BAB 5 INFILTRASI DAN PERKOLASI

BAB 5 INFILTRASI DAN PERKOLASI REKAYASA HIDROLOGI Copyright © 2017 By. Ir. Arthur Daniel Limantara, MM, MT.

DEFINISI  INFILTRASI  Proses masuknya lapisan air kedalam tanah lewat permukaan tanah, sehingga besarnya Infiltrasi ini dipengaruhi oleh keadaan lapisan permukaan tanah.  PERKOLASI  Proses mengalirnya air kebawah secara gravitasi dari suatu lapisan tanah kelapisan dibawahnya, sehingga mencapai permukaan air tanah pada lapisan jenuh air.

2

REKAYASA HIDROLOGI Copyright © 2017 By. Ir. Arthur Daniel Limantara, MM, MT.

MOISTURE TANAH  Kandungan air yang ada didalam lapisan tanah dimana air dapat bergerak keatas permukaan tanah sebagai air kapiler dan juga dapat bergerak kebawah sebagai air gravitasi disebut Moisture Tanah.  Gerakan air ini dimungkinkan karena adanya texture tanah pada lapisan tanah tersebut. Dengan adanya gerakan air pada lapisan tanah ini maka keseimbangan air moisture tanah mengalami perubahan. 3


MOISTURE TANAH  Perubahan moisture tanah dapat ditulis seperti dalam persamaan dibawah ini:

Mc  f  c  d  e Dimana: Mc = f = c = d = e

4

=

perubahan moisture content. kapasitas infiltrasi (besarnya peresapan dari permukaan tanah) besarnya volume air yang merembes dari daerah kapiler kapasitas perkolasi (besarnya perembesan ke lapisan tanah dibawahnya besarnya evapotranspirasi permukaan tanah terbuka atau tertutup tumbuhan REKAYASA HIDROLOGI Copyright © 2017 By. Ir. Arthur Daniel Limantara, MM, MT.

MOISTURE TANAH  Yang terpenting didalam moisture content ini adalah: 1. Kemampuan tanah untuk meresap air permukaan (kapasitas infiltrasi) 2. Kemampuan tanah untuk menyimpan moisture dan banyaknya yang disimpan 3. Pengaliran air dari permukaan tanah ke permukaan air tanah dan sebaliknya (gerak moisture tanah) 5


INFILTRASI  Setiap permukaan tanah mempunyai daya serap yang kemampuannya berbeda-beda dilihat dari kondisi tanah dan lapisan penutup permukaannya  Kemampuan permukaan tanah untuk menyerap air hujan yang jatuh diatasnya disebut kapasitas infiltrasi yang dinotasikan sebagai (f)  Bila intensitas hujan (I) lebih kecil dari kapasitas infiltrasi awal (fo) maka seluruh air hujan yang jatuh di atas permukaan tanah akan meresap kedalam tanah sebesar fo dan tidak terjadi aliran di atas permukaan tanah

6


INFILTRASI  Sedangkan bila intensitas hujan (I) lebih besar dari kapasitas infiltrasi awal (fo) maka sebagian air hujan akan meresap kedalam tanah sebesar fo dan sisanya akan mengalir di atas permukaan tanah  Pada keadaan pertama besarnya f sama dengan I, sedang pada keadaan kedua besarnya f sama dengan fo pada awal hujan. Bila hujan masih terjadi maka besarnya f akan turun terhadap waktu dan intensitas hujan 7


FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KAPASITAS INFILTRASI  Ketinggian lapisan air diatas permukaan tanah  Macam tanah (tanah liat, tanah berpasir, dlsb)  Banyaknya moisture tanah yang sudah ada dalam lapisan tanah  Keadaan permukaan dan penutup tanah  Transmisibiliti massa tanah

8


9


10


PERKOLASI  Akibat adanya gaya gravitasi dan texture tanah yang memungkinkan untuk mengalirnya air ke lapisan dibawahnya. Besarnya perkolasi ini akan mempengaruhi keseimbangan moisture content infiltrasi awal.  Lihat gambar bila f > d maka selang ∆t, fo akan turun, sedang bila f < d maka selang ∆t, fo akan naik.

11


PERKOLASI

12


INFILTROMETER

13


LENGKUNG KAPASITAS INFILTRASI

14


PERSAMAAN HORTON  Untuk memberikan gambaran besarnya kapasitas infiltrasi akibat hujan pada suatu daerah aliran dengan segala karakternya maka Horton mengemukakan persamaan sebagai berikut:

f  f c   f o  f c .e

Dimana: f = fc = fo = t = K =

kapasitas infiltrasi pada saat t (mm/jam) kapasitas infiltrasi pada t besar (mm/jam) kapasitas infiltrasi pada saat t=0 (mm/jam) waktu mulai terjadi hujan (menit) konstanta untuk jenis tanah dan permukaannya (menit-1)

 Untuk I < f →

15

 K .t

f 2  f1  K I  f c .t REKAYASA HIDROLOGI

Copyright © 2017 By. Ir. Arthur Daniel Limantara, MM, MT.

PENGGUNAAN INDEX  Dengan melihat pada intensitas hujan dan lengkung kapasitas infiltrasi dapat disimpulkan bahwa bagian intensitas hujan dibawah lengkung f adalah besar kapasitas infiltrasi yang sama besarnya hujan yang masuk kedalam tanah (recharge).  Sedangkan bagian intensitas hujan diatas lengkung f adalah besarnya hujan yang tidak masuk kedalam tanah atau yang menjadi aliran permukaan (discharge).  Lengkung f dapat dicari harga rata-ratanya yang disebut sebagai index yang didefinisikan sebagai besarnya intensitas hujan rata-rata dimana bagian atas volume dari hujan sama dengan volume aliran permukaan.

16


PENGGUNAAN INDEX

17


PENGGUNAAN WINDEX  Besarnya recharge selama hujan disebut sebagai Windex yang dinyatakan dalam persamaan:

Windex

R  Vr .o  tr

Dimana: R = total volume hujan (mm) Vro = total volume run off (mm) tr = lama hujan (jam)

Untuk hujan dengan intensitas uniform maka besarnya Windex adalah sama dengan index

18


KOEFISIEN ALIRAN  Dalam mengestimasi besarnya aliran yang terjadi akibat hujan dikenal bilangan koefisien aliran yang dinyatakan sebagai berikut: V



ro

R

 Dan bila dinyatakan dalam Windex maka besarnya adalah sebagai berikut:

i  Windex  i

Dimana: I = intensitas rata-rata selama hujan (mm/jam)

19


CONTOH PERHITUNGAN

20

50 45

I (mm/jam)

 Dengan data hujan seperti gambar disamping dan diketahui data lain sebagai berikut: fo = 25 mm/jam fc = 15 mm/jam k = 8.10-3 menit-1  Diminta untuk menghitung: Φindex = Windex

HYETOGRAPH HUJAN

40 35 30 25 20 15 10 5 0

45

75

150

170

t (menit)


200

PENYELESAIAN  Untuk dapat menjawab persoalan diatas terlebih dahulu dapat digambarkan lengkung kapasitas infiltrasi pada hyetograph hujan dengan menggunakan persamaan Horton. t: 0-45,

maka f45

= 25 – 8.10-3 (20 – 15).45 = 23,2 mm/jam 8.10 3 x 30

t: 45-75,

maka f75

= 15 + (23,2 – 15) e = 21,45 mm/jam

t: 75-150,

maka f150

= 21,45 – 8.10-3 (0 – 15).75 = 30,45 mm/jam

t: 150-200, maka f170

21

= 15 + (30,45 – 15) e = 28,17 mm/jam

8.10 3 x 20


PENYELESAIAN HYETOGRAPH HUJAN

50

45

I (mm/jam)

45 40

35

35 30 25 20

20

20

index  25,2 mm/jam

15 10 5 0

22

 Bagian hyetograph yang diatas garis biru adalah besarnya volume aliran langsung (Vro)

0 45

75

150

170

t (menit)

200


PENYELESAIAN Vro=

1 30 35  23,2   (35  21,45)  1 20 (45  30,45)  (45  28,17) 2 60 2 60

= 0,25 (11,8 + 13,55) + 0,167 (14,55 + 16,83) = 11,58 mm

Menghitung 11,58 =

index

:

30 20 (35   )  45    60 60

11,58 = 17,5 - 0,5 ∅ + 15 − 0,33 ∅ 0,83  = 32,5 – 11,58  = 23,2 mm/jam

23


PENYELESAIAN Menghitung W R

=

:

45 30 20 20 x 20  x35  x 45  x20  72,5 mm 60 60 60 60

Windex = (72,5 – 11,58) / 3,33 = 18,28 mm/jam Menghitung Koefisien Aliran: = 11,58/72,5 = 0,16

Atau: I = 72,5/3,33 = 21,75 mm/jam = (21,75-18,28)/21,75 = 0,16

24


BAB 5 INFILTRASI DAN PERKOLASI

Recommend Documents