2. Penggunaan Infiltrometer dan Pembuatan Grafik Infiltrometer
A. Alat Utama dan Alat Bantu Pengukur Infiltrasi 1. Ring infiltrometer umumnya berukuran diameter 10-50 cm dan panjang atau tinggi 10-20 Single-ring infiltrometer umumnya cm. Ukuran double-ring infiltrometer adalah ring pengukur atau ring bagian dalam umumnya berdiameter 10-20 cm, sedangkan ring bagian luar (ring penyangga atau buffer ring) berdiameter 50 cm. Panjang ring pengukur maupun ring penyangga sama dengan panjang single-ring infiltrometer yaitu 10-20 cm. Untuk tujuan tertentu sering digunakan ukuran ring yang lebih
besar atau lebih kecil. Namun demikian, penggunaan ring yang terlalu kecil menghasilkan kesalahan pengukuran yang besar (Tricker, 1978), sedangkan penggunaan ukuran ring yang terlalu besar juga menjadi tidak efisien karena membutuhkan air dalam jumlah banyak, sulit untuk dipasang, relatif lebih mahal, serta membutuhkan waktu lama untuk mencapai kesetimbangan. Ring umumnya terbuat dari logam dengan ketebalan 1-5 mm, bagian bawah dibuat tajam, untuk meminimumkan gangguan terhadap tanah. 2. Balok kayu dan palu untuk membenamkan ring ke dalam tanah atau dapat digunakan hydraulic rum, stop watch (alat pengukur waktu lainnya), spon kasar. Bila penambahan air dilakukan secara
otomatis, maka gunakan mariotte reservoir , namun bila penambahan air dilakukan secara manual, maka diperlukan ember atau drum, gayung, gelas ukur, penggaris atau meteran. B. Prosedur Kerja 1. Benamkan ring secara vertikal ke dalam tanah sedalam 3-10 cm menggunakan balok kayu dan palu atau penumbur hidrolik. Pastikan bahwa kedalaman ring cukup untuk membuat ring kuat berdiri. Namun demikian perhitungkan pula tebal ring yang akan digenangi, misalnya bila kedalaman pembenaman ring 5 cm dan kedalaman penggenangan penggenangan juga 5 cm, maka panjang ring yang digunakan minimal 11 cm.
Gambar 2.1 Menggali Tanah Tempat Ring
Gangguan terhadap tanah akibat proses pembenaman ring harus seminimal mungkin. Hindari pengikisan atau perataan tanah. Bila double ring infiltrometer yang digunakan, maka ring pengukur dibenamkan terlebih dahulu.
Gambar 2.2 Proses Penanaman Ring 2. Hindari kebocoran di sekitar dinding ring dengan cara memadatkan bagian tanah yang bersentuhan dengan dinding ring. Bila terbentuk celah yang besar, maka perlu dilakukan perekatan dengan menggunakan serbuk bentonit atau liat halus. 3. Genangi ring pengukur dengan tingkat kedalaman yang konstan, dan ukur kecepatan masuknya air ke dalam tanah.
Gambar 2.3 Penggenangan Ring dengan Air dan Pengukuran Infiltrasi Bila double ring infiltrometer yang digunakan, maka samakan ketinggian genangan pada ring penyangga dengan ring pengukur. Tinggi genangan biasanya bekisar antara 5-20 cm. Cara yang mudah untuk mengatur tinggi genangan secara konstan adalah dengan menggunakan mariotte
reservoir . Ketinggian pelampung pada marriot reservoir dibuat sama dengan ketinggian air pada ring pengukur, sedangkan kecepatan penurunan air pada marriote reservoir dapat digunakan
untuk menghitung laju infiltrasi. Alternatif lainnya adalah dengan menggunakan katup apung ( float valve) yang dihubungkan (via tabung atau selang yang bersifat flexible) dengan penampung air yang mengalir dengan menggunakan gaya gravitasi ( gravity-feed reservoir ). Cara ini sering digunakan pada tanah-tanah yang mempunyai laju infiltasi tinggi. Cara yang paling sederhana adalah dengan menambahkan air secara manual, biasanya digunakan untuk tanah dengan laju infiltrasi rendah. Untuk mengetahui kapan air harus ditambahkan, diperlukan penunjuk atau pointer (yang paling sederhana adalah penggaris atau batang kayu atau logam yang ditera) atau bisa digunakan semacam kait pengukur ( hook gauge). Ketika permukaan air dalam ring pengukur turun dan sampai pada titik penunjuk ( pointer ) atau hook gauge level , maka lakukan penambahan air sampai permukaan air dalam ring kembali ke titik awal atau preset mark. Rata-rata laju infiltrasi ditetapkan atau dihitung dari volume penambahan air dan interval waktu penambahan. Kedalaman penggenangan (H) merupakan ketinggian air yang terletak pada pertengahan antara preset mark dan pointer (hook gauge).
Gambar 2.4 Double Ring Infiltrometer 4. Quasy-steady state flow (aliran air yang konstan) diasumsikan terjadi ketika kecepatan penurunan air di dalam ring menjadi konstan. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai quasysteady state flow (waktu kesetimbangan) umumnya meningkat dengan semakin halusnya
tekstur tanah, menurunnya struktur tanah, meningkatnya kedalaman penggenangan (H) dan kedalaman pembenaman ring (d), dan semakin besarnya radius ring.
Gambar 2.5 Mariotte Reservoir C. Hal Yang Perlu DIperhatikan Saatn Menggunakan Infiltrometer 1. Penggunaan double-ring infiltrometer ditujukan untuk mengurangi penyimpangan aliran atau aliran lateral. Namun demikian, hasil pengujian di laboratorium, lapangan, dan simulasi numerik menunjukkan bahwa fungsi ring penyangga (buffer cylinder ) sering tidak efektif, yang mana laju infiltrasi pada ring pengukur dalam kondisi quasy-steady state masih dipengaruhi oleh aliran yang menyimpang ( flow divergence). Akibatnya, penggunaan double ring infilrometer tidak dapat meningkatkan keakuratan persamaan. 2. Beberapa faktor fisik dapat menyebabkan terjadinya kesalahan ( error )pengukuran. Tabel 2.1 Faktor Fisik Penyebab Error
3. Penggunaan ring yang terlalu besar menyebabkan lebih lamanya waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kesetimbangan (konstan) dan peluang untuk terjadinya gangguan terhadap tanah (saat ring dipasang) akan semakin besar. Pembenaman ring yang terlalu dalam juga dapat
menyebabkan timbulnya celah antara tanah dan dinding ring, terutama untuk tanahtanah yang mudah pecah. D. Hasil Pengukuran Infiltrometer Hasil pengukuran diperoleh berupa grafik hubungan volume air yang masuk ke dalam tanah dalam fungsi dan grafik sebaran hujan. Data pengamatan ditulis kedalam program Ms Excel . Grafik digambarkan sebagai scatter data titik hubungan antara kedalaman penurunan air dalam fungsi waktu. Selama pengamatan, ring infiltrometer perlu diisi berulang kali untuk mendapatkan hasil pengukuran yang konstan.
Gambar 2.6 Contoh Grafik Laju Infiltrasi
Gambar 2.7 Contoh Grafik Laju Infiltrasi Horton
E. Contoh Perhitungan Infiltrasi t = (-1/(K log e)) log ( f - f c ) + (1/(K log e)) log (f o - f c )
Menggunakan persamaan umum liner, y = m X + C, sehingga : y=t m = -1/(K log e) X = log ( f - f c ) C = (1/K log e) log (f o - f c ) Tabel 2.2 Contoh Data infiltometer ( double ring) t (jam) f(cm/jam)
0
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
10,4
5,6
3,2
2,1
1,5
1,2
1,1
1,0
1,0
Tabel 2.3 Perhitungan parameter infiltrasi Waktu (t) kapasitas infiltrasi( f ) fc f – fc log (f – fc) (jam)
(cm/jam)
0,00
10,4
1,0 9,4
0,973
0,25
5,6
1,0 4,6
0,663
0,50
3,2
1,0 2,2
0,342
0,75
2,1
1,0 1,1
0,041
1,00
1,5
1,0 0,5
-0,301
1,25
1,2
1,0 0,2
-0,699
1,50
1,1
1,0 0,1
-1,000
1,75
1,0
1,0 0,0
2,00
1,0
1,0 0,0
Persamaan liner regresi y = m X + C atau y = t dan X = log (f – fc). Dengan memplot hubungan t dan log (f – fc) pada kertas grafik atau menggunakan kalkulator maka diperoleh persamaan y = -0,7527 X + 0,7521 (Gambar 2.8)
Gambar 2.8 Kurva gradien, m = -0,7527 dengan menggunakan rumus K = –1 /0,434 m, maka K = 3,06 dengan diketahuinya nilai pada Tabel 3.2, maka nilai f c = 1.0 f o = 10,4 K = 3,06
maka persamaan kurva kapasitas infiltrasinya adalah -Kt
f = f c + (f o – f c ) e
f = 1,0 + (10,4 – 1,0) e
-3,06t
-3,06t
f = 1,0 + 9,4 e
Gambar 2.9 memperlihatkan bagaimana model Horton yang digunakan dapat menduga nilai pengamatan lapangan. Ini berarti model Horton sangat tepat (fitting) dengan pengamatan lapangan.
Gambar 2.9 Kurva Fitting Persamaan Model Horton
