Infiltrasi dan perkolasi merupakan proses penting dalam siklus hidrologi yang berperan dalam mengatur ketersediaan air tanah dan mengendalikan limpasan permukaan. Infiltrasi mengacu pada proses masuknya air ke dalam tanah melalui permukaan, sementara perkolasi adalah pergerakan air di dalam tanah menuju lapisan yang lebih dalam. Analisa infiltrasi sangat penting untuk memahami bagaimana air meresap ke dalam tanah dan bagaimana perkolasi mempengaruhi keseimbangan air bawah permukaan. Pemahaman mengenai laju infiltrasi dan faktor-faktor yang mempengaruhinya sangat penting dalam berbagai bidang, termasuk pengelolaan sumber daya air, pertanian, dan mitigasi banjir.
Penentukan besarnya infiltrasi dapat dilakukan dengan melalui tiga cara, yaitu:
- Menentukan perbedaan volume air hujan buatan dengan volume air larian pada percobaan laboratorium menggunakan simulasi hujan buatan (Rainfall Simulator).
- Menggunakan alat Single/Double Ring Infiltrometer (metode pengukuran lapangan).
- Teknik pemisahan hidrograf aliran dari data aliran air hujan (metode separasi hidrograf).
Beberapa model infiltrasi yang telah diusulkan dan digunakan pada kebanyakan analisa hidrologi dan hidraulik yang berkaitan dengan sistem keairan. Model-model tersebut dapat dikelompokkan ke dalam dua kelas, yakni:
A. Model Empiris dalam Analisa Infiltrasi
Model empiris menyatakan kapasitas infiltrasi sebagai fungsi waktu. Dimana kadar lengas tanah memiliki sifat dinamis terhadap waktu, sehingga laju infiltrasi ditentukan oleh kondisi lengas tanah mula-mula saat proses infiltrasi mulai terjadi. Adapun model-model empiris infiltrasi diantaranya adalah Model Kostiakov, Model Horton, Model Holtan dan Model Overton.
B. Model Konseptual dalam Analisa Infiltrasi
Model infiltrasi selain model empiris adalah model konseptual yang menganalogikan proses infiltrasi sebagai faktor terinterasi dengan aspek hidrologi lain. Beberapa model konseptual adalah Model SCS, Model HEC, Model Philip, dan Model Hidrograf. Pada penelitian ini, dalam perhitungan laju infiltrasi menggunakan model empiris yaitu metode Horton. Metode perhitungan ini dilakukan setelah data-data pengukuran infiltrasi di lapangan menggunakan alat single ring infiltrometer telah didapatkan. Secara praktis pengukuran infiltrasi ini dimaksudkan untuk memperoleh gambaran tentang besaran dan laju infiltrasi serta variasinya sebagai fungsi waktu. Ada dua cara dalam menentukan kapasitas infiltrasi (Sri Harto, 1993), yaitu:
- Dengan pengukuran langsung dilapangan.
- Dengan analisis hidrograf
Beberapa alat maupun perlengkapan yang dapat digunakan untuk mengukur inflitrasi di lapangan diantaranya adalah:
- Infiltrometer ring tunggal (Single ring infiltrometer)
- Infiltrometer ring ganda (Double ring infiltrometer)
- Rainfall simulator
Selain menggunakan infiltrometer laju infiltrasi dapat diukur dengan cara berikut.
- Dengan Testplot
- Dengan Lysimeter
- Test penyiraman (Sprinkling Test)
Pada penelitian digunakan cara mengukur laju infiltrasi di lapangan dengan menggunakan alat single ring infiltrometer. Single ring infiltrometer dalam bentuk yang paling sederhana terdiri atas tabung baja yang ditekankan ke dalam tanah. Permukaan tanah di dalam tabung diisi air. Tinggi air dalam tabung akan menurun, karena proses infiltrasi. Kemudian banyaknya air yang ditambahkan untuk mempertahankan tinggi air dalam tabung tersebut harus diukur.
Makin kecil diameter tabung makin besar gangguan akibat aliran ke samping di bawah tabung. Dengan cara ini infiltrasinya dapat dihitung dari banyaknya air yang ditambahkan kedalam tabung sebelah dalam per satuan waktu.
Penggunaan Single Ring Infiltrometer
Penggunaan single ring infiltrometer pada dasarnya tidak ada perbedaan dengan double ring infiltrometer, pengukuran dengan single ring infiltrometer dapat menggunakan lingkaran tengah double ring infiltrometer. Perbedaan alat tersebut pendekatannya dimana untuk double ring infiltrometer, ring bagian luar bertujuan untuk mencegah peresapan keluar dari air dalam lingkaran tengah setelah meresap ke dalam tanah supaya mengurangi pengaruh rembesan lateral. Kedua jenis alat ukur infiltrasi ini mempunyai persoala-persoalan yang sama yaitu:
- Efek pukuan butir-butir hujan tidak diperhitungkan
- Efek tekanan udara dalam tanah tidak terjadi
- Struktur tanah sekeliling dinding tepi alat itu telah terganggu pada waktu pemasukan tanah.
Setelah data-data pengukuran infiltrasi di lapangan menggunakan alat single ring infiltrometer telah didapatkan, selanjutnya pengolahan data dilakukan dengan menggunakan rumus metode Horton.
Metode Horton
Metode Horton adalah salah satu model infiltrasi yang terkenal dalam hidrologi. Horton mengakui bahwa kapasitas infiltrasi berkurang seiring dengan bertambahnya waktu hingga mendekati nilai yang konstan. Ia menyatakan pandangannya bahwa penurunan kapasitas infiltrasi lebih dikontrol oleh faktor yang beroperasi di permukaan tanah dibanding dengan proses aliran di dalam tanah. Faktor yang berperan untuk pengurangan laju infiltrasi seperti penutupan retakan tanah oleh koloid tanah dan pembentukan kerak tanah, penghancuran struktur permukaan lahan dan pengangkutan partikel halus di permukaan tanah oleh tetesan air hujan. Metode Horton dapat dinyatakan secara matematis mengikuti persamaan berikut:
Pada perhitungan data hasil praktikum infiltrasi menggunakan rumus Horton:
f = fc + (fo – fc) e–kt ; i ≥ fc dan k = konstan
Keterangan:
f : laju infiltrasi nyata (cm/h)
fc : laju infiltrasi tetap (cm/h)
fo : laju infiltrasi awal (cm/h)
k : konstanta geofisik
Persamaan tersebut menunjukkan bahwa apabila suplai hujan melampaui kapasitas infiltrasi, infiltrasi berkurang secara eksponensial. Konstanta k merupakan fungsi tekstur permukaan. Jika pada permukaan ada tanaman nilai k kecil, sedang jika tekstur permukaan halus seperti tanah gundul nilai tersebut besar.
Parameter fo dan fc adalah fungsi jenis tanah dan tutupan. Untuk tanah berpasir atau berkerikil nilai tersebut tinggi, sedang tanah berlempung yang gundul nilainya kecil, dan apabila permukaan tanah ada rumput nilainya bertambah.
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Infiltrasi
Kurva kapasitas merupakan hubungan antara kapasitas infiltrasi dengan waktu yang terjadi selama dan beberapa saat setelah terjadinya hujan. Kapasitas infiltrasi secara umum akan tinggi pada awal terjadi nya hujan, akan tetapi semakin lama kapasitas nya maka akan mencapai penurunan hingga mencapai titik konstan. Besarnya penurunan ini dipengaruhi oleh berbagai faktor yaitu:
- Kelembapan tanah
- Kompaksi
- Penumpukan bahan liatan
- Tekstur tanah
- Struktur tanah
Mengumpulkan data infiltrasi dapat dilakukan dengan tiga cara, yakni:
- Inflow – outflow
- Analisis data hujan dan hidrograf