
titik t[=5 menit dan t2=180 menit ..

54

Lamp,iran 6.

Hasil penelitian Pamuji {I 994) .

55

Lampiran 7.

Hasil penelitian Hartono (1991)

56

Lampiran 8.

Hasil penelitian Bintari (l996) .

57

Lampiran 5.

PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Dalam pertanian. tanah berperan sebagai media tumbuhnya tanaman. Selain
un sur hara. di dalam tanah terdapat pula udara dan air.
Air dalam tanah berasal dari air hujan yang ditahan oleh tanah sehingga tidak
meresap ke tempat lain. Air yang sam pal ke permukaan tanah baik yang secara
langsung maupun yang

setelah tertahan oleh tumbuhan at au bangunan.

mengalir

sebagian akan masuk ke dalam tanah melalui proses yang

disebut infiltrasi.

lntiltrasi (peresapan) adalah proses masuknya air ke dalam tanah melalui sebagian
at au seluruh permukaan

tanah.

Air yang terinfiltrasi

kelembaban tanah dan kelebihannya

akan bergerak

101

akan meningkatkan

ke bawah. terutama akan

menglsl all bawah tanah atau menjadi aliran bawah tanah. Peningkatan jumlah aIr
yang dapat diinfiltrasikan melalui permukaan tanah. akan mengurangi jumlah aIr
yang menjadi limpasan permukaan

ＨｳＯｬｾｦ｡｣･＠

runoff) dan membantu mengurangl

eros!.
Laju infiltrasi perlu

diketahui untuk dapat memperhitungkan maksimum

intiltrasi pada suatu tanah yang disebut juga dengan kapasitas infiltrasi (daya serap).
Dengan mengetahui besarnya kapasitas infiltrasi suatu tanah, maka besarnya air
hujan

yang mempunyai potensi untuk melimpas setelah mencapai permukaan

tanah dapat diperhitungkan.
Persamaan kapasitas infiltrasi yang ada sekarang ini tidak bersifat umum karena
hanya berlaku untuk kondisi tanah tertentu yang diukur. Persamaan kapasitas
in!iltrasi sangat tergantung pada kondisi tanah (sifat !isik tanah) yaitu kelembaban

2

awal, porositas total, porositas drainase, tekstur dan struktur tanah (Purwowidodo,
1986)

Mengingat hal tersebut perlu adanya pengumpulan data untuk setiap

kondisi

tanah dan temp at sehingga nantinya dapat ditentukan suatu persamaan infiltrasi yang
berlaku secara umum, untuk berbagai kondisi tanah.

B,

TUJUAN

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi konstanta-konstanta pada
persamaan infiltrasi Kostiakov dan Philip terhadap kadar air tanah awal pada tanah
regosol coklat kekelabuan.

TINJAUAN PUSTAKA

A. INFILTRASI
Schwab et al. (1981) menyatakan bahwa infiltrasi adalah proses masuk at au
merembesnya air ke dalam tanah melalui

sebagian atau seluruh permukaan tanah.

1nfiltrasi merupakan proses awal dari proses perkolasi dan menyediakan air utama
bagi

perkolasi

hingga kapasitas

infiltrasi

tidak dapat

melebihi

kapasitas

perkolasi
Proses infiltrasi dipengaruhi oleh gaya hisapan matriks tanah dan gaya gravitasi
Gaya hisapan matriks merupakan gay a pertama yang bekerja pada tanah kering
yang digenangi. Gaya tersebut mengakibatkan laju aliran air ke arah lateral sarna
besarnya dengan

laju aliran air ke arah vertikal.

Gaya gravitasi merupakan

gaya yang bekerja pada tanah-tanah yang mendekati jenuh (Hillel, 1980).

B. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI INFILTRASI

Sosrodarsono dan Takeda (1985) menyatakan bahwa kapasitas infiltrasi berbedabeda menurut kondisi tanah, intensitas curah hujan, kelembaban tanah dan udara
yang terdapat di dalam tanah.
bahwa sifat-sifat tanah

Sedangkan Purwowidodo (1986) mengemukakan

yang menentukan

dan

membatasi

kapasitas intlltrasi

adalah struktur tanah, tekstur tanah dan kandungan air tanah. Unsur struktur tanah
yang terpenting adalah ukuran pori dan kematangan pori. Menurut Sosrodarsono dan
Takeda (1985) faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas

Dalamnya genangan di atas permukaan tanah dan teballapisan
Air

genangan

di

lekukan

permukaan

tanah masuk

ke dalam tanah,

terutama disebabkan oleh gravitasi yang bekerja pada air tersebut. Pada saat
ruang-ruang lapisan tanah di dekat permukaan telah jenuh, maka air tersebut
bergerak melalui pipa-pipa halus yang panjangnya sama dengan tebal lapisan
yang jenuh. Pergerakan air ke bawah melalui pipa-pipa halus disebabkan
adanya gay a yang dipengaruhi oleh kedalaman genangan, tebal lapisan jenuh
dan gaya-gaya gesekan antara air dengan permukaan part ike I tanah. Besarnya
gaya gesekan ini sebanding dengan tebal lapisan jenuh, sehingga jika lapisan
'. jenuh semakin tebal maka laju inliltrasi akan semakin kecil.
2. Kelembaban Tanah
Besarnya
laju

kelembaban tanah pada

lapisan teratas sangat mempengaruhi

infiltrasi. Potensial kapiler bagian bawah lapisan tanah yang menjadi

kering (disebabkan oleh evaporasi), yang lebih kecil dari kapasitas me nahan air
normal. akan meningkat jika

lapisan

teratas basah. Peningkatan potensial

kapiler ini bersama-sama dengan gravitasi akan mempercepat infiltrasi.
Menurut Hillel (1980), kandungan ar tanah mempunyai pengaruh terhadap
inliltrasi

serapan tanah bernilai rendah saat kandungan air tanah awal tinggi

dan serapan tanah akan meningkat dengan menurunnya kandungan air tanah.
Akibatnya laju infitrasi awal lebih tinggi pada tanah kering daripada tanah
basah. Bila tanah cukup kering,

maka pembasahan pada bagian atas akan

menyebabkan potensi kapilaritas yang tinggi serta dengan gay a gravitasi akan

5

mendorong infiltrasi. Pengaruh kedua adalah ketika tanah dibasahi, koloidkoloid dalam tanah akan mengembang dan menurunkan laju infiltrasi.
3. Pemampatan oleh curah hujan
Pukulan butir-butir

hujan pada permukaan tanah akan

kapasitas infiltrasi, karena butir-butir halus di lapisan

tanah

mengurangl
teratas

akan

berpencar oleh adanya pukulan-pukulan itu dan masuk ke dalam ruang-ruang
antara, sehingga terjadi efek pemampatan. Akibatnya permukaan tanah yang
terdiri dari lapisan lempung akan menjadi sangat kedap oleh pemampatan butirbutir hujan tersebut sedangkan pam tidak terpengaruh oleh butir-butir hujan.
Dengan kata lain tanah yang mudah terdispersi akan

tertutup pon-ponnya

sehingga kapasitas infiltrasinya akan cepat menurun, sedangkan

tanah yang

agregatnya stabil kapasitas infiltrasinya tetap tinggi. Hal ini sesuai dengan yang
dikemukakan Arsyad (1983) bahwa kapasitas infiltrasi hanya dapat terpelihara
jika porositas tanah semula tidak terganggu selama waktu terjadi hujan.
4. Penyumbatan oleh bahan-bahan yang halus
Kadang-kadang

dalam

keadaan

kering,

banyak bahan-bahan halus

terkandung di permukaan tanah. Pada waktu infiltrasi berlangsung, partikel halus
ini akan terbawa bersama air ke dalam tanah, dan akan terjadi pengendapan pada
ruang pori di dalam tanah, yang selanjutnya akan mengurangi kapasitas infiltrasi
di dalam tanah.
5. Pemampatan oleh orang dan hewan
Pada

bagian

lanah yang sering dilalui orang, hewan atau kendaraan,

permeabilitas tanah berkurang karena struktur butir-butir tanah dan ruang-ruang

6

yang berbentuk ptpa halus telah rusak sehingga

mengakibatkan

terjadinya

penurunan kapasitas infiltrasi.
6. Struktur tanah
Lubang
serangga,

dalam

akar-akar

tinggi Namun

Jems

tanah yang
tanaman

digali
mati

oleh binatang-binatang kecil dan
mengakibatkan permeabilitas yang

tanah ini sangat peka terhadap gaya pukulan oleh

hlljan sehingga seringkali

kapasitas infiltrasinya tiba-tiba berkurang selama

terjadinya hujan karena adanya pemampatan.
Menurut Arsyad (1983) laju masuknya hujan ke dalam tanah ditentukan
terutama oleh ukuran dan susunan pori-pori besar. Pori yang demikian itu
dinamai porositas aerasi, oleh karena pori-pori mempunyai diameter yang cukup
besar (0.06 mm atau lebih besar) yang memungkinkan air keluar dengan cepat
sehingga tanah beraerasi baik.
Dari hasil penelitian Pamudj i (1994) di dapatkan bahwa tanah yang
terdiri dari partikel kasar memiliki pori lebih besar dibandingkan dengan tanah
yang tersusun dari partikel halus

Pemasukan air ke dalam tanah terutama

tergantllng pada tersedianya pori kosong berukllran besar pada tanah terse but.
engan

demikian

kapasitas infiltrasi

pada

tanah yang tersllSlln dari partikel-

partikel berukuran besar menjadi lebih besar dibandingkan dengan tanah yang
tersusun dari partikel hal us.
7. Tllmbllhan-tllmbuhan
Infiltrasi

dapat dipercepat jika

permukaan tanah tertutllp rumput.

T1ll11buhan bubn hanya l11elindllngi perlllllkaan tanah dari gaya pemal11patan

7

hujan, tetapi

Juga

lapisan

humus

yang

terjadi mempercepat penggalian

oleh serangga at au binatang lain, sehingga memperbesar ruang pori tanah.
Pada tanah yang bercampur lempung yang tidak tertutupi dengan tumbuhtumbuhan, lapisan teratas akan dimampatkan oleh curah hujan. Tetapi jika tanah
itu tertutup lapisan daun-daunan yang jatuh, maka lapisan itu mengembang dan
menjadi sangat permeabeL
Dari hasil penelitian Pamudji (1994) dan Hartono (1991) porositas total
tanah pada lahan bervegetasi mempunyai nilai yang lebih besar dibandingkan
pada lahan yang tidak bervegetasi. Selain itu pada lahan bervegetasi porositas
drainase cepat lebih besar dari lahan tidak bervegetasi dan porositas drainase
lambat

lebih kecil dari lahan yang tidak bervegetasi. Dari

Pamudji

(1994) infiltrasi akumulatif

hasil penelitian

dan kapasitas infiltrasi

pada

lahan

bervegetasi lebih besar dibandingkan pada lahan yang tak bervegetasi dengan
tekstur yang halus pada kadar air tanah awal yang sama.
8

U dara yang terjebak di dalam tanah
Pada tanah yang sangat datar, infiltrasi yang terjadi dengan kecepatan
yang sama akan diperlambat oleh udara yang tertekan, karena air yang masuk
membentuk

sebuah bidang yang menghalang-halangi udara yang keluar Jadi

udara dalam tanah menghambat intiltrasi dan merupakan sebuah
mengurangt

faktor

yang

kapasitas infiltrasi selama periode curah hujan.

9. Lain-lain
Besarnya kapasitas infiltrasi
atas

ditentukan oleh

secara bersama-sama. Beberapa

faktor

faktor-faktor tersebut di

diantaranya

mengakibatkan

8

perbedaan kapasitas infiltrasi dari tempat ke tempat dan faktor-faktor yang lain
mengakibatkan

varlasl

infi Itrasi

menurut

waktu.

Tumbuh-

tumbuhan mempengaruhi variasi infiltrasi menurut tempat dan waktu.
Disamping
kelembaban tanah

faktor-fak1or

tersebut

oleh transpirasi

di

melalui

atas,

maka

pengurangan

tumbuh-tumbuhan,

varlaSI

kekentalan air dalam ruang-ruang tanah akibat suhu tanah, efek pembekuan (di
daerah dingin) juga merupakan faktor-faktor yang

mempengaruhi kapasitas

inliltrasi.

C. POROSITAS TANAH
Hardjowigeno (1989) mengatakan bahwa pori total tanah adalah bagian yang
terisi oleh udara dan air. Porositas total tanah sebelum dilakukan infiltrasi dapat
dihitung dengan rumus:

11
ｾ＠

Ms
(1- ----------) x 100%
Gsx V

Dengan
11 ｾ＠ porositas (% volume (v/v))
Gs ｾ＠ kerapatan tanah/particle density (gram/em3)
dihitung di laboratorium dari pengambilan sam pel tanah di lapang
V ｾ＠ volume sampel tanah
ｍｳｾ＠
be rat padatan tanah kering oven (gram)

Setelah dilakukan infiltrasi, porositas tanah dihitung dengan menggunakan alat

air picnometeNhree phases meter. Penggunaan alat ini untuk menghitung porositas
dari ring khusus yang mempunyai volume 100 em] Alat ini bekerja berdasarkan
hukum Boyle-Charles, di mana volume diukur dengan melihat perbedaan pergerakan

9

piston yang memberikan

tekanan sama pada volume acuan dan pada suhu tetap.

Porositas total tanah dihitung dengan menggunakan rumus:
P=(IOO-Vs)%

.. (2)

Vs= (W - V)/(Gs - \) .

..(3 )

Dengan:
P = porositas total tanah (% VIY)
Vs = volume padatan (em])
W = berat padatan tanah basah (gram)
V = volume padatan + volume air (011)

Volume pori dl'ainase adalah volume air yang dapat didrainasekan dari suatu unit
volume tanah yang mempunyai nilai dari ruangan pori total sampai dengan pF 2.54
Menurut Lembaga Penelitian Tanah (1979) pori drainase dapat dibagi menjadi dua. yaitu
(a) Pori drainase cepat; yaitu pori drainase yang dapat dilalui air dengan cepat dari suatu
unit volume tanah. Pori ini sangat berhubungan dengan tersedianya pori makro. Pori
drainase dihitung dengan rumus:
PDC= RPT - KA pada pF2 .

..(4)

Dengan:
PDC= pori drainase cepat (% volume)
RPT= ruang pori total (% volume)
KA = kadar air (% volume)
(b) Pori drainase lambat; yaitu pori drainase yang dapat dilalui air dengan lambat dari
suatu unit volume tanah. Pori drainase dihitung dengan rumus:
PDL= KA pada pF2 - KA pada pF 2.54 ....
Dengan:
PDL= pori drainase lambat (% volume)
KA = kadar air (% volume)

..(5)

to

D. PERSAMAAN INFIL TRASI
1. Pendekatan Analitis
Richard (1931) dalam Dhalhar (1972) mengemukakan bahwa pendekatan
analitis pergerakan air dalam tanah dapat ditentukan dari persamaan Darcy Richard
v = -K(S) ilH

(6)

dimana
v
= debit flux at au debit per satuan penampang (em/jam)
K(S) = konduktivitas hidrolik yang dipengaruhi oleh S (em/jam)
S
= hisapan matriks tanah (-em H 20)
ilH = gradien potensial ( em H 20)
H
= potensial total (potensial hisapan matriks dan gravitasi) (-em H 20)
Persamaan kontinuitas'

1i8/lit = - ilv

....

. .(7)

Bila persamaan (\) digabungkan dengan persamaan (2), maka
ilK(S). ilH = 1i8/at

............ (8)

a (Kx. IiHilix) lix + Ii (Ky. IiHi ay)! liy + Ii (Kz. IiHiliz) liz =1i8/1it

(9)

Hydraulic Potential adalah:
H = S+z.

. .. (I 0)

8 (Kx. 8S/lix) lix + Ii (Ky. IiSI 8y)/liy + 8 (Kz. IiS/8z) liz + IiK(8)/liz=88/8t
. .. . ... ( II )
Aliran

diasumsikan

berlangsung hanya

pada

arah

vertikal,

maka akan

didapatkan:

B(Kz. BS/liz)/liz+IiK(8)IBz=88/8t
IiS/5z = (IiS/1i8) (68/6z)

.... ( 12)
........ ( 13)

Dengan memasukkan persamaan (13) ke persamaan (12), maka didapatkan

88/5t

= Ii [Kz(8S/68).(58/8z)JIliz + IiK(8)/liz.

' .................... ( 14)

ii

BS/Bt = B[O(S).(BS/Bz)]/ Bz + BK(S)/Bz

.... (15)

dimana:
S = kelembaban tanah (% volume)
S = hisapan matriks (-em H20)
O(S)= difusivitas, setara dengan Kz(iSS/iSS)
t
= wah.1u Uam)
z = koordinat vertikal at au kedalaman (em)
Persamaan (15) memberikan

dasar untuk memprediksi gerakan air ke

tanah di bawah kapasitas lapang. Persamaan ini sulit untuk diselesaikan seeara
analitis, dan harus dipeeahkan dengan met ode numerik untuk setiap perubahan
nilai z dan t. Oleh karena itu dicari persamaan infiltrasi yang lebih sederhana.

2:

Pendekatan Empiris
Menurut Ohalhar (1972) persamaan infiltrasi empirik seeara garis besar dapat
dibedakan atas dua tipe yaitu persamaan berdasarkan variabel waktu dan
persamaan infiltrasi berdasarkan variabel bukan waktu.
a.

Persamaan intiltrasi berdasarkan variabel waktu
a. I. Persamaan Horton
Horton (1940) dalam Schwab et at. (1981) menentukan persamaan
intiltrasi sebagai berikut:
fp = fe + (fo - fe)e

-kt

dimana:
fp = kapasitas intiltrasi (em/jam)
fe = kapasitas intiltrasi awal (em/jam)
k = parameter tanah yang dipengaruhi oleh tipe tanah, kondisi
permukaan tanah dan kelembaban tanah awal
t = waktu Uam)
fo = kapasitas intiltrasi akhir atau laju infiltrasi konstan (em/jam)

(16)

12

a.2. Persamaan Philip
Philip (1969) dalam Dhalhar, 1972 menentukan persamaan infiltrasi
sebagai berikut :
fp = C+Dfo 5

............ (17)

dimana:
fp = kapasitas infiltrasi (mmlmenit)
C,D= konstanta yang dipengaruhi oleh faktor lahan dan kadar
air tanah awal
= waktu (menit)
a.3. Persamaan Kostiakov
Kostiakov (1932) dalam Dhalhar, 1972

menentukan persamaan

infi Itrasi sebagai berikut :
fp

= Kt n ............ .

. ...... (18)

dimana:
fp = kapasitas infiltrasi (mmlmenit)
K,n= konstanta yang dipengaruhi oleh faktor lahan dan kadar
air tanah awal
t = waktu (meni t)
b. Persamaan infiltrasi berdasarkan variabel bukan waktu
b. I. Persamaan Green dan Amp
Persamaan

Green

dan

Amp

(Hillel,

1971) menggunakan

asumsi bahwa tanah adalah homogen, memiliki lapisan yang dalam dan
memiliki kelembaban yang seragam, dan dinyatakan dalam:
fp=fc+BfF

................... (\9)

dimana:
fp = kapasitas infiltrasi (cm/detik)
fc = laju infiltrasi konstan (cmldetik)
F = infiltrasi akumulatif(cm)
B = konstanta tergantung pada tipe dan kondisi tanah

13

U ntuk tanah yang digenangi:
fp = A(I+(B(P+H»IF

....... (20)

dimana:
fp = kapasitas infiltrasi (em/detik)
F = infiltrasi akumulatif(em)
P = hisapan matriks (em)
H = perbedaan tekanan air di permukaan (em)
A,B = konstanta tergantung pada tipe dan kondisi tanah
b.2. Persamaan Holtan
Persamaan Holtan dalam Dhalhar (I 972) dinyatakan sebagai:
fp

=

......... (21)

a(S-F)n+fe

dimana:
fp = Kapasitas infiltrasi (em/detik)
S
potensial penyi mpanan air dalam tanah
diatas lapisan kedap (em)
F = infiltrasi akumulatif(em)
fe
laju infiltrasi konstan setelah tanah
dibasahi (em)
a,n = konstanta yang dipengaruhi oleh tipe dan permukaan
tanah serta kondisi vegetasi

E. PENGUKURAN INFILTRASI
Menurut Harrold et al. (I 974), terdapat beberapa eara pengukuran infiltrasi di
lapang yaitu: (a) infiltrometer silinder. dengan eara menggenangkan air di permukaan
tanah

tanpa

ali ran

permukaan;

(b)

trlgasl

genangan

lapangan,

dengan

menggenangkan air pad a lahan bereoeok tanam dan mengukur ali ran air masuk dan
keluar; (c) infiltrometer simulasi eurah hujan,

yaitu simulasi eurah hujan alami

dengan pereikan air dalam jumlah aliran permukaan yang diperbolehkan dan diukur;
(d) plot atau penampungan eurah hujan alami-aliran permukaan.

ｬｾ＠

Infiltrasi

pada luasan kecil dapat dilakukan dengan rnenggunakan alat

infiltrorneter (Arsyad, 1989). Dengan cara ini air diberikan ke tanah dengan laju
yang sarna dengan kapasitas Infiltrasi. lurnlah air yang rneresap dalarn suatu jangka
waktu tertentu diukur.
Menurut Harrold et at. (1974), infiltrorneter silinder rnenyediakan kedalaman air
konstan di atas permukaan tanah melalu i dindingnya. Infiltrometer ditanam di dalam
tanah dengan disisakan I hingga 2 inci di atas permukaan tanah. Untuk mengurangi
pengaruh pergerakan air lateral, maka dipergunakan infiltometer silinder ganda. Air
dimasukkan ke dalam ruang tengah, dan diukur untuk menentukan jumlah air yang
terinfiltrasi (F) dalam waktu tertentu (t)

METODOLOGI
A. TEMPAT DAN WAKTU

Penelitian ini dilaksanakan di tepi Sungai Ciapus, Kampus IPB Darmaga, Bogor.
Jenis tanah di lokasi penelitian adalah regosol coklat kekelabuan (Gambar I)
berdasarkan Peta Tinjau Mendalam Sekitar Bogor (LPT dalam Nelliza, 1996)
Penelitian ini dilakukan pada bulan Desember 1997 sampai April 1998.
C. BAHAN DAN ALA T

Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah petakan lahan yang berukuran
3m x 3m dengan dua kondisi yaitu (I) lahan yang tidak ditanami vegetasi apa pun dan
(2) lahan bervegetasi rumput.
Alat yang diperlukan dalam penelitian ini adalah (I) dua pasang infiltrometer
silinder ganda atau double ring il!/iltrometer, yang berdiameter 30 em dan 60 em, (2)
alat pengukur kelembaban tanah atau gyp511m block, (3) alat pengambil sampel tanah
atau ring sample, (4) alat pengukur kedalaman air yaitu penggaris, (5) alat pengukur
waktu yaitu stop walch, (6) neraea berketelitian 0.001 gram, (7) oven, (8) alat
pengaduk tanah, ember, palu dan corong penyemprot air.

ＱｾＮｯﾷＴＢ＠

｜ｾ＠

,

U

_.
I

\

ｾ＠

J
s-ploI