LAPORAN PRAKTIKUM 2 - ILFILTRASI AIR.docx

LAPORAN PRAKTIKUM HIDROGEOLOGI PERTEMUAN KE – 2 2

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN JURUSAN TEKNIK KEBUMIAN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS JAMBI 2016

LABORATORIUM HIDROGEOLOGI 2016

ACARA 1 IMPLEMENTASI PROSES INFILTRASI 1.1

Tujuan Penelitian Tujuan praktikum kali ini adalah, sebagai berikut : 1) Mahasiswa dapat memahami konsep infiltrasi dan implikasinya terhadap suatu pengembangan kawasan pertambangan, konservasi kawasan hutan dan pembangunan infrastruktur. 2) Mahasiswa mampu menentukan nilai laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi. 3) Mahasiswa mampu menentukan nilai – nilai parameter yang berhubungan dengan infiltrasi Fo, Fc dan K 4) Mahasiswa dapat membuat kurva infiltrasi model horton

1.2

Alat dan Bahan Alat : 1) Double ring infiltrometer lengkap 2) Stopwatch 3) Balok kayu 4) Palu besi 5) Mistar 6) Alat tulis 7) Buku 8) Karung goni 9) Plastic sheet 10) Jerigen plastik / ember

Bahan : 1) 1.3

Air

Dasar Teori A. Pengertian Infiltrasi

Istilah infilrasi secara spesifik merujuk pada peristiwa masuknya air ke dalam permukaan tanah. Infiltrasi merupakan satu-satunya sumber kelembaban tanah untuk keperluan pertumbuan tanaman dan untuk memasok air tanah. Melalui infiltrasi, permukaan tanah membagi air hujan menjadi aliran permukaan, kelembaban tanah dan air tanah (Schwab et al. 1996).

MELSYA PUTRI ANUM F1D114024 Kelompok 2

1


Infiltrasi berkaitan erat dengan perkolasi yaitu peristiwa bergeraknya air ke bawah dalam profil tanah. Infiltrasi menyediakan air untuk perkolasi. Laju infiltrasi tanah yang basah tidak dapat melebihi laju perkolasi (Arsyad 1989). Sri Harto (1993) mengilustrasikan keterkaitan antara infiltrasi dengan perkolasi dengan sketsa Gambar 1. Pada Gambar 1.a. formasi tanah lapisan atas mempunyai laju infiltrasi kecil tapi lapisan bawah mempunyai laju perkolasi tinggi, sebaliknya pada gambar 1.b. lapisan atas dengan laju infiltrasi tinggi sedangkan laju perkolasi pada lapisan bawah rendah. Pada Gambar 1.a., meski laju perkolasi tinggi tapi laju infiltrasi yang memberikan masukan air terbatas. Dalam keadaan seimbang kedua kenyataan ini ditentukan oleh laju infiltrasi. Sebaliknya pada Gambar 1.b. laju perkolasi yang rendah menentukan keadaan seluruhnya. Dalam kenyataannya, proses yang terjadi tidak sesederhana itu, karena adanya kemungkinan aliran antara.

Gambar 1. Skema infiltrasi dan perkolasi pada dua lapisan tanah (Sumber: Sri Harto 1993) Infiltrasi air ke dalam tanah didefinisikan sebagai persamaan diferensial (Klute 1952 diacu dalam Schawab et al 1996) sebagai berikut:


2


Terdapat dua parameter penting berkaitan dengan infiltrasi yaitu laju infiltrasi dan kapasitas infiltrasi. Laju infiltrasi berkaitan dengan banyaknya air per satuan waktu yang masuk melalui permukaan tanah. Sedangkan kapasitas infiltrasi adalah laju maksimum air dapat maksuk ke dalam tanah pada suatu saat (Arsyad 1989). Lebih lanjut dijelaskan, kapasitas infiltrasi tanah pada saat permulaan hujan adalah terbesar, kemudian berkurang dengan semakin lamanya hujan, sehingga mencapai nilai minimum yang konstan (Gambar 2). Dari gambar itu, aliran permukaan baru terjadi setelah beberapa saat hujan berlangsung, yaitu ketika laju hujan menjadi lebih tinggi dari laju infiltrasi. Selama hujan berlangsung laju aliran permukaan meningkat dengan semakin berkurangnya laju infiltrasi. Laju aliran permukaan pada akhirnya akan mencapai nilai maksimum yang konstan.

Gambar 2. Hubungan antara infiltrasi dengan aliran permukaan dan curah hujan (Sumber: Arsyad 1989)


3


B. Proses Terjadinya Infiltrasi

Peristiwa masuknya air ke dalam tanah terjadi karena adanya perbedaan potensial air tanah. Air bergerak dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah. Dalam Soeperdi (1979), potensial air tanah didefinsiikan sebagai ” jumlah kerja yang harus dilakukan tiap satuan jumlah air murni agar dapat dipindahkan secara berlawanan dan secara isotermal sejumlah air tak terbatas dari suatu gudang (pool) air murni dari ketinggian tertentu bertekanan atmosferik ke air tanah (ke tempat yang dipersoalkan).” Menurut Seyhan (1977), potensial air tanah (atau potensial lengas) terutama dibagi menjadi komponen potensial kapiler (atau potensial matriks) dan potensial gravitasi. Namun terdapat komponen lainnya (Yong 1975, diacu dalam Seyhan 1977) yang juga berperanan pada potensial total tanah, yaitu potensial osmotik, potensial piezometrik, dan potensial bertekanan, sehingga persamaan potensial air tanah total adalah:

Potensial matriks merupakan hasil dari dua gaya, yaitu jerapan dan kapilaritas. Potensial gravitasi bekerja pada air tanah sebagaimana ia mempengaruhi benda benda lainnya, dan tarikannya adalah ke pusat bumi. Potensial osmotik disebabkan oleh adanya bahan terlarut dalam tanah atau dengan kata lain oleh adanya larutan tanah (Soepardi 1979). Karena infiltrasi menyebabkan tanah menjadi lebih basah sejalan dengan waktu, maka air pada sisi depan dari muka tanah (water front ) akan bergerak maju ke


4


daerah tanah yang lebih kering dibawah pengaruh gradien potensial matrik dan juga potensial gravitasi. Selama fase awal dari infiltrasi ini, ketika muka basah masih berada di dekat permukaan tanah, potensial matrik l ebih dominan dibanding dengan potensial gravitasi (Jury dan Horton 2004). Ketika air hujan jatuh di atas permukaan tanah, tergantung pada kondisi biofisik permukaan tanah, sebagian atau seluruh air hujan tersebut akan mengalir ke dalam tanah melalui pori-pori permukaan tanah. Proses mengalirnya air hujan ke dalam tanah disebabkan oleh adanya gaya gravitasi dan gaya kapiler tanah (Asdak 2004). Laju air infiltrasi yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi dibatasi oleh besarnya diameter pori-pori tanah. Di bawah pengaruh gaya gravitasi, air hujan mengalir vertikal ke dalam tanah melalui profil tanah. Pada sisi lain, gaya kapiler bersifat mengalirkan air tersebut tegak lurus ke atas, ke bawah dan ke arah horisontal (lateral). Gaya kapiler tanah ini bekerja nyata pada tanah dengan pori-pori yang relatif kecil. Pada tanah dengan pori-pori yang relatif besar, gaya ini dapat diabaikan pengaruhnya dan air mengalir ke tanah yang lebih dalam oleh pengaruh gaya gravitasi. Dalam perjalanannya tersebut, air juga mengalami penyebaran ke arah lateral akibat tarikan gaya kapiler tanah, terutama ke arah tanah dengan pori pori yang lebih sempit dan tanah yang lebih kering (Asdak 2004). Kekuatan gravitasi harus mengatasi seluruh kekuatan yang menahan pergerakan masuk dari air seperti adesi dan kekuatan viscous atau kekentalan (Gray et al 1970 diacu dalam Singh 1992). Asdak (2004) kemudian menyimpulkan bahwa mekanisme infiltrasi melibatkan tiga proses yang tidak saling mempengaruhi: (a) proses masuknya air hujan melalui pori-pori permukaan tanah, (b) tertampungnya air hujan tersebut ke dalam tanah, (c) proses mengalirnya air tersebut ke tempat lain (bawah, samping, atas). Selama infiltrasi , muka basah (wetting front ) dari kandungan air tanah yang lebih tinggi akan bergerak turun melalui tanah selama wakrtu tertentu. Keterjalan muka basah tergantung pada distribusi ukuran pori. Untuk tanah dengan tekstur tanah


5


dengan distribusi ukuran pori yang sempit, muka basah akan lebih terjal. Sedangkan dalam tanah dengan tekstur halus, muka basah akan lebih tersebar. Muka basah adalah kombinasi dari air baru yang ditambahkan oleh hujan dan air lama yang telah dipindahkan ke kedalaman yang lebih rendah. Berkaitan dengan proses terjadinya infiltrasi ini, Arsyad 1989) menjelaskan bahwa infiltrasi ke dalam tanah (vertikal) yang pada mulanya tidak jenuh, umumnya terjadi di bawah pengaruh sedotan matriks dan gravitasi. Dengan masuknya air lebih dalam dan lebih dalamnya profil tanah yang basah, maka sedotan matriks berkurang oleh karena jarak antara air di permukaan tanah dengan bagian yang belum basah semakin jauh. Keadaan ini berjalan terus. Dengan makin jauhnya bagian yang belum basah dari permukaan basah dari permukaan tanah, maka sedotan matriks semakin kecil sampai dapat diabaikan, hingga tinggal tarikan gravitasi saja yang menyebabkan air bergerak ke bawah. Hal ini menyebabkan laju infiltrasi berkurang dengan lamanya (waktu) hujan berlangsung. C. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI INFILTRASI

Sebagai sebuah proses alam yang kompleks, terdapat banyak faktor yang mempengaruhi (laju) infiltrasi. Tergantung pada latar belakang keilmuan, sudut pandang, dan tingkat kedalamnnya, para ahli telah mengidentifikasikan faktorfaktor yang mempengaruhi laju infiltrasi sebagaimana pada Tabel 2.


6



7


Gambar 5. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju infiltrasi (Sumber: Gray et al 1970 dalam Singh 1992) Tulisan ini akan menelaah beberapa faktor yang mempengaruhi infiltrasi yaitu: (1) lapisan tanah, (2) ti pe tanah, (3) kadar air tanah, (4) penutupan tanah / pemulsaan, (5) mikroorganisme, (6) pengolahan tanah, (7) penggunaan lahan.

1.4

Prosedur Kerja 2. Pilih tempat yang mewakili jenis atau areal tertentu yang akan diketahui

infiltrasinya 3. Pasang ring dalam di permukaan tanah dan letak balok kayu melintang dipermukaan ring 4. Masukkan ring secara vertikal kedalam tanah dengan bantuan palu, sampai kedalaman 10cm 5. Setelah terpasang, kemudian bertitik pusat yang sama pasang ring luar dan masukkan kedalam tanah dengan cara yang sama dengan ring sebelumnya 6. Letakkan plastic sheet diantara bibir ring besar dan kecil 7. Air diisikan dari ember ke dalam ring besar hingga 5 cm dibawah bibir ring besar 8. Isikan air pada ring kecil hingga 10 cm


8


9. Lakukan pengamatan penurunan air dengan interval waktu setiap 5 menit menggunakan stopwatch. Pada saat akan dimulai pengamatan , bagian air permukaan dalam harus pada skala nol dari penggaris 10. Catat data pengamatan pada tabel diatas


9


1.5 Hasil

Tabel 1. Pengamatan Di Lapangan Waktu Pengamatan

Interval (menit)

Total Waktu (kum.waktu)

30’

0 5 5 5 5 5 5

5 10 15 20 25 30

Penurunan Permukaan Air (cm) 11 10 9,8 9,7 9,7 9,7 9,7

Selisih tiap Penurunan (cm) 1 0,2 0,1 -

Total Selisih Penurunan (cm)

(9,8 – 10)+(11-10)+ (10-9,8)+ (9,8 – 9,7) = 1,1

Tabel 2. Penglahan Data dan Perhitungan

t (jam)

f (cm/jam)

fc

f-fc

Log(f-fc)

5/60 10/60 15/60

12 1,2 0,4

0,4 0,4 0,4

11,6 0,8 0

1,06 -0,09 -

Laju Infiltrasi (f) (cm/jam)

Gambar 1. Kurva laju infiltrasi


10


1.6

Analisis Data

Perhitungan dari setiap data dan di peroleh sebagai berikut :

 =

60  ℎ   

 =

60  1 = 12 ⁄  5

 =

60  0,2 = 1,2 ⁄  10

 =

60  0,1 = 0,4 ⁄  15

 =

60  0,1 = 0,4 ⁄  15

Persamaan Linear Regresi

 =   +  , dimana y = t dan x = Log (f-fc) Persamaan 1 t = 0,08 dan Log (f-fc) = 1,06

 = + 0,08 =  1,06 + ……………(1) Persamaan 2 t = 0,17 dan Log (f-fc) = -0,09

 = + 0,17 = 0,99  + ……………(2) Subtitusi Persamaan (1) ke Persamaan (2) untuk mendapatkan nilai m

= 0,17 +  0,09 = 0,08   1,06 0,09  + 1,06  = 0,08  0,17 1,15  = 0,09  = 0,08 MELSYA PUTRI ANUM F1D114024 Kelompok 2

11


 () = 1⁄0,434    () = 1⁄0,434   0,08 = 28,57 Maka didapat Model Persamaan Kurva Kapasitas Infiltrasi

 =  + (    ) −  = 0,4 + (120,4) −(,  ,)  = 0,4 + (11,6) −(,  ,)  = 0,4 + (11,6)(0,1)  = 0,4 + 1,16  = 1,56 Volume Infiltrasi

() =    + () = 0,4 2 + () = 0,8 +

(    ) (1   − ) 

(120,4) (10,1) 28,57

11,6 (0,9) 28,57

() = 0,8 + 0,41 (0,9) () = 0,8 + 0,37 () = 1,17 ⁄ 


12


1.8

Pembahasan Pada praktikum kedua kali ini kita melakukan percobaan implementasi

proses infiltrasi yang mana proses infiltrasi menurut ilmu hidrologi merupakan aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah, di dalam infiltrasi dikenal dua istilah yaitu kapasitas infiltrasi dan laju ilfiltrasi yang dinyatakan dalam mm/jam. Kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum yang di tentukan oleh dua jenis tanah dimana terjadinya ilfitrasi sedangkan laju infiltrasi adalah kecepatan ilfiltrasi 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. Di dunia pertambangan, infiltrasi berperan dalam ilmu hidrogeologi dan khususnya pada pertambangan karst. Dalam ilmu hidrogeologi, maka dapat diketahui area mana yang banyak mengandung air (akuifer besar), contohnya area yang dominan dengan litologi pasir berarti memiliki tingkat akuifer tinggi sehingga dapat memudahkan dalam melakukan ekplorasi air tanah pada area tersebut, dan dalam area tambang dapat ditentukan daerah mana yang harus dijauhi ketika akan dilakukan kegiatan operasional dan daerah untuk pengaliran air (drainase/dewatering ). Dan pada praktikum yang telah dilaksanakan untuk mengukur laju infiltrasi dapat digunakan alat infiltrometer. Pada praktikum digunakan double ring infiltrometer . Ring pertama (diameter > d ring kecil) dibenamkan ke dalam tanah dan ring kecil dibenamkan hingga kedalaman 10 cm. Pada ring besar dimasukkan air hingga air mencapai ketinggian 5 cm, fungsinya yaitu untuk menjenuhkan pori-pori tanah di sekitar ring kecil, karena dalam praktik infiltrasi ini yang diamati adalah laju air dalam ring kecil. Kondisi tanah pada area ini yaitu agak basah (tidak kering) dan cukup gembur namun tidak ada vegetasi yang menutupi di atas permukaan tanah. Sehingga daya serap cukup cepat akibat kondisi dari material. Tinggi air yang dimasukkan ke dalam ring kecil yaitu 11 cm dengan selang waktu 5 menit untuk mengamati turunnya air/ laju infiltrasi air. Pada 5


13


menit pertama air berkurang 1 cm dari ketinggian awal 11 cm menjadi 10 cm. Hingga mencapai konstan pada menit ke 15 yaitu tinggi air menjadi 9,7 cm dengan perubahan 0,2 cm-0,1 cm. Dengan pengukuran metode Horton yaitu agar mengetahui berapa jumlah air yang terserap tiap jamnya. Dari praktikum ini harus dibedakan antara laju dan kapasitas. Laju infiltrasi yaitu jumlah air yang meresap ke dalam tanah dalam waktu tertentu. Sedangkan kapasitas adalah laju infiltrasi maksimum air meresap ke dalam tanah. Berdasarkan hasil, dapat diketahui jika infiltrasi dipengaruhi oleh : tekstur tanah, yang mana semakin besar pori-pori dari suatu material maka memungkinkan permeabilitas tanah tersebut tinggi sehingga mempercepat proses peresapan air ke dalam tanah. Kelembaban dari tanah, ketika permukaan tanah lembab mengandung banyak air maka pori-pori tanah jenuh serta mengembang dan tidak mampu lagi untuk terisi oleh air yang terinfiltrasi. Kondisi permukaan tanah yang padat, menyebabkan laju infiltrasi kecil (lapisan sulit untuk ditembus air). Dan ada atau tidaknya tumbuhan juga mempengaruhi laju infiltrasi, ketika area tersebut ditutupi oleh vegetasi, maka tanah gembur, banyak akar di bawah permukaan yang menyebabkan infiltrasi didaerah tersebut sangat cepat karena bantuan vegetasi tersebut. Dari percobaan yang telah dilaksanakan dimana data yang di peroleh pada 5 menit ke tiga hingga 5 menit ke tujuh memiliki nilai atau ketinggian air yang sama hal ini merupakan titik konstan satu suat u infiltrasi yang di sebabkan oleh jenuhnya air tanah yang terdapat di bawah ring tanah, dari kedua ring yang kita gunakan terdapat ring besar yang berada di luar ring kecil yang berfungsi untuk menahan air yang berada di dalam ring kecil agar didapatnya nilai laju infiltrasi pada percobaan.


14


1.9

Kesimpulan

Berdasarkan praktikum di atas, maka dapat disimpulkan bahwa : 1.

Laju infiltrasi tertinggi dicapai saat air pertama kali masuk ke dalam tanah dan menurun dengan seiring bertambahnya waktu. f = fc + (fo – fc)e-kt ; i ≥ fc

2.

Kapasitas Infiltrasi adalah kurva batas yang menggambarkan laju peresapan air maksimum dengan waktu untuk jenis tanah tertentu (termasuk jenis penutup tanahnya). f = fC + e- kt

3.

Dari area praktikum, dapat diketahui bahwa tanah memiliki laju infiltrasi sebesar F = 0,4 + (12,04-0,4) e -32,46t


15


DAFTAR PUSTAKA Angers, D. A. 1998. Water-stable aggregation of Quebec silty clay soils: some factors controlling its dynamics. Soil Tillage Research. 47:91-96. Bresson, L.M. 1995. A Review of Physical management for crusting control in Australian ropping systems research opportunities. Aust. J. Soil Res. 33:195209. Chan, K. Y. dan Mullins, C. E. 1994. Slaking characteristics of some Australian and British soils. Europ. J. Soil Sci. 45:273-283. Chantigny, M. H., D.A. Angers, D. Prevost, L.P. Vezina, and F. P. Chalifour. 1997. Soil aggregation and fungal and bacterial biomass under annual and perennial cropping systems. Soil Sci. Soc. Am . J. 61:262-267. Greent, V. S., D.E. Stott, L.D. Norton, dan J . G. Graveel. 2000. Polyacrylamide Moore, D. C. dan Singer, M. J. 1990. Crust formation effects on soil erosion processes. Soil Sci. Soc. Amer J. 54:1117-1123. Moss.A.J. 1991. Rai-impact soil crust. 1: Formation on granite derived soil. Australian Journal of Soil Research 29:271-290


16


LAMPIRAN

Gambar 1. stopwatch

Gambar 2. palu

Gambar 3. Ember dan gayung

Gambar 4. Double ring infiltrometer

Gambar 5. Pemasangan ring


Gambar 6. Pengisian air pada ring kecil

17


Gambar 7. Pengisian air pada ring besar


Gambar 8. Pengamatan laju infiltrasi

18

LAPORAN PRAKTIKUM 2 - ILFILTRASI AIR.docx

Recommend Documents