sil-ptat-2011-008 (2)
TRANSCRIPT
Pengajar:
Dr. Satyanto K. Saptomo
Prof.Dr. Budi I. Setiawan
SIL-233 3(2-3) PTAT
ALIRAN AIR TANAH :
INFILTRASI
INFILTRATION
Proses dimana air melalui permukaan tanah masuk ke dalam tanah.
Laju infiltrasi atau infiltrabilitas adalah ukuran laju aliran air (irigasi atau hujan) yang mampu diserap oleh tanah.
Satuan infiltrabilitas adalah (L/T). Misalnya, mm/jam.
Laju infiltrasi menurun seiring tanah menjadi jenuh.
Bila laju hujan melampaui infiltrabilitas akan terjadi limpasan permukaan (runoff) atau genangan air di atas permukaan tanah.
Infiltrabilitas berhubungan dengan konduktivitas hidrolika di lapisan permukaan tanah.
Laju infiltrasi diukur menggunakan Infiltrometer.
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
INFILTRATION CAPACITY
Robert E. Horton (1933): Kapasitas infiltrasi menurun cepat segera pada saat
kejadian hujan dan cenderung mendekati konstan setelah beberapa jam kemudian ketika hujan masih berlangsung.
Pada awalnya air yang berinfiltrasi mengisi ruangan yang tersedia dan mengurangi gaya kapilaritas yang menarik air ke dalam pori-pori tanah
Partikel tanah liat dapat mengembang ketika membasah dan memperkecil/meyumbat pori-pori tanah sehingga infiltrasi berkurang.
Areal yang tidak terlindung hutan/tanaman/bahan organik, butiran air hujan dapat merusak struktur tanah dan partikel tanah terlepas dari permukaan tanah kemudian mengisi/menutupi pori-pori tanah permukaan yang pada akhirnya menghambat laju infiltrasi.
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
INFILTRABILITY CURVES
Time
Infiltra
bili
ty
Decreasing Infiltrability
Steady Infiltrability
Time
Cum
ula
tive Infiltra
tion
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
Soil Surface
INFILTROMETER
CONSTANT-HEAD
WATER SUPPLY
(MARIOTTE TUBE)
Buffer Zone Outer Ring Inner Ring
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
DOUBLE RING
INFILTROMETER
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
INFILTRATION THEORY
Infiltrasi dikendalikan oleh dua gaya: GRAVITASI dan KAPILARITAS.
Pori-pori kecil menghambat gravitas tetapi menarik air melalui mekanisme kapilaritas.
Laju infiltrasi dipengaruhi, al: Sifat fisik dan hidrolika tanah
Tipe vegetasi dan tutupan lahan.
Kadar air tanah
Suhu tanah
Intensitas hujan
Air telah terinfilrasi ke dalam tanah akan berada di dalam tanah, sebagian bergerak ke lapisan lebih bawah (perkolasi) menuju akifer atau bisa terjadi bergerak di lapisan bawah tanah (sub-subsurface runoff).
Kadar air awal rendah =>infiltrabilitas tinggi
Permeabilitas rendah => infiltrabilitas rendah
Tanah berstruktur dengan banyak ruangan terbuka => infiltrabilitas tinggi
Tanah bertesktur kecil => infiltrabilitas rendah
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
SOIL PROFILE
DE
PT
H
INFILTRATION THEORY
SATURATION ZONE
TRANSITION ZONE
WETTING ZONE
WETTING FRONT
θs θ0
Z
θ
θf
Lf
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
INFILTRATION RATE
θs θo
Z
θ
θf
Lf
1
f
fof
L
HHK
dt
dL
dt
dIGreen & Ampt:
f
ffo
fdL
LHH
Ldt
K
dUU
HHUdt
K fo )(
fdLdU
ffo LHHU
dUU
HHUdt
K fo
)(
dUU
HHdt
K fo
)(1
LnUHHUCKt
fo )(
)ln()()( ffofoffo LHHHHLHHCKt
)ln()()( fofofo HHHHHHC 00 fL
fo
ffo
fofHH
LHHHHL
Kt
ln)(
fo
f
fofHH
LHHL
Kt1ln)(
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
SOLUTION TECHNIQUE
)('
)(1
i
f
i
fi
f
i
fLf
LfLL
f
f
fdL
LdfLf
)()('
fo
f
fofHH
LHHL
Kt1ln)(
Green & Ampt Implicit Function:
Solution Technique:
•Trial and Error to minimize f(Lf)
•Newton Raphson Method:
01ln)(
tK
H
LHLLf
f
ff
f
fLI
dt
dL
dt
dI
Cumulative
Infiltration:
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
OTHER MODELS
ic and b are constants
ic is the steady infiltrability when I becomes large
i is infinity at t = 0
Ibii c
GREEN AND AMPT (1911)
KOSTIAKOV (1911)
B and n are constants
i equals 0 when t becomes large (horizontal infiltration)
i is infinity at t => 0
ntBi
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
ic, i0 and k are constants
i equals ic when t becomes large
i equals i0 when t =0
k determines how fast i decreases from i0 to ic
tk
cc eiiii 0
HORTON (1940)
ic and s are constants
i equals ic when t becomes large
i equals infinity when t =0
2/12
1
t
sii c
PHILLIP (1957)
ic, s, M and n are constants
Conditions: 0 ≤ I ≤ M
i = ic when I > M
i equals infinity when t =0
nc IMaii HOLTAN (1961)
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
INFILTRABILITY CURVES
[I versus t]
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
INFILTRABILITY CURVES
[I versus t1/2]
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
MODEL OMPARISON A
LIR
AN
AIR
TA
NA
H
MODEL COMPARISON
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
MODEL COMPARISON
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
INFILTRATION CONSTANTS:
Green & Ampt and Phillip Models No
. Tekstur
Ks
cm/s
θs
cm3/cm3
θi
cm3/cm3
H0
cm H2O
Hf
cm H2O
Sp
cm/s0.5
1 Liat berat 9.31 x 10-4 0.404 0.215 0 -53.3 0.08
2 Liat berpasir 4.19 x10-4 0.426 0.208 0 -33.8 0.04
3 Lempung liat berpasir 4.97 x 10-4 0.409 0.255 0 -31.9 0.03
4 Lempung berpasir 1.61 x 10-3 0.435 0.205 0 -53.0 0.14
5 Pasir 3.14 x 10-3 0.469 0.263 0 -50.7 0.14
6 Liat ringan 9.56 x 10-4 0.457 0.281 0 -44.8 0.05
7 Lempung berliat 2.28 x 10-4 0.383 0.229 0 -31.5 0.02
8 Lempung 1.72 x 10-3 0.521 0.296 0 -54.2 0.14
9 Liat berdebu 4.17 x 10-4 0.450 0.307 0 -42.4 0.04
10 Lempung liat berdebu 3.61 x 10-4 0.600 0.263 0 -17.8 0.16
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
PRACTICE
Diketahui;
•Δθ=0.4 cm3/cm3
• K=0.0002 cm/s
•Ho=0 cm
•Hf=-50 (cm)
Ditanya:
Berapa Lf pada waktu 1, 4, 16, 32 jam?
•Gunakan Green and Ampt Model
•Gunakan Newton-Raphson Method
t(dt) Lf (cm) Error, f(Lf)
3600 -0.896 -0.0000056
14400 -3.534 -0.0000002
57600 -13.317 -0.0000218
115200 -24.308 -0.0000149
Cek jawaban anda:
Subject: PTAT06
Filename: NRP.pdf
E-mail: [email protected]
AL
IRA
N A
IR T
AN
AH
Tugas kelompok
-Bacalah laporan di
samping ini.
-Buatlah ringkasan dari
laporan ini dalam bahasa
Indonesia.
-Maksimal 4 halaman
kertas A4
-Dikumpulkan paling lambat
Senin, 23 April 2012 jam
12.00 di Departemen SIL.