Prak 4 Hidrologi Kelompok satu.docx

LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLOGIANALISIS LAJU INFILTRASI MENGGUNAKAN PERSAMAAN PHILIP DAN HORTON

Disusun Oleh :Kelompok : Satu (1)Anggota Kelompok : Farida (240110130062)M. Rizky Ramanda (240110130064)Tri Halimah (240110130065)Djagat Cakra B.T (240110130067)Lutfie Hafidz I (240110130071) Hari, Tanggal Praktikum :Rabu, 29 Oktober 2014Jam : 08:00 10:00Asisten Praktikum : Dwi RahayuRizqi Putri FathoniYohanes ChristianRafli AmrullahRusu FitriyantiRosullah Aprilian Ihsan

JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIANFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIANUNIVERSITAS PADJADJARAN2014

BAB ILATAR BELAKANG

Pada praktikum kali ini kita akan mempelajari cara menganalisa laju infiltrasi menggunakan persamaan Phillip dan Horton. Dengan mempelajari proses terjadinya dan faktor yang berpengaruh dalam proses infiltrasi, mahasiswa dapat memahami proses masuknya air kedalam tanah dan menganalisa laju infiltrasi yang terjadi.Laju infiltrasi adalah laju air yang meresap kedalam tanah, yang besarnya dinyatakan dalam mm/jam. laju infiltrasi ini sangat besar pengaruhnya di dalam rancangan-rancangan untuk cara pemberian air, periode dan lamanya pemberian air beserta besarnya yang harus diberikan.Dengan adanya teori tersebut diharapkan mahasiswa mampu mengukur laju infiltrasi yang terjadi pada tanah yang berada pada suatu daerah, yang dimana akhirnya mahasiswa mampu menguasai teori dan konsep yang terdapat pada praktikum kali ini yang mengenai infiltrasi. dan menuasai pula metode yang terdapat didalamnya seperti persamaan philip dan horton.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 InfiltrasiInfiltrasi merupakan aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Didalam infiltrasi dikenal dua istilah yaitu kapasitas infiltrasi dan laju infiltrasi, yang dinyatakan dalam mm/jam. Kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum yang ditentukan oleh jenis tanah dimana terjadinya ilfiltrasi, sedangkan lajua infiltrasi adalah kecepatan infiltrasi yang nilainya tergantung pada kondisi tanah dan kapasitas hujan. Suatu tanah dalam kondisi kering memiliki daya serap yang tinggi sehingga laju infiltrasi semakin besar, dan akan berkurang perlahan-lahan apabila tanah tersebut jenuh terhadap air.

2.2 Faktor yang Mempengaruhi Laju InfiltrasiAdapun beberapa faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi yaitu kedalaman genangan dan tebal lapisan jenuh, kelembaban tanah, pemampatan oleh hujan, penyumbatan oleh butir halus, tanaman penutup, topografi, dan intensitas hujan. Kedalaman genangan dan tebal lapisan jenuhDapat dipahami pada saat awal turunnya hujan, penyerapan air oleh tanah (laju infiltrasi) terjadi dengan cepat. Sehingga semakin dalam genangan dan tebal lapisan jenuh maka laju infiltrasi semakin berkurang. Kelembaban tanahSemakin lembab kondisi suatu tanah, maka laju infiltrasi akan semakin berkurang karena tanah tersebut semakin dekat dengan keadaan jenuh. Pemampatan oleh hujan dan penyumbatan oleh butir halusPemampatan tanah oleh hujan adalah keadaan turunnya hujan membuat tanah semakin padat. Sehingga pori-pori tanah mengecil, dan menghambat laju infiltrasi. Butiran halus yang terbentuk pada saat tanah kering juga menghambat laju infiltrasi karena pada saat terjadinya hujan, butiran tersebut masuk kedalam tanah dan memperkecil pori-pori tanah. Tanaman penutupBanyaknya tanaman seperti rumput dan pohon-pohon besar yang terdapat pada daerah terjadinya hujan dapat memperbesar laju infiltrasi. Karena biasanya pada tanah seperti ini banyak terdapat tanah humus dan sarang serangga. Sehingga membantu masuknya air kedalam tanah. Topografi dan intensitas hujanTopografi adalah keadaan pemukaan/ kontur tanah, dan intensitas hujan adalah besarnya hujan yang turun dalam satuan waktu. Apabila hujan yang turun besar dan topografi tanah terjal, maka laju infiltrasi kecil. Karena topografi yang terjal akan mengalirkan air dengan cepat sehingga waktu infiltrasi kurang. Begitu juga sebaliknya, topografi yang landai bahkan datar dapat menghasilkan ilfiltrasi lebih besar.

2.3 InfiltrometerInfiltrometer merupakan suatu tabung baja silindris pendek, berdiameter besar (atau suatau batas kedap air lainnya) yang mengitari suatu daerah dalam tanah. Ring infiltrometer utamanya digunakan untuk menetapkan infiltrasi kumulatif, laju infiltrasi, sorptivitas dan kapasitas infiltrasi. Ada dua bentuk ring infiltrometer, yaitu single ring infiltrometer dan double atau concentric-ring infiltrometer. Single ring infiltrometer umunya berukuran diameter 10-50 cm dan panjang atau tinggi 10-20 cm. Ukuran double ring infiltrometer adalah ring pegukur/ring dalam umunya berdiameter 10-20 cm, sedangkan ring bagian luar (ring penyangga/buffer ring) berdiameter 50 cm. Untuk tujuan tertentu sering digunakan ukuran ring yang lebih besar atau lebih kecil. Namun demikian, pengguaan ring yang terlalu kecil juga menyebabkan semakin tingginya tingkat kesalahan (error) pengukuran

2.3.1 Penggunaan Single Ring infiltrometerA. Double ring dimasukkan ke dalam tanah sampai sedalam separuh tinggi alat, dengan kedudukan diusahakan tegak lurus serta tanah dalam silinder dijaga jangan sampai rusak atau pecah.B. Untuk menghindari kerusakan struktur tanah dalam silinder, maka sebelum dituangkan airC. terlebih dahulu permukaan tanah ditutup plastik, baru kemudian dituangkan diatas plastikD. tersebut.E. Sebelum penuangan air pada silinder tengah, maka silinder luar sebaiknya diisi air terlebih dahuluF. supaya perembesan ke arah luar terkurangi, ring tengah harus selalu terisi air saat pengamatan.G. Setelah diisikan ke dalam ring tengah dengan cepat plastik ditarik dan ditambah air sampaiH. ketinggian tertentu lalu dibaca skala penurunan air setiap 15 menit sampai penurunan air dalamI. silinder konstan.J. Hal tersebut dilakukan juga terhadap titik-titik pengukuran infiltrasi lainnya.

2.3.2 Penggunaan Single Ring InfiltrometerA. Single ring yang merupakan silinder tengah dari double ring dimasukkan ke dalam tanah sampai sedalam separuh tinggi alat, dengan kedudukan diusahakan tegak lurus serta tanah dalam silinder dijagaB. jangan sampai rusak atau pecah. Pengukuran kapasitas infiltrasi dengan metode ini dilakukan pada jarak 1-2 m dari lokasi pengukuran menggunakan metode double ring.C. Untuk menghindari kerusakan struktur tanah dalam silinder, maka sebelum dituangkan air terlebih dahulu permukaan tanah ditutup plastik, baru kemudian dituangkan diatas plastik tersebut.D. Setelah diisikan air, dengan cepat plastik ditarik dan ditambah air sampai ketinggian tertentu lalu dibaca skala penurunan air setiap 15 menit sampai penurunan air dalam silinder konstan.E. Hal tersebut dilakukan juga terhadap titik-titik pengukuran infiltrasi lainnya.

2.4 Perhitungan Laju Infiltrasi Menggunakan Metode HortonModel Horton adalah salah satu model infiltrasi yang terkenal dalam hidrologi yang dikembangkan oleh Horton pada tahun 1933. Horton mengakui bahwa kapasitas infiltrasi berkurang seiring dengan bertambahnya waktu hingga mendekati nilai yang konstant. Ia menyatakan pandangannya bahwa penurunan kapasitas infiltrasi lebih dikontrol oleh faktor yang beroperasi di permukaan tanah dibanding dengan proses aliran di dalam tanah. Faktor yang berperan untuk pengurangan laju infiltrasi seperti penutupan retakan tanah oleh koloid tanah dan pembentukan kerak tanah, penghancuran struktur permukaan lahan dan pengangkutan partikel halus dipermukaan tanah oleh tetesan air hujan.f = fc + (f0 fc).Keterangan :f = laju infiltrasi (cm/menit)f0 = laju infiltrasi awal (cm/menit)fc = laju infiltrasi konstant (cm/menit)k = konstantat = waktu (menit)

2.5 Perhitungan Laju Infiltrasi Menggunakan Metode PhilipPada satu seri dari papernya, Philip memperkenalkan analisis dari infiltrasi berdasarkan persamaan Fokker-Planck, atau persamaan aliran untuk tanah homogen dengan kadar lengas tanah awal dan suplai air yang berlebihan dipermukaan. Parameter S dan C merupakan fungsi difusi air tanah awal dan kadar air permukaan dari tanah

(2.14)

(2.15)

.... (2.16)

Keterangan, = laju ifiltrasi (cm/h)S = Sportivity (cm/h)C = kostanta (cm/h)t = interval waktu (s).

BAB IIIMETODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan3.1.1 AlatAlat yang digunakan pada praktikum ini adalah:1. Alat tulis untuk mencatat data dan hasil pengolahan data.2. Kalkulator sebagai alat untuk menghitung data.

3.1.2 BahanBahan yang dipakai pada praktikum ini adalah:1. Data pengukuran laju infiltrasi di petak sawah Jatinangor pada tanggal 23 September 2009 dengan menggunakan ring infiltrometer (diameter: 50 cm).2. Data pengukuran laju infiltrasi dilapangan dengan menggunakan double ring infiltrometer.

3.2 Metode PelaksanaanAdapun metode pelaksanaannya adalah sebagai berikut:a. Menyiapkan data pengukuran infiltrasi.b. Membuat template untuk persamaan Phillip di Ms. Excel.c. Memasukan data pengukuran laju infiltrasi dipetak sawah Jatinangor pada tanggal 23 September 2009 dengan memasukan ring infiltrometer (diameter: 50 cm) kedalam tabel.d. Menghitung penambahan air (mm).e. Menghitung akumulasi penambahan air Fp (mm).f. Menentukan t1, t2, Fp1 dan Fp2.g. Mencari dan menghitung Cp dan C.h. Memasukan hasil Cp dan C pada persamaan Phillip.i. Membuat template untuk persamaan Horton di Ms. Excel.j. Memasukan data pengukuran laju infiltrasi dilapangan dengan menggunakan double ring infiltrometer kedalam tabel.k. Menentukan Fc (besar infiltrasi pada konstan).l. Menghitung F - Fc dan menghitung log F - Fc kemudian memasukan pada tabel yang telah tersedia.m. Memasukan semua data yang telah dihitung pada rumus untuk persamaan Horton.n. Membuat grafik log F - Fc terhadap waktu, terlebih dahulu menghitung y = mx + c baik menggunakan Ms. Excel maupun kalkulator. Sehingga kita mendapatkan persamaan Horton dari grafik tersebut.

BAB IVHASIL PRAKTIKUM

4.1 Tabel1. Metode PhilipTabel 1. Penambahan airNoWaktu (menit)Volume Air (cm^3)Penambahan air (mm)Akumulatif Penambahan (Fp)

0000,000,00

153501,781,78

2103501,783,57

32010005,098,66

43011005,6014,26

54015007,6421,90

650350017,8339,73

7100250012,7352,46

8120400020,3772,83

9240800040,74113,57

2. Metode HortonTabel II. Data infiltrometert (menit)01020305080120150200

f (cm/menit)7.55.54.64.13.7532.41.71.7

Tabel III. JawabanWaktu (t) (menit)Kap. Infiltrasi (f) (cm/menit)fcf - fclog (f - fc)

0.007.51.75.80.763

10.005.51.73.80.580

20.004.61.72.90.462

30.004.11.72.40.380

50.003.751.72.050.312

80.0031.71.30.114

120.002.41.70.7-0.155

150.001.71.700.000

200.001.71.700.000

fo =7.5 1.75.8

Tabel IV. Satuan bolume totalK = 0,017A = 1Waktu (t) (menit)Kap. Infltrasi (f) (cm/menit)Sat Vol total (Vt) (cm)Vol. Infiltrasi (m^3)

0,007,50,00-

10,005,570,440,70

20,004,6132,701,33

30,004,1188,041,88

50,003,75282,022,82

80,003392,753,93

120,002,4505,655,06

150,001,7575,335,75

200,001,7676,656,77

4.2 Perhitungan1. Metode PhilipDiameter = 50Luas = x 3,14 x diameter = 1963,495 cm^2t1 = 5Fp1 = 1,78t2 = 240Fp2 = 113,57

Fp1 x t2 - c x t2 x t1 = 2 x cp x t1^0,5 x t2Fp2 x t1 - c x t1 x t2 = 2 x cp x t2^0,5 x t1

Cp = (Fp1 t2 - Fp2 t1) / (2(t1^0,5 t2 - t2^0,5 t2)) = (1,78 x 240 - 113,57 x 5) / (2(5^0,5 x240 - 240^0,5 x 5)) = -0,15c = 0,49 Jadi Fp = -0,15t^-0,5 +0,49

2. Metode Hortonfc = kap. infiltrasi saat konstan (dari soal nilai konstan terjadi pada f = 1.7 cm/menit, sehingga :fc = 1.7diperoleh persamaan, y = -138,75 x + 92,98m = -138,75dari rumus diketahui, K = -1/0,434 mmaka K = 0,017sehingga persamaan Infiltrasi Horton menjadi :f = fc + (fo - fc) e^-Ktf = 1,75 + (7,5 - 1,75) * e(^0.017*t)f = 1,75 + 5,8 e^0,017t

4.3 Grafik

Grafik 1. Hubungan antara waktu dengan log(f-fc) Horton

Grafik 2. Hubungan antara kap. infiltrasi (f) (cm/menit) dengan log (f-fc) Horton

BAB VPEMBAHASAN

Laju infiltrasi merupakan kecepatan air masuk ke dalam tanah dari perrmukaan tanah. Jika air menggenang pada permukaan tanah, maka kapasitas infiltrasi telah mencapai batas kemampuan (konstan). Perhitungan laju infiltrasi dapat dilakukan dengan persamaan Philip dan Persamaan Horton. Pada persamaan Philip, . Cp merupakan fungsi difusi air tanah awal dan c adalah kadar air permukaan tanah. Persamaan ini merupakan analisis dari infiltrasi berdasarkan persamaan Fokker-Planck, atau persamaan aliran untuk tanah homogen dengan kadar lengas tanah awal dan suplai air yang berlebihan di permukaan. Kelemahan persamaan ini adalah agak sulitnya dalam perhitungan Fungsi c berdasarkan persamaan yang ada.Persamaan Horton, yaitu , dimana k adalah pengurangan konstan terhadap dimensi waktu, adalah kapasitas infiltrasi konstan yang tergantung pada tipe tanah, parameter dan didapat dari pengukuran di lapangan dengan menggunakan alat infiltrometer. Parameter dan dipengaruhi oleh fungsi jenis tanah dan tutupan. Persamaan ini merupakan persamaan yang terkenal digunakan dalam hidrologi, Horton menyatakan bahwa penurunan kapasitas infiltrasi lebih dikontrol oleh faktor yang beroperasi di permukaan tanah dibandingkan dengan proses aliran dalam tanah. Kelemahan utama persamaan ini terletak pada penentuan parameternya dan k ditentukan dengan data-fitting. Meskipun dengan kemajuan sistem komputer dapat dilakukan dengan program spreadsheet sederhana.

BAB IVKESIMPULANAdapun kesimpulan yang dapat diberikan pada praktikum hidrologi kali ini adalah sebagai berikut:1. Laju infiltrasi merupakan kecepatan air masuk ke dalam tanah dari perrmukaan tanah. 2. Laju infiltrasi ini sangat besar pengaruhnya di dalam rancangan-rancangan untuk cara pemberian air, periode dan lamanya pemberian air beserta besarnya yang harus diberikan.3. Perhitungan laju infiltrasi dapat dilakukan dengan persamaan Philip dan Persamaan Horton.4. Pada persamaan Philip, . Cp merupakan fungsi difusi air tanah awal dan c adalah kadar air permukaan tanah.5. Persamaan Horton, yaitu , dimana k adalah pengurangan konstan terhadap dimensi waktu,

DAFTAR PUSTAKA

Dwiratna, Sophia. 2013. Penuntun Praktikum Hidrologi. Jatinangor: Jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian FTIP UNPAD

Khasanah, Sofiatun. 2010. Infiltrasi dan Kurva Horton. Terdapat Pada http://kumpulancerpw.blogspot.com/2014/03/v-behaviorurldefaultvmlo.html.

Asdak, Chay. 2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gajah Mada Univercity press. Yogyakarta.

Sosrodarsono, Ir. Suyono, Cs. 1985. Hidrologi Untuk Pengairan. Pradnya Paramita. Jakarta.

Fisaini, Juliana. 2013. Pengertian Infiltrasi Hidrologi. Jurusan Teknik Sipil Universitas Syah Kuala

Triatmodjo, bambang. 2008. Hidrologi Terapan. Beta Offset. Jakarta