18
jenuh. Pergerakan air dalam keadaan jenuh ditentukan oleh gaya penggerak driving force
ΔH , yang merupakan perbedaan potensial, dan konduktivitas hidrolik tanah seperti pada persamaan 2 di atas. Perbedaan potensial hidrolik
ΔH pada pergerakan jenuh merupakan jumlah dari potensial tekanan dan potensial gravitasi, sedangkan potensial matrik tidak bekerja. Potensial gravitasi
ditentukan oleh jarak ketinggian dari titik reference yang telah ditetapkan, sedangkan potensial tekanan merupakan jarak dari permukaan air tanah water
table . Makin jauh jarak dari permukaan air tanah, potensial tekanan makin
tinggi. Nilai konduktivitas hidrolik pada keadaan jenuh besarnya konstan, dan
sangat ditentukan oleh sifat-sifat tanah, antara lain geometri ruang pori distribusi ukuran pori, total pori, dan luas permukaan internal, tekstur, dan struktur tanah
Hillel, 1980. Laju aliran ditentukan oleh lebar, kontinuitas, bentuk, dan tortuositas faktor kelok-kelok, merupakan ratio panjang rata-rata saluran pori
terhadap panjang tanah aliran dari saluran, sehingga media yang tersusun dari pori mikro dengan porositas total tinggi memiliki hantaran hidrolik yang lebih
rendah dibanding media yang memiliki porositas lebih rendah tetapi lebih besar ukuran porinya.
Karena porositas tanah bervariasi dalam bentuk, ukuran, dan arah, maka fluks aliran juga sangat bervariasi pada setiap titik. Fluks aliran ini berbeda
dengan aliran air dalam tanah. Aliran air dalam tanah tidak dapat menembus penampang melintang apabila tersumbat oleh partikel. Hal ini disebabkan oleh
tortuositas tanah. Tortuositas ini merupakan parameter geometri media berpori tanpa dimensi, sulit diukur secara tepat, dan selalu lebih besar satu atau bahkan
lebih besar 2 Hillel, 1980.
2.3.2. Pergerakan Air dalam Tanah Tak Jenuh
Pergerakan air tak jenuh dalam tanah penting dalam pergerakan air menuju akar tanaman, evaporasi, dan redistribusi dalam tanah. Proses-proses pergerakan
air ini umumnya sangat komplek dan sulit dijabarkan secara kuantitatif karena kadar air dan kondisinya selalu berubah setiap saat selama aliran. Perubahan-
19
perubahan tersebut merupakan hubungan yang komplek antara variabel-variabel tanah seperti pembasahan, hisapan, dan konduktivitas hidrolik tanah.
Pada pergerakan tidak jenuh gaya penggerak merupakan hisapan yang sebanding dengan potensial tekanan negatif. Potensial matrik merupakan afinitas
air terhadap permukaan partikel tanah dan pori-pori kapiler. Air cenderung bergerak dari potensial matrik rendah ke potensial matrik tinggi, yaitu dari mantel
air yang tebal ke yang tipis dan dari meniskus kapiler yang kurang melengkung ke yang lebih melengkung. Persamaan umum yang digunakan dalam pergerakan tak
jenuh dalam tanah adalah: q = - K
ψ ∇H .............................................. 7 yang mana q adalah fluks aliran cmjam, K
ψ = Kus cmjam, adalah konduktivitas hidrolik tanah tak jenuh yang merupakan fungsi dari hisapan
matriks, dan ∇H adalah gradient potensial hidrolik cm yang terdiri dari
komponen hisapan dan potensial gravitasi. K ψ merupakan fungsi histeresis, dan
hubungan K dengan kadar air volumetrik K θ atau derajat penjenuhan Ks
dipengaruhi oleh histeresis untuk beberapa derajat lebih rendah dari pada fungsi K
θ, sehingga hukum Darcy untuk tanah tidak jenuh dapat ditulis sebagai berikut:
q = - K θ ∇H ...................................................8
Perbedaan penting antara pergerakan jenuh dan tak jenuh dalam tanah adalah konduktivitas hidrolik tanah. Pada kondisi jenuh, seluruh pori terisi oleh
air sehingga konduktivitasnya maksimal. Pada kondisi yang tidak jenuh, beberapa pori terisi oleh udara dan luas permukaan konduktifnya berkurang. Seiring
meningkatnya hisapan, pori paling besar yang paling konduktif kosong lebih dulu; sehingga air mengalir hanya melalui pori-pori kecil. Pori-pori yang kosong harus
sempurna sehingga dengan desaturasi, tortuositas meningkat. Pada tanah-tanah tekstur kasar dan tanah-tanah teragregasi, tingginya ruang
antar partikel atau antar agregat menyebabkan tingginya nilai K pada saat jenuh.
20
Namun bila kosong menjadi hambatan aliran cairan dari satu agregat ke agregat yang lain. Dengan alasan tersebut, perubahan dari jenuh menjadi tidak jenuh
umumnya menyebabkan pengurangan K secara bertahap yang mungkin berkurang beberapa tingkat kadang-kadang turun hingga 1100.000 dari nilai pada saat
jenuh seperti peningkatan hisapan dari 0 menjadi 1 bar. Pada keadaan kadar air yang lebih rendah, hisapan makin tinggi, dan Kus sangat rendah.
Pada hisapan yang sangat tinggi, mungkin peningkatan dalam tortuositas dan penurunan dalam jumlah dan ukuran pori yang dikonduksikan, serta
perubahan dalam viskositas air terutama yang diadsorpsi, cenderung menurunkan konduktivitas hidrolik tanah. Perubahan hisapan sangat bertahan,
dan memerlukan waktu yang sangat lama untuk dapat terjadi aliran. Pada keadaan jenuh, tanah-tanah yang paling konduktif adalah yang
memiliki pori-pori besar dan kontinu, sementara yang paling kurang konduktif adalah tanah-tanah yang didominasi pori-pori mikro. Sehingga tanah pasir jenuh
mengkonduksikan air lebih cepat dari pada tanah-tanah berliat. Namun kebalikannya pada kondisi tidak jenuh, pada tanah-tanah yang memiliki pori-pori
besar, pori cepat kosong dan menjadi tidak konduktif seperti perubahan hisapan. Dengan demikian secara bertahap mengurangi konduktivitas hidrolik awal yang
tinggi. Sebaliknya pada tanah-tanah dengan pori-pori kecil, banyaknya pori yang menahan dan menghantarkan air sesuai hisapan, menyebabkan nilai Kus tidak
menurun secara bertahap dan mungkin lebih besar dari pada tanah dengan pori- pori besar pada nilai hisapan yang sama. Kenyataan di lapangan, pada tanah tidak
jenuh sering terjadi bahwa aliran kelihatan lebih lama pada tanah berliat daripada tanah berpasir. Dengan alasan ini, lapisan pasir yang terdapat pada profil tanah
bertekstur halus dapat menghambat aliran tak jenuh hingga air terkumpul di atas lapisan pasir dan hisapan menurun sampai cukup untuk menghantarkan air masuk
ke pori-pori besar pada lapisan pasir Hillel, 1980.
2.4. Pengaruh Pergerakan Air terhadap Kadar Hara dalam Tanah
