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: saptomo.sk@gmail.com

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.