Agrohidrologi

Tugas Individu

Agrohidrologi

Tugas penggati final

MUHAMMAD HARIANTO

G111 12 295

KELAS A

Program Studi Agroteknologi

Fakultas Pertanian

Universitas Hasanuddin

2014

Take Home I

1.    Faktor‐faktor yang mempengaruhi infiltrasi adalah:

1. Penggunaan lahan, yaitu jenis vegetasi dan luasnya.

2. Keadaan permukaan tanah, meliputi kekasaran, surface sealing, surface crusting, pengolahan dengan traktor dan cangkul. Laju infiltrasi akan berbeda meskipun tanahnya sama.

3. Kadar air/kelembaban tanah (anticenden moisture condition), dimana pada awal musim hujan tidak sama dengan sedang musim hujan atau akhir musim hujan.

4. Jenis dan sifat tanah serta luasnya, terutama sifat fisik tanah.

5. Intensitas dan lama hujan, dimana hujan lebat infiltrasinya tidak sama dengan hujan gerimis dan hujan 2 menit tidak sama infiltrasinya dengan hujan 1 jam.

6.  Temperatur air dan kualitas air menyababkan viskositas berbeda, sehingga berpengaruh tidak langsung terhadap infiltrasi.

Teknik pengelolaan tanah dan tanaman yang dapat meningkatkan laju infiltrasi:

•     Banyaknya air yang masuk ke dalam tanah dapat ditingkatkan dengan meningkatkan simpanan depresi yang ditimbulkan oleh pengolahan tanah, pembuatan galengan dan pengolahan menurut kontur. Mengurangi besarnya evaporasi dengan pemberian mulsa misalnya juga dapat memperbesar jumlah air yang masuk ke dalam tanah. Pemupukan dengan pupuk organik dan penutupan tanah dengan tanaman atau sisa‐sisa tanaman juga dapat memperbesar kapasitas infiltrasi. Lubang atau celah‐celah pada tanah yang ditimbulkan oleh binatang‐binatang tanah, seperti cacing dan serangga, memperbesar jumlah air yang meresap ke dalam tanah. Hilangnya air dari dalam profil tanah oleh sistem drainase, transpirasi dan evaporasi mengosongkan pori‐pori tanah yang memungkinkan tanah menyerap lebih banyak air hujan berikutnya.

•     Jika permukaan tanah tertutup oleh pohon‐pohon dan rumputrumputan, maka infiltrasi dapat dipercepat. Tumbuh‐tumbuhan bukan hanya melindungi permukaan tanah dari gaya pemampatan curah hujan, tetapi juga alpisan humus yang terjadi mempercepat penggalian‐penggalian serangga dan cacing tanah.

•     Pada tanah dengan kandungan liat yang tinggi yang tidak tertutup oleh tanaman, lapisan teratas akan dimampatkan oleh curah hujan oleh bahan‐bahan halus. Tetapi jika tanah tersebut ditutupi oleh lapisan daun‐daunan yang jatuh, maka lapisan itu mengembang dan menjadi sangat permeabel. Kapasitas infiltrasinya adalah beberapa kali lebih besar dari pada efek jenis tanah.

•     Hasil dekomposisi bahan organik akan meningkatkan kandungan humus, sehingga menciptakan kondisi optimal untuk permeabilitas dan stabilitas agregat. Namun demikian tidak semua jenis sisa organik berguna untuk meningkatkan infiltrasi. Penggunaan sisa organik yang cepat melapuk sangat berguna untuk meningkatkan infiltrasi jangka pendek. Sedangkan untuk jangka panjang, lebih baik menggunakan sisa‐sisa organik yang lambat pelapukannya. Sisa‐sisa bahan organik yang sangat lambat melapuk, seperti serbuk gergaji pinus kurang berfungsi dalam peningkatan laju infiltrasi.

Rangking	Hujan (cm)	Rata rata	Xi-X	(Xi-X)3	(Xi-X)2
	Xi	X
1	5,3	8,02	-2.72	-20.12	7.4
2	5,3	8,02	-2.72	-20.12	7.4
3	5,3	8,02	-2.72	-20.12	7.4
4	5,5	8,02	-2.52	-16	6.35
5	5,5	8,02	-2.52	-16	6.35
6	5,8	8,02	-2.22	-10.94	4.93
7	5,8	8,02	-2.22	-10.94	4.93
8	6	8,02	-2.02	-8.24	4.08
9	6,3	8,02	-1.72	-5.09	2.96
10	6,5	8,02	-1.52	-3.51	2.31
11	6,8	8,02	-1.22	-1.82	1.49
12	6,8	8,02	-1.22	-1.82	1.49
13	7	8,02	-1.02	-1.06	1.04
14	7,3	8,02	-0.72	-0.37	0.52
15	7,8	8,02	-0.22	-0.01	0.05
16	8,3	8,02	0.28	0.02	0.08
17	8,8	8,02	0.78	0.47	0.61
18	9	8,02	0.98	0.94	0.96
19	9,8	8,02	1.78	5.64	3.17
20	11	8,02	2.98	26.46	8.88
21	11,3	8,02	3.28	35.29	10.76
22	14,5	8,02	6.48	272.1	41.99
23	18,8	8,02	10.78	1252.73	116.21
jumlah	184.5			1457.47	241.34

2.     

a.    Hujan Rata rata bulan Juni

Jawab :

b.    Median

Jawab : Rangking 12 = 6,8

c.    Mode

Jawab : Data yang paling sering muncul (frekuensi terbanyak) adalah 5,3

d.    Koefisien skewness

Jawab :

Cs =

= ³

Sd        ³  =3,31

Cs =

^{Cs > 0, maka mode (m) berada di sebelah kanan}

e.    Peluang bahwa hujan bulan Juli adalah lebih kecil dari 10 cm.

Jawab :

Rangking	Curah Hujan (cm)
1	18.8
2	14.5
3	11.3
4	11
5	9.8
6	9
7	8.8
8	8.3
9	7.8
10	7.3
11	7
12	6.8
13	6.8
14	6.5
15	6.3
16	6
17	5.8
18	5.8
19	5.5
20	5.5
21	5.3
22	5.3
23	5.3

Dimana,

Keterangan :

N         = jumlah pengamatan

m         = Rangking data yang akan dihitung peluangnya (p)

 =

  =   

3.    Dik :

Luas waduk = 1.620 ha = 1.620 x 10⁴ m² = 162 x 10⁵ m²

Luas DAS   = 51.800 ha = 51.800 x 10⁴ m²= 518 x 10⁶ m²

Debit (Q)   = 500.000 m³/hari = 5 x 10⁵ x 365 = 1.825 x 10⁵ m³/tahun

Curah Hujan = 1.125 mm/tahun = 1,125 m/tahun

Evaporasi = 1.000 mm/tahun = 1 m/tahun

Ditanyakan :

ΔS waduk            = …………….. ?

ΔS                         = Input - Output

Input = Curah hujan + Aliran permukaan

Curah hujan = (1,125 m/tahun) x (162 x 10⁵m²) = 182,25 x 10⁵m³/tahun

Aliran permukaan = (0,4 m/tahun) x (518 x 10⁶m²) = 2.072 x 10⁵m³/tahun

Input = (182,25 x 10⁵m³/tahun) + (2.072 x 10⁵m³/tahun) = 2.254,25 x10⁵m³/tahun

Output = Debit + Evaporasi

Debit (Q) = 500.000 m^3/hari = 5 x 10⁵ x 365 = 1.825 x 10⁵m³/tahun

Evaporasi = (1 m/tahun) x (162 x 10⁵m²) = 162 x 10⁵m³/tahun

Output = (1.825 x 10⁵m³/tahun) + (162 x 10⁵m³/tahun) = 1.987 x 10⁵m³/tahun

ΔS = (2.254,25 x10⁵m³/tahun) – (1.987 x 10⁵m³/tahun) = 265,25 x 10⁵m³/tahun

Volume air yang dievaporasi adalah  = Evaporasi x Luas waduk

                                                           = (1 m/tahun) x (162 x 10⁵m²)

     = 162 x 10⁵m³/tahun dievaporasikan dari       waduk

Model ET = P – R

ET = Evapotranspirasi

P  = Curah hujan = (1,125 m/tahun) x (518 x 10⁶m²) = 582,75 x 10⁶m³/tahun

R = Aliran permukaan = (0,4 m/tahun) x (518 x 10⁶m²) = 207,2 x 10⁶m³/tahun

ET = (582,75 x 10⁶m³/tahun) – (207,2 x 10⁶m³/tahun) = 375,55 x 10⁶m³/tahun

Model ET = P – R dapat digunakan pada DAS yang luas dan jangka waku yang lama (>5 tahun) dan tidak dapat digunakan untuk bendungan irigasi serta distribusi aliran. Model ini sering juga disebut sebagai black box model, yaitu tanpa melihat proses dalam DAS (semua bagian DAS dihutankan dan tidak memperhitungkan proses yang terjadi).

Take home II

1.          a. Direct Runoff/strom flow (Aliran permukaan langsung) merupakan total dari ketiga komponen aliran sungai yaitu curah hujan yang langsung tersalur aliran ke sungai di atas permukaan tanah (overland flow, surface runoff), dan aliran cepat di bawah permukaan tanah (sub surface storm flow,interflow) yang umumnya dipergunakan untuk mencirikan banjir akibat karakteristik DAS.

b. Base Runoff/ aliran dasar ( base flow, grand water outflow): keluaran dari equifer air tanah yang dihasilkan dari air perkolasi vertical melalui profil tanah ke air tanah, dan ditopang oleh aliran perlahan-lahan dari zona aerasi (zone of aeration) pada daerah miring.

c. Sub Surface Runoff adalah bagian aliran sungai yang dipasok dari sumber air di bawah permukaan tanah, dan sampai di saluran sungai secara langsung. Proses ini tidak dapat diamati dengan mata, namun menambah debit sungai. Kadang-kadang dipergunakan kata sinonim, yaitu aliran dalam (interflow), tetapi kata ini sering dipergunakan untuk aliran di bawah permukaan tanah yang tidak berada di atas permukaan air tanah.

d. Infiltrasi adalah aliran air ke dalam tanah melalui permukaan tanah. Di dalam tanah air mengalir dalam arah lateral, sebagai aliran antara (interflow) menuju mata air, danau, dan sungai; atau secara vertikal, yang dikenal dengan perkolasi (percolation) menuju air tanah.

e. Evapotranspirasi adalah kombinasi proses kehilangan air dari suatu lahan bertanaman melalui evaporasi dan transpirasi. Evaporasi adalah proses dimana air diubah menjadi uap air (vaporasi, vaporization) dan selanjutnya uap air tersebut dipindahkan dari permukaan bidang penguapan ke atmosfer (vapor removal). Evaporai terjadi pada berbagai jenis permukaan seperti danau, sungai lahan pertanian, tanah, maupun dari vegetasi yang basah. Transpirasi adalah vaporisasi di dalam jaringan tanaman dan selanjutnya uap air tersebut dipindahkan dari permukaan tanaman ke atmosfer (vapor removal).

f. Kapasitas Infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum untuk suatu jenis tanah tertentu; sedang laju infiltrasi adalah kecepatan infiltrasi yang nilainya tergantung pada kondisi tanah dan intensitas hujan. Pada grafik dibawah ini menunjukkan kurva kapasitas infiltrasi (f_p), yang merupakan fungsi waktu.

g. Surface Detention: Ketika surface retention sudah terjadi, maka air itu akan membentuk genangan-genangan kecil karena turunnya kecepatan infiltrasi

h. Interflow: aliran dalam arah lateral yang terjadi di bawah permukaan tanah.Aliran antara terdiri dari gerakan air dan lengas tanah secara lateral menuju elevasi yang lebih rendah.

Aliran air tanah adalah aliran yang terjadi di bawah permukaan air tanah ke elevasi yang lebih rendah yang akhirnya menuju sungai atau langsung ke laut.

i. Albedo merupakan sebuah besaran yang menggambarkan perbandingan antara sinar Matahari yang tiba di permukaan bumi dan yang dipantulkan kembali ke angkasa dengan terjadi perubahan panjang gelombang (outgoing longwave radiation). Perbedaan panjang gelombang antara yang datang dan yang dipantulkan dapat dikaitkan dengan seberapa besar energi matahari yang diserap oleh permukaan bumi.

j. Pemakaian konsumtif : penggunaan air tawar jika air tidak dengan segera tersedia lagi untuk penggunaan lainnya, misalnya irigasi (di mana penguapan dan penyerapan ke dalam tanah serta penyerapan oleh tanaman dan hewan ternak terjadi dalam jumlah yang cukup besar).

k. Intersepsi adalah proses tertahannya air hujan pada permukaan vegetasi sebelum diuapkan kembali ke atmosfer.

l. Return Period : perioda waktu rata – rata yang diharapkan terjadi di antara dua kejadian yang berurutan. Hal ini sering kali di salah artikan sebagai suatu hal yang secara statiska dibenarkan bahwa dua hal (peristiwa banjir misalnya) akan terjadi secara berurutan dengan waktu yang tetap. Perioda ulang ( Tr) adalah bilangan terbalik dari kementakan (p).

m. Lower Zone Storage : lapisan bawah permukaan tanah dimana tanaman dapat mengisap air untuk transpirasi

2.    Dik :

f           = 75 cm

fc         = 1,2 cm/jam

f₀          = 11,2 cm/jam

t           = 10 jam

Rumus Horton : f = fc + ( fo – fc).

Dit : Besar k  pada rumus Horton = …?

Penyelesaian :

f                      = fc + ( fo – fc)e ^-kt

75                   = 1,2 + (11,2-1,2)e ^-k10

75                    = 1,2 + (10)e ^-k10

75 – 1,2           = (10)e ^-k10

73,8                 = (10)e ^-k10

7,38                 = e ^-k10

-10k                 = In 7,38 = 1,9987

k                      = -0,19987

3.    Dik :

f           = 11,25 cm/jam

fc         = 1,25 cm/jam

f₀              = 105 cm, dengan t₀ = 10 jam

t₁              = 15 jam

Dit :

Nilai k pada Persamaan Horton = … ?

Jumlah infiltrasi bila pengukuran dilanjutkan sampai 15 jam= …?

Penyelesaian :

Nilai k pada Pers. Horton dengan waktu 10 jam.

11,25               =  + ( - )e ^{- 10k}

11,25               = 1,25 + (105 - 1,25)e ^-10k

11,25 - 1,25    = 103,75e ^-10k

111,25            = 103,75e ^-10k

1,0722892       = e ^-10k

-10k                = In 1,0722892

-10 k               = 0,069795

k                      = -0,0069795

Jumlah infiltrasi saat t=15 jam

f  = fc + ( fo – fc)e ^-kt₁

f              = 1,25 + (105 – 1,25) e ^{(-15) (-0,0069795)}

               = 1,25 + (103,75) e ^0,1046

               = 1,25 + (103,75) (1,1102)

               = 1,25 + 115,19

               = 116,44

4.    Bila laju infiltrasi mengikuti fungsi f = 7,19t −0,5 dan ada hujan yang intensitasnya konstan sebesar 1,25 cm/jam selama 6 jam. Tentukan:

a.    Kapan aliran permukaan mulai terjadi (dihitung sejak awal hujan) ?

b.    Berapa jumlah aliran permukaan kalau luasnya 15 ha ?

Jawab:

Dik :

f = 7,19t ^-0,5

f_c  = 1,25 cm/jam

jika 1 ha = 10.000 m², maka :

Luas Permukaan = 15 ha = 150.000 m²

Dit :

a.    Aliran Permukaan…?

b.    Jumlah Aliran….?