PETUNJUK UMUM PEMBELAJARAN

Program pembelajaran disusun dalam bentuk 1 modul. Modul ini terdiri

dari 2 bagian yaitu Petunjuk Umum dan Kegiatan Belajar. Kegiatan belajar

terdiri dari : kegiatan belajar 9 topik, tujuan umum pembelajaran, tujuan khusus

pembelajaran, uraian dan contoh, latihan, rangkuman, tes formatif, unpan balik

dan tindak lanjut, referensi dan kunci jawaban. Setiap kegiatan belajar di tulis

kompetensi dan sub kompetensi, diuraikan petunjuk belajar, kegiatan dan

latihan yang akan dilakukan, dan dilengkapi dengan rangkuman . Setelah

semua kegiatan dilakukan dan rangkuman telah dibaca, maka mahasiswa

dapat mengerjakan tes formatif yang telah disediakan. Mahasiswa harus

mengikuti urutan kegiatan yang harus dilakukan. Setelah tes formatif selesai

dikerjakan mahasiswa, pekerjaan diperiksa sendiri dengan menggunakan kunci

jawaban. Jika memenuhi syarat maka mahasiswa dapat pindah ke kegiatan

belajar lain, jika tidak maka mahasiswa mengulangi lagi bagian-bagian yang

belum dikuasai.

1

KEGIATAN BELAJAR

Kegiatan Belajar 5

INFILTRASI

1. Tujuan Umum Pembelajaran

Mahasiswa diharapkan dapat memahami dengan benar proses terjadinya

infiltrasi

2. Tujuan Khusus Pembelajaran

a. Mahasiswa dapat menjelaskan pengertian infiltrasi?

b. Mahasiswa dapat menjelaskan proses terjadinya infiltrasi?

c. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian: kapasitas lapangan, laju

infiltrasi aktual, kapasitas infiltrasi, lengas tanah, titik layu permanen .

d. Mahasiswa mampu menyebutkan dan menjelaskan gaya-gaya utama

yang menyebabkan terikatnya air dalam tanah.

e. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian porositas.

f. Mahasiswa mampu menjelaskan mengapa tanah mengandung pori-pori.

g. Mahasiswa dapat menjelaskan mentode pengukuran lengas tanah.

2

BAB V

INFILTRASI

5.1. Landasan Teori

Air cair yang diterima pada permukaan bumi akhirnya, jika permukaannya tidak

kedap air, dapat bergerak ke dalam tanah dengan gaya gerak gravitasi dan kafiler dalam

suatu aliran yang disebut infiltrasi. Konsep infiltrasi ini relatif baru, namun banyak

kemajuan didalam pengertian dan penentuannya telah dicapai pada tahun-tahun terakhir

ini. Para ahli agronomi menyebut jeluk maksimun air yang dapat dikembalikan

kepermukaan baik oleh tanaman maupun oleh kapilaritas, sebagai tanah. Ini merupakan

mintakat dimana pertama kali presifitasi masuk. Pada mintakat ini (disebut mintakat

tanah atau mintakat mintakat air tanah) air bergerak secara vertikal baik dengan cara

evapotranspirasi kepermukaan maupun dengan cara perkolasi yang menurun

(pergerakan menurun lengas tanah dari mintakat air tanah tak jenuh kemintakat jenuh

menuju muka air tanah). Karena poreus (memiliki rongga-rongga yang dapat diisi

dengan udara atau dan cairan) maka tanah mempunyai kapasitas untuk menyimpan air.

Air ini disebut lengas tanah. Bagian lengas tanah yang tidak dapat dipindahkan dari

tanah oleh cara-cara alami (dengan osmosis, gravitasi atau kapilaritas) disebut ada

dalam simpanan permanen. Kapasitas simpanan permanen suatu tanah diukur dengan

kandungan air tanahnya pada titik layu permanen vegetasinya. Titik layu ini

(kandungan air tanah terendah dimana tanaman dapat mengeksrak air dari ruang pori

tanah terhadap gaya gravitasi) ditentukan untuk suatu tanah bila bagian atas tanaman

berada pada atmosfer basah dan tidak terlalu panas. Ini adalah sama bagi semua

tanaman pada tanah tertentu (Eagleson 1970). Semua lengas tanah yang melebihi titik

layu permanen disebut lengas tanah permanen.

Air perkolasi yang sampai di bawah jangkauan akar tanaman memasuki suatu

mintakat peralihan dimana kapilaritas dan osmosis tidak begitu penting, pada mintakat

ini air ditahan sebagai simpanan berupa selaput pada partikel tanah individual dengan

3

gaya permukaan (ini disebut air pelikuler atau berperkolasi ke bawah karena gravitasi

(air gravitasi). Pada mintakat kapiler (atau mintakat rumbai kapiler) sebagian air

berperkolasi ke bawah ke muka air tanah dan sebagian dari air itu ditahan melawan

gaya gravitasi dengan cara kerja kapiler.

Lengas tanah dapat berada dalam kondisi-kondisi yang berbeda pada bagian-

bagian DAS yang berbeda-beda. Karena itu, lengas tanah biasa dianggap mencakup

semua air pada mintakat aerasi.

Kapasitas lapangan suatu tanah adalah jumlah maksimum yang dapat disimpan

dalam tanah pada mintakat tak jenuh melawan gaya gravitasi. Di negeri Belanda

kapasitas lapangan dipandang sebagai kandungan air yang setara dengan gaya hisap pF

=2.

Laju infiltrasi aktual (fac) adalah laju air berpenetrasi kepermukaan tanah pada

setiap waktu dengan gaya-gaya kombinasi gravitasi, viskositas dan kapilaritas. Laju

maksimum presipitasi dapat diserap oleh tanah pada kondisi tertentu disebut kapasitas

infiltrasi, fc. Untuk suatu intensitas curah hujan, i.

Infiltrasi hanya akan terjadi setelah semua depresi permukaan yang kecil

terpenuhi. Demikian juga, perkolasi hanya akan terjadi bila mintakat tak jenuh telah

mencapai kapasitas kapangannya. Sama halnya dengan terminologi infiltrasi, istilah

laju perkolasi dan kapasitas perkolasi digunakan. Kapasitas perkolasi adalah suatu

parameter yang penting bila infiltrasi buatan diperlukan (suatu teknik yang terkenal di

negeri Belanda).

5.2. Lengas Tanah

5.2.1. Konsep Umum Lengas Tanah

Jika grafitasi merupakan satu-satunya gaya yang menyebabkan gerakan vertikal

air dalam tanah, tanah akan mengalirkan air sama sekali kering setelah hujan.

Kenyataan bahwa tanah selalu mengandung banyak lengas menunjukkan bahwa gaya-

gaya yang memegang lengas dalam tanah harus dikenakan sampai pada tingkat tertentu

4

(Ward, 1967). Fenomena retensi lengas tanah sama sekali tidak dimengerti, gaya-gaya

utama yang menyebabkan terikatnya air dalam tanah adalah:

a. Adsorpsi (molekul air ditarik dan berada di permukaan partikel tanah secara kuat),

b. Gaya osmotik (karena bahan kimiawi terlarut, seperti garam, maka gaya yang

memegang air dalam tanah ditingkatkan dengan jumlah yang sama dengan tekanan

osmotik larutan tanah), dan

c. Gaya kapiler (= tekanan muka = molekul permukaan air yang ditarik terutama oleh

molekul di dalam air (adhesi; juga kohesi terjadi) dan selaput air dalam tanah

dengan demikian dipegang di lapangan in situ oleh gaya tegangan muka). Gaya

kapiler tergantung pada ukuran rongga, dan gaya permukaan, pada jumlah dan sifat

permukaan partikel-partikel tanah.

Untuk penentuan kerapatan isi, volume contoh harus diketahui ini dapat

diperoleh dengan metode inti dimana pengambil contoh tanahyang terbuat dari logam

dilindris dengan volume yang diketahui ditekan kedalam tanah dan dengan hati-hati

diambil untuk menjaga agar volume tanah sama dengan volume pengambil contoh

silindris.

Perubahan kandungan air tanah secara nyata mengubah sifat-sifat tanah seperti

keteguhan, kompresibilitas dan konduktivitas hidrolik. Volume kebanyakan tanah juga

berubah dengan berubahnya proporsi air dan udara dalam rongga-rongga atau dari

perubahan rongga.

Kandungan lengas tanah juga dipengaruhi oleh ciri fisis yaitu porositas.

Porositas didefenisikan sebagai nisbah volume rongga (Vv ) dengan volume total tanah.

Rumus untuk menghitung porositas:

atau

Keterangan:

v= porositas (atau nisbah rongga) dalam %

Vv= volume ruang rongga (cm3)

V= volume total contoh tanah tertentu (cm3)

5

ρd= berat isi contoh tanah=kerapatan contoh tanah kering (gr/cm3)

ρd= Ws/Vs + Vv = Ws/V

Vs= volume padatan (cm3)

Ws= berat padatan= berat contoh kering oven (gr)

γs= kerapatan butiran tanah+ berat jenis bahan padat (gr/cm2)

γs= Ws/Vs

Untuk mengetahui kerapatan isi volume contoh harus diketahui. Ini dapat

diperoleh dengan metode inti dimana pengambil contoh tanah yang terbuat dari logam

di lindris dengan volume yang diketahui ditekan ke dalam tanah dan dengan hati-hati

diambil untuk menjaga agar volume tanah sama dengan volume pengambil contoh

tanah. . Kemudian permukaan ring sampel tanah yang sudah terisi tanah di beri lapisan

lilin cair atau parapin. Kemudian ditimbang baik diudara maupun sambil dicelupkan

dalam cairan yang diketahui kerapatannya.

Perubahan kandungan air tanah secara nyata mengubah sifat-sifat tanah seperti

keteguhan, kompresibilitas, plastisitas dan konduktivitas hidrolik.

Kandungan air tanah didefenisikan dalam tiga cara :

5.2.2. Kandungan air atas dasar berat basah (θw)

θw=Wt – Ws

Keterangan:

θw= kandungan air atas dasar berat basah (%)

Wt = berat contoh tanah lembab (%) = (Wt/Ws)x100

Ws= berat contoh tanah kering oven (%) Ws= (Ws/Wt)x100

5.2.3. Kandungan air atas dasar berat kering oven (θd)

Kandungan ini merupakan persentase air yang terdapat pada contoh tanah

kering tanur:

θd =Ww/Wsx100% = (100/100- θw)x θw

6

Contoh tanah yang lembab di timbang (Wt), kemudian dikeringkan pada suhu 1100C,

didinginkan dan ditimbang lagi (Ws) untuk menentukan berat air yang hilang

(Ww=Wt-Ws). Ini merupakan metode baku, tetapi memerlukan banyak waktu

5.2.4. Kandungan air atas dasar volume (θ= kandungan air volumetrik).

Rumus ini menyatakan volume air per volume tanah lembab.

θ= Vw/Vs+Vv atau = θd (ρd)/100 (ρw)

Keterangan:

Vw: volume air (cm3)

Vs: volume padatan (cm3)

Vs: volume rongga (cm3)

ρd=Ws/Vs+Vv= Kerapatan isi tanah = berat tanah dibagi dengan volume total

(V=Vs+Vv) tanah (gr/cm3)

ρw= kerapatan air (gr/cm3)

Kandungan air atas dasar volume, misal 35% berarti 35 mm air dalam 100 mm

kolom tanah atau 35 cm air per meter jeluk tanah. Jika misalnya tanah hanya 40 cm

dalamnya, maka kandungan air tanah hanya (350mm/m)(0,4) = 140 mm.

5.2.5. Potensial Air Tanah

Energi yang mengikat air dalam tanah pada setiap kandungan air dicirikan

sebagai potensial air tanah. Potensial air tanah (atau potensial matriks) terutama dibagi

menjadi komponen potensial kapiler (atau potensial matriks) dan potensial gravitasi.

Namun, terdapat potensial komponen lainnya (Young, 1975) yang berperanan pada

potensial total tanah. Potensial komponen dapat dituliskan sebagai berikut:

∆ψ= ∆ψm + ∆ψg + ∆ψπ + ∆ψp + ∆ψa ……..

Keterangan:

∆ψ= potensial air tanah total (potensial lengas)

∆ψm= potensial matrik (atau kapiler)

∆ψg= potensial gravitasi

∆ψπ=potensial osmotik

7

∆ψp= potensial piezometrik

∆ψa= potensial angin atau tekanan.

Potensial dinyatakan sebagai perbedaan-perbedaan (∆) terhadap titik sembarang

yang ditetapkan sebagai berpotensial nol. Misalnya permukaan air bebas, mempunyai

potensial nol. Buckingham (1970) mengusahakan penggunaan konsep energi, atau

konsep potensial air tanah, dalam penelitian gerakan lengas tanah dan menyarankan

penggunaan istilah potensial kapiler untuk menunjukkan daya tarik tanah akan air.

Banyak istilah telah dipergunakan untuk memberi batasan energi yang mengikat

air dalam tanah. Istilah tegangan air tanah dan isapan tanah digunakan untuk

memberikan batasan secara berturut-turut bahwa air tanah berada dalam keseimbangan

dengan tekanan yang kurang dari atmosfir dan tanah memberikan tekanan terhadap air.

Penyesuaian pemakaian yang dibakukan akan menghindarkan pengertian yang

membingunkan. Dalam hal ini akan digunakan istilah potensial pada perlakuan-

perlakuan teoritis air tanah, dan isapan dalam pemakaian praktis. Harga-harga isapan

tanah adalah positif dan harga-harga potensial adalah negatif, namun keduanya secara

numerik adalah sama. Berbagai satuan dipergunakan untuk mengukur potensial air

tanah.

5.2.6. Kurva Tegangan

Kurva-kurva yang menjelaskan hubungan antara potensial air tanah, pF, dan

kandungan lengas tanah (atau kandungan air tanah) dikenal sebagai kurva tegangan.

Kurva-kurva tegangan untuk tanah-tanah dengan ukuran partikel yang berbeda

menunjukkan kenyataan bahwa :

1. potensial air tanah menurun dengan meningkatnya kandungan air (makin banyak air

tanah, makin berkurang energi yang diperlukan untuk memegang air dalam tanah).

2. Isapan meningkat jika ukuran pori yang mengikat air berkurang.

3. Laju perubahan kemiringan maksimum, yang menunjukkan ukuran rongga dominan

yang mengikat air, terjadi pada potensial yang lebih rendah bila ukuranpartikel

menurun.

8

4. Tanah liat utuh mempunyai lebih banyak rongga didalamnya, dibandingkan bila

tanah dibentuk kembali yang akan menyebabkan rongga tersebut rusak. Dengan

demikian tanah menahan lebih banyak air bila dibentuk kembali.

5. Konsolidasi menyebabkan volume rongga yang besar akan menurun dan rongga

yang kecil akan naik. Karena itu, tanah yang dimamfaatkan akan menahan lebih

banyak air pada isapan yang tinggi, namun berkurang pada isapan yang rendah.

6. Pada campuran liat-pasir, kandungan air pada potensial tertentu akan naik diatas

proporsi minimum.

5.2.7. Histeresis

Salah satu pembatasan utama penggunaan kurva retensi adalah yang berkenaan

dengan fenomena histeresis. Untuk suatu isapan tertentu, kandungan air tanah beragam

pada apakah itu dibasahi atau dikeringkan. Histeresis akan menjadi terbesar pada kasus

tanah yang mengering. Histeresis disebabkan oleh kenyataan bahwa banyak pori

mempunyai leher yang agak sempit atau hubungan dengan pori-pori didekatnya. Bila

tanah mongering pori-pori tersebut tidak dapat kosong sampai dicapai suatu isapan

yang tinggi. Bila tanah sedang dibasahi, pori ini tidak akan terisi hingga isapan

menurun ketingkat yang jauh lebih rendah yang dihubungkan dengan diameternya yang

terbesar, dititik mana pori akan terisi dengan sangat cepat.

5.2.8. Penampang Jeluk Lengas Tanah

Bila infiltrasi berlanjut terus (selama hujan yang lebat), permukaan yang

langsung akan menjadi jenuh, dan akan terjadi penurunan kandungan air dengan jeluk

tanah. Pada kondisi dengan infiltrasi yang terus berlanjut, perlokasi akan terjadi.

5.2.9. Gerakan naik lengas tanah – gerakan kapiler

Penelitian-penelitian terdahulu mengenai gerakan naik tanah sangat terbatas

karena perhatian besar ditujukan pada pembahasan tanah dari bawah melalui saluran-

9

saluran kapiler. Lagi pula, tanah disederhanakan sebagai suatu ikatan tabung kapiler

dimana tinggi kenaikan dihitung dengan persamaan yang terkenal (Young, 1975).

Pengaruh evapotranspirasi adalah untuk menciptakan suatu hisapan dan

mendorong gerakan air menuju permukaan tanah, kerapatan dan jeluk muka air

merupakan factor-faktor yang mempengaruhi gerakan air keatas karena pengaruh

evapotranspirasi.

5.2.10. Pengukuran Potensial Air Tanah

1. Pengukuran laboratorium

Pada dasarnya, pengukuran potensi dapat dilakukan dengan metode dimana

gaya yang terukur dikenakan pada air tanah dan hasil perubahan kandungan air tanah

diukur. Pengukuran laboratorium dilakukan dengan mengenakan tekanan yang spesifik

dan dengan mengukur kandungan air setimbang yang dihasilkan (untuk suatu tekanan

tertentu air berhenti keluar dari contoh tanah). Ini dapat dilakukan baik dengan

menggunakan tekanan negatif maupun tekanan positif.

a. Metode Haines : Contoh tanah diletakkan pada cawan keramik dan tekanan negatif

(maksimum –1 bar) dikenakan pada bagian bawah contoh. Air mengalir dari contoh

melalui pori keramik ke dalam tabung pengukur dan perubahan kandungan air pada

tanah diamati secara langsung dengan mengukur perubahan posisi meniscus pada

tabung.

b. Membran tekanan : Karena tekanan positif dikenakan pada bagian atas contoh

tanah, air bergerak dari contoh, melalui membran hingga kesetimbangan tercapai.

c. Metode tekanan uap : Tekanan uap yang terkendali dimasukkan pada ruangan yang

mengandung contoh. Tanah mengisap air atau kehilangan air sampai potensial

tanah sama dengan potensial udara disekitarnya.

2. Pengukuran-pengukuran di tempat

a. Tensiometer : Alat ini terdiri atas cawan poreus yang dipendam dalam tanah dan

dihubungkan dengan monometer atau pengukuran hampa. Air bergerak dari cawan

10

poreus kedalam tanah disekitarnya hingga hisapan pada cawan dan tanah

disekitarnya berada dalam kesetimbangan.

b. Psikometer thermocouple : Alat ini yang paling modern dan diharapkan menjadi

alat yang terbaik bagi pengukuran potensial air tanah. Alat ini mengukur tekanan

uap didalam tanah.

3. Pengukuran-pengukuran tidak langsung

a. Tahanan antara dua elektroda yang dipasang pada suatu blok gips ysng poreus

yang dibenamkan kedalam tanah diukur. Jika tanah mongering, maka pori pada

gips kehilangan air tanah disekitarnya dan tahanan antara elektroda akan naik.

b. Beberapa bahan yang poreus (sumbat keramik, kertas saring, dan lain-lain)

dimana hubungan antara w dan w diketahui, ditempatkan berhubungan dengan

tanah dan secara berkala ditimbang untuk menentukan perubahan didalam

kandungan air tanah.

5.2.11. Pengukuran lengas tanah

Progam pengamatan lengas tanahmungkin berbeda-beda menurut tujuannya.

Misalnya, untuk maksud-maksud pertanian pengukuran lengas tanah diambil pada

empat titik per hektar dapat memberikan daya yang memadai bagi pendugaan harga

tertimbang rata-rata air tanah diseluruh kawasan pertanian. Metode statistik biasanya

digunakan untuk menentukan banyaknya titik pengamatan yang diperlukan.

Metode-metode pengukuran kandungan lengas tanah adalah sebagai berikut :

a. Metode gravimetrik

b. Metode tensiometrik

c. Metode tahanan – listrik

d. Metode pancaran neutron

e. Metode sinar gamma

f. Metode penginderaan jauh

g. Lisimeter

h. Metode kimia

11

i. Metode panas

5.3. Kepentingan Praktis Infiltrasi

5.4. 1. Berkurangnya banjir

2. Berkurangnya erosi tanah

3. Memberikan air pada vegetasi dan tanaman

4. Mengisi kembali reservoir air tanah

5. Menyediakan aliran pada sungai pada musim kemarau

4.4. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Infiltrasi

1. Karasteristik-karakteristik hujan (hubungan I dan Fc)

2. kondisi-kondisi permukaan tanah

3. Tetesan hujan, hewan maupun mesin mungkin memadatkan permukaan tanah dan

mengurangi infiltrasi

5. Pencucian partikel yang halus dapat menyumbat pori pada permukaan tanah dan

mengurangi laju infiltrasi

6. Laju infiltrasi awal (Fo)dapat ditingkatkan dengan menaikkan jeluk detensi

permukaan (Da).

7. Kapasitas infiltrasi ditingkatkan dengan celah matahari.

8. Kemiringan tanah secara tidak langsung mempengruhi laju infiltrasi.

9. Pembekuan permukaan tanah mengurangi kapasitas infiltrasi selama tahapan awal

hujan berikutnya.

10. Penggolongan dapat meningkatkan (dengan terasering, pembajakan kontur, dll)

atau menurunkan (pengolahan permukaan vegetasi) kapasitas infiltrasi karena

kenaikan atau penurunan cadangan permukaan.

11. Kondisi-kondisi penutup permukaan

- Penutup vegetasi (karena terhambatnya aliran permukaan dan berkurangnya

pemadatan tetesan hujan) meningkatkan infiltrasi. Kerapatan dan tipe vegetasi

juga penting dalam mengendalikan infiltrasi.

12

- Dengan melindungi tanah dari dampak tetesan hujan dan dengan melindungi pori-

pori tanah dari penyumbatan, seresah mendorong laju infiltrasi yang tinggi.

- Salju mempengaruhi infiltrasi dengan cara yang sama seperti yang dilakukan

seresah.

- Urbanisasi (bangunan, jalan, sistem drainase bawah permukaan) mengurangi

kapasitas infiltrasi.

11. Transmisibilitas tanah

- Banyaknya pori yang besar ( yang dilalui air hanya dengan gaya gravitasi), yang

menentukan sebagian dari struktur tanah, merupakan salah satu faktor yang

penting yang mengatur laju transmisi air yang menurun melalui tanah.

Kemantapan structural, faktor-faktor biotik, dan sifat penampang tanah

merupakan faktor-faktor lain yang mempengaruhi pori yang besar, dan tentu saja

transmibilitas tanah.

- Infiltrasi beragam secara terbalik dengan lengas tanah. Hal ini terjadi dalam tiga

cara, yaitu :

1. Kandungan air yang meningkat mengisi ruang pori dan mengurangi kapasitas

tanah untuk infiltrasi air selanjutnya.

2. Bila hujan membasahi permukaan suatu tanah yang kering, gaya kapiler yang

kuat diciptakan yang cenderung untuk menarik air kedalam tanah dengan laju

yang jauh lebih tinggi dibandingkan laju yang dihasilkan dari gaya gravitasi

saja.

3. Meningkatnya air tanah menyebabkan pengembangan koloid dan mengurangi

ruang pori.

12. Karakteristik-karakteristik air yang terinfiltrasi

- Suhu air mempunyai beberapa pengaruh, tetapi penyebabnya dan sifatnya belum

pasti. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa pada bulan-bulan musim panas

13

kapasitas infiltrasi lebih tinggi. Namun itu tentu disebabkan oleh sejumlah

faktor dan tentunya bukan karena suhu saja.

- Kualitas air merupakan faktor lain yang mempengaruhi infiltrasi. Liat halus

pada partikel debu yang dibawa dengan air ketika infiltrasi kebawah dapat

menghambat ruang pori yang lebih kecil.

5.5. Keragaman Waktu Kapasitas Infiltrasi

Sebegitu jauh kapasitas infiltrasi menurun dengan waktu. Ini merupakan ciri

infiltrasi yang paling menyolok. Laju kapasitas infiltrasi yang menurun ini disebabkan

oleh berbagai hal. Besarnya fo dapat sebesar 1,2 atau 10 cm/jam, tergantung pada tipe

tanah dan kondisinya. Demikian juga fo mungkin sebesar 0,5 atau 1 cm/jam, tergantung

pada tipe tanah dan kondisinya. Keragaman yang halus dari kurva kapasitas infiltrasi

(fc) disajikan untuk tiga hal, yaitu :

- Intensitas hujan (i) yang sama atau lebih besar daripada kapasitas infiltrasi.

- Intensitas hujan berseling (i1, i2, dan i3) yang lebih besar daripada kapasitas infiltrasi

- Intensitas hujan yang kurang dari pada kapasitas infiltrasi.

Banyak rumus yang memberi batasan keragaman waktu infiltrasi

dikembangkan.

Karateristik infiltrasi bervariasi secara ruang pada suatu aliran sungai. Karena

itu, harga konstanta yang meliputi semua tipe kondisi tanah pada kawasan tersebut

adalah tidak praktis.

5.6. Penentuan Laju Infiltrasi.

I. Penentuan infiltrasi sebagai suatu faktor dalam proses limpasan

a. Cara buatan.

Infiltrometer, merupakan suatu tabung baja silindris pendek, berdiameter besar

(atau suatu batas kedap air lainnya) yang mengitari suatu daerah dalam tanah.

Infilitrometer cincin konsentrik yang merupakan tipe biasa, terdiri dari dua

cincin konsentrik yang ditekan ke dalam permukaan tanah. Kedua cincin

14

tersebut digenangi (karena itu disebut infiltrometer tipe genangan) secara terus

menerus untuk mempertahankan tinggi yang konstan (jeluk air). Infiltrometer

hanya dapat memberikan angka bandingan yang berbeda (harga lebih tinggi)

dari infiltrasi sebenarnya. Dengan menggunakan petak lapangan terisolasi,

kapasitas infiltrasi ditentukan oleh jumlah air yang ditambahkan untuk

mempertahankan tinggi yang tetap. Dibandingkan dengan infiltrometer tipe

cincin, petak bidang terisolasi (kenyataan infiltrometer yang besar) mempunyai

pengaruh batas yang kurang nyata, namun masih belum menggambarkan

realitas. Angka yang diperoleh sekali lagi merupakan angka-angka pembanding

Lisimeter, untuk penentuan kapasitas infiltrasi. Hanya lisimeter tipe timbangan

dapat dipergunakan. Baik hujan buatan (irigasi) dengan suatu jeluk yang

konstan maupun hujan alami digunakan.

Simulator curah hujan, dengan menggunakan petak lapangan terisolasi, kondisi

curah hujan disimulasi dengan hujan buatan. Hujan buatan ini juga disebut

infiltrometer irigasi semprotan. Ukuran dan bentuk petak sangat beragam.

Infiltrometer tipe F yang sering digunakan, mempunyai dua baris penyemprot

yang penyemprot air diatas petak berukuran 6 x 12 kaki. Ukuran tetesan dan

ketinggian jatuh dapat dikendalikan. Infiltrasi dideduksi dari analisis curah

hujan dan limpasan permukaan. Hujan simulasi yang dikenakan pada petak

lapangan ( percobaan yang sama dapat juga dimanipulasikan di laboratorium)

pada insensitas 1mm/jam dihentikan pada waktu tf. Hidrograf limpasan yang

dihasilkan akan mempunyai suatu cabang naik (selama hujan) dan suatu cabang

menurun (setelah berhentinya hujan).

b. Cara-cara alami

1. Hidrograf aliran sungai kecil, pada suatu kasus daerah aliran sungai yang kecil

(hingga ukuran sekitar 0,04 km2) penentuan kehilangan infiltrasi jauh lebih rumit

15

dibandingkan dengan penentuan yang dilakukan oleh simulator hujan. Namun,

pendekatannya adalah serupa dengan pendekatan simulator hujan dan

menggunakan kurva komulatif (P,Q,P-Q dan F)untuk menghidarkan agihan yang

tidak seragam seperti agihan hietograf hujan. Perkiraan kehilangan total

dimungkinkan dengan anggapan bahwa intensitas kehilangan selama hujan tidak

beragam dengan waktu (konstan).

2. Pendugaan infiltrasi pada daerah aliran sungai yang lebih besar, pada daerah aliran

sungai yang lebih besar terdapat ciri-ciri yang khusus (seperti agihan hujan yang

tidak seragam, keragaman ruang yang besar dalam tipe tanah dan tipe tajuk, dll)

yang mempengaruhi infiltrasi. Ciri-ciri ini menyebabkan agihan ruang dan waktu

infiltrasi yang tidak seragam. Karena itu, penentuan kapasitas infiltrasi dengan

bantuan hidrograf limpasan hanya dianjurkan untuk daerah aliran sungai yang kecil

dan tidak untuk daerah aliran sungai yang besar. Dalam praktek, indeks-indeks

infiltrasi digunakan sebagai metode jalan pintas dalam menentukan infiltrasi dari

daerah aliran sungai yang besar. Jika tersedia kurva-kurva kapasitas f suatu daerah

aliran sungai yang kecil atau petak pada daerah aliran sungai besar yang sama,

kurva-kurva tersebut dapat digunakan dalam memperkirakan laju infiltrasi pada

daerah aliran sungai yang besar.

c. Metode kapasitas (F)

Pada metode ini, laju infiltrasi aktual (fac) ditentukan dengan membandingkan

intensitas hujan dengan harga kapasitas infiltrasi (fc). Infiltrasi aktual yang

diperkirakan ditambah cadangan depresi permukaan (Sd) dan infiltrasi sisanya (fr.

Untuk menggantikan cadangan detensi) dikurangkan dari hujan yang ditentukan dan

hujan efektif ditentukan. Cadangan dapresi hanya dikurangkan dari bagian hujan yang

pertama karena pada bagian hujan ini depresi diisi pemulihan 3% (harga yang

diasumsikan) disebabkan karena jumlah hujan yang kecil yang masuk pada periode ke-

5 dan ke-6 (periode yang kering meningkatkan kapasitas infiltrasi). Jumlah kehilangan

yang ditentukan terutama karena infiltrasi.

16

d. Metode indeks

1. Metode indeks O = metode ini merupakan laju konstan (mm/jam), dan lain-lain)

di atas mana volume curah hujan sama dengan volume limpasan yang diamati.

Metode ini menggambarkan semua kehilangan permukaan (intersepsi, cadangan

depresi permukaan, cadangan detensi dan evapontranspirasi) dan infiltrasi.

Metode ini menganggap limpasan terlalu besar pada permulaan dan terlalu kecil

pada akhir hujan. Tidak ada perhatian yang diberikan bagi kehilangan awal dan

bagi infiltrasi selama periode tidak hujan atau selama periode sisa.

2. Metode Fav = Metode ini lebih teliti daripada metode indeks O karena

perhatian yang juga diberikan pada simpangan permulaan (Sd), periode-periode

tanpa hujan dan infiltrasi sisa. Metode ini didefenisikan sebagai rata-rata laju

infiltrasi selama periode adanya pasokan air yang berkesinambungan untuk

infiltrasi. Dalam metode ini, analisis diselesaikan secara terpisah untuk masing-

masing periode hujan (disarankan 1 jam) dengan menganggap bahwa curah

hujan sebelum atau sesudah periode ini sama sekali hilang.

3. Metode Indeks –W = indeks ini mengacu pada laju infiltrasi selama periode (tc)

jika intensitas curah hujan (i) melebihi laju kapasitas infitrasi indeks ini sama

dengan, W = O – laju kehilangan

W = P-Q –Sd-1 dimana I=intersepsi Te

Jika tanah jenuh dengan air, kapasitas infiltrasi akan mencapai laju minimum

yang konstan dan final (fa). Ini berarti bahwa kenaikan dalam simpanan

permukaan (Da + Sd + I) akan mendekati nol. Maka menurut defenisi, indeks

W menjadi indeks Wmin dan hampir sama dengan O. indeks Wmin digunakan

dalam kajian-kajian yang memperhatikan jumlah banjir (luapan) maksimum.

4. Metode persentase limpasan : pada metode ini curah hujan efektif diberi batasan

sebagai suatu persentase dari hujan total. Pada beberapa hal, persentase ini

dipertahankan konstan, daripada beberapa hal lainnya, persentase tersebut

beragam dengan waktu. Harga persentase adalah lebih besar untuk curah hujan

17

yang berintensitas rendah. Hal ini disebabkan karena liputan kawasan yang

lebih luas dari air yang brinfiltrasi dan juga disebabkan karena kehilangan-

kehilangan yang lebih besar.

e. Penaksiran berdasarkan keadaan kandungan air tanah

Metode-metode tersebut di muka pada dasarnya didasarkan atas rekaman-

rekaman curah hujan dan limpasan untuk suatu kawasan tertentu. Metode-metode itu

menunjukkan harga rata-rata kapasitas infiltrasi yang diperoleh untuk seluruh kawasan,

dan bukan dengansampling (pencuplikan) kawasan-kawasan sangat kecil seperti yang

dilakukan dengan infiltrometer. Karena kandungan air tanah awal mempengaruhi

kapasitas infiltrasi maka digunakan pendekatan yaitu :

1. Indeks hujan pendahulu (IHP)

Metode IHP (yang digunakan secara luas di USA) berfungsi sebagai indeks

terhadap kondisi air dalam tanah. Pada dasarnya metode ini merupakan penjumlahan

jumlah hujan yang terjadi sebelum hujan yang diteliti yang ditimbang menurut waktu

terjadinya. IHP untuk hari ini (hari nol) diberikan oleh Bruce (1996) sebagai berikut:

Pa0 =kP1+k2p2+…+ktp2

Dimana P1 merupakan hujan (mm) kemarin, P2 adalah hujan 2 hari sebelumnya,

pt adalah hujan “t” hari sebelumya dan k adalah konstanta resesi (dengan harga sekitar

0,92, tapi beragam antara 0,85 dan 0,98). Harga IHP dihitung setiap hari sedemikian

rupa sehingga harga IHPhari ini (Pa0) dapat dihubungkan dengan harga IHP kemarin

(Pat) dengan :

Pa0 =k (Pat+P2)

Yaitu IHP untuk hari ini (atau hari tertentu) sama dengan k kali IHP untuk

kemarin (atau hari sebelum hari tertentu) ditambah k kali hujan kemarin (atau hari

sebelum hari tertentu).

2. Perkiraan depisit lengas tanah

18

Dalam metode ini (yang digunakan di Inggris) pengukuran evspotranspirasi dan

presipitasi digunakan dalam menentukan defisit lengas tanah. Perkiraan defisit lengas

tanah digunakan untuk meramalkan proporsi limpasan (dan kehilangan) yang timbul

dari suatu hujan tertentu.

II. Penentuan infiltrasi sebagai faktor dalam pengisian kembali air tanah

Sebegitu jauh semua metode yang disebutkan menentukan infiltrasi sebagai

kehilangan air dari permukaan tanah. Namun adalah mungkin untuk menentukan

infiltrasi sebagai masukan bagi air tanah. Air yang berperkolasi dan ditambahkan pada

air tanah ini disebut pengisian kembali air tanah. Pengisian kembali ini tergantung pada

beberapa faktor seperti :

1. Kapasitas infiltrasi

2. Karakteristik presipitasi stokastik

3. Faktor Iklim; agihan presipitasi pada suatu tahun mengatur pengisian kembali air

tanah. Pada kawasan arid, misalnya pengisian kembali akan terjadi dari aliran

epemeral, tetapi sebagian besar diserap sebelum mencapai muka air tanah. Pada

kawasan semi arid, pengisian kembali adalah tidak beraturan dan terjadi pada

periode hujan lebat. Hujan ringan dan sedang tidak memberikan kontribusi terhadap

pengisian kembali. Pada kawasan basah pengisian kembali berada pada periode

musim dingin. Pada bulan-bulan musim panas semua presipitasi menjadi air tanah

atau berevaporasi. Pada kawasan dingin peleburan air beku dapat memberikan

pengisian kembali yang tiba-tiba terhadap air tanah.

4. Topografi, pada lereng yang curam terdapat sedikit waktu untuk berinfiltrasi dan

bagian utama air diberikan pada limpasan permukaan. Pada kawasan yang

bergelombang (bukit pasir, bukit glacial, dan lain-lain) drainase internal

memberikan pengisian kembali air tanah.

5. Geologi: Lapisan bawah tanah, misalnya menyebabkan tidak semua air yang

berinfiltrasi memberikan sumbangan pada pengisian kembali air tanah. Batas air

tanah dapat berbeda dari batas drainase.

19

Dibawah ini disajikan metode yang paling umum dalam menentukan pengisian kembali

air tanah.

Catatan : Terdapat dua metode lagi yang dapat digunakan didalam menentukan

kehilangan, yaitu : a). Analisis aliran dasar dan b). Metode bilangan kurva yang

dikembangkan oleh dinas pengawetan tanah USA.

a. Metode neraca air

Persamaan neraca air dapat digunakan terhadap dua batas yang berbeda. Jika

persamaan dikembangkan untuk kawasan didalam batas ABEF.

P+R1+R2+Ea+Er+AS1 = untuk periode-periode pendek atau

P+R1+R2+Ea+ER = untuk periode-periode yang lebih panjang

Keterangan :

Ea =Evapontrannpirasi actual

P = Presipitasi

R = Inflow (Limpasan permukaan)

R2 = Outflow

F = Infiltrasi

FR = Pengisian kembali air tanah

AS1 = Perubahan kadar air tanah

U1 = Inflowair tanah

U0 = outflow air tanah

AS2 = Perubahan cadangan air tanah.

Karena jumlah evapontrampirasi actual (Ea) kerap kali tidak diketahui, adalah

lebih baik mempertimbangkan persamaanneraca suatu kawasan dalam batas BCDE.

b. Kurva Deplesi

Daerah yang diarsir pada kurva deplesi menunjukkan jumlah pengisian kembali

air tanah selama periode hujan. Akibatnya taksiran Fr dimungkinkan tanpa mengetahui

keragaman permukaan air tanah.

20

III.Gerakan air tanah

a. Pengisian kembali dapat ditentukan dengan menggunakan perbedaan antara

permukaan air tanah antara dua bagian.

b. Jika air tanah keluar dalam bentuk mata air, debit tahunan mata air adalah sama

dengan pengisian kembali tahunan air tanah.

c. Jika pada kasus-kasus yang khusus, semua air tanah masuk kedalam suatu

tempat pada permukaan (kolam, tanah rawa, danau kecil, dan lain-lain)

pengisian kembali dapat dihitung dengan kawasan dari sumber tanah.

d. Penggunaan pelacak, konsentrasi isotop H dan O (misalnya molekul H2O18 dan

H2O16) dalam air hujan dibandingkan dengan konsentrasi pada air tanah untuk

menentukan jumlah air hujan yang diberikan pada air tanah. Tipe metode

pelacak ini masih di bawah penelitian.

e. Lisimeter, merupakan metode yang paling berguna di dalam pengkajian

kawasan yang kecil.

f. Keragaman muka air tanah–lengas tanah, keragaman periodik kandungan lengas

tanah dan muka air tanah dapat digunakan sebagai dasar dalam menciptakan

dugaan (atau rumus) pengisian kembali air tanah.

g. Metode kandungan garam, Jika kandungan klorida (Cl) air hujan diketahui

peningkatan kandungan garam air tanah dapat disebabkan oleh hujan dan

pengisian kembali air tanah dapat ditentukan pendekatan ini dapat digunakan

pada kawasan pantai (udara menerima garam dari laut) tetapi menganggap

bahwa hujan merupakan satu-satunya sumber garam jika sumber garam lainnya

(seperti dalam tanah) tidak diketahui. Metode ini hanya mamberikan hasil

perkiraan saja.

21

Kesimpulan

Infiltrasi merupakan proses pengerutan air kedalam tanah pada zone tak jenuh

dengan gaya gerak gravitasi. Infiltrasi terjadi karena adanya pori tanah mempunyai

kemampuan mengikat air dan menyimpan air yang disebut Lengas tanah. Lengas tanah

yang tidak bisa dipindahkan dari tanah oleh cara-cara alami (seperti osmosis, gravitasi

atau kapilaritas) disebut :simpanan permanen.

Ada tiga gaya utam yang menyebabkan air dalam tanah :

1. Adsopsi

2. Gaya osmotik

3. Gaya Kapiler

Pengukuran-pengukuran potensi air tanah dapat dilakukan dengan :

1. Pengukuran laboratorium

2. Pengukuran-pengukuran ditempat

a. Tensiometer

b. Psikrometer themocouple

3. Pengukuran-pengukuran tidak langsung

Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi yaitu :

1. Karakteristi-karakteristik hujan

2. Kondisi permukaan tanah

3. Kondisi-kondisi penutup tanah

4. Transmibilitas tanah

Penentuan infiltrasi sebagai suatu faktor dalam proses limpasan dapat dilakukan dengan

:

a. Cara buatan

1. Infiltrometer

2. Lisimeter

3. Simulator curah hujan

22

b. Cara-cara alami

1. Hidrograf aliran sungai kecil

2. Pendugaan infiltrasi pada daerah aliran sungai yang lebih besar

a. Metode kapasitas F

b. Metode indeks

3. Penapsiran berdasarkan keadaan kandungan air tanah

a. Indeks hujan pendahulu

b. Perkiraan defisit lengas tanah.

Soal-Soal

1. Jelaskan pengertian infiltrasi?

2. Jelaskan proses terjadinya infiltrasi?

3. Jelaskan pengertian:

a. kapasitas lapangan

b. laju infiltrasi aktual

c. kapasitas infiltrasi

d. lengas tanah

e. titik layu permanent

4. Sebutkan dan jelaskan gaya-gaya utama yang menyebabkan terikatnya air dalam

tanah?

5. Jelaskan dan serta dengan rumus pengertian dari porositas?

6. Jelaskan mengapa dalam tanah terdapat pori-pori ?

7. Sebutkan dan jelaskan metode pengukuran lengas tanah?

23

Daftar Pustaka

1. Asdak. C. 2001. Hidrologi Dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai.

Gadjah Mada University

2. Seyhan. E. 1990. Dasar-Dasar Hidrologi. Gadjah Mada University.

3. Soewarno. 2000. Hidrologi Operasional. PT Citra Aditya Bakti Bandung.

4. Soewarno. 1991. Hidrologi: Pengukuran dan Pengelolaan Data Aliran

Sungai (Hidrometri). Nova Bandung.

5. Wilson. 1990. Hidrologi Teknik. Penerbit ITB Bandung.

24