PERHITUNGAN DAN PEMBUATAN KURVA KAPASITAS INFILTRASI

Mata Kuliah: Hidrologi Hutan                Hari/tanggal: Rabu, 11 Oktober 2011

Praktikum ke-5                                        Kelompok: 3 (tiga)

PERHITUNGAN DAN PEMBUATAN KURVA

KAPASITAS INFILTRASI

Disusun Oleh:

Jajang Roni A. Kholik                        E14090090

Dosen:

Dr. Ir. Hendrayanto, M. Agr.

Asisten Praktikum:

Soni S. Budiawan                           E14070040

Finny Noviantiny                           E14070014

Nina Indah Kumalasari                  E14063399

DEPARTEMEN MANAJEMEN HUTAN

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2011

BAB I

HASIL DAN PEMBAHASAN

1.1 Hasil

Tabel 1. Kapasitas Infiltrasi Lokasi Gedung Utama Fahutan

Waktu (t)	Kapasitas Infiltrasi (fO)	Model Horton			Volume Infiltrasi
(menit)	(cm/menit)	f h=fc+(fo-fc)e-Kt		Selisih      (fO-fH)	V(t)=fc.t+((fo-fc)/K)*1-e-Kt
0	0.40		0.4000	0.0000	0.00
5	0.27		0.2732	-0.0032	1.65
10	0.20		0.2060	-0.0060	2.83
20	0.17		0.1514	0.0186	4.56
30	0.13		0.1360	-0.0060	5.98
60	0.13		0.1301	-0.0001	9.93
70	0.13		0.1300	0.0000	11.23
	fo =	0.40	RSS	0.0004	Volume dalam 1 Ha (M3)
	fc =	0.13			4421.56 M3
	K =	0.1268

Gambar 1. Grafik Kapasitas Infiltrasi Lokasi Gedung Utama Fahutan

Tabel 2. Kapasitas Infiltrasi Lokasi Samping Gymnasium

Waktu (t)	kapasitas infiltrasi (fO)	Model Horton			Volume Infiltrasi (Per 1 Ha)
(menit)	(cm/menit)	f h=fc+(fo-fc)e-Kt		Selisih      (fO-fH)	V(t)=fc.t+((fo-fc)/K)*1-e-Kt
0	0.35		0.3500	0.0000	0.00
5	0.56		0.3438	0.2162	1.73
10	0.3		0.3384	-0.0384	3.44
20	0.3		0.3294	-0.0294	6.78
30	0.3		0.3226	-0.0226	10.04
	fo =	0.35	RSS	0.0496	Volume dalam 1 Ha (M3)
	fc =	0.30			4184.32 M3
	K =	0.0265

Gambar 2. Grafik Kapasitas Infiltrasi Lokasi Samping Gymnasium

1.2 Pembahasan

Kapasitas infiltrasi adalah kemampuan tanah dalam merembeskan air yang terdapat di permukaan atau aliran air permukaan ke bagian dalam tanah tersebut. Kapasitas infiltrasi adalah suatu sifat yang dinamis yang dapat berubah secara nyata selama kejadian hujan badai tertentu, sebagai reaksi terhadap perubahan-perubahan musiman dalam air tanah, suhu, dan penutupan vegetasi, maupun sebagai akibat kegiatan-kegiatan pengelolaan hutan. Apabila aliran kapasitas infiltrasi semakin besar, maka aliran air di permukaan tanah makin berkurang. Sebaliknya, makin kecil kapasitas infiltrasi yang disebabkan banyaknya pori tanah yang tersumbat, maka aliran air permukaan berambah atau meningkat (Kartasapoetra, 1989). Lee (1990) menambahkan bahwa dari segi hidrologi, infiltrasi adalah hal yang penting, karena hal tersebut menandai peralihan dari permukaan bumi yang bergerak cepat ke dalam air dalam tanah yang bergerak lambat. Kapasitas infiltrasi suatu tanah dipengaruhi oleh sifat-sifat fisiknya dan derajat kemampuannya, kandungan air dan permeabilitas lapisan-lapisan bawah permukaan, serta iklim mikro tanah. Lee (1990) juga mengatakan bahwa kapasitas infiltrasi merupakan suatu sifat yang dinamis, kapasitas tersebut paling besar bila curah hujan mulai, dan menurun secara progresif bila koloid-koloid tanah mengembang dan mengurangi ukuran pori-pori. Pada tingkat-tingkat kandungan air tanah yang sangat tinggi, infiltrasi dampat dihambat dengan adanya udara di dalam tanah karena udara tersebut akan sulit keluar untuk menciptakan ruang bagi air tambahan.

Bahasan selanjutnya adalah mengenai kurva kapasitas infiltrasi, yaitu merupakan kurva hubungan antara kapasitas infiltrasi dan waktu yang terjadi selama dan beberapa saat setelah hujan. Kapasitas infiltrasi secara umum akan tinggi pada awal terjadinya hujan, tetapi semakin lama kapasitasnya akan menurun hingga mencapai konstan. Besarnya penurunan ini dipengaruhi bebagai faktor, seperti kelembaban tanah, kompaksi, penumpukan bahan liat, dan lain-lain. Pendekatan model yang dapat digunakan dalam menentukan kurva kapasitas infiltrasi dapat dilakukan dengan pendekatan analitik dan empirik. Khusus pada pendekatan yang dilakukan dengan menggunakan pendekatan kedua merupakan pendekatan yang bersifat empirik dan model yang diuji merupakan fungsi dari waktu. Pada penentuan model yang akan digunakan, perlu dilakukan perbandingan tiap – tiap model yang dipilih. Perbandingan model dilakukan agar mendapatkan hasil yang terbaik dan mendekati pada kebenaran. Adapun kriteria yang digunakan untuk menentukan model terbaik dengan menggunakan rumus (Fleming, 1975) yaitu: kriteria ketelitian = (f ukur – f duga)² minimum. Sebelum suatu model digunakan, model tersebut harus di “fitting” terlebih dahulu.

Pada praktikum ini, dalam menentukan kurva kapasitas infiltrasi, digunakan pendekatan model Horton. Konsep ini diperkenalkan pertama kali oleh Horton pada tahun 1993. Menurut konsep ini, aliran air permukaan terjadi saat intensitas hujan melampaui kapasitas infiltrasi tanah. Aliran permukaan dianggap sebagai lapisan tipis yang menutupi secara merata seluruh permukaan. Khusus untuk model Horton, proses fitting mengacu pada rumus ft = fc + (f₀ – fc) e ^–Kt. Nilai fc diestimasi dari hasil penggambaran (plotting) hubungan antara laju infiltrasi dan waktu (sebagai absis). Setelah fc ditetapkan, maka dapat dihitung nilai K dan F₀. Nilai K secara khusus dapat dihitung dengan menggunakan rumus. Dari tabel 1 yang merupakan hasil perhitungan pada lokasi gedung utama fahutan dibuat grafik seperti terlihat pada gambar 1 yang merupakan perbandingan kumulatif infiltrasi dengan waktu pada lokasi pengamatan dan dari tabel 2 yang merupakan hasil perhitungan pada lokasi samping gymnasium dibuat grafik seperti terlihat pada gambar 2 yang merupakan perbandingan kumulatif infiltrasi dengan waktu pada lokasi tersebut. Untuk menentukan nilai K yang benar agar kurva hasil permodelan Horton dan hasil pengamatan langsung di lapangan berada pada satu garis sesuai dengan garis exponensial yang ada, maka dengan menggunakan persamaan yaitu K = 1/(t₂ –t₁) ln (f₁-fc)/(f₂-fc) atau dengan menggunakan proses pada microsoft excel menghasilkan nilai K = 0.1268 untuk tabel 1. (gedung utama fahutan) dan K = 0.0265 untuk tabel 2. (samping gymnasium). Rumus tersebut digunakan untuk menghitung nilai-nilai K dari kombinasi titik 1 dan 2 sehingga untuk titik – titik selanjutnya dapat dilakukan dengan cara yang sama. Khusus nilai K yang di dapat dengan menggunakan microsoft excel dilakukan dengan menggunakan aplikasi solver. Aplikasi ini digunakan untuk mengoreksi dan mendapatkan nilai K yang sesungguhnya.

Apabila dilihat dari gambar grafik 1 dan 2 yang disajikan, nilai – nilai yang didapat pada pengamatan lapangan apabila dibandingkan dengan nilai berdasarkan model Horton terdapat sedikit perbedaan nilai pada kedua grafik tersebut. Berdasarkan nilai hasil perhitungan yang telah dilakukan dengan menggunakan model Horton, apabila dibandingkan dengan hasil pengamatan langsung di lapangan, model ini dapat digunakan sebagai model yang baik dan tepat dalam menghitung kapasitas infiltrasi pada percobaan atau pengamatan ini. Hal ini karena dilihat dari nilai R² yang didapat dari persamaan yang dihasilkan (Y = 0.266e^-0.01x untuk tabel 1 dan Y = 0.348e^-0.00x untuk tabel 2) berdasarkan garis exponensial untuk model Horton yang digunakan bernilai sangat besar yaitu (R² 0.646 dan 0.990) dan mendekati nilai kebenaran atau ketepatan dengan nilai pengamatan lapangan yaitu R² tabel 1 adalah 0.646 dan R² tabel 2 adalah 0.990. Nilai persamaan yang dibuat dikatakan benar dan mendekati pada ketepatan sesuai pengamatan lapangan, jika nilai R² yang didapat dari persamaan yang dibuat mendekati nilai angka 1 (satu) (Fleming, 1975). Oleh karena itu, berdasarkan pada praktikum ini nilai R² yang didapat mendekati nilai angka 1 (satu), maka persamaan yang dihasilkan oleh model Horton dikatakan sudah mendekati pada nilai kebenaran atau ketepatan persamaan dengan nilai – nilai yang dihasilkan berdasarkan pengamatan langsung di lapangan dan pemakaian model Horton pada pengamatan ini sudah tepat serta menjadi model yang baik untuk dijadikan model pilihan pada praktikum ini. Nilai ketepatan model Horton dengan hasil pengamatan langsung di lapangan seharusnya sama yaitu ditandai dengan menghasilkan selisih antara f₀ - f_h adalah 0.0000. Akan tetapi, pada praktikum ini menghasilkan nilai RSS untuk f₀ - f_h sebesar 0.0004 untuk tabel 1 dan 0.0496 untuk tabel 2. Nilai RSS tersebut adalah menunjukan nilai faktor koreksi antara persamaan hasil pengamatan langsung dengan hasil model Horton.

Selanjutnya dalam menghitung jumlah infiltrasi total (Vt) selama waktu (t) maka dari persamaan Horton tersebut dilakukan integral dari persamaan Horton yang menghasilkan luasan dibawah kurva, yaitu: V(t) = Fc.t + ((fo-fc)*(1 – e^-Kt))/K. Satuan volume total (Vt) = tinggi kolom air (mm, cm, dan inchi) tergantung satuan pada parameter infiltrasi yang digunakan. Dari hasil perhitungan dengan rumus tersebut, didapat volume kumulatif dalam 1 hektar untuk tabel 1 (gedung utama fahutan) dan tebel 2 (samping gymnasium) adalah masing – masing sebesar 4421.56 m³ dan 4184.32 cm³. Volume yang di dapat tersebut adalah sebagai gambaran besarnya jumlah total kapasitas air yang masuk (kapasitas infiltrasi) pada lokasi yang bersangkutan pada waktu tertentu pada pengamatan di lapangan.

DAFTAR PUSTAKA

Afif, F. 1998. Hidrologi Hutan. Bogor: IPB Press.

Fleming, G. 1975. Computer Simulation Technique in Hydrology. New York: Elsevier.

Kartasapoetra, AG. 1989. Pengantar Ilmu Tanah, Terbentuknya Tanah, dan Tanah Pertanian. Jakarta: Rineka Cipta.

Lee, R. 1990. Hidrologi Hutan. Yogyakarta: UGM Press.