INFILTRASI DAN KURVA KAPASITAS INFILTRASI MENURUT MODEL HORTON, KOSTIAKOV, DAN PHILIP

Model Horton  untuk tanah A            (fh) : 0.55 + (0.85  )

Model Kostiakof untuk tanah A         (fk) : 0.753 x 0.9035

Model Philip                                       (fp) :

Grafik 1  Kapasitas Infiltrasi Tanah A dengan pemodelan

Grafik 2  Kapasitas Infiltrasi Tanah C dengan pemodelan

Horton	fh = 1 + (9.4e-2.889t)
Kostiakof	fk = 0.118(13.882t-0.888)
Philip	fp = 0.5(7.343t-0.5) - 1.925

Tabel 3  Perhitungan Kapasitas Infiltrasi Tanah A dengan model Horton secara manual

No	t  (jam)	f (cm/jam)	Model Horton manual	Model Horton Ms. Excel
			fh = 1 + 9.4e-1.737t	fh = 1 + (9.4e-2.889t)
1	0	10.4	10.4	10.400
2	0.25	5.6	7.089	5.565
3	0.5	3.2	4.944	3.217
4	0.75	2.1	3.555	2.076
5	1	1.5	2.655	1.523
6	1.25	1.2	2.072	1.254
7	1.5	1.1	1.694	1.123
8	1.75	1	1.450	1.060
9	2	1	1.291	1.029

Grafik 3  Perbandingan Kapasitas Infiltrasi Tanah C dengan pemodelan Horton manual dengan ms. Excel

B. Pembahasan

Siklus hidrologi adalah perjalanan air dari permukaan laut ke atmosfer, kemudian ke pemukaan tanah dan kembali lagi ke laut (Asdak, 2002). Air di bumi ini mengulangi siklusnya terus menerus, mulai dari penguapan, presipitasi, dan beberapa tahapan lainnya.

Salah satu tahapan yang dialami air adalah proses infiltrasi. Menurut Asdak (2002) infiltrasi ialah pergerakan air masuk ke dalam tanah sebagai akibat gaya kapiler/pergerakan air kearah lateral dan gravitasi/pergerakan air kea rah vertical. Laju infiltrasi adalah kecepatan masuknya air ke dalam tanah selama waktu tertentu. Laju infiltrasi menurun dengan bertambahnya waktu selama infiltrasi, yang ditentukan oleh besarnya kapasitas infiltrasi dan laju penyediaan air. Sifat tanah yang menentukan dan membatasi kapasitas infiltrasi adalah ukuran pori, kandungan air dan propil tanah (Arsyad, 2000).

Menurut Asdak (2000), tekstur dan struktur mempengaruhi penyebaran pori-pori tanah yang pada gilirannya dapat mempengaruhi laju infiltrasi, kemampuan menampung air dan proses hidrologi lainnya.

Tanah bertekstur pasir mempunyai daya menahan air yang lebih kecil dari pada tanah yang bertekstur halus tanah yang bertekstur pasir butir-butirnya berukuran lebih besar, maka setiap satuan berat (gram) mempunyai luas permukaan yang lebih kecil. Tanah bertekstur liat karena lebih halus maka setiap satuan berat mempunyai luas permukaan yang lebih besar sehingga kemampuan menahan air tinggi (Hardjowigono, 2003).

Model yang paling umum adalah model empiris yang dikembangkan oleh Horton, Kostiakov dan Philip. Menurut Sudibyapto (1990), pada model empiris terdapat dua pendekatan yang berbeda, yaitu pendekatan fungsi waktu dan pendekatan fungsi kelembaban tanah. Model Horton, Kostiakov dan Philip adalah salahsatu model pendekatan dengan fungsi waktu (time dependent equation). Sebelum ketiga model digunakan, model harus di fitting terlebih dahulu, agar didapatkan persamaan yang tepat. Proses fitting adalah terhadap nilai konstanta-konstanta di persamaan model.

Model Horton menyatakan bahwa laju infiltrasi berkurang secara eksponensial (Utaya 2008). Adapun hubungan antara kapasitas daya serap tanah dengan waktu,dinyatakan dalam persamaan Horton sebagai berikut :

Dimana : t adalah waktu ,e adalah konstanta eksponensial ,f adalah kapasitas infiltrasi (daya serap tanah) pada sembarang waktu,  fo adalah kapasitas infiltrasi awal pada t = 0, fc adalah kapasitas infiltrasi setelah mencapai harga konstan, k adalah konstanta positif yang bergantung pada jenis tanah dan tumbuhan penutup tanah (Sudibyakto 1990). Nilai k-lah yang difitting agar persamaan dapat menduga dengan tepat.

Model Kostiakov dinyatakan dalam persamaan berikut :

f = k .a .t ^a-1

Dimana: k adalah konstanta , a adalah konstanta, dan t adalah waktu (Sudibyakto 1990). Nilai k dan a yang difitting agar persamaan dapat menduga dengan tepat.

            Model Philip adalah penuruanan dari model Darcy , dan dinyatakan dalam persamaan :

Dimana S dan A adalah konstanta, dan t adalah waktu (Sudibyakto 1990). Nilai S dan A yang difitting agar dapat menduga dengan tepat. Menurut Mbagwu (1994), model Kostiakov lebih baik daripada model Philip dalam pendugaan data di lapang yang sifatnya bervariasi secara substansial. Dan nilai konstanta A pada model kostiakov ayang terbaik adalah kurang dari 1.

            Berdasarkan analisi data yang dilakuakan pada data infiltrasi pada lokasi A dan lokasi C metode Horton dapat menduga kapasitas infiltrasi dengan baik, kemudian metode Kostiakof dan metode Philip. Hal ini dapat dilihat dari jauhnya penyimpangan nilai hasil pendugaan terhadap hasil pengukuran. Fitting pada nilai konstanta setiap pendugaan dilakuakan dengan ms. Excel menggunakan menu analisis solver.

Pendugaan kapasitas infiltrasi juga dilakukan dengan cara manual dan dilakukan pada data infiltrasi tanah C. Pendugaan ini dilakuakan untuk membandingkan pendugaan dengan software ms. Exel dengan pendugaan manual. Perbandingan ini dilakukan pada metode Horton saja. Pada kasus tanah C, pendugaan yang dapat menduga kapasitas infiltrasi dengan baik adalah pendugaan dengan bantuan software ms. Excel. Sedangkan pendugaan secara manual cenderung Overestimate. Hal ini dapat dilihat dari nilai-nilai hasil pendugaannya pada tabel 3 dan grafik 3.

KESIMPULAN

Infiltrasi merupakan proses masuknya air ke dalam tanah secara vertical ke bawah. Lajua Infiltrasi akan menurun seiring dengan bertambahnya waktu akibat meningkatnya kadar air di dalam tanah. Kapasitas infiltrasi dapat diduga dengan tiga model empiris, yaitu model Horton, Kostiakof dan Philip. Dari ketiga model tersebut, model yang dapat menduga dengan baik adalah metode Horton. Pendugaan dapat dilakukan dengan cara yaitu manual dan dengan bantuan Software Ms. Excel.  Pendugaan yang bai adalah pendugaan dengan batuan MS Excel dibandingkan dengan cara manual.

 lapiran

Tabel 1  Kapasitas Infiltrasi Tanah A Dengan Menggunakan Pemodelan

No	t (min)	t (jam)	f (cm/jam)	Model Horton		Model Kostiakof		Model Philip
				fh = fc + (fo-fc)	fh-f	fk(t) = aK	fk-f	fp =	fp-f
1	0	0	1.4	1.400	0.000	1.4	0	1.4	0
2	10	0.167	1	1.137	0.137	1.059216711	-0.05922	1.084288371	-0.08429
3	20	0.333	0.95	0.955	0.005	0.892379566	0.05762	0.878905327	0.071095
4	30	0.500	0.84	0.830	-0.010	0.807249552	0.03275	0.78791726	0.052083
5	40	0.667	0.8	0.743	-0.057	0.751820928	0.048179	0.733677583	0.066322
6	50	0.833	0.74	0.683	-0.057	0.711461865	0.028538	0.696662617	0.043337
7	60	1.000	0.63	0.642	0.012	0.680099735	-0.0501	0.669339304	-0.03934
8	85	1.417	0.6	0.587	-0.013	0.623977442	-0.02398	0.623583811	-0.02358
9	110	1.833	0.55	0.564	0.014	0.58543855	-0.03544	0.594493055	-0.04449
10	135	2.250	0.55	0.556	0.006	0.556530534	-0.00653	0.573915134	-0.02392
11	145	2.417	0.55	0.554	0.004	0.546783262	0.003217	0.567216602	-0.01722

Tabel 2  Kapasitas Infiltrasi Tanah C Dengan Menggunakan Pemodelan

No	t  (jam)	f (cm/jam)	model Horton		Model Kostiakof		Model Philip
			fh = fc + (fo-fc)	fh-f	fk(t) = aK	fk-f	fp =	fp-f
1	0	10.4	10.400	0.000	10.4	0	10.4	0
2	0.25	5.6	5.565	0.035	5.559208746	0.040791	5.417957715	0.182042
3	0.5	3.2	3.217	-0.017	3.016286062	0.183714	3.267313519	-0.06731
4	0.75	2.1	2.076	0.024	2.109314407	-0.00931	2.314542776	-0.21454
5	1	1.5	1.523	-0.023	1.63656053	-0.13656	1.746578423	-0.24658
6	1.25	1.2	1.254	-0.054	1.344148154	-0.14415	1.358980598	-0.15898
7	1.5	1.1	1.123	-0.023	1.144460648	-0.04446	1.07286777	0.027132
8	1.75	1	1.060	-0.060	0.998956736	0.001043	0.85050101	0.149499
9	2	1	1.029	-0.029	0.887956352	0.112044	0.671256325	0.328744

Model Horton  untuk tanah C            (fh) : 1 + (9.4  )

Model Kostiakof untuk tanah C         (fk) : 0.118 x 13.882

Model Philip untuk tanah C                (fp) :